课程说明书(操纵机构)

课程设计说明书课程名称:产品结构原理课程设计课程代码:106004019题目:微型汽车变速箱反求设计学院(直属系):机械工程学院年级/专业/班:学生姓名:学号:指导教师:陈守强开题时间:年月日完成时间:年月日-1-目录摘要………………………………………………………………………………2引言………………………………………………………………………………3一、任务分析……………………………………………………………4二、微型汽车变速箱功能分析…………………………………………………42.1已知微型汽车变速器所配置的发动机参数………………………………42.2已知微型汽车整车性能参数………………………………………………42.3微型汽车变速器的功能……………………………………………………42.4观察微型汽车变速器的位置………………………………………………52.5功率的传递…………………………………………………………………52.6变速和保证变速的顺利进行的实现………………………………………52.7各个档位的换档……………………………………………………………52.8分析微型车变速箱功能结构图（黑箱）分析……………………………6三、微型汽车变速箱运动分析……………………………………………….73.1测量微型汽车车轮直径………………………………………………73.2最高车速为120km时变速箱的传动比…………………………………73.3微型汽车平稳变速行驶的四档的传动比的分配………………………83.4变速箱的最大和最小载状态……………………………………………83.5行驶速度分别为10、20、40、60km/h时应该使用档位的分析…….8四、微型汽车变速箱结构受力分析……………………………………………94.1变速箱受力最大的时候各轴的扭矩..…………………………………94.2变速箱各轴的最小直径…………………………………………………94.3各个档位齿轮强度………………………………………………………10五、微型汽车变速箱的外观功能分析…………………………………………12六、现场变速箱的拆装…………………………………………………………146.1变速器的拆卸………………………………………………………………156.2变速器总成装配应注意的问题……………………………………………15七、变速器操纵机构方案反求分析……………………………………………187.1轴1、拨叉1零件的结构、功能原理的反求分析………………………187.2轴1、拨叉1零件的加工工艺……………………………………………187.3轴1、拨叉1零件的受载分析……………………………………………187.4轴1、拨叉1零件的形状位置公差反求分析……………………………197.5轴1、拨叉1零件的材料、热处理反求分析……………………………207.6轴1、拨叉1零件的尺寸公差、配合公差反求分析………………………20总结………………………………………………………………………………23致谢………………………………………………………………………………24【参考文献】………………………………………………………………………25课程设计说明书-2-摘要本课程是通过对微型汽车变速箱的分析，了解它的变速原理、各轴的布局、自锁与互锁原理、装配工艺过程、润滑方式、同步器的作用和工作原理以及组成、主要零件的热处理要求、形位公差、表面粗糙度等。通过分析、利用反求的方法创造出新的微型汽车变速箱，具体内容有：其轴的布置，同步器的位置，差速器的位置;同步器的作用，组成，工作原理和变速箱操纵机构的组成及变位档的自锁和互锁机构的结构原理和结构；通过拆装变速箱了解并编写操纵的装配工艺过程，确定各零件的装配方法；通过观察变速箱的机构形状，分析其从提高刚度和刚性要求并满足功能要求和工艺要求而设计的结构；对变速箱各轴的结构形状、结构要素作用进行分析，并对其结构尺寸与轴的功能强度刚度装配关系等进行了反求；分析变速箱的主要零件材料及热处理要求、形位公差及箱体和轴的技术要求等。