前置式發(fā)動機夾鉗取力器的設(shè)計【優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計含7張CAD圖紙帶任務(wù)書+選題表】-jxsj75

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前置式發(fā)動機夾鉗取力器的設(shè)計

摘要：本文設(shè)計了一種汽車發(fā)動機取力器，這種取力器由于其特有的優(yōu)點所以應(yīng)用廣泛?，F(xiàn)在很多專用汽車大多裝有一個重要的零件，就是取力器。因此，設(shè)計一種容易操作、性能優(yōu)越的取力器成為了一種必要。本文所研究的是一種結(jié)構(gòu)緊湊，持續(xù)工作時間很長前置式發(fā)動機夾鉗式取力器，它不受汽車離合器的干擾，只要發(fā)動機工作，不論離合器處于何種工作狀態(tài)，取力器都能正常工作。因此發(fā)動機取力器的研發(fā)有著重要的意義。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機；齒輪；液壓系統(tǒng)；汽車

Desicn of Front-engine Clamp Power-take

Abstract:This?paper?has?designed?an?automobile?power?take?off?device.?Because?of?its?peculiar?advantages,?it?was?used?so?widely.?Nowadays?many?special?cars?equip-ed?with?such?most?important?part.?Therefore,?it?is?necessary?to?design?an?easy?operation,?superior?performance?of?Power?take?.?This?paper?studies?a?front?loaded?engine?clam-p?type?Power?take?off?device?which?has?a?compact?structure?and?could?continuous?working?for?very?long?hours,?it?could?be?free?from?the?clutch’s?interference.?As?long?as?th-e?engine?works,?no?matter?what?kind?of?work?in?clutch?state,?take?the?force?can?work?normally.?therefore,?the?development?of?the?device,?which?takes?off?the?power?from?th-e?engine,has?a?great?significance. 

