完整版基于GPS与加速计测量车速系统毕业设计论文.docx
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完整版基于GPS与加速计测量车速系统毕业设计论文
变速器各挡传动比的确定
初选传动比：
设10挡为直接挡，则
=1
=0.377
式中：
—最高车速
—发动机最大功率转速
—车轮半径
—变速器最小传动比
—主减速器传动比
=9549×（转矩适应系数=1.1～1.3）
所以，=9549×=231.32rmin
由上述两两式取=2400rmin
=0.377×=5.107
双曲面主减速器，当≤6时，取=90%
在5.0~8.0范围，
=96%，=×=90%×96%=86.4%
最大传动比的选择：
①满足最大爬坡度。
根据汽车行驶方程式
汽车以一挡在无风、沥青混凝土干路面行驶，公式简化为
即，
式中：
G—作用在汽车上的重力，，—汽车质量，—重力加速度，
—发动机最大转矩，=1025N.m；
—主减速器传动比，=5.107
—传动系效率，=86.4%；
—车轮半径，=0.508；
—滚动阻力系数，对于货车取=0.02；
—爬坡度，取=16.7°
计算得8.43
②满足附着条件。
·φ
在沥青混凝土干路面，φ=0.7～0.8，取φ=0.75
即≤12.38
得8.43≤≤12.38；
传动比取=7.45
其他各挡传动比的确定：
按等比级数原则，
式中：
—常数，也就是各挡之间的公比；因此，各挡的传动比为：
==1.25
=7.45，=5.96，=4.77，=3.81，=3.05，=2.44，=1.95，=1.56，=1.25，=1
齿轮参数
模数
对货车，减小质量比减小噪声更重要，故齿轮应该选用大些的模数；从工艺方面考虑，各挡齿轮应该选用一种模数。
啮合套和同步器的接合齿多数采用渐开线。
由于工艺上的原因，同一变速器中的接合齿模数相同。
其取值范围是：
乘用车和总质量在1.8～14.0t的货车为2.0～3.5mm；总质量大于14.0t的货车为3.5～5.0mm。
选取较小的模数值可使齿数增多，有利于换挡。
表1汽车变速器齿轮法向模数
车型
乘用车的发动机排量VL
货车的最大总质量t
1.0＞V≤1.6
1.6＜V≤2.5
6.0＜≤14.0
＞14.0
模数mm
2.25～2.75
2.75～3.00
3.50～4.50
4.50～6.00
表2 汽车变速器常用齿轮模数
一系列
1.00
1.25
1.5
2.00
2.50
3.00
4.00
5.00
6.00
二系列
1.75
2.25
2.75
3.25
3.50
3.75
4.50
5.50
—
根据表1及2，齿轮的模数定为5.0mm。
压力角
理论上对于乘用车，为加大重合度降低噪声应取用14.5°、15°、16°、16.5°等小些的压力角；对商用车，为提高齿轮承载能力应选用22.5°或25°等大些的压力角。
国家规定的标准压力角为20°，所以变速器齿轮普遍采用的压力角为20。
螺旋角
实验证明：
随着螺旋角的增大，齿的强度也相应提高。
在齿轮选用大些的螺旋角时，使齿轮啮合的重合度增加，因而工作平稳、噪声降低。
斜齿轮传递转矩时，要产生轴向力并作用到轴承上。
设计时，应力求使中间轴上同时工作的两对齿轮产生的轴向力平衡，以减小轴承负荷，提高轴承寿命。
因此，中间轴上不同挡位齿轮的螺旋角应该是不一样的。
为使工艺简便，在中间轴轴向力不大时，可将螺旋角设计成一样的，或者仅取为两种螺旋角。
货车变速器螺旋角：
18°～26°
初选一挡斜齿轮齿轮螺旋角为24°
齿宽
直齿，为齿宽系数，取为4.5～8.0，
斜齿，取为6.0～8.5。
齿顶高系数
在齿轮加工精度提高以后，包括我国在内，规定齿顶高系数取为1.00。
中心距A
初选中心距时，可根据下述经验公式
因为该变速器为主副箱变速器，需根据主变速器来确定中确定。
则：
式中：
—变速器中心距（mm）；
—中心距系数，多档变速器：
