中型卡车变速箱设计.docx

中型卡车变速箱设计摘要近年来，随着我国的快速发展，中型卡车的需求量也在逐年增加，此外，对中型卡车的性能和质量方面的要求也逐渐提高，这种需求为国内中型卡车的发展提供了动力，越来越多的中型卡车应运而生，而变速箱是卡车里面最重要的组成部分，因此研究变速箱具有重要的意义，本文具体在以下几方面进行设计：（1）绪论部分主要讲述了变速器在汽车中的作用，及其发展状况和这些年其所取得的成果，然后概括了主要的研究内容。（2）主要提出了变速传动机构的布置方案，然后经过方案对比选取看其中一种，然后并对零部件结构进行分析和对比，最后选择适合该该变速器的布置方案。（3）对变速器主要参数进行选择、确定了发动机的参数和轮胎参数，并对其各档的传动比进行计算，确定了其中心距，并对变速器外形尺寸进行计算，然后根据传动比对齿轮参数进行设计，最后对变速器里面的齿轮进行校核。（4）对变速器的同步器结构进行设计和计算，然后对其主要参数进行确定。本文最后一章重点是对变速器操纵机构的布置和计算。关键词：变速器同步器轴齿轮DesignThree-shaftTransmissionforMedium-dutyTruckAbstractInrecentyears,alongwiththerapiddevelopmentofourcountry,mediumdutytruckdemandalsoincreasedyearbyyear.Inaddition,ofmedium-sizedtruckperformanceandqualityrequirementalsograduallyimprove,thedemandforthedevelopmentofthedomesticmedium-sizedtrucksprovidedtheimpetusforthe,moreandmoremediumtruckusingbomandgearboxisinsidethetruck,themostimportantpart.Therefore,thestudyofgearboxhasimportantsignificance,thispaperinthefollowingseveralaspectsofdesign:(1) thefirstchaptermainlydescribesthebackgroundandpurposeoftransmission,anditsresearchstatusathomeandabroad,andthensummarizesthemainresearchcontents.(2) mainlyputforwardthelayoutschemeoftransmissionmechanism,thenafterschemecomparisonselectiontoseeone,andforstructuralpartsforanalysisandcomparison,thefinalchoiceforthearrangementofthetransmission.(3) onthemainparametersofthetransmissionofchoice,engineandtireparametersaredetermined,andthegeartransmissionratioarecalculatedtodeterminethethecenterdistance,andthegearboxdimensionsarecalculated,andthenchoosesthegearparameters,finallythetransmissiongearcheck.