Key words：Engine；Gear；Hydraulic system；Car

目錄

摘要 1

關(guān)鍵詞 1

1 前言 1

1.1 汽車發(fā)動機取力器的概況 1

1.2 研究發(fā)動機取力器的意義 1

2 取力裝置簡介 2

2.1 取力裝置的功用和分類 2

2.1.1 發(fā)動機飛輪取力 3

2.1.2 離合器取力 3

2.1.3 變速器取力 5

2.1.4 分動器取力 5

2.2 取力裝置的正確選擇 6

3 總體方案設(shè)計 7

3.1 發(fā)動機取力器傳動系統(tǒng)的設(shè)計 8

3.1.1 檔位和旋向 9

3.1.2 取力器功率 9

3.1.3 取力器傳動比和轉(zhuǎn)速 10

3.2 齒輪傳動設(shè)計與校核 10

3.2.1 材料的選用 12

3.2.2 按齒面接觸疲勞強度初步設(shè)計 12

3.2.3 驗算齒面接觸疲勞強度 13

3.2.4 驗算齒根彎曲疲勞強度 15

3.2.5 確定齒輪的主要參數(shù)及集合尺寸 17

3.2.6 確定齒輪制造精度 18

3.3 軸與軸系零件的設(shè)計 18

3.3.1 軸材料的選擇 18

3.3.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 19

3.4 鍵的選擇與校核 21

3.5 軸承的選擇 22

4 內(nèi)置離合器和液壓系統(tǒng)的選擇 22

4.1 液壓多片摩擦離合器的選擇 23

4.1.1 多片摩擦離合器的位置布置 23

4.1.2 多片摩擦離臺器的結(jié)構(gòu)特點 23

4.2 內(nèi)嚙合齒輪泵的選擇 23

4.3 分配器和控制閥 24

5 結(jié)論 25

參考文獻 27

致    謝 28

【詳情如下】【需要咨詢購買全套設(shè)計請加QQ1459919609】

1號齒輪.dwg

2號齒輪.dwg

一軸.dwg

三軸.dwg

二軸.dwg

前置式發(fā)動機夾鉗取力器的設(shè)計.doc

前置式發(fā)動機夾鉗取力器的設(shè)計中期檢查表.doc

前置式發(fā)動機夾鉗取力器的設(shè)計任務(wù)書.doc

前置式發(fā)動機夾鉗取力器的設(shè)計選題審批表.doc

前置式發(fā)動機夾鉗取力器裝配圖.dwg

文件清單.txt

軸承蓋.dwg

輸出齒輪.dwg

前置式發(fā)動機夾鉗取力器的設(shè)計 摘要： 本文設(shè)計了一種汽車發(fā)動機取力器，這種取力器由于其特有的優(yōu)點所以應(yīng)用廣泛。 現(xiàn)在很多 專用汽車大多裝有一個重要的零件，就是取力器 。 因此，設(shè)計一種容易操作、性能優(yōu)越的取力器成為了一種必要。本文所研究的是一種結(jié)構(gòu)緊湊，持續(xù)工作時間很長前置式發(fā)動機夾鉗式取力器，它不受汽車離合器的干擾，只要發(fā)動機工作，不論離合器處于何種工作狀態(tài)，取力器都能正常工作。因此發(fā)動機取力器的研發(fā)有著重要的意義。 關(guān)鍵詞： 發(fā)動機；齒輪；液壓系統(tǒng)；汽車 2 an of it so it is to an a a it be As as no of in of a 3 目錄 摘要 ........................................................................ 1 關(guān)鍵詞 ...................................................................... 1 1 前言 ...................................................................... 1 車發(fā)動機取力器的概況 ............................................... 1 究發(fā)動機取力器的意義 ............................................... 1 2 取力裝置簡介 ............................................................... 2 力裝 置的功用和分類 ................................................. 2 動機飛輪取力 ......................................................... 3 合器取力 ..................................................... 3 速器取力 ..................................................... 5 動器取力 ..................................................... 5 力裝置的正確選擇 ................................................... 6 3 總體方案設(shè)計 ............................................................... 7 動機取力器傳動系統(tǒng)的設(shè)計 ........................................... 8 位和旋向 ..................................................... 9 力器功率 ..................................................... 9 力器傳動比和轉(zhuǎn)速 ............................................ 10 輪傳動設(shè)計與校核 .................................................. 10 料的選用 .................................................... 12 齒面接觸疲勞強度初步設(shè)計 .................................... 12 算齒面接觸疲勞強度 .......................................... 