文档介绍：齿轮设计
齿轮组
一、变速器齿轮设计
二、齿轮基本参数及定义
三、齿轮啮合参数
四、齿轮微观参数
五、齿轮标准
六、变速箱齿轮主要材料以及热处理
七、齿轮优化设计及强度计算
八、齿轮微观参数优化
九、齿轮加工
十、齿轮失效模式
十一、齿轮测量
主要内容:
齿轮设计教程
1、概述
变速器用来改变发动机传到驱轮上的转矩和转速,目的是在各种行驶工况下,使汽车获得不同的牵引力和速度,同时使发动机在最有利的工况范围内工作。变速器由变速传动机构和操纵机构组成。
变速器的基本设计要求:
1)保证汽车有必要的动力性和经济性。
2)设置空档,用来切断发动机的动力传输。
3)设置倒档,使汽车能倒退行驶。
4)设置动力输出装置。
5)换档迅速、省力、方便。
6)工作可靠。变速器不得有跳档、乱档及换档冲击等现象发生。
7)变速器应有高的工作效率。
8)变速器的工作噪声低。
除此之外,变速器还应当满足轮廓尺寸和质量小、制造成本低、维修方便等要求。
一、变速器齿轮设计
2、中间轴式变速器的特点
中间轴式变速器传动方案的共同特点是:(1)设有直接档; (2)一档有较大的传动比; (3)档位高的齿轮采用常啮合齿轮传动,档位低的齿轮(一档)可以采用或不采用常啮合齿轮传动; (4) 除一档以外,其他档位采用同步器或啮合套换档; (5)除直接档以外,其他档位工作时的传动效率略低。
图1中的中间轴式四档变速器传动方案示例的区别为图1a、b所示方案有四对常啮合齿轮,倒档用直齿滑动齿轮换档,图1c所示传动方案的二、三、四档用常啮合齿轮传动,而一、倒档用直齿滑动齿轮换档。
图1 中间轴式四档变速器传动方案
一、变速器齿轮设计
图2为中间轴式五档变速器传动方案。图2a所示方案,除一、倒档用直齿滑动齿轮换档外,其余各档为常啮合齿轮传动。图2b、c、d所示方案的各前进档,均用常啮合齿轮传动;图2d所示方案中的倒档和超速档安装在副箱体内,可以提高轴的刚度、减少齿轮磨损和降低工作噪声。
图2 中间轴式五档变速器传动方案
凡采有常啮合齿轮传动的档位,其换档方式可以用同步器或啮合套来实现。同一变速器中,档位高的用同步器换档,档位低的用啮合套换档。
一、变速器齿轮设计
图3为中间轴式六档变速器传动方案。图3a所示方案中的一档、倒档和图3b所示方案中的倒档用直齿滑动齿轮换档,其余各档均匀常啮合齿轮。
常啮合齿轮传动的档位,其换档方式可以用同步器或啮合套来实现。同一变速器中,一定是档位高的用同步器换档,档位低的用啮合套换档。
图3 中间轴式六档变速器传动方案
一、变速器齿轮设计
图4为常见的倒档布置方案。图4b方案的优点是倒档利用了一档齿轮,缩短了中间轴的长度。但换档时有两对齿轮同时进入啮合,使换档困难。图4c方案能获得较大的倒档传动比,缺点是换档程序不合理。图4d方案对4c的缺点做了修改。图4e所示方案是将一、倒档齿轮做成一体,将其齿宽加长。图4f所示方案适用于全部齿轮副均为常啮合的齿轮,档换更为轻便。
图4 倒档布置方案
为了缩短变速器轴向长度,倒档传动采用图4g所示方案。缺点是一、倒档各用一根变速器拨叉轴,使变速器上盖中的操纵机构复杂一些。
一、变速器齿轮设计
3、变速器主要参数的选择
增加变速器的档数,能够改善汽车的动力性和经济性。档数越多,变速器的结构越复杂,使轮廓尺寸和质量加大,而且在使用时换档频率也增高。
在最低档传动比不变的条件下,增加变速器的档数会使变速器相邻的低档与高档之间的传动比比值减小,使换档工作容易进行。
档数选择的要求:
。
高档区相邻档位之间的传动比比值要比低档区相邻档位之间的比值小。
目前,轿车一般用5~6 个档位变速器, 货车变速器采用5~6 个档或多档,多档变速器多用于重型货车和越野汽车。
两者相比较:斜齿圆柱齿轮有使用寿命长、工作时噪声低的优点;缺点是制造时稍复杂,工作时有轴向力。
变速器中的常啮合齿轮均采用斜齿圆柱齿轮。直齿圆柱齿轮仅用于低档和倒档。
a)齿轮形式:直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮
b)档数
一、变速器齿轮设计
c) 传动比范围
一个齿轮副的传动比,是指主动齿轮(角标a)角速度(转速)与从动齿轮(角标b)角速度之比。
一、变速器齿轮设计
变速器的传动比范围是指变速器最低档传动比与最高档传动传动比的比值。
传动比范围的确定与选定的发动机参数、汽车的最高车速和使用条件等因素有关。
目前乘用车的传动比范围在3~6之间,轻型商用车在5~8之间,其它商用车则更大。
一、变速器齿轮设计
d) 齿数比
一个齿轮副的齿数比,是指从动轮齿数与主动轮齿数之比: