【正文】 逐漸加大，然后出現(xiàn)彎曲折斷。 齒輪工作時，一對相互嚙合，齒面相互擠壓，這是存在齒面細(xì)小裂縫中的潤滑油油壓升高，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。 用移動齒輪的方法完成換檔的抵擋和倒擋齒輪，由于換檔時兩個進(jìn)入嚙合的齒輪存在角速度茶，換檔瞬間在齒輪端部產(chǎn)生沖擊載荷，并造成損壞。此外，汽車變速器齒輪所用的材料、熱處理方法、加工方法、精度等級、支撐方式也基本一致。因此，比用于計算通用齒輪強(qiáng)度公式更為簡化一些的計算公式來計算汽車齒輪，同樣、可以獲得較為準(zhǔn)確的結(jié)果。 1. 齒輪彎曲強(qiáng)度計算 （ 1） 直齒輪彎曲應(yīng)力 W? 圖 3— 1 圖 形系數(shù)圖載 桑塔納 2021 機(jī)械式變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計 第 26 頁 共 42 頁 K?10 2/gF T d? gT9 2m ax10 1geZ ZTT ZZ? ? ? （ 31） 式中， W? 彎曲應(yīng)力（ MPa）； 10tF 一檔齒輪 10 的圓周力（ N）， ；其中 為計算荷（ N 應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取 ； fK 摩擦力影響系數(shù)，主動齒輪取 ，從動齒輪取 ； b齒寬（ mm），取 20 t端面齒距（ mm）； y齒形系數(shù)，如圖 31所示。 主動齒輪： 10Z =16；； m=； cK 取 8； ??K ； fK =； 查表， y取 ；將這些數(shù)據(jù)代入公式（ 31）得： zKcym KfTgKw 39 2? ?? ? ?? ?? ??? yKc Kzmn KTgw 310 c os2? 第 27 頁 共 42 頁 1w FKbtyK??? ?87 82 gtt TFF d??8 6 7 9 8 . 8 1 . 5 2 1 2 . 2 82 0 7 . 8 5 0 . 1 5 3 2w M P a? ???? ? ?56wMPaMPa?? ??12wMPaMPa?? ??因?yàn)閺澢鷳?yīng)力小于 480~850 MPa，所以齒數(shù) 10Z 合格。 （ 2） 斜齒輪彎曲應(yīng)力 （ 33） 式中 K? 為重合度影響系數(shù)，取 ；其他參數(shù)均與式（ 31）注釋相同，? ? ， 選擇齒形系數(shù) y 時，按當(dāng)量模數(shù) 3/ cosnzz ?? 在圖（ 31）中查得。 故 同理可得： 7 MPa? ? 。 2. 齒輪接觸應(yīng)力 （ 35） 式中， 齒輪的接觸應(yīng)力（ MPa）； F齒面上的法向力（ N）， 1 /(cos cos )FF ??? ； 1F 圓周力在（ N）， ； ? 節(jié)點(diǎn)處的壓力角（176。）； E齒輪材料的彈性模量（ MPa），查資料可取 3190 10E MPa?? ； b齒輪接觸的實(shí)際寬度， 20mm； zb??、 主、從動齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑（ mm）； 直齒輪： （ 36） （ 37） 斜齒輪： （ 38） （ 39） 第 29 頁 共 42 頁 12345jjjjjjRM PaM PaM PaM PaM PaM Pa????????????其中， zbrr、 分別為主從動齒輪節(jié)圓半徑（ mm）。 第 4 章 變速器軸的強(qiáng)度計算與校核 變速器軸的結(jié)構(gòu)和尺寸 1. 軸的結(jié)構(gòu) 第一軸通常和齒輪做成一體，前端大都支撐在飛輪內(nèi)腔的軸承上，其軸 桑塔納 2021 機(jī)械式變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計 第 30 頁 共 42 頁 徑根據(jù)前軸承內(nèi)徑確定。第一軸長度由離合器的軸向尺寸確定，而花鍵尺寸應(yīng)與離合器從動盤轂的 內(nèi)花鍵統(tǒng)一考慮。本設(shè)計采用的是旋轉(zhuǎn)軸式傳動方案。其結(jié)構(gòu)如下圖所示： 一檔齒輪 倒檔齒輪 圖 42 變速器中間軸 2. 確定軸的尺寸 變速器軸的確定和尺寸，主要依據(jù)結(jié)構(gòu)布置上的要求并考慮加工工藝和裝配工藝要求而定。而軸的直徑可參考同類汽車變速器軸的尺寸選定，也可由下列經(jīng)驗(yàn)公式初步選定： 第一軸和中間軸： 第 31 頁 共 42 頁 ? ?395500000 .2TTTPTnWd??? ? ?(0. 4 ~ 0. 5 ) ,d A mm? （ 41） 第二軸： 3 m 7 ,ed T mm? （ 42） 式中 maxeT 發(fā)動機(jī)的最大扭矩， N因此，軸的直徑 d 與軸的長度 L 的關(guān)系可按下式選?。? 第一軸和中間軸： d/L=~ ； 第二軸： d/L=~ 。對于本設(shè)計的變速器來說，在設(shè)計的過程中，軸的強(qiáng)度和剛度都留有一定的余量，所以，在進(jìn)行校核時只需要校核一檔處即可；因?yàn)檐囕v在行進(jìn)的過程中，一檔所傳動的扭矩最大，即軸所承受的扭矩也最大。下面對第一軸和第二軸進(jìn)行校核。