【文章內(nèi)容簡介】 成潤滑膜的作用，而且相對滑動速度越高，潤滑也就越好。當(dāng)輪齒在靠近接線處嚙合時，由于相對滑動速度低，形成油膜的條件差，潤滑不良，摩擦力較大，特別是直齒輪傳動中，通常這時只有一對齒嚙合，輪齒受力也最大，因此，點(diǎn)時也就首先出現(xiàn)在靠近節(jié)線的齒根面上，然后再向其它部位擴(kuò)展。從相對意義上來說，也就是靠近節(jié)線處的齒根面抵抗點(diǎn)蝕的能力最差。提高接觸強(qiáng)度的措施，一方面是合理選擇齒輪參數(shù)，使接觸應(yīng)力降低；另一方面是提高齒面硬度，如采用需用應(yīng)力大的鋼材等。對于高速重載的齒輪傳中，齒面間的壓力大，瞬時溫度高，潤滑效果差，當(dāng)瞬時溫度過高時，相嚙合的兩齒面就會粘在一起，由于此時兩齒面又在相對運(yùn)動，向粘結(jié)的部位即使撕破，于是在齒面上演相對滑動的方向形成傷痕，成為膠合。加強(qiáng)潤滑措施，采用抗膠合能力強(qiáng)的潤滑油，在潤滑油中加入極壓添加劑等，均可防止或減輕齒面的膠合。 變速器齒輪設(shè)計(jì)步驟齒輪設(shè)計(jì)主要是對齒輪參數(shù)的選取遵循的一般原則：為了減少噪聲應(yīng)合理減小模數(shù)，增加齒寬；為使質(zhì)量小，增加模數(shù)，同時減少齒寬；從工藝方面考慮，各檔齒輪應(yīng)選用同一種模數(shù)，而從強(qiáng)度方面考慮，各檔齒數(shù)應(yīng)有不同的模數(shù)。減少轎車齒輪工作噪聲有較為重要的意義，因此齒輪的模數(shù)應(yīng)選小；對貨車，減小質(zhì)量比噪聲更重要，故齒輪應(yīng)選大些的模數(shù)。低檔齒輪應(yīng)選大些的模數(shù)，其他檔位選另一種模數(shù)。少數(shù)情況下汽車變速器各檔齒輪均選用相同的模數(shù)。嚙合套和同步器的接合齒多數(shù)采用漸開線齒輪。由于工藝上的原應(yīng)，同一變速器的接合齒模數(shù)相同。選取較小的模數(shù)值可使齒數(shù)增多，有利換檔。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(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。對轎車，為加大重合度已降低噪聲，取小些；對貨車，為提高齒輪承載力，取大些。變速器齒輪用20176。,嚙合套或同步器的接合齒壓力角用30176。 斜齒輪在變速器中得到廣泛的應(yīng)用。選斜齒輪的螺旋角，要注意它對齒輪工作噪聲齒輪的強(qiáng)度和軸向力的影響。從提高低檔齒輪的抗彎強(qiáng)度出發(fā)，不希望用過大的螺旋角；而從提高高檔齒輪的接觸強(qiáng)度著眼，應(yīng)選用較大螺旋角。斜齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩時，要產(chǎn)生軸向力并作用到軸承上。設(shè)計(jì)時應(yīng)力求中間軸上同時工作的兩對齒輪產(chǎn)生軸向力平衡，以減少軸承負(fù)荷，提高軸承壽命。因此，中間軸上的不同擋位齒輪的螺旋角應(yīng)該是不一樣的。為使工藝簡便，在中間軸軸向力不大時，可將螺旋角設(shè)計(jì)成一樣的，或者僅取為兩種螺旋角。中間軸上全部齒輪的螺旋方向應(yīng)一律取為右旋，則第一、第二軸上的斜齒輪應(yīng)取為左旋。軸向力經(jīng)軸承蓋作用到殼體上。一擋和倒擋設(shè)計(jì)為直齒時，在這些擋位上工作，中間軸上的軸向力不能抵消(但因?yàn)檫@些擋位使用得少，所以也是允許的)，而此時第二軸則沒有軸向力作用。 ，欲使中間軸上兩個斜齒輪的軸向力平衡，須滿足下述條件 ； （41） 由于T=，為使兩軸向力平衡，必須滿足 （42）式中，F(xiàn)a1，F(xiàn)a2為軸向力，F(xiàn)n1，F(xiàn)n2為圓周力r1，r2為節(jié)圓半徑；T為中間軸傳遞的轉(zhuǎn)矩。 最后可用調(diào)整螺旋角的方法，使各對嚙合齒輪因模數(shù)或齒數(shù)和不同等原因而造成的中心距不等現(xiàn)象得以消除。