13 算齒根彎曲疲勞強度 .......................................... 15 定齒輪的主要參數(shù)及集合尺寸 .................................. 17 定齒輪制造精度 .............................................. 18 與軸系零件的設(shè)計 .................................................. 18 材料的選擇 .................................................. 18 的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .................................................. 19 的選擇與校核 ...................................................... 21 承的選擇 .......................................................... 22 4 4 內(nèi)置離合器和液壓系統(tǒng)的選擇 ................................................ 22 壓多片摩擦離合器的選擇 ............................................ 23 片摩擦離合器的位置布置 ...................................... 23 片摩擦離臺器的結(jié)構(gòu)特點 ...................................... 23 嚙合齒輪泵的選擇 .................................................. 23 配器和控制閥 ...................................................... 24 5 結(jié)論 ..................................................................... 25 參考文獻 .................................................................... 27 致 謝 .................................................................... 28 1 1 前言 汽車取力器是汽車上的一個動力輸出裝置，汽車除了行駛以外的其他動力將由取力器提供。取力器通常安裝在專用汽車上，用以取出發(fā)動機的動力提供給特殊裝置以實現(xiàn)專門用途。目前已研發(fā) 的取力器的種類比較多，取力方式也較多，有發(fā)動機飛輪取力、離合器取力、變速器取力、分動器取力等。隨著社會對專用汽車要求的提高，專用汽車種類的增多，對取力器的要求也相應(yīng)提高，取力器的研發(fā)工作顯得尤為重要。作者撰寫本文的目的正是設(shè)計出一種從發(fā)動機直接取力的取力器，以滿足工程實際的需要。 車發(fā)動機取力器的概況 取力器的種類有很多，各有不同的優(yōu)點，本文所設(shè)計的是一種夾鉗式的發(fā)動機取力器，采用前置式的取力方式，它以汽車底盤自身的發(fā)動機為動力源，將動力傳遞至專用汽車的專用設(shè)備，以驅(qū)動齒輪液壓泵、真空泵、柱塞泵、 輕質(zhì)油液壓泵、自吸液壓泵、水泵、空氣壓縮機等，從而為自卸車、加油車、牛奶車、垃圾車、吸污車、隨車起重機、高空作業(yè)車、散裝水泥車、攔板起重運輸車等諸多專用汽車配套使用。 究發(fā)動機取力器的意義 某些專用汽車不需要連續(xù)地輸出動力，所需的取力器轉(zhuǎn)矩也不大，因此他們配備的是較為簡單的取力器，直接安裝于變速箱的后部。這些取力器市場需求量雖然較大，但是技術(shù)含量并不高，利潤也不大。而另一些專用汽車對取力器的要求很高，如水泥攪拌車、消防車、石油機械用車等，他們要求取力器能連續(xù)不斷地工作，而且能夠輸出發(fā)動機的巨大部分 動力，甚至全部的動力，并且不受汽車離合器工作狀態(tài)的影響。例如消防車在消防在搶險的過程中，需要連續(xù)不斷地泵水而且泵水過程中還要不斷地變換位置，需要很高的水壓是水能噴射很遠，需要很大的功率。這些車輛就需要安裝一種特殊的性能優(yōu)越的取力器，就是發(fā)動機取力器。發(fā)動機取力器又叫做全功率取力器，他有諸多的優(yōu)點：能夠長時間地保持工作狀態(tài)；能使汽車結(jié)構(gòu)非常緊湊，改裝汽車很方便；能把發(fā)動機的全部功率取出，用于其他動力的輸出；工作狀態(tài)不受汽車主離合器工作狀態(tài)的干擾（其他取力器不與發(fā)動機直接相聯(lián)，當(dāng)汽車發(fā)動機處于怠速狀態(tài)，即離合器 未合上就無法正常工作） [1]。 發(fā)動機取力器有著如此眾多的優(yōu)點，相應(yīng)的他的設(shè)計和制造難度也較大，目 2 前國內(nèi)主要還是依靠進口，價格比較昂貴，而需求量有很大，所以設(shè)計出一種符合要求的發(fā)動機取力器已迫在眉睫。本文作者正是基于對發(fā)動機取力器的用途與現(xiàn)狀的考慮，在老師的指導(dǎo)下選擇此課題進行研究，運用所學(xué)的專業(yè)知識，繪制出了發(fā)動機取力器的外觀圖、裝配圖和部分重要的零件圖，并且進行了校核計算，提出了一個較為完整的發(fā)動機取力器總體設(shè)計方案，希望能對祖國的汽車工業(yè)出一點綿薄之力。 2 取力裝置簡介 力裝置的功用和分類 由于汽車用途的多樣化，要求汽車變速器必須裝備有動力輸出裝置通常取力裝置安裝在變速器的動力輸出側(cè)孔上，它有各種不同的形狀和大??；在變速器上安裝各種取力裝置可以滿足各類特種車輛的使用要求。由于各類車輛的負載工況、使用條件和取力位置的不同，因而對取力裝置的要求也各不相同。取力裝置的用途頗為廣泛，它可用來驅(qū)動汽車絞盤傳動裝置，自卸車、炸藥現(xiàn)場混裝車和汽車起重吊油泵，消防車水泵，以及工程機械中各種輔助裝置，如空氣壓縮機、燃油泵、廢料收集器、制冷機等 [2]。 圖 1 常取力器是一種齒輪傳動裝置，主要功用是取出變速器傳遞的動力，或直接將發(fā)動機的功率通過法蘭和傳動軸傳遞到被驅(qū)動的工作機上。按取力裝置的取 3 力型式可分為發(fā)動機取力和離臺器取力兩大類，按取力裝置的取力點部位可分為發(fā)動機飛輪取力、離合器取力、變速器取力和分動器取力四類。取力裝置選擇何 種取力形式取決于各汽車制造廠家對其車輛的設(shè)計要求和布置方案，現(xiàn)將各類取力裝置的結(jié)構(gòu)特點分述如下： 動機飛輪取力 從發(fā)動機飛輪取力，取力器安裝在變速器前端，與發(fā)動機飛輪直接相 連，發(fā)動機工作取力器就能輸出動力，動力不需經(jīng)離合器來傳遞，因此，它與車輛運動狀況無關(guān)。這種取力器如西德 圖 1)，傳遞功率大，輸出轉(zhuǎn)速高，能連續(xù)工作。典型應(yīng)用實例是混凝土攪拌車、消防車、保潔車、鉆井車、以及市政工程車等。 合器取力 從離合器取力，取力器安裝在變速器前端，由第一軸 (輸入軸 )驅(qū)動取力器， 圖 2 圖 3 可以安裝在變速器后端，由中間軸驅(qū)動取力器。無論是從第一軸或中間軸驅(qū)動取力，都是在接合離臺器后，取力器才能工作輸出動力，與變速器檔位使用無關(guān)，能傳遞發(fā)動機的大部分功率，如法國貝利埃公司設(shè)計生產(chǎn)的 (圖 2) ， … /13)。這類取力器對車輛總體布置合理，有利于傳遞較大功率與轉(zhuǎn)速。但是，采用變速器中間軸后端取力，則取力器輸出功率和轉(zhuǎn)速與常嚙合齒輪副的速比有關(guān)。為滿足被驅(qū)動工 作機的轉(zhuǎn)速要求，通常取力器齒輪設(shè)計成增速傳動，或不需設(shè)置齒輪副傳動，直接與變速器中間軸同一軸心線輸出動力。這種取力器與發(fā)動機同向或反向旋轉(zhuǎn)，適用于間歇工作；輸出 a、 b， 3]。 圖 3)設(shè)計有兩個動力輸出點 (點 )，可裝 6組齒輪增速傳動比，供用戶選擇，其傳動比為 O． 32～ 0． 94，輸出扭矩范圍為 280～ 800 輸出扭矩大小決定于車輛要求和傳動比。這種取力器殼體與變速器后蓋做成一體，因而軸向尺寸短，結(jié)構(gòu)緊湊。由于殼體內(nèi)腔空間大，貯油和散熱條件好， 以及軸承承 載能力大，因此，該取力器能連續(xù)工作，與發(fā)動機同向或反向旋轉(zhuǎn)。如車輛有特殊要求，需要在取力器上兩點輸出，選用 N… /10型取力器就能滿足這一要求。即用 N… /352/2取力器或 N… /10加 取力器組成 (圖 4)。兩個取力器可同時取力，也可以單獨操縱一個取力器取力；采用兩點取力時，必須保證兩個取力器輸出的總功率不得超過變速器的負荷能力。典型應(yīng)用實例是礦用自卸車、炸藥現(xiàn)場混裝車、汽車起重吊驅(qū)動油泵等 [4 圖 4 取力器 5 速器取力 從變速器取力，取力器安裝在變速器第二軸 (輸出軸 )后端，或安裝在變速器側(cè)面，與第二軸 齒輪相嚙合輸出動力。但是，這種取力裝置與發(fā)動機和離合器取力有所不同，它與車輛構(gòu)運動狀況有關(guān)，與變速器的檔位使用有關(guān)。如 … /者如紅巖 圖 5)，該取力器的接合平面與第二軸軸心線之間的距離為 角為30°； 問歇工作時允許輸出功率為 5續(xù)工作時允許輸出功率為 76kw/最大輸出扭矩為 40出轉(zhuǎn)速 N=系 (0． 81)；輸出旋向與發(fā)動機異向，并可向前或向后輸出動力。 動器取力 全輪驅(qū)動的車輛，為了縮短傳動系的軸向安裝尺寸，要求在分動器后端取力， 輸出不同的轉(zhuǎn)速。這種取力裝置只有在汽車離合器接合和變速器掛上檔后，取力器才能運轉(zhuǎn)輸出動力，所以，取力器的輸出功率和轉(zhuǎn)速，同樣與車輛的運動狀況有關(guān)，與變速器檔位使用有關(guān)。如 巖 高、低兩個檔位，三軸直齒輪傳動，最大輸出功率為1160Or/大輸出扭矩為 700500r/ 圖 5 6 上述四類取力裝置在汽車動力傳動系中，由于取力位置的不同，它們的用途和使 用特性也各不相同 [6]。 力裝置的正確選擇 無論是選擇發(fā)動機取力、離合器取力或其它型式取力，其取力裝置都是由汽車制造廠家根據(jù)車輛的負載情況和使用工況進行選取，但在選擇取力裝置時必須考慮以下幾點： 1）傳動比 取力器傳動比取決于發(fā)動機技術(shù)參數(shù) 與被驅(qū)動的工作機械特性有關(guān)。 2）輸出轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)方向 輸出轉(zhuǎn)速取決于取力器的類型和安裝部位。離合器取力用的取力器與變速器常嚙合齒輪對的速比有關(guān)；變速器取力或分動器取力用的取力器與檔位使用有關(guān)。其輸出旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)考慮與發(fā)動機同向或異向，以及兩種回轉(zhuǎn)方向。 3）取力點的數(shù)量與安裝部位 一點取力或數(shù)處取力；取力點的位置取決于車輛布置和變速器的安裝形式(立式安裝或臥式安裝 )，以及變速器取力窗孔位置 (側(cè)面、上部、底部或中間軸 )。 4）取力裝置接合的可能性 選擇發(fā)動機飛輪取力或離合器取力決定于各種車輛的用途和工作規(guī)范。 5）換檔條件 取力器換檔功能必須考慮其車輛負載行駛時使用取力器或車輛停止時使用取力器。 6）汽車運動中取力器換檔頻率 據(jù)使用經(jīng)驗，取力器在使用頻繁情況下，取力器的轉(zhuǎn)動慣量應(yīng)不大于離合器的 15%；使用不頻繁對，取力器的轉(zhuǎn)動慣量不大于離合器的 4O%；這主要是考慮減少離合器片的磨損。 7）負荷不均勻性 取力器負荷不均勻性用最大轉(zhuǎn)矩 /名義轉(zhuǎn)矩表示，稱作扭矩變動比，此比值表示工作機械的載荷特性，如突然接合離合器、傳動軸的不平衡、發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于 及幾個取力器同時工作時產(chǎn)生共振等原因所引起的扭矩波動。如經(jīng)常產(chǎn)生間歇性的沖擊載荷，其沖擊扭矩比 <2時可選用各型取力器，如果 2<沖擊扭矩比 <3． 5時選用 般推薦取力的工作機械應(yīng)安裝超載保護 7 裝置，剪切安全銷就是常用的一種方法 8）熱載荷 取決于取力裝置的工作規(guī)范，也就是取力器工作的持續(xù)時間與停歇時間，它直接影響取力器工作的熱載荷 [6]。 3 總體方案設(shè)計 本文設(shè)計的是一種前置式的夾鉗式發(fā)動機取力器，它安裝在發(fā)動機和變速器之間。