汽车变速箱齿轮设计上的一点思考
汽车变速器齿轮设计及问题研讨

汽车变速器齿轮设计及问题研讨汽车变速器是汽车的重要组成部分,用于调节发动机输出转速和车辆速度之间的比例关系,以满足不同工况下的动力需求。
齿轮是汽车变速器的核心部件,它负责实现不同转速比的变换。
因此,汽车变速器齿轮的设计非常重要。
本文将探讨汽车变速器齿轮的设计及其中存在的问题。
汽车变速器齿轮的设计首先要满足性能要求,包括承载能力、传动效率和噪声振动等方面。
承载能力是指齿轮在传动过程中所能承受的最大载荷,它与齿轮材料的强度密切相关。
传动效率是指齿轮传动过程中的能量损耗,它与齿轮副的啮合质量、润滑状态和精度等因素有关。
噪声振动是指齿轮在高速运动过程中所产生的声音和振动,它与齿轮的几何形状、啮合间隙和加工精度等因素有关。
在汽车变速器齿轮的设计过程中,首先需要确定齿轮的模数和齿数。
模数是齿轮齿廓曲线的一个基本参数,它决定了齿轮的结构尺寸和啮合性能。
齿数是指齿轮上的齿数目,它与齿轮的啮合性能和传动比例有关。
一般情况下,随着齿数的增加,传动比例的调节范围增加,但也会导致齿轮的轴向长度增加,对传动空间有一定的要求。
另外,齿轮的几何形状也需要考虑。
齿轮齿廓曲线的选择对齿轮的传动效率和噪声振动有重要影响。
常用的齿廓曲线有圆弧齿廓、渐开线齿廓和修形渐开线齿廓等。
圆弧齿廓适用于低速高扭矩传动,渐开线齿廓适用于高速轻载传动,而修形渐开线齿廓则综合了两者的优点,适用于多种工况下的传动。
同时,齿轮的加工工艺和润滑状态也需要考虑。
齿轮的加工精度对齿轮的传动效率和噪声振动有重要影响,加工精度越高,传动效率越高,噪声振动越小。
齿轮的润滑状态也会影响传动效率和使用寿命,应根据工作条件选择适当的润滑方式和润滑剂。
然而,在汽车变速器齿轮的设计中,也存在一些问题。
首先是齿轮的磨损和损坏问题。
由于汽车变速器长时间高速运转,齿轮上的载荷和摩擦力较大,容易导致齿面的磨损和齿轮的损坏。
其次是齿轮的噪声和振动问题。
齿轮运动过程中的间隙和不平衡会产生噪声和振动,影响驾驶舒适性和乘坐质量。
汽车变速器齿轮设计及问题研讨

汽车变速器齿轮设计及问题研讨汽车变速器齿轮系统是汽车传动系统的重要组成部分,主要用于调节发动机输出动力的大小以及控制车辆的速度。
齿轮系统设计不合理或加工质量较低会导致变速器故障,严重影响汽车行驶安全。
因此,对汽车变速器齿轮的设计、制造和维护都有必要进行深入的研究。
1. 齿轮设计齿轮设计对于汽车变速器的性能具有重要影响。
常见的齿轮参数有模数、压力角、齿数等。
模数是齿轮齿数与齿轮直径的比值,直接关系到齿轮的强度和耐用性。
压力角是齿轮齿面与摩擦力的角度,一般取20°或30°。
齿数的大小也决定了传动比的大小。
在齿轮设计中,还需要考虑齿轮的材料、硬度、粗糙度等因素。
一般,低齿数的齿轮应选用高强度齿轮材料,如合金钢等;高齿数的齿轮应选择硬度较高的材料,如表面硬化的材料等。
对于齿轮表面的粗糙度,必须控制在特定的范围内,以保证齿轮正常运转和传动效率。
2. 齿轮加工齿轮加工是保证汽车变速器正常运转的重要环节。
齿轮加工的质量关系到齿轮的传动效率和寿命。
齿轮加工通常分为铸造、锻造、切削三种方式。
其中,切削加工应用最为广泛。
切削加工包括铣削、滚齿、磨齿等工艺。
铣削适用于精度较低、齿数较少的齿轮;滚齿则适用于齿数较多、精度要求较高的齿轮;磨齿则是最常用的加工方式。
