【正文】 速器中心距確定，并要保證殼體后壁兩軸承孔之間的距離不小于6~20mm，下限適用于輕型車和轎車。滾針軸承有滾動(dòng)摩擦損失小，傳動(dòng)效率高，徑向配合間隙小，定位及運(yùn)轉(zhuǎn)精度高，有利于齒輪嚙合等優(yōu)點(diǎn)[8]?；瑒?dòng)軸套的優(yōu)點(diǎn)是制造容易，成本低。4 變速器設(shè)計(jì)和計(jì)算 擋數(shù)增加變速器的擋數(shù)能改善汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜，而且在使用時(shí)換擋頻率也增高。,該制約小換擋工作越容易進(jìn)行。近年來(lái)為了降低油耗，變速器的擋數(shù)有增加的趨勢(shì)。裝載質(zhì)量在2~，裝載質(zhì)量在4~8T的貨車采用6擋變速器。選用的是5擋變速器。傳動(dòng)比范圍的確定與選定的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，汽車的最高車速和使用條件等因素有關(guān)。 中心距A對(duì)中間軸式變速器，是將中間軸與第二軸之間的距離成為變速器中心距。中心距越小，齒輪的接觸應(yīng)力大，齒輪壽命短。變速器軸經(jīng)軸承安裝在殼體上，從布置軸承的可能與方便和不影響殼體的強(qiáng)度考慮，要求中心距取大些。 A= （41）==85mm式中，A為中心距（mm）；為中心距系數(shù)，轎車：=~； 為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（）；為變速器一擋傳動(dòng)比；。原則上總質(zhì)量小的汽車中心距小。轎車四擋變速器殼體的軸向尺寸（~）A。為檢測(cè)方便，A取整。 軸的直徑變速器工作時(shí)軸除傳遞轉(zhuǎn)矩外，還承受來(lái)自齒輪作用的徑向力，如果是斜齒輪還有軸向力。軸的剛度不足會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，破壞齒輪的正確嚙合，對(duì)齒輪的強(qiáng)度和耐磨性產(chǎn)生影響，增加工作噪聲[10]。第一軸花健部分直徑D（mm）可按下式初選d=K ==26mm式中K為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，K=~，為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（）第二軸和中間軸中部直徑 D===36mm 齒輪參數(shù) 模數(shù)的選取遵循的一般原則：為了減少噪聲應(yīng)合理減少模數(shù)，增加尺寬；為使質(zhì)量小，增加數(shù)，同時(shí)減少尺寬；從工藝方面考慮，各擋齒輪應(yīng)選用同一種模數(shù)，而從強(qiáng)度方面考慮，各擋齒數(shù)應(yīng)有不同的模數(shù)。低擋齒輪應(yīng)選大些的模數(shù)，其他擋位選另一種模數(shù)。嚙合套和同步器的接合齒多數(shù)采用漸開線齒輪。其取用范圍是：～～。初選齒輪模數(shù) = 齒輪法向模數(shù) = 壓力角壓力角較小時(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。變速器齒輪壓力角為 20 嚙合套或同步器的接合齒壓力角用30176。選斜齒輪的螺旋角，要注意他對(duì)齒輪工作噪聲齒輪的強(qiáng)度和軸向力的影響。試驗(yàn)還證明：隨著螺旋角的增大，齒的強(qiáng)度也相應(yīng)提高。因此，從提高低擋齒輪的抗彎強(qiáng)度出發(fā)，并不希望用過(guò)大的螺旋角，以15～25為宜；而從提高高擋齒輪的接觸強(qiáng)度和增加重合度著眼，應(yīng)選用較大螺旋角。最后可用調(diào)整螺旋角的方法，使各對(duì)嚙合齒輪因模數(shù)或齒數(shù)和不同等原因而造成的中心距不等現(xiàn)象得以消除。初選的螺旋角=28 齒寬b應(yīng)注意齒寬對(duì)變速器的軸向尺寸，齒輪工作平穩(wěn)性，齒輪強(qiáng)度和齒輪工作時(shí)受力的均勻程度均有影響。