變速器設計說明書-(最新版)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上 摘 要目前，許多變速器生產企業(yè)正在研發(fā)一些燃油經濟性更好、換擋性能更高的變速器，以滿足市場上的多層次需求。汽車變速器是通過改變傳動比、改變發(fā)動機曲軸的轉矩，適應在起步、加速、行駛以及克服各種道路阻礙等不同行駛條件下對驅動輪牽引力及車速不同要求的需要。變速器是汽車傳動系中最重要的部件之一。變速器是用來改變發(fā)動機傳動到驅動輪上的轉矩和轉速，在汽車傳動系中扮演著至關重要的角色，因此必須重視對變速器的設計研究。傳統(tǒng)的變速器零件設計包括了變速器傳動布置方案的確定、變速器主要參數(shù)的選擇、變速器齒輪的設計及校核、變速器軸的設計及校核，由于變速器有較多的零件組成且零件之間的裝配關系

2、較復雜因此變速器的設計需要較長的時間和反復的實驗。本設計是在傳統(tǒng)變速器重要零件設計的基礎上運用Pro/E軟件進行三維實體模型的創(chuàng)建,可實現(xiàn)變速器的輔助設計，能快速準確的設計出變速器各主要零部件并完成裝配。從而可以縮短設計周期，降低開發(fā)成本，增加模型可信度，提高產品的質量。關鍵詞：變速器；設計；軸；校核；建模；Pro/E專心-專注-專業(yè)ABSTRACTAt present, many manufacturers are developing some better transmission fuel, higher transmission shift performance to meet t

3、he market demand for multi-level. Automotive Transmission adapt in the start, acceleration, road traffic, as well as to overcome all kinds of different driving conditions impede on different wheel traction and speed requirements is by changing the transmission ratio, the engine crankshaft torque cha

4、nge. Transmission of the automotive power train is one of the most important components. Transmission is used to change the engine to the driving wheel on the drive torque and rotational speed, in the automotive power train to play a vital role, it is necessary to attach importance to the design of

5、transmission. The traditional design of transmission components including the transmission of the determined drive layout, the main parameters of the choice of transmission, gear transmission design and verification, transmission shaft design and verification, as more transmission parts and componen

6、ts between the composition of the the relationship between the assembly of more complex design therefore require a longer transmission time and the experiment repeated. The design is an important part in the traditional design of transmission based on the use of Pro / E software to create three-dime

7、nsional solid model .And it can design a fast and accurate transmission of the major components and complete assembly. So that we can shorten the design cycle, reduce development costs and increase model credibility, improve product quality .Key words: Transmission; Design; Axis; Check; Modeling; Pr

8、o目 錄摘要.Abstract.第1章 緒論.11.1 概述.11.2 國內外研究現(xiàn)狀.1第2章 變速器傳動機構布置方案.42.1 傳動機構布置方案分析.42.2 傳動裝置布置方案分析.42.3 本章小結.5第3章 變速器主要參數(shù)的選擇.63.1 擋數(shù)的選擇及各擋傳動比的確定.63.3.1 確定擋數(shù).63.3.2 確定主減速比.63.3.3 確定各擋傳動比.63.2 中心距.73.3 齒輪參數(shù).73.3.1 模數(shù)的選取.73.3.2 壓力角.83.3.3 螺旋角.83.4 齒寬計算.83.5 各擋齒輪齒數(shù)的分配.93.5.1 確定一擋齒輪的齒數(shù).93.5.2 對中心距進行修正.93.5.3 確

9、定常嚙合傳動齒輪副的齒數(shù).93.5.4 修正螺旋角的值.103.5.5確定其它各擋的齒數(shù).103.5.6 確定倒擋的齒數(shù).103.6 變速器齒輪的幾何尺寸計算.113.6.1 直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算.113.6.2 斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算.123.6.3根據(jù)以上公式計算各齒輪參數(shù).133.7 變速器輪齒強度計算.153.7.1 齒輪彎曲強度計算.153.7.2 齒輪接觸應力計算.163.7.3 變速器齒輪具體強度校核計算.173.8 變速器齒輪的材料及熱處理.193.9 本章小結.20第4章 變速器軸設計計算.214.1 軸的功用及要求.214.2 軸尺寸的初選.214.3 軸的結構形

