五档三轴式变速器中间轴动力输出机构结构设计
五档三轴式变速器中间轴动力输出机构结构设计[20200408211448]
摘 要
本课题以普通齿轮式三轴五档变速器为研究对象，利用常啮合传动的中间轴，通过安装在取力孔处副齿轮箱内的齿轮与中间轴上的齿轮啮合形成齿轮副传动，以平行轴的方式实现动力输出，同时具有变换2个或以上的传动比及动力切换的操作装置。该平行轴动力输出装置可以带动液压泵工作也可成为变速分动器等。
通过本课题的设计，首先通过给定的变速器类型及传动比参数确定变速器各档齿轮齿数及模数，以便确认与该动力输出机构啮合的中间轴上齿轮的齿数及模数；接着提出该中间轴动力输出机构的齿轮布置方案及换挡机构方案；然后对各齿轮、轴、轴承及轴上零件进行了详细设计并校核，最后用CAD软件绘制了该中间轴动力输出机构的装配图和主要零件图。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:变速器动力输出齿轮轴
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究背景及意义 1
1.2国内外相关研究现况 1
1.3 设计要求及研究方法 2
1.3.1设计参数 2
1.3.2 设计基本要求 2
1.3.3 研究方法 2
第二章 总体设计 4
2.1 变速器主要参数分析 4
2.2变速器中间轴动力输出装置总体设计 4
2.3挡数及传动比的确定 5
2.4中心距A确定 6
第三章 齿轮的设计及校核 7
3.1 基本参数的选择 7
3.2 各档齿轮齿数的确定 8
3.2.1 低速档齿轮副齿数的确定 8
3.2.2 对中心距进行修正 8
3.2.3 确定其他齿轮的齿数 9
3.3 齿轮的变位 9
3.4 齿轮的校核 12
3.4.1 计算扭矩T的确定 12
3.4.2 轮齿的弯曲应力 13
3.4.3 轮齿接触应力 16
第四章 轴及附件的设计 18
4.1 轴的尺寸 18
4.2轴的强度计算 18
4.2.1 轴的受力计算 18
4.2.2 轴的刚度计算 19
4.2.3 轴的强度计算 20
结 论 24
参考文献 25
致 谢 26
第一章 绪论
1.1课题研究背景及意义
变速器的功用是改变传动比，以适应经常变化的行使速度。本课题以普通齿轮式三轴五档变速器为研究对象，利用常啮合传动的中间轴，通过安装在取力孔处副齿轮箱内的齿轮与中间轴上的齿轮啮合形成齿轮副传动，以平行轴的方式实现动力输出，同时具有变换2个或以上的传动比及动力切换的操作装置。该平行轴动力输出装置可以带动液压泵工作也可成为变速变速器中间轴动力输出装置等。
通过本课题的设计，加深对机械传动结构的理解，掌握并熟练运用AutoCAD；提高工程制图及机械设计能力；培养较强的吃苦耐劳精神；培养独立思考和创新能力；培养检索和查阅资料的能力，以进一步提升综合能力。
1.2国内外相关研究现况
随着我国经济的不断发展汽车产业已成为现阶段的重要发展方向。而变速器是汽车的一个非常重要的组成部分，没有它就不能改变传动比来适应经常变化的行驶条件。我们都看过《速度与激情》这系列的电影。里面容纳了各种超级跑车疯狂飞驰的场面，看得惊心动魄恨不得自己也去驾驶着一辆体验一下畅快淋漓的感觉。很多人评论车子速度的快慢第一考虑的就是发动机，说这车子是什么牌子的发动机，那车是什么型号的。确实发动机是一辆车子的心脏，心脏不行其他都可以不谈了。如果说发动机是车子心脏的话那变速器就好比是大脑了。我相信大脑起到的作用之大就不用我多说了。在现如今已经有好多种变速器，而这个普通齿轮式五档三轴式变速器应用的最为广泛。
