【文章內(nèi)容簡介】 合套的接合大都采用漸開線齒形。由于制造工藝上的原因，同一變速器中的結(jié)合套模數(shù)都去相同，轎車取2~。（2）齒形、壓力角α、螺旋角β和齒寬b 汽車變速器齒輪的齒形、壓力角、及螺旋角按表21選取。表31 汽車變速器齒輪的齒形、壓力角與螺旋角項目 車型 齒形壓力角α螺旋角β轎車 高齒并修形的齒形176。，15176。，16176。176。25176。~45176。 壓力角較小時，重合度大，傳動平穩(wěn)，噪聲低；較大時可提高輪齒的抗彎強度和表面接觸強度。對轎車，為加大重合度已降低噪聲，取小些。在本設計中變速器齒輪壓力角α取20176。,嚙合套或同步器取30176。；斜齒輪螺旋角β取30176。應該注意的是選擇斜齒輪的螺旋角時應力求使中間軸上是軸向力相互抵消。為此，中間軸上的全部齒輪一律去右旋，而第一軸和第二軸上的的斜齒輪去左旋，其軸向力經(jīng)軸承蓋由殼體承受。齒輪寬度b的大小直接影響著齒輪的承載能力，b加大，齒的承載能力增高。但試驗表明，在齒寬增大到一定數(shù)值后，由于載荷分配不均勻，反而使齒輪的承載能力降低。所以，在保證齒輪的強度條件下，盡量選取較小的齒寬，以有利于減輕變速器的重量和縮短其軸向尺寸。通常根據(jù)齒輪模數(shù)的大小來選定齒寬：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，使接觸線長度增加，接觸應力降低，以提高傳動的平穩(wěn)性和齒輪壽命。四、主要零件的選擇(一)各檔傳動比機器齒輪齒數(shù)的確定 在初選了中心距、齒輪的模數(shù)和螺旋角后，可根據(jù)預先確定的變速器擋數(shù)、傳動比和結(jié)構(gòu)方案來分配各擋齒輪的齒數(shù)。下面結(jié)合本設計來說明分配各擋齒數(shù)的方法。 一擋傳動比 （37）為了確定Z11和Z12的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和: （38）其中A=，m=3，故有=，取54 當轎車三軸式的變速器時，則，此處取=17，則可得出=37。上面根據(jù)初選的A及m計算出的可能不是整數(shù)，將其調(diào)整為整數(shù)后，從式（38）看出中心距有了變化，這時應從及齒輪變位系數(shù)反過來計算中心距A，再以這個修正后的中心距作為以后計算的依據(jù)。這里修正為54，則根據(jù)式（38）反推出A=81mm。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比 （39）由已經(jīng)得出的數(shù)據(jù)可確定 （310）而常嚙合齒輪的中心距與一擋齒輪的中心距相等 （311） 由此可得： (312)而根據(jù)已求得的數(shù)據(jù)可計算出： 。 （313）（310）和（313）子聯(lián)立可得：=1=33。則根據(jù)式（37）可計算出一擋實際傳動比為：。 確定其他擋位的齒數(shù)二擋傳動比 （313）而 ，故有 （314）對于斜齒輪， （315）故有： （316） （314）聯(lián)立（316）得：。按同樣的方法可分別計算出：三擋齒輪 ；四擋齒輪 。確定倒擋齒輪的齒數(shù)一般情況下，倒擋傳動比與一擋傳動比較為接近。中間軸上倒擋傳動齒輪的齒數(shù)比一擋主動齒輪10略小，取。而通常情況下，倒擋軸齒輪取21~23，此處取=23。由 （317）可計算出。故可得出中間軸與倒擋軸的中心距 (318) =58mm 而倒擋軸與第二軸的中心: (319) =。齒輪的變位是齒輪設計中一個非常重要的環(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：高度變位和角度變位。高度變位齒輪副的一對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度，使它達到和大齒輪強度想接近的程度。高度變位齒輪副的缺點是不能同時增加一對齒輪的強度，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，有避免了其缺點。有幾對齒輪安裝在中間軸和第二軸上組合并構(gòu)成的變速器，會因保證各擋傳動比的需要，使各相互嚙合齒輪副的齒數(shù)和不同。為保證各對齒輪有相同的中心距，此時應對齒輪進行變位。當齒數(shù)和多的齒輪副采用標準齒輪傳動或高度變位時，則對齒數(shù)和少些的齒輪副應采用正角度變位。由于角度變位可獲得良好的嚙合性能及傳動質(zhì)量指標，故采用的較多。對斜齒輪傳動，還可通過選擇合適的螺旋角來達到中心距相同的要求。變速器齒輪是在承受循環(huán)負荷的條件下工作，有時還承受沖擊負荷。對于高擋齒輪，其主要損壞形勢是齒面疲勞剝落，因此應按保證最大接觸強度和抗膠合劑耐磨損最有利的原則選擇變位系數(shù)。為提高接觸強度，應使總變位系數(shù)盡可能取大一些，這樣兩齒輪的齒輪漸開線離基圓較遠，以增大齒廓曲率半徑，減小接觸應力。對于低擋齒輪，由于小齒輪的齒根強度較低，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?？傋兾幌禂?shù)越小，一對齒輪齒更總厚度越薄，齒根越弱，抗彎強度越低。