【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 檔及倒檔190020009501000常嚙合及高檔13001400650700增大或的增大將降低接觸應(yīng)力。直齒輪模數(shù) （68）式中：——計(jì)算載荷 ——應(yīng)力集中系數(shù)，直齒輪取 ——摩擦力影響系數(shù)，主動(dòng)齒輪，被動(dòng)齒輪 ——齒輪的齒數(shù) ——齒寬系數(shù)，直齒輪取 ——齒形系數(shù)，當(dāng)齒高系數(shù)相同而節(jié)點(diǎn)處壓力不同時(shí)，可按下式換并非壓力角的齒形系數(shù)：，當(dāng)相同，時(shí)， ——輪齒彎曲應(yīng)力，當(dāng)時(shí)，直齒輪許用應(yīng)力 （69）式中：——齒寬系數(shù)，直齒輪取，斜齒輪取 ——法面模數(shù) 已知I檔傳動(dòng)比，且 （610）為了確定，的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和： （611）應(yīng)取為整數(shù)，然后將分配給。三軸式變速器的時(shí)，則可在范圍內(nèi)選擇。選定后則可求得I檔大齒輪的齒數(shù)：。選擇齒輪的齒數(shù)時(shí)應(yīng)注意最好不使相配齒輪的齒數(shù)和為偶數(shù)，以減少大、小齒輪的齒數(shù)間有共約數(shù)的機(jī)會(huì)，否則會(huì)引起齒面的不均勻磨損。若按式（611）計(jì)算所得的不是整數(shù)，則取為整數(shù)后需按該式反算中心距A，修正后的中心距則是各檔齒輪齒數(shù)分配的依據(jù)。由式（610）得 （612）因常嚙合傳動(dòng)齒輪副與I檔齒輪副以及其他各檔齒輪副的中心距相同，故由式（611） 得 （613） 將式（612） 、式（613）聯(lián)立求解，且將求出的，都取整數(shù)。然后代入式（610）核算。 II檔齒輪也為直齒輪且模數(shù)與I檔相同時(shí)，則有 （614） （615）聯(lián)立求解后將求出的，取整數(shù)，用式（614）反算中心距，若與前面確定的中心距有偏差，則可通過(guò)齒輪的角度變位來(lái)調(diào)整。通常I檔與倒檔選用同一模數(shù)，且通常倒檔齒輪10的齒數(shù)。初選后計(jì)算中間軸與倒檔軸的中心距： （616）為避免干涉，齒輪8與齒輪9 的齒頂圓（直徑為，）之間應(yīng)有不小于的間隙，則有 （617）求出后，再以為根據(jù)選擇齒數(shù)及變位系數(shù)，使?jié)M足式（716）。最后計(jì)算倒檔軸于第二軸的中心距。同步器使變速器換檔輕便、迅速，無(wú)沖擊，無(wú)噪聲，且可延長(zhǎng)齒輪壽命，提高汽車的加速性能并節(jié)油，故轎車變速器除倒檔、貨車除I檔、倒檔外，其它檔位多裝用。要求其轉(zhuǎn)矩容量較大，性能穩(wěn)定、耐用。慣性同步器能確保同步嚙合換檔，性能穩(wěn)定、可靠，因此在現(xiàn)代汽車變速器中得到了最廣泛的應(yīng)用。它又分為慣性鎖止式和慣性增力式。用得最廣泛的是鎖環(huán)式、鎖銷式等慣性鎖止式同步器，它們雖結(jié)構(gòu)有別，但工作原理無(wú)異，都有摩擦元件、鎖止元件和彈性元件。掛檔時(shí)，在軸向力作用下摩擦元件相靠，在慣性轉(zhuǎn)矩作用下產(chǎn)生摩擦力矩，使被結(jié)合的兩部分逐漸同步；鎖止元件用于阻止同步前強(qiáng)行掛檔；彈性元件使嚙合套等在空檔時(shí)保持中間位置，又不妨礙整個(gè)結(jié)合和分離過(guò)程。清掃車的變速器采用鎖環(huán)式同步器，其工作可靠、耐用，應(yīng)摩擦錐面半徑受限，轉(zhuǎn)矩容量不大，適于輕型以下汽車。在其嚙合套座外花鍵上的三個(gè)軸向槽中放著可沿槽移動(dòng)的滑塊，它們由兩個(gè)彈簧圈壓向嚙合套并以其中部的凸起定位于嚙合套中間的內(nèi)環(huán)槽中?；瑝K兩端伸入鎖環(huán)缺口，缺口比滑塊寬一個(gè)接合齒寬。掛檔時(shí)，嚙合套帶動(dòng)滑塊推動(dòng)鎖環(huán)與被嚙合齒輪的錐面相靠，轉(zhuǎn)速差產(chǎn)生的摩擦力矩使鎖環(huán)相對(duì)于嚙合套及滑塊轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度并由滑塊定位，恰使嚙合套齒端與鎖環(huán)齒端以鎖止斜面相抵，此時(shí)換檔力經(jīng)鎖止斜面將鎖環(huán)進(jìn)一步壓緊，錐面間的摩擦力矩進(jìn)一步增大，產(chǎn)生滑磨。