原變速器的第一軸被取力器中的長柄齒輪軸所取代，長柄齒輪軸支承在發(fā)動機的飛輪中心，隨發(fā)動機飛輪的轉(zhuǎn)動而一起轉(zhuǎn)動，隨后將動力通過 齒輪傳遞至第三軸，由輸出法蘭將動力輸送給專用設(shè)備，實現(xiàn)特定功能。 本發(fā)動機取力器主要用于驅(qū)動大功率的附屬設(shè)備，例如市政工程用車輛、消防車及混凝土攪拌車等。本取力器用法蘭面直接安裝于立位或左臥位主變速箱的輸入端面。取力器由空心軸驅(qū)動，與主變速箱輸入軸相聯(lián)的主離合器軸穿過其中，兩軸由各自獨立的直接驅(qū)動離合器來驅(qū)動。因此，空心軸通過主離合器中的直接離合器與發(fā)動機相聯(lián)，無論主離合器是結(jié)合還是分離，動力總是傳向取力器，即只要發(fā)動機運轉(zhuǎn)，則取力器總是與之同步運轉(zhuǎn)，除非在其輸出端分離多片離合器使其脫開，停止運轉(zhuǎn)。圖 6所示 為本取力器安裝示意圖。 圖 6 取力器安裝示意圖 8 此取力器的結(jié)合方式是：無論車輛是處于停駛狀態(tài)還是行駛狀態(tài)，發(fā)動機取力器均可工作。發(fā)動機動力傳輸給空心軸，空心軸上裝有齒輪 1，再經(jīng)齒輪 2傳至齒輪 3，齒輪 3也裝在一空心軸上，軸的左端裝有摩擦離合器，此摩擦離合器的結(jié)合或分離由液壓控制，通過液力多片離合器可實現(xiàn)在負荷狀態(tài)下結(jié)合和分離。當(dāng)液壓閥打開，液壓系統(tǒng)給予摩擦片一定的向右的壓力，使其壓緊與之相配的摩擦片，則離合器處于結(jié) 合狀態(tài)，此時穿過空心軸的實心軸轉(zhuǎn)動，將動力傳至輸出法蘭，再傳遞給專用設(shè)備。 此取力器輸出轉(zhuǎn)矩的數(shù)值與具體用途有關(guān)，大致數(shù)值為最大轉(zhuǎn)矩 1200平穩(wěn)無振動的工況下，相應(yīng)的軸承計算壽命大約為 500h)，其許用軸荷亦必須核對，在此工況下，其數(shù)值約為：最大許用軸荷為 28000大結(jié)合慣性矩 1． 6大許用結(jié)合轉(zhuǎn)速為 180Or/ 動機取力器傳動系統(tǒng)的設(shè)計 從汽車的發(fā)展來看，專用車與其它整車一樣，通常都是由二、三類底盤改裝而成，在改裝過程中，專用車廠除了考慮發(fā)動機、離合器、 變速器的合理匹配外，合理選擇匹配的取力器也是不可忽視的內(nèi)容 —— 取力器類型、功率、轉(zhuǎn)速如何確定，取力器安裝、旋向、檔位等方面如何選擇，從而達到選擇合理匹配的取力器的目的。 本次設(shè)計的難點主要有三個地方。第一，取力器動力輸入端，原裝車上的離合器沒有取力器的輸入口，需要有動力輸入口的離合器。目前，國內(nèi)已有專門生產(chǎn)這種離合器的廠家，并已通過國家試驗機構(gòu)的鑒定，所以在此設(shè)計中可以不考慮。第二，此取力器由于是立式安放，所以中心距較高，采用齒輪傳動時對齒輪和軸承的要求較高，所以潤滑也很重要，所以采用油泵強制潤滑。第三，取 力器的結(jié)合與分離，由于汽車上裝有液壓泵，故可采用液壓控制離合器的接合與分離，但由于取力器與發(fā)動機一直連接，如果采用聯(lián)軸器等機械式硬連接，將會出現(xiàn)發(fā)動機發(fā)動后，取力器的結(jié)合部位不能接合，從而不能形成動力輸出，或者在取力器接合后再發(fā)動給發(fā)動機，會由于取力器處于工作狀態(tài)，而使發(fā)動機啟動力矩太大而損壞發(fā)動機的啟動系統(tǒng)。因此只能采用柔性連接，即采用由液壓控制的摩擦片離合器來控制取力器的接合與斷開。本次設(shè)計的基本要求為： 1、取力器動力輸出轉(zhuǎn)向與發(fā)動機相同； 2、額定輸出扭矩為 800 3、額定輸出轉(zhuǎn)速為 1500r/ 9 4、速比為 1： 1左右； 5、取力器的結(jié)合與斷開需要柔性連接。 本次總體設(shè)計中著重考慮的是以下的幾個方面： 位和旋向 取力器的檔位取決于輔助動力裝置的用途，一個檔位的取力器主要用于油泵、壓氣機等輔助動力裝置，而多檔位可逆式取力器主要用于絞盤等專用裝置。要設(shè)計符合要求的取力器，還要考慮到取力器的旋轉(zhuǎn)方向，這要根據(jù)用戶的需要而定。 力器功率 選擇合理匹配的取力器，首先取力器必需具有足夠的輸出功率來滿足輔助動力裝置的需要。從理論上講，取力器輸出功率等于扭矩和轉(zhuǎn)速的乘積，確定功 率大小的基本依據(jù)是節(jié)線速度，一般來說，節(jié)線速度越快，功率就越大。取力器功率來自于發(fā)動機經(jīng)變速器傳遞來的功率，取力器輸出功率的大小取決于取力齒輪的節(jié)線速度。 節(jié)線速度： V= 2 ( 2 )r n r n r? ? ?? ? ? ? 圖 7 齒輪尺寸示意圖 以看出，節(jié)線速度等于取力齒輪的節(jié)圓長度與轉(zhuǎn)速的乘積。取力器安裝位置不同，取力齒輪也不同，其轉(zhuǎn)速也有變化。前置取力器 (一軸取力 )的取力齒輪安裝在變速器一軸上，其轉(zhuǎn)速 n=后置取力器的取力齒 輪就是安裝在主動軸上的 10 輸入齒輪，其轉(zhuǎn)速 n=側(cè)置取力器的取力齒輪就是與變速器中間軸齒輪嚙合的取力器的輸入齒輪，其轉(zhuǎn)速 n=檔 。其中： n—— 取力器的輸出轉(zhuǎn)速； — 發(fā)動機的額定轉(zhuǎn)速； — 變速器常嚙比； — 取力器齒輪齒數(shù)與變速器齒輪齒數(shù)之比。 所以，設(shè)計取力齒輪必需要具有一定的節(jié)線速度。 一般情況下，取力齒輪的節(jié)線速度，在發(fā)動機轉(zhuǎn)速為 得低于 200，約等于 11千瓦；在發(fā)動機轉(zhuǎn)速為 2000r/得低于 300，約等于 就 要求發(fā)動機具有一定的輸出轉(zhuǎn)速和扭矩，變速器具有一定驅(qū)動能力，取力器才會有足夠的輸入功率來驅(qū)動輔助動力裝置。 力器傳動比和轉(zhuǎn)速 為了滿足日益廣泛的輔助動力裝置的需要，取力器的輸出轉(zhuǎn)速不是固定不變的，匹配不同的發(fā)動機、變速器，取力器的輸出轉(zhuǎn)速也不同，它取決于發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)速、變速器的常嚙齒輪比及取力器齒輪裝置的傳動比。 前置取力器 n=后置取力器 n=取 側(cè)置取力器 n=檔 從以上可以看出，選定一定的發(fā)動機、變速器，即取力器輸入一定的功率。