【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 度增加，接觸應(yīng)力降低，以提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性和齒輪壽命。 表 34 變速器參數(shù) 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 各檔的齒輪的齒數(shù) Z 在初選了中心距、齒輪的模數(shù)和螺旋角后，可根據(jù)預(yù)先確定的變速器檔數(shù)、傳動(dòng)比和結(jié)構(gòu)方案來(lái)分配各檔齒輪的齒數(shù)。下面結(jié)合本設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)明分配各檔齒數(shù)的方法。 一檔傳動(dòng)比 （ 39） 為了確定 Z9和 Z10的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和 ?Z : （ 310） 其中 A =、 m =3；故有 ??Z 。 模數(shù) 壓力角 螺旋角 齒寬系數(shù) 齒頂高系數(shù) 參數(shù)值 3 20176。 25176。 7 1 汽車(chē)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 房車(chē)離合器的設(shè) 計(jì) 10 91012 ZZiZZ gI ?? ?ZZ?co s2 )( 21 ZZmA n ??nmAZZ ?c os221 ?? 圖 33 五 檔變速器示意圖 當(dāng)房車(chē)三軸式的變速器~?gIi時(shí)，則 范圍內(nèi)選擇可在 17~1510Z ，此處取10Z =16，則可得出 9Z =35。 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（ 310）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(guò)來(lái)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)。 這里 ?Z 修正為 51，則根據(jù)式（ 310）反推出 A=。 由式（ 27）求出常嚙合齒輪的傳動(dòng)比 （ 311） 由已經(jīng)得出的數(shù)據(jù)可確定 而常嚙合齒輪的中心距與一檔齒輪的中心距相等 （ 312） 由此可得： （ 313） 而根據(jù)已求得的數(shù)據(jù)可計(jì)算出： 5321 ??ZZ 。 聯(lián)立可得： 1Z =1 2Z =34。 汽車(chē)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 房車(chē)離合器的設(shè) 計(jì) 11 ?gIi8712 ZZZZig ??? ?ZZnmAZ ?cos2??1212131311 ZZZZZZigr ???)(21 1312 ZZmn ?)(21 1311 ZZA ????則根據(jù)前式， 可計(jì)算出一檔實(shí)際傳動(dòng)比為： 。 二檔傳動(dòng)比 （ 314） 因而有?gIIi， 對(duì)于斜齒輪， （ 315） 故有： 5387 ??ZZ 聯(lián)立得： 2231 87 ?? ZZ 、 。 按同樣的方法可分別計(jì)算出：三檔齒輪 2726 65 ?? ZZ 、 ；四檔齒輪 3716 43 ?? ZZ 、 。 一般情況下，倒檔傳動(dòng)比與一檔傳動(dòng)比較為接近，在本設(shè)計(jì)中倒檔傳動(dòng)比 gri 取 。中間軸上倒檔傳動(dòng)齒輪的齒數(shù)比一檔主動(dòng)齒輪 10 略小，取 1312?Z 。 而通常情況下，倒檔軸齒輪 13Z 取 21~23，此處取 13Z =23。 由 （ 316） 可計(jì)算出 2711?Z 。 故可得出中間軸與倒檔軸的中心距 A′= (317) =50mm 而倒檔軸與第二軸的中心 : (318) =。 齒輪變位系數(shù)的選擇 齒輪的變位是齒輪設(shè)計(jì)中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。采用變位齒輪，除為了避免齒 汽車(chē)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 房車(chē)離合器的設(shè) 計(jì) 12 1717Z? ??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，耐磨性、抗膠合能力及齒輪的嚙合噪聲。 變位齒輪主要有兩類(lèi)：高度變位和角度變位。高度變位齒輪副的一對(duì)嚙合齒輪的變位系數(shù)的和為零。高度變位可增加小齒輪的齒根強(qiáng)度，使它達(dá)到和大齒輪強(qiáng)度想接近的程度。高度變位齒輪副的缺點(diǎn)是不能同時(shí)增加一對(duì)齒輪的強(qiáng)度，也很難降低噪聲。角度變位齒輪副的變位系數(shù)之和不等于零。角度變位既具有高度變位的優(yōu)點(diǎn)，有避免了其缺點(diǎn)。 有幾對(duì)齒輪安 裝在中間軸和第二軸上組合并構(gòu)成的變速器，會(huì)因保證各檔傳動(dòng)比的需要，使各相互嚙合齒輪副的齒數(shù)和不同。為保證各對(duì)齒輪有相同的中心距，此時(shí)應(yīng)對(duì)齒輪進(jìn)行變位。當(dāng)齒數(shù)和多的齒輪副采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)或高度變位時(shí)，則對(duì)齒數(shù)和少些的齒輪副應(yīng)采用正角度變位。由于角度變位可獲得良好的嚙合性能及傳動(dòng)質(zhì)量指標(biāo)，故采用的較多。