离心式皮带轮无极变速器设计说明书

1、本科毕业设计题 目 离心式皮带轮的无极变速器的设计 学 院xx学院专 业 机械设计制造及其自动化学生姓名学 号年级 门指导教师职称 讲师2015年5月21日专 业:生:离心式皮带轮的无极变速器的设计学 #:指导教师:扌商要：随着国民经济的持续发展，机械工业也在不断地发展着，各种设备都在不断地发展， 创新着。特别是在农业方面，变速器的应用非常广泛，在一些特定的工作场合，变速器体积小，变 速灵活，价格成木低廉很受欢迎，根据市场调查发现，变速器必须满足当今人们对汽车速度调节方 面的灵活性操控等需求，能够在不改变发动机的扭矩和转速的情况下，改变变速器的驱动力和行驶 速度；在发动机曲轴旋转方向不变的情况

2、下，使变速器前进或后退；在发动机不熄灭的情况下，可 使变速器长时间停车或进行固定作业。冃前市面上的变速器大多都是采用传统的变速结构，在某些特定的区域，这种结构形式的变速 器非常不受欢迎。由于以往的变速器采用传统的结构形式，这样就造成传动精度不好控制，保养维 护费用较高；同时存在一定的安全隐患。因此，对整机的安全性要求较高，操作时也会给工作人员带 来强烈的震动，使得操作很不舒服。虽然传统的变速器传动效率较高，变速效果较好，但是价格也较 昂贵，对于一般的用户难以接受。所以研究一种新式的离心式皮带轮无极变速器势在必行！变速器作为机动车辆中核心部件的一种，它工作时，发动机通过发动机分轮从而带动离心式皮

3、 带轮无极变速器转动，从而间接地带动了车轮的转动，这样车辆就可以行驶了。本文介绍了离心式皮带轮无极变速器的结构组成、工作原理以及主要零部件的设讣中所必须的 理论计算和相关强度校验，以及对其结构进行创新设计，该变速器的优点是传动链短、效率高、易 加工、使用和维护都很方便，较适合在恶劣的环境下工作，最主要的是其传动效率很高。关键i司：离心式皮带轮无极变速器；扭矩；结构；校验the design of planetary gear type power shift gear boxspecialty：student number：student：supervisor：abstract ： with

4、the development of national economy, machinery industry is also in constant development, all kinds of equipment are in constant development and innovation. especially in agriculture, application of transmission is very extensive, in some specific occasions, gear box has the advantages of small volum

5、e, flexible speed, low cost is very popular, according to market research found that the transmission must satisfy the people to the automobile speed adjusting flexibility of the manipulation of the requirements, can not change the engine the torque and speed change gear box case, the driving force

6、and speed in the same direction of rotation of the engine crankshaft; under the condition of the gearbox forward or backward; when the engine is not out of the case, can make the transmission to stop for a long time or fixed operation.currently on the market most of the gearbox is used in traditiona

7、l variable structure, in some specific area, the transmission of this kind of structure is not very popula匚 since the transmission past the traditional forms of structure, thus causing the transmission accuracy control is not good, the maintenance cost is high; at the same time, there are some secur

8、ity risks. therefore, the security requirements of the higher, the operation will give the staff to bring a strong shock, so that the operation is very uncomfortable. although the transmission through the transmission efficiency is high, the transmission effect is good, but the price is more expensi

9、ve, for the average user to accept. so the research of a new type planetary power transmission as a core component in a motor vehicle, when it is working, the engine through the v belt drives the gear box to rotate, thereby indirectly driven by the rotation of the wheels, so that the vehicle.this pa

10、per introduces the theoretical calculation, structure design must be the planetary power shift gearbox working principle and main parts of the strength check and correlation, and the innovative design of the structure, the advantages of the gearbox is a short drive chain, high efficiency, easy to ma

11、nufacture, use and maintenance are very convenient, more suitable for work in the bad environment, the most important is its high transmission efficiencykey words: planetaiy gear type power shift gear box;crankshaft;processing craft;fixture;绪论1. 课题的來源及研究的目的和意义错误!未定义书签。2. 本课题研究的主要内容 42. 1金属带式无极变速器的发展

12、概况43. 离心式皮带轮无极变速器的总体方案设计73.1变速器的结构形式93.1.1变速器内部传动系统的布局 103.2变速方式103.3基本运动关系104. 离心式皮带轮的无极变速器传动系统的设计 114.1变速器内部传动系统的具体结构124.2飞轮的类型154.2.1转动惯量对系统的影响174. 2.2弹簧刚度对系统性能的影响184. 3轴的设计校核与轴承选用错误!未定义书签。4.3.1轴的设计及强度效核错误!未定义书签。4.4单向离合器的工作原理及计算235. 变速器内部主要传动零件的强度校核245. 1传动轴的强度校核255.2传动齿轮的强度校核265.3轴承强度的校核266. 结论2

