【正文】 21443 zzizz g? （ 320） 4343cos2 )(??? ? zzmA n （ 321） )1(tantan 4342 212 zzzz z ????? （ 322） 聯(lián)解上述（ 320） 、 （ 321） 和 （ 322）三個 方程 式，可采用比較方便的 試湊法， 求 解 結果如下 ： 34 23?? ??； 3 27z ? ； 4 27z ? ； 324143 2 2 7 1 .4 52 2 2 7g zzi zz? ? ? ? ? 即四檔 齒輪 的齒數(shù)為 2 27；傳動比為 。 分度圓直徑： 33 3 27 81nd m z mm? ? ? ? ?； 44 3 29 81nd m z mm? ? ? ? ? 齒頂高： mmxhmhh nannaa )(3)*(21 ???????? 齒根高： mmxchmhh nnannff )(3)**(21 ?????????? 倒檔 齒輪 齒數(shù)的確定 已知 各參數(shù)如下 ： ? ； 中間軸上的倒檔齒輪的齒數(shù)一般略小于中間軸上一檔齒輪的齒數(shù)，即： 13 10zz? ，取 13 13z ? ，查閱資料可得，一般倒檔軸上齒輪的齒數(shù)取 21~25 之間，取 12 23z ? ，為保證倒檔齒輪的嚙合不產(chǎn)生運動干涉齒輪 11和齒輪 13的齒頂圓之間應保持有 的間隙，應該滿足以下公式： Ammzznn ???? 12c os2 )( 111311 ? 求解得： 13 41z ? ； 倒檔的傳動比： 1 1 1 2 21 2 1 3 14 1 2 3 3 2 4 . 5 92 3 1 3 2 2R z z zi z z z? ? ? ? ? ? ? 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文） 報告用紙 第 16 頁 共 45 頁 即 倒 檔 齒輪 的 齒數(shù)為 4 2 13；傳動比為 。 分度圓直徑： 11 11 41 123nd m z m m? ? ? ? ?； 12 12 23 69nd m z m m? ? ? ? ?； 13 13 3 .0 1 3 3 9nd m z m m? ? ? ? ?； 齒頂高： 12 ( * ) 3 .0 ( 1 0 .5 ) 4 .5a a n a n nh h m h x m m? ? ? ? ? ? ? ?； 齒根高： 12 ( * * ) 3. 0 ( 1 0. 2 0. 5 ) 2. 1f f n an n nh h m h c x m m? ? ? ? ? ? ? ? ? ?。 第 二軸與倒檔軸之間的距離確定： 39。39。 1 1 1 211( ) 3 . 0 ( 4 1 2 3 ) 9 622nA m z z m m? ? ? ? ? ?，?。?96A mm??? 中間 軸與倒檔軸之間的距離確定： 39。 1 2 1 311( ) 3 . 0 ( 1 3 2 2 ) 5 2 . 522nA m z z m m? ? ? ? ? ?，取整可得： 39。 53A mm? 變速器齒輪 的 變位 采用變位齒輪 是因為以下幾點 ： （ 1）配湊中心距； （ 2）提高齒輪的強度和使用壽命； （ 3）降低齒輪的嚙合噪聲。 變位齒輪主要有兩類：高度變位和角度變位。高度變位齒輪副的一對嚙合齒輪的 變位系數(shù)之和等于零 ， 高度變位可增加小齒輪的齒根強度，使它達到和大齒輪強度接近的程度 ； 角度變位系數(shù)之和不等于零 ， 角度變位可獲得良好的嚙合性能及傳動質量指標，故采用得較多。 變位系數(shù)的選擇原則： （ 1）對于高檔齒輪，應按保證最大接觸強度和抗膠合及耐磨損最有利的原則選擇變位系數(shù)； （ 2）對于低檔齒輪，為提高小齒輪的齒根強度，應根據(jù)危險斷面齒厚相等的條件來選擇大、小齒輪的變位系數(shù)； （ 3）總變位系數(shù)越小，齒輪齒根抗彎強度越低。但易于吸收沖擊振動，噪聲要小一些。 