【正文】 4540Cr,35SiMn,38SiMnMo,3Cr12,20CrMnTi/MPa1525203525453555C14912613511212610311297T=╳106(P1/n1)T=Temax╳i╳ηg所以：P1/n1=T/9550000所以：dmin = C（Temax╳i╳ηg/9550000）1/3 mm齒輪2處：dmin =100╳（╳105╳╳）1/3=齒輪2221處：dmin =100╳（╳105╳（37/17）╳）1/3=齒輪6處：dmin =100╳（╳105╳╳）1/3=齒輪7處：dmin =100╳（╳105╳╳）1/3=齒輪11處：dmin =100╳（╳105╳╳）1/3=齒輪12處：dmin =100╳（╳105╳╳）1/3=齒輪19處：dmin =100╳（╳105╳[（37╳22）/(17╳18）]╳）1/3=當(dāng)軸截面上開著鍵槽時(shí)，應(yīng)增大軸徑以考慮對(duì)軸的強(qiáng)度減弱，同步器花鍵增加5％。設(shè)計(jì)變速器軸時(shí)主要考慮以下幾個(gè)問(wèn)題：軸的結(jié)構(gòu)形狀，軸直徑、長(zhǎng)度、軸的強(qiáng)的和剛度，軸上花鍵型式和尺寸。軸的鋼的不足，在負(fù)荷作用下，軸會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的變形，影響齒輪的正常嚙合，產(chǎn)生過(guò)大的噪聲，并會(huì)降低齒輪的使用壽命。其余齒輪按同樣方法時(shí)行計(jì)算，由于本設(shè)計(jì)書的重點(diǎn)不在此，后面的齒輪便不再詳細(xì)計(jì)算出。斜齒輪對(duì)貨車為100～200MPa。mm）； ——節(jié)圓直徑（mm）； ——法向模數(shù)（mm）。mm）； ——節(jié)圓直徑（mm）； ——節(jié)點(diǎn)處壓力角； ——齒輪螺旋角；E ——齒輪材料的彈性模量（MPa）； ——齒輪接觸的實(shí)際寬度（mm）；——主從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑（mm），直齒輪，斜齒輪；——主從動(dòng)齒輪節(jié)圓半徑（mm）。齒輪在熱處理之后進(jìn)行磨齒，能消除齒輪熱處理的變形；磨齒齒輪精度高于熱處理前剃齒和擠齒齒輪精度，使得傳動(dòng)平穩(wěn)、效率提高；在同樣符合的條件下，磨齒的彎曲疲勞壽命比剃齒的要高。在選用鋼材及熱處理時(shí)，對(duì)切削加工性能及成本也應(yīng)考慮。因此，當(dāng)配對(duì)的兩齒輪齒面具有較大的硬度差時(shí)，大齒輪的解除疲勞許用盈利可提高約20%，但應(yīng)注意硬度高的齒面，粗糙度值也要相應(yīng)地減小。金屬制的軟齒面，配對(duì)兩輪齒面的硬度差應(yīng)保持為30～50HBS或更多。⑷合金鋼常用于制作高速、重載并在沖擊載荷下工作的齒輪。采用滲碳工藝時(shí)，應(yīng)選用低碳鋼或低碳合金鋼作齒輪材料；氮化鋼和調(diào)質(zhì)鋼能采用氮化工藝；采用表面淬火時(shí)，對(duì)材料沒(méi)有特別的要求。尺寸較小而要求不高時(shí)，可選用圓鋼作毛坯。大尺寸的齒輪一般采用鑄造毛坯，可選用鑄鋼或鑄鐵作為齒輪材料?？傊?，工作條件的要求是選擇齒輪材料時(shí)首先應(yīng)考慮的因素。齒輪材料的種類很多，在選擇時(shí)應(yīng)考慮的因素也很多，下述幾點(diǎn)可供選擇材料時(shí)參考：⑴齒輪材料必須滿足工作條件的要求。對(duì)于高速、輕載及精度不高的齒輪傳動(dòng)，為了降低噪聲，常用非金屬材料（日夾布塑膠、尼龍等）作小齒輪，大齒輪仍用鋼或鑄鐵制造。灰鑄鐵性質(zhì)較脆，抗沖擊及耐磨性均較差，但抗膠合及抗點(diǎn)蝕的能力較好。②鑄鋼鑄鋼的耐磨性及強(qiáng)度均較好，但應(yīng)經(jīng)過(guò)退火及?；幚恚匾獣r(shí)也可進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。