三軸式變速器(doc畢業設計論文)(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 成潤滑膜的作用，而且相對滑動速度越高，潤滑也就越好。當輪齒在靠近接線處嚙合時，由于相對滑動速度低，形成油膜的條件差，潤滑不良，摩擦力較大，特別是直齒輪傳動中，通常這時只有一對齒嚙合，輪齒受力也最大，因此，點時也就首先出現在靠近節線的齒根面上，然后再向其它部位擴展。從相對意義上來說，也就是靠近節線處的齒根面抵抗點蝕的能力最差。提高接觸強度的措施，一方面是合理選擇齒輪參數，使接觸應力降低；另一方面是提高齒面硬度，如采用需用應力大的鋼材等。對于高速重載的齒輪傳中，齒面間的壓力大，瞬時溫度高，潤滑效果差，當瞬時溫度過高時，相嚙合的兩齒面就會粘在一起，由于此時兩齒面又在相對運動，向粘結的部位即使撕破，于是在齒面上演相對滑動的方向形成傷痕，成為膠合。加強潤滑措施，采用抗膠合能力強的潤滑油，在潤滑油中加入極壓添加劑等，均可防止或減輕齒面的膠合。 變速器齒輪設計步驟齒輪設計主要是對齒輪參數的選取遵循的一般原則：為了減少噪聲應合理減小模數，增加齒寬；為使質量小，增加模數，同時減少齒寬；從工藝方面考慮，各檔齒輪應選用同一種模數，而從強度方面考慮，各檔齒數應有不同的模數。減少轎車齒輪工作噪聲有較為重要的意義，因此齒輪的模數應選小；對貨車，減小質量比噪聲更重要，故齒輪應選大些的模數。低檔齒輪應選大些的模數，其他檔位選另一種模數。少數情況下汽車變速器各檔齒輪均選用相同的模數。嚙合套和同步器的接合齒多數采用漸開線齒輪。由于工藝上的原應，同一變速器的接合齒模數相同。選取較小的模數值可使齒數增多，有利換檔。壓力角較小時，重合度大，傳動平穩，噪聲低；較大時可提高輪齒的抗彎強度和表面接觸強度。對轎車，為加大重合度已降低噪聲，取小些；對貨車，為提高齒輪承載力，取大些。變速器齒輪用20176。,嚙合套或同步器的接合齒壓力角用30176。 斜齒輪在變速器中得到廣泛的應用。選斜齒輪的螺旋角，要注意它對齒輪工作噪聲齒輪的強度和軸向力的影響。從提高低檔齒輪的抗彎強度出發，不希望用過大的螺旋角；而從提高高檔齒輪的接觸強度著眼，應選用較大螺旋角。斜齒輪傳遞轉矩時，要產生軸向力并作用到軸承上。設計時應力求中間軸上同時工作的兩對齒輪產生軸向力平衡，以減少軸承負荷，提高軸承壽命。因此，中間軸上的不同擋位齒輪的螺旋角應該是不一樣的。為使工藝簡便，在中間軸軸向力不大時，可將螺旋角設計成一樣的，或者僅取為兩種螺旋角。中間軸上全部齒輪的螺旋方向應一律取為右旋，則第一、第二軸上的斜齒輪應取為左旋。軸向力經軸承蓋作用到殼體上。一擋和倒擋設計為直齒時，在這些擋位上工作，中間軸上的軸向力不能抵消(但因為這些擋位使用得少，所以也是允許的)，而此時第二軸則沒有軸向力作用。 ，欲使中間軸上兩個斜齒輪的軸向力平衡，須滿足下述條件 ； （41） 由于T=，為使兩軸向力平衡，必須滿足 （42）式中，Fa1，Fa2為軸向力，Fn1，Fn2為圓周力r1，r2為節圓半徑；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。斜齒輪螺旋角可在下面提供的范圍內選用：兩軸式變速器為 20176。～30176。中間軸式變速器為 22176。～34176。貨車變速器：18176。～34176。 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。 通常跟據齒輪模數m的大小來選定齒寬。 直齒：b=KCm, KC為齒寬系數，～ 斜齒：b= KCmn，～第一軸常嚙合齒輪副的齒寬系數，KC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。齒輪的變位是齒輪設計中一個非常重要的環節。采用變位齒輪，除為了避免齒輪產生根切和配湊中心距以外，它還影響齒輪的強度，使用平穩性，耐磨性、抗膠合能力及齒輪的嚙合噪聲。變位齒輪主要有兩類：高度變位和角度變位。高度變位齒輪副的一對嚙合齒輪的變位系數的和為零。高度變位可增加小齒輪的齒根強度，使它達到和大齒輪強度想接近的程度。