=9.5～11.0；
—发动机最大转矩（N.m）；
—变速器一挡传动比，=3.05；
—变速器传动效率，取96%；
—发动机最大转矩，=1025N.m。
则，
=136.9～9158.62
初选中心距=153mm。
轮齿强度计算
轮齿弯曲强度计算
图3齿形系数图
式中：
—弯曲应力（MPa）；
—计算载荷（N.mm）；
—应力集中系数，可近似取=1.65；
—摩擦力影响系数，主、从动齿轮在啮合点上的摩擦力方向不同，对弯曲应力的影响也不同；主动齿轮=1.1，从动齿轮=0.9；
—齿宽（mm）；
—模数；
—齿形系数，如上图3
当计算载荷取作用到变速器第一轴上的最大转矩时，一、倒挡直齿轮许用弯曲应力在400～850MPa，货车可取下限，承受双向交变载荷作用的倒挡齿轮的许用应力应取下限。
斜齿轮弯曲应力
式中：
—计算载荷（N·mm）；
—法向模数（mm）；
—齿数；
—斜齿轮螺旋角（°）；
—应力集中系数，=1.50；
—齿形系数，可按当量齿数在图中查得；
—齿宽系数=7.0
—重合度影响系数，=2.0。
当计算载荷取作用到变速器第一轴上的最大转矩时，对乘用车常啮合齿轮和高挡齿轮，许用应力在180～350MPa范围，对货车为100～250MPa。
计算常啮合齿轮1，2的弯曲应力
=24，=32，=0.153，=0.113，=964.32N.m，=1221.99N.m，=24.62°，=6.0
=
=103.63MPa<100～250MPa
=
=133.35MPa<100～250MPa
常啮合齿轮1，2的接触应力
=964.32N.m，=1221.99N.m，，，
=2×154（1.33+1）=132.19mm，
=175.8mm
=11.56mm
=27.52mm
=763.37MPa<1300～1400MPa
=691.46MPa<1300～1400MPa
齿轮材料的选择原则
1、满足工作条件的要求
不同的工作条件，对齿轮传动有不同的要求，故对齿轮材料亦有不同的要求。
但是对于一般动力传输齿轮，要求其材料具有足够的强度和耐磨性，而且齿面硬，齿芯软。
2、合理选择材料配对
如对硬度≤350HBS的软齿面齿轮，为使两轮寿命接近，小齿轮材料硬度应略高于大齿轮，且使两轮硬度差在30～50HBS左右。
为提高抗胶合性能，大、小轮应采用不同钢号材料。
3、考虑加工工艺及热处理工艺
变速器齿轮渗碳层深度推荐采用下列值：
时渗碳层深度0.8～1.2
时渗碳层深度0.9～1.3
时渗碳层深度1.0～1.3
表面硬度HRC58～63；心部硬度HRC33～48
对于氰化齿轮，氰化层深度不应小于0.2；表面硬度HRC48～53[12]。
对于大模数的重型汽车变速器齿轮，可采用25CrMnMO，20CrNiMO，12Cr3A等钢材，这些低碳合金钢都需随后的渗碳、淬火处理，以提高表面硬度，细化材料晶面粒。
速器最大输入扭矩：
735Nm，齿轮传动效率99%，离合器传动效率98%，轴承传动效率97%。
第一轴：
=（）=73598%×97%=773.2N.m
第一轴花键部分的直径可根据发动机的最大转矩（N·m）按下式初选：
则
=35.8～42.3mm
花键处周径取36mm
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，其轴径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。
第一轴见图
1.2.1齿轮和轴上的受力计算
根据受力简图1.1，可计算出变速器的齿轮和轴上的作用力。
第一轴：
N
N
2、求第一轴支反力
图1.1
=3459.1N
=-1785.3N
下面计算各轴在弯矩和转矩作用下的轴应力。
（1）第一轴的轴应力计算
在垂直方向的弯矩为
=-92740MPa
在水平方向的弯矩为
=62485.5MPa
则在弯矩和转矩的联合作用下
=531994.1528MPa
故一轴的轴应力为
