《汽车变速器各档齿轮的设计计算案例》3200字

汽车变速器各档齿轮的设计计算案例综述目录TOC\o"1-2"\h\u26597汽车变速器各档齿轮的设计计算案例综述 134861.1计算变速器各轴的扭矩和转速 112721.2齿轮的强度计算和材料选择 153211.2.1齿轮的材料选择 2136701.2.2齿轮强度的计算 236691.3变速器轴和轴承的设计计算 1347101.3.1初选变速器轴的轴径和轴长 13235621.3.2轴的结构设计 13138981.3轴的强度计算 1461301.3.1齿轮和轴上的受力计算 1481731.4轴的强度计算 15180691.求第二轴支反力 1516671.验算轴的强度 1671551.第二轴的挠度和角的计算 19187282.中间轴刚度的校核 1929039变速器轴承类型的选择 201.1计算变速器各轴的扭矩和转速已知发动机的最的转矩为，计算转速为；离合器的传动效率为，齿轮传动效率为，轴承的传动效率为。通过计算可得到各轴的转矩和转速。一轴:中间轴:1.2齿轮的强度计算和材料选择1.2.1齿轮的材料选择1.齿轮材料的选择原则渗碳层深度0.8～1.2mm渗碳层深度0.9～1.3mm渗碳层深度1.0～1.6mm渗碳齿轮在淬火、回火后，要求轮齿的表面硬度为HRC58～63，心部硬度为HRC33～48。1.2.2齿轮强度的计算1.轮齿的弯曲应力（1）直齿轮弯曲应力公式为（3-1）式中：——弯曲应力(MPa)；——圆周力(N)，；——计算载荷(N·m)；——节圆直径(mm)；——应力集中系数，可近似取；——摩擦力影响系数主动齿轮，从动齿轮；——齿宽(mm)；——端面齿距(mm)，；——模数；——齿形系数，如图3.1所示。图3.1齿形系数图节圆直径，(4-2)（2）斜齿轮的弯曲应力公式为（3-3）式中:——圆周力(N)，；——计算载荷(N·m)；——节圆直径(mm)，，——法向模数(mm)，——齿数，——斜齿轮螺旋角()；——应力集中系数，；——齿面宽(mm)；——法向齿距(mm)，；——齿形系数，可按当量齿数在图1.1中查得；——重合度影响系数，。将上述有关参数代入公式后，可得到斜齿轮的弯曲应力公式为(4-4)用应力在180～350MPa范围，对货车为100～250MPa范围。2.轮齿接触应力（3-5）式中：——轮齿接触应力(MPa)；——齿面上的法向力(N)，，为圆周力()，，为计算载荷(N·m)，为节圆直径(mm)，为节点处压力角()，为齿轮螺旋角()；——齿轮材料的弹性模量，；——齿轮接触的实际宽度(mm)，斜齿轮用代替；、——主、从动齿轮节点处的曲率半径(mm)，直齿轮、，斜齿轮、，、主、从动齿轮节圆半径(mm)。将作用在变速器第一轴上的载荷作为计算载荷时，变速器齿轮的许用接触应力见表1.2。3.常啮合齿轮强度的校核（1）弯曲应力的校核常啮合齿轮为斜齿轮，由式(4-4)得齿轮的弯曲应力公式为式中：——齿形系数。由图1.1得，通过以上的计算，把各个参数代入公式后得所以常啮合齿轮的弯曲强度合格。表1.2变速器齿轮的许用接触应力齿轮/MPa渗碳齿轮液体碳氮共渗齿轮一挡和倒挡1900～2000950～1000常啮合齿轮和高挡1300～1400650～700（2）接触应力的校核由式(4-5)得齿轮的接触应力公式为确定有关的参数和系数：齿面法向力主、从动齿轮节点出的曲率半径，将各参数代入公式后得所以常啮合齿轮的接触应力合格。1.二挡齿轮强度校核（1）弯曲强度的校核二挡齿轮为斜齿轮，由式(4-4)得斜齿轮的弯曲应力公式为结合二挡齿轮的变位系数，由图1.1得，将各参数代入公式后得所以二挡齿轮的弯曲强度合格。（2）接触强度的校核由式(4-5)得接触应力的公式为确定有关的参数和系数：齿面法向力主、从动齿轮节点处的曲率半径，将各参数代入公式后得所以二挡齿轮的接触强度合格。三挡齿轮的强度校核（1）弯曲强度校核三挡齿轮为斜齿轮，由式(4-4)得齿轮的弯曲应力公式为式中:——齿形系数；由图1.1得，。