【正文】 所以齒數(shù) 9Z 合格。 mm）， d 為節(jié)圓直徑。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。 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。 第 3 章 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 第 25 頁 共 42 頁 10tfW F K Kbty?? ?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。對于高檔齒輪，其主要損壞形勢是齒面疲勞剝落，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)。對斜齒輪傳動(dòng)，還可通過選擇合適的螺旋角來達(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)，則對齒數(shù)和少些的齒輪副應(yīng)采用正角度變位。 有幾對齒輪安裝在中間軸和第二軸上組合并構(gòu)成的變速器，會因保證各 桑塔納 2021 機(jī)械式變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 24 頁 共 42 頁 1717Z? ??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 （ 214） 可計(jì)算出 3411?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 2725 65 ?? ZZ 、 ；四檔齒輪 109121 .zzzzig ? 第 23 頁 共 42 頁 1212131311 ZZZZZZigr ???)(21 1312 ZZmn ?)(21 1311 ZZmA n ????3121 43 ?? ZZ 、 。 則根據(jù)式（ 27）可計(jì)算出一檔實(shí)際傳動(dòng)比為： 。 109121 .zzzzig ? 桑塔納 2021 機(jī)械式變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 22 頁 共 42 頁 910112 ZZiZZ g ?? ?ZZ?cos2 )( 21 ZZmA n ??nmAZZ ?c os221 ???gIi87122 ZZZZig ?? ?ZZnmAZ ?cos2????gi 由式（ 27）求出常嚙合齒輪的傳動(dòng)比 （ 29） 由已經(jīng)得出的數(shù)據(jù)可確定 ① 而常嚙合齒輪的中心距與一檔齒輪的中心距相等 （ 210） 由此可得： (211) 而根據(jù)已求得的數(shù)據(jù)可計(jì)算出： 5221 ??ZZ 。 上面根據(jù)初選的 A 及 m 計(jì)算出的 ?Z 可能不是整數(shù)，將其調(diào)整為整數(shù)后，從式（ 28）看出中心距有了變化，這時(shí)應(yīng)從 ?Z 及齒輪變位系數(shù)反過來計(jì)算中心距 A，再以這個(gè)修正后的中心距作為以后計(jì)算的依據(jù)。 一檔傳動(dòng) （ 27） 圖 21 五檔變速器示意圖 為了確定 Z9和 Z10的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和 ?Z : （ 28） 其中 A =、 m =；故有 ??Z 。 各檔傳動(dòng)比及其齒輪齒數(shù)的確定 在初選了中心距、齒輪的模數(shù)和螺旋角后，可根據(jù)預(yù)先確定的變速器檔數(shù)、傳動(dòng)比和結(jié)構(gòu)方案來分配各檔齒輪的齒數(shù)。 25176。 ~30176。 一般貨車 GB135678 規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)齒形 20176。 25176。 16176。 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 項(xiàng)目 車型 齒形 壓力角 α 螺旋 角 β 轎車 高齒并修形的齒形 176。但試驗(yàn)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(jì)中變速器齒輪壓力角 α 取20176。 表 21 汽車變速器齒輪的齒形、壓力角與螺旋角 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。本設(shè)計(jì)取 。 桑塔納 2021 機(jī)械式變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 20 頁 共 42 頁 同步器和嚙合套的接合大都采用漸開線齒形。 第一軸常嚙合斜齒輪的法向模數(shù) mn 3 m T mm? (25) 其中 maxeT =155Nm，可得出 mn=。 本次設(shè)計(jì)采用 5+1 手動(dòng)擋變速器，其殼體的軸向尺寸是3?=， 變速 器殼體的最終軸向尺寸應(yīng)由變速器總圖的結(jié)構(gòu)尺寸鏈確定。貨車變速器殼體的軸向尺寸與檔數(shù)有關(guān)： 四檔 (~)A 五檔 (~)A 六檔 (~)A 當(dāng)變速器選用常嚙合齒輪對數(shù)和同步器多時(shí)，中心距系數(shù) KA應(yīng)取給出系數(shù)的上限。 三、軸向尺寸 變速器的橫向外形尺寸，可根據(jù)齒輪直徑以及倒檔中間齒輪和換檔機(jī)構(gòu)的布置初步確定。三軸式變速器的中心距 A（ mm）可根據(jù)對已有變速器的統(tǒng)計(jì)而得出的經(jīng)驗(yàn)公式初定： (24) 式中 K A中心距系數(shù)。根據(jù)上式可的出：q =。 超速檔的的傳動(dòng)比 一般為 ~，本設(shè)計(jì)去五檔傳動(dòng)比 5gi =。 