【正文】 中： 1F — 齒輪齒寬中間平面上的徑向力（ N）； 2F — 齒輪齒寬中間平面上的圓周力（ N）； E — 彈性模量（ MPa）， E = 105MPa； I — 慣性矩（ mm4），對于實(shí)心軸， 4 64Id?? ； d — 軸的直徑（ mm），花鍵處按平均直徑計(jì)算； a 、 b — 齒輪上的作用力距支座 A 、 B 的距離（ mm）； L — 支座間的距離（ mm）。 慣性式同步器 慣性式同步器能做到換擋時(shí)，在兩換擋元件之 間的角速度達(dá)到完全相等之前不允許換擋，因而能很好地完成同步器的功能和實(shí)現(xiàn)對同步器的基本要求?；靸啥松烊腈i環(huán)缺口內(nèi)，而缺口的尺寸要比滑快寬一個(gè)接合齒。 36 鎖環(huán)式同步器主要尺寸的確定 接近尺寸 b ，同步器換擋第一階段中間，在滑塊側(cè)面壓在鎖環(huán)缺口側(cè)邊的同時(shí)，且嚙合套相對滑塊作軸向移動(dòng)前，嚙合套接合齒與鎖環(huán)接合齒倒角之間的軸向距離 b ，稱為接近尺寸。若 2? ＜ 1? ，則換擋時(shí)，在摩擦錐面尚未接觸時(shí)，嚙合套接合齒與鎖環(huán)接合齒的鎖止面已位于接觸位置，即接近尺寸 b ＜ 0，此刻因鎖環(huán)浮動(dòng)，摩擦面處無摩擦力矩作用，致使嚙合套可以 通過同步環(huán)，而使同步器失去鎖止作用。 主要參數(shù)的確定 摩擦因數(shù) f 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。 同步環(huán)常選用能保證具有足夠高的強(qiáng)度和硬度、耐磨性能良好的黃銅合金制造，如錳黃銅、鋁黃銅和錫黃銅等。實(shí)驗(yàn)還證明：螺 38 紋的齒頂寬對 f 的影響很大， f 隨齒頂?shù)哪p而降低，換擋費(fèi)力，故齒頂寬不易過大。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。 同步環(huán)徑向厚度 與摩擦錐面平均半徑一樣，同步環(huán)的徑向厚度受結(jié)構(gòu)布置上的限制，包括變速器中心距及相關(guān)零件特別是錐面平均半徑 R 和布置上的限制，不易取得很厚，但必須保證同步環(huán)有足夠的強(qiáng)度。影響鎖止角 ? 選取的因素。鍛造時(shí)選用錳黃銅等材料。 摩擦錐面平均半徑 R R 設(shè)計(jì)得越大，則摩擦力矩越大。通常軸向泄油槽為 6～ 12 個(gè)，槽寬 3～ 4mm。 由黃銅合金與鋼材構(gòu)成的摩擦副，在油中工作的摩擦因數(shù) f 取為 。為了獲得較大的摩擦力矩，又要求用摩擦因數(shù)大而且性能穩(wěn)定的材料制作同步環(huán)。 鎖環(huán)端面與齒輪接合齒端面應(yīng)留有間隙 3? ，并可稱之為后備行程。 分度尺寸 a ，滑塊側(cè)面與鎖環(huán)缺口側(cè)邊接觸時(shí)，嚙合套接合齒與鎖環(huán)接合齒中心線間的距離 a ，稱為分度尺寸。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 △ ? ，致使在錐面上有摩擦力矩，它使鎖環(huán)相對嚙合套和滑塊轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，并由滑快予以定位。雖然它們結(jié)構(gòu)不同，但是它們都有摩擦元件、鎖止元件和彈性元件。 軸在垂直面和水平面內(nèi)撓度的允許值為 ??cf =～ ， ??sf =～。第二軸上的軸頸常用做滾針的滾道，要求有相當(dāng)高的硬度和表面光潔度，硬度應(yīng)在 HRC58～ 63，表面光潔度不低于▽ 8。）， ? — 齒輪螺旋角（176。 