【文章內(nèi)容簡介】 1?gi 2）變速器總體設(shè)計要求參數(shù) 根據(jù)變速器總體設(shè)計要求，選定以下參數(shù)： 齒輪模數(shù)的選?。? 齒輪模數(shù)是一個重要的參數(shù)，并且影響他的選取因素又很多，如齒輪的強度、質(zhì)量、噪聲、工藝要求等。 表 模數(shù)選取 車型 乘用車的發(fā)動機排量 V/L 貨車的最大總質(zhì)量 m/t V= V= m= m 模數(shù) m/mm ~ ~ ~ ~ 嚙合套和同 步器的接合齒多數(shù)采用漸開線齒形。由于工藝上的原因，同一變速器中的接合齒模數(shù)相同。 根據(jù)表 ， 其取用范圍是：乘用車和總質(zhì)量 m 在 ~14t 的貨車為 ~；總質(zhì)量 m 大于 14t 的貨車為~。選取較小的模數(shù)值可使齒數(shù)增多，有利于換擋。 齒輪模數(shù)： mmm ~4? 壓力角： ?20?? 螺旋角： b= ?20 齒輪齒頂高系數(shù)： mmha 1* ? 頂隙系數(shù)： mmc * ? 齒輪齒數(shù)和： 55??z EQ140汽車 變速器輸出軸總成設(shè)計 23 理論主中心距： mmmza 1 1 0425520 ???? ? 實際主中心距： mma 121? 嚙合角： ? o s121110a r c c o sc o sa r c c o s 39。039。 ??????? ????????? ?? aa 變位系數(shù)和： ? ? ? ? 552 39。 ??????? ?? ??? invinvtginvinvtgzx ??? 中心距變動系數(shù)： 2 7 1 1 01 2 10 ????? m aay 齒高變動系數(shù)： ?????? ? yxy 全齒高： mmymmh ???????? 各檔齒輪 齒數(shù)： 181?cz ， 432?cz 1511?z ， 4612?z 2221?z ， 3922?z 3031?z ， 3132?z 2441?z ， 3742?z 221?dz ， 232 ?dz 各檔傳動比： ????? zzzzi ccg ????? zzzzi ccg EQ140汽車 變速器輸出軸總成設(shè)計 24 ????? zzzzi ccg ????? zzzzi ccg 15?gi 212 ??????? ddccgd zzzzzzi 3）齒輪的強度計算 （ 1）直齒輪的彎曲應(yīng)力btyKKF fw ?? 1? 式中， w? 為彎曲應(yīng)力（ MPa） 。 1F 為圓周力（ N）， 1 F =2dTg ； gT 為計算載荷（ mmN? ） 。d 為節(jié)圓直徑（ mm） ； ?K 為應(yīng)力集中系數(shù) ， 可近似取 ?K =。 fK為摩擦力影響系數(shù)，主從動齒輪在嚙合點上的摩擦力方向不同，對彎曲應(yīng)力的影響也 不同；主動齒輪 fK =， 從動齒輪 fK =； b 為齒寬 （ mm）； t 為端面齒距（ mm）， t=pm， m 為模數(shù)； y 為齒形系數(shù)，如圖 所示。 EQ140汽車 變速器輸出軸總成設(shè)計 25 圖 齒形系數(shù)圖 因為齒輪節(jié)圓直徑 d=mz，式中 z 為齒數(shù) ,所以將上述有關(guān)參數(shù)代入上面的式子得 ycfgw zKm KKT 32?? ?? 一檔齒輪為直齒輪： gT =2802N ?K = fK = m= z=42 cK =1 y= EQ140汽車 變速器輸出軸總成設(shè)計 26 M P aw 22 3 ????? ????? 當計算載荷取作用到變速器第一軸上的最大扭矩 maxeT 時，一檔直齒輪的彎曲應(yīng)力在 400~850MPa 之間。 （ 2）斜齒輪彎曲應(yīng)力 w? gw btyKKF ?? 1? 式中， 1F 為圓周力（ N）， 1 F =2 gT /d； gT 為計算載荷（ N mm）； d 為節(jié)圓直徑（ mm）， d= nm z/ ?cos ， nm 為法向模數(shù)（ mm）； z 為齒數(shù)； b 為齒寬（ mm）；t 為法向齒距（ mm） , t=p nm ； K? 