由已知條件：滿載質(zhì)量 1600kg； rr=300mm； Te max=155Nm； i0=； η =。故有 則由最大爬坡度要求的變速器Ⅰ檔傳動(dòng)比為 （ 21） 式中 m汽車總質(zhì)量； g重力加速度； ψ max道路最大阻力系數(shù)； rr驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑； Temax發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩； i0主減速比； η 汽車傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率。 選擇最低檔傳動(dòng)比時(shí)，應(yīng)根據(jù)汽車最大爬坡度、驅(qū)動(dòng)輪與路面的附著力、汽車的最低穩(wěn)定車速以及主減速比和驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑等 來綜合考慮、確定。目前，乘用車一般用 4~5 個(gè)檔位的變速器。9— 輸出軸 。 7止動(dòng)球 。5彈簧 。2同步器齒鼓 。但它可以從結(jié)構(gòu)上保證結(jié)合套與待嚙合的花鍵齒圈在達(dá)到同步之前不可能接觸，以免齒間沖擊和發(fā)生噪 聲。 第 15 頁 共 42 頁 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(dòng)脫檔的軸向力 （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(dòng)脫檔。 自動(dòng)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，青銅同步環(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(dòng)載荷，提高了齒輪的強(qiáng)度和壽命 。 直齒滑動(dòng)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(shí)齒端面受到很大沖擊、導(dǎo)致齒輪早期損壞、滑動(dòng)花鍵磨損后易造成脫檔、噪聲大等原因，除一檔、倒檔外很少采用。但是，在本設(shè)計(jì)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(dòng)方案，即除一檔外，均采用斜齒輪傳動(dòng)。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(dòng)慣量增大。在確定變速器結(jié)構(gòu)方案時(shí)，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(dòng)比雖然與一擋的傳動(dòng)比接近，但因?yàn)槭褂玫箵醯臅r(shí)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(jì)采用圖 16f 所示的傳動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(shí)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(dòng)齒輪處于懸臂狀 態(tài)，同時(shí)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(gè)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(shí)裝在三個(gè)支承上，其最后一個(gè)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 桑塔納 2021 機(jī)械式變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 12 頁 共 42 頁 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。 第 11 頁 共 42 頁 圖 14 中間軸式五檔變速器傳動(dòng)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(dòng)齒輪換檔，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(dòng)齒輪換檔外，其余各檔為常嚙合齒輪傳動(dòng)。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)，換檔方式和到檔傳動(dòng)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩經(jīng)變速器第一軸和第二軸直接輸出，此時(shí) 桑塔納 2021 機(jī)械式變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 10 頁 共 42 頁 變速器的傳動(dòng)效率高，可達(dá) 90%以上，噪聲低，齒輪和軸承的磨損減少因?yàn)橹苯訖n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(shí)，變速器傳遞的動(dòng)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(dòng)比；檔位高的齒輪采用常嚙合齒輪傳動(dòng)，檔位低的齒輪（一檔）可以采用或不采用常嚙合 齒輪傳動(dòng)；多數(shù)傳動(dòng)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(dòng)方案。在本設(shè)計(jì)中，倒檔齒輪采用斜齒圓柱齒輪。后者比直