【正文】 圖 35 軸承受力圖 根據(jù)力矩平衡得出： 2 5 51 7 1 .7 5 2 1 5 .7 52r a rdF F F? ? ? ? ? 1 5 2r r rF F F?? （ 311） 解（ 311）式得出： 1 ? ； 2 ? ； 軸承內(nèi)部軸向力： 11 3 4 .9 92rs FFNY??； 。齒輪內(nèi)孔與軸的配合采 29 用滾針軸承。通常是根據(jù)變速器的結(jié)構(gòu)選定，再驗算其壽命。 其中， 5 P i kw???， 1 42d d mm?? ， n=6000r/min 代入（ 310）式得： ? ? 查表可知： 45 號鋼許用扭切應(yīng)力 [ ] 30 ~ 40 M Pa? ? ，故 []??? 符合強度要求。軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力： 639 .5 5 1 00 .2TTPW d n? ??? （ 310） 式中： ? —— 軸的扭切應(yīng)力， MPa； T—— 轉(zhuǎn)矩， N 撓度 7 [ ]ccf mm f??， 5 [ ]ssf mm f??， 轉(zhuǎn)角 0. 00 03 6 [ ]rad??，故剛度 足夠。 撓度 58 [ ]ccf mm f??， 1 [ ]ssf mm f??， 28 轉(zhuǎn)角 0. 00 01 8 [ ]rad????，故剛度足夠。 撓度 2 [ ]ccf mm f??， 7 [ ]ssf mm f??， 轉(zhuǎn)角 0. 00 01 1 [ ]rad????，故剛度足夠。 撓度 7 [ ]ccf mm f??， 3 [ ]ssf mm f??， 轉(zhuǎn)角 0. 00 01 4 [ ]rad??，故剛度足夠。滿足[]ccff? ， []ssff? ， []??? ，故滿足剛度要求。 計算得：一 檔 齒輪 a=， b=； 311 10rF F N? ? ?, 421 10tF F N? ? ?； 4 444 .4 8 1 032dI m m?? ? ?； 由公式（ 39）得： mm? ， mm? ， ?? ， 軸的全撓度為 22 0 .0 3 2 0 .2csf f f m m m m? ? ? ?。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，致使沿齒長方向的壓力分布不均勻。m； d=26mm，代入（ 37）（ 38）得： 23 0. 31 [ ]MPa????，故滿足強度要求。m； C BM F B C? ? ? N 一 檔 受力圖如圖 33 。mm； sM —— 在斷面處軸的水平彎矩， N作用在齒輪上的徑向力 rF 和軸向力 aF 使軸在垂直面內(nèi)彎曲變形并產(chǎn)生垂向撓度 cf ；而圓周力 tF 使軸在水 平面內(nèi) 彎曲變形并產(chǎn)生水平撓度 sf ，則在彎矩和轉(zhuǎn)矩聯(lián)合作用下的軸應(yīng)力()MPa? 為： 332 []wMMWd???? ? ? （ 38） 2 2 2c s jM M M T? ? ? （ 38）式中： jT —— 計算轉(zhuǎn)矩， Nmm。mm。 檔 齒輪嚙合的圓周力 tF 、 徑向力 rF 及軸向力 aF 23 max2 et TiF d? max2 tancoser TiF d ??? (36) max2 tanea TiF d ?? 式中： i—— 齒輪的傳動比； d—— 齒輪的節(jié)圓直徑， mm； ? —— 節(jié)圓處壓力角； ? —— 螺旋角； maxeT —— 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩。 應(yīng)當(dāng)對每個 檔 位下的軸的剛度和強度都進行驗 算，因為 檔 位不同不僅齒輪的圓周力、徑向力和軸向力不同，而且著力點也有變化。 軸的校核 變速器在工作時，由于齒輪上有圓周力、徑向力和軸向力作用，變速器的軸要承受轉(zhuǎn)矩和彎矩，要求變速器的軸應(yīng)有足夠的剛度和強度。根據(jù)標準選普通螺紋 M186g（公稱直徑 18，螺距 的細牙右旋外螺紋，中徑和大徑的公差帶均為 6g，中等旋合長度），取 1 1 1 118 , 18d mm l mm??。 第九段：齒輪段，常嚙合主動輪通過花鍵與軸相連，選用矩形花鍵6 18 22 5N d D B? ? ? ? ? ? ?，則取 9918 , 18d mm l mm??。 第八段：過度軸段。根據(jù)軸徑，選用卡環(huán)對軸承進行軸向固定。 第七段：軸承段。 第六段：齒輪段，三 檔 從動輪和四 檔 從動輪與軸鑄成一體。根據(jù)第二段軸的結(jié)構(gòu)選用向心滾針和保持架組件 K35 40 20?? ，取 4 35d mm? ， 4 23l mm? 。根據(jù) 2 28d mm? ，選用矩形花鍵6 30 34 6N d D B? ? ? ? ? ? ?，則取 3330 , 26d mm l mm??。選用向心滾針和保持架組件 K28 35 20?? 。 第二段：齒輪段。 根據(jù)標準取 1 25d mm? ，則查表選用圓錐滾子軸承30205， 25 52 16 .2 5 15d D T B? ? ? ? ? ? ?。 21 圖 32 輸出 軸圖 （ 1）最小直徑估算 3min PdCn? （ 35） 式中： C—— 由軸的材料和承 載情況確定的常數(shù)， 45 號鋼為 118~107，取C=108； P—— 傳遞的功率， egPP?? ， eP 為發(fā)動機最大功率， 60KW； g? 為變速器傳動效率，取 96%； n —— 軸的轉(zhuǎn)速， 5600r/min。 