载重汽车传动系统设计毕业设计.doc

载重汽车传动系统设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年 月 日教学系意见：系主任： （签名）年 月 日载重汽车传动系统设计摘 要汽车传动系统是连接发动机和汽车行驶系的纽带，在汽车的整体结构中有着不可替代的作用。它主要由离合器、变速箱、传动轴、分动器和驱动桥等几大部分组成，各个部分都是满足某一功能的一个模块，各模块间又通过花键、法兰等串联为一个整体。本论文参考一些现有同类型汽车，对汽车传动系统中的各大模块的功能和组成进行解析，然后加入一些机械优化设计、行星齿轮传动等方面的思想后，对各大模块进行再构，再将其融合为一个整体，相信本论文将对现代汽车传动系统设计工作的不断完善起到一定帮衬作用。关键字：传动系；离合器；变速箱；传动轴；驱动桥The design of Automobile Transmission SystemABSTRACTAutomotive transmission system connecting the engine and Traffic system, and play an irreplaceable role in the overall structure of the vehicle. It is mainly consists of clutch, transmission gear box, drive shaft, driving axle and some others major components. Every part of the system to meet a function, and was connected with spline and flange as a whole. In this paper, with referenceing to some of the existing types of vehicles, analyzing every part of transmission systems functions and composition, and then adding some mechanical optimal design, planetary gear transmission, and other aspects of thinking, we re-configurate it , and then integrate them as a whole. I believe that this paper will be helpful for modern design of the vehicle drive system .Keywords: Automobile Transmission System ；clutch；transmission gear box；Drive Shaft；driving axle目 录目 录1第一章 前 言31.1 课题研究的目的、意义31.2 课题研究的背景31.3 本课题研究的内容4第二章 发动机选择及传动系统传动比分配62.1 发动机选择62.2 传动系统传动比分配7第三章 离合器设计93.1 从动盘的选择93.2 从动盘103.3 压紧弹簧143.4 离合器的通风散热17第四章 变速器设计184.1 传动方案确定184.2 参数设计204.3 几何计算214.4 强度校核24第五章 传动轴275.1 传动轴概述275.2 传动轴选型28第六章 驱动桥设计316.1 主减速器设计316.2 差速器设计41致谢49四年的大学生活，从无知到成熟，在石油大学这个大家庭里，我们掌握知识，结识了老师和同学，锻炼了技能，使自己可以充满的面对未来。