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涡轮发动机主减速传动装置的设计

发布时间:2024-11-22 21:47:44

① 变速箱齿轮我拆过,图中上方的齿轮能一个个分解出来而且还有轴承,图中一档齿轮是怎么实现的是不是档位

手动变速器是一种变速装置,用来改变发动机传到驱动轮上的转速和转矩,在原地起步、爬坡、转弯、加速等各种工况下,使汽车获得不同的牵引力和速度,同时使发动机工作在较为有利的工况范围内。
工作原理

基本变速原理
手动变速器的原理其实不难,下面首先解释单对齿轮减速增矩的原理,然后用2档变速箱的简单模型来说明变速器的换挡原理,最后看一个五档变速器的例子。
下图所示的是一对相互啮合的齿轮,I是主动轴(动力输入轴),Ⅱ是从动轴(动力输出轴)。不妨设主动轴齿轮的齿数是Z1,转速为n1,转矩为T1,从动轴齿轮的齿数是Z2,转速为n2,转矩为T2。

由于齿轮连接是刚性连接,主从动轮上的啮合点处的线速度是相同的,即有:n1×Z1=n2×Z2,可得n1/n2=Z2/Z1,该比值记为i,其名称是传动比。如果不记传动过程中的摩擦等功率损失,则从动齿轮获得的功率等于主动齿轮的功率,即有:n1×T1=n2×T2,可得n1/n2=T2/T1综合这几个式子,可得如下表达式。
i=n1/n2=Z2/Z1=T2/T1
从这个式子可以看出:如果主动轮的齿数比从动轮少,即Z1 <Z2,也就是i >1,则n1> n2,可见从动轴的转速 n2下降了,再看转矩关系,可以得到T2 > T1,可见从动轴的转矩T2 增大了,这就是减速增矩作用;
反之,如果主动轮的齿数比从动轮多,那么从动轴的转速就会增加,而转矩会减小。
在手动变速器中,每一对啮合齿轮基本上都是减速增矩作用(超速档除外)。
理解了单对齿轮的减速原理之后,就可以看一下变速器的变速原理了。为了更好的理解变速箱的工作原理,下面让我们先来看一个2档变速箱的简单模型(如下图所示),看看各部分之间是如何配合的:

输入轴(绿色)通过离合器与发动机相连,轴和上面的齿轮是一个部件,称之为齿轮轴;轴和齿轮(红色)叫做中间轴。它们一起旋转。轴(绿色)旋转通过啮合的齿轮带动中间轴的旋转,这时,中间轴就可以传输发动机的动力了;轴(黄色)是一个花键轴,是变速器的输出轴,动力通过它输出,在通过差速器来驱动汽车。车轮转动会带着花键轴一起转动。
齿轮(蓝色)空套在花键轴上,可以自由转动。当发动机停止,但车辆仍在运动中时,齿轮(蓝色)和中间轴都在静止状态,而花键轴依然随车轮转动。
齿轮(蓝色)和花键轴是由套筒来连接的,套筒可以随着花键轴转动,同时也可以在花键轴上左右自由滑动来啮合齿轮(蓝色)。
如果操纵换挡手柄,通过换挡叉使套筒与右侧的齿轮(蓝色)啮合,则变速器就挂入了1档,如下图所示。

此时,输入轴(绿色)带动中间轴,中间轴带动右边的齿轮(蓝色),齿轮通过套筒和花键轴相连,传递能量至驱动桥上。在这同时,左边的齿轮(蓝色)也在旋转,但由于没有和套筒啮合,所以它不对花键轴产生影响。
当套筒在两个齿轮中间时,变速箱在空挡位置,两个齿轮都在花键轴上自由转动。
输出轴的转速是由发动机转速、输入轴齿轮齿数、中间轴上的齿轮齿数、齿轮(蓝色)的齿数决定。
下图是一个五档变速器的示意图。换挡原理与上面的2档式变速器相同,值得注意的是,倒档是通过增加一个小齿轮(倒档中间齿轮)来实现的。

