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I 純電動(dòng)迷你巴士（驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)） 摘 要 驅(qū)動(dòng)橋存在于傳動(dòng)系最后端，它的最基本的作用就是增距、降速,作用到它 上面的力均來(lái)自于路面和車(chē)架或車(chē)身中間。它的性能的好壞直接決定車(chē)輛性能的 好與壞，特別是對(duì)純電動(dòng)迷你巴士更應(yīng)該注意這一點(diǎn)，這次所做的設(shè)計(jì)有部分參 數(shù)是已經(jīng)給定的，和大多數(shù)的設(shè)計(jì)者一樣，我主要是參照了一些傳統(tǒng)的方法，此 外，還詳細(xì)查找了相類(lèi)似的車(chē)型，基本了解和掌握了大量數(shù)據(jù)之后我們開(kāi)始動(dòng)手 進(jìn)行設(shè)計(jì)，但是設(shè)計(jì)之前主減速器，差速器，半軸和橋殼結(jié)構(gòu)和類(lèi)別還是得先確 定下來(lái)的。然后進(jìn)行齒輪和軸的強(qiáng)度校核，針對(duì)的主要是相應(yīng)軸承的壽命，和各 個(gè)齒輪的強(qiáng)度以及它們的安裝要求。整個(gè)設(shè)計(jì)我們所選擇的任何東西都是有理有 據(jù)的，所以，我們才敢那么肯定的說(shuō)我們?cè)O(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)橋是合理有效的，是符合實(shí) 際生產(chǎn)使用要求的。為了確保設(shè)計(jì)出來(lái)的東西維修保養(yǎng)更為方便、快捷，各個(gè)零 件的設(shè)計(jì)都應(yīng)該都必須具有四化：標(biāo)準(zhǔn)化，通用化，系列化，產(chǎn)品化。 關(guān)鍵字：微型客車(chē)，驅(qū)動(dòng)橋，主減速器，差速器，半軸 II PURE ELECTRIC MINI BUS ABSTRACT The drive axle is at the end of the power transmission system, and its basic function is to improve the torque and deceleration,the acting force acting between the pavement and the frame or the body. Its performance has a direct impact on the performance of the whole vehicle, and is particularly important for the bus. The main components of the drive axle are the main reducer, the differential, the axle shaft, and other drive and drive axle housing, etc. This design according to the given parameters, according to the traditional design method and reference the same type of car to determine the main reducer, differential, axle and axle housing structure type. Finally, design parameters and check the strength and life of the main main reducer, a driven gear, axle shaft gear and planetary gear. Drive bridge in the design process the basic guarantee of reasonable structure, in line with the practical application, the assembly and parts design as much as possible to meet the standardization of parts and components of the general and product series and auto deformation, convenience of repair and maintenance, parts of the process and easy manufacture. KEY WORDS: mini-bus ,drive axle ,main reducer differential ,half axle 1 目錄 前言 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 第一章 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)方案分析 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2 第二章 主減速器設(shè)計(jì) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 2.1 主減速器的結(jié)構(gòu)形式 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 2.1.1 主減速器的齒輪類(lèi)型 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 2.1.2 主減速器的減速形式 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 2.1.3 主減速器主，從動(dòng)錐齒輪的支承形式 ????????????????????????????????????????????????????????3 2.2 主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????4 2.2.1 主減速器計(jì)算載荷的確定 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4 2.2.2 主減速器基本參數(shù)的選擇 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5 2.2.3 主減速器圓弧錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算 ????????????????????????????????????????????????????????7 2.2.4 主減速器圓弧錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????9 2.2.5 主減速器齒輪的材料及熱處理 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????13 2.2.6 主減速器軸承的計(jì)算 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????14 第三章 差速器設(shè)計(jì) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????21 3.1 對(duì)稱(chēng)式圓錐行星齒輪差速器的差速原理 ????????????????????????????????????????????????????????????21 