在齿轮加工过程中,需要注意工艺参数的选择和控制。
如切削量、切削速度、切削角度等因素直接关系到齿轮加工精度和质量。
同时,还需要使用合适的切削液和冷却液,保证加工质量和生产环境的安全。
3. 齿轮故障齿轮故障是汽车变速器的主要故障之一。
齿轮故障的原因主要有以下几点:(1)齿轮设计不合理或齿轮参数计算错误;(2)齿轮制造过程中加工精度不足或质量不良;(3)齿轮使用环境恶劣或运转条件不合理;(4)齿轮维护不及时或不当。
齿轮故障的表现包括齿轮噪音、齿轮损伤、齿轮脱落等。
对于齿轮故障,需要及时排查故障原因,并采取相应的维修措施。
4. 结论汽车变速器齿轮设计、加工和维护对于汽车行驶安全具有重要影响。
汽车变速器齿轮设计及问题研讨

汽车变速器齿轮设计及问题研讨汽车变速器齿轮设计是汽车工程中的重要环节,直接影响车辆的换挡平顺性、承载能力和经济性。
在汽车变速器齿轮设计过程中,需要考虑齿轮的模数选择、齿轮轮齿数量、齿轮材料选择等方面的问题。
本文将对汽车变速器齿轮设计及问题进行研讨。
汽车变速器齿轮设计时,齿轮的模数选择是一个重要的问题。
模数是齿轮轮齿尺寸的基本参数,直接影响着齿轮的承载能力和噪声水平。
一般来说,模数选择越大,齿轮的承载能力就越高,但噪声水平也会相应增加。
在设计过程中需综合考虑承载能力和噪声水平的要求,选择合适的模数。
另一个需要考虑的问题是齿轮轮齿数量的选择。
齿轮的轮齿数量会直接影响到换挡平顺性和经济性。
一般来说,齿轮的轮齿数量越多,换挡平顺性越好,但摩擦损失和能量损失也会相应增加,从而降低经济性。
在设计中需综合考虑换挡平顺性和经济性的要求,选择合适的轮齿数量。
齿轮材料选择也是一个关键问题。
齿轮承载车辆的传动力和扭矩,因此需要选择具有足够强度和耐磨性的材料。
常用的齿轮材料包括合金钢、渗碳钢和铸铁等。
合金钢具有良好的强度和硬度,适用于承受高扭矩和高负载的齿轮。
渗碳钢具有较好的耐磨性和耐久性,适用于承受摩擦和冲击的齿轮。
铸铁的成本较低,适用于中低扭矩和负载的齿轮。
在选择齿轮材料时,需要根据具体应用情况综合考虑成本和性能的要求。
在汽车变速器齿轮设计中还存在一些常见问题,如齿轮噪声、齿轮磨损和齿轮间隙等。
齿轮噪声是由于齿轮啮合过程中的冲击和振动引起的,可以通过优化齿轮轮齿形状和啮合参数来减小噪声。
齿轮磨损是由于齿轮表面的摩擦和磨损引起的,可以通过提高齿轮材料的硬度和润滑方式来减小磨损。
齿轮间隙是由于齿轮啮合间的空隙引起的,可以通过控制加工精度和装配间隙来减小间隙。
汽车变速器齿轮设计涉及的问题包括齿轮的模数选择、齿轮轮齿数量选择和齿轮材料选择等。
在设计过程中需综合考虑承载能力、噪声水平、换挡平顺性和经济性的要求,同时需要解决齿轮噪声、磨损和间隙等问题,以确保齿轮的可靠性和性能。
汽车变速器齿轮设计及问题研讨

汽车变速器齿轮设计及问题研讨汽车变速器齿轮是汽车传动系统中非常重要的一个部件,其设计的合理与否直接影响到汽车性能的表现。
本文将针对汽车变速器齿轮的设计及其可能存在的问题进行研讨。
汽车变速器齿轮的设计需要考虑多个因素,包括传动比、承载能力、噪音与振动、效率等。
传动比需要根据汽车的使用情况来确定。
不同的车型和用途对传动比有不同的需求,比如运输车辆需要有较高的扭矩,因此传动比需要设计得较小;而跑车需要有较高的速度,传动比则需要设计得较大。
