汽油机发动机传动系统设计.doc

长春理工大学毕业设计 摘摘 要要 本设计是根据汽油机发动机传动系统设计任务书的要求设计的，对任务书 中的问题基本能够在本设计中得到解决，本设计包括：一次减速机构设计、离 合器及其操纵机构的设计、变速器的设计、变档操纵机构的设计。对于设计中 各零部件的工作环境和受力情况都有所考虑，进而在设计中尽量对其进行优化。 本设计针对二冲程汽油机传动部分，属于摩托车结构设计中传动系统的设 计，主要包括离合器、一次减速机构、变速机构及操纵机构的传动原理和结构 设计形式的选取，对传动系统中的齿轮、轴、轴承等的设计计算和零件校核计 算。对零件传动过程中需要达到各种要求（润滑、降噪、防护等）也有系统的 说明。 关键词：关键词：传动系统传动系统 离合器离合器 变速器变速器 操纵机构操纵机构 abstrct the design is based on the request of the task list of the gasoline engine driven system. it can resolve the most problem that written at the task list. it concludes the design of the single reduction gear,clutch,steering mechanism,speed-changing mechanism and gearbox operating mechanism. the working circumstance and the situation of situation of stress are considered,so it was optimized as possible. the design aims at the two-stroke gasoline engine driven system of motorcycle, it belongs to the driven system design in the structural design of motorcycle. it mainly contains the principle and the form selection of structural design about clutch, single reduction gear and second driven system, the design calculation and correction calculation about gear, shaft and bearing etc. it was accounted for various require (lubricant application device, reducing yawp and defence) that should obtain in the movement process of part. keywords：transmission system clutch transmission manipulation of body 长春理工大学毕业设计 目目 录录 第一章第一章 绪论绪论1 1 1.1 本课题产生的历史背景及其发展阶段.1 1.2 本课题简介.3 1.3 本课题的主要内容和技术参数.6 第二章第二章 离合器的设计离合器的设计8 8 2.1 离合器的作用.8 2.2 离合器的选择.8 2.3 离合器工作原理.9 2.4 离合器基本参数和主要尺寸选择.9 2.5 离合器主动盘的设计11 2.6 离合器压盘的设计12 2.7 离合器弹簧的设计12 2.8 离合器操纵机构的设计13 第三章第三章 一级减速机构的设计一级减速机构的设计1414 3.1 一级减速机构的原理14 3.2 一级减速机构降低噪音的措施14 3.3 一级减速机构的传动方式和类型15 3.4 一级减速机构基本参数和主要尺寸选择16 第四章第四章 变速器的设计变速器的设计1717 4.1 变速器的作用17 4.2 变速器结构方式的选择17 4.3 变速器主要参数及零件设计18 4.4 变速器轴的设计19 4.5 变速器齿轮的强度校核19 4.6 变速器轴的校核20 第五章第五章 变速器操纵机构的设计变速器操纵机构的设计2626 5.1 变速器操纵机构操纵方式的选择26 5.2 变速器操纵机构的安装26 5.3 变速器操纵机构的原理26 5.4 变速器操纵机构脱档与跳档现象的克服27 5.5 变速器操纵机构的凸轮轴工作原理28 长春理工大学毕业设计 第六章第六章 箱体的设计及其传动系统的润滑、防护与冷却箱体的设计及其传动系统的润滑、防护与冷却2929 6.1 箱体的构造、材料及密封29 6.2 传动系统的润滑、防护与冷却29 第七章第七章 总结总结3030 参考文献参考文献3131 致谢致谢3232 长春理工大学毕业设计 第一章第一章 绪绪 论论 1.1 本课题产生的历史背景及其发展阶段本课题产生的历史背景及其发展阶段 一匹“良驹” ，驰骋千里，既能游刃有余地穿梭于都市里的车水马龙，又能 从容不迫地纵横于令汽车也望尘莫及的路堑“峭壁” ，这就是摩托车的魅力。