13、7参考文献28致谢29绪论1课题的来源及研究的目的和意义机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民牛活提供耐用消费品的 产业。不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备，机械工业所提 供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的 影响。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因 此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。机械工程的服务领域广阔而多面，凡是使用机械、工具，以至能源和材料生产的部 门，都需要机械工程的服务。概括说来，现代机械工程有五大服务领域：研制和提供能 量转换机械、研制和提供用

14、以生产各种产品的机械、研制和提供从事各种服务的机械、 研制和提供家庭和个人生活中应用的机械、研制和提供各种机械武器。不论服务于哪一领域，机械工程的工作内容基本相同，主要有：建立和发展机械 工程的工程理论基础。例如，研究力和运动的工程力学和流体力学；研究金属和非金属 材料的性能，及其应用的工程材料学；研究热能的产生、传导和转换的热力学；研究各 类有独立功能的机械元件的工作原理、结构、设计和计算的机械原理和机械零件学；研 究金属和非金属的成形和切削加工的金属工艺学和非金属工艺学等等。研究、设计和发 展新的机械产品，不断改进现有机械产品和生产新一代机械产品，以适应当前和将来的 需要。机械产品的生产，

15、包括：生产设施的规划和实现；生产计划的制订和生产调度； 编制和贯彻制造工艺；设计和制造工具、模具；确定劳动定额和材料定额；组织加工、 装配、试车和包装发运；对产品质量进行有效的控制。机械制造企业的经营和管理。机 械一般是由许多各有独特的成形、加工过程的精密零件组装而成的复杂的制品。生产批 量有单件和小批，也有中批、大批，直至大量生产。销售对象遍及全部产业和个人、家 庭。而且销售量在社会经济状况的影响下，可能击现很大的波动。因此，机械制造企业 的管理和经营特别复杂，企业的生产管理、规划和经营等的研究也多是肇始于机械工业。机械产品的应用。这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、修 理和

16、改造各产业所使用的机械和成套机械装备，以保证机械产品在长期使用中的可靠性 和经济性。机械产品的应用。这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、修理和改造各产业所使用的机械和成套机械装备，以保证机械产品在长期使用中的可靠性和 经济性。研究机械产品在制造过程中，尤其是在使用中所产生的环境污染，和自然资源 过度耗费方面的问题，及其处理措施。这是现代机械工程的一项特别重要的任务，而且 其重耍性与日俱增。机械的种类繁多，可以按几个不同方面分为各种类别，如：按功能 可分为动力机械、物料搬运机械、粉碎机械等；按服务的产业可分为农业机械、矿山机 械、纺织机械等；按工作原理可分为热力机械、流体机械、仿

17、生机械等。另外，机械在 其研究、开发、设计、制造、运用等过程中都要经过几个工作性质不同的阶段。按这些 不同阶段，机械工程乂可划分为互和衔接、互相配合的儿个分支系统，如机械科研、机 械设计、机械制造、机械运用和维修等。这些按不同方面分成的多种分支学科系统互相交叉，互相重叠，从而使机械工程 可能分化成上百个分支学科。例如，按功能分的动力机械，它与按工作原理分的热力机 械、流体机械、透平机械、往复机械、蒸汽动力机械、核动力装置、内燃机、燃气轮机, 以及与按行业分的中心电站设备、工业动力装置、铁路机车、船舶轮机工程、变速器工 程等都有复杂的交叉和重叠关系。船用汽轮机是动力机械，也是热力机械、流体机械和

18、 透平机械，它属于船舶动力装置、蒸汽动力装置，可能也属于核动力装置等等。19世纪吋，机械工程的知识总量还很有限，在欧洲的犬学院校中它一般还与土木工 程综合为一个学科，被称为民用工程，19世纪下半叶才逐渐成为一个独立学科。进入 20世纪，随着机械工程技术的发展和知识总量的增长，机械工程开始分解，陆续出现了 专业化的分支学科。这种分解的趋势在20世纪中期，即在第二次世界大战结束的前后 期间达到了最高峰。由于机械工程的知识总量已扩大到远非个人所能全部掌握，一定的专业化是必不可 少的。但是过度的专业化造成知识过分分割，视野狭窄，不能统观和统筹稍大规模的工 程的全貌和全局，并且缩小技术交流的范围，阻碍新