变速器齿轮的承载能力也需要考虑,要确保在各种工况下都能够承受相应的载荷,避免因齿轮疲劳破裂而导致事故的发生。
噪音与振动是汽车变速器齿轮设计中一个十分重要的方面。
汽车变速器齿轮在工作时会产生一定的噪音与振动,不仅会给乘车者带来不适,还会影响驾驶体验。
在设计过程中需要采用一些减振、隔音的技术手段,以减轻齿轮的噪音与振动,在提高乘车舒适性的也能减少对其他部件的磨损,延长其使用寿命。
效率是设计汽车变速器齿轮时需要考虑的另一个重要因素。
汽车变速器的效率直接影响汽车的燃油消耗以及动力输出。
需要通过改善齿轮的设计,减小功率损失,提高变速器的传动效率,从而降低燃油消耗,提升动力性能。
在汽车变速器齿轮设计中可能存在的问题中,最常见的就是齿轮的磨损问题。
由于齿轮在工作过程中所承受的载荷较大,如果设计不合理或制造工艺不过关,就容易产生磨损现象,从而导致齿轮的故障。
为了解决这个问题,可以通过改进材料和制造工艺,提高齿轮的硬度和强度,减少齿轮的磨损。
除了齿轮磨损问题,还可能存在齿轮间隙过大、齿数不匹配、轴向跳动、疲劳断裂等问题。
这些问题都会导致齿轮的不稳定性,进而影响整个传动系统的正常运行。
设计时需要充分考虑这些问题,并通过改进设计和工艺来解决。
汽车变速器齿轮的设计及其可能存在的问题是一个复杂的工程问题。
在设计过程中需要考虑到多个因素,如传动比、承载能力、噪音与振动、效率等。
还需要解决齿轮的磨损、间隙过大、齿数不匹配、轴向跳动、疲劳断裂等问题。
汽车变速器齿轮设计及问题研讨

汽车变速器齿轮设计及问题研讨随着汽车制造技术的不断发展,汽车变速器齿轮设计也在不断完善,但在实际运行中仍存在一些问题。
本文旨在对汽车变速器齿轮设计及其问题进行研讨,分析其原因,并提出解决方案。
汽车变速器齿轮是汽车传动系统中的关键部件,其设计质量直接影响汽车的性能和可靠性。
传统的汽车变速器齿轮设计主要采用圆柱齿轮,但随着汽车性能要求的不断提高,越来越多的汽车采用了斜齿轮或螺旋齿轮,以满足更高的传动效率和静音要求。
在汽车变速器齿轮设计中,需要考虑以下几个方面:1. 频繁换挡条件下的耐久性:汽车在行驶过程中不断进行换挡操作,这就要求变速器齿轮具有良好的耐久性和疲劳寿命,以保证长期的可靠运行。
2. 传动效率和静音要求:随着汽车性能的提高,传动效率和静音要求也越来越高,因此需要在设计中兼顾这两方面的要求,既要保证传动效率,又要降低噪音。
3. 载荷和冲击负荷条件下的强度:汽车在行驶过程中会受到各种不同的载荷和冲击负荷,变速器齿轮需要具有足够的强度和刚度来承受这些负荷。
在实际运行中,汽车变速器齿轮可能会出现一些问题,主要表现为:1. 噪音过大:由于齿轮传动的特点,汽车变速器齿轮在工作过程中会产生一定的噪音,但如果噪音过大则会影响驾驶者的驾驶体验和乘坐舒适度。
2. 磨损严重:汽车变速器齿轮在长时间工作后,由于载荷和冲击负荷的作用,可能会出现磨损严重的情况,从而影响传动效率和使用寿命。
3. 疲劳断裂:在频繁换挡条件下,汽车变速器齿轮可能会出现疲劳断裂的情况,导致齿轮断裂并造成严重的事故。
三、解决方案针对汽车变速器齿轮存在的问题,可以采取以下几种解决方案:1. 优化设计:通过优化齿轮的几何形状和参数,采用合适的材料和热处理工艺,以及采用先进的加工设备和工艺,可以提高齿轮的耐久性、传动效率和静音性能。
2. 加强材料选择和表面处理:选用高强度、高硬度的合金钢材料,并进行表面渗碳、渗氮等表面处理工艺,以增强齿轮的表面硬度和磨损性能。