10、狀.224.4 軸的強度和剛度的計算.224.4.1 計算各軸上齒輪的圓周力與切向力.224.4.2 軸的剛度驗算.244.4.3 軸的強度驗算.304.5 本章小結.33第5章 變速器的同步器設計及其結構元件.345.1 同步器設計.345.1.1 慣性式同步器.345.1.2 同步器工作原理.345.1.3 主要參數(shù)的確定.355.2 變速器結構元件.375.2.1 變速器齒輪.375.2.2 變速器的軸.385.2.3 變速器殼體.385.3 本章小結.39第6章 應用pro/E進行變速器的建模與裝配.396.1 Pro/E軟件簡介.406.2 變速器齒輪幾何模型的建立.416.2.1

11、直齒圓柱齒輪的幾何模型建立.416.2.2 斜齒圓柱齒輪的幾何模型建立.446.3 變速器軸的幾何模型的建立.466.3.1 變速器第一軸的幾何模型建立.466.3.2 變速器中間軸的幾何模型建立.466.3.3 變速器第二軸的幾何模型建立.476.4 變速器其它附件幾何模型的建立. 486.4.1 軸承的幾何模型建立.486.4.2 鍵的幾何模型建立.486.4.3 箱體的幾何模型建立.496.4.4 同步器接合套及花鍵轂的幾何模型建立.506.5 變速器零件模型的虛擬裝配.53 6.5.1 變速器軸上零件與軸的虛擬裝配.53 6.5.2 變速器的整體裝配.54 6.6 本章小結.56結論.

12、58參考文獻.59致謝.60附錄.61第1章 緒 論1.1 概述汽車變速器的任務是傳遞動力,并在動力的傳遞過程中改變傳動比，以調節(jié)或變換發(fā)動機的特性，同時通過變速來適應不同的駕駛要求。由此可見，變速器在汽車傳動系中扮演著至關重要的角色。隨著科技的高速發(fā)展，人們對汽車性能的要求越來越高，汽車的性能、使用壽命、能源消耗、振動噪聲等在很大程度上取決于變速器的性能，因此必須重視對變速器的研究1。變速器由變速傳動機構和操縱機構組成，對變速器設計的基本要求如下：（1）保證汽車有必要的動力性和經濟性；（2）設置有空擋，用來切斷發(fā)動機動力向驅動輪的傳輸；（3）設置倒擋，使汽車能倒退行駛；（4）設置動力輸出裝置

13、，需要時能進行功率輸出；（5）換擋迅速、省力、方便；（6）工作可靠。汽車行駛過程中變速器不得有跳擋、亂擋及換擋沖擊等現(xiàn)象發(fā)生；（7）變速器應有高的工作效率；（8）變速器的工作噪音低。除此之外，變速器還應當滿足輪廓尺寸和質量小、制造成本低、維修方便等要求。滿足汽車有必要的動力性和經濟性指標，這與變速器的擋數(shù)、傳動比范圍和各擋傳動比有關2。汽車工作的道路條件越復雜、比功率越小，變速器的傳動比范圍越大。1.2 國內外研究現(xiàn)狀虛擬樣機是建立在計算機上的原型系統(tǒng)或子系統(tǒng)模型，它在一定程度上具有與物理樣機相當?shù)墓δ苷鎸嵍取Ｌ摂M樣機技術，是20世紀80年代隨著計算機技術的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一項計算機輔助工

14、程(CAE)技術。虛擬樣機技術強調系統(tǒng)的觀點，涉及產品全生命周期，支持對產品的全方位測試、分析與評估，強調不同領域的虛擬化的協(xié)同設計3。制造生產商將虛擬樣機技術引入各自的產品開發(fā)中，大大簡化機械產品的開發(fā)過程，大幅縮短產品開發(fā)周期，提高產品的系統(tǒng)級性能，獲得最優(yōu)化和創(chuàng)新的產品，取得了很好的經濟效益。目前，許多變速器生產企業(yè)正在研發(fā)一些燃油經濟性更好、換擋性能更高的變速器，以滿足市場上的多層次需求。汽車變速器是通過改變傳動比、改變發(fā)動機曲軸的轉拒，適應在起步、加速、行駛以及克服各種道路阻礙等不同行駛條件下對驅動車輪牽引力及車速不同要求的需要。變速器是汽車傳動系中最主要的部件之一。傳統(tǒng)的變速器設計

