【正文】 4）大小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限、 按齒面硬度、5）應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 6）接觸疲勞壽命系數(shù)、 、7）確定許用接觸應(yīng)力、取安全系數(shù) （2）設(shè)計(jì)計(jì)算1）試算小齒輪分度圓直徑 取 2）計(jì)算圓周速度 3）計(jì)算載荷系數(shù)K 使用系數(shù)，動(dòng)載系數(shù)， 則（3）計(jì)算齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸1）計(jì)算模數(shù) 2）計(jì)算兩分度圓直徑 3）中心距 4）齒寬 5）齒高 3．校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 （1）確定公式中各參數(shù)值1）大、小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 2）彎曲疲勞壽命系數(shù) 3）許用彎曲應(yīng)力取定彎曲疲勞安全系數(shù)，應(yīng)力修正系數(shù)，得4）齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù) 5）計(jì)算大、小齒輪的與 大齒輪數(shù)值大，按大齒輪校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度（2）校核計(jì)算 彎曲疲勞強(qiáng)度足夠軸的常用材料是碳素鋼、合金鋼及球墨鑄鐵。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證合理的間隙，以利其正常工作并延長使用壽命。滾針軸承的承載容量可按下式近似計(jì)算： （643）式中：——滾針工作面長度，； ——滾針內(nèi)滾道表面直徑。由于經(jīng)常換檔，每檔連續(xù)工作時(shí)間不長，故極少有表面點(diǎn)蝕損壞情況，多由于間隙不當(dāng)或潤滑不良而卡住或燒壞。汽車變速器第二軸與齒輪間的滾針軸承，未掛檔時(shí)滾針與內(nèi)外滾道間有相對(duì)轉(zhuǎn)速差，但滾針僅承受使齒輪滑轉(zhuǎn)的摩擦力矩與慣性力矩，載荷極小。對(duì)汽車軸承壽命的要求是轎車30萬，貨車和大客車25萬。 應(yīng)對(duì)每個(gè)檔計(jì)算軸承的當(dāng)量循環(huán)次數(shù)，第檔的為： （638） 軸承的實(shí)際循環(huán)次數(shù)為： （639）式中：——第檔的軸承旋轉(zhuǎn)次數(shù)，為第一軸的旋轉(zhuǎn)次數(shù)，為由第一軸至計(jì)算軸的傳動(dòng)比； ——變速器處于第檔時(shí)的相對(duì)工作時(shí)間，即變速器第檔的使用率（%）； ——第檔的行駛狀況系數(shù)。 與之間的換算關(guān)系為 （635）式中：——軸承的轉(zhuǎn)速。即 （633）式中：——按汽車平均車速計(jì)算的軸承實(shí)際轉(zhuǎn)速，取； ——行駛狀況系數(shù)，它是軸承在以轉(zhuǎn)矩分布曲線為特征非穩(wěn)定工況下工作的壽命與在計(jì)算轉(zhuǎn)矩下工作的壽命之比，軸承的名義壽命（以轉(zhuǎn)為單位）： （634）式中：——軸承的額定動(dòng)載荷或承載容量，根據(jù)選定的軸承型號(hào)查軸承手冊(cè)； ——軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷； ——軸承壽命指數(shù)，對(duì)球軸承取；對(duì)圓錐滾子，圓柱滾子軸承取。變速器軸承是在由傳動(dòng)系轉(zhuǎn)矩變化曲線所決定的非穩(wěn)定工況下工作，因此也像齒輪計(jì)算那樣，作為變速器第一軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，應(yīng)取發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和驅(qū)動(dòng)車輪與地面的最大附著力矩的換算值兩者中的較小者。一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)布置并參考同類車型的相應(yīng)軸承以后，按國家規(guī)定的軸承標(biāo)準(zhǔn)選定，再進(jìn)行其使用壽命的驗(yàn)算。