汽车变速器齿轮设计及问题研讨

汽车变速器齿轮设计及问题研讨汽车变速器是汽车动力传动系统中不可或缺的部分,变速器的设计和性能直接影响着汽车的动力性能、经济性和舒适性。
而变速器的齿轮作为变速器的核心部件,其设计质量和工艺水平对变速器的性能起着至关重要的作用。
本文将对汽车变速器齿轮的设计及其可能出现的问题进行研讨,希望能够对相关专业人士和汽车制造商有所帮助。
一、汽车变速器齿轮的设计原则1.强度设计原则汽车变速器齿轮处于高速、高负荷、高频率的工作状态,因此其强度设计尤为重要。
在设计齿轮时,需要根据工作载荷、工作环境、工作频率等因素综合考虑,确保齿轮在长期高负荷下不会发生疲劳断裂或塑性变形。
2.传动效率设计原则汽车变速器齿轮的传动效率直接影响着汽车的燃油经济性和动力性能。
在设计齿轮时需要考虑齿轮的啮合角、齿轮材料、齿轮几何参数等因素,以提高齿轮的传动效率。
3.噪声与振动设计原则齿轮传动在工作时会产生一定的噪声和振动,影响汽车的舒适性和驾驶体验。
在设计齿轮时需要考虑齿轮的齿形、啮合角、啮合频率等因素,以减小齿轮传动系统的噪声和振动。
4.润滑设计原则汽车变速器齿轮处于高速、高温、高负荷的工作状态,因此需要进行有效的润滑以减少齿轮的磨损和损伤。
设计齿轮时需要考虑润滑方式、润滑油膜厚度、润滑剂选择等因素,以确保齿轮在工作过程中得到良好的润滑和保护。
二、汽车变速器齿轮可能出现的问题1.疲劳断裂汽车变速器齿轮长期处于高负荷、高频率的工作状态下,容易发生疲劳断裂。
疲劳断裂会导致齿轮的损坏和失效,严重影响汽车的安全性和可靠性。
2.表面磨损汽车变速器齿轮在工作时会受到高速、高温、高负荷的影响,容易发生表面磨损。
表面磨损会导致齿轮的几何形状发生变化,进而影响齿轮的传动效率和工作性能。
3.齿面损伤汽车变速器齿轮在工作过程中会经历断裂、龟裂、点蚀等齿面损伤。
齿面损伤会导致齿轮的工作噪声增大、传动效率降低,严重影响汽车的性能和舒适性。
4.齿轮啮合不良汽车变速器齿轮的啮合不良会导致齿轮传动系统的噪声和振动增大,严重影响汽车的舒适性和驾驶体验。
汽车变速器齿轮设计及问题研讨

汽车变速器齿轮设计及问题研讨汽车变速器齿轮是汽车变速系统中的重要组成部分,其设计直接影响着汽车的性能和驾驶的舒适度。
本文将对汽车变速器齿轮的设计和常见问题进行研讨。
首先我们来讨论汽车变速器齿轮的设计。
汽车变速器齿轮的设计涉及到多个方面,其中包括齿轮的几何参数、材料选择、强度计算等。
齿轮的几何参数包括齿数、模数、齿距等,这些参数需要根据汽车的使用需求和变速器的结构设计要求进行确定。
材料选择对齿轮的强度和耐磨性起着重要作用,一般情况下齿轮使用高强度合金钢或炭化钢制作。
齿轮的强度计算需要考虑到载荷、使用寿命、齿轮之间的啮合情况等因素,可以通过理论计算和仿真分析来确定齿轮的强度。
在汽车变速器齿轮的设计过程中,还需要考虑到齿轮之间的啮合问题。
啮合是指两个齿轮齿面直接接触并进行动力传递的过程,其质量和精度直接影响着齿轮的工作效果和寿命。
啮合问题包括啮合角度、啮合比、啮合深度等。
啮合角度是指两个齿轮啮合时齿轮齿面的夹角,一般情况下啮合角度应保持在20-25度之间。
啮合比是指两个齿轮齿数的比值,不同的啮合比可以通过改变齿轮的齿数来实现。
啮合深度是齿轮齿面与啮合参考线的垂直距离,其确定需要考虑到齿轮的载荷和强度要求。
