變速器的設計輿計算.pdf

機械 CAD 收集整:機械 CAD 收集整: 汽技朮盟：johns_01 汽技朮盟：johns_01 E-mail:johns_01163.com E-mail:johns_01163.com 本資自網(wǎng)絡僅供考使用，有涉及版權請信告知刪除處! 本資自網(wǎng)絡僅供考使用，有涉及版權請信告知刪除處! 變速器的設計與計算變速器的設計與計算 一 齒輪的損壞形式一 齒輪的損壞形式 分三種：輪齒折斷，齒面疲勞剝落，移動換檔齒輪端部破壞。 輪齒折斷分兩種：輪齒受足夠大的沖擊載荷作用，造成輪齒彎曲折斷；輪齒再重復載 荷作用下齒根產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋擴展深度逐漸加大，然后出現(xiàn)彎曲折斷。前者在變速器中 出現(xiàn)的很少，后者出現(xiàn)的多。 齒輪工作時，一對相互嚙合，齒面相互擠壓，這是存在齒面細小裂縫中的潤滑油油壓 升高，并導致裂縫擴展，然后齒面表層出現(xiàn)塊狀脫落形成齒面點蝕。他使齒形誤差加大，產(chǎn) 生動載荷，導致輪齒折斷。 用移動齒輪的方法完成換檔的抵擋和倒擋齒輪，由于換檔時兩個進入嚙合的齒輪存在 角速度茶，換檔瞬間在齒輪端部產(chǎn)生沖擊載荷，并造成損壞。 二 齒輪強度計算二 齒輪強度計算 與其他機械行業(yè)相比，不同用途汽車的變速器齒輪使用田間仍是相似 的。此外，機車 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 速器齒輪用低碳鋼制作，采用剃赤和磨赤精加工 ，齒輪表面采用滲碳淬火熱處理工藝，齒 輪精度為 JB17983，6 級 和 7 級。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。 1 齒輪彎曲強度計算 （1） 直齒輪彎曲應力 6w=F1K6Kf/bty 因為齒輪節(jié)圓直徑 d=mz，z 為齒數(shù)，帶入上 式得 6W =F1KA /btyK 一，倒檔直齒輪作用彎曲應力在 400850N/mm,貨車可取下限。 （2） 斜齒輪彎曲應力 6w=F1K6/bytKE,y 為齒形系數(shù)，可按當量齒數(shù) zn=z/cos3b 察得 重合度系數(shù)為 2。 得斜齒彎曲應力 6W =2TgcosbK6/zmn 3 yKc K 。 。 。 。 。 。 。 。 2輪齒接觸應力計算 j =0.418 FE b ( 1 z+ 1 b) 表 3表 31 變速器齒輪許用接觸應力1 變速器齒輪許用接觸應力 i(Nmm -2) 齒輪 滲碳齒輪 液體碳氮共滲齒輪 一擋和倒擋 1900-2000 950-1000 常嚙合齒輪和高擋 1300-1400 650-700 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取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，對齒輪進行強力噴丸處理以后，齒輪彎曲疲勞壽命 和接觸疲勞壽命都能提高。 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。 國內(nèi)汽車變速器齒輪材料主要用20CrMnTi、 20Mn2TiB、 16MnCr5、 20MnCr5、 25MnCr5。 滲碳齒輪表面硬度為5863HRC，芯部硬度為3348HRC。 三 軸的強度計算三 軸的強度計算 變速器工作時，由于齒輪上有圓周力、徑向力和軸向力作用，其軸要承受轉矩和彎矩。 變速器的軸應有足夠的剛度和強度。 因為剛度不足的軸會產(chǎn)生彎曲變形， 破壞了齒輪的正確 嚙合，對齒輪的強度、耐磨性和工作噪聲等均有不利影響。所以設計變速器軸時，其剛度大 小應以保證齒輪能實現(xiàn)正確的嚙合為前提條件。 對齒輪工作影響最大的是軸在垂直面內(nèi)產(chǎn)生的撓度和軸在水平面內(nèi)的轉角。前者使齒輪 中心距發(fā)生變化，破壞了齒輪的正確嚙合；后者使齒輪相互歪斜，如圖315所示，致使沿 齒長方向的壓力分布不均勻。 初步確定軸的尺寸以后，可對軸進行剛度和強度驗算。欲求中間軸式變速器第一軸的支 點反作用力，必須先求第二軸的支點反力。擋位不同，不僅圓周力、徑向力和軸向力不同， 而且力到支點的距離也有變化， 所以應當對每個擋位都進行驗算。 驗算時將軸看做鉸接支承 的梁。作用在第一軸上的轉矩應取Temax。 軸的撓度和轉角可按材料力學有關公式計算。計算時僅計算齒輪所在位置處軸的撓 度和轉角。第一軸常嚙合齒輪副，因距離支承點近、負荷又小，通常撓度不大，故可以不必 計算。變速器齒輪在軸上的位置如圖316所示時， 若軸在垂直面內(nèi)撓度為，在水平面內(nèi)撓度為和轉角為，則可分別用下式計算 c f s f EIL baF fc 3 22 1 = EIL baF fs 3 22 2 = EIL ababF 3 )( 1 = 式中，F(xiàn)1為齒輪齒寬中間平面上的圓周力(N)；F2為齒輪齒寬中間平面上的徑向力(N)；E為彈 性模量(MPa)，E=2.1X10 5MPa；I為慣性矩(mm4)，對于實心軸：I=d4/64；d為軸的直徑(mm)， 花鍵處按平均直徑計算；a、b為齒輪上作用力距支座A、B的距離；L為支座間距離。 如果用和分別表示軸在垂直面和水平面的撓度，則軸的全撓度為 c f s ff 22 sc fff+= 0.2mm。 軸在垂直面和水平面撓度的允許值為=005010mm，=010015mm。 齒輪所在平面的轉角不應超過0.002rad。 c f s f 與中間軸齒輪常嚙合的第二軸上的齒輪，常通過青銅襯套或滾針軸承裝在軸上，也有的 省去襯套或滾針軸承直接裝在軸上，這就能夠增大軸的直徑，因而使軸的剛度增加。 作用在齒輪上的徑向力和軸向力，使軸在垂直面內(nèi)彎曲變形，而圓周力使軸在水平面內(nèi) 彎曲變形。在求取支點的垂直面和水平面內(nèi)的支反力Fc和Fs之后，計算相應的彎矩