【正文】 面出現(xiàn)小麻點，而且由此使齒形誤差加大，產(chǎn)生動載荷，也可能引起輪齒折斷。在低速重載的齒輪傳動中，因齒面的壓力很大，潤滑油膜不易形成，也可能產(chǎn)生膠合破壞，此時，齒面的瞬時溫度并無明顯增高，故稱為冷膠合。在開式傳動中。這種失效形式多發(fā)生在低速重載和起動頻繁的傳動中。而對高速重載時易發(fā)生膠合失效的齒輪傳動，則還應(yīng)進(jìn)行齒面抗膠合能力的核算。(3)對開式式齒輪傳動，主要失效形式是齒面磨損和齒根彎曲疲勞折斷，故先按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計計算，然后考慮磨損的接觸疲勞強(qiáng)度，將強(qiáng)度計算求得的齒輪模數(shù)適當(dāng)增大。另外，齒輪材料還應(yīng)有良好的加工和熱處理工藝性。%%的碳鋼或合金鋼。其鍛造毛坯經(jīng)過?；ㄕ穑┗蛘{(diào)質(zhì)等處理后切齒，切制后即為成品，精度一般為8級，精切可達(dá)7級。對于高速、重載及精密機(jī)器所用的主要齒輪傳動，要求齒輪材料性能優(yōu)良、輪齒具有高強(qiáng)度、齒面具有高硬度（5865HRC）及高精度。根據(jù)合金鋼所含金屬的成分及性能，可通過不同的熱處理或化學(xué)熱處理方法改善材料的力學(xué)性能和提高齒面的硬度，以分別獲得較高的韌性、耐沖擊性、耐磨性和抗膠合的性能。常用的鑄鋼材料有ZG310570、ZG340640等。在沖擊不大的情況下，可代替鋼制齒輪。國內(nèi)汽車變速器齒輪材料主要用20CrMnTi、20Mn2TiB、16MnCr20MnCr25MnCr5?；谧兯倨髟谄囍械闹匾饔?，而且在變速器的設(shè)計中，由于齒輪轉(zhuǎn)速比較高，所承受的載荷比較大，是變速箱中最重要的傳動部件，同時也為了使變速器體積更小，能獲得更好的傳動性能等，所以本設(shè)計變速器齒輪材料采用20CrMnTi，并進(jìn)行滲碳處理，大大提高齒輪的耐磨性及抗彎曲疲勞和接觸疲勞的能力。因此，比用于計算通用齒輪強(qiáng)度公式更為簡化一些的公式來計算汽車齒輪，同樣可以獲得較為準(zhǔn)確的結(jié)果。取。剛度不足會產(chǎn)生彎曲變形破壞齒輪的正確嚙合，產(chǎn)生過大的噪聲，減低齒輪的強(qiáng)度、耐磨性壽命。 軸尺寸初選 中間軸式變速器的第二軸和中間軸中部直徑d≈，軸的最大直徑d和支承間距離L的比值，對中間軸，≈ ～，對第二軸，≈ ～。這些離取決于齒輪輪齒上的作用力。 變速器軸上作用力與反作用力簡圖（a）： （45）（b）： （46）（c）：g=85mm、h=23mm、k=73mm (1)第二軸受力分析（a）圓周力： (47) 徑向力： （48）軸向力： （49）(2)中間軸受力分析（b）圓周力： （410）徑向力： （411）軸向力： （412）(2) 各軸支承力計算 各軸支承力軸支點水平面內(nèi)的支承反力垂直面內(nèi)的支承反力第二軸C D 中間軸E F 第一軸BA (4)各軸彎矩和扭矩 各軸彎矩和扭矩力第二軸中間軸第一軸作用力與支承反力水平內(nèi)的彎矩垂直面內(nèi)彎矩合成彎矩=4071=2154=742扭矩 剛度校核變速器工作時，由于齒輪上有圓周力、徑向力和軸向力的作用，其軸要承受轉(zhuǎn)矩和彎矩。對齒輪工作影響最大的是垂直面內(nèi)產(chǎn)生的撓度和軸在水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)角。檔位不同，不僅圓周徑向力和軸向力不同，而且力到指點的距離也有變化，所以應(yīng)當(dāng)對每個檔位進(jìn)行驗算。計算時僅計算齒輪所在位置處的撓度和轉(zhuǎn)角。