【文章內(nèi)容簡介】 高系數(shù)對重合度、齒輪強度、工作噪聲、齒輪相對滑動速度、齒根切和齒頂厚度等皆有影響。若齒頂高系數(shù)小，則齒輪重合度小、工作噪聲大，此時齒輪受到的彎矩減小，輪齒的彎曲應(yīng)力也減小。因此，從前因齒輪加工精度不高，并認為齒輪上受到的載荷集中作用到齒頂上面，～。在齒輪加工精度提高以后，短齒制齒輪不再被采用，包括我國在內(nèi)。在初選中心距，齒輪模數(shù)和螺旋角以后，可根據(jù)變速器的擋數(shù)，傳動比和傳動方案來分配各檔齒輪的齒數(shù)。一、二、三、四、五擋選用斜齒輪，倒擋選用直齒輪。變速器的傳動結(jié)構(gòu)方案示意圖如圖21所示；圖21 變速器傳動結(jié)構(gòu)示意圖 一檔： 對斜齒有： ，——齒輪中心距； 所以 取整 取 ， ； 所以修正后 . 二檔： ， 取整 ； 所以 ， ， 三檔： ，取整 ； 所以 ， ， 四檔： ，取整 ； 所以 ， ， 五檔： ，取整 ； 所以 ， ， 因為計算各檔齒數(shù)和后，經(jīng)過取整數(shù)使中心距有了變化，所以應(yīng)根據(jù)各檔齒數(shù)和齒輪變位系數(shù)重新計算中心距，在以修正后的中心距作為各檔齒輪齒數(shù)分配的依據(jù)。所以修正后一、二檔 中心距mm； 一、。 ；三、四、五檔中心距 mm；三、四、。 。倒檔齒輪采用直齒滑動齒輪，選用的模數(shù)與一檔接近，初選為3。倒檔齒輪的齒數(shù)一般在21～23之間，初選后，可以計算出動力輸入軸和倒檔軸的中心距。初選，則：mm，為保證倒檔齒輪的嚙合和不產(chǎn)生運動干涉，則齒輪12的齒頂圓直徑應(yīng)為 mm 所以 又 ， 由上可得 mm 所以 ，??； 計算倒檔軸與輸出軸的中心距mm 計算倒檔傳動比 所以，經(jīng)計算修正后齒輪的傳動比如表24所示表24 修正后的傳動比檔位一二三四五倒檔傳動比2正如前所述，根據(jù)我國公路交通和城市道路交通的基本國情，本著節(jié)約能源和減少汽車尾氣排放的原則下，通過改變變速器的參數(shù)來改善汽車的排放和經(jīng)濟水平。即主要通過提高低檔的利用率，適當縮小低檔傳動比之間的差距等措施，以最終達到更好的適應(yīng)中國交通狀況目的。（1）傳動比的對比 修正后的傳動比的對比如表25所示表25 傳動比分配對照表檔位一檔二檔三檔四檔五檔倒檔原減速器傳動比修正后傳動比（2）傳動比變化前后扭矩變化定量對比 通過提高低檔的利用率，適當縮小低檔傳動比之間的差距，通過以下經(jīng)驗公式可以計算變速器在每個檔位下的輸出扭矩。式中：——變速器處于檔時輸出的最大扭矩，Nm?！l(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，Nm；——變速器擋傳動比；——變速器傳動效率，取96%；——離合器傳動效率，取99%。所以，由上式可以計算檔時原減速器最大輸出扭矩和修正后相應(yīng)檔位的最大輸出扭矩，以及扭矩的變化率。得：一檔時：扭矩變化率二檔時： 扭矩變化率三檔時： 扭矩變化率四檔時： 扭矩變化率五檔時： 扭矩變化率對以上計算的數(shù)據(jù)繪制表格，如圖22所示圖22傳動比變化前后各檔扭矩的變化 綜上可以看出，一、二檔時，扭矩稍有減小，三、四檔時扭矩增大率較大，保證了在三、四檔速度較高的情況下，仍然具有較好的加速性能，考慮到速騰（Sagitar）的定位，其消費者為國內(nèi)一、二、三線城鎮(zhèn)的群體，加上現(xiàn)階段城鄉(xiāng)交通道路的大量完善，所以，即使一、二檔的扭矩較原MQ200稍微小一點點，但結(jié)合現(xiàn)在的交通路況，本次設(shè)計所選用的傳動比是合理的。