減少齒寬會(huì)使斜齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)被削弱，還會(huì)使工作應(yīng)力增加。通常根據(jù)齒輪模數(shù)m的大小來(lái)選定齒寬。直齒 b==53=15mm斜齒 b==73=21mm 各擋齒輪齒數(shù)的分配在初選中心距，齒輪模數(shù)和螺旋角以后[13]，可更據(jù)變速器的擋數(shù)，傳動(dòng)比和傳動(dòng)方案來(lái)分配各擋齒輪的齒數(shù)， 如圖42圖42 五擋變速器傳動(dòng)方案 確定一擋齒輪的齒數(shù)一擋傳動(dòng)比 （46）如果，齒數(shù)確定了，則與的傳動(dòng)比可求出，為了求，的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和 直齒=2A/m （47）斜齒=2A/ （48）因?yàn)橐粨跤玫氖侵饼X輪，所以=2A/m=285/3=57計(jì)算后取整，然后進(jìn)行大小齒輪齒數(shù)的分配?？紤]到殼體上的第一軸軸孔尺寸的限制和裝配的可能性，該齒輪齒數(shù)又不宜取多。在選定時(shí)，對(duì)軸的尺寸及齒輪齒數(shù)都要統(tǒng)一考慮。因?yàn)?=15 輸出軸上一擋齒輪==5715=42 對(duì)中心距進(jìn)行修正因?yàn)橛?jì)算齒數(shù)和后，經(jīng)過(guò)取整數(shù)使中心距有了變化，所以應(yīng)根據(jù)和齒輪變位系數(shù)新計(jì)算中心距，在以修正后的中心距作為各擋齒輪齒數(shù)分配的依據(jù)[13]。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。齒輪工作時(shí)，一對(duì)相互嚙合，齒面相互擠壓，這時(shí)存在齒面細(xì)小裂縫中的潤(rùn)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。用移動(dòng)齒輪的方法完成換擋的抵擋和倒擋齒輪，由于換擋時(shí)兩個(gè)進(jìn)入嚙合的齒輪存在角速度差，換擋瞬間在齒輪端部產(chǎn)生沖擊載荷，并造成損壞。因?yàn)辇X輪節(jié)圓直徑d=，z為齒數(shù)，帶入式（51）得 （52）一擋從動(dòng)齒輪 一擋主動(dòng)齒輪 倒擋直齒輪作用彎曲應(yīng)力在400~850N/mm故直齒輪彎曲應(yīng)力均符合要求2） 斜齒輪彎曲應(yīng)力 （53）式中，為圓周力，；為計(jì)算載荷；d為節(jié)圓直徑， ，為法向模數(shù)；z為齒數(shù)；為斜齒輪螺旋角；為應(yīng)力集中系數(shù)，=；b為齒面寬；t為法向齒距，；y為齒形系數(shù)，可按當(dāng)量齒數(shù)在圖51中查得；為重合度影響系數(shù)，=。 符合要求。一擋齒輪接觸應(yīng)力δ= =五擋齒輪接觸應(yīng)力δ= = 校核都在范圍之內(nèi)，符合要求將作用在變速器第一軸上的載荷作為計(jì)算載荷時(shí)，變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力見表51。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。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；在同樣負(fù)荷的條件下，磨齒的彎曲疲勞壽命比剃齒的要高。滲碳齒輪表面硬度為58～63HRC，芯部硬度為33～48HRC。變速器的軸應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度。所以設(shè)計(jì)變速器軸時(shí)，其剛度大小應(yīng)以保證齒輪能實(shí)現(xiàn)正確的嚙合為前提條件。前者使齒輪中心距發(fā)生變化，破壞了齒輪的正確嚙合；后者使齒輪相互歪斜，如圖52所示，致使沿齒長(zhǎng)方向的壓力分布不均勻。欲求中間軸式變速器第一軸的支點(diǎn)反作用力，必須先求第二軸的支點(diǎn)反力。驗(yàn)算時(shí)將軸看做鉸接支承的梁。軸的撓度和轉(zhuǎn)角可按《材料力學(xué)》有關(guān)公式計(jì)算。