【正文】 相差較小，工作循環(huán)次數(shù)和壽命也比較接近，用直齒輪工作時(shí)，因第一軸與第二軸直接連接在一起，齒輪只是空轉(zhuǎn)，并不傳遞動(dòng)力，故不影響齒輪的壽命。而三軸式變速器可將輸入軸和輸出軸直接相連，得到直接檔，這種動(dòng)力傳遞方式幾乎無(wú)功率損失，且噪聲較小。因此，近年來(lái)在歐洲的轎車中采用的比較多。各檔位置的安排應(yīng)考慮以下四個(gè)方面：根據(jù)整車的總布置，對(duì)變速器輸入軸和輸出軸的相對(duì)位置和變速器的輪廓形狀以及換檔機(jī)構(gòu)提出要求。但是也有人認(rèn)為應(yīng)該將常用檔位放在中間位置。按習(xí)慣，倒檔最好與序列不接合。在五檔變速其中，倒檔與序列接合與不接合兩者比較，前者在結(jié)構(gòu)上可省去一個(gè)撥叉和一根變速滑桿，后者的布置適當(dāng)，則可使變速器的軸向長(zhǎng)度縮短。各檔齒輪在變速器中的位置安排，應(yīng)考慮齒輪的受載狀況。變速器齒輪主要是因接觸應(yīng)力過(guò)高而造成表面點(diǎn)蝕損壞，因此將高檔齒輪安排在離兩支撐較遠(yuǎn)處較好。目前汽車上的機(jī)械式變速器采用的換檔結(jié)構(gòu)形式有三種：通常是采用滑動(dòng)直齒輪進(jìn)行換檔，但也有采用滑動(dòng)斜齒輪換檔的。缺點(diǎn)是換檔使齒面承受很大的沖擊，會(huì)導(dǎo)致齒輪過(guò)早損壞，并且直齒輪工作噪聲大，所以這種換檔方式一般僅用在倒檔上。而斜齒輪上另外有一部分做成直的結(jié)合齒，用來(lái)與嚙合套向嚙合。因?yàn)樵趽Q檔時(shí)，有嚙合套以及相嚙合的結(jié)合齒上所有的輪齒共同承擔(dān)所受到的沖擊，所以嚙合套和結(jié)合齒的輪齒所受的沖擊損傷和磨損較小?，F(xiàn)在大多數(shù)汽車的變速器都采用同步器。并且具有操縱輕便，經(jīng)濟(jì)性和縮短換檔時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)，從而改善了汽車的加速性，經(jīng)濟(jì)性和山區(qū)行使的安全性。但是近年來(lái)由于同步器的廣泛使用，受命問(wèn)題已解決。一般考慮原則是不常用的倒檔和一檔采用結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單的滑動(dòng)直齒輪或嚙合套的形式。倒檔齒輪的結(jié)構(gòu)及其軸的位置，應(yīng)與變速器的整體結(jié)構(gòu)方案同時(shí)考慮。換倒檔時(shí)能順利換入倒檔，而不和其它齒輪發(fā)生干涉。載貨汽車由于需要較大的倒檔傳動(dòng)比，則多采用由兩個(gè)齒輪組成的齒輪組。但一檔和倒檔需各用一根變速滑桿，這比通常的換檔機(jī)構(gòu)多用一根變速滑桿和撥叉，使變速器的上蓋結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。掛倒檔時(shí)，操縱桿向左側(cè)撥動(dòng)，比較符合習(xí)慣要求。反之，操縱桿向右側(cè)，雖不符合習(xí)慣，但可以減輕倒檔軸的負(fù)荷。通常變速器的擋數(shù)在6擋以下，當(dāng)擋數(shù)超過(guò)6擋以后，可在6擋以下的主變速器上，再行配置副變速器，通過(guò)兩者的組合獲得多擋位變速器。擋數(shù)越多，變速器的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，并且使輪廓尺寸和質(zhì)量加大，同時(shí)操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜，而且在使用時(shí)換擋頻率增高并增加了換擋難度。要求相鄰擋位之間的傳動(dòng)比比值 ，該值越小換擋工作越小越容易進(jìn)行。近年來(lái)，為了降低油耗，變速器擋數(shù)有增加的趨勢(shì)。商用車采用4~5個(gè)擋或多擋。多擋變速器多用于總質(zhì)量大些的貨車和越野汽車上。最高擋通常是直接擋，~。目前，~，~，其他商用車則更大。即：Fkmax≥Ff+Fimax式中：Fkmax——最大驅(qū)動(dòng)力，F(xiàn)kmax =Temaxi1i0η/R0Ff 滾動(dòng)阻力，F(xiàn)f =f m g cosаmaxFimax 最大上坡阻力，即Fimax =m g sinаmax所以：i1≥（f cosаmax + sinаmax）mg R0/ Temaxi0η根據(jù)最大爬坡度確定的一檔傳動(dòng)比。