换档杆通过三个连杆连接着三个换档拨叉(如下图所示)。

在换挡杆的中间有个旋转点,你左右移动换档杆时,实际上是在选择不同的换档叉(不同的套筒);前后移动时则是选择不同的齿轮(蓝色)。
同步器工作原理
变速器在换挡过程中,必须使所选挡位的一对待啮合齿轮轮齿的圆周速度相等(即同步),才能使之平顺地进入啮合而挂上挡。如果两齿轮轮齿不同步时即强制挂挡,势必因两轮齿间存在速度差而发生冲击和噪声。这样,不但不易挂挡,而且影响轮齿寿命,使齿端部磨损加剧,甚至使轮齿折断。
为使换挡平顺,驾驶员应采取较复杂的操作,并应在短时间内迅速而准确地完成。这对于即使是技术很熟练的驾驶员,也易造成疲劳。因此,要求在变速器结构上采取措施,既保证挂挡平顺,又使操作简化,减轻驾驶员劳。同步器正是为满足该要求二设计出来的。
同步器是在接合套换挡机构基础上发展起来的,其中除了接合套、花键毂、对应齿轮上的接合齿圈外, 还增设了使接合套与对应接合齿圈的圆周速度迅速达到并保持一致(同步)的机构,以及防止两者在达到同步之前而进入接合以防止冲击的机构。
同步器有常压式、惯性式,自行增力式等类型,目前广泛使用的是惯性式同步器。下图所示的是锁环式惯性同步器。

它主要由接合套、同步锁环等组成,它的特点是依靠摩擦作用实现同步。接合套、同步锁环和待接合齿轮的齿圈上均有倒角(锁止角),同步锁环的内锥面与待接合齿轮齿圈外锥面接触产生摩擦。锁止角与锥面在设计时已作了适当选择,锥面摩擦使得待啮合的齿套与齿圈迅速同步,同时又会产生一种锁止作用,防止齿轮在同步前进行啮合。当同步锁环内锥面与待接合齿轮齿圈外锥面接触后,在摩擦力矩的作用下齿圈转速与同步锁环转速迅速相等,两者同步旋转,齿圈相对于同步锁环的转速为零,因而惯性力矩也同时消失,这时在驾驶员施加于接合套的轴向力的推动下,接合套便与同步锁环齿圈接合,并进一步与待接合齿轮的齿圈接合而完成换档过程。
操纵机构工作原理
手动变速器的操纵机构的作用是保证驾驶员根据汽车的运行状态和使用条件,准确地将变速器换入所需档位。主要包括两种:直接操纵式和远距离操纵式。
大多数汽车采用直接操纵式变速器操纵机构,其变速杆及所有换挡操纵装置都设置在变速器盖上,变速器布置在驾驶员座位的近旁,变速杆由驾驶室底板伸出,驾驶员可直接操纵变速杆来拨动变速器盖内的换挡操纵装置进行换挡,结构紧凑、简单、操纵方便。
下图所示的是6档手动变速器的操纵机构示意图。

拨叉轴的两端均支撑于变速器盖相应的孔中,可轴向滑动。所有拨叉和拨块都以弹性固定于相应的拨叉轴上。三四档拨叉的上端具有拨块,3、4挡拨叉和所有拨块的顶部制有凹槽。
变速器处于空挡时,各凹槽在横向平面内对齐,叉形拨杆下端的球头即伸入这些凹槽中。选档时,可使变速杆绕其中部球形支点横向摆动,则其下端推动叉形拨杆绕换挡轴的轴线转动,从而使叉形拨杆下端球头对准与所选档位相应的拨块凹槽,然后使变速杆纵向摆动,带动拨叉轴及拨叉向前或向后移动,即可实现挂档。
操纵机构应保证变速器能够准确地挂入选定的档位,并能可靠地在所选档位上工作,故设置了自锁装置、互锁装置、倒档锁装置。
(1)自锁装置
自锁装置能够防止自动挂档及自动脱挡,并保证各挡传动齿轮以全齿长啮合。下图是某汽车的自锁装置。