15、方法一般是根據(jù)性能要求利用經驗公式取值，然后驗算，如果不符合要求則根據(jù)經驗改變某些參數(shù)，繼續(xù)驗算，直至符合所有的條件與要求。這種設計方法計算量較大，而一般的經驗公式又較保守，對于不符合要求時改變的參數(shù)有一定的局限性，導致結果過于保證安全性。產品笨重，而許多性能未必很好甚至變的較差。良好的性價比需要在降低成本的基礎上提高性能，并且零部件的限制條件也越來越多，傳統(tǒng)的經驗公式已經無法滿足新型變速器設計的要求。將虛擬樣機設計方法引入變速箱的設計是及其必要的。1.3 研究內容研究變速器的組成及其工作原理，計算中間軸式變速器各部件的尺寸參數(shù)并驗證，利用相關公式及要求確定齒輪、軸、同步器、與軸承的相關參數(shù)并

16、對齒輪軸、軸承進行強度校核。對變速器結構元件、變速器殼體進行設計。應用Pro/E軟件建立變速器各部件的三維實體模型并利用其鏈接關系進行虛擬裝配。擬解決的主要問題：變速器的基本結構及其工作原理需更深一步了解和研究,以免設計時造成結構或原理上的錯誤。由于確定參數(shù)的公式較復雜，所以在選擇和計算參數(shù)時要倍加認真以免帶來重算的麻煩。Pro/E的基本知識以及其繪制各種零件的操作方法和步驟需要參考相關資料進行練習和總結以免因Pro/E的操作不夠熟練而影響畢業(yè)設計的進程。研究方法手段：先研究變速器的結構組成及其工作原理，然后對變速器的參數(shù)進行選擇和計算并對相關零部件進行強度校核。回顧Pro/E的基本知識和操作

17、方法，在Pro/E中建立變速器各部件的模型然后利用各部件的鏈接關系進行虛擬裝配。擬取得的成果的形式：完成變速器各零部件的計算、并校核。運用Pro/E軟件建立各零部件的三維實體模型，通過鏈接關系進行虛擬裝配，完成裝配圖、關鍵的零件圖一份。第2章 變速器傳動機構布置方案2.1 傳動機構布置方案分析 汽車主要參數(shù)如下表2.1。表2.1 整體設計中的汽車參數(shù)額定總質量9000kg載質量5000 kg自重4400 kg總重9400 kg車長8145mm車寬2470 mm車高2485 mm軸距4700 mm最大轉矩353 N·m最大爬坡度30%離合器單片，干式軸荷分配滿 載空 載前35%，后65

18、%前45%，后55%最高車速90km/h發(fā)動機功率99kW車輪直徑974mm2.2 傳動裝置布置方案分析我們根據(jù)汽車總布置的要求、結構工藝性、變速器的徑向尺寸、變速器齒輪的壽命、變速器的傳動效率，選擇三軸式變速器3。主要原因有：三軸式變速器第一軸的常嚙合齒輪與第二軸的各擋齒輪分別與中間軸的相應齒輪相嚙合，且第一、二軸同心，將第一、二軸直接連接起來傳遞轉矩則稱為直接擋。此時，齒輪、軸承及中間軸均不承載，而第一、二軸也僅傳遞轉矩。因此，直接擋的傳動效率高，磨損及噪聲也最小，這是三軸式的主要優(yōu)點。其他前進擋需依次經過兩對齒輪傳遞轉矩。因此，在齒輪中心距（影響變速器的主要參數(shù)）較小的情況下依然可以獲得

19、大的一擋傳動比，這是三軸式變速器的另一優(yōu)點。根據(jù)變速器在一擋和倒擋工作時有較大的力，所以變速器的低擋與倒擋，都應布置在靠近軸的支撐處，以減少軸的變形，保證齒輪重合度下降不多，然后按照從低擋到高擋順序布置各擋齒輪，這樣做既能使軸有足夠大的剛性，又能保證容易裝載。與直齒圓柱齒輪比較，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長、工作時噪聲低等優(yōu)點；缺點是制造時稍復雜，工作時有軸向力。變速器中的常嚙合齒輪均采用斜齒輪，盡管這樣會使常嚙合齒輪數(shù)增加，并導致變速器的轉動慣量增大。直齒圓柱齒輪僅用于一擋和倒擋。2.3 本章小結本章對將要設計的變速器的主要參數(shù)、傳動機構布置方案進行了分析確定，確定選擇中間軸式變速器，一擋和倒擋