高度變位齒輪副的缺點是不能同時增加一對齒輪的強度，也很難降低噪聲。角度變位齒輪副的變位系數之和不等于零。角度變位既具有高度變位的優點，有避免了其缺點。有幾對齒輪安裝在中間軸和第二軸上組合并構成的變速器，會因保證各檔傳動比的需要，使各相互嚙合齒輪副的齒數和不同。為保證各對齒輪有相同的中心距，此時應對齒輪進行變位。當齒數和多的齒輪副采用標準齒輪傳動或高度變位時，則對齒數和少些的齒輪副應采用正角度變位。由于角度變位可獲得良好的嚙合性能及傳動質量指標，故采用的較多。對斜齒輪傳動，還可通過選擇合適的螺旋角來達到中心距相同的要求。變速器齒輪是在承受循環負荷的條件下工作，有時還承受沖擊負荷。對于高檔齒輪，其主要損壞形勢是齒面疲勞剝落，因此應按保證最大接觸強度和抗膠合及耐磨損最有利的原則選擇變位系數。為提高接觸強度，應使總變位系數盡可能取大一些，這樣兩齒輪的齒輪漸開線離基圓較遠，以增大齒廓曲率半徑，減小接觸應力。對于低檔齒輪，由于小齒輪的齒根強度較低，加之傳遞載荷較大，小齒輪可能出現齒根彎曲斷裂的現象。總變位系數越小，一對齒輪齒根總厚度越薄，齒根越弱，抗彎強度越低。但是由于輪齒的剛度較小，易于吸收沖擊振動，故噪聲要小些。根據上述理由，為降低噪聲，對于變速器中除去一、二檔和倒檔以外的其它各檔齒輪的總變位系數要選用較小的一些數值，以便獲得低噪聲傳動。齒輪可與軸設計為一體或分開，然后用花鍵，過盈配合或滑動支承等方式與軸連接。 齒輪尺寸小又與軸分開時，其內孔直徑到齒根圓處的厚度b()影響齒輪強度，要求尺寸b應該大于或等于輪齒危險斷面處的厚度。為了使齒輪裝到軸上以后保持足夠大的穩定性，齒輪輪轂部分寬度尺寸C，在結構允許條件下應盡可能取大些，至少滿足尺寸C=(1．2～1．4)d2，d2為花鍵內徑。為了減小質量，輪輻處厚度δ應在滿足強度的條件下設計得薄些。，可取為花鍵內徑的1．25～1．40倍。齒輪表面粗糙度數值降低，則噪聲減小，齒面磨損速度減慢，提高了齒輪壽命。汽車齒輪齒面的表面粗糙度應在0．80～0．40m范圍內選用。在初選中心距，齒輪模數和螺旋角以后，可根據變速器的檔數，傳動比和傳動方案來分配各檔齒輪的齒數。以本次設計五檔變速器為例，說明分配齒數的方法。盡可能使各檔齒輪的齒數比應該不是整數。 一檔傳動比 i1=(z23z12)/(z2z18) (43)如果z12z18齒數確定了，則z23與z2的傳動比可求出。為了求z12z18的齒數，先求其齒數和Zh直齒Zh=2A/m斜齒Zh=2Acosb/Mn 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z12/z18的傳動比大些，在i1已定的情況下，z23/z2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，還受中間軸軸徑尺寸的限制，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檔傳動比i1=～，中間軸上一檔齒輪數可在15～17間取，貨車在2～17間取。因為計算齒數和zh后，經過取整數使中心距有了變化，所以應根據zh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檔齒輪齒數分配的依據。求出傳動比z23/z2=i1z18/z12，而常嚙合傳動齒輪中心距和一檔齒輪的中心距相等，即A=mn(z2+z23)/2cos (44) 解方程式（43）和式（44）求z2與z23,求出的z2，z23都應取整數；然后核算一檔傳動比與原傳動比相差多少，如相差較大，只要調整一下齒數即可；最后根據所確定的齒數，按式（42）算出精確的螺旋角值。若二檔齒輪是直齒輪，模數與一檔齒輪相同時，則得：i2=z23z7/z2z21 (45)A=m(z7+z21)/2 (46)解兩方程式求出z7,z21。用取整后z7,z21的計算中心距，若與中心距A有偏差，通過齒輪變位來調整。