【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 高系數(shù)對(duì)重合度、齒輪強(qiáng)度、工作噪聲、齒輪相對(duì)滑動(dòng)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(shí)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(rèn)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(guó)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(dòng)比和傳動(dòng)方案來(lái)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(dòng)結(jié)構(gòu)方案示意圖如圖21所示；圖21 變速器傳動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖 一檔： 對(duì)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?yàn)橛?jì)算各檔齒數(shù)和后，經(jīng)過(guò)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(jì)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(dòng)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(jì)算出動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(jì)算倒檔軸與輸出軸的中心距mm 計(jì)算倒檔傳動(dòng)比 所以，經(jīng)計(jì)算修正后齒輪的傳動(dòng)比如表24所示表24 修正后的傳動(dòng)比檔位一二三四五倒檔傳動(dòng)比2正如前所述，根據(jù)我國(guó)公路交通和城市道路交通的基本國(guó)情，本著節(jié)約能源和減少汽車(chē)尾氣排放的原則下，通過(guò)改變變速器的參數(shù)來(lái)改善汽車(chē)的排放和經(jīng)濟(jì)水平。即主要通過(guò)提高低檔的利用率，適當(dāng)縮小低檔傳動(dòng)比之間的差距等措施，以最終達(dá)到更好的適應(yīng)中國(guó)交通狀況目的。（1）傳動(dòng)比的對(duì)比 修正后的傳動(dòng)比的對(duì)比如表25所示表25 傳動(dòng)比分配對(duì)照表檔位一檔二檔三檔四檔五檔倒檔原減速器傳動(dòng)比修正后傳動(dòng)比（2）傳動(dòng)比變化前后扭矩變化定量對(duì)比 通過(guò)提高低檔的利用率，適當(dāng)縮小低檔傳動(dòng)比之間的差距，通過(guò)以下經(jīng)驗(yàn)公式可以計(jì)算變速器在每個(gè)檔位下的輸出扭矩。式中：——變速器處于檔時(shí)輸出的最大扭矩，Nm?！l(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，Nm；——變速器擋傳動(dòng)比；——變速器傳動(dòng)效率，取96%；——離合器傳動(dòng)效率，取99%。所以，由上式可以計(jì)算檔時(shí)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(shí)：扭矩變化率二檔時(shí)： 扭矩變化率三檔時(shí)： 扭矩變化率四檔時(shí)： 扭矩變化率五檔時(shí)： 扭矩變化率對(duì)以上計(jì)算的數(shù)據(jù)繪制表格，如圖22所示圖22傳動(dòng)比變化前后各檔扭矩的變化 綜上可以看出，一、二檔時(shí)，扭矩稍有減小，三、四檔時(shí)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(fèi)者為國(guó)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(diǎn)點(diǎn)，但結(jié)合現(xiàn)在的交通路況，本次設(shè)計(jì)所選用的傳動(dòng)比是合理的。利用圖23可用于齒條型刀具加工外齒輪時(shí)選擇變位系數(shù)。圖中陰影區(qū)以?xún)?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(diǎn)，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(shí)不產(chǎn)生根切； （2）齒頂厚；（3）端面重合度； （4）嚙合時(shí)不發(fā)生齒廓干涉；（5）兩輪最大滑動(dòng)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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(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、延長(zhǎng)齒輪疲勞壽命。 現(xiàn)代汽車(chē)變速器齒輪都采用20CrMnTi，也有采用20Mn2TiB，20MnVB，20MnMoB 的。對(duì)于大模數(shù)的汽車(chē)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(xì)化材料顆粒。為消除應(yīng)力，還要進(jìn)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(dòng)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(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)齒相互嚙合，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低檔和倒檔齒輪，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(jì)選擇齒輪材料為20CrMnTi，～。發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩為Nm，最大扭矩時(shí)轉(zhuǎn)速為3500rpm，齒輪傳動(dòng)效率為99%，離合器傳動(dòng)效率為99%，軸承傳動(dòng)效率為96%。 主動(dòng)軸： 從動(dòng)軸一檔： 從動(dòng)軸二檔： 從動(dòng)軸三檔： 從動(dòng)軸四檔： 從動(dòng)軸五檔： 倒擋軸： 圖24 齒形系數(shù)斜齒圓柱齒輪齒根彎曲強(qiáng)度按其法面上的當(dāng)量直齒圓柱齒輪進(jìn)行計(jì)算，彎曲強(qiáng)度計(jì)算公式為： 式中： ——計(jì)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(dāng)量齒數(shù)在圖24中查得。當(dāng)計(jì)算載荷取作用到變速器第一軸上的發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩時(shí)，對(duì)乘用車(chē)常嚙合齒輪和高擋齒輪，許用應(yīng)力在（180～350）MPa范圍，對(duì)貨車(chē)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(dòng)齒輪，從動(dòng)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(qiáng)度計(jì)算與直齒輪基本相同，其接觸強(qiáng)度按以下公式計(jì)算： 式中：—輪齒的接觸應(yīng)力，Mpa；—計(jì)算載荷，Nmm；—節(jié)圓直徑，mm；—節(jié)點(diǎn)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(shí)際寬度，齒寬，mm；、—主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑(mm)，直齒輪、斜齒輪；、—主、從動(dòng)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(jì)算載荷時(shí)，變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力見(jiàn)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(jì)算一檔齒輪的齒面接觸應(yīng)力 ： ，=，， ，節(jié)圓直徑: 同理可得：②計(jì)算二檔齒輪的齒面接觸應(yīng)力 ：③計(jì)算三檔齒輪的齒面接觸應(yīng)力 ： ④計(jì)算四檔齒輪的齒面接觸應(yīng)力 ： ⑤計(jì)算五檔齒輪的齒面接觸應(yīng)力 ： ⑥計(jì)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(jì)的齒輪均滿足強(qiáng)度要求。