=116MPa400MPa
所以第一轴的强度合格。
工艺分析
该零件材料为20CrMnTi，毛坯为模锻件，硬度为156~207HBS，是国内某型号汽车变速器上的零件，为大量上产类型产品。
该零件由径向孔、内孔、外圆柱面、外援锥面、过度圆角、内外环槽等，适合在数控车床上加工
技工技术要求分析
该零件在热处理前既有众多的精度要求：
打端内孔钻孔直径24，大端内控直径33，大端内孔倒角1.3x30度和1.1x45度,大端内孔里外两环槽底径34.5，小齿轮上外环槽底径45.2，小齿轮齿顶外圆直径47.5，大齿轮齿顶外圆直径66，右侧外圆轴颈直径36.4和直径36.4，大齿轮左侧外圆轴颈右环槽底径32.5和左环槽底径32，外圆锥小径及外圆轴颈直径32，圆锥角度5，小端轴颈17.4及倒角4.5x15度，倒角30度及小端轴颈直径25，小端过度圆弧R2，小径直径26.2，小端外圆轴颈和矩形花键外圆对基准A–B径向圆跳动0.04，右侧外圆轴颈直径36.4对基准A–B径向圆跳动0.03，大齿轮左、右端面对基准A–B端面圆跳动0.02，以及其他个轴向尺寸、粗糙度要求等。
定为基准选择
该零件先在铣端面打中心孔机床上完成两端面及中心孔的加工，为下道工序的加工提供了定位基准，大端钻、车孔后，则以大端内孔倒角和小端中心孔为该零件的大多数工序的定为基准。
另有些工序的轴向定位基准为大齿轮左端面，径向定为基准为36.4外圆轴颈。
工艺方案拟定
两端面和中心孔铣端面—钻中心孔
外表面各部粗车—精车
大端内孔钻孔直径24—扩孔直径32.25—32.15—倒角1.3*30度和1.1*45度—车内孔直径33-32.9
各内外环槽车
加工设备选择
铣端面打中心孔采用铣端面打中心孔机床加工，外表面各部粗、精车采用数控车床，钻孔采用立式钻孔，扩孔、车端面及倒角采用数控车床，精车大端各部采用数控车床，倒两端齿形角采用齿形角采用齿形倒角机，钻油孔采用台式钻床，剃齿采用万能剃齿机。
有关加工顺序、工序尺寸及工序要求、夹具、刀具、量具及检具、切削用量、冷却润滑液等工艺问题详见变速器一轴工艺过程卡和工序卡
表1-1变速器一轴工艺过程卡
零件名称
零件材料
毛胚种类
毛胚硬度
毛重kg
净重kg
车型
每车件数
变速器一轴
20CrMnTi
模锻件
HBS
3.8
3.2
工序号
工序名称
设备名称
夹具
进给量（mmr）
主轴转速（rmin）
切削速度（mmin）
冷却液
T单
负荷%
1
铣端面打中心孔
铣端面打中心孔机床
专用夹具
0.3
0.15
300
1200
50
47.1
2
粗精车小端各部
数控车床
随即夹具
0.1~0.25
1000~2000
100.5~414.7
乳化液
3
钻孔
立式钻床
专用夹具
0.62
180
13.57
乳化液
4
扩孔、车端面及倒角
数控车床
专用夹具
0.3
850
62
乳化液
5
精车大端各部
数控车床
专用夹具
0.1~0.2
800~2000
108.4~295
乳化液
6
倒两端齿形角
齿形倒角机
随即夹具
YQ-15
7
钻油孔
台式钻床
专用夹具
手动
3150
24.7
乳化液
8
剃齿、去内孔毛刺
万能剃齿机
随即夹具
0.04粗剃
0.02精剃
702
5
YQ-15
9
清洗
清洗机
10J
热前检查
编制
审核
批准
共1页
第1页
表1-2变速器-轴工序卡
（工厂）
工序卡片
产品名陈和代号
零件名称
材料
零件图号
变速箱-轴
20CrMnTi
工序号
工序名称
夹具
使用设备
车间
1
铣端面打中心孔
专用夹具
铣端面打中心孔机床
工步号
工步内容
刀具
量具及检具
进给量（mmr）
主轴转速
（mmr）
切削速度
（mmr）
1
铣端面：
保证轴线尺寸直径38.5267.75~267.45
圆盘铣刀
（2）
0~300；0.02深度尺样板
0.3
300
50
2
打中心孔：
保证尺寸5~5.1直径4直径12.560度120度
中心孔钻
