【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 小質(zhì)量比減小噪聲更重要，因此模數(shù)應(yīng)選得 大些；變速器抵擋齒輪應(yīng)該選用大些的模數(shù)，其它檔位的齒輪選用另一 種模數(shù)。在少數(shù)情況下，汽車(chē)變速器的各檔齒輪均選用相同模數(shù)。 表 汽車(chē)變速器齒輪的法向模數(shù) 車(chē) 型 乘用車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)排量 V/L 貨車(chē)的最大總質(zhì)量 am /t V V am 14 am 14 模數(shù) nm /mm ~ ~ ~ ~ 18 轎車(chē)模數(shù)的選取以發(fā)動(dòng)機(jī)排量作為依據(jù)，由表 選取各檔模數(shù)為 ?nm 左右，由于轎車(chē)對(duì)降低噪聲和振動(dòng)的水平要求較高，所以各檔均采用斜齒輪。 （ 2） 壓力角 ? 壓力角較小時(shí)，重合度較大，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲較低；壓力角較大時(shí)，可提高輪齒的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。 對(duì)于轎車(chē)，為了降低噪聲，應(yīng)選用 176。、 15176。、 16176。、 176。等小些的壓力角。對(duì)貨車(chē)，為提高齒輪強(qiáng)度，應(yīng)選用 176?；?25176。等大些的壓力角。 國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為 20176。，所以普遍采用的壓力角為 20176。嚙合套或同步器的壓力角有 20176。、 25176。、 30176。等，普遍采用 30176。壓力角。 另外還應(yīng)該指出，國(guó)外有些企業(yè)生產(chǎn)的乘用車(chē)變速器齒輪采用的壓力角不一致，即高檔齒輪采 用小些的壓力角以減少噪聲；而低檔和倒檔齒輪采用較大的壓力角，以增加強(qiáng)度。必須指出的是齒輪采用小壓力角和小模數(shù)時(shí)，除必須采用較大的齒頂高系數(shù)外，還應(yīng)該采用大圓弧齒根，這樣可以提高彎曲強(qiáng)度在 30%以上。 （ 3） 螺旋角 ? 齒輪的螺旋角對(duì)齒輪工作噪聲、輪齒的強(qiáng)度和軸向力有影響。選用大些的螺旋角時(shí)，使齒輪嚙合的重合度增加，因而工作平穩(wěn)、噪聲降低。 試驗(yàn)證明，隨著螺旋角的增大，齒的強(qiáng)度相應(yīng)提高，但當(dāng)螺旋角大于 30176。時(shí)，其抗彎強(qiáng)度驟然下降，而接觸強(qiáng)度仍繼續(xù)上升。因此，從提高低 檔齒輪的抗彎強(qiáng)度出發(fā)，并不希望用過(guò)大的螺旋角；而從提高高檔齒輪的接觸強(qiáng)度著眼，應(yīng)當(dāng)選用較大的螺旋角。 （ 4） 齒寬 b 齒寬對(duì)變速器的軸向尺寸、質(zhì)量、齒輪工作平穩(wěn)性、齒輪強(qiáng)度和齒輪工作時(shí)的受力均勻程度等均有影響。 考慮到盡可能縮短變速器的軸向尺寸和減小質(zhì)量，應(yīng)該選用較小的齒寬。另一方面，齒寬減小使斜齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)被削弱，此時(shí)雖然可以用增加齒輪螺旋角的方法給予補(bǔ)償，但這時(shí)軸承承受的軸向力增大，使其壽命降低。