但是由于輪齒的剛度較小，易于吸收沖擊振動，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、二擋和倒擋以外的其他各擋齒輪的總變位系數(shù)要選用較小的一些數(shù)值，以便獲得低噪聲傳動。其中，一擋主動齒輪12的齒數(shù)Z12=17，因此一擋齒輪不需要變位。(二)變速器齒輪的強度計算與材料的選擇齒輪的損壞形式分三種：輪齒折斷、齒面疲勞剝落和移動換擋齒輪端部破壞。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；輪齒再重復載荷作用下齒根產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋擴展深度逐漸加大，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，一對相互嚙合，齒面相互擠壓，這是存在齒面細小裂縫中的潤滑油油壓升高，并導致裂縫擴展，然后齒面表層出現(xiàn)塊狀脫落形成齒面點蝕。他使齒形誤差加大，產(chǎn)生動載荷，導致輪齒折斷。用移動齒輪的方法完成換擋的抵擋和倒擋齒輪，由于換擋時兩個進入嚙合的齒輪存在角速度茶，換擋瞬間在齒輪端部產(chǎn)生沖擊載荷，并造成損壞。與其他機械設備使用的變速器比較，不同用途汽車的變速器齒輪使用條件仍是相似的。此外，汽車變速器齒輪所用的材料、熱處理方法、加工方法、精度等級、支撐方式也基本一致。如汽車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。因此，比用于計算通用齒輪強度公式更為簡化一些的計算公式來計算汽車齒輪，同樣、可以獲得較為準確的結(jié)果。在這里所選擇的齒輪材料為40Cr。（1）齒輪彎曲強度計算直齒輪彎曲應力 （320）式中，彎曲應力(MPa)； 一擋齒輪10的圓周力 (N)， ；其中 為計算載荷 (Nmm)，d為節(jié)圓直徑。 應力集中系數(shù)，； 摩擦力影響系數(shù)，； b齒寬（mm），取20 t端面齒距（mm）； y齒形系數(shù)當處于一擋時，中間軸上的計算扭矩為： （318） = =659668Nm 故由 可以得出；再將所得出的數(shù)據(jù)代入式（317）可得 當計算載荷取作用到變速器第一軸上的最大扭矩時，一擋直齒輪的彎曲應力在400~850MPa之間。斜齒輪彎曲應力 （319）式中 為重合度影響系數(shù)，；其他參數(shù)均與式（319）注釋相同，選擇齒形系數(shù)y時，按當量模數(shù)在圖（319）中查得。二擋齒輪圓周力： （320）根據(jù)斜齒輪參數(shù)計算公式可得出：=齒輪10的當量齒數(shù)=，可查表（320）得：。故 同理可得： 。依據(jù)計算二擋齒輪的方法可以得出其他擋位齒輪的彎曲應力，其計算結(jié)果如下：三檔σw7=σw8=四檔σw5=σw6=五檔σw3=σw4=六擋σw14=σw15=當計算載荷取作用到第一軸上的最大扭矩時，對常嚙合齒輪和高擋齒輪，許用應力在180~550MPa范圍內(nèi)，因此，上述計算結(jié)果均符合彎曲強度要求。（2）齒輪接觸應力 （321） 式中， 齒輪的接觸應力(MPa)； F齒面上的法向力(N)，； 圓周力在 (N)， ； 節(jié)點處的壓力角；齒輪螺旋角；E齒輪材料的彈性模量 MPa，查資料可取；b齒輪接觸的實際寬度，20mm；主、從動齒輪節(jié)點處的曲率半徑 mm；直齒輪： （322） （323）斜齒輪： （324） （325）其中，分別為主從動齒輪節(jié)圓半徑（mm）。將作用在變速器第一軸上的載荷作為計算載荷時，變速器齒輪的許用接觸應力見下表：表32 變速器齒輪的許用接觸應力齒輪/MPa滲碳齒輪液體碳氮共滲齒輪一擋和倒擋1900~2000950~1000常嚙合齒輪和高擋1300~1400650~700整理可得：直齒： 斜齒：通過計算可以得出各擋齒輪的接觸應力分別如下：一檔σj11 =σj12 =二檔σj9 =σj10 =三檔σj7 =σj8 =四檔σj5 =σj6 =五檔σj3 =σj4 =倒檔σj13 =σj14 =σj15=對照上表可知，所設計變速器齒輪的接觸應力基本符合要求。(三)變速器軸的強度計算與校核（1）軸的結(jié)構(gòu)第一軸通常和齒輪做成一體，前端大都支撐在飛輪內(nèi)腔的軸承上，其軸徑根據(jù)前軸承內(nèi)徑確定。該軸承不承受軸向力，軸的軸向定位一般由后軸承用卡環(huán)和軸承蓋實現(xiàn)。第一軸長度由離合器的軸向尺寸確定，而花鍵尺寸應與離合器從動盤轂的內(nèi)花鍵統(tǒng)一考慮。第一軸如圖31所示：圖31 變速器第一軸中間軸分為旋轉(zhuǎn)軸式和固定軸式。本設計采用的是旋轉(zhuǎn)軸式傳動方案。由于一擋和倒擋齒輪較小，通常和中間軸做成一體，而高擋齒輪則分別用鍵固定在軸上，以便齒輪磨損后更換。（2）軸的尺寸變速器軸的確定和尺寸，主要依據(jù)結(jié)構(gòu)布置上的要求并考慮加工工藝和裝配工藝要求而定。在草圖設計時，由齒輪、換擋部件的工作位置和尺寸可初步確定軸的長度。而軸的直徑可參考同類汽車變速器軸的尺寸選定，也可由下列經(jīng)驗公式初步選定：第一軸和中間軸：