【《某汽车机械式变速器轴的强度计算与校核案例分析》1300字】

PAGE8PAGE7某汽车机械式变速器轴的强度计算与校核案例分析1.1变速器轴的结构和尺寸轴的结构第一轴通常集成到齿轮中，前端主要由飞轮内部腔中的轴承承载，其轴径根据前轴承的内径确定。第一轴长度由离合器的轴向尺寸确定，而花键尺寸应与离合器从动盘毂的内花键统一考虑。第一轴如图4-1所示：图4-1变速器第一轴中间轴分为旋转轴型和固定轴型。此设计使用旋转轴传动方案。由于第一和第二齿轮相对较小，它们通常集成在中间轴上，而高端齿轮则花键连接到该轴上，以便在齿轮磨损后可以对其进行更换。其结构如下图所示：一档齿轮倒档齿轮图4-2变速器中间轴确定轴的尺寸齿轮轴的确定和尺寸取决于支撑结构的要求，并考虑到加工技术和装配技术的要求。在草图结构中，轴的长度可以通过齿轮和开关组件的工作位置和尺寸预先确定。轴的直径可以参考类似车辆的齿轮轴的尺寸来选择，或者可以通过以下经验公式预先选择：第一轴和中间轴：（4-1）第二轴：发动机的最大扭矩，N·m发动机的最大扭矩，N·m式中为保证设计的合理性，轴的强度和刚度应具有一定的协调关系。因此，轴直径d和波长L之间的关系可以选择如下：第一轴和中间轴：d/L=0.160.18；第二轴：d/L=0.180.21。1.2轴的校核轴的尺寸取决于齿轮箱的结构布置，并考虑到了加工和组装。通常强度是足够的，并且可以检查危险部分。对于这种设计的传动，轴的强度和刚度还有一些余地。因此，在测试期间，由于车辆当前正在行驶，因此仅需要检查一个齿轮。扭矩通过第一档的传递最大，即轴承受的扭矩也最大。由于第二轴的结构复杂，因此它被用作关键检查对象。下面对第一轴和第二轴进行校核。第一轴的强度与刚度校核第一轴的弯矩在运行过程中很小，可以忽略不计，因此可以假定它仅接收扭矩。此中情况下，轴的扭矩强度条件公式为（4-3）式中：扭转切应力，MPa；T轴所受的扭矩，N·mm；轴的抗扭截面系数，；P轴传递的功率，kw；d计算截面处轴的直径，mm；其中P=95kw，n其中P=95kw，n=5750r/min,d=24mm；代入上式得：由查表可知[]=55MPa，故[]，符合强度要求。轴的扭转变形用每米长的扭转角来表示。其计算公式为：（4-4）式中，式中，T轴所受的扭矩，N·mm；G轴的材料的剪切弹性模量，MPa,对于钢材，G=8.1MPa；轴截面的极惯性矩，，；将已知数据代入上式可得：。一般传动轴可取；故也符合刚度要求。第二轴的校核计算1）轴的强度校核计算齿轮啮合的圆周力、径向力及轴向力可按下式求出：（4-5）（4-6）（4-7）式中式中计算齿轮的传动比，此处为三档传动比3.85；d计算齿轮的节圆直径，mm，为105mm；d计算齿轮的节圆直径，mm，为105mm；节点处的压力角，为16°；螺旋角，为30°；发动机最大转矩，为170000N·mm。代入上式可得：，，。危险截面的受力图为：图4-1危险截面受力分析水平面：（160+75）=75-Fa*d/2=1317.4N；水平面内所受力矩：√垂直面：Fa`=Ft*75/(160+75)=6879.9N垂直面所受力矩：。该轴所受扭矩为：。因此危险截面所受的合成弯矩为：M=Mc2+M 则在弯矩和转矩联合作用下的轴应力（MPa）:（4-10）将代入上式可得：，在低档工作时[]=400MPa，因此有：[]；符合要求。2）轴的刚度校核第二轴在垂直面内的挠度和在水平面内的挠度可分别按下式计算：（4-11）（4-12）式中,齿轮齿宽中间平面上的径向力（N）,这里等于；齿轮齿宽中间平面上的圆周力（N），这里等于；E弹性模量（MPa），（MPa），E=MPa；I惯性