【正文】 （ 217） 式中 Z為要變位的齒輪齒數(shù)。 齒輪工作時(shí)，一對(duì)相互嚙合，齒面相互擠壓，這是存在齒面細(xì)小裂縫中的潤(rùn)滑油油壓升高，并導(dǎo)致裂縫擴(kuò)展，然后齒面表層出現(xiàn)塊狀脫落形成齒面點(diǎn)蝕。此外，汽車(chē)變速器齒輪所用的材料、熱處理方法、加工方法、精度等級(jí)、支撐方式也基本一致。 1. 齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算 （ 1） 直齒輪彎曲應(yīng)力 W? （ 31） 5+1 檔轎車(chē)手動(dòng)變速箱設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 23 10 2/tgF T d?K?10 2/gF T d?9 2max10 1geZ ZTT ZZ? ? ?10 2 gTF d?1w FKbtyK??? ?87 82 gtt TFF d??gT式中， W? 彎曲應(yīng)力（ MPa）； 10tF 一檔齒輪 10 的圓周力（ N） ， ；其中 為計(jì)算載荷（ N （ 2） 斜齒輪彎曲應(yīng)力 （ 33） 式中 K? 為重合度影響系數(shù)，取 ；其他參數(shù)均與式（ 31）注釋相同， ? ? ， 選擇齒形系數(shù) y時(shí) ，按當(dāng)量模數(shù) 3/cosnzz ?? 在圖（ 31）中查得。 2. 齒輪接觸應(yīng)力 （ 35） 式中， 齒輪的接觸應(yīng)力（ MPa）； F齒面上的法向力（ N）， 1 /(cos cos )FF ??? ； 1F 圓周力在（ N）， ； ? 節(jié)點(diǎn)處的壓力角（176。 第四章 變速器軸的強(qiáng)度計(jì)算與校核 變速器軸的結(jié)構(gòu)和尺寸 1. 軸的結(jié)構(gòu) 第一軸通常和齒輪做成一體，前端大都支撐在飛輪內(nèi)腔的軸承上，其軸徑根據(jù)前軸承內(nèi)徑確定。本設(shè)計(jì)采用的是旋轉(zhuǎn)軸式傳動(dòng)方案。而軸的直徑可參考同類(lèi)汽車(chē)變速器軸的尺寸選定，也可由下列經(jīng)驗(yàn)公式初步選定： 第一軸和中間軸： (0 .4 ~ 0 .5) ,d A m m? （ 41） 第二軸： 3 m ,ed T m m? （ 42） 式中 maxeT 發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩， N對(duì)于本設(shè)計(jì)的變速器來(lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，軸的強(qiáng)度和剛度都留有一定的余量，所以，在進(jìn)行校核時(shí)只需要校核一檔處即可；因?yàn)檐?chē)輛在行進(jìn)的過(guò)程中，一檔所傳動(dòng)的扭矩最大，即軸所承受的扭矩也最大。此中情況下，軸的扭矩強(qiáng)度條 件公式為 （ 43） 式中： T? 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， MPa； T軸所受的扭矩， N其計(jì)算公式為： （ 44） 5+1 檔轎車(chē)手動(dòng)變速箱設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 28 444170 100 10 1032? ?? ? ????m a xm a xm a x22 ta nc os2 ta netereaTiFdTiFdTiFd??????traFNFN???式中， T 軸所受的扭矩， N； ? 螺旋角，為 30176。 危險(xiǎn)截面的受力圖為： 圖 41 危險(xiǎn)截面受力分析 5+1 檔轎車(chē)手動(dòng)變速箱設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 29 160216 0 75atAdFFF ? ? ?? ? ?2 2 22 2 25( 2 1 0 . 7 8 1 0 0 0 ) ( 1 1 0 . 7 8 1 0 0 0 ) (6 5 4 . 5 1 0 0 0 )6 . 