19、技术的出现和技术整体的进步，对 外界条件变化的适应能力很差。封闭性专业的专家们掌握的知识过狭，考虑问题过专， 在协同工作时配合协调困难，也不利于继续自学提高。因此自20世纪屮、后期开始， 又出现了综合的趋势。人们更多地注意了基础理论，拓宽专业领域，合并分化过细的专 业。械工程以增加牛产、提高劳动生产率、提高牛产的经济性为目标来研制和发展新的 机械产品。在未来的时代，新产品的研制将以降低资源消耗，发展洁净的再生能源，治 理、减轻以至消除环境污染作为超经济的目标任务。机械可以完成人用双手和双目，以及双足、双耳直接完成和不能直接完成的工作, 而且完成得更快、更好。现代机械工程创造出越来越精巧和越来越

20、复杂的机械和机械装 置，使过去的许多幻想成为现实。人类现在已能上游天空和宇宙，下潜大洋深层，远窥百亿光年，近察细胞和分子。 新兴的电子计算机硬、软件科学使人类开始有了加强，并部分代替人脑的科技手段，这 就是人工智能。这一新的发展已经显示出巨大的影响，而在未来年代它还将不断地创造 出人们无法想象的奇迹。人类智慧的增长并不减少双手的作用，相反地却要求手作更多、更精巧、更复杂 的工作，从而更促进手的功能。手的实践反过来又促进人脑的智慧。在人类的整个进化 过程中，以及在每个人的成长过程中，脑与手是互相促进和平行进化的。人工智能与机械工程之间的关系近似于脑与手之间的关系，其区别仅在于人工智能 的硬件还需

21、要利用机械制造出来。过去，各种机械离不开人的操作和控制，其反应速度 和操作精度受到进化很慢的人脑和神经系统的限制，人工智能将会消除了这个限制。计 算机科学与机械工程之间的互相促进，平行前进，将使机械工程在更高的层次上开始新 的一轮大发展。19世纪吋，机械工程的知识总量还很有限，在欧洲的犬学院校中它一般还与土木工 程综合为一个学科，被称为民用工程，19世纪下半叶才逐渐成为一个独立学科。进入 20世纪，随着机械工程技术的发展和知识总量的增长，机械工程开始分解，陆续出现了 专业化的分支学科。这种分解的趋势在20世纪中期，即在第二次世界大战结束的前后 期间达到了最高峰。综合-专业分化-再综合的反复循环

22、，是知识发展的合理的和必经的过程。不同专业 的专家们各具有精湛的专业知识，又具有足够的综合知识来认识、理解其他学科的问题 和工程整体的面貌，才能形成互相协同工作的有力集体。综合与专业是多层次的。在机械工程内部有综合与专业的矛盾；在全面的工程技术 中也同样有综合和专业问题。在人类的全部知识中，包括社会科学、自然科学和工程技 术，也有处于更高一层、更宏观的综合与专业问题。在全球经济发展的大环境之下，我国各个行业在受到其他国家先进技术冲击的同 时，与国外品牌企业的沟通交流的机会也变的越来越多。变速器行业通过行业展会、科 研合作等多种途径，不断的提高了自身实力和核心竞争力，缩小与发达国家之间的差距。在

23、新的市场需求的驱动下，变速器设备的更新和优化升级更加迫切。国内变速器设 备生产企业充分挖掘市场潜力，人力发展人型环保节能的变速器械设备，在我国飞速发 展的农业从人工作业到机械化的转变中发挥着积极的作用。一般生产大型变速器设备的 企业对设备传动效率指数上都有严格的要求。各企业在生产设备时，都充分考虑到设备 在运行中可能会出现的种种问题，从而减少设备因为振动或者操作不当而引起的噪咅 大、污染重等现象。国内离心式皮带轮的无极变速器的研发及制造要与全球号召的低碳经济、经久耐用 主题保持一致。加犬变速器新型多样化的研发及生产是行业发展的犬趋势，同时也迎合 了国内基础建设发展的需求。离心式皮带轮的无极变速

24、器的发展与人类社会的进步和科学技术的水平密切相关。 随着科学技术的发展，各学科间相互渗透，各行业间相互交流，广泛使用新结构、新材 料、新工艺，目前离心式皮带轮的无极变速器正向着大型、高效、可靠、节能、降耗和 自动化方向发展。2本课题研究的主要内容国内离心式皮带轮无极变速器的研发及制造要与全球号召的低碳经济、经久耐用主 题保持一致。加大离心式皮带轮的无极变速器新型多样化的研发及生产是行业发展的大 趋势，同时也迎合了国内基础建设发展的需求。离心式皮带轮的无极变速器的发展与人类社会的进步和科学技术的水平密切相关。 随着科学技术的发展，各学科间相互渗透，各行业间相互交流，广泛使用新结构、新材 料、新工

