1目 錄第 1 章 緒論 11.1 課題研究的目的和意義 11.2 課題研究現(xiàn)狀 21.2.1 主減速器型式及其現(xiàn)狀 21.2.差速器形式發(fā)展現(xiàn)狀 .41.2.半軸形式發(fā)展現(xiàn)