(4) thedesignandcalculationofthesynchronizationdevice,andthendeterminethemainparameters.Inthelastchapterofthispaper,thedesignandcalculationofthetransmissioncontrolmechanismismainlycarriedout.Keywords:TransmissionSynchronizerShaftGear1绪论11.l变速器的设计背景及目的11.2国内外研究状况及成果11. 3变速器的设计方法和研究内容22变速器传动机构方案的布置31.1 传动机构布置方案分析32. 2零、部件结构方案分析53变速器主要参数的选择63. 163. 2"I，L'星巨93. 3变速器外形尺寸的设计103. 4轴直径的选择103. 5轮参数的选择114变速器的设计、计算与校核164. 1变速器操纵机构165. 2齿轮的损坏原因及形式166. 3齿轮传动设计准则177. 4齿轮材料的选择178. 5齿轮强度计算及校核189. 6的't'205同步器设计计算285.1锁环式惯性同步器结构285. 2锁环式同步器主要尺寸的确定2910. 3主要参数的确定306变速器操纵机构3211. 1操纵机构的功用326.2 换档位置图326.3 4锁止装置337变速器轴的几何模型建立416.4 1变速器第一轴的几何模型建立417.2 变速器中间轴的几何模型建立417.3 轴承的几何模型建立427.4 箱体的几何模型建立427.5 变速器零件模型的虚拟装配43名吉"Vis436''j4161绪论11变速器的设计背景及目的现在的汽车都是采用往复式活塞式内燃机进行驱动的，它比以前的内燃机具有很多优点，因此被各个国家广泛使用。众所周知，汽车的性能和其造价是成正比的，性能越好造价越高山。当汽车在陆地上行驶时会有很多方面的阻力，与地面的摩擦力以及空气的阻力，风速等等众多因素。当车子在平坦的路上行驶时其阻力也是非常大的，大约占整车质量的2%,因此对车子的变速器性能要求非常高。我们在提高车速的同时，最主要还是提高调速箱的性能，发动机是首先通过变速箱进行传递的。如果发动机和车轮之间直接相连，相当于汽车的速度也能达到这样的转速，但要达到458Km小时。显然，这样的高速不能实现12叫随着越来越高物质生活，人们对汽车的整体性能需求也越来越高，对发动机的转矩以及汽车发动机的速度、汽车在行驶时的牵引速度要求之间的矛盾，但是现代汽车的内燃机并不能满足人们的需求。因此，变速器和主减速器被布置在汽车变速器系统中的驱动轮的扭矩可以增加到发动机扭矩的几倍，在同一时间，该驱动轮的速度可以被减少到发动机速度的数量点。1.2 国内外研究状况及成果随着我国经济的蓬勃发展，制造业作为国家的支柱行业也在飞速发展，中型卡车零件在机械、建筑、航天航空等各个领域被广泛使用。我国非常注重发展传统行业，传统行业是现代高科技的基础，我国投入了大量的资金在数控的研发和引进方面。从20世纪40年代开始，一种机械式变速器被美国这种汽车生产大国研发成功，为自动变速器的发展埋下伏笔。在80年代，美国把液压变速器装配在汽车行业被大量使用。到20世纪80年代，当时全球最大的通用汽车公司的自动变速器在汽车上的使用率已经高达94%。相比于自动变速器和机械传动，优点突出明显：而且发动机和传动系统的使用寿命也被大幅度的提高；改善车辆通过；具有良好的适应性；操纵更方便乐车在行驶时速度是根据路面以及驾驶人员控制的，因此汽车的传动性能呈现多样化,这就是无级变速器（变速器一直被称为“无级变速”）。众所周知传统的齿轮箱传动效率低，但是其总体结构简单、效率也比较高、功率大三仍然在很多汽车变速箱里面被广泛使用。经过一个多世纪的的发展和进步，汽车的行驶车速依然不能满足人类的需求。但是，汽车研究人员一直在对汽车传动装置进行不断的探索，各大汽车厂商对无级变速器（CVT）表现非常满意。