除了设计问题,汽车变速器齿轮在使用过程中还可能出现一些常见问题,如齿轮磨损、噪音、断齿等。
齿轮磨损是指齿轮齿面的磨损现象,其主要原因是长期的摩擦和疲劳作用,磨损过大会影响齿轮的啮合和传动效果。
噪音问题是指变速器工作过程中产生的噪音,噪音主要来源于齿轮的运动和啮合过程,可以通过改变齿轮的齿型和减震措施来降低噪音。
断齿是指齿轮齿面断裂的现象,其主要原因是载荷过大或疲劳损伤,可以通过优化设计和材料选择来避免断齿问题的发生。
汽车变速器齿轮的设计涉及到几何参数、材料选择、强度计算等方面,其优化设计可以提高汽车的性能和驾驶舒适度。
在使用过程中需要注意齿轮的磨损、噪音和断齿等问题,通过合理的设计和维护可以避免这些问题的发生,延长齿轮的使用寿命。
汽车变速器齿轮设计及问题研讨

汽车变速器齿轮设计及问题研讨汽车变速器是汽车传动系统中的关键部件之一,它通过不同齿轮的组合来实现不同的传动比,从而实现车辆的换挡和行驶控制。
在汽车变速器的设计中,齿轮的设计是非常重要的一环。
本文将对汽车变速器齿轮的设计和问题进行研讨。
汽车变速器齿轮的设计需要考虑的第一个问题是齿轮模数的选择。
齿轮的模数是指齿轮齿数与其分圆直径的比值,它决定了齿轮的尺寸和齿形。
在选择齿轮模数时,需要考虑齿轮承载力、齿轮造价及齿轮的传动精度等因素。
一般来说,变速器中大功率齿轮的模数较大,小功率齿轮的模数较小。
汽车变速器齿轮的设计还需要考虑传动比的确定。
传动比是指输入轴转速与输出轴转速之比,它决定了车辆的行驶速度。
在传动比的确定时,需要考虑车辆的使用环境、车辆负载情况及发动机的特性等因素。
一般来说,低速档传动比较大,高速档传动比较小。
汽车变速器齿轮的设计还需要考虑齿轮的轮齿剖面形状。
齿轮的剖面形状直接影响齿轮的传动效率和噪音水平。
常见的齿轮剖面形状有直齿、斜齿和曲齿等。
直齿齿轮的传动效率较高,但噪音较大;斜齿齿轮的传动效率较低,但噪音较小;曲齿齿轮可以在一定程度上平衡传动效率和噪音水平。
汽车变速器齿轮的设计还需要考虑齿轮的材料选择。
齿轮应具有足够的强度和韧性,以保证其可靠运转。
常用的齿轮材料有钢、铸铁和石墨等。
钢齿轮具有高强度和高韧性,适用于高速高功率的传动系统;铸铁齿轮具有较好的抗磨性能,适用于低速高扭矩的传动系统;石墨齿轮具有低摩擦系数和低噪音水平,适用于高速低功率的传动系统。
汽车变速器齿轮的设计还需要考虑齿轮的润滑和散热。
良好的润滑能够减少齿轮的磨损和噪音,延长齿轮的使用寿命。
合理的散热设计可以降低齿轮的工作温度,提高齿轮的传动效率。
在设计汽车变速器齿轮时,需要考虑合理的润滑和散热方式。
汽车变速器齿轮的设计涉及多个方面的问题,包括齿轮模数的选择、传动比的确定、齿轮剖面形状的选择、齿轮材料的选择以及润滑和散热的设计等。
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汽车变速箱齿轮设计上的一点思考一汽哈尔滨变速箱厂关建成摘要:本文主要介绍了汽车变速箱齿轮设计过程中关于齿轮载荷谱、齿轮噪音指标的确定以及重合度、齿轮修形对齿轮的影响。
关键词:齿轮设计;齿轮载荷谱;齿轮噪音指标;重合度;修形。
传统机械式汽车变速箱齿轮设计中,主要是确定齿轮齿数、模数、压力角、螺旋角等主要参数,这些参数直接影响到齿轮的强度与噪音等关键因素。
上述参数在变速箱中如何选用也都有相应的计算公式。
也可以根据相应的公式计算出齿轮相关尺寸及强度。
