【正文】 軸傳遞轉(zhuǎn)矩 ?????變速器從動(dòng)齒輪受到的力與主動(dòng)齒輪的值相同，方向相反 ， ，147tFN1r13aF主減速器齒輪受力分析 ???? ???? 0t826t54298a N???齒輪在軸上的安裝尺寸 12343,7,17lmllml?解出全部軸承支反力，結(jié)果如下 12378,6,180zzzFNFN???39yyy?作出彎矩圖：圖 一擋時(shí)彎矩圖48三擋接合時(shí)：軸傳遞轉(zhuǎn)矩 ?????變速器從動(dòng)齒輪受到的力與主動(dòng)齒輪的值相同，方向相反 ， ，13648tFN149r183aF主減速器齒輪受力分析 ???? ???? 0t542t15641a N???齒輪在軸上的安裝尺寸 2343,7,0,19lmllml??解出全部軸承支反力，結(jié)果如下 12349,465,zzzFNFN??58947yyy?作出彎矩圖：圖 二擋時(shí)彎矩圖49四擋接合時(shí)：軸傳遞轉(zhuǎn)矩 ?????變速器從動(dòng)齒輪受到的力與主動(dòng)齒輪的值相同，方向相反 ， ，1345tFN1r160aF主減速器齒輪受力分析 ???A 。計(jì)算過程復(fù)雜，這里略過，只給出結(jié)果。軸在水平面內(nèi)的撓度為 （）213tcFlfEI??豎直面內(nèi)的撓度為 （）213rslfI??轉(zhuǎn)角為 （）121()rFllE???I 為慣性矩，實(shí)心軸 ，其中 是軸的當(dāng)量直徑，用下式計(jì)算46vdI??vd （）41viiLdl??——支承點(diǎn)間距離； 、 ——軸上第 i 段的長度和直徑。軸結(jié)構(gòu)圖如下： 輸出軸的強(qiáng)度剛度校核仿照變速器輸入軸的校核方法，強(qiáng)度校核用下式計(jì)算圖 輸出軸結(jié)構(gòu)45 （）22()MTW????其中 截面系數(shù) 32d? 截面處彎矩 ， 、 分別為水平面與豎直面的對應(yīng)彎矩2cs??cMs 折合系數(shù) ，當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)取 ，對變速器軸取?。使變速器從動(dòng)齒輪大多數(shù)從軸的前端裝入，可最大限度利用軸肩承受軸向力，但不能所有齒輪都這樣，否則軸末端將變得很大直徑，于是考慮五擋與倒擋從末端裝入，且五擋齒輪靠定位圈與同步器環(huán)承受軸向力，倒擋齒輪靠軸套將軸向力直接傳給軸承。輸出軸上有兩對齒輪同時(shí)嚙合（變速器齒輪與主減速器齒輪） ，故可使它們的軸向力方向相反，以抵消部分軸向力，減輕軸承載荷。參考變速器齒輪的計(jì)算公式，有 （）()jFEB????44其中 ，B=35mm， ，???12(sin)?????，代入式（）計(jì)算得2(sin)4cor??? 593jMPa?齒輪表面不做滲碳工藝，淬火到表面硬度 50HRC，齒面接觸應(yīng)力極限都在900MPa 上，校核通過。對主動(dòng)齒輪，參考變速器齒輪的計(jì)算公式，有 （）1FKBty???其中， ， ，B=40mm，????， ， ，代入式（）??? .? 12MPa?對從動(dòng)齒輪， ，B=35mm， ，????數(shù)據(jù)相同，代入式（）計(jì)算得 ?材料與變速器齒輪相同，許用彎曲應(yīng)力為 350MPa，校核通過。設(shè)小齒輪齒數(shù) ，大齒輪齒數(shù) ，第一章中得主減速器傳動(dòng)比 ，? ()50cosnimA????得 129,7Z? ，??齒寬初選 12,3Bm?