将三挡齿轮的参数代入上式后得所以三挡齿轮的弯曲强度合格。（2）接触强度校核由式(4-5)得齿轮接触强度的公式为确定有关的参数和系数：齿面法向力将各参数代入得主、从动齿轮节点处的曲率半径，将参数代入公式后得所以三挡齿轮的接触强度合格。6.四挡齿轮的强度校核（1）弯曲强度的校核四挡齿轮为斜齿轮，由式(4-4)得齿轮的弯曲强度公式为式中：——齿形系数；由图1.1得，。将四档齿轮的参数代入上式后得所以五挡齿轮的弯曲强度合格。（2）接触强度的校核由式(4-5)得接触强度的公式为确定有关的参数和系数：齿面法向力代入参数后得主、从动齿轮节点处的曲率半径，将参数代入公式后得所以五挡齿轮的接触强度合格。7.一挡齿轮的强度校核（1）弯曲强度的校核一挡齿轮为直齿轮，由式(4-2)得齿轮的弯曲强度公式为式中：——齿形系数；由图1.1得，。代入各参数后得所以一挡齿轮的弯曲强度合格。（2）接触强度的校核由式(4-5)得接触强度的公式为确定有关的参数和系数：齿面法向力代入参数后得主、从动齿轮节点处的曲率半径，将参数代入公式后得所以一挡齿轮的接触强度合格。8.倒挡齿轮的校核（1）弯曲强度的校核倒挡齿轮为直齿轮，由式(4-2)弯曲强度校核的公式为式中:——齿形系数；由图1.1得，，。将各参数代入式中得所以齿轮的弯曲强度合格。（2）接触强度的校核由式(4-5)得接触强度的公式为确定有关的参数和系数：齿轮10和齿轮11齿面法向力代入参数后得主、从动齿轮节点处的曲率半径，将参数代入公式后得齿轮9和齿轮12主、从动齿轮节点处的曲率半径，将参数代入公式后得所以倒挡齿轮的接触强度合。

1.3变速器轴和轴承的设计计算1.3.1初选变速器轴的轴径和轴长d可根据中心距按以下公式初选（4-1）则故可取第二轴的最大直径，中间轴的最大直径第一轴花键部分的直径可根据发动机的最大转矩(N·m)按下式初选：（4-2）则故可取第一轴花键部分的直径为29mm。变速器的最大直径和支承间的距离可按下列关系初选：中间轴第二轴1.3.2轴的结构设计第一轴装轴承处的直径为50mm，第二轴装轴承处的直径为40mm，中间轴装轴承处的直径为35mm；当一挡啮合传动时：，，，，，。图1.1齿轮和轴上的受力简图1.3轴的强度计算1.3.1齿轮和轴上的受力计算一轴:中间轴:二轴：挂一挡时第一轴中间轴第二轴1.4轴的强度计算验算时可将轴看作是铰接支承的梁，第一轴的计算转矩为发动机的最大转矩。1.求第二轴支反力（1）在垂直平面内的支反力由得由得（2）在水平面内的支反力由得2.求第一轴支反力3.求中间轴的支反力（1）在水平面内的支反力（2）在垂直平面内的支反力1.验算轴的强度垂向弯矩、水平弯矩。则轴在转矩和弯矩的同时作用下，其应力为(4-3)式中:(MPa)；——轴的直径(mm)，花键处取内径；——抗弯截面系数(mm3)，在低挡工作时，≤400MPa。下面计算各轴在弯矩和转矩作用下的轴应力。（1）第一轴的轴应力计算在垂直方向的弯矩为在水平方向的弯矩为则在弯矩和转矩的联合作用下故一轴的轴应力为所以当第一轴直径大于19.41mm时，强度合格。由于结构要求，采用齿轮轴形式。（2）第二轴轴应力计算在垂直面内的弯矩为在水平面内的弯矩为则在弯矩和转矩的联合作用下故第二轴的轴应力为所以第二轴直径大于38.9mm，强度合格。（3）中间轴的应力计算在垂直方向在水平方向在弯矩和转矩的联合作用下故中间轴上的轴应力为所以中间轴直径取大于23.08mm，强度合格。1.1.5轴的刚度计算轴的挠度和转角可按材料力学有关公式计算。式计算总挠度。(4-4)(4-5)(4-6)式中：——齿轮齿宽中间平面上的径向力(N)；——齿轮齿宽中间平面上的圆周力(N)；——弹性模量(MPa)，MPa；——惯性矩(mm4)，对于实心轴，；——轴的直径(mm)，花键处按平均直径计算；，——齿轮上的作用力到支座、的距离(mm)；——支座间的距离(mm)。轴的全挠度为mm。轴在垂直面和水平面内挠度的允许值为mm，mm。齿轮所在平面的转角不应