【導(dǎo)讀】變速器用來改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，目的是在原地起步，爬坡，轉(zhuǎn)彎，變速器設(shè)有空擋和倒擋。需要時(shí)變速器還有動(dòng)力輸出功能。支承處，然后按照從低檔到高檔順序布置各檔位齒輪。這樣做既能使軸有足夠大的剛性，又能保證裝配容易。變速箱整體結(jié)構(gòu)剛性與軸和殼體的結(jié)構(gòu)有關(guān)系。度即控制檔數(shù)，來保證變速箱有足夠的剛性。擋齒輪和軸做了詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算，并進(jìn)行了強(qiáng)度校核，對一些標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行了選型。的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)。簡單講述了變速器中各部件材料的選擇。Keywordsblock；Transmission；ratio；Teeth；Axis.

　　

【正文】 ??? 目 錄 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 22 用于計(jì)算通用齒輪強(qiáng)度公式更為簡化一些的計(jì)算公式來計(jì)算汽車齒輪，同樣、可以獲得較為準(zhǔn)確的結(jié)果。在這里所選擇的齒輪材料為 40Cr。 齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算 直齒輪彎曲應(yīng)力 W? 直齒輪彎曲應(yīng)力 w? 如下表 ： 表 33：直齒輪彎曲應(yīng)力σ w ( . )Tg nmm ?K fK ? ?mmb ? ?mmt y ()w G Pa? Z ?10 17 1073 21 Z ?9 23 1073 20 當(dāng)計(jì)算載荷 Tg 取作用到變速器第一軸上的最大扭矩 Temax時(shí)，對貨車常嚙合齒輪和高檔齒輪的許用彎曲應(yīng)力在 ～ 范圍內(nèi)。 斜齒輪彎曲應(yīng)力 W? 斜齒輪彎曲應(yīng)力 w? 如下表 ： 表 34：斜齒輪的彎曲應(yīng)力 w? ( . )Tg nmm ?K CK ? ?mmb ? ?mmt y )(MPaw? Z1=21 20 144 Z2=36 30 89 Z3=18 30 142 Z4=39 30 62 Z5=28 30 183 Z6=29 30 176 Z7=33 36 219 Z8=24 30 309 Z11=12 30 339 Z12=22 30 159 目 錄 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 23 110 .4 1 8jzbFEb? ??????????j?1 2/gF T d?sinsinzzbbrr????? ?? ? 22s in / c o ss in c o szzbbrr? ? ?? ? ???Z13=27 30 212 當(dāng)計(jì)算載荷取作用到第一軸上的最大扭矩時(shí)，對常嚙合齒輪和高檔齒輪，許用應(yīng)力在 180~350MPa 范圍內(nèi)，因此，上述計(jì)算結(jié)果均符合彎曲強(qiáng)度要求。 齒輪接觸應(yīng)力的計(jì)算 （ 31） 式中， 齒輪的接觸應(yīng)力（ MPa）； F齒面上的法向力（ N）， 1 /(cos cos )FF ??? ； 1F 圓周力在（ N）， ； ? 節(jié)點(diǎn)處的壓力角（176。）； ? 齒輪螺旋角（176。）； E齒輪材料的彈性模量（ MPa），查資料可取 3190 10E MPa?? ； b齒輪接觸的實(shí)際寬度， 20mm； zb??、 主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑（ mm）； 直齒輪： （ 32） （ 33） 斜齒輪： （ 34） （ 35） 其中， zbrr、 分 別為主從動(dòng)齒輪節(jié)圓半徑（ mm）。 將作用在變速器第一軸上的載荷 maxeT 作為計(jì)算載荷時(shí)，變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力 j? 見下表： 表 35 變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力 齒輪 j?/MPa 滲碳齒輪 液體碳氮共滲齒輪 一檔和倒檔 1900~2020 950~1000 目 錄 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 24 常嚙合齒輪和高檔 1300~1400 650~700 通過計(jì)算可以得出各檔齒輪的接觸應(yīng)力 分別如下： 齒輪 1： ?1j? 958MPa 齒輪 2： ?2j? 731MPa 齒輪 3： ?3j? 901MPa 齒輪 4： ?4j? 612MPa 齒輪 5： ?5j? 1008MPa 齒輪 6： ?6j? 1004MPa 齒輪 7： ?7j? 1123MPa 齒輪 8： ?8j? 1317MPa 齒輪 9： ?9j? 831MPa 齒輪 10： ?10j? 1477MPa 齒輪 11： ?11j? 1299MPa 齒輪 12： ?12? 960MPa 齒輪 13： ?13j? 1350MPa 對照上表可知，所設(shè)計(jì)變速器齒輪的接觸應(yīng)力基本符合要求。 目 錄 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 25 第 4 章 變速器軸的強(qiáng)度計(jì)算與校核 變速器軸的結(jié)構(gòu)和尺寸 軸的結(jié)構(gòu) 第一軸通常和齒輪做成一體，前端大都支撐在飛輪內(nèi)腔的軸承上，其軸徑根據(jù)前軸承內(nèi)徑確定。該軸承不承受軸向力，軸的軸向定位一般由后軸承用卡環(huán)和軸承蓋實(shí)現(xiàn)。第一軸長度由離合器的軸向尺寸確定，而花鍵尺寸應(yīng)與離合器從動(dòng)盤轂的 內(nèi)花鍵統(tǒng)一考慮。第一軸如圖 41 所示： 圖 41 變速器第一軸 中間軸分為旋轉(zhuǎn)軸式和固定軸式。本設(shè)計(jì)采用的是旋轉(zhuǎn)軸式傳動(dòng)方案。