分度圓直徑算得 2.,新的主減速傳動(dòng)比為 齒輪強(qiáng)度校核 計(jì)算載荷由于汽車行駛時(shí)傳動(dòng)系載荷的不穩(wěn)定性，因此要準(zhǔn)確地算出主減速器齒輪的計(jì)算載荷是比較困難的。為提高強(qiáng)度，齒輪模數(shù)選得比變速器齒輪模數(shù)大， ；螺旋角選小些，減少3nm?軸向力， ；中心距的大小影響到差速器的安裝空間，也影響到整個(gè)傳動(dòng)系的尺20???41寸大小，對齒輪的接觸強(qiáng)度也有影響，綜合考慮，初取為 150mm。5 主減速器設(shè)計(jì) 減速齒輪形式與參數(shù)確定橫置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)的轎車采用的主減速器形式是圓柱齒輪單級減速器，齒輪應(yīng)采用斜齒輪。規(guī)格分別是：（1）128，L=25mm；（2） 108，L=20mm 。為了保持變速器內(nèi)部為大氣壓力，在頂部裝有通氣塞。設(shè)計(jì)一定數(shù)量的三角形交叉肋條，加強(qiáng)殼體的剛度，降低總成噪聲。變速器殼體殼體的尺寸盡可能小，質(zhì)量也要小，并具有足夠大的剛度。.49.%3? 其他結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同步器同步器采用鎖環(huán)式，工作可靠，零件耐用，其寬度限制在 30mm 之內(nèi)，直徑限制在 60mm 之內(nèi)。計(jì)算詳細(xì)過程略過，結(jié)果如下前進(jìn)狀態(tài)下： 512487rriiFfN?? .32prPf?? 604.()5185hLh 萬 km。查得該軸承組合的極限轉(zhuǎn)速 9000r/min，基本額定動(dòng)載荷，基本額定靜載荷 。計(jì)算詳細(xì)過程略過，結(jié)果如下表：??表 第一軸承計(jì)算數(shù)據(jù)Fr/NFa/NFa/ 0Fa/Fr e x y P/N1 擋 2823 3201 73132 擋 1882 2134 50853 擋 1491 1863 44084 擋 1285 1606 38495 擋 1129 1312 3241汽車行駛過程總當(dāng)量動(dòng)載荷為 ——擋位使用時(shí)間百分比51iPf???if39 (%8240815%%)N??????? 82N代入式（） ，轉(zhuǎn)速 n 取 5000 ()65hLh???把壽命轉(zhuǎn)化為里程數(shù) ——平均車速，? 萬 km45?一般軸承的壽命以汽車的大修期為標(biāo)準(zhǔn)，轎車的大修里程一般為 30 萬 km，驗(yàn)算的軸承壽命足夠。驗(yàn)算第一軸承。根據(jù)資料介紹 [7]，可以先算出每個(gè)擋位下的當(dāng)量動(dòng)載荷，再由每個(gè)擋位使用時(shí)間占用百分比折算出軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷。因此也只用單個(gè)軸承就可以，選用角接觸球軸承，代號7305C。中間軸承的安裝軸徑為 40mm，額定動(dòng)載荷比第一軸承大，因此只用一個(gè)軸承就可以，選用角接觸球軸承，代號 7308C。支承在變速器殼體上的第一軸承，由于軸段直徑只有 30mm，查得該公稱直徑系列的滾動(dòng)軸承在轉(zhuǎn)速與額定動(dòng)載荷兩者間難以同時(shí)滿足。