【導(dǎo)讀】變速器是汽車傳動(dòng)系中最主要的部件之一。其設(shè)計(jì)任務(wù)是設(shè)計(jì)一臺(tái)用于。設(shè)計(jì)中選用本田CBR600-F4i作為方程式賽車的發(fā)動(dòng)機(jī)。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)，可以得出發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩、最大功率、最高轉(zhuǎn)速等參數(shù)。設(shè)計(jì)的賽車無主減速。器，采用鏈傳動(dòng)，且傳動(dòng)比已知。械設(shè)計(jì)、汽車底盤設(shè)計(jì)等相關(guān)知識(shí)計(jì)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(gè)人能力，更重要的是鍛煉了與人協(xié)作的精神。

　　

【正文】 心距 A （已知） 39。0 coscos??AA? 4 中心距變位系數(shù) mAA 0??? 5 變位系數(shù)之和 ? ?? ?? ??? t an2 39。21 i n vi n 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(hào) 計(jì)算項(xiàng)目 角度變位齒輪的計(jì)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 ?? c osc os 039。 ? ? ? 21 21 t a n239。 ZZi n vi n v ntt ???? ????? 15 根據(jù)以上公式計(jì)算各齒輪參數(shù) 1）計(jì)算直齒輪參數(shù) 一擋直齒輪： 11Z =32， 12Z =17。 mZZA 2 12110 ?? =， A =60mm39。? =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 i n vi n vZZ ? ??? t a 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(jì)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(jì)算項(xiàng)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(jì)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(jí)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(jí)和 7 級(jí) [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(shí)，對(duì)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(dòng)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(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(rùn)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(shí)也應(yīng)考慮到其機(jī)械加工性能及制造成本。 國(guó)產(chǎn)汽車變速器的齒輪材料是 20CrMnTi， 20Mn2TiB， 20MnVB， 20MnMoB。國(guó)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(duì)于氰化齒輪，氰化層深度不應(yīng)小于 ，表面硬度為HRC48~HRC53[10]。 計(jì)算變速器各軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩 發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩為 maxeT =60Nm，齒輪傳動(dòng)效率 齒? 98% ，離合器傳動(dòng)效率 離? 98% ，軸承傳動(dòng)效率 承? 96%。則 ： I 軸 承離 ??m ax1 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(jì)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(jì)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(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 =。 19 b—— 齒寬（ mm） m—— 模數(shù)。 12W? = yKZm KKTcf?? ???1232? ?中 = ????? ??? 3 3? 422103? MPa850MPa ?????? ?? yKZm KKT c fW 113 1211 2 ?? ? ?????? ?? 33 101 1 6 3 62? 348MPa850MPa 2）斜齒輪彎曲應(yīng)力 W? ??? ?? KKyZm KTgW?? ?? 3c o s2 （ 320） 式中： gT —— 計(jì)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 s8 3 o s2 ?????? ???????? ??? ?? ?? ???? ?KKymZ KTW中 =109MPa250MPa 3339109229 3 o s0 5 1 92c o s2 ?????? ???????? ???? ?? ?? ???? ?KKymZ KTW =119MPa250MPa 3）輪齒接觸應(yīng)力 ? ?????? ????bZgj bd ET ????? 11c o sc o 式中： j? —— 輪齒的接觸應(yīng)力（ MPa） 20 gT —— 計(jì)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(dòng)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(jì)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 o s104 1 zzj bd ET ???? ?????? ???? ????? 120c o s8015 6 3 64 1 43 ? =20xxMPa ???????? ??? ???? 121112 312 11c o zzj bd ET ???? 中 ?????? ???? ????? 120c o 3 1 43 ? ? 20xxMPa 符合要求。 計(jì)算二擋斜齒輪的接觸