選擇適當(dāng)?shù)膮?shù)，使在換檔力作用下鎖止面上產(chǎn)生的迫使鎖環(huán)回正的脫鎖力矩小于錐面間的摩擦力矩，可阻止同步前掛檔。當(dāng)錐面摩擦力矩克服了被結(jié)合部分的慣性力矩后，轉(zhuǎn)速差及摩擦力矩消失，脫鎖力矩迫使鎖環(huán)回正，鎖止斜面脫開(kāi)，嚙合套克服滑塊的彈簧力而越過(guò)鎖環(huán)與齒輪的結(jié)合齒同步嚙合，保證無(wú)沖擊換檔。慣性同步器的結(jié)構(gòu)型式雖各有不同，但工作原理都是一樣的，其實(shí)質(zhì)是利用被結(jié)合件的慣性防止同步前掛檔。分析鎖環(huán)式同步器掛檔過(guò)程可知，同步器的掛檔過(guò)程可分為三個(gè)階段。第一階段，在換檔撥叉的推動(dòng)下，同步器離開(kāi)中間位置作軸向移動(dòng)，使摩擦元件的兩摩擦表面相接觸，慣性力矩引起的轉(zhuǎn)速差產(chǎn)生的摩擦力矩使鎖止元件轉(zhuǎn)至鎖止位置，完成鎖止過(guò)程，以阻止同步前掛檔，這時(shí)摩擦力矩大于脫鎖力矩，使鎖止可靠。第二階段，在繼續(xù)施加的軸向力作用下，經(jīng)鎖止面?zhèn)髦聊Σ帘砻娴恼龎毫Σ粩嗉哟螅鼓Σ粮痹诨ミ^(guò)程中的兩摩擦表面的角速度逐漸接近，當(dāng)摩擦力矩克服了被結(jié)合部分的慣性力矩后，兩摩擦表面間的轉(zhuǎn)速差及摩擦力矩均消失，完成同步過(guò)程。第三階段，摩擦力矩消失后，軸向仍作用在鎖止元件上，鎖止面正壓力的切向分力產(chǎn)生的脫鎖力矩使鎖止元件倒轉(zhuǎn)某個(gè)角度，使兩鎖止面脫離接觸，完成脫離過(guò)程，讓同步器順利地同步掛檔。為了深入了解同步器的工作原理，應(yīng)對(duì)其做理論分析與計(jì)算，在分析與計(jì)算中考慮到常溫條件下潤(rùn)滑油阻力對(duì)齒輪的轉(zhuǎn)速的影響可以忽略不計(jì)，并假設(shè)在同步過(guò)程中車速保持不變，這一假設(shè)在道路阻力系數(shù)、同步時(shí)間時(shí)是符合實(shí)際的。由于變速器輸出端所連的是整車，具有相當(dāng)大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，這意味著變速器輸出端的轉(zhuǎn)速在換檔瞬間保持不變，而輸入端靠摩擦作用達(dá)到與輸出端同步。輸入端慣性質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)方程： (618)將上式積分得 式中：——同步器輸入端零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ——同步器輸入端零件的角速度 ——同步器輸出端零件的角速度 ——同步器的摩擦力矩 ——同步時(shí)間由上式可得同步時(shí)間為 (619)式中：——發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的角速度 ,——變速器的第檔和第（）檔傳動(dòng)比。將上式中的以摩擦面所受的軸向力代替，為司機(jī)在換檔時(shí)所施加的換檔力，則 (620)式中：——發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)由較低檔換至較高檔時(shí)，取為發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率下的轉(zhuǎn)速，否則取為最大轉(zhuǎn)矩下的轉(zhuǎn)速。 ——同步器摩擦錐面的摩擦系數(shù) 、——摩擦錐面的半錐角和平均半徑同步器摩擦錐面的滑磨功為 將式的代入上式，并將其中的值用代入，得同步器的滑磨功與其摩擦面積之比稱為同步器的比滑磨功。對(duì)高檔同步器值應(yīng)不大于；而對(duì)低檔同步器則應(yīng)不大于。為了阻止同步前掛檔，則要求摩擦力矩大于脫鎖力矩，若忽略鎖止面的摩擦系數(shù) (621)根據(jù)，則可建立同步器的鎖止條件：式中：——摩擦系數(shù) ——分別為摩擦錐面及鎖止面的平均半徑 ——摩擦錐面的半錐角 ——鎖止面的鎖止角表達(dá)了同步器鎖止條件，鎖止角是按脫鎖力矩的參數(shù)關(guān)系來(lái)確定。