但是至今为止汽车变速箱的问题一直没有从根本上解决，也是汽车研究的最终目标6间。1.3 变速器的设计方法和研究内容在设计中，我们除了要合理安排汽车变速器的结构，而且还根据我们在学校所学的知识来分析传动轴和齿轮的重要组成部分，强度和刚度的校核，并为这些部位选择合理的工程材料，以及相应的热处理方法，同时也为选择合理的同步传输和运行机制做准备。在设计中，我们专门对东风专用维修站进行了走访，对车的整体结构，尤其是传动部件的功能，参照上述2种传动方式，对传动机构进行整体结构布置，并且从其选材以及各零件进行设计和计算，主要任务是绘制变速箱的总体装配图图型，并且对个零件的精度进行技术要求。最后，论文完成了整个设计过程中的各种材料，并对所设计的错误进行了初步的修改。2变速器传动机构方案的布置1. 1传动机构布置方案分析本次毕业设计是根据导师给的任务书对中型卡车传动机构采取4×2总体布置方案,发动机发出的动力从图中可以看出，依次经过广4的标号传到两个轮胎上，如图2-1所Jo1.离合器2.变速器3.万向传动装置4.驱动桥图2-1汽车传动系图从汽车的传动机构可知变速器是由变速传动系统和控制系统两部分组成的。根据正向齿轮的数量，变速器有三个，四个，五个等。根据轴的使用场合，可以分为2类，主要是固定轴和转轴型。变速器的传动类型分为两轴、三轴和多轴传动变速器。1 .1.1固定轴式变速器(1)两轴式变速器M这种变速器的特点是前轮驱动汽车的双轴齿轮箱，而且其副轴传动相比两轴传动还需要几个轴承，因此其结构相对简单，外形尺寸比其它小，易于布置等。另外，其第三个档位传递的力比较大，但是由于只是俩个齿轮之间的传动，功率较低。对于在前面两跟轴不设置档设置档，所以力的传递是依靠齿轮和轴以及轴承在运行时传递，但是由于齿轮重多会造成声音很大，而且容易损坏，也受结构的限制，双轴传动比一般设计比较小。正齿轮，两轴变速器输入轴旋转方向与输出轴旋转方向相反；与第一轴和输出轴在同一方向旋转副轴传动。本设计主要对中型货车的变速器箱进行设计，因此选择其他设计变速器设计方式。（2）中间轴式变速器这种变速器的特点和固定轴式的变速器与众不同，而且第一轴上的花键是用来带动离合器的从动盘。各传动方案的共同特点是：每根变速器里面的第一根轴为了需要经常跟主动齿轮直接相连。2 .1.2倒档布置方案倒挡的布置主要是用来倒车，在汽车行驶中是一个关键档，因为车子能顺利的倒退完全依靠汽车的倒挡。对于反向齿轮实现，一些计划使用一个中间齿轮传动方案添加到中间的轴和第二轴齿轮传动路线。在结构简单时，但是其不能满足功能需要，而且在最不利的正、负交变弯曲应力作用下，其中间轴会承受更大的负载，而后者则是更有利的单向循环弯曲应力，而反向齿轮则略有增加UL图2-2倒档布置方案图2.2是一个常见的反向布局方案。图2-2（1）显示该方案的优点是在第一齿轮的中间轴上使用，从而缩短了中间轴的长度;但是当换档要求同时有2对齿轮进入啮合时，很难改变齿轮。图2.2如图所示，在程序中可以获得较大的传输，缺点是不合理的移位程序。图2.2（三）的计划是，在中间轴作为一个整体的反向齿轮，齿宽扩展。图2.2（4）显示，该方案适用于所有的齿轮副，通常从事齿轮，换档更轻便。综上所述,选用方案（d）车子行驶时速度越大，其需要的扭矩越大因此对整车的性能要求就越高，所以在选择其齿轮时，应该需要足够的精度和强度。因此，无论是两轴传动和变速器中间轴式第一齿轮和反应布置在轴承的轴线附近，从而提高的不利形势，然后根据对从抵档齿轮顺序布局高端，这是轴有足够大的一个刚性的，但也要保证组装方便。2. 2零、部件结构方案分析3. 2.1齿轮型式斜齿轮虽然比直齿轮难加工得多，但是其性能比直齿轮好的多。齿轮在传动中常采用斜齿圆柱齿轮，虽然这会增加齿轮的数量，并导致传动惯量的增加而引起的传动。直齿轮仅用于低速和倒车。