在具有足夠的輸出功 率的情況下，取力器傳動比 力器的轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的扭矩輸出的大小可以在用戶需要的范圍內(nèi)變動所以，在確定取力器的輸出轉(zhuǎn)速時，通常可以采用直接輸出和間接輸出。如果所選用的取力器轉(zhuǎn)速能滿足輔助動力裝置的正常工作要求，可采用直接輸出，反之，可采用間接輸出。 采用間接輸出時，如果必須增大取力器的輸出轉(zhuǎn)速來滿足輔助動力裝置的正常工作時，取力器的輸入扭矩應(yīng)高于輸出扭矩，反之應(yīng)低于輸出扭矩。因為取力器轉(zhuǎn)速與其扭矩有關(guān)，所以，在確定取力器輸出轉(zhuǎn)速的同時必須考慮到取力器的額定扭矩 [10]。 輪傳動設(shè)計 與校核 由于取力器輸出旋轉(zhuǎn)方向要求與發(fā)動機旋轉(zhuǎn)方向相同，所以只能選擇奇數(shù)個齒輪傳動，即三個齒輪或五個齒輪傳動?；诮Y(jié)構(gòu)和強度的要求，若采用五個齒輪傳動，則結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，加工難度也較大，因此生產(chǎn)成本相應(yīng)增加，故本次設(shè) 11 計選用三個齒輪傳動，中間齒輪為一惰輪，另外兩個齒輪一個為主動、一個為從動。第一個齒輪和第三個齒輪的中心距為 390輪的直徑較大，轉(zhuǎn)速較高。 初步估算模數(shù)：本次設(shè)計的發(fā)動機取力器的輸出轉(zhuǎn)矩為 800于中等載荷，查表選取 4nm 形角取標(biāo)準(zhǔn)值 ?? 20n?； 齒頂高系數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)值 1* ? 齒頂隙系數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)值 ?c ； 由于受結(jié)構(gòu)限制，不能將取力器的尺寸設(shè)計的過大，初步考慮齒輪的齒數(shù)和中心距為： 齒輪 1齒數(shù)為： 531 ?z ； 齒輪 2齒數(shù)為： 412 ?z ； 齒輪 3齒數(shù)為： 513 ?z； 齒輪 1和齒輪 2的中心距為： 97'12 ? ； 齒輪 2和齒輪 3的中心距為： 93'23 ?，如圖 3 如上的齒數(shù)安排基本符合速比 1： 1的要求，中心距也符合取力器安裝結(jié)構(gòu)尺寸的要求。 為使傳動平穩(wěn)，減少噪音，故采用斜齒圓柱齒輪傳動， 其螺旋角選為 ??15? 。 主動齒輪采用右旋，中間惰輪采用左旋，從動齒輪采用右旋。 取力器的總厚為 84以齒寬應(yīng)根據(jù)這個數(shù)值選取，除開壁厚和間隙，初步選為齒寬 8? 。 各齒輪的分度圓直徑： 齒輪 1分度圓直徑 齒輪 2分度圓直徑齒輪 3分度圓直徑 由于 1、 2號齒輪對和 3、 4號齒輪對都采用斜齒輪傳動，傳動方式和受載形式n 915co s 534co s 11 ????? ?n 915co s 414co s 22 ????? ?n s 514co s 33 ????? ? 12 相同，強度、剛度要求和壽命要求也基本相同，故校核方式基本相同，所以本文只校核 1、 2號齒輪對，對 3、 4號齒輪對的校核予以省略。下面就詳細校核 1、 2號齒輪對。 料的選用 由于齒輪通常有輪齒折斷、齒面點蝕、齒面磨損、齒面校核和朔性變形等損傷形式，為確保齒輪能在確定壽命內(nèi)正常工作，選擇齒輪材料和熱處理方法時應(yīng)該考慮使齒輪 有足夠的硬度和耐磨性，齒輪芯部有足夠的強度和韌性，還應(yīng)該具有良好的加工和熱處理工藝性。 齒輪材料通常有鍛鋼、鑄鋼、鑄鐵、粉末冶金材料等。它們各有各的優(yōu)勢和特點，本次設(shè)計通過綜合考慮，決定選用鍛鋼作為材料， 1號齒輪選用 45鋼調(diào)質(zhì)處理， 2號齒輪選用 質(zhì)處理，計算時取 2301 ? 2602 ?鍛鋼的強度高、韌性好，熱處理后齒面硬度和耐磨性都能達到一定的要求。調(diào)質(zhì)處理優(yōu)點是齒輪具有較好的韌性和強度，不 需要專門的熱處理設(shè)備和齒面精加工設(shè)備，齒面硬度較低，易于跑合 [11 齒面接觸疲勞強度初步設(shè)計 由簡化設(shè)計公式： 1） 1號齒輪（大齒輪）傳遞的轉(zhuǎn)矩 001 ? 2）齒寬系數(shù)d?。查表取d?= 3）齒數(shù)比 4）載荷系數(shù) K。因速度高，非對稱布置 ，取 2?K 。 5）許用接觸應(yīng)力 ? ?H? 由式 。 801? ， 102? 。 S 。由表查得 1? 力器設(shè)計使用時間為 40000小時 。根據(jù)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)計算? ?3 211 )1(7 5 6 d ?? ??? ? S ? 13 式： 0? 式中 1?a ， 5001 ， 0000? 查表得， 按曲線 1查得）， 故 6）初步確定主要參數(shù) 數(shù)已經(jīng)初步選定，即 531 ?Z ， 412 ?Z 。 ?15? 。 97? 。 81 ??? ?。 算齒面接觸疲勞強度 由式： 1）彈性系數(shù) 查表得， 。 2）節(jié)點區(qū)域系數(shù) 查表得， Z 。 3）重合度系數(shù)?Z。 先由 91 0 0 0m i n/1 5 0 016060 ??????? ????? ? M P 221 i ??? ??? ? 2 41 02 22l i m ???? ??n 453 15co ???? ?? ? ? ???? ???5s ?? ???? ???? 14 于是， 將??和??代入式中，得到 4）螺旋角系數(shù)?Z。 9 6 o sc o s ???? ??Z。 5）圓周力 6）載荷系數(shù) K。?? K 。查表得 K 。 查表得， 37.1?取 8級精度）。 K。查表，按調(diào)質(zhì)齒輪、 8級精度，非對稱布置，裝配時不做檢驗調(diào)整，可得 ? ? ?????? ????????? ???? o o ?????? ?????? ?????????? ???????? ???? ?? ? ? ?????? ????????? ????F t 7 2 9 9 8 0 02 0 0 02 0 0 011 ????00060 1 ??????? ? ????? ????????????????????????????????????????????????????????? ? 15 K。