【導(dǎo)讀】變速器是汽車傳動系中最主要的部件之一。其設(shè)計任務(wù)是設(shè)計一臺用于。設(shè)計中選用本田CBR600-F4i作為方程式賽車的發(fā)動機(jī)。根據(jù)發(fā)動機(jī)型號，可以得出發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩、最大功率、最高轉(zhuǎn)速等參數(shù)。設(shè)計的賽車無主減速。器，采用鏈傳動，且傳動比已知。械設(shè)計、汽車底盤設(shè)計等相關(guān)知識計算變速器的參數(shù)，并驗(yàn)證變速器的合理性。器裝配總圖及主要零件的二維圖。提高了個人能力，更重要的是鍛煉了與人協(xié)作的精神。

　　

【正文】 4 中心距變位系數(shù) mAA 0??? 5 變位系數(shù)之和 ? ?? ?? ??? ta n2 39。21 in vin vZZ ???? 21 ??? ??? 6 齒頂降低系數(shù) ??? ?? ? 7 分度圓直徑 Zmd? 8 齒頂高 ? ?mfha ?? ??? 0 9 齒根高 ? ?mcfhf ???? 0 10 齒全高 ? ?mcfh ????02 11 齒頂圓直徑 aa hdd 2?? 12 齒根圓直徑 ff hdd 2?? 13 周節(jié) mp ?? 14 基節(jié) ?? cosmpb ? 15 分度圓弧齒厚 ??? tan221 mms ?? 16 基圓直徑 ?cosddb? 序號 計算項目 角度變位齒輪的計算公式 已知中心距 A 已知變位系數(shù) 1? ， 2? 1 理論中心距 tmZZA ??? 2 210 2 端面嚙合角 tt AA ?? coscos 039。 ? ? ? 21 21 ta n239。 ZZinvinv ntt ???? ????? 15 根據(jù)以上公式計算各齒輪參數(shù) 1）計算直齒輪參數(shù) 一擋直齒輪： 11Z =32， 12Z =17。 mZZA 2 12110 ?? =， A =60mm 39。? =176。 ? =； ?? =； ? =； 11d =80mm； 12d =； 11ah =； 12ah =； 11fh =； 12fh =； 11h =； 12h =； 11ad =；12ad =； 11fd =； 12fd =； p =； bp =； 11s =；12s =； 11bd =； 12bd =。 3 中心距 A （已知） 39。coscos0ttAA ??? 4 中心距變位系數(shù) nn mAA 0??? 5 變位系數(shù)之和 ? ?? ?ntt invinvZZ ? ??? ta n2 39。21 ???? 21 ??? ??? 6 齒頂降低系數(shù) n??? ?? ? 7 分度圓直徑 tZmd? 8 齒頂高 ? ?nna mfh ?? ??? 0 9 齒根圓 ? ?nf mcfh ???? 0 10 齒全高 ? ?nn mcfh ???? 02 11 齒頂圓直徑 aa hdd 2?? 12 齒根圓直徑 ff hdd 2?? 13 當(dāng)量齒數(shù) ?3cosZZn ? 14 法向基節(jié) nnbn mp ?? cos? 15 分度圓弧齒厚 nnn mms ??? ta n221 ?? 16 基圓直徑 tb dd ?cos? 16 2）計算斜齒輪參數(shù) 斜齒圓柱齒輪各參數(shù)值如下表 34 所示： 表 34斜齒圓柱齒輪各參數(shù)值 計算項目 1Z 2Z 3Z 4Z 5Z 6Z 7Z 8Z 9Z 10Z 理論中心距 端面嚙合角 176。 176。 176。 176。 176。 中心距 60 60 60 60 60 中心距變位系數(shù) 變位系數(shù)之和 * 410?? 齒頂降低系數(shù) * 410?? 分度圓直徑 32 6 68 63.444 4 齒頂高 1 3 76 齒根高 4 8 25 5 齒全高 齒頂圓直徑 34 6 54 68.396 4 齒根圓直徑 84 6 52 57.194 9 當(dāng)量齒數(shù) 25 34 27 31 31 26 31 23 33 20 法向基節(jié) 分度圓弧齒厚 3 基圓直徑 4 94 58.874 7 17 變速器輪齒強(qiáng)度計算 與其他機(jī)械行業(yè)比較，不同用途汽車的變速器齒輪使用條件仍是相似的。此外，汽車變速器齒輪用的材料、熱處理方法、加工方法、精度級別、支承方式也基本一致 。 如汽車變速器齒輪用低碳合金鋼制作，采用剃齒或磨齒加工，齒輪表面采用滲碳淬火熱處理工藝，齒輪精度為 GB/， 6 級和 7 級 [6]。 變速器齒輪的材料及熱處理 齒輪滿足工作條件的要求：為大大提高齒輪的耐磨性及抗彎曲疲勞、抗接觸疲勞的能力，現(xiàn)代汽車變速器齒輪大部采用滲碳合金鋼，其表面的硬度較高，而心部具有較高韌性。在選用鋼材料及熱處理方法時，對切削加工性能及成本也應(yīng)該考慮。 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，增多同時嚙合的輪齒對數(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。 在材料的選擇上，現(xiàn)代汽車變速器齒輪大都采用滲碳合金鋼制造，使齒輪表面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也應(yīng)考慮到其機(jī)械加工性能及制造成本。 