（2）
0.15
1200
47.1
编制
审核
批准
共1页
第1页
表1-3变速箱-轴工序卡
（工厂）
工序卡片
产品名称或代号
零件名称
材料
零件图号
变速箱轴
20CrMnTi
工序号
工序名称
夹具
使用设备
车间
2
粗精车小端各部
专用夹具
数控车床
工步号
工步内容
刀具
量具及检具
进给量（mmr）
主轴转速（rmin）
切削速度（mmin）
I刀位（保证下列各尺寸
1
直径17.4~直径17.3Ra3.24.5X15度
机夹车刀TNMG220408
LFKC935
刀片
17.4-17.3V卡规
0.25
2000
109.3
2
直径2530度R2
0~150；0.02游标卡尺
0.25
2000
157
3
直径36.4~直径36.35Ra1.6
36.4-36.35IV卡规
0.25
2000
228.6
4
直径32直径505度
0~150；0.02游标卡尺
0.25
2000
201
314
5
直径36.4~直径36.3Ra1.6
36.436.3V卡规
0.25
2000
228.6
6
直径66~直径65.86轴向231.25~230.7192..23~191.774.5466436.7~36.5
卡规0300；0.02深度尺样板0~150；0.02游标卡尺
0.25
2000
414.7
II刀位
7
4
直径32~直径31.9
机夹车刀
N151.G526刀片
0-150；0.02游标卡尺
0.1
1000
100.5
III刀位
8
1.7-1.8直径32.5~直径32.4
22.5~22.56
Ra1.6
机夹车刀L154.0G-16CC刀片
1.7~1.8VII塞板卡规
量规
0.1
1000
102
编制
审核
批准
共1页
第1页
表1-4速箱-轴工序卡
（工厂）
工序卡片
产品名称或代号
零件名称
材料
零件图号
变速箱轴
20CrMnTi
工序号
工序名称
夹具
使用设备
车间
3
钻孔
专用夹具
立式钻床
工步号
工步内容
刀具
量具及检具
进给量（mmr）
主轴转速（rmin）
切削速度（mmin）
1
保证下列尺寸;36.4~36.7
24Ra12.5
24GB1438~85钻头
0~200；0.02深度尺
0~150；0.02游标卡尺
0.62
180
13.57
编制
审核
批准
共1页
第1页
表1-5速箱-轴工序卡
（工厂）
工序卡片
产品名称或代号
零件名称
材料
零件图号
变速箱轴
20CrMnTi
工序号
工序名称
夹具
使用设备
车间
4
扩孔、车端面及倒角
专用夹具
数控车床
工步号
工步内容
刀具
量具及检具
进给量（mmr）
主轴转速（rmin）
切削速度（mmin）
1
保证下列尺寸;32~32.15Ra3.2深26
倒角1.5x45
内孔车刀
0~150；0.02游标卡尺
0~200；0.02深度尺
0.3
850
62
编制
审核
批准
共1页
第1页
表1-6变速器一轴工序卡
（工厂）
工序卡片
产品名称或代号
零件名称
材料
零件图号
变速箱轴
20CrMnTi
工序号
工序名称
夹具
使用设备
车间
5
精车小端各部
专用夹具
数控车床
工步号
工步内容
刀具
量具及检具
进给量（mmr）
主轴转速（rmin）
切削速度（mmin）
I刀位（保证下列各尺寸）
1
22.16~22.10
直径47.457~直径47.207
机夹车刀
TNMG220408
LFKC935
刀片
0-25；0.01千分尺卡规
0.2
2000
295
2
1*45度36.36~36.10Ra6.3
0~150；0.02游标卡尺
II刀位
3
保证
322.16~22.10
直径40.5
机夹车刀
N151.G525刀片
0-150；0.02
游标卡尺
0-25；0.01千分尺
0.15
1000
147
III刀位
4
保证：
11.15~11.05
直径45.2~直径44.95
1.2~1.3Ra3.2
