【《东风标致汽车发动机变速器轴的结构分析与尺寸计算校核过程案例》2700字】

东风标致汽车发动机变速器轴的结构分析与尺寸计算校核过程案例目录TOC\o"1-3"\h\u5575东风标致汽车发动机变速器轴的结构分析与尺寸计算校核过程案例 1288101.1结构分析与尺寸计算 1295741.2轴的校核计算 41.1结构分析与尺寸计算（1）结构分析两轴式变速器的设计构造通常是，将第一轴和主齿轮结合成一个整体，总体尺寸受离合器轴向尺寸约束，并由其总成长度确定。这种结构设计在汽车起步时，会产生较大振动和噪声；而在行驶过程中，由于发动机转速较低，造成变速箱内部温度升高，降低了换挡品质。所以，必须采用轴传动形式。而花健在轴上的功能是设备离合器从动盘毂上，所以尺寸要求和离合器内部花键尺寸相同。在这一阶段，这种结构基本上都是选择齿侧定心矩形花健来构成花键和齿轮动配合。从力的观点来看，第二轴应做成阶梯式结构，而且为了不使砂轮槽中的力集中而诱发轴断裂现象，应选择截面尺寸比较接近的不同轴系。这种阶梯式结构既能达到受力点均衡，又能给安装和配置带来方便。利用弹性挡圈定位齿轮是一种常见的设计结构，但由于弹性挡圈所能承受的轴向力受到限制，装配及拆卸工艺也十分繁琐，且与旋转件的端面还产生很大摩擦力，传动性能不高，所以在本身质量较小的汽车领域中应用比较普遍。在这种结构中配置同步器齿座应选择具有良好定位性能的渐开线花键并采用大径定心较为合适。另外由于齿面啮合时存在间隙，使得齿面上会形成一定程度的应力集中，因而需要对其进行适当改进以提高使用寿命。目前使用最为普遍的是渐开线花键轴。尽管渐开线花键用于固定连接时精准度较低，但是它优良承载能力可以通过改变小径继而加强轴刚度。（2）输入轴尺寸计算输入轴花键部的直径d（mm）可用下式进行初步选择：（3-35）式中：K——经验系数，K=4.0-4.6;此处取K=4.2Temax——发动机的最大扭矩；Temax=142N·m为了变速器的传动效率：d=21.92mm；取d=22mm花键处d增大10％：d=22×110％=24.20mm选取花键尺寸：d=25mm利用三维建模软件UG对液压马达进行实体造型并建立其装配模型，在此基础上运用ADAMS动力学仿真分析系统对液压马达的输出转速、振动位移等参数进行了研究。这里装置的5挡同步器选用16mm长，12处圆锥滚子轴承和轴间装有挡圈，根据圆锥滚子安装部位可选择d12=20mm，选定的决定长24mm。在轴7，9上分别装有齿轮5，7。通过齿轮的设计宽度决定了这两个地方的长度是20mm，17mm。对轴系进行强度校核，计算出在最大载荷作用下的应力分布云图以及变形量分布图，并将其与许用安全系数做比较分析；最后通过有限元仿真软件验证计算结果。在轴8和10上按齿轮的啮合情况可定长5至2毫米和38毫米。轴系2、4、6为与轴系1、3、5为一体的齿轮，从上述计算结论可以看出齿宽均为20mm左右。轴3、5两处根据输出轴与输入轴之间齿轮设计数据及齿轮对之间啮合情况确定宽度，分别为14mm、51mm。综合以上计算得到输入轴的大小为494mm。（3）输出轴尺寸计算对于输出轴：（3-36）（3-37）其中：P——轴传递功率（Kw）；C——轴的材质及承载情况所决定的一个常数;C由于发动机的最大扭矩不是很大，所以取一个较小的数值,