斜齒輪螺旋角可在下面提供的范圍內(nèi)選用：兩軸式變速器為 20176?！?0176。中間軸式變速器為 22176。～34176。貨車變速器：18176?！?4176。 應(yīng)注意齒寬對變速器的軸向尺寸，齒輪工作平穩(wěn)性，齒輪強(qiáng)度和齒輪工作時受力的均勻程度均有影響。 考慮到盡可能的減少質(zhì)量和縮短變速器的軸向尺寸，應(yīng)該選用較小的齒寬。減少齒寬會使斜齒輪傳動平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)被削弱，還會使工作應(yīng)力增加。使用寬些的齒寬，工作時會因軸的變形導(dǎo)致齒輪傾斜，使齒輪沿齒寬方向受力不均勻并在齒寬方向磨損不均勻。 通常跟據(jù)齒輪模數(shù)m的大小來選定齒寬。 直齒：b=KCm, KC為齒寬系數(shù)，～ 斜齒：b= KCmn，～第一軸常嚙合齒輪副的齒寬系數(shù)，KC可取大些，使接觸線長度增加、接觸應(yīng)力降低，以提高傳動平穩(wěn)性和齒輪壽命。齒輪的變位是齒輪設(shè)計(jì)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(qiáng)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(qiáng)度，使它達(dá)到和大齒輪強(qiáng)度想接近的程度。高度變位齒輪副的缺點(diǎn)是不能同時增加一對齒輪的強(qiáng)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(diǎn)，有避免了其缺點(diǎn)。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，會因保證各檔傳動比的需要，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(yīng)對齒輪進(jìn)行變位。當(dāng)齒數(shù)和多的齒輪副采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動或高度變位時，則對齒數(shù)和少些的齒輪副應(yīng)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(biāo)，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(dá)到中心距相同的要求。變速器齒輪是在承受循環(huán)負(fù)荷的條件下工作，有時還承受沖擊負(fù)荷。對于高檔齒輪，其主要損壞形勢是齒面疲勞剝落，因此應(yīng)按保證最大接觸強(qiáng)度和抗膠合及耐磨損最有利的原則選擇變位系數(shù)。為提高接觸強(qiáng)度，應(yīng)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(yuǎn)，以增大齒廓曲率半徑，減小接觸應(yīng)力。對于低檔齒輪，由于小齒輪的齒根強(qiáng)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，一對齒輪齒根總厚度越薄，齒根越弱，抗彎強(qiáng)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，對于變速器中除去一、二檔和倒檔以外的其它各檔齒輪的總變位系數(shù)要選用較小的一些數(shù)值，以便獲得低噪聲傳動。齒輪可與軸設(shè)計(jì)為一體或分開，然后用花鍵，過盈配合或滑動支承等方式與軸連接。 齒輪尺寸小又與軸分開時，其內(nèi)孔直徑到齒根圓處的厚度b()影響齒輪強(qiáng)度，要求尺寸b應(yīng)該大于或等于輪齒危險斷面處的厚度。為了使齒輪裝到軸上以后保持足夠大的穩(wěn)定性，齒輪輪轂部分寬度尺寸C，在結(jié)構(gòu)允許條件下應(yīng)盡可能取大些，至少滿足尺寸C=(1．