【正文】 軸的剛度計(jì)算對(duì)齒輪工作影響最大的是軸的垂向撓度和軸在水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)角，前者改變了齒輪的中心。（2） 第二軸軸應(yīng)力計(jì)算在垂直面內(nèi)的彎矩為 =－彎矩圖為在水平面內(nèi)的彎矩為 =－彎矩圖為則在彎矩和轉(zhuǎn)矩的聯(lián)合作用下 =故第二軸的軸應(yīng)力為 =所以第二軸的強(qiáng)度合格。下面計(jì)算各軸在彎矩和轉(zhuǎn)矩作用下的軸應(yīng)力。在求取支點(diǎn)的垂直面和水平面內(nèi)的反力后，計(jì)算相應(yīng)的垂向彎矩、水平彎矩。驗(yàn)算時(shí)可將軸看作是鉸接支承的梁，第一軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩為發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩。第一軸N N N中間軸 N NN N N第二軸 N N N 軸的強(qiáng)度計(jì)算 在進(jìn)行軸的強(qiáng)度和剛度驗(yàn)算時(shí)，欲求三軸式變速器第一軸的支承反力，必須先求出第二軸的支承反力。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖51所示，根據(jù)軸的受力，取第一軸裝軸承處的直徑為40mm，第二軸裝軸承處的直徑為35mm，中間軸裝軸承處的直徑為25mm；mm，mm，mm，mm，mm，mm，mm。第二軸 mm故第二軸的長(zhǎng)度可初選為220mm。m)按下式初選： 則 =～故可取第一軸花鍵部分的直徑為19mm。變速器第二軸與中間軸的最大直徑d可根據(jù)中心距按以下公式初選 則 =～42mm故可取第二軸的最大直徑=40mm，中間軸的最大直徑=40mm。設(shè)計(jì)變速器軸時(shí)，其剛度大小應(yīng)以能保證齒輪能有正確的嚙合為前提條件。第5章 變速器軸和軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 初選變速器軸的軸徑和軸長(zhǎng)變速器在工作時(shí)承受著轉(zhuǎn)矩及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。（2） 接觸強(qiáng)度的校核由式(43)得接觸強(qiáng)度的公式為 確定有關(guān)的參數(shù)和系數(shù)：齒面法向力 代入?yún)?shù)后得 = =主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑， = =將各參數(shù)代入公式后得=～1400MPa=～1400MPa所以五擋齒輪的接觸強(qiáng)度合格。（2） 接觸強(qiáng)度的校核由式(43)得接觸強(qiáng)度的公式為確定有關(guān)的參數(shù)和系數(shù)：齒面法向力代入?yún)?shù)后得 = =主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑， = =將參數(shù)代入公式后得 =～1400MPa=～1400MPa所以三擋齒輪的接觸強(qiáng)度合7． 五擋齒輪的校核（1） 彎曲強(qiáng)度的校核五擋齒輪為斜齒輪，由式(42)彎曲強(qiáng)度校核的公式為 式中 ——齒形系數(shù)；由圖41得。6． 三擋齒輪的強(qiáng)度校核（1） 彎曲強(qiáng)度的校核三擋齒輪為斜齒輪，由式(42)得齒輪的彎曲強(qiáng)度公式為 式中 ——齒形系數(shù)；由圖41得。將二擋齒輪的參數(shù)代入上式后得 　=～250MPa = MPa100～250MPa所以二擋齒輪的彎曲強(qiáng)度合格。（2） 接觸強(qiáng)度的校核由式(43)得接觸應(yīng)力的公式為 確定有關(guān)的參數(shù)和系數(shù)：齒面法向力 ==主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑， =將各參數(shù)代入公式后得 =～1400MPa =～1400MPa所以一擋齒輪的接觸強(qiáng)度合格。 