為了降低噪聲，對于變速器中除去一、二 檔以外的其它各檔齒輪的總變位系數(shù)要選用較小一些的數(shù)值 ； 一般情況下，隨著檔位的降低，總變位系數(shù)應該逐檔增大 ； 一、二檔和倒檔齒輪，應該選用較大的值。 結合實際， 本 次 設計采用角度變位來調整中心距。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文） 報告用紙 第 17 頁 共 45 頁 已知 各參數(shù)如下 ： mma 8839。 ? ； mma )1440( ???? ； 代入 計算公式nt maay ?? 39。 ，Htz zyy2?? 可得 ： 39。?????????????Htzntzyymaay 查 《 機械設計手冊 》的 齒輪變位系數(shù)表 可得 ： , 109 ?? zz xx 通過計 算一檔齒輪變位的方法，同理可得： 常嚙合齒輪的變位系數(shù)為： , 21 ?? zz xx ； 二檔齒輪的變 位 系數(shù)為： , ??； 三檔齒輪的變 位 系數(shù)為： , ??； 四檔齒輪的變 位 系數(shù) 為： 340. 10 , 0. 08zzxx? ? ? ?； 倒檔齒輪的變 位 系數(shù)為： 11 12 , , z zx x x? ? ? ?。 將 求得的 齒輪變位系數(shù)匯總如下表 所示： 表 變速器各齒輪的變位系數(shù) 一檔齒輪 二檔齒輪 三檔齒輪 四檔齒輪 倒檔齒輪 變位系數(shù) 9Z 10Z 7Z 8Z 5Z 6Z 3Z 4Z 11Z 12Z 13Z 4 變速器 的 齒輪與軸的設計計算及校核 齒輪的設計與計算 一般齒輪的失效形式有輪齒 折斷、齒面磨損、齒面點蝕、齒面膠合、塑性變形等，而對于變速器的齒輪而言，其損壞形式主要有輪齒折斷、齒面疲勞點蝕、移動換檔齒輪端部破壞及齒面膠合等。為 了 防止齒輪 的 損壞需要對 其 進行強度校核，以滿足齒根彎曲 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文） 報告用紙 第 18 頁 共 45 頁 疲勞強度及齒面接觸疲勞強度的設計準則。 鋼 鋼的韌性 比 較好，耐沖擊，可通過熱處理或化學處理 的方法 來改善其力學性能及提高齒面硬度，故 是 制造齒輪 最常用的材料 。 鑄鐵 灰鑄鐵性質較脆，抗沖擊及耐磨性均較差，但抗膠合及抗點蝕的能力較好?；诣T鐵齒輪常用于工作平穩(wěn)，速度較低，功率不大的場合。 非金屬材料 對于高速、輕載及精度不高的齒輪傳動，為了降低噪聲，常用非金屬材料（日夾布塑膠、尼龍等）作小齒輪，大齒輪仍用鋼或鑄鐵制造。為使大齒輪具有足夠的抗磨損及抗點蝕的能力，齒面的硬度應 在 250～ 350 HBS 之間 。 用 原則 滿足工作條件的要求 不同的工作條件，對齒輪傳動有不同的要求，故對齒輪材料亦有不同的要求。但是對于一般動力傳輸齒輪，要求其材料具有足夠的強度和耐磨性，而且齒面硬，齒芯軟。 合理選擇材料 進行 配對 如對硬度 ≤350HBS 的軟齒面齒輪，為使兩輪壽命接近，小齒輪 材料硬度應略高于大齒輪，且使兩輪硬度差在 30～ 50HBS 之間 。為提高抗膠合性能，大、小輪應采用不同鋼號材料。 考慮加工、工藝及熱處理工藝 常嚙合齒輪因其傳遞的轉矩較大，并且一直參與傳動，所以磨損較大，應選用硬齒面齒輪組合，小齒輪用 20CrMnTi 材料滲碳后淬火，硬度 在 58～ 62HRC 之間 。大齒輪用 40Cr 調質后表面淬火，硬度 在 48～ 55HRC 之間 。一檔傳動比大，齒輪所受沖擊載荷作用也大，所以抗彎強度要求比較高。一檔小齒輪用 20CrMNTi滲碳后淬火，硬度 在 56～62HRC 之間 ，大齒輪 40Cr 調質后表面淬 火，硬度 在 46～ 55HRC 之間 ；其余各檔小齒輪均采用 40Cr 調質后表面淬火，硬 度在 48～ 55HRC 之間 ，大齒輪用 45 鋼調質后表面淬火，硬度 在 40～ 50HRC 之間 。 第一軸 的 轉距： mTT e ??????? N7 9 2 4 0m a x1 軸承離合 ?? ； 中間軸 的 轉矩： 1 2 1 322 2 5 . 7 9 2 0 . 