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汽车变速器齿轮改进探讨 |
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newmaker |
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摘要:通过对比分析试验,提出了YC5—30QO7变速器一档、倒档齿轮结构及其强度在设计上存在的问题和改进设计方案,提高了齿轮强度.从根本上解决了变速器的跳档问题。
一、问题的提出
YC5—30Q07汽车变速器是“东风”轻型车定型生产的传动部件。据我们多年的生产实践和以往的台架寿命试验,部件在设计上还有需要完善之处。主要问题:一档从动齿出现过打齿和跳档现象,给安全行车留下隐患。
二、问题的分析
(1)改进前一档、倒档齿轮结构及强度分析
挂档时,滑动齿套与齿轮接合齿啮合的一端,齿侧接触为面触:但滑动齿套与固定齿座接合的一端,齿侧接触仅为线接或点接触。由于不可避免存在间隙和制造误差,工作时接合齿不可能全部同时接触,所以当重载时,因偏载然会导致滑动齿套整体倾斜,进而出现跳档现象。
由于原YCS—30QO7变速器是按一轴输入额定扭矩为l96N -m设计的一档、倒档齿轮宽度均为24mm,现因采用4102发动机,一轴输入额定扭矩提高到245N–m。
由于齿轮失效大于10%。显然,一档、倒档齿轮强度不足。
(2)改进前,滑动齿套结构及跳档分析
滑动齿套内花键为2.5模渐开线内花键,为保证挂档时的顺畅,两端有100°的倒角及15°的倾角。为避免自动脱档,齿侧两面均有2°倒锥。由于倒锥的加工工艺是用插齿加工,中间部位开有3mm宽的退刀槽,导致花键除两端头部检验位置,已无正常齿形。同样,齿轮外花键接合齿有2°的倒锥,而二轴固定齿座的外花键为渐开线正常齿形。
三、从设计上改进的必要性和改进方案
综上所述,有必要从实用的原则出发,对一档、倒档齿结构进行改进,提高齿轮强度和滑动齿套的稳定性及其有啮合长度。具体方案如下:
①将拨叉厚度增加到12mm ;②档齿轮向内侧加宽3.5mm ,倒档齿轮向内侧加宽1. 5mm;③滑动齿套加宽6mm;④齿轮接合齿采用先加工,然后电子束焊接工艺。即可使加工容易实现,也能证产品质量。
四、改进后一档、倒档齿轮结构
按换档行程为11mm计算,一档、倒档齿轮理论上允许加宽量为:42mm—(12mm+11mmx2)=8mm,实际加宽:一档齿轮3.5mm,倒档齿轮1. 5mm,由于未增大其他尺寸,保证了绝大部分零件的通用性及其外部尺寸的合理联系。
按一轴输入扭矩为245N-m,经齿根弯曲强度计算:
齿根弯曲应力:rFl=408MPa,rF2=347.3MPa;
许用应力:QFpl=530MPa,QFp2=560MPa ;
安全系数:SFl=1.3 ,SFB=1.58,
显然,改进后的设计,安全系数大于或等于齿轮的最小全系数,满足了设计要求和使用要求。
五、改进后滑动齿套内花键结构分析
由于齿轮接合齿加宽部分在齿轮的内侧,使滑动齿宽成为可能。新设计加宽了6mm,使中间部分保留9mm长的正常齿形。在固定齿座仍为20mm宽,换档行程为11mm的条件下,挂档时可保证滑动齿套仍有:20mm/2+9mm/2—11mm=3.5mm宽的正常齿形与固定齿座啮合。这样,就保证了滑动齿套的稳定性,从根本上解决了跳档问题。
六、台架寿命试验结果
主要试验数据:①一轴输入扭矩:295N-m;②一轴输入转速:2200r/min ;③循环次数:一档:40x10°次,折合台时:19.2h;倒档:2h。
试验结果:台架寿命试验按照JB3987—85(汽车机械式变速器台架试验办法)进行,试验结果符合JB4152—85(汽车机械式变速器台架试验评价指标)的要求。
七、结论
YC5—30QO7变速器一档、倒档齿轮,经结构改进设计后齿轮强度大幅度提高,跳档问题得到了根本性解决,顺利通了295N-m台架寿命试验,完全满足了实用要求。(end)
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(3/23/2008) |
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