【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 次設(shè)計(jì)中需要變位的齒輪副是超速檔齒輪副，變位形式選擇正變位，其變位系數(shù)為 X∑=X1+X2= X1=, X2==。 Zv1=Z/cosβ=15/=。 Zv2=35/= Xmin=1714/17=. 各檔齒輪齒數(shù)的分配 17 下圖為本次設(shè)計(jì)的變速器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 ： 確定 I 檔齒輪的齒數(shù) 已知 I 檔傳動(dòng)比 igI,且 igI=(z2/z1)*(z9/z10)為了確定 z9,z10 的齒數(shù) ,先求出其齒數(shù)和 z∑： 直齒輪 z∑=2A/m (1—— 1) 斜齒輪 z∑=2Acosβ/mn 取 z∑為整數(shù)，然后將 z∑分配給 z9z10。為了使 z9/z10 盡量大一些，將 z10 取得盡量小一些，這樣，在 igI 已定的條件下 z2/z1的傳動(dòng)比可小一些，以使第一軸常嚙合齒輪可分配到較多齒數(shù)，以便在其空腔內(nèi)設(shè)置第二檔的前軸承。 z10 的最小齒數(shù)受到中間軸軸徑的限制，因此 z10 的選定與中間軸軸徑的確定同一考慮。為了避免根切、增強(qiáng)強(qiáng)度， I 檔小齒輪為變位齒輪。貨車變速器中間軸的I 檔直齒輪的最小齒數(shù)為 12~14，選擇齒輪的齒數(shù)時(shí)最好應(yīng)注意最好不使相配齒輪的齒數(shù)和偶數(shù)， 以減小大、小齒輪的齒數(shù)間有共約數(shù)的機(jī)會(huì)，否則會(huì)引起齒面的不均勻磨損。綜上初選： 直齒輪 Z=2A/m=2*≈ 57 Z10=14；得 Z9=Z∑ Z10=5714=43。 修 正中心距 18 按上式計(jì)算所得的 Z∑若不是整數(shù)，則取為整數(shù)后反算中心距，修正后的中心距則是各檔齒輪齒數(shù)分配的依據(jù)。 修正中心距 A: Z∑=2A/m 得 A=Z∑m/2=57*4/2=114. 確定常嚙合傳動(dòng)齒輪副的齒數(shù) 由式（ 1—— 1）得 Z2/Z1=IgI*Z10/Z9 因常嚙合傳動(dòng)齒輪副與 I 檔齒輪副以及其他各檔齒輪的中心距相同，故由式（ 1—— 1）得 (Z1+Z2)=2Acosβ12/mn 將上兩式聯(lián)立求解，且將求得的 Z1,Z2 都取整數(shù)。然后代入前式核算 igI,如與給定的傳動(dòng)比相差較大，則需調(diào)整齒數(shù)，反算出精確的螺旋角值。初選 β12=30176。 Z2/Z1=IgI*Z10/Z9 Z2/Z1=Z1=18 Z1+Z2=2Acosβ12/mn Z1+Z2=2*114cos30/4= Z2=32 則 igI=(Z2/Z1)*(Z9/Z10)=32*43/18*14= 與 相差不大因此選 Z1=18,Z2=32 Z1+Z2=2Acosβ12/mn (Z1+Z2)mn/2A=cosβ12 β12= 確定其他檔位的齒輪齒數(shù) Ig2=(Z2/Z1)*(Z5/Z6) Z5/Z=ig2Z1/Z2=*18/32= Z5=31 Z5+Z6=2Acosβ56/mn Z5+Z6=2*114cosβ56/4=54 19 Z6=23 tgβ12/tgβ56=Z2/(Z1+Z2)*(1+Z5/Z6) (18+32)*(1+Z5/Z6) β56= Ig2=Z2/Z1*(Z5/Z6)=33*34/22*19= Ig3=Z2/Z1*(Z3/Z4) Z3/Z4=ig3Z1/Z2=*19/34= Z3=26 Z3+Z4=2Acosβ34/mn Z3+Z4=2*114cosβ34/mn=53 Z4=27 tgβ12/tg34=Z2/(Z1+Z2)*(1+Z3/Z4) (19+34)*(1+Z3/Z4) β34= Ig3=Z2/Z1*(Z3/Z4)=34*26/(19*27)= ig5=Z2/Z1*Z11/Z12 Z11/Z12=ig5Z11/Z12=*19/34= Z11=15 Z11+Z12=2Acosβ1112/mn Z11+Z12=2*114cosβ1112/mn=50 Z12=35 tgβ12/tgβ1112=Z2/(Z1+Z2)*(1+Z11/Z12) (19+34)*(1+Z11/Z12) β1112= ig5=Z2/Z1*Z11/Z12=34*15/19*35= 20 3 變速器齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 變速器齒輪的幾何尺寸計(jì)算 汽車變速器齒輪均為漸開線齒輪 。