【正文】 主減速齒輪計(jì)算載荷的確定 通常是將發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩配以傳動(dòng)系最低檔傳動(dòng)比時(shí)和驅(qū)動(dòng)車輪打滑時(shí)這兩種情況下作用于主減速器從動(dòng)齒輪上的轉(zhuǎn)矩（ ?jjeTT, ）的較小者，作為載貨汽車計(jì)算中用以驗(yàn)算主減速器從動(dòng)齒輪最大應(yīng)力的計(jì)算載荷?？衫迷诓煌?下的功率平衡圖來計(jì)算對(duì)汽車動(dòng)力性的影響。m m （ a）輸出軸水平彎矩圖 （ b）輸出軸垂直彎矩圖 圖 35 輸出軸彎矩圖 34 主減速比的計(jì)算 主減速比對(duì)主減速器的結(jié)構(gòu)形式、輪廓尺寸、質(zhì)量大小以及當(dāng)變速器處于最高檔位時(shí)汽車的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性都有直接影響。 2cM =m m 33 222 22 22 gSC TMMM ??? = 222 )( 1 7 9 4 6 ???? == （ 1） 求 H面內(nèi)支反力 yC 、 yD 和彎矩 2cM 輸出軸受力如圖 （ a）所示，則 yC + yD = 2tF yC 3l = yD 4l 由以上兩式可得 yC =， yD =， 2cM =mm 1sM = 21212 11 gSC TMMM ??? = 222 ?? = （ a）輸入軸水平方向受力圖（ b）輸入軸垂直 方向受力圖 圖 32 輸入軸受力圖 （ 2）求 V 面內(nèi)支反力 zA 、 zB 和彎矩 1sM 輸入軸受力如圖 32（ b）所示，則 zA + zB = 1rF zA （ 1l +2l ） － 1rF 2l － 211 dFa ? = 0 由以上兩式可得 zA =， zB =， 1sM == （ 1）求 H 面內(nèi)支反力 yA 、 yB 和彎矩 1cM 輸入軸受力如圖 32（ a）所示，則 31 YA + yB = 1tF yA 1l = yB 2l 由以上兩式可得 yA =， yB =， 1cM = 變速器輸出軸的剛度計(jì)算 （ 1）一檔工作時(shí)的計(jì)算 已知： a=61mm； b=162mm； L=223mm； d=40mm，則有 LdE baFE ILbaFf rrc 4221221 3 643 ? ??? ~][0 2 2 641 6 2613 7 8 8 45 22 ???????? ???? cfmm ~][0 4 2 641 6 2617 4 2 03 64 45 224221 ???????? ?????? sts fLdE baFf ? mm 2222 ?????? sc fff mm r a dr a dE I L ababF r 0 0 2 64)611 6 2(1 6 2613 7 8 83 )( 4451 ???????? ???????? ?? （ 2）二檔工作時(shí)的計(jì)算 已知： a=106mm； b=117mm； L=223mm； d=34mm，則有 30 2 2 641 1 71 0 61 9 9 93 643 45 224222222 ????? ??????? LdE baFE I LbaFf rrc ? ~][ ??? cf mm ? ? mmfLdE baFE I LbaFf srts ~ 8 2 641 1 71 0 64 9 7 73 643 45 224222222 ???????? ??????? ? 2222 ?????? sc fff mm r a dr a dE I L ababF r 64)106117(10611719993 )( 5452 ???????? ???????? ??（ 3）三檔工作時(shí)的計(jì)算 已知 a=69； b=154mm； L=223mm； d=34mm，則有 LdE baFE ILbaFf rrc 4223223 3 643 ? ??? = ~][0 2 2 641 5 4691 8 9 34522 ???????? ???cfmm ~][0 4 2 641 5 4693 7 0 93 64 45 224223 ???????? ?????? sts fLdE baFf ? mm 2222 ?????? sc fff mm r a dr a dE I L ababF r 0 0 5 2 64)691 5 4(1 5 4691 8 9 33 )( 4453 ???????? ???????? ??由于四、五檔距離支撐處只有 20mm 左右，而且受力相對(duì)于其它各檔的受力比較小，所以其撓度和轉(zhuǎn)角相對(duì)于一、二、檔可以忽略。齒輪所在平面的轉(zhuǎn)角不應(yīng)超過 。 軸的全撓度為 ??? sc fff mm。第一軸常嚙合齒輪副，因距離支承點(diǎn)近，負(fù)荷又小，通常撓度不大，故可以不必計(jì)算。 