25、艺，目前变速器自动变速器正向着大型、高效、可靠、节能、降耗和自动化方 向发展。本次设计的任务是离心式皮带轮的无极变速器的设计，通过让学生亲自了解变速器 内部的构造和组成部分，通过对变速器内部工件的测绘来认识工件，通过利用计算机绘 图软件例如cad,來对工件进行零件图的绘制和装配，这样经过一系列的综合性训练， 培养学生动手，动脑以及画图的能力。2.1金属带式无极变速器的发展概况金属带式无级变速器的力学结构、力学分析、传动效率等，在国外已研究成熟， 国外的研究热点主要集中在cvt电液控制系统的控制策略上，如cvt电液控制系统 的智能pid控制、鲁棒控制等、神经网络控制等。金属带式无级变速器的结构、

26、力学 分析、传动效率等研究在国内已取得很大的进展，但cvt电液控制系统的控制策略、 实验仿真等研究。在国内刚起步不久。无级变速传动系统匹配及控制是实现车辆性能 的关键技术可通过控制无级变速传动系统的速比来保证发动机在理想的工况下运 行，以便提高车辆的动力性与与经济性。在国内，我国最早是在一汽生产的ca770红 旗轿车上装备了自动 变速器，国内cvt的批量装车始于2003年，目前正以递增的态 势发展。在cvt方面的研究我国尚处于起步阶段，自：“九五”期间开始，轿车金 展带式无极自动变速器的开发和研制已经被例入国家重大科技攻关计划。在cvt传动 机理、cvt控制策略、cvt数字建模与仿真等方面，取

27、得可一些突破性成果并成功式 制出国内首台cvt产品，目前我国cvt已进入使用阶段。在国外cvt技术的发展， 可以追溯到十九世纪末德国daimler benz公司在1896年就将v型橡胶带式无级变速 技术用于该公司生产的汽车上，但材料差、传递力矩小，没有什么使用价值。自从冯杜 博士的vdt公司于20世纪80年代研制成功金展带式无级变速器并使之进入商品化阶 段冃前世界度宽钢带。3离心式皮带轮无极变速器的总体方案设计3.1变速器的结构形式3.1.1变速器内部传动系统的布局离心式皮带轮的无极变速器作为车辆中最重要的核心部件的一种，广泛应用于汽 车，工程车辆，运输机等等领域。它工作时，发动机通过飞轮带动

28、变速器转动，从而间 接地带动了车轮的转动，这样汽车就可以行驶了，通过改变变速器理论的档位来实现机 动车辆的前进、后退、加速、减速等等功能。在机动车辆的几个组成部分里，变速器是 最重要也是最核心的部分，其组成机构及传动系统的布局图如下图所示：图3-13.2变速方式在金属带传动屮，带轮由圆锥盘组成，利用圆锥盘的轴向移动來达到变速。这种 变速机构紧凑，传动可靠，应用范围广泛。在这种变速器中，有的只是一个带轮可轴向 移动，另一个带轮的直径是固定不变的，这种情况下变速，必须同时改变两轮的中心距, 这在我们的设计中是难以布置和难以控制甚至难以达到的。另一些机构两轮都起变速作 用，这又分为两种情况：a、两轮

29、的两边都可以调节;b、只有一边可以调节。要调节就 必须有控制或压紧机构，在a屮情况下，机构必然变得复杂和庞大，而b情况可以有效 地避免这种情况的发生。本方案采用一级变速就可以达到设计要求。 在金属带的选取上，我们选用了现有的自 制金属带，结构参数为：上底宽32mm,高15mm,工作中径为26mm,综上所述:木方案在 带轮的结构选择单级，两个带轮都是面可调的金属带形式。3. 3基本运动方式1）带轮的移动距离带轮的移动距离受到两边带轮相碰的位置和带达到带轮内边缘的位置所限制。2 2 2因此，在双向移动的情况下：式中一一带轮两边的夹角；b = - 2%堀勺lb带底面的宽度，b带中性层的宽度；h中性层

