【正文】 常嚙合齒輪副處軸的撓度不必計(jì)算，因?yàn)榫嚯x之承點(diǎn)較近，負(fù)荷較小，撓度值不大。變速器剛度試驗(yàn)表明，中心距的變化及齒輪的傾斜，不僅取決于軸的變形，而且取決于支承和殼體的變形。齒輪所在的平面的轉(zhuǎn)角不應(yīng)超過 弧度；兩軸的分離不得超過 。按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)，第二軸齒輪處軸截面的總撓 35 度 總f 不得大于 ～ 。 應(yīng)分別計(jì)算軸在水平面內(nèi)和垂直面內(nèi)的撓度，然后用下列公式計(jì)算總撓度。軸有轉(zhuǎn)角使大、小齒輪相互歪斜，結(jié)果沿齒長(zhǎng)方向的壓力分布不正確。 安全系數(shù)： s=σs/σ 取 s=5 中間軸： 20CrMnTi σs=850Mpa 第二軸： 20CrMnTi σs=850Mpa 所以中間軸和第二軸 [σ]=170 Mpa 二軸應(yīng)力的計(jì)算 設(shè) xm ＝ b ， xn ＝ a 得： 水平彎矩： sM ＝ l baPx ?? (315) 垂直彎矩： cM ＝ l brQaR xxx ???? )( (316) 合成彎矩： hM ＝ 22 cs MM ? (317) 扭 矩： nM ＝ xe iM? (318) 彎曲應(yīng)力： w? ＝whWM (319) 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： n? ＝nnWM (320) 合成應(yīng)力： ? ＝ nw 22 4 ?? ?? (321) 33 注： xP ＝ d iT gxe ??? max2 ? xR ＝ ? ?? cos2 m ax? ??? d tgT ne xQ ＝ d tgiT gxe ?? ???? m a x2 其彎矩和扭矩圖如下： 圖 32 彎矩和扭矩圖 中間軸的應(yīng)力計(jì)算： 由受力分析圖，設(shè)（ a=a2， cx=a1， ex=lcx， b=la2）得： 水平彎矩： Ms=[(Pxa1－ Pca2)ex]/l （ 322） 垂直彎矩： Mc=[(Rca2＋ Rxa1－ Qxrx+Qcrc)ex]/l （ 323） 合成彎矩： Mh=(Ms2＋ Mc2)1/2 （ 324） 彎矩應(yīng)力： σw=Mh/Ww （ 325） 34 扭矩： Mn= Temaxic （ 326） 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： τn=Mn/Wn （ 327） 合成應(yīng)力： σ=(σw2+4τn2)1/2 （ 328） 其彎矩和扭矩圖如下： 圖 33 彎矩和扭矩圖 軸的剛度計(jì)算和校核 變速器軸的剛度用軸的撓度和轉(zhuǎn)角來評(píng)價(jià)，軸的剛度比其強(qiáng)度更重要。 對(duì)圓截面： ?W ＝ 332d? (313) 32 nW ＝ 316d? (314) 對(duì)外徑為 D,內(nèi)徑為 d 的空心軸： ?W =32? DdD 44? nW =16? DdD 44? 花鍵按小徑計(jì)算 當(dāng)以發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算軸的強(qiáng)度時(shí)，其安全系數(shù) (按金屬材料的屈服極限計(jì)算 )在5~10 范圍內(nèi)選取。 畫出軸的彎矩圖，確定危險(xiǎn)斷面，取危險(xiǎn)斷面處合成彎矩和轉(zhuǎn)矩最大值，計(jì)算彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力以及合成應(yīng)力。求出不同檔位時(shí)的各支承反力，可計(jì)算軸的各截面的彎曲力矩： 31 畫出軸的彎矩圖，確定危險(xiǎn)斷面，取危險(xiǎn)處合成彎矩和轉(zhuǎn)矩最大值，計(jì)算彎曲應(yīng)力和扭曲應(yīng)力以及合成應(yīng)力。 3 各力的作用點(diǎn) 齒輪 上的作用力，均為作用在有效齒寬中心，軸承上支承反力作用點(diǎn)取軸承寬度方向中點(diǎn)。 二軸 一軸 圖 31 齒輪的受力 齒輪上的作用力認(rèn)為作用有效齒面寬中心。 