代入數(shù)求得，i1≥ 取i1=由于各擋之間的公比最好為一常數(shù)q,~，根據(jù)等比級(jí)數(shù)公式可得出：im=i1(nm)/(n1)所以有：i2=i3=i4=i5=，為直接擋。寬是一個(gè)基本參數(shù)，其大小不僅對(duì)變帶器的外形尺寸、體積和質(zhì)量大小有影響，而且對(duì)輪齒的接觸強(qiáng)度有影響。因此，最小允許中心距應(yīng)當(dāng)由保證證輪齒有必要的接觸強(qiáng)度來(lái)確定。此外，受一擋小齒輪齒數(shù)不能過(guò)少的限制，要求中心距也要取大些，還有，變速器中心距取得過(guò)小，會(huì)使變速器長(zhǎng)度增加，并因此而使軸的剛度被 削弱和使齒輪的嚙合的狀態(tài)變壞。i1變速器一擋傳動(dòng)比。ηg變速器傳動(dòng)效率。影響變速器殼體軸向尺寸的因素有擋數(shù)，換擋機(jī)構(gòu)形式以及齒輪形式。商用車變速器殼體的軸向尺寸可參考下列數(shù)據(jù)選用：四擋 （~）A五擋 （~）A六擋 （~）A當(dāng)變速器選用的擋數(shù)和同步器多時(shí)，上述中心距系數(shù)應(yīng)取給出范圍的上限。汽車變速器的齒輪都是裝載經(jīng)過(guò)精確加工而且封閉嚴(yán)密的變速箱里，屬于閉式齒輪傳動(dòng)。一般地說(shuō)，齒輪傳動(dòng)的失效主要是輪齒的失效，而輪齒的失效形式又是多種多樣的，較為常見(jiàn)的有輪齒折斷、齒面點(diǎn)蝕、齒面膠合等形式。輪齒折斷有多種形式，在正常工況下，主要是齒根彎曲疲勞折斷，因?yàn)檩嘄X受載時(shí)，齒根處產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力最大，再加上齒根過(guò)渡部分的截面突變及加工刀痕等引起的應(yīng)力集中作用，當(dāng)輪齒重復(fù)收載后，齒根處就會(huì)產(chǎn)生疲勞裂紋，并逐步擴(kuò)展，致使輪齒疲勞折斷。在斜齒輪傳動(dòng)中，輪齒工作面上的接觸線為一斜線，輪齒受載后，如有載荷集中時(shí)，就會(huì)發(fā)生局部折斷。為了提高輪齒的抗折斷能力，可采取下列措施：1）用增大齒根過(guò)渡圓角半徑及消除加工刀痕的方法來(lái)減小齒根應(yīng)力集中；2）增大軸及支撐的剛度，使輪齒接觸線上受載較為均勻；3）采用合適的熱處理方法使齒芯材料具有足夠的韌性；4）采用噴丸、滾壓等工藝措施對(duì)齒根表層進(jìn)行強(qiáng)化處理。在潤(rùn)滑良好的閉式齒輪傳動(dòng)中，常見(jiàn)的失效形式多為點(diǎn)蝕。齒面上最初出現(xiàn)的點(diǎn)蝕僅為針狀大小的麻點(diǎn)，如工作條件未加改善，麻點(diǎn)就會(huì)逐步擴(kuò)大，甚至數(shù)點(diǎn)連成一片，最后形成了明顯的齒面損傷。當(dāng)輪齒在靠近接線處嚙合時(shí)，由于相對(duì)滑動(dòng)速度低，形成油膜的條件差，潤(rùn)滑不良，摩擦力較大，特別是直齒輪傳動(dòng)中，通常這時(shí)只有一對(duì)齒嚙合，輪齒受力也最大，因此，點(diǎn)時(shí)也就首先出現(xiàn)在靠近節(jié)線的齒根面上，然后再向其它部位擴(kuò)展。提高接觸強(qiáng)度的措施，一方面是合理選擇齒輪參數(shù)，使接觸應(yīng)力降低；另一方面是提高齒面硬度，如采用需用應(yīng)力大的鋼材等。加強(qiáng)潤(rùn)滑措施，采用抗膠合能力強(qiáng)的潤(rùn)滑油，在潤(rùn)滑油中加入極壓添加劑等，均可防止或減輕齒面的膠合。減少轎車齒輪工作噪聲有較為重要的意義，因此齒輪的模數(shù)應(yīng)選??；對(duì)貨車，減小質(zhì)量比噪聲更重要，故齒輪應(yīng)選大些的模數(shù)。少數(shù)情況下汽車變速器各檔齒輪均選用相同的模數(shù)。由于工藝上的原應(yīng)，同一變速器的接合齒模數(shù)相同。初選模數(shù)時(shí)，可參同類型汽車的齒輪模數(shù)確定，也可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式確定：mn=K(Temax/10)1/3= 高擋齒輪K=1m=（Temax i1/ηg）1/3 =故斜齒輪法向模數(shù)取3，直齒輪模數(shù)取3（采用同一模數(shù)進(jìn)行）。對(duì)轎車，為加大重合度已降低噪聲，取小些；對(duì)貨車，為提高齒輪承載力，取大些。,嚙合套或同步器的接合齒壓力角用30176。