【正文】 齒輪強(qiáng)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(zhǔn)確的結(jié)果。此外，汽車變速器齒輪所用的材料、熱處理方法、加工方法、精度等級、支撐方式也基本一致。 用移動齒輪的方法完成換檔的抵擋和倒擋齒輪，由于換檔時兩個進(jìn)入嚙合的齒輪存在角速度茶，換檔瞬間在齒輪端部產(chǎn)生沖擊載荷，并造成損壞。 齒輪工作時，一對相互嚙合，齒面相互擠壓，這是存在齒面細(xì)小裂縫中的潤滑油油壓升高，并導(dǎo)致裂縫擴(kuò)展，然后齒面表層出現(xiàn)塊狀脫落形成齒面點(diǎn)蝕。 輪齒折斷分兩種：輪齒受足夠大的沖擊載荷作用，造成輪齒彎曲折斷；輪齒再重復(fù)載荷作用下齒根產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋擴(kuò)展深度逐漸加大，然后出現(xiàn)彎曲折斷。 5+1 檔轎車手動變速箱設(shè)計說明書 22 1717Z? ??10tfW F K Kbty?? ?變位系數(shù) （ 217） 式中 Z為要變位的齒輪齒數(shù)。 根據(jù)上述理由，為降低噪聲，變速器中除去一、二檔和倒檔以外的其他各檔齒輪的總變位系數(shù)要選用較小的一些數(shù)值，以便獲得低噪聲傳動。 總變位系數(shù)越小，一對齒輪齒更總厚度 越薄，齒根越弱，抗彎強(qiáng)度越低。為提高接觸強(qiáng)度，應(yīng)使總變位系數(shù)盡可能取大一些，這樣兩齒輪的齒輪漸開線離基圓較遠(yuǎn)，以增大齒廓曲率半徑，減小接觸應(yīng)力。 變速器齒輪是在承受循環(huán)負(fù)荷的條件下工作，有時還承受沖擊負(fù)荷。由于角度變位可獲得良好的嚙 合性能及傳動質(zhì)量指標(biāo)，故采用的較多。為保證各對齒輪有相同的中心距，此時應(yīng)對齒輪進(jìn)行變位。角度變位既具有高度變位的優(yōu)點(diǎn)，有避免了其缺點(diǎn)。高度變位齒輪副的缺點(diǎn)是不能同時增加一對齒輪的強(qiáng)度，也很難降低噪聲。高度變位齒輪副的一對嚙合齒輪的 變位系數(shù)的和為零。采用變位齒輪，除為了避免齒輪產(chǎn)生根切和配湊中心距以外，它還影響齒輪的強(qiáng)度，使用平穩(wěn)性，耐磨性、抗膠合能力及齒輪的嚙合噪聲。 故可得出中間軸與倒檔軸的中心距 A′ = (215) =50mm 而倒檔軸與第二軸的 中心 : 5+1 檔轎車手動變速箱設(shè)計說明書 21 )(21 1311 ZZA ???? (216) =。 而通常情況下，倒檔軸齒輪 13Z 取 21~23，此處取 13Z =23。 一般情況下，倒檔傳動比與一檔傳動比較為接近，在本設(shè)計中倒檔傳動比 gri 取。 二檔傳動比 （ 212） 而 ，故有： ③ 對于斜齒輪， （ 213） 故有： 5387 ??ZZ ④ ③ 聯(lián)立④得： 2231 87 ?? ZZ 、 。 ② ① 與②聯(lián)立可得： 1Z =1 2Z =34。 這里 ?Z 修正為 51，則根據(jù)式（ 28） 反推出 A=。 圖 21 五檔變速器示意圖 當(dāng)轎車三軸式的變速器 ~?gIi 時，則 范圍內(nèi)選擇可在 17~1510Z ，此處取10Z =16，則可得出 9Z =35。下面結(jié)合本設(shè)計來說明分配各檔齒數(shù)的方法。 通常根據(jù)齒輪模數(shù)的大小來選定齒寬： 直齒 b=(~)m， mm 斜齒 b=(~)m， mm 第一軸常嚙合齒輪副齒寬的系數(shù)值可取大一些，使接觸線長度增加，接觸應(yīng)力降低，以提高傳動的平穩(wěn)性和齒輪壽命。但試驗表明，在齒寬增大到一定數(shù)值后，由于載荷分配不均勻，反而使齒輪的承載能力降低。為此，中間軸上的全部齒輪一律去右旋，而第一軸和第二軸上的的斜齒輪去左旋，其軸向力經(jīng)軸承蓋由殼體承受。；斜齒輪螺旋角 β取 30176。在本設(shè)計中變速器齒輪壓力角 α 取 20176。 