C=100；n——轴的速度（r/min）；T——轴受到的扭矩，，为变速器的传动效率，取=96％；故：（3-38）齿轮2处：齿轮4处：齿轮6处：齿轮8处：齿轮10处：齿轮12处：鉴于轴上的键槽，同步器的花键直径要增大10%,所以：1处轴径：d=34.89*（1+1）=38.48mm;花键上的最大轴径等于齿轮2上的轴径，选择8*36*40*7规格花键大小，取所述轴的直径d=40mm,根据所述齿轮2和所述同步器1的宽度取所述轴的长度54mm。齿轮4个位置的轴直径：由1处的花键决定,d=36毫米。齿轮6上的轴的直径：同齿轮4的轴的直径,d=36mm;根据齿宽及齿间轴套的宽度可以确定轴4,6的轴长74mm;轴4,6上的轴；2处轴径：含花键d=29.78*（1+1）*32.76毫米齿轮6处轴径为d=36毫米，选用8*32*36*6花键时，轴径最大值取为d=3毫米，轴长为19毫米。齿轮八处轴径：左端装2，按2花键计算,d=32mm;按齿轮啮合计算，轴长为49mm。齿轮十处轴径：含花键,d=218.4*（1+1）=24.02mm,轴径为d=32mm的轴径为8,6*28*32*7花键被选用，选择花键的长度取20毫米；轴9轴的直径：圆锥滚子轴承与轴之间的挡圈安装在一起，左端的花键内径为28mm.选用轴的直径为d=25mm.根据轴承的大小，轴之间挡圈的大小及安装情况取52.5mm轴的长度；轴7上的轴径：轴肩位置齿轮2取轴径为d=44mm、宽度为15mm；齿轮12处轴直径：含花键,

d=35.60*（1+1）=39.16mm;选用8*36*40*7花键且宽20mm；轴5处轴径：安装弹性挡圈，定位直齿轮12，选取轴径35mm，内径32.2，厚度2.5mm的弹性挡圈。轴3处轴径：取轴径为d=35mm，根据齿轮的啮合情况尺寸，取长度为62mm；轴1上的轴径：装圆锥滚子轴承时，按轴3上的轴径和圆锥滚子轴承的轴之间的定位尺寸，取1上的轴的直径d=30mm;轴的长度为20mm。综合以上计算得到输出轴的大小为409mm。1.2轴的校核计算（1）轴的强度计算及校核通过变速器结构布置，兼顾加工和组装所决定的轴系尺寸在通常情况下具有充分的强度，只需验算轴系的危险断面。然而，如果要保证轴具有足够的强度和刚度则必须通过计算来完成。本文以某汽车公司开发的某型变速器为研究对象，介绍了变速器轴有限元分析及优化方法。对该设计变速器而言，其轴系强度与刚度在设计过程中均有剩余，因此在验算时仅需验算一挡或二挡。由于它的输出轴构造复杂，因而作为重点校核对象。表3-10输出轴校核轴支点水平面支承反力垂直面支承反力输出轴EF绘制了轴系弯矩图并确定了危险断面，在危险处取最大合成弯矩及转矩，并计算了弯曲应力及扭曲应力、合成应力。取断面上的合成弯矩与转矩的极大值，代入式中计算得到如下应力值：弯曲应力：（3-39）扭转应力：（3-40）合成应力：（3-41）式中：——轴截面上的抗弯截面系数；——轴截面的抗扭截面系数；对圆形截面的计算是这样：（3-42）（3-43）对于空心轴，计算如下：（3-44）（3-45）花键按小径计算。应以该发动机最大转矩来计算轴系强度，安全系数（以金属材料屈服极限为基准）选择5～10。安全系数：，取s=5轴用20CrMnTi时=850MPa因此可以得到：从事低档工作：≤400MPa应力计算：（3-46）（3-47）（3-48）（3-49）（3-50）（3-51）（3-52）注：（2）轴的刚度计算和校核变速器轴系刚度对轴系而言非常关键，通常以轴系挠度、转角等为刚度考核指标。挠度是指由于轴位于垂直面上而引起的、能改变齿轮中心距、损坏正常啮合结构、使之无法顺利工作的挠度。通常采用弯曲变形量来衡量；而转角则是指轴颈与轴承之间的间隙大小，它反映了轴瓦对转轴的支撑作用是否良好。转角由轴产生于水平面，它同样也会损坏传动结构使大小齿轮偏离合适位置而使齿轮受力分布不均。应用材料力学中的相关公式应将轴系的水平面及垂直面内的挠度分别计算出来，它们的总挠度是：（3-53）因为输出轴刚度最低。基础数据选取发动机最大转矩值