挡.五挡.倒挡.图.齿形系数图将上述有关参数据代入公式.，整理得到.式中计算载荷•法向模数齿数斜齿轮螺旋角应力集中系数，.齿形系数，可按当量齿数在图中查得齿宽系数.重合度影响系数，.。

当计算载荷取作用到变速器第轴上的最大转矩时，对乘用车常啮合齿轮和高挡齿轮，对货车为。

计算挡齿轮，的弯曲应力，.计算二挡齿轮，的弯曲应力.计算三挡齿轮，的弯曲应力计算四挡齿轮，的弯曲应力计算常啮合齿轮，的弯曲应力.齿轮接触应力校核.式中轮齿接触应力齿面上的法向力，圆周力，计算载荷•为节圆直径节点处压力角，为齿轮螺旋角齿轮材料的弹性模量齿轮接触的实际宽度，主从动齿轮节点处的曲率半径，直齿轮，斜齿轮，主从动齿轮节圆半径。

将作用在变速器第轴上的载荷作为作用载荷时，变速器齿轮的许用接触应力见表.。

表.变速器齿轮的许用接触应力齿轮渗碳齿轮液体碳氮共渗齿轮挡和倒挡常啮合齿轮和高挡变速器齿轮多数采用渗碳合金钢，其表层的高硬度与芯部的高韧性相结合能大大提高齿轮的耐磨性及抗弯曲疲劳和接触疲劳的能力。

对齿轮进行强力喷丸处理以后，轮齿产生残余压应力，齿轮弯曲疲劳寿命可成倍提高，接触疲劳寿命也有明显改善。

计算挡齿轮，的接触应力计算二挡齿轮，的接触应力计算三挡齿轮，的接触应力计算四挡齿轮，的接触应力常啮合齿轮，的接触应力.计算各挡齿轮的受力挡齿轮，的受力二挡齿轮，的受力三挡齿轮，的受力四挡齿轮，的受力五挡齿轮，的受力倒挡齿轮，的受力，，.轴的结构尺寸设计初选轴的直径变速器轴在工作时承受转矩弯矩，因此应具备足够的强度和刚度。

轴的刚度不足，在负荷的作用下，轴会产生过大的变形，影响齿轮的经常啮合，产生过大的噪声，并会降低齿轮的使用寿命。

设计变速器时主要考虑的问题有已知中间轴式变速器中心距，第二轴和中间轴中部直径，轴的最大直径和支承距离的比值对中间轴，对第二轴，。

第轴花键部分直径可按式.初选.式中经验系数，发动机最大转矩.。

第轴花键部分直径取第二轴最大直径.取中间轴最大直径.取第二轴第轴及中间轴第二轴支承之间的长度取中间轴支承之间的长度取，第轴支承之间的长度取.轴的强度验算轴的刚度的计算对齿轮工作影响最大的是轴在垂直面内产生的挠度和轴在水平面内的转角。

前者使齿轮中心距发生变化，破坏了齿轮的正确啮合后者使齿轮相互歪斜，致使沿齿长方向的压力分布不均匀。

初步确定轴的尺寸以后，可对轴进行刚度和强度验算。

轴的挠度和转角可按材料力学的有关公式计算。

计算时，仅计算齿轮所在位置处轴的挠度和转角。

第轴常啮合齿轮副，因距离支承点近，负荷又小，通常挠度不大，故可以不必计算。

如图.所示图.变速器轴的挠度和转角若轴在垂直面内挠度为，在水平面内挠度为和转角为，可分别用下式计算.式中齿轮齿宽中间平面上的径向力齿轮齿宽中间平面上的圆周力弹性模量，.惯性矩，对于实心轴，轴的直径，花键处按平均直径计算齿轮上的作用力距支座的距离支座间的距离。

轴的全挠度为。

轴在垂直面和水平面内挠度的允许值为，。

齿轮所在平面的转角不应超过.。

图.轴受力情况图第轴常啮合齿轮副，因距离支撑点近，负荷又小，通常挠度不大，可以不必计算二轴的刚度档时，二档时，三档时，四档时，倒档时，中间轴刚度图.轴受力情况图档时，四档时，二档时，倒档时，轴的强度的计算二轴的强度校核输出轴弯矩扭矩图，如图.图.输出轴弯矩扭矩图档时挠度最大，最危险，因此校核。