49最后，谨向在百忙之中抽出时间来评阅论文的各位老师致以最真挚的谢意，并真诚地希望各位老师对本论文提出宝贵的意见，谢谢！49参考文献50附 录51第一章 前 言1.1 课题研究的目的、意义伴随着经济的高速发展，作为世界工厂的我们，每天都要向越来越多国内、外地区提供他们所需要的各种产品。这就促进了大吨位、大批量、长距离运输的重型载重汽车市场的迅速发展。然而，由于近期石油价格持续居高不下，环境问题也越来越受到人们的广泛关注，给高油耗的载重汽车提出了一个很大的挑战。如何能够在满足市场需求的情况下，提高能源的利用效率，减少对环境的污染，就成为了载重汽车设计过程中不得不考虑的问题。汽车传动系统作为连接汽车动力源和驱动轮的纽带，在这方面起着十分重要的作用。设计良好的传动系统，总是能够将发动机输出的功更好的传递给用于驱动汽车行驶的驱动轮。所以研究和设计出高效率的汽车传动系统在提高能源利用率、改善汽车性能等方面具有极大的意义。1.2 课题研究的背景1.2.1 载重汽车传动系的各主要组成部分及功能载重汽车的传动系统通常为机械式，它主要由离合器、变速器、分动器（多轴驱动）、由万向节和传动轴组成的万向传动装置以及安装在驱动桥中的主减速器、差速器和半轴等组成，发动机发出的动力经过传统系统传给驱动轮，驱动汽车行驶。离合器处于传动系的首端，用来切断和实现对传动系的动力传递，以保证：在起步时将发动机与传动系平顺地结合，使汽车能平稳起步；在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器中齿轮之间的冲击，便于换挡；在工作中受到大的动载荷时保护传动系，防止其受过大的载荷。变速器的功用是：在不同的使用条件下，改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，使汽车得到不同的牵引力和速度，同时使发动机在最有利的工况范围内工作；保证汽车能倒退行驶和在滑行或停车时使发动机和传动系保持分离；需要时还应有动力输出的功能。多轴驱动汽车上设有分动器，用于将变速器输出的动力分配给各驱动桥。万向传动装置主要由万向节和传动轴组成，将变速器或者是分动器发出的动力输送给驱动桥。驱动桥位于汽车传动系统的末端，主要由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳等组成。其功用是将万向传动装置传来的发动机转矩通过主减速器、差速器、半轴等传到驱动车轮，实现降低转速、增大转矩；通过主减速器圆锥齿轮副改变转矩的传递方向；通过差速器实现两侧车轮差速作用，保证内、外侧车轮以不同转速转向。1.2.2 载重汽车传动系的现状离合器按从动盘的数目可为单盘、双盘和多盘三类。多盘离合器多为湿式，在汽车上应用较少。单盘和双盘离合器一般为干式，应用最为广泛。离合器压紧弹簧的形式有圆柱弹簧、矩形断面圆锥弹簧和膜片弹簧等型式。压紧弹簧可周置，中央布置也可斜置。他们都各有优缺点，在现代载重汽车中都有广泛的应用。重型汽车的装载质量大，使用条件复杂。欲保证重型汽车具有良好的动力性、经济性和加速性，必须扩大变速器传动比的范围并增加档位数。为避免变速器的结构过于复杂和便于系列化生产，多采用组合式机械变速器。驱动桥作为载重汽车的重要标志之一，通常可以按照不同的使用条件，选择相应的驱动桥结构。