利用圖23可用于齒條型刀具加工外齒輪時選擇變位系數(shù)。圖中陰影區(qū)以內(nèi)為許用區(qū)，各射線為等嚙合角線。根據(jù)齒數(shù)和在許用區(qū)內(nèi)選擇合適的點，可得相應(yīng)的變位系數(shù)和，再由圖左側(cè)齒數(shù)比的斜線找到分配的變位因數(shù),取變位因數(shù)。由該線圖選擇的并分配的、可保證：（1）加工時不產(chǎn)生根切； （2）齒頂厚；（3）端面重合度； （4）嚙合時不發(fā)生齒廓干涉；（5）兩輪最大滑動率接近或相等。圖23 選擇變位因數(shù)線圖（=，ha*=1） ①一檔齒輪變位后的參數(shù)：角度變位后的端面壓力角： = 所以 。端面嚙合角： 解得查表得變位系數(shù)和： = = 分度圓直徑:mm mm齒頂高：mm mm齒根高: 全齒高:mm mm齒頂圓直徑:mm mm齒根圓直徑:mm mm當量齒數(shù): ②二檔齒輪變位后的參數(shù)：角度變位后的端面壓力角： = 所以 。端面嚙合角： 解得查表得變位系數(shù)和：= = 分度圓直徑:mm mm齒頂高：mm mm齒根高: 全齒高: mm mm齒頂圓直徑:mm mm齒根圓直徑:mm mm當量齒數(shù): ③三檔齒輪變位后的參數(shù)：角度變位后的端面壓力角： = 所以 。端面嚙合角： 解得查表得變位系數(shù)和：=0 = 分度圓直徑:mm mm齒頂高：mm mm齒根高: 全齒高: mm mm齒頂圓直徑:mm mm齒根圓直徑:mm mm當量齒數(shù): ④四檔齒輪變位后的參數(shù)：角度變位后的端面壓力角： = 所以 。端面嚙合角： 解得查表得變位系數(shù)和：=0 = 分度圓直徑:mm mm齒頂高：mm mm齒根高: 全齒高: mm mm齒頂圓直徑:mm mm齒根圓直徑:mm mm當量齒數(shù): ⑤五檔齒輪變位后的參數(shù)：角度變位后的端面壓力角： = 所以 。端面嚙合角： 解得查表得變位系數(shù)和：=0 = 分度圓直徑:mm mm齒頂高：mm mm齒根高: 全齒高: mm mm齒頂圓直徑:mm mm齒根圓直徑:mm mm當量齒數(shù): ⑥倒檔齒輪變位后參數(shù)：角度變位后的端面壓力角： 查表得變位系數(shù)和： 分度圓直徑: mm mm mm齒頂高: mm mm mm齒根高: mm mmmm全齒高: mm mm mm齒頂圓直徑：mm mm mm齒根圓直徑： mm mm mm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，對切削加工性能及成本也應(yīng)考慮。值得指出的是，對齒輪進行強力噴丸處理以后，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，使得傳動平穩(wěn)、效率提高、延長齒輪疲勞壽命。 現(xiàn)代汽車變速器齒輪都采用20CrMnTi，也有采用20Mn2TiB，20MnVB，20MnMoB 的。對于大模數(shù)的汽車變速器齒輪，可采用25CrMnMo 等鋼材，這些低碳合金鋼都需要隨后的滲碳、淬火處理，以提高表面硬度，細化材料顆粒。為消除應(yīng)力，還要進行回火。變速器齒輪的損壞形式主要有：輪齒折斷，齒面疲勞剝落，移動換擋齒輪端部破壞以及齒面膠合。輪齒折斷分兩種：齒輪受足夠大的沖擊載荷作用，造成輪齒彎曲折斷；輪齒在重復(fù)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，一對齒相互嚙合，齒面相互擠壓，這時存在齒面細小裂縫中的潤滑油油壓升高，并導(dǎo)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(dǎo)致輪齒折斷。 