越野乘用車變速器設(shè)計(jì)-中間軸式五檔變速器【三維零件圖】【9張CAD高清圖紙、文檔所見所得】【YC系列】

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現(xiàn)代科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 越野乘用車變速器設(shè)計(jì) 學(xué) 生 姓 名：　 王 鑫 指導(dǎo)教師姓名： 張 曉 東 專 業(yè)： 車輛工程10-1 2014年 3 月 29 日 一、課題名稱：越野乘用車變速器設(shè)計(jì) 二、課題研究背景 隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，汽車的各項(xiàng)性能也日臻完善?，F(xiàn)代汽車已成為世界各國 民經(jīng)濟(jì)和社會生活中不可缺少的交通工具。現(xiàn)代汽車除了裝有性能優(yōu)良的發(fā)動機(jī)外還應(yīng) 該有性能優(yōu)異的傳動系與之匹配才能將汽車的性能淋漓盡致的發(fā)揮出來。因此汽車變速 器的設(shè)計(jì)顯得尤為重要。 控制技術(shù)和電子信息技術(shù)的高速發(fā)展，使得自動變速器得到快速發(fā)展。手動變速 器向自動變速器發(fā)展的趨勢越發(fā)明顯。新技術(shù)的發(fā)展一方面仍在不斷改善現(xiàn)有變速器 的性能。如自動變速器的多段化、電控化及液力變矩器低速區(qū)域的低速化等。另一方 面新軍凸起。雙離合變速器已在市場上得到小范圍應(yīng)用?？傮w來看，變速器技術(shù)朝著 兼顧舒適性、動力性、經(jīng)濟(jì)性三個方向發(fā)展。 縱觀變速器發(fā)展歷史長河。我們做一簡單比較:從1894 年猶如走樓梯的MT 手動 變速器批量應(yīng)用，到1908 年AT 自動變速器的應(yīng)用。如同乘坐上了自動扶梯;1995 年 出現(xiàn)了全新的手自一體變速器，既可以手動又可以自動操控幾個固定擋位切換速比。 我們經(jīng)歷了變速器發(fā)展過程中有擋位的幾個時代發(fā)展。直到1997 年CVT 無級變速器應(yīng) 運(yùn)而生。從而將變速器的發(fā)展帶入了無檔位時代。這種變速器無齒輪傳動，實(shí)現(xiàn)無縫加 速，好比乘坐普通升降電梯，成為變速器發(fā)展史的里程碑。隨著2004 年日產(chǎn)研發(fā)的最 新一代的CVT-XTRONIC 面世，就好比是乘坐了高速升降電梯。車輛行駛過程中，從低 速到高速就如同從商場一樓到五樓。不同的變速器給您帶來了不同的到達(dá)方式，讓您 體會到不同的舒適性、操控性和經(jīng)濟(jì)性。 3、 課題研究意義 隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，車型的多樣化，個性化已經(jīng)成為汽車發(fā)展的趨勢。而 變速器設(shè)計(jì)是汽車設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)之一。它是用來改變發(fā)動機(jī)傳到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和 轉(zhuǎn)速，因此它的性能影響到汽車的動力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，在對汽車性能要求越來越高 的今天，車輛的舒適性也是評價(jià)汽車的一個重要指標(biāo)，而變速器的設(shè)計(jì)如果不合理， 將會使汽車的舒適性下降，使汽車的運(yùn)行噪聲增大。通過本題目的設(shè)計(jì)，我們可以綜 合應(yīng)用《汽車構(gòu)造》、《汽車?yán)碚摗?、《汽車設(shè)計(jì)》、《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《液壓傳動》等課程的 知識，達(dá)到綜合運(yùn)用的效果，從而提高解決實(shí)際問題的能力。 4、 文獻(xiàn)查閱情況 查閱了有關(guān)變速器的文獻(xiàn)，總結(jié)如下： A、傳動機(jī)構(gòu)布置方案分析 變速器傳動機(jī)構(gòu)有兩種分類方法。根據(jù)前進(jìn)擋數(shù)的不同，有三、四、五和多擋變速器。 根據(jù)軸的形式不同，分為固定軸式和旋轉(zhuǎn)軸式(常配合行星齒輪傳動)兩類。固定軸式又分 為兩軸式、中間軸式、雙中間軸式和多中間軸式變速器。固定軸式應(yīng)用廣泛，其中兩軸式變速器多用于發(fā)動機(jī)前置前輪驅(qū)動的汽車上，中間軸式變速器多用于發(fā)動機(jī)前置后輪驅(qū)動的汽車上。旋轉(zhuǎn)軸式主要用于液力機(jī)械式變速器。 與中間軸式變速器比較，兩軸式變速器有結(jié)構(gòu)簡單、輪廓尺寸小、布置方便、中間擋位傳動效率高和噪聲低等優(yōu)點(diǎn)。因兩軸式變速器不能設(shè)置直接擋，所以在高擋工作時齒輪和軸承均承載，不僅工作噪聲增大，且易損壞。此外，受結(jié)構(gòu)限制，兩軸式變速器的一擋速比不可能設(shè)計(jì)得很大。 B、零部件結(jié)構(gòu)方案分析 ’ 1．齒輪形式 與直齒圓柱齒輪比較，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長、工作時噪聲低等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是制造時稍復(fù)雜，工作時有軸向力。變速器中的常嚙合齒輪均采用斜齒圓柱齒輪，盡管這樣會使常嚙合齒輪數(shù)增加，并導(dǎo)致變速器的轉(zhuǎn)動慣量增大。直齒圓柱齒輪僅用于低擋和倒擋。 2．換擋機(jī)構(gòu)形式 變速器換擋機(jī)構(gòu)有直齒滑動齒輪、嚙合套和同步器換擋三種形式。 汽車行駛時各擋齒輪有不同的角速度，因此用軸向滑動直齒齒輪的方式換擋，會在輪齒端面產(chǎn)生沖擊，并伴隨有噪聲。這使齒輪端部磨損加劇并過早損壞，同時使駕駛員精神緊張，而換擋產(chǎn)生的噪聲又使乘坐舒適性降低。只有駕駛員用熟練的操作技術(shù)(如兩腳離合 器)，使齒輪換擋時無沖擊，才能克服上述缺點(diǎn)。但是該瞬間駕駛員注意力被分散，會影響 行駛安全性。因此，盡管這種換擋方式結(jié)構(gòu)簡單，但除一擋、倒擋外已很少使用。 由于變速器第二軸齒輪與中間軸齒輪處于常嚙合狀態(tài)，所以可用移動嚙合套換擋。這 時。因同時承受換擋沖擊載荷的接合齒齒數(shù)多，而輪齒又不參與換擋，它們都不會過早損 壞，但不能消除換擋沖擊，所以仍要求駕駛員有熟練的操作技術(shù)。此外，因增設(shè)了嚙合套和常嚙合齒輪，使變速器旋轉(zhuǎn)部分的總慣性矩增大。因此，目前這種換擋方法只在某些要求不高的擋位及重型貨車變速器上應(yīng)用。這是因?yàn)橹匦拓涇嚀跷婚g的公比較小，則換擋機(jī)構(gòu)連接件之間的角速度差也小，因此采用嚙合套換擋，并且還能降低制造成本及減小變速器長度。 使用同步器能保證訊速、無沖擊、無噪聲換擋，而與操作技術(shù)的熟練程度無關(guān)，從而提 高汽車的加速性、經(jīng)濟(jì)性和行駛安全性。同上述兩種換擋方法比較，雖然它有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造精度要求高、軸向尺寸大等缺點(diǎn)，但仍然得到廣泛應(yīng)用。 利用同步器或嚙合套換擋，其換擋行程要比滑動齒輪換擋行程小。在滑動齒輪特別寬的情況下，這種差別就更為明顯。為_『操縱方便，換人不同擋位的變速桿行程要求盡可能一樣。 3．變速器軸承 變速器軸承常采用圓柱滾子軸承、球軸承、滾針軸承、圓錐滾子軸承、滑動軸套等。至于何處應(yīng)當(dāng)采用何種軸承，是受結(jié)構(gòu)限制并隨所承受的載荷特點(diǎn)不同而不同。 ‘ 汽車變速器結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、采用尺寸大些的軸承受結(jié)構(gòu)限制，常在布置上有困難。 C 、變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1 、齒輪的損壞形式 變速器齒輪的損壞形式主要有三種：輪齒折斷，齒面疲勞剝落(點(diǎn)蝕)，移動換擋齒輪 端部破壞。 輪齒折斷發(fā)生在兩種情況下：輪齒受到足夠大的沖擊載荷作用，造成輪齒彎曲折斷；輪齒在重復(fù)載荷作用下，齒根產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋擴(kuò)展深度逐漸加大，然后出現(xiàn)彎曲折斷。前者在變速器中出現(xiàn)得極少，而后者出現(xiàn)得多些。 輪齒工作時，一對齒輪相互嚙合，齒面相互擠壓，這時存在于齒面細(xì)小裂縫中的潤滑油油壓升高，并導(dǎo)致裂縫擴(kuò)展，然后齒面表層出現(xiàn)塊狀剝落而形成小麻點(diǎn)，稱之為齒面點(diǎn)蝕。它使齒形誤差加大，產(chǎn)生動載荷，并可能導(dǎo)致輪齒折斷。 用移動齒輪的方法完成換擋的低擋和倒擋齒輪，由于換擋時兩個進(jìn)入嚙合的齒輪存在角 速度差，換擋瞬間在輪齒端部產(chǎn)生沖擊載荷，并造成損壞。 