【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，一般在 21～ 23 之間。 本設(shè)計(jì)中 初步選定 取 為 。 此時(shí)，可以計(jì)算倒擋傳動(dòng)比 ： 顯然， ,圓整后?。?。 故可得出中間軸與倒檔軸的中心距 ： 而倒檔軸與第二軸的中心 的距離： 齒輪變位系數(shù)的選擇 齒輪的變位系數(shù)是齒輪設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié) 。 采用變位 齒輪 ，除為了避免齒輪產(chǎn)生根切和湊配中心距外，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(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)。 由幾對(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)保證各檔傳動(dòng)比的需要，使各相互嚙合的齒輪副的齒數(shù)和不同。為保證各對(duì)齒輪有相同的中心矩，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)和小的齒輪副應(yīng)該采用正角度變位。由于角度變?yōu)榭梢垣@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)載荷的條件下工作，有時(shí)還承受沖擊載荷。對(duì)于高檔齒輪，其主要損壞形式是齒面疲勞剝落，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)。 由于工作需要，有時(shí)齒輪齒數(shù)取得少（如一檔齒輪）會(huì)造成齒輪根切，這不僅削弱了輪齒的抗彎強(qiáng)度，而且使重合度減小。此時(shí)應(yīng)對(duì)齒輪進(jìn)行正變位，以消除根切現(xiàn)象。 總變位系數(shù)越小，一對(duì)齒輪齒根總的厚度越薄，齒根越弱，抗彎強(qiáng)度越低。 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)。 為了 避免根切 ，提高齒根的彎曲強(qiáng)度 ： 當(dāng)小齒輪齒數(shù) 時(shí)， 可以利用正變位避免根切，提高齒根的彎曲強(qiáng)度。 顯然 齒輪的變位系數(shù) x 是徑向變位系數(shù)，加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪時(shí)，齒條形刀具中線與齒輪分度圓相切。加工變位齒輪時(shí)齒條形刀具中線與齒輪分度圓相切位置偏移距離 ，外移 x 為正，內(nèi)移 x為負(fù)。除了圓錐齒輪有時(shí)采用切向變位 外，圓柱齒輪一般只采用徑向變位 。 變位系數(shù) x的選擇不僅僅是為了湊中心距，而主要是為了提高強(qiáng)度和改善傳動(dòng)質(zhì)量。齒輪的變位系數(shù) ： 。 當(dāng)壓力角 a=20176。 時(shí)， 。 其中，一檔主動(dòng)齒輪 ， 因此一檔齒輪 是標(biāo)準(zhǔn)齒輪， 可以 不 變位 。 4 變速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與材料的選擇 齒輪的損壞原因及形式 變速器 齒輪損壞的形式主要有： 輪齒折斷、齒面疲勞剝落 （也稱“點(diǎn)蝕”）、移動(dòng)換檔齒輪端部破壞 以及齒面膠合。 輪齒折斷 的原因一般 分兩種： ① 輪齒受足夠大的沖擊載荷作用，造成輪齒彎曲折斷 ； ② 輪齒再重復(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，導(dǎo)致 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。 輪齒工作時(shí)， 總有 一對(duì)相互嚙合，齒面相互擠壓，存在 于 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 ，俗稱：“起麻點(diǎn)” 。 這個(gè)現(xiàn)象會(huì) 使齒形誤差加大，產(chǎn)生動(dòng)載荷， 很可能會(huì) 導(dǎo)致輪齒折斷。 用移動(dòng)齒輪的方法完成換檔的抵擋和倒擋齒輪，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。 