在变速器盖的前端凸起部钻有三个深孔,在孔中装入自锁钢球1和自锁弹簧2,其位置正处于拨叉轴6的正上方。每根拨叉轴对于钢球的表面沿轴向设有三个凹槽,槽的深度小于钢球的直径。
中间的凹槽对正钢球时为空挡位置,前边或后边的凹槽对正钢球时则处于某一工作档位。凹槽正对钢球时,钢球便在自锁弹簧的压力作用下嵌入该凹槽内。拨叉轴的轴向位置便固定,其拨叉及相应的接合套或滑动齿轮便被固定在空挡位置或某一工作挡位,而不能自行挂挡或自行脱挡。
当需要换挡时,驾驶员通过变速杆对拨叉轴施加一定的轴向力,克服弹簧的压力,而将自锁钢球从拨叉轴凹槽中挤出并推回孔内,拨叉轴便可滑过钢球并带动拨叉及相应的换挡元件轴向移动。当拨叉轴移至另一个凹槽与钢球对正时,钢球又被压入凹槽,变速器刚好换入某一工作挡位或退入空挡。相邻凹槽之间的距离保证齿轮处于全齿长啮合或完全退出啮合。
(2)互锁装置
互锁装置能够保证不同时挂入两个挡,以免使同时啮合的两档齿轮因其传动比不同而相互卡住,造成运动干涉甚至造成零件损坏。下图是某汽车的互锁装置。

互锁销6装在中间拨叉轴3的孔中,其长度相当于拨叉轴直径减去互锁钢球的半径;互锁钢球2、4装于变速器盖的横向孔中。
在空挡位置时,左右拨叉轴1、5正对着钢球2、4处开有深度相当于钢球半径的凹槽,中间拨叉轴则左右均开有凹槽,凹槽中开有装锁销6的孔。
这种互锁装置可以保证变速器只有在空挡位置时,驾驶员才可以移动一个拨叉轴挂挡。若某一拨叉轴被移动而挂挡时,另两个拨叉轴便被互锁装置固定在空挡位置而不能再轴向移动了。
(3)倒档锁装置
倒档锁装置能够防止误挂倒挡,防止汽车在前进中因误挂倒挡造成极大的冲击,使零件损坏,并防止在汽车起步时误挂倒挡造成安全事故。
倒档锁装置的作用是使驾驶员挂倒档时,必须对变速杆施加较大的力,才能换上倒挡,起提醒作用,如下图所示。

倒挡锁销1的杆部装有倒挡锁弹簧2,其右端的螺母可调整弹簧的预紧力和倒挡锁销的长度。驾驶员要挂倒挡时,必须用较大的力使变速杆的下端压缩倒挡弹簧,将倒挡锁销推向右方后,才能使变速杆下端进入倒挡拨块的凹槽内,以拨动Ⅰ、倒档拨叉轴而退入倒挡。

② 急!~ 机械设计课程设计--- 减速器 (大家帮个忙,好答案一定追分!!!!)