2、輪齒強(qiáng)度計(jì)算 與其它機(jī)械行業(yè)比較，不同用途汽車的變速器齒輪使用條件仍是相似的。此外，汽車變 速器齒輪用的材料、熱處理方法、加工方法、精度級別、支承方式也基本一致。如汽車變速器齒輪用低碳合金鋼制作，采用剃齒或磨齒精加工，齒輪表面采用滲碳淬火熱處理工藝，齒輪精度為JBl79—83，6級和7級。因此，用于計(jì)算通用齒輪強(qiáng)度公式更為簡化一些的計(jì)算公式來計(jì)算汽車齒輪，同樣可以獲得較為準(zhǔn)確的結(jié)果。 25MnCr5。滲碳齒輪表面硬度為58～63HRC。 3、軸的強(qiáng)度計(jì)算 變速器工作時，由于齒輪上有圓周力、徑向力和軸向力作用，其軸要承受轉(zhuǎn)矩和彎矩。變速器的軸應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度。因?yàn)閯偠炔蛔愕妮S會產(chǎn)生彎曲變形，破壞了齒輪的正確嚙合，對齒輪的強(qiáng)度、耐磨性和工作噪聲等均有不利影響。所以設(shè)計(jì)變速器軸時，其剛度大小應(yīng)以保證齒輪能實(shí)現(xiàn)正確的嚙合為前提條件。 D、變速器操縱機(jī)構(gòu) 根據(jù)汽車使用條件的需要，駕駛員利用變速器的操縱機(jī)構(gòu)完成選擋和實(shí)現(xiàn)換擋或退到空 擋。變速器操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)滿足如下主要要求：換擋時只能掛人一個擋位，換擋后應(yīng)使齒輪在全齒長上嚙合，防止自動脫擋或自動掛擋，防止誤掛倒擋，換擋輕便。 用于機(jī)械式變速器的操縱機(jī)構(gòu)，常見的是由變速桿、撥塊、撥叉、變速叉軸及互鎖、自 鎖和倒擋鎖裝置等主要件組成，并依靠駕駛員手力完成選擋、換擋或退到空擋工作，稱為手動換擋變速器。 1．直接操縱手動換擋變速器 當(dāng)變速器布置在駕駛員座椅附近，可將變速桿直接安裝在變速器上，并依靠駕駛員手力 和通過變速桿直接完成換擋功能的手動換擋變速器，稱為直接操縱變速器。這種操縱方案結(jié)構(gòu)最簡單，已得到廣泛應(yīng)用。近年來，單軌式操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)用較多，其優(yōu)點(diǎn)是減少了變速叉軸，各擋同用一組自鎖裝置，因而使操縱機(jī)構(gòu)簡化，但它要求各擋換擋行程相等． 軸，各擋同用一組自鎖裝置，因而使操縱機(jī)構(gòu)簡化。 2．遠(yuǎn)距離操縱手動換擋變速器 平頭式汽車或發(fā)動機(jī)后置后輪驅(qū)動汽車的變速器，受總體布置限制變速器距駕駛員座位較遠(yuǎn)，這時需要在變速桿與撥叉之間布置若干傳動件，換擋手力經(jīng)過這些轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)才能完成換擋功能。這種手動換擋變速器稱為遠(yuǎn)距離操縱手動換擋變速器 3．電控自動換擋變速器 有級式機(jī)械變速器盡管應(yīng)用廣泛，但是它有換擋工作復(fù)雜、對駕駛員操作技術(shù)要求高、使駕駛員容易疲勞等缺點(diǎn)。80年代以后，在固定軸式機(jī)械變速器基礎(chǔ)上，通過應(yīng)用計(jì)算機(jī)和電子控制技術(shù)，使之實(shí)現(xiàn)自動換擋，并取消了變速桿和離合器踏板。駕駛員只需控制油門踏板，汽車在行駛過程中就能自動完成換擋時刻的判斷，接著自動實(shí)現(xiàn)收油門、離合器分離、選擋、換擋、離合器接合和回油門等一系列動作，使汽車動力性、經(jīng)濟(jì)性有 所提高，簡化操縱并減輕了駕駛員的勞動強(qiáng)度。 E，新技術(shù) 1、 新型機(jī)械式無級變速器的設(shè)計(jì)及優(yōu)化 機(jī)械式脈動無級變速器采用連桿(或其他類型)機(jī)構(gòu)組成一個相，由至少三個相組成一個無級變速機(jī)構(gòu)，通過超越離合器的過濾作用，濾掉低于某一速度值的轉(zhuǎn)速，輸出符合單向離合器過濾條件的轉(zhuǎn)速。機(jī)械式脈動無級變速器具有傳動可靠、壽命長、變速范圍大、最低輸出轉(zhuǎn)速可為零、靜止和運(yùn)動中均可調(diào)速、結(jié)構(gòu)簡單、制造較容易等特點(diǎn)。但這類脈動機(jī)械式無級變速器的基本工作機(jī)構(gòu)為多套連桿機(jī)構(gòu)，普遍存在以下缺陷：不平 衡慣性力引起的振動大；承載能力和抗沖擊能力相對較弱；脈動度較大；多相結(jié)構(gòu)導(dǎo)致機(jī)械效率降低，磨損加?。徽麢C(jī)效率不高，輸出功率小，不適合用于大功率場合。為克服機(jī)械式脈動無級變速器的缺陷，國內(nèi)外學(xué)者做了大量的研究工作，研究開發(fā)了多種類型的新型脈動無級變速器口。這些變速器距離實(shí)際使用越來越近。 2、液力自動變速器協(xié)同控制的研究 燃油經(jīng)濟(jì)性、低排放和舒適性已經(jīng)成為現(xiàn)代傳動系統(tǒng)的發(fā)展方向。提出模塊化協(xié)同控制軟件架構(gòu)模式，通過對液力變矩器、換擋離合器和發(fā)動機(jī)進(jìn)行協(xié)同控制，并以失效控制和車載自診斷作為輔助來實(shí)現(xiàn)自動換擋策略。通過臺架和整車標(biāo)定測試，證明了此方法提高了模塊化建模的效率，并通過標(biāo)定結(jié)果分析得出，應(yīng)用本文所提出的模塊化協(xié)同控制方法，離合器在換擋過程中，發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)，換擋沖擊小，換擋品質(zhì)得到明顯提升。 3、 轎車自動變速器的幾種分類 液力藕合式自動變速囂(簡稱AT變速器)；電控機(jī)械式自動變速器{簡稱AblT變速器)；無級自動變速器(簡稱CVT變速器)；速邏輯思維自動變速器；手動換檔機(jī)構(gòu)的自動變速器(簡稱M／AT變速器) 4、汽車手動變速器噪聲源識別 汽車噪聲已經(jīng)成為環(huán)境噪聲污染的主要來源之一，對于大中城市尤其如此。汽車噪聲水平是衡量汽車性能的重要指標(biāo)，因此汽車噪聲控制是目前世界汽車工業(yè)的一個重要課題。變速箱是汽車主要噪聲源之一，在很大程度上影響了汽車的車內(nèi)噪聲和通過噪聲，因此很有必要對其進(jìn)行研究并最終達(dá)到減振降噪的目的。變速箱是一個復(fù)雜的齒輪箱，零件較多，其噪聲成分較復(fù)雜口]。僅僅靠理論分析與仿真計(jì)算很難得到變速器的準(zhǔn)確噪聲特性，為了全面掌握變速器的噪聲變化規(guī)律進(jìn)而對其結(jié)構(gòu)優(yōu)化，需要對變速器進(jìn)行噪聲測試，以試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，來分析變速器的噪聲特性，這樣得到的規(guī)律更有指導(dǎo)意義。 目前，國內(nèi)也有學(xué)者對變速器的振動噪聲進(jìn)行研究。文獻(xiàn)[2]根據(jù)實(shí)車噪聲試驗(yàn)得到車廂聲壓級組成及變化情況，證明了階次分析方法可用于噪聲源識別，但沒有對變速器噪聲進(jìn)行深入分析，也沒有得出具體結(jié)論。文獻(xiàn)E3]分析了齒輪系統(tǒng)的動態(tài)激勵，推出齒輪副的嚙合沖擊是變速器嘯叫的主要激勵源，但該文研究對象是有故障變速器，針對激勵源也沒有給出相應(yīng)的改進(jìn)措施。筆者介紹變速器噪聲測試的過程，進(jìn)而綜合采用頻譜分析，階次分析以及相干分析等方法，對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，以此來識別變速器的主要噪聲源，并提出一些可行性建議來控制變速器噪聲。分析結(jié)果將用于指導(dǎo)變速器進(jìn)一步的仿真優(yōu)化。 5、輪齒局部缺陷檢測 在研究齒輪系統(tǒng)中各種齒輪參數(shù)的振動響應(yīng)和操作條件時，齒輪振動的動態(tài)建 模是一個非常有用的工具。對早期的齒輪檢測提出了一種改進(jìn)理解的振動信號，但還沒達(dá)到高的可靠性。但是，這項(xiàng)工作的目的是利用一個6 自由度的齒輪動力學(xué)模型對齒輪輪齒缺陷故障的早期檢測。該模型包括一對齒輪副、兩個軸、兩個慣性負(fù)載、動力傳動裝置和軸承。由于齒輪的誤差和變動?.該模型被采用時受到時變嚙合剛度、阻尼、反彈和勵磁的影響。模擬信號顯示的結(jié)果表明?.隨著缺陷尺寸的增加加速度信號的振幅增加。模擬信號的波峰因素和峰值隨著缺陷的增加而增加。雖然波峰因素和峰值做同樣的趨勢，但和波峰因素相比峰值是一個比較好的指標(biāo)。 F，自動變速器的維護(hù)與故障分析 一、自動變速器換檔沖擊大故障的排除 (1)故障現(xiàn)象 起步時，選檔手柄從P或N掛入D或R位時，汽車振動大：行駛中，自動變速器升檔瞬間有較明顯的闖動。 (2)故障原因 發(fā)動機(jī)怠速過高；節(jié)氣門拉線或節(jié)氣門位置傳感器調(diào)整不當(dāng)，導(dǎo)致主油路油壓高；升檔過遲；真空式節(jié)-氣1"3閥真空軟管破損；主油路調(diào)壓閥故障，使主油路油壓過高；減振器活塞卡住，不起減振作用：單向閥球漏裝，制動器或離合器接合過快；執(zhí)行元件打滑：油 壓電磁閥故障；電控單元故障。 (3)排除方法 檢查發(fā)動機(jī)怠速；檢查、調(diào)整節(jié)氣門拉線和節(jié)氣門位置傳感器；檢查真空式節(jié)氣門閥的真空軟管；路試檢查自動變速器升檔是否過遲，升檔之前發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速是否異常升高。檢測主油路油壓。如果怠速時主油路油壓高，說明主油路調(diào)壓閥或節(jié)氣門閥存在故障：如果怠速油壓正常，而起步；中擊大，說明前進(jìn)離合器、倒檔及高檔離合器的進(jìn)油單向閥損壞或漏裝。 檢查換檔時主油路油壓。正常情況下，換檔時主油路油壓瞬時應(yīng)有下降。若無下降，說明減振器活塞卡住，應(yīng)拆檢閥體和減振器。檢查油壓電磁閥的工作是否正常：檢查電控單元在換檔瞬間是否向油壓電磁閥發(fā)出控制信號。如果電磁閥本身有問題則應(yīng)更換；如果線路存在問題則應(yīng)修復(fù)。 二、自動變速器打滑故障的排除 (1)故障現(xiàn)象 起步時踩下加速踏板，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速上升很快但車速升高緩慢：上坡時無力，且發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速異常升高。 (2)故障原因 ATF油油面太低；離合器或制動器磨損嚴(yán)重；油泵磨損嚴(yán)重，主油路漏油造成主油路油壓低：單向超越離合器打滑：離合器或制動器密封圈損壞導(dǎo)致漏油；減振器活塞密封圈損壞導(dǎo)致漏油。 (3)排除方法 檢查ATF油油面高度和油的品質(zhì)。若ATF油變色或有燒焦昧，說明離合器或制動器的摩擦片燒壞，應(yīng)拆檢自動變速器。路試檢查，若所有前進(jìn)檔都打滑，原因出在前進(jìn)離合器。若選檔手柄在D位的2檔打滑，而在S位的2檔不打滑，說明2檔單向離合器打滑。若不論在D位、 S位的2檔時都打滑，則為低檔及倒檔制動器打滑。若在3檔時打滑，原因?yàn)榈箼n及高檔離合器故障。若在超速檔打滑，則為超速制動器故障。若在倒檔和高檔時打滑，則為倒檔和高 檔離合器故障。若在倒檔和l檔打滑，則為低檔及倒檔制動器打滑。在前進(jìn)檔或倒檔都打滑，說明主油路油壓低。此時應(yīng)對油泵和閥體進(jìn)行檢修。若主油路油壓正常，原因可能是離合器或制動器摩擦片磨損過度或燒焦，需要更換摩擦片。 三、自動變速器升檔緩慢故障的排除 （1）故障現(xiàn)象 汽車行駛中，升檔車速較高，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速也偏高；升檔前必須松開加速踏板才能使自動變速器升入高檔。 (2)故障原因 節(jié)氣門拉線或節(jié)氣門位置傳感器調(diào)整不當(dāng)：調(diào)速器存在故障：輸出軸上調(diào)速器進(jìn)出油孔的密封圈損壞；真空式節(jié)氣門閥推桿調(diào)整不當(dāng)：真空式節(jié)氣門閥的真空軟管或真空膜片漏氣；主油路油壓或節(jié)氣門油壓太高；強(qiáng)制降檔開關(guān)短路；傳感器故障。 (3)排除方法 電控自動變速器應(yīng)首先進(jìn)行故障自診斷。然后檢查、調(diào)整節(jié)氣門拉線或節(jié)氣門位置傳感器，測量節(jié)氣門位置傳感器電阻，如不符合標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)更換。采用真空式節(jié)氣門閥的自動變速 器，應(yīng)檢查真空軟管是否漏氣。檢查強(qiáng)制降檔開關(guān)是否短路。測量怠速主油路油壓，若油壓太高，應(yīng)通過節(jié)氣門拉線或節(jié)氣門位置傳感器予以調(diào)整。采用真空式節(jié)氣門閥的自動變速器，應(yīng)用減少節(jié)氣門閥推桿長度的方法進(jìn)行調(diào)整。若以上調(diào)整無效，應(yīng)拆檢油壓閥或節(jié)氣門閥。測量調(diào)速器油壓，調(diào)速器油壓應(yīng)隨車速的升高而增大。將不同轉(zhuǎn)速下測得的調(diào)速器油壓與規(guī)定值比較，若油壓太低，說明調(diào)速器存在故障或調(diào)速器油路存在泄漏。此時應(yīng)拆檢自動變速器，檢查調(diào)速器固定螺釘是否松動，調(diào)速器油路密封環(huán)是否損壞，閥芯是否卡滯或磨損過度。如果調(diào)速器油壓正常，升檔緩慢的原因可能是換檔閥工作不良。應(yīng)拆 卸閥體檢查，必要時更換。 參考文獻(xiàn) ［1］王望予.汽車設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004. ［2］余志生.汽車?yán)碚揫M].5版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.3 ［3］劉維信.汽車設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2001. ［4］畢洪新.淺談變速器制造技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢.汽車工藝與材料?.2008,(05):53 ［5］伏喜勝?.潘元青.汽車變速器發(fā)展及其對變速器油的性能要求.石油商技2009,(03) ［6］陳俊,蔡蕾蕾.乘用車變速器家族的發(fā)展.汽車與配件?.2009,(33): 40~42 ［7］相龍洋，左曙光，何呂昌，孟姝，孫慶《基于試驗(yàn)的汽車手動變速器噪聲源識別》2013.6 ［8］梁科《云南交通科技》第16卷第3期 2000.6《轎車自動變速器的分類》 ［9］曾文，王玉興，夏紅梅，卿艷梅《中國機(jī)械工程》第24卷13期2013.7《新型機(jī)械式無級變速器的設(shè)計(jì)與優(yōu)化》 ［10］郭偉，王書翰，徐向陽，董鵬，戴振坤《汽車工程》第35卷2期2013《液力自動變矩器協(xié)同控制的研究》 ［11］謝計(jì)紅，劉偉濤，余元強(qiáng)《汽車診所》2010.6《自動變速器的維護(hù)與故障分析》 ［12］Fioralba Cakoni and Houssem Haddar《Inverse Problems》2013.10.29《Transmission eigenvalues》 ［13］ Nagwa Abd-elhalim, Nabil Hammed, Magdy Abdel-hady,Shawki Abouel-Seoud and Eid S. Mohamed， Helwan University《Dynamic Modeling of Vehicle Gearbox for Early Detection of Localized Tooth Defect》 5、 設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容 1. 查閱機(jī)械式變速器資料，熟悉其結(jié)構(gòu)及工作原理，了解近年來有關(guān)機(jī)械式變速器的新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)、新工藝，進(jìn)行綜述。 2. 在查閱機(jī)械式變速器資料的基礎(chǔ)上，確定合適的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，根據(jù)原始數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)變速器總體結(jié)構(gòu)，繪制裝配圖。 3. 完成第二軸總成的裝配圖及其所有零件圖（不包括同步器）。完成第一軸和中間軸的所有零件圖。 六、設(shè)計(jì)（論文）提交形式 1. 開題報(bào)告1份，字?jǐn)?shù)不少于4～5千字 2. 設(shè)計(jì)說明書1本，打印，格式符合教務(wù)處要求，字?jǐn)?shù)不少于2萬字 3. 裝配圖：制動器總成 零件（部件）圖：制動器所有零件 總圖量不少于2張A0，其中手工繪圖不少于1/3 零部件三維效果圖至少1張 4. 查閱相關(guān)文獻(xiàn)20篇以上，含2篇以上英文文獻(xiàn)，翻譯其中1篇，不少于5000漢字 5. 查閱相關(guān)專利10項(xiàng)以上，模擬申請專利1項(xiàng) 七、進(jìn)度安排 第四周 查閱變速器相關(guān)資料 第五周 進(jìn)行綜述 第六周 翻譯外文資料完成開題報(bào)告 第七周 進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算 第八周 進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算 第九周 進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算 第十周 裝配圖 第十一周 裝配圖 第十二周 完成裝配圖 第十三周 零件圖 第十四周 完成零件圖 第十五周 三維效果圖 第十六周 完成三維效果圖 第十七周 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書，形成畢業(yè)設(shè)計(jì)全部文件，準(zhǔn)備答辯。 