齒面膠合 是指相嚙合點(diǎn)兩齒面，在高壓下直接 接觸發(fā)生粘著，同時(shí)隨著兩齒面的切向相對(duì)滑動(dòng)，使金屬?gòu)凝X面上撕落而形成的一種比較嚴(yán)重的粘著磨損現(xiàn)象。 變速器齒輪的這種破壞出現(xiàn)較少。 齒輪強(qiáng)度計(jì)算與校核 變速器齒輪所用的材料 不同用途汽車的變速器齒輪使用條件仍是相似的。 而且 以現(xiàn)在的工藝技術(shù)而言， 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(jí)、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(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 汽車齒輪，同樣可以獲得較為準(zhǔn)確的結(jié)果。 齒輪是依靠本身的結(jié)構(gòu)尺寸和材料強(qiáng)度來(lái)承受外載荷的，這就要求材料具有較高強(qiáng)度韌性和耐磨性；由于齒輪形狀復(fù)雜，齒輪精度要求高，還要求材料工藝性好。常用材料為鍛鋼、鑄鋼、鑄鐵。 齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算 1 直齒輪彎曲應(yīng)力 的 計(jì)算 參考《汽車設(shè)計(jì)》中，直齒輪彎曲應(yīng)力 的計(jì)算公式： 。 式中， 為彎曲應(yīng)力（ MPa） ； 為圓周力（ N） ， ； 為計(jì)算載荷； d 為節(jié)圓直徑（ mm） ,d=mz； 為應(yīng)力集中系數(shù) ，可近似取 ； 為 摩擦力影響系數(shù)，主動(dòng)齒輪取 ，從動(dòng)齒輪取 ； b 為 齒寬（ mm）； t為 端面齒距 (mm)， ； m 為模數(shù) (mm) ； y 為 齒形系數(shù) 。 因?yàn)辇X輪節(jié)圓直徑 ， z為齒數(shù)，所以() 當(dāng)計(jì)算載荷 取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩 時(shí) ，一檔、倒檔直齒輪許用彎曲應(yīng)力在 400～ 850MPa。 校核：已知： 最大轉(zhuǎn)矩 ， ；那么計(jì)算載荷。 因?yàn)?本變速器的齒輪 取第一軸一檔齒輪的齒寬為 20mm，即 ,模數(shù)初步選定為 ， 而 齒形系數(shù) y 與齒數(shù) Z 的關(guān)系如下圖表示： z(齒形系數(shù)圖 yz) 圓周力 ， ， 主動(dòng)齒輪摩擦力影響系數(shù)，一擋主動(dòng)齒輪 齒寬 b=20mm=， 端面 齒距。 根據(jù)齒形系數(shù)圖， 一檔 齒輪的變位系數(shù) 可以選取 0，選擇不變位 ， 對(duì)應(yīng)的 y取值：。 所以， 彎曲應(yīng)力在 400～ 850MPa 之間， 不 可以滿足要求。 第一檔齒輪變形，當(dāng)時(shí)， ， 彎曲應(yīng)力在 400～ 850MPa 之間，可以滿足要求 。此時(shí)齒輪變形系數(shù) 。 倒檔軸上的倒檔直齒齒輪與一檔齒輪基本相同，且不承受交變載荷，同樣適用。 2 斜齒輪彎曲應(yīng)力 的 計(jì)算 參考《汽車設(shè)計(jì)》中，斜齒輪彎曲應(yīng)力 的計(jì)算公式： 。式中， 為彎曲應(yīng)力（ MPa） ； 為圓周力（ N） ， ； 為計(jì)算載荷；d 為節(jié)圓直徑（ mm） , ,法向模數(shù) ， z為齒數(shù)，斜齒輪螺旋角 ； 為應(yīng)力集中系數(shù) ，可近似取 ； b 為 齒寬（ mm）； t為 法 向齒距 (mm)， ； y 為 齒形系數(shù) ，也是根據(jù) 齒形系數(shù)圖 查得，但此時(shí)； 重合度影響系數(shù) 。 整理有關(guān)參數(shù)后，可得： () 當(dāng)計(jì)算載荷 取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩 時(shí)，對(duì)轎車常嚙合齒輪和高檔齒輪 的 許用彎曲應(yīng)力在 180～ 350MPa 范圍 。 校核： 常嚙合齒輪計(jì)算載荷 取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩 ，已 知 ，齒寬 。 對(duì)于一、二、三擋 及五擋 。 二擋主動(dòng)齒輪 ,那么， ，對(duì)應(yīng)的, 。 彎曲應(yīng)力在 180～ 350MPa 之間，可以滿足要求。 三擋主動(dòng)齒輪 ,那么， ，對(duì)應(yīng)的 。 