不 论是在繁华的都市，还是偏远的山村，摩托车随处可见，可谓“有路就有摩托 车” 。而今，摩托车与人们越来越亲密。但是，又有谁知道摩托车的面世是一个 极其艰难的历程呢？ 早在远古时代，人类就已经懂得利用圆木滚动原理， “削木为轮” ， “轮以代 步” 。古人凭借自己的智慧把木轮和轴巧妙地组合在一起，发明了用以载物的陆 地交通运输工具车。继而，有人利用家畜牛、马、驴甚至狗来拖拉车辆， 车辆的结构得到了完善。我国远古传说中的黄帝和蚩尤大战之时派人所造的指 南车、有文字记载的西汉时期的“记里鼓车” ，古罗马的“双轮战车” 、 “四轮马 车”等，都经历了漫长的历史发展过程。 摩托车发明至今已有 100 多年的历史了。它的名称是由英语 motor（内燃 机）与 cycle（自行车）组合而成，汉语直接音译为“摩托卡” ，后来通称为 “摩托车” 。它自 1885 年问世以来，就一直被认为是两个车轮与发动机的完美 结合。到今天，摩托车已远远超载了作为交通工具的简单定义，它是春天里掠 过原野的风，是城市里人们追寻的目光，是银幕里永恒的浪漫和经典。追风骑 士，是西部牛仔的复活与延续，是年轻生命的绽放与迸发。摩托车，总是激起 我们潜伏在生命最深处的感动与激情。 .1 原始摩托车原始摩托车 摩托车最早的祖先原始摩托车。现存于德国慕尼黑科学技术博物馆，是 德国人戴姆勒于 1885 年 8 月 29 日获得专利发明优先权的世界上第一辆摩托车。 原始摩托车与现代摩托车在外形、结构和性能上有很大差别。原始摩托车 的车架是木质的，是木匠加工而成的，车轮也是木制的。车轮外层包有一层铁 皮。车架中下方是个方形木框，其上放置发动机，木框两侧各有个小支承轮， 其作用是静止时防止倾倒。因此。这辆车实际上是四轮着地。单缸风扇冷却的 发动机，输出动力通过皮带和齿轮两级减速传动，驱动后轮前进。车座做成马 鞍形，外面包一层皮革。其发动机汽缸工作容积为 264ml，最大功率 0.37kw(7oormin),仅为现代简易摩托车的 15。时速 12km，比步行快不了多 长春理工大学毕业设计 少。由于当时没有弹簧等缓冲装置，此车被称为“震骨车 ，可以想象。在 19 世纪的石条街道上行驶，简直比行刑还难受。尽管原始摩托车是那么简陋，但 是从此摩托车才能不断变革，不断改进，才有了 ioo 多年的数亿辆现代摩托车 的子孙。 .2 早期的美国摩托车早期的美国摩托车 与德国摩托车相映生辉的是美国摩托车，其中以哈利戴维森公司著称于 世。1903 年美国哈利公司生产的第 1 号市场销售的车型（美国最早的商品化摩 托车） 。该车发动机汽缸工作容积 409ml,功率 2.94kw，采用自行车车架。摩托 车是时代的产物，是体现当时科学技水平的典范，即不同阶段的摩托车上集合 着不同时代科技发展的烙印。原始摩托车之所以不能实用，因为当时的科学技 术不能满足它正常行驶所需的最基本的零部件，而只能摆在实验室里。 .3 第二代摩托车第二代摩托车 19 世纪 9o 年代至 20 世纪初，早期的摩托车由于采取了当时的新发明和新 技术，诸如充气橡胶轮胎、滚珠轴承、离合器和变速器、前悬挂避震系统、弹 簧车座等，才使得摩托车开始有了实用价值，在工厂批量生产，成为商品，这 就是第二代摩托车，即称为商品时代的摩托车。1912 年，美国哈利公司生产的 x-8a 型单缸摩托车。当时还没有解决变速器及传动系统的问题，而是用皮带传 动附在后轮上的大皮带轮，制动是通过手柄拉动后闸皮来制动的。当时也没有 解决后避震问题，前避震器有附在前叉上的环套式简易避震装置。 .4 摩托车的第三阶段摩托车的第三阶段 2o 世纪 3o 年代之后，随着科学技术的不断进步，摩托车生产又采用了后 悬挂避凝震系统、机械式点火系统、鼓式机械制动装置、链条传动等。使摩托 车又攀上了新台阶，摩托车逐步走向成熟，广泛应用于交通、竞赛以及军事方 面。这是摩托车的第三阶段成熟阶段。1936 年，美国哈利公司已能制造出水 平较高的摩托车。该车采用 1000ml、 27.93kw 的 v 型双缸发动机，最高时速达 150km/h。 .5 摩托车发展的四个阶段摩托车发展的四个阶段 摩托车的发展像一层层台阶，越向上发展越高级。1885 年的原始摩托本摆 在第一层的地面上。第二层是世界首批生产的摩托车，这是 1894 年德国的双缸 四冲程发动机的摩托自行车，共生产了 1000 辆。第三层是 20 世纪 30 年流行的 竞赛摩托车，此时的摩托车已经具备实用的功能了。第四层是 20 世纪 70 年代 之后的现代豪华摩托车。 .6 摩托车发展的鼎盛阶段摩托车发展的鼎盛阶段 20 世纪 70 年代之后，摩托车生产又采用了电子点火技术、电启动、盘式 制动器、流线型车体护板等，以及 9o 年代的尾气净化技术、abs 防抱死制动装 长春理工大学毕业设计 置等，使摩托车成为造型美观、性能优越、使用方便、快速便捷的先进的机动 车辆，成为当代地球文明的重要标志之一。尤其是大排量豪华型摩托车已经把 当今汽车中先进技术移植到摩托车上，使摩托车达到炉火纯青的境界。摩托车 的发展进入了第四阶段鼎盛阶段。 1.2 本课题简介本课题简介 摩托车由发动机、传动系统、行走系统、电气仪表系统、操纵系统五大系 统组成。 .1 发动机发动机 发动机是摩托车行驶的动力来源。它通过燃料在发动机的气缸内燃烧，将 热能转变为机械能，驱动摩托车向前行驶。发动机由机体、曲轴连杆机构、配 气机构、燃料供给系统、进排气系统、冷却系统、润滑系统和点火系统组成。 (1）机体 机体由曲轴箱、气缸盖、气缸头、气缸体等组成。曲轴箱的作用是支撑和 安装整个发动机的其他零部件、承受发动机工作时产生的各种冲击力和扭矩； 气缸体是发动机完成工作循环的场所，也是活塞运动的轨道，它有承受高温高 压的作用，由于外表铸有若干散热片，还起散发热量的作用；气缸盖的作用是 用来封闭气缸的上盖，与气缸体及活塞顶部共同构成发动机的燃烧室，气缸盖 上也铸有很多散热片，起散热作用；四冲程汽油发动机还设有气缸头，气缸头 的作用是用来固定进排气门，与气缸体及活塞顶部组成燃烧室，外表也铸有散 热片，起散热作用。 (2）曲轴连杆机构 曲轴连杆机构的主要作用是将活塞的直线往复运动变为曲轴的旋转运动， 从而对外输出做功，带动其他部件工作。曲轴连杆机构主要包括活塞、活塞环、 活塞销、连杆、连杆大小头轴承、曲轴等。 (3）配气机构 配气机构的作用是及时准确地将可燃混合气吸入气缸，或将废气从气缸中 排出，以保证发动机正常运转。 二冲程汽油发动机的配气机构是指弹簧片阀或旋转阀等控制进气和换气的 机构。 四冲程汽油发动机的配气机构主要包括凸轮轴、气门、气门座、气门弹簧、 气门导管、齿轮、气门挺杆、挺杆导管、摇臂、摇臂轴等零件。 (4）燃料供给系统 燃料供给系统的作用是按发动机的工况，供给适当浓度的可燃混合气。 燃料供给系统主要由燃油箱、油箱开关、燃油滤清器、化油器等零部件组 长春理工大学毕业设计 成。 (5）进排气系统 进排气系统的作用是引导并滤清空气，控制进入气缸的可燃混合气。有的 发动机还装有进气消声器，其作用是降低进气噪声。排气系统的作用是排出废 气并降低排气噪声。 进气系统主要由空气滤清器、进气阀、进气管等部件组成。排气系统主要 由消声器和排气管等部件组成。 (6）润滑系统 润滑系统的作用是润滑发动机各回转副和移动副，减小各运动副的磨擦力， 并能通过润滑油的循环，带走热量，降低工作温度，冲洗各接触表面，减轻磨 损，延长各零件的使用寿命。 四冲程汽油发动机多数是采用飞溅润滑或压力润滑，其润滑系统主要由油 盘、机油泵、机油滤清器和油管等组成。 二冲程汽油发动机一般都采用混合润滑或分离润滑。混合润滑是在汽油中 加入一定比例的汽油机润滑油，形成燃油，随可燃混合气一起进入气缸进行润 滑，故没有专门的润滑系统。而分离润滑由机油泵打油，经各油道进入有关运 动副。 (7）冷却系统 冷却系统的作用是对发动机进行散热冷却，以保证发动机正常工作。摩托 车发动机大多采用风冷却，即通过迎面吹来的自然风，将发动机的热量带走。 为了提高冷却效果，气缸盖、气缸体的外表面都铸有若干散热片。目前，大功 率的摩托车也有采用水冷式或风、水综合冷却的。水冷式发动机的冷却系统主 要由水泵、水箱、风扇等零部件组成。 (8）点火系统 点火系统的作用是及时准确地点火，点燃气缸内的可燃混合气。点火系统 主要由磁电机、断电器、点火线圈、电容器、高压导线和火花塞等组成。 .2 传动系统传动系统 传动部分的作用是将发动机输出的动力传递到摩托车后车轮上，并降低转 速，增大扭矩，或根据行驶需要变换转速，使摩托车获得所需要的行驶速度和 驱动力。此外，传动部分还能保证摩托车平稳地起步和停车。 传动部分主要由起动装置、离合器、变速箱（或减速器） 、传动轴、链条 （或齿形三角胶带）和后桥（正三轮摩托车）等组成。 (1）起动装置 起动装置的作用是借助于外力使发动机曲轴旋转，驱动发动机。起动装置 有脚踩起动装置和电起动装置两种类型。脚踩起动装置由起动杆、起动轴、起 动齿轮、复位弹簧等零件组成。电起动装置主要由起动电动机和超越离合器组 长春理工大学毕业设计 成。 (2）离合器 离合器位于发动机和变速箱之间，它能使两者得到可靠的接合和彻底的分 离。其主要作用是能使发动机曲轴与传动系统平顺柔和地接合，以保证摩托车 平稳地起步；还能使发动机曲轴与传动系统迅速分离，以保证摩托车在变速换 挡时不产生齿轮撞击，离合器迅速分离还能避免制动时因惯性力过大而损坏其 他零件；由于离合器的主动部分和从动部分可以产生相对滑动，因而能保护传 动系统的零件不致因载荷过大而损坏。 