在这里就不累述。
特别是目前计算机的广泛普及,通过软件计算,设计齿轮已经变为看起来是一件很容易的事。
但是软件只是工具,怎样设计出更加合理齿轮是最终还必须要人来决定。
本文主要想就以下几个方面提出一点想法,供大家参考。
(一)齿轮载荷谱的制定载荷谱的制定是齿轮强度计算中最重要的一步。
传统理论方法是简单地利用理论最大载荷计算得出的齿轮承受应力,与齿轮材料的许用应力进行对比,计算出所谓的“安全系数”。
但是在齿轮实际使用过程中,又与理论上有很多不同:载荷的不同:在实际使用过程中,齿轮不会始终恒定地承受额定载荷,由于路况、紧急制动、起步等工况,都会使变速箱等传动系零件,产生巨大的冲击载荷。
这些载荷往往大大高于额定载荷,而车辆在良好路面行驶时的载荷又往往低于额定载荷。
所以在制定试验方法时,要进行技术上的处理例如剔出低于50%以下和高于120%以上的峰值载荷,或直接用额定载荷;齿轮工作循环次数的不同:在实际使用过程中,不同档位的齿轮工作循环次数肯定是不同。
同一变速箱匹配不同车型的使用工况也是不同。
比如说,牵引车与工程自卸车。
在使用上就有本质的不同。
工程车低档与倒档的利用率较牵引车高,牵引车由于经常在高速公路上行驶。
高档区齿轮的使用率较工程车高。
所以载荷谱的制定就要充分考虑变速箱的所匹配车型的具体使用用途,作道“因车而异”。
针对上述的不同,工程技术人员在实际的齿轮设计工作中,往往通过对比同类产品设定一个比较安全允许强度即所谓的“经验值”。
这个往往根据经验而定,材料、制造工艺、档位、工况的不同,许用值也不同,只能定性却无法准确量化。
那么,产品设计过程中,如何系统准确地结合道路载荷谱,来确定,设计载荷谱呢?众所周知齿轮材料的抗疲劳性能是通过试验确定的,通过在不同应力ζ下,引起疲劳破坏所经历的不同的循环次数N 。
即可得到如图所示的疲劳曲线,即通常所说的ζ-N 曲线(图-1)。
汽车变速箱齿轮的失效又往往都是由高周疲劳引起的,所以齿轮材料研究的是材料的循环次数大于104高周疲劳区CD ζm N = C (1-1)式中m 为双对数坐标中有限寿命疲劳曲线CD 段的斜率,该值为试验测定值。
对于国内常用汽车齿轮材料,弯曲应力m 值一般为6.8,日系用齿轮钢材一般弯曲应力为7.5,接触应力为6.75。
循环基数可确定为107。
确定了m 值与循环基数后即可确定准确的材料ζ-N 曲线。
某些文献中提到的超载台架试验的理论依据也同样参照齿轮材料的疲劳曲线,即C 为常数,试验时增大ζ值,N 值就会大大缩短。
通过计算,得出的齿轮所承受应力ζ及实际循环次数N 两个参数。
就可准确地确定齿轮载荷位于材料ζ-N 曲线的坐标, 坐标点与曲线纵轴交点之比为“安全系数”,与曲线横轴交点之比为“损伤率”。
两个参数的结合应用才更加合理,才能够保证齿轮设计的安全性与经济性。
下面通过国外某款变速箱的载荷谱的确定,来简要说明这一过程:1. 确定使用寿命(例:80万km );2. 根据各档的使用频度分配行驶里程(例:某档行驶里程为L );3. 根据轮胎滚动直径D ,减速比I 。
确定各个档位在实际里程下的啮合次数N 1 ,对于同时参与多个档位啮合的齿轮,应考虑到进行载荷叠加。
(1-2)4. 换算到发动机最大输出扭矩载荷下的齿轮啮合次数N 2。
