【正文】 有的變速器用高強度，高耐磨性的鋼配合的摩擦副，即在鋼質(zhì)或球墨鑄鐵同步環(huán)的錐面 上噴鍍一層鉬（厚約 ～ ），使其摩擦因數(shù)。貨車同步環(huán)可用壓鑄加工。 （ 5）同步環(huán)徑向厚度 與摩擦錐面平均半徑一樣，同步環(huán)的徑向厚度要受機(jī)構(gòu)布置上的限制，包括變速器中心距及相關(guān)零件特別是錐面平均半徑和布置上的限制，不宜取很厚，但2t 輕型貨車機(jī)械傳動式變速箱設(shè)計 37 是同步環(huán)的徑向厚度必須保證同步環(huán)有足夠的強度。 （ 4)錐面工作長度 b 縮短錐面工作長度，便使變速器的軸向長度縮短，但同時也減少了錐面的工作面積，增加了單位壓力并使磨損加速。原則上是在可能的條件下，盡可能將 R 取大些。 (3)摩擦錐面平均半徑 R R 設(shè)計得越大，則摩擦力矩越大。時就很少出現(xiàn)咬住現(xiàn)象。 ? =6176。一般 ? =6176。 圖 同步器螺紋槽形式 (2)錐面半錐角 ? 摩擦錐面半錐角 ? 越小，摩擦力矩越大。圖 53a中給出的尺寸適用于輕、中型汽車；圖 53b則適用 于重型汽車。試驗還證明：螺紋的齒頂2t 輕型貨車機(jī)械傳動式變速箱設(shè)計 36 寬對 摩擦因數(shù)的影響很大，摩擦因數(shù)隨齒頂?shù)哪p而降低，換擋費力，故齒頂寬不易過大。 圖 鎖環(huán)同步器工作原理 ．同步環(huán)主要參數(shù)的確定 (1)同步環(huán)錐面上的螺紋槽 如果螺紋槽螺線的頂部設(shè)計得窄些，則刮去存在于摩擦錐面之間的油膜效果好。齒輪與鎖環(huán)的角速度逐漸靠近，在角速度相等的瞬間，同步過程結(jié)束，完成換檔過程的第二階段工作。接下來，嚙合套的齒端與鎖環(huán)齒端的鎖止面接觸（圖 ），使嚙合套的移動受阻，同步器在鎖止?fàn)顟B(tài)，換檔的第一階段結(jié)束。 在前面已經(jīng)說明，本設(shè)計所采用的同步器類型為鎖環(huán)式同步器，其結(jié)構(gòu)如下 圖 鎖環(huán)式同步器 2t 輕型貨車機(jī)械傳動式變速箱設(shè)計 35 9變速器齒輪 2滾針軸承 8結(jié)合齒圈 7鎖環(huán)（同步環(huán)） 5彈簧 6定位銷 10花鍵轂 11結(jié)合套 如圖 所示，此類同步器的工作原理是：換檔時，沿軸向作用在嚙合套上的換檔力，推嚙合套并帶動定位銷和鎖環(huán)移動，直至鎖環(huán)錐面與被接合齒輪上的錐面接觸為止。 第三階段，角速度等于 0，摩擦力矩消失，而軸向力仍作用在鎖止元件上，使之解除鎖止?fàn)顟B(tài)，屆時滑動齒套和鎖銷上的斜面相對移動。由于 1 和 3 的轉(zhuǎn)速逐漸接近，其角速度差減小了。此時鎖止面接觸，結(jié)果阻止滑動套向換檔方向移動。 同步器換檔過程由三個階段組成，第一階段，同步器離開中間 位置，做軸向移動并靠近在摩擦面上。該同步器的特點是，由于同2t 輕型貨車機(jī)械傳動式變速箱設(shè)計 34 步環(huán)內(nèi)部的彈簧片作用，同步環(huán)產(chǎn)生的摩控力矩得到成倍增長，增長的程度隨兩嚙合件的轉(zhuǎn)差而變化，轉(zhuǎn)差愈大，增力作用愈強，因此，用不大的換檔力冰可以在很短的時間內(nèi)完成換檔。只要嚙合套和換檔齒輪之間存在轉(zhuǎn)速差，彈簧片的支承力就阻止同步縮小，從而也就阻止了嚙合套移動。 慣性增力式同步器又稱為波舍式同步器。這不但改善了同步的效能，增加了可靠性，而且可使換檔力大為減小。 多錐式同步器的鎖止面仍在同步環(huán)的接合齒上，只是在原有的兩個錐面之 間再插入兩個輔助同步錐。 鎖檔式同步器優(yōu)點是零件數(shù)量少，并且摩擦錐面平均半徑教大，使其轉(zhuǎn)距容量得到提高，故多用于中，重型貨車變速器，它工作可靠，零件耐用，但因結(jié)構(gòu)布置上的限制，轉(zhuǎn)距容量不大，而且由于鎖止面在同步錐環(huán)的結(jié)合齒上，會因齒端磨損而失效，因而主要用語轎車和輕型貨車變速器中。 在慣性式同步器中，彈性元件的重要性僅次于摩擦元件和鎖止元件。