20、采用直齒，其它為斜齒。第3章 變速器主要參數(shù)的選擇3.1 擋數(shù)的選擇及各檔傳動比的確定3.3.1確定擋數(shù)根據(jù)題目要求為選擇五擋變速器，即五個前進擋、一個倒擋，五擋為直接擋。車輪半徑 （3.1）3.3.2確定主減速比 五擋傳動比為1，取 （3.2） 由可知 =7。3.3.3確定各擋傳動比汽車爬陡坡時車速不高，空氣阻力可忽略，則最大驅動力用于克服輪胎與路面間的滾動阻力及爬坡阻力4。故有 （3.3） 式中： 汽車總質量； g重力加速度； 發(fā)動機最大轉矩； 主減速比； 汽車傳動系的傳動效率； 驅動車輪的滾動半徑；道路最大阻力系數(shù)；取 其中 則 =6.37。根據(jù)驅動輪與路面的附著條件取、取0.7 取7.

21、5根據(jù)等比級數(shù)分配即 ,已知=7.5經計算得 =4.55、=2.76、=1.67。3.2 中心距對中間軸式變速器，是將中間軸與第二軸之間的距離稱為變速器中心距。它是一個基本參數(shù)，其大小不僅對變速器的外形尺寸、體積和質量大小，而且對齒輪的接觸強度有影響2。初選中心距，根據(jù)經驗公式計算： （3.4）式中：變速器中心距（mm）；中心距系數(shù)，根據(jù)車的取值范圍9.0；發(fā)動機最大轉矩（N·m），已知=353 N·m；變速器一擋傳動比，已知=7.5； 變速器傳動效率，取96%。計算得=123.5 mm,取A=123。3.3 齒輪參數(shù)3.3.1 模數(shù)的選取齒輪模數(shù)是一個重要參數(shù)，并且影響它

22、的選取因素很多，如齒輪的強度、質量、噪聲、工藝要求。根據(jù)已知汽車參數(shù)，變速器低擋齒輪應選用大些的模數(shù)，其他擋位選用另一種模數(shù)。從齒輪應力的合理性及強度考慮，每對齒輪應有各自的模數(shù)，但從工藝性考慮，一個變速器的齒輪模數(shù)應盡量統(tǒng)一，其選取范圍是：轎車及輕、中型貨車為23.5；重型貨車為3.552。表3.1給出了汽車變速器齒輪法向模數(shù)的范圍，設計時所選模數(shù)值應符合國際GB135778規(guī)定并滿足強度要求。在給定模數(shù)范圍內，初選模數(shù)：直齒輪模數(shù)3.5mm；斜齒輪法面模數(shù)=3.5mm。表3.1 汽車變速器齒輪的法向模數(shù) （mm）車 型微型、輕型轎車中級轎車中級貨車重型貨車2.252.752.7533.50

23、4.54.5063.3.2 壓力角因國家規(guī)定的標準壓力角為20°，所以變速器齒輪普遍采用的壓力角為20°；嚙合套或同步器的接合齒普遍采用30°的壓力角2。3.3.3 螺旋角斜齒螺旋角可在下面提供的范圍內選?。撼擞密囎兯倨鳎簝奢S式變速器為20°25°；中間軸式變速器為22°34°；貨車變速器：18°26°2。3.4 齒寬計算齒寬的選擇既要考慮變速器的質量小、軸向尺寸緊湊，又要保證齒輪的強度及工作平穩(wěn)性的要求。通常是根據(jù)齒輪模數(shù)來確定齒寬：直齒：，為齒寬系數(shù)，可在4.58.0內選取。斜齒：，可在6.08.5內

24、選取23.5 各擋齒輪齒數(shù)的分配3.5.1 確定一擋齒輪的齒數(shù)一擋傳動比且已知=7.5為了求、的齒數(shù)，先求其齒數(shù)的和 直齒 斜齒 由已知=123 mm，=3.5mm，=3.5mm，圖3.1變速器示意圖計算得：直齒=70。 計算后取為整數(shù)，然后進行大、小齒輪數(shù)的分配。中間軸上的一擋小齒輪的齒數(shù)盡可能取小些，由已定，的傳動比可分配小些，使第一軸常嚙合齒輪齒數(shù)多些，以便在其內腔設置第二軸的前軸承并保證輪輻有足夠的厚度。貨車變速器中間軸的擋直齒輪的最小齒數(shù)為12172，取=17，且=，則=53。3.5.2 對中心距進行修正因為計算齒數(shù)和后，經過取整數(shù)使中心距有了變化，所以應根據(jù)取定的重新計算中心距，再

