【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 輪模數(shù)的大小來(lái)選定齒寬 [14]： 直齒 b=(~)m， mm 斜齒 b=(~)m， mm 第一軸常嚙合齒輪副齒寬的系數(shù)值可取大一些，使接觸線長(zhǎng)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。 （ 3）分度圓直徑，齒頂圓直徑，齒根圓直徑，齒頂高，齒根高，全齒高 分度圓直徑： d=mz， nmzd=cosβ ； 齒頂高： ah m? ， ah nm? ； 齒根高： h m? ， h ? ； 全齒高： h afhh??； 齒頂圓直徑： 2aad d h?? ； 齒根圓直徑： 2ffd d h?? ； 各檔齒輪齒數(shù)的分配 在初選了中心距、齒輪的模數(shù) [1]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。 確定一檔齒輪的齒數(shù) 一檔傳動(dòng)比 （ 37） 高級(jí)轎車(chē)三軸五檔手動(dòng)機(jī)械式變速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 15 mAZ 2??91012 ZZiZZ gI ?? 為了確定 Z9和 Z10的齒數(shù)， 先求其齒數(shù)和 ?Z : （ 38） 其中 A =、 m =3；故 有 =Z? 當(dāng)轎車(chē)三軸式的變速器 ~?gIi 時(shí)，則 范圍內(nèi)選擇可在 17~1510Z [15]， 此處取 10Z =16，則可得出 9Z =39。 圖 31 檔變速器示意圖 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 （ 38）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 55，則根據(jù)式 （ 38） 反推出 A=，即為標(biāo)準(zhǔn)中心距。 當(dāng)α =20176。時(shí)，齒輪齒數(shù)小于 17，齒輪發(fā)生根切，因此對(duì)一檔齒輪 10Z 進(jìn)行角度 變位： 變位系數(shù) 10min17= 17ZX= 所以，可取 10X =， 9X = 確定常 嚙 合齒輪副的齒數(shù) 由式（ 37）求出常嚙合齒輪的傳動(dòng)比 （ 39） 由 已經(jīng)得出的數(shù)據(jù)可確定 21ZZ = ① 而常嚙合齒輪的中心距與一檔齒輪的中心距相等 高級(jí)轎車(chē)三軸五檔手動(dòng)機(jī)械式變速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 16 ?co s2 )( 21 ZZmA n ??nmAZZ ?c os221 ?? （ 310） 由此可得： （ 311） 而根據(jù)已求得的數(shù)據(jù)可計(jì)算出： 12ZZ? =57 。 ② ① 與 ② 聯(lián)立可得： 1Z =2 2Z =34。 則根據(jù)式（ 37）可計(jì)算出一檔實(shí)際傳動(dòng)比為： giⅠ = 。 對(duì)常嚙合齒輪進(jìn)行變位： 理論中心距： ? ?2121c os2??? ? ZZmA no = 由中心距和嚙合角函數(shù)方程： a cos =a cos??， ， 無(wú)側(cè)隙嚙合方程： inv inv= 2 ta n ZX ??? ??，（ ） （α為弧度） 其中： a 和 a， 分別為標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)和變位齒輪傳動(dòng)的中心距； α和α ， 分別為其嚙合角； a=m/2*（ Z1+Z2）； α =20176。； Z? =Z1+Z2為齒數(shù)和； X? =X1+X2為變位系數(shù)和； inv?， =tanα ， — α ， ， inv? =tanα — α； 因此可求棏： X? = ； u= 21ZZ =34/23=； 查變位系數(shù)線圖得： 計(jì)算 ? 精確值： n12m= 2cosZA ?? X1=； X2= ； 12? =176。 高級(jí)轎車(chē)三軸五檔手動(dòng)機(jī)械式變速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 17 8712 ZZZZig ???nmAZ ?cos2?? 變位 系數(shù)圖 確定其他檔位的齒數(shù) 二檔傳動(dòng)比 （ 312） 而 giⅡ =， 故有： 78ZZ = ③ 對(duì)于斜齒輪， （ 313） 故有： 78ZZ? =57 ④ ③ 聯(lián)立 ④ 得： 7Z =35， 8Z =22 。 按同樣的方法可分別計(jì)算出：三檔齒輪 5Z =30， 6Z =27 ； 五 檔齒輪 3Z =20， 4Z =37 。 二檔變位系數(shù)： X7=， X8=— ； 三檔變位系數(shù)： X5=， X6=— ； 五檔變位系數(shù)： X3=， X4=— ； 確定倒擋齒輪的齒數(shù) 高級(jí)轎車(chē)三軸五檔手動(dòng)機(jī)械式變速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 18 1212131311 ZZZZZZigr ???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 （ 314） 可計(jì)算出 11Z =31。 故可得出中間軸與倒檔軸的中心距 ： 12 131A = m )254Zmm? ??（ Z （ 315） 而倒檔軸與第二軸的中 心距： 11 131A = m )281Zmm?? ??（ Z （ 316） 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)度相接近的程度。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)，又避免了其缺點(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)于高高級(jí)轎車(chē)三軸五檔手動(dòng)機(jī)械式變速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 19 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)齒輪齒根總厚度越薄，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)。 高級(jí)轎車(chē)三軸五檔手動(dòng)機(jī)械式變速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 20 齒輪主要參數(shù)歸納如下表 32。 表 32齒輪主要參數(shù) 主要 參數(shù) 齒 數(shù) 模數(shù) (mm) 螺旋角 變位系數(shù) 分度圓 直徑(mm) 齒根圓 直徑(mm) 齒頂圓 直徑(mm) 齒寬 (mm) 一檔 10z 16 3 0176。 48 54 15 9z 39 117 123 15 二檔 8z 22 30176。 15 7z 31 15 三檔 6z 27 30176。 78 83 15 5z 30 15 五檔 4z 37 30176。 15 3z 20 15 常嚙 2z 34 30176。 98 103 20 1z 23 60 20 倒檔 12z 13 3 0176。 0 39 45 15 13z 23 0 69 75 15 11z 31 0 93 99 15 高級(jí)轎車(chē)三軸五檔手動(dòng)機(jī)械式變速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 21 10tfW F K Kbty?? ?四、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，這時(shí)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差，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。 齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算 （ 1） 直齒輪彎曲應(yīng)力 W?