其基本结构有以下3种：中央单级减速驱动桥；中央双级驱动桥；中央单级、轮边减速驱动桥。对于重型载重汽车，为了增大后桥离地高度，增加其通过性，通常采用轮边减速驱动桥。1.3 本课题研究的内容本课题的研究内容，将主要是在现有载重汽车传动系的基础上，结合当前该方面比较先进的技术，利用自己所掌握的知识，对载重汽车传动系统进行设计，使其符合当前载重汽车传动系统的发展方向。1.3.1 载重汽车传动系统方案的确定 一开始就对汽车传动系统进行整体设计，这将是个工作量巨大的工程，也会面临很多困难。所以我们将采用模块化的设计思想，将汽车传动系统分解为离合器、变速器、分动器（多轴驱动）、万向传动装置和驱动桥等几大模块。按照各个模块所要完成的功能，分别对其进行设计。最后将各个模块组成为一个整体，完成整个系统所要求的功能，从而确定最终的传动系统方案。1.3.2 传动系统具体结构的设计在确定了传动系统方案后，下一步就是结合原始数据，展开各个模块具体结构的设计，然后结合上一步结构设计中所得的数据，用AutoCAD绘制部分零件的装配图和部分零件图，并用Solidwork2006进行三维建模。第二章 发动机选择及传动系统传动比分配所设计的汽车的载重量为32吨，驱动形式为发动机前置、6轮驱动，汽车的最高时速为。查相关资料，以斯达斯太尔1491.280/038/重型载重汽车作为参考，进行设计。2.1 发动机选择2.1.1 发动机最大功率 汽车的动力性能在很大程度上取决于发动机的功率值。发动机功率越大，动力性能就越好，粗略估计发动机功率时，可根据所要求的最大车速来确定，即：式中 最大功率，；传动系效率，取；重力加速度，；滚动阻力系数，货车取；空气阻力系数，；汽车正面投影面积，前轮距，对于重型汽车：；汽车总高，。所以：最高车速，；汽车总质量，。将以上数据代入：2.1.2 最大功率转速中型货车柴油机的一般在18004000r/min之间，重型货车柴油机的可取得低一些，取14001800r/min。2.1.3 发动机型号确定根据以上数据，并结合同类型汽车所选择的发动机型号，我们将该车型的发动机型号定为：WD 615.67。WD 615.67发动机的参数如表21：额定转速下功率206/2400最大扭矩1070/14001500表21 所选发动机的参数2.2 系统传动比分配汽车传动系主要包括离合器、变速箱、传动轴、分动器、驱动桥等。在整个传动系中，有减速功能的部分为：变速箱、分动器、驱动桥，由于驱动桥采用轮边式双级减速器的形式，所以其减速部位为传动系各部位为主减速器和轮边减速器。传动比的分配按斯达斯太尔1491.280/038/重型载重汽车进行。具体如表22：分动器1.75主减速器1.933轮边减速器3.11表22 传动比分配变速箱各档传动比如表23：1档2档3档4档5档12.428.266.084.533.366档7档8档9档倒档2.471.811.351.0012.99表23 变速箱各档传动比 第三章 离合器设计离合器按传递转矩的方式不同，可分为摩擦式、液力式、电磁式和综合式四种。在机械式传动系统中，以摩擦式离合器的应用最为广泛。摩擦式离合器根据摩擦原理设计，其摩擦片的形状有盘式、片式和锥式，后两种形式已被淘汰。盘式离合器按从动盘的数目可分为单片、双片和多片三类。离合器的结构型式多种多样，设计时，应根据车型、使用条件、制造条件等合理选择离合器的结构方案。3.1 从动盘的选择单片式离合器的结构简单、分离彻底、尺寸紧凑、从东部分转动惯量小、散热型号、调整方便，只需在结构上采用适当措施便可保证其结合平顺。因此它广泛应用在小轿车和中小型载货汽车上。随着摩擦材料的提高，在大型载重汽车上的应用也日渐增多。