荷 gT 取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩 maxeT 時(shí)，一、倒擋 ，直 齒輪許用彎曲應(yīng)力在 400～ 850MPa，貨車可取下限，承受雙向交變載荷作用的倒擋齒輪的許用應(yīng)力應(yīng)取 下限。 0A =83 A=83 A0 ? A 無需 進(jìn)行角度變位： ζ =0 則： 4 ()aoh f m?? ? ??3=3 4 ()foh f c m?? ? ? ?（ +） ?3= 4 2cosnmzd ??? 4 4 42 9 5 .3 2aad d h? ? ? 4 4 42 7 8 .8 2ffd d h? ? ? 3 ()aoh f m?? ? ??3=3 3 ()foh f c m?? ? ? ?（ +） ?3= 3 6cosnmzd ??? 3 3 32 6aad d h? ? ? 3 3 32 6 6 .0 6ffd d h? ? ? 五 擋 ： β 取 30 0A =83 A=83 A0 ? A 無需進(jìn)行角度變位：ζ =0 則： 2 ()aoh f m?? ? ??3=3 2 ()foh f c m?? ? ? ?（ +） ?3= 2 69cosnmzd ??? 2 2 22 75aad d h? ? ? 21 2 2 22 d h? ? ? 1 ()aoh f m?? ? ??3=3 1 ()foh f c m?? ? ? ?（ +） ?3= 1 ??? 1 1 12 102 .6aad d h? ? ? 1 1 12 d h? ? ? 倒檔： 11 ()aoh f m?? ? ??3=3 11 ()foh f c m?? ? ? ?（ +） ?3= 11 nd m Z? ? ? 42 11 11 112 48aad d h? ? ? 11 11 112ffd d h? ? ? 第 4 章 齒輪校核 齒輪損壞形式主要有：輪齒折斷，齒面疲勞剝落，移動(dòng)換擋齒輪端部被 22 破壞及齒面膠合。 這里 ?Z 修正為 51，則根據(jù)式（ ）反推出 A=83mm。對于斜齒輪傳動(dòng)，可以通過選擇合適的螺旋角來達(dá)到中心距相同的要求。 齒輪變位主要有兩類：高度變位和角度變位。 齒寬 b 在選擇齒寬時(shí)，應(yīng)該注意齒寬對變速器的軸向尺寸、質(zhì)量、工作平穩(wěn)性、齒輪強(qiáng)度和齒輪工作時(shí)的受力均勻程度均有影響。 螺旋角 ? 的選取 選取斜齒輪的螺旋角，應(yīng)該注意它對齒輪工作噪聲的、齒輪的強(qiáng)度和軸向力的影響。 16176。 壓力角 ? 齒輪壓力角較小時(shí)。 按下試計(jì)算輪胎半徑： 0 .0 2 5 4 [ (1 )]2s drb ?? ? ? () 其中λ =； 取λ = 代入數(shù)據(jù) 得 sr? mm 其中 KA ＝ ， maxeT ＝ 200N它是一個(gè)基本參數(shù)，其大小不僅對變速器的外形尺寸、體積大小由影響，而且對齒輪的接觸強(qiáng)度由影響。軸承的直徑根據(jù)變速器中心距確定，并保證殼體后壁兩軸承孔之間的距離不小于 620mm。前端采用圓柱滾子軸承來承受徑向力，而 后端 采用外圈由擋圈的球軸承或圓柱滾子軸承。 汽車變速器結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小的特點(diǎn)，采用尺寸大寫的軸承受結(jié)構(gòu)限制，常在布置上油困難。同上述兩種換擋方法比較，雖然它油結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，軸向 尺寸大等缺點(diǎn)，但仍然得到廣泛的應(yīng)用。只有駕駛員用熟練的操作技術(shù)才能使換擋時(shí)齒輪無沖擊，并克服上述缺點(diǎn)；但換擋瞬間駕駛員注意力被分散，又影響行駛安全。 零部件結(jié)構(gòu)方案分析 齒輪形式 變速器用齒輪有直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪兩種。