（终稿）四轮驱动汽车变速器设计（全套完整有CAD）

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合为前提条件。设计阶段可根据经验和已知条件先初选轴的直径，然后根据公式进行有关刚度和强度方面的验算。初选轴的直径轴的径向及轴向尺寸对其刚度影响很大，且轴长与轴径应协调，变速器轴的最大直径与支承间的距离可按下列关系式初选对第轴及中间轴，.对输二轴.中间轴式变速器第二轴与中间轴的最大直径可根据中心距按下式初选.第轴花键部分直径可根据发动机最大转矩按下式初选初选的轴径还需根据变速器的结构布置和轴承与花键，弹性档圈等标准以及轴的刚度与强度验算结果进行修正。经过计算得第轴花键部分直径中间轴的最大直径支承间的距离第二轴的的最大直径支承间的距离轴的刚度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，如图.所示，致使沿齿长方向的压力分布不均匀。轴在垂直面内的变形轴在水平面内的变形图.变速器轴的变形示意简图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。变速器齿轮在轴上的位置如图.所示时，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为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为齿轮上的作用力距支座的距离支座间的距离。图.变速器轴的挠度和转角轴的全挠度为.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.。第轴的刚度变速器工作时，中间轴的刚度档工作时的刚度计算用的齿轮啮合的圆周力，径向力及轴向力，可按下式求出.档工作时，二档工作时的刚度计算用的齿轮啮合的圆周力，径向力，可按下式求出二档工作时，三档工作时的刚度计算用的齿轮啮合的圆周力，径向力，可按下式求出三档工作时，四档工作时的刚度计算用的齿轮啮合的圆周力，径向力，可按下式求出四档工作时，倒档工作时的刚度计算用的齿轮啮合的圆周力，径向力，可按下式求出倒档工作时，第二轴的刚度档工作时的刚度计算用的齿轮啮合的圆周力，径向力及轴向力，可按下式求出.档工作时，二档工作时的刚度计算用的齿轮啮合的圆周力，径向力，可按下式求出二档工作时，三档工作时的刚度计算用的齿轮啮合的圆周力，径向力，可按下式求出三档工作时，四档工作时的刚度计算用的齿轮啮合的圆周力，径向力，可按下式求出四档工作时，倒档工作时的刚度计算用的齿轮啮合的圆周力，径向力，可按下式求出倒档工作时，.中心距变位系数中心距变动系数.齿顶降低系数.分度圆直径齿顶高齿根高齿全高齿顶圆直径齿根圆直径法向基节.基圆直径法面分度圆弧齿厚当量齿数.本章小结本章主要介绍了变速器主要参数的选择，包括确定档数传动比范围，根据最大爬坡度和驱动轮与地面的附着力确定档传动比，进而确定其它各档传动比，选择中心距以及齿轮参数，根据变速器的传动示意图确定各档齿轮齿数，进行各档齿轮变位系数的分配。最后列出了各档齿轮的几何尺寸。为以后齿轮轴的设计计算做了准备。第章变速器主要结构元件的设计与计算.齿轮损坏的原因及形式变速器齿轮的损坏形式主要有轮齿折断齿面疲劳剥落点蚀齿面胶合以及移动换档齿轮端部破坏。齿轮在啮合过程中，轮齿根部产生弯曲应力，过渡圆角处又有应力集中，故当齿轮受到足够大的载荷作用，其根部的弯曲应力超过材料的许用应力时，轮齿就会断裂。这种由于强度不够而产生的断裂，其断面为次性断裂所呈现的粗粒状表面。在汽车变速器中这种破坏情况很少发生。而常见的断裂是由于在重复载荷作用下使齿根受拉面的最大应力区出现疲劳裂缝而逐渐扩展到定深度后产生的折断，其破坏断面在疲劳裂缝部分呈光滑表面，而突然断裂部分呈粗粒状表面。变速器低档小齿轮由于载荷大而齿数少齿根较弱，其主要的破坏形式就是这种弯曲疲劳断裂。齿面点蚀是常用的高档齿轮齿面接触疲劳的破坏形式。齿面长期在脉动的接触应力作用下，会逐渐产生大量与齿面成尖角的小裂缝。啮合时由于齿面的相互挤压，使充满了润滑油的裂缝处油压增高，导致裂缝的扩展，最后产生剥落，使齿面上形成大量的扇形小麻点，即所谓点蚀。点蚀使齿形误差加大而产生载荷，甚至可能引起轮齿折断。通常是靠近节圆根部齿面处的点蚀较靠近节圆顶部齿面处的点蚀严重主动小齿轮较被动大齿轮严重。对于高速重载齿轮，由于齿面相对滑动速度高接触压力大且接触区产生高温而使齿面间的润滑油膜破坏，使齿面直接接触。