30、至底面的距离，21hhh（lh为带中性层面至顶面的距离），在带轮移动的情况下，轴向移动距离为上式中x的二倍。2） cvt传动比及调速的范围。为了具有较高的传动效率，且设计和制造的方便，两个带轮的尺寸设计为同样大 小。要扩大变速的范圉，须增加带的宽度，减小带轮的槽角或减小带轮的直径d。 带轮的楔角太小容易使带楔在槽中，此外，楔角越小，带上受到的横向力就越大，也容 易使带挠曲，所以楔角不能太小。经验值为22-24度。我们选用28度的楔角。定肓径 小的带轮直径。根据已有的资料显示：带轮的工作直径可以达到75mm,而传动比的范围 可以达到0. 45-2. 22,在本设计中，我们将带轮的最小工作直径定为

31、80mni,以使其工作 可靠，寿命更高。材料的选择：钢带，摩擦副表面采用硼化钩和硼化铝基合金材料（金 属陶瓷） 这种合金主要用于在高温下工作的易磨损钢表面，以含钳的坡莫合金（20m, 81in, 17ef）和谋锯合金作粘结金属,主是热压发制造的。性质如下:百分含量hra抗压强度抗弯强度弹性模量e金属陶瓷组成硼化物 粘结相10*匕坡莫合金96. 04. 092156062041. 3586. 014. 085140050052.02 1 m ax=3. 09021min=0. 846调速范围rb2 1 m ax3.090=3 5760.846米用对称调速,(nax2 lmin3.576 = 1.

32、981摩擦副的摩擦系数为0. 3.由相关参数得知:1m inm ax=0.5051.981根据金属带的结构参数，确定cvt锥轮的结构。取最小工作肓径min80nnrid，则最大工作肓径为:°杠叭=1981x80=15136w4离心式皮带轮的无极变速器传动系统的设计4.1变速器内部传动系统的具体结构变速器体内部主要有各档位传动齿轮，各传动轴以及端盖，轴承等等零件组成，通过发动机驱动飞轮传动，从而带动变速器内部的传动机构动作，继而实现机动车辆轮子 8的转动，于是车辆就可以行驶了。其具体内部传动结构图同上图所示:4. 2飞轮的类型飞轮根据弹性元件、阻尼类型等等关键参数来进行分类，其具体类别

33、如下图所示：根轄乘用的弾性原件分周问弹簧式j烁旋狐簧式2径向弹簧式长轴线弹簧武短径宜弹簧式干摩擦阻尼式根据采用的庠據粘性阻尼式厂滚动轴承式 翠麋製唤滑动轴承式j推力轴军式4.2. 1转动惯量对系统的影响由上式解出扭振固有圆频率为:当创=0=42=0时，为刚体模 态:w2=铝黑9="1=何亦刁'),其中系统固有频率 屁=击血(丿1+丿2)/丿1丿2 ,式中：k为减震弹簧刚度，j1, j2为两个惯性质量的转动惯量。总的转动惯 量为 j=j1+j2o由上式可知，当j,=jz吋fc最小，对双质量飞轮而言就是第二级飞轮的转动 惯量(j2)与第一级飞轮的转动惯量(j)之比接近于1,通常取

34、j2/j, = 0.7-1.4时， 第二级飞轮的扭振振幅也最小。而且，由于双质量飞轮减振器可以将弹性元件布 置在较大半径上，因此，可以将螺旋弹簧的刚度设计得较小，于是可将“发动机 一变速箱”振动系统的固有频率大致降低8hz-15hzo当发动机转速激励与动力 传动系统固有频率fc的转速相同吋就会发生扭转共振，为避免发生共振(此时理论 上振幅放大系数为无穷大)，设计中确保发动机怠速转速工况下的激励频率与动力 传动系统的固有频率之比大于万，即关/关行，就可以保证在发动机全部的转速范 围内不发生共振。4.2.2弹簧刚度对系统性能的影响由固有频率的计算公式可知，弹性元件的刚度还对系统的固有频率有着很大

35、的影响。理想状态下一般希望随着外界的激励频率的变化，系统的固有频率也随 之发生变化，这样就可以在理论上避免发生共振情况，基于这种想法，我们可以 采用非线性弹性特性的结构方法來近似实现(类似于变速箱)，使得在变化的工况 下，双质量飞轮减振器在不同刚度的弹性特性下工作，从而保证在不同工况下最 大限度地衰减振动。如图所示，移频的方法，对避免共振非常有效。为了能够在 发动机常用转速范围内更好地降低振动，考虑将系统共振频率设定为发动机转速 激励以下，避开发动机转速的激励。弹簧刚度设计必然考虑到这些点。刃1035二4. 3轴的设计校核与轴承选用(1) 选择iv轴的材料选取轴的材料为45钢，调质处理.查文献