計(jì)算步驟是，以其中一對嚙合齒輪的中心線作為 x 軸、以中間齒輪中點(diǎn)作為原點(diǎn)建立 xy 坐標(biāo)系，分別把兩徑向力、兩圓周力投影到坐標(biāo)軸上；軸向力也有兩個(gè)，也分別把其對原點(diǎn)之矩分解為對軸之矩；這樣就把三對力簡化為作用在坐標(biāo)原點(diǎn)上的兩個(gè)正交力與作用在兩個(gè)正交軸上的力矩，類似地可套用前面的公式，計(jì)算出其最大彎矩、彎曲應(yīng)力、兩端支承反力。 ???? N????? ta3t196F??? ，128lm26l求軸承支反力： 12ytF??2()tll?12zr2()zradFllF????解得結(jié)果為 12384,19679yyzzN?彎矩圖： 圖 倒擋軸受力圖37齒輪中心面左側(cè)彎矩最大，校核該側(cè)的彎曲應(yīng)力 22223()1()?????????許用彎曲應(yīng)力 ，校核通過。[].5~,[].~,[].2s cff倒擋接合時(shí)，由于倒擋軸較短，剛度條件可不校核，僅校核其強(qiáng)度即可。 ???? N???? ta281t02813F??? ，173lm4l求軸承支反力解得結(jié)果為 12,6948yyzzNF?由此可畫出軸的彎矩圖：齒輪中心面左側(cè)彎矩最大，校核該側(cè)的彎曲應(yīng)力 22223()96.()?????????圖 五擋時(shí)軸彎矩圖36許用彎曲應(yīng)力 ，校核通過。1[]70MPa???把當(dāng)量直徑與所有有關(guān)數(shù)據(jù)代入式（）~（）進(jìn)行剛度校核，最后算得的撓度與轉(zhuǎn)角為 ,??????????許用值為 ，校核通過。[].5~,[]~,[].02s cff四擋接合時(shí)：受力情況與上面一樣。 ???? N???? tat2705386F??? ，19lm2l求軸承支反力解得結(jié)果為 124,049569yyzzNF?由此可畫出軸的彎矩圖：齒輪中心面左側(cè)彎矩最大，校核該側(cè)的彎曲應(yīng)力 22223()(.51)?????????圖 三擋時(shí)軸彎矩圖34許用彎曲應(yīng)力 ，校核通過。1[]70MPa???把當(dāng)量直徑與所有有關(guān)數(shù)據(jù)代入式（）~（）進(jìn)行剛度校核，最后算得的撓度與轉(zhuǎn)角為 ,.061,??????????許用值為 ，校核通過。二擋接合時(shí)：受力情況與一擋相同，套用一擋的公式。Lilid圖 一擋時(shí)軸彎矩圖圖 軸受力分析32計(jì)算出輸入軸的當(dāng)量直徑約為 。1[]70Pa??剛度校核只需校核由于徑向力和周向力引起的軸的撓度和轉(zhuǎn)角，而轉(zhuǎn)矩引起的扭轉(zhuǎn)變形因?yàn)椴粫?huì)導(dǎo)致齒輪的嚙合出現(xiàn)問題，則不必核算。強(qiáng)度校核用下式計(jì)算圖 輸入軸結(jié)構(gòu)30 （）22()MTW????其中 截面系數(shù) 32d? 截面處彎矩 ， 、 分別為水平面與豎直面的對應(yīng)彎矩2cs??cMs 折合系數(shù) ，當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)取 ，對變速器軸取?。綜合了花鍵長度、齒輪寬度、軸承設(shè)計(jì)所得的安裝寬度、同步器安裝寬度等等有關(guān)因素（詳細(xì)參看相關(guān)章節(jié)） ，最終確定了輸入軸與倒擋齒輪軸的外形尺寸。推算得最大軸徑在42~50mm 之間。 軸尺寸計(jì)算第一節(jié)外形參數(shù)尺寸的初選中，變速器軸向尺寸在 240~272mm 之間，亦即輸入軸的第二軸承與末端軸承之間距離在 240~272mm 內(nèi)。