求水平面内支反力和弯矩由以上两式可得.，.，求垂直面内支反力和弯矩由以上两式可得.，.，，按第三强度理论得.中间轴强度校核中间轴弯矩扭距，如图.图.中间轴弯矩扭距求水平面内支反力和弯矩由以上两式可得.，.，，求垂直面内支反力和弯矩由以上两式可得.，.，按第三强度理论得轴承选择与寿命计算轴及轴承的校核由于工作转速和轴颈的要求，初选轴轴承型号为，正装。

档时传递的轴向力最大，.求水平面内支反力和弯矩由以上两式可得.，.，求垂直面内支反力和弯矩由以上两式可得.，.，，按第三强度理论得.因此轴的强度足够。

校核轴承寿命Ⅰ求水平面内支反力和弯矩由以上两式可得.，.，Ⅱ内部附加力，由机械设计手册查得.Ⅲ轴向力和由于所以轴承被放松，轴承被压紧Ⅳ求当量动载荷查机械设计课程设计得径向当量动载荷Ⅴ校核轴承寿命预期寿命，为寿命系数，对球轴承对滚子轴承。

.合格中间轴及轴承的校核由于工作转速和轴颈的要求，初选轴轴承型号为，正装。

档时传递的轴向力最大，.求水平面内支反力和弯矩由以上两式可得.，.，求垂直面内支反力和弯矩由以上两式可得.，，按第三强度理论得.因此轴的强度足够。

校核轴承寿命Ⅰ求水平面内支反力和弯矩由以上两式可得.，.，Ⅱ内部附加力，由机械设计手册查得.Ⅲ轴向力和由于所以轴承被放松，轴承被压紧Ⅳ求当量动载荷查机械设计课程设计得径向当量动载荷Ⅴ校核轴承寿命预期寿命.合格.本章小结本章重点对各挡齿轮进行了校核包括对各挡齿轮弯曲应力接触应力的计算，结合轴在水平和垂直面的受力图以及弯矩图扭矩图合成弯矩图，计算轴在垂直面内产生的挠度和轴在水平面内的转角以及轴在合成弯矩作用下的应力，最后对输入输出轴上各轴承进行初选和校核。

这节是此次设计中最重要的环节。

第章变速器同步器及其结构元件设计.同步器的功用及分类同步器有常压式惯性式和惯性增力式三种。

常压式同步器结构虽然简单，但有不能保证啮合件在同步状态下即角速度相等换档的缺点，现已不用。

得到广泛应用的是惯性式同步器。

按结构分，惯性式同步器有锁销式滑块式锁环式多片式和多锥式几种。

虽然它们结构不同，但是它们都有摩擦元件锁止元件和弹性元件。

考虑到本设计为轿车变速器，故选用锁环式同步器。

惯性式同步器惯性式同步器能做到换档时，在两换档元件之间的角速度达到完全相等之前不允许换档，因而能很好地完成同步器的功能和实现对同步器的基本要求。

锁环式同步器结构如图.所示，锁环式同步器的结构特点是同步器的摩擦元件位于锁环或和齿轮或凸肩部分的锥形斜面上。

作为锁止元件是在锁环或上的齿和做在啮合套上齿的端部，且端部均为斜面称为锁止面。

在不换档的中间位置，滑块凸起部分嵌入啮合套中部的内环槽中，使同步器用来换档的零件保持在中立位置上。

滑块两端伸入锁环缺口内，而缺口的饿尺寸要比滑块宽个接合齿。

锁环同步环滑块弹簧圈齿轮啮合套座啮合套图.锁环式同步器锁环式同步器工作原理同步器锁止位置同步器换档位置锁环啮合套啮合套上的接合套滑块图.锁环式同步器的工作原理换档时，沿轴向作用在啮合套上的换档力，推啮合套并带动滑块和锁环移动，直至锁环面与被接合齿轮上的锥面接触为止。