漸開線齒輪除了能滿足傳動(dòng)平穩(wěn)、傳動(dòng)比恒定不變等傳動(dòng)的基本要求外，還有互換性好、中心距具有可分 離性及切齒刀具制造容易等優(yōu)點(diǎn)。漸開線齒輪的正確嚙合條件是：兩齒輪的模數(shù)、分度圓壓力角必須分別相等，兩斜齒輪的螺旋角必須相等而方向相反。漸開線圓柱齒輪的基準(zhǔn)齒形如下表： 表 31 漸開線圓柱齒輪基準(zhǔn)齒形 基本要素名稱 代號(hào) 標(biāo)準(zhǔn)齒 短齒 增大齒形角 齒型角 (度 ) α 20 20 25 齒頂高系數(shù) F0 徑向間隙系數(shù) c ()m 齒根圓角半徑 r ()m 直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計(jì)算 一檔直齒齒輪的分度圓直徑： d9=mz9=4*43=172 d10=mz10=4*14=56 斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸計(jì) 算 各檔斜齒齒輪的分度圓直徑： d1=Z1mn/cosβ 12=4*19/= d2=Z2mn/cosβ 12=4*32/= d3=Z3mn/cosβ 34=4*26/= d4=Z4mn/cosβ 34=4*27/= d5=Z5mn/cosβ 56=4*33/= 21 d6=Z6mn/cosβ 56=4*22/= 各檔斜齒齒輪的齒頂圓直徑： hat=han*cosβ 12= hat=han*cosβ 34= hat=han*cosβ 56= da1=(Z1/cosβ 12+2han)mn= da2=(Z2/cosβ 12+2han)*mn= da3=(Z3/cosβ 34+2han)*mn= da4=(Z4/cosβ 34+2han)*mn= da5=(Z5/cosβ 56+2han)*mn= da6=(Z6/cosβ 56+2han)*mn= 變速器齒輪的材料選擇 齒輪破壞的原因及形式 齒輪在嚙合過(guò)程中，輪根根部產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，過(guò)渡圓角處又有應(yīng)力集中，故當(dāng)齒輪受到足夠大的載荷作用，其根部的彎曲應(yīng)力超過(guò)材料的許用應(yīng)力時(shí)，齒輪就會(huì)斷裂。在汽車變速器中這種破壞情況很少發(fā)生。而常見的斷裂則是由于在重復(fù)載荷作用下使齒根受拉面的最大應(yīng)力區(qū)出現(xiàn)疲勞裂縫，而逐漸擴(kuò)展到一定深度后產(chǎn)生的折斷，其破壞斷面在疲勞裂縫部分呈光滑表面，而突然斷裂部分呈粗粒壯表面。變速器低檔小齒輪由于載荷大而齒少、齒根較弱，其主要破壞形式就是這種彎曲疲勞斷裂。 齒面點(diǎn)蝕是常用的高檔齒輪齒面接觸疲勞的破壞形式。齒面長(zhǎng)期在脈動(dòng)接觸應(yīng)力作用下，會(huì)逐漸產(chǎn)生大量與齒面成尖角的小裂縫。嚙合時(shí)由于齒面的相互擠壓，使充滿了潤(rùn)滑油的裂縫處油壓增高，導(dǎo)致裂縫的擴(kuò)展，最后產(chǎn)生剝落，使齒面上形成大量的扇形小 麻點(diǎn)，這種現(xiàn)象主動(dòng)小齒輪較被動(dòng)大齒輪嚴(yán)重。 變速器齒輪的材料及熱 處理 22 變速器齒輪采用滲碳合金鋼制造，使齒輪表面高硬度與齒輪心部的高韌性相結(jié)合，以大大提高其接觸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度及耐磨性。 下表為本次設(shè)計(jì)中主軸各檔齒輪的性能要求： 表 32 主軸各檔齒輪性能 材料 齒面硬度 齒心硬度 滲硬深度 金相組織 齒輪精度 齒面粗糙度 18CrmnTi HRC5863 HRC3348 TB167375 不低于 8級(jí) 齒輪強(qiáng)度計(jì)算 根據(jù) GB3480— 83 編制的汽車變速器圓柱齒輪強(qiáng)度的計(jì)算方法 （ 1） 齒面接觸應(yīng)力σ j σ j=Z EZ HZ β Z ε ??KHKAKvKH uubdFt 11 ? ， MPa 式中 Z E—— 彈性系數(shù)，取 ZE＝ ； Z H—— 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)， ZH= 39。