9 1 0c s jM M M TN m m? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ?? ?332Md?????2223sF a bfEIL?2213c Fa bf EIL?水平面： AF （ 160+75） = rF 75 AF =； 水平面內(nèi)所受力矩： 31 6 0 1 0 2 1 0 .7 8cAM F N m?? ? ? ? ? 垂直面： （ 48） = 垂直面所受力矩： 31 6 0 1 0 1 1 0 0 . 7 8sAM F N m?? ? ? ? ?。 5+1 檔轎車(chē)手動(dòng)變速箱設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 30 sff ??將數(shù)值代入式（ 411）和（ 412）得： 故軸的全撓度為 22 0 . 1 9 8 0 . 2csf f f m m m m? ? ? ?，符合剛度要求。換檔力將鎖環(huán)繼續(xù)壓靠在錐面上，5+1 檔轎車(chē)手動(dòng)變速箱設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 31 并使摩擦力矩增大，與此同時(shí)在鎖止面處作用有與之方向相反的撥環(huán)力矩。但頂部寬度過(guò)窄會(huì)影響接觸面壓強(qiáng)，使磨損加快。通常軸向泄油槽為 6～ 12個(gè)，槽寬 3～ 4mm?！?8176。本次設(shè)計(jì)中采用的錐角均為取 7176。本次設(shè)計(jì)中采用的 R為 50～ 60mm。 轎車(chē)同步環(huán)厚度比貨車(chē)小些，應(yīng)選用鍛件或精密鍛造工藝加工制成，可提高材料的屈服強(qiáng)度和疲勞壽命。也有的同步環(huán)是在銅環(huán)基體的錐空表面噴上厚 ～ 的鉬制成。 5+1 檔轎車(chē)手動(dòng)變速箱設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 33 （ 6）鎖止角 ? 鎖止角 ? 選取的正確，可以保證只有在換檔的兩個(gè)部分之間角速度差達(dá)到零值才能進(jìn)行換檔。范圍內(nèi)變化。軸向力大，同步時(shí)間減少。這通?？炕ユi裝置來(lái)保證，其結(jié)構(gòu)型式有如右圖所示： 圖 61 變速器自鎖與互鎖結(jié)構(gòu) 1自鎖鋼球 2自鎖彈簧 3變速器蓋 4互鎖鋼球 5互鎖 銷(xiāo) 6撥叉軸 5+1 檔轎車(chē)手動(dòng)變速箱設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 34 ，若操縱變速桿推動(dòng)撥叉前后移動(dòng)的距離不足時(shí)，齒輪將不能在完全齒寬上嚙合而影響齒輪的壽命。汽車(chē)起步時(shí)如果誤掛倒檔，則容易出現(xiàn)安全事故。變速器是車(chē)輛不可或缺的一部分，其中機(jī)械式變速箱設(shè)計(jì)發(fā)展到今天，其技術(shù)已經(jīng)成熟，但對(duì)于我們還沒(méi)有踏出校門(mén)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，其。倒檔鎖的結(jié)構(gòu)見(jiàn)本設(shè)計(jì)裝配圖中 6 6 69 所示。為了防止這種情況的發(fā)生，應(yīng)設(shè)置自鎖裝置（如圖 61所示）。為此，同步時(shí)間與車(chē)型有關(guān)，計(jì)算時(shí)可在下屬范圍內(nèi)選取：對(duì)轎車(chē)變速器高檔取 ～ ，低檔取 ～ ；對(duì)貨車(chē)變速器高檔取 ～ ，低檔取～ 。 （ 7）同步時(shí)間 t 同步器工作時(shí)，要連接的兩個(gè)部分達(dá)到同步的時(shí)間越短越好 。已有結(jié)構(gòu)的鎖止角在 26176。以鋼質(zhì)為基體的同步環(huán)不僅可以節(jié)約銅，還可以提高同步環(huán)的強(qiáng)度。段造時(shí)選用錳黃銅等材料。設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)下式計(jì)算確定 22 mMb pfR?? （ 51） 設(shè)計(jì)中考慮到降低成本取相同的 b取 5mm。 