之后，因作用在锥面上的法向力与两锥面之间存在速度差，致使在锥面上作用有摩擦力矩，它使锁环相对啮合套和滑块转过个角度，并由滑块予以确定。

接下来，啮合套的齿端与锁环齿端的锁止面接触图.，使啮合套的移动受阻，同步器处于锁止状态。

换档力将锁环继续压靠在锥面上，并使摩擦力矩增大，与此同时在锁止面处作用有与之方向相反的拨环力矩。

齿轮与锁环的角速度逐渐接近，在角速度相等的瞬间，同步过程结束。

之后，摩擦力矩随之消失，而拨环力矩使锁环回位，两锁止面分开，同步器解除锁止状态，啮合套上的接合齿在换档力作用下通过锁环去与齿轮上的接合齿啮合图.，完成同步换档。

锁环式同步器有工作可靠零件耐用等优点，但因结构布置上的限制，转矩容量不大，而且由于锁止面在锁环的接合齿上，会因齿端磨损而失效，因而主要用于乘用车和总质量不大的货车变速器中。

锁环式同步器主要尺寸的确定接近尺寸同步器换档第阶段中间，在摩擦锥环侧面压在摩擦锥盘侧边的同时，且啮合套相对锁销作轴向移动前，滑动齿套接合齿与锥环接合齿倒角之间的轴向距离，称为接近尺寸。

尺寸应大于零，取。

本设计取为.。

分度尺寸锁销中部倒角与销孔的倒角互相抵触时，滑动齿套接合齿与摩擦锥环接合齿中心线间的距离，称为分度尺寸。

尺寸应等于接合齿齿距。

尺寸和是保证同步器处于正确啮合锁止位置的重要尺寸，应予以控制。

锁销端隙锁销端隙系指锁销端面与摩擦锥环端面之间的间隙，同时，滑动齿套端面与摩擦锥环端面之间的间隙为，要求。

若，则换档时，在摩擦锥面尚未接触时，滑动齿套接合齿的锁止面已位于接触位置，即接近尺寸，此刻因摩擦锥环浮动，摩擦面处无摩擦力矩作用，致使同步器失去锁止作用。

为保证，应使，通常取.左右。

摩擦锥环端面与齿轮接合齿端面应留有间隙，并可称之为后备行程。

预留后备行程的原因是摩擦锥环的摩擦锥面会因摩擦而磨损，在换档时，摩擦锥环要向齿轮方向增加少量移动。

随着磨损的增加，这种移动量也逐渐增多，导致间隙逐渐减少，直至为零此后，两摩擦锥面间会在这种状态下出现间隙和失去摩擦力矩。

而此刻，若摩擦锥环上的摩擦锥面还未达到许用磨损的范围，同步器也会因失去摩擦力矩而不能实现摩擦锥环等零件与齿轮同步后换档，故属于因设计不当而影响同步器寿命。

般应取，取为.。

在空档位置，摩擦锥环锥面的轴向间隙应保持在。

.同步器主要参数的确定摩擦因数汽车在行驶过程中换档，特别是在高档区换档次数较多，意味着同步器工作频繁。

同步器是在同步环与连接齿轮之间存在角速度差的条件下工作，要求同步环有足够的使用寿命，应当选用耐磨性能良好的材料。

为了获得较大的摩擦力矩，又要求用摩擦因数大而且性能稳定的材料制作同步环。

另方面，同步器在油中工作，使摩擦因数减小，这就为设计工作带来困难。

摩擦因数除与选用的材料有关外，还与工作面的表面粗糙度润滑油种类和温度等因数有关。

作为与同步环锥面接触的齿轮上的锥面部分与齿轮做成体，用低碳合金钢制成。

对锥面的表面粗糙度要求较高，用来保证在使用过程中摩擦因数变化小。

若锥面的表面粗糙度值大，则在使用初期容易损害同步环锥面。

同步环常选用能保证具有足够高的强度和硬度耐磨性能良好的黄铜合金制造，如锰黄铜铝黄铜和锡黄铜等。

由黄铜合金与钢材构成的摩擦副，在油中工作的摩擦因数取为.。

摩擦因数对换档齿轮和轴的

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