【正文】 6 本設計的 長城賽影轎車是一款已經(jīng)上線的汽車。 （ 3） 變速器齒輪強度的校核 變速器齒輪強度的校核主要對變速器的齒根彎曲疲勞強度和齒面接觸疲勞強度進行校核。 對變速器軸的支撐部分選用圓錐磙子軸承，壽命計算是按汽車的大修里程來衡量，轎車的為 30 萬公里。 設計方法 結(jié)合二維圖對變速器傳動機構(gòu)進行三維建模，對其主要零件進行有限元分析。 m 最大 功率 時轉(zhuǎn)速 4500 r/min 最大轉(zhuǎn)矩時轉(zhuǎn)速 3000r/min 最高車速 140km/h 總質(zhì)量 1670kg 變速器形式 手動五檔 變速器的功用及設計要求 變速器 是能固定或分檔改變輸出軸和輸入軸傳動比的齒輪傳動裝 置，又稱變速箱。 （ 2） 設置空擋。 （ 5） 換擋迅速、省力、方便。 除此之外，變速器還應該滿足輪廓尺寸和質(zhì)量小、制造成本低、拆裝容易、維修方便等要求。其特點是 ：變速器輸出軸與主減速器主動齒輪做成一體，發(fā)動機縱置時，主減速器采用弧齒錐齒輪或準雙面齒輪，發(fā)動機橫置時 則采用斜齒圓柱齒輪；多數(shù)方案的倒檔傳動采用滑動齒輪，其他檔位均采用嚙合齒輪傳動。 中間軸式變速器的特點分析 中間軸式變速器多用于發(fā)動機前置后輪驅(qū)動汽車和發(fā)動機后置后輪驅(qū)動的汽車上。 在除直接檔以外的其他檔位工作時，中間軸式變速器的傳動效率略有降低，這是他的缺點。 常見的倒檔結(jié)構(gòu)方案有以下幾種： 圖 為常見的倒檔布置方案。但換擋時有兩對齒輪同時進入嚙合使換擋困難。 圖 、倒檔齒輪做成一體，將其齒寬加長。 圖 倒檔布置方案 變速器零、部件結(jié)構(gòu)方案分析確定 齒輪形式 變速器齒輪有支持圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪兩種。 變速器齒輪可以與軸設計為一體或與軸分 開，然后用花鍵、過盈配合或者滑動支撐等方式之一與軸連接。 為了減小質(zhì)量，輪輻處厚度δ應在滿足強度條件下設計的薄些。由于結(jié)合齒磨損、變速器剛度不足以及振動等原因，都會導致自動脫檔。 2. 將嚙合齒套齒座上前齒圈的齒厚切薄（切下 ～ ），這樣，換擋后嚙合套的后端面被后齒圈的前端面頂住，從而阻止自動脫檔。這種方案比較有效，應用較多。 ① 滿足最大爬坡度。 )/190 % i0≥ ② 滿足附著條件。中心距較小，輪齒的接觸應力越大，齒輪壽命越短。還有，變速器中心距取得過小，會使變速器長度增加，并因此使軸的剛度被削弱和使齒輪的嚙合狀態(tài)變壞。 齒輪模數(shù)選擇 選取齒輪模數(shù)時一般要遵守的原則是：為了減少噪聲應合理減小模數(shù)，同時增加齒寬；為使質(zhì)量小些，應該增加 模數(shù)，同時減少齒寬；從工藝方面考慮，各檔齒輪應該選用一種模數(shù)；從強度方面考慮，各檔齒輪應有不同的模數(shù)。 對于轎車，為了降低噪聲，應選用 176。等小些的壓力角。 國家規(guī)定的標準壓力角為 20176。、 30176。 螺旋角 齒輪的螺旋角對齒輪工作噪聲、輪齒的強度和軸向力有影響。因此，從提高低檔齒輪的抗彎強度出發(fā)，并不希望用過大的螺旋角；而從提高高檔齒輪的接觸強度著眼，應當選用較大的螺旋角。齒寬窄又會使齒輪的工作應力增加。若齒頂高系數(shù)小，則齒輪重合度小，工作噪聲大；但因輪齒受到的彎矩減小，輪齒的 彎曲應力也減少。 齒輪的變位是齒輪設計中一個非常重要的環(huán)節(jié)。