【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 度逐漸加大，然后出現(xiàn)彎曲折斷。（出現(xiàn)的多） 點(diǎn)蝕 輪齒工作時(shí)，一對(duì)齒輪相互嚙合，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)塊狀剝落而形成小麻點(diǎn)。它使齒形誤差加大，產(chǎn)生動(dòng)載 荷，并可能導(dǎo)致輪齒折斷。 移動(dòng)換擋齒輪端部破壞 用移動(dòng)齒輪的方法完成換擋的低擋和倒擋齒輪，由于換擋時(shí) 兩個(gè)進(jìn)入嚙合的齒輪存在角速度差，換擋瞬間在輪齒端部產(chǎn)生 沖擊載荷，并造成損壞。 齒面膠合 負(fù)荷大、齒面相對(duì)滑動(dòng)速度又高的齒輪，在接觸壓力大且接 觸處產(chǎn)生高溫作用的情況下使齒面間的潤(rùn)滑油膜破壞，導(dǎo)致齒 面直接接觸，在局部高溫、高壓作用下齒面互相熔焊粘連，齒 面沿滑動(dòng)方向形成撕傷痕跡，稱為齒面膠合。這種破壞出現(xiàn)較 少。 二、輪齒強(qiáng)度計(jì)算 與其它機(jī)械行業(yè)比較，不同用途汽車的變速 器齒輪使用條件仍是相似的。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(jí) 別、支承方式也基本一致。如汽車變速器齒輪用 低碳合金鋼制作，采用剃齒或磨齒精加工，齒輪 表面采用滲碳淬火熱處理工藝，齒輪精度為不低 于 7級(jí)。因此，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)算汽車齒輪，同樣可以 獲得較為準(zhǔn)確的結(jié)果。下面介紹的是計(jì)算汽車變 速器齒輪強(qiáng)度用的簡(jiǎn)化計(jì)算公式。 w?b tyKKF fw??? 1w?1F 1F gTgT?K ?KfKfKfK輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算 (1)直齒輪彎曲應(yīng)力 (311) 式中， 為彎曲應(yīng)力 (MPa)； 為圓周力 (N)， =2 ／ d； 為計(jì)算載荷 (Nmm)； d為節(jié)圓直徑 (mm)； 為應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取 =； 為摩擦力影響系數(shù)，主、從動(dòng)齒輪在嚙合點(diǎn)上的摩擦力方向 不同，對(duì)彎曲應(yīng)力的影響也不同：主動(dòng)齒輪 =， =； b為齒寬 (mm)， b= t 為端面齒距 (mm)， t=π m； m為模數(shù) (mm)； y 為齒形系數(shù)，見圖 319(下圖 ) 從動(dòng)齒輪 b 為齒寬 (mm)， 齒形系數(shù)圖 (假定載荷作用在齒頂 α=20176。 ， =1) 因?yàn)辇X輪節(jié)圓直徑 d=mz，式中 z為齒數(shù)，所以將上述有關(guān)參數(shù) 代入式 (311)后得 (312) 當(dāng)計(jì)算載荷取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩時(shí)，一、倒擋 直齒輪許用彎曲應(yīng)力在 400～ 850N／ mm178。，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 。 (2)斜齒輪彎曲應(yīng)力 (313) 為圓周力 (N)， 為計(jì)算載荷 (Nmm)； d 為節(jié)圓直徑 (mm)， d= 32 gfwcT K Km zK y????w?1wFKb ty K??? ?1FgT1F2 gTd?c osnmz ?? 為法面模數(shù) (mm)； ? z 為齒數(shù)； β為斜齒輪螺旋角 (176。 )； ? 為應(yīng)力集中系數(shù)， =； ? b 為齒面寬 (mm)； ? t 為法面齒距 (mm)， t=π ； ? y 為齒形系數(shù)，可按當(dāng)量齒數(shù) 在圖 319中 ? 查得； ? 為重合度影響系數(shù)， = 將上述有關(guān)參數(shù)代人式 (313)，整理后得到斜齒輪彎曲應(yīng)力 為 (314) 當(dāng)計(jì)算載荷 取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩 時(shí)， 對(duì)轎車常嚙合齒輪和高擋齒輪的許用應(yīng)力在 180～ 350N／ mm178。 范圍，對(duì)貨車為 100～ 250N／ mm178。 