sinc o sc o s 39。c o sc o s2 ttt tb ??? ?? ； t? —— 端面分度圓壓力角， t? = )arctan(costan ??n ； n? —— 法向分度圓壓力角； ? —— 分度圓螺旋角； b? —— 基圓螺旋角， b? = )c os*arc tan( tan t?? ； 39。t? —— 端面嚙合角； Z β —— 螺旋角系數(shù)， Zβ = ?cos ； Z ε —— 重合度系數(shù)， 23 斜齒輪 當(dāng) 1??? 時(shí) Zε = ??1 當(dāng) 1??? 時(shí) Zε = ?????? ?? ??? )1(34 ； ?? —— 端面重合度； ?? —— 縱向重合度； Ft —— 端面分度圓切向力， dTjFt 2? ； Tj—— 計(jì)算載荷， N mm，可由發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩?fù)Q算到該齒輪上得到； d —— 齒輪的分度圓直徑， mm； 1d —— 主動(dòng)齒輪的分度圓直徑， mm； b —— 齒寬， mm； u —— 被動(dòng)齒輪與主動(dòng)齒輪的齒數(shù)比； KA —— 接觸強(qiáng)度計(jì)算的使用系數(shù)， 轎車各檔齒輪均取 KA =； Kv —— 動(dòng)載系數(shù)， 1)321( ???? BkCvBfCvBpCvNKv N —— 臨界轉(zhuǎn)速比， 11NENN? ； 1N —— 主動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)速， r/min； 1NE — 主動(dòng)齒輪臨界轉(zhuǎn)速， MredCrZNE 1300001 ?? ， r/min。 1Z —— 主動(dòng)齒輪齒數(shù)； 24 Cr — 輪齒嚙合剛度， 39。)( CCr ?? ?? ， N/mmμ m； 39。C —— 單對(duì)齒剛度， 39。C q1? ， N/mmμ m； q —— 單位齒寬柔度， mmμ m/N， 4 7 2 ZnZnq ??? ； 2,1ZnZn —— 主、被動(dòng)齒輪的當(dāng)量齒數(shù)： ?3cos11 ZZn ? ?3cos22 ZZn ?； Mred — 誘導(dǎo)質(zhì)量， Kg/mm， Mred = )()( 12118 2Qmddbdm? ?1dm )11(21 dfda ? ； 1db —— 主動(dòng)齒輪基圓直徑， mm； 1da —— 主動(dòng)齒輪 齒頂圓直徑， mm； 1df —— 主動(dòng)齒輪齒根圓直徑， mm； Q —— )1(211 u??； ? —— 材料密度， Kg/mm2 ； 1Cv — 考慮基節(jié)偏差對(duì) Kv 的影響系數(shù)， 1Cv =； 2Cv — 考慮齒形誤差對(duì) Kv 的影響系數(shù)， 2Cv = ?r? ； 3Cv — 考慮嚙合剛度周期變化對(duì) Kv 的影響系數(shù)， 3Cv = ?r? ； BkBfBp , — 分別為 考慮基節(jié)偏差、齒形誤差和輪齒修緣對(duì)動(dòng)載荷影響的無(wú)量綱參數(shù)， 25 ?Bp FtKA bFpbC39。 ?Bf F tK AbCF p bFf 39。)0 7 ( ?? ?Bk FtKA bC39。? ； Fpb —— 大齒輪基節(jié)極限偏差，μ m； Ff —— 齒形公差， μ m； ?KH —— 齒向載荷分布系數(shù)， 當(dāng) 12 ?yFWm?時(shí) ?KH =WmyCrF?2 當(dāng) 12 ?yFWm?時(shí) ?KH = WmyCrF?? ； Wm—— 單位齒寬最大載荷， bFtKAKvWm ? ， MPa； yF? —— 跑合后的嚙合齒向誤差， )(* ??? FW m F sh oyF ?? ，μ m； ?F —— 齒向公差，μ m； ? —— 補(bǔ)償系數(shù)，一般情況 ? =1； Fsho —— 單位載荷（ Wm=1 N/mm）作用下的 Fsho = 310*)536( ??r mmμ m/N； r —— 主動(dòng)齒輪結(jié)構(gòu)尺寸系數(shù)， 22 )1(11 dbdlsKr ??； l —— 軸承跨距， mm； s —— 齒輪距軸中跨處距離， mm； 26 K —— 系數(shù)