【正文】 x llf = .m o (3. 7) 該軸所受扭矩 為 :罵 == 0 (3. 8) 故危險(xiǎn)截面所受的合成彎矩 為 : /01 7 01 7 ? (3. 9) M = /Mc +M./ + = . x1∞ 0)2 + x1000)2 +)2 = x l05 N .mm 則 在彎矩和轉(zhuǎn)矩聯(lián)合作用下的軸應(yīng) 力 σ (MPa) 32M σ =227 三 [σ] (3. 10) 將 M 代入上式可 得 :σ= ， 在低 檔 工 作時(shí) [ σJ =400MPa ， 因此 有 : 2t 輕型 貨車機(jī)械傳動(dòng) 式 變 速箱 設(shè) 計(jì) 31 3EIL σ 豆 [σ]。 代入上式 得 : 2t 輕型 貨車機(jī)械傳動(dòng) 式 變 速箱 設(shè) 計(jì) 30 F F: ， 2 廳 Ft FA B Fa E二 175 圖 3. 2 三 檔受力分析圖 水 平 面 :凡 (160+75〉 = F。 斗一一軸的抗扭截面系 數(shù) ， md: P一一軸傳遞的功率 ， kw。 軸的強(qiáng)度與剛度校核 (1) 強(qiáng)度校核 因?yàn)榈谝惠S在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程 中 ， 所受的彎矩 很 小 ， 可以忽略，可以認(rèn) 為 其 只受 扭 矩 。 3. 3. 3 軸的校核 由變速箱結(jié)構(gòu)布置考慮到 加 工 和裝配而確定的軸的 尺 寸 ， 一般來(lái)說(shuō)強(qiáng)度是足 夠 的 ， 僅 對(duì) 其 危險(xiǎn)斷面進(jìn)行驗(yàn)算即可。在草圖設(shè)計(jì) 時(shí) ， 由齒 輪 、 換檔部件 的 工 作位置和 尺 寸 可初步確定 軸的長(zhǎng)度。第一軸長(zhǎng)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(pán)毅的 中間軸分為旋轉(zhuǎn)軸式和固定軸式。 25 =1046M 乓 [ σ j] (4)四 檔齒輪的驗(yàn)算 四 檔主動(dòng)齒輪彎曲應(yīng)力 σ2 11COS223。 / 1 1 = 39。 womdmnk JEJKE ∞ 25 x33 x 2 = 220M 乓 [σJ 三 檔從動(dòng)齒輪彎曲應(yīng)力 σ2Tgcosβ39。 ∞ x 33 x2 =243M [σJ 二 檔從動(dòng)齒輪彎曲應(yīng)力 σ 一 2Tg co叭 J σ WIYZZ7m fy7kc ks 2x850x ∞ =246 M 乓 [σJ 二 檔齒輪接觸應(yīng)力 σj8 = TO E 1 1 ‘ (一一一一一 +一一一一 一 } cosαcosβ7斗 db 、 馬 sin α 馬 sin α39。= U U 2 2 FE . 1 1 8704 x 1 1 則 σj = 一 一 (一 +一 )= x bρz ρb (一一 一 +一一一 一 )=1589MPa 22 39。d 齒 面法向 力 : F F。: :.39。σ時(shí) = b 22 h= 一 =一 = m 2T。 將作用在變速器第 一 rzc軸上的載荷 os m T 」旦王 2 作為計(jì)算載荷時(shí) ， 變 速 器齒輪的需用接觸應(yīng) 力如下 表 : ny 表 3. 1 變 速箱 齒 輪的許用 接 觸應(yīng)力 齒輪 σ ./MPa 滲碳齒輪 液體碳氮共滲齒輪 一檔和倒檔 1900 2021 950 1000 常 日 由合齒輪和高檔 1300 1400 650700 3. 各個(gè)檔位齒輪強(qiáng)度的驗(yàn)算 (1)一檔直齒輪的驗(yàn)算 A. 一檔 主 動(dòng)齒輪彎曲應(yīng)力計(jì)算 2... 38 T = x二主 = 226x一一 = J O 39。..L . f c g1 對(duì) 于 對(duì) 于 直公助 齒輪有 Pz = 幾 sinα ρ39。 b 一 齒輪接觸實(shí)際寬 度 : ρXPh為主從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑 (mm)。 F = 町 ， 其 中 R 為圓周力 (N) ， FJ =旦 ， T 為 cosαcosβ j 計(jì)算載荷 ()， d 為節(jié)圓直徑 (mm)。 