2～1．4)d2，d2為花鍵內(nèi)徑。為了減小質(zhì)量，輪輻處厚度δ應(yīng)在滿足強(qiáng)度的條件下設(shè)計(jì)得薄些。，可取為花鍵內(nèi)徑的1．25～1．40倍。齒輪表面粗糙度數(shù)值降低，則噪聲減小，齒面磨損速度減慢，提高了齒輪壽命。汽車齒輪齒面的表面粗糙度應(yīng)在0．80～0．40m范圍內(nèi)選用。在初選中心距，齒輪模數(shù)和螺旋角以后，可根據(jù)變速器的檔數(shù)，傳動比和傳動方案來分配各檔齒輪的齒數(shù)。以本次設(shè)計(jì)五檔變速器為例，說明分配齒數(shù)的方法。盡可能使各檔齒輪的齒數(shù)比應(yīng)該不是整數(shù)。 一檔傳動比 i1=(z23z12)/(z2z18) (43)如果z12z18齒數(shù)確定了，則z23與z2的傳動比可求出。為了求z12z18的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和Zh直齒Zh=2A/m斜齒Zh=2Acosb/Mn 計(jì)算后取整，然后進(jìn)行大小齒輪齒數(shù)的分配。中間軸上的一檔小齒輪的齒數(shù)盡可能取小些，以便使z12/z18的傳動比大些，在i1已定的情況下，z23/z2的傳動比可分配小些，使第一軸常嚙合齒輪的齒數(shù)多些，以便在其內(nèi)腔設(shè)置第二軸的前軸承并保證輪軸有足夠的厚度。考慮到殼體上的第一軸軸孔尺寸的限制和裝配的可能性，該齒輪齒數(shù)又不宜取多。中間軸上小齒輪的最少齒數(shù)，還受中間軸軸徑尺寸的限制，即受剛度的限制。在選定時，對軸的尺寸及齒輪齒數(shù)都要統(tǒng)一考慮。轎車中間軸式變速器一檔傳動比i1=～，中間軸上一檔齒輪數(shù)可在15～17間取，貨車在2～17間取。因?yàn)橛?jì)算齒數(shù)和zh后，經(jīng)過取整數(shù)使中心距有了變化，所以應(yīng)根據(jù)zh和齒輪變位系數(shù)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)。求出傳動比z23/z2=i1z18/z12，而常嚙合傳動齒輪中心距和一檔齒輪的中心距相等，即A=mn(z2+z23)/2cos (44) 解方程式（43）和式（44）求z2與z23,求出的z2，z23都應(yīng)取整數(shù)；然后核算一檔傳動比與原傳動比相差多少，如相差較大，只要調(diào)整一下齒數(shù)即可；最后根據(jù)所確定的齒數(shù)，按式（42）算出精確的螺旋角值。若二檔齒輪是直齒輪，模數(shù)與一檔齒輪相同時，則得：i2=z23z7/z2z21 (45)A=m(z7+z21)/2 (46)解兩方程式求出z7,z21。用取整后z7,z21的計(jì)算中心距，若與中心距A有偏差，通過齒輪變位來調(diào)整。二檔齒輪是斜齒輪，螺旋角與常嚙合齒輪的不同時，由式(45)得Z7/z21=i2z2/z23,而A=Mn(z7+z21)/2cos此外，從抵消或減少中間軸上的軸向力出發(fā)，還必須滿足下列關(guān)系式tan/tan=z2(1+z7/z21)/(z2+z23) (47)聯(lián)解上述三個方程式，可求出z7,z21和三個參數(shù)。但借此方程組比較麻煩，可采用比較方便的試湊法，即先選定螺旋角，解式(46)和（47)式，求出z7,z21，再把z7,z21及代入式(44)中，檢查是否滿足或近似滿足軸向力平衡的關(guān)系。如相差太大，則要調(diào)整螺旋角，重復(fù)上述過程，直至符合設(shè)計(jì)要求為止。其他各檔齒輪的齒數(shù)用同一方法確定。倒檔齒輪選用的模數(shù)往往與一檔相同。圖43所是倒檔齒輪z10的齒數(shù)，一般在2123之間，初選z10后，可計(jì)算出中間軸與倒檔軸的中心距A’A’=m(z18+z17)/2為保證倒檔齒輪的嚙合和不產(chǎn)生運(yùn)動干涉，齒輪18和19的齒頂圓之間應(yīng)保持在以上的間隙，則齒輪9的齒頂圓直徑應(yīng)為De18/2++De19/2=A’。