基于闭式功率流的汽车变速器试验台毕业设计(2)

5.2.2 蜗杆传动的设计???????????????????47 5.3 轴的结构设计???????????????????????51 5.3.1 蜗轮轴的设计????????????????????51 5.3.2 蜗杆轴的设计????????????????????57 5.3.3 联轴器型号的选择??????????????????62 5.3.4 键的选择与校核???????????????????62 5.4 加载器箱体的设计?????????????????????63 5.5 轴承型号的选择与校核???????????????????64 5.5.1 蜗轮轴上轴承型号的选择与校核????????????64 5.5.2 蜗杆轴上轴承型号的选择与校核????????????67 5.5.3 轴承组合设计????????????????????70 5.6 轴承端盖的尺寸??????????????????????71 5.6.1 蜗轮轴上轴承端盖尺寸????????????????72 5.6.2 蜗杆轴上轴承端盖尺寸????????????????72 5.7 本章小结?????????????????????????73

第6章 锁止装置的设计

6.1 锁止盘的设计与校核????????????????????74 6.2 锁止槽、锁止件的设计???????????????????75 6.3 本章小结?????????????????????????77

第7章 传感器及单向离合器型号的选择

7.1 传感器型号的选择?????????????????????78 7.2 单向离合器型号的选择???????????????????79 7.3 本章小结?????????????????????????80

结论 ??????????????????????????????82 参考文献????????????????????????????84 致谢 ??????????????????????????????85

第1章 绪 论

1.1 课题的来源和意义

我国汽车行业在全世界来说应该属于那种旭日东升，蓬勃发展的一种类型。由于众所周知的原因，我国的汽车工业虽起步于上世纪50年代，但却踯躅于60年代，徘徊在70年代，直到改革开放我国政府提出把汽车工业作为支柱性产业重点发展，才开始快速发展。正是由于这些曲折和波折，使我国汽车业的设计、制造、应用等各领域的技术水平均大幅落后于其他发达国家，汽车试验领域也是没有例外。

改革开放以来，受政策的支持和资金的扶持，以及各厂家和相关单位及院校的共同努力，我国的汽车工业大踏步向前发展，取得了不小的进步，我国的汽车产量在2003年已经跃居世界第5位，我国的技术水平也相应取得了飞速的发展，我国汽车的大量出口已指日可待。作为汽车技术一部分的汽车试验领域也取得了一些显著成果。由于一直紧跟国外先进汽车的试验研究方法，从理论上也达到了较高的水平，基本上达到了世界的平均水平，但是受到技术和成本的限制，尚未普遍应用于科研、教学和生产部门。

汽车零部件试验在汽车设计和制造领域占据重要的地位，因此试验台的种类也很多，有的结构简单，但耗费较高，有的现代化程度高，适合规模大、效益高的大型试验部门使用，但造价昂贵。而一些小型科研单位以及高等院校受资金、场地、人员、环境等的影响，不可能采用上述那些要求较高的试验台。本课题在于研究一种经济实用而且经久耐用，便于操作，占地较小，适合于室内安装的试验台，以供那些条件有限的单位使用。??

1汽车变速器是汽车构造上的一个结构复杂、使用条件复杂、可靠性要求高的重要部件，因此从产品开发到生产直至使用都要对其进行大量的试验，以确定其各种性能参数，为汽车的生产、销售以及维修单位和汽车的使用者提供可靠的参考，防止出现重大的事故。在此领域各国都在潜心研究，以不断提高试

验的准确性，从而提供更可靠的试验数据，为社会服务。

1.2 汽车试验装置的发展概况

十九世纪下半叶,德国的戴姆勒-奔驰公司、法国的标致公司、美国的福特公司、意大利的菲亚特公司等先后生产出了第一辆汽车。随着科学技术的发展，汽车结构不断完善，汽车性能也不断提高。由于汽车工业与其他工业、农业、国防和人民的日常生活密切相关，汽车质量引起人们的广泛重视。二十世纪初期，美国人亨利2福特创立了流水线作业的生产形式，使生产效率大幅提高，生产成本下降，使用范围急剧扩大，汽车的可靠性、寿命和性能方面的问题突出出来，要求开展试验研究工作。

汽车试验的发展历史经历了大致如下三个阶段：

第一个阶段从十九世纪末叶到第二次世界大战结束，是汽车试验的逐步建立，主要包括基本试验台的建立，基本试验规范和标准的形成；

第二个阶段从第二次世界大战结束到上世纪七十年代，由于相邻工业的发展，相邻学科的发展和渗透，使汽车试验理论、试验设备、试验标准和规范有了长足的发展和进步；

第三个阶段的主要标志是电子计算机在汽车试验中的应用和标准法规的完善。??