nm?K ?Knm3c osnzz ???K ?K??????KyKzmKTgw 3c os2gT maxeT輪齒接觸應(yīng)力 輪齒的接觸應(yīng)力按下式計(jì)算 (315) 為輪齒的接觸應(yīng)力 (N／ mm178。)； F 為齒面上的法向力 (N)， ； 為圓周力 (N)， =2 ／ d；為計(jì)算載荷 (Nmm)； d 為節(jié)圓直徑 (mm)； α 為節(jié)點(diǎn)處壓力角 (176。 )， β為齒輪螺旋角 (176。 )； E 為齒輪材料的彈性模量 (MPa)； b 為齒輪接觸的實(shí)際寬度 (mm)； 、 為主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑 (mm)，直齒輪： ， ，斜齒輪： ； 、 為主、從動(dòng)齒輪節(jié)圓半徑 (mm)。 ????????????? bzj bFE 114 1 j?j?? ???? c o sc o s/1FF1F 1F gTz? b???? s inzz r ??? s inbb r ? ? ???? 2c o s/s i nzz r? ? ???? 2c o s/s i nbb r zr br將作用在變速器第一軸上的載荷 ／ 2作為計(jì)算載荷時(shí)，變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力 見表 3— 3。 maxeTj? 齒輪 滲碳齒輪 液體碳氮共滲齒輪 一擋和倒擋 19002022 9501000 常嚙合齒輪 和高擋 1300~1400 650700 /j M Pa?變速器齒輪多數(shù)采用滲碳合金鋼，其表層的高硬度與芯部的高韌性 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。 在選用鋼材及熱處理時(shí)，對(duì)切削加工性能及成本也應(yīng)考慮。 值得指出的是，對(duì)齒輪進(jìn)行強(qiáng)力噴丸處理以后，齒輪彎曲疲 勞壽命和接觸疲勞壽命都能提高。齒輪在熱處理之后進(jìn)行磨齒， 能消除齒輪熱處理的變形；磨齒齒輪精度高于熱處理前剃齒和擠 齒齒輪精度，使得傳動(dòng)平穩(wěn)、效率提高；在同樣負(fù)荷的條件下， 磨齒的彎曲疲勞壽命比剃齒的要高。 國(guó)內(nèi)汽車變速器齒輪材料主要用 20CrMnTi、 20Mn2TiB、 16MnCr 20MnCr 25MnCr5。滲碳齒輪表面硬度為 58～ 63HRC，芯部硬度為 33～ 48HRC。 三、軸的強(qiáng)度計(jì)算 變速器工作時(shí)，由于齒輪上有圓周力、徑向力和軸向力作 用，其軸要承受轉(zhuǎn)矩和彎矩。變速器的軸應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng) 度。因?yàn)閯偠炔蛔愕妮S會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，破壞了齒輪的正確嚙 合，對(duì)齒輪的強(qiáng)度、耐磨性和工作噪聲等均有不利影響。所以 設(shè)計(jì)變速器軸時(shí)，其剛度大小應(yīng)以保證齒輪能實(shí)現(xiàn)正確的嚙合 為前提條件。 設(shè)計(jì)階段可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和已知條件先初選軸的直徑，然后 根據(jù)公式進(jìn)行有關(guān)剛度和強(qiáng)度方面的驗(yàn)算。 （一）初選軸的直徑 ?已知中間軸式變速器中心距 A時(shí)，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(duì)中間軸， d/L≈ ～ ，對(duì)第二軸， d/L≈ ～ 。 ? 第一軸花鍵直徑 d（ mm）可按下式初選 ?式中： K為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)， K=～ ； Temax為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（ Nm）。 3 m a xed K T?（二）軸的強(qiáng)度驗(yàn)算 對(duì)齒輪工作影響最大的是軸在垂直面內(nèi)產(chǎn)生的撓度和軸 在水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)角。前者使齒輪中心距發(fā)生變化，破壞了齒 輪的正確嚙合；后者使齒輪相互歪斜，如圖 320所示，致使 沿齒長(zhǎng)方向的壓力分布不均勻。 初步確定軸的尺寸以后，可對(duì)軸進(jìn)行剛度和強(qiáng)度驗(yàn)算。 