【導(dǎo)讀】速裝置，用于發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳性能。變速器可以在汽車(chē)行駛過(guò)程中，在發(fā)動(dòng)機(jī)。變速器的發(fā)展趨勢(shì)是越來(lái)越復(fù)雜，自動(dòng)化程度也越來(lái)越高，自動(dòng)變速器。將是未來(lái)的主流。發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速非常高，最大功率及最大扭矩在一定的轉(zhuǎn)速區(qū)出現(xiàn)。速和車(chē)輪的實(shí)際行駛速度。于變速器換檔或進(jìn)行動(dòng)力輸出。在分類(lèi)上有兩種方式：按傳動(dòng)比變化方式和按操縱方式的不同來(lái)?；A(chǔ)件，用以安裝支承變速器全部零件及存放潤(rùn)滑油。和操縱部分常做成剖分式，箱蓋與殼體用螺栓聯(lián)接并可靠定位。有齒輪與軸制成一體或軸載荷嚴(yán)重才用合金鋼。車(chē)傳動(dòng)系中也有廣泛采用的趨勢(shì)。無(wú)級(jí)變化，目前應(yīng)用較多。到降低油耗的目的。功率或油耗作出選擇取舍。有理想的動(dòng)力性能，提高汽車(chē)的經(jīng)濟(jì)性，降低排放污染及噪音。并具有各自?xún)?yōu)勢(shì)，但其中金屬帶式無(wú)級(jí)變速器前景看好?？墒?，AMT依舊需要復(fù)雜的電控系統(tǒng)來(lái)控制。通用可稱(chēng)得上是汽車(chē)自動(dòng)變速器的鼻祖了。世界上第一個(gè)自動(dòng)變速器

　　

【正文】 容易發(fā)生斷裂。齒輪折斷有兩種情況，一種是齒輪受到足夠大的突然載荷的作用，齒根守拉面的最大應(yīng)力區(qū)出現(xiàn)疲勞裂縫，裂縫逐漸擴(kuò)展到一定深度后，齒輪突然折斷。這種破壞的斷面在疲勞斷裂部分呈光滑表面，在突然斷裂部分呈粗粒狀表面，變速器中齒輪的折斷以疲勞破壞居多數(shù)。 2. 齒面點(diǎn)蝕 齒面點(diǎn)蝕是閉式齒輪傳動(dòng)經(jīng)常出現(xiàn)的一種損壞形式。因閉式齒輪傳動(dòng)齒輪在潤(rùn)滑油中工作 齒面長(zhǎng)期受到脈動(dòng)的接觸應(yīng)力作用，會(huì)逐漸產(chǎn)生大量與齒面成尖角的小裂縫。面裂縫中充滿(mǎn)了潤(rùn)滑 油，嚙合時(shí)，由于齒面互相擠壓，裂縫中油壓增高，使裂縫繼續(xù)擴(kuò)展，最后導(dǎo)致齒面表層一塊塊剝落，齒面出現(xiàn)大量扇形小麻點(diǎn)，這就是齒面點(diǎn)蝕現(xiàn)象。若以節(jié)圓為界，把齒輪分為根部及頂部?jī)啥耍瑒t靠近節(jié)圓的根部齒面處，較靠近節(jié)圓的頂部齒面處點(diǎn)蝕嚴(yán)重；兩個(gè)互相嚙合的齒輪中，主動(dòng)的小齒輪點(diǎn)蝕嚴(yán)重。點(diǎn)蝕的后果不僅是吃面出現(xiàn)許多小麻點(diǎn)，而且由此使齒形誤差加大，產(chǎn)生動(dòng)載荷，也可能引起齒輪折斷。 3. 齒面膠合 高速重載齒輪傳動(dòng)，軸線不平行的螺旋齒輪傳動(dòng)及雙面齒輪傳動(dòng)，由于齒面相對(duì)滑動(dòng)速度大，接觸壓力大，使齒面間滑動(dòng)油膜破壞，兩齒面 間金屬材料直接接觸，局部溫度過(guò)高，互相熔焊粘聯(lián)，齒面沿滑動(dòng)方向形成撕傷痕跡，這種損壞形式叫膠合。在汽車(chē)變速器齒輪中，膠合損壞情況不多。 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，都是提高輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度的措施 。合理選擇齒輪參數(shù)及變位系數(shù)，增大齒廓曲率半徑，降低接觸應(yīng)力，提高吃面強(qiáng)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，選擇適當(dāng)?shù)凝X面表面處理方法和鍍層等，是防止齒面膠合的措施。 