合金鋼材根據(jù)所含金屬的成分及性能，可分別是材料的韌性、耐沖擊、耐磨及抗膠合的性能等獲得提高，也可通過(guò)熱處理或化學(xué)熱處理改善材料的力學(xué)性能及提高齒面的硬度。這類齒輪制造簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)率高。切制后即為成品。制造齒輪的鍛鋼可分為：經(jīng)熱處理后切齒的齒輪所用的鍛鋼 度與強(qiáng)度、速度及精度都要求不高的齒輪，應(yīng)采用軟齒面（硬度≤350HBS）以便切齒，并使刀具不致迅速磨損變鈍。剛才的韌性較好，耐沖擊，還可通過(guò)熱處理或化學(xué)處理來(lái)改善其力學(xué)性能及提高齒面的硬度，故最適合用來(lái)制造齒輪。齒頂高：ha=mf*=3*1=3齒根高：hf=m(f*+c*)=3*（1+）=所以，修正后的各擋傳比為：i1=，i2=，i3=，i4=,i5=各擋齒輪齒數(shù)：z2=17,z23=37，z12=38,z18=18,z11=34,z20=23,z7=28,z21=28,z6=22,z22=34，z19=22由齒輪的失效形式可知，設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，應(yīng)是齒面具有較高的抗磨損、抗點(diǎn)蝕、抗膠合及抗塑性變形的能力。倒檔齒輪選用的模數(shù)往往與一檔相同。3）確定四擋齒輪齒數(shù)Z6/z22=i4╳z2/z23 =╳17/37 = 由A=mn(z6+z22)/2cosβ6（β6取20度）得z6+z22=取整得：z6=22 z22=34修正i4= z23z6/z22z2 =37╳22/34╳17 =i4％=||/=％5％(合格)同理修正β6合格此外，從抵消或減少中間軸上的軸向力出發(fā)，還必須滿足下列關(guān)系式tan/tanβ22= z23/(z2+z23) (1+ z6/z22) tan/tanβ22= tan z23/(z2+z23) (1+ z6/z22)=||=。2）確定三擋齒輪齒數(shù)Z7/z21=i3╳z2/z23 =╳17/37 = 由A=mn(z7+z21)/2cosβ7（β7取20度）得z7+z21=取整，z7=28，z21=28修正i3= z23z7/z21z2 =37╳28/28╳17 =i3％=||/=％5％(合格)同理修正β7合格β7=аrccos[mn(z7+z22)/(2A)]=此外，從抵消或減少中間軸上的軸向力出發(fā)，還必須滿足下列關(guān)系式tan/tanβ21= z23/(z2+z23) (1+ z7/z21) tan/tanβ21= tan z23/(z2+z23) (1+ z7/z21)=||=。二檔齒輪是斜齒輪，螺旋角β20與常嚙合齒輪的不同時(shí)，由式(35)得Z11/z20=i2z2/z23=╳17/37=由A=mn(z11+z20)/2cosβ20，所以z11+z20=2╳90╳cos200/3=取整后：z11=34 z20=23 修正i2= z23z11/ z2z20=37╳34/(17╳23)=i2％=||/=％5％（合格）修正β20β20=аrccos[mn(z11+z20)/(2A)]=此外，從抵消或減少中間軸上的軸向力出發(fā)，還必須滿足下列關(guān)系式tan/tanβ20= z23/(z2+z23) (1+ z11/z20) (37)tan/tanβ20= tan z23/(z2+z23) (1+ z11/z20)=||=。修正β，由A= mn(z2+z23)/2cosβ，推出β2，23=同理得：β12，18=1）確定二擋齒輪齒數(shù)若二檔齒輪是直齒輪，模數(shù)與一檔齒輪相同時(shí)，則得：i2=z23z11/z2z20 (35)A=m(z11+z20)/2 (36)解兩方程式求出z11,z20。