双片式离合器与单片式相比，由于摩擦片增多，传递转矩的能力较强，结合较平顺，但分离彻底性较差，中间压盘通风散热不良，因此热负荷较高，设计时，应从结构上采取相应措施。如果传递相同转矩，双片式离合器较单片式的径向尺寸小，踏板力小。双片式离合器通常用在传递转矩较大并且径向尺寸受限制的汽车上。单片式和双片式离合器均为干式离合器，多片式离合器多为湿式。其结合更加平顺柔和，摩擦表面温度较低，磨损较少，使用寿命约为干式离合器的5倍，但受油的粘度影响、分离不彻底、尺寸和质量较大等因素约束，在汽车上应用较少。查资料得，对于32吨位的载重汽车离合器，发现单片式离合器应用较多，这说明摩擦材料性能已能满足32吨位载重汽车离合器的需要，所以可以首先考虑采用单片式离合器，其结构如图2-1所示。图2-1 离合器总成1飞轮 2摩擦片 3从动片 4铆钉隔套 5铆钉6深沟球轴承 7减振器阻尼片 8减振器弹簧 9从动片毂 10摩擦片铆钉11压盘 12离合器盖 13螺栓 14垫圈 15支承杆16分离杠杆 17分离装置3.2 从动盘从动盘由摩擦片、从动钢片、扭转减震器和花键毂等组成。从动盘的转动惯量应尽可能小，以减小换挡时齿轮间的冲击；从动盘应具有轴向弹性，保证汽车平稳起步；从动盘应装有扭转减震器，以避免传动系的扭转共振，缓和冲击载荷。从动盘对离合器工作性能影响很大，而且是零件中寿命薄弱的一环。3.2.1 摩擦片摩擦片的工作条件比较恶劣，通过它与压盘间的摩擦作用来传递发动机的动力，因此，它直接影响整个离合器性能和容量的大小。它应满足如下要求：摩擦系数高而稳定，能传递大的转矩，受工作温度、滑磨速度、单位压力变化的影响尽可能小；足够的耐磨性和机械强度；热稳定性好；磨合性能好；摩擦性能受油水的影响小；密度小，有利于结合平顺；长期停放不会与压盘粘在一起。摩擦片所用的材料有石棉基材料、烧结金属和金属陶瓷等。石棉基材料由石棉或石棉织物、粘合剂和辅助材料混合热压制成，其摩擦系数大约为0.2-0.5，但性能不稳定，温度、滑磨速度及单位压力的增加都会使摩擦系数下降，磨损加剧。但因其价格低，密度小，有良好的弹性，结合柔软，能满足大多数离合器的使用要求，所以得到广泛应用。摩擦片与从动片钢间有两种固定方法：铆接法和粘接法。铆接法连接可靠，适宜在从动钢片上装波形弹簧片，磨损后更换摩擦片方便。片式摩擦离合器传递转矩的能力取决于主动部分和从动盘之间的摩擦力矩的大小。离合器的静摩擦力矩由摩擦面上的压紧力、摩擦力的作用半径、摩擦副材料及摩擦片的工作面数等因素决定：式中 离合器的静摩擦力矩，；作用在摩擦面上的总的压力，；摩擦系数，石棉对钢；摩擦片平均摩擦半径，。若已知摩擦片的外径D和内径d，设摩擦片上压力均匀分布，则： 当时，摩擦面数。为了保证离合器在任何情况下都能可靠地传递发动机的转矩，在设计上规定离合器的静摩擦力矩应大于发动机转矩，即：式中 离合器后备系数,。 离合器工作条件非常严酷，因此，设计离合器时不仅要求它能可靠地传递发动机的最大扭矩，而且还应该有足够的使用寿命。为了达到可靠地传递转矩的要求，由、可得：为了使离合器由足够的寿命，3中摩擦面上的总压力应有足够大的摩擦面积来承受，即单位压力不能过大：将带入式得式中 摩擦片内、外半径之比。，推荐。3.2.1.1 单位压力摩擦片上的单位压力值和离合器的工作条件、后备系数、摩擦片的尺寸、材料及质量等因素有关。离合器工作条件比较恶劣，使用频繁，单位压力应取得小些；离合器后备系数较小时，可取小些；摩擦片外径较大时，为降低摩擦片外缘处的热负荷，应取小些；反之，可取大些。