改革开放30年来,我国汽车变速器行业随着整车行业的快速发展而为断发展壮大,形成了一批颇具规模的变速器企业.大多数本土变速器企业在引进消化吸收国外先进技术方面取得了突出成绩,并不断坚持自主创新,在手动变速器领域,尤其在重型车用和微型车用手动变速器上,涌现了大量的自主创新的产品.另外,一些跨国公司狡或合资的变速器企业开始陆续在中国设厂,为满足持续高速增长的中国汽车市场需要作出了非常大的贡献。
1940年美国通用汽车公司首次将液力机械式自动变速器装车应用以来,液力机械式自动变速器的生产形成系列化和专业化.其发展之快,应用之广,以致于人们直接命名其为"自动变速器".AT以优越的动力性能,乘坐舒适性和简便的操作,在汽车工业中占有相当的地位.我国几种系列载货汽车中和重型载货车上虽有应用,但限于技术和经济条件,独立开发,成批生产AT的能力尚不具备.省油,排污低,操纵方便,行驶舒适的机械式无级自动变速器(CVT)一直是人们追求的目标。使汽车具有良好的牵引特性,显著地提高超车性能,这是现有的有级式变速器无法相比的,故CVT是国内外汽车传动研究和推广的重点之一.电传动与液压车辆的马达相似,它一改机械传动中的传统结构,代之以电流输至电动机来驱动汽车.另一种以新型蓄电池,燃料电池作为能源的电动车,它不用石油燃料,无污染,能量转换效率高,因而将广泛用于短途运输的载货汽车,大客车,货车上.日本的电源公司,美国通用公司,德国大众公司等研制的电动车已基本上满足使用者的需要.电力式自动变速器噪声低,污染小,自动化程度高,元件布置方便,可用电池代替原动机,在不可再生资源日益枯竭,环境污染日益严重的今天,电力式自动变速器无疑是重要的发展方向之一.电子控制机械式自动变速器(AMT)是自动变速器的一种,它是在原有固定轴式齿轮变速器的基础上,把选,换档和离合器及发动机油门的操纵自动。从世界范围来看,它是自动变速器的一个重要发展方向."九五"期间,它的研究,开发和产品化被列为国家科技攻关项目。众多的汽车工程师在改进汽车变速器性能的研究中倾注了大量的心血，使变速器技术得到飞速的发展。
1.3 设计要求及研究方法
1.3.1设计参数
本课题要求设计解放CA1040系列轻型载货汽车变速器中间轴的动力输出装置，其中变速器为CAS5-20A型变速器，主要技术参数如下：
1档传动比5.568；
2档传动比2.832；
3档传动比1.634；
4档传动比1；
5档传动比0.794；
倒档传动比5.011。
1.3.2 设计基本要求
该中间轴的动力输出装置通过安装在取力孔处副齿轮箱内的齿轮与中间轴上的齿轮啮合形成齿轮传动，同时具有变换2个或以上的传动比及动力切换的操作装置。
1.3.3 研究方法
首先熟悉解放CA1040系列轻型载货汽车CAS5-20A型变速器结构和工作原理；掌握CAS5-20A型变速器主要结构参数；其次对中间轴动力输出齿轮传动进行初步的设计计算；确定平行轴动力输出结构及传动比，确定动力切换的操作装置等方案并进行论证，初步完成相应的设计计算。具体方法有：查阅相关书籍；理论联系实际，了解实物；对关键技术重点分析。
五档三轴汽车变速器其方案的确定：了解变速器的功用和要求；确定变速器结构方案；分析变速器主要零件结构；对中间轴变速档主要参数进行选择；确定各档齿轮齿数及其传动比；齿轮变位系数的选择。
以上构成本设计的主要方法和思路。
第二章 总体设计
2.1 变速器主要参数分析
已知解放CA1040系列轻型载货汽车CAS5-20A型变速器为五档三轴式变速器，各档位传动比如下：
2.2变速器中间轴动力输出装置总体设计
变速器中间轴动力输出装置总体设计如图2-1所示。
图2-1 中间轴动力输出装置总体结构示意图
2.3挡数及传动比的确定
主减速比的计算：
（2.1）
其中根据轮胎规格235/70 R16得轮胎半径
根据驱动车轮与路面的附着条件确定传动比:
