车体换速装置新式逐开型齿轮的研制

　　新式逐开型齿轮采用小轴交角时(≤15°)尤为理想，这是因为它们对于在产品、设计特征、总输入等方面都有益处。新式逐开型齿轮主要用于交叉轴换速装置、斜轴换速装置或无侧隙平行轴换速装置上。新式逐开型齿轮是齿面宽相互交叉的具有可变齿顶修正(齿厚)的直齿轮和斜齿轮。它们都可以和采用同一车体换速装置新式逐开型齿轮的研制轴的斜齿轮上(传送量约50)。

　　斜驱动轴成为这一设计装置不可缺少的受益者。用平行轴安装方案，通道的尺寸非常大，以致于不能用在右旋驱动的车体上。而通过一个斜面体齿轮和一个与之适应的伞齿轮(呈85°轴交角)设计的换速装置方案就有可能用在右旋驱动车体上。分动器齿轮与伞齿轮(呈85°轴交角)分享一个共同的油路。

　　新式齿轮的基本概念1.宏观几何特性简而言之，斜面体齿轮指的是齿面宽相互交叉的具有可变齿顶修正(齿厚)的直齿齿轮。在工艺过程中，齿轮切削刀具轴线与齿轮轴倾斜成δ锥度角。由于左、右齿面基圆不同，产生了螺旋齿轮不对称性的齿廓。通过齿条型刀具制造产生的齿根新式角应等于设计的新式角δ。设计的齿顶角应避免与相啮合齿轮齿干涉，从而达到轴向啮合系数大。由于齿轮根切和齿顶变尖的几何设计限制，当新式角增加时，齿面宽反而减少。完全对称的齿轮可能有大约150°的新式角。

　　由于大多数无齿面修正的圆锥体齿轮齿接触是点接触模式，通过齿面修正必然带来上述近似线性接触。沿齿面宽齿形的改变，因而会引起沿齿面宽个别齿面截面上的载荷能力的改变。主要的影响包括沿齿面宽相反方向齿根载荷能力的改变。沿齿面宽同族齿齿根载荷能力互为目标。齿面载荷能力也随齿面宽而影响变化。从齿中心截面的载荷能力就可能看出整个齿轮的载荷能力。因此在齿中心区确定所有的齿轮几何参数。不过中心距必须转换成替代中心距as，替代中心距as可通过相加的节圆半径获得：as=rw1rw2接触区质量可以在齿宽系数基础上进行预估。(例如，DIN/ISO标准中的KHβ和KFβ值)，在接触情况基础上，这个预估值应尽可能精确。

　　轿车自动换速装置圆锥体齿轮1.宏观几何特性根据海洋换速装置和机器人换速装置齿轮的设计经验，可以设计出新型的六挡换速装置圆锥体齿轮。但是在轿车换速装置中，宏观几何特性的要求十分严格，对于低噪声设计的要求就更高。为了尽可能将换速装置的误差降到小，齿轮的压力角定在17.5°，螺旋角定在29.5°。这样就可以得出横向啮合系数在非工作齿面上是1.7，在工作齿面上是1.8.端面啮合系数在非工作齿面上是1.89，而在工作齿面上是1.63.

　　由于相对较宽的螺旋角，横向压力角在工作齿面上是15.3°，而在非工作齿面上是23.9°，为了用8°轴交角进行配对，可将一个圆锥体齿轮(输入)与圆柱体齿轮(输出)结合。这样经选择后，在圆锥体齿轮上就产生了一个8.6°的齿根角。这种结合是十分必要的，主要是因为输出轴齿轮必须可轴向移动，并且伞形驱动小齿轮在输出轴上的调整范围又比较宽。如果采用了两个圆锥体齿轮，由于有齿侧隙，那么两齿轮横向移动将会产生严重影响。由于受到圆锥体齿轮大端齿变尖以及圆锥体齿轮小端非工作面根切的限制，圆锥体齿轮齿面宽的选择也受到了限制。由于工作面达到大载荷能力时，在圆锥体齿轮小端非工作面会接受一个比较大的根切，而这种根切现象对于圆柱齿轮很少见。

　　微观几何特性当有限元分析设计进入到实际设计目标时，圆锥体齿轮的点啮合是一个较大问题。这种不利的啮合情况对载荷能力有消极影响，在低载荷下会产生较高的运转偏差，这种较高的运转偏差会引起不规则的高噪声。

　　ZF公司开发了一款新的载荷分析计算程序LVR，可分析出在齿面间隙(啮合间隙)压力的影响，在分析计算中齿轮装置被近似地作为一个平行轴驱动器模型，啮合间隙被看作是在齿轮装置上一个齿的齿面拓朴。这就要求对啮合条件进行充分表述，通过对计算的载荷分配和被测啮合接触样本作一个比较，可以得出啮合条件的表述是否正确。

　　通过增加啮合接触宽度来大幅度改善啮合条件，需要计算齿轮装置中圆柱齿轮拓朴齿面的修正量。这样做的目的是尽可能地对已存在的间隙进行补偿，不会完全消除中凹现象。进行螺旋状齿形补偿要特别注意，因为螺旋状齿形会产生对角线啮合接触模式和类似中凹的现象，并会阻止啮合接触。

　　对于拓扑修正齿轮噪声也明显地减少了。在程序中，被改变的齿面形状形成圆锥体齿轮共扼外形，并确定共扼外形为确定成组产品方法的样本。与此同时，在开始批量生产中，齿面外形已被非常严密地确定。在终外形调整中，应更多关注噪声干扰，特别是由局部载荷引起的噪声干扰。