表42 變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力 齒輪/MPa滲碳齒輪液體碳氮共滲齒輪一擋和倒擋1900～2000950～1000常嚙合齒輪和高擋1300～1400650～700（2） 接觸應(yīng)力的校核由式(43)得齒輪的接觸應(yīng)力公式為 確定有關(guān)的參數(shù)和系數(shù)：齒面法向力 =3336N =主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)出的曲率半徑， = =將各參數(shù)代入公式后得 =～1400MPa =～1400MPa所以常嚙合齒輪的接觸應(yīng)力合格。由圖41得。 將作用在變速器第一軸上的載荷作為計(jì)算載荷時(shí)，變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力見表42。2． 輪齒接觸應(yīng)力 (43)式中 ——輪齒接觸應(yīng)力(MPa)；——齒面上的法向力(N)，為圓周力()，為計(jì)算載荷(Nm)；——節(jié)圓直徑(mm)，——法向模數(shù)(mm)， ——齒數(shù)，－斜齒輪螺旋角()；——應(yīng)力集中系數(shù)，；——齒面寬(mm)；——法向齒距(mm)，；——齒形系數(shù)，可按當(dāng)量齒數(shù)在圖41中查得；——重合度影響系數(shù)。m)；——節(jié)圓直徑(mm)；——應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取=；——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=，從動(dòng)齒輪=；——齒寬(mm)；——端面齒距(mm)，；——模數(shù)；——齒形系數(shù)，如圖41所示。因此，比用于通用齒輪強(qiáng)度公式更為簡(jiǎn)化一些的計(jì)算公式來計(jì)算汽車齒輪，同樣可以獲得較為準(zhǔn)確的結(jié)果。此外，汽車變速器齒輪用的材料、熱處理方法、加工方法、精度級(jí)別、支撐方式也基本一致。但由于氰化層較薄且鋼的含碳量又高，故接觸強(qiáng)度和承載能力均受到限制。某些輕型以下的載貨汽車和轎車等變速器的小模數(shù)（）齒輪，采用了40Cr或35Cr鋼并進(jìn)行表面氰化處理。為消除內(nèi)應(yīng)力，還要進(jìn)行回火。國(guó)產(chǎn)汽車變速器齒輪的常用材料是20CrMnTi,也有采用20Mn2TiB，20MnVB，20MnCr5的。2． 齒輪材料的選擇現(xiàn)代汽車變速器齒輪大都采用滲碳合金鋼制造，使輪齒表面的高硬度與輪齒心部的高韌性相結(jié)合，以大大提高其接觸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度及耐磨性。軟齒面齒輪常用中碳鋼或中碳合金鋼，經(jīng)正火或調(diào)質(zhì)處理后，再進(jìn)行切削加工即可；硬齒面齒輪（硬度350HBS）常采用低碳合金鋼切齒后再表面滲碳淬火或中碳鋼（或中碳合金鋼）切齒后表面淬火，以獲得齒面、齒芯韌的金相組織，為消除熱處理對(duì)已切輪齒造成的齒面變形需進(jìn)行磨齒。(3) 考慮加工工藝及熱處理工藝大尺寸的齒輪一般采用鑄造毛坯，可選用鑄鋼或鑄鐵；中等或中等以下尺寸要求較高的齒輪常采用鍛造毛坯，可選擇鍛鋼制作。(2) 合理選擇材料配對(duì)如對(duì)硬度≤ 350HBS的軟齒面齒輪，為使兩輪壽命接近，小齒輪材料硬度應(yīng)略高于大齒輪，且使兩輪硬度差在30～50HBS左右。 齒輪的材料選擇1． 齒輪材料的選擇原則(1) 滿足工作條件的要求不同的工作條件，對(duì)齒輪傳動(dòng)有不同的要求，故對(duì)齒輪材料亦有不同的要求。合理選擇齒輪參數(shù)及變位系數(shù)，增大齒廓曲率半徑，降低接觸應(yīng)力，提高齒面強(qiáng)度等，可提高齒面的接觸強(qiáng)度。