变速箱输出轴设计说明书.docx

1、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

2、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 51 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：51）d=（0.4 0.5 ）A，mm第一轴：d （4-4.6

3、）3 Temax ，mm （52）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 0.215.2 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

4、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， Nmm；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 T T , 符合强度要求式中 T轴所受的扭矩， Nmm；I P 轴截面的极惯性矩， m

5、m4， I P = d 4/32;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 142000Nmm。代入上式可得： Ft=10934N；Fr=3620.4NFa=6312.7N危险截面的受力图为： 水平面： F1（16075）=Fr 75，可得出 F1=

6、1155.4N；水平面内所受力矩： MC =160F110-3=184.87Nm； 垂直面：Fad Ft 160F1= 2 (5-8 )1 160 75可求得 F1=7122.1N垂直面所受力矩：-3M s 160 F1 10 =1139.54Nm 该轴所受扭矩为：T j 1423.85=546.7N故危险截面所受的合成弯矩为：2 2 2M MC M S TJ (5-9)可得M (184.87 1000) (1139.54 1000)2 (546.7 1000)251.3 10 N mm32M3d3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）1

7、00MPa，在低档工作时 400 MP a ，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)F 3ab c 3EIL22F4a2b2 s 3EIL式中 F 3 齿轮齿宽中间平面上的径向力（ N），这里等于 Fr ；F 4 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：f c 0.13，f s 0.15。故轴的全挠度为 f f c f s 0.198mm 0.2mm ，符合刚度要求