3.2 對(duì)稱(chēng)式圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????21 3.3 對(duì)稱(chēng)式圓錐行星齒輪差速器的設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????22 3.3.1 差速器齒輪的基本參數(shù)的選擇 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????22 3.3.2 差速器齒輪的幾何計(jì)算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????24 3.3.3 差速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????26 第四章 驅(qū)動(dòng)半軸的設(shè)計(jì) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????28 4.1 全浮式半軸計(jì)算載荷的確定 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????28 4.2 全浮式半軸的桿部直徑的初選 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????29 4.3 全浮式半軸的強(qiáng)度計(jì)算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????29 4.4 半軸花鍵的強(qiáng)度計(jì)算 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????29 第五章 驅(qū)動(dòng)橋殼的設(shè)計(jì) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????31 5.1 鑄造整體式橋殼的結(jié)構(gòu) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????31 2 5.2 橋殼的受力分析與強(qiáng)度計(jì)算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????32 5.2.1 汽車(chē)以最大牽引力行駛時(shí)的橋殼強(qiáng)度計(jì)算 ??????????????????????????????????????????32 5.2.2 汽車(chē)緊急制動(dòng)時(shí)的橋殼強(qiáng)度計(jì)算 ?????????????????????????????????????????????????????????????????35 結(jié)論 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????38 參考文獻(xiàn) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????39 致謝 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????40 附錄 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????41 1 前言 驅(qū)動(dòng)橋位于車(chē)輛的傳動(dòng)系統(tǒng)最終，它的眾多功能中的基本功能是增加扭矩， 降低轉(zhuǎn)動(dòng)速度，并改變力的傳遞方向，換句話(huà)說(shuō)就是增大直接或間接由變速器傳 遞過(guò)來(lái)的轉(zhuǎn)矩，并將它合理的分配到驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的左右輪；此外，還有很多其他形 式的力作用到驅(qū)動(dòng)橋上，垂直力、橫向力和徑向力就作用到驅(qū)動(dòng)橋上，此外還受 到制動(dòng)力矩和反作用力矩等等作用。驅(qū)動(dòng)橋的構(gòu)造很是復(fù)雜，不過(guò)我們只研究主 要的幾個(gè)結(jié)構(gòu)，也就是主減速器，差速器，半軸和橋殼等幾個(gè)部分。 在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋的整個(gè)過(guò)程中我們一定要時(shí)刻牢記以下幾點(diǎn)： 1）主減速比是首先也是最重要的考慮的問(wèn)題，在一定的情況下必須具有要求 的燃料經(jīng)濟(jì)性和車(chē)輛運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力性。 2）外形尺寸盡量小，以確保汽車(chē)具有一定的離地間隙，用來(lái)達(dá)到通過(guò)性的要 求。 3）齒輪及其他傳動(dòng)件工作穩(wěn)定，發(fā)出的聲音較小。 4）在不同的載荷和轉(zhuǎn)速條件下下具有很高的傳動(dòng)效率。 5）有足夠的強(qiáng)度和硬度以至于不管在什么情況下都能很好的承載力與力矩； 在此情況下，削減重量從而減小沖擊載荷，進(jìn)而增強(qiáng)車(chē)輛運(yùn)行的平順性。 6）導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)兩個(gè)看似好像與驅(qū)動(dòng)橋毫無(wú)關(guān)聯(lián)的機(jī)構(gòu)在這里必須能 夠和驅(qū)動(dòng)橋協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。 7）橋體的加工過(guò)程必須簡(jiǎn)單，并且選料便宜，最最重要的是如果出現(xiàn)故障必 須保證維修簡(jiǎn)便。 2 第一章 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)方案分析 我們可以見(jiàn)到的驅(qū)動(dòng)橋的形式有很多種，在車(chē)輛驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)過(guò)程中如果選用 斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋，則懸架就采用獨(dú)立懸架，然而，要是我們使用非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋， 則就應(yīng)該采用非獨(dú)立懸架。由于非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋制造工藝簡(jiǎn)單、制造材料便宜而 且工作狀態(tài)比較可靠，經(jīng)過(guò)對(duì)比國(guó)內(nèi)外的相關(guān)純電動(dòng)迷你巴士的相關(guān)車(chē)型的設(shè)計(jì)， 我們決定使用非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋。 3 第二章 主減速器設(shè)計(jì) 2.1 主減速器的結(jié)構(gòu)形式 常遇到的主減速器其實(shí)總類(lèi)還不是太多的，但是分類(lèi)比較復(fù)雜，一般情況下 是根據(jù)它是何種類(lèi)型的齒輪，主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪的配置方法和減速形式的不同 進(jìn)行分類(lèi)的。 