齒寬較小又會(huì)使齒輪的工作應(yīng)力增加。選用較大的齒寬，工作中會(huì)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造成偏載，導(dǎo)致承載能力降低，并在齒寬方向磨損不均勻。 通常根據(jù)齒輪模數(shù) ? ?nmm 的大小來(lái)選定齒寬： 斜齒 ncmkb? ， ck 取為 ～ 。 19 （ 5） 齒頂高系數(shù) 齒頂高系數(shù)對(duì)重合度、輪齒強(qiáng)度、工作噪聲、輪齒相對(duì)滑動(dòng)速度、輪齒根切和齒頂厚度等有影響。若齒頂高系數(shù)小，則齒輪重合度小，工作噪聲大；但因輪齒受到的彎矩減小，輪齒的彎曲應(yīng)力也減少。因此，從前因齒 輪加工精度不高，并認(rèn)為輪齒上受到的載荷集中齒頂上，所以曾采用過(guò)齒頂高系數(shù)為 ～ 的短齒制齒輪。 在齒輪加工精度提高以后，包括我國(guó)在內(nèi)，規(guī)定齒頂高系數(shù)取為 。為了增加齒輪嚙合的重合度，降低噪聲和提高齒根強(qiáng)度，有些變速器采用齒頂高系數(shù)大與 的細(xì)高齒。 各檔齒輪齒數(shù)的分配以及傳動(dòng)比的計(jì)算 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(dòng)比和傳動(dòng)方案來(lái)分配各檔齒輪的齒數(shù)。應(yīng)該注意的是，各檔齒輪的齒數(shù)比應(yīng)該盡可能不是整數(shù)，以 使 齒面磨損均勻。 （ 1） 一檔齒數(shù)及傳動(dòng)比的確定 一檔 傳動(dòng)比為： 25c o s78225c o s2????????hnnhzmmAz?? 取整得 43。轎車(chē) 1z 取 9，則 342?z 。則一檔傳動(dòng)比為： ??? zzi （ 2） 對(duì)中心距 A 進(jìn)行修正 ?cos2 hnzmA? （ ） mmA os2 ??? ?? 取整得 800 ?A mm， 0A 為標(biāo)準(zhǔn)中心矩。 os 21 ?????? Azm hn? 20 ??? ? （ 3） 二檔齒數(shù)及傳動(dòng)比的確定 342 zzi ? ?cos2 )( 430 zzmA n ?? 已知： 0A =80mm， 2i =， nm =， ?22?? ；將數(shù)據(jù)代入上兩式，齒數(shù)取整得： 173?z ， 364?z ，所以二檔傳動(dòng)比為： ??? zzi os 43 ?? ???? Azm hn? ??? 2543? （ 4） 計(jì)算三檔齒輪齒數(shù)及傳動(dòng)比 563 zzi? ?cos2 )( 650 zzmA n ?? 已知： 0A =80mm， 3i =， nm =， ?24?? ；將數(shù)據(jù)代入上兩式，齒數(shù)取整得：255?z ， 346?z ，所以 三 檔傳動(dòng)比為： ??? zzi os 65 ?????? Azm hn? ??? ? （ 5） 計(jì)算四檔齒輪齒數(shù)及傳動(dòng)比 21 784 zzi ? ?c os2 )( 870 zzmA n ?? 已知： 0A =80mm， 4i =， nm =2， ??? ；將數(shù)據(jù)代入上兩式，齒數(shù)取整得： 357?z ， 348?z ，所以四檔傳動(dòng)比為： ??? zzi 6922c os 87 ?????? Azm hn? ??? ? （ 6） 計(jì)算五檔齒輪齒數(shù)及傳動(dòng)比 9105 zzi ? ?cos2 )( 1090 zzmA n ?? 