第一軸常嚙合齒輪副，因距離支承點(diǎn)近、負(fù)荷又小，通常撓度不大，故可以不必計(jì)算。軸的全撓度為=。校核都在范圍內(nèi)，符合要求。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，而圓周力使軸在水平面內(nèi)彎曲變形。軸在轉(zhuǎn)矩和彎矩同時(shí)作用下，其應(yīng)力為 (59) ==式中，；d為軸的直徑，花鍵處取內(nèi)徑；W為抗彎截面系數(shù)。常壓式同步器結(jié)構(gòu)雖然簡(jiǎn)單，但有不能保證嚙合件在同步狀態(tài)下(即角速度相等)換擋的缺點(diǎn)，現(xiàn)已不用。慣性式同步器中有鎖銷式、鎖環(huán)式、滑塊式、多片式、和多錐式幾種。鎖止元件位于滑動(dòng)齒套1的圓盤部分孔中做出的錐形肩角和裝在上述孔中、在中部位置處有相同角度的斜面鎖銷4。彈性元件是位于滑動(dòng)齒套1圓盤部分徑向孔中的彈簧7。圖61 鎖銷式同步器結(jié)構(gòu)方案1滑動(dòng)齒套 2同步環(huán) 3齒輪 4鎖銷5鋼球 6銷 7彈簧在慣性式同步器中，彈性元件的重要性僅次于摩擦元件和鎖止元件，它用來(lái)使有關(guān)部分保持在中立位置的同時(shí)，又不妨礙鎖止、解除鎖止和完成換擋的進(jìn)行。第一階段，同步器離開中間位置，作軸向移動(dòng)并靠在摩擦面上。此時(shí)鎖止面接觸，阻止了滑動(dòng)齒套向換擋方向移動(dòng)。由于和不等，在上述表面產(chǎn)生摩擦力。于是，在摩擦力矩作用下，滑動(dòng)齒套1和齒輪3的轉(zhuǎn)速逐漸接近，其角速度差=||減小了。第三階段，=0，摩擦力矩消失，而軸向力F仍作用在鎖止元件上，使之解除鎖止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)滑動(dòng)齒套和鎖削上的斜面相對(duì)移動(dòng)，從而使滑動(dòng)齒套占據(jù)了換擋位置。這種同步器軸向尺寸長(zhǎng)是它的缺點(diǎn)。 鎖環(huán)式同步器 鎖環(huán)式同步器結(jié)構(gòu)如圖62所示，鎖環(huán)式同步器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是同步器的摩擦元件位于鎖環(huán)1或4和齒輪5或8凸肩部分的錐形斜面上。彈性元件是位于嚙合套座兩側(cè)的彈簧圈。在不換擋的中間位置，滑塊凸起部分嵌入嚙合套中部的內(nèi)環(huán)槽中，使同步器用來(lái)?yè)Q檔的零件保持在中立位置上。圖62 鎖環(huán)式同步器4—鎖環(huán) 2—滑塊 3—彈簧圈 8—齒輪 6—嚙合套座 7—嚙合套 鎖環(huán)式同步器工作原理?yè)Q擋時(shí)，沿軸向作用在嚙合套上的換擋力，推嚙合套并帶動(dòng)滑塊和鎖環(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[14]。接下來(lái)，嚙合套的齒端與鎖環(huán)齒端的鎖止面接觸（圖63a）,使嚙合套的移動(dòng)受阻，同步器處在鎖止?fàn)顟B(tài)，換擋的第一階段工作至此已完成。齒輪與鎖環(huán)的角速度逐漸接近，在角速度相等的瞬間，同步過(guò)程結(jié)束，完成了換擋過(guò)程的第二階段工作。鎖環(huán)式同步器有工作可靠，零件耐用等優(yōu)點(diǎn)，但因結(jié)構(gòu)布置上的限制，轉(zhuǎn)矩容量不大，而且由于鎖止面在鎖環(huán)的接合齒上，會(huì)因齒端磨損而失效，因而主要用于乘用車和總質(zhì)量不大的貨車變速器中。尺寸b應(yīng)大于零，取b=～。尺寸a應(yīng)等于1/4接合齒齒距。（3） 滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)距離 c （圖65）滑塊在鎖環(huán)缺口內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)距離c影響分度尺寸a。 圖65 滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)距離1—嚙合套 2—鎖環(huán) 3—滑塊 4—鎖環(huán)缺口