变速箱输出轴设计说明书.docx
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变速箱输出轴设计说明书
294N·m。
初取轴的材料为40Cr，算取轴的
变速箱输出轴设计说明书手动五档变速箱，参考同类变速箱得最大转矩为最小直径：
d--最小直径。
T--最大力矩
n—转速
d=14.1mm
按照轴的用途绘制轴肩和阶梯轴，得到零件图。
从左向右传动比齿轮依次为1，同步器，1.424，2.186，同步器，3.767，同步器，6.15，倒档齿轮。
5变速器轴的设计与校核
5.1变速器轴的结构和尺寸
5.1.1轴的结构
第一轴通常和齿轮做成一体，前端大都支撑在飞轮内腔的轴承上，其轴颈根据前轴承内径确定。
该轴承不承受轴向力，轴的轴向定位一般由后轴承用卡环和轴承盖实现。
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5–1所示：
中间轴分为旋转轴式和固定轴式。
本设计采用的是旋转轴式传动方案。
由于
一档和倒档齿轮较小，通常和中间轴做成一体，而高档齿轮则分别用键固定在轴
上，以便磨损后更换。
其结构如下图所示：
5.1.2轴的尺寸
变速器轴的确定和尺寸，主要依据结构布置上的要求并考虑加工工艺和装配工艺[7]要求而定。
在草图设计时，由齿轮、换档部件的工作位置和尺寸可初步确定轴的长度。
而轴的直径可参考同类汽车变速器轴的尺寸选定，也可由下列经验第二轴和中间轴：
5–1）
d=（0.4～0.5）A，mm
第一轴：
d（4-4.6）3Temax，mm（5–2）
式中Temax—发动机的最大扭矩，Nm
为保证设计的合理性，轴的强度与刚度应有一定的协调关系。
因此，轴的直径d与轴的长度L的关系可按下式选取：
第一轴和中间轴：
d/L=0.16～0.18；
第二轴：
d/L=0.18～0.21
5.2轴的校核
由变速器结构布置考虑到加工和装配而确定的轴的尺寸，一般来说强度是足够的，仅对其危险断面进行验算即可。
对于本设计的变速器来说，在设计的过程中，轴的强度和刚度[8]
都留有一定的余量，所以，在进行校核时只需要校核一档处即可；因为车辆在行进的过程中，一档所传动的扭矩最大，即轴所承受的扭矩也最大。
由于第二轴结构比较复杂，故作为重点的校核对象。
下面对第一轴和第二轴进行校核。
5.2.1第一轴的强度和刚度校核
因为第一轴在运转的过程中，所受的弯矩很小，可以忽略，可以认为其只受扭矩。
此种情况下，轴的扭矩强度条件公式为
式中T—扭转切应力，MPa；
T—轴所受的扭矩，N·mm；
WT—轴的抗扭截面系数，mm3；
P—轴传递的功率，km；
d—计算截面处轴的直径，mm；
[T]—许用扭转切应力，MPa。
其中P=78kw，n=5750r/min，d=24mm；代入上式可得：
由查表可知[T]=55MPa，故TT,符合强度要求
式中T—轴所受的扭矩，N·mm；
IP—轴截面的极惯性矩，mm4，IP=d4/32;
将已知数据代入上式可得：
对于一般传动轴可取[]=0.5°～1°/m；故也符合刚度要求
5.2.2第二轴的强度与刚度校核
1）轴的强度校核
计算用的齿轮啮合的圆周力Ft、径向力Fr及轴向力Fa可按下式求出：
式中i—计算齿轮的传动比，此处为一档传动比3.85；
d—计算齿轮的节圆半径，mm，为100mm；—节点处的压力角，为16°；—螺旋角，为30°；
Temax—发动机最大转矩，为142000N·mm。
代入上式可得：
Ft=10934N；
Fr=3620.4N
Fa=6312.7N
危险截面的受力图为：
水平面：
F1（160＋75）=Fr×75，可得出F1=1155.4N；
水平面内所受力矩：
MC=160·F1·10-3=184.87N·m；垂直面：
FadFt160
F1'=2（5-8）
116075
可求得F1'=7122.1N
垂直面所受力矩：
-3
Ms160F1'10=1139.54N·m该轴所受扭矩为：
Tj142×3.85=546.7N
故危险截面所受的合成弯矩为：
222
MMCMSTJ（5-9）
可得
M（184.871000）（1139.541000）2（546.71000）2
5
1.310N·mm
32M
3
d3
将M代入上式可得：
，符合要求。
则在弯矩和转矩联合作用下的轴应力（MPa）：
（5-10）
100MPa，在低档工作时400MPa，因此有：
2）轴的刚度校核
图5-4变速器轴的挠度和转角
22
（5-11）
5-12）
F3abc3EIL
22
F4a2b2s3EIL
式中F3—齿轮齿宽中间平面上的径向力（N），这里等于Fr；
F4—齿轮齿宽中间平面上的圆周力（N），这里等于Ft；
E—弹性模数（MPa），E=2.1×105（MPa）；
I—惯性矩（mm4），I=d4/64，d为轴的直径（mm）；
a、b—为齿轮座上的作用力距支座A、B的距离（mm）；
L—支座之间的距离（mm）。
将数值代入式（5-11）、（5-12）得：
fc0.13，fs0.15。
故轴的全挠度为ffcfs0.198mm0.2mm，符合刚度要求
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