高度變位可增加小齒輪的齒根強度，使它達到和大齒 17 輪強度想接近的程度。 會因保證格擋傳動比的需要，使各相互 嚙合齒輪副的齒數(shù)和不同。對斜齒輪傳動，還可通過選擇合適的螺旋角來達到中心距相同的要求。對于低檔齒輪，由于小齒輪的齒根強度較低，加之傳遞載荷較大，小齒輪可能出現(xiàn)齒根彎曲斷裂的現(xiàn)象。 變速器格擋齒輪齒數(shù)的分配 18 圖 31 齒輪分配示意圖 在初選中心距、齒輪模數(shù)和螺旋角以后，可根據(jù)變速器的檔位、傳動比和傳動方案來分配各檔齒輪的齒數(shù)。 ?cos2mA n0 hZ?= 取整為 A=82mm。 = ?c os/m 22 zd ? =3 40/176。1 ?? drmm 20 21239。 342 ZZi ? （ ） nh mAZ ?cos2? （ ） n843 cos2 mAZZ ??? = 3 21cos822 ?? = 由式 （ ）、（ ） 得 3Z =， 4Z = 取整為 3Z =14， 4Z =37 則，342 ZZi ?? =1437 = 對二擋齒輪進行角度變位： 理論中心距 ? ??cos2 43 ZZmA no ??= 端面壓力角 tan t? =tan n? /cos? t? =176。339。4 ?? dr mm 三檔齒輪 參數(shù)確定 三擋齒輪為斜齒輪，初選 ? =23176。5 ??? zz zAd mm 39。639。 四擋齒輪參數(shù)： 分度圓直徑 ?cos77 nmzd ?= 25 ?cos88 nmzd ?= 齒頂高 ? ? nn3an7 yh mha ???? ? ?= ? ? nn4an8 yh mha ???? ? ?= 式中： n0n /mAAy ）（ ?? = nnn yy ??? ?? = 齒根高 ? ? n7nan7 h mchf ???? ?? = ? ? n8nan8 h mch ???? ?? = 齒全高 7fa7 hh ??h = 齒頂圓直徑 77a7 2 ahdd ?? = 8a88 2hdda ?? = 齒根圓直徑 777 2 ff hdd ?? = 888 2 ff hdd ?? = 當量齒數(shù) ?377v cos/zz ? = ?388v cos/zz ? = 節(jié)圓直徑 87739。8 ??? zz zAd mm 39。 端面嚙合角 tot AA ?? c o sc o s , ?=0. 918 ?? ,t? 變位系數(shù)之和 ??n? ??? zzU 9? = 10? = 求螺旋角 4? 的精確值： ? ??cos2 87 ZZmA n ??= ? =176。9 ?? dr mm 1091039。初選 13Z =23， 11Z =13，則： ? ?131121 ZZmA ， ?? 28 = ? ?2313321 ??? =54mm 為保證倒擋齒輪的嚙合和不產(chǎn)生運動干涉，齒輪 12 和 11 的齒 頂圓之間應保持有 ，則齒輪 11 的齒頂圓直徑 11eD 應為 ADD ee ??? 1112 12 1112 ??? ee DAD =282－ 3 (13+2)－ 1 =118mm 212n ?? mDZ e = 3118 － 2 = 取 12Z =37 計算倒擋軸和第二軸的中心距 A? ? ?2 1113, zzmA ?? = 計算倒擋傳動比 13121113倒 zzzzi ?? = ??? zzU 12? = 13? = ??? zzU 11? = 倒檔齒輪參數(shù)： 29 分度圓直徑 da11=mZ11=39mm da12=mZ12=111mm