齒輪的材料選擇 齒輪材料的 種類(lèi)很多，在選擇時(shí)應(yīng)考慮的因素也很多，下述幾點(diǎn)可供選擇材料時(shí)參考： 1. 齒輪材料必須滿(mǎn)足工作條件的要求 31 例如，用于飛行器上的齒輪，要滿(mǎn)足質(zhì)量輕、傳動(dòng)功率和可靠性高的要求，因此必須選擇力學(xué)性能高的合金鋼；礦山機(jī)械鐘得齒輪傳動(dòng)，一半功率很大，工作速度較低、周?chē)h(huán)境中粉塵行量極高，因此往往選擇鑄鋼或鑄鐵等材料；家用及辦公用的 機(jī)械的功率很小，但要求傳動(dòng)平穩(wěn)、低噪聲或無(wú)噪聲、以及能再少潤(rùn)滑貨物潤(rùn)滑狀態(tài)下正常工作，因此常選用工程塑料作為齒輪材料?？傊?，工作條件的要求是選擇齒輪材料時(shí)首先應(yīng)考慮的因素。 2. 應(yīng)考慮齒輪尺寸的大小， 毛坯成型方法及 熱處理和制造工藝。 大尺寸的齒輪一般采用鑄造毛坯，可選用鑄鋼或鑄鐵作為齒輪材料。中等或中等以下尺寸要求較高的齒輪常選用鍛造毛坯，可選擇鍛鋼制作。尺寸較小而要求不高時(shí)，可選用圓鋼做毛坯。 齒輪表面硬化的方法有：滲碳、氮化和表面淬火。采用滲碳工藝時(shí)，應(yīng)選用低碳鋼或低碳合金鋼做齒輪材料；氮化鋼和調(diào)質(zhì)鋼 能采用氮化工藝；采用表面淬火時(shí)，對(duì)材料沒(méi)有特別的要求。 3. 正火碳鋼 不論毛坯的制作方法如何，只能用于制作載荷平穩(wěn)或輕度從幾下工作的齒輪，不能承受大的沖擊載荷；調(diào)制碳鋼可用于制作在中等沖擊載荷下工作的齒輪。 4. 合金鋼常用于制作高速、重載并在沖擊載荷下工作的齒輪。 5. 飛行器中的齒輪傳動(dòng)，要求齒輪尺寸盡可能小，應(yīng)采用表面硬化處理的高強(qiáng)度合金鋼。 金屬制的軟齒面，配對(duì)兩齒輪面的硬度差應(yīng)保持為 30～ 50HBS 或更多。當(dāng)小齒輪與大齒輪的齒面具有較大的硬度差（如小輪齒面為淬火并磨制，大齒輪齒面為?；蛘{(diào)制），從而提高了大齒輪齒面的疲勞極限。因此，當(dāng)配對(duì)的兩齒輪齒面具有較大的硬度差時(shí)，大齒輪的解除疲勞許用應(yīng)力可提高約 20%，但應(yīng)注意硬度高的齒面，粗糙度值也要相應(yīng)地減小 。 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(shí)也應(yīng)考慮其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,也有采用 20Mn2TiB，20MnVB， 20MnCr5 的。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下： ?nm 滲碳層深度 ～ 32 ＜ nm ＜ 5 滲碳層深度 ～ 5?nm 滲碳層深度 ～ 滲碳齒輪在淬火、回火后，要求輪齒的表面硬度為 HRC58～ 63，心部硬度為 HRC33～ 48。 某些輕型以下的載貨汽車(chē)和轎車(chē)等變速器的小模數(shù)（ ～mn ? ）齒輪，采用了 40Cr 或 35Cr 鋼并進(jìn)行表面氰化處理。這種中碳鉻鋼具有滿(mǎn)意的鍛造性能及良好的強(qiáng)度指標(biāo)，氰化鋼熱處理后變形小也是優(yōu)點(diǎn)。但由于氰化層較薄且鋼的含碳量又高，故接觸強(qiáng)度和承載能力均受到 限制。 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩 發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩為 ，齒輪傳動(dòng)效率 99%，離合器傳動(dòng)效率 99%，軸承傳動(dòng)效率 96%。 