作為鎖止元件是鎖環(huán)的內(nèi)齒和做在齒輪上的接合齒端部。 摩擦元件是同步緩和齒輪上的凸出部分 ，分別在他們的內(nèi)圈和外圈設(shè)計有相互接觸的錐形摩擦面，鎖至元件是在換動齒套的圓盤部分的中間做出與同步環(huán)剛性連接專用彈簧下面的鋼球和銷使滑動齒套和頭腦干部環(huán)彈性連接。 按結(jié)構(gòu)分，慣性式同步器有鎖銷式、滑塊式、鎖環(huán)式、多片式和多錐式幾種。 常壓式同步器雖然結(jié)構(gòu)簡單，但又不能保證被嚙合件在同步狀態(tài)（即角速度相等）下?lián)Q檔的缺點，故僅在少數(shù)重型汽車上得到應(yīng)用，而在大多數(shù)變速器中得到廣泛應(yīng)用的是慣性式同步器。在兩個彈簧圈的作用下，滑塊壓向接合套，使滑塊中部的凸起部分 正好嵌在接合套中部的凹槽內(nèi)，起到空檔定位作用。鎖環(huán)具有與齒輪上的摩擦面錐度相同的內(nèi)錐面，內(nèi)錐面上制出細(xì)牙的螺旋槽，以便兩錐面接觸后破壞油膜，增加錐面間的摩擦。鎖環(huán)上有短花鍵齒圈，花鍵齒的斷面輪廓尺寸與齒輪及花鍵轂上的外花鍵齒均相同。 如下圖所示： 圖 4齒輪 2滑塊 3撥差 9鎖環(huán) 6彈簧圈 7花鍵轂 8接合套 10凹槽 11軸向槽 12缺口 花鍵轂與第二軸用花鍵連接，并用墊片和卡環(huán)作軸向定位。 同步器有常壓式，慣性式和自行增力式等種類。 將數(shù)值代入式（ ）和（ ）得： 故軸的全撓度為 22 98 f f m m m m? ? ? ?，符合剛度要求。 （ ） 故危險截面所受的合成彎矩為： （ ） 則在彎矩和轉(zhuǎn)矩聯(lián)合作用下的軸應(yīng)力 ? （ MPa） : （ ） 將 M 代入上式可得： ? ? ，在低檔工作時 [? ]=400MPa，因此有：2t 輕型貨車機(jī)械傳動式變速箱設(shè)計 31 2223sFa bfEIL?2213c Fa bf EIL?sff ??? ? [? ]；符合要求。 垂直面： = （ ） 垂直面所受力矩： 31 6 0 1 0 1 1 0 0 .7 8sAM F N m?? ? ? ? ?。 mm； TW 軸的抗扭截面系數(shù)， 3mm ； P軸傳遞的功率， kw； d計算截面處軸的直徑， mm； [T? ]許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， MPa。 軸的強度與剛度校核 （ 1） 強度校核 因為第一軸在運轉(zhuǎn)的過程中，所受的彎矩很小，可以忽略，可以認(rèn)為其只受扭矩。由于第二軸結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，故作為重點的校核對象。 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，一般來說強度是足夠的，僅對其危險斷面進(jìn)行驗算即可。 m 2t 輕型貨車機(jī)械傳動式變速箱設(shè)計 29 ? ?395500000 .2TTTPTnWd??? ? ?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。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。由于一檔齒輪較小，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。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 中間軸分為旋轉(zhuǎn)軸式和固定軸式。 變速箱軸的驗算 確定軸的結(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)前軸承內(nèi)徑確定。 2t 輕型貨車機(jī)械傳動式變速箱設(shè)計 25 對于直齒輪有 ?? sinzz r? ?? sinbb r? ； 對于斜齒輪有??? 2cossinzz r? ??? 2cossinbb r?； 將作用在變速器第一軸上的載荷 2maxeT 作為計算載荷時，變速器齒輪的需用接觸應(yīng)力如下表： 表 變速箱齒輪的許用接觸應(yīng)力 齒輪 MPaj /? 