9 6 0 . 9 8 3 0 8 . 9 8 222T T i N m?? ?? ? ? ? ? ? ?中 軸 承 齒 輪； 第二軸各檔齒輪 的 轉距： 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文） 報告用紙 第 19 頁 共 45 頁 一檔齒輪： 2 1 1 1 2 2 5 .7 9 2 0 .9 6 0 .9 8 4 .1 6 8 8 3 .6 8 8gT T i N m??? ? ? ? ? ? ? ?軸 承 齒 輪； 二檔齒輪： 2 2 1 2 2 2 5 .7 9 2 0 .9 6 0 .9 8 2 .9 1 6 1 8 .1 5 7gT T i N m??? ? ? ? ? ? ? ?軸 承 齒 輪； 三檔齒輪： mNiTT g ???????? 齒輪軸承 ?? ； 四檔齒輪： 2 4 1 4 2 2 5 .7 9 2 0 .9 6 0 .9 8 1 .4 5 3 0 8 .0 1 6gT T i N m??? ? ? ? ? ? ? ?軸 承 齒 輪； 倒檔軸： 1 2 1 3 23T 2 2 9 . 3 2 6 0 . 9 6 0 . 9 8 3 8 1 . 7 1 113T i N m?? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?倒 中 軸 承 齒 輪； 第二軸倒檔齒輪： 1 1 1 22 41T 3 8 7 . 7 1 1 0 . 9 6 0 . 9 8 6 5 0 . 2 2 223T i N m?? ?? ? ? ? ? ? ? ?倒 檔 倒 軸 承 齒 輪； 斜齒輪彎曲強度的計算及校核： ??? btyKKFIw ? （ 41） 式中： IF —— 圓周力（ N ）， dTF g21?； gT —— 計算載荷（ mmN? ）； d —— 節(jié)圓直徑（ mm ）?coszmd n?； nm —— 法向模數(shù)（ mm ） ； ? 為斜齒輪螺旋角 （ 0 ） ； ?K —— 應力集中系數(shù)， ??K ； b —— 齒面寬（ mm ）； t —— 法向齒距， nmt ??? ； y —— 齒形系數(shù)，可按當量齒數(shù) ?3coszzn ? ； cK —— 齒寬系數(shù)， ?cK ； 齒形系數(shù)圖 如下圖 所示： 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文） 報告用紙 第 20 頁 共 45 頁 圖 齒形 系數(shù)圖 ?K —— 重合度影響系數(shù)， 查圖可得： ??K ； 將上述有關參數(shù)代入公式（ 41），整理得到： ??? ?? KyKzm KTgw 3c o s2? （ 42） 如果當 計算載荷 gT 作用到變速器 輸入 軸上的最大轉矩 maxeT 時，倒檔直齒輪 的 許用彎曲應力在 400～ 850MPa 之間 ， 對于貨車而言 ，倒檔齒輪承受雙向交變載荷作用的許用應力應 該 取下限 ；而對于其他檔的 斜齒輪 的許用彎曲應力在 100～ 250MPa 之間 。 （ 1） 對 一檔齒輪的彎曲強度 進行 校核： 已知 各 參數(shù) 如下 ： 3?nm ； 7?cK ； 409?z ； 1410?z ； ??K ； ??K ； mNT ?? ； N m??中 ； 通過 查齒形系數(shù)圖 可 得： ??yy 代入公式（ 42） 可 得： MP aw 3 31 ?????? ????? ； 32 32 3 0 8 .9 8 2 1 0 1 .5 2 2 2 .5 9 33 .1 4 1 4 3 7 2 0 .1 8 6w M P a? ? ? ???? ? ? ? ?； 對于貨車 而言， 當計算載荷取變速器 輸入 軸最大轉距 maxeT 時，其許用應力應該小于 250Mpa， 而 1w? ， 2w? 均小于 250Mpa，所以滿足 彎曲強度 要求。 （ 2） 對 常嚙合齒輪、二檔齒輪、三檔齒輪、四檔齒輪的彎曲強度 進行 校核 常嚙合齒輪、二檔齒輪、三檔齒輪、