车辆工程专业课程设计-变速箱设计说明书(3)

z11 z12 2Acosβ11-12

式中：A=159；

β11-12=23°；

mn=5。

将各值代入上式可得：z11 z12 58.9

选取：z11 42 z12 17 n （3-7）

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§3.3.2对中心距进行修正 A

取整：A=160 β arccos5×59（3-9） 2×160 mn(z1 z2) 160.2 （3-8） 2cosβ

22.8°

z2

z iz12

z 2.06

111

A mn(z1 z2)

2cosβ

z1 z2 59

所以，z1 19 z2 40

§3.3.3确定其他各档齿数 i9

2 z2z

zz

110

所以：z9

z 1.43 10

z9 z10 2×160cos23

5

=58.9

将各值代入上式可得：z9 35 z12 24

修正螺旋角： β arccos5×59

160

=23.8°

3-10） （3-11） （3-12） （3-13） （

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用类似的办法可以得到其他档位的各个齿轮的参数，总结如下。

表3-1 各挡齿轮参数

§3.3.4确定齿根高和齿顶高 假设每对齿轮的齿根高和齿顶高都各自相等。

ha h*anmn （3-14）

=5mm

hf (h*an c*n)mn （3-15）

=6.25mm

§3.4齿轮强度校核

轴的失效形式主要有：1.断齿：是在齿轮传动中由于各种以外原因，一个或多个轮齿折断使齿轮失效；2.胶合：当齿轮在高速、大载荷或润滑失效

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的情况下，两齿面直接接触形成局部高温，接触区出现较大面积粘连现象，为胶合。3.磨损：齿轮传动过程中，齿面上的相对滑动会引起磨损；4.点蚀：齿轮传动过程中，齿轮接触面上各点的接触应力呈脉动循环变化，经过一段时间后，会由于接触面上金属的疲劳而形成细小的疲劳裂纹，裂纹的扩展造成金属剥落，形成点蚀；现校核第一轴常啮合齿轮，因为是变速器齿轮，所以选用以下公式对其强度进行校核。

§3.4.1轮齿接触应力σj

j （3-16）

式中：F--

齿面法向力，F F1(cosαcosβ)；

F1--

圆周力，F1 2Tgd；

Tg--计算载荷(作用在第一轴上的一半)；

D--节圆半径

--节点出压力角；

--螺旋角；

E--齿轮材料的弹性模量，取202000N/mm2；

B--齿轮接触的实际宽度；

z、 b--主、从动齿轮节点处的曲率半径， 斜齿轮：ρz (rzsinαicos3β ρb (rbsinαicos3β ；

rz、rb--主、从动齿轮节圆半径。

代入各值后得： σj 0.418×20200011( ) 3519.660.42

=927Nmm-2

2 1900~2000N mm所以，渗碳齿轮的许用接触应力为 ， j j j ，

故齿轮满足要求。

§3.4.2斜齿轮弯曲应力 w w F1k ， （3-17） btyk

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k --应力集中系数，k =1.50；

（查《汽车设计》图3-19可得y=0.13；t--法向齿距，t= m；y--齿形系数，

k --重合度影响系数，k =2；Ft为圆周力，Ft 2Tg 21845N。 d

校核第一轴常啮合齿轮 σw 21845×1.5

40×3.14×5×2×0.13 （3-18）

=200.7Nmm-2

同理与它啮合的中间轴常啮合齿轮的弯曲应力σw为 σw 21845×1.5 （3-19） 3.5×3.14×5×2×0.13

=229.4Nmm-2

而货车的许用应力， F 100~250N mm 2, F F ，故该齿轮满足要求。

第四章 轴的校核

根据轴线形状的不同，轴可以分为曲轴和直轴两类。根据轴的承载情况，又可分为：1.转轴：工作时既承受弯矩又承受扭矩，是机械中最常见的轴，如各种减速器中的轴等。2.心轴:用来支承转动零件只承受弯矩而不传递扭矩，有些心轴转动，如铁路车辆的轴等，有些心轴则不转动，如支承滑轮的轴等。3.传动轴:主要用来传递扭矩而不承受弯矩，如起重机移动机构中的长光轴、汽车的驱动轴等。轴的材料主要采用碳素钢或合金钢，也可采用球墨铸铁或合金铸铁等。轴的工作能力一般取决于强度和刚度，转速高时还取决于振动稳定性。轴的设计应满足如下准则：1.根据轴的受力情况、轴上零件的安装位置、配合尺寸及定位方式、轴的加工方法等具体要求，确定轴的合理结构形状及尺寸，即进行轴的结构设计。2.根据轴的工作条件、生产批量和经济性原则，选取适合的材料、毛坯形式及热处理方法。 3.轴的强度计算或校核。对受力大的细长轴（如蜗杆轴）和对刚度要求高的轴，还要进行刚度计算。在对高速工作下的轴，因有共振危险，故应进行振动稳定性计算。

变速器工作时，由于齿轮上有圆周力、径向力、和轴向力作用，其轴要承受弯矩和扭矩。变速器的轴应有足够的刚度和强度。

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§4.1 中间轴的强度计算

轴的直径与轴传递转矩有关，因而轴的直径与变速器中心距有一定的关系，根据《汽车设计》的有关内容初选轴的直径。中间轴式变速器的第二轴和中间轴中部直径：

d≈0.45A （4-1） 所以，d≈0.45A=0.45×160=72

计算齿轮受力

倒档齿轮受力

齿轮直径：d2=108.5mm d12=46.1mm

齿轮2受力：转矩：T2=2368N.m

圆周力：Ft2=2Ti倒/d = 21830N

径向力：Fr2=Fttanαn/cosβ

=21830×tan20o/cos22.8o

=8610N

轴向力：Fa2= Fttanβ

=21830×tan22.8o

=9176N

齿轮12受力：转矩：T12=2368N.m

圆周力：Ft12=2Ti倒/d = 51364N

径向力：Fr12=Fttanαn/cosβ

=51364×tan20o/cos22.8o

=20256N

轴向力：Fa12= Fttanβ

=20256×tan22.8o

=21591N

轴上所受的力： FA=10767N

FD=18100N

FA`=11470N

FD`=41004N

（4-2） （4-3） （4-4） 4-2） （4-3） （4-4） （