轎車機械式變速器設計畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 2]。試驗還證明：隨著螺旋角的增大，齒的強度也相應提高。不過當螺旋角大于30時，其抗彎強度驟然下降，而接觸強度仍然繼續上升。因此，從提高低擋齒輪的抗彎強度出發，并不希望用過大的螺旋角，以15～25為宜；而從提高高擋齒輪的接觸強度和增加重合度著眼，應選用較大螺旋角。根據圖41可知，欲使中間軸上兩個斜齒輪的軸向力平衡，需滿足下述條件 （43） （44）由于T=，為使兩軸向力平衡，必須滿足 （45）式中，Fa1，Fa2為作用在中間軸齒輪2上的軸向力，Fn1，Fn2為作用在中間軸齒輪2上的圓周力；r1，r2為齒輪2的節圓半徑；T為中間軸傳遞的轉矩。最后可用調整螺旋角的方法，使各對嚙合齒輪因模數或齒數和不同等原因而造成的中心距不等現象得以消除。圖41 中間軸軸向力的平衡斜齒輪螺旋角可在下面提供的范圍內選用：轎車中間軸式變速器為 22～34176。初選的螺旋角=28 齒寬b應注意齒寬對變速器的軸向尺寸，齒輪工作平穩性，齒輪強度和齒輪工作時受力的均勻程度均有影響。考慮到盡可能的減少質量和縮短變速器的軸向尺寸，應該選用較小的齒寬。減少齒寬會使斜齒輪傳動平穩的優點被削弱，還會使工作應力增加。使用寬些的齒寬，工作時會因軸的變形導致齒輪傾斜，使齒輪沿齒寬方向受力不均勻并在齒寬方向磨損不均勻。通常根據齒輪模數m的大小來選定齒寬。直齒：b=m， 為齒寬系數，~ 取=5斜齒：b=，~ ，取=7第一軸常嚙合齒輪副的齒寬系數，可取大些，使接觸線長度增加、接觸應力降低，以提高傳動平穩性和齒輪壽命。直齒 b==53=15mm斜齒 b==73=21mm 各擋齒輪齒數的分配在初選中心距，齒輪模數和螺旋角以后[13]，可更據變速器的擋數，傳動比和傳動方案來分配各擋齒輪的齒數， 如圖42圖42 五擋變速器傳動方案 確定一擋齒輪的齒數一擋傳動比 （46）如果，齒數確定了，則與的傳動比可求出，為了求，的齒數，先求其齒數和 直齒=2A/m （47）斜齒=2A/ （48）因為一擋用的是直齒輪，所以=2A/m=285/3=57計算后取整，然后進行大小齒輪齒數的分配。中間軸上的一檔小齒輪的齒數盡可能取小些，以便使/的傳動比大些，在已定的情況下，/的傳動比可分配小些，使第一軸常嚙合齒輪的齒數多些，以便在其內腔設置第二軸的前軸承并保證輪軸有足夠的厚度。考慮到殼體上的第一軸軸孔尺寸的限制和裝配的可能性，該齒輪齒數又不宜取多。中間軸上小齒輪的最少齒數，還受中間軸軸經尺寸的限制，即受剛度的限制。在選定時，對軸的尺寸及齒輪齒數都要統一考慮。轎車中間軸式變速器一擋傳動比=~，中間軸上一擋齒輪數可在15~17間取，貨車在2~17間取。因為==15 輸出軸上一擋齒輪==5715=42 對中心距進行修正因為計算齒數和后，經過取整數使中心距有了變化，所以應根據和齒輪變位系數新計算中心距，在以修正后的中心距作為各擋齒輪齒數分配的依據[13]。故修正后中心距A取85mm 確定常嚙合傳動齒輪副的齒數求出傳動比 （49） 而常嚙合傳動齒輪中心距和一檔齒輪的中心距相等，即A=/2 （410） 85=3（+）/2cos28求得五擋齒輪齒數為 =22 =28各擋傳動比分別為 = 1 確定其他各擋的齒數二擋齒輪是斜齒輪 求得二擋齒輪齒數為 三擋齒輪齒數 求得 四擋齒輪齒數 求得 確定倒擋齒輪齒數取中間軸上的倒擋齒輪和中間軸上一擋齒輪齒數相同，即==15有中心距 求得 =40倒擋齒輪選用的模數往往與一檔相同，倒擋齒輪的齒數，一般在2122之間，初選后，可計算出中間軸與倒擋軸的中心距取=21 ===54mm為保證倒擋齒輪的嚙合和不產生運動干涉，則齒輪14的齒頂圓直徑應為=2=56mm 所以 求出 =165 變速器的校核 齒輪的損壞形式齒輪的損壞形式分三種：輪齒折斷，齒面疲勞剝落，移動換擋齒輪端部破壞。