。 彎曲應(yīng)力在180～ 350MPa 之間，滿足要求。 五擋主動(dòng)齒輪 ,那么， ， 齒寬 ， 齒輪不變形時(shí)，對(duì)應(yīng)的 ， 。彎曲應(yīng)力 不 在 180～ 350MPa 之間， 不 滿足要求。 第五擋齒輪變形，當(dāng)時(shí)， ， 彎曲應(yīng)力在 180～ 350MPa 之間，可以滿足要求 。此時(shí)齒輪變形系數(shù) 。 對(duì)于第四擋， 。四擋主動(dòng)齒輪 ,那么，齒輪不變 形 時(shí)， 對(duì)應(yīng)的, 。 彎曲應(yīng)力 不 在 180～ 350MPa 之間， 不 滿足要求。 第四擋齒輪變形，當(dāng) 時(shí)， 彎曲應(yīng)力在 180～ 350MPa 之間，可以滿足要求 。此時(shí)齒輪變形系數(shù) 。 那么， 一檔齒輪 及倒檔齒輪 變形，齒輪變形系數(shù) ；二擋及三 檔齒輪 不變形，四擋齒輪變形，變形系數(shù)為 ，五擋齒輪變形，變形系數(shù)為 。 3 輪 齒接觸應(yīng)力 的 計(jì)算 參考《汽車設(shè)計(jì)》中 ， 輪齒接觸應(yīng)力 的計(jì)算公式： 。sinsinzzbbrr????式中， 為 輪齒接觸應(yīng)力 （ MPa）； F 為齒面上的法向力（ N） ， 1 /( co s co s )FF ??? ，為圓周力， , 為計(jì)算載荷（ ）， d為節(jié) 圓 直 徑 （ mm）； ? 為 節(jié)點(diǎn)處的壓力角（176。）； ? 為 齒輪螺旋角（176。）； E 為 齒 輪材料的彈性模量（ MPa），； b 為 齒輪接觸的實(shí)際寬度 （ mm） ； zb??、 分別為 主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑（ mm） : 直齒輪： （ ） （ ） 斜齒輪： ??? 2co s/)s in( zz r? （ ） ??? 2c o s/)s in( bb r? （ ） 其中， zbrr、 分別為主從動(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)下表： 表 41 變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力 齒輪 /MPa 滲碳齒輪 液體碳氮共滲齒輪 一檔和倒檔 常嚙合齒輪和高檔 (1)第一軸常嚙合齒輪接觸應(yīng)力 ： 顯然， ， ， ， 節(jié)點(diǎn)處的壓力角 ，齒輪螺旋角 ；所以 。 已知，一擋齒寬 ， 而 ； mmzmr nbb o s2 20s i o s2 s i nc o ss i n 2222 ?? ?????? ????? ；那么。對(duì)照 表 41，本設(shè)計(jì)決定 采用 液體碳氮共滲齒輪 滿足設(shè)計(jì)要求。 （ 2） 五 擋 常嚙合齒輪接觸應(yīng)力： 。 mmzmr nzz o s2 20s i o s2 s i nc o ss i n 2242 ?? ?????? ????? ； mmzmr nbb o s2 20s i o s2 s i nc o ss i n 2232 ?? ?????? ????? ； 又知，五擋齒寬 ，那么 五 擋 常嚙合齒輪接觸應(yīng)力 ：。對(duì)照 表 41，本設(shè)計(jì)決定 采用液體碳氮共滲齒輪滿足設(shè)計(jì)要求。 （ 3） 一檔直齒齒輪接觸應(yīng)力 ； mmmzrzz 20s i i ns i n 12 ??????? ???；mmmzr bb 20s i i ns i n 11 ??????? ??? 。 已知，一擋齒寬 。 對(duì)照 表 41，本設(shè)計(jì)決定 采用 滲碳 齒輪滿足設(shè)計(jì)要求。 （ 4） 倒檔直齒齒輪接觸應(yīng)力 ； mmmzrzz 20s i i ns i n 10 ??????? ???；mmmzr bb 20s i i ns i n 7 ??????? ??? 。 已知，倒擋齒寬 。 對(duì)照 表 41，本設(shè)計(jì)決定 采用 滲碳齒輪 齒輪滿足設(shè)計(jì)要求。 齒輪部分尺寸參數(shù) 齒輪常用參數(shù)定義： 齒頂圓 —— 齒頂所確定的圓，叫齒頂圓 ； 齒根圓 —— 齒槽底部所確定的圓叫齒根圓 ； 齒厚 —— 輪齒兩側(cè)齒廓之間的弧長(zhǎng)稱為該圓上的齒厚 ； 齒槽寬 —— 齒槽兩側(cè)齒廓之間的弧長(zhǎng)稱為該圓上的齒槽寬 ； 齒距（周節(jié)） —— 相鄰兩