确定发动机扭矩适用频度K%(载荷频度):根据弯曲应力计算公式可知,弯曲应力值与载荷成正比,可求得弯曲应力情况下:ζm ·N 2 = N 1·(K%·ζ) mN 2 = N 1·(K%) m (1-3) 根据接触应力计算公式可知,弯曲应力值与载荷1/2次方成正比,可求得弯曲应力情况下:接触应力情况下:S m ·N 2 = N 1·(K%·S) m/2N 2 = N 1·(K%) m/2 (1-4)5.按最大扭矩载荷,计算相应弯曲应力值及接触应力值。
6.根据循环次数N 2及实际承受应力ζ,确定该点处于坐标系中位置, 得出“安全系数”与“损伤率”两个参数。
图-2通过上述计算就可以将变速箱齿轮的实际载荷,使用寿命等更为准确地予以表达。
设计载荷谱与实际载荷更加接近。
目前国内汽车变i D LN 1⋅⋅=π速箱齿轮疲劳寿命试验标准除企业自行规定的以外,一般的情况下参照QC/T568方法执行。
虽然该标准基本上满足国内大多数机械式变速箱的使用要求。
但对于6档以上的多档变速箱以及不同使用条件变速箱没有更加详实的要求。
也明显存在着台架试验与用户实际使用过程中反映的问题不一致的情况。
虽然整车厂往往通过各种道路试验来最终产品定型。
但是设计载荷谱更加贴近于实际将会为产品的设计奠定良好的基础。
目前变速箱生产厂家应以此QC/T568标准为基础。
结合道路载荷谱计算设计载荷谱。
同时应细分产品类别,区别对待。
虽然这一工作是系统工程牵扯范围广、投入大,但是却势在必行。
可以由易到难、一步一步积累,逐渐到拓展全系列产品。
(二)齿轮噪声指标的考虑齿轮设计过程中为了达到降低噪声的目的,主要是通过减少齿面啮合的滑动比和摩擦力的突变量这两个因素来实现的。
在齿轮基圆附近的渐开线的曲率变化很大,敏感性很高,齿面啮合时的接触滑动比也非常大。
因此,在基圆附近牙齿传力时,力的变化比较激烈,齿面光洁度对力的影响也非常大,因此容易引起牙齿的振动,产生较大的噪声。
所以在设计齿轮时,应该使啮合起始圆s d 尽量远离基圆,越远越好。
但是它又和齿形重合度和长齿制有矛盾,后者也是降低啮合噪声的重要因素。
一般会对远离基园的距离加以限制,有的公司将啮合起始点距基圆的径向距离控制在大于0.01英寸。
有的规定啮合起始压力角不小于8度到10度。
一般的采用s d 距b d 径向距离不小于1/5的法向齿距。
上述各个企业的要求虽有不同但是差别不大总的原则也就是使啮合起始圆s d 尽量远离基圆,。
就目前而言随着计算机广泛普及计算公式也早已实现软件化。
将啮合起始压力角或者啮合起始点距离基圆距离全部计算出来统筹考虑也是很容易实现的。
(1)噪声指标 。
控制最大滑动比的噪声指标cg β的公式为(2-1)式中,b d —基圆直径,有上标点的为相配齿轮;s d -啮合起始圆直径;tn -法向齿距啮合起始圆s d 的大小,取决于相配齿轮的齿顶圆直径ad '。
相配齿11.0≤+=s n b cg d t d βcg β轮的外径越大,啮合起始圆s d 越小,距基圆越近。
而决定外径的可变因素除齿高系数a h 外,主要是变位系数的大小。
因此,恰当地分配两个齿轮的变位系数就可获得的条件 。
(2)噪声指标z β但对升速齿轮,特别是升速较大的齿轮,只采用这一个方法还不足以达到降低噪声目的,还要有第二项噪声指标z β来控制。
从主动齿轮的节圆到其啮合起始圆的这段齿形弧段,称为进弧区;从节圆到其齿顶,这段齿形称为退弧区。
齿轮在啮合传动过程中,齿面有摩擦阻力。