A=m(z12+z18)/(2╳cosβ) =╳(38+18)/( 2╳cos200)=取A=90mm求出傳動(dòng)比z23/z2=i1z18/z12，而常嚙合傳動(dòng)齒輪中心距和一檔齒輪的中心距相等，即A=mn(z2+z23)/2cosβ (34)所以，z2+z23=,取整后為：z2=17，z23=37。轎車中間軸式變速器一檔傳動(dòng)比i1=～，中間軸上一檔齒輪數(shù)可在15～17間取，貨車在2～17間取。所以初取Z12=38,Z18=18中間軸上小齒輪的最少齒數(shù)，還受中間軸軸徑尺寸的限制，即受剛度的限制。中間軸上的一檔小齒輪的齒數(shù)盡可能取小些，以便使z12/z18的傳動(dòng) 比大些，在i1已定的情況下，z23/z2的傳動(dòng)比可分配小些，使第一軸常嚙合齒輪的齒數(shù)多些，以便在其內(nèi)腔設(shè)置第二軸的前軸承并保證輪軸有足夠的厚度。為了求z12z18的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和Zh 直齒:Zh=2A/m斜齒:Zh=2Acosβ/mn=2╳89╳cos200/3=,取整得56。盡可能使各檔齒輪的齒數(shù)比應(yīng)該不是整數(shù)，以使齒面磨損均勻。在初選中心距，齒輪模數(shù)和螺旋角以后，可根據(jù)變速器的檔數(shù)，傳動(dòng)比和傳動(dòng)方案來(lái)分配各檔齒輪的齒數(shù)。齒輪表面粗糙度數(shù)值降低，則噪聲減小，齒面磨損速度減慢，提高了齒輪壽命。為了減小質(zhì)量，輪輻處厚度δ應(yīng)在滿足強(qiáng)度的條件下設(shè)計(jì)得薄些。 圖32變速器齒輪控制圖 gear control齒輪尺寸小又與軸分開時(shí)，其內(nèi)孔直徑到齒根圓處的厚度b()影響齒輪強(qiáng)度，要求尺寸b應(yīng)該大于或等于輪齒危險(xiǎn)斷面處的厚度。根據(jù)上述理由，為降低噪聲，對(duì)于變速器中除去一、二檔和倒檔以外的其它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(dòng)?？傋兾幌禂?shù)越小，一對(duì)齒輪齒根總厚度越薄，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(shí)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(dòng)質(zhì)量指標(biāo)，故采用的較多。為保證各對(duì)齒輪有相同的中心距，此時(shí)應(yīng)對(duì)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(shí)增加一對(duì)齒輪的強(qiáng)度，也很難降低噪聲。高度變位齒輪副的一對(duì)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。 直齒：b=KC m, KC為齒寬系數(shù)，～ 斜齒：b= KC mn，～第一軸常嚙合齒輪副的齒寬系數(shù)，KC 可取大些，使接觸線長(zhǎng)度增加、接觸應(yīng)力降低，以提高傳動(dòng)平穩(wěn)性和齒輪壽命。使用寬些的齒寬，工作時(shí)會(huì)因軸的變形導(dǎo)致齒輪傾斜，使齒輪沿齒寬方向受力不均勻并在齒寬方向磨損不均勻。 考慮到盡可能的減少質(zhì)量和縮短變速器的軸向尺寸，應(yīng)該選用較小的齒寬。初選β1，2=25；其余為20度。貨車變速器：18176。中間軸式變速器為 22176。斜齒輪螺旋角可在下面提供的范圍內(nèi)選用：兩軸式變速器為 20176。 根據(jù)圖31可知，欲使中間軸上兩個(gè)斜齒輪的軸向力平衡，須滿足下述條件 ； （31） 由于T=，為使兩軸向力平衡，必須滿足 （32）式中，F(xiàn)a1，F(xiàn)a2為軸向力，F(xiàn)n1，F(xiàn)n2為圓周力r1，r2為節(jié)圓半徑；T為中間軸傳遞的轉(zhuǎn)矩。軸向力經(jīng)軸承蓋作用到殼體上。