用移動齒輪的方法完成換檔的低檔和倒檔齒輪，由于換檔時兩個進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。齒輪表面采用滲碳淬火熱處理工藝，其滲碳層深度推薦采用下列值： ，滲碳層深度（～）mm。 ，滲碳層深度（～）mm； ，滲碳層深度（～）mm；表面硬度HRC58～63，心部硬度HRC33～48 ，本次設(shè)計選擇齒輪材料為20CrMnTi，～。發(fā)動機最大扭矩為Nm，最大扭矩時轉(zhuǎn)速為3500rpm，齒輪傳動效率為99%，離合器傳動效率為99%，軸承傳動效率為96%。 主動軸： 從動軸一檔： 從動軸二檔： 從動軸三檔： 從動軸四檔： 從動軸五檔： 倒擋軸： 圖24 齒形系數(shù)斜齒圓柱齒輪齒根彎曲強度按其法面上的當量直齒圓柱齒輪進行計算，彎曲強度計算公式為： 式中： ——計算載荷，Nmm；——法向模數(shù)，mm；——齒數(shù)；——斜齒輪螺旋角；——應(yīng)力集中系數(shù)，=；——齒寬系數(shù)=；——重合度影響系數(shù)，=；——齒形系數(shù)，按當量齒數(shù)在圖24中查得。當計算載荷取作用到變速器第一軸上的發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩時，對乘用車常嚙合齒輪和高擋齒輪，許用應(yīng)力在（180～350）MPa范圍，對貨車為(100～250)MPa。①一檔齒輪的彎曲應(yīng)力：，， ，176。； ②二檔齒輪的彎曲應(yīng)力：，， ，176。；③三檔齒輪的彎曲應(yīng)力：，， ，176。； ④四檔齒輪的彎曲應(yīng)力：，， ，176。； ⑤五檔齒輪的彎曲應(yīng)力：，， ，176。； ⑥倒檔齒輪的彎曲應(yīng)力：，，， ， 上式中：為摩擦力影響系數(shù)，主動齒輪，從動齒輪。 綜上可以得各檔齒輪的彎曲應(yīng)力，如表26所示。表26 各檔齒輪的彎曲應(yīng)力檔 位彎曲應(yīng)力（Mpa）一二三四五倒 檔斜齒輪齒面接觸強度計算與直齒輪基本相同，其接觸強度按以下公式計算： 式中：—輪齒的接觸應(yīng)力，Mpa；—計算載荷，Nmm；—節(jié)圓直徑，mm；—節(jié)點處壓力角，—齒輪螺旋角；—齒輪材料的彈性模量，=207Gpa；—齒輪接觸的實際寬度，齒寬，mm；、—主、從動齒輪節(jié)點處的曲率半徑(mm)，直齒輪、斜齒輪；、—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(yīng)力見表27所示?！”?7變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力齒輪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1300～1400650～700①計算一檔齒輪的齒面接觸應(yīng)力 ： ，=，， ，節(jié)圓直徑: 同理可得：②計算二檔齒輪的齒面接觸應(yīng)力 ：③計算三檔齒輪的齒面接觸應(yīng)力 ： ④計算四檔齒輪的齒面接觸應(yīng)力 ： ⑤計算五檔齒輪的齒面接觸應(yīng)力 ： ⑥計算五檔齒輪的齒面接觸應(yīng)力 ： 綜合齒輪的彎曲應(yīng)力和接觸應(yīng)力，此次設(shè)計的齒輪均滿足強度要求。