摩托车离合器分为手控摩擦式离合器和自动离心式离合器两种。 (3）变速箱 变速箱的作用是增大摩托车的驱动力，变换行驶速度，切断发动机的动力 输出。变速箱有无级变速箱和有级变速箱两种。 (4）后传动装置 后传动装置包括传动轴、链条、后桥等。它的作用是将变速箱输出的动力， 经降低转速、增大扭矩后，再传递给后车轮，驱动摩托车前进。 后传动装置有链条传动、皮带传动、齿轮式传动和传动轴传动等形式。 .3 车架与行走系统车架与行走系统 (1)车架部分 车架是整个摩托车的骨架，摩托车的全部零部件都直接或间接地装在上面 （如发动机、传动系统、行走系统、电气仪表系统及操纵系统等） ，并使它们保 持一定的相互位置。构成一个整体，以支持全车重量和负载。 车架部分包括车架、前叉、后叉、车把、鞍座、后货架、前挡泥瓦等。车 架有多种形式，主要有单管跨越式、双联管式、方管摇篮式、钢板焊接式等。 (2)行走部分 行走部分是摩托车的重要部件，它支承着全车的重量，驱动摩托车行驶， 并吸收由于路面不平所产生的震动。前后制动系统的作用是按照需要使摩托车 减速或在最短的距离内紧急停车；推着摩托车下坡时，可以随时制动。 行走部分包括前车轮总成、后车轮总成、前后制动装置等。 (3)前后减震装置 前后减震装置包括前减震总成、后减震总成等。前后减震总成的作用是吸 收或缓和摩托车在不平的道路上行驶时，因车轮跳动而传给车架的冲击和震动， 保证驾驶员的舒适，并避免其他零部件的损伤。 减震器的形式分为弹簧减震器、液压减震器和空气减震器等。 .4 操纵系统操纵系统 操纵部分包括油门转把、减压阀手柄、离合器握把、变速手柄 、变速操纵 长春理工大学毕业设计 杆、前后制动手控闸把等。驾驶员通过操纵部分完成发动机起动、起步、换挡、 行驶、停车、熄火等动作。 .5 电气仪表系统电气仪表系统 摩托车电气部分的作用是点燃可燃混合气使发动机正常运转，提供灯光照 明，发出各种声光信号，以保证摩托车行驶的安全性和可靠性。 电气仪表部分包括电源系统、点火系统、照明系统、信号系统及仪表装置 等。 (1)电源系统 电源系统由蓄电池、发电机组成。蓄电池的作用是将化学能转变为电能， 当发动机低速运转或不工作时，向用电设备供电；当发动机转速较高时，又可 将发电机发出的多余电能储存起来。发电机的作用是将机械能变为电能。它与 调节器配合工作，当发电机达到一定转速后，输出电流，供照明和信号系统使 用，同时对蓄电池充电。 (2)照明系统 照明系统的作用是在摩托车夜间行驶时提供灯光照明。照明系统主要包括 前大灯、尾灯及仪表照明灯。 (3)信号系统 信号系统的作用是发出各种声光信号，以保证驾驶员正确操纵和引起行人 及其他车辆的注意，确保行驶安全。信号系统主要由转向灯、停车灯、电喇叭 及各种指示灯等组成。 (4)仪表装置 摩托车上的仪表装置主要有车速里程表、发动机转速表和燃油表等。车速 里程表用于指示行驶车速和累计里程；发动机转速表则可随时显示发动机的转 速；燃油表则能随时表明油箱中燃油的储存量。 1.3 本课题的主要内容和技术参数本课题的主要内容和技术参数 .1 设计的主要内容设计的主要内容 将新型耐热材质应用到摩托车活塞中，并对摩托车发动机的结构进行相应 的合理化改进。 具体设计内容： (1)一次减速机构设计 (2)离合器及其操纵机构的设计 (3)变速器设计 (4)变挡操纵机构设计 .2 设计的技术参数设计的技术参数 长春理工大学毕业设计 风冷，二冲程，单缸，排量：98.7 立方厘米 压缩比：6.6：1.缸径*行程： 50*50mm 最大功率 kw/相应转速 r/min:7.35/7500 最大扭矩 n*m/相应转速 r/min:9.7/6500 初级减速比：3.125 终级减速比：3.000 齿轮传动比: 一挡：2.909 二挡：1.277 三挡：1.000 四挡：0.954 长春理工大学毕业设计 第二章第二章 离合器的设计离合器的设计 2.1 离合器的作用离合器的作用 离合器安装在发动机曲轴与变速器之间，其功能是把发动机的动力传给变 速器，必要的时候切断发动机与变速器之间的动力传递，在启动时可使发动机 与传动系统平顺地接合，保证摩托车行驶时变速器换挡的工作平顺。 2.2 离合器的选择离合器的选择 按离合器安装位置的不同，分为前置式离合器和后置式离合器。直接安装 在曲轴上的称为前置式离合器，安装在变速器主轴上的称为后置式离合器。前 置式离合器直接与发动机曲轴连接，由于没有经过变速增扭，所传递的转矩小， 所以摩擦片的尺寸、片数及压紧力都可以相对小一些，但其转速高，磨损严重 一些。因此一般用于中小型摩托车，如 jh70、fa50 型摩托车。后置式离合器由 于发动机的动力经过一次减速后再传给离合器，一次所传递的转矩相对要大一 些，但其转速又相对低一些，因此要求离合器的尺寸相对大一些。这种后置式 适合于中、大型摩托车，如 ax100。 