给你做个参考
一、前言
(一)
设计目的:
通过本课程设计将学过的基础理论知识进行综合应用,培养结构设计,计算能力,熟悉一般的机械装置设计过程。
(二)
传动方案的分析
机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要,是机器晌拍的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外,还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。
本设计中原动机为电动机,工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动,第一级传动为带传动,第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。
带传动承载能力较低,在传递相同转矩时,结构尺寸较其他形式大,但有过载保护的优点,还可缓和冲击和振动,故布置在传动的高速级,以降低传递的转矩,减小带传动的结构尺寸。
齿轮传动的传动效率高,适用的功率和速度范围广,使用寿命较长,是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是单级直齿轮传动。
减速器的箱体采用水平剖分式结构,用HT200灰铸铁铸造而成。
二、传动系宴宴羡统的参数设计
原始数据:运输带的工作拉力F=0.2 KN;带速V=2.0m/s;滚筒直径D=400mm(滚筒效率为0.96)。
工作条件:预定使用寿命8年,工作为二班工作制,载荷轻。
工作环境:室内灰尘较大,环境最高温度35°。
动力来源:电力,三相交流380/220伏。
1
、电动机选择
(1)、电动机类型的选择: Y系列三相异步电动机
(2)、电动机功率选择:
①传动装置的总效率:
=0.98×0.99 ×0.96×0.99×0.96
②工作机所需的输入功率:
因为 F=0.2 KN=0.2 KN= 1908N
=FV/1000η
=1908×2/1000×0.96
=3.975KW
③电动机的输出功率:
=3.975/0.87=4.488KW
使电动机的额定功率P =(1~1.3)P ,由查表得电动机的额定功率P = 5.5KW 。
⑶、确定电动机转速:
计算滚筒工作转速:
=(60×v)/(2π×D/2)
=(60×2)/(2π×0.2)
=96r/min
由推荐的传动比合理范围,取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围I’ =3~6。取V带传动比I’ =2~4,则总传动比理时范围为I’ =6~24。故电动机转速的可选范围为n’ =(6~24)×96=576~2304r/min
⑷、确定电动机型号
根据以上计算在这个范围内电动机的同步转速有1000r/min和1500r/min,综合考虑电动机和传动装置的情况,同时也要降低电动机的重量和成本,最终可确定同步转速为1500r/min ,根据所需的额定功率及同步转速确定电动机的型号为Y132S-4 ,满载转速 1440r/min 。
其主要性能:额定功率:5.5KW,满载转速1440r/min,额定转矩2.2,质量68kg。
2 、计算总传动比及分配各级的传动比
(1)、总传动比:i =1440/96=15
(2)、分配各级传动比:
根据指导书,取齿轮i =5(单级减速器i=3~6合理)
=15/5=3
3 、运动参数及动力参数计算
⑴、计算各轴转速(r/min)
=960r/min
=1440/3=480(r/min)
=480/5=96(r/min)
⑵计算各轴的功率(KW)
电动机的额定功率Pm=5.5KW
所以
P =5.5×0.98×0.99=4.354KW
=4.354×0.99×0.96 =4.138KW
=4.138×0.99×0.99=4.056KW
⑶计算各轴扭矩(N•mm)
TI=9550×PI/nI=9550×4.354/480=86.63N•m
=9550×4.138/96 =411.645N•m
=9550×4.056/96 =403.486N•m
三、传动零件的设计计算
(一)齿轮传动的设计计算
(1)选择齿轮材料及精度等级
考虑减速器传递功率不大,所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质,齿面硬度为240~260HBS。大齿轮选用45#钢,调质,齿面硬度220HBS;根据指导书选7级精度。齿面精糙度R ≤1.6~3.2μm
(2)确定有关参祥桐数和系数如下:
传动比i
取小齿轮齿数Z =20。则大齿轮齿数:
=5×20=100 ,所以取Z
实际传动比
i =101/20=5.05
传动比误差:(i -i)/I=(5.05-5)/5=1%<2.5% 可用
齿数比: u=i
取模数:m=3 ;齿顶高系数h =1;径向间隙系数c =0.25;压力角 =20°;
则 h *m=3,h )m=3.75
h=(2 h )m=6.75,c= c
分度圆直径:d =×20mm=60mm
d =3×101mm=303mm
由指导书取 φ
齿宽: b=φ =0.9×60mm=54mm
=60mm ,
b
齿顶圆直径:d )=66,
d
齿根圆直径:d )=52.5,
d )=295.5
基圆直径:
d cos =56.38,
d cos =284.73
(3)计算齿轮传动的中心矩a:
a=m/2(Z )=3/2(20+101)=181.5mm 液压绞车≈182mm
(二)轴的设计计算
1 、输入轴的设计计算
⑴、按扭矩初算轴径
选用45#调质,硬度217~255HBS
根据指导书并查表,取c=110
所以 d≥110 (4.354/480) 1/3mm=22.941mm