当齿面接触由进弧区移到退弧区时,摩擦阻力的方向在节圆处发生突变,且此时的突变量最大,是它本身的2倍。
这时产生的噪声最大。
采用退弧大于进弧的设计,可以获得较小噪声的齿轮副,进弧等于或小于零的齿轮副,啮合噪音最低。
根据上述理论,提出另一个噪声控制指标z β,计算式如下(2-2) 式中,2/22max b a d d -=ρ—齿顶的齿形曲率半径,脚标“1”者为主动齿轮,“2”为从动齿轮。
减小从动齿轮的外径和增大主动齿轮的外径,即可获得1<z β。
改变齿高系数和变位系数,就可以获得上述结果。
(三)齿轮重合度对齿轮的影响以直齿轮为例。
齿轮在啮合运转过程中,同时接触的齿数经常是在发生变化。
发生变化的瞬间齿轮载荷发生突变、形成冲击力。
而这一时刻也是齿轮强度与啮合噪音影响最大的时候。
如图-3:图-31tan 2tan 21m ax 12m ax 2<--=s b s b z d d αραρβ0.1cg ≤β图中所示齿面中红色部分为K齿啮合区(K为εα整数值),蓝色部分为K+1齿啮合区。
从图中可以看出随着重合系数的增大1齿啮合区逐渐缩小,载荷变化逐渐趋于平稳。
齿轮最大载荷的作用线也不断移向齿根,齿轮的承载能力不断提高。
当重合度继续增大大于2后,载荷整体降低,但是由于载荷波动较为显著,噪音也存在增大的可能。
所以说重合度小数部分趋近于是整数,或达到整数,从理论上来讲,载荷平稳,噪音低。
上述结论,是建立在在无尺寸偏差、无变形的几何齿轮的啮合基础上的。
斜齿轮的齿面接触情况比较复杂,不但是单个牙齿的接触长度随它在接触区的位置的不同而有所不同,而且,同时接触的牙齿的接触线长度总合,也在变化着。
齿轮传动的总载荷是沿着齿面接触线均匀分布着。
所以齿面受力情况也不断地变化着。
斜齿轮的齿形重合度εα轴向重合度εβ两部分组成,设计齿轮时,应尽可能地使齿形重合度εα轴向重合度εβ接近于整数;尽可能采用大的齿形重合度εα,εα对于噪音的影响大于εβ的影响;尽可能采用大的总重合度,以减小接触线总长变化时引起齿面载荷变化的幅度。
(四)齿轮的修形通过齿轮的修形明显改变了齿轮运转的平稳性,降低了齿轮的噪音和振动。
提高了齿轮的承载能力,延长了齿轮的使用寿命。
齿形修整:为了避免提前接触,根据计算出来的齿形重合度来确定齿形修整。
总的原则将齿形内的多齿啮合区进行修整。
一般情况下,可以简单的理解为修形后理论啮合全部为单齿啮合。
修形通常采用如下几种方法:单个齿轮齿顶以及齿根同时修形,与之配对的齿轮不修形一对齿轮齿顶修形一对齿轮齿顶、齿根全部修形,多数采用两个齿轮同时修形。
这样每个齿轮的修整量可以小一些,下面就一对齿轮齿顶修形的方法进行一下原理介绍:修形起始高度,应从载荷突变的起始点开始修形。
单齿啮合区开始向齿顶方向修形,修形起始圆半径的确定可以通过计算法与作图法推导出:(1)计算法:见(4-1)主动轮修形起始圆半径Ra1ρ1 = L -ρ2式中Rb1 —齿轮基圆半径;Rb2 —对啮齿轮基圆半径;Rf2 —对啮齿轮齿顶圆半径;绘制方法见 图-51. 作啮合轨迹线;2. 取对啮齿轮齿顶圆与啮合轨迹线交点;3. 以该点为圆心,以基节Pb 为半径作圆;4. 基节Pb 圆与啮合轨迹线的交点到齿轮圆心的距离为修形起始20221)A ()Rb Rb L ++=(22222)Rb ((Rf -=)ρ21211)Rb ()Pb Ra ++=(ρ图-5修形量的大小各个企业、国家标准要求各有不同。