二檔齒輪是斜齒輪，螺旋角與常嚙合齒輪的不同時，由式(45)得Z7/z21=i2z2/z23,而A=Mn(z7+z21)/2cos此外，從抵消或減少中間軸上的軸向力出發，還必須滿足下列關系式tan/tan=z2(1+z7/z21)/(z2+z23) (47)聯解上述三個方程式，可求出z7,z21和三個參數。但借此方程組比較麻煩，可采用比較方便的試湊法，即先選定螺旋角，解式(46)和（47)式，求出z7,z21，再把z7,z21及代入式(44)中，檢查是否滿足或近似滿足軸向力平衡的關系。如相差太大，則要調整螺旋角，重復上述過程，直至符合設計要求為止。其他各檔齒輪的齒數用同一方法確定。倒檔齒輪選用的模數往往與一檔相同。圖43所是倒檔齒輪z10的齒數，一般在2123之間，初選z10后，可計算出中間軸與倒檔軸的中心距A’A’=m(z18+z17)/2為保證倒檔齒輪的嚙合和不產生運動干涉，齒輪18和19的齒頂圓之間應保持在以上的間隙，則齒輪9的齒頂圓直徑應為De18/2++De19/2=A’。De19=2A’De181根據求得的De19，再選擇適當的齒數及采用變位齒輪，使齒頂圓De19符合上式。最后計算倒檔軸與第二軸的中心距。：初取中心矩A=125，直齒輪的模數m=,則Zh==,取整Zh=～17之間選用[7]，選用z18=13,z12=Zh－z18=56－13=43, 修正A=56/2==。=由以上兩式，再取螺旋角為25176。，求得z2=19,z23=42.二檔齒輪的齒數和螺旋角的計算：A=，, ，由以上三個方程，解得z11=39,z20=20,=176。三檔齒輪的齒數和螺旋角的計算：A=，由以上三個方程解得z7=31,z21=28,=176。四檔齒輪的齒數和螺旋角：A=，由以上三個方程解得z6=25,z22=36,=176。倒檔齒輪齒數的確定：初選z19=22,=De18/2++De19/2=A’。De19=2A’De181修正中間軸與倒檔軸之間的距離mm.綜上所述，齒輪編號齒數分度圓直徑模數螺旋角齒寬2197925266253073142811394301243032172102518130501922990262020430212843022363023422528變速器各檔傳動比一檔傳動比：=二檔傳動比：三檔傳動比：四檔傳動比：五檔傳動比：倒檔傳動比： 齒輪的材料及其選擇原則由齒輪的失效形式可知，設計齒輪傳動時，應是齒面具有較高的抗磨損、抗點蝕、抗膠合及抗塑性變形的能力。因此，對齒輪材料性能的基本要求為：齒面要硬，齒芯要韌。剛才的韌性較好，耐沖擊，還可通過熱處理或化學處理來改善其力學性能及提高齒面的硬度，故最適合用來制造齒輪。①鍛鋼除尺寸過大或者是結構形狀復雜只宜鑄造者外，一般都用鍛鋼制造齒輪，%～%的碳鋼或合金鋼。制造齒輪的鍛鋼可分為：經熱處理后切齒的齒輪所用的鍛鋼 度與強度、速度及精度都要求不高的齒輪，應采用軟齒面（硬度≤350HBS）以便切齒，并使刀具不致迅速磨損變鈍。因此，應將齒輪毛坯經過常化（正火）或調質處理后切齒。切制后即為成品。其精度一般為8級，精切時可達7級。這類齒輪制造簡便、經濟、生產率高。需進行精加工的齒輪所用的鍛鋼 高速、重載及精密機器（如精密機床、航空發動機）所用的主要傳動齒輪，除要求材料性能外，輪齒具有高強度及齒面的高硬度（如58～65HRC）外，還應進行磨齒等精加工。合金鋼材根據所含金屬的成分及性能，可分別是材料的韌性、耐沖擊、耐磨及抗膠合的性能等獲得提高，也可通過熱處理或化學熱處理改善材料的力學性能及提高齒面的硬度。所以對于及時高速、重載，又要求尺寸小、質量輕的航空齒輪，就都用性能優良的合金鋼來制造。②鑄鋼鑄鋼的耐磨性及強度均較好，但應經過退火及常化處理，必要時也可進行調質處理。鑄鋼常用于尺寸較大的齒輪。灰鑄鐵性質較脆，抗沖擊及耐磨性均較差，但抗膠合及抗點蝕的能力較好。灰鑄鐵齒輪常用于工作平穩，速度較低，功率不大的場合。對于高速、輕載及精度不高的齒輪傳動，為了降低噪聲，常用非金屬材料（日夾布塑膠、尼龍等）作小齒輪，大齒輪仍用鋼或鑄鐵制造。為使大齒輪具有足夠的抗磨損及抗點蝕的能力，齒面的硬度應為250～350 HBS。齒輪材料的種類很多，在選擇時應考慮的因素也很多，下述幾點可供選擇材料時參考：⑴齒輪材料必須滿足工作條件的要求。例如，用于飛行器上的齒輪，要