【導(dǎo)讀】汽車變速器是汽車總成部件中的重要組成部分，是主要的傳動(dòng)系統(tǒng)。出一個(gè)令自己滿意的手動(dòng)變速器。設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容是：變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案，變。CAD軟件繪制裝配圖和零件圖等八項(xiàng)內(nèi)容。在設(shè)計(jì)過程中主要需解決的問題有：變速

　　

【正文】 nmAz 87cos2 ?? ? ? () 由于一 擋 齒輪為 斜 齒輪，故可用式 ()計(jì)算。代入數(shù)據(jù)后得 35c os622c os2 87 ????? ?? ?nmAz ? 計(jì)算后應(yīng)取 ?z 為整數(shù)，然后再進(jìn)行大、小齒輪齒數(shù)的分配，中間軸上小齒輪的最小齒數(shù)，還受中間軸軸徑尺寸的限制，即受剛度的限制。在選定時(shí)，對(duì)軸的尺 寸和齒 輪齒數(shù)要統(tǒng)一考慮。為避免根切、增加強(qiáng)度，一 擋 小齒輪應(yīng)為變位齒輪。貨車中間軸式變速器一 擋 傳動(dòng)比 ～　ig ? 時(shí)，中間軸上一 擋 齒輪的齒數(shù)可在 171512 ～　z ? 之間選??；貨車可在 12～ 17 之間選用 [13]。則可取 46??z 取一擋小齒輪齒數(shù) 158?z 31154687 ????? ? zzz 18 1 第一軸常嚙合齒輪； 2中間軸常嚙合 齒輪； 3第二軸 三 擋 齒輪； 4中間軸三 擋 齒輪； 5第二軸二擋 齒輪； 6中間軸二 擋 齒輪； 7第二軸一 擋 齒輪； 8中間軸一 擋 齒輪； 9第二 軸五 擋 齒輪； 10中間軸五 擋 齒輪； 11第二軸倒 擋 齒輪； 12中間軸倒 擋 齒輪； 13倒 擋 中間齒輪 圖 變速器傳動(dòng)簡圖 對(duì)中心距進(jìn)行修正 因?yàn)橛?jì)算齒數(shù)和 ?z 后，經(jīng)過取整數(shù) 使 中心距有了變化，所以應(yīng)根據(jù)取定的 ?z 和齒輪變位系數(shù)重新計(jì)算中 心距 A ，再以修正后的中心距 A 作為各 擋 齒輪齒數(shù)分配的依據(jù) ， 故中心距變?yōu)? ? ? os2 os28787 ?? ????? ??nmzzA mm 對(duì)中心距進(jìn)行取整，取中心距 63??A mm。 由于調(diào)整后中心距發(fā)生了變化，所以需對(duì)一 擋 齒輪進(jìn)行 變位。中心距變動(dòng)系數(shù)為 ???? mAAy 19 嚙合角為 os 63c osc os ????? ??? AA ??? 20? 查變位系數(shù)線圖得 變位系數(shù)之和為 0??x 而齒輪齒數(shù)比為 ??u 故可以分配變位系數(shù)得 ??x ， ?x 。 根據(jù)所確定的齒數(shù)， 一擋 齒輪精確的螺旋角的值為 ? ? ? ?? ?? ? ? ?? ?????????? r c c o s2a r c c o s 8787 Amzz n? 確定常嚙合齒輪的齒數(shù) 由式87121 zzzzig ?? 得 78112 zzizz g ?? 因常嚙合齒輪副與 1 擋 齒輪副以及其它各 擋 齒輪副的中心距相同，故由式 ()可得 nmAzz 2121 c os2 ??? ? ???????????????????? 22c o s632c o s2212178112ngmAzzzzizz? 聯(lián)立求解并將 1z 、 2z 取整數(shù)后得 191?z ， 332?z ?????? zzzzi g ?? 11 gg ii 故齒輪齒數(shù)不需調(diào)整。 20 ? ? os2 os22121 ?? ????? ??nmzzA mm 由于調(diào)整后中心距發(fā)生了變化，所以需對(duì) 常嚙合 齒輪進(jìn)行角度變位。中心距變動(dòng)系數(shù)為 ????? m AAy 嚙合角為 os 63c osc os ????? ??? AA ??? ? 查變位系數(shù)線圖得 變位系數(shù)之和為 ???x 而齒輪齒數(shù)比為 ??u 故可以分配變位系數(shù)得 ??x ， ?x 。 