在一般汽車變速器中，產(chǎn)生膠合損壞的情況較少。對(duì)于高速重載齒輪，由于齒面相對(duì)滑動(dòng)速度高、接觸壓力大且接觸區(qū)產(chǎn)生高溫而使齒面間的潤(rùn)滑油膜破壞，使齒面直接接觸。點(diǎn)蝕使齒形誤差加大而產(chǎn)生動(dòng)載荷，甚至可能引起輪齒折斷。齒面長(zhǎng)期在脈動(dòng)的接觸應(yīng)力作用下，會(huì)逐漸產(chǎn)生大量與齒面成尖角的小裂縫。變速器低擋小齒輪由于載荷大而齒數(shù)少、齒根較弱，其主要破壞形式就是這種彎曲疲勞斷裂。在汽車變速器中這種情況很少發(fā)生。m r/min 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算和材料選擇 齒輪損壞的原因和形式 齒輪在嚙合過程中，輪齒根部產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，過渡轉(zhuǎn)角處又有應(yīng)力集中，故當(dāng)齒輪受到足夠大的載荷作用，其根部的彎曲應(yīng)力超過材料的許用應(yīng)力時(shí)，輪齒就會(huì)斷裂。m r/min(4) 掛4擋時(shí) Nm r/min(2) 掛2擋時(shí)Nmr/min中間軸 N通過計(jì)算可得到各軸的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。 　 表41　變速器齒輪的主要幾何尺寸(mm) 項(xiàng)目齒輪齒數(shù)螺旋角（）端面模數(shù)（）端面壓力角（）分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑齒寬233529163116322425243618151820243724413518183518333518 計(jì)算變速器各軸的扭矩和轉(zhuǎn)速已知發(fā)動(dòng)機(jī)的最的轉(zhuǎn)矩為82N漸開線齒輪的正確嚙合條件是：兩齒輪的模數(shù)、分度圓壓力角必須分別相等，兩斜齒輪的螺旋角必須相等而方向相反。第4章 變速器齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 變速器齒輪的幾何尺寸計(jì)算汽車變速器均為漸開線齒輪。倒擋軸與中間軸的中心距為 mm倒擋軸與第二軸的中心距為 mm 本章小結(jié)本章主要任務(wù)是對(duì)齒輪齒數(shù)進(jìn)行分配、確定中心距。中間軸倒擋齒輪的齒數(shù)取為，倒擋時(shí)的傳動(dòng)比為。4． 倒擋齒輪的設(shè)計(jì)和齒數(shù)確定通常1擋與倒擋齒輪選用同一模數(shù)。mm 由于調(diào)整后中心距發(fā)生了變化，所以需對(duì)五擋齒輪進(jìn)行角度變位。3． 確定五擋齒輪的齒數(shù)五擋齒輪為斜齒輪，當(dāng)其螺旋角與常嚙合齒輪不同時(shí)，則有由平衡中間軸上兩工作齒輪的軸向力的要求出發(fā)，要平衡軸向力，要求滿足下式 求解上述三式，取整得。mm 由于調(diào)整后中心距發(fā)生了變化，所以需對(duì)三擋齒輪進(jìn)行角度變位。2． 確定三擋齒輪的齒數(shù)三擋齒輪為斜齒輪，當(dāng)其螺旋角與常嚙合齒輪不同時(shí)，則有由平衡中間軸上兩工作齒輪的軸向力的要求出發(fā)，要平衡軸向力，要求滿足下式 求解上述三式，取整得。根據(jù)所確定的齒數(shù)，常嚙合齒輪精確的螺旋角的值為 確定其他各擋齒輪的齒數(shù)1． 確定二擋齒輪的齒數(shù)二擋齒輪為斜齒輪，則有聯(lián)立求解，并對(duì)齒數(shù)取整后得，由平衡中間軸上兩工作齒輪的軸向力的要求出發(fā)，要平衡軸向力 中心距為 mm由于調(diào)整后中心距發(fā)生了變化，所以需對(duì)二擋齒輪進(jìn)行角度變位。mm 由于調(diào)整后中心距發(fā)生了變化，所以需對(duì)常嚙合齒輪進(jìn)行角度變位。中心距變動(dòng)系數(shù)為 嚙合角為 查變位系數(shù)線圖得 變位系數(shù)之和為 而齒輪齒數(shù)比為 故可以分配變位系數(shù)得。則可取