選斜齒輪的螺旋角，要注意它對(duì)齒輪工作噪聲齒輪的強(qiáng)度和軸向力的影響。斜齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，要產(chǎn)生軸向力并作用到軸承上。因此，中間軸上的不同擋位齒輪的螺旋角應(yīng)該是不一樣的。中間軸上全部齒輪的螺旋方向應(yīng)一律取為右旋，則第一、第二軸上的斜齒輪應(yīng)取為左旋。一擋和倒擋設(shè)計(jì)為直齒時(shí)，在這些擋位上工作，中間軸上的軸向力不能抵消(但因?yàn)檫@些擋位使用得少，所以也是允許的)，而此時(shí)第二軸則沒(méi)有軸向力作用。 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?！?0176?！?4176。～34176。 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。 通常跟據(jù)齒輪模數(shù)m的大小來(lái)選定齒寬。所以，直齒：b=（～）╳3=~24 斜齒：b=(～) ╳3=18~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)。變位齒輪主要有兩類：高度變位和角度變位。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。角度變位齒輪副的變位系數(shù)之和不等于零。有幾對(duì)齒輪安裝在中間軸和第二軸上組合并構(gòu)成的變速器，會(huì)因保證各檔傳動(dòng)比的需要，使各相互嚙合齒輪副的齒數(shù)和不同。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(duì)齒數(shù)和少些的齒輪副應(yīng)采用正角度變位。對(duì)斜齒輪傳動(dòng)，還可通過(guò)選擇合適的螺旋角來(lái)達(dá)到中心距相同的要求。對(duì)于高檔齒輪，其主要損壞形勢(shì)是齒面疲勞剝落，因此應(yīng)按保證最大接觸強(qiáng)度和抗膠合及耐磨損最有利的原則選擇變位系數(shù)。對(duì)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。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。齒輪可與軸設(shè)計(jì)為一體或分開(kāi)，然后用花鍵，過(guò)盈配合或滑動(dòng)支承等方式與軸連接。為了使齒輪裝到軸上以后保持足夠大的穩(wěn)定性，齒輪輪轂部分寬度尺寸C，在結(jié)構(gòu)允許條件下應(yīng)盡可能取大些，至少滿足尺寸C=(1．2～1．4)d2，d2為花鍵內(nèi)徑?？扇榛ㄦI內(nèi)徑的1．25～1．40倍。汽車齒輪齒面的表面粗糙度應(yīng)在0．80～0．40m范圍內(nèi)選用。以本次設(shè)計(jì)五檔變速器為例，說(shuō)明分配齒數(shù)的方法。 圖33變速器傳動(dòng)示意圖 the sketch map of CVT一檔傳動(dòng)比 i1=(z23z12)/(z2z18) (33)如果z12z18齒數(shù)確定了，則z23與z2的傳動(dòng)比可求出。 計(jì)算后Zh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)橛?jì)算齒數(shù)和zh后，經(jīng)過(guò)取整數(shù)使中心距有了變化，所以應(yīng)根據(jù)zh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檔齒輪齒數(shù)分配的依據(jù)。 修正i1=(z23z12)/(z2z18)=(37╳38)/(17╳18)=i％=||/=％5％所以合格。用取整后z11,z20的計(jì)算中心距，若與中心距A有偏差，通過(guò)齒輪變位來(lái)調(diào)整。兩者相差不大，可以近似認(rèn)為軸向力是平衡的。兩者相差不大，可以近似認(rèn)為軸向力是平衡的。兩者相差不大，可以近似認(rèn)為軸向力是平衡的。圖33所是倒檔齒輪z19的齒數(shù)，一般在2123之間，初選z19后，此處取22，可計(jì)算出中間軸與倒檔軸的中心距A’A、=m(z18+z19)/2A、=3╳（18+22）/2=60mm最后計(jì)算倒檔軸與第二軸的中心距。因此，對(duì)齒輪材料性能的基本要求為：齒面要硬，齒芯要韌。