反求设计是创新的重要方法，所以我们通过本课程的学习，可以了解和基本掌握这种技术。反求设计就是从有到新，借助已有的产品、图样、音响等已存在的可感观的实物，创新出更先进、更完美的产品。关键词：分析、反求设计、创新、原理课程设计说明书-3-引言反求设计（也称逆向设计），是指设计师对产品实物样件表面进行数字化处理(数据采集、数据处理)，并利用可实现逆向三维造型设计的软件来重新构造实物的曲面模型重构，并进一用CAD/CAE／CAM系统实现分析、再设计、数控编程、数控加工的过程。世界进入知识经济的时代，只有科学技术才能兴国。由于一些发达国家在计算机技术、微电子技术、人工智能技术、材料科学技术、空间科学技术、制造工业技术、等领域处于领先地位，引进发达国家的先进技术为我所用，是发展本国经济的最佳途径。我国是一个发展中国家，科学技术相对落后，投入大量资金去研究发达国家已推向市场的产品或技术是完全没有必要的。这不仅浪费资金，也拖延发展经济的时间。而且涉及到发展经济的科学技术领域非常广泛，我国也缺少巨额资金去进行大面积的科学研究。因此，引进发达国家先进的科学技术或先进的产品，然后进行反求设计，仿照或创新设计更新的产品，是发展中国家发展国民经济的必由之路。特别是在知识经济的时代，反求工程在科技发展中的地位更为重要。因此，我们要学习这门课程：对微型汽车的变速器进行反求分析设计。课程设计说明书-4-一、任务分析产品功能原理、结构课程设计是机械设计专业的学生第一次全面结合专业技能的训练，是一个重要的实践性教学环节。目的在于：进一步加强学生应用所学的专业理论、知识以及专业技能，进行独立解决工程实际问题的能力。机械产品功能原理、机构课程设计的重点在于掌握典型机械的功能原理分析方法及分析机械机构的组成要素和机构功能，掌握结构设计要求及特点，丰富学生的机械结构设计知识，启发设计思维，通过实践是学生的机构设计理论得以巩固、加深，为今后进行机械产品设计打下良好基础。二、微型汽车变速箱功能分析2.1已知微型汽车变速器所配置的发动机参数1、型号JL368Q3电喷发动机2、工作形式直立四冲程水冷订置凸轮轴多点电喷3、气缸数量34、气缸直径68.5mm5、行程72mm6、排量796ml7、额定功率26.5KW（5500r/min）8、最大扭矩60.5N.m(3000-4000r/min)2.2已知微型汽车整车性能参数1、最高车速=120km2、最大爬坡度tgθ=30%3、起步换挡加速到100km/h所需时间=37s4、第四档最小稳定速度=25km5、微型汽车在60km/h时100km的耗油量为4.5L6、整车质量645kg全部载重后质量为950kg左右。2.3微型汽车变速器的功能1、改变传动比，扩大驱动轮转矩的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，同时是发动机在有利（功率较高而油耗较低）的工作条件下工作。2、在发动机旋转方向不变的情况下，使汽车能倒退行驶。3.利用空挡，中断动力传递，以发动机能够启动、变速，并便于变速器换挡或进行动力输出。为保证变速器具有良好的工作性能，设计变速器必须满足以下的使用条件和基本要求：课程设计说明书-5-（1）应该合理地选择变速器的档数和传动比，使汽车具有良好的动力性和经济性；（2）工作可靠，在使用过程中不应该有自动跳档、脱档和换档冲击现象发生；此外，还不允许出现误挂倒档的现象；（3）操纵轻便，以减轻驾驶员的劳动强度；（4）传动效力高、噪音小。为了减少齿轮的啮合损失，应设有直接档。此外合理地齿轮形式以及结构参数，提高其制造和安装精度，都是提高效率和减小噪声的有效措施。（5）结构紧凑，尽量做到质量轻、体积小、制造成本底。（6）制造容易、成本低廉、维修方便、使用寿命长；（7）贯彻零件标准化、部件通用化及总成系列化等设计要求，遵守有关标准规定；（8）需要时应设置动力输出装置。