若采用石棉做摩擦材料，在0.140.3Mpa范围内选取；对于轿车，为0.180.3Mpa；货车为0.10.24MPa。3.2.1.2 摩擦片的尺寸摩擦片的尺寸主要为摩擦片外径D和内径。摩擦片外径D是离合器的基本尺寸，它关系到离合器的结构、质量和使用寿命。选定、后，D可根据式4估算，再按JB145774选定摩擦片尺寸。所选的D应使最大圆周速度不超过6570m/s。内径d = cD，可由选定的D、c值确定。首先选择单类摩擦片式，比同类型汽车，摩擦片尺寸取为：。则摩擦片内、外半径之比： 对于单片式离合器：，。将以上数据代入：此时：，满足要求。3.2.2 从动盘的轴向弹性单片离合器的从动盘应具有轴向弹性，以保证汽车平稳起步。弹性从动盘还使压力分布比较均匀，改善摩擦表面的接触，使摩擦片磨损均匀。对于载重汽车，通常在从动钢片上沿半径方向开T型槽，外缘形成许多扇形，并将其冲压成依次向不同方向弯曲的波浪形，使其具有轴向弹性。3.2.3 扭转减震器扭转减震器几乎成为现代汽车离合器的必备部件，它主要由弹性元件、阻尼元件组成。弹性元件用来降低传动系首段的扭转刚度，降低传动系扭转系统的某一固有频率，使之尽可能避开由发动机转矩主谐激励引起的共振。但这种共振很难消除，阻尼元件则有效耗散此时的震动能量。因而，扭转减震器能有效地降低传动系共振载荷和噪声。同时，它的弹性元件还能缓和传动系转速急剧变化时产生的很大的顺势动载荷，以免传动系零件受损和破坏。3.3 压紧弹簧离合器的压紧弹簧有圆柱弹簧、锥式螺旋弹簧和膜片弹簧。压紧弹簧可以圆周布置、中央布置，还可以斜置。周置弹簧离合器多采用圆柱弹簧，其结构简单，制造方便，在汽车上应用很广泛。当需要传递的转矩较多时，可将压紧弹簧不知在两个同心的圆周上。3.3.1 压紧弹簧数量按照最大传递转矩设计，由公式可得：由公式可得由于每个弹簧工作压力不超过，考虑到要有充分的安全性，将弹簧个数取为。3.3.2 弹簧工作应力每个弹簧的工作压力为。弹簧工作应力为：式中 工作应力； 弹簧圈平均直径（即中径）； 弹簧钢丝直径； 旋绕比，,对于离合器压紧弹簧，取； 考虑剪力与弹簧曲率影响的校正系数:离合器圆柱弹簧常用65Mn钢或碳素弹簧钢丝制造，工作应力再700N/mm左右，最大应力不宜超过800900N/mm。由公式得：根据弹簧相关标准，取，。将以上数据代入公式得：3.3.3 弹簧工作圈数弹簧工作圈数，可根据刚度条件和已定的d、求出：式中 切变模量，对于碳钢，；弹簧刚度，一般为；离合器分离过程中弹簧的变形量，它等于压盘的行程。对于单片离合器，,取。弹簧最大压力，一般不大于，取。将以上数据代入得取弹簧得工作圈数，弹簧得总圈数一般比工作圈数多圈，所以取弹簧总圈数为10。3.3.3 弹簧自由长度工作负荷下得变形量最大变形量：。自由高度：。3.4 离合器的通风散热 试验证明，摩擦片的磨损随压盘温度升高而加剧。正常使用条件下，压盘温度一般在180摄氏度以下，当温度超过180摄氏度时，摩擦片的磨损急剧增加。为使摩擦表面温度不过高，要求压盘有足够的质量以保证其足够的热容量，还要求离合器在结构上保证通风散热良好。这对于重型汽车尤为重要。通常采用的措施有：在压盘上设散热筋或鼓风筋；在离合器盖上开较大的通风口；在离合器外壳上设通风窗；将离合器盖和压杆制成特殊的叶轮形状，用以鼓风；在离合器外壳上装导流罩，加强通风。第四章 变速器设计变速器是能固定或分档改变输出轴和输入轴传动比的齿轮传动装置。又称变速箱。汽车变速器多为机械式变速箱，它主要应用了齿轮传动的降速原理。简单的说，变速箱内有多组传动比不同的齿轮副，而汽车行驶时的换档行为，也就是通过操纵机构使变速箱内不同的齿轮副工作。