【正文】 2123之間，初步選取 12z ， 11z 之后，便可以計(jì)算出中間軸與倒檔軸的中心距 39。A ,即 2 )( 121139。 zzmA ?? 本設(shè)計(jì)初步取 11z =21， 12z =22 m= 則 mmzzmA )2221( )( 121139。 ?????? 倒檔齒輪 13z 與一檔齒輪 10z ，可以選擇相同的齒數(shù)。則可以計(jì)算出倒檔軸與第二周的中心距 39。A mmzzmA 1052 )1248( )( 13939。39。39。 ?????? （ ） 則倒檔傳動(dòng)比為 122225 48213813121 9112 ??? ???? zzz zzziR （ ） 變位系數(shù)的選擇及計(jì)算 用范成法切制齒輪時(shí)，有時(shí)刀具的頂部會(huì)過多地切入齒輪根部，因而將齒輪根部的漸開線切去一部分，這種現(xiàn)象被稱為齒輪的根切。嚴(yán)重根切的齒輪，齒輪的抗彎強(qiáng)度降低，對(duì)傳動(dòng)不利，因此要比繆按嚴(yán)重根切的產(chǎn)生。 2t 輕型貨車機(jī)械傳動(dòng)式變速箱設(shè)計(jì) 21 采用正變位的方法可以避免根切。用齒條刀具加工的齒輪，可消除根切的變位系數(shù)由以下式確定： ?2* sin2zhX a ?? （ ） 式中 *ah —— 齒頂高系數(shù) Z—— 齒輪齒數(shù) α —— 齒形角 本設(shè)計(jì)中有兩個(gè)齒輪齒數(shù)小于 17，會(huì)產(chǎn)生根切。對(duì)于齒輪 10，其變位系數(shù)為： i n2121s i n2 22* ????? oa zhX ? 對(duì)齒輪 10取變位系數(shù)為 ?X ,即可避免齒輪 10根切，同時(shí)為了保證原有中心距，使齒輪 9的變位系數(shù)為 ??X ，進(jìn)過計(jì)算，當(dāng)齒輪 9變位系數(shù)為 ? 時(shí)，齒輪 9 不會(huì)產(chǎn)生根切。 同理，齒輪 13的變位系數(shù)為 . 綜上： ??X ?X ?X 其他齒輪不變位。 綜上，各個(gè)齒輪參數(shù)如下表 2t 輕型貨車機(jī)械傳動(dòng)式變速箱設(shè)計(jì) 22 表 齒輪主要參數(shù) 齒數(shù) z (mm) 齒寬 b （ mm) 螺旋角（度） 端面模數(shù) (mm） 法面模數(shù) （ mm) 分度圓直徑 d (mm) 變?yōu)橄禂?shù) x (mm) 齒輪 1 25 18 3 0 齒輪 2 38 22 3 0 齒輪 3 33 18 3 0 齒輪 4 32 22 3 0 齒輪 5 41 18 3 0 齒輪 6 25 20 3 0 齒輪 7 47 22 3 0 齒輪 8 19 3 0 齒輪 9 48 20 0 168 齒輪 10 12 22 0 42 齒輪 11 21 22 0 0 齒輪 12 22 20 0 77 0 齒輪 13 12 20 0 42 2t 輕型貨車機(jī)械傳動(dòng)式變速箱設(shè)計(jì) 23 第三章 變速箱主要零部件的校核計(jì)算 齒輪的材料及熱處理 現(xiàn)代汽車變速箱齒輪大都采用滲碳合金鋼制造 ,使輪齒表層的高硬度與輪齒心部的高韌性相結(jié)合 ,以大大提高其接觸強(qiáng)度 ,彎曲強(qiáng)度及耐磨性。在選擇齒輪的材料及熱處理時(shí)也應(yīng)考慮到其機(jī)械加工性能及制造成本。 國(guó)產(chǎn)汽車變速器齒輪的常用材料是 20CrMnTi,也有采用 20Mn2TiB,20MnVB的。這些低碳合金鋼都需隨后的滲碳、淬火處理 ，以提高表面硬度，細(xì)化材料晶粒。為消除內(nèi)應(yīng)力，還要進(jìn)行回火。變速器齒輪輪齒表面滲碳深度的推薦值如下 [4]： mn≤ 滲碳深度 ～ ＜ mn＜ 5 滲碳深度 ～ mn≥ 5 滲碳深度 ～ 滲碳齒輪在淬火、回火后，要求輪齒的表面硬度為 HRC58～ 63，心部硬度為HRC33～ 48。 本課題變速器齒輪選用材料是 20CrMnTi。 齒根彎曲應(yīng)力和齒面接觸應(yīng)力的計(jì)算方法 直齒齒輪彎 曲應(yīng)力 w? yzkm kkT cfjw 32?? ?? ? （ ） 式中 jT 計(jì)算載荷 。 ?k 應(yīng)力集中系數(shù)，此設(shè)計(jì)取 ； fk 摩擦影響系數(shù)。因?yàn)橹?、從?dòng)齒輪在嚙合上的摩擦力不同，所以對(duì)彎曲應(yīng)力的影響也不同。對(duì)于主動(dòng)齒輪 ?fk ，從動(dòng)齒輪 ?fk ； m齒輪模數(shù) 。 Z齒數(shù)； ck 齒寬系數(shù)； y 齒形系數(shù)； w? 