2.1.1 主減速器的齒輪類(lèi)型 主減速器齒輪的形式也是不盡相同的，設(shè)計(jì)過(guò)程中常會(huì)遇到的也是使用最為 廣泛的就是以下幾種類(lèi)型：弧齒錐齒輪，雙曲面齒輪，圓柱齒輪和蝸輪蝸桿等。 考慮到種種原因這次設(shè)計(jì)我選用的是弧齒錐齒輪，它所具有的特點(diǎn)大致有以下幾 點(diǎn)：各個(gè)齒輪的軸線相互垂直，此外它們還相交于一個(gè)點(diǎn)。這種齒輪能夠承受很 大的載荷，原因也有好多，其中值得一提的就是：齒輪端面有很大的重合與交叉， 因此第一時(shí)間參加嚙合的齒輪數(shù)會(huì)增多，此外，它的輪齒的嚙合過(guò)度很平緩，是 由齒的一端慢慢的向另一端過(guò)度的，以至于它的工況良好；但是弧齒錐齒輪也存 在一些不好的地方，值得一說(shuō)的就是它對(duì)嚙合精度的要求比較敏感，錐齒輪的安 裝稍微不精確就會(huì)使輪齒運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境迅速變差，從而加劇齒輪的磨損并且使其產(chǎn)生 更大的噪聲。 2.1.2 主減速器的減速形式 在這次設(shè)計(jì)中主減速器總的傳動(dòng)比取值為 6.2，小于 7，參照相關(guān)資料這次 設(shè)計(jì)選用的主減速器是單級(jí)主減速器。單級(jí)主減速器具有很多優(yōu)點(diǎn)，但是在這里 我們主要看中的是它的以下幾個(gè)好的地方：結(jié)構(gòu)以及制造簡(jiǎn)單，所使用的材料價(jià) 格便宜，可以說(shuō)是減速器中的最最基本的一種形式，并且它的應(yīng)用超級(jí)廣泛。 2.1.3 主減速器主、從動(dòng)錐齒輪的支承方案 主減速器設(shè)計(jì)的各個(gè)齒輪必須具有所要求的嚙合狀態(tài)，此外，還必須保證齒 輪具有一定的剛度，這樣齒輪才會(huì)良好的，按照我們所要求的運(yùn)轉(zhuǎn)。經(jīng)過(guò)查閱資 料、相關(guān)文獻(xiàn)和方案論證后，本設(shè)計(jì)采用跨越式支承結(jié)構(gòu)，此外從動(dòng)錐齒輪的支 承選用的是圓錐滾子軸承。 4 2.2 主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算 2.2.1 主減速器計(jì)算載荷的確定 已知主減速器的傳動(dòng)比為 i0=6.2，現(xiàn)在使用的主減速器錐齒輪通常采用兩種 切齒方式，一種是奧利康，一種是格里森，而本設(shè)計(jì)恰恰采用的就是格里森式切 齒方式。 1. 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最低擋傳動(dòng)比確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Ｔce （2-1）niKkTfdec /01max?????mN? 上述式子中出現(xiàn)的未知參數(shù)的含義如下： ——變速器最低檔傳動(dòng)比； ——1 0i 主減速器傳動(dòng)比； ——分動(dòng)器傳動(dòng)比；且 =1×6.2×1=6.2fi fi?01 ——電機(jī)輸出的峰值轉(zhuǎn)矩，在此取 466 ；maxeT N? ——變速器傳動(dòng)效率，在此取 0.97；? ——該車(chē)的計(jì)算驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目在此取 1；n ——緊急制動(dòng)時(shí)引起的動(dòng)載荷系數(shù)，性能系數(shù) =0 的汽車(chē)： =1，dKjfdk 0 的汽車(chē)： =2 或由實(shí)驗(yàn)選定。性能系數(shù)由下列式子計(jì)算jfdk ??? ????? ????????? 16Tgm0.95 0. Tgm.95-16eaxeaxeax當(dāng)當(dāng)jf （2-2） ——滿(mǎn)載時(shí)車(chē)輛的質(zhì)量，在此取 5000 ；a gK 所以 × 195.468.?1 =0，也即 =1?jfdk 由以上各參數(shù)代入式子（2-1）可求 Tce = =2802.524Tce197.02??mN? 2. 按驅(qū)動(dòng)輪打滑轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 csT （2-3）mcs irG????/'2 ? 上述式子中出現(xiàn)的參數(shù)代表的含義如下： ——滿(mǎn)載時(shí)車(chē)輛驅(qū)動(dòng)橋?qū)Φ孛娴?G 最大載荷， =5000×9.8=49000N;2 5 ——車(chē)輪對(duì)地面的黏著系數(shù)，本設(shè)計(jì)選用 0.85;? ——車(chē)輪的滾動(dòng)半徑，在此選用車(chē)輪的滾動(dòng)半徑為 =0.386；r r ——最大加速時(shí)車(chē)輛后軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)；商用車(chē)：1.1~1.2，本設(shè)計(jì)選2'm 為 1.1； ——主減速器從動(dòng)齒輪到車(chē)輪之間的傳動(dòng)比， =1；i mi ——主減速器主動(dòng)齒輪到車(chē)輪之間的傳遞效率， =0.95；m?? 代入式子（2-3），有： = =18615.358N csT95.01386.4? 由式子（2-1）和式子（2-3）計(jì)算出來(lái)的轉(zhuǎn)矩是最大作用在從動(dòng)錐齒輪上的 力矩，它和我們所熟悉的平均力矩不一樣。在從動(dòng)錐齒輪的最大應(yīng)力 計(jì)算過(guò)程中，轉(zhuǎn)矩的取值應(yīng)該是上述計(jì)算的轉(zhuǎn)矩的最小值，也就是說(shuō) =min[ ]，故主減速器從動(dòng)齒輪的計(jì)算載荷為：CTces, =2802.524N.mc 查閱資料，我們不難得到計(jì)算主動(dòng)錐齒輪的轉(zhuǎn)矩的計(jì)算公式，計(jì)算式子如下： = （2-4）zGci??0 式子中， ——主傳動(dòng)比，在此取 6.2；o ——各個(gè)齒輪之間的傳遞效率，本設(shè)計(jì)選用的是弧齒錐齒輪，查閱相G 關(guān)表格可得 為 0.85；G 將數(shù)據(jù)代入式子（2-4）得： =531.788N.mzT 2.2.2 錐齒輪主要參數(shù)的選擇 和主減速器錐齒輪相關(guān)的參數(shù)有很多，本設(shè)計(jì)中只計(jì)算了和設(shè)計(jì)相關(guān)的一些 尺寸參數(shù)，大致包括：主、從動(dòng)齒輪的齒數(shù) 和 ，從動(dòng)錐齒輪的大端分度圓直1z2 徑 、端面模數(shù) 、主從動(dòng)錐齒輪齒面寬 和 、中點(diǎn)螺旋角 、法向壓力角2Dsmb? 等。? 1. 主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù) 和1z2 主、從錐齒輪齒數(shù)的選取主要注意以下幾點(diǎn)： 1）為了較好的磨合，齒數(shù) ， 最好保持互質(zhì)關(guān)系。12 2）為了獲得合適重合度和很高的彎曲強(qiáng)度，主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)加在一起要 大于或等于 40。 3）為了確保良好的工況，噪聲小和高的疲勞強(qiáng)度，商用車(chē) 一般選擇大于1z 6 或等于 6。 4）當(dāng)主傳動(dòng)比 較大時(shí)， 應(yīng)取得小一些，以獲得較好的離地距離。