Fr：分別指向各齒輪中心 Fa：受力方向通常用 ―主動(dòng)輪左 、右手法則 ‖來判定，左旋齒輪用左手，右旋齒輪用右手，拇指指向軸向力 Fa 的方向，從動(dòng)輪 Fa 與主動(dòng)輪 Fa 方向相反。軸的受力分析，根據(jù)軸的受力情況，可畫出軸的彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖，再確定軸的危險(xiǎn)截面，從而可對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。 求支承反力，先從第二軸開始，然后計(jì)算第一軸。 30 齒輪上的作用力認(rèn)為作用在有效齒面寬中點(diǎn)。這些力取決于齒輪輪齒上的作用力。 本次設(shè)計(jì)輕型貨車變速器，由于輕型汽車變速器中心距較小，殼體上無足夠位置設(shè)置滾動(dòng)軸承和軸承蓋，因而采用固定式中間軸。 旋轉(zhuǎn)式中間軸支承在前后兩個(gè)滾動(dòng)軸承上，一般軸向力常由后軸承承受。固定式中間軸用鎖片或雙頭螺柱固定。軸和寶塔齒輪之間用滾針軸承或長(zhǎng)、短圓柱滾子軸承。 變速器中間軸有旋轉(zhuǎn)式和固定式兩種。各截面尺寸要避免相當(dāng)懸殊，軸上供磨削用的砂輪越程槽產(chǎn)生應(yīng)力集中，易造 成軸折斷。所以除要求定心的外徑磨削外，一般鍵齒側(cè)面也需要磨削，而矩形花鍵鍵側(cè)面磨削比漸開線花鍵容易。在一般情況下軸上應(yīng)開螺旋油槽，以保證充分潤(rùn)滑。選用漸開線花鍵時(shí)以大徑定心更合適。 第二軸前軸頸通過軸承安裝在第一軸常嚙合齒圈的內(nèi)腔里，它受齒輪徑向尺寸的限制，前軸頸上安裝長(zhǎng)或短圓柱滾子軸承或滾針軸承或散滾針。第一軸的長(zhǎng)度根據(jù)離合器總成軸向尺寸確定。其軸徑根據(jù)前軸承內(nèi)徑確定。 除前置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)、后置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)的汽車變速器采用兩個(gè)軸外，絕大多數(shù)汽車變速器都是三軸式。 I 軸 1T = 承離 ??maxeT = 中間軸 2T = 2,11 iT 齒承 ?? = II 軸 一檔 31T = 12,112 iT 齒承 ?? = 二檔 32T = 10,92 iT 齒承 ?? = 三檔 33T = 8,72 iT 齒承 ?? = 四檔 34T = 6,52 iT 齒承 ?? = 24 五檔 35T = 齒承 ??1T = 六檔 34T = 4,32 iT 齒承 ?? = 倒檔 倒T = 14,1322 iT ）（ 齒承 ?? = 4 一擋齒輪的強(qiáng)度校核 a. 彎曲強(qiáng)度校核 已知 11d =， 12d =， 31T =， 2T =， tF = dTe2 ?K =， ?K =2， 12y =， 11y =， cK = b= cK m 代入公式： ?? =??yKbPKFtnt 11? =450MPa， 12? =450MPa 故齒輪滿足強(qiáng)度強(qiáng)度要求 b. 接觸強(qiáng)度校核 已知 11d =， 12d = ， eT =， 1F = dTe2 ， E= 410? MPa F = ??coscos 1F ， cK =， b= cK m， z? = ??2cossinzr ， b? = ??2cossinbr 代入公式： )11(bzj bEF ??? ?? =1900N/mm2 故齒輪滿足接觸強(qiáng)度要求 5 二擋齒輪的強(qiáng) 度校核 a. 彎曲強(qiáng)度校核 已知 9d =， 10d =， 32T =， 2T = 25 tF = dTe2 ?K =， ?K =2， 9y =， 10y =， cK = b= cK m 代入公式： ?? =??yKbPKFtnt 9? =450MPa， 10? =450MPa 故此齒輪滿足強(qiáng)度強(qiáng)度要求 b. 接觸強(qiáng)度校核 已知 9d =， 10d =， eT =， 1F = dTe2 ， E= 410? MPa F = ??coscos 1F ， cK =， b= cK m， z? = ??2cossinzr ， b? = ??2cossinbr 代入公式： )11(bzj bEF ??? ?? = 1400N/mm2 故此齒輪滿足接觸強(qiáng)度要求 6 三擋齒輪的強(qiáng)度校核 a. 