如在低速时，让传动比大的齿轮副工作，而在高速时，让传动比小的齿轮副工作。欲保证重型汽车具有良好的动力性、经济性和加速性，必须扩大变速器传动比的范围并增加档位数。为避免变速器的结构过于复杂和便于系列化生产，多采用组合式机械变速器。4.1 传动方案确定为了实现多组不同传动比的要求，设计了如下三种方案。图4-1 方案一 图4-2 方案二图4-1所示方案一为行星齿轮变速箱，它具有质量小、体积小、传动比大及效率高（类型选用得当）等优点。因此，行星齿轮传动现已广泛地应用于工程机械、矿山机械、冶金机械、起重运输机械、轻工机械、石油化工机械、机床、机器人、汽车、坦克、火炮、飞机、轮船、仪器和仪表等各个方面。行星传动不仅适用于高转速、大功率，而且在低速大转矩的传动装置上也已获得了应用。它几乎可适用于一切功率和转速范围，故目前行星传动技术已成为世界各国机械传动发展的重点之一。它的的缺点主要表现在以下几个方面：材料优质、结构复杂、制造、安装和维修时较困难些。图4-2所示方案二为普通齿轮结构变速箱，它具有6个前进档和一个倒档。其中2、3、4、5、档的常啮合齿轮均为斜齿齿轮，而副轴与二轴的一档、倒档齿轮以及到当中间齿轮为常啮合支持齿轮。其特点是结构先进，操作方便。图4-3 方案二1一轴主动传动齿轮 2一轴轴承 3副轴轴承 4副轴被动齿轮 5主变速器副轴3档齿轮 6主变速器副轴2档齿轮 7主变速器副轴1档齿轮 8主变速器副轴爬行当档齿轮 9主变速器倒档中间齿轮 10副变速器被动传动齿轮 11副变速器输出齿轮 12副变速器副轴轴承 13高低档换挡同步器 14输出轴双联轴承 15副变速器输出轴 16副变速器输出齿轮 17副变速器输入齿轮 18主变速器二轴倒档齿轮 19倒爬行档换挡啮合套 20主变速器二轴爬行档齿轮 21主变速器二轴1档齿轮 22主变速器二轴1、2档换挡啮合套 23主变速器二轴2档齿轮 24主变速器二轴3档齿轮 25主箱3、4换挡啮合套图4-3所示方案三同样为普通齿轮结构变速箱，它在原主变速箱的基础上增加了一个副变速箱，从而大幅增加了档位数。同时其主、副变速箱均采用双副轴的方式，起到了分流作用，还可以抵消二轴受到的弯曲应力。二轴与二轴齿轮全浮动式结构。主变速器采用传统的啮合套、副变速器采用惯性锁销式同步器。因该图4-3所示方案三变速器结构简单、便于维修。因此，在重型汽车上得以普遍采用。所以将其作为最终设计方案。4.2 参数设计4.2.1 中心距设计变速箱齿轮的中心距是变速器最重要的参数，它对变速器整体尺寸、体积及质量有很大影响。通常根据经验公式初选中心距（单位mm）：式中 中心距系数。对轿车，对多档变速器，； 变速器再一档时，第二轴输出的转矩，； 发动机的最大输出转矩，； 变速器一档转动比； 变速器传动效率，取0.96。将以上数据带入公式得中心距。4.2.2 模数输入轴常啮合直齿轮模数一档齿轮为直齿轮的模数高档模数：；低档模数：。压力角：轮齿宽：。4.3 几何计算4.3.1 主变速器一轴主动传动齿轮与副轴被动传动齿轮4.3.1.1 基本数据计算 图片主变速器一轴主动传动齿轮副轴被动传动齿轮初始数据，。