軸的撓度和轉(zhuǎn)角可按《材料力學(xué)》的有關(guān)公式計(jì)算。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，致使沿齒長(zhǎng)方向的壓力分布不均勻。 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入（ ）式，得： 3333 9 5 5 0 1 0 9 5 5 0 1 0 9 1 2 2 . 90 . 2 [ ] 0 . 2 5 2 5 4 0 0Pd n???? ? ??mm 所以，選擇軸的最小直徑為 23mm。 輸入軸花鍵部分直徑： ? ? 31 189d ? =～ 初選輸入、輸出軸支承之間的長(zhǎng)度 L =272mm。 初選軸的直徑 在已知兩軸式變速器中心距 A 時(shí)，軸的最大直徑 d 和支承距離 L 的比值可在以下范圍內(nèi)選?。簩?duì)輸入軸， Ld/ = ～ ；對(duì)輸出軸，?Ld/ ～ 。要求變速器的軸應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度。 淬火的目的是大幅度提高鋼的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度以及韌性等，從而滿足各種機(jī)械零件和工具的不同使用要求。 變速器齒輪的材料及熱處理 變速器齒輪多數(shù)采用滲碳合金鋼，其表層的高硬度與心部的高韌性相結(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。 將上述有關(guān)參數(shù)代入式（ ），并將作用在變速器第一軸上的載荷maxTe /2 作為計(jì)算載荷時(shí)，得出： 一擋接觸應(yīng)力 8 0 7 .6 4 1 9 0 0j M p a M p a? ??； 二擋接觸應(yīng)力 7 4 6 .3 7 1 3 0 0j M p a M p a? ； 三擋接觸應(yīng)力 8 0 1 .7 1 3 0 0j M pa M pa? ??； 四擋接 觸應(yīng)力 7 2 3 .2 7 1 3 0 0j M p a M p a? ； 五檔 接觸應(yīng)力 7 4 3 .7 3 1 3 0 0j M p a M p a? ??； 倒擋接觸應(yīng)力 1 0 3 4 .6 8 1 9 0 0j M p a M p a? （齒輪 12 主動(dòng)， 13 從動(dòng)）； 9 6 9 .8 9 1 9 0 0j M p a M p a? ??（齒輪 13主動(dòng)， 11從動(dòng)）； 對(duì)于 滲碳 齒輪 變 速器 齒輪 的 許用 接觸 應(yīng)力 [ j? ]，一 擋和 倒 擋[ j? ]=1900~2020Mpa，常嚙合 齒輪和高擋 [ j? ]=1300~1400Mpa。 輪齒接觸應(yīng)力的校核 110 .4 1 8 ( )j zbFEb? ???? （ ） 24 式中： j? —— 輪齒的接觸應(yīng)力（ Mpa）； F—— 齒面上的法向力（ N）， 1cos cosFF ???； 1F —— 圓周力（ N）， 1 2 gTF d? ； gT —— 計(jì)算載荷（ Nmm ）； ? —— 斜齒輪螺旋角 （ ） ； K? —— 應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取 K? =； Z—— 齒數(shù)； nm —— 法向模數(shù)（ mm）； y—— 齒形系數(shù)，可 按當(dāng)量齒數(shù)在圖中查得； cK —— 齒寬系數(shù)； K? —— 重合度影響系數(shù)， K? =。 故 ?? [ ?? ]，彎曲強(qiáng)度足夠。mm ）； K? —— 應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取 K? =； 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 =； cK —— 齒寬系數(shù)； y—— 齒形系數(shù)。通常是靠近節(jié)圓根部齒面點(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。 齒面點(diǎn)蝕是常用的高擋齒輪齒面接觸疲勞的破壞形式。前者在變速器中出現(xiàn)的極少，而后者出現(xiàn)的多些 [3]。 4 1 3() 2 . 5 ( 4 0 2 5 ) 8 6 . 9 02 c o s 2 c o s 2 8nrm z zA ?? ??? ? ?mm 表 倒擋齒輪基本參數(shù) 序號(hào) 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算公式 1 分度圓直徑 3 33d Z m mm?? 13 Z m mm?? 2 齒頂高 01( ) 3. 