0i1z 5）對(duì)于不同的主傳動(dòng)比， 和 選擇應(yīng)該具體問(wèn)題具體對(duì)待。2 根據(jù)以上要求參考相關(guān)書(shū)籍資料和相應(yīng)的計(jì)算?。?=7 =43 1z2 故可以重新確定該車(chē)的主減速比： = = =6.1430i12Z743 再由重新確定的主減速比再次計(jì)算定客車(chē)主減速器計(jì)算載荷： =2776.759niKkTfdec /01max????? 2. 從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑 和端面模數(shù)2Ds 就這次設(shè)計(jì)而言我們選取的是單級(jí)主減速器，而單級(jí)主減速器我們還是都很 了解的，其驅(qū)動(dòng)橋殼的尺寸、高度和離地距離會(huì)隨著外形尺寸的改變而改變，尺 寸增大會(huì)有影響，尺寸減小同樣也會(huì)有影響。如果 減小又會(huì)干涉齒輪和差速2 器安裝。一般由于長(zhǎng)期工作的積累和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)一些數(shù)據(jù)都會(huì)有一定的選擇標(biāo)準(zhǔn)， 根據(jù)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)初步選定 的尺寸，即2D （2-5）3cTK? ——直徑系數(shù)，一般取 13.0～15.3，本設(shè)計(jì)按 15 計(jì)算； 2DK ——計(jì)算時(shí)從動(dòng)錐齒輪代入的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩， ，本設(shè)計(jì)中它的數(shù)值選擇Tc mN? 為 Tce 和 Tcs 中的最小的那個(gè)數(shù)值。 所以 =15× =210.8 ，則端面模數(shù)23759.6 = / =210.8/43=4.9 ;此外， 還具有如下的關(guān)系式 = ，其smzms smk3cT 中 為模數(shù)系數(shù)，一般在 0.3~0.4 之間取值。經(jīng)過(guò)計(jì)算可得： =（0.3~0.4）×k =4.22~5.62，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選取模數(shù) =5，所以我們可以得到3759.6s = =5×43=215mm。且滿(mǎn)足強(qiáng)度校核。2D2Zs? 3. 主，從動(dòng)錐齒輪齒面寬 和1b2 對(duì)于從動(dòng)錐齒輪齒寬的選擇，一般參照推薦數(shù)值，它的數(shù)值盡量不要大于 其節(jié)錐的 0.3 倍，即 ，此外， 還必須具有如下的關(guān)系： ，223.0A?2b smb102? 大量的事實(shí)告訴我們從動(dòng)錐齒輪齒寬的選擇可以參照下列式子進(jìn)行： =0.155 215=33.325 2215.Db??m 為了確保大齒輪全部參加嚙合，通常讓小齒輪比大齒輪齒面要寬一些，本 設(shè)計(jì)中選取 =36.6581m 4.中點(diǎn)螺旋角 ? 7 螺旋角的大小是跟著齒輪寬的改變而發(fā)生變化的，并且我們還知道螺旋角隨 著齒端直徑的增大而增大。對(duì)于螺旋角 的選擇應(yīng)該充分考慮到由于螺旋角的選? 擇會(huì)給齒面重合度，輪齒強(qiáng)度和軸向力大小帶來(lái)的影響，既要考慮到好的，也要 考慮到不好的。 變大，則同時(shí)參加嚙合的齒越就增多了，傳動(dòng)的平穩(wěn)性增強(qiáng)，? 噪音降低，最重要的是我們會(huì)加強(qiáng)輪齒的強(qiáng)度。 車(chē)輛主減速器弧齒錐齒輪的螺旋角取值是有一定的要求的，在設(shè)計(jì)過(guò)程中只 可能在 35°～ 40°之間取，但是有個(gè)不成文的規(guī)定，那就是：商用車(chē)選用的 值? 相對(duì)小一些，目的是避免過(guò)大的軸向力的產(chǎn)生。 5. 螺旋方向 相互嚙合的一對(duì)錐齒輪的螺旋方向是相反的。軸向力的方向受錐齒輪的旋轉(zhuǎn) 方向和螺旋方向的影響。具體的螺旋方向應(yīng)該具體問(wèn)題具體分析。 6. 法向壓力角 ? 壓力角的選取對(duì)齒輪的選用很是重要。一般情況下對(duì)于尺寸小的齒輪，大壓 力角未必是件好事，大壓力角容易改變齒尖寬度等，從而降低齒輪的端面重疊系 數(shù)。本設(shè)計(jì)采用的是格里森式主減速器錐齒輪，但對(duì)于這種減速器來(lái)說(shuō)，壓力角 選擇為 20°比較合適。 2.2.3 主減速器圓弧錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算 表 2-1 圓弧齒螺旋錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表 號(hào) 項(xiàng)目 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果 單 位 1 主動(dòng)齒 輪數(shù) =7 2 從動(dòng)齒 輪數(shù) =43 3 端面模 數(shù) =5 m m 4 齒面寬 F1=33.325,F2=36.658 m m 5 齒工作 =gh1Hsmhg=7.80 m 8 高 m 6 齒全高 =gh2Hsmh=8.665 m m 7 法向壓 力角 α=20 度 8 軸交角 =90 度 9 節(jié)圓直 徑 d1=35,d2=215 m m 10 節(jié)錐角 γ1=9.25,γ2=80.75 度 11 節(jié)錐距 A。=109.00 m m 12 周節(jié) t=15.71 m m 13 齒頂高 = , = -2'haKsm1'gh2' =0.27 h1′=6.45 ，h2 ′=1.35 m m 14 齒根高 h1″=2.22 ，h2 ″=7.32 m m 15 徑向間 隙 c=0.68 m m 16 齒根角 δ1=1.167,δ2=3.842 度 17 面錐角 γ01=13.092,γ02=81.917 度 18 根錐角 γR1=8.083,γR2=76.908 度 9 19 外圓直 徑 d01=47.73,d02=215.43 m m 20 節(jié)錐頂 點(diǎn)至齒 輪外緣 距離 χ01=106.46,χ02=16.17 m m 21 理論弧 齒厚 S1=11.62,S2=4.09 m m 22 齒側(cè)間 隙 =t- , =1s2msk =0.818k B = 30. m m 23 螺旋角 度 24 螺旋方 向 主動(dòng)齒輪為左旋，從動(dòng) 齒輪為右旋 25 驅(qū)動(dòng)齒 輪 小齒輪 26 螺旋方 向 從輪齒背面看，主動(dòng)齒 輪為順時(shí)針，從動(dòng)齒輪 為逆時(shí)針 2.2.4 主減速器圓弧錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 主減速器齒輪各個(gè)參數(shù)選定以后，對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)看是否滿(mǎn)足許用要求， 保證其有足夠的強(qiáng)度和預(yù)期的使用壽命，以保證其能安全可靠的進(jìn)行工作。齒輪 的破壞形式是進(jìn)行強(qiáng)度校核的重要依據(jù)，為此我們查閱相關(guān)書(shū)籍了解了齒輪幾種 主要的失效形式。 1） 齒輪的損壞形式及壽命 常見(jiàn)的有輪齒折斷、疲勞剝落、齒面膠合、磨損以及點(diǎn)蝕等等。 