某無級變速器軸的強度計算與校核案例目錄TOC\o"1-3"\h\u1363某無級變速器軸的強度計算與校核案例 171431.1變速器軸的結(jié)構(gòu)和尺寸 12221.1.1軸的結(jié)構(gòu) 175061.1.2確定軸的尺寸 2219181.2軸的校核 3298761.2.1第一軸的強度與剛度校核 3114441.2.2第二軸的校核計算 41.1變速器軸的結(jié)構(gòu)和尺寸1.1.1軸的結(jié)構(gòu)在三軸式變速器中，它的輸入軸在一般情況下來說跟輸出軸是在一根軸線上的,輸出軸的前面部分大多數(shù)都是裝在支撐著驅(qū)動飛輪的在機殼內(nèi)進氣腔的最中心的一個軸承上,而輸出軸的軸徑長度跟大小可以直接依靠前端和軸承的內(nèi)徑長度來進行確定。這種類型的軸承一般來說是不需要承受軸的軸向運動力的,軸的軸向運動定位通常認為是由后對前軸承軸的使用軸向卡環(huán)和對前軸承軸的覆蓋結(jié)構(gòu)來直接實現(xiàn)。第一軸的固定長度必須是由每個離合器從外部動盤到輪轂從外到內(nèi)部每一花鍵的每個軸向軸和尺寸組合來設(shè)計確定的,且這一點中軸向軸的尺寸必須要與每個離合器從外部動盤到輪轂從外到內(nèi)部每個花鍵相同的并進行統(tǒng)一的設(shè)計考慮。第一軸應(yīng)力方程式結(jié)構(gòu)如下列圖1.1所示：圖1.1變速器第一軸中間軸系統(tǒng)可以分別劃分兩類為齒輪螺旋式的轉(zhuǎn)軸型和齒輪固定式。本次產(chǎn)品設(shè)計所需要采用的齒輪傳動系統(tǒng)為旋轉(zhuǎn)軸型齒輪傳動。由于一檔與二級倒擋的傳動齒輪比較小,通常與倒擋中間軸直接相連做成了融為一體,而高檔的倒擋齒輪則分別需要使用兩個按鈕。它的整體結(jié)構(gòu)如圖所示:圖1.2變速器中間軸1.1.2確定軸的尺寸在變速箱的設(shè)計中，其傳動軸的確定與尺寸大小,它的決定因素是其結(jié)構(gòu)和布置方面的要求以及對其裝配制造技術(shù)這一方面的要求。而在平時的設(shè)計中，因為我剛開始進行設(shè)計,而且不是很了解變速器中齒輪的大小、換檔操作需要等各種零件的正常工作位置和它們的大小,所以確定該機主軸的長短是很難的。而且對于變速器軸的大小我們可以通過對于相同型號的汽車變速器軸的大小進行參考和計算,也就是我們可以通過別人做過的比較成熟與合適的計算公式來進行初步的選擇:第一軸和中間軸：（4-1）第二軸：（4-2）式中發(fā)動機的最大扭矩，N·m軸的直徑大小d與其中心點軸的長度L通過下面的式子來進行選?。狠斎胼S和中間傳動軸：d/L=0.16~0.18；輸出軸：d/L=0.18~0.21。1.2軸的校核對于此次的設(shè)計無級變速器來說,在本次設(shè)計的每個工作過程中,軸的流體力學運動強度和軸在機械上的剛度要求都會使其保留一定的檔位剩余,所以,在我們需要進行檔位校核時只不過需要將每個輪的檔位校驗考核工作完畢;因為電動汽車在高速公路行進時,一檔所能夠產(chǎn)生的最大扭矩一定是最大,即使是軸運動所能得到承受的最大扭矩也是最大。由于變速器的輸出傳動軸的數(shù)學結(jié)構(gòu)是非常復雜的,所以在任何研究中它的校核都是處于重點中的。下面就將本設(shè)計中的輸入傳動軸與輸出傳動軸分別進行了一次強度與剛度的校核。1.2.1第一軸的強度與剛度校核因為第一軸從動軸開始在高速旋轉(zhuǎn)的時候,它所承受到的彎矩非常小,可以被忽略,也就是說它只能承受到一個扭矩。此種情況下,軸的扭矩和強度條件的公式表示為（4-3）式中：扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa；T軸所受的扭矩，N·mm；軸的抗扭截面系數(shù)，；P軸傳遞的功率，kw；d計算截面處軸的直徑，mm；許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa。其中P=35kw，n=2000r/min,d=25mm；代入上式得：由查表可知=55MPa，故，符合強度要求。對于軸的扭矩和變形可以使用一個每米線的扭矩和旋轉(zhuǎn)角表現(xiàn)。計算公式可以寫成：（4-4）式中，T軸所受的扭矩，N·mm；G剪切彈性模量，MPa,對鋼材來說，G=8.1MPa；軸截面的極慣性矩，，；將已知數(shù)據(jù)代入上式可得：。對于普通的傳動軸來說我們可取；因此也是符合了剛度。1.2.2第二軸的校核計算1）軸的強度校核計算需要的齒輪嚙合的圓周力、徑向力及軸向力按下式求出：（4-5）（4-6）（4-7）式中計算的齒輪傳動比，此處三檔齒輪的傳動比為1.36；d用于計算一個齒輪的各部分之間的相位圓直徑，mm，為105mm；節(jié)點處的壓力角，為16°；螺旋角，為30°；發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，為170000N·mm。代入上式可得：危險截面的受力圖為：圖1.3危險截面受力分析水平面：，所以；水平面內(nèi)所受力矩：垂直面：（4-8）=6879.9N垂直面所受力矩：。該軸所受扭矩為：。故危險截面所受的合成彎矩為：（4-9）所以計算彎矩和轉(zhuǎn)矩聯(lián)合作用下軸應(yīng)力（MPa）:（4-10）將其中代入上式我們可以簡單地可以得出：，在一個較低的檔次工作時，=400MPa，因此具體有：；符合要求。2）軸的剛度校核輸出軸在一個垂直方向上的撓度與在一個水平方向上的撓度分別可以按如下式來計算：（4-11）（4-12）式中,齒輪在一個徑向平面上的傳動力（N）,在這里為；齒寬平面