25、以修正后的中心距作為各擋齒輪齒數(shù)分配的依據(jù)。由，計算得=123mm。3.5.3 確定常嚙合傳動齒輪副的齒數(shù) 由公式 （3.5）而常嚙合傳動齒輪中心距和一擋齒輪的中心距相等，即 （3.6）由已知=3.5mm，=7.5，初選=25°，=53，=17。計算后取整數(shù)得：=45，=19。3.5.4 修正螺旋角的值根據(jù)所確定的齒數(shù)和公式，計算校核得=24.42°。3.5.5 確定其它各擋的齒數(shù)由二擋齒輪為斜齒輪，螺旋角和常嚙合齒輪的不同，有公式 （3.7）而 （3.8）此外，從抵消或減少中間軸的軸向力出發(fā)，還必須滿足下列關系式 （3.9）聯(lián)解上述三個公式，采用比較方便的試湊法，即先選定

26、螺旋角，解式（3.7）和式（3.8），求出、，再把、及代入式（3.9）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2，初選20°。根據(jù)上述的計算方法得：=43，=23，=18.2°。由三、四擋齒輪也為斜齒輪，同樣的計算方法可得 三擋齒輪：=31，=35，=20.56°； 四擋齒輪：=23，=42，=22.6°。3.5.6 確定倒擋的齒數(shù)一般情況下，倒檔傳動比與一檔傳動比較為接近，在本設計中倒檔傳動比取7.14。中間軸上倒檔傳動齒輪的齒數(shù)比一檔主動齒輪10略小，取，=14。而通常情況下，倒檔軸齒

27、輪在2123之間取2，此處取=22。由 （3.10）可計算出=32故可得出中間軸與倒檔軸的中心距A= （3.11） =63mm 而倒檔軸與第二軸的中心: （3.12） =94.5mm。3.6 變速器齒輪的幾何尺寸計算汽車變速器齒輪均為漸開線齒輪。漸開線齒輪除了能滿足傳動機構平穩(wěn)、傳動比恒定不變等基本要求外，還有互換性好、中心距具有可分離性及切齒刀具制造容易等優(yōu)點。漸開線齒輪的正確嚙合條件是：兩齒輪的模數(shù)、分度圓壓力角必須分別相等，兩斜齒輪的螺旋角必須相等而且方向相反5。漸開線圓柱齒輪的基準齒輪（GB135678）見表3.11。表3.1 漸開線圓柱齒輪基準齒形基本要素名稱代 號標 準 齒 短 齒

28、 增大齒形角 齒形角20º20º25º 齒頂高系數(shù)1.00.81.0徑向間隙系數(shù)0.25(0.35) *m0.300.20齒根圓角半徑0.38(0.25) mm0.46mm0.35mm注：考慮某些工藝要求，徑向間隙允許增大至0.35mm，齒根圓角半徑允許減少至0.25mm。3.6.1 直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算表3.2中給出了角度變位直齒圓柱齒輪的計算公式，角度變位能獲得良好的嚙合性能及傳動質量指標，故變速器設計多采用之2。表中的為模數(shù)；,分別為齒數(shù)和變位系數(shù)，計算時應分別計算主、被動齒輪的有關項目，主、被動齒輪有關項目的下標分別為“1”和“2”。表中的，見表3.

29、1。表3.2 漸開線直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算序號計算項目角度變位齒輪的計算公式已知中心距已知變位系數(shù)1理論中心距 (續(xù)表)2嚙合角3中心距（已知）4中心距變位系數(shù)5變位系數(shù)之和6齒頂降低系數(shù)7分度圓直徑8齒頂高9齒根高10齒全高11齒頂圓直徑12齒根圓直徑13周節(jié)14基節(jié)15分度圓弧齒厚16基圓直徑注：表中的值計算主動齒輪時取，計算被動齒輪時取。3.6.2 斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算表3.3給出了角度變位斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算公式。表中的為法面模數(shù)；，分別為齒數(shù)和變位系數(shù)，計算時應分別計算主、被動齒輪的有關項目，主、被動齒輪有關項目的下標分別為“1”和“2”。表中的，見表3.1。上表下面