為使工藝簡(jiǎn)便，在中間軸軸向力不大時(shí)，可將螺旋角設(shè)計(jì)成一樣的，或者僅取為兩種螺旋角。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求中間軸上同時(shí)工作的兩對(duì)齒輪產(chǎn)生軸向力平衡，以減少軸承負(fù)荷，提高軸承壽命。從提高低檔齒輪的抗彎強(qiáng)度出發(fā)，不希望用過(guò)大的螺旋角；而從提高高檔齒輪的接觸強(qiáng)度著眼，應(yīng)選用較大螺旋角。 斜齒輪在變速器中得到廣泛的應(yīng)用。變速器齒輪用20176。壓力角較小時(shí)，重合度大，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低；較大時(shí)可提高輪齒的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。選取較小的模數(shù)值可使齒數(shù)增多，有利換檔。表31 汽車變速器齒輪的法向模數(shù)mn normal module of gears車 型乘用車的發(fā)動(dòng)機(jī)排量V/L貨車的最大總質(zhì)量ma/tV≤V≤ma≤Ma模數(shù)mn/mm~~~~表32 汽車變速器常用的齒輪模數(shù) gears module第一系列第二系列嚙合套和同步器的接合齒多數(shù)采用漸開線齒輪。低檔齒輪應(yīng)選大些的模數(shù)，其他檔位選另一種模數(shù)。 齒輪參數(shù)遵循的一般原則：為了減少噪聲應(yīng)合理減小模數(shù)，增加齒寬；為使質(zhì)量小，增加模數(shù)，同時(shí)減少齒寬；從工藝方面考慮，各檔齒輪應(yīng)選用同一種模數(shù)，而從強(qiáng)度方面考慮，各檔齒數(shù)應(yīng)有不同的模數(shù)。對(duì)于高速重載的齒輪傳中，齒面間的壓力大，瞬時(shí)溫度高，潤(rùn)滑效果差，當(dāng)瞬時(shí)溫度過(guò)高時(shí)，相嚙合的兩齒面就會(huì)粘在一起，由于此時(shí)兩齒面又在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，向粘結(jié)的部位即使撕破，于是在齒面上演相對(duì)滑動(dòng)的方向形成傷痕，成為膠合。從相對(duì)意義上來(lái)說(shuō)，也就是靠近節(jié)線處的齒根面抵抗點(diǎn)蝕的能力最差。輪齒在嚙合過(guò)程中，齒面間的相對(duì)滑動(dòng)起著形成潤(rùn)滑膜的作用，而且相對(duì)滑動(dòng)速度越高，潤(rùn)滑也就越好。所謂點(diǎn)蝕就是齒面材料在變化著的接觸應(yīng)力作用下，由于疲勞而產(chǎn)生的麻點(diǎn)狀損傷現(xiàn)象。點(diǎn)蝕是齒面疲勞損傷的現(xiàn)象之一。如制造及安裝不良或軸的彎曲變形過(guò)大，輪齒局部受載過(guò)大時(shí)，即使是直齒輪，也會(huì)發(fā)生局部折斷。此外，在輪齒受到突然過(guò)載時(shí)，也可能出現(xiàn)過(guò)載折斷或剪斷；在輪齒經(jīng)過(guò)嚴(yán)重磨損后齒后過(guò)分減薄時(shí)，也會(huì)在正常載荷作用下發(fā)生折斷。至于齒輪的其它部分（如齒圈、輪輻、輪轂等），除了對(duì)齒輪的質(zhì)量大小需要嚴(yán)格限制外，通常指按經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，所定的尺寸對(duì)強(qiáng)度及剛度來(lái)說(shuō)均較富裕，實(shí)踐中也極少失效。它與開式或半開式齒輪傳動(dòng)相比，潤(rùn)滑及防護(hù)等條件都要好得多。為了檢測(cè)方便，中心距A最好取整數(shù)。乘用車四擋變速器殼體的軸向尺寸為（~）A。取96％所以有：A=╳(160╳╳)1/3所以，取A=89mm變速器的橫向尺寸，可根據(jù)齒輪直徑以及倒擋