在軸的支撐處及軸與齒輪支撐間的摩擦表面處應(yīng)有沿油孔或油槽自由暢通的潤滑油不斷供應(yīng)。為了保證工作可靠，對(duì)摩擦表面應(yīng)可靠潤滑。在轉(zhuǎn)矩的作用下，長為的軸的扭轉(zhuǎn)角為 （632）則單位長度的轉(zhuǎn)角為 （633）式中：——轉(zhuǎn)矩，； ——軸長，； ——軸橫截面的極慣性矩，： 對(duì)實(shí)心軸；對(duì)空心軸； ——軸材料的剪切彈性模量，對(duì)于鋼材。軸的合成撓度 （631）長的軸應(yīng)進(jìn)行扭轉(zhuǎn)剛度的驗(yàn)算，使軸的扭轉(zhuǎn)角不超過許用值。軸斷面的轉(zhuǎn)角不應(yīng)大于（弧度）。在垂直面內(nèi)第二軸的撓度及斷面轉(zhuǎn)角分別為 （629）在垂直面內(nèi)第二軸的撓度及斷面轉(zhuǎn)角分別為 （630）式中：——相應(yīng)齒輪的節(jié)圓半徑； ——相應(yīng)處軸斷面的慣性矩。對(duì)齒輪工作影響最大的是軸的垂向撓度和軸斷面在水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)角，前者改變了齒輪的中心距并破壞了齒輪的正確嚙合；后者使大小齒輪相互歪斜導(dǎo)致沿齒長方向壓力分布不均勻。在實(shí)際運(yùn)行中尚未發(fā)現(xiàn)過變速器軸的疲勞破壞情況。則彎矩和轉(zhuǎn)矩聯(lián)合作用下的軸應(yīng)力為 （628）式中： ——計(jì)算轉(zhuǎn)矩，； ——軸在計(jì)算斷面處的直徑，花鍵處取內(nèi)徑，； ——彎曲截面系數(shù)，； ——在計(jì)算斷面處軸的垂向彎矩，； ——在計(jì)算斷面處軸的水平彎矩，； ——許用應(yīng)力，在低檔工作時(shí)取。作用在齒輪上的徑向力和軸向力使軸在垂直面內(nèi)彎曲變形并產(chǎn)生垂向撓度；而圓周力使軸在水平面內(nèi)彎曲變形并產(chǎn)生水平撓度。驗(yàn)算時(shí)可將軸看作是鉸接支撐的梁，第一軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩。在進(jìn)行軸的剛度和強(qiáng)度驗(yàn)算時(shí)，欲求三軸式變速器第一軸的支撐反力，必須先求出第二軸的支撐反力。軸的徑向及軸向尺寸對(duì)其剛度影響很大，且軸長與軸頸應(yīng)協(xié)調(diào)。變速器軸在工作中承受著轉(zhuǎn)矩及來自齒輪嚙合的圓周力、徑向力。為計(jì)算其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，首先要求出各零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，然后換算到被同步的零件上。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)控制在以下。應(yīng)按最短時(shí)間達(dá)到同步狀態(tài)來考慮軸向力的大小。3. 摩擦錐面的工作面寬同步錐環(huán)的工作面寬，受到變速器總長的尺寸限制，也要為散熱和耐磨損提供足夠大的摩擦面積。2. 摩擦錐面的平均半徑和同步器錐環(huán)的徑向厚度和都受到變速器齒輪中心距及有關(guān)零件的尺寸和布置上的限制。再者，齒頂所在的錐表面的加工精度及粗糙度要求高，不允許有切削刀痕，最好進(jìn)行研磨。螺紋槽的齒頂寬要窄一些以利刮油，可取為左右或更小些，齒頂越尖則接觸面上的壓強(qiáng)和磨損就越大。一般，在油中工作的青銅鋼同步器摩擦副，可按計(jì)算。當(dāng)取時(shí)摩擦力矩較大，但當(dāng)錐面粗糙度控制不嚴(yán)時(shí)會(huì)有粘著和咬住現(xiàn)象。愈小則摩擦力矩愈大，故為增大同步器容量值應(yīng)取小一些，但為了避免摩擦面的自鎖應(yīng)使大于摩擦角，后者與摩擦系數(shù)有關(guān)，即。對(duì)高檔同步器值應(yīng)不大于；而對(duì)低檔同步器則應(yīng)不大于。將上式中的以摩擦面所受的軸向力代替，為司機(jī)在換檔時(shí)所施加的換檔力，則 (620)式中：——發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)由較低檔換至較高檔時(shí)，取為發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率下的轉(zhuǎn)速，否則取為最大轉(zhuǎn)矩下的轉(zhuǎn)速。