由以上計算的數(shù)據(jù)可知：變速器中間軸的剛度滿足要求。軸在轉(zhuǎn)矩和彎矩同時作用下，其應(yīng)力為 　　　　　　　　?。?18）式中： d為軸的直徑（mm）,花鍵處取內(nèi)徑；W 抗彎截面系數(shù)（mm）(1)第二軸 N由以上計算的數(shù)據(jù)可知：變速器三根軸的均小于N/mm2，即。同步器有常壓式、慣性式和慣性增力式三種，其中，慣性式同步器應(yīng)用最為廣泛。雖然它們的結(jié)構(gòu)不同，但是它們都有摩擦元件、鎖止元件和彈性元件。接下來，嚙合套的齒端與鎖環(huán)齒端的鎖止面接觸（圖52b），使嚙合套的移動受阻，同步器在鎖止?fàn)顟B(tài)，換檔的第一階段結(jié)束。圖52 鎖環(huán)同步器工作原理（1）接近尺寸同步器換檔第一階段中間，在滑塊側(cè)面壓在鎖環(huán)缺口側(cè)邊的同時，且嚙合套相對滑塊作軸向移動前，嚙合套接合齒與鎖環(huán)接合倒角之間的軸向距離，稱為接近尺寸。尺寸等于1/4接合齒齒距?；瑝K移動距離： 缺口寬度：n （4）滑塊端隙 滑塊端隙系指滑塊端面與鎖環(huán)缺口端面之間的間隙，同時，嚙合套端面與鎖環(huán)端面的間隙為，要求〉。（1）摩擦因數(shù)f和摩擦錐面角 汽車在行駛過程中換檔，特別是在高檔區(qū)換檔次數(shù)較多，意味著同步器工作頻繁。推薦。R往往受結(jié)構(gòu)限制，包括變速器中心距及相關(guān)零件尺寸和布置限制，原則上是在可能的條件下，盡可能將R取大些，查閱文獻(xiàn)[4]汽車設(shè)計可知。查閱文獻(xiàn)[4]汽車設(shè)計可知。第一軸的前軸承采用向心球軸承，一般汽車，此軸承都安置在發(fā)動機(jī)飛輪內(nèi)腔中。第二軸前端多采用短圓柱滾子軸承或滾針軸承。 固定式中間軸用滾針軸承，安裝在齒輪內(nèi)孔中。中間軸上軸承的徑向尺寸往往受中心距尺寸限制，有時采用無內(nèi)座圈的滾柱軸承。先將齒輪、軸安裝好，再蓋上軸承蓋。滾動摩擦損失小，傳動效率高。對潤滑要求也很嚴(yán)格，一般情況下輪齒間有徑向油孔，高速汽車，則需要在端面上開油槽，對于重型汽車的大型變速器，需要采用集中給油潤滑，軸上開細(xì)長孔，或在軸瓦上開徑向油槽或在軸上開螺旋油槽，結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜。軸承的滾子數(shù)目盡可能地多，甚至采用滿針式。與滾針軸承相配的軸及孔，實際上是滾針的滾道，因此，尺寸精度、表面粗糙度及表面硬度均要求很嚴(yán)格，其配合性質(zhì)一定要選擇適當(dāng)。一般來說，與其它軸承相比，圓錐滾子軸承直徑小、寬度大并且接觸線長，因而負(fù)荷能力大。這樣，為使其具有更長的壽命，就需要提高軸承的負(fù)荷能力。采用球軸承、柱軸承及滾針軸承的軸在軸向是可動的，用緊固軸承內(nèi)圈與軸的配合來減小軸向間隙沒有多大的余地。（3）第一軸上靠近常嚙合齒輪的那段軸上采用6207深溝球軸承。此外，潤滑油膜還有密封、緩和沖擊、傳遞摩擦力與壓力等作用。液體潤滑劑中應(yīng)用最廣泛的是潤滑油，它包括：有機(jī)油、礦物油和合成油。由于它是針對某種特定的需要而生產(chǎn)，適用面窄，成本又高，故一般機(jī)器中應(yīng)用較少。潤滑油的粘度以及油面的高度或油量的多少與變速器的噪音有密切的關(guān)系。綜上所述：變速器的潤滑一般采用液體潤滑劑來潤滑，而液體潤滑劑中最常用的就是礦物油。故只能采用液體潤滑油。潤滑油的對變速器的其他零件如軸承，軸，殼體的振動有阻尼作用，并減低了聲音的向外輻射。礦物油主要是石油產(chǎn)品，具有品種多、黏度大小范圍寬、適用范圍廣、成本低、穩(wěn)定性好以及防腐性強(qiáng)等特點，故應(yīng)用最多。