面齿轮多挡变速器设计.pdf

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1、机械工程师MECHANICALENGlNEER戴智弘，胡思洋，戴恒震(大连理工大学．辽宁大连116024)摘要：设计一种面齿轮多挡变速器，采用输入轴与输出轴正交布局，利用复合面齿轮上多个直径不等的齿圈与同一个圆柱齿轮轮流啮合的方式，借助摩擦轮的同步调速，实现多个速比的换挡，具有结构紧凑、操作方便、传动比大等优点。关键词：面齿轮：变速器：多挡中图分类号：TH13241文献标志码：A文章编号：1002—2333(2017)02—0091—020引言面齿轮是一种与直齿或斜齿圆柱齿轮啮合的齿轮，该类齿轮传动的小圆柱齿轮和面齿轮的轴线夹角可以是垂直或接近垂直，两中心轴线之间可以是相交也

2、可以有偏置距离。面齿轮主要应用于直升飞机、鱼线轮、钟表，以及自行车等行业㈣，面齿轮传动具有圆柱齿轮在轴向装配精度要求低，载荷较大，传动平稳等优点，有比较广泛的应用空间。从目前查阅的文献可见，面齿轮传动应用通常是一个面齿轮与一个圆柱齿轮啮合的定比传动，而广泛应用的多挡齿轮变速器主要采用多对同中心距圆柱齿轮轮流啮合方式实现多挡变速，利用多个面齿轮实现多挡变速的齿轮变速器未见报道。为此本文提出一种多挡面齿轮变速器。1变速器工作原理及结构设计而齿轮多挡变速器的工作原理如图1所示．其输入图l面齿轮多挡变速器俯视剖视图1．底融2，】o．箱体3,4．输入轴5．一挡齿陶6．34．滚动轴承7．

3、二捎街圈8输入轴承座9三挡齿圈】1．IJq挡齿罔12．滚针轴承座13．滚针轴承14．输入圆柱齿轮15．操纵杆16．角接触轴承17．角接触轴承座18．导轨19．花键轴20．同步主街轮21．同步从动齿轮22．齿轮轴承座23．滑块24．换挡齿轮25．削边轴承座26．锁紧螺钉27．移动支架28．同步轴29．摩擦轮30．螺钉31．输H；轴32．输m轴承座35．输出轴螺引。轴4与输出轴31正交布局，分别由装在箱体2上的输人轴承座8和输出轴承座32内的滚动轴承6及34支撑定位。输入轴3的粗端为空腔花键套结构，以便与花键轴19配合。花键轴19由滚针轴承13及角接触轴承16支撑，与之配合的滚针

4、轴承座12和角接触轴承座17通过螺钉固定在移动支架27上，在移动支架27底部装有四个滑块23，与两个平行的导轨18配合，由于导轨18通过螺钉30也固定在箱体2上，导轨18的方向与输入轴轴线平行，从而使花键轴19可以轴向移动。在花键轴19上安装一个与复合面齿轮啮合的输入圆柱齿轮14和一个同步主齿轮20，输入圆柱齿轮14可以采用直齿或斜齿，圆柱齿轮14的齿数选择要考虑传动比及传动效率，根据传动的功率选取合适的模数。与圆柱齿轮14啮合的复合面齿轮是由同心共面安装的一挡齿圈5、二挡齿圈7、三挡齿圈9、四挡齿圈1l及底盘l构成，各挡齿圈齿形为常规面齿轮齿形，各挡齿圈的齿数从小到大约按1

5、：1．5的比例设置。各挡齿圈的直径及齿宽设置除了考虑合理的速比分配外，还要防止各挡面齿轮内外侧齿廓不产生根切和尖角，必要时可以对齿面进行修形以提高有效重合度、改善齿面载荷分布；相邻两挡齿圈间隔距离大于圆柱齿轮14的齿宽，以避免换挡时干涉。各挡齿圈通过若干个沉头螺钉3安装在底盘1的上平面上，各挡齿圈的齿宽及模数相同，而且所有齿顶面及啮合平面也平齐，以便能分别与同一个输入圆柱齿轮14啮合。底盘1通过输出轴螺钉35与输出轴3l固定在一起，输入轴4的高速转动通过花键轴19、输入圆柱齿轮14、某挡齿圈和底盘1，由输出轴3l输出低速大转矩转动。为便于换挡，需要在换挡时待啮合齿圈的线速度与

6、圆柱齿轮14节冈处线速度接近如图2所示，在移动支架图2面齿轮多挡变速器的背面轴侧图4输入轴5．一挡齿圈6．滚动轴承8蝓人轴承座15．操纵杆18．导轨21．同步从动齿轮23．滑块27．移动支架28同步轴29．摩擦轮31．输⋯轴36．底座37．齿条网址：www．jxgcs．com电邮一hrbengineer@163．com2017年第2期i91机械工程师MECHANICALENGINEER27上有一个同步轴28，同步轴28由削边轴承座25和从齿轮轴承座22内的轴承支撑，其上的同步从动齿轮21与花键轴19上的同步主动齿轮20啮合，同步轴28的伸出端安装一个聚氨酯材质的摩擦轮29，摩

7、擦轮29的端面与圆柱齿轮14的端面位置基本平齐，摩擦轮29的外径及同步从齿轮21与同步主动齿轮20的传动比要设计合理，使摩擦轮29的外缘线速度与圆柱齿轮14的节圆线速度相等。摩擦轮29的外缘靠近底盘1的下平面，在底盘1的下平面对应有齿圈的部位上加工有环形凹槽，在底盘1的下平面对应两齿圈间隔部位是凸起的环形平面，上面有沿半径方向放射状纹理，三个环形平面共面，其高度恰好与摩擦轮29的外缘的外缘接触，形成一定摩擦力，摩擦轮29的外缘与环形凹槽不接触，这样在圆柱齿轮14与某一个面齿轮齿圈完全啮合时，摩擦轮29空