圖 2－ 3e 所示方案是將中間軸上的一倒擋齒輪做成一體，將齒寬加長 。這時(shí)如用在軸的平面上可分開的殼體 ,就能很好的解決軸和齒輪等零部件裝配困難的問題。 在擋數(shù)相同的情況下 ,中間軸式變速器主要在常嚙合齒輪對數(shù) ,軸的支撐方式 ,換擋方式和倒擋傳動(dòng)方案以及擋位布置順序上有差別。 圖 22 分別示出了幾種中間軸式變速器的傳動(dòng)方案。 與中間軸式變速器比較，兩軸式變速器因軸和軸承數(shù)少，結(jié)構(gòu)簡單、輪廓尺寸小和容易布置等優(yōu) 點(diǎn)，此外，各中間擋位因只經(jīng)一對齒輪傳遞動(dòng)力，故傳動(dòng)效率高同時(shí)燥聲也低。汽車工作的道路條件越復(fù)雜、比功率越小，變速器的傳動(dòng)比范圍越大。 設(shè)置動(dòng)力輸出裝置，需要是能進(jìn)行功 率輸出。 Teeth。這樣做既能使軸有足夠大的剛性，又能保證裝配容易。 因?yàn)樽兯傧湓诘蜋n工作時(shí) 有較大的力，所以一般變速箱的低檔都布置靠近軸的后支承處，然后按照從低檔到高檔順序布置各檔位齒輪。 Transmission ratio。 設(shè)置倒擋，使汽車能倒退行駛。 滿足汽車必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，這與變速器的擋數(shù)、傳動(dòng)比有關(guān)。其中，兩軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)汽車上。變速器第一軸的前端經(jīng)軸承支撐在發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪上 ,第一軸上的花鍵用來裝設(shè)離合器的從動(dòng)盤 ,而第二軸的末端經(jīng)花鍵與萬向節(jié)連接。 4 在除直接擋以外的其它擋位工作時(shí) ,中間軸式變速器的 傳動(dòng)效率略有降低 ,這是它的缺點(diǎn)。 變速器用圖 2－ 2c 所示的多支撐結(jié)構(gòu)方案 ,能提高軸的剛度。圖 2－ 3d 所示方案針對前者的缺點(diǎn)作了修改，因而取代了 圖 2－ 3c 所示方案。為防止以外掛如倒擋 ，一般在掛倒擋時(shí)設(shè)有一個(gè)掛倒擋時(shí)需要克服彈簧所產(chǎn)生的力，用來提醒駕駛員注意。這不僅是齒輪端部磨損加劇并過早損壞，同時(shí)使駕駛員精神緊張，而換擋產(chǎn)生的噪聲又使承坐舒適性降低。 使用同步器能保證迅速，無沖擊，無噪聲換擋，而與操作技術(shù)的熟練程度無關(guān)，從而提高了汽車的加速性，燃油經(jīng)濟(jì)性和行駛安全性。至于何處應(yīng)當(dāng)采用何種類型的軸承，是受結(jié)構(gòu)限制并隨所承受的載荷特點(diǎn)不同而不同。 8 中間軸上齒輪工作時(shí)產(chǎn)生的軸向力，原則上由前或后軸承來承受都可以，但當(dāng)在殼體前端面布置軸承蓋由困難時(shí)，必須由后端軸承承受軸向力。 變速器第一軸、第二軸的后部軸承，以及中間軸前、后軸承，按直徑系列一般選用中系列球軸承或圓柱滾 子軸承。對兩軸式變速器，將變速器輸入軸與輸出軸軸線之間的距離稱為變速器的中心距 A。 分析該車發(fā)動(dòng)機(jī)及相關(guān)參數(shù)：該車為輕型載貨汽車，參考相關(guān)車型，選擇輪胎型號為：。 表 汽車變速器齒輪的法向模數(shù) nm 車型 微型、輕型轎車 中級轎車 中型貨車 重型汽車 nm 由于設(shè)計(jì)車型為輕型貨車，所以取 nm =3 mm 。15176。在這次設(shè)計(jì)中我選用壓力角 ? ＝ 20176。之間。