此中情況下，軸的扭矩強(qiáng)度條件公式為 （ 43） 式中： T? 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， MPa； T軸所受的扭矩， N 其中 P =75kw， n =5200r/min,d =24mm；代入上式得： 由查表可知 [T? ]=55MPa，故 T? ? [T? ]，符合強(qiáng)度要求。其計算公式為： （ 44） 式中， T 軸所受的扭矩， N 對于一般傳動軸可取 [ ] ~ 1( ) / m? ??；故也符合剛度要求。； ? 螺旋角，為 30176。 mm。 危險截面的受力圖為： 圖 43 危險截面受力分析 水平面： AF （ 160+75） =rF75 AF =； 水平面內(nèi)所受力矩： 316 0 10 21 8cAM F N m?? ? ? ? ? 垂直面： （ 48） = 垂直面所受 力矩： 31 6 0 1 0 1 1 0 0 .7 8sAM F N m?? ? ? ? ?。 故危險截面所受的合成彎矩為： （ 49） 桑塔納 2021 機(jī)械式變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計 第 34 頁 共 42 頁 ? ?332Md?????2223sFa bfEIL?2213c Fa bf EIL?sff ??則在彎矩和轉(zhuǎn)矩聯(lián)合作用下的軸應(yīng)力 ? （ MPa） : （ 410） 將 M 代入上式可得： MPa? ? ，在低檔工作時 [? ]=400MPa，因此有： ? ? [? ]； 符合要求。 將數(shù)值代入式（ 411）和（ 412）得： 故軸的全撓度為 22 98 f f m m m m? ? ? ?，符合剛度要求。之后，因作用在錐面上的法向力與兩錐面之間存在角速度差 ?? ，致使在錐面上作用有摩擦力矩，它使鎖環(huán)相對嚙合套和滑塊轉(zhuǎn)過一個角度，并滑塊予以定位。換檔力將鎖環(huán)繼續(xù)壓靠在錐面上，并使摩擦力矩增大，與此同時在鎖止面處作用有與之方向相反的撥環(huán)力矩。之后，摩擦力矩隨之消失，而撥環(huán)力矩使鎖環(huán)回位，兩鎖止面分開，同步器解除鎖止?fàn)顟B(tài)，接合套上的接合齒在換檔力的作用下通過鎖 桑塔納 2021 機(jī)械式變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計 第 36 頁 共 42 頁 環(huán)去與齒輪上的接合齒嚙合（圖 52d），完成同步換檔。但頂部寬度過窄會影響接觸面 壓強(qiáng)，使磨損加快。螺紋槽設(shè)計得大些，可使被刮下來的油存于螺紋之間的間隙中，但螺距增大又會使接觸面減少，增加磨損速度。通常軸向泄油槽為 6～ 12個，槽寬 3～ 4mm。但 ? 過小則摩擦錐面將產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象，避免自鎖的條件是 tan? ? f ?！?8176。 時， 摩擦力矩較大，但在錐面的表面粗糙度控制不嚴(yán)時，則有粘著和咬住的傾向；在 ? =7176。本次設(shè)計中采用的錐角均為取 7176。 R往往受結(jié)構(gòu)限制，包括變速器中心距及相關(guān)零件的尺寸和布置的限制，以及 R 取大以后還會影響到同步環(huán)徑向厚度尺寸要取小的約束，故不能取大。本次設(shè)計中采用的 R為 50～ 60mm。設(shè)計時可 根據(jù)下式計算確定 22 mMb pfR?? （ 51） 設(shè)計中考慮到降低成本取相同的 b取 5mm。 轎車同步環(huán)厚度比貨車小些，應(yīng)選用鍛件或精密鍛造工藝加工制成，可提高材料的屈服強(qiáng)度和疲勞壽命。段造 時選用 桑塔納 2021 機(jī)械式變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計 第 38 頁 共 42 頁 錳黃銅等材料。也有的同步環(huán)是在銅環(huán)基體的錐空表面噴上厚 ～ 的鉬制成。以鋼質(zhì)為基體的同步環(huán)不僅可以節(jié)約銅，還可以提高同步環(huán)的強(qiáng)度。 （ 6）鎖止角 ? 鎖止角 ? 選取的正確，可以保證只有在換檔的兩個部分之間角速度差達(dá)到零值才能進(jìn)行換檔。已有結(jié)構(gòu)的鎖止角在26176。范圍內(nèi)變化。 （ 7）同步時間 t 同 步器工作時，要連接的兩個部分達(dá)到同步的時間越短越好 。軸向力大，同步時間減少。為此，同步時間與車型有關(guān)，計算時可在下屬范圍內(nèi)選?。簩I車變速器高檔取 ～ ，低檔取～ ；對貨車變速器高檔取 ～ ，低檔取 ～ 。這通常靠互鎖裝置來保證，其結(jié)構(gòu)型式有如 第 39 頁 共 42 頁 下 圖所示： 圖 61 變速器自鎖與互鎖結(jié)構(gòu) 1自鎖鋼球 2自鎖彈簧 3變速器蓋 4互鎖鋼球 5互鎖銷 6撥叉軸 ，若操縱變速桿推動撥叉前后移動的距離不足時，齒輪將不能在完全齒寬上嚙合而影響齒輪的壽命。為了防止這種情況的發(fā)生，應(yīng)設(shè)置自鎖裝置（如圖 61所示）。汽車起步時如果誤掛倒檔，則容易出現(xiàn)安全事故。倒檔鎖的結(jié)構(gòu)見本設(shè)計裝配圖中 6 6 69 所示