kc一齒寬系數(shù) : 當(dāng)計(jì)算載 荷 Tj 取作用在變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn) 矩 Temax 肘 ， 對(duì) 乘用車常瞄合 齒輪 和 高 檔齒輪的許用應(yīng)力在 180一 350MPa，對(duì)貨車為 100250MPa. 3. 齒輪接觸應(yīng)力計(jì)算 齒輪接觸應(yīng)力可以按 照 下 式計(jì) 算 :σ = . I FE (， l + 1 ) (3. 3) J 39。 z一齒 數(shù) 。39。 Z一 齒數(shù) : ke齒寬系 數(shù) : y一 齒形系 數(shù) : σw一齒 輪 彎曲應(yīng) 力 ，當(dāng)計(jì)算載 荷 T j 取作用 在 變速器第一軸上的最大彎矩 Temax 2t 輕型 貨車機(jī)械傳動(dòng) 式 變 速箱 設(shè) 計(jì) 24 J T 二 {一一 一 一 時(shí) ， 直齒輪許用彎曲應(yīng)力為 400850Mpa。 kf一摩擦影響系數(shù)。 本課題變速器齒輪選用材料是 20CrMnTi。 這些低碳合金鋼都需隨后的滲碳、浮火處理，以提高表面硬 度 ， 細(xì)化材料晶粒。 齒輪 13 12 20 。 3. 5 3. 5 42 齒輪 11 21 22 。 齒輪 7 47 22 3. 18 3 149. 54 。 齒輪 4 32 22 3. 23 3 103. 38 。 阿理，齒輪 13的變位系數(shù)為 . 綜 上 :幾 ={).3 XlO = X13 = 其他齒 輪 不 變位。用齒條刀具 加 工 的齒輪，可消除根切的變位系 數(shù)由以下式確 定 : () 式中曠 一 一 齒頂高系數(shù) Z一 一 齒輪齒數(shù) X α 一 一 齒形角 173。39。+39。 ， 即正 m( ZI I +ZJ2) 2 本設(shè)計(jì)初步取 zll =21， z12=22 m=3. 5 則 A= m(Zl12+ZI2) _ x(21+22) 倒檔齒輪 ZI3與一檔齒 輪 ZI() ， 可以選擇相同的齒數(shù)。 4葉、 、 】】 】 ML 與主墜工三 +3= 近 ，可 以 滿 一足軸向力互相抵消一部分的要求。9 A件 一 算出精確螺旋角 223。 。 速比 誤 差 = 0. 05 2.43 綜 上 Z5 =41 Z6 =25 齒輪副的螺旋角 為 ， ig3 = (5) 四 檔齒輪參數(shù)設(shè)計(jì) (2. 34) A= mn ( Z3 + Z4 ) Z J +Z2 (2. 35) 一t 到」 n!主 L Z， z....王. +工 二Z二 (2. 36) tan223。2 _ i唱 q 葉39。1句一Zz 經(jīng)過(guò)計(jì) 算 ， 方案 Z s =41 Z6 =25 引起的 速3句呵 ， amp。 = 26 Z5 = ， 取整 zs= 41， 下 面 精確計(jì)算螺旋 角 ， 由 A =mn(Z5 +Z6 ) ， 代入數(shù)據(jù)得 223。6 從低效或者減小中間軸上的軸向力出 發(fā) ， 還須滿足 tan /:f肉 . Z ，l 句 +Z.， fJ2 = 39。 所以選 Z7 = 48不 合 適 ， 改選 Z7 = 47 ， 由 此 可得 223。s = 180 回代 得 : zs= ， z7 = 。 但基本滿足要 求 ， 因?yàn)樵摍n采用斜齒 輪 ， 由于常瞄合齒輪 的軸向 力 不 可能完 全 消一+ 失 ， 且二檔位較低 檔 ， 使用頻率也比較 低 ， 而在設(shè)計(jì)過(guò)程 d呵葉一、 】+8 中主要使頻 率 高 的檔位 軸 一向、 。s (2. 29) 此 外 ， 從抵消或者減小中間軸上的軸向力出發(fā)，還要滿足 以 下 關(guān) 系式 tanβ= 主 Z2+z) x i g 2 38+ 25x3.= tanβ839。77 +39。2 =， 在 18 0 2639。 (2) 確定?？泻蟼鲃?dòng)齒輪副的齒數(shù) 由公式 (2. 17)， 求出常瞄合傳動(dòng)齒輪的傳動(dòng) 比 ， 常瞄合傳動(dòng)齒輪 Zl 39。 一一一 E 」 變速箱中間軸的 1 檔直齒輪的 最 小 齒數(shù)為 1239。貨車 2t 輕型 貨車機(jī)械傳動(dòng) 式 變 速箱 設(shè) 計(jì) 17 = 。 