根據(jù)所確定的齒數(shù)，常嚙合齒輪精確的螺旋角的值為 ? ? ? ?? ?? ? ? ?? ?????????? r c c o s2a r c c o s 2121 Amzz n? 確定其他各 擋 齒輪的齒數(shù) 確定二 擋 齒輪的齒數(shù) 二 擋 齒輪為斜齒輪，則有 ????? zzizz g 24c os632c os2 6565 ?????? ??nmAzz ? 聯(lián)立求解，并對(duì)齒數(shù)取整后得 305?z ， 226?z 由平衡中間軸上兩工作齒輪的軸向力的要求出發(fā)，要平衡軸向力 ???????? ?????652126521 1t a nt a n zzzz z?? 中心距為 ? ? ? ? 24c os2 os2 6565 ?? ????? ??? nmzzAmm 21 由于調(diào)整后中心距發(fā)生了變化，所以需對(duì) 二 擋齒輪進(jìn)行角度變位。 中心距變動(dòng)系數(shù)為 ?????? nm AAy 嚙合角為 63c osc os ????? ??? AA ??? ? 齒輪總變位系數(shù)為 ? ?? ?? ?? ?20t a n2t a n2,65???????????in vin vin vin vzzx??? 齒輪齒數(shù)比為 ??u 變位系數(shù)可分配為 ?x ， ?x 。 確定三 擋 齒輪的齒數(shù) 三 擋 齒輪為斜齒輪，當(dāng)其螺旋角與常嚙合齒輪不同時(shí)，則有 21343 zzizz g ?? nmAzz 4343 c os2 ??? ? 由平衡中間軸上兩工作齒輪的軸向力的要求出發(fā)，要平衡軸向力，要求滿足下式 ???????? ?????432124321 1t a nt a n zzzz z?? 求解上述三式，取整得 253?z ， 294?z ， ?? ?1643? 。 ?????? zzzzi g ?? 33 gg ii 故齒輪齒數(shù)不需調(diào)整。 ? ? os2 os24343 ?? ????? ??nmzzA mm 由于調(diào)整后中心距發(fā)生了變化，所以需對(duì)三擋齒輪進(jìn)行角度變位。中心距變動(dòng)系 22 數(shù)為 ???? m AAy 嚙合角為 os 63c osc os ????? ??? AA ??? ? 查變位系數(shù)線圖得 變位系數(shù)之和為 ??x 而齒輪齒數(shù)比為 ??u 故可以分配變位系數(shù)得 ?x ， ?x 。 確定五 擋 齒輪的齒數(shù) 五 擋 齒輪為斜齒輪，當(dāng)其螺旋角與常嚙合齒輪不同時(shí)，則有 215109 zzizz g ?? nmAzz 109109 c os2 ??? ? 由平衡中間軸上兩工作齒輪的軸向力的要求出發(fā)，要平衡軸向力，要求滿足下式 ???????? ????? 10921 2109 21 1t a nt a n zzzz z?? 求解上述三式，取整得 149?z ， 3910?z ， ?? ?24109? 。 ?????? zzzzi g ?? 55 gg ii 故齒輪齒數(shù)不需調(diào)整。 ? ? os2 os2109109 ?? ????? ??nmzzA mm 由于調(diào)整后中心距發(fā)生了變化，所以需對(duì) 五 擋齒輪進(jìn)行角度變位。中心距變動(dòng)系數(shù)為 ???? m AAy 嚙合角為 63c osc os ????? ??? AA 23 ??? ? 查變位系數(shù)線圖得 變位系數(shù)之和為 ??x 而齒輪齒數(shù)比為 ??u 故可以分配變位系數(shù)得 ??x ， ?x 。 倒 擋 齒輪的設(shè)計(jì)和齒數(shù)確定 通常 1 擋 與倒 擋 齒輪選用同一模數(shù)，故倒 擋 齒輪的模數(shù)可以取為 。 取 倒 擋 中間齒輪 13 的齒數(shù)取 3313?z 。 中間軸倒 擋 齒輪的齒數(shù)取為 1812?z ，倒 擋 時(shí)的傳動(dòng)比為?Ri 。 1311121312 ???? zzzzzziR 第二軸倒擋 齒輪的齒數(shù) 為 ?11z ，取 ?11z 41。 