未变位中心距中心距变动系数啮合角总变位系数变位系数分配齿高变动系数几何计算分度圆直径齿顶高齿根高全齿高齿顶圆直径齿跟圆直径基圆直径齿顶圆压力角4.3.1.2 重合度检验4.3.1.3 齿顶厚检验4.3.1.4 干涉检验小齿轮齿根与大齿轮齿顶不产生干涉的条件为：大齿轮齿根与小齿轮齿顶不产生干涉的条件为：最大滑动系数：4.4 强度校核一、 齿轮啮合接触疲劳约束 节点区域系数弹性影响系数重合度系数、顶圆压力角 啮合角螺旋角系数工况系数动载系数齿向载荷分布系数齿间载荷分布系数圆周力试验齿轮的接触疲劳极限应力接触强度最小安全系数 润滑油膜影响系数 接触强度计算的寿命系数工作硬化系数接触强度计算的尺寸系数二、 齿轮啮合弯曲疲劳约束复合齿形系数抗弯强度计算的重合度和螺旋角系数 弯曲强度最小安全系数齿轮材料的弯曲疲劳强度基本值抗弯强度计算的寿命系数相对齿根圆角敏感性系数相对表面状况系数抗弯强度计算的尺寸系数第五章 传动轴驱动形式的汽车的传动轴有主传动轴，中、后桥传动轴和前桥驱动轴。5.1 传动轴概述传动轴是由轴管、伸缩套和万向节组成。伸缩套能自动调节变速器与驱动桥之间的距离的变化。万向节是保证变速器输出轴与驱动桥输入轴两轴线夹角的变化，并实现两轴的等角速传动。一般万向节由十字轴、十字轴承和凸缘叉等组成，重型汽车中，为了达到传递较大转矩的目的，十字轴承采用滚柱十字轴轴承，并配合以短而粗的十字轴。在轴承端面设蝶形弹簧，以压紧滚柱。十字轴的端面增加具有螺旋槽的强化尼龙垫片以防止大角或大转矩传递动力时烧结。传统结构的传动轴伸缩套是将花键套与凸缘叉焊接在一起，将花键轴焊接在传动轴管上。我们决定采用的是GWB公司所生产的传动轴，它是将花键轴与传动轴关焊接成一体，将花键轴与凸缘叉制成一体以便于挤压成型。在伸缩套管和花键轴的牙齿表面，整体涂浸一层尼龙材料以增加耐磨性和自润滑性，而且减少冲击负荷对传动轴的损害，提高缓冲能力。该型传动轴在凸缘花键轴外增加了一个管形密封保护套，在该保护套端设置了两道聚氨酯橡胶油封，使伸缩套内形成了一个完全密封的空间，使伸缩花键轴不受外界沙尘的浸蚀，不仅防尘而且防锈。因此在装配时，在花键轴与套内一次性涂抹润滑脂，就完全可以满足使用要求，不需要油嘴润滑，减少了保养内容。传动轴是一个高转速、少支撑的旋转体，因此它的动平衡是至关重要的。一般传动轴在出厂前都要进行动平衡试验，并在平衡机上进行调整。因此，一组传动轴是配套出厂的，在使用中就应特别注意。5.2 传动轴选型按万向节传动轴一书中介绍的方法，结合GWB公司的提供的数据进行万向传动轴选择，如图51所示。图51 虎克万向传动轴汽车传动轴受到两种转矩1、起动转矩式中 振动系数，；发动机转矩分配到前桥的比例；发动机转矩分配到后桥的比例；发动机转矩，；发动机到传动轴间的传动比，驱动轴数，。将以上数据带入公式得2、附着转矩式中 振动系数，；轴静载，；发动机转矩分配到后桥的比例；驱动桥到传动轴间的传动比，；静态滚动半径，；将以上数据带入公式得2、设计转矩 1：587.302：587.303：587.15第六章 驱动桥设计驱动桥由主减速器、差速器、半轴及桥壳组成。它的作用是将万向传动装置传来的动力折过90°角，改变力的传递方向，并由主减速器降低转速，增大转矩后，经差速器分配给左右半轴和驱动轮。6.1 主减速器设计6.1.1 主减速器锥齿轮的支撑方式6.1.1.1 主动锥齿轮的支撑方式要使带有锥齿轮的主减速器的主、从动锥齿轮啮合状况良好，并且可靠而安静平滑工作，除了与齿轮加工质量、齿轮的装配间隙调整、轴承型式选择以及主减速器壳体的刚度有关，还与齿轮的支撑刚度有着密切的关系。支撑刚都不够，则可能造成齿轮受载荷变形或者位置偏移，破坏啮合精度。主动锥齿轮支撑有两种形式：跨置式支撑和悬臂式支撑。a 跨置式支撑 b 悬臂式支撑图6-1主减速器锥齿轮的支撑跨置式支撑，其特点是锥齿轮的两端均用轴承支撑，这样可以增加支撑刚度，减少轴承负荷，提高齿轮的承载能力。但是因为主动齿轮和从动齿轮之间的空间很小，使主动齿轮小头的轴承尺寸受到限制，并且也给主减速器壳体的铸造和加工增加了困难。悬臂式支撑，