齒輪彎曲應(yīng)力，當(dāng)計(jì)算載荷 jT 取作用在變速器第一軸上的最大彎矩 maxeT2t 輕型貨車機(jī)械傳動(dòng)式變速箱設(shè)計(jì) 24 時(shí)，直齒輪許用彎曲應(yīng)力為 400850Mpa；轎車斜齒輪取 180350Mpa。貨車斜齒輪取 100250Mpa。 斜齒齒輪彎曲應(yīng)力 w? ??? ?? kykmz kTjw 3 cos2? （ ） 式中 jT 計(jì)算載荷 。 ?k 應(yīng)力集中系數(shù)，此處取 ； ? 斜齒輪螺旋角 （ o)。 z齒數(shù) 。 nm 法面模數(shù)（ mm)。 y齒形系數(shù) 。 ?k 重合度系數(shù)； ck 齒寬系數(shù)； 當(dāng)計(jì)算載荷 jT 取作用在變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩 maxeT 時(shí)，對(duì)乘用車常嚙 合齒輪和高檔齒輪的許用應(yīng)力在 180350MPa,對(duì)貨車為 100250MPa. 齒輪接觸應(yīng)力計(jì)算 齒輪接觸應(yīng)力可以按照下式計(jì)算： )11(bzj bFE ??? ?? （ ） 式子中 j? 齒輪接觸應(yīng)力（ Mpa)。 F齒面上的法向力（ N)；?? coscos 1FF ?，其中 1F 為圓周力（ N), dTF j21?,jT 為計(jì)算載荷（ ),d 為節(jié)圓直徑（ mm)。 ? 節(jié)點(diǎn)處壓力角（ o)。 ? 齒輪螺旋 角（ o)。 E為齒輪材料彈性模量（ Mpa)； b 齒輪接觸實(shí)際寬度： bz?? 為主從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑（ mm)。 2t 輕型貨車機(jī)械傳動(dòng)式變速箱設(shè)計(jì) 25 對(duì)于直齒輪有 ?? sinzz r? ?? sinbb r? ； 對(duì)于斜齒輪有??? 2cossinzz r? ??? 2cossinbb r?； 將作用在變速器第一軸上的載荷 2maxeT 作為計(jì)算載荷時(shí)，變速器齒輪的需用接觸應(yīng)力如下表： 表 變速箱齒輪的許用接觸應(yīng)力 齒輪 MPaj /? 滲碳齒輪 液體碳氮共滲齒輪 一檔和倒檔 1900～ 2021 950～ 1000 常嚙合齒輪和高檔 1300～ 1400 650～ 700 各個(gè)檔位齒輪強(qiáng)度的驗(yàn)算 （ 1） 一檔直齒輪的驗(yàn)算 mNzzTT ej . a x ????? ??? mbkc 則 MP ayzkm kkT cfjw 3310 ????? ??????? ??? ? 一檔從動(dòng)齒輪彎曲應(yīng)力計(jì)算： mNiTT ge amxj . ???? MP ayzkm kkT cfjw 339 ????? ??????? ??? ? ； 一檔齒輪副接觸應(yīng)力計(jì)算： mNiTT gej . 1m a x ??????? 圓周力： NdTF j 1 ?? ???? 齒面法向力： NFFo 870420c os8179c osc os 1 ??? ?? 2t 輕型貨車機(jī)械傳動(dòng)式變速箱設(shè)計(jì) 26 20s i i ns i n 10 ?????? ozz mzr ??? 20s i i ns i n 9 ?????? obb mzr ??? 則 M P abFE bzj 1589) 1(22 )11(5 ??????????? 綜上，一檔齒輪強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。 （ 2） 二檔齒輪的驗(yàn)算 二檔主動(dòng)齒輪彎曲應(yīng)力 8w? =??? ? KKymz KT 83887j cos2 ? = 3 ????? ??? =243 M aP ＜ [ w? ] 二檔從動(dòng)齒輪彎曲 應(yīng)力 7w? =??? ? KKymz KTg73787cos2 ? = os85023 ????? ???? =246 M aP ＜ [ w? ] 二檔齒輪接觸應(yīng)力 8j?