离合器按摩擦副的性质有干式和湿式离合器，大多数摩托车采用的是摩擦 片和离合器压盘都浸在油内工作的湿式离合器；按摩擦片的数目还可分为单片 和多片离合器。一般大型摩托车采用单片或多片干式离合器，如宝马的一些摩 托车采用单片，长江 750 型摩托车采用双片。这种离合器的优点是从动部分质 量轻，缺点是摩擦片径大，散热功能差，摩擦片必须具有较好的质量。另外， 发动机与变速器之间必须密封。中小型摩托车多采用湿式多片离合器，用 3-8 片摩擦片浸在机油中使用。湿式多片离合器的有点是工作可靠，分离和接合时 圆滑无冲击，噪声低，但这种离合器在工作时搅拌机油，消耗动力。 湿式多片离合器具有径向尺寸小、耐热、耐磨性能好等优点，有利于离合 器处于半接合状态（打滑）下工作。这种离合器在挂挡制动时，作用于后轮的 制动力可能一下子达到地面最大附着力，使后轮抱死。若在传递系统中受到的 转矩超过一定值时离合器主、从动片相对打滑，可以降低传动系统所承受的转 长春理工大学毕业设计 矩。这种离合器的缺点是轴向尺寸较大。 摩擦离合器所能传递的最大转矩的数值取决于摩擦面之间的压力和摩擦系 数，以及摩擦面的数目和尺寸。若欲增大离合器所能传递的最大转矩，可选用 摩擦系数较大的摩擦片材料，或适当增大压力，或增大摩擦面。 所以本设计的离合器为后置式并且采用湿式多片摩擦离合器。 2.3 离合器工作原理离合器工作原理 离合器的主动部分和从动部分通过接触面间的摩擦作用，或是用液体作为 传动介质（液力偶合器） ，或是用磁力传动（电磁离合器）来传递转矩，使两者 之间可以暂时分离，又可逐渐接合，在传动过程中又允许两部分相互转动。 摩擦离合器应能满足以下基本要求： (1)保证能传递发动机发出的最大转矩，并且还有一定的传递转矩余力。 (2)能做到分离时彻底、接合时柔和，并具有良好的散热能力。 (3)从动部分的转动惯量尽量小一些。这样，在分离离合器换档时，与变速 器输入轴相连部分的转速就比较容易变化，从而减轻齿轮间的冲击。 (4)具有缓和转动方向冲击，衰减该方向振动的能力，且噪音小。 (5)压盘压力和摩擦片的摩擦系数变化小，工作稳定。 (6)操纵省力，维修保养方便。 2.4 离合器基本参数和主要尺寸选择离合器基本参数和主要尺寸选择 (1)摩擦片数目 z：z 选取 38，本设计选 5。 (2)离合器后备系数的选择： 后备系数是离合器一个重要设计参数，它反映了离合器传递发动机最大 转矩的可靠程度。在选择时，应保证离合器能可靠地传递发动机的最大转矩、 要防止离合器滑磨过大、要能防止传动系统过载。由得 max1maxce mit =4.1241。 (3)摩擦片上总的工作压紧力p 由 (2.1) maxc m p rz 其中-摩擦片摩擦系数=0.25 长春理工大学毕业设计 r-平均摩擦半径=45.9mm z-摩擦片数目=5 所以=33.8np (4)摩擦片摩擦面单位面积上的压力(mpa) 0 p 单位压力对离合器工作性能和使用寿命有很大影响，选取时应考虑离合 0 p 器的工作条件，发动机后备功率大小，摩擦片尺寸、材料及其质量和后备系数 等因素。 =1.38mpa 0 p p a a- 摩擦片面积 (2.2) (5)摩擦片尺寸: 在选取同样的外径 d 时,选用较小的内径 d 虽可增大摩擦面积,提高传递转 矩的能力,但会使摩擦面上的压力分布不均匀,使内外圆周的相对滑磨速度差别 太大而造成摩擦面磨损不均匀,且不利于散热和扭转减振器的安装。 由设计资料式，其中为发动机最大扭矩（n*m） ，a 为经验系数。 maxt dta maxt t 经验系数 a： 经验系数 a 一般摩托车排量在 70125ml 时 a 取 69，此处取 a= 9。 所以=0.1038m100mm。9.7 9d 内径 其中为比值,一般推荐取 0.750.85 取=0.8。*dcd c c 内径 d=0.8*d=83mm。 我国内规定的摩擦片的厚度主要有 3.2mm、3.5mm 和 4.0mm 三种选取 h=3.5mm。 摩擦片的材料选取: 由于石棉摩擦材料的热衰退性大、并且又是强致癌物质，20 世纪 70 年代 中期至 80 年代中期，制动器结构开始向非石棉摩擦材料过渡。基于现代社会对 环保与安全的要求越来越高，世界工业发达国家迅速开展了非石棉摩擦材料的 研究开发，相继推出了非石棉的半金属型摩擦材料、烧结金属型摩擦材料、代 用纤维增强或聚合物粘接摩擦材料、复合纤维摩擦材料、陶瓷纤维摩擦材料等， 它们的共同特点是： 1)均没有石棉成分，全是采用代用纤维或聚合物作为增强材料。 长春理工大学毕业设计 2)增加了金属成分，以提高其使用湿度及寿命。 3)加入了多种添加剂或填料，以改善摩擦平稳性和抗粘着性、降低制动噪 声和震颤现象。 随着摩托车的功率、速度及载荷日趋提高，运行工况日益苛刻。为保证制动 系统及摩擦传动系统的可靠性，对非石棉摩擦材料的综合性能提出了更高的要 求：具有足够高而稳定的摩擦系数，其静摩擦系数和动摩擦系数之差要小，且 摩擦系数基本上不随外界条件而变化，具有良好的导热性、较大的热容量和一 定的高温力学强度，具有良好的耐磨性和抗粘性，且不易擦伤零件表面，振动 要小，原材料来源充足，制造工艺比较简单、造价较低。 