但在本次设计中是由于不断的尝试啮合实验，在经过大量的实验后倒挡选择最优方案，即在除了一档以外，使用螺旋斜齿轮传动。4. 2.2自动脱档自动跳闸是传输的主要障碍之一。因此我们必须采取好的方法去解决这个问题，首先我们可以从结构上着手，目前使用几个比较多的方案有：（1）齿轮的齿和其他齿轮啮合或者位置错开后，当俩个齿轮在相互运动啮合时，使啮合齿对啮合齿约1、3mmo接触部分的挤压和磨损的使用，所以在结束的啮合到凸肩，防止自动跳闸。（2）从图中可以看出其其齿轮套作的齿厚切槽是（0.30.6mm）,所以在换挡齿轮组的后端面的齿圈端面的抵制，从而降低自动脱离（图2-3）。（3）根据工程经验为了俩个档能够顺利交换，可以把齿面做成斜齿轮形式，还带有锥度，如图所示，有利于其顺利换挡。这种结构方案比较有效采用较多。图2-3防止自动脱档的结构措施5. 2.3变速器轴承由于传动轴的旋转运动需要轴承或其它部位的支撑，以及齿轮和轴通常都是通过键来连接，而且在有需要的地方必须安装轴承座。轴承在机械设计手册中有各种各样，根据我们的实际工况选择合适的轴承。对于轴承的类型，应采用结构约束和不同的负载特性。3变速器主要参数的选择3.1档数在3到20个档位的范围内，变速器齿轮的数目可以改变，而变速器的数量通常在6以下。增加传动齿轮的数量可以提高动力性能和燃油经济性和车辆的平均速度。但是，文件的数量越多，结构复杂，轮廓尺寸和质量，以及复杂的控制机制，因此，设计师需要考虑设计要求，选择合适的齿轮。在最近的齿轮比条件下，变速器的变速器会使变速器相邻的低等级和高等级之间的笔笔值是小的，换档容易，一般要求的相邻跨之间的传动比小于1.80近年来，为了减少燃油消耗，传动齿轮的数量有增加的趋势。目前，乘用车一般采用5到4档变速器。商用车变速器用5到4个或多个文件。载重为23.5吨的货运由五速传动，载重质量在4到8吨的运费由六速传输。本文设计的中型货车变速箱根据老师给的任务书，采用六档变速器对该变速箱进行设计。6. 2中心距的选择3.2.1发动机参数和轮胎参数的选择根据设计原始数据：汽车的总体质量6000kg、额定载重为10000kg、最高车速：90kmh等条件，因此通过计算可知，发动机的设计计算如下：（1）发动机参数的选择：u76140=132.5KW式中：Pemax发动机输出最大功率传动系的传动效率，取0.9/滚动摩擦系数（取0.02）Uamax最高车速Cd-一空气阻尼系数（取0.9）A-一汽车正面投影面积注：比外特性最大功率低12%20%查阅大量文献和资料可知，以及发动机参数选择如下:表37发动机参数发动机YC6105排量(ml)6496扭矩/转速(Nmrpm)560/2500功率/转速(kwrpm)105/2500变速器五档变速器转向机构循环球面曲销式制动系统YC6105-BH轮胎数6整车尺寸(mm)7065×2410×2460车厢内部尺寸(mm)4250X2300X600轴距(mm)5600轮距(mm)前/后1810/1800接近角/离去角28732°整车整备质量(kg)6000额定载质量(kg)10000总质量(kg)16000最高车速(km/h)90燃油种类柴油排放依据标准GB17691-1999GB3847-1999(2)轮胎参数的选择本次设计的中型货车变速器采用前置的驱动形式，故次其四个轮胎的参数可以按如下选择：ma=16(XX)kgnF=16(XX)X4.9=784(X)前轴：F=78400×0.45/2=17640后轴：F=78400×0.55/2=21530根据以上计算出的数据，查表32得表3-2轮胎类型、型号参数表主要尺寸mm使用条件外直径最大负相应气标允许使用轮胎轮胎规层断面普通花加深花糖野荷/N压准格数宽纹纹花纹轮胎大客车/载货汽车及其挂车轮胎7.00-2010200904920125005.6