帶入式 ()得 : Zh = 2A 2xl03= .. m 發(fā) 現(xiàn) Zh 不 為整 數(shù) ， 所以說(shuō)明中心距選 得 不 太合 適 ， 現(xiàn)在將齒數(shù) Zh 湊 為 60， 則 此時(shí) 中心距變?yōu)? 105mm. 綜 上 ， 修正后的 中 心 距為 105。本課題的齒頂高 系數(shù) h := 。 由公式 ()得 : fF ()= 5mm， 可以確定各擋的齒輪的齒寬。39。選用較小的齒寬可以縮短變速器的軸向尺寸和減 少質(zhì)量，但是齒寬減小使得齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)性的優(yōu)點(diǎn)被削弱，齒輪 的 工 作應(yīng)力增加 : 選用寬的齒輪 ， 工 作時(shí)會(huì)因軸的變 形 導(dǎo) 致齒輪傾斜，使得齒輪沿著齒寬方向的受 力不均勻并在齒寬方向磨損不均勻。強(qiáng)度增加不 多 : 實(shí)際 上 ，因 國(guó) 家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為 20 0 ，所以 變速器齒輪普遍采用的壓力角為 200 。 25。 表 汽 車 變速器齒輪的齒形、壓力角和螺旋角 \這 齒形 壓力角 (度〉 螺旋角〈度〉 轎車 高齒并修形 、 150 、 16。 由表 2. 1 并且參照同類車型選取一檔和倒檔齒輪模數(shù)選取 m=3. 5， 其 他 檔位齒輪 選取模數(shù) m=。39。.09一 u 10 80 !lO Zn 圖 2. 3 齒形系數(shù) y (當(dāng)載荷作用在齒頂 ， α=20 0 ， fo= ) 重 根 據(jù)參考同類車 型 ， 初選 第一軸的軸齒輪的齒數(shù) z=19， 查圖 3一切型3 得 y=O. 125。 σw一 一 輪齒彎曲應(yīng) 力 ， 當(dāng) Tj = Temax 肘，直齒齒輪的許用應(yīng) 力 [σw ] = 400~850LFL 2t 輕型 貨車機(jī)械傳動(dòng) 式 變 速箱 設(shè) 計(jì) 14 y 。 Z 一 一 齒輪齒數(shù) : Kc 齒寬系數(shù)，直齒齒輪取 4. 47. 0。 根據(jù)圓柱齒輪強(qiáng)度的簡(jiǎn)化計(jì)算方 法 ， 可 列 出齒輪模數(shù) m 與彎曲應(yīng) 力 σw 之間有 如下關(guān)系 : 直齒輪模數(shù) _K ， m =3f 一 J 一ι mXcyσw (2. 24) 式 中 Tj 一 一 計(jì)算載 荷 ， N39。309mm 對(duì)于 本設(shè)計(jì)輕型貨 車 ， 五檔變速箱的軸向 尺 寸 取 310mm. 變速箱殼體的軸向尺寸最后應(yīng)由變速器總圖的結(jié)構(gòu)尺寸鏈確定。39。39。附 λ 丹 z =226X6XO. 96 = ? m A = K A 布 二 = 藥 R z103m 2. 4. 2 變速箱的外形尺寸 變速箱的軸向尺寸與檔位 數(shù) 、 齒輪型 式 、 換 檔 機(jī) 構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式等都有直接關(guān) 系 ， 設(shè)計(jì)初可根據(jù)中心距 A 的尺寸參用下列關(guān)系初選。 引 max 一 一 變速箱處于 1 檔時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩 ， 引 max = 。 對(duì)貨車取 8. 639。二 (2. 22) 式中 KA 中心距系數(shù)。l200。中間軸軸承的徑向 尺 寸 常受中心距尺寸限 制 ， 2t 輕型 貨車機(jī)械傳動(dòng) 式 變 速箱 設(shè) 計(jì) 12 g 故有時(shí)采用無(wú)內(nèi)圈的短圓柱 滾 子 軸承。 第二軸前端多采用滾針軸承或短圓柱滾子軸 承 : 后端采用帶止動(dòng)槽的單列向 心球軸承或者圓錐 滾 子 軸承 ， 因?yàn)樗惨惺芟蛲獾妮S向力。 2. 3. 3 軸承型式 變速箱多采用滾動(dòng)軸 寐 ， 即 向 心 球軸承、向心短圓柱滾子軸承 、 滾針軸承以 及圓錐 滾 子 軸承 。其上的一檔齒輪常與軸做成