采用變位齒輪，除為了避免齒輪產(chǎn)生根切和配湊中心距以外，它還影響齒輪的強(qiáng)度，使用平穩(wěn)性，耐磨損、抗膠合能力及齒輪的嚙合噪聲。為保證各對齒輪由相同的中心距，此時(shí)應(yīng)對齒輪進(jìn)行變位。 上 面根據(jù)初選的 A 及 m 計(jì)算出的 ?Z 可能不是整數(shù)，將其調(diào)整為整數(shù)后，從式（ ）看出中心距有了變化，這時(shí)應(yīng)從 ?Z 及齒輪變位系數(shù)反過來計(jì)算中心距 A，再以這個(gè)修正后的中心距作為以后計(jì)算的依據(jù)。 0A =83 A=83 A0 ? A 無需 進(jìn)行角度變位： ζ =0 則： 6 ()aoh f m?? ? ??3=3 6 ()foh f c m?? ? ? ?（ +） ?3= 6 1cosnmzd ??? 6 6 62 1aad d h? ? ? 6 6 62ffd d h? ? ? 5 ()aoh f m?? ? ??3=3 5 ()foh f c m?? ? ? ?（ +） ?3= 5 7cosnmzd ??? 5 5 52aad d h? ? ? 5 5 52ffd d h? ? ? 20 四擋 ： β 取 20176。 輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算 23 直齒輪彎曲應(yīng)力 w? 圖 齒形系數(shù)圖 yzKmKKTcfgw 32?? ?? （ ） 式中： w? — 彎曲應(yīng)力（ MPa）； gT — 計(jì)算載荷（ ）； ?K — 應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取 ?K =； fK — 摩擦力影響系數(shù)，主、從動(dòng)齒輪在嚙合點(diǎn)上的摩擦力方向不同，對彎曲應(yīng)力的影響也不同；主動(dòng)齒輪 fK =，從動(dòng)齒輪 fK =； b — 齒寬（ mm）； m — 模數(shù)； 24 y — 齒形系數(shù)，如圖 。 =100～ 250Mpa 齒輪接觸應(yīng)力 j? ???????? ?? bzj b EF ??? 114 1 （ ） 式中： j? — 輪齒的接觸應(yīng)力（ MPa）； dTF g /2? gT — 計(jì)算載荷（ ）； 27 d — 節(jié)圓直徑 (mm)； ? — 節(jié)點(diǎn)處壓力角（176。對于只有滑動(dòng)齒 輪工作的第二軸可以采用氰化處理，但對于有常嚙合齒輪工作的第二軸應(yīng)采用滲碳或高頻處理[14]。 軸的全撓度為 ??? sc fff mm。 按結(jié)構(gòu)分，慣性式同步器有鎖銷式、滑塊式、鎖環(huán)式、多片式和多錐式幾種。 35 圖 鎖環(huán)式同步器 4鎖環(huán)； 2滑塊； 3彈簧圈； 8齒輪； 6嚙合套座； 7嚙合套 鎖環(huán)式同步器的工作原理 換檔時(shí)，沿軸向作用在嚙合套上的換檔力，推嚙合套并帶動(dòng)滑快和鎖環(huán)移動(dòng)，直至鎖環(huán)錐面與被接合齒輪上的錐面接觸為止。尺寸 b 應(yīng)大于零，取 b =～ 。為保證 b ＞ 0，應(yīng)使2? ＞ 1? ，通常取 1? = 左右。同步器是在同步環(huán)與連接齒輪之間存在角速度差的條件下工作，要求同步環(huán)有足夠的使用壽命，應(yīng)當(dāng)選用耐磨性能良好的材料。早期用青銅合金制造的同步環(huán)，因使用壽命短已遭淘汰。螺紋槽設(shè)計(jì)得大些，可使被刮下來的油存在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。時(shí)就很少出現(xiàn)咬住現(xiàn)象。 乘用車同步環(huán)厚度比貨車小些，應(yīng)選用鍛件或精密鍛造工藝加工制成，這能提高材料的屈服強(qiáng)度和疲勞壽命