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～ 700 各個檔位齒輪強度的驗算 （ 1） 一檔直齒輪的驗算 mNzzTT ej . a x ????? ??? mbkc 則 MP ayzkm kkT cfjw 3310 ????? ??????? ??? ? 一檔從動齒輪彎曲應(yīng)力計算： mNiTT ge amxj . ???? MP ayzkm kkT cfjw 339 ????? ??????? ??? ? ； 一檔齒輪副接觸應(yīng)力計算： mNiTT gej . 1m a x ??????? 圓周力： NdTF j 1 ?? ???? 齒面法向力： NFFo 870420c os8179c osc os 1 ??? ?? 2t 輕型貨車機(jī)械傳動式變速箱設(shè)計 26 20s i i ns i n 10 ?????? ozz mzr ??? 20s i i ns i n 9 ?????? obb mzr ??? 則 M P abFE bzj 1589) 1(22 )11(5 ??????????? 綜上，一檔齒輪強度滿足設(shè)計要求。 ? 齒輪螺旋 角（ o)。 F齒面上的法向力（ N)；?? coscos 1FF ?，其中 1F 為圓周力（ N), dTF j21?,jT 為計算載荷（ ),d 為節(jié)圓直徑（ mm)。 y齒形系數(shù) 。 z齒數(shù) 。 斜齒齒輪彎曲應(yīng)力 w? ??? ?? kykmz kTjw 3 cos2? （ ） 式中 jT 計算載荷 。 Z齒數(shù)； ck 齒寬系數(shù)； y 齒形系數(shù)； w? 齒輪彎曲應(yīng)力，當(dāng)計算載荷 jT 取作用在變速器第一軸上的最大彎矩 maxeT2t 輕型貨車機(jī)械傳動式變速箱設(shè)計 24 時，直齒輪許用彎曲應(yīng)力為 400850Mpa；轎車斜齒輪取 180350Mpa。因為主、從動齒輪在嚙合上的摩擦力不同，所以對彎曲應(yīng)力的影響也不同。 齒根彎曲應(yīng)力和齒面接觸應(yīng)力的計算方法 直齒齒輪彎 曲應(yīng)力 w? yzkm kkT cfjw 32?? ?? ? （ ） 式中 jT 計算載荷 。變速器齒輪輪齒表面滲碳深度的推薦值如下 [4]： mn≤ 滲碳深度 ～ ＜ mn＜ 5 滲碳深度 ～ mn≥ 5 滲碳深度 ～ 滲碳齒輪在淬火、回火后，要求輪齒的表面硬度為 HRC58～ 63，心部硬度為HRC33～ 48。這些低碳合金鋼都需隨后的滲碳、淬火處理 ，以提高表面硬度，細(xì)化材料晶粒。在選擇齒輪的材料及熱處理時也應(yīng)考慮到其機(jī)械加工性能及制造成本。 同理，齒輪 13的變位系數(shù)為 . 綜上： ??X ?X ?X 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： ?2* sin2zhX a ?? （ ） 式中 *ah —— 齒頂高系數(shù) Z—— 齒輪齒數(shù) α —— 齒形角 本設(shè)計中有兩個齒輪齒數(shù)小于 17，會產(chǎn)生根切。嚴(yán)重根切的齒輪，齒輪的抗彎強度降低，對傳動不利，因此要比繆按嚴(yán)重根切的產(chǎn)生。39。A mmzzmA 1052 )1248( )( 13939。 ?????? 倒檔齒輪 13z 與一檔齒輪 10z ，可以選擇相同的齒數(shù)。A ,即 2 )( 121139。 現(xiàn)在將 4? 回并取整得 333?z 324?z 根據(jù)所求得的齒數(shù)，核算傳動比： 333841 324 ????? zz zzig 算出精確螺旋角 ?? ，此時 42 ?? oo?? 與 3825 241 ?? ?????zz ziz g很接近，可以滿足軸向力互相抵消一部分的要求。 （ 4） 三檔齒輪參數(shù) 三檔常嚙合齒輪通常是斜齒圓柱齒輪，計算過程與二檔相似，有 61523 zzzzig ? ， （ ） 665cos2 )( ?zzmA n ?? （ ） 從