第章变速器齿轮设计及校核.齿轮材料的选择变速器齿轮的损坏形式主要有三种齿轮折断齿面点蚀齿面胶合。．齿轮折断齿轮在啮合过程中，轮齿表面承受有集中载荷的作用。可以把轮齿看作悬臂梁，轮齿根部弯曲应力很大，过渡圆角处又有应力集中，故轮齿根部很容易发生断裂。齿轮折断有两种情况，种是齿轮受到足够大的突然载荷的冲击作用，导致齿轮断裂，这种破坏的断面为粗粒状。另种是受到多次重复载荷的作用，齿根受拉面的最大应力区出现疲劳裂缝，裂缝逐渐扩展到定深度后，齿轮突然折断。．齿面点蚀齿面点蚀是闭式齿轮传动经常出现的种损坏形式。因闭式齿轮传动齿轮在润滑油中工作，齿面长期受到脉动的接触应力作用，会逐渐产生大量与齿面成尖角的小裂缝。面裂缝中充满了润滑油，啮合时，由于齿面互相挤压，裂缝中油压增高，使裂缝继续扩展，最后导致齿面表层块块剥落，齿面出现大量扇形小麻点，这就是齿面点蚀现象。．齿面胶合高速重载齿轮传动轴线不平行的螺旋齿轮传动及双曲面齿轮传动，由于齿面相对滑动速度大，接触压力大，使齿面间滑动油模破坏，两齿面间金属材料直接接触，局部温度过高，互相熔焊粘联，齿面沿滑动方向形成撕伤痕迹，这种损坏形式叫胶合。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，都是提高轮齿弯曲疲劳强度的措施。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，提高齿面强度等，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，提高齿面强度，选择适当的齿面表面处理方法和镀层等，是防止齿面胶合的措施。齿轮材料的种类很多，在选择时应考虑的因素也很多，下述几点可供选择材料时参考．齿轮材料必须满足工作条件的要求。．应考虑齿轮尺寸的大小毛坯成型方法及热处理和制造工艺。．正火碳钢。．合金钢常用于制作高速重载并在冲击载荷下工作的齿轮。．飞行器中的齿轮传动，要求齿轮尺寸尽可能小，应采用表面硬化处理的高强度合金钢。对硬度的软齿面齿轮，为使两轮寿命接近，小齿轮材料硬度应略高于大齿轮，且使两轮硬度差在左右。为提高抗胶合性能，大小轮应采用不同钢号材料。现代汽车变速器齿轮大都采用渗碳合金钢制造，使轮齿表面的高硬度与轮齿心部的高韧性相结合，大大提高了其接触强度弯曲强度及耐磨性。在选择齿轮的材料及热处理时也应考虑其加工性能及制造成本。现在汽车变速器齿轮的常用材料是,也有采用的。这些低碳合金钢都需随后的渗碳淬火处理，以提高表面硬度，细化材料晶粒。为消除内应力，还要进行回火。变速器齿轮轮齿表面渗碳层深度的推荐范围如下渗碳层深度.渗碳层深度渗碳层深度渗碳齿轮在淬火回火后，要求轮齿的表面硬度为，心部硬度为。些轻型以下的载货汽车和轿车等变速器的小模数齿轮，采用了或钢并进行表面氰化处理。这种中碳铬钢具有满意的锻造性能及良好的强度指标，氰化钢热处理后变形小也是优点。但由于氰化层较薄且钢的含碳量又高，故接触强度和承载能力均受到限制。.各轴的转矩计算发动机最大扭矩为•，齿轮传动效率，离合器传动效率，轴承传动效率。Ⅰ轴.•中间轴•Ⅱ轴档•二档.对轿车，为加大重合度已降低噪声，取小些对货车，为提高齿轮承载力，取大些。变速器齿轮用,啮合套或同步器的接合齿压力角用。斜齿轮在变速器中得到广泛的应用。选斜齿轮的螺旋角，要注意它对齿轮工作噪声齿轮的强度和轴向力的影响。从提高低档齿轮的抗弯强度出发，不希望用过大的螺旋角而从提高高档齿轮的接触强度着眼，应选用较大螺旋角。斜齿轮传递转矩时，要产生轴向力并作用到轴承上。