汽車變速器齒輪設(shè)計(jì)及問(wèn)題分析

緱俊杰

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷更新發(fā)展，實(shí)際生活中對(duì)汽車變速器齒輪的結(jié)構(gòu)及使用強(qiáng)度要求越來(lái)越高，同時(shí)也擴(kuò)大變位齒輪的使用范圍。本文對(duì)齒輪模數(shù)、齒數(shù)、壓力角及螺旋角等參數(shù)進(jìn)行分析計(jì)算，改變傳統(tǒng)汽車變速箱齒輪設(shè)計(jì)，減輕齒輪噪聲并有效增加強(qiáng)度，依據(jù)公式計(jì)算齒輪尺寸及強(qiáng)度。

關(guān)鍵詞：汽車變速器；齒輪設(shè)計(jì)；噪聲；齒輪載荷譜

1 引言

高強(qiáng)度齒輪具有一定特殊結(jié)構(gòu)，本文針對(duì)齒輪模數(shù)、齒數(shù)、螺旋角及壓力角進(jìn)行探析。確定模數(shù)、壓力角、螺旋角及齒數(shù)等因素，計(jì)算相關(guān)公式。在汽車變速器齒輪上應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件，使計(jì)算更加精確，并結(jié)合人工計(jì)算，設(shè)計(jì)更為合理的齒輪。

2 制定齒輪載荷譜

齒輪承受能力根據(jù)齒輪強(qiáng)度確定，齒輪載荷譜理論是通過(guò)齒輪最大載荷量計(jì)算使用材料的許用應(yīng)力，并通過(guò)不斷比較最終得出齒輪安全系數(shù)，但理論結(jié)果同實(shí)際應(yīng)用仍存在一定差別，具體包括以下幾點(diǎn)：

2.1

齒輪載荷差別。由于實(shí)際生活中汽車會(huì)出現(xiàn)起步、緊急剎車或由于路況問(wèn)題導(dǎo)致顛簸等。所以齒輪實(shí)際應(yīng)用中的承載會(huì)隨之發(fā)生不同變化，使汽車變速箱內(nèi)的傳動(dòng)零件出現(xiàn)高出額定載荷現(xiàn)象。但在路面情況良好或汽車穩(wěn)定行駛時(shí)，又會(huì)使載荷小于額定載荷。因此在確定實(shí)驗(yàn)方式前，需要精確處理技術(shù)，除去巔峰載荷值，也可以直接使用額定載荷值。

2.2

齒輪工作循環(huán)差別。齒輪的不同檔位決定實(shí)際應(yīng)用中的不同使用次數(shù)，即使不同車型所使用變速箱相同也會(huì)出現(xiàn)使用工況差異，根據(jù)載荷差別及工作循環(huán)差別，在實(shí)際生活中技術(shù)員要根據(jù)多年工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)同類產(chǎn)品進(jìn)行比對(duì)，設(shè)定相對(duì)安全的強(qiáng)度范圍，另外要明確齒輪的擋位、制造工況、使用材料及制造工藝也存在不同，必須定性分析、定量計(jì)算。通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定齒輪制造材料的疲勞性能，得到相關(guān)循環(huán)次數(shù)及應(yīng)力疲勞曲線。

高周疲勞會(huì)引起變速箱齒輪失效，所以齒輪材料循環(huán)次數(shù)要高于 104使用壽命。

3 齒輪噪聲指標(biāo)

由于齒輪齒面咬合時(shí)產(chǎn)生摩擦和滑動(dòng)，產(chǎn)生噪聲。為避免噪聲過(guò)大，在設(shè)計(jì)齒輪時(shí)需保持基圓和齒合起始圓之間距離，保證距離越遠(yuǎn)越好。但距離過(guò)遠(yuǎn)又會(huì)出現(xiàn)齒輪重合度與長(zhǎng)齒制之間的矛盾，所以在設(shè)置范圍時(shí)要有一定依據(jù)。法向齒距通常采用基圓和齒合起始圓徑向距離大于1/5，以齒合起始圓盡量遠(yuǎn)離基圓為原則設(shè)計(jì)齒合起始?jí)航恰?/p>

針對(duì)升速較大的齒輪要控制進(jìn)弧區(qū)和退弧區(qū)噪聲指標(biāo)達(dá)到降低噪聲的目的。齒輪在齒合傳動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生一定摩擦力發(fā)出噪聲，噪聲最大時(shí)齒面接觸由進(jìn)弧傳動(dòng)到退弧，為了減小噪聲，要使進(jìn)弧小于退弧，增大主動(dòng)齒輪外直徑，減小從動(dòng)齒輪外直徑。

4 齒輪重合度

齒輪運(yùn)行過(guò)程中，接觸齒數(shù)不斷發(fā)生改變，所以齒輪載荷不斷變化，形成沖擊力，此時(shí)對(duì)齒輪強(qiáng)度及噪聲影響最大。理論上齒輪無(wú)變形、尺寸無(wú)騙車能夠保證齒輪齒合完整、載荷平穩(wěn)，從而減輕噪聲，但實(shí)際中齒輪重合度對(duì)齒輪噪聲產(chǎn)生仍具一定影響。

5 齒輪修形問(wèn)題

5.1 確定齒數(shù)。首先確定中間軸一檔齒輪齒數(shù)，中間軸齒輪最小，齒數(shù)過(guò)少導(dǎo)致變位系數(shù)過(guò)大，容易產(chǎn)生膠合，且直徑過(guò)小會(huì)影響齒輪齒合長(zhǎng)度，所以必須要確定齒輪齒數(shù)，通常中間軸一檔齒數(shù)要求不少于 13；然后確定二軸一檔齒輪齒數(shù)，通常應(yīng)不少于 50，過(guò)多會(huì)導(dǎo)致變速器中心距離難以符合其他檔位要求；最后確定常嚙齒輪傳動(dòng)比，根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)，高速型常嚙齒輪傳動(dòng)比通常小于 1.3，低速常嚙齒輪傳動(dòng)比通常大于 1.3，為滿足我國(guó)制造水平，通常保證傳動(dòng)比不小于 1.5，防止中間軸轉(zhuǎn)速過(guò)快導(dǎo)致潤(rùn)滑油溫升過(guò)高。

5.2 確定齒形。通過(guò)齒形重合度修正齒形，以齒形內(nèi)多齒嚙合區(qū)為原則修形，修形后理論嚙合部分均為單齒嚙合。主要有以下方法：通常不修齒輪，只修齒根部分及單齒輪齒頂；對(duì)兩個(gè)齒頂修形；齒根、齒輪齒頂都修。根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修形，盡量縮小齒輪修整量。比較常用的是同時(shí)修整兩個(gè)齒輪。

6 總結(jié)

本文針對(duì)汽車變速器齒輪的設(shè)計(jì)修形進(jìn)行簡(jiǎn)要探析，通過(guò)對(duì)制定齒輪載荷譜、控制齒輪噪聲及齒輪修形的研究更深入了解齒輪設(shè)計(jì)過(guò)程的精密程度。實(shí)際應(yīng)用中同理論結(jié)果存在一定差異，因此在設(shè)計(jì)齒輪時(shí)要結(jié)合實(shí)際情況，確保設(shè)計(jì)出的齒輪更符合車輛所需。

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