由式 查表，根 據(jù)表面硬化直齒輪和表面硬度 8級查取參數(shù)， 7）驗算齒面接觸疲勞強度 算齒根彎曲疲勞強度 由式 1）由前已知： 290? ， 8? ， ?。 2）載荷系數(shù) K 。?? 。 K 同前，即 K 。 K。 K。查圖可知，當(dāng) 查出 K。由前可知： 100/??? b FK ????? ?? ?1?? ???? ?? ? M P ???????????? ?? ?? ??? ?8 ???? 6 ????? ?? ???? ???。由式 則 前面已經(jīng)求得 得 3）齒形系數(shù)當(dāng)量齒數(shù) 查表得 4）齒根應(yīng)力修正系數(shù)兩齒輪的當(dāng)量齒數(shù)查圖得， 5）重合度系數(shù) ?Y。 由前可知 Y。 6）螺旋角系數(shù)?Y。 ? ? ? ? 0/ 0/1 ???????? ????Y。 7）許用彎曲應(yīng)力 ? ?F? 。由式 。取 001? ， 002? 。 S 。查表，去 S 。 91 ?N ， 92 ?N ，查圖得， ?????? ??????? ? o s 53c o s/ 3311 ???? ?zz 1c 3322 ???? ?zz ? YS ? 17 Y 。由 ?，查圖得， 121 ?? Y 。 則 8）驗算齒根彎曲疲勞強度 故彎曲疲勞強度足夠。 定齒輪的主要參數(shù)及集合尺寸 531 ?z ， 412 ?z ， ? ， ??15? 分度圓直徑 齒頂圓直徑 9211 ???????????齒根圓直徑 ??????????齒寬 82 ?? ? ? 8~4310~521 ??? ，取 51 ? ? 1 0111l i ???? ??? ? M P 4 0222l i ???? ??? ?1111 2 9 P ? ?? ??????????? ?2112212 P ?? ??? ????n 915co s 534co s 11 ????? ?n 915co s 414co s 22 ????? ? 18 中心距 定齒輪制造精度 由 查表確定齒輪第 Ⅱ 公差組為 7級精度。第 Ⅰ 、 Ⅲ 公差組與 Ⅱ組同為 7級。按機械設(shè)計手冊推薦確定齒厚偏差，小齒輪為 其工作圖上標(biāo)記為： 7B/T 10095齒輪齒厚偏差為 其工作圖上標(biāo)記 為：710095 具體齒輪的結(jié)構(gòu)及安裝方法見附圖。 2、 3號齒輪對的校核方法和 1、 2號齒輪對的基本相同，在此不做詳細校核。 與軸系零件的設(shè)計 軸是組成機器的重要零件，它的主要公用是：支持軸上零件，并使其具有確定的工作位置；傳遞運動和動力。本文所設(shè)計的取力器總共有三根軸， 1號軸、 2號軸和 3號軸，其中 1號軸是最長的一根軸，它的左端頂住發(fā)動機的飛輪以獲取動力，右端帶有連接減速器，以給汽車的驅(qū)動系統(tǒng)提供動力，中間套在空心軸之中，空心軸從發(fā)動機處獲得動力再將動力通過鍵傳遞給 1號齒輪，完 成初步的動力傳遞。 為保證軸能夠正常工作，必須通過強度計算使其有足夠的強度，以防止斷裂和過大的朔性變形；也必須有足夠的剛度，以防止工作時產(chǎn)生不允許的彈性變形；還要有足夠的穩(wěn)定性和良好的工藝性。 本文設(shè)計的三根軸設(shè)計要求和校核方法相似，在這里只對一軸做詳細的設(shè)計校核，不一一介紹。 材料的選擇 由于軸工作時產(chǎn)生的應(yīng)力多為循環(huán)變應(yīng)力，所以軸的損壞通常為疲勞損壞。而軸是機械中的重要零件，因此軸的材料應(yīng)該具有足夠高的強度和韌性，對應(yīng)力集中敏感小和具有良好的工藝性。 軸的材料主要有碳素鋼和合金鋼。碳素鋼強 度雖然較合金鋼低，但是它價格便宜，對應(yīng)力集中敏感小，故應(yīng)用十分廣泛。常用的碳素鋼有 30、 40、 45、和 50鋼，其中以 45鋼最為常用。合金鋼具有較高的力學(xué)性能和更好的淬火性能，但對應(yīng)力集中比較敏感，價格也很貴。對于受載大并且尺寸緊湊、重量輕或耐磨性要求高的重要軸，或處于非常溫度或腐蝕條件下工作的軸，通常采用合金鋼。常用的合金鋼有： 20 40 203540 也可以采用合? ? 9 721 21 ??? 19 金鑄鐵和球墨鑄鐵。鑄鐵具有流動性好，易于鑄造成型以獲得復(fù)雜的軸（如曲軸）、價格便宜、有良好的吸震性和耐磨性，以及對應(yīng)力集中不敏感等優(yōu)點。但是強度和韌性較低，鑄造質(zhì)量不易控制。 本次設(shè)計的三根軸通過綜合考慮，初選 1號和 3號軸用 202號軸用 45鋼， 3號軸用 203]。 的結(jié)構(gòu)設(shè)計 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計就是使軸的各部分 具有合理的形狀和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計在整個機械設(shè)計過程中是一個很重要的過程，如果軸的結(jié)構(gòu)沒有設(shè)計好，則會很大程度上地影響軸的剛度和強度，從而影響軸的使用壽命和整個機械的使用壽命。影響軸的結(jié)構(gòu)的因素很多，如軸上零件的分布及其在軸上的固定方法；軸上載荷的大小及其分布情況；軸承的類型、尺寸的分布在情況；軸的加工和裝配工藝性等。 軸的設(shè)計沒有標(biāo)準(zhǔn)，在本次設(shè)計中，充分考慮了取力器的實際情況來設(shè)計了三根軸的結(jié)構(gòu)，如圖 31號軸的結(jié)構(gòu)比較特殊，他套在一根空心軸之中，兩軸共同從發(fā)動機飛輪處取力， 1號軸將動力傳遞給變速器，而空心軸將動力傳遞給取力裝置，最終傳遞給專用裝置。 1號軸是傳統(tǒng)的階梯軸，利用它的階梯可以對軸上零件進行軸向定位。安裝零件是可以從直徑較小的左端將零件套入，再進行定位安裝。在圖中可以看到，1號軸上共設(shè)有兩個軸承，起支承軸的作用，其中 292307端依靠彈性擋圈定位，從而實現(xiàn)了雙向定位。軸承 32217端用軸環(huán)定位，同樣實現(xiàn)雙向定位。 空心軸套在 1號軸外面，兩軸獨立不干涉運動。在空心軸外面還安裝有軸承蓋，起到增加空心軸的剛度的作用，以防止 空心軸和 1號軸的顫動。軸承蓋依靠螺栓與取力器箱體相聯(lián)。在空心軸上安裝有 50218軸承和 1號齒輪。 50218軸承的左右兩端都依靠彈性擋圈進行軸向定位。 1號齒輪通過鍵的周向定位與空心軸相 聯(lián)。在空心軸和 1號軸之間裝有油封，其作用為防止?jié)櫥械牧魇А? 