這次設(shè)計(jì)使用的齒輪常見(jiàn)的失效形式是疲勞損失，其中原因很多，最主要的 還要?dú)w結(jié)于車(chē)輛驅(qū)動(dòng)橋的齒輪承受的是交變載荷。參照具體的運(yùn)算式子計(jì)算可得 驅(qū)動(dòng)橋齒輪的許用彎曲應(yīng)力不能超過(guò) 200.9N／mm 。詳細(xì)的數(shù)據(jù)我們可以參照下2 10 表： 表 2-2 汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋齒輪的許用應(yīng)力 N／mm 2 計(jì)算載荷 主減速器齒輪 的許用彎曲應(yīng) 力 主減速器齒輪 的許用接觸應(yīng) 力 差速器齒輪 的許用彎曲 應(yīng)力 按式（2-1）、式（2-3）計(jì)算出 的最大計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tec，Tcs 中的較 小者 600 2600 970 按式（2-4）計(jì)算出的平均計(jì)算轉(zhuǎn) 矩 Tcf 200.9 1650 200.9 在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)不能把最大持續(xù)載荷作為疲勞失效的決定，而只是作為驗(yàn) 算用的基準(zhǔn)應(yīng)力來(lái)用。 2） 主減速器圓弧齒螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 （1） 單位齒長(zhǎng)上的圓周力 車(chē)輛主減速器齒輪的使用時(shí)間的長(zhǎng)短或者使用性能的好壞可以用其在輪齒 上的設(shè)定的單位長(zhǎng)度的壓力來(lái)評(píng)估，也就是用下列式子進(jìn)行預(yù)算： N／mm (2-6)2bPp? 式中：P——輪齒上的作用的圓周力，根據(jù)工況的不同采用不同的力矩，一般有 Temax 和 兩種不同的力矩，單位是 N； rG?2 ——從動(dòng)輪齒的齒寬，在此取 40mm. 2b 首先我們可以按照電機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)矩先進(jìn)性計(jì)算，具體計(jì)算公式見(jiàn)如下： N／mm （2-7） 3max120negTipdb?? 式中： ——電機(jī)傳出來(lái)的峰值轉(zhuǎn)矩，在此取 466 ；maxeT m? ——變速器的傳動(dòng)比；gi ——主動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑，在此取 35mm.1d 對(duì)于多橋驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)還應(yīng)考慮驅(qū)動(dòng)橋數(shù)，本車(chē) n=1 按上式 p=1502.4 N／mm 11 按最大附著力矩計(jì)算時(shí)： N／mm 2 310bdrGp??? （2-8） 在上面的公式里面有很多參數(shù)，它們具體的含義如下所述： ——在考慮車(chē)輛2 最大加速時(shí)負(fù)荷增量時(shí)且車(chē)輛滿(mǎn)載時(shí)單個(gè)驅(qū)動(dòng)橋?qū)Φ孛娴淖畲筘?fù) 荷，本設(shè)計(jì)取值為 49000N； ——車(chē)胎和行駛路面的黏著系數(shù)，本設(shè)計(jì)取值為 0.85：? ——車(chē)輪的運(yùn)轉(zhuǎn)半徑，本設(shè)計(jì)中取 0.386mr 按上式 p=854.342 N／mm 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以及計(jì)算的數(shù)據(jù)我們可以得到：在許用范圍內(nèi)，單位長(zhǎng)度齒面上的 許用圓周力[p]最大可以達(dá)到 1648N/mm 。2 （2）輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算 車(chē)輛齒根彎曲應(yīng)力的計(jì)算我們可以參考下列計(jì)算公式： N/ （2～9） JmzbKTvs????20 312?2m 式中： ——齒輪強(qiáng)度計(jì)算時(shí)代入的載荷，N·m;T ——超載系數(shù)；在此取 1.00 ——與材料、齒輪尺寸和熱處理相關(guān)的尺寸系數(shù)，s 當(dāng) 時(shí)， ，在此 ＝0.7921sm6.1?4.25mKs?41025.sK? ——載荷分配系數(shù)；K ——質(zhì)量系數(shù)，本次設(shè)計(jì)選取的數(shù)值為 1.0v ——計(jì)算中代入的齒面寬度，mm;b ——計(jì)算齒輪的齒數(shù)；z ——端面模數(shù)， mm;m ——在計(jì)算彎曲應(yīng)力時(shí)需要考慮的綜合系數(shù)（或幾何系數(shù)），它是充分J 考慮了齒形系數(shù)以后的結(jié)果。 時(shí)刻注意載荷的作用位置，齒間載荷的分配、有用的齒寬以及各種 系數(shù)等對(duì)計(jì)算彎曲應(yīng)力的影響。在我們計(jì)算彎曲應(yīng)力是使用的是大 端模數(shù)，所以在綜合系數(shù)選定與計(jì)算中要進(jìn)行驗(yàn)算和修改。按圖 2-1 選取小齒輪的 ＝0.235，大齒輪 ＝0.26.JJ 12 按上式 ＝534.8781 N/ 600 N/ 31 220751.40.791.05893???? 2m2 =501.3329 N/ 600 N/ 2 2.6 按 計(jì)算， =93.3562 N/ 200.9 N/cfT 31 2048.5710.91.593?? 22m =88.0011 N/ 200.9 N/ 32 2.6754106?? 2m2 綜上我們不難得出如下結(jié)論：我們所設(shè)計(jì)的輪齒符合強(qiáng)度要求。 圖 2-1 彎曲計(jì)算用綜合系數(shù) J (3) 輪齒的表面接觸強(qiáng)度計(jì)算 錐齒輪的齒面接觸應(yīng)力為 N/ (2-10)bJKTdCvfmspj 30112???2 上面的公式中未知參數(shù)代表的含義如下： ——在計(jì)算主動(dòng)錐齒輪時(shí)代入的T 轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值； ——材料的彈性系數(shù)，在這次設(shè)計(jì)中選擇為 232.6 /mm;p 2 1N ， ， ——可以參照上述的說(shuō)明介紹；0Kvm ——尺寸系數(shù)，一般得考慮齒輪的淬透性，但是由于是初學(xué)者我s 們參考了一下已有設(shè)計(jì)并取值為 1.0； ——表面質(zhì)量系數(shù)。綜合考慮以及查閱相關(guān)車(chē)型，在這次設(shè)計(jì)中f 我們選取表面質(zhì)量系數(shù)為 1.0; 13 ——接觸應(yīng)力計(jì)算過(guò)程中的綜合系數(shù)。它的選擇需綜合考慮許多因J 素，特別是相對(duì)曲率半徑、載荷作用的位置、輪齒間的載荷分 配系數(shù)、有效尺寬及慣性系數(shù)等等，按圖 2-2 選取 =0.1345J 按上式 =1079.2534 〈1650 323.648.571.0.5100984j???? N/ 2m 由于主從動(dòng)此輪均滿(mǎn)足接觸應(yīng)力要求，所以所選用的是合理可行的。 相關(guān)參數(shù)的選取參照下圖： 圖 2-2 接觸計(jì)算用綜合系數(shù) 2.2.5 主減速器齒輪的材料及熱處理 錐齒輪是傳動(dòng)系中工作環(huán)境最為糟糕的齒輪，它所承受的載荷不僅很大，變 化形式多種多樣，而且它的作用時(shí)間也非常的長(zhǎng)。