2*R0.2（刀具保证）
机夹车刀
N154.0G-16
CC
刀片
卡板
卡规
塞规
0.1
800
125.6
IV刀位
5
保证：
直径33~直径32.90
1.31.160度90度
Pa3.2深26
机夹车刀
CNMGPM4025
塞规
32.90-33塞规
0-200；0.02
深度尺
0.1
2000
198
V刀位
6
保证；26.50~26.80直径34..53Ra3.2
焊接车刀
0-200：
0.02深度尺
VI刀位
7
保证；19.30~19.511.3~1.2
直径34.50~直径34.60
Ra6.3
机夹车刀
R154.0G-16CC
刀片
量规
塞板
0.15
1000
108.4
直径17.04~直径17.3
直径36.4~直径36.3外径处
对基准A—B径跳；0.04
偏摆仪
0-10；0.01
百分表
VI刀位
直径36.4~直径36.35轴径处
对基准A—B径跳：
0.03
22.16~22.10两端面
对基准A—B端跳：
0.02
大顶尖
小顶尖
编制
审核
批准
共1页
第1页
表1-7变速箱–轴工序卡
（工厂）
工序卡片
产品名称或代号
零件名称
材料
零件图号
变速器—轴
20CrMnTi
工序号
工序名称
夹具
使用设备
车间
9
倒两端齿形角
随机夹具
齿形倒角机
工步号
工步内容
刀具
量具及检具
进给量
（mmr）
主轴转速
（mmmin）
切削速度
（mmmin）
1
保证（两端）1x45度沿齿廓倒去锐角去掉端面毛刺
倒棱刀
左刮刀
有刮刀
编制
审核
批准
共1页
第1页
表1-8变速箱–轴工序卡
（工厂）
工序卡片
产品名称或代号
零件名称
材料
零件图号
变速器—轴
20CrMnTi
工序号
工序名称
夹具
使用设备
车间
10
钻油孔
专用夹具
台式铣床
工
步
号
工步内容
刀具
量具及检具
进给量
（mmr）
主轴转速
（mmmin）
切削速度
（mmmin）
1
保证轴向尺寸43x直径2.5均布
直径2.5GB1436—78钻头
0~150；0.02游标卡尺
手动
3150
24.7
编制
审核
批准
共1页
第1页
表1-9变速箱–轴工序卡
（工厂）
工序卡片
产品名称或代号
零件名称
材料
零件图号
变速器—轴
20CrMnTi
工序号
工序名称
夹具
使用设备
车间
11
剃齿去油孔毛刺
随机夹具
数控剃齿机
工
步
号
工步内容
刀具
量具及检具
进给量
（mmr）
主轴转速
（mmmin）
切削速度
（mmmin）
1
保证齿数：
21
法向模数：
2.5
法向压力角:
20螺旋角：
29度旋向：
左
公法线长度：
27.26~27.22
跨齿数：
4
径向综合公差：
0.05
齿廓公差：
0.01
螺旋线公差：
0.01
齿轮螺旋线修形范围:
0.005~0.
015去内孔毛刺Ra0.8
CS520~252~091126
剃齿刀
25~50;0.01千分尺双齿仪0~10；
0.01百分表
标准轮齿形齿向测量机
0.04粗剃
0.02精剃
702
5
编制
审核
批准
共1页
第1页
表1-10变速箱–轴工序卡
（工厂）
工序卡片
产品名称或代号
零件名称
材料
零件图号
变速器—轴
20CrMnTi
工序号
工序名称
使用设备
车间
12J
热前检查
序号
检验内容
设备及检具
量具及标准号
量具名称
热前检查，外观检查检查零件表面有无磕碰、划伤、漏序现象，检查零件表面毛刺是否干净及有无明显缺陷
2
直径17.4~直径17.3
17.4~17.3
卡规
3
直径36.4~直径36.35
36.4~36.35
卡规
4
22.5~22.56
专用
量规
5
22.1~22.16
0~25；0.01
千分尺
6
直径32.9~直径33
32.9~33
塞规
7
11.15~11.05
专用
卡规
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