da13=mZ13=69mm 齒頂高 ha11= ha12 =ha13=3mm 齒根高 hf11= hf12=hf13= 齒全高 f12a11 hh ??h = 齒頂圓直徑 1111a11 2 ahdd ?? =45mm 12a1212 2hdd a ?? =117mm 13a1313 2hdd a ?? =75mm 齒根圓直徑 111111 2 ff hdd ?? = 121212 2 ff hdd ?? = 131313 2 ff hdd ?? = 當量齒數(shù) Zv11=d11=39 Zv12=d12=111 Zv13=d13= 節(jié)圓直徑 39213111139。1139。1239。13 ??? zz zAd mm 39?？梢园演嘄X看做懸掛梁，輪齒根部彎曲應力很大，過度圓角出又有應力集中，故輪齒根部很容易發(fā)生斷裂。因閉式齒輪傳動齒輪在潤滑油中工作 齒面長期受到脈動的接觸應力作用，會逐漸產(chǎn)生大量與齒面成尖角的小裂縫。 3. 齒面膠合 高速重載齒輪傳動，軸線不平行的螺旋齒輪傳動及雙面齒輪傳動，由于齒面相對滑動速度大，接觸壓力大，使齒面間滑動油膜破壞，兩齒面 間金屬材料直接接觸，局部溫度過高，互相熔焊粘聯(lián)，齒面沿滑動方向形成撕傷痕跡，這種損壞形式叫膠合。采用黏度大、耐高溫、耐高壓的潤滑油，提高油膜強度，選擇適當?shù)凝X面表面處理方法和鍍層等，是防止齒面膠合的措施。 大尺寸的齒輪一般采用鑄造毛坯，可選用鑄鋼或鑄鐵作為齒輪材料。采用滲碳工藝時，應選用低碳鋼或低碳合金鋼做齒輪材料；氮化鋼和調(diào)質(zhì)鋼 能采用氮化工藝；采用表面淬火時，對材料沒有特別的要求。 金屬制的軟齒面，配對兩齒輪面的硬度差應保持為 30～ 50HBS 或更多。在選擇齒輪的材料及熱處理時也應考慮其加工性能及制造成本。 變速器齒輪輪齒表面滲碳層深度的推薦范圍如下： ?nm 滲碳層深度 ～ 32 ＜ nm ＜ 5 滲碳層深度 ～ 5?nm 滲碳層深度 ～ 滲碳齒輪在淬火、回火后，要求輪齒的表面硬度為 HRC58～ 63，心部硬度為 HRC33～ 48。 計算各軸的轉(zhuǎn)矩 發(fā)動機最大扭矩為 ，齒輪傳動效率 99%，離合器傳動效率 99%，軸承傳動效率 96%。 m 三檔： T23=T1η 離 η 承 i3= 99% 96% 34/17= N m 齒輪的強度計算 汽車的變速器齒輪使用條件是相似的。 輪齒的彎曲應力 33 圖 32 齒形系數(shù)圖 yzKm KKT c fgw 32?? ?? （ ） 式中： w? — 彎曲應力 （ MPa）； gT — 計算載荷 （ N.mm）； ?K — 應力集中系數(shù)，可近似取 ?K =； fK — 摩擦力影響系數(shù)，主、從動齒輪在嚙合點上的摩擦力方向不同，對彎曲應力的影響也不同；主動齒輪 fK =，從動齒輪 fK =； b — 齒寬 （ mm）； m — 模數(shù)； y — 齒形系數(shù)，如圖 32。）； E — 齒輪材料的彈性模量（ MPa）； b — 齒輪接觸的實際寬度 (mm)； z? 、 b? — 主、從動齒輪節(jié)點處的曲率半徑 (mm)，直齒輪 ?? sinzz r? 、?? sinbb r? ， 斜齒輪 ? ? ??? 2c o ss inzz r? 、 ? ? ??? 2c o ss inbb r? ； zr 、 br — 主、從動齒輪節(jié)圓半徑 (mm)。mm）； nm — 法向模數(shù) （ mm）； z — 齒數(shù)； ? — 斜齒輪螺旋角（