30、已給出的介紹。表3.3 漸開線斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算 序號計算項目角度變位齒輪的計算公式已知中心距已知變位系數(shù) （續(xù)表）1理論中心距2端面嚙合角3中心距（已知）4中心矩變位系數(shù)5變位系數(shù)之和6齒頂降低系數(shù)7分度圓直徑8齒頂高9齒根高10齒全高11齒頂圓直徑12齒根圓直徑13當量齒數(shù)14法向基節(jié)15分度圓弧齒厚16基圓直徑3.6.3 根據(jù)以上公式計算各齒輪參數(shù)1、計算直齒輪參數(shù)一擋直齒輪 :53、17。122.5 mm，=123mm；=20.6°；0.143；=-0.176；0.033；185.5 mm，59.5 mm；5.93mm，=4.96 mm；1.83mm，=2.8 mm；

31、7.76mm；197.47mm，69.4 mm；181.8 mm，53.9mm；10.99 mm；10.33 mm；7.34 mm，6.64mm；174.3 mm，55.9mm。倒擋直齒輪: 32、14、=22。123mm，=123mm；=20°；0；=0；0；112 mm，49 mm，77；3.15 mm，=3.85mm，=3.15；4.73 mm，=4.03 mm，=4.73mm；7.89mm；118.3，56.7 mm，83.3；105.7 mm，41.3mm，70.7；10.99 mm；10.33mm； =5.24 mm 5.75 mm， =5.24mm；105.2 mm，4

32、6mm，72.4mm2、計算斜齒輪參數(shù) 斜齒圓柱輪各參數(shù)值如下表3.4所示：表3.4斜齒圓柱齒輪各參數(shù)值計算項目理論中心 距1231228123.5121.6端面嚙合角20°20.25°19.34°21.7°中心距123123123123中心距變位系數(shù)00.20-0.1430.4變位系數(shù)之和000.05-0.1180.389齒頂降低系數(shù)0-0.1420.025-0.011分度圓直徑66.5mm157.5mm80.5mm147mm108.5mm122.5mm150.5mm80.5mm齒頂高4.73mm2.28mm3.33mm4.87mm3.83mm3.41

33、mm3.64mm4.79mm齒根高3.15mm 5.6mm5.05mm3.5mm3.96mm4.38mm4.27mm3.12mm齒 全高7.88mm8.37mm7.79mm7.91mm（續(xù)表）齒頂圓直徑75.2mm162.1mm87.2mm156.7mm116.2mm129.3mm157.8mm90.1mm齒根圓直徑60.2mm146.3mm70.4mm140mm100.6mm113.7mm143.2mm70.9mm當量齒數(shù)2560295338435027法向基節(jié)10.33mm10.33mm10.33mm10.33mm分度圓弧齒厚6.39mm4.6mm5.01mm6.13mm5.79mm5.4

34、9mm5.57mm6.41mm基圓直徑62.5mm148mm75.6mm138mm102mm115mm6.9mm5.7mm3.7 變速器輪齒強度計算與其他機械行業(yè)比較，不同用途汽車的變速器齒輪使用條件仍是相似的。此外，汽車變速器齒輪用的材料、熱處理方法、加工方法、精度級別、支承方式也基本一致。如汽車變速器齒輪用低碳合金鋼制作，采用剃齒或磨齒加工，齒輪表面采用滲碳淬火熱處理工藝，齒輪精度為JB179.83，6級和7級6。因此，用于計算通用齒輪強度公式更為簡化一些的計算公式來計算汽車齒輪，同樣可以獲得較為準確的結果。下面介紹的是計算汽車變速器齒輪強度用的簡化計算公式。3.7.1 齒輪彎曲強度計算齒

35、輪的彎曲應力的校核公式： （3.13）式中： 齒輪彎曲應力,(MPa)； k載荷系數(shù)，一般取1.7； 齒輪軸向力，(N)； b齒寬,(mm)； 齒輪模數(shù)； 齒形系數(shù)； 應力修正系數(shù)； 彎曲疲勞強度計算的螺旋角系數(shù)， 彎曲疲勞強度計算的重合度系數(shù)，齒輪彎曲許用應力： （3.14） 式中： 齒輪彎曲許用應力,(MPa)； 彎曲疲勞強度計算的壽命系數(shù)；齒輪彎曲疲勞極限； 彎曲疲勞強度計算的最小安全系數(shù)；3.7.2 齒輪接觸應力計算齒面接觸應力應的校核公式： （3.15）式中： 齒輪接觸應力，(MPa)； 齒輪軸向力，(N)； k載荷系數(shù)； b齒寬，(mm)； d分度圓直徑，(mm)； u相嚙合齒輪的

