毕业设计

(1)直齿轮弯曲应力?w=F1K?Kf/bty因为齿轮结圆直径d=mz，z为齿数，

代入上式得 ?W=F1KA/btyK?

1. 倒档直齿轮作用弯曲应力在400—850N/mm。2.货车取下限。 （2） 斜齿轮弯曲应力?W=?w=F1K?Kf/bty,y为齿形系数，可按当量齿

数Zn=Z/cosb 差得重合系数为2。

2.齿轮的接触应力计算 ?j=0.418

FE11（?） b?z?b 表3-1变速器齿轮许用应力接触应力

齿轮 一档和倒档 常啮合齿轮和高档 ?i/(N·mm?2) 渗碳齿轮 1900--2000 1300--1400 液体碳氮共渗齿轮 950—1000 650--700 变速器齿轮多数采用渗碳合金钢，其表面的高硬度与芯部的高韧性相结合，能大大提高齿轮的高耐磨性及抗弯曲疲劳和抗疲劳的能力。在选取刚才及热处理时，对切削加工性能也应考虑。对齿轮惊醒强力喷丸处理以后，齿轮弯曲疲劳寿命和解除疲劳寿命都能提高。齿轮在热处理之后进行磨齿，能消除齿轮热处理的变形；磨齿齿轮精度高于热处理前剃齿和挤齿齿轮精度，使得传动平稳、效率提高；在同样负荷的条件下，磨齿的弯曲疲劳寿命比剃齿高。

目前国内的变速器齿轮材料主要用20CrMnTi、20Mn2TiB、16MnCr5/25MnCr5。渗碳齿轮表面硬度为58-63HRC,芯部硬度为33-48HRC。

6-3轴的强度计算

变速器工作时，由于齿轮上有圆周力、径向力和轴向力的作用，其轴要承

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受转矩和弯矩。变速器的轴应该有足够的强度和韧度。因为刚度不足的轴会产生弯曲变形，破坏了齿轮的正确啮合，对处理的强度、耐磨性和工作噪声等均有不利的影响。所以设计变速器轴的时，其刚度大小应以保证齿轮能实现正确的啮合为前提条件。

对齿轮工作影响最大的是轴在垂直面内长生的挠度和轴在水平面内的转角。前者使齿轮中心距发生变化，破坏了齿轮的正确啮合；后者使齿轮相互歪斜，

初步确定轴的尺寸以后，可对轴进行刚度和强度演算。欲求中间轴是变速器第一轴的支点反作用力，必须先求第二轴的支点反力。档位不同不仅圆周力、径向力和轴向力不同，而且力到支点的距离也有变化，所以应当对每个档位都进行验算。验算时将轴看作是铰接支撑的梁。作用在第一轴上的转矩赢取Temax。

轴的挠度和转角可按《材料力学》的有关公式计算。计算式仅计算齿轮所在位置处轴的挠度和转角。第一轴常啮合齿轮副，因距离支撑点近、负荷又小，通常挠度不大，故可以不必计算。变速器在轴上的位置如下图

若轴在垂直面内挠度为fc=

F1ab3EIL22 ；fS.?F2ab3EIL22

??F1ab（b-a）3EIL

式中，F1为齿轮齿宽中间平面上的圆周力（N）；F2为齿轮齿宽中间平面上的径向力（N）；E问为弹性模量（Mpa），E=2.1?105 Mpa；I为惯性矩（mm4），对于实心轴：I=?d4/64；d为轴的直径（mm），花键处安平均值经计算；a、b

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为齿轮上作用力矩支座A、B的距离；L的支座间距离。

如果用fc和fs分别表示轴在垂直面和水平面的挠度，则轴的全挠度f为 f=fc2?fs2?0.2mm 轴

的

垂

直

面

和

水

平

面

挠

度

的

允

许

值

为

fc?0.05??0.10mm，fs?0.10??0.15mm。齿轮所在平面的转角不应超过

0.002rad。

与中间轴齿轮常啮合的第二轴上的齿轮，常通过青铜衬套或滚针轴承装在轴上，也有的省去衬套或滚针轴承直接装在轴上，这就能增大轴的直径，因而使轴的刚度增加。

作用在齿轮上的径向力和轴向力，使轴在垂直面内弯曲变形，而圆周力使轴在水平面内弯曲变形，在求取支点在垂直面和水平面内的支反力FC和Fs之后，计算相应的弯矩Mc、MS.轴在转矩Tn和弯矩的同时作用下，其应力为：

??MW?32M?d3；式中，

22?Tn（N·mm）M=MC?MS；d为轴的直径（mm），花键处取内径；W为抗

弯截面系数。

在低档工作时，??400N/mm2。 变速器的轴用与齿轮相同的材料

7同步器的设计

同步器有常压式，惯性式和惯性增力式三种。常压式同步器结构虽然简单，但不能保证啮合件在同步状态下（即角速度相等）换挡的缺点，现在常用的是惯性同步器

7-1同步器的工作原理：同步器换挡过程中有三个阶段组成，第一阶段：

同步器离开中间位置，做轴向移动并靠在摩擦上。摩擦面相互接触瞬间，如图所示，由于齿轮3的角速度?3，和滑动齿套1的角速度?1不同，在摩擦力矩作用下锁销4相对滑动齿套1转动一个不大的角度，并占据图上所示的锁止位置。此时锁止面接触，组织了滑动齿套向换挡方向移动。第二阶段：来自手

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柄传至换挡拨叉并作用在滑动齿套上的里F，经过锁止元件又作用到摩擦面上。由于，?3和?1不等，在上述表面产生摩擦力。滑动齿套1和齿轮3分别与整车和变速器输入轴转动零件相连接。于是，在摩擦力矩作用下，滑动齿套1和齿轮3的转速逐渐接近，其角速度差????1??3减小了。在??=0瞬间同步过程结束。第三阶段：??=0，摩擦力矩消失，而轴向力F仍作用在锁止原件上，使之解除锁止状态，此时滑动齿套和锁销上的斜面相对移动，从而使滑动齿套占据了换挡位置。

7-2同步器的相关计算

同步器的计算目的是确定摩擦锥面和锁止叫的角度，这些角度是在保证在满足连续键角速度完全相等以前不能进行换挡时所应满足的条件，以及计算摩擦力矩和同步时间。换挡第一阶段，处于空当瞬间，考虑到润滑油阻力在常温下最齿轮转速的降低作用可忽略不计，并假设汽车在阻力不大的道路上行驶，同时时间不大于一秒，则认为在该瞬间汽车速度保持不变即变速器输出端转换于换挡瞬间不变，而输入端靠摩擦作用达到与输出端同步。如上所述，换挡时为保证没有冲击的将齿轮和轴连接起来，一定使他们的转动角速度相等。摩擦力矩

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