其中以液體潤滑劑應(yīng)用最為廣泛。同時也可以防止腐蝕。總上所述，此次設(shè)計的變速器上選用以下軸承：（1）中間軸的兩端分別采用2007907E、2007905E圓錐滾子軸承,此軸承用來承受中間軸因斜齒輪產(chǎn)生的巨大的軸向力和徑向力，以及消除軸向間隙和軸向竄動。圓錐滾子軸承用于變速器，除提高可靠性和延長使用壽命外，還有許多明顯的優(yōu)點：錐軸承接觸線長、寬度大且錐角和配合選擇恰當(dāng)，本身將構(gòu)成一個剛度很大的總成?；蛘咴谕瑯又行木鄷r，承受更大的負(fù)荷，提高變速器的承載能力。近年來，汽車變速器向著減輕質(zhì)量、縮小體積、增大容量的趨勢發(fā)展，要求變速器具有更高的可靠性和更長的使用壽命。在軸受力后支承點處的傾斜會造成滾針在軸上傾斜或打橫，局部接觸，甚至引起應(yīng)力集中。保持架選用M型和w型，有利于潤滑，也可采用工字型式。面滑動軸套與鋼件對鋼件直按接觸徑向配合間隙大，尤其長期使用后，襯套容易磨損，間隙增大，影響齒輪的定位和運轉(zhuǎn)精度，使變速器噪聲增大。變速器第二軸上常嚙合齒輪與二軸之間通常采用滾針軸承，也有用滑動軸套、鋼件對鋼件直接接觸的。一些重型汽車變速器的第二軸和中間軸，為提高其剛度，也裝有輔助支承。此軸承不承受軸向力，因為在殼體前端面布置軸承蓋困難。軸上的軸向力由后軸承承受。此軸承承受徑向負(fù)荷及第一軸上的軸向負(fù)荷。第六章 變速器軸承的選用 變速器軸承形式的選擇變速器軸承多采用滾動軸承──向心球軸承、向心短圓柱滾子軸承、滾針軸承，深溝球軸承。影響鎖止角的選取因素，主要有摩擦因數(shù)f、摩擦錐面的平均半徑R、鎖止面平均半徑和錐面半錐角。對于在油中工作的青銅—鋼同步器摩擦副，可按計算，查閱文獻(xiàn)[4]汽車設(shè)計可知f=。愈小，則摩擦力矩愈大。鎖環(huán)端面與齒輪接合端面應(yīng)留有間隙，并可稱之為后備行程，一般應(yīng)取=~ mm，查閱文獻(xiàn)[4]汽車設(shè)計可知。（3）滑塊轉(zhuǎn)動距離滑塊在鎖環(huán)缺口內(nèi)轉(zhuǎn)動距離影響分度尺寸。查閱文獻(xiàn)[4]汽車設(shè)計取= mm。齒輪與鎖環(huán)的角速度逐漸靠近，在角速度相等的瞬間，同步過程結(jié)束，完成換檔過程的第二階段工作。 在前面已經(jīng)說明，本設(shè)計所采用的同步器類型為鎖環(huán)式同步器，其結(jié)構(gòu)如下圖51所示： 鎖環(huán)式同步器9變速器齒輪 2滾針軸承 8結(jié)合齒圈 7鎖環(huán)（同步環(huán)） 5彈簧 6定位銷 10花鍵轂 11結(jié)合套，此類同步器的工作原理是：換檔時，沿軸向作用在嚙合套上的換檔力，推嚙合套并帶動定位銷和鎖環(huán)移動，直至鎖環(huán)錐面與被接合齒輪上的錐面接觸為止。慣性式同步器能做到換檔時，在兩換檔元件之間的角速度達(dá)到完全相等之前不允許換檔，因而能很好地完成同步器的功能和實現(xiàn)對同步器的基本要求。第五章 同步器設(shè)計計算同步器使變速器換檔輕便、迅速、無沖擊、無噪聲，且可延長齒輪壽命、提高汽車的加速性能并節(jié)油，故轎車變速器除倒檔、貨車除一、倒檔外，其它檔位多裝用。mm(3)第一軸N 強(qiáng)度校核作用在齒輪上的徑向里和軸向力，使軸在垂直面內(nèi)扭曲變形，而圓周力使軸在水平面內(nèi)彎曲變形。