= )s i n1s i n1(c o sc o s 8787 ???? rrdbET g ?? = ) 1( os20c os 5 ?????? ?? =1167 M aP ＜ [ j? ] 二檔從動(dòng)齒輪接觸應(yīng)力 （ 3） 三檔齒輪的驗(yàn)算 三檔主動(dòng)齒輪彎曲應(yīng)力 2t 輕型貨車機(jī)械傳動(dòng)式變速箱設(shè)計(jì) 27 6w? =??? ? KKymz KT 63665j cos2 ? = 3 ????? ???? = 220M aP ＜ [ w? ] 三檔從動(dòng)齒輪彎曲應(yīng)力 5w? =??? ? KKymz KTg53565cos2 ? = 3 ????? ???? =284 M aP ＜ [ w? ] 三檔齒輪接觸應(yīng)力 6j?= )s i n1s i n1(c osc os 6565j ???? rrdbET ?? = ) 1(18 5 ??? =1046 M aP ＜ [ j? ] （ 4） 四檔齒輪的驗(yàn)算 四檔主動(dòng)齒輪彎曲應(yīng)力 4w? =??? ? KKymz KT 43443j cos2 ? = 3 ????? ???? = M aP ＜ [ w? ] 四檔從動(dòng)齒輪彎曲應(yīng)力 3w? =??? ? KKymz KT 33343j cos2 ? = os18423 ????? ???? 2t 輕型貨車機(jī)械傳動(dòng)式變速箱設(shè)計(jì) 28 = M aP ＜ [ w? ] 其他齒輪的驗(yàn)算與之相似，經(jīng)過驗(yàn)算，其他齒輪強(qiáng)度也滿足要求。 變速箱軸的驗(yàn)算 確定軸的結(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，其軸徑根據(jù)前軸承內(nèi)徑確定。該軸承不承受軸向力，軸的軸向定位一般由后軸承用卡環(huán)和軸承蓋實(shí)現(xiàn)。第一軸長(zhǎng)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(dòng)盤轂的 中間軸分為旋轉(zhuǎn)軸式和固定軸式。本設(shè)計(jì)采用的是旋轉(zhuǎn)軸式傳動(dòng)方案。由于一檔齒輪較小，通常和中間軸做成一體，而高檔齒輪則分別用鍵固定在軸上，以便齒輪磨損后更換。其結(jié)構(gòu)如下圖 所 示： 圖 確定軸的尺寸 變速箱軸的確定和尺寸，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。在草圖設(shè)計(jì)時(shí)，由齒輪、換檔部件的工作位置和尺寸可初步確定軸的長(zhǎng)度。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： (0 .4 ~ 0 .5) ,d A mm? （ ） 第二軸： 3 m ,ed T mm? （ ） 式中 maxeT 發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩， N m 2t 輕型貨車機(jī)械傳動(dòng)式變速箱設(shè)計(jì) 29 ? ?395500000 .2TTTPTnWd??? ? ?為保證設(shè)計(jì)的合理性，軸的強(qiáng)度與剛度應(yīng)有一定的協(xié)調(diào)關(guān)系。因此，軸的直徑 d與軸的長(zhǎng)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=~ 。 軸的校核 由變速箱結(jié)構(gòu)布置考慮到加工和裝配而確定的軸 的尺寸，一般來說強(qiáng)度是足夠的，僅對(duì)其危險(xiǎn)斷面進(jìn)行驗(yàn)算即可。對(duì)于本設(shè)計(jì)的變速器來說，在設(shè)計(jì)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(shí)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(dòng)的扭矩最大，即軸所承受的扭矩也最大。由于第二軸結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，故作為重點(diǎn)的校核對(duì)象。下面對(duì)第一軸和第二軸進(jìn)行校核。 軸的強(qiáng)度與剛度校核 （ 1） 強(qiáng)度校核 因?yàn)榈谝惠S在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，所受的彎矩很小，可以忽略，可以認(rèn)為其只受扭矩。此中情況下，軸的扭矩強(qiáng)度 式中： T? 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， MPa； T軸所受的扭矩， N mm； TW 軸的抗扭截面系數(shù)， 3mm ； P軸傳遞的功率， kw； d計(jì)算截面處軸