【正文】 鎖止角 ? 鎖止角 ? 選取的正確，可以保證只有在換檔的兩個(gè)部分之間角速度差達(dá)到零值才能進(jìn)行換檔。以鋼質(zhì)為基體的同步環(huán)不僅可以節(jié)約銅，還可以提高同步環(huán)的強(qiáng)度。也有的同步環(huán)是在銅環(huán)基體的錐空表面噴上厚 ～ 的鉬制成。段造時(shí)選用錳黃銅等材料。 轎車同步環(huán)厚度比貨車小些，應(yīng)選用鍛件或精密鍛造工藝加工制成，可提高材料的屈服強(qiáng)度和疲勞壽命。設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)下式計(jì)算確定 22 mMb pfR?? （ ） 設(shè)計(jì)中考慮到降低成本取相同的 b 取 5mm。本次設(shè)計(jì)中采用的 R為 50～ 60mm。 R 往往受結(jié)構(gòu)限制，包括變速器中心距及相關(guān)零件的尺寸和布置的限制，以及 R 取大以后還會(huì)影 響到同步環(huán)徑向厚度尺寸要取小的約束，故不能取大。本次設(shè)計(jì)中采用的錐角均為取 7176。 時(shí)， 摩擦力矩較大，但在錐面的表面粗糙度控制不嚴(yán)時(shí)，則有粘著和咬住的傾向；在 ? =7176。 。一般 ? =6176。 圖 同步器螺紋槽形式 ? 摩擦錐面半錐角 ? 越小，摩擦力矩越大。圖 中給出的尺寸適用于輕、中型汽車；圖 則適用 于重型汽車。試驗(yàn) 還證明：螺紋的齒頂寬對(duì) 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(fèi)力，故齒頂寬不易過(guò)大。 圖 鎖環(huán)同步器工作原理 如果螺紋槽螺線的頂部設(shè)計(jì)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(guò)程結(jié)束，完 成換檔過(guò)程的第二階段工作。接下來(lái)，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(dòng)受阻，同步器在鎖止?fàn)顟B(tài)，換檔的第一階段結(jié)束。 6 變速器同步器的設(shè)計(jì) 在前面已經(jīng)說(shuō)明，本設(shè)計(jì)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 所示： 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 圖 鎖環(huán)式同步器 如圖（ ），此類同步器的工作原理是：換檔時(shí)，沿軸向作用在嚙合套上的換檔力，推嚙合套并帶動(dòng)定位銷和鎖環(huán)移 動(dòng)，直至鎖環(huán)錐面與被接合齒輪上的錐面接觸為止。 b. 軸的剛度校核 第二軸在垂直面內(nèi)的撓度 cf 和在水平面內(nèi)的撓度 sf 可分別按下式計(jì)算： （ ） （ ） sff ??式中 , 1F 齒 輪齒寬中間平面上的徑向力（ N） ,這里等于 tF ； 2F 齒輪齒寬中間平面上的圓周力（ N），這里等于 rF ； E彈性模量（ MPa）， 10E ??（ MPa）， E = ? MPa； I慣性矩（ 4mm ）， 4 / 64Id?? ， d為軸的直徑（ mm ）； a、 b為齒輪坐上的作用力距支座 A、 B的距離（ mm ）； L支座之間的距離（ mm ）。 該軸所受扭矩為： 1 7 0 3 .8 5 6 5 4 .5jTN? ? ?。 代入上式可得： ， ， 。； maxeT 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，為 170000N 第二軸的校核計(jì)算 a. 軸的強(qiáng)度校核 計(jì)算用的齒輪嚙合的圓周力 tF 、徑向力 rF 及軸向力 aF 可按下式求出： （ ） （ ） （ ） 式中 i 至計(jì)算齒輪的傳動(dòng)比，此處為三檔傳動(dòng)比 ； d 計(jì)算齒輪的節(jié)圓直徑， mm，為 105mm； ? 節(jié)點(diǎn)處的壓力角，為 16176。 mm； G 軸的材料的剪切彈性模量， MPa,對(duì)于鋼材， G = 410? MPa； PI 軸截面的極慣性矩， 4mm ， 32/4dI p ?? ； 將已知數(shù)據(jù)代入上式可得： 。 軸的扭轉(zhuǎn) 變形用每米長(zhǎng)的扭轉(zhuǎn)角 ? 來(lái)表示。 mm； TW 軸的抗扭截面系數(shù)， 3mm ； P軸傳遞的功率， kw； d計(jì)算截面處軸的直徑， mm； [T? ]許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， MPa。 第一軸的強(qiáng)度與剛度校核 因?yàn)榈谝惠S在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)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(diǎn)的校核對(duì)象。 軸的校核 由變速器結(jié)構(gòu)布置考慮到加工和裝配而確定的軸的尺寸，一般來(lái)說(shuō)強(qiáng)度是足夠的，僅對(duì)其危險(xiǎn)斷面進(jìn)行驗(yàn)算即可。 m 為保證設(shè)計(jì)的合理性，軸的強(qiáng)度與剛度應(yīng)有一定的協(xié)調(diào)關(guān)系。在草圖設(shè)計(jì)時(shí)，由齒輪、換檔部件的工作位置和尺寸可初步? ?395500000 .2TTTPTnWd??? ? ?3959550000 57505 0 . 50 . 2 2 5T M P a? ????