【導(dǎo)讀】本設(shè)計的任務(wù)是設(shè)計一臺用于越野車上的FR式的手動變速器。噪聲也最?。欢窃邶X輪中心距較小的情況下仍然可以獲得較大的一檔傳動比。出發(fā)動機的最大功率、最大扭矩、排量等重要的參數(shù)。再結(jié)合某些越野車的基本參。數(shù)，選擇適當?shù)闹鳒p速比。等相關(guān)知識，計算出相關(guān)的變速器參數(shù)并論證設(shè)計的合理性。經(jīng)常變化的行駛條件，如起步、加速、上坡等，同時使發(fā)動機在有利的工況下工作；遞，以使發(fā)動機能夠起動、怠速，并便于發(fā)動機換檔或進行動力輸出。變速器的基本要求是：①保證汽車有必要的動力性和經(jīng)濟性。變速器不得有跳檔、亂檔及換檔沖擊等現(xiàn)象發(fā)生。器應(yīng)有高的工作效率。形式兩種分類方法。多擋變速器五擋變速器四擋變速器三擋變速器。旋轉(zhuǎn)軸式固定軸式。多中間軸上變速器雙中間軸式變速器中間軸式變速器兩軸式變速器。固定軸式應(yīng)用廣泛，其中兩軸式變速器多用于發(fā)動機前置前輪驅(qū)動的汽車上，式同步器來實現(xiàn)換檔。一確定一檔齒輪的齒數(shù)..

　　

【正文】 =54mm 而倒檔軸與第二軸的中心: (216) =。第三節(jié) 齒輪變位系數(shù)的選擇齒輪的變位是齒輪設(shè)計中一個非常重要的環(huán)節(jié)。采用變位齒輪，除為了避免齒陽泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書2417Z???輪產(chǎn)生根切和配湊中心距以外，它還影響齒輪的強度，使用平穩(wěn)性，耐磨性、抗膠合能力及齒輪的嚙合噪聲。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)的和為零。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想接近的程度。高度變位齒輪副的缺點是不能同時增加一對齒輪的強度，也很難降低噪聲。角度變位齒輪副的變位系數(shù)之和不等于零。角度變位既具有高度變位的優(yōu)點，有避免了其缺點。有幾對齒輪安裝在中間軸和第二軸上組合并構(gòu)成的變速器，會因保證各檔傳動比的需要，使各相互嚙合齒輪副的齒數(shù)和不同。為保證各對齒輪有相同的中心距，此時應(yīng)對齒輪進行變位。當齒數(shù)和多的齒輪副采用標準齒輪傳動或高度變位時，則對齒數(shù)和少些的齒輪副應(yīng)采用正角度變位。由于角度變位可獲得良好的嚙合性能及傳動質(zhì)量指標，故采用的較多。對斜齒輪傳動，還可通過選擇合適的螺旋角來達到中心距相同的要求。變速器齒輪是在承受循環(huán)負荷的條件下工作，有時還承受沖擊負荷。對于高檔齒輪，其主要損壞形勢是齒面疲勞剝落，因此應(yīng)按保證最大接觸強度和抗膠合劑耐磨損最有利的原則選擇變位系數(shù)。為提高接觸強度，應(yīng)使總變位系數(shù)盡可能取大一些，這樣兩齒輪的齒輪漸開線離基圓較遠，以增大齒廓曲率半徑，減小接觸應(yīng)力。對于低檔齒輪，由于小齒輪的齒根強度較低，加之傳遞載荷較大，小齒輪可能出現(xiàn)齒根彎曲斷裂的現(xiàn)象?？傋兾幌禂?shù)越小，一對齒輪齒更總厚度越薄，齒根越弱，抗彎強度越低。但是由于輪齒的剛度較小，易于吸收沖擊振動，故噪聲要小些。根據(jù)上述理由，為降低噪聲，變速器中除去一、二檔和倒檔以外的其他各檔齒輪的總變位系數(shù)要選用較小的一些數(shù)值，以便獲得低噪聲傳動。其中，一檔主動齒輪 10 的齒數(shù) Z10〈17，因此一檔齒輪需要變位。變位系數(shù) （217）式中 Z 為要變位的齒輪齒數(shù)。陽泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書2510tfWFKby??第三章 變速器齒輪的強度計算與材料的選擇 第一節(jié) 齒輪的損壞原因及形式齒輪的損壞形式分三種：輪齒折斷、齒面疲勞剝落和移動換檔齒輪端部破壞。輪齒折斷分兩種：輪齒受足夠大的沖擊載荷作用，造成輪齒彎曲折斷；輪齒再重復(fù)載荷作用下齒根產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋擴展深度逐漸加大，然后出現(xiàn)彎曲折斷。前者在變速器中出現(xiàn)的很少，后者出現(xiàn)的多。齒輪工作時，一對相互嚙合，齒面相互擠壓，這是存在齒面細小裂縫中的潤滑油油壓升高，并導(dǎo)致裂縫擴展，然后齒面表層出現(xiàn)塊狀脫落形成齒面點蝕。他使齒形誤差加大，產(chǎn)生動載荷，導(dǎo)致輪齒折斷。