机械设计课设说明书介绍(3)

汽车设计课程设计说明书

（1）、确定一挡齿轮的齿数 图2-1五挡变速器示意图

ig1?Z2Z9? (2-6) Z1Z10为了确定Z9和Z10的齿数，先求其齿数和Zh

zh?2Acos? （2-7） m代入数据解得 Zh?61

中间轴上一挡的齿轮的齿数可在12~17之间选用，现选用z10?16，则

z9?45。

上面根据初选的A及

mn计算出的A?mn(z1?z2)不是整数，将其调整为整数

2cos?后，这时应从Zh及齿轮变位系数反过来计算中心距A，再以这个修正后的中心距作为以后计算的依据。反推得A?91mm。

（2）、确定常啮合齿轮副的齿数

由式（2-7）求出常啮合齿轮的传动比

zz2?ig1?10 （2-8） z1z9代入数据得

z2?1.9 2z1而常啮合齿轮的中心距与一挡齿轮的中心距相等，即：

A?mn(z1?z2) （2-9）

2cos?联立（2-8）和（2-9）解得 Z1?18.82 Z2?36.15 圆整后得: Z1?19 Z2?36

（3）、确定其他挡位齿轮的齿数

二挡传动比由于各挡齿轮选用同样的模数，故有：

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zz1?i2?8 （2-10） z2z7A?mn(z7?z8) （2-11）

2cos?由方程（2-10）和（2-11）解得：

z8?19.04 z7?35.94

圆整后得： z8?19 z7?36 同理可以求得：

三挡： z5?31(30.5) z6?24(24. 4)四挡： z3?25 （24.99） z4?30（29.9 为了防止两齿轮有公约数可以稍后调整） 根据算出的各个齿轮的齿数可以反算出各斜齿的螺旋角?：

由A=

mn(zz?zb)zzzb（为动齿轮齿数，为被动齿轮齿数）得： 2cos?

?1?2?arccos?3?4?5?6

（4）、确定倒挡齿轮的齿数

?7?8mn(z1?z2)3?(19?36)?arccos?24.96?2A2?91 m(z?z)3?(25?29)?arccosn34?arccos?24.96?2A2?91 m(z?z)3?(31?24)?arccosn56?arccos?24.96?2A2?91 m(z?z)3?(36?19)?arccosn78?arccos?24.96?2A2?91

一般情况下，倒挡传动比与一挡传动比较为接近，在本设计中倒挡传动比igr取3.7。中间轴上倒挡传动齿轮的齿数比一挡主动齿轮10略小，取Z12?14。而通常情况下，倒挡轴齿轮由

ir?z2z13z11?? （2-12） z1z12z13Z13

取21~23，此处取Z13?22。

可以计算出

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z11?27

故可得出中间轴与倒挡轴的中心距：

而倒挡轴与第二轴中心距：

A'?11mn(z12?z13)??3?(14?22)?54mm2211mn(Z11?Z13)??3?(27?22)?73.5mm 22A???（5）、齿轮的变位系数的选择

齿轮的变位是齿轮设计中一个非常重要的环节。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。高度变位齿轮副的一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一对齿轮的强度，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，会因保证各挡传动比的需要，使各相互啮合齿轮副的齿数和不同。为保证各对齿轮有相同的中心距，此时应对齿轮进行变位。当齿数和多的齿轮副采用标准齿轮传动或高度变位时，则对齿数和少些的齿轮副应采用正角度变位。由于角度变位可获得良好的啮合性能及传动质量指标，故采用的较多。对斜齿轮传动，还可通过选择合适的螺旋角来达到中心距相同的要求。

变速器齿轮是在承受循环负荷的条件下工作，有时还承受冲击负荷。对于高挡齿轮，其主要损坏形势是齿面疲劳剥落，因此应按保证最大接触强度和抗胶合剂耐磨损最有利的原则选择变位系数。为提高接触强度，应使总变位系数尽可能取大一些，这样两齿轮的齿轮渐开线离基圆较远，以增大齿廓曲率半径，减小接触应力。对于低挡齿轮，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。

总变位系数越小，一对齿轮齿更总厚度越薄，齿根越弱，抗弯强度越低。但是由于轮齿的刚度较小，易于吸收冲击振动，故噪声要小些。

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根据上述理由，为降低噪声，变速器中除去一、二挡和倒挡以外的其他各挡齿轮的总变位系数要选用较小的一些数值，以便获得低噪声传动。其中，一挡主动齿轮10的齿数Z10〈17，因此一挡齿轮需要变位。

根据变位系数公式

17?Z?? （2-13）

17（式中 Z为要变位的齿轮齿数）一挡的变位系数为 0.118

第三部分 齿轮强度的校核

3.1 齿轮材料的选择原则

1、满足工作条件的要求

不同的工作条件，对齿轮传动有不同的要求，故对齿轮材料亦有不同的要求。但是对于一般动力传输齿轮，要求其材料具有足够的强度和耐磨性，而且齿面硬，齿芯软。

2、合理选择材料配对

如对硬度≤350HBS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30～50HBS左右。为提高抗胶合性能，大、小轮应采用不同钢号材料。

3、考虑加工工艺及热处理工艺

变速器齿轮渗碳层深度推荐采用下列值：

m法?3.5时渗碳层深度0.8～1.2 m法?3.5时渗碳层深度0.9～1.3 m法?5时渗碳层深度1.0～1.3

表面硬度HRC58～63；心部硬度HRC33～48

对于氰化齿轮，氰化层深度不应小于0.2；表面硬度HRC48～53[12]。 对于大模数的重型汽车变速器齿轮，可采用25CrMnMO，20CrNiMO，12Cr3A等钢材，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

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料晶面粒[13]。

3.2 计算各轴的转矩

发动机最大扭矩为201N.m，齿轮传动效率99%，离合器传动效率98%，轴承传动效率96%。

Ι轴 T1=

Temax?离?承=201×98%×96%=189.1N.m

中间轴 T2=

T1?承?齿i2?1=189.1×96%×99%×31/12=340.52N.m

Ⅱ轴

一挡 T31?T2?承?齿i9?10=340.52 ×0.96×0.99×45/16=910.21N.m二挡 T32?T2?承?齿i7?8=340.52 ×0.96×0.99×36/19=613.19N.m三挡 T33?T2?承?齿i5?6=340.52 ×0.96×0.99×31/24=418.02N.m 四挡 T34?T2?承?齿i3?4=340.52 ×0.96×0.99×23/27=256.67N.m2 倒挡 T倒?T （?齿）i11?12=340.52×?7/14=593.19N.m2?承3.3 轮齿的弯曲强度校核

1. 直齿轮弯曲强度计算

?W?F1K?Kf;bTy （3-1）

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