(5.5.55.50S6.0(7.00R2(915)6)6.OOS00)7.50-2010215935952140505.6(5.6(7.50R212(947)150506)0)146.6(6.7)8.25-2010235974982992159005.6(5.6.5(8.25R212(980)(986)179006)0)14194009.00-201025910181030108183505.6(5.7(9.00R212(1025)(1030205006)0)14)2250010.00-212278105510671073216605.6(5.7.5014(1060)(1065224506)(10.IlR16)2630020)11.00-214293108511001105262505.6(5.8016(1090)(1095287006)(11.OOR)20)最终选取的轮胎规格为：11.00R203.2.2确定变速器一档传动比在本次设计中期主动减速速比i0及rna计算如下:确定主减速比：n巾maE0562X2500/公0、=0.377=0.377X=5.9(3-2)90×l式中：i6最高档传动比，取6=1Uamax最高车速，取90kmh11-最大功率时对应的转速，取2500rmr驱动轮的车轮半径，取0.562m(2)确定ng载货汽车的最大爬坡度一般为30%,即ima.由im=t九mx=°3=tCmam以=amax=16.7°(3)确定一档传动比TemaJmMo”N(/COSa+Si11«max)=>2=64(3-3)r式中：m-汽车总质量，取1600Okgr-驱动轮半径，取0.5425mTx-发动机的最大转矩，取560Nmi0主减速比，取6.3-汽车传动系的传动效率，取0.97-道路的附着系数，取0.55由于一档的传动比最大，故取I1=imax=6A3.2.3确定变速器其它各档的传动比在本次中型货车变速箱设计中，其直接档为速度最高档，所以"=1在这里的计算中，我们应先确定公比G(1)确定公比q="一任=L46(3-4)(2)确定其它各档传动比由求得的公比可求出其它各档传动比为：2 =4.5,i3=3,i4=2.1,iB1.45,i6=IO3 .3变速器外形尺寸的设计根据上面算出的传动比我们再来进行中心距的计算。初选中心距：A=勺VJ5遇T=9.5×MTemaXin=9.5×V402X6.6X0.96=129.7mm(3-5)圆整取值为13Omm式中：A变速器中心距Ka中心距系数，取9.5Tsrnax发动机的最大转矩，402NmZ1变速器一档传动比，取6.6变速器传动效率，取0.96从以往的设计经验可知，汽车的中心距变化范围在60-90之间变化，但是货车的变速范围要大得多。因此经过计算可得，所初选的中心距符合要求，变速箱CAD图如图3-1所示。3-1变速箱CAD图3.4轴直径的选择变速箱的整体齿轮可以根据五档式变速器大概传动。可参考下列数据选用：四档(2.2-2.7)A五档(2.7-3.0)A因为本次设计采用的是五档式变速器，其各尺寸为：(3.2-3.5)A,一般取3.5A,即455mmo3.5齿轮参数的选择通过查表可知第二根轴的直径d=0.45A,即58.5mm轴的直径最大部分d和俩者之间的距离L的比值，可以得知中间轴，tZ/L«0.16-0.18,另外一根轴的尺寸,JL0.18-0.21其相应的键的选择按d(mm)可按下式初选：d=K/Ternax0=4.5×V402=33.2mm（3-6）式中：Ar取4.5o3.6齿轮参数的选择3.6.1模数的选取从我们所学的机械设计可知，齿轮的模数选取非常重要，其模数选取可以查的相关国家标准可知。