31.3 汽车变速器性能试验台国内外发展概况

汽车变速器是汽车构造上的一个结构复杂、使用条件复杂、可靠性要求高的重要部件，因此从产品开发到生产到使用都要对其进行大量的试验。目前，传统的汽车变速器试验台的形式主要有以下几种：

1.开式功率流变速器试验台

常见的开式功率流汽车传动系零部件试验台由驱动装置、加载装置、测量装置、被试装置等四部分组成，如图1.1所示。

它的特点是：结构简单，试验方法简单，通用性好，但是由于需采用原动机作为驱动电机来驱动，造价高，耗电量大，尤其是做耗时较长的疲劳寿命试验时，更是如此。目前它适用于科研、教学和小型生产厂，例如吉林大学汽车

试验室、哈尔滨齿轮厂研发部等。

图1-1 开式功率流变速器试验台

2.闭式功率流变速器试验台

机械封闭式试验台，是目前为止国内汽车变速器驱动桥齿轮试验中应用最多的试验台。

它的特点是：结构复杂，操作较复杂，控制繁琐，通用性差，但是功耗少、投资省，适用于变速器性能试验。

1.4 本课题的研究内容及主要工作

利用机械闭式功率流原理，研制一套变速器机械效率、刚度、疲劳强度和润滑测试装置的传动机构，要求设计并研究可靠的传动系统的结构。由于封闭式功率流试验台只需在事先给系统加载的情况下，选择小的测功机（仅提供封闭系统消耗的机械损失功率），即可完成机械效率的测定以及用时较长的疲劳寿命和润滑等的试验，具有功耗少、投资省、耗电少的特点，而且变速器的机械效率高、功率损失小，因此，本课题将对这种试验台的传动系统部分进行研究。

在这部分里主要完成传动机构的设计（包括升速器、传动轴和锁止装置的设计，不包括加载器的设计）以及电动机及传感器、单向离合器的选型。

第2章 传动系统的总体设计

2.1 设计方案论证

本次设计的题目是变速器性能闭式试验台传动机构的设计，是在目前现有的开式试验台的基础上进行的一次改进性设计。

2.1.1 常见的机械式变速器损坏形式

1.外壳

变速器外壳的主要损坏形式是壳体开裂。损坏原因是其强度不够或存在铸造缺陷，在齿轮径向分力的作用下开裂。也常出现因变速器内的金属块（如断齿、轴承碎块等）挤压进齿轮啮合处而将壳体胀裂的情况。

2.齿轮

变速器齿轮的损坏形式主要有以下几种： （1）轮齿折断

轮齿折断是指齿轮的一个或多个齿的整体或其局部的折断，轮齿折断通常有疲劳折断和过载折断两种。

（2）齿面点蚀

轮齿进入啮合时，轮齿齿面接触处在法向力的作用下将产生很大的接触应力，脱离啮合后接触应力即消失。对齿廓工作面上某一固定点来说，它受到的是近似于脉动变化的接触应力。如果接触应力超过了轮齿材料的接触疲劳极限时，齿面上出现不规则的细微的疲劳裂纹，随着裂纹的蔓延、扩展而导致齿面表层上的金属微粒剥落，形成麻点状的凹坑，这种现象称为齿面疲劳点蚀。点蚀发生后，破坏了齿轮的正常工作，引起振动和噪声。

实践表明，由于轮齿在节线附近啮合时，同时啮合的齿对数少，且轮齿间相对滑动速度小，润滑油膜不易形成，所以点蚀首先出现在靠近节线的齿根表面上。

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