一軸： T1=Temaxη 離 η 承 =190 99% 96%= m 二軸： 一檔： T21=T1η 離 η 承 i1= 99% 96% 40/10= N m 二檔： T22=T1η 離 η 承 i2= 99% 96% 38/13= N m 三檔： T23=T1η 離 η 承 i3= 99% 96% 34/17= N m 四檔： T24=T1η 離 η 承 i4= 99% 96% 29/21= m 五檔： T25=T1η 離 η 承 i5= 99% 96% 25/25= N m 倒檔： T 倒 =T1（η 離 η 承 ） 2i 倒 =（ 99% 96%） 2 38/13= N m 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 汽車(chē)的變速器齒輪使用條件是相似的。此外 ，汽車(chē)變速器齒輪用的材料、熱處理方法、加工方法、精度級(jí)別、支撐方式也基本一致。如汽車(chē)變速器齒輪用低碳合金鋼制造，采用剃齒或磨齒精加工，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(chē)齒輪，同樣可以獲得較為準(zhǔn)確的結(jié)果。 輪齒的彎曲應(yīng)力 33 圖 32 齒形系數(shù)圖 yzKm KKT c fgw 32?? ?? （ ） 式中： w? — 彎曲應(yīng)力 （ MPa）； gT — 計(jì)算載荷 （ N.mm）； ?K — 應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取 ?K =； fK — 摩擦力影響系數(shù)，主、從動(dòng)齒輪在嚙合點(diǎn)上的摩擦力方向不同，對(duì)彎曲應(yīng)力的影響也不同；主動(dòng)齒輪 fK =，從動(dòng)齒輪 fK =； b — 齒寬 （ mm）； m — 模數(shù)； y — 齒形系數(shù)，如圖 32。 當(dāng)計(jì)算載荷 gT 取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩 maxeT 時(shí)，一、倒擋直齒輪許用彎曲應(yīng)力在 400～ 850MPa，貨車(chē)可取下限，承受雙向交變載荷作用的倒擋齒輪的許用應(yīng)力應(yīng)取下限。 輪齒的接觸應(yīng)力 ???????? ??? bzgj db ET ????? 11co sco （ ） 式中： j? — 輪齒的接觸應(yīng)力 （ MPa）； 34 gT — 計(jì)算載荷 （ N.mm） ； d? — 節(jié)圓直徑 (mm)； ? — 節(jié)點(diǎn) 處壓力角（176。）， ? — 齒輪螺旋角（176。）； E — 齒輪材料的彈性模量（ MPa）； b — 齒輪接觸的實(shí)際寬度 (mm)； z? 、 b? — 主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑 (mm)，直齒輪 ?? sinzz r? 、?? sinbb r? ， 斜齒輪 ? ? ??? 2c o ss inzz r? 、 ? ? ??? 2c o ss inbb r? ； zr 、 br — 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 2/maxeT 作為計(jì)算載荷時(shí)，變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力 j? 見(jiàn)表 。 彈性模量 E =104 Nmm2， 齒寬 ncc mKmKb ?? =74=28mm 表 變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力 齒輪 MPaj? 滲碳齒輪 液體碳氮共滲齒輪 一擋和倒擋 1900～ 2020 950～ 1000 常嚙合齒輪和高擋 1300～ 1400 650～ 700 格擋齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 彎曲應(yīng)力： 計(jì)算倒擋齒輪 11， 12， 13 的彎曲應(yīng)力 11w? ， 12w? ， 13w? 11z =13， 12z =38， 13z =23， 11y =， 12y =， 13y =， 1T =.m 倒T =.m 主動(dòng)齒輪 11113111 2 yKzm KKTcfw ?? ?? 