①鍛鋼除尺寸過(guò)大或者是結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜只宜鑄造者外，一般都用鍛鋼制造齒輪，%～%的碳鋼或合金鋼。因此，應(yīng)將齒輪毛坯經(jīng)過(guò)常化（正火）或調(diào)質(zhì)處理后切齒。其精度一般為8級(jí)，精切時(shí)可達(dá)7級(jí)。需進(jìn)行精加工的齒輪所用的鍛鋼 高速、重載及精密機(jī)器（如精密機(jī)床、航空發(fā)動(dòng)機(jī)）所用的主要傳動(dòng)齒輪，除要求材料性能外，輪齒具有高強(qiáng)度及齒面的高硬度（如58～65HRC）外，還應(yīng)進(jìn)行磨齒等精加工。所以對(duì)于及時(shí)高速、重載，又要求尺寸小、質(zhì)量輕的航空齒輪，就都用性能優(yōu)良的合金鋼來(lái)制造。鑄鋼常用于尺寸較大的齒輪?；诣T鐵齒輪常用于工作平穩(wěn)，速度較低，功率不大的場(chǎng)合。為使大齒輪具有足夠的抗磨損及抗點(diǎn)蝕的能力，齒面的硬度應(yīng)為250～350 HBS。例如，用于飛行器上的齒輪，要滿足質(zhì)量輕、傳動(dòng)功率達(dá)和可靠性高的要求，因此必須選擇力學(xué)性能高的合金鋼；礦山機(jī)械鐘的齒輪傳動(dòng)，一般功率很大、工作速度較低、周圍環(huán)境中粉塵行量極高，因此往往選擇鑄鋼或鑄鐵等材料；家用及辦公用的機(jī)械的功率很小，但要求傳動(dòng)平穩(wěn)、低噪聲或無(wú)噪聲、以及能再少潤(rùn)滑貨物潤(rùn)滑狀態(tài)下正常工作，因此常選用工程塑料作為齒輪材料。⑵應(yīng)考慮齒輪尺寸的大小、毛坯成型方法及熱處理和制造工藝。中等或中等以下尺寸要求較高的齒輪常選用鍛造毛坯，可選擇鍛鋼制作。齒輪表面硬化的方法有：滲碳、氮化和表面淬火。⑶正火碳鋼，不論毛坯的制作方法如何，只能用于制作載荷平穩(wěn)或輕度從幾下工作的齒輪，不能承受大的沖擊載荷；調(diào)制碳鋼可用于制作在中等沖擊載荷下工作的齒輪。⑸飛行器中的齒輪傳動(dòng)，要求齒輪尺寸盡可能小，應(yīng)采用表面硬化處理的高強(qiáng)度合金鋼。當(dāng)小齒輪與大齒輪的齒面具有較大的硬度差（如小齒輪齒面為淬火并磨制，大齒輪齒面為常化或調(diào)質(zhì)），從而提高了大齒輪齒面的疲勞極限。變速器齒輪多數(shù)采用滲碳合金鋼，其表層的高硬度和芯部的高韌性相結(jié)合，能大大提高齒輪的耐磨性及抗彎曲疲勞的能力。值得指出的是，對(duì)齒輪進(jìn)行強(qiáng)力噴丸處理之后，齒輪彎曲疲勞壽命和解除疲勞壽命都能提高。用下列公式計(jì)算接觸強(qiáng)度應(yīng)力 （38）式中： ——輪齒接觸應(yīng)力（MPa）；F ——齒面上的法向力（N），；F1 ——圓周力（N），； ——計(jì)算載荷（N 對(duì)外嚙合齒輪（變位和非變位齒輪）: 節(jié)圓半徑=中心距*齒數(shù)/齒數(shù)和 斜齒齒輪輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算 （39）式中： ——圓周力（N），； ——計(jì)算載荷（N為斜齒輪螺旋角； ——應(yīng)力集中系數(shù)，； ——齒面寬（mm）； ——法向齒距，； ——齒形系數(shù)，可按當(dāng)量齒數(shù)在齒形系數(shù)圖中查得；——重合度影響系數(shù)，將上述有關(guān)參數(shù)代入（39），整理得到： （310） 當(dāng)計(jì)算載荷取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩時(shí)，倒檔直齒輪許用彎曲應(yīng)力在400～850MPa，貨車可取下限，承受雙向交變載荷作用的倒檔齒輪的許用應(yīng)力應(yīng)取下限。變速器第一軸齒輪(齒輪2)端面內(nèi)分度圓切向力=（2╳160/3）/51╳103 = N法面內(nèi)基圓周切向力=（cos200cos250）= Nρz=╳sin200/cos225= ρb= ╳sin200/cos225= 接觸強(qiáng)度: =[（╳2╳104）/20 ╳(1/+1/)]1/2= MPa 彎曲強(qiáng)度：=（╳）/（22╳╳3╳╳2）= MPa選用鋼正火加表面淬火處理。變速器在工作是承受力扭矩、彎矩，因此應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和剛度。這一點(diǎn)很重要，與其它零件的設(shè)計(jì)不同。軸的結(jié)構(gòu)主