a.离合器摩擦片摩擦系数为， 通常取 0.250.26 此处取 0.25。 (6)离合器中间片的设计: 中间片的厚度为 1.52.0mm,采用中碳钢钢板冲压而成,其环行摩擦表面的挠 度不得大于 0.050.10mm,摩擦表面上每隔 1.52.0mm 的距离冲制有深度为 0.20.3mm,边长 0.500.75mm 的正方形凹坑,或深度为 0.20.3mm 菱形沟槽,以增 加摩擦,提高其可靠性。 (7)离合器传递扭矩的能力的确定： 离合器传递扭矩的能力取决于其摩擦力矩的大小，按离合器的布置形式， 离合器的静摩擦力矩应符合下述国际规定： 后置式离合器=1.32.0，此处取=2.0=2.0*9.7=19.4(n*m) maxc m maxe t maxc m maxe t (2.3) (8)摩擦片平均摩擦半径 r： 由 (2.4) 3322 1 () () 3 rdddd 其中，d-摩擦片外径(mm)。 d-摩擦片内径(mm)。 所以，r=45.9mm。 (9)离合器寿命计算： 由 (2.5) h n e 其中，-达到寿命时允许的磨损。h e-单位面积上依次理合所消耗的功。 -摩擦片的磨损率。 长春理工大学毕业设计 2.5 离合器主动盘的设计离合器主动盘的设计 壳体的尺寸依据摩擦片或中间片确定，并纵向深度保证摩擦片、中间片和 压盘。轮毂安装期间，内径比中间片略大。壳体上，沿轴向有与摩擦片齿牙数 相等的开口槽，一般为八个，本设计做十二个槽，摩擦片凸起的齿牙能放进开 口槽中，二者共同旋转，但要求摩擦片可沿开口槽做轴向滑动。壳体的材料一 般用铝合金压铸而成。 2.6 离合器压盘的设计离合器压盘的设计 (1)压盘传动方式的选择：压盘传动方式有两种，一种是压盘作为主动件， 另一种是压盘作为从动件。此设计选择压盘作为从动件。 (2)压盘的几何尺寸的确定：压盘的几何尺寸由摩擦片的尺寸确定，其厚度 的确定要求能令压盘有足够的质量，并且具有较大的刚度即可。也可以按资料 中的校核公式校核其厚度是否满足要求。 压盘材料一般用铸铁材料。 2.7 离合器弹簧的设计离合器弹簧的设计 (1)离合器弹簧数 i: 一般 i 取 48，此处取 i=6。 (2)弹簧的工作压紧力 p: (2.6) 33.8 5.63 6 p pn i (3)弹簧的工作应力 (2.7) 32 8 8 : p pd k pc k dd 其中，-工作应力； -弹簧圈中径； p d d-弹簧钢丝直径； -旋绕比，。 (2.8) c p d c d -考虑弹簧的剪力与弹簧圈曲率影响校正系数，选 k (42) (43) c kd c 取 2mm，所以=10mm，=5，=1.29。(2.9) p d c (4 52) (4 53) k 长春理工大学毕业设计 所以23.13（） 。 (2.10) 8 5.63 5 1.29 22 2 n mm (4)弹簧的材料：一般采用 65mn 钢丝或碳素钢丝制造。 (5)弹簧的工作情况：弹簧选取拉伸弹簧。离合器的操纵机构采用手动顶杆 式机构，所以采用拉伸弹簧。 (6)弹簧的工作圈数与中圈数： 工作圈数 ， (2.11) 4 3 8 s p sd n d k 其中 s-剪切弹性模量碳钢 s=。 3 83 10 2 n mm k-弹簧刚度：一般为 2045，此处取 k=40。 n mm 所以 ，取 4.5 圈。 (2.12) 34 3 83 102 4.15 8 1040 s n 弹簧的总圈数一般比工作圈数多 1.52 圈，所以=+1.5=6 圈。 n s n (7)弹簧在离合器的分离过程中的变形量：f 变形量等于压盘的行程，通常=1.54.0mm，此处取=4.0mm。fff 2.8 离合器操纵机构的设计离合器操纵机构的设计 离合器操纵机构采用手把式操纵，手把握紧力一般为 2040n,本设计采用 镙杆分离机构。 长春理工大学毕业设计 第三章第三章 一级减速机构的设计一级减速机构的设计 3.1 一级减速机构的原理一级减速机构的原理 一级减速机构就是为了使后轮获得良好的转矩和转速，在动力传递机构中 设置一个较大转速比的减速机构。主、从动齿轮的减速比值，主动齿轮固定在 曲轴上为初级传动机构的动力输入端，从动齿轮为动力的输出端。假设主动齿 轮的齿数为 15，传动齿轮的齿数为 45，其传动比为：i=45/15=3。即主动齿轮转 3 圈，从动齿轮转 1 圈。主动齿轮与传动齿轮的比值愈大从动齿轮上生产的转 矩就越大，但旋转的转速越低。初级减速比值的大小选择是根据发动机的动力 特性、离合器的转矩大小、曲轴与变速器之间的距离、变速器以及后传动的减 速比综合而定。 根据设计要求初级减速的比值 i=3.125。 