其模数的选取范围如表3-3所示：表3-3不同类型的车变速器齿轮的法向模数车型微型、轻型轿车中级轿车中型货车重型汽车Mn2.25-2.752.75-33.5-4.54.50-6其取用范围是：轿车和轻、中型货车2-3.5mm;重型货车3.5-5mm0由于本次设计选取的是中型货车，因此根据表格可知变速器用齿轮模数可取4mmO3.6.2压力角的选取其压力角可按表3-4选取:表3-4汽车变速器齿轮参数项目车型齿形压力角螺旋角轿车高齿并修行的齿形14.5°,15°,16.5°25°45。一般货车GB1356-75规定的标准齿形20度20°-30°重型车同上低档、倒挡齿轮22.5°,25°小螺旋角从上表中可知，由于我们选取的是中型货车因此取其角度为20度。3.6.3齿形的选取齿形可按表3.4选取：由于是中型货车，因此我们按照表格可得其各参数及选型。3.6.4螺旋角的选取根据下图可知要想其各部件平衡，应该有如下关系式:FaI=FmtandFrx2=Fn2tanA由于T=工力=工2'为使两轴向力平衡，必须满足：tan1r1tan2r2图3-2中间轴轴向力的平衡式中：TltT2齿轮1、2的节圆半径T-一中间轴传递的转矩不同类型变速器的其螺旋桨取值范围:两轴式变速器为201-25o中间轴式变速器为22°-34°货车变速器：1826°3. 6.5齿宽b的选取如果ZIl和A2的齿数确定了，则Zl与Z2的传动比可求出。为了求ZIl和ZI2, 我们应该选求其Zh。直齿 Zh=丝 tn(3-8)斜齿Zh = 2y4cos (3-9)m中型货车的中间轴式变速器其相应的传动比力=3.5-3.8时，中间轴上其各档 齿轮齿数可在Z2=15-17之间选取，货车可在Z2=12-17之间选用。因此其大齿轮 可以有如下参数Zn=Zh-Z需计算求得。因此有如下关系r2Acos夕2×130×cos200一Zh=：=61m4圆整Zh=61取Zi2=17故Z11=44o3.6.6 对心距A进行修正在计算Zh后，相应的中心距也会发生变化，在计算时我们必须根据Zh和齿轮变位系数在此计算A,然后在根据计算出的A作为其传动分配的依据。由于一档是斜齿，故由Zh="丝=孙竺空=61nm4故A=129.8mm圆整A=130mm3.6.7 传动齿轮副的齿数的计算至亘I=6.6,则三竹=6.6兔=2.55zz12zI17Z1又Zl+Z2=61,得Zl=I7,Z2=443.6.8 确定其它档位的齿轮齿数在对二档进行选取斜齿时，10与常治的数值不相同时，由下式得生三（3/0）ZIZ10A=m（Z9+z10）（3U）2cos10初选BiO=20°由i=互马_=4.5,马=1.7得Z10=23,Z9=382z*Z10Z10109同理得Zg=28,Z7=33/Z&=34,Z7=27>Z4=39,Z3=223.6.9确定倒档齿轮齿数从以往的设计经验可知，倒挡由于不需要加速或者减速，因此其和一档差不多，在本设计中倒档传动比igr取6.5。由于倒挡的Z12略小，在这里我们取15。而通常情况下，因此其相应的齿轮我们取Zi521-23,在这里选最大一个23olgr=红豆亘=6.5(3-12)ZISZ14Z1可计算出Zi3=38o中心距的计算结果如下：4=76WdOASA0.45X130=58.5且dai3=d+2/la。(3-13)式中：hn齿顶高ha=(o÷)m变位系数。选非变位齿轮，则取&二0A齿顶高系数。由表35选取表35渐开线圆柱齿轮的参数基本要素名称代号标准齿短齿增大齿形角齿形角a20°20°25°齿顶高系数fa1.00.81.0径向间隙系数C0.25(0.35)m0.3.m0.2m齿根圆角r0.38(0.25)m0.45m0.35m半径因为选取标准齿，则取人=1。，代入得%=4.0mm。