為重合度影響系數(shù)，取 ； ? ? ；選擇齒形系數(shù) y 時，按當量模數(shù) 3/ cosnzz ?? 在圖 （ ） 中查得。將上述有關(guān)參數(shù)代入式子得gcgw KyKKT3nzm 2?? ?? ?cos 二檔齒輪為斜齒輪： gT =1617 ?K = d= nm z/ ?cos = 39/ 20cos = t=p nm = = b=28 y= gK =2 gcgw KyKKT3nzm 2?? ?? ?cos =194MPa 依據(jù)計算二檔齒輪的方法可以得出其他檔位齒輪的彎曲應(yīng)力，其計算 EQ140汽車 變速器輸出軸總成設(shè)計 27 j?110 .4 1 8jzbFEb? ??????????j?1 2/gF T d?結(jié)果如下： 三檔 ： w? =202MPa 四檔： w? =180MPa 當計算載荷取作用到第一軸上的最大扭矩時，對常嚙合齒輪和高檔齒輪，許用應(yīng)力在 180~350MPa 范圍內(nèi)，因此，上述計算結(jié)果均符合彎曲強度要求。 (3) 齒輪接觸應(yīng)力 ………………………………… …… （ ） 式中， 齒輪的接觸應(yīng)力（ MPa）； F 齒面上的法向力（ N）， 1 /(cos cos )FF ??? ； 1F 圓周力在（ N）， ； ? 節(jié)點處的壓力角（176。）； ? 齒輪螺旋角（176。）； E 齒輪材料的彈性模量（ MPa），查資料可取 E= MPA b 齒輪接觸的實際寬度，直齒： b= m 斜齒： b= 為齒寬系數(shù)，取 之間。而 m（ ）為齒輪模數(shù)， 得出 = = mm EQ140汽車 變速器輸出軸總成設(shè)計 28 sinsinzzbbrr????? ?? ? 22sin / c ossin c oszzbbrr? ? ?? ? ???zb??、 主、從動齒輪節(jié)點處的曲率半徑（ mm）； 直齒輪： 斜齒輪： 其中， zbrr、 分別為主從動齒輪節(jié)圓半徑（ mm）。 將作用在變速器第一軸上的載 荷 maxeT 作為計算載荷時，變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力 j? 如下： 一檔和倒檔： 滲碳齒輪： 19002021MPA 液體碳氮共滲齒輪： 9501000mpa 常嚙合齒輪高檔： 通過計算可以得出各檔齒輪的接觸應(yīng)力分別如下： 一檔： = 二檔： = 三檔： = 四檔： = 對照上表可知，所設(shè)計變速器齒輪的接觸應(yīng)力基本符合要求。 各檔齒輪的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速計算： 一方面，根據(jù)發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩 mNT ?? 390max 計算得各檔齒輪的轉(zhuǎn)矩。另一方面，根據(jù)主減速器傳動比 ?i ，爬坡能力Ⅰ檔時 %30?i 、其余檔 EQ140汽車 變速器輸出軸總成設(shè)計 29 時 %15?i ，專用汽車總質(zhì)量 kgm 9300? ，車輪滾動半徑 mrr ? ，傳動系統(tǒng)傳動效率 ?? ，以及齒輪副嚙合傳動效率 ?? ，由公式 210sin zzi rgmTtr ??? ???? ??? 計算得各檔齒輪的轉(zhuǎn)矩，結(jié)果如表 所示： 表 各檔齒輪的轉(zhuǎn)矩計算 齒輪 轉(zhuǎn)矩 ? ?mNT ? 直接檔 c1 363max1 ??TTc c2 Ⅳ檔 41 5 92 90424112142???????? ?zzzzTTccc 42 922121242???????? ?cccc zzTTT Ⅲ檔 31 922231 ?? cTT 32 44 90 22313212132????????? ?zzzzTTccc Ⅱ檔 21 922221 ?? cTT EQ140汽車 變速器輸出軸總成設(shè)計 30 22 1617 22212212122????????? ?zzzzTTccc Ⅰ檔 11 858211 ?? cTT 12 2802 22111212112????????? ?zzzzTTccc 齒輪材料和精度的選擇 選擇齒輪的材料為 CrMnTi20 鋼，經(jīng)滲碳淬火低溫回火熱處理，滲碳深度為 ～ ，表面硬度為 56～ 62HRC，心部硬度為 240～ 300HB。