第十八周 畢業(yè)答辯 八、指導(dǎo)教師意見 簽名： 200 年 月 日 越野乘用車變速器設(shè)計(jì) 摘要 汽車變速器是汽車傳動系統(tǒng)的主要組成部分，主要作用是將發(fā)動機(jī)的矩經(jīng)過改變后傳遞給主減速器。改變傳動比擴(kuò)大驅(qū)動輪轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速范圍，來適應(yīng)不同的行駛條件。設(shè)置空檔用來中斷動力傳遞，設(shè)置倒檔，使汽車能夠倒退行駛。 文中闡述越野乘用車的變速器設(shè)計(jì)，是依據(jù)現(xiàn)有生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)車型的變速器作為設(shè)原型，在給定發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及最高車速、最大爬坡度等條件下，自己獨(dú)立設(shè)計(jì)出符合要求的中間軸式五檔變速器。其中本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是根據(jù)已知參數(shù)進(jìn)行各檔位齒輪參數(shù)的選擇、二軸及中間軸的選擇計(jì)算、軸承的選擇以及各零件的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核。 文中對變速器的主要參數(shù)進(jìn)行了驗(yàn)證，包括齒輪強(qiáng)度的校核、變速器軸度和剛度的校核、軸承壽命的驗(yàn)算等。計(jì)算結(jié)果表明整體性能滿足要求。 關(guān)鍵詞：變速器；中間軸；傳動比；齒輪 Abstract Auto transmission is the main component of the transmission agent， it’s main effect is to transfer the torque from engine to the primary retarder， and in which process the torque is changed， is to expand the scope and speed to adapt different driving conditions by changing gear ratio. We set up the neutral position to interrupt the power transmission， set up the reverse position， so the vehicle can drive back. This paper elaborates on the transmission design of Light Truck CA1050， Which use the existing production as a design prototype. It have finished an independent design to meet the requirements of the three-axle five positioned transmission， in the condition of given engine output torque and rotate speed.，vehicle maximum speed and highest gradient. In the design， the major content is the choice and determine of every position ratio， the choice of gear parameters， the choice and the calculate of the intermediate axle and the output axle， the choice of bearings， basing on the known parameters. The main parameters of transmission have been checked， including the strength of geares， the transmission shafts’ strength and stiffness ， bearing life. The results show that the whole performance meet the requirement Key words Transmission; Intermediate Axle; Design ;Gear ratio; Gear 目 錄 摘要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 變速器概述 1 1.2 變速器的種類 2 1.3 國內(nèi)外研究狀況和發(fā)展方向 3 第2章 傳動方案及零部件結(jié)構(gòu)分析 5 2.1 變速器傳動機(jī)構(gòu)布置方案 5 2.1.1總體結(jié)構(gòu)選定 5 2.1.2 倒檔布置方案 8 2.1.3 零部件結(jié)構(gòu)方案分析 8 第3章 變速器主要參數(shù)的選擇與計(jì)算 12 3.1 參數(shù)要求 12 3.2 中心距A的確定 12 3.3 外形尺寸的初選 12 3.4 齒輪參數(shù)選擇 13 3.4.1模數(shù) 13 3.4.2壓力角α 14 3.4.3 螺旋角β 14 3.4.4尺寬b 15 3.5 各擋齒輪齒數(shù)分配 15 3.5.1最低檔傳動比計(jì)算 16 3.5.2對中心距A進(jìn)行修正 16 3.5.3 一檔齒輪齒數(shù)的確定 17 3.5.4 二檔齒數(shù)的確定 17 3.5.5 倒檔齒數(shù)的確定 18 第4章 齒輪與軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 19 4.1 齒輪設(shè)計(jì)與計(jì)算 19 4.1.1齒輪材料的選擇原則 19 4.1.2各軸的轉(zhuǎn)矩計(jì)算 19 4.1.3齒輪強(qiáng)度計(jì)算 20 4.2 軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 25 4.2.1 軸的工藝要求 25 4.2.2 初選軸的直徑 25 4.2.3軸最小直徑的確定 26 4.2.4軸的強(qiáng)度計(jì)算 27 4.3.1一軸軸承的選擇與校核 30 4.3.2中間軸軸承的選擇與校核 32 第5章 變速器同步器及操縱機(jī)構(gòu)的選擇 33 5.1 同步器 33 5.1.1同步器工作原理 33 5.1.2慣性同步器 33 5.2 操縱機(jī)構(gòu)的選擇 35 5.2.1概述 35 5.2.2典型操縱換檔機(jī)構(gòu) 35 5.3 變速器殼體的設(shè)計(jì) 36 結(jié) 論 38 致 謝 39 參考文獻(xiàn) 40 1 第1章 緒論 1.1 變速器概述 變速器作為傳遞力和改變汽車車速的主要裝置，現(xiàn)在對其操縱的方便性和檔位數(shù)方面的要求愈來愈高。目前，四、五檔特別是五檔的變速器的用量有日漸增加的趨勢。同時，六擋變速器的裝車率也在上升。 變速器是用于改變發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)汽車在起步、加速、行駛以及克服各種路障的不同條件下對驅(qū)動車輪牽引力級車速不同要求的汽車總成。設(shè)置變速器的目的是在各種行駛狀況下，是汽車獲得不同的牽引力和速度，同時是發(fā)動機(jī)在最有利的工作范圍內(nèi)工作。因此它的性能直接影響到汽車的動力性和經(jīng)濟(jì)性。 我們知道，汽車發(fā)動機(jī)在一定的轉(zhuǎn)速下能夠達(dá)到最好的狀態(tài)，此時發(fā)出的功率你較大，燃油經(jīng)濟(jì)性也比較好。因此，我們希望發(fā)動機(jī)總能在其最佳狀態(tài)下工作。但是，汽車在實(shí)際使用中還是需要有不同的速度，這樣就產(chǎn)生了矛盾。這個矛盾需要通過變速器來解決。 變速器的作用用一句話來概括就是變速變扭，即減速增扭或增速減扭。為什么減速可以增扭，而增速又要減扭呢？在相同情況下，發(fā)動機(jī)輸出的功率是不變的，功率可以表示為N=ωT，其中ω是傳動角速度，T是扭矩。當(dāng)N固定的時候，ω和T是成反比的。所以減速必增扭，反之亦然。汽車變速器的就是根據(jù)變速器變速變扭的原理，分成各個檔位對應(yīng)不同的傳動比，以適應(yīng)不同的運(yùn)行狀況。 那么變速器的具體作用是什么？ 1）改變傳動比，擴(kuò)大驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍，以適應(yīng)經(jīng)常變化的形式條件、如起步、加速、上坡等，同時是發(fā)動機(jī)機(jī)在最有利的情況下工作； 2）在發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向不變的前提下，是汽車能倒退行駛； 3）利用空擋，中斷動力傳遞，以使發(fā)動機(jī)能夠啟動、怠速，并是變速器便于換擋或進(jìn)行動力輸出。