由于變速器輸出端所連的是整車，具有相當(dāng)大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，這意味著變速器輸出端的轉(zhuǎn)速在換檔瞬間保持不變，而輸入端靠摩擦作用達(dá)到與輸出端同步。第三階段，摩擦力矩消失后，軸向仍作用在鎖止元件上，鎖止面正壓力的切向分力產(chǎn)生的脫鎖力矩使鎖止元件倒轉(zhuǎn)某個(gè)角度，使兩鎖止面脫離接觸，完成脫離過程，讓同步器順利地同步掛檔。第一階段，在換檔撥叉的推動(dòng)下，同步器離開中間位置作軸向移動(dòng)，使摩擦元件的兩摩擦表面相接觸，慣性力矩引起的轉(zhuǎn)速差產(chǎn)生的摩擦力矩使鎖止元件轉(zhuǎn)至鎖止位置，完成鎖止過程，以阻止同步前掛檔，這時(shí)摩擦力矩大于脫鎖力矩，使鎖止可靠。慣性同步器的結(jié)構(gòu)型式雖各有不同，但工作原理都是一樣的，其實(shí)質(zhì)是利用被結(jié)合件的慣性防止同步前掛檔。選擇適當(dāng)?shù)膮?shù)，使在換檔力作用下鎖止面上產(chǎn)生的迫使鎖環(huán)回正的脫鎖力矩小于錐面間的摩擦力矩，可阻止同步前掛檔?；瑝K兩端伸入鎖環(huán)缺口，缺口比滑塊寬一個(gè)接合齒寬。清掃車的變速器采用鎖環(huán)式同步器，其工作可靠、耐用，應(yīng)摩擦錐面半徑受限，轉(zhuǎn)矩容量不大，適于輕型以下汽車。用得最廣泛的是鎖環(huán)式、鎖銷式等慣性鎖止式同步器，它們雖結(jié)構(gòu)有別，但工作原理無異，都有摩擦元件、鎖止元件和彈性元件。慣性同步器能確保同步嚙合換檔，性能穩(wěn)定、可靠，因此在現(xiàn)代汽車變速器中得到了最廣泛的應(yīng)用。同步器使變速器換檔輕便、迅速，無沖擊，無噪聲，且可延長齒輪壽命，提高汽車的加速性能并節(jié)油，故轎車變速器除倒檔、貨車除I檔、倒檔外，其它檔位多裝用。初選后計(jì)算中間軸與倒檔軸的中心距： （616）為避免干涉，齒輪8與齒輪9 的齒頂圓（直徑為，）之間應(yīng)有不小于的間隙，則有 （617）求出后，再以為根據(jù)選擇齒數(shù)及變位系數(shù)，使?jié)M足式（716）。 II檔齒輪也為直齒輪且模數(shù)與I檔相同時(shí)，則有 （614） （615）聯(lián)立求解后將求出的，取整數(shù)，用式（614）反算中心距，若與前面確定的中心距有偏差，則可通過齒輪的角度變位來調(diào)整。由式（610）得 （612）因常嚙合傳動(dòng)齒輪副與I檔齒輪副以及其他各檔齒輪副的中心距相同，故由式（611） 得 （613） 將式（612） 、式（613）聯(lián)立求解，且將求出的，都取整數(shù)。選擇齒輪的齒數(shù)時(shí)應(yīng)注意最好不使相配齒輪的齒數(shù)和為偶數(shù)，以減少大、小齒輪的齒數(shù)間有共約數(shù)的機(jī)會(huì)，否則會(huì)引起齒面的不均勻磨損。三軸式變速器的時(shí)，則可在范圍內(nèi)選擇。三軸式變速器的中心距A（mm）可根據(jù)對(duì)已有變速器的統(tǒng)計(jì)而得出的經(jīng)驗(yàn)公式初選： （64）式中：——中心距系數(shù)， ——變速器處于I檔時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩，(65) ——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩， ——變速器的I檔傳動(dòng)比 ——變速器的傳動(dòng)效率，取初選中心距可由發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩直接求出 （66）式中：——中心距系數(shù)，取最小許用中心距A應(yīng)在保證輪齒有必要的接觸強(qiáng)度，輪齒接觸應(yīng)力可查表61或按簡化方程法計(jì)算 （67）式中：F——法面內(nèi)圓周切向力即齒面法向力N ——端面內(nèi)分度圓切向力即圓周力N ——計(jì)算載荷 ——節(jié)圓直徑 ——節(jié)點(diǎn)處壓力角 ——螺旋角 E——齒輪材料的彈性模量，鋼材，當(dāng)一對(duì)齒輪材料不同時(shí) ——齒輪接觸實(shí)際寬度 ——主、被動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的齒廓曲率半徑直齒： 表61當(dāng)計(jì)算載荷為，許用接觸應(yīng)力齒輪滲碳齒輪氰化齒輪一檔及倒檔190020009501000常嚙合及高檔13001400650700增大或的增大將降低接觸應(yīng)力。