錐齒輪壞掉的可能也是多種的， 在這里面最主要的也最常見(jiàn)的是齒根彎曲折斷、齒面剝落、磨損和膠合等。為了 避免以上種種現(xiàn)象的發(fā)生，我們對(duì)驅(qū)動(dòng)橋齒輪的材料選擇以及熱處理方法做出了 一下幾點(diǎn)要求： ①必須具有滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的彎曲強(qiáng)度和接觸強(qiáng)度，此外還要求具有良好的 硬度和超好的耐磨性； ②沖擊載荷有時(shí)很大且多變，這就要求芯部必須要有很強(qiáng)的韌性，這樣才 能保證輪齒根部不會(huì)那么容易就被折斷； ③各種加工性能要好，各種變形程度要在允許范圍類(lèi)并且最好能夠被掌控； ④選擇齒輪材料的合金元素時(shí)要考慮實(shí)際情況。 車(chē)輛主減速器的材料一般都是滲碳合金鋼。所以設(shè)計(jì)中齒輪的材料我們選 14 擇的都是 20CrMnTi。 2.2.6 主減速器軸承的計(jì)算 1．錐齒輪齒面上的作用力 法向力可分解為圓周力、軸向力以及徑向力，并且在齒輪嚙合過(guò)程中一直作 用在齒輪齒面上。 計(jì)算作用在齒輪上的圓周力時(shí)，轉(zhuǎn)矩的計(jì)算是必不可少的。大量事實(shí)顯示： 疲勞損壞為軸承的主要失效形式，所以在計(jì)算時(shí)應(yīng)當(dāng)以當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 代入式子進(jìn)行dT 運(yùn)算。當(dāng)量轉(zhuǎn)矩的計(jì)算可以按照下列公式進(jìn)行計(jì)算： 3133231max 010001 ???????? ?????? ???????????????????????????? TRgiTgiTgiTgied ffffT ? (2-11) 上面的式子中出現(xiàn)的參數(shù)所代表的含義如下： ——電機(jī)的峰值轉(zhuǎn)矩，本設(shè)計(jì)maxeT 選取 830N·m； ， … ——不同檔位變速器的使用效率，可以參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選1if2iiRf 擇； ， … ——不同檔位的傳動(dòng)比；1gi2gi ， … ——不同檔位時(shí)電機(jī)的利用率，參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇；TfTRf 表 2-3 及 的參考值ifT 經(jīng)計(jì)算 為 1560.3200Ｎ ·ｍdT 15 圓錐齒輪齒面中點(diǎn)處的分度圓直徑的計(jì)算可以參照下面的公式： 22sin?bdm??211z 經(jīng)計(jì)算 ＝65.4233mm =384.0024mmmd1md2 (1) 齒寬中點(diǎn)處的圓周力 齒寬中心處所受到的周向力為 ＝ N FmdT2 (2-12) 式中： ——輪齒所受到的轉(zhuǎn)矩;T ——齒寬中心處的分度圓直徑.md 按照以上的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算可得：主減速器主動(dòng)齒輪齒寬中點(diǎn)處的圓周力 ： = =43.6632KNF21580.4967? （2）錐齒輪的軸向力和徑向力 圖 2-3 輪齒齒面受力分析圖 如上圖所示，主動(dòng)輪左旋，旋轉(zhuǎn)方向從右邊看過(guò)去為為逆時(shí)針，F(xiàn) 為作用T 在 A 點(diǎn)處的法向力，在 F 被分解成兩個(gè)垂直的力 F,F 垂直于 OA 且位于 A 點(diǎn)螺旋 方向的法線面內(nèi)，而 OA 位于切線平面的切面。在該平面中，有周向的力 F 和平 行于節(jié)圓母線的力之分, 螺旋角和壓力角在圖中不難被看出，所以我們不難得到 如下結(jié)論： ??cosT? 16 （2-13） ??cos/tansiFTN? （2-14） ticoTS （2-15） 所以，我們不難得到作用在主動(dòng)錐齒輪齒面上的軸向力 A 和徑向力 R，并且 它們的計(jì)算公式以及計(jì)算過(guò)程分別可以按照下述進(jìn)行表示： （2-????????cosinstacossin????FFSNaz 16） （2-?????sinctancosincos ??SNRz 17） 由式子（2-16）可計(jì)算 36343N? ? 346.85910tan2.5si9.6sin35co9.6cosazF??????? 由式子（2-17）可計(jì)算 =17562NRz? ? 346.85910tan2.5cos9.6in35s9.6cos???? 2.主減速器軸承載荷的計(jì)算 軸承的軸向負(fù)載是上述軸向力的齒輪。但是，如果采用圓錐滾子軸承的支持， 則也應(yīng)考慮從軸向力產(chǎn)生的徑向力的效果。此外軸承的徑向還受到齒輪的徑向力， 軸承徑向支持向量圓周力和軸向力的反應(yīng)力綜合作用的結(jié)果。 對(duì)于使用活性騎式錐齒輪和從動(dòng)錐齒輪軸承徑向載荷，我們可以參考下列圖 例： 17 圖 2-4 主減速器軸承的布置尺寸 計(jì)算 A，B 軸承的徑向載荷我們可以如下計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算： ???2 2110.5RZaZA mRFbFda?????? （2-18） （2-19???2 2110.5BRZaZmcda??? ） 根據(jù)上式已知 =35432N， =17775N，a=125mm ，b=40mm，c=175mm aZFRZ ＝66.5476mmmd1 因此：A 軸承的徑向力計(jì)算結(jié)果如下： = =18312N AR????2 214685.901786350.6347.130????? 軸承 B 的徑向力 R = =21443N??? ?2 214685.910786310.53647.1530 計(jì)算 A、B 軸承的派生軸向力我們可以參照下列計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算： （2-17） 式中： ——為各軸承的徑向力； ：18312 ：21443 ——為軸承的軸向系數(shù)。軸承 、 均為 1.7。 把上述數(shù)據(jù)代入相應(yīng)的計(jì)算公式中計(jì)算出軸承的派生軸向力為： =5342.66 18 =6389.76 因?yàn)?＜ + ，所以軸承 被放松，軸承 被壓緊。對(duì)于圓錐滾子軸承，azF 由軸承 被放松，所以其軸向力為其派生軸向力；軸承 被壓緊，因此它所受到 的軸向力就是軸承 的派生軸向力和齒輪的軸向力之和，它們的軸向載荷可以分 別表示為如下： =5342.66 = + =41662.72azF 所以軸承所承載的當(dāng)量動(dòng)載荷 可以按照如下計(jì)算公式計(jì)算： （2-18） 上述計(jì)算公式中： 、 ——如上述所示； ——徑向系數(shù)； ——軸向系數(shù)。 各個(gè)參數(shù)的確定： ：18312 ：21443 ：5342.66 ：41662.72 對(duì)于單列圓錐滾子軸承來(lái)說(shuō)， 時(shí)， =1， =0； 時(shí)， =0.4， =1.7； 對(duì)于軸承 ， ，所以 =1， =0；0.29.35AeR?? 對(duì)于軸承 ， 時(shí)， =0.4， =1.7;.6. 將上述各參數(shù)帶入式（2-18）中得： =18312 =97498aQbQ （2-19） 3106hpCLnf????????? 