摘 要
本课题以普通齿轮式三轴五档变速器为研究对象，利用常啮合传动的中间轴，通过安装在取力孔处副齿轮箱内的齿轮与中间轴上的齿轮啮合形成齿轮副传动，以平行轴的方式实现动力输出，同时具有变换2个或以上的传动比及动力切换的操作装置。该平行轴动力输出装置可以带动液压泵工作也可成为变速分动器等。
通过本课题的设计，首先通过给定的变速器类型及传动比参数确定变速器各档齿轮齿数及模数，以便确认与该动力输出机构啮合的中间轴上齿轮的齿数及模数；接着提出该中间轴动力输出机构的齿轮布置方案及换挡机构方案；然后对各齿轮、轴、轴承及轴上零件进行了详细设计并校核，最后用CAD软件绘制了该中间轴动力输出机构的装配图和主要零件图。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:变速器动力输出齿轮轴
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究背景及意义 1
1.2国内外相关研究现况 1
1.3 设计要求及研究方法 2
1.3.1设计参数 2
1.3.2 设计基本要求 2
1.3.3 研究方法 2
第二章 总体设计 4
2.1 变速器主要参数分析 4
2.2变速器中间轴动力输出装置总体设计 4
2.3挡数及传动比的确定 5
2.4中心距A确定 6
第三章 齿轮的设计及校核 7
3.1 基本参数的选择 7
3.2 各档齿轮齿数的确定 8
3.2.1 低速档齿轮副齿数的确定 8
3.2.2 对中心距进行修正 8
3.2.3 确定其他齿轮的齿数 9
3.3 齿轮的变位 9
3.4 齿轮的校核 12
3.4.1 计算扭矩T的确定 12
3.4.2 轮齿的弯曲应力 13
3.4.3 轮齿接触应力 16
第四章 轴及附件的设计 18
4.1 轴的尺寸 18
4.2轴的强度计算 18
4.2.1 轴的受力计算 18
4.2.2 轴的刚度计算 19
4.2.3 轴的强度计算 20
结 论 24
参考文献 25
致 谢 26
第一章 绪论
1.1课题研究背景及意义
变速器的功用是改变传动比，以适应经常变化的行使速度。本课题以普通齿轮式三轴五档变速器为研究对象，利用常啮合传动的中间轴，通过安装在取力孔处副齿轮箱内的齿轮与中间轴上的齿轮啮合形成齿轮副传动，以平行轴的方式实现动力输出，同时具有变换2个或以上的传动比及动力切换的操作装置。该平行轴动力输出装置可以带动液压泵工作也可成为变速变速器中间轴动力输出装置等。
通过本课题的设计，加深对机械传动结构的理解，掌握并熟练运用AutoCAD；提高工程制图及机械设计能力；培养较强的吃苦耐劳精神；培养独立思考和创新能力；培养检索和查阅资料的能力，以进一步提升综合能力。
1.2国内外相关研究现况
随着我国经济的不断发展汽车产业已成为现阶段的重要发展方向。而变速器是汽车的一个非常重要的组成部分，没有它就不能改变传动比来适应经常变化的行驶条件。我们都看过《速度与激情》这系列的电影。里面容纳了各种超级跑车疯狂飞驰的场面，看得惊心动魄恨不得自己也去驾驶着一辆体验一下畅快淋漓的感觉。很多人评论车子速度的快慢第一考虑的就是发动机，说这车子是什么牌子的发动机，那车是什么型号的。确实发动机是一辆车子的心脏，心脏不行其他都可以不谈了。如果说发动机是车子心脏的话那变速器就好比是大脑了。我相信大脑起到的作用之大就不用我多说了。在现如今已经有好多种变速器，而这个普通齿轮式五档三轴式变速器应用的最为广泛。
改革开放30年来,我国汽车变速器行业随着整车行业的快速发展而为断发展壮大,形成了一批颇具规模的变速器企业.大多数本土变速器企业在引进消化吸收国外先进技术方面取得了突出成绩,并不断坚持自主创新,在手动变速器领域,尤其在重型车用和微型车用手动变速器上,涌现了大量的自主创新的产品.另外,一些跨国公司狡或合资的变速器企业开始陆续在中国设厂,为满足持续高速增长的中国汽车市场需要作出了非常大的贡献。