汽車爬坡時(shí)車速不高，空氣阻力可忽略，則最大驅(qū)動(dòng)力用于克服輪胎與路面間的滾動(dòng)阻力及爬坡阻力。變速器操縱機(jī)構(gòu)由變速桿、撥叉軸、撥叉、自鎖與互鎖裝置、倒檔安全裝置等組合于變速器蓋上。旋轉(zhuǎn)式中心軸前端采用向心短圓柱滾子軸承，后軸承采用帶止動(dòng)槽的深溝球軸承。3．軸承型式變速器多采用滾動(dòng)軸承：第一軸前軸承采用深溝球軸承，后軸承外圈帶齒動(dòng)槽的深溝球軸承，便于第一軸的拆裝，后軸承的座孔直徑應(yīng)大于第一軸齒輪的齒頂圓直徑。第二軸制成直軸式，便于齒輪安裝，安裝同步器齒座的花鍵采用漸開線花鍵以大徑定心更宜。2. 軸的結(jié)構(gòu)分析軸的結(jié)構(gòu)形狀除應(yīng)保證其強(qiáng)度和剛度外，還應(yīng)考慮齒輪、同步器及軸承等的安裝、固定。1．輸入齒輪 . 常嚙合從動(dòng)齒輪圖61 變速器簡圖采用有級(jí)變速器，其結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉，具有較高的傳動(dòng)效率（），設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)汽車的使用條件及要求確定變速器的傳動(dòng)比之比值，取，采用兩個(gè)前進(jìn)檔和一個(gè)倒檔的三軸式變速器，其第一軸的常嚙合齒輪與第二軸的各檔齒輪分別與中間軸的相應(yīng)齒輪相嚙合，且第一、第二軸同心。變速器的倒檔使汽車可以倒退行駛，其空檔可以使汽車在啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、停車和滑行時(shí)能長時(shí)間將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系分離。按所有輪系型式不同，有軸線固定式變速器和軸線旋轉(zhuǎn)式變速器兩種。(3)利用空檔,中斷動(dòng)力傳遞,以使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠起動(dòng)、怠速，并便于變速器換檔或進(jìn)行動(dòng)力輸出。它的功用是:(1)改變傳動(dòng)比，擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)輪扭矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍，以適應(yīng)經(jīng)常變化的行駛條件，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在有利的工況下工作。選擇的發(fā)動(dòng)機(jī)主要參數(shù)如表51所示表 51 選擇發(fā)動(dòng)機(jī)類型發(fā)動(dòng)機(jī)類型直列四缸四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)排量缸徑排量5075壓縮比:1氣門配置/氣門數(shù)頂置/8最大功率 轉(zhuǎn)速4kw 2300r/m最大轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速20Nm 1500r/m6變速器設(shè)計(jì)現(xiàn)代汽車上廣泛采用活塞式內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力源，其扭矩和轉(zhuǎn)速變化范圍較小，而復(fù)雜的使用條件則要求汽車的驅(qū)動(dòng)力和車速能在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化。汽車汽油機(jī)的大多為，根據(jù)汽車與發(fā)動(dòng)機(jī)的類型，最高車速、最大功率，選用的活塞平均速度、活塞沖程、缸徑、缸數(shù)、工藝水平等因數(shù)來確定 （，單位為）發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速對(duì)汽車的動(dòng)力因數(shù)，加速性能及爬坡性能等動(dòng)力特性都有直接的影響，而其轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù)，即最大轉(zhuǎn)矩與最大功率下的轉(zhuǎn)矩之比值，標(biāo)志著汽車行駛阻力增加時(shí)發(fā)動(dòng)