用移動齒輪的方法完成換檔的抵擋和倒擋齒輪，由于換檔時兩個進入嚙合的齒輪存在角速度茶，換檔瞬間在齒輪端部產(chǎn)生沖擊載荷，并造成損壞。第二節(jié) 齒輪的強度計算與校核 與其他機械設(shè)備使用的變速器比較，不同用途汽車的變速器齒輪使用條件仍是相似的。此外，汽車變速器齒輪所用的材料、熱處理方法、加工方法、精度等級、支撐方式也基本一致。如汽車變速器齒輪用低碳合金鋼制造，采用剃齒或齒輪精加工，齒輪表面采用滲碳淬火熱處理工藝，齒輪精度不低于 7 級。因此，比用于計算通用齒輪強度公式更為簡化一些的計算公式來計算汽車齒輪，同樣、可以獲得較為準確的結(jié)果。在這里所選擇的齒輪材料為 40Cr。一 齒輪彎曲強度計算（1） 直齒輪彎曲應(yīng)力 （31）?陽泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書26K?gT 式中， 彎曲應(yīng)力（MPa） ；W? a 檔齒輪 b 的圓周力abF（N） ，其中 為計算載dTg2?荷（Nmm） ， d 為節(jié)圓直徑。 ； 應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取 ； 摩擦力影響系數(shù)，主f動齒輪取 ，從動齒輪取 ； b齒寬（mm） ； t端面齒距(mm)，t=πm； m 為模數(shù)(mm)圖 31 齒形系數(shù)圖 y齒形系數(shù)，如圖 31 所示。 當計算載荷 gT取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩 maxeT時，一檔、倒檔直齒輪許用彎曲應(yīng)力在 400～850MPa，貨車可取下限，承受雙向交變載荷作用的倒檔齒輪的許用應(yīng)力應(yīng)取下限。對于本例， Tg取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩 Temax根據(jù)傳動比換算到一檔的值，已知 Temax=1900000Nmm，代入下式： 12maxzTeg? 　　　　　　　　 　(32) 得： Tg=352857 Nmm一檔直齒圓柱齒輪齒寬 b= =20mm，代入式(31)解得：CKafgw ..872 ???????彎曲應(yīng)力在 400～850MPa 之間，可以滿足要求。倒檔軸上的倒檔直齒齒輪與一檔齒輪基本相同，且不承受交變載荷，同樣適用。陽泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書27j?12/gFTd?sinzbr???(2)斜齒輪彎曲應(yīng)力 w? ????KyzmTg3os2? (33)式中， Tg為計算載荷 (N?mm)； n為法面模數(shù)(mm)； z 為齒數(shù)； β 為斜齒輪螺旋角(176。)； Kσ 為應(yīng)力集中系數(shù)， Kσ =； y 為齒形系數(shù)，可按當量齒數(shù)?3cos/zn?在圖 31 中查得； Kε 為重合度影響系數(shù)， Kε =2。當計算載荷 gT取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩 maxeT時，對轎車常嚙合齒輪和高檔齒輪的許用應(yīng)力在 180～350MPa 范圍，對貨車為 100～250MPa。對于本例，常嚙合齒輪計算載荷 Tg取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩 Temax，已知 Temax=190000N?mm，齒寬為 b= =20，代入式(431)解得：nCmK，滿足彎曲應(yīng)力要agw ?????。?????求。二 齒輪接觸應(yīng)力 ????????? (34)式中， 齒輪的接觸應(yīng)力（MPa） ； F齒面上的法向力（N） ， ；1(cos)?? 圓周力在（N） ， ； g為計算載荷 (N?mm)；d 為節(jié)圓直徑(mm)；1 節(jié)點處的壓力角（176。） ；?齒輪螺旋角（176。） ；?E齒輪材料的彈性模量（MPa） ， ??EMPa；；b齒輪接觸的實際寬度；主、從動齒輪節(jié)點處的曲率半徑（mm） ；z?、直齒輪： （35） （36）陽泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書28斜齒輪： ???2cos/)in(zr? （37）sb （38） 其中， 分別為主從動齒輪節(jié)圓半徑（mm） 。zbr、將作用在變速器第一軸上的載荷 作為計算載荷時，變速器齒輪的許用接觸應(yīng)maxeT力 見下表：j?表 31 變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力/MPaj?