2號軸是一根短軸（見圖 8），它的左右兩端分別裝有圓錐滾子軸承，由于軸上安裝的是斜齒輪，所以會產(chǎn) 生軸向分力，使用圓錐滾子軸承能夠平衡掉斜齒輪產(chǎn)生的軸向分力。圓錐滾子軸承通過彈性擋圈和軸承蓋實現(xiàn)雙向定位。左右兩端的軸承蓋都通過六角螺栓固定在取力器殼體之上。在短軸的中部安 裝有 2號齒輪，通過一個平鍵聯(lián)接。在 2號軸的右端設(shè)計安裝油泵，隨著 2號軸的旋轉(zhuǎn)而驅(qū)動，油泵的作用是實現(xiàn)液壓控制取力器上離合器的接合與脫開，在下文中將逐步介紹離 20 合器與液壓控制系統(tǒng)。 1— 空心軸 2— 油封 3— 50218 軸承 4— 1 號齒輪 5— 292307E 軸承 6— 32217E 短圓柱滾子軸承 7— 軸承蓋 8— 鍵 9— 箱體 10— 彈性擋圈 圖 8 1號軸及其附屬零件 1 — 圓錐滾子軸承 2— 軸承蓋 3— 鍵 4— 擋圈 5— 2 號齒輪 6— 六角頭螺栓 7— 油泵 圖 9 2號軸及其附屬零件 2 21 1— 端蓋 2— 3 號軸 3— 活塞 4— ? 型密封圈 5— 離合器摩擦片 6— 空心 7— 深溝球軸承 8— 3 號齒輪 9— 輸出法蘭 10— 擋圈 11— 密封圈 12— 套筒 13— 油封 14— 輸出法蘭 圖 10 3 號軸及其附屬零件 0 3 號軸上零件比較復(fù)雜，見圖 3和 1號軸一樣，外面還套有空心軸，使用滾針軸承聯(lián)接，在空心軸外面，安裝 3號齒輪，通過鍵聯(lián)接進行 3號齒輪的周向固定， 3號齒輪左端緊挨空心軸凸肩，右端使用彈性擋圈卡緊，從而實現(xiàn)了 3號齒輪的軸向定位。空心軸左端安裝摩擦離合器，用于將動力從空心軸傳遞到 3號軸。 當(dāng)離合器接合時，轉(zhuǎn)動的空心軸將動力傳遞給 3號軸，再傳給輸出齒輪將動力傳遞給專用裝置。 3號軸左側(cè)用端蓋密封。取力器箱體外側(cè)安裝支承座，支承座與 3 號軸之間用 用是避免潤滑油的流失、減少粉塵 等污染物質(zhì)的進入。 3號軸右端制成花鍵，通過花鍵與輸出法蘭相聯(lián)。輸出法蘭與支承座之間設(shè)置油封 [13]。 的選擇與校核 鍵是用于軸的周向定位的重要部件，有很多種類，適合各種載荷狀況下的軸。 其中主要的幾種類型有平鍵、半圓鍵和斜鍵等。鍵的類型可根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點、使用要求和工作條件選定。平鍵聯(lián)接結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，加工容易，對中性好，是運用最為廣泛的一種鍵，本文所用的三個鍵均為平鍵。由于主動齒輪 22 和從動齒輪的齒寬較小，為 40選用 了加工方便和減小零件種類，主動輪和從動輪均采用相同的鍵。鍵 的截面尺寸按軸的直徑由標(biāo)準(zhǔn)中選定；鍵的長度根據(jù)輪轂長度確定。這里主動齒輪軸的直徑為 100鍵為 202 在本文中所設(shè)計的取力器中，由于 1號軸外的空心軸是承受轉(zhuǎn)矩最大的軸，故其他的軸也按照此標(biāo)準(zhǔn)來選取鍵。校核時， 1號軸外的空心軸上的鍵承受的轉(zhuǎn)矩最大，故也只校核這個鍵。 式中 p—— 鍵聯(lián)接工作表面的強度（ T—— 轉(zhuǎn)矩（ d—— 軸的直徑（ l—— 鍵的工作長度（ k—— 鍵與輪轂 接觸高度， k≈ h/2（ b—— 鍵寬（ [p]—— 許用壓強（ [τ ]—— 許用切應(yīng)力（ 承的選擇 軸承是用來支承軸的重要零件，功用是支承軸及軸上零件，并保持軸的旋轉(zhuǎn)精度，同時減小轉(zhuǎn)動的軸與支承之間的摩擦和磨損。軸承有滑動軸承和滾動軸承之分，其中滾動軸承有摩擦阻力小、啟動快、效率高、潤滑和維護方便、易于互換、運轉(zhuǎn)精度高、軸承組合結(jié)構(gòu)較簡單等優(yōu)點，在中速中載和一般工作條件下運轉(zhuǎn)的機器中應(yīng)用廣泛。 本文所設(shè)計的取力器采用 斜齒輪傳動，因此必然存在軸向分力，但是軸向力不是太大，故可選用深溝球軸承。主動齒輪左端選用較大的深溝球軸承 50218，右端選用不帶內(nèi)圈的圓柱滾子軸承 272307E。中間軸兩端均選用 7207圓錐滾子軸承，輸出軸左端選用 50216軸承，右端選用不帶內(nèi)圈的圓柱滾子軸承，軸承的潤滑方式采用油泵強制潤滑。 4 內(nèi)置離合器和液壓系統(tǒng)的選擇 ? ? M P k 20~1009540670 80020002000 ????? ???M P 9029402070 80020002000 ???? ???? 23 壓多片摩擦離合器的選擇 所謂液壓多片摩擦離合器是指摩擦式的液壓控制的離合器，并且有多個摩擦片。這種離合器是保證重型車輛液力 —— 機械變速器正常工作的核心部件之一，液力 —— 機械 變速器換擋操作是通過液壓系統(tǒng)控制不同擋位的離合器的結(jié)合或分離并與之協(xié)調(diào)配合來完成的；依靠換擋離合器摩擦片的摩擦力矩或傳力元件的剛性結(jié)合傳遞能量，實現(xiàn)輸出不同扭矩和轉(zhuǎn)速的目的。液壓多片摩擦離合器的性能好壞取決于主、從動摩擦片是否能夠形成液體和半液體界面摩擦；而摩擦片材料、結(jié)構(gòu)形式、參數(shù)是形成界面摩擦的重要因素，也是確保濕式摩擦離合器運行高效、可靠、長壽命的重要因素。液壓多片摩擦離合器與其他離合器相比具有磨損小、后備功率大等特點，廣泛應(yīng)用于中、高級轎車、重型車輛和工程車輛 [14]。 片摩擦離合器的 位置布置 合理布置多片摩擦離合器的位置是十分重要的，它直接影響取力器的結(jié)構(gòu)和尺寸、離合器參數(shù)以及離合器的接合和分離性能。本文設(shè)計的取力器是把離合器設(shè)置在輸出軸上，并把整個離合器布置在汽車離合器殼體內(nèi) (圖 3充分利用了汽車離合器殼體的空間位置，使取力器總體結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，拆裝方便。 片摩擦離臺器的結(jié)構(gòu)特點 眾所周知，多片摩擦離合器的功用是用來接通或截斷發(fā)動機的動力，使離合器主、從動片摩滑，同步轉(zhuǎn)動，傳遞扭矩。本文設(shè)計的取力器采用了多片摩擦離合器結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)動力換檔。主、從動摩擦片共有 7組， 摩擦片襯面為非金屬材料。這種多片摩擦離合器具有以下優(yōu)點： 1) 多片摩擦離合器結(jié)合柔和，扭矩容