36、6表7-1,材料强度极限6=650m马, cr = 0.09 0(y8=5s-65n/mm2 取(j = 6qmp(f(2) 轴径的初步估算由文献6表7-11取c=107,可得3c碍"07x廳=79.49讪(3) 求作用在齿轮上的力轴上大齿轮5分度圆直径为：=mz5 =5x74 = 370mm圆周力好，径向力巴和轴向力的大小如下27； = 2x3914530 = 2h5962/5 d5 370fr5 = ft-tanan=2l 159.62 x tan 20° = 7701477v小轮6分度圆直径为：d=mz6 = 6x37 = 222mm27；2x3914530222=3

37、5266.04/vfr6 = £ tan an = 35266.04 x tan 20° = 12835.792v（4）轴的结构设计图3.1 iv轴结构设计取较宽齿轮距箱体内壁距离 = 10/77/72,轴承距箱体内壁c = 5呦，相邻齿轮轴向距离s = 10mm,安装齿轮处轴段长比轮毂宽少2 mnio1）拟定轴向定位要求确定各轴段直径和长度1段安装圆柱滚子轴承。取轴段直径dx = 90mm , l = b = 54mm ,轴承型号n418,尺寸dx£）xb = 90x225x54厶= jb + c + a + 2 = 54 + 5 + 1（） + 2 = 71m

38、mii段安装齿轮，齿轮左端采用套筒定位，右端使用轴肩定位，取轴段直径110mm, 轴段长度l2 = 98加加（比齿轮6轮毂宽bh = loomm少2mni）。iii段取齿轮右端轴肩低度h > 0.07 = 0.07 xll0 = umm，取力二9mm,轴环直径110+2x9=128 mm,轴环宽度厶1.4治 10. 78mm, iii段长厶=13mmiv段用于装齿轮5,左端用轴肩定位，右端采用套筒定位。轴段直径qqmm,轴段 长厶4 = 112mm （比齿轮5轮毂宽伏=114/nm少2mm）。v段安装圆柱滚子轴承，轴承型轴承型号nu2218e,尺寸dx£）xb = 90x225

39、x54,轴段直径 d、= 80/77/72,厶5 =厶 + 3 = 71 + 3 = 14mm（齿轮4距离箱体内壁为10mm,齿轮6距内壁为13nmi）。2）轴上零件的周向定位两个齿轮均釆用渐开线花键联结，花键适用于载荷较大和定心精度要求较低的静联接和动联接，它的键齿多，工作面总接触面积大，承载能力低，它的键布置对称，轴、 毂受力均匀，齿槽浅，应力集中较小，对轴和轮毂的消弱小，轴端倒角2x45°。（5）轴的强度效核：1）首先根据轴的结构图作出轴的计算简图：<q）受力分析水平面受力及空矩cu垂宜面受力及弯矩<d）合成弯矩/、k'、<e ）扭矩图图3. 2 iv

40、轴计算简图2）求支反力:la) =厶 +厶 + 厶+ d+ls-2 = 71 + 98 + 13 + 112 + 74-54 = 314lab = l, + 厶 2久一色=71+ 98 50 27 = 92/财二 + 厶+空= 50 +13 + 57 = 120 临 22卜r心=爲-冬 + 厶-乂 = 112-57+ 74-27 = 102lbd lbc +/cd =120 + 102 = 222水平面：rax = fl6 x lbd + lcdfl5 /1ad= 32023.93rdx =饥 + 你- rax = 24786.88/v垂直面:ray= fr6 x lbd - fjcd / %

41、 = 6618 1 on心厂巴5+心厂臨=1448.74 n3) 计算弯矩水平弯矩：mcx =rdx lcd = 24786.88x 102 = 2528261.76n - mmmbx = rax lab = 32023.93x92 = 2946201.56 mm垂直面弯矩：=/?dr «/cd =1448.74xl02 = 147771.48?v-mmmby = ray -lab = 6618.10x92 = 608865.2n -mm合成弯矩：mc =+ mcy 二 v2528261.762 +147771.482 二 2532576.54w mmmb = jml +m： = 7

42、2946201 .562 +608865.22 = 3008458.15/v mm4) 扭矩：7； =3941250/v-m/?/7； =0.6x3941250 = 2364750 n mm5）计算当量弯矩meli = jm； + (q77 = a/3008458.152 +23647502 = 3826599.40n -mmmec = jm： + (刃)2 = j2532576.542+2364750 2 = 3464965.58/v mm显然b处为危险截面，故只对该处进行强度效核轴的材料为45钢，调质处理，查表4一1得巧=650n/加加$取 m = 60n / mmcy = 0.09 0.