齒輪滲碳齒輪 液體碳氮共滲齒輪一檔和倒檔 1900~2021 950~1000常嚙合齒輪和高檔 1300~1400 650~7001）對于本例，計算第一軸常嚙合齒輪接觸應(yīng)力 NzmTdTFneg 48coscos2cos1ax1 ????????b=Kcmn=21mmrz ?znb ????510.?EMPa代入式(34)得： 采用液體碳氮共滲齒輪滿足設(shè)計要求。?2）計算高檔——五檔常嚙合齒輪接觸應(yīng)力： NzzmTdTFneg 403coscos2cos 142ax1 ????????zrnz ?nb ???陽泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書29??EMPa代入式(34)得： 采用液體碳氮共滲齒輪滿足設(shè)計要求。MPj3.?3）計算一檔和倒檔直齒齒輪接觸應(yīng)力 NzmTdFeg84coscs2o1102ax1 ?????zrz .ini10?b ??代入式(34)得： 采用滲碳處理齒輪滿足設(shè)計要求。MPj1?三 齒輪材料及熱處理國內(nèi)汽車變速器齒輪材料主要用20CrMnTi、20Mn2TiB、16MnCr20MnCr25MnCr5。滲碳齒輪表面硬度為58～63HRC，芯部硬度為 33～48HRC。變速器齒輪多數(shù)采用滲碳合金鋼，其表層的高硬度與芯部的高韌性相結(jié)合，能大大提高齒輪的耐磨性及抗彎曲疲勞和接觸疲勞的能力。在選用鋼材及熱處理時，對切削加工性能及成本也應(yīng)考慮。值得指出的是，對齒輪進行強力噴丸處理以后，齒輪彎曲疲勞壽命和接觸疲勞壽命都能提高。齒輪在熱處理之后進行磨齒，能消除齒輪熱處理的變形；磨齒齒輪精度高于熱處理前剃齒和擠齒齒輪精度，使得傳動平穩(wěn)、效率提高；在同樣負荷的條件下，磨齒的彎曲疲勞壽命比剃齒的要高。第四章 變速器軸的強度計算與校核 第一節(jié) 變速器軸的結(jié)構(gòu)和尺寸一 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)陽泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書30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)計采用的是旋轉(zhuǎn)軸式傳動方案。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1. 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)計時，由齒輪、換檔部件的工作位置和尺寸可初步確定軸的長度。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)驗公式初步選定：陽泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書31第二軸和中間軸的中部直徑： （圓整為 39mm） （41）??第一軸花鍵部分的直徑為： =23～ ；取 d=25mm （42）max)(eTd～?式中 發(fā)動機的最大扭矩，NmmaxeT為保證設(shè)計的合理性，軸的強度與剛度應(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?。旱谝惠S和中間軸： d/L= ；~第二軸： d/L= 。對于本設(shè)計，前面算過，5 檔變速器殼體的軸向尺寸取 ，則 L=243mm，中間軸支承間的距離略小于變速器殼體的軸向尺寸 L，可近似取 235mm 參與計算。中間軸： d/L=39/235≈ 滿足設(shè)計要求第二軸支承間的距離通常由經(jīng)驗公式確定： L 支 =L 殼 －2 b1L 支 =235－221 =193（ mm）第二軸： d/L=39/193≈ 滿足設(shè)計要求第二節(jié) 軸的校核一 第一軸的剛度與強度校核（1）軸的剛度驗算對齒輪工作影響最大的是軸在垂直面內(nèi)產(chǎn)生的撓度和軸在水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)角。前者使齒輪中心距發(fā)生變化，破壞了齒輪的正確嚙合；后者使齒輪相互歪斜，如下圖所示，致使沿齒長方向的壓力分布不均勻。陽泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書32初步確定軸的尺寸以后，可對軸進行剛度和強度驗算。欲求中間軸式變速器第一軸的支點反作用力，必須先求第二軸的支點反力。擋位不同，不僅圓周力、徑向力和軸向力不同，而且力到支點的距離也有變化，所以應(yīng)當對每個擋位都進行驗算。驗