d=22.941×(1+5%)mm=24.08mm
∴选d=25mm
⑵、轴的结构设计
①轴上零件的定位,固定和装配
单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央,相对两轴承对称分布,齿轮左面由轴肩定位,右面用套筒轴向固定,联接以平键作过渡配合固定,两轴承分别以轴肩和大筒定位,则采用过渡配合固定
②确定轴各段直径和长度
Ⅰ段:d =25mm
, L =(1.5~3)d ,所以长度取L
∵h=2c
c=1.5mm
+2h=25+2×2×1.5=31mm
考虑齿轮端面和箱体内壁,轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm,通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度,并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定,为此,取该段长为55mm,安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长:
L =(2+20+55)=77mm
III段直径:
初选用30207型角接触球轴承,其内径d为35mm,外径D为72mm,宽度T为18.25mm.
=d=35mm,L =T=18.25mm,取L
Ⅳ段直径:
由手册得:c=1.5
h=2c=2×1.5=3mm
此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑,应便于轴承的拆卸,应按标准查取由手册得安装尺寸h=3.该段直径应取:d =(35+3×2)=41mm
因此将Ⅳ段设计成阶梯形,左段直径为41mm
+2h=35+2×3=41mm
长度与右面的套筒相同,即L
Ⅴ段直径:d =50mm. ,长度L =60mm
取L
由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=80mm
Ⅵ段直径:d =41mm, L
Ⅶ段直径:d =35mm, L <L3,取L
2 、输出轴的设计计算
⑴、按扭矩初算轴径
选用45#调质钢,硬度(217~255HBS)
根据课本P235页式(10-2),表(10-2)取c=110
=110× (2.168/76.4) =38.57mm
考虑有键槽,将直径增大5%,则
d=38.57×(1+5%)mm=40.4985mm
∴取d=42mm
⑵、轴的结构设计
①轴的零件定位,固定和装配
单级减速器中,可以将齿轮安排在箱体中央,相对两轴承对称分布,齿轮左面用轴肩定位,右面用套筒轴向定位,周向定位采用键和过渡配合,两轴承分别以轴承肩和套筒定位,周向定位则用过渡配合或过盈配合,轴呈阶状,左轴承从左面装入,齿轮套筒,右轴承和皮带轮依次从右面装入。
②确定轴的各段直径和长度
初选30211型角接球轴承,其内径d为55mm,外径D=100mm,宽度T为22.755mm。考虑齿轮端面和箱体内壁,轴承端面与箱体内壁应有一定矩离,则取套筒长为20mm,则该段长42.755mm,安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。
则 d =42mm L = 50mm
L = 55mm
L = 60mm
L = 68mm
L =55mm
L
四、滚动轴承的选择
1 、计算输入轴承
选用30207型角接触球轴承,其内径d为35mm,外径D为72mm,宽度T为18.25mm.
2 、计算输出轴承
选30211型角接球轴承,其内径d为55mm,外径D=100mm,宽度T为22.755mm
五、键联接的选择
1 、输出轴与带轮联接采用平键联接
键的类型及其尺寸选择:
带轮传动要求带轮与轴的对中性好,故选择C型平键联接。
根据轴径d =42mm ,L =65mm
查手册得,选用C型平键,得: 卷扬机
装配图中22号零件选用GB1096-79系列的键12×56
则查得:键宽b=12,键高h=8,因轴长L =65,故取键长L=56
2 、输出轴与齿轮联接用平键联接
=60mm,L
查手册得,选用C型平键,得:
装配图中 赫格隆36号零件选用GB1096-79系列的键18×45
则查得:键宽b=18,键高h=11,因轴长L =53,故取键长L=45
3 、输入轴与带轮联接采用平键联接 =25mm L
查手册
选A型平键,得:
装配图中29号零件选用GB1096-79系列的键8×50
则查得:键宽b=8,键高h=7,因轴长L =62,故取键长L=50
4 、输出轴与齿轮联接用平键联接
=50mm
L
查手册
选A型平键,得:
装配图中26号零件选用GB1096-79系列的键14×49
则查得:键宽b=14,键高h=9,因轴长L =60,故取键长L=49
六、箱体、箱盖主要尺寸计算
箱体采用水平剖分式结构,采用HT200灰铸铁铸造而成。箱体主要尺寸计算如下:
七、轴承端盖
主要尺寸计算
轴承端盖:HT150 d3=8
n=6 b=10
八、减速器的
减速器的附件的设计
1
、挡圈 :GB886-86
查得:内径d=55,外径D=65,挡圈厚H=5,右肩轴直径D1≥58
2
、油标 :M12:d =6,h=28,a=10,b=6,c=4,D=20,D
3
、角螺塞
M18
×
1.5 :JB/ZQ4450-86
九、
设计参考资料目录
1、吴宗泽、罗圣国主编.机械设计课程设计手册.北京:高等教育出版社,1999.6
2、解兰昌等编著.紧密仪器仪表机构设计.杭州:浙江大学出版社,1997.11

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