變速器齒輪在軸上的位置如圖316所示時，若軸在垂直面內(nèi)的撓度為，在水平面內(nèi)的撓度為和轉(zhuǎn)角為，則可分別用下式計算 （414） （415） （416） 式中： 變速器的撓度和轉(zhuǎn)角齒輪齒寬中間平面上的徑向力（N）齒輪齒寬中間平面上的圓周力（N）彈性模量 慣性矩（mm）軸直徑（mm），花鍵處按平均直徑計算齒輪上作用力矩支承A、B的距離（mm）支座間距離（mm）如果用和分別表示軸在垂直面和水平面內(nèi)的撓度，則軸的全撓度為 （417）軸在垂直面和水平面撓度的允許值及齒輪所在平面內(nèi)的轉(zhuǎn)角范圍為：(1),第二軸 式中:將上述參數(shù)代入式中計算得： 得出：軸的全撓度 由以上計算可知：變速器第二軸的剛度滿足要求。作用在第一軸上的轉(zhuǎn)矩應(yīng)取。初步確定軸的尺寸以后，可對軸進(jìn)行剛度和強(qiáng)度驗算。因為剛度不足的軸會產(chǎn)生彎曲變形，破壞了齒輪的正確嚙合，對齒輪的強(qiáng)度、耐磨性和工作噪聲均有影響。在軸的受力分析時，應(yīng)先從第二軸開始，然后依次計算中間軸、第一軸。 第一軸最細(xì)處：d=（mm） （44）式中： 發(fā)動機(jī)的最大扭矩 A變速器中心距 軸的尺寸還與齒輪、軸承花鍵標(biāo)準(zhǔn)等有一定的聯(lián)系，需要根據(jù)具體情況，參照軸承、花鍵標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修正。設(shè)計變速器軸時主要考慮以下幾個問題：軸的結(jié)構(gòu)形狀，軸直徑、長度、軸的強(qiáng)度和剛度，軸上花鍵型式和尺寸等。綜合一、二得出，齒輪的強(qiáng)度滿足要求。 輪齒接觸應(yīng)力計算輪齒的接觸應(yīng)力按下列公式計算 （42）式中：輪齒的接觸應(yīng)力（N/mm2）F1圓周力（N）F齒面上的法向力（N），d節(jié)圓直徑（mm），斜齒輪螺旋角， 節(jié)點處壓力角，E彈性模量（N/mm2）,b齒輪接觸的實際寬度（mm）,b=3主、從動齒輪節(jié)點處的曲率半徑 將上述參數(shù)代入42中計算得：將作用在變速器第一軸上的載荷作為計算載荷時。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。齒輪材料的選擇是齒輪設(shè)計的重要內(nèi)容之一，選用齒輪材料必須根據(jù)機(jī)器對齒輪傳動的要求，本著既經(jīng)濟(jì)又可靠的原則來確定。在選用鋼材及熱處理時，對切削加工性能及成本也應(yīng)考慮。常用于制造工作平穩(wěn)、速度較低、功率不大場合或尺寸較大、形狀復(fù)雜的齒輪及開式傳動中的齒輪。2)鑄鋼 鑄鋼的耐磨性及強(qiáng)度均較好，但切齒前須經(jīng)退火、正火及調(diào)質(zhì)處理。齒輪毛坯是經(jīng)過正火調(diào)質(zhì)處理后切齒，在做表面硬化處理，最后進(jìn)行精加工，精度可達(dá)5級或4級，常用的處理方法有表面淬火、滲碳、滲氮及碳氮共滲等，具體加工方法及熱處理方法視材料而定。在這類齒輪傳動中，考慮到小齒輪齒根較薄，且受載次數(shù)較多，彎曲強(qiáng)度底，為使同樣材料的大、小齒輪的強(qiáng)度和壽命比較接近，應(yīng)使小齒輪齒面硬度較大齒輪的硬度高3050HBS,甚至更多。對于強(qiáng)度、速度及精度要求不高的齒輪，常采用軟齒面。(1)鋼鋼的韌性好，耐沖擊，經(jīng)熱處理或化學(xué)熱處理后可提高齒面硬度，從而提高齒輪接觸強(qiáng)度和耐磨性，故最適于制造齒輪。因此，理想的齒輪材料所制成的齒輪，其輪齒應(yīng)具有表面硬度高、芯部韌性好的特點。一般工況下齒輪傳動的設(shè)計準(zhǔn)則為：(1)對閉式軟齒面齒輪傳動（配對齒輪之一的硬度≤350HBS），主要失效形式是齒面點蝕，故按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)