43、1(7 =58 65n/ mm-營=0心 0.1x12=133100神(7 =3826599.40133100=28n/mm2 <cr = 60n / mm24.4单向离合器的工作原理及计算一般来说，前者使用得更为普遍一些。当然，在自动变速器中，单向离合器的使用 还不仅仅局限于执行机构，例如，在液力变矩器的导轮支承处，也采用了单向离合器。 单向离合器俗称单向轴承，也是仅能单一方向（顺时针方向或逆时针方向）传动的机械 传动基础件。当动力源驱动被动元件时只能单一方向传动，若动力源转变方向时，（如顺时针 变为逆时针方向），被动元件则会自动脱离不产生任何动力传送的功能。单向离合器有两种运动方式当

44、单向离合器的动力输出部分（内环或外环）转速比动力源（外环或内环）还快时, 离合器处于解脱状态，内外环没有任何连动关系，此谓单向离合器的单向超越功能。1、保证汽车平稳起步这是离合器的首要功能。在汽车起步前，自然要先起动发动机。而汽车起步时，汽车是 从完全静止的状态逐步加速的。如果传动系/它联系着整个汽车与发动机刚性地联系，则 变速器一挂上档，汽车将突然向前冲一下，但并不能起步。这是因为汽车从静止到前冲 时，产生很大惯性力，对发动机造成很大地阻力矩。在这惯性阻力矩作用下，发动机在 瞬时间转速急剧下降到最低稳定转速以下，发动机即熄火而不能工作，当然汽车也不能 起步。因此，我们就需要离合器的帮助了。在

45、发动机起动后，汽车起步之前，驾驶员先 踩下离合器踏板，将离合器分离，使发动机和传动系脱开，再将变速器挂上档，然后逐 渐松开离合器踏板，使离合器逐渐接合。在接合过程中，发动机所受阻力矩逐渐增大， 故应同时逐渐踩下加速踏板，即逐步增加对发动机的燃料供给量，使发动机的转速始终 保持在最低稳定转速上，而不致熄火。同时，由于离合器的接合紧密程度逐渐增大，发 动机经传动系传给驱动车轮的转矩便逐渐增加，到牵引力足以克服起步阻力时，汽车即 从静止开始运动并逐步加速2、保证传动系换档时工作平顺=9549 竺辱已知汽车变速箱的最大扭矩可由式：5求得式中：=75kw, =450°r/mino a 在 1.

46、1 1.3 之间,取 a =1.16,则gax =196n.m后备系数b是离合器的重要参数，反映离合器传递发动机最人扭矩的可靠程度，选择b时，应从以下儿个方面考虑：a. 摩擦片在使用中有一定磨损后，离合器还能确保传递发动机最大扭矩；b. b.防止离合器木身滑磨程度过大；c. c.要求能够防止传动系过载。通常轿车和轻型货车13=1.21.75。结合设计实际 情况，故选择b=1.5。根据以上情况分析可知，该离合器符合系统工况要求。5变速器内部主要传动零件的强度校核5.1传动轴的强度校核按弯扭合成应力校核轴的强度校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面c）的强度。由文献1, 15-5可 知，取&

47、quot;=06,轴的计算应力b+（7；）2 _ 7676785.1532 + （0.6 x 9.26x 105）2w =0.1x1503=° mpa （3.43）选定轴的材料为45钢，调质处理，由文献表15-1可知，因此， jvb，故安全。（7）精确校核轴的疲劳强度 判断危险截面从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面iv和v引起的应力集中最严重，而 v受的弯矩较大；从受载的情况来看，截而c的应力最大，但应力集中不大，故c而 不用校核。只需校核截面v。 截面v左侧(3.44)抗弯截面系数 w = 0.1d = 0.1 x 1403 = 274400 mm 3抗扭截面系数 碣二0加=

48、0.2x140 = 548800mm3(3.45)截面v左侧的弯矩m为705m =67678553x=626570.628761.5mpa(3.46)截面v上的扭矩t为 人二3200000 mpa截面上的弯曲应= 2.28mpa(347)截面上的扭转切应力3200000548800= 5.83mpa(3.48)轴的材料为45钢，调质处理。由文献1表15-1可知，6 = 640mpa, 6 "75 mpa>：155mpao由文献1附表3-8可知，用插入法求出竺= 2.80.8x2.8 = 2.24轴按精车加工，由文献1附图3-4可知，表面质量系数为:=0.84轴未经表面强化处理，