在局部高温高压下齿面互相熔焊粘连，齿面沿滑动方向形成撕伤痕迹的损坏形式称为齿面胶合。在般的汽车变速器中，产生胶合损坏的情况较少。增大轮齿根部齿厚，加大齿根圆角半径，采用高齿，提高重合度，增多同时啮合的轮齿对数，提高轮齿柔度，采用优质材料等，都是提高轮齿弯曲强度的措施。合理选择齿轮参数及变位系数，增大齿廓曲率半径，降低接触应力，提高齿面硬度等，可提高齿面的接触强度。采用黏度大耐高温耐高压的润滑油，提高油膜强度，选择适当的齿面表面处理和镀层等，是防止齿面胶合的措施。用移动齿轮的方法完成换档的低档和倒档齿轮，由于换档时两个进入啮合的齿轮存在角速度差，换档瞬间在轮齿端部产生冲击载荷，并造成损坏。.轮齿强度计算与其它机械设备用变速器比较，不同用途汽车的变速器齿轮使用条件相似，此外，汽车变速器齿轮用的材料，热处理的方法，加工的方法，精度级别，支承方式也基本致。因此，比用计算通用齿轮强度公式更为简化些的计算公式来计算汽车齿轮，同样可以获得较为准确的结果。轮齿弯曲强度计算直齿轮弯曲应力.式中弯曲应力计算载荷•应力集中系数.摩擦力影响系数，主从动齿轮在啮合上的摩擦力的方向不同，对弯曲应力影响也不同主动齿轮.，从动齿轮.模数齿形系数，如图.所示齿宽系数直齿。斜齿轮弯曲应力.为提高接触强度，应使总变位系数尽可能取大些，这样两齿轮的齿廓渐开线离基圆较远，以增大齿廓曲率半径，减小接触应力。对于低档齿轮，由于小齿轮的齿根强度较低，加之传递载荷较大，小齿轮可能出现齿根弯曲断裂的现象。为提高小齿轮的抗弯强度，应根据危险断面齿厚相等的条件来选择来选择大小齿轮的变位系数，此时小齿轮的变位系数，此时小齿轮的变位系数大雨零。由于工作需要，有时齿轮齿数取得少如挡主动齿轮会造成轮齿根切。这不仅削弱了轮齿的抗弯强度，而且使重合度减少。此时应对齿轮进行正变位，以消除根切现象。总变位系数减少，对齿轮齿根总的厚度越薄，齿根越弱，抗弯强度越低。但是由于轮齿的刚度减小，易于吸收冲击振动故噪声要小些。另外，值越小，齿轮的齿形重合度越大，这不但对降噪有利，而且由于齿形重合度增大，单齿承受最大载荷时的着力点距齿根近，弯曲力矩减小，相当于齿根强度提高，对由于齿根减薄而产生的削弱强度的因素有所抵消。根据上述理由，为了降低噪声，对于变速器中除去二档和倒档以外的其他各档齿轮的总变位系数要选用较小些的数值，以便获得低噪声传动。般情况下，最高档和轴齿轮副的可以选为。随着档位的降低，值应该逐档增大。二档和倒档齿轮，应该选用较大的值，以便获得高强度齿轮副。档齿轮的值可以选用.以上。齿顶高系数齿顶高系数对重合度轮齿强度工作噪声轮齿相对滑动速度轮齿根切和齿顶厚度等有影响。若齿顶高系数小，则齿轮重合度小工作噪声大但因轮齿受到的弯矩减少，轮齿的弯曲应力也减少。因此，从前因齿轮加工精度不高，并认为轮齿上受到的载荷集中作用到齿顶上，所以曾采用过齿顶高系数为的短齿制齿轮。在齿轮加工精度提高以后，短齿制齿轮不再被采用，包括我国在内，规定齿顶高系数为.。为了增加齿轮啮合的重合度，降低噪声和提高齿根强度，有些变速器采用齿顶高系数大于.的细高齿制。采用细高齿制时，必须通过验算保证齿顶厚度不得小于.。和齿轮没有根切和齿顶干涉。目前，对于细高齿制的齿顶高系数，还没有制定统的标准，由各企业自行确定，从小至.到大至.的都有，且许多变速器的对主从动齿轮的齿顶高系数不同。各档传动比及其齿轮齿数的确定在初选中心距齿轮模数和螺旋角以后，可根据变速器的档数传动比和传动方案来分配各档齿轮的齿数。应该注意的是，各档相互啮合的齿轮的齿数最好为质数，以使齿面磨损均匀。如图.是本次设计的变速器的传动方案。确定档齿轮齿数档的传动比为.为了确定，的齿数，先求其齿数和斜齿轮应取为整数，为了使尽量大些，应将取得尽量小些，这样，在已定的条件下，的传动比可小些，以使第轴常啮合齿轮可分配到较多的齿数，以便在其内腔设置第二轴的前轴承，的最少齿数受到中间轴轴颈的限制，因此，的选定应与中间轴轴颈的确定因素统考虑。为避免发生根切，增强刚度，档小齿轮应为变位齿轮。乘用车中间轴式变速器的时，则在内选择。取。则图.中间轴式变速器传动方案修正中心矩因为所以.初定中心矩应为确定常啮合齿轮副的齿数由式求得常啮合传动齿轮的传动比.而常啮合齿轮中心距与档齿轮的中心距相等，.初选解联立式.和式.得.，.取整后，所以，档实际传动比为.，与原传动比相差不大，符合要求。螺旋角确定其他各档位的齿数二档齿轮二档齿轮是斜齿轮，螺旋角与常啮合齿轮的不同时，由初选解联立式.和式.得.，.取整后，所以，二档速器最高挡是超速挡,传动比为。影响最低挡传动比选取的因素有发动