愈小則摩擦力矩愈大，故為增大同步器容量值應(yīng)取小一些，但為了避免摩擦面的自鎖應(yīng)使大于摩擦角，后者與摩擦系數(shù)有關(guān)，即。推薦，的上限允許到。當(dāng)取時(shí)摩擦力矩較大，但當(dāng)錐面粗糙度控制不嚴(yán)時(shí)會(huì)有粘著和咬住現(xiàn)象。摩擦系數(shù)隨摩擦副材料、摩擦表面粗糙度、潤(rùn)滑油種類及溫度等因素的不同而異。一般，在油中工作的青銅鋼同步器摩擦副，可按計(jì)算。通常，在內(nèi)錐面上制有破壞油膜的細(xì)牙螺紋槽及與之相交的軸向泄油槽，以提高摩擦系數(shù)的值。螺紋槽的齒頂寬要窄一些以利刮油，可取為左右或更小些，齒頂越尖則接觸面上的壓強(qiáng)和磨損就越大。螺距可取，螺紋角一般取。再者，齒頂所在的錐表面的加工精度及粗糙度要求高，不允許有切削刀痕，最好進(jìn)行研磨。軸向泄油槽一般為6個(gè)，槽寬約，槽深要?jiǎng)偤眠_(dá)到螺紋槽深。2. 摩擦錐面的平均半徑和同步器錐環(huán)的徑向厚度和都受到變速器齒輪中心距及有關(guān)零件的尺寸和布置上的限制。當(dāng)結(jié)構(gòu)布置允許時(shí)，和應(yīng)盡量取大些。3. 摩擦錐面的工作面寬同步錐環(huán)的工作面寬，受到變速器總長(zhǎng)的尺寸限制，也要為散熱和耐磨損提供足夠大的摩擦面積。可根據(jù)摩擦表面的許用壓力[]來(lái)確定： (622)式中：——摩擦力矩， ——摩擦系數(shù) ——摩擦面的平均半徑， []——摩擦表面的許用壓力，對(duì)鋼青銅摩擦副，4. 鎖止角，通常取5. 同步時(shí)間與軸向推力 可按式計(jì)算，由該式可知與是一對(duì)相互影響的可變參數(shù)。應(yīng)按最短時(shí)間達(dá)到同步狀態(tài)來(lái)考慮軸向力的大小。而為使換檔方便值又不能過(guò)大，一般在范圍內(nèi)，清掃車取下限。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)控制在以下。在換檔過(guò)程中因同步器的作用而改變轉(zhuǎn)速的零件統(tǒng)稱為輸入端零件，通常它包括第一軸及離合器從動(dòng)盤(pán)、中間軸及其齒輪、與中間軸齒輪相嚙合的第二軸常嚙合齒輪等。為計(jì)算其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，首先要求出各零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，然后換算到被同步的零件上。將軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)換為軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)，存在以下關(guān)系： (623)式中：——軸的齒輪齒數(shù) ——軸的齒輪齒數(shù)換直接檔時(shí)輸入端的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為： (624)式中：——第一軸及離合器從動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ——第一軸常嚙合傳動(dòng)齒輪的齒數(shù) ——中間軸常嚙合傳動(dòng)齒輪的齒數(shù) ——中間軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之總和：換其他檔時(shí)輸入端的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為： (625)式中：——第二軸上被掛檔齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ——被掛檔齒輪副的中間軸齒輪齒數(shù) ——被掛檔齒輪副的第二軸齒輪齒數(shù) ——中間軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之總和：同步環(huán)多用銅基合金制造，與同步錐環(huán)組成摩擦副的錐表面多與被同步的傳動(dòng)齒輪及其結(jié)合齒做成一體，由低碳合金鋼制造，滲碳淬火后表面硬度約為HRC60，其表面應(yīng)光潔，粗糙度要求達(dá)到。