1940年美国通用汽车公司首次将液力机械式自动变速器装车应用以来,液力机械式自动变速器的生产形成系列化和专业化.其发展之快,应用之广,以致于人们直接命名其为"自动变速器".AT以优越的动力性能,乘坐舒适性和简便的操作,在汽车工业中占有相当的地位.我国几种系列载货汽车中和重型载货车上虽有应用,但限于技术和经济条件,独立开发,成批生产AT的能力尚不具备.省油,排污低,操纵方便,行驶舒适的机械式无级自动变速器(CVT)一直是人们追求的目标。使汽车具有良好的牵引特性,显著地提高超车性能,这是现有的有级式变速器无法相比的,故CVT是国内外汽车传动研究和推广的重点之一.电传动与液压车辆的马达相似,它一改机械传动中的传统结构,代之以电流输至电动机来驱动汽车.另一种以新型蓄电池,燃料电池作为能源的电动车,它不用石油燃料,无污染,能量转换效率高,因而将广泛用于短途运输的载货汽车,大客车,货车上.日本的电源公司,美国通用公司,德国大众公司等研制的电动车已基本上满足使用者的需要.电力式自动变速器噪声低,污染小,自动化程度高,元件布置方便,可用电池代替原动机,在不可再生资源日益枯竭,环境污染日益严重的今天,电力式自动变速器无疑是重要的发展方向之一.电子控制机械式自动变速器(AMT)是自动变速器的一种,它是在原有固定轴式齿轮变速器的基础上,把选,换档和离合器及发动机油门的操纵自动。从世界范围来看,它是自动变速器的一个重要发展方向."九五"期间,它的研究,开发和产品化被列为国家科技攻关项目。众多的汽车工程师在改进汽车变速器性能的研究中倾注了大量的心血，使变速器技术得到飞速的发展。
1.3 设计要求及研究方法
1.3.1设计参数
本课题要求设计解放CA1040系列轻型载货汽车变速器中间轴的动力输出装置，其中变速器为CAS5-20A型变速器，主要技术参数如下：
1档传动比5.568；
2档传动比2.832；
3档传动比1.634；
4档传动比1；
5档传动比0.794；
倒档传动比5.011。
1.3.2 设计基本要求
该中间轴的动力输出装置通过安装在取力孔处副齿轮箱内的齿轮与中间轴上的齿轮啮合形成齿轮传动，同时具有变换2个或以上的传动比及动力切换的操作装置。
1.3.3 研究方法
首先熟悉解放CA1040系列轻型载货汽车CAS5-20A型变速器结构和工作原理；掌握CAS5-20A型变速器主要结构参数；其次对中间轴动力输出齿轮传动进行初步的设计计算；确定平行轴动力输出结构及传动比，确定动力切换的操作装置等方案并进行论证，初步完成相应的设计计算。具体方法有：查阅相关书籍；理论联系实际，了解实物；对关键技术重点分析。
五档三轴汽车变速器其方案的确定：了解变速器的功用和要求；确定变速器结构方案；分析变速器主要零件结构；对中间轴变速档主要参数进行选择；确定各档齿轮齿数及其传动比；齿轮变位系数的选择。
以上构成本设计的主要方法和思路。
第二章 总体设计
2.1 变速器主要参数分析
已知解放CA1040系列轻型载货汽车CAS5-20A型变速器为五档三轴式变速器，各档位传动比如下：
2.2变速器中间轴动力输出装置总体设计
变速器中间轴动力输出装置总体设计如图2-1所示。
图2-1 中间轴动力输出装置总体结构示意图
2.3挡数及传动比的确定
主减速比的计算：
（2.1）
其中根据轮胎规格235/70 R16得轮胎半径
根据驱动车轮与路面的附着条件确定传动比:
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