19 式中： ——額定動(dòng)載荷， ；軸承 為 130KN，軸承 為 152KN； ——載荷系數(shù)；對(duì)于車(chē)輛取 1.2～1.8，取 1.2； ——軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速， ，但是本設(shè)計(jì)的計(jì)算轉(zhuǎn)速 為2n r/min ramv6.? (2-21) 式中： ——車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑，mr ——車(chē)輛的平均車(chē)速，km/h;通常情況下再設(shè)計(jì)過(guò)程中取平均速度為av 30～35 km/h，且在這次設(shè)計(jì)中我們選取的數(shù)值是 32.5 km/h。 所以有上式可得 = =169.3277 r/min2n.63.50? 而主動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速 =1004 r/min1 ——壽命指數(shù)；對(duì)于滾子軸承取 ； ——當(dāng)量動(dòng)載荷， 將相應(yīng)的數(shù)值代入到上面的式子中，可以得到： =6196.64 如果把車(chē)輛的大修一次的形式路程 S 設(shè)置為 100000 公里，則根據(jù)相關(guān)公式可以 計(jì)算出預(yù)期的使用壽命，也就是 = h (2-23)hL'amv 所以 = =3076.9 hhL'5.3210 和 比較來(lái)看，容易發(fā)現(xiàn) 〉 ，所以我們可以得出結(jié)論：我們選擇的軸承是Lh' 可以的。 20 第三章 差速器設(shè)計(jì) 汽車(chē)行駛理論與實(shí)際種種原理、事實(shí)關(guān)系都表明了一點(diǎn)：汽車(chē)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中 左、右車(chē)輪在同一時(shí)間轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)不相等，換句話(huà)說(shuō)也就是兩車(chē)輪走過(guò)的路程不 一樣，這又是為什么呢？在此我們先不探討這個(gè)問(wèn)題，讓我們想想這樣會(huì)帶來(lái)的 后果。其實(shí)不難發(fā)現(xiàn)：這樣會(huì)使輪胎提前報(bào)廢，并且還大量增加了燃料的消耗， 浪費(fèi)燃料；有時(shí)還會(huì)有一些意想不到的或者不情愿發(fā)生的事情發(fā)生，比如說(shuō)操縱 性變壞。為了解決以上可能遇到的嚴(yán)重的隱患，一般在汽車(chē)左右驅(qū)動(dòng)輪之間都裝 有差速器，從而確保汽車(chē)不同的驅(qū)動(dòng)輪在所行駛的路程不相等情況下能調(diào)整轉(zhuǎn)速 21 繼續(xù)正常行駛，同時(shí)也滿(mǎn)足汽車(chē)行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)等等的各種要求。 §3.１差速器的結(jié)構(gòu)形式的選擇 汽車(chē)差速器分為各種各樣的，在使用時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮各種要求，比方說(shuō)要考慮所 設(shè)計(jì)的汽車(chē)類(lèi)型及其使用條件什么的，還有要注意選用的什么結(jié)構(gòu)形式的差速器 才能夠滿(mǎn)足我們所要設(shè)計(jì)汽車(chē)各種使用性能要求。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)所要設(shè)計(jì)的是一 輛純電動(dòng)迷你巴士，考慮到所行駛的路面狀況比較好，各驅(qū)動(dòng)輪與路面的附著系 數(shù)差別微乎其微，以及良好的粘合性，我們選用普通的對(duì)稱(chēng)錐形行星齒輪。因?yàn)?它操作簡(jiǎn)單，流暢，易于制造，成本低，適用范圍廣。 3.2 對(duì)稱(chēng)式圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu) 對(duì)稱(chēng)式圓錐齒輪差速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖所示所示。由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，流暢，易 于制造的，用于公路汽車(chē)是非?？煽康?，是符合我們這次的設(shè)計(jì)要求的。 圖 3-2 對(duì)稱(chēng)式圓錐行星齒輪差速器結(jié)構(gòu)示意圖 1， 12-軸承；2-螺母；3，14-鎖止墊片；4-差速器左殼；5，13-螺栓；6-半軸 齒輪墊片； 7-半軸齒輪；8-行星齒輪軸；9-行星齒輪；10-齒輪墊片；11-差速器右殼 3.3 對(duì)稱(chēng)式圓錐行星齒輪差速器的設(shè)計(jì) 因?yàn)橹鳒p速器從動(dòng)齒輪安裝在差速器殼，所以，主減速器從動(dòng)齒輪的尺寸很 22 大程度上決定著差速器的裝配形式。此外，主減速器從動(dòng)齒輪軸承支座裝配及主 動(dòng)齒輪導(dǎo)向軸承座安裝也是限制差速器外形尺寸的兩個(gè)因素，是我們不容忽視的 兩個(gè)方面。 3.3.1 差速器齒輪的基本參數(shù)的選擇 1.行星齒輪數(shù)目的選擇 該設(shè)計(jì)制造的差速器選用的行星齒輪數(shù)是 4 個(gè)。 2.行星齒輪球面半徑 的確定BR 首先我們應(yīng)該了解什么是球面半徑，其實(shí)我們可以簡(jiǎn)單的理解為行星齒輪的 安裝尺寸，同樣它還可以表示為錐齒輪的節(jié)錐距，甚至它也被用來(lái)反映差速器的 強(qiáng)度。 根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及一些理論指導(dǎo)，我們可以按如下公式計(jì)算球面半徑 ：BR mm (3-3) 3TKRB? 上面的公式中： ——齒輪球面半徑系數(shù)，對(duì)于有 4 個(gè)行星齒輪的迷你客車(chē)在BK 此取 =2.6； T——計(jì)算轉(zhuǎn)矩，是 Tce 和 Tcs 中最小的那個(gè)數(shù)值，N·m. 依據(jù)上面的計(jì)算公式，代入相關(guān)數(shù)據(jù)可得 =2.6 =36.544mm 所BR3759.26 以預(yù)選其節(jié)錐距 A =40mm0 3.行星齒輪與半軸齒輪的選擇 一定的模數(shù)以及足夠的強(qiáng)度是人們所需要的，但是如何才能達(dá)到這樣的要求呢?一 般采取的方法是減少行星齒輪的數(shù)量。但一般不少于 10。半軸齒輪的齒數(shù)在 14~25 之間選取，然而，半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比 / 一般在 1.5~2.0 之間1z2 取值。 行星齒輪與半軸齒輪的輪齒總是同時(shí)在一起參加嚙合的，這就要求在選定齒輪 齒數(shù)的時(shí)候必須考慮兩種齒輪之間配合關(guān)系，在形形色色，參差不齊的齒輪式差 速器中，半軸齒輪左右齒輪的齒數(shù) ， 之和和行星齒輪齒數(shù)必須擁有共同的Lz2R 公約數(shù)，且前者必須能夠被后者整除。這樣，差速器才能按照我們希望的那樣正 常的進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，所以差速器的安裝條件可以概括為如下的關(guān)系式： （3-4）InzRL??2 式中： ， ——半軸齒輪左、右齒數(shù)；Lz2R 23 ——行星齒輪的個(gè)數(shù)；n ——任意整數(shù)。