第十二段：與輸出軸常嚙合齒輪相連，根據(jù)軸承標準取 12 20d mm? ，選用非標準件滾針 20 27 30d D B? ? ? ? ?，取 12 28l mm? 。 第十一段：花鍵軸段，接同步器。在軸承外圈開槽放卡環(huán)與箱體進行固定，查手冊選用 檔 圈 GB/T 62（孔徑 0 62d mm? ，材料為 65Mn，熱處理硬度 44~51HRC，經(jīng)表面氧化處理的 A 型孔用彈性 檔圈）。 第十段：軸承支承段。根據(jù) 7 35d mm? ，選擇矩形花鍵6 30 34 6N d D B? ? ? ? ? ? ?，取 8 30d mm? ， 8 20l mm? 。取 7 35d mm? ，根據(jù)標準選用向心 滾針和保持架組件： K35 40 20?? JB/T 79181997，取 7 25l mm? 。 第六段：過渡軸，取 6642 , 4d mm l mm??。取5 26d mm? 。 20 根據(jù)軸徑，選擇卡環(huán)對軸承進行軸向固定，查手冊選用 檔 圈 GB/T 62（孔徑 0 62d mm? ，材料為 65Mn，熱處理硬度 44~51HRC，經(jīng)表面氧化處理的 A 型孔用彈性 檔 圈），取 4 27l mm? 。 第四段：軸承支承段。 根據(jù)第一軸花鍵直徑 d=18mm，查《汽車設(shè)計》得花鍵內(nèi)徑 d=18mm，花鍵外徑 D=23mm，花鍵齒數(shù) n=10，鍵齒寬 b=4mm，有效齒長 l=20mm，即取 2 29l mm? 。第一軸的花鍵尺寸與離合器從動盤轂的內(nèi)花鍵統(tǒng)一考慮，目前一般都采用齒側(cè)定心的矩形花鍵，鍵齒之間為動配合。查手冊選用深溝球軸承 6203， 17 40 12d D B? ? ? ? ?，取1 15l mm? 。 19 圖 31 輸入軸圖 第一段：接離合器從動軸軸承。調(diào)質(zhì)是淬火后在 400~720℃ 進行高溫回火，用來使鋼獲得高的韌性和足夠的強度。 初選的軸徑還需要根據(jù)變速器的結(jié)構(gòu)布置和軸承與花鍵、彈 性 檔 圈等標準以及軸 的剛度與強度等結(jié)果進行修正。mm）按下式初選： 3 m ax(4 ~ )d T e? ； 取 3 m a x1 4. 5 21 .0 3d Te m m??，為滿足發(fā)動機最大 轉(zhuǎn)矩要求，取1 23d mm? 。 初選軸的直徑 18 軸的徑向及軸向尺寸對其剛度影響很大，且軸長與軸徑應(yīng)協(xié)調(diào)。 軸的設(shè)計及校核 變速器軸在工作過程中承受著轉(zhuǎn)矩和來自齒輪嚙合的圓周力、徑向力和斜齒輪的軸向力引起的彎矩。 淬火的目的是大幅度提高鋼的強度、硬度、耐磨性、疲勞強度以及韌性等，從而滿足各種機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。 17 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 作為計算載荷時，得出： 一 檔 接觸應(yīng)力 1900j M pa M pa? ??； 二 檔 接觸應(yīng)力 1300j M pa M pa? ??； 三 檔 接觸應(yīng)力 1300j M pa M pa? ??； 四 檔 接觸應(yīng)力 1300j M pa M pa? ??； 常嚙合接觸應(yīng)力 1300j M pa M pa? ??； 倒 檔 接觸應(yīng)力 1900j M pa M pa? ??（齒輪 12 主動， 13 從動）； 1900j M pa M pa? ??（齒輪 13 主動， 11 從動）； 對于滲碳齒 輪變速 器齒輪的 許 用接 觸應(yīng)力 [ j? ] ，一 檔 和倒 檔[ j? ]=1900~2021Mpa，常嚙合齒輪和高 檔 [ j? ]=1300~1400Mpa。 110 .4 1 8 ( )j zbFEb? ???? （ 33） 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、從動齒輪在嚙合點上的 摩擦力方向不同，對彎曲應(yīng)力的影響也不同：主動齒輪 fK =，從動齒輪 fK =； 15 cK —— 齒寬系數(shù)； y—— 齒形系數(shù)。通常是靠近節(jié)圓根部齒面點蝕較靠近節(jié)圓頂部齒面處的點蝕嚴重；主動小齒輪較被動大齒輪嚴重。 齒面點蝕是常用的高 檔 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]。 表 36 倒 檔 齒輪基本參數(shù) 序號 計算項目 計算公式 1 分度圓直徑 12 5 2 .5d Z m mm?? 13 5 7 .5d Z m mm?? 2 齒頂高 01( ) f m m m?? ? ? 02( ) f m m m?? ? ? 3 齒根高 01( ) 3 .9 3 7 5fh f c m m m?? ? ? ? 02( ) 875fh f c m m m?? ? ? ? 4 齒頂圓直徑 2 d h mm? ? ? 2 d h mm? ? ? 5 齒根圓直徑 2 5ffd d h mm? ? ? 2 5ffd d h mm? ? ? 6 基圓直徑 co s 4 9 .3 3bdd ???mm c os d mm??? 7 齒寬 6 15cb K m mm? ? ? ? 6 15cb K m mm? ? ? ? 序號 計算項目 計算公式 1 分度圓直徑 11 85d Z m mm?? 14 2 齒頂高 0 f m m m?? 3 齒根高 0( ) 5fh f c m m m? ? ? 4 齒頂圓直徑 2 9 0aad d