小螺旋角 壓力角較小時，重合度大，傳動平穩(wěn)，噪聲低；較大時可提高輪齒的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。 重型車 同上 低檔、倒檔齒輪 176。 20176。 ~45176。 176。 15176。 （ 2）齒形、壓力角 α、螺旋角 β和齒寬 b 汽車變速器齒輪的齒形、壓力角、及螺旋角按表 21 選取。由于制造工藝上的原因，同一變速5+1 檔轎車手動變速箱設(shè)計說明書 18 器中的結(jié)合套模數(shù)都去相同，轎車和輕型貨車取 2~。 一檔直齒輪的模數(shù) m 3 ? mm (26) 通過計算 m=3。 四、齒輪參數(shù) （ 1）齒輪模數(shù) 建議用下列各式選取齒輪模數(shù)，所選取的模數(shù)大小 應(yīng)符合 JB11160 規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值。為檢測方便， A取整。 轎車四檔變速器 殼體的軸向尺寸 ~。對轎車， K A =~；對貨車， K A =~；對多檔 主變速器， K A =~11； TI max 變速器處于一檔時的輸出扭矩： TI max=Te max igI η =﹒ m 故可得出初始中心距 A=。 故有 ： 二、中心距 中心距對變速器的尺寸及質(zhì)量有直接影響，所選的中心距、應(yīng)能保證齒輪的強(qiáng)5+1 檔轎車手動變速箱設(shè)計說明書 17 3 IA maxA K T?度。 中間檔的傳動比理論上按公比為： （ 23） 的等比數(shù)列，實際上與理論上略有出入，因齒數(shù)為整數(shù)且常用檔位間的公比宜小些，另外還要考慮與發(fā)動機(jī)參數(shù)的合理匹配。 根據(jù)公式（ 22）可得： igI =。 根據(jù)驅(qū)動車輪與路面的附著條件 求得的變速器 I 檔傳動比為： （ 22） 式中 G2汽車滿載靜止于水 平路面時驅(qū)動橋給路面的載荷； φ路面的附著系數(shù)，計算時取 φ=~。 汽車爬陡坡時車速不高，空氣阻力可忽略，則最大驅(qū)動力用于克服輪胎與路面間的滾動阻力及爬坡阻力。本設(shè)計也采用 5 個檔位。 11齒輪 第二章 變速器主要參數(shù)的選擇與主要零件的設(shè)計 變速器主要參數(shù)的選擇 一、檔數(shù)和傳動比 近年來，為了降低油耗，變速器的檔數(shù)有增加的趨勢。8卡環(huán) 。6— 滑塊 。3接合套 。同步器的結(jié)構(gòu)如圖 110所示： 5+1 檔轎車手動變速箱設(shè)計說明書 15 m a x 0 m a x m a x m a x( c o s s i n )e g I TrT i i m g f m gr ? ? ? ?? ? ?maxmax 0rgemg ri Ti? ?? 圖 110 鎖環(huán)式同步器 l、 4同步環(huán) 。 5+1 檔轎車手動變速箱設(shè)計說明書 14 此段切薄 圖 18 防止自動脫檔的結(jié)構(gòu)措施Ⅱ 加工成斜面 圖 19 防止自動脫檔的結(jié)構(gòu)措施Ⅲ 在本設(shè)計中所采用的是鎖環(huán)式同步器，該同步器是依靠摩擦作用實現(xiàn)同步的。 3）將接合齒的工作面加工成斜齒面，形成倒錐角（一般傾斜 20~30），使接合齒面產(chǎn)生阻止自動脫檔的軸向力 a b （圖 19）。使用中因接觸部分?jǐn)D壓和磨損，因而在接合齒端部形成凸肩，以阻止自動脫檔。 自動脫檔是變速器的主要障礙之一。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，軸向尺寸有所增加，銅質(zhì)同步環(huán)的使用壽命較短。結(jié)合套換檔結(jié)構(gòu)簡單，但還不能完全消除換檔沖擊，目前在要求不高的檔位上常被使用。由于齒輪常嚙合，因而減少了噪聲和動載荷，提高了齒輪的強(qiáng)度和壽命。 