必要時變速器還有動力輸出功能。 對于變速器提出如下基本要求： 1）保證汽車有必要的動力性和經(jīng)濟(jì)性 2）設(shè)置空擋，用來切斷發(fā)動機(jī)向驅(qū)動輪的動力傳輸 3）設(shè)置倒檔，使汽車能倒退行駛 4）設(shè)置動力輸出裝置，需要時能進(jìn)行功率輸出 5）換擋迅速、省力、方便 6）工作可靠。汽車在行駛過程中，變速器不得有跳擋、亂檔以及換擋沖擊等現(xiàn)象發(fā)生 7）變速器應(yīng)當(dāng)有高的工作效率 8）變速器的工作噪聲低 此外，變速器還要滿足輪廓尺寸和質(zhì)量小、制造成本低、拆裝容易和維修方便等要求。 1 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 外 文 翻 譯 2 如 何 延 長 軸 承 壽 命 摘 要 自 然 界 苛 刻 的 工 作 條 件 會 導(dǎo) 致 軸 承 的 失 效 但 是 如 果 遵 循 一 些 簡 單 的 規(guī) 則 軸 承 正 常 運(yùn) 轉(zhuǎn) 的 機(jī) 會 是 能 夠 被 提 高 的 在 軸 承 的 使 用 過 程 當(dāng) 中 過 分 的 忽 視 會 導(dǎo) 致 軸 承 的 過 熱 現(xiàn) 象 也 可 能 使 軸 承 不 能 夠 再 被 使 用 甚 至 完 全 的 破 壞 但 是 一 個 被 損 壞 的 軸 承 會 留 下 它 為 什 么 被 損 壞 的 線 索 通 過 一 些 細(xì) 致 的 偵 察 工 作 我 們 可 以 采 取 行 動 來 避 免 軸 承 的 再 次 失 效 關(guān) 鍵 詞 軸 承 失 效 壽 命 導(dǎo) 致 軸 承 失 效 的 原 因 很 多 但 常 見 的 是 不 正 確 的 使 用 污 染 潤 滑 劑 使 用 不 當(dāng) 裝 卸 或 搬 運(yùn) 時 的 損 傷 及 安 裝 誤 差 等 診 斷 失 效 的 原 因 并 不 困 難 因 為 根 據(jù) 軸 承 上 留 下 的 痕 跡 可 以 確 定 軸 承 失 效 的 原 因 然 而 當(dāng) 事 后 的 調(diào) 查 分 析 提 供 出 寶 貴 的 信 息 時 最 好 首 先 通 過 正 確 地 選 定 軸 承 來 完 全 避 免 失 效 的 發(fā) 生 為 了 做 到 這 一 點(diǎn) 再 考 察 一 下 制 造 廠 商 的 尺 寸 定 位 指 南 和 所 選 軸 承 的 使 用 特 點(diǎn) 是 非 常 重 要 的 1 軸 承 失 效 的 原 因 在 球 軸 承 的 失 效 中 約 有 40 是 由 灰 塵 臟 物 碎 屑 的 污 染 以 及 腐 蝕 造 成 的 污 染 通 常 是 由 不 正 確 的 使 用 和 不 良 的 使 用 環(huán) 境 造 成 的 它 還 會 引 起 扭 矩 和 噪 聲 的 問 題 由 環(huán) 境 和 污 染 所 產(chǎn) 生 的 軸 承 失 效 是 可 以 預(yù) 防 的 而 且 通 過 簡 單 的 肉 眼 觀 察 是 可 以 確 定 產(chǎn) 生 這 類 失 效 的 原 因 通 過 失 效 后 的 分 析 可 以 得 知 對 已 經(jīng) 失 效 的 或 將 要 失 效 的 軸 承 應(yīng) 該 在 哪 些 方 面 進(jìn) 行 查 看 弄 清 諸 如 剝 蝕 和 疲 勞 破 壞 一 類 失 效 的 機(jī) 理 有 助 于 消 除 問 題 的 根 源 只 要 使 用 和 安 裝 合 理 軸 承 的 剝 蝕 是 容 易 避 免 的 剝 蝕 的 特 征 是 在 軸 承 圈 滾 道 上 留 有 由 沖 擊 載 荷 或 不 正 確 的 安 裝 產(chǎn) 生 的 壓 痕 剝 蝕 通 常 是 在 載 荷 超 過 材 料 屈 服 極 限 時 發(fā) 生 的 如 果 安 裝 不 正 確 從 而 使 某 一 載 荷 橫 穿 軸 承 圈 也 會 產(chǎn) 生 剝 蝕 軸 承 圈 上 的 壓 坑 還 會 產(chǎn) 生 噪 聲 振 動 和 附 加 扭 矩 類 似 的 一 種 缺 陷 是 當(dāng) 軸 承 不 旋 轉(zhuǎn) 時 由 于 滾 珠 在 軸 承 圈 間 振 動 而 產(chǎn) 生 的 橢 圓 形 壓 痕 這 種 破 壞 稱 為 低 荷 振 蝕 這 種 破 壞 在 運(yùn) 輸 中 的 設(shè) 備 和 不 工 作 時 仍 振 動 的 設(shè) 備 中 都 會 產(chǎn) 生 此 外 低 荷 振 蝕 產(chǎn) 生 的 碎 屑 的 作 用 就 象 磨 粒 一 樣 會 進(jìn) 一 步 損 害 軸 承 與 剝 蝕 不 同 低 荷 振 蝕 的 特 征 通 常 是 由 于 微 振 磨 損 腐 蝕 在 潤 滑 劑 中 會 產(chǎn) 生 淡 紅 色 消 除 振 動 源 并 保 持 良 好 的 軸 承 潤 滑 可 以 防 止 低 荷 振 蝕 給 設(shè) 備 加 隔 離 墊 或 對 底 座 進(jìn) 行 隔 離 可 以 減 輕 環(huán) 境 的 振 動 另 外 在 軸 承 上 加 一 個 較 小 的 預(yù) 載 荷 不 僅 有 助 于 滾 珠 和 軸 承 圈 保 持 緊 密 的 接 觸 并 且 對 防 止 在 設(shè) 備 運(yùn) 輸 中 產(chǎn) 生 的 低 荷 振 蝕 也 有 幫 助 3 造 成 軸 承 卡 住 的 原 因 是 缺 少 內(nèi) 隙 潤 滑 不 當(dāng) 和 載 荷 過 大 在 卡 住 之 前 過 大 的 摩 擦 和 熱 量 使 軸 承 鋼 軟 化 過 熱 的 軸 承 通 常 會 改 變 顏 色 一 般 會 變 成 藍(lán) 黑 色 或 淡 黃 色 摩 擦 還 會 使 保 持 架 受 力 這 會 破 壞 支 承 架 并 加 速 軸 承 的 失 效 材 料 過 早 出 現(xiàn) 疲 勞 破 壞 是 由 重 載 后 過 大 的 預(yù) 載 引 起 的 如 果 這 些 條 件 不 可 避 免 就 應(yīng) 仔 細(xì) 計(jì) 算 軸 承 壽 命 以 制 定 一 個 維 護(hù) 計(jì) 劃 另 一 個 解 決 辦 法 是 更 換 材 料 若 標(biāo) 準(zhǔn) 的 軸 承 材 料 不 能 保 證 足 夠 的 軸 承 壽 命 就 應(yīng) 當(dāng) 采 用 特 殊 的 材 料 另 外 如 果 這 個 問 題 是 由 于 載 荷 過 大 造 成 的 就 應(yīng) 該 采 用 抗 載 能 力 更 強(qiáng) 或 其 他 結(jié) 構(gòu) 的 軸 承 蠕 動 不 象 過 早 疲 勞 那 樣 普 遍 軸 承 的 蠕 動 是 由 于 軸 和 內(nèi) 圈 之 間 的 間 隙 過 大 造 成 的 蠕 動 的 害 處 很 大 它 不 僅 損 害 軸 承 也 破 壞 其 他 零 件 蠕動的明顯特征是劃痕 擦痕或軸與內(nèi)圈的顏色變化 為了防止蠕動 應(yīng)該先用 肉眼檢查一下軸承箱件和軸的配件 蠕 動 與 安 裝 不 正 有 關(guān) 如 果 軸 承 圈 不 正 或 翹 起 滾 珠 將 沿 著 一 個 非 圓 周 軌 道 運(yùn) 動 這 個 問 題 是 由 于 安 裝 不 正 確 或 公 差 不 正 確 或 軸 承 安 裝 現(xiàn) 場 的 垂 直 度 不 夠 造 成 的 如 果 偏 斜 超 過 0 25 軸 承 就 會 過 早 地 失 效 檢 查 潤 滑 劑 的 污 染 比 檢 查 裝 配 不 正 或 蠕 動 要 困 難 得 多 污 染 的 特 征 是 使 軸 承 過 早 的 出 現(xiàn) 磨 損 潤 滑 劑 中 的 固 體 雜 質(zhì) 就 象 磨 粒 一 樣 如 果 滾 珠 和 保 持 架 之 間 潤 滑 不 良 也 會 磨 損 并 削 弱 保 持 架 在 這 種 情 況 下 潤 滑 對 于 完 全 加 工 形 式 的 保 持 架 來 說 是 至 關(guān) 重 要 的 相 比 之 下 帶 狀 或 冠 狀 保 持 架 能 較 容 易 地 使 潤 滑 劑 到 達(dá) 全 部 表 面 銹 是 濕 氣 污 染 的 一 種 形 式 它 的 出 現(xiàn) 常 常 表 明 材 料 選 擇 不 當(dāng) 如 果 某 一 材 料 經(jīng) 檢 驗(yàn) 適 合 工 作 要 求 那 么 防 止 生 銹 的 最 簡 單 的 方 法 是 給 軸 承 包 裝 起 來 直 到 安 裝 使 用 時 才 打 開 包 裝 2 避 免 失 效 的 方 法 解 決 軸 承 失 效 問 題 的 最 好 辦 法 就 是 避 免 失 效 發(fā) 生 這 可 以 在 選 用 過 程 中 通 過 考 慮 關(guān) 鍵 性 能 特 征 來 實(shí) 現(xiàn) 這 些 特 征 包 括 噪 聲 起 動 和 運(yùn) 轉(zhuǎn) 扭 矩 剛 性 非 重 復(fù) 性 振 擺 以 及 徑 向 和 軸 向 間 隙 扭 矩 要 求 是 由 潤 滑 劑 保 持 架 軸 承 圈 質(zhì) 量 彎 曲 部 分 的 圓 度 和 表 面 加 工 質(zhì) 量 以 及 是 否 使 用 密 封 或 遮 護(hù) 裝 置 來 決 定 潤 滑 劑 的 粘 度 必 須 認(rèn) 真 加 以 選 擇 因 為 不 適 宜 的 