将ha=4.0mm代入3-13中得乙心=58.5+2×4=66.5mm为避免干涉，d2与d3间应该有较大的间隙，则取dal2=66mmdl3=2A-dal2-1=4=66.75mm根据上面的计算可知Zq28,Zj=33，Zg=34,ZS=27，Z=39/Z2=22表3-6变速器相关数据参数档位齿轮齿数传动比模数螺旋角Z?22320°V档Zd391.45320°ZS27320°IV档Zs342.1320°Z733320°【II档Zg283320°Zg38420°II档Zlo234.5420°Zh44420"I档Z12176.6420°Zia38420°倒档Z“156.5420°Z1523420°4变速器的设计、计算与校核4.1变速器操纵机构变速器操纵机构应该满足如下条件：(1)换档时只能挂入一个档位(2)换档后应使齿轮在全齿长上啮合(3)防止自动脱档或自动挂档(4)防止误挂倒档(5)换档轻便4.2齿轮的损坏原因及形式变速器齿轮的损坏形式主要有：轮齿在受力过大时造成折断、齿面由于遭到腐蚀、俩个齿轮面胶合、齿面发生磨损、齿面发生塑性变形。(1)轮齿折断有多种形式的牙齿骨折，一般情况下是断牙的牙根弯曲疲劳。在啮合过程中，齿轮齿面受到集中载荷。齿轮的齿形可以看成是一根悬臂梁，其根部的弯曲应力非常大，且过渡角具有应力集中，所以牙齿的根容易破碎。有2种类型的牙齿骨折。一种是大到足以引起牙齿断裂的突然载荷的影响。另外一种是受多次反复加载，齿面，最大应力区出现疲劳裂纹，裂纹扩展到一定深度，牙齿突然折断。断裂面是光滑的，断口的部分是粗糙的和颗粒状的。变速器的齿损坏了疲劳损伤。齿轮座的种类各种各样，通常它是由下而这些因素确定的：是固定齿轮还是滑移齿轮；移动滑移齿轮的方法；齿轮精度和加工方法。(2)齿面点蚀点蚀是一种封闭的齿轮传动形式。对于封闭式齿轮传动齿轮在润滑油和齿面上一直是接触应力的脉动，会逐渐产生大量和齿面角度的小裂纹。裂纹充满润滑油，啮合时，由于齿面相互挤压，裂纹的油压力增大，使裂纹扩展，最终导致齿面剥落，齿面出现大量的扇形小坑，这是齿面点蚀现象。如果在齿面上有界，齿被分为根和顶部的2个部分，靠近齿面上的齿面，靠近齿面上的齿圈的齿面点蚀严重；2啮合齿轮，主动小齿轮点蚀更为严重。点蚀的后果不仅是齿面出现小坑，从而使齿廓误差增大，产生动载荷，也可能是由一个断齿造成的。(3)齿面胶合为了防止齿面胶合的产生，除了适当提高齿面硬度和降低表面粗糙度值、低负债应以高粘度的润滑油，高速传动齿轮应在润滑油中加入极压添加剂润滑油及胶合能力。(4)齿面磨损齿轮啮合传动机构之间有相对滑动的齿轮齿廓，在动载荷作用下，齿面上的灰尘和硬碎屑会引起齿面磨损。严重磨损会使齿面渐开线变形，齿侧间隙增大，从而产生冲击和噪声，甚至牙齿断裂。在开的驱动。特别是，齿面磨损是齿轮失效的主要形式，特别是在较大的粉尘。(5)齿面塑性变形提高轮齿齿面硬度、减小接触应力、改善润滑状况及采用高黏度的或加有极压添加剂的润滑油等，均有助于减缓或防止齿面产生塑性变形。4. 3齿轮传动设计准则一般情况下的齿轮传动设计准则：(1)对闭合性软齿面齿轮传动(齿轮副的硬度是小于或等于350HBS),其主要失效形式是齿面点蚀。(2)闭式硬齿面齿轮(齿轮硬度配对350HBS),齿面点蚀耐腐蚀能力强。由于两磨头在对应的垂直滑板内的运动行程都很小，它们的运动副误差对数控磨床的整体加工精度影响可以忽略不计。(3)开式齿轮的主要失效形式是磨损的齿面和牙根的弯曲疲劳断裂。对于轴承安装座孔圆柱面，考虑到其装配和定心作用，将功能要素等效为圆柱面装配中心轴线。4.4齿轮材料的选择在实际生产过程中，齿轮的失效主要来自齿轮的磨损以及齿轮断齿的现象，因此齿轮材料的选取至关重要，其关系到我们机器的使用寿命。因此在对齿轮材料选取时，应该根据其工作场所和环境进行选择。齿轮传动的主要失效模式是齿面磨损和齿面磨损。因此，理想的齿轮材料制成的齿轮，齿轮的齿应具有高的表面硬度，良好的韧性的特点的核心。齿面有足够的硬度，齿面磨损，点蚀，粘结和塑性变形能力强；齿芯韧性好，牙齿有足够的抗弯强度，能防止断齿。