3.2 一级减速机构降低噪音的措施一级减速机构降低噪音的措施 怠速时摩托车发动机的噪音主要来自一次减速机构，主要是因为主动齿轮 与从动齿轮在发动机转速波动时齿轮互相敲击造成的，而且会随发动机温度升 高而变大。 降低一级减速机构噪音的主要措施： （1）减小一次减速机构的齿轮的齿隙。 （2）尽可能减少曲轴的转速波动。 （3）减少离合器的惯性距。 摩托车发动机的曲轴箱大多用铝材料，尽管在装配时时调整好了间隙，但 随着发动机温度的升高，轴间距会变大，引起齿轮啮合噪音增大。齿轮的间隙 与温度的关系用下式表示： (3.1)2 ()tan nepep sl aft 长春理工大学毕业设计 式中-齿轮间隙； n s l-轴间距； -铝的线膨胀系数； ep a -钢的线膨胀系数； ep f -发动机主轴箱温度升高值；t -齿轮啮合压力角； 采用齿隙与轴距变化无关的剪形齿轮作为一次减速机构的传动齿轮，对降 低噪音很有效果。使用剪形齿轮的一次减速机构还可以抑制由曲轴回转速度波 动导致的齿轮反冲，防护从动齿轮的冲击噪音。 3.3 一级减速机构的传动方式和类型一级减速机构的传动方式和类型 初级传动机构分链条与链轮传动机构和齿轮直接传动机构两种。 3.3.1 链条与链轮传动机构的结构链条与链轮传动机构的结构 这种一级减速传动机构，主动链轮与曲轴轴颈为锥度配合，用螺母和弹簧 垫压紧在曲轴轴颈上，与曲轴同步运转，从动链轮与离合器主动盘铆成一个整 体，主、从动链轮之间用链条连接和传动。 链传动是具有中间挠性件的啮合传动，不会打滑，平均传动比较稳定，传 动开始时拉力不需很大，轴和轴承负荷小，传动中心距大，链条有一定的弹性， 能吸收冲击和振动；能在高温环境中工作，不怕油污。但传动时，瞬时传动比 不稳定；磨损较快、寿命短、磨损后链节距增大，轮齿变瘦，啮合传动中会发 出“咯咯”的声响，甚至会脱链；不适合在水平位置上传动，容易脱链。由于 传动的这些特点，决定了链传动的应用场合。 3.3.2 齿轮直接传动机构的结构齿轮直接传动机构的结构 齿轮直接传动的一级减速传动机构是利用主、从动齿轮的直接啮合传动， 并完成 3：1 左右的减速比。一级传动机构中的主动齿轮固定在曲轴上与曲轴同 步运转。从动齿轮与离合器主动盘固定在一起并以间隙滑动装配在变速器（中 间多级减速传动机构）轴上，主、从齿轮在传动的过程中完成 3：1 的减速比。 这种初级传动减速方式是目前中小排量车型中使用最广泛的一种机构形式。 齿轮直接传动具有以下几个特点： （1）传递功率和传递范围大。 （2）传动效率高（=0.920.99） 。 长春理工大学毕业设计 （3）传动功率损失小。 （4）机构紧凑，可有效地缩短动力传递机构的尺寸。 （5）传递动力可靠，运转平稳。 （6）能实现较大范围内的传动比。 （7）齿轮的制造、安装精度要求高。 （8）与链条链轮传动机构相比成本高。 初级传动齿轮目前使用有两种类型。 直齿传动具有强度高、效率高、成本低的优点，但是，直齿传动的噪声大， 传动不稳定，多使用在转速降低、小功率的小型摩托车上。斜齿传动噪声低， 在传动的过程中，齿面的接触线是一条与轴线交成一个角度的斜直线，各条接 触线的长短是变化的，开始啮合到脱离啮合的过程中，接触线的长度由零到最 大再到零；同时啮合的轮齿对数较多，故而传动平稳、承载能力高，所以，斜 齿初级传动机构大都使用在高转速、大功率的发动机中。 根据设计要求和分析一次减速机构结构选用斜齿轮直接传动机构结构。 3.4 一级减速机构基本参数和主要尺寸选择一级减速机构基本参数和主要尺寸选择 依据曲轴、曲轴箱及离合器的尺寸，先初定中心距 a 为 80mm。由已知减速 比3.125。初定一次减速机构大齿轮齿数=66，所以小齿轮齿数=16。i z z 为避免齿轮根切选用斜齿圆柱齿轮齿数=-=50。 zz z 模数（法向模数） ，定为 2.25mm 取=则= (3.2) n m 0 25 t m cos n m 所以=2.482.5mm，则=。 (3.3) t m a 2.5 66 82.5 22 t m z mm 长春理工大学毕业设计 第四章第四章 变速器的设计变速器的设计 4.1 变速器的作用变速器的作用 (1)改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行 驶条件，同时使发动机在有利(功率较高而油耗较低)的工况下工作。 (2)利用空挡，中断动力传递，以发动机能够起动、怠速，并便于变速器换 档或进行动力输出。 变速器是由变速传动机构和操纵机构组成，需要时，还可以加装动力输出 器。 4.2 变速器结构方式的选择变速器结构方式的选择 按传动比变化方式来分： 有级式变速器是目前使用最广的一种。它采用齿轮传动，具有若干个定值 传动比。按所用轮系型式不同，有轴线固定式变速器(普通变速器)和轴线旋转 式变速器(行星齿轮变速器)两种。所谓变速器档数即指其前进档位数。 无级式变速器的传动比在一定的数值范围内可按无限多级变化，常见的有 电力式和液力式(动液式)两种。 