【正文】 軸的剛度計算對齒輪工作影響最大的是軸的垂向撓度和軸在水平面內的轉角，前者改變了齒輪的中心。（2） 第二軸軸應力計算在垂直面內的彎矩為 =－彎矩圖為在水平面內的彎矩為 =－彎矩圖為則在彎矩和轉矩的聯(lián)合作用下 =故第二軸的軸應力為 =所以第二軸的強度合格。下面計算各軸在彎矩和轉矩作用下的軸應力。在求取支點的垂直面和水平面內的反力后，計算相應的垂向彎矩、水平彎矩。驗算時可將軸看作是鉸接支承的梁，第一軸的計算轉矩為發(fā)動機的最大轉矩。第一軸N N N中間軸 N NN N N第二軸 N N N 軸的強度計算 在進行軸的強度和剛度驗算時，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。 軸的結構設計如圖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。設計變速器軸時，其剛度大小應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計計算 初選變速器軸的軸徑和軸長變速器在工作時承受著轉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） 接觸強度的校核由式(43)得接觸強度的公式為 確定有關的參數(shù)和系數(shù)：齒面法向力 代入?yún)?shù)后得 = =主、從動齒輪節(jié)點處的曲率半徑， = =將各參數(shù)代入公式后得=～1400MPa=～1400MPa所以五擋齒輪的接觸強度合格。（2） 接觸強度的校核由式(43)得接觸強度的公式為確定有關的參數(shù)和系數(shù)：齒面法向力代入?yún)?shù)后得 = =主、從動齒輪節(jié)點處的曲率半徑， = =將參數(shù)代入公式后得 =～1400MPa=～1400MPa所以三擋齒輪的接觸強度合7． 五擋齒輪的校核（1） 彎曲強度的校核五擋齒輪為斜齒輪，由式(42)彎曲強度校核的公式為 式中 ——齒形系數(shù)；由圖41得。6． 三擋齒輪的強度校核（1） 彎曲強度的校核三擋齒輪為斜齒輪，由式(42)得齒輪的彎曲強度公式為 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度合格。（2） 接觸強度的校核由式(43)得接觸應力的公式為 確定有關的參數(shù)和系數(shù)：齒面法向力 ==主、從動齒輪節(jié)點處的曲率半徑， =將各參數(shù)代入公式后得 =～1400MPa =～1400MPa所以一擋齒輪的接觸強度合格。 表42 變速器齒輪的許用接觸應力 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） 接觸應力的校核由式(43)得齒輪的接觸應力公式為 確定有關的參數(shù)和系數(shù)：齒面法向力 =3336N =主、從動齒輪節(jié)點出的曲率半徑， = =將各參數(shù)代入公式后得 =～1400MPa =～1400MPa所以常嚙合齒輪的接觸應力合格。由圖41得。 將作用在變速器第一軸上的載荷作為計算載荷時，變速器齒輪的許用接觸應力見表42。2． 輪齒接觸應力 (43)式中 ——輪齒接觸應力(MPa)；——齒面上的法向力(N)，為圓周力()，為計算載荷(Nm)；——節(jié)圓直徑(mm)，——法向模數(shù)(mm)， ——齒數(shù)，－斜齒輪螺旋角()；——應力集中系數(shù)，；——齒面寬(mm)；——法向齒距(mm)，；——齒形系數(shù)，可按當量齒數(shù)在圖41中查得；——重合度影響系數(shù)。m)；——節(jié)圓直徑(mm)；——應力集中系數(shù)，可近似取=；——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，對彎曲應力的影響也不同，主動齒輪=，從動齒輪=；——齒寬(mm)；——端面齒距(mm)，；——模數(shù)；——齒形系數(shù)，如圖41所示。因此，比用于通用齒輪強度公式更為簡化一些的計算公式來計算汽車齒輪，同樣可以獲得較為準確的結果。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鋼并進行表面氰化處理。為消除內應力，還要進行回火。國產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合，以大大提高其接觸強度、彎曲強度及耐磨性。軟齒面齒輪常用中碳鋼或中碳合金鋼，經(jīng)正火或調質處理后，再進行切削加工即可；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，為消除熱處理對已切輪齒造成的齒面變形需進行磨齒。(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) 合理選擇材料配對如對硬度≤ 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，對齒輪傳動有不同的要求，故對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，降低接觸應力，提高齒面強度等，可提高齒面的接觸強度。在一般汽車變速器中，產生膠合損壞的情況較少。對于高速重載齒輪，由于齒面相對滑動速度高、接觸壓力大且接觸區(qū)產生高溫而使齒面間的潤滑油膜破壞，使齒面直接接觸。點蝕使齒形誤差加大而產生動載荷，甚至可能引起輪齒折斷。齒面長期在脈動的接觸應力作用下，會逐漸產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 齒輪的強度計算和材料選擇 齒輪損壞的原因和形式 齒輪在嚙合過程中，輪齒根部產生彎曲應力，過渡轉角處又有應力集中，故當齒輪受到足夠大的載荷作用，其根部的彎曲應力超過材料的許用應力時，輪齒就會斷裂。m r/min(4) 掛4擋時 Nm r/min(2) 掛2擋時Nmr/min中間軸 N通過計算可得到各軸的轉矩和轉速。 　 表41　變速器齒輪的主要幾何尺寸(mm) 項目齒輪齒數(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 計算變速器各軸的扭矩和轉速已知發(fā)動機的最的轉矩為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 變速器齒輪的設計計算 變速器齒輪的幾何尺寸計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 本章小結本章主要任務是對齒輪齒數(shù)進行分配、確定中心距。中間軸倒擋齒輪的齒數(shù)取為，倒擋時的傳動比為。4． 倒擋齒輪的設計和齒數(shù)確定通常1擋與倒擋齒輪選用同一模數(shù)。mm 由于調整后中心距發(fā)生了變化，所以需對五擋齒輪進行角度變位。3． 確定五擋齒輪的齒數(shù)五擋齒輪為斜齒輪，當其螺旋角與常嚙合齒輪不同時，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 由于調整后中心距發(fā)生了變化，所以需對三擋齒輪進行角度變位。2． 確定三擋齒輪的齒數(shù)三擋齒輪為斜齒輪，當其螺旋角與常嚙合齒輪不同時，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由于調整后中心距發(fā)生了變化，所以需對二擋齒輪進行角度變位。mm 由于調整后中心距發(fā)生了變化，所以需對常嚙合齒輪進行角度變位。中心距變動系數(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