36、齒數(shù)比； 節(jié)點區(qū)域系數(shù)； 材料彈性系數(shù)； 解除疲勞強度計算的重合度系數(shù)； 解除疲勞強度計算的螺旋角系數(shù)，；齒面接觸許用應力： （3.16）式中： 齒面接觸許用應力（MPa）； 齒面接觸疲勞強度極限； 接觸疲勞強度計算的壽命系數(shù)； 解除疲勞強度最小安全系數(shù)；變速器齒輪多數(shù)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曲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，采取噴丸處理、磨齒、加大齒根圓弧半徑和壓力角等措施，能使齒輪得到強化。對齒輪進行強力噴丸處理以后，輪齒產生殘余壓應力，齒輪彎曲疲勞壽命可成倍提高，接觸疲勞壽命也

37、有明顯改善。在加大齒根圓弧半徑的同時，進行強力噴丸處理，不僅可以使殘余壓應力進一步增加，還改善了應力集中。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(wěn)、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近一倍7。3.7.3 變速器齒輪具體強度校核計算1、計算各齒輪傳遞的軸的轉矩發(fā)動機最大扭矩為353Nm，齒輪傳動效率98% ，離合器傳動效率98% ，軸傳動效率96%。則：軸 =117.23×0.98×0.96=110.29N·m中間軸 =110.29×0.96×0.98&#

38、215;36/17=756N·m軸 一擋 756×0.96×0.98×53/17 2217N·m 二擋 756×0.96×0.98×43/231330N·m 三擋 756×0.96×0.98×34/21 630N·m四擋 756×0.96×0.98×22/37 389N·m2、校核各齒輪應力直齒輪選取所受扭矩最大的一擋齒輪9，10為例，、=53，=17，2217N·m，=756N·m，=0.19，=0.18

39、，=3.5×53=185.5 mm，=3.5×17=59.5 mm=10.2 mm=31.78 mm=693.8MPa<850MPa832.8MPa<850MPa 1693.7 MPa<2000MPa同理校核倒擋齒輪也滿足應力要求。斜齒輪選取傳遞扭矩最大的二擋齒輪為例：=43，=23，=353 N·m ，1330N·m，756 N·m， =0.17， =0.166，=3.5×43=150.5 mm，=3.5×23=80.5 mm=28.53 mm=15.26mm240.5MPa <250MPa212.

40、69 MPa <250MPa 1952.16 MPa2000MPa符合要求。同理校核其它斜齒輪強度同樣符合要求。3.8 變速器齒輪的材料及熱處理 變速器齒輪的損壞形式主要有：輪齒斷裂、齒面疲勞剝落（點蝕）、移動換擋齒輪端部破壞以及齒面膠合。增大輪齒根部齒厚，加大齒根圓角半徑，采用高齒，提高重合度，增多同時嚙合的輪齒對數(shù)，提高輪齒柔度，采用優(yōu)質材料等，都是提高輪齒彎曲強度的措施，合理選擇齒輪參數(shù)及變位系數(shù)，降低接觸應力，提高齒面硬度等，可提高齒面的接觸強度，采用黏度大、耐高溫、耐高壓的潤滑油，提高油膜強度，提高齒面硬度，選擇適當?shù)凝X面表面處理和鍍層等，是防止齒面膠合的措施8。在材料的選擇上

41、，現(xiàn)代汽車變速器齒輪大都采用滲碳合金鋼制造，使齒輪表面的高硬度與輪齒心部的高韌性相結合，以大大提高其接觸強度、彎曲強度及耐磨性。在選擇齒輪的材料及熱處理時也應考慮到其機械加工性能及制造成本。 國產汽車變速器齒輪的常用材料是20CrMnTi（過去的鋼號是18CrMnTi），也是采用20Mn2TiB，20MnVB，20MnMoB的。對于大模數(shù)的重型汽車變速器齒輪，可采用25CrMnMo，20CrNiMo，12Cr3A等鋼材，這些低碳合金鋼都需隨后的滲碳、淬火處理，以提高表面硬度，細化材料晶粒。為消除內應力，還要進行回火9。變速器齒輪輪齒表面滲碳層深度的推薦范圍如下： 3.5 滲碳層深度0.81.2 mm 3.55 滲碳層深度0.91.0 mm 5 滲碳層深度1.01.6 mm 滲碳齒輪在淬火、回火后要求齒輪的表面硬度為HRC