设计时应力求中间轴上同时工作的两对齿轮产生轴向力平衡，以减少轴承负荷，提高轴承寿命。因此，中间轴上的不同档位齿轮的螺旋角应该是不样的。为使工艺简便，在中间轴轴向力不大时，可将螺旋角设计成样的，或者仅取为两种螺旋角。中间轴上全部齿轮的螺旋方向应律取为右旋，则第第二轴上的斜齿轮应取为左旋。轴向力经轴承盖作用到壳体上。档和倒档设计为直齿时，在这些档位上工作，中间轴上的轴向力不能抵消但因为这些档位使用得少，所以也是允许的，而此时第二轴则没有轴向力作用。根据图可知，欲使中间轴上两个斜齿轮的轴向力平衡，须满足下述条件.由于，为使两轴向力平衡，必须满足.式中为轴向力为圆周力为节圆半径为中间轴传递的转矩。图中间轴轴向力的平衡最后可用调整螺旋角的方法，使各对啮合齿轮因模数或齿数和不同等原因而造成的中心距不等现象得以消除。斜齿轮螺旋角可在下面提供的范围内选用两轴式变速器为中间轴式变速器为货车变速器汽车变速器的齿形压力角及螺旋角按表.选取。表.汽车变速器齿轮的齿形压力角与螺旋角项目车型齿形压力角螺旋角轿车高齿并修形的齿形，般货车规定的标准齿形重型车规定的标准齿形低档倒档齿轮，小螺旋角齿宽在选择齿宽时，应该注意齿宽对变速器的轴向尺寸质量齿轮工作平稳性齿轮强度和齿轮工作时的受力均匀程度等均有影响。考虑到尽可能缩短变速器的轴向尺寸和减少质量，应该选用较小的齿宽。通常根据齿轮模数的大小来选定齿宽直齿，为齿宽系数，取为斜齿，取为。采用啮合套或同步器换档时，其接合齿的工作宽度初选时可取为。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。我国规定，齿顶高系数取为.。齿轮的修正为了改善齿轮传动的些性能，常对齿轮进行修正。修正的方法有三种．加工时改变刀具与齿轮毛坯的相对位置，又称变位．改变刀具的原始齿廓参数．改变齿轮齿廓的局部渐开线，又称修形。齿轮的变位是齿轮设计中个非常重要的环节。采用变位齿轮，除为了避免齿轮产生根切和配凑中心距以外，它还影响齿轮的强度，使用平稳性，耐磨性抗胶合能力及齿轮的啮合噪声。变位齿轮主要有两类高度变位和角度变位。高度变位齿轮副的对啮合齿轮的变位系数的和为零。高度变位可增加小齿轮的齿根强度，使它达到和大齿轮强度想接近的程度。高度变位齿轮副的缺点是不能同时增加对齿轮的强度，也很难降低噪声。角度变位齿轮副的变位系数之和不等于零。角度变位既具有高度变位的优点，又避免了其缺点。有几对齿轮安装在中间轴和第二轴上组合并构成的变速器，会因保证各档传动比的需要，使各相互啮合齿轮副的齿数和不同。轴上以后，保持足够大的稳定性，齿轮轮毂部分的宽度尺寸，在结构允许条件下应尽可能取大些，至少满足尺寸要求式中花键内径。图变速器齿轮尺寸控制图齿轮表面粗糙度数值降低，则噪声减少，齿面磨损速度减慢，提高了齿轮寿命。变速器齿轮齿面的表面粗糙度应在范围内选用。变速器自动脱档分析自动脱档是变速器的主要故障之。由于接合齿磨损变速器刚度不足以及振动等原因，都会导致自动脱档。为解决这个问题，除工艺上采取措施以外，目前在结构上采取措施且行之有效的方案有以下几种．将两接合齿的啮合位置错开，如图所示。这样在啮合时，使接合齿端部超过被接合齿的。使用中两齿接触部分受到挤压同时磨损，并在接合齿端部形成凸肩，可用来阻止接合齿自动脱档。．将啮合齿套齿座上前齿圈的齿厚切薄切下，这样，换档后啮合套的后端面被后齿圈的前端面顶住，从而阻止自动脱档，如图所示。．将接合齿的工作面设计并加工成斜面，形成倒锥角般倾斜，使接合齿面产生阻止自动脱档的轴向力，如图所示。