De19=2A’De181根據(jù)求得的De19，再選擇適當(dāng)?shù)凝X數(shù)及采用變位齒輪，使齒頂圓De19符合上式。最后計(jì)算倒檔軸與第二軸的中心距。：初取中心矩A=125，直齒輪的模數(shù)m=,則Zh==,取整Zh=～17之間選用[7]，選用z18=13,z12=Zh－z18=56－13=43, 修正A=56/2==。=由以上兩式，再取螺旋角為25176。，求得z2=19,z23=42.二檔齒輪的齒數(shù)和螺旋角的計(jì)算：A=，, ，由以上三個方程，解得z11=39,z20=20,=176。三檔齒輪的齒數(shù)和螺旋角的計(jì)算：A=，由以上三個方程解得z7=31,z21=28,=176。四檔齒輪的齒數(shù)和螺旋角：A=，由以上三個方程解得z6=25,z22=36,=176。倒檔齒輪齒數(shù)的確定：初選z19=22,=De18/2++De19/2=A’。De19=2A’De181修正中間軸與倒檔軸之間的距離mm.綜上所述，齒輪編號齒數(shù)分度圓直徑模數(shù)螺旋角齒寬2197925266253073142811394301243032172102518130501922990262020430212843022363023422528變速器各檔傳動比一檔傳動比：=二檔傳動比：三檔傳動比：四檔傳動比：五檔傳動比：倒檔傳動比： 齒輪的材料及其選擇原則由齒輪的失效形式可知，設(shè)計(jì)齒輪傳動時，應(yīng)是齒面具有較高的抗磨損、抗點(diǎn)蝕、抗膠合及抗塑性變形的能力。因此，對齒輪材料性能的基本要求為：齒面要硬，齒芯要韌。剛才的韌性較好，耐沖擊，還可通過熱處理或化學(xué)處理來改善其力學(xué)性能及提高齒面的硬度，故最適合用來制造齒輪。①鍛鋼除尺寸過大或者是結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜只宜鑄造者外，一般都用鍛鋼制造齒輪，%～%的碳鋼或合金鋼。制造齒輪的鍛鋼可分為：經(jīng)熱處理后切齒的齒輪所用的鍛鋼 度與強(qiáng)度、速度及精度都要求不高的齒輪，應(yīng)采用軟齒面（硬度≤350HBS）以便切齒，并使刀具不致迅速磨損變鈍。因此，應(yīng)將齒輪毛坯經(jīng)過?；ㄕ穑┗蛘{(diào)質(zhì)處理后切齒。切制后即為成品。其精度一般為8級，精切時可達(dá)7級。這類齒輪制造簡便、經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)率高。需進(jìn)行精加工的齒輪所用的鍛鋼 高速、重載及精密機(jī)器（如精密機(jī)床、航空發(fā)動機(jī)）所用的主要傳動齒輪，除要求材料性能外，輪齒具有高強(qiáng)度及齒面的高硬度（如58～65HRC）外，還應(yīng)進(jìn)行磨齒等精加工。合金鋼材根據(jù)所含金屬的成分及性能，可分別是材料的韌性、耐沖擊、耐磨及抗膠合的性能等獲得提高，也可通過熱處理或化學(xué)熱處理改善材料的力學(xué)性能及提高齒面的硬度。所以對于及時高速、重載，又要求尺寸小、質(zhì)量輕的航空齒輪，就都用性能優(yōu)良的合金鋼來制造。②鑄鋼鑄鋼的耐磨性及強(qiáng)度均較好，但應(yīng)經(jīng)過退火及?；幚?，必要時也可進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。鑄鋼常用于尺寸較大的齒輪?；诣T鐵性質(zhì)較脆，抗沖擊及耐磨性均較差，但抗膠合及抗點(diǎn)蝕的能力較好?；诣T鐵齒輪常用于工作平穩(wěn)，速度較低，功率不大的場合。對于高速、輕載及精度不高的齒輪傳動，為了降低噪聲，常用非金屬材料（日夾布塑膠、尼龍等）作小齒輪，大齒輪仍用鋼或鑄鐵制造。為使大齒輪具有足夠的抗磨損及抗點(diǎn)蝕的能力，齒面的硬度應(yīng)為250～350 HBS。齒輪材料的種類很多，在選擇時應(yīng)考慮的因素也很多，下述幾點(diǎn)可供選擇材料時參考：⑴齒輪材料必須滿足工作條件的要求。例如，用于飛行器上的齒輪，要