2.4观察微型汽车变速器的位置对大多数微型车来说，变速箱与发动机相连，在驾驶员前方一点，档杆下方靠前一点，输出连接差速器。2.5功率的传递发动机的曲轴输出功率到变速器输入轴上，通过变速器改变驱动力矩和转速再传递到差速器，受力不同的时候两个车轮所获得不同的速度，再通过差速器把动力通过半轴把动力传递到驱动车轮上。2.6变速和保证变速的顺利进行的实现变速器的中间轴有两个同步器，而每个同步器都与变速器的输出轴连在一起，并且可以左右滑动。每个同步器共有左、中、右三个位置，中间不与任何齿轮同步，而左右都可以和齿轮同步，通过拨叉拨动来控制同步器的左右运动，与不同的齿轮同步，而四结齿轮处于常啮全状态，但可以相对于II轴转动，一旦与同步器同步就可带动II轴转动，从而通过拨叉控制同步器与不同的齿轮啮合，实现变速。而拨叉机构具有自锁与互锁功能，每次变速换档都会经过中间位置即空档，这样就保证了变速的顺利。2.7各个档位的换档变速器的换档操纵机构，其中变速器内部一共有三根控制换档杆，其中每一根杆都有左、中、右三个位置可供控制，可实现六个档位控制。换档是通过换档杆实现的，换档杆纵向有三个位置，旋转有两个位置，从而实现六个位置的控制。但是任何档位之间要切换时都必须先回到中间位置，即空档位置。而且每个档位之间都具有自锁和互锁功能，从而实现不跳档和脱档的现象。变速箱的控制操纵方式如下图：课程设计说明书-6-2.8分析微型车变速箱功能结构图（黑箱）分析能量开关、速度控制温度、湿度图2.1图2.2倒档3档1档2档4档汽车变速箱系统黑箱图微型汽车变速箱系统黑箱图转矩、转速不同的转矩、转速噪音、热课程设计说明书-7-图2.7.2图2.3三、微型汽车变速箱运动分析3.1测量微型汽车车轮直径经了解微型汽车的车轮直径为D=45cm3.2最高车速为120km时变速箱的传动比120/33.34/vkmhms=min1023m车轮的周长Dl3.14cm45m57.1IIIInni总由车轮的线速度公式v=r可以求出转速min8858.127357.1min1023rmmv则有：总inDnrrwv606023.43175.460vnDi总主轴变速机构操纵机构转动操作噪音热1档转速2档转速3档转速4档转速倒档转速课程设计说明书-8-3.3微型汽车平稳变速行驶的四档的传动比的分配首先应该保证汽车在全部载重后能够平稳的起步，然后是汽车在高速行驶的时候能够达到需要的最高速度。发动机的功率一定、转速一定的情况下只有通过减速器的减速作用来实现汽车的平稳行驶，由已知第四档稳定速度min667.41625mhkmv转速min393.26557.1min667.416rmmn传动比724.20min393.265min5500rrii设最大变速时的传动比为4，最小时传动比为21;为了保证汽车平稳变速行驶，而从起步换挡到加速100hkm所需时间s37，设从最小变速到最大变速的时间为37s。为了保持变速平衡，应该平分传动比变化的时间，分为四档每档变化之间的传动比差为：25.44421时间差为：s25.9437由此可知每档的相应传动比一档二档三档四档16.7512.58.254表3.13.4变速箱的最大和最小载状态微型汽车的额定功率时一定的，则有：30nTTpnPT30根据上式可知，当发动机的额定功率达到最大且变速箱的档位最低，即速度最低时，该轴受到的载荷是最大的；同样当发动机的功率达到了额定功率，变速箱档位最大，即速度最高时，该轴的载荷就是最小。根据传动比可以分析出变速箱中受载荷最大的时候再是汽车处于一档的时候的差速器从动轴上；变速箱中受载荷最小的轴是汽车处于四档的时候中间轴上。3.5行驶速度分别为10、20、40、60km/h时应该使用档位的分析变速箱主减速器的传动比为4.35i课程设计说明书-9-根据速度计算公式60IInVii总Ｄ可以计算出在额定功率下各个档位所能够达到的最大速度。则有：123429.9/