倒 擋 軸與中間軸的中心距為 ? ? ? ? ??????? nmzzA mm 倒 擋 軸與第二軸的中心距為 ? ? ? ? ???????? nmzzA mm 本章小結(jié) 本章是對(duì)齒輪齒數(shù)進(jìn)行分配、確定中心距。在確定完傳動(dòng)方案后，開始進(jìn)行齒輪各參數(shù)的選擇以及齒輪齒形和齒數(shù)的計(jì)算，為 下面 設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ) 。 24 第 4 章 變速器齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 變速器齒輪的幾何尺寸計(jì)算 汽車變速器均為漸開線齒輪。漸開線齒輪除了能滿足傳動(dòng)平穩(wěn)、傳動(dòng)比恒定不變等基本要求外，還有 互換性好、中心距具有可分性及切齒刀具制造容易等優(yōu)點(diǎn)。漸開線齒輪的正確嚙合條件是：兩齒輪的模數(shù)、分度圓壓力角必須分別相等，兩斜齒輪的螺旋角必須相等而方向相反。根據(jù)以上計(jì)算所得到的變速器齒輪的齒數(shù)、模數(shù)、齒頂高系數(shù)、齒寬系數(shù)等條件，可計(jì)算得出變速器齒輪的幾何尺寸如表 所示。 表 變速器齒輪的主要幾何尺寸 (mm) 項(xiàng)目 齒輪 齒數(shù) 螺旋角（ ? ） 端 面 模 數(shù)（ tm ） 端 面 壓力 角 （ ? ） 分 度 圓直徑 齒 頂 圓直徑 齒 根 圓直徑 齒寬 1z 19 2z 33 3z 25 16 4z 29 16 5z 30 24 6z 22 24 7z 31 18 8z 15 18 9z 14 24 10z 39 24 11z 41 35 18 12z 18 35 18 13z 33 35 18 計(jì)算變速器各軸的扭矩和轉(zhuǎn)速 已知發(fā)動(dòng)機(jī)的最的轉(zhuǎn)矩為 82Nm，轉(zhuǎn)速為 3000~3500r/min；離合器的傳動(dòng)效率為，齒輪傳動(dòng)效率為 ，軸承的傳動(dòng)效率為 。通過計(jì)算可得到各軸的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。 一軸 25 a x1 ????? 離?eTT Nm 30001 ?? nn r/min 中間軸 ????????? ?iTT 齒承 ?? Nm ???? ?inn r/min 二軸 （ 1） 掛 1 擋 時(shí) ????????? ?iTT 齒承 ?? Nm ???? ?inn r/min （ 2）掛 2 擋 時(shí) ????????? ?iTT 齒承 ?? Nm 2 6 630/ 7 2 76523 ???? ?inn r/min （ 3）掛 3 擋 時(shí) ????????? ?iTT 齒承 ?? Nm 0 0 325/ 7 2 74323 ???? ?inn r/min （ 4）掛 4 擋 時(shí) ?T Nm 30003?n r/min （ 5）掛 5 擋 時(shí) ????????? ?iTT 齒承 ?? Nm 6 4 714/ 7 2 710923 ???? ?inn r/min 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算和材料選擇 齒輪損壞的原因和形式 齒輪在嚙合過程中，輪齒根部產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，過渡轉(zhuǎn)角處又有應(yīng)力集中，故當(dāng)齒輪受到足夠大的載荷作用，其根部的彎曲應(yīng)力超過材料的許用應(yīng)力時(shí)，輪齒就會(huì)斷裂。這種由于強(qiáng)度不夠而產(chǎn)生的斷裂，其斷面為一次性斷裂所呈現(xiàn)的粗狀顆粒面。在汽車變速器中這種情況很少發(fā)生。而最常見的斷裂則是由于在重復(fù)載荷作用下 使 齒根受拉面的最大應(yīng) 力區(qū)出現(xiàn)疲勞裂縫而逐漸擴(kuò)展到一定深度后所產(chǎn)生的折斷，其疲勞斷面在疲勞裂縫部分呈光滑表面，而突然斷裂部分呈粗粒狀表面 [14]。變速器低 擋 小齒輪由于載荷大而齒數(shù)少