此外，齿轮材料还应具有良好的加工和热处理工艺。常用的齿轮材料有各种钢、铸铁和非金属材料。灰铸铁具有脆性大、抗粘附能力强、抗点蚀能力强、耐磨性好、加工工艺性好、价格低、耐磨性差等特点。常用于制造工作平稳、速度低、功率场合或尺寸大、形状复杂的齿轮和开传动齿轮。球墨铸铁的强度远高于灰铸铁，具有良好的韧性和塑性。在冲击不大的情况下，可以代替钢齿轮。齿轮的材料选择非常重要，一般齿轮都在恶劣环境中，而且是力的主要传递和转换部件，因此齿轮容易出现断齿和齿面磨损的现象。值得指出的是，齿轮强力喷丸处理，齿轮的弯曲疲劳寿命和接触疲劳寿命可以提高齿轮磨削加工后的热处理，可以消除齿轮热处理变形；磨削齿轮精度高于前剃齿和挤压齿轮精度的热处理，顺利传动，提高效率，在相同的负载条件下，弯曲疲劳寿命的齿轮磨齿比高。国内汽车变速箱齿轮的材料主要是用20CrMnTi,20mn2tib,16MnCr5,20MnCr5,25mncr5o渗碳齿轮表面硬度为58-62HRC,核心是33Y8hrc硬度。4.5齿轮强度计算及校核与其他机械设备相比，不同用途车辆的变速器的使用是相似的。由于变速器的重要的力的传递媒介，因此在对变速器材料选择时应该非常仔细。材料尽量使用性能好一点。如汽车变速器与低碳合金钢的生产，使用齿轮剃齿和磨齿，齿轮表面采用渗碳淬火热处理工艺，齿轮精度不低于7。因此，它可以得到更准确的结果比的公式，这是用来计算一般齿轮的强度公式。以校核Zrl为例4.5.1轮齿弯曲强度计算由于ZIl的计算式子如下(4-1)6=wbtyKe式中:F1圆周力(N),F1=2Tgdmn法向模数斜齿轮螺旋角K应力集中系数，取1.5t法向齿距取12.5mm广-一齿形系数，可按当量齿数从下图可以查的中查得：）=0.1045K重合度系数，取2.0图47齿形系数图将上述有关参数代入4-1中，整理后得:%=l三=6897MPa从机械设计手册可以知道闫的取值范围00-250,由计算得出的4V,因此可以复合条件。4.5.2轮齿接触应力计算俩个齿轮啮合时其计算按下列公式计算：°/=。41小*+力（4一2）式中：i轮齿的接触应力（N/mn?）Fi圆周力（N）p齿面上的法向力（N）,F=F1/（cosacos）=2.23d节圆直径（mm）,d=mllzcos=207.08斜齿轮螺旋角，=20°a节点处压力角，=20"E弹性模量(Nmm2),E=2.1×IO5b齿轮接触的实际宽度(mm),Z?=32Pz，Pb各齿轮的曲率半径将上述参数代入4-2中计算得：,=487.3mm2将作用在变速器第一轴上的载荷%nfl2作为计算载荷时.，变速器齿轮的许用接触应力巧由表42取得。表4-2变速器齿轮应力表齿轮/(N.mm,2)涔碳齿轮液体碳氮共参齿轮一档和倒挡1900-200950-1000常啮合齿轮和高档1300-1400650-700由于Z1为一档选用比较大的齿轮因此可知。取y=1900-2000Nmm2o在上式中我们计算出外，其俩者结果比较5VR,因此满足要求。4.6轴的设计4.6.1轴的功用及设计要求变速器中最重要的组成零件是轴，轴起到传递力和扭矩的作用，而且其刚度和强度多我们变速器起到决定性作用。4.6.2轴尺寸初选中间轴式变速器的第二轴和中间轴中部直径d0.45A,轴的最大直径d和支承间距离£的比值，对中间轴，dL0.16-0.18,对第二轴，dL0.18-0.21o第一轴花键直径d(mm)可按下式初选d=Temax(4-3)式中：K为经验系数，K=4.04.6;TemaX为发动机最大转矩。第一轴最细处：d=jMema(mm)(4-4)式中：Memax发动机的最大扭矩A一一变速器中心距所对应的成本函数属于第三类，所对应的成本函数属于第四类，所对应的成本函数属于第五类，因此上述计算都需要修正。4.6.3轴的受力分析在确定轴向尺寸时，摩擦板不算时，