由于一檔和倒檔齒輪較小，通常和中間軸做成一體，而高檔齒輪則分別用鍵固定在軸上，以便齒 輪磨損后更換。其結(jié)構(gòu)如下圖所示： 一檔齒輪 倒檔齒輪 圖 42 變速器中間軸 確定軸的尺寸 變速器軸的確定和尺寸，主要依據(jù)結(jié)構(gòu)布置上的要求并考慮加工工藝和裝配工藝要求而定。在草圖設(shè)計(jì)時(shí)，由齒輪、換檔部件的工作位置和尺寸可初步目 錄 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 26 確定軸的長度。而軸的直徑可參考同類汽車變速器軸的尺寸選定，也可由下列經(jīng)驗(yàn)公式初步選定： 第二軸和中間軸中部 直徑： Ad ? =36mm （ 41） 第一軸花鍵部分直徑可按下面式子初選： 3 maxeTKd ? =25mm （ 42） 式中 maxeT 發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩， N m 為保證設(shè)計(jì)的合理性，軸的強(qiáng)度與剛度應(yīng)有 一定的協(xié)調(diào)關(guān)系。因此，軸的直徑 d與軸的長度 L的關(guān)系可按下式選?。? 第一軸和中間軸： d/L=~ ； 第二軸： d/L=~ 。 初選 mmLmmL 242,222 ?? 中間軸二軸 軸的校核 計(jì)算各嚙合齒輪的圓周力 tF 、徑向力 rF 和軸向力 aF 輸出軸 maxet TiF d?2 (43） max tancoser TiF d ? ?? 2 (44） max tanea TiF d ?? 2 (45） 式中： i―― 至計(jì)算齒輪的傳動(dòng)比 d――計(jì)算齒輪的節(jié)圓直徑 ,mm ? ――節(jié)點(diǎn)處壓力角 ? ――螺旋角 maxTe ――發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，也是第一軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩， 表 41 輸出軸上的齒輪受力 d ? ? tF rF aF 目 錄 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 27 Z3=18` 20 30.81 6420 2720 3829 Z5=28 20 30.81 8636 3660 5150 Z7=33 20 30.81 10435 4422 6213 Z9=41 20 0 10584 4485 6312 Z13=27 20 30.81 2354 998 1404 其余軸上 由變速器齒輪之間的嚙合關(guān)系，可以根據(jù)中間軸上齒輪的受力得出其 它軸上齒輪的受力，其它齒輪受力如下表： 表 42 其余各軸上的齒輪受力 d ? ? tF rF aF Z1=21 20 30.81 6957 2948 4149 Z2=36 20 30.81 6957 2948 4149 目 錄 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 28 Z4=39 20 30.81 6420 2720 3829 Z6=29 20 30.81 8636 3660 5150 Z8=24 20 30.81 10436 4422 6223 Z10=13 20 0 10597 4491 6320 Z11=12 20 30.81 11480 4865 6947 Z12=22 20 30.81 11480 4865 6847 Z13=15 48 20 30.81 16837 7135 10041 輸入軸的強(qiáng)度校核 初步確定軸的尺寸以后 (d? )，可對軸進(jìn)行剛度和強(qiáng)度計(jì)算，作用在輸入軸上轉(zhuǎn)距應(yīng)取 maxeT 。 若軸在垂直面內(nèi)撓度為 cf ，在水平面內(nèi)撓度為 sf 和轉(zhuǎn)角為 δ ，則可分別用下式計(jì)算： EILbaFfc 3 221? (46） 目 錄 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 29 EILbaFfs 3 222? (47） EIL ababF 3 )(1 ??? (48） 式中： F1為齒輪齒寬中間平面上的圓周力 (N) F2為齒輪齒寬中間平面上的徑向力 (N) E 為彈性模量 (MPa)， E= I 為慣性矩 (mm4)，對于實(shí)心軸 I=πd 4/64 d 為軸的 直徑 (mm)，花鍵處按平均直徑計(jì)算 a、 b為齒輪上作用力距支座 A、 B的距離 b、 L為支座間距離 如果用 cf 和 sf 分別表示軸在垂直面和水平面的撓度，則軸的全撓度 f 為 22 sc fff ?? ≤ 。 軸在垂直面和水平面撓度的允許值為： cf =0． 05— 0． 10mm， sf =0． 10— 0． 15mm。 齒輪所在平面的轉(zhuǎn)角不應(yīng)超過 。 經(jīng)計(jì)算輸入軸各檔的水平面內(nèi)的撓度 sf 和垂直面的撓度 cf 以及所在平面的轉(zhuǎn)角。 表 43 1F 2F a b L cf sf f ? 一檔 4491 10597 80 154 234 二檔 4422 10436 104 130 234 三檔 3660 8637 162 72 234 五檔 2722 6422 183 51 234 目 錄 佳木斯大學(xué)教務(wù)處 30 m a xm a xm a x22 ta nc os2 ta netereaTiFdTiFdTiFd??????1602160 75atAdFFF ? ? ?? ? ?倒檔 4865 11480 23 211 234 上面各項(xiàng)數(shù)值都在允許的范圍內(nèi)，符合上面的設(shè)計(jì)要求。 輸出軸的強(qiáng)度校核 計(jì)算用的齒輪嚙合的圓周力 tF 、徑向力 rF 及軸向力 aF 可按下式求出： （ 49） （ 410) （ 411） 式中 i 至計(jì)算齒輪的傳動(dòng)比，此處為三檔傳動(dòng)比 ； d 計(jì)算齒輪的節(jié)圓直徑， mm，為 ； ? 節(jié)點(diǎn)處的壓力角，為 20176。； ? 螺旋角，為 176。； maxeT 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，為 20900