由设计要求选择有机变速两轴,长啮合变速齿轮副等组成,其传动结构形式 如下： 长春理工大学毕业设计 图 2.1 传动结构形式 z1 为一级从动齿轮，z2 为主动一挡齿轮，z3 为主动三挡齿轮，z4 为主动主动二挡齿 轮，z5 主动四挡齿轮，z6 从动一挡齿轮，z7 从动三挡齿轮，z8 从动二挡齿轮，z9 为从动 四挡齿轮。 4.3 变速器主要参数及零件设计变速器主要参数及零件设计 (1)两轴中心距的确定 中心距 a 的选择由式: (4.1) 3 maxe ak t 其中 k-中心距系数,一般 k=1.52.5,k 取 2.0。 所以，=42.6mm,取整 a=43mm。 3 2.09.7a 查表排量在 60100ml 范围内中心距 a 在 4045mm 范围内,所以 a=43mm 符合实际工作要求。 (2)齿轮模数 m： m 常用值有 1.25、1.5、1.75、2.0、2.25、2.5，选取 m=2 (3)齿轮压力角 ： 选用标准压力角 =20。 (4)齿宽 b： b=(46)m。 斜齿轮：b=6=6 2.5=15mm,直齿轮 b 取 8mm。 t m (5)齿轮精度的选用 一般选用 gb10095-88,摩托车变速器中一般采用 68 级精度的齿轮。斜齿 轮采用 6 级精度齿轮,各挡位采用 7 级精度齿轮。 (6)各档位齿轮齿数的设计 齿数 zi=2a/m=2*43/2=43。 由参考文献可知： i=2.909 时，z 小=11，z 大=43-z 小=32。 长春理工大学毕业设计 i=1.277 时，z 小=15，z 大=zi- z 小=43-15=28。 i=1.000 时，z 小=19，z 大=zi- z 小=43-19=24。 i=0.954 时，z 小=21，z 大=zi- z 小=43-21=22。 (7)齿轮变为修正 直齿轮 z17 时，就需要变为来修正齿轮。 本设计用等移距变为齿轮传动，x1+x2=0 且 x1=-x2,取 x1=-x2=1，所以 z=11,z=15 采用正变为，即 x1=1,与相啮合的齿轮采用负变为，即 x2= -1。 (8)齿轮的尺寸计算： z=11，d=mz+2xm=22+4=26mm。 z=15，d=mz+2xm=30+4=34mm。 z=32，d=mz-2xm=60mm。 z=28，d=mz-2xm=56-4=52mm。 z=19，d=mz=38mm。 z=21，d=mz=42 mm。 z=22，d=mz=44 mm。 z=24，d=mz=48mm。 z=16，d=mtz=2.5*16=40 mm。 z=50，d=mtz=125 mm。 (9)齿轮材料的选择 齿轮选用常用材料 45#或 40cr 表面淬火，硬度达 hrc4050。 4.4 变速器轴的设计变速器轴的设计 4.4.1 轴的尺寸的确定轴的尺寸的确定 (1)由于摩托车变速主轴通常与一挡主动齿轮制成一体，在滑动齿轮处制有 花键。输入端悬臂在箱体内装有一次传动齿轮。轴的支撑采用深沟球轴承支撑 在箱体上，由此主轴制成带花键的齿轮轴，主轴的直径 d=(0.20.5)a 取 d=0.4a=17.1mm 取 d=17mm。 (2)副轴一般作成直轴，在滑动齿轮处制成花键，但由于结构的需要，副轴 也制作成齿轮轴，四挡的从动齿轮做在副轴上，副轴的支撑输入端用轴套，输 出端采用深沟球轴承支撑在箱体上。 由上述机构布置要求和装配工艺要求确定轴的工作尺寸，副轴直径一般取 同主轴相同值，但由于有些特殊情况取副轴直径=20mm。 d (3)轴的工作长度由齿轮的工作位置和空挡间隙可以初步确定轴的长度。 4.4.2 轴的选材轴的选材 长春理工大学毕业设计 变速器轴的材料选取由其工作条件及同类型摩托车的轴的材料，这里选取 40cr 进行相应淬火处理，硬度达 hrc5662。 4.5 变速器齿轮的强度校核变速器齿轮的强度校核 4.5.1 齿轮齿面接触强度计算齿轮齿面接触强度计算 (4.2) 1( 3)0.355 h kt i abi 其中：-齿面接触应力（mpa） h a-轴心距（m） k-载荷系数，一般 k 取 1.3 -小齿轮传递的转矩（n*m） 1 t b-齿轮接触线长度（m） i-传动比 对最小的齿轮 z=11 进行强度校核，如果满足要求，则其他齿轮必然合乎要 求。 z=11 b=b=2*4=8mm=8*m 3 10 2.909i =9.7n*m 1 t a=43mm=0.43m =1485.2pa=1300mpa (4.3) 3 3 0.3551.3 9.7 (2.909 1) 0.0438 102.909 h h 强度校核合格。 4.5.2 对对 z=11z=11 进行弯曲强度校核进行弯曲强度校核 齿轮抗弯强度的弯曲应力为： (4.4) 1 1 1 1 2 f kt yf bd m 其中：-齿形参数 1 yf m-模数 其他参数同上 :取 3.48 1 yf 长春理工大学毕业设计 =210mpa=210mpa (4.5) 1 9 2 1.3 9