R 往往受結(jié)構(gòu)限制，包括變速器中心距及相關(guān)零件的尺寸和布置的限制，以及 R 取大以后還會(huì)影響到同步環(huán)徑向厚度尺寸要取小的約束，故不能取大。 時(shí)， 摩擦力矩較大，但在錐面的表面粗糙度控制不嚴(yán)時(shí)，則有粘著和咬住的傾向；在 ? =7176。但 ? 過(guò)小則摩擦錐面將產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象，避免自鎖的條件是 tan? ? f 。螺紋槽設(shè)計(jì)得大些，可使被刮下來(lái)的油存于螺紋之間的間隙中，但螺距增大又會(huì)使接觸面減少，增加磨損速度。之后，摩擦力矩隨之消失，而撥環(huán)力矩使鎖環(huán)回 位，兩鎖止面分開(kāi)，同步器解除鎖止?fàn)顟B(tài)，接合套上的接合齒在換檔力的作用下通過(guò)鎖環(huán)去與齒輪上的接合齒嚙合（圖 52d），完成同步換檔。之后，因作用在錐面上的 法向力與兩錐面之間存在角速度差 ?? ，致使在錐面上作用有摩擦力矩，它使鎖環(huán)相對(duì)嚙合套和滑塊轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，并滑塊予以定位。 故危險(xiǎn)截面所受的合成彎矩為： （ 49） 則在彎矩和轉(zhuǎn)矩聯(lián)合作用下的軸應(yīng)力 ? （ MPa） : （ 410） 將 M 代入上式可得： ? ? ，在低檔工作時(shí) [? ]=400MPa，因此有： ? ?[? ]； 符合要求。 mm。 對(duì)于一般傳動(dòng)軸可取 [ ] ~ 1( ) / m? ??；故也符合剛度要求。 其中 P =95kw， n =5750r/min,d =24mm；代入上式得： 由查表可知 [T? ]=55MPa，故 T? ? [T? ]，符合強(qiáng)度要求。下面對(duì)第一軸和第二軸進(jìn)行校核。因此，軸的直徑5+1 檔轎車(chē)手動(dòng)變速箱設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 27 ? ?TPTnWd??? ? ?3959550000 57505 0 . 50 . 2 2 5T M P a? ???? 10PTGI? ??d與軸的長(zhǎng)度 L的關(guān)系可按下式選?。? 第一軸和中間軸： d/L=~ ； 第二軸： d/L=~ 。其結(jié)構(gòu)如下圖所示： 一檔齒輪 倒檔齒輪 圖 42 變速器中間軸 2. 確定軸的尺寸 變速器軸的確定和尺寸，主要依據(jù)結(jié)構(gòu)布置上的要求并考慮加工工藝和裝配工藝要求而定。第一 軸長(zhǎng)度由離合器的軸向尺寸確定，而花鍵尺寸應(yīng)與離合器從動(dòng)盤(pán)轂的 5+1 檔轎車(chē)手動(dòng)變速箱設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 26 內(nèi)花鍵統(tǒng)一考慮。）； E齒輪材料的彈性模量（ MPa），查資料可取 3190 10E M Pa?? ； b齒輪接觸的實(shí)際寬度， 20mm； zb??、 主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑（ mm）； 直齒輪： （ 36） （ 37） 5+1 檔轎車(chē)手動(dòng)變速箱設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 25 ? ?? ? 22s i n / coss i n coszzbbrr? ? ?? ? ???123451 9 9 8 .6 11 3 2 5 .1 71 2 3 3 .11 2 0 8 .51 0 1 5 .7 81 9 0 4 .3 2jjjjjjRM P aM P aM P aM P aM P aM P a????????????斜齒輪： （ 38） （ 39） 其中， zbrr、 分別為主從動(dòng)齒輪節(jié)圓半徑（ mm）。 故 同理可得： 7 231 .99w M Pa? ? 。