【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 及 m 計(jì)算出的 可能不是整數(shù)，將其調(diào)整為整數(shù)后，看出?中心距有了變化，這時(shí)應(yīng)從 及齒輪變位系數(shù)反過(guò)來(lái)計(jì)算中心距 A，再以這個(gè)修正?后的中心距作為以后計(jì)算的依據(jù)。這里 修正為 39，反推出 A=60mm。?Z(2)確定其他檔位的齒數(shù)二檔傳動(dòng)比的計(jì)算 ?cos2)(1ZmAn?? (46) ????nAZ? (47)34i ? (3)齒輪變位系數(shù)的選擇齒輪的變位是齒輪設(shè)計(jì)中一個(gè)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(lèi)：高度變位和角度變位。高度變位齒輪副的一對(duì)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(shí)增加一對(duì)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(duì)齒輪安裝在中間軸和第二軸上組合并構(gòu)成的變速器，會(huì)因保證各檔傳動(dòng)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(duì)齒輪有相同的中心距，此時(shí)應(yīng)對(duì)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(dòng)或高度變位時(shí)，則對(duì)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(dòng)質(zhì)量指標(biāo)，故采用的較多。對(duì)斜齒輪傳動(dòng)，還可通過(guò)選擇合適的螺旋角來(lái)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(shí)還承受沖擊負(fù)荷。對(duì)于高檔齒輪，其主要損壞形勢(shì)是齒面疲勞剝落，因此應(yīng)按保證最大接觸強(qiáng)度和抗膠合劑耐10 / 53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(kāi)線離基圓較遠(yuǎn)，以增大齒廓曲率半徑，減小接觸應(yīng)力。對(duì)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(duì)齒輪齒更總厚度越薄，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(dòng)，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、二檔和倒檔以外的其他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(dòng)。其中，一檔主動(dòng)齒輪 10 的齒數(shù) Z10，因此一檔齒輪需要變位。變位系數(shù) 17Z??? (48)式中 Z 為要變位的齒輪齒數(shù)。因?yàn)辇X輪 1 的齒數(shù)為 11，所以會(huì)發(fā)生根切，所以需要變位。變?yōu)橄禂?shù)為。)(??? 齒輪強(qiáng)度計(jì)算齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與校核與其他機(jī)械設(shè)備使用的變速器比較，有所不同。但不同用途汽車(chē)的變速器齒輪使用條件仍是相似的。此外，汽車(chē)變速器齒輪所用的材料、熱處理方法、加工方法、精度等級(jí)、支撐方式也基本一致。如汽車(chē)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(jí)。因此，比用于計(jì)算通用齒輪強(qiáng)度公式更為簡(jiǎn)化一些的計(jì)算公式來(lái)計(jì)算汽車(chē)齒輪，同樣、可以獲得較為準(zhǔn)確的結(jié)果。在這里所選擇的齒輪材料為 45。1）直齒輪彎曲應(yīng)力 W? btyKFfW?1? (49)式中： 彎曲應(yīng)力（MPa） ；W 一檔齒輪 1 的圓周力（N） 1F 節(jié)圓直徑。 （mm）d 應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取 ；?K 摩擦力影響系數(shù)，主動(dòng)齒輪取 ，從動(dòng)齒輪取 ；f 齒寬（mm） ，取 24mmb端面齒距（mm） ；t .???mt? y齒形系數(shù)，如齒形系數(shù)圖 11 / 53圖 齒形系數(shù)圖 當(dāng)處于一檔時(shí),故由 112dTgF? (410)???ieg Nm (411)31z mm (412) N (413)????w? Mpa (414) MPa (415)當(dāng)計(jì)算載荷取作用到變速器第一軸上的最大扭矩 時(shí)，一檔直齒輪的彎曲應(yīng)maxeT力在 400~850MPa 之間。