49、©产'固得综合系数为=轧 +丄-1 = 2.8 + 丄-1 = 2.99% 氏0.84(3.49)k |1kt =二 +丄一 1 = 2.24 + 1 = 2.43r er pt0.84由文献1 §3-1, §3-2可知，碳钢的特性系数 % =0.1 0.2取 =0.1© =0.05 0.1取 © =0.05所以轴在截面v左侧的安全系数为s =zl= 40 34°2.99x2.28 + 0.1x0275c “ 5.83 a n_ 5.832.43 x+ 0.05 x2 2= 19.0240.34x19.02740.342+19

50、.022= 17.22>s = 1.5(3.50)(3.51)(3.52)故该轴在截面v左侧的强度是足够的。截面v右侧抗弯截面系数w = 0.1 丹=0.1x1303 = 2197000?抗扭截面系数 = 02j3 =0-2xl3°3 = 439400 mm截面v左侧的弯矩m为m = 67678553x 竺-=626570.628761.5mpa截面v上的扭矩t为截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力t = 3200000 mpam ab = w626570.628219700= 2.85mpa7；二 3200000439400= 7.28mpar= 3 = 0.023d 130截

51、面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及勺按文献1附表3-2查取。因(xa 2.05 ar =1.3又由文献1附图3-1可得轴的材料的敏感系数为- 0.83 qt = 0.87故有效应力集中系数按文献1,附3-4为心=1 + 爲(篮 一 1)二 1 + 0.83x (2.05 一 1)二 1.87(3.53)& = 1 + % (% -1) = 1 + 0.87 x (1.3 -1) = 1.26由文献1附图3-2可得轴的截面形状系数为=058由文献附图3-3可得轴的材料的敏感扭转剪切尺寸系数为6=0.76 综合系数为竺+丄-0.580.84= 3.41-1= 1,26 + 11 = 1

52、.840.760.84所以轴在截面v左侧的安全系数为2753.41x2.85 + 0.1x0=28.29jk 兀 +(prtm=24.962751 o/1 5.835.83l-84x+ 0.05x22= 18.72>5 = 1.5s°st _2&29x24.96js； + s； a/28.292 + 24.962故该轴在截面v左侧的强度是足够的。5. 2传动齿轮的强度校核（i ）校核齿面接触疲劳强度（1）接触应力的计算(3. 28)由文献4表5-39可知，齿面接触应力计算公式，即0 加：（1-0.5如）2u确定公式内的各计算数值 计算载荷系数电动机驱动，载荷平稳，由文献

53、4表5-2可知，取ka=1平均分度圆直径d讪二么(1 - 0.50=360(1 - 0.5 x 0.28)= 313.95 mm平均分度圆圆周速度心=祕电=3.14x313.95x556 =94m/s60000 60000由文献4图5-4 (a)可知，按沁=9,14x302.7405 ,得kv =1.24；100 100h 97 q6由文献4图5-7 (b)可知，按一= 0.272 ,齿轮悬臂布置，k=1.21；cl, 360"由文献4表5-4可知，=1.1；k = kakvkfikc/ =1x1.24x1.21x1.1 = 1.65 由文献1表10-6可知，弹性系数ze =189.

54、8； 节点区域系数zh = j-=j=2.49v sin a cos q v sin 20(, cos 20(, 计算得，2x1.65x9.26x10j1.66? +1(yf, =2.49xl89.8j x-=106.32 mpav 97.96x3602 x(l- 0.50j 1.66(1)接触疲劳强度的许用应力(3. 29)由文献4表5-28可知，许用接触应力计算公式，即&hp =nxwlvr' h min确定公式内的各计算数值 小齿轮的接触疲劳强度极限crhliml = 600 mpa 最小安全系数片皿血=10 由文献1, 10-13可知，计算应力循环系数n, =60/1!

55、； =60x360xlx5x365x24 = 9.461xl08由文献1图10-19可知，查得接触疲劳寿命系数 尺寸系数zx =1工作硕化系数，按zw=1.2-hbs 1301700= 1.11润滑油膜影响系数，zlvr = 0.85计算得，% =罕 x 0.87 xlx 1x 0.85 = 443.7 mpa (3)由于ah = 106.32mpa<ahp = 443.7mpa,故安全。(ii)校核齿根弯曲疲劳强度(1)齿根应力的计算由文献4表5-55可知，弯曲应力计算公式，即(3. 30)确定公式内的各计算数值 由文献1表10-5可知， 怙=2.85,由文献1表10-5可知,"l54,计算得,x 2.85x1.54 = 42.85 mpa2x1.65x9.26x1()597.96x360x12x(1-o.5xo.28)2（2）弯曲强度的齿根许用应力由文献4表5-31可知，齿根许用应力计算公式，即(3.3