直齒滑動齒輪換檔的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，但由于換檔不輕便、換檔時齒端面受到很大 沖擊、導(dǎo)致齒輪早期損壞、滑動花鍵磨損后易造成脫檔、噪聲大等原因，初一檔、倒檔外很少采用。但是，在本設(shè)計中由于倒檔采用的是常嚙合方案，因此倒檔也采用斜齒輪傳動方案，即除一檔外，均采用斜齒輪傳動。變速器中的常嚙合齒輪均采用斜齒圓柱齒輪，盡管這樣會使常嚙合齒輪數(shù)增加，并導(dǎo)致變速器的轉(zhuǎn)動慣量增大。在確定變速器結(jié)構(gòu)方案時，也要考慮齒輪型式、換檔結(jié)構(gòu)型式、軸承型式、潤 滑和密封等因素。倒擋的傳動比雖然與一擋的傳動比接近，但因為使用倒擋的時間非常短，從這點(diǎn)出發(fā)有些方案將一擋布置在靠近軸的支承處。 本設(shè)計采用圖 16f 所示的傳動方案。為了充分利用空間，縮短變速器軸向長度，有的貨車倒擋傳動采用圖 16g 所示方案。圖 16e所示方案是將中間軸上的一，倒擋齒輪做成一體，將其齒寬加長。圖 16c所示方案能獲得較大的 倒擋傳動比，缺點(diǎn)是換擋程序不合理。圖 16b 所示方案的優(yōu)點(diǎn)是換倒擋時利用了中間軸上的一擋齒輪，因而縮短了中間軸的長度。圖 14c所示方案的高檔從動齒輪處于懸臂狀態(tài)，同時一檔和倒檔齒輪布置在變速器殼體的中間跨距里，而中間檔的同步器布置在中間軸上是這個方案的特點(diǎn)。 變速器用圖 14c 所示的多支承結(jié)構(gòu)方案，能提高軸的剛度。伸長后的第二軸有時裝在三個支承上，其最后一個支承位于加長的附加殼體上。同一變速器中，有的檔位用同步器換檔，有的檔位用嚙合套換檔，那么一定是檔位高的用同步器換檔，檔位低的用嚙合套換檔。 圖 14 中間軸式五檔變速器傳動方案 圖 15a 所示方案中的一檔、倒檔和圖 b所示方案中的倒檔用直齒滑動齒輪換5+1 檔轎車手動變速箱設(shè)計說明書 11 檔，其余各檔 均用常嚙合齒輪。 圖 14a 所示方案，除一，倒檔用直齒滑動齒輪換檔外，其余各檔為常嚙合齒輪傳動。在檔數(shù)相同的條 件下，各種中間軸式變速器主要在常嚙合齒輪對數(shù)，5+1 檔轎車手動變速箱設(shè)計說明書 10 換檔方式和到檔傳動方案上有差別。使用直接檔，變速器的齒輪和軸承及中間軸均不承載，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩經(jīng)變速器第一軸和第二軸直接輸出，此時變速器的傳動效率高，可達(dá) 90%以上，噪聲低，齒輪和軸承的磨損減少因為直接檔的利用率高于其它檔位，因而提高了變速器的使用壽命； 在其它前進(jìn)檔位工作時，變速器傳遞的動力需要經(jīng)過設(shè)置在第一軸，中間軸和第二軸上的兩對齒輪傳遞，因此在變速器中間軸與第二軸之間的距離（中心距）不大的條件下，一檔仍然有較大的傳動比；檔位高的齒輪采用常嚙合齒輪傳動，檔位低的齒輪（一檔）可以采用或不采用常嚙合齒輪傳動；多數(shù)傳動方案中除一檔以外的其他檔位的換檔機(jī)構(gòu)，均采用同步器或嚙合套換檔，少數(shù)結(jié)構(gòu)的一檔也采用同步器或嚙合套換檔，還有各檔同步器或嚙合套多數(shù)情況下裝在第二軸上。 圖 1圖 1圖 15 分別示出了幾種中間軸式四，五，六檔變速器傳動方案。但 是在本設(shè)計中，由于倒檔齒輪采用的是常嚙式，因此也采用斜齒輪。后者比直齒輪有更長的壽命、更低的噪聲，雖然其制造稍復(fù)雜些且在工作中有軸向力。另外，低檔傳動比取值的上限（ igⅠ =~）也受到較大限制 ,但這一缺點(diǎn)可通過減小各檔傳動比同時增大主減速比來取消。除倒檔常用滑動齒輪（直齒圓柱齒輪）外，其他檔均采用常嚙合斜齒輪傳動；個檔的同步器多裝在第二軸上，這是因為一檔的主動齒輪尺寸小，裝同步器有困難；而高檔的同步器也可以裝在第一軸的后端，如圖示。兩軸式變速器則方便于這種布置且傳動系的結(jié)構(gòu)簡單。與三軸式變速器相比，其結(jié)構(gòu)簡單、緊湊且除最到檔外其他各檔的傳動效率高、噪聲低。其缺