變速器軸在工作中承受著轉(zhuǎn)矩及來(lái)自齒輪嚙合的圓周力、徑向力。剛度不足會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，破壞齒輪的真確嚙合，產(chǎn)生過(guò)大的噪聲，降低齒輪的強(qiáng)度、耐磨性及壽命。軸的徑向及軸向尺寸對(duì)其剛度影響很大，且軸長(zhǎng)與軸頸應(yīng)協(xié)調(diào)。變速器軸的最大直徑與支撐的距離可按下列關(guān)系式初選： 對(duì)第一軸及中間軸： 對(duì)第二軸： 三軸式變速器的第二軸與中間軸的最大直徑可根據(jù)中心距按下式初選：第一軸花鍵部分直徑可根據(jù)最大轉(zhuǎn)矩按下式初選： （626）初選的軸徑還需根據(jù)變速器的結(jié)構(gòu)布置和軸承與花鍵、彈性檔圈等標(biāo)準(zhǔn)以及軸的剛度與強(qiáng)度驗(yàn)算結(jié)構(gòu)進(jìn)行修正。在進(jìn)行軸的剛度和強(qiáng)度驗(yàn)算時(shí)，欲求三軸式變速器第一軸的支撐反力，必須先求出第二軸的支撐反力。應(yīng)當(dāng)對(duì)每個(gè)檔為下的軸的剛度和強(qiáng)度都進(jìn)行驗(yàn)算，因?yàn)闄n為不同不僅齒輪的圓周力、徑向力和軸向力不同，而且著力點(diǎn)也有變化。驗(yàn)算時(shí)可將軸看作是鉸接支撐的梁，第一軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩。計(jì)算用的齒輪嚙合的圓周力、徑向力及軸向力可按下式求出： （627）式中：——至計(jì)算齒輪的傳動(dòng)比； ——計(jì)算齒輪的節(jié)圓直徑，； ——節(jié)點(diǎn)處壓力角； ——螺旋角； ——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，也是第一軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，；應(yīng)校核在彎矩和轉(zhuǎn)矩聯(lián)合作用下的變速器軸的強(qiáng)度。作用在齒輪上的徑向力和軸向力使軸在垂直面內(nèi)彎曲變形并產(chǎn)生垂向撓度；而圓周力使軸在水平面內(nèi)彎曲變形并產(chǎn)生水平撓度。在求得各支點(diǎn)的垂向反力和水平反力后，計(jì)算相應(yīng)的垂向彎矩和水平彎矩。則彎矩和轉(zhuǎn)矩聯(lián)合作用下的軸應(yīng)力為 （628）式中： ——計(jì)算轉(zhuǎn)矩，； ——軸在計(jì)算斷面處的直徑，花鍵處取內(nèi)徑，； ——彎曲截面系數(shù)，； ——在計(jì)算斷面處軸的垂向彎矩，； ——在計(jì)算斷面處軸的水平彎矩，； ——許用應(yīng)力，在低檔工作時(shí)取。變速器軸與齒輪的制造材料相同。在實(shí)際運(yùn)行中尚未發(fā)現(xiàn)過(guò)變速器軸的疲勞破壞情況。因?yàn)闉榱说玫綕M足的剛度，軸都設(shè)計(jì)得有足夠的強(qiáng)度儲(chǔ)備。對(duì)齒輪工作影響最大的是軸的垂向撓度和軸斷面在水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)角，前者改變了齒輪的中心距并破壞了齒輪的正確嚙合；后者使大小齒輪相互歪斜導(dǎo)致沿齒長(zhǎng)方向壓力分布不均勻。變速器在工作中產(chǎn)生的齒輪嚙合力、軸支撐反力以及軸的撓度和斷面轉(zhuǎn)角等。在垂直面內(nèi)第二軸的撓度及斷面轉(zhuǎn)角分別為 （629）在垂直面內(nèi)第二軸的撓度及斷面轉(zhuǎn)角分別為 （630）式中：——相應(yīng)齒輪的節(jié)圓半徑； ——相應(yīng)處軸斷面的慣性矩。在上述計(jì)算中，花鍵軸的計(jì)算直徑可取為花鍵內(nèi)徑的倍。軸斷面的轉(zhuǎn)角不應(yīng)大于（弧度）。軸的垂向撓度的容許值；軸的水平撓度的容許值。軸的合成撓度 （631）長(zhǎng)的軸應(yīng)進(jìn)行扭轉(zhuǎn)剛度的驗(yàn)算，使軸的扭轉(zhuǎn)角不超過(guò)許用值。每米長(zhǎng)軸扭轉(zhuǎn)角的許用值為。在轉(zhuǎn)矩的作用下，長(zhǎng)為的軸的扭轉(zhuǎn)角為 （632）則單位長(zhǎng)度的轉(zhuǎn)角為