由文獻 [1]查得： 齒輪接觸極限應(yīng)力： MPaH 1750lim ?? 齒輪彎曲極限應(yīng)力： MPaF 465lim ?? 齒輪總是有誤差的。為了達到對齒輪傳動質(zhì)量和承載能力的要求，必須將誤差控制在一定的允許范圍內(nèi)，即 要求齒輪具有一定的精度。 齒輪的誤差包括齒部誤差和齒坯（非齒部）誤差。根據(jù)使用要求，齒輪齒部的誤差可分為： （ 1）與傳遞運動準確性有關(guān)的誤差。這種誤差使齒輪在一轉(zhuǎn)內(nèi)回轉(zhuǎn)角度不均勻，使傳動比發(fā)生變化。 EQ140汽車 變速器輸出軸總成設(shè)計 31 （ 2）與傳動工作平穩(wěn)性有關(guān)的誤差。這種誤差使齒輪在一齒轉(zhuǎn)角內(nèi)回轉(zhuǎn)不均勻，它與運轉(zhuǎn)時的振動和噪聲相關(guān)。專用汽車和車輛齒輪要求傳動平穩(wěn)，振動和噪聲小，就特別要控制這類誤差。 （ 3）與齒面接觸的貼合程度和接觸位置的合理性有關(guān)的誤差。由于低速重載齒輪要求較高的接觸精度，故對此類誤差提出的要求也較高。 1）齒輪精度等級的 確定 齒輪精度直接關(guān)系到傳遞運動的準確性，工作的平穩(wěn)性（振動、噪聲）和齒面接觸精度（接觸強度和彎曲強度）。所以齒輪精度高低應(yīng)與上述對齒輪工作要求的嚴格程度有關(guān)。專用汽車對工作平穩(wěn)性和接觸精度要求比對運動精度的要求高，應(yīng)主要按工作平穩(wěn)性和接觸精度的要求來選取齒輪的精度等級。最能定量地影響這兩項指標的是齒輪分度圓工作線速度，但載荷因素也應(yīng)予以考慮。 齒輪精度等級應(yīng)根據(jù)使用性能要求和制造工藝條件及成本來綜合平衡決定。精度越高，傳動性能和承載能力也越好。根據(jù)文獻 [3]P140 推薦齒輪側(cè)隙選用 FJ。根據(jù)齒輪使用要求、 分度圓工作線速度、傳遞功率等因素確定齒輪第Ⅰ組公差精度等級為 8 級，第Ⅱ、Ⅲ組公差精度等級為 7級。根據(jù)齒輪模數(shù) mmm 4? 、分度圓直徑以及第Ⅱ組精度查文獻 [4]確定齒輪齒厚上下偏差代號為 GJ。故齒輪精度等級為 877 GJ GB1009588。 2）齒坯精度 （ 1）齒輪安裝定位孔和滾針軸承的配合精度 齒輪徑向定心面的配合精度對齒輪工作性能和使用壽命的影響是很大的。安裝定位面配合間隙過大，影響齒輪的徑向跳動，關(guān)系到運動的均 EQ140汽車 變速器輸出軸總成設(shè)計 32 勻性。由文獻 [3]根據(jù)齒輪的使用要求和工藝條件，確定安 裝定位孔的尺寸和形位公差為 IT8，則與齒輪配合的滾針軸承的形位公差為 IT7。 （ 2）安裝定位端面圓跳動 加工中定位圓跳動的大小直接影響齒輪精度。必須了解齒輪加工中的定位基準，使之驗和安裝的定位基準相一致，并確定安裝定位基準的精度。制齒前若能保證制齒的齒形和齒向 6～ 7 級精度，經(jīng)過熱處理變形后，齒部精度降低 1～ 級，可達 7～ 9 級，而定位端面的圓跳動亦降低相應(yīng)的精度等級。參考文獻 [3]選定齒輪安裝定位輪轂端面圓跳動精度為 8 級。 （ 3）安裝齒輪的殼體孔中心線的形位公差和中心距公差 齒輪殼體孔中心距精度直接影響到 齒輪副的重合度，從而影響齒輪的工作平穩(wěn)性。根據(jù)齒輪工作性能的需要和實際工藝條件的可能性，由于齒輪第Ⅱ公差組精度等級為 7 級，故查文獻 [3]取殼體孔中心距的極限偏差為 21? IT9。 齒輪的幾何計算 常嚙合齒輪的幾何計算 1） 變位齒輪傳動特點 由于殼體孔的加工誤差、軸的變形、花鍵定心面相對軸承孔的偏心以及諸如軸承、軸承座和花鍵副的間隙等的影響，齒輪副中心距同殼體中心距是有差別的。而標