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；輪齒再重復載荷作用下齒根產生疲勞裂紋，裂紋擴展深度逐漸加大，然后出現彎曲折斷。前者在變速器中出現的很少，后者出現的多。齒輪工作時，一對相互嚙合，齒面相互擠壓，這時存在齒面細小裂縫中的潤滑油油壓升高，并導致裂縫擴展，然后齒面表層出現塊狀脫落形成齒面點蝕。他使齒形誤差加大，產生動載荷，導致輪齒折斷。用移動齒輪的方法完成換擋的抵擋和倒擋齒輪，由于換擋時兩個進入嚙合的齒輪存在角速度差，換擋瞬間在齒輪端部產生沖擊載荷，并造成損壞。 齒輪彎曲強度計算1） 直齒輪彎曲應力 （51）式中，為彎曲應力；為圓周力，；為計算載荷；d為節圓直徑；為應力集中系數，可近似取=；為摩擦力影響系數，主、從動齒輪在嚙合點上的摩擦力方向不同，對彎曲應力的影響也不同：主動齒輪=，從動齒輪=；b為齒寬；t為端面齒距，m為模數；y為齒形系數，如圖51所示。因為齒輪節圓直徑d=，z為齒數，帶入式（51）得 （52）一擋從動齒輪 一擋主動齒輪 倒擋直齒輪作用彎曲應力在400~850N/mm故直齒輪彎曲應力均符合要求2） 斜齒輪彎曲應力 （53）式中，為圓周力，；為計算載荷；d為節圓直徑， ，為法向模數；z為齒數；為斜齒輪螺旋角；為應力集中系數，=；b為齒面寬；t為法向齒距，；y為齒形系數，可按當量齒數在圖51中查得；為重合度影響系數，=。 將上述有關參數代入式（53），整理后得斜齒輪彎曲應力為 （54）五擋齒輪彎曲應力 當計算載荷取作用到變速器第一軸上的最大轉矩時，對乘用車常嚙合齒輪和高擋齒輪，許用應力在180～350范圍。 符合要求。圖51 齒形系數圖（假定載荷作用在齒頂，） 輪齒接觸應力計算輪齒接觸應力δ= （55）式中，為輪齒的接觸應力；F為齒面上的法向力， ；為圓周力，；為計算載荷；d為節圓直徑；為節點處壓力角，為齒輪螺旋角；E為齒輪材料的彈性模量；b為齒輪接觸的實際寬度； 、為主、從動齒輪節點處的曲率半徑，直齒輪 、斜齒輪 ， ； 、為主、從動齒輪節圓半徑。一擋齒輪接觸應力δ= =五擋齒輪接觸應力δ= = 校核都在范圍之內，符合要求將作用在變速器第一軸上的載荷作為計算載荷時，變速器齒輪的許用接觸應力見表51。表51 變速器齒輪許用接觸應力齒 輪 ／ 滲碳齒輪 液體碳氮共滲齒輪一擋和倒擋 19002000 9501000常嚙合齒輪和高擋 13001400 650700變速器齒輪多數采用滲碳合金鋼，其表層的高硬度與芯部的高韌性相結合，能大大提高齒輪的耐磨性及抗彎取疲勞和接觸疲勞的能力。在選用鋼材及熱處理時，對切削加工性能及成本也應考慮。值得指出的是，對齒輪進行強力噴丸處理以后，齒輪彎曲疲勞壽命和接觸疲勞壽命都能提高。齒輪在熱處理之后進行磨齒，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，使得傳動平穩、效率提高；在同樣負荷的條件下，磨齒的彎曲疲勞壽命比剃齒的要高。國內汽車變速器齒輪材料主要用20CrMnTi、20Mn2TiB、16MnCr20MnCr25MnCr5。滲碳齒輪表面硬度為58～63HRC，芯部硬度為33～48HRC。 軸的強度計算變速器工作時，由于齒輪上有圓周力、徑向力和軸向力作用，其軸要承受轉矩和彎矩。變速器的軸應有足夠的剛度和強度。因為剛度不足的軸會產生彎曲變形，破壞了齒輪的正確嚙合，對齒輪的強度、耐磨性和工作噪聲等均有不利影響。所以設計變速器軸時，其剛度大小應以保證齒輪能實現正確的嚙合為前提條件。對齒輪工作影響最大的是軸在垂直面內產生的撓度和軸在水平面內的轉角。前者使齒輪中心距發生變化，破壞了齒輪的正確嚙合；后者使齒輪相互歪斜，如圖52所示，致使沿齒長方向的壓力分布不均勻。圖52 變速器軸的變形簡圖a) 軸在垂直面內的變形 b）軸在水平面內的變形 初步確定軸的尺寸以后，可對軸進行剛度和強度驗算。欲求中間軸式變速器第一軸的支點反