I 在此 =12， =24 滿(mǎn)足以上要求。1z2 4.差速器圓錐齒輪模數(shù)及半軸齒輪節(jié)圓直徑的初步確定 行星齒輪與半軸齒輪的節(jié)錐角是要選出，也是必須要被提前計(jì)算出來(lái)的，節(jié) 錐角 ， 計(jì)算可以參照如下計(jì)算公式進(jìn)行選?。??2 = =26.57° =90°- =63.43°211arctnz?4rta1?2 此外，圓錐齒輪的大端端面模數(shù) m 可以按下面的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算： m= = = =2.98110sin?zA20si?z??43.6sin 考慮到各種強(qiáng)度以及安裝的要求，本設(shè)計(jì)選取 m=3mm 則修正可得： =36mm =3×24=72mm1d2zd? 5.壓力角 α 當(dāng)前，一般齒輪壓力角均選為 22.5°，它的齒高系數(shù)為 0.8。齒數(shù)最小取值 不小于 10。由于齒數(shù)這牙齒是小于 20 度的壓力角，可以提高牙齒的強(qiáng)度，綜合 考慮，最終決定這次設(shè)計(jì)選用的是 22.5 度的壓力角。 6. 行星齒輪安裝孔的直徑 及其深度 L? 行星齒輪軸的尺寸和行星齒輪軸的支承長(zhǎng)度取值和計(jì)算根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選用如下： ?1.? ??nlTLc?? 302. （3-5）lc?1. 30? 式中： ——差速器殼所能傳遞的轉(zhuǎn)矩，N·m；在此取 2776.759N·m0T ——行星齒輪的個(gè)數(shù)；在此為 4n ——齒輪錐頂與支承面中心之間的距離，mm， ≈0.5d ， d 為半軸中l(wèi) l'2' 心處的直徑，而 d ≈0.8 ；'22 ——允許的擠壓應(yīng)力，本設(shè)計(jì)取 98 MPa??c? 根據(jù)上式計(jì)算可得： 24 = ≈15mm ≈17mm?724.0981.5276 3?15.??L 3.3.2 差速器齒輪的幾何計(jì)算 表 3-1 迷你客車(chē)齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表 序號(hào) 項(xiàng)目 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果 1 行星齒輪齒數(shù) ≥10，應(yīng)盡量取最小值1z =121z 2 半軸齒輪齒數(shù) =14～25，且必須滿(mǎn)足相應(yīng)的計(jì)2 算公式 =242 3 模數(shù) m=3mmm 4 齒面寬 b=(0.25～0.30)A ;b≤10m0 9.86mm 續(xù)表 序號(hào) 項(xiàng)目 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果 5 工作齒高 mhg6.1?=4.8mmgh 6 全齒高 0578?5.415 7 壓力角 ?22.5° 8 軸交角 =90°?=90°? 9 節(jié)圓直徑 ； 1mzd?2z=36mm, =72mm1d2 10 節(jié)錐角 ，21arctn?190??? =26.57°，???43.62 11 節(jié)錐距 210sii? dA?=40.240mm0A 12 周節(jié) =3.1416tm=9.420mmt 13 齒頂高 ;21agah?zha??????????????21237.04. =3.233mm1ah =1.568mm2 25 14 齒根高 =1.788 - ; =1.788 -1fhm1ahfm2ah =2.132mm;1f =3.796mm2f 15 徑向間隙 =0.2mc=0.6mmc 16 齒根角 = 01artnAhf; 022artnAhf??1? =3.03°; 1? =5.39°2 17 面錐角 ；21??o 12??o =31.96°；1o? =66.46°2 18 根錐角 ；11???R22???R =23.54°；1R =58.04°2? 19 外圓直徑 ；11cos?aohd?220 =41.783mm01d =73.402mm02 20 節(jié)圓頂點(diǎn)至齒 輪外緣距離 2011sinah????1022aid =34.55mm01? =16.60mm2 續(xù)表 序號(hào) 項(xiàng)目 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果 21 理論弧齒厚 21st????2anatshm?? =5.2534 mm1s =4.174 mm2 22 齒側(cè)間隙 =0.244～0.331 mmB=0.250mmB 23 弦齒厚 261 3BdsSiii??? =5.16mm1?S =4.10mm2 24 弦齒高 co4iiiah??? =3.404mm1?h =1.595mm2 3.3.3 差速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 通過(guò)結(jié)構(gòu)約束的差動(dòng)齒輪的尺寸，并承受較大的載荷。在接合狀態(tài)，它和主 減速器齒輪為常嚙合狀態(tài)，但有時(shí)也會(huì)發(fā)生相對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)，所以需要對(duì)差速器齒輪的 26 彎曲強(qiáng)度進(jìn)一步進(jìn)行校核。輪齒彎曲強(qiáng)度 為w? = MPa wJmbzKTvs20 31? (3-6) 式中： ——一個(gè)半軸齒輪所受到的轉(zhuǎn)矩，它的計(jì)算公式如下：T nT6.0? 在此 為 4129.42 N·m； ——差速器上的齒輪的數(shù)量；n ——半軸齒輪的輪齒數(shù)目；2z 、 、 、 ——可以參照（2-9）的說(shuō)明；0Kvsm ——齒輪彎曲應(yīng)力計(jì)算選擇的綜合系數(shù)，可以由下圖查的，查的的結(jié)果J 是： =0.225 圖 3-2 彎曲應(yīng)力計(jì)算選擇的綜合系數(shù) 通過(guò)以上的公式計(jì)算可得： =822.46 MPa〈980 MPaw? 因此，我們不難得到如下結(jié)論：差速器中的輪齒滿(mǎn)足相應(yīng)的強(qiáng)度和安裝要求。 27 第四章 驅(qū)動(dòng)半軸的設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)裝置位于車(chē)輛傳動(dòng)系的最后端，其功能是傳遞來(lái)自于差速器軸 輪驅(qū)動(dòng)輪的扭矩。按照支架或所受應(yīng)力的不同將它們進(jìn)行分類(lèi)，他們又可以分為 半浮式的外端，3 / 4 的浮動(dòng)和完全浮動(dòng)。本設(shè)計(jì)由于是迷你巴士，所以采用全 浮式的結(jié)構(gòu)形式。 主要尺寸設(shè)計(jì)是半軸直徑。在最初的設(shè)計(jì)根據(jù)使用條件、負(fù)載選擇相同或相 似的同類(lèi)汽車(chē)半軸進(jìn)行分析，然后從驅(qū)動(dòng)軸的布局來(lái)看大致選定比較適合半軸的 半徑，然后在強(qiáng)度校核一下就好了。 4.1 全浮式半軸計(jì)算載荷的確定 全浮式半軸所受到的力矩形式只有受轉(zhuǎn)矩，并且它的計(jì)算轉(zhuǎn)矩有如下計(jì)算關(guān) 系： 代入相關(guān)數(shù)據(jù)即可求出所需的東西，在這里面 ，rRrLXT???22 LX2 的運(yùn)算可以按照以下方法計(jì)算，然后再選用其中最小