欲求中間軸式變速器第一軸的支點(diǎn)反作用力，必須先求第二 軸的支點(diǎn)反力。擋位不同，不僅圓周力、徑向力和軸向力不 同，而且力到支點(diǎn)的距離也有變化，所以應(yīng)當(dāng)對(duì)每個(gè)擋位都 進(jìn)行驗(yàn)算。驗(yàn)算時(shí)將軸看做鉸接支承的梁。作用在第一軸上 的轉(zhuǎn)矩應(yīng)取 maxeT圖 320 變速器軸的變形簡(jiǎn) （ a）軸在垂直面內(nèi)的變形 圖 320 變速器軸的變形簡(jiǎn) （ b）軸在水平面內(nèi)的變形 軸的撓度和轉(zhuǎn)角可按 《 材料力學(xué) 》 有關(guān)公式計(jì)算。計(jì)算時(shí)僅 計(jì)算齒輪所在位置處軸的撓度和轉(zhuǎn)角。第一軸常嚙合齒輪副，因 距離支承點(diǎn)近、負(fù)荷又小，通常撓度不大，故可以不必計(jì)算。變 速器齒輪在軸上的位置如圖 31 6所示時(shí)，若軸在垂直面內(nèi)撓度 為 ，在水平面內(nèi)撓度為 和轉(zhuǎn)角 為，則可分別用下式計(jì) 算 式中， 為齒輪齒寬中間平面上的圓周力 (N)； 為齒輪齒寬中間平面上的徑向力 (N)； E 為彈性模量 (MPa)， E= MPa； I 為慣性矩 ( )，對(duì)于實(shí)心軸： I= ／ 64； d 為軸的直徑 (mm)，花鍵處按平均直徑計(jì)算； a、 b為齒輪上作用力距支座 A、 B的距離； L為支座間距離。 cf sf ?E ILbaFfc 3221?E ILbaFfs 3222? ? ?E ILababF31 ???1F2F5104d?4mm圖 3— 21 變速器軸的撓度和轉(zhuǎn)角 軸的全撓度 f為 ≤。 軸在垂直面和水平面撓度的允許值為 =～ ， =～ 。齒輪所在平面的轉(zhuǎn)角不應(yīng)超過(guò) 。 與中間軸齒輪常嚙合的第二軸上的齒輪，常通過(guò)青銅襯套或 滾針軸承裝在軸上，也有的省去襯套或滾針軸承直接裝在軸上， 這就能夠增大軸的直徑，因而使軸的剛度增加。 22 sc fff ??[]cf[]sf軸的強(qiáng)度計(jì)算 作用在齒輪上的徑向力和軸向力，使軸在垂直面內(nèi)彎曲變 形，而圓周力使軸在水平面內(nèi)彎曲變形。在求取支點(diǎn)的垂直面和 水平面內(nèi)的支反力 和 之后，計(jì)算相應(yīng)的彎矩 、 。軸 在轉(zhuǎn)矩 和彎矩同時(shí)作用下，其應(yīng)力為 式中， M= (Nmm)； d為軸的直徑 (mm)，花鍵處取內(nèi)徑； w為抗彎截面系數(shù) ( ) 。 在低擋工作時(shí)， [ ]≤400MPa 除此之外，對(duì)于軸上的花鍵，應(yīng)驗(yàn)算齒面的擠壓應(yīng)力。 變速器的軸用與齒輪相同的材料制造。 cF sF cM sMnT332dMWM????222 nsc TMM ??3mm?第五節(jié) 同步器計(jì)算 功用：使結(jié)合套與待嚙合齒圈迅速同步，縮短換檔時(shí)間， 同時(shí)防止嚙 時(shí)齒間沖擊。 結(jié)構(gòu)： 同步裝置、鎖止裝置、結(jié)合裝置 分類： ? 同步器 有常壓式、慣性式和慣性增力式三種。常壓式同步 器結(jié)構(gòu)雖然簡(jiǎn)單，但有不能保證嚙合件在同步狀態(tài)下 (即角速度 相等 )換擋的缺點(diǎn)，現(xiàn)已不用。得到廣泛應(yīng)用的是慣性式同步器， 大致分為 鎖環(huán)式慣性同步器 ，鎖銷式慣性同步器 一、慣性式同步器 慣性式同步器能做到換擋時(shí)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，因而能完善地完成同步器的功能和實(shí) 現(xiàn)對(duì)同步器的基本要求。 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。雖然它們的結(jié)構(gòu)不同，但都有摩擦元件、鎖止元 件和彈性元件。 （一）鎖銷式同步器 鎖銷式同步器結(jié)構(gòu) 上圖所示鎖銷式同步器的摩擦元件是同步環(huán) 2和齒輪 3上的 凸肩部分，分別在它們的內(nèi)圈和外圈設(shè)計(jì)有相互接觸的錐形摩 擦面。鎖止元件位于滑動(dòng)齒套 1的圓盤部分孔中做出的錐形肩角 和裝在上述孔中、在中部位置處有相同角度的斜面鎖銷 4。鎖銷 與同步環(huán) 2剛性連接。彈性元件是位于滑動(dòng)齒套 1圓盤部分徑向 孔中的彈簧 7。在空擋位置，鋼球 5在彈簧壓力作用下處在銷 6的 凹槽中，使之保持滑動(dòng)齒套與同步環(huán)之間沒(méi)有相對(duì)移動(dòng)?；?