后端的花鍵可傳遞扭矩給倒擋齒輪，并可允許軸的軸向竄動(dòng)，不至于軸會(huì)因受熱伸長而卡死。因此對輸入軸形式進(jìn)行改進(jìn)，如圖 。而此段軸徑最小，為危險(xiǎn)截面。再返回研究倒擋齒輪處軸徑。圖 （a）中，圖 （a）軸結(jié)構(gòu)方案1圖 （b）軸結(jié)構(gòu)方案229二擋齒輪輪轂孔直徑相對其它齒輪最大，但齒根圓直徑最小，只有 左右，與倒擋齒輪齒頂圓的差值太小，無法布置其他齒輪。這樣算來，其它齒輪中最小的輪轂直徑至少為，按照順序排擋的位置發(fā)生在五擋上。前端軸承公稱直徑大于花鍵外徑而小于齒根圓直徑，所以只取 30mm。由此看出，不管是一擋齒輪布置在軸前端還是倒擋齒輪布置在軸前端，都與花鍵外徑相差很小距離甚至小于外徑。由（）公式下面的說明查得主動(dòng)齒輪y=，中間齒輪 y=，從動(dòng)齒輪 y=；計(jì)算載荷取變速器輸入軸的最大轉(zhuǎn)矩；把上面的數(shù)據(jù)代入式（） 、 （ ） ，得結(jié)果max128eTN?? ， ，130[]wwMPa???20[]wMPa???367.[]wMPa???28 輸入軸結(jié)構(gòu)及其軸承設(shè)計(jì)與校核輸入軸的前端靠花鍵與離合器從動(dòng)盤轂連接著，最前端則套上軸承支承在飛輪上。由第二節(jié)計(jì)算結(jié)果知分度圓直徑 ，max1642eTN?? ?， ， ，壓力角等于嚙合角 ；?????407???觸齒寬 ， ， ；鋼材的彈性模量 。由（）公式下面的說明查得主動(dòng)齒輪y=，從動(dòng)齒輪 y=；計(jì)算載荷取變速器輸入軸的最大轉(zhuǎn)矩 ；把max128eTN??上面的數(shù)據(jù)代入式（） 、 （） ，得結(jié)果 ，[]wwMPa????[]wMPa???倒擋齒輪強(qiáng)度計(jì)算主動(dòng)齒輪與軸做成一體（參看下一節(jié)） ，材料為 40Cr；另兩個(gè)齒輪采用20CrMnTi，進(jìn)行表面滲碳；根據(jù)文獻(xiàn)[7]表 431 三者的許用接觸應(yīng)力取為 1900MPa。由第二節(jié)計(jì)算結(jié)果知分度圓直徑 ，max1642eTN?? ?， ，壓力角 ，接觸齒寬 ；?508???20n???6b量 。由（）公式下面的說明查得主動(dòng)齒輪y=，從動(dòng)齒輪 y=；計(jì)算載荷取變速器輸入軸的最大轉(zhuǎn)矩 ；把max128eTN??上面的數(shù)據(jù)代入式（） 、 （） ，得結(jié)果 ，125[]wwMPa????217[]wMPa???27五擋齒輪強(qiáng)度計(jì)算兩個(gè)齒輪均采用 20CrMnTi，進(jìn)行表面滲碳；兩者的許用接觸應(yīng)力為 1300MPa。由第二節(jié)計(jì)算結(jié)果知分度圓直徑 ，max1642eTN?? ?， ，壓力角 ，接觸齒寬 ；?7053???20n???6b量 。由（）公式下面的說明查得主動(dòng)齒輪y=，從動(dòng)齒輪 y=；計(jì)算載荷取變速器輸入軸的最大轉(zhuǎn)矩 ；把max128eTN??上面的數(shù)據(jù)代入式（） 、 （） ，得結(jié)果 ，[]wwMPa????29[]wMPa???四擋齒輪強(qiáng)度計(jì)算兩個(gè)齒輪均采用 20CrMnTi，進(jìn)行表面滲碳；.兩者的許用接觸應(yīng)力為 1300MPa。由第二節(jié)計(jì)算結(jié)果知分度圓直徑 ，max1642eTN?? ?， ，壓力角 ，接觸齒寬 ；?7053???20n???