【導(dǎo)讀】汽車作為人類的代步工具，在生活中起著越來越重要的作用。變速器是傳動(dòng)系中。它用來改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。目的是在各種工作狀況。下，使汽車獲得不同的牽引力和速度。從而使汽車擁有良好的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方。各擋齒輪齒數(shù)的選擇，齒輪、軸的設(shè)計(jì)校核，同步器、操縱機(jī)構(gòu)及箱體的設(shè)計(jì)。多篇文獻(xiàn)資料，以及變速器設(shè)計(jì)圖冊(cè)，設(shè)計(jì)出中間軸式變速器。

　　

【正文】 n ??? ?? ? 7 分度圓直徑 tzmd? 8 齒頂高 ? ?nna mfh ?? ??? 0 9 齒根高 ? ?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 法向基節(jié) nnbn mp ?? co s? 14 基圓直徑 tb dd ?cos? 15 法面 分度圓弧齒厚 ??? ta n221 nn mms ?? 16 當(dāng)量齒數(shù) ?3coszzn ? 28 表 斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸 z1 z2 z3 z4 z5 z6 z7 z8 z9 z10 齒數(shù) 17 30 22 27 25 24 29 20 32 17 理論中心距 端面嚙合角 176。 176。 176。 176。 176。 中心距 80mm 80mm 80mm 80mm 80mm 變位系數(shù) 中心距變動(dòng)系數(shù) 齒頂降低系數(shù) 分度圓直徑 mm mm mm mm mm mm mm mm 2mm mm 齒頂高 mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm 齒根高 mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm 齒全高 mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm 29 齒頂圓直徑 mm mm mm mm mm mm mm mm 4mm mm 齒根圓直徑 mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm 法向基 節(jié) 基圓直 徑 mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm 法面分度圓弧齒 厚 mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm 當(dāng)量齒 數(shù) 本章小結(jié) 本章主要介紹了變速器主要參數(shù)的選擇，包括確定檔數(shù)、傳動(dòng)比范 圍，根據(jù)最大爬坡度和驅(qū)動(dòng)輪與地面的附著力確定一檔傳動(dòng)比，進(jìn)而確定其它各檔傳動(dòng)比，選擇中心距以及齒輪參數(shù)，根據(jù)變速器的傳動(dòng)示意圖確定各檔齒輪齒數(shù) ，進(jìn)行各檔齒輪變位系數(shù)的分配。最后列出了各檔齒輪的幾何尺寸。 為以后齒輪、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算做了準(zhǔn)備。 30 第 4 章 變速器主要結(jié)構(gòu)元件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 齒輪損壞的原因及形式 變速器齒輪的損壞形式主要有：輪齒折斷、齒面疲勞剝落（點(diǎn)蝕）、齒面膠合以及移動(dòng)換 檔 齒輪端部破壞。 齒輪在嚙合過程中，輪齒根部產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，過渡圓角處又有應(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)的粗粒狀表面。在汽車變速器中這種破壞情況很少發(fā)生。而常見的斷裂是由于在重復(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)展到一定深度后產(chǎn)生的折斷，其破壞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。變速器低檔小齒輪由于載荷大而齒數(shù)少、齒根較弱，其主要的破壞形式就是這種彎曲疲勞斷裂。 齒面點(diǎn)蝕是常用的高檔齒輪齒面接觸疲勞的破壞形式。齒面長期在脈動(dòng)的接觸應(yīng)力作用下，會(huì)逐漸產(chǎn)生大量與齒 面成尖角的小裂縫。嚙合時(shí)由于齒面的相互擠壓，使充滿了潤滑油的裂縫處油壓增高，導(dǎo)致裂縫的擴(kuò)展，最后產(chǎn)生剝落，使齒面上形成大量的扇形小麻點(diǎn)，即所謂點(diǎn)蝕。點(diǎn)蝕使齒形誤差加大而產(chǎn)生載荷，甚至可能引起輪齒折斷。通常是靠近節(jié)圓根部齒面處的點(diǎn)蝕較靠近節(jié)圓頂部齒面處的點(diǎn)蝕嚴(yán)重；主動(dòng)小齒輪較被動(dòng)大齒輪嚴(yán)重。 對(duì)于高速重載齒輪，由于齒面相對(duì)滑動(dòng)速度高、接觸壓力大且接觸區(qū)產(chǎn)生高溫而使齒面間的潤滑油膜破壞，使齒面直接接觸。在局部高溫、高壓下齒面互相熔焊粘連，齒面沿滑動(dòng)方向形成撕傷痕跡的損壞形式稱為齒面膠合。在一般的汽車變速器中，產(chǎn)生膠合損壞的情況較少。 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)，增大齒廓曲率半徑，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、耐高壓的潤滑油，提高油膜強(qiáng)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。 用移動(dòng)齒輪的方法完成換 檔 的低檔和倒 檔 齒輪，由于換 檔 時(shí)兩個(gè)進(jìn)入嚙合的齒輪存在角速度差，換 檔 瞬間在輪齒端部產(chǎn)生沖擊載荷，并造成損壞 ［ 2］ 。 