33 101 3 8 02 ???? ???? ? 35 =400～ 850MPa 從動(dòng)齒輪 12123倒12 2 yKzm KKTcfw ?? ?? = 33 101 6 7 62 ???? ???? ? =400～ 850MPa 131331113113 ）/（2 yKzm KKZZTcfw ?? ?? = 33 101 4 ）13/ 8 0（2 ???? ???? ? = 400～ 850MPa 斜齒輪彎曲應(yīng)力 w? ??? ?? KyKzm KTgw 3c os2? （ ） 式中： gT — 計(jì)算載荷 （ Nmm）； nm — 法向模數(shù) （ mm）； z — 齒數(shù)； ? — 斜齒輪螺旋角（176。）； ?K — 應(yīng)力集中系數(shù)， ?K =； y — 齒形系數(shù)，可按當(dāng)量齒數(shù) ?3coszzn ? 在圖中查得； cK — 齒寬系數(shù) cK = ?K — 重合度影響系數(shù)， ?K =。 當(dāng)計(jì)算載荷 gT 取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩 maxeT 時(shí)，對(duì)乘用車(chē)常嚙合齒輪和高擋齒輪，對(duì) 乘用車(chē) 為 180～ 350MPa。 計(jì)算一擋齒輪 1， 2 的彎曲應(yīng)力 9w? ， 10w? ??? ?? KKymz KTw 13111 cos2? 36 = 33 ????? ????? =100～ 250MPa ??? ?? KKymz KTw 232212 cos2? = 33 ????? ????? =100～ 250MPa 計(jì)算二擋齒輪 3， 4 的彎曲應(yīng)力 ??? ?? KKymz KTw 33313 cos2? = 33 5 o 8 02 ????? ????? =100～ 250MPa ??? ?? KKymz KTw 434224 cos2? = 33 ????? ????? =100～ 250MPa 計(jì)算三擋齒輪 5， 6的彎曲應(yīng)力 ??? ?? KKymz KTw 53515 cos2? = 33 5 o 8 02 ????? ????? =100～ 250MPa ??? ?? KKymz KTw 636236 cos2? = 33 4 o 4 32 ????? ????? =100～ 250MPa 37 計(jì)算四擋齒輪 7， 8 的彎曲應(yīng)力 ??? ?? KKymz KTw 73717 cos2? = 33 6 o 8 02 ????? ????? =136..17MPa100～ 250MPa ??? ?? KKymz KTw 838248 cos2? = 33 ????? ????? =100～ 250MPa 計(jì)算五檔齒輪 9,10 的彎曲應(yīng)力 ??? ?? KKymz KTw 93919 cos2? = 33 6 o 8 02 ????? ????? =100～ 250MPa ??? ?? KKymz KTw 103102510 cos2? = 33 ????? ????? =100～ 250MPa 接觸應(yīng)力 計(jì)算一擋齒輪 1， 2 的接觸應(yīng)力 ??? o s/s i n2 211 ?? dz = ??? o s/s i n2 222 ?? db = ???????? ???? 211 11 bzj db ET ???? 38 = 34 10 13 . 8 42c o s20c o 0 84 1 　????????? ??? ?? ? =1300～ 1400MPa ???????? ???? 212 212 bzj db ET ???? = 34 10 　????????? ??? ?? ? =1300～ 1400MPa