这种方案比较有效，应用较多。将接合齿的齿侧设计并加工成台阶形状，也具有相同的阻止自动脱档的效果。图防止自动脱挡的机构措施.本章小结本章主要确定了皮卡的主要参数，以及针对变速器传动机构的布置方案，这是设计本课题的前提，为之后的设计确定了方向。第章变速器主要参数的确定.变速器档位数目及各档传动比的确定变速器档位数目的确定近年来，为了降低油耗，变速器的档数有增加的趋势。目前，乘用车般用个档位的变速器。发动机排量大的乘用车变速器多用个档。商用车变速器采用个档或多档。总质量.以下的货车多采用四档变速器，总质量的货车多采用五档变速器。总质量大于的货车多采用六档变速器。多档变速器多用于总质量大些的货车和越野汽车上。本设计采用五档变速器。主传动比的确定.式中汽车行驶速度发动机转速车轮滚动半径变速器传动比主减速器传动比。.式中发动机最大扭矩•发动机最大功率发动机最大功率转速转矩适应系数.式中发动机最大扭矩转速。已知最高车速最高档为直接档，传动比车轮滚动半径由所选用的轮胎规格得到.发动机最大功率转速发动机转速由公式.得到主传动比变速器各档传动比的确定汽车行驶方程式.汽车爬坡时车速不高，空气阻力可忽略，则最大驱动力用于克服轮胎与路面间的滚动阻力及爬坡阻力。故有.般货车的最大爬坡度约为，即.则由最大爬坡度要求的变速器挡传动比为.式中汽车总质量，重力加速度，道路附着系数，驱动车轮的滚动半径，发动机最大转矩，•主减速比，汽车传动系的传动效率，。将各数据代入式.中得根据驱动车轮与路面的附着条件.可求得变速器档传动比为.式中汽车满载静止与水平路面时驱动桥给地面的载荷，因为货车后轮双胎满载时后轴的轴荷分配范围为，所以.道路的附着系数，计算时取其他参数同式.。将各数据代入式.得通过以上计算可得到，国产汽车中，轿车变速.选择发动机型号根据现在载货汽车选用发动机的情况，参照款型奥腾皮卡，针对本次设计任务选用柴油发动机。表.柴油发动机技术参数发动机型号发动机形式四缸直列，高压共轨燃油种类柴油排量.排放标准国Ⅲ最大输出功率最大扭矩•最大扭矩转速最大功率转速.确定最高车速.式中发动机最大功率，传动系传动效率，取.汽车总质量，重力加速度，滚动阻力系数，对载货汽车取.最高车速，空气阻力系数，轿车取，客车取，货车取汽车正面投影面积若无测量数据，可按前轮距汽车总高汽车总宽等尺寸近似计算对轿车.，对载货汽车。.由公式得算出,该车满足要求。.变速器传动机构的布置机械式变速器具有结构简单传动效率高制造成本低和工作可靠等优点，故在不同形式的汽车上得到广泛应用。通常，有级变速器具有三个四个五个前进档重型载货汽车和重型越野车则采用多档变速器，其前进档位数多达个甚至个。变速器档位的增多可提高发动机的功率利用率汽车的燃料经济性和平均车速，从而可提高汽车的运输效率，降低运输成本。但档位数的增多也使变速器的尺寸及质量增大，结构复杂，制造成本提高，操纵也复杂。些轿车和货车的变速器，采用仅在良好的路面和空载行驶时才使用的超速档。采用传动比小于约为的超速档，可充分地利用发动机功率，降低单位行驶里程的发动机曲轴总转数，因而会减少发动机的磨损，降低燃料消耗。但与传动比为的直接档比较，采用超速档会降低传动效率。机械式变速器的传动效率与所选用的传动方案有关，包括齿轮副的数目齿轮的转速传递的功率润滑系统的有效性齿轮及轴以及壳体等零件的制造精度刚度等。两轴式变速器和中间轴式变速器的特点分析．两轴式变速器两轴式变速器多用于发动机前置前轮驱动的汽车上。其特点是变速器输出轴与主减速器主动齿轮做成体，发动机纵置时，主减速器采用弧