已知： 0A =80mm， 5i =， nm =， ?22?? ；將數(shù)據(jù)代入上兩式，齒數(shù)取整得： 439?z ， 3610?z ，所以五檔傳動(dòng)比為： ??? zzi os 109 ?? ???? Azm hn? ??? 26109? （ 7） 計(jì)算倒檔齒輪齒數(shù)及 傳動(dòng)比 則倒檔傳動(dòng)比 ?Ri 輸入軸與倒檔軸之間的距離 22 os2 )( 11 11139。 ??? ? zzmA n mm 輸出軸與倒檔軸之間的距離 )( 121339。39。 ??? zzmA n mm （ 8）計(jì)算各檔齒輪變位系數(shù) 一檔： 法面模數(shù) nm = 端面模數(shù) tm = ?cosnm = ? ≈ 法面壓力角 n? =25176。 端面壓力角 t? =arctg ??cosntg = ?? 25tgarctg ≈ 176。 理論中心距 A= 2 21 zz? tm = 2349? ? = mm 中心距變動(dòng)系數(shù) ty =tmAA?/ = ? = zy = AAA?/ = ty ?212zz? =? 432 = 則總變位系數(shù) ?x = 根據(jù)齒數(shù)比 1u = 934 =，按線圖分配變位系數(shù)得 1x =，則 2x = ?x － 1x =－ = 二檔： 23 法面模數(shù) nm = 端面模數(shù) tm = ?cosnm = ? ≈ 法面壓力角 n? =20176。 端面壓力角 t? =arctg ??cosntg = ??25cos20tgarctg ≈ 176。 理論中心距 A= 2 43 zz ? tm = 23617? ? = 中心距變動(dòng)系數(shù) ty =tmAA?/ = ? =－ zy = AAA?/ = ty ?432zz ? =－ ? 532 =－ 總變位系數(shù) ?x =－ 根據(jù)齒數(shù)比 2u =1736 =，按線圖分配變位系數(shù)得 3x =，則 4x = ?x － 3x =－ － =－ 按上述方法同理可算出三檔： 5x =， 6x =；四檔： 7x =， 8x =； 五檔： 9x =， 10x = 24 表 斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸 (mm) 1z 2z 3z 4z 5z 6z 7z 8z 9z 10z 端面模數(shù) 端面壓力角 ? ? ? ? ? ? ? 螺旋角 ? ? 25? 25? ? ? ? ? 26? 26? 分度圓直徑 齒頂高 齒根高 齒全高 齒頂圓直徑 中心距 80 80 80 80 80 基圓直徑 變位系數(shù) 本章小結(jié) 本章主要介紹了變速器主要參數(shù)的選擇，包括確定擋數(shù)、傳動(dòng)比范圍，根據(jù)最大爬坡度和驅(qū)動(dòng)輪與地面的附著力確定一擋傳動(dòng)比和五擋傳動(dòng)比，進(jìn)而確定其它各擋傳 25 動(dòng)比，選擇中心距、外形尺寸以及齒輪參數(shù)，根據(jù)變速器的傳動(dòng)示意圖確定各擋齒輪齒數(shù)，進(jìn)行各擋齒輪變 位系數(shù)的分配。最后列出了各擋齒輪的幾何尺寸。這些為之后齒輪、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算做好了準(zhǔn)備。 26 第 5章 變速器齒輪 及軸的 強(qiáng)度校核 齒輪材料的選擇原則 （ 1）滿足工作條件的要求 不同的工作條件，對(duì)齒輪傳動(dòng)有不同的要求，故對(duì)齒輪材料亦有不同的要求。但是對(duì)于一般動(dòng)力傳輸齒輪，要求其材料具有足夠的強(qiáng)度和耐磨性，而且齒面硬，齒芯軟。 （ 2）合理選擇材料配對(duì) 如對(duì)硬度 ≤350HBS的軟齒面齒輪，為使兩輪壽命接近，小齒輪材料硬度應(yīng)略高于大齒輪，且使兩輪硬度差在 30～ 50HBS 左右。為提高抗膠合性能，大、小輪應(yīng)采用不同鋼號(hào)材料 。 （ 3）考慮加工工藝及熱處理工藝 大尺寸的齒輪一般采用鑄造毛坯，可選用鑄鋼或鑄鐵；中等或中等以下尺寸要求較高的齒輪常采用鍛造毛坯，可選擇鍛鋼制作。尺寸較小而又要求不高時(shí)，可選用圓鋼作毛坯。軟齒面齒輪常用中碳鋼或中碳合金鋼，經(jīng)正火或調(diào)質(zhì)處理后，再進(jìn)行切削加工即可；硬齒面齒輪（硬度 350HBS）常采用低碳合金鋼切齒后再表面滲碳淬火或中碳鋼（或中碳合金鋼）切齒后表面淬火，以獲得齒面、齒芯韌的金相組織，為消除熱處理對(duì)已切輪齒造成的齒面變形需進(jìn)行磨齒。但若采用滲氮處理，其齒面變形小，可不磨齒，故可適用于內(nèi)齒輪等無(wú) 法磨齒的齒輪 [18]。 由于一對(duì)齒輪一直參與傳動(dòng)，磨損較大，齒輪所受沖擊載荷作用也大，抗彎強(qiáng)度要求比較高。應(yīng)選用硬齒面齒輪組合，所有齒輪均選用 20CrMnTi 滲碳后表面淬火處理，硬度為 58～ 62HRC。 變速器齒輪的材料及熱處理 變速器齒輪的損壞形式主要有：輪齒斷裂、齒面疲勞剝落（點(diǎn)蝕）、移動(dòng)換擋齒輪端部破壞以及齒面膠合。增大輪齒根部齒厚，加大齒根圓角半徑，采用高齒，提高重合度，增多同時(shí)嚙合的輪齒對(duì)數(shù)，提高輪齒柔度，采用優(yōu)質(zhì)材料等，都是提高輪齒彎曲強(qiáng)度的措施，合理選擇齒輪參數(shù)及變位系數(shù)，降低接觸應(yīng)力， 提高齒面硬度等，可提高齒面的接觸強(qiáng)度，采用黏度大、耐高溫、耐高壓的潤(rùn)滑油，提高油膜強(qiáng)度，提高齒面硬度，選擇適當(dāng)?shù)凝X面表面處理和鍍層等，是防止齒面膠合的措施。 27 大尺寸的齒輪一般采用鑄造毛坯，可選用鑄鋼或鑄鐵；中等或中等以下尺寸要求較高的齒輪常采用鍛造毛坯，可選擇鍛鋼制作。尺寸較小而又要求不高時(shí)，可選用圓鋼作毛坯。軟齒面齒輪常用中碳鋼或中碳合金鋼，經(jīng)正火或調(diào)質(zhì)處理后，再進(jìn)行切削加工即可；硬齒面齒輪（硬度 350HBS）常采用低碳合金鋼切齒后再表面滲碳淬火或中碳鋼（或中碳合金鋼）切齒后表面淬火，以獲得齒面、齒芯韌 的金相組織，為消除熱處理對(duì)已切輪齒造成的齒面變形需進(jìn)行磨齒。但若采用滲氮處理，其齒面變形小，可不磨齒，故可適用于內(nèi)齒輪等無(wú)法磨齒的齒輪 [12]。 現(xiàn)代汽車(chē)變速器齒輪大都采用滲碳合金鋼制造，使輪齒表層的高硬度與輪齒心部的高韌性相結(jié)合，以大大提高其接觸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度及耐磨性。在選擇齒輪的材料及熱處理時(shí)也應(yīng)考慮到其機(jī)械加工性能及制造成本。 國(guó)產(chǎn)汽車(chē)變速器齒輪的常用材料是 20CrMnTi（過(guò)去的鋼號(hào)是 18CrMnTi），也是采用 20Mn2TiB， 20MnVB， 20MnMoB 的。對(duì)于大模數(shù)的重型汽車(chē)變速器齒輪，可采用25CrMnMo， 20CrNiMo， 12Cr3A 等鋼材，這些低碳合金鋼都需隨后的滲碳、淬火處理，以提高表面硬度，細(xì)化材料晶粒。為消除內(nèi)應(yīng)力，還要進(jìn)行回火。 變速器齒輪輪齒表面滲碳層深度的推薦范圍如