2) 斜齒輪彎曲應(yīng)力 (416)??btyKFw1?式中 為重合度影響系數(shù)，取 ；其他參數(shù)均與直齒輪注釋相同，? 選擇齒形系數(shù) y 時(shí)，按當(dāng)量模數(shù) 在齒形系數(shù)表中查得，y=?3coszn二檔齒輪圓周力： 12 / 53 zbFE??????????10734max?ZTeg Nm (417) ????zdn mm (418) N (419)? Mpa (420)4964 Mpa 當(dāng)計(jì)算載荷取作用到第一軸上的最大扭矩時(shí)，對(duì)常嚙合齒輪和高檔齒輪，許用應(yīng)力在 180~350MPa 范圍內(nèi)，因此，上述計(jì)算結(jié)果均符合彎曲強(qiáng)度要求。2）齒輪接觸應(yīng)力 j (421) 式中 齒輪的接觸應(yīng)力（ MPa） ；j? 齒面上的法向力（ N） ， ；F????cos1? 圓周力在（N） ， ；1 dTFg21 節(jié)點(diǎn)處的壓力角（ 20176。） ；?齒輪螺旋角（176。） ；?E齒輪材料的彈性模量（MPa） ，材料為 45 可取 ；3190EMPa??b齒輪接觸的實(shí)際寬度（mm） ；直齒輪 b=20mm、斜齒輪 b=主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑（ mm） ；z?b直齒輪： ??sinzr? (422) ib (423) 斜齒輪： ???2cos)in(zr? (424) b (425)其中， 分別為主從動(dòng)齒輪節(jié)圓半徑（mm） 。zrb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maxeT應(yīng)力 見(jiàn)下表：j?表 44 變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力13 / 53/MPaj?齒輪滲碳齒輪 液體碳氮共滲齒輪一檔和倒檔 1900~2022 950~1000常嚙合齒輪和高檔 1300~1400 650~700 通過(guò)計(jì)算可以得出各檔齒輪的接觸應(yīng)力分別如下：一檔： 二檔： 對(duì)照上表 44 可知，所設(shè)計(jì)變速器齒輪的接觸應(yīng)力基本符合要求。 確定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(shè)計(jì)時(shí)，由齒輪、換檔部件的工作位置和尺寸可初步確定軸的長(zhǎng)度。而軸的直徑可參考同類(lèi)汽車(chē)變速器軸的尺寸選定，也可由下列經(jīng)驗(yàn)公式初步選定：第一軸： .).0~4( ????Ad第二軸： 與 關(guān)系：l一軸： ..二軸： 20~0?ld所以，一軸 . 二軸 mm45l軸的校核是評(píng)定變速器是否滿足所要求的強(qiáng)度、剛度等條件，是否滿足使用要求，是設(shè)計(jì)過(guò)程中的重要步驟，主要是為了對(duì)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)校核，達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。變速器齒輪在軸上的位置如圖 43 所示：14 / 53圖 軸受力簡(jiǎn)圖 軸在垂直面內(nèi)撓度為 ，在水平面為 ，轉(zhuǎn)角為 ，則cfsf?； ； ；EILbaFfc321?EILbaFs32?EILabF3)(1??～為輪齒齒寬在中間平面上的圓周力。1～為齒輪齒寬在中間面上的徑向力。2～為彈性模量， ?～為慣性力矩，對(duì)于實(shí)心軸：I 64dI??～為軸的直徑，花鍵處按平均直徑D、 ～為齒輪上作用力矩與支座 A、B 的距離ab～為支座間的距離L軸的全撓度為： 2scff??在其作用下應(yīng)力為： 3dMW??22~nscM為抗彎截面系數(shù)W軸在垂直面和水平面撓度的允許值為 f =—，f =— s所在平面的轉(zhuǎn)角不應(yīng)超過(guò) 。經(jīng)過(guò)計(jì)算校核后該軸滿足要求。15 / 53 第 5 章 同步器的設(shè)計(jì)同步器有常壓式、慣性式和慣性增力式三種。常壓式同步器結(jié)構(gòu)雖然簡(jiǎn)單，但有不能保證嚙合件在同步狀態(tài)下(即角速度相等)換擋的缺點(diǎn)，現(xiàn)已不用。得到廣泛應(yīng)用的是慣性式同步器。慣性式同步器是依靠摩擦作用實(shí)現(xiàn)同步的，在其上面設(shè)有專(zhuān)設(shè)機(jī)構(gòu)保證接合套與待接合的花鍵齒圈在達(dá)到同步之前不可能接觸，從而避免了齒間沖擊。由于變速器輸入軸與輸出軸以各自的速度旋轉(zhuǎn)，變換擋位時(shí)合存在一個(gè)同步問(wèn)題。兩個(gè)旋轉(zhuǎn)速度不一樣齒輪強(qiáng)行嚙合必然會(huì)發(fā)生沖擊碰撞，損壞齒輪。因此，舊式變速器的換擋要采用 兩腳離合 的方式，升擋在空擋位置停留片刻，減擋要在空擋位置加油門(mén)，以減少齒輪的轉(zhuǎn)速差。