彎曲強(qiáng)度校核 已知 7d = ， 8d = ， 33T =， 2T = tF = dTe2 ?K =， ?K =2， 7y =， 8y =， cK = b= cK m 26 代入公式： ?? =??yKbPKFtnt 7? =450MPa， 8? =450MPa 故此齒輪滿足強(qiáng)度強(qiáng)度要求 b. 接觸強(qiáng)度校核 已知 7d = ， 8d = ， eT =， 1F = dTe2 ， E= 410? MPa F = ??coscos 1F ， cK =， b= cK m， z? = ??2cossinzr ， b? = ??2cossinbr 代入公式： )11(bzj bEF ??? ?? = 1400N/mm2 故此齒輪滿足接觸強(qiáng)度要求 7 四擋齒輪的強(qiáng)度校核 a. 彎曲強(qiáng)度校核 已知 5d = ， 6d = ， 34T =， 2T = tF = dTe2 ?K =， ?K =2， 5y =， 6y =， cK = b= cK m 代入公式： ?? =??yKbPKFtnt 9? =450MPa， 10? =450MPa 故此齒輪滿足強(qiáng)度強(qiáng)度要求 27 b. 接觸強(qiáng)度校核 已知 5d = ， 6d = ， eT =， 1F = dTe2 ， E= 410? MPa F = ??coscos 1F ， cK=， b=cKm， z? = ??2cossinzr ， b? = ??2cossinbr 代入公式： )11(bzj bEF ??? ?? = 1400N/mm2 故此齒輪滿足接觸強(qiáng)度要求 8 六擋齒輪的強(qiáng)度校核 a. 彎曲強(qiáng)度校核 已知 3d = ， 4d = ， 36T =， 2T = tF = dTe2 ?K =， ?K =2， 3y =， 4y =， cK = b= cK m 代入公式： ?? =??yKbPKFtnt 3? =450MPa， 4? =450MPa 故此齒輪滿 足強(qiáng)度強(qiáng)度要求 b. 接觸強(qiáng)度校核 已知3d= ，4d= ， eT =， 1F = dTe2 ， E= 410? MPa F = ??coscos 1F ， 28 cK=， b=cKm， z? = ??2cossinzr ， b? = ??2cossinbr 代入公式： )11(bzj bEF ??? ?? = 1400N/mm2 故此齒輪滿足接觸強(qiáng)度要求 9 常嚙合齒輪的強(qiáng)度校核 a. 彎曲強(qiáng)度校核 已知 1d =， 2d =， T1=,T2= 1F = dTe2 ?K =， ?K =2， 1y =， 2y =， cK = b=cKm 代入公式： ?? =??yKbPKFtnt 得到 1? =450MPa， 2? =450MPa 故此齒輪滿足強(qiáng)度強(qiáng)度要求 b. 接觸強(qiáng)度校核 已知 1d =， 2d =， eT =， 1F = dTe2 ， E= 410? MPa F = ??coscos 1F ， cK =， b= cK m， z? = ??2cossinzr ， b? = ??2cossinbr 代入公式： 29 )11(bzj bEF ??? ?? = 1400N/mm2 故此齒輪滿足接觸強(qiáng)度要求 軸的結(jié)構(gòu)形狀 軸的結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)保證齒輪、同步器及軸承等的安裝、固定。 2 齒輪接觸 應(yīng)力計(jì)算 齒輪的接觸應(yīng)力按下式計(jì)算： )11(21 ??? ?? bEFbnj (39) 23 式中： bnF ——法面內(nèi)基圓周切向力， bnF = ??coscos tF ； tF ——端面內(nèi)分度圓切向力， tF = dT2 ； T ——計(jì)算轉(zhuǎn)矩， N?mm； d ——節(jié)圓直徑； ? ——節(jié)圓壓力角； ? ——螺旋角； E ——輪齒材料的彈性模量； b ——齒輪接觸的實(shí)際寬度； 1? 、 2? ——主、被動(dòng)齒輪節(jié)圓處