確定軸的長(zhǎng)度。由于一檔和倒檔齒輪較小，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。第一軸如圖 所示： 圖 變速器第一軸 中間軸分為旋轉(zhuǎn)軸式和固定軸式。該軸承不承受軸向力，軸的軸向定位一般由 后軸承用卡環(huán)和軸承蓋實(shí)現(xiàn)。 將作用在變速器第一軸上的載荷 maxeT 作為計(jì)算載荷時(shí)，變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力 j? 見(jiàn)下表： 表 變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力 通過(guò)計(jì)算可以得出各檔齒輪的接觸應(yīng)力 分別 如下： 一檔： 二檔： 三檔： 四檔： 五檔： 倒檔： 對(duì)照上表可知，所設(shè)計(jì)變速器齒輪的接觸應(yīng)力基本符合要求。）； ? 齒輪螺旋角（176。 依據(jù)計(jì)算二檔齒輪的方法可以得出其他檔位齒輪的彎曲應(yīng)力，其計(jì)算結(jié)果如下： 三檔： 四檔： 五檔： 當(dāng)計(jì)算載荷取作用到第一軸上的最大扭矩時(shí)，對(duì)常嚙合齒輪和高檔齒輪，許用應(yīng)力在 180~350MPa 范圍內(nèi)，因此，上述計(jì)算結(jié)果均符合彎曲強(qiáng)度要求。 二檔齒輪圓周力： （ ） 8 6 7 9 8 . 8 1 . 5 2 1 2 . 2 82 0 7 . 8 5 0 . 1 5 3 2w M P a? ???? ? ?56wMPaMPa?? ??12wMPaMPa?? ??34wM PaM Pa?? ??110 .4 1 8jzbFEb? ??????????j?1 2/gF T d?sinsinzzbbrr????根據(jù)斜齒輪參數(shù)計(jì)算公式可得出： 87ttFF? = 齒輪 8 的當(dāng)量齒數(shù) 3/cosnzz ?? =，可查表（ ）得： 8 ? 。 9 2max10 1geZ ZTT ZZ? ? ?10 2 gTF d?1w FKbtyK??? ?87 82 gtt TFF d?? 圖 當(dāng)處于一檔時(shí)，中間軸上的計(jì)算扭矩為： （ ） =170? 1000? ? =659668Nm 故由 可以得出 10tF ；再將所得出的數(shù)據(jù)代入式（ ）可得 10 MPa? ? 9 53 3. 01w MPa? ? 當(dāng)計(jì)算載荷取作用到變速器第一軸上的最大扭矩 maxeT 時(shí)，一檔直齒輪的彎曲應(yīng)力在 400~850MPa 之間。 mm），d為節(jié)圓半徑。在這里所選擇的齒輪材料為 40Cr。如汽車變速器齒輪用低碳合金鋼制造，采用剃齒或齒輪精加工，齒輪表面采用滲碳淬火熱處理工藝，齒輪精度不低于 7 級(jí)。 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與校核 與其他機(jī)械設(shè)備使用的變速器比較，不同用途汽車的變速器齒輪使用條件仍是相似的。他使齒形誤差加大，產(chǎn)生動(dòng)載荷，導(dǎo)致輪齒折斷。前者在變速器中出現(xiàn)的很少，后者出現(xiàn)的多。 10tfW F K Kbty?? ?4 變速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與材料的選擇 齒輪的損壞原因及形式 齒輪的損壞形式分 三種：輪齒折斷、齒面疲勞剝落和移動(dòng)換檔齒輪端部破壞。其中，一檔主動(dòng)齒輪 10 的齒數(shù) Z10〈 17，因此一檔齒輪需要變位。但是由于輪齒的剛度較小，易于吸收沖擊振動(dòng)，故噪聲要小些。對(duì)于低檔齒輪，由于小齒輪的齒根強(qiáng)度較低，加之傳遞載荷較大，小齒輪可能出現(xiàn)齒根彎曲斷裂的現(xiàn)象。對(duì)于高1717Z? ??檔齒輪，其主要損壞形勢(shì)是齒面疲勞剝落，因此應(yīng)按保證最大接觸強(qiáng)度和抗膠合劑耐磨損最有利的原則選擇變位系數(shù)。對(duì)斜齒輪傳動(dòng)，還可通過(guò)選擇合適的螺旋角來(lái)達(dá)到中心距相同的要求。當(dāng)齒數(shù)和多的齒輪副采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)或高度變位時(shí)，則對(duì)齒數(shù)和少些的齒輪副應(yīng)采用正角度變位。 有幾對(duì)齒輪安裝在中間軸和第二軸上組合并構(gòu)成的變速器，會(huì)因保證各檔傳動(dòng)比的需要，使各相互嚙合齒輪副的齒數(shù)和不同。角度變位齒輪副的變位系數(shù)之和不等于零。高度變位可增加小齒輪的齒根強(qiáng)度，使它達(dá)到和大齒輪強(qiáng)度想接近的程度。 變位齒輪主要有兩類：高度變位和角度變位。 齒輪變位系數(shù)的選擇 齒輪的變位是齒輪設(shè)計(jì)中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。 由 （ ） 可計(jì)算出 2711?Z 。中間軸上倒檔傳動(dòng)齒輪的齒數(shù)比一檔主動(dòng)齒輪 10 略小，取 1312?Z 。 按同樣的方法可分別計(jì)算出：三檔齒輪 2726 65 ?? ZZ 、 ；四檔齒輪 3716 43 ?? ZZ 、 。 ② ①和②聯(lián)立可知： Z1=22， Z2=40。 這里 ?Z 修正為 51， 則根據(jù)式（ ）反推出 A=。 圖 五檔變速器示意圖 當(dāng)轎車三軸式的變速器 igⅠ =~ 時(shí)，則 Z10可在 15~17 范圍內(nèi)選擇 ，此處取 Z10=16，則