對(duì)斜齒輪傳動(dòng)，還可通過(guò)選擇合適的螺旋角來(lái)達(dá)到中心距相同的要求。 變速器齒輪是在承受循環(huán)負(fù)荷的條件下工作，有時(shí)還承受沖擊負(fù)荷。對(duì)于高檔齒輪，其主要損壞形勢(shì)是齒面疲勞剝落，因此應(yīng)按保證最大接觸強(qiáng)度和抗膠合劑耐磨損最有 利的原則選擇變位系數(shù)。為提高接觸強(qiáng)度，應(yīng)使總變位系數(shù)盡可能取大一些，這樣兩齒輪的齒輪漸開(kāi)線(xiàn)離基圓較遠(yuǎn)，以增大齒廓曲率半徑，減小接觸應(yīng)力。對(duì)于低檔齒輪，由于小齒輪的齒根強(qiáng)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。 總變位系數(shù)越小，一對(duì)齒輪齒更總厚度越薄，齒根越弱，抗彎強(qiáng)度越低。但是由于輪齒的剛度較小，易于吸收沖擊振動(dòng)，故噪聲要小些。 根據(jù)上述理由，為降低噪聲，變速器中除去一、二檔和倒檔以外的其他各檔齒輪的總變位系數(shù)要選用較小的一些數(shù)值，以便獲得低噪聲傳動(dòng)。其中，一檔主動(dòng)齒輪 10的齒數(shù) Z10〈 17，因此一檔齒輪需要變位。 變位系數(shù) (319) 式中 Z 為要變位的齒輪齒數(shù)。 齒輪精度的選擇 根據(jù)推薦，提高高檔位齒輪的性能，取 1Z ～ 8Z 為 6 級(jí)， 9Z ～ 15Z 為 7 級(jí)。 螺旋方向 由于斜齒輪傳遞扭矩時(shí)要產(chǎn)生軸向力，故設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)要求中間軸上的軸向力平衡。關(guān)于螺旋角的方向，第一、二軸齒輪采用左旋，這樣可使第一、二軸所受的軸向力直接經(jīng)過(guò)軸承蓋作用在變速器殼體上，而不必經(jīng)過(guò)軸承的彈性檔圈傳遞。中間軸齒輪全部采用右旋，因此同時(shí)嚙合的兩對(duì)齒輪軸向力方向相反，軸向力可互相抵消一部分。 9 材料選擇 現(xiàn)代汽車(chē)變速器的齒輪材料大部分采用滲碳合金鋼，其表層的高硬度與心部的高韌性相結(jié)合，能大大提高齒輪的耐磨性及抗彎曲疲勞和接觸疲勞的能力。本次設(shè)計(jì)的齒輪的材料選用 40Cr。 變速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與材料的選擇 齒輪的損壞原因及形式 齒輪的損壞形式分三種：輪齒折斷、齒面疲勞剝落和移動(dòng)換檔齒輪端部破壞。 輪齒折斷分兩種：輪齒受足夠大的沖擊載荷作用，造成輪齒彎曲折斷；輪齒再重 汽車(chē)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 房車(chē)離合器的設(shè) 計(jì) 13 10tfW F K Kbty?? ?10 2/tgF T d?K?gT復(fù)載荷作用下齒根產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋擴(kuò)展深度逐漸加大，然后出現(xiàn)彎曲折斷。前者在變速器中出現(xiàn)的很少，后者出現(xiàn)的多。 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。他使齒形誤差加大，產(chǎn)生動(dòng)載荷，導(dǎo)致輪齒折斷。 用移動(dòng)齒輪的方法完成換檔的抵擋和倒擋齒輪，由于換檔時(shí)兩個(gè)進(jìn)入嚙合的齒輪存在角速度茶，換檔瞬間在齒輪端部產(chǎn)生沖擊載荷，并造成損壞。 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與校核 與其他機(jī)械設(shè)備使用的變速器比較，不同用途汽車(chē)的變速器齒輪使用條件仍是相似的。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。如汽車(chē) 變速器齒輪用低碳合金鋼制造，采用剃齒或齒輪精加工，齒輪表面采用滲碳淬火熱處理工藝，齒輪精度不低于 7 級(jí)。因此，比用于計(jì)算通用齒輪強(qiáng)度公式更為簡(jiǎn)化一些的計(jì)算公式來(lái)計(jì)算汽車(chē)齒輪，同樣、可以獲得較為準(zhǔn)確的結(jié)果。在這里所選擇的齒輪材料為 40Cr。 1. 齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算 （ 1） 直齒輪彎曲應(yīng)力 W? (320) 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（ Nmm）， d節(jié)圓直徑， 應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取 ； fK 摩擦力影響系數(shù)，主動(dòng)齒輪取 ，從動(dòng)齒輪取 ； b齒寬（ mm），取 20 t端面齒距（ mm）； y齒形系數(shù)，如下。 圖 34 齒形系數(shù)圖 汽車(chē)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 房車(chē)離合器的設(shè) 計(jì) 14 9 2max10 1geZ ZTT ZZ? ? ?10 2 gTF d?1w FKbtyK??? ?87 82 gtt TFF d??8 6 7 9 8 . 8 1 . 5 2 1 2 . 2 82 0 7 . 8 5 0 . 1 5 3 2w M P a? ???? ? ?56wMPaMPa?? ??12wMPaMPa?? ??34wM PaM Pa?? ?? 當(dāng)處于一檔時(shí)，中間軸上的計(jì)算扭矩為： （ 321） =170? 1000? ? =659668Nm 故由