31 輪 齒強(qiáng)度計(jì)算 與其它機(jī)械設(shè)備用變速器比較，不同用途汽車的變速器齒輪使用條件相似，此外，汽車變速器齒輪用的材料，熱處理的方法，加工的方法，精度級(jí)別，支承方式也基本一致。因此，比用計(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 ［ 3］ 。 輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算 直齒輪彎曲應(yīng)力 w? =yzKm KKT c fg32? ? （ ） 式中 w? —— 彎曲應(yīng)力（ M aP ）； gT —— 計(jì)算載荷（ Nmm）； ?K —— 應(yīng)力集中系數(shù)； ?K =； fK —— 摩擦力影響系數(shù)，主、從動(dòng)齒輪在嚙合上的摩擦力的方向不同，對(duì)彎曲應(yīng)力影響也 不同：主動(dòng)齒輪 fK =，從動(dòng)齒輪 fK =； m—— 模數(shù)； y—— 齒形系數(shù)，如圖 所示； cK —— 齒寬系數(shù)：直齒 cK =～ 。 斜齒輪彎曲應(yīng)力 w? =??? ?KyKzm KTg 3cos2 （ ） 式中 gT —— 計(jì)算載荷（ Nmm）； ? —— 斜齒輪螺旋角（ 176。）； ?K —— 應(yīng)力集中系數(shù)； ?K =； z —— 齒數(shù)； 32 nm —— 法面模數(shù)； y—— 齒形系數(shù)，可按當(dāng)量齒數(shù) nz =?3cosz在圖 中查得； ?K —— 重合度影響系數(shù)， ?K =； cK —— 齒寬系數(shù)：斜齒 cK =～ ，取 cK =7。 圖 齒形系數(shù)圖 當(dāng)計(jì)算載荷 gT 取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩時(shí)，對(duì)乘用車常嚙合齒輪和 高檔齒輪，許用應(yīng)力在 180～ 350M aP 范圍，即 [ w? ]=180～ 350M aP ，一檔、倒檔直齒輪許用應(yīng)力在 400～ 850 M aP ，即 [ w? ]=400～ 850M aP ［ 3］ 。 一 檔 主從動(dòng)齒輪彎曲應(yīng)力 一檔主動(dòng)齒輪彎曲應(yīng)力 10w? =??? ? KKymz KTg1031010c os2 = o s1 8 423 ????? ???? = M aP ＜ [ w? ] 一檔從動(dòng)齒輪彎曲應(yīng)力 33 9w? =??? ? KKymz KTg9399cos2 = o s1 8 42 3 ????? ???? = M aP ＜ [ w? ] 二 檔 主從動(dòng)齒輪彎曲應(yīng)力 二 檔 主動(dòng)齒輪彎曲應(yīng)力 8w? =??? ? KKymz KTg83887cos2 ? = o s1 8 423 ????? ???? = M aP ＜ [ w? ] 二 檔 從動(dòng)齒輪彎曲應(yīng)力 7w? =??? ? KKymz KTg73787cos2 ? = o s18423 ????? ???? = M aP ＜ [ w? ] 三 檔 主從動(dòng)齒輪彎曲應(yīng)力 三 檔 主動(dòng)齒輪彎曲應(yīng)力 6w? =??? ? KKymz KTg63665cos2 ? = 271 5 o s1 8 423 ????? ???? = M aP ＜ [ w? ] 三 檔 從動(dòng)齒輪彎曲應(yīng)力 5w? =??? ? KKymz KTg53565cos2 ? = o s18423 ????? ???? 34 = M aP ＜ [ w? ] 四 檔 主從動(dòng)齒輪彎曲應(yīng)力 四 檔 主動(dòng)齒輪彎曲應(yīng)力 4w? =??? ? KKymz KTg43443cos2 ? =271 5 o s1 8 42 3 ????? ???? = M aP ＜ [ w? ] 四 檔 從動(dòng)齒輪彎曲應(yīng)力 3w? =??? ? KKymz KTg33343cos2 ? = o s1 8 423 ????? ???? = M aP ＜ [ w? ] 常嚙合 主 從 動(dòng)齒輪彎曲應(yīng)力 常嚙合 從動(dòng)齒輪彎曲應(yīng)力 2w? =??? ? KKymz KTg23221cos2 ? = o s18423 ????? ???? = M aP ＜ [ w? ] 常嚙合主 動(dòng)齒輪彎曲應(yīng)力 1w? =??? ? KKymz KTg13111 cos2 = o s18423 ????? ???? = M aP ＜ [ w? ] 倒檔主從動(dòng)齒輪彎曲應(yīng)力 倒檔主動(dòng)齒輪彎曲應(yīng)力 35 12w? =cfg Kymz KKT123122? ? = 3 ???? ??? = M aP ＜ [ w? ] 倒檔從動(dòng)齒輪彎曲應(yīng)力 13w? =cfg Kymz KKT133132? ? = 3 ???? ??? = M aP ＜ [ w? ] 11w? =cfg Kymz KKT113112? ? = 3 ???? ??? = M aP ＜ [ w? ] 輪齒接觸應(yīng)力計(jì)算 輪齒接觸應(yīng)力 j? = )11(bzbFE ?? ? （ ） 式中 j? ——輪齒的接觸應(yīng)力（ M aP ）； F—— 齒面上的法向力（ N）， F=??coscos 1F； 1F —— 圓周力， 1F = dTg2 ； gT —— 計(jì)算載荷（ Nmm）； d —— 節(jié)圓直徑（ mm）； ? —— 節(jié)點(diǎn)處壓力角（ 176。）； 36 ? —— 齒輪螺旋角（ 176。）； E—— 齒輪材料的彈性模量（ M aP ），鋼材 E=105 M aP ； b—— 齒輪接觸的實(shí)際寬度（ mm）； z? 、 b? 為主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑（ mm），直齒輪 z? =zr ?sin , b? = br ?sin ,斜齒輪 z? =??3zcossin r， b? =??3bcossin r； zr 、 br 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 2emanT 作為計(jì)算載荷時(shí)，變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力 j