國產(chǎn)汽車變速器的齒輪材料是 20CrMnTi， 20Mn2TiB， 20MnVB， 20MnMoB。國外汽車變速器齒輪大都選用鉻鎳合金鋼。 變速器齒輪輪齒表面滲碳層深度的推薦范圍如下： ?nm ； 滲碳層深度 ~ nm 5mm 滲碳層深度 ~ ?nm 5mm 滲碳層深度 ~[9] 齒輪滲碳后需淬火，使材料晶粒細(xì)化，提高表面硬度。為清除內(nèi)應(yīng)力，還需要回火。滲碳齒輪表面的硬度應(yīng)為 HRC58~HRC63，心部硬度為 HRC33~HRC48。 某些輕型貨車和轎車的齒輪采用 40Cr 或 35Cr 鋼并進(jìn)行表面氰化處理。這種中碳鉻鋼具有滿意的鍛造性能及良好的強(qiáng)度指標(biāo)，氰化鋼的特點(diǎn)是熱處理后變形小，但承載能力和耐磨性均不如滲碳鋼。對于氰化齒輪，氰化層深度不應(yīng)小于 ，表面硬度為HRC48~HRC53[10]。 計算變速器各軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩 發(fā)動機(jī)最大扭矩為 maxeT =60Nm，齒輪傳動效率 齒? 98% ，離合器傳動效率 離? 98% ，軸承傳動效率 承? 96%。則 ： I 軸 承離 ??max1 eTT ? =60= 18 中間軸 211 ?? iTT 齒承中 ?? =25/18= II 軸 一擋 12?T = 1112 ?iT 齒承中 ?? =32/17 = 二擋 22?T = 109 ?iT 齒承中 ?? =28/17 = 三擋 32?T = 87 ?iT 齒承中 ?? =25/19 = 四擋 42?T = 65 ?iT 齒承中 ?? =23/21 = 五擋 52?T = 43 ?iT 齒承中 ?? =20/23 = 輪齒強(qiáng)度計算 1）直齒輪彎曲應(yīng)力 W? yZKm KKT cfgW ???? 32?? ? （ 319） 式中 W? —— 彎曲應(yīng)力（ MPa) gT —— 計算載荷（ Nmm) ?K —— 應(yīng)力集中系數(shù)，可以近似取 ?K = y —— 齒形系數(shù)， cK —— 齒寬系數(shù)， cK = fK —— 摩擦力影響系數(shù)，主從動齒輪在嚙合點(diǎn)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 =。 19 b—— 齒寬（ mm） m—— 模數(shù)。 12W? = yKZm KKTcf?? ???1232? ?中 = ????? ??? 3? 422103 ? MPa850MPa ?????? ?? yKZm KKT c fW 113 1211 2 ?? ? ?????? ?? 33 1011 62? 348MPa850MPa 2）斜齒輪彎曲應(yīng)力 W? ??? ?? KKyZm KTgW?? ?? 3co s2 （ 320） 式中： gT —— 計算載荷（ Nmm） nm —— 法向模數(shù) ? —— 斜齒輪螺旋角 ?K —— 應(yīng)力集中系數(shù) ?K =； y—— 齒形系數(shù)，按當(dāng)量齒數(shù)?3cosZZn ?取 cK —— 齒寬系數(shù)， cK = ?K —— 重合度影響系數(shù) ?K =。 斜齒輪選取所受扭矩最大的二擋齒輪 10 為例， 3331010910 o o s2 ?????? ???????? ??? ?? ?? ???? ?KKymZ KTW中 =109MPa250MPa 3339109229 o o s2 ?????? ???????? ???? ?? ?? ???? ?KKymZ KTW =119MPa250MPa 3）輪齒接觸應(yīng)力 ? ?????? ????bZgj bd ET ????? 11c o sc o s4 式中： j? —— 輪齒的接觸應(yīng)力（ MPa） 20 gT —— 計算載荷（ Nmm） d—— 節(jié)圓直徑（ mm） ?—— 節(jié)點(diǎn)處壓力角 ?—— 齒輪螺旋角 E—— 齒輪材料的彈性模量 b—— 齒輪接觸的實(shí)際寬度 Z? 、 b? —— 主、從動齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑，直齒輪 ?? sinzz r? ， ?? sin?? bb r ，斜齒輪??? 3cossin?? zz r，??? 3cossinbb r?。 zr 、 br —— 主從齒輪節(jié)圓半徑（ mm）。 計算一擋齒輪的接觸應(yīng)力： E = ??? mmN ，齒寬 ????? mKb c mm，11Z =32， 12Z =17， 12?T =， 中T =， 11d =80mm， 12d =。 in40s in1111 ????? ??? zz r mm， in2 in1212 ????? ??? zz r mm ???????? ??? ???? ?12111131211 11c zzj bd ET ???? ?????? ???? ????? 120c o s8015 43 ? =2020MPa ???????? ??? ???? 121112 312 11c o zzj bd ET ???? 中 ?????? ???? ????? 120c o 43 ? ? 2020MPa 符合要求。 計算二擋斜齒輪的接觸應(yīng)力： 9Z =28， 10Z =17， 22?T =， 中T =，9d =， 10d =， ?b mm。 o s 20s in2c o ss in2109299 ?????