3ah f m mm?? ? ? 02( ) 3 .6 7 5ah f m m m?? ? ? 3 齒根高 01( ) f c m m m?? ? ? ? 02( ) 2. 7fh f c m m m?? ? ? ? 4 齒頂圓直徑 2 d h mm? ? ? 2 78aad d h mm? ? ? 5 齒根圓直徑 2 27ffd d h mm? ? ? 2 67ffd d h mm? ? ? 6 基圓直徑 cos ???mm cos 59bd d mm??? 7 齒寬 7 2 .5 1 7 .5cb K m m m? ? ? ? 7 2 .5 1 7 .5cb K m m m? ? ? ? 序號(hào) 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算公式 1 分度圓直徑 4 100d Z m mm?? 2 齒頂高 0 4. 2ah f m mm?? 3 齒根高 0( ) 2. 8fh f c m m m? ? ? 4 齒頂圓直徑 2 1 0 8aad d h mm? ? ? 5 齒根圓直徑 2 94ffd d h mm? ? ? 6 基圓直徑 cos 98bd d mm??? 7 齒寬 7 2 .5 1 7 .5cb K m m m? ? ? ? 22 變速器齒輪強(qiáng)度校核 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）、移動(dòng)換擋齒輪端部破壞以及齒面膠合。 3 1 3() 2 . 5 (1 3 2 5 ) 5 5 . 9 72 c o s 2 c o s 2 8nrm z zA ?? ??? ? ?mm 輸出軸與倒檔軸之間的距離： 39。 五 擋齒輪參數(shù)如表 。 1 1 1 20. 09 , 0. 09xx? ? ?故 。1 1 1 2c o s ( ) c o s 0 . 9 1 3 72 tm ZZA??? ? ?，得 39。 再把 12 11 5ZZ?、 及 代入式（ ），檢查近似滿足軸向力平衡關(guān)系 湊配中心距 39。 四 擋齒輪參數(shù)如表 。 1 0 90 .0 2 , 0 .0 4xx??故 。9 1 0c o s ( ) c o s 0 . 9 3 4 72 tm ZZA??? ? ?，得 39。 再把 9 10 4ZZ?、 及 代入式（ ），檢查近似滿足軸向力平 衡關(guān)系 湊配中心距 39。 三 擋齒輪參數(shù)如表 。 , ? ? ?故 。78c o s ( ) c o s 0 . 9 3 6 42 tm ZZA??? ? ?，得 39。 再把 783ZZ?、 及 代入式（ ），檢查近似滿足軸向力平衡關(guān)系 18 湊配中心距 39。 二 擋齒輪參數(shù)如表 。 , ? ? ?故 。56c o s ( ) c o s 0 . 9 6 2 32 tm ZZA??? ? ?，得 39。 再把 5 6 2ZZ?、 及 代入式（ ），檢查近似滿足軸向力平衡關(guān)系 湊配中心距 39。一擋齒輪參數(shù)如表 。 120. 32 , 0. 32xx? ? ?故 。9 1 0c o s ( ) c o s 0 . 9 2 1 22 tm ZZA??? ? ?，得 39。 湊配中心距 39。 （ 1） 確定一擋齒輪的齒數(shù) 由于一擋采用斜齒輪傳動(dòng)，所以齒數(shù)和 2 cosh nAZ m ?? =56，修正后得?? 。一般齒輪的齒頂高系數(shù) 0 ? ，為一般汽車變速器 齒輪所采用。變速器中一般倒擋采用直齒圓柱齒輪 cK =~；常嚙合及其他擋位用斜齒圓柱齒輪 cK =~。 4. 齒寬 b 齒寬的選擇既要考慮變速器的質(zhì)量小，軸向尺寸緊湊，又要保證輪齒的強(qiáng)度及工作平穩(wěn)性的要求，通常是根據(jù)齒輪模數(shù)來確定齒寬 b。因此，從提高低檔齒輪的抗彎強(qiáng)度出發(fā)，并不希望用過大的螺旋角；而從提高高檔齒輪的接觸強(qiáng)度著眼，應(yīng)當(dāng)選用較大的螺旋角。 試驗(yàn)證明：隨著螺旋角的增大，齒的強(qiáng)度相應(yīng)提高，但當(dāng)螺旋角大于30176。 3. 螺旋角 ? 齒輪的螺旋角 對(duì)齒輪工作噪聲、輪齒的強(qiáng)度和軸向力有影響。壓力角。、 30176。嚙合套或同步器的壓力角有 20176。 國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為 20176。或 25176。等小些的壓力角。、 16176。 對(duì)于轎車，為了降低噪聲，應(yīng)選用 176。對(duì)于乘用車為了減少噪聲應(yīng)合理減小模數(shù)，乘用車和總質(zhì)量在 ~ 的貨車為 ~，取 m=。初取 A=80mm。m ）； 1i —— 變速器一檔傳動(dòng)比