但這個(gè)操作比較復(fù)雜，難以掌握精確。因此設(shè)計(jì)師創(chuàng)造出同步器，通過(guò)同步器使將要嚙合的齒輪達(dá)到一致的轉(zhuǎn)速而順利嚙合。變速器的換擋操作，尤其是從高擋向低擋的換擋操作比較復(fù)雜，而且很容易產(chǎn)生輪齒或花鍵齒間的沖擊。為了簡(jiǎn)化操作，并避免齒間沖擊，可以在換擋裝置中設(shè)置同步器。 同步器的 工作原理同步器換擋過(guò)程由三個(gè)階段組成。第一階段：同步器離開(kāi)中間位置，做軸向移動(dòng)并靠在摩擦面上。摩擦面相互接觸瞬間，假如齒輪 3 的角速度 ω3，和滑動(dòng)齒套 1的角速度 ωl 不同，在摩擦力矩作用下鎖銷(xiāo)相對(duì)滑動(dòng)齒套 1 轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)不大的角度，并占據(jù)鎖止位置。此時(shí)鎖止面接觸，阻止了滑動(dòng)齒套向換擋方向移動(dòng)。第二階段：來(lái)自手柄傳至換擋撥叉并作用在滑動(dòng)齒套上的力 F，經(jīng)過(guò)鎖止元件又作用到摩擦面上。由于，ω3 和 ωl 不等，在上述表面產(chǎn)生摩擦力?；瑒?dòng)齒套 1 和齒輪 3 分別與整車(chē)和變速器輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)零件相連接。于是，在摩擦力矩作用下，滑動(dòng)齒套 1 和齒輪 3 的轉(zhuǎn)速逐漸接近，其角速度差 Δω=|ω1ω3|減小了。在 Δω=0 瞬間同步過(guò)程結(jié)束。第三階段：Δω=0 ，摩擦力矩消失，而軸向力 F 仍作用在鎖止元件上，使之解除鎖止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)滑動(dòng)齒套和鎖銷(xiāo)上的斜面相對(duì)移動(dòng)，從而使滑動(dòng)齒套占據(jù)了換擋位置。相鄰擋位相互轉(zhuǎn)換時(shí)，應(yīng)該采取不同操作步驟的道理同樣適用于移動(dòng)齒輪換擋的情況，只是前者的待接合齒圈與接合套的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度要求一致，而后者的待接合齒輪嚙合點(diǎn)16 / 53的線速度要求一致，但所依據(jù)的速度分析原理是一樣的。 同步器的功用同步器的種類(lèi)同步器有常壓式和慣性式。目前全部同步式變速器上采用的是慣性同步器，它主要由接合套、同步鎖環(huán)等組成，它的特點(diǎn)是依靠摩擦作用實(shí)現(xiàn)同步。接合套、同步鎖環(huán)和待接合齒輪的齒圈上均有倒角（鎖止角） ，同步鎖環(huán)的內(nèi)錐面與待接合齒輪齒圈外錐面接觸產(chǎn)生摩擦。鎖止角與錐面在設(shè)計(jì)時(shí)已作了適當(dāng)選擇，錐面摩擦使得待嚙合的齒套與齒圈迅速同步，同時(shí)又會(huì)產(chǎn)生一種鎖止作用，防止齒輪在同步前進(jìn)行嚙合。當(dāng)同步鎖環(huán)內(nèi)錐面與待接合齒輪齒圈外錐面接觸后，在摩擦力矩的作用下齒輪轉(zhuǎn)速迅速降低（或升高）到與同步鎖環(huán)轉(zhuǎn)速相等，兩者同步旋轉(zhuǎn)，齒輪相對(duì)于同步鎖環(huán)的轉(zhuǎn)速為零，因而慣性力矩也同時(shí)消失，這時(shí)在作用力的推動(dòng)下，接合套不受阻礙地與同步鎖環(huán)齒圈接合，并進(jìn)一步與待接合齒輪的齒圈接合而完成換擋過(guò)程。 同步器的 參數(shù)的確定 摩擦因數(shù)摩擦因數(shù)除與選用的材料有關(guān)外，還與工作面的表面粗糙度、潤(rùn)滑油種類(lèi)和溫度等因素有關(guān)。作為與同步環(huán)錐面接觸的齒輪上的錐面部分與齒輪做成一體，用低碳合金鋼制成。對(duì)錐面的表面粗糙度要求較高，用來(lái)保證在使用過(guò)程中摩擦因數(shù)變化小。若錐面的表面粗糙度差，在使用初期容易損害同步環(huán)錐面。同步環(huán)常選用能保證具有足夠高的強(qiáng)度和硬度、耐磨性能良好的黃銅合金制造，如錳黃銅、鋁黃銅和錫黃銅等。早期用青銅合金制造的同步環(huán)因使用壽命短，已遭淘汰。由黃銅合金與鋼材構(gòu)成的摩擦副，在油中工作的摩擦因數(shù)取為 。摩擦因數(shù)對(duì)換擋齒輪和軸的角速度能迅速達(dá)到相同有重要作用。摩擦因數(shù)大，換擋省力或縮短同步時(shí)間；摩擦因數(shù)小則反之，甚至失去同步作用。為此，在同步環(huán)錐面處制有破壞油膜的細(xì)牙螺紋槽及與螺紋槽垂直的泄油槽，用來(lái)保證摩擦面之間有足夠的摩擦因數(shù)。 同步環(huán)主要尺寸確定同步環(huán)錐面上的螺紋槽 如果螺紋槽螺線的頂部設(shè)計(jì)得窄些，則刮去存在于摩擦錐面之間的油膜效果好。17 / 53但頂部寬度過(guò)窄會(huì)影響接觸面壓強(qiáng)，使磨損加快。試驗(yàn)還證明：螺紋的齒頂寬對(duì)的影響很大， 隨齒頂?shù)哪p而降低，換擋費(fèi)力，故齒頂寬不易過(guò)