潤 滑 劑 會 產(chǎn) 生 過 大 的 扭 矩 這 在 小 型 軸 承 中 尤 其 如 此 另 外 不 同 的 潤 滑 劑 的 噪 聲 特 性 也 不 一 樣 舉 例 來 說 潤 滑 脂 產(chǎn) 生 的 噪 聲 比 潤 滑 油 大 一 些 因 此 要 根 據(jù) 不 同 的 用 途 來 選 用 潤 滑 劑 4 在 軸 承 轉(zhuǎn) 動 過 程 中 如 果 內(nèi) 圈 和 外 圈 之 間 存 在 一 個 隨 機(jī) 的 偏 心 距 就 會 產(chǎn) 生 與 凸 輪 運(yùn) 動 非 常 相 似 的 非 重 復(fù) 性 振 擺 NRR 保 持 架 的 尺 寸 誤 差 和 軸 承 圈 與 滾 珠 的 偏 心 都 會 引 起 NRR 和 重 復(fù) 性 振 擺 不 同 的 是 NRR 是 沒 有 辦 法 進(jìn) 行 補(bǔ) 償 的 在 工 業(yè) 中 一 般 是 根 據(jù) 具 體 的 應(yīng) 用 來 選 擇 不 同 類 型 和 精 度 等 級 的 軸 承 例 如 當(dāng) 要 求 振 擺 最 小 時 軸 承 的 非 重 復(fù) 性 振 擺 不 能 超 過 0 3 微 米 同 樣 機(jī) 床 主 軸 只 能 容 許 最 小 的 振 擺 以 保 證 切 削 精 度 因 此 在 機(jī) 床 的 應(yīng) 用 中 應(yīng) 該 使 用 非 重 復(fù) 性 振 擺 較 小 的 軸 承 在 許 多 工 業(yè) 產(chǎn) 品 中 污 染 是 不 可 避 免 的 因 此 常 用 密 封 或 遮 護(hù) 裝 置 來 保 護(hù) 軸 承 使 其 免 受 灰 塵 或 臟 物 的 侵 蝕 但 是 由 于 軸 承 內(nèi) 外 圈 的 運(yùn) 動 使 軸 承 的 密 封 不 可 能 達(dá) 到 完 美 的 程 度 因 此 潤 滑 油 的 泄 漏 和 污 染 始 終 是 一 個 未 能 解 決 的 問 題 一 旦 軸 承 受 到 污 染 潤 滑 劑 就 要 變 質(zhì) 運(yùn) 行 噪 聲 也 隨 之 變 大 如 果 軸 承 過 熱 它 將 會 卡 住 當(dāng) 污 染 物 處 于 滾 珠 和 軸 承 圈 之 間 時 其 作 用 和 金 屬 表 面 之 間 的 磨 粒 一 樣 會 使 軸 承 磨 損 采 用 密 封 和 遮 護(hù) 裝 置 來 擋 開 臟 物 是 控 制 污 染 的 一 種 方 法 噪 聲 是 反 映 軸 承 質(zhì) 量 的 一 個 指 標(biāo) 軸 承 的 性 能 可 以 用 不 同 的 噪 聲 等 級 來 表 示 噪 聲 的 分 析 是 用 安 德 遜 計(jì) 進(jìn) 行 的 該 儀 器 在 軸 承 生 產(chǎn) 中 可 用 來 控 制 質(zhì) 量 也 可 對 失 效 的 軸 承 進(jìn) 行 分 析 將 一 傳 感 器 連 接 在 軸 承 外 圈 上 而 內(nèi) 圈 在 心 軸 以 1800r min 的 轉(zhuǎn) 速 旋 轉(zhuǎn) 測 量 噪 聲 的 單 位 為 anderon 即 用 um rad 表 示 的 軸 承 位 移 根 據(jù) 經(jīng) 驗(yàn) 觀 察 者 可 以 根 據(jù) 聲 音 辨 別 出 微 小 的 缺 陷 例 如 灰 塵 產(chǎn) 生 的 是 不 規(guī) 則 的 劈 啪 聲 滾 珠 劃 痕 產(chǎn) 生 一 種 連 續(xù) 的 爆 破 聲 確 定 這 種 劃 痕 最 困 難 內(nèi) 圈 損 傷 通 常 產(chǎn) 生 連 續(xù) 的 高 頻 噪 聲 而 外 圈 損 傷 則 產(chǎn) 生 一 種 間 歇 的 聲 音 軸 承 缺 陷 可 以 通 過 其 頻 率 特 性 進(jìn) 一 步 加 以 鑒 定 通 常 軸 承 缺 陷 被 分 為 低 中 高 三 個 波 段 缺 陷 還 可 以 根 據(jù) 軸 承 每 轉(zhuǎn) 動 一 周 出 現(xiàn) 的 不 規(guī) 則 變 化 的 次 數(shù) 加 以 鑒 定 低 頻 噪 聲 是 長 波 段 不 規(guī) 則 變 化 的 結(jié) 果 軸 承 每 轉(zhuǎn) 一 周 這 種 不 規(guī) 則 變 化 可 出 現(xiàn) 1 6 10 次 它 們 是 由 各 種 干 涉 例 如 軸 承 圈 滾 道 上 的 凹 坑 引 起 的 可 察 覺 的 凹 坑 是 一 種 制 造 缺 陷 它 是 在 制 造 過 程 中 由 于 多 爪 卡 盤 夾 的 太 緊 而 形 成 的 中 頻 噪 聲 的 特 征 是 軸 承 每 旋 轉(zhuǎn) 一 周 不 規(guī) 則 變 化 出 現(xiàn) 10 60 次 這 種 缺 陷 是 由 在 軸 承 圈 和 滾 珠 的 磨 削 加 工 中 出 現(xiàn) 的 振 動 引 起 的 軸 承 每 旋 轉(zhuǎn) 一 周 高 頻 不 規(guī) 則 變 化 出 現(xiàn) 60 300 次 它 表 明 軸 承 上 存 在 著 密 集 的 振 痕 或 大 面 積 的 粗 糙 不 平 利 用 軸 承 的 噪 聲 特 性 對 軸 承 進(jìn) 行 分 類 用 戶 除 了 可 以 確 定 大 多 數(shù) 廠 商 所 使 用 的 ABEC 標(biāo) 準(zhǔn) 外 還 可 確 定 軸 承 的 噪 聲 等 級 ABEC 標(biāo) 準(zhǔn) 只 定 義 了 諸 如 孔 外 徑 振 擺 等 尺 寸 公 差 隨 著 ABEC 級 別 的 增 加 從 3 增 到 9 公 差 逐 漸 變 小 但 ABEC 等 級 并 不 能 反 映 其 他 軸 承 特 性 如 軸 承 圈 質(zhì) 量 粗 糙 度 噪 聲 等 因 此 噪 聲 等 級 的 劃 分 有 助 于 工 業(yè) 標(biāo) 準(zhǔn) 的 改 進(jìn) 5 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 外 文 翻 譯 原 文 EXTENDING BEARING LIFE Abstract Nature works hard to destroy bearings but their chances of survival can be improved by following a few simple guidelines Extreme neglect in a bearing leads to overheating and possibly seizure or at worst an explosion But even a failed bearing leaves clues as to what went wrong After a little detective work action can be taken to avoid a repeat performance Keywords bearings failures life Bearings fail for a number of reasons but the most common are misapplication contamination improper lubricant shipping or handling damage and misalignment The problem is often not difficult to diagnose because a failed bearing usually leaves telltale signs about what went wrong However while a postmortem yields good information it is better to avoid the process altogether by specifying the bearing correctly in The first place To do this it is useful to review the manufacturers sizing guidelines and operating characteristics for the selected bearing Equally critical is a study of requirements for noise torque and runout as well as possible exposure to contaminants hostile liquids and temperature extremes This can provide further clues as to whether a bearing is right for a job 1 Why bearings fail About 40 of ball bearing failures are caused by contamination from dust dirt shavings and corrosion Contamination also causes torque and noise problems and is often the result of improper handling or the application environment Fortunately a bearing failure caused by environment or handling contamination is preventable and a simple visual examination can easily identify the cause 6 Conducting a postmortem il1ustrates what to look for on a failed or failing bearing Then understanding the mechanism behind the failure such as brinelling or fatigue helps eliminate the source of the problem Brinelling is one type of bearing failure easily avoided by proper handing and assembly It is characterized by indentations in the bearing raceway caused by shock loading such as when a bearing is dropped or incorrect assembly Brinelling usually occurs when loads exceed the material yield point 350 000 psi in SAE 52100 chrome steel It may also be caused by improper assembly Which places a load across the races Raceway dents also produce noise vibration and increased torque A similar defect is a pattern of elliptical dents caused by balls vibrating between raceways while the bearing is not turning This problem is called false brinelling It occurs on equipment in transit or that vibrates when not in operation In addition debris created by false brinelling acts like an abrasive further contaminating the bearing Unlike brinelling false binelling is often indicated by a reddish color from fretting corrosion in the lubricant False brinelling is prevented by eliminating vibration sources and keeping the bearing well lubricated Isolation pads on the equipment or a separate foundation may be required to reduce environmental vibration Also a light preload on the bearing helps keep the balls and raceway in tight contact Preloading also helps prevent false brinelling during transit Seizures can be caused by a lack of internal clearance improper lubrication or excessive loading Before seizing excessive friction and heat softens the bearing steel Overheated bearings often change color usually to blue black or straw colored Friction also causes stress in the retainer which can break and hasten bearing failure Premature material fatigue is caused by a high load or excessive preload When these conditions are unavoidable bearing life should be carefully calculated so that a maintenance scheme can be worked out Another solution for fighting premature fatigue is changing material When standard bearing materials such as 440C or SAE 52100 do not guarantee sufficient life specialty materials can be recommended In addition when the problem is traced back to excessive loading a higher capacity bearing or different configuration may be used 7 Creep is less common than premature fatigue In bearings it is caused by excessive clearance between bore and shaft that allows the bore to rotate on the shaft Creep can be expensive because it causes damage to other components in addition to the bearing 0ther more likely creep indicators are scratches scuff marks or discoloration to shaft and bore To prevent creep damage the bearing housing and shaft fittings should be visually checked Misalignment is related to creep in that it is mounting related If races are misaligned or cocked The balls track in a noncircumferencial path The problem is incorrect mounting or tolerancing or insufficient squareness of the bearing mounting site Misalignment of more than 1 4 can cause an early failure Contaminated lubricant is often more difficult to detect than misalignment or creep Contamination shows as premature wear Solid contaminants become an abrasive in the lubricant In addition insufficient lubrication between ball and retainer wears and weakens the retainer In this situation lubrication is critical if the retainer is a fully machined type Ribbon or crown retainers in contrast allow lubricants to more easily reach all surfaces Rust is a form of moisture contamination and often indicates the wrong material for the application If the material checks out for the job the easiest way to prevent rust is to keep bearings in their packaging until just before installation 2 Avoiding failures The best way to handle bearing failures is to avoid them This can be done in the selection process by recognizing critical performance characteristics These include noise starting and running torque stiffness nonrepetitive runout and radial and axial play In some applications these items are so critical that specifying an ABEC level alone is not sufficient Torque requirements are determined by the lubricant retainer raceway quality roundness cross curvature and surface finish and whether seals or shields are used Lubricant viscosity must be selected carefully because inappropriate lubricant especially in miniature bearings causes excessive torque Also different lubricants have varying noise characteristics that should be matched to the application For example greases produce more noise than oil 8 Nonrepetitive runout NRR occurs during rotation as a random eccentricity between the inner and outer races much like a cam action NRR can be caused by retainer tolerance or eccentricities of the raceways and balls Unlike repetitive runout no compensation can be made for NRR NRR is reflected in the cost of the bearing It is common in the industry to provide different bearing types and grades for specific applications For example a bearing with an NRR of less than 0 3um is used when minimal runout is needed such as in disk drive spindle motors Similarly machine tool spindles tolerate only minimal deflections to maintain precision cuts Consequently bearings are manufactured with low NRR just for machine tool applications Contamination is unavoidable in many industrial products and shields and seals are commonly used to protect bearings from dust and dirt However a perfect bearing seal is not possible because of the movement between inner and outer races Consequently lubrication migration and contamination are always problems Once a bearing is contaminated its lubricant deteriorates and operation becomes noisier If it overheats the bearing can seize At the very least contamination causes wear as it works between balls and the raceway becoming imbedded in the races and acting as an abrasive between metal surfaces Fending off dirt with seals and shields illustrates some methods for controlling contamination Noise is as an indicator of bearing quality Various noise grades have been developed to classify bearing performance capabilities Noise analysis is done with an Anderonmeter which is used for quality control in bearing production and also when failed bearings are returned for analysis A transducer is attached to the outer ring and the inner race is turned at 1 800rpm on an air spindle Noise is measured in andirons which represent ball displacement in m rad With experience inspectors can identify the smallest flaw from their sound Dust for example makes an irregular crackling Ball scratches make a consistent popping and are the most difficult to identify Inner race damage is normally a constant high pitched noise while a damaged outer race makes an intermittent sound as it rotates 9 Bearing defects are further identified by their frequencies Generally defects are separated into low medium and high wavelengths Defects are also referenced to the number of irregularities per revolution Low band noise is the effect of long wavelength irregularities that occur about 1 6 to 10 times per revolution These are caused by a variety of inconsistencies such as pockets in the race Detectable pockets are manufacturing flaws and result when the race is mounted too tightly in multiplejaw chucks Medium hand noise is characterized by irregularities that occur 10 to 60 times per revolution It is caused by vibration in the grinding operation that produces balls and raceways High hand irregularities occur at 60 to 300 times per revolution and indicate closely spaced chatter marks or widely spaced rough irregularities Classifying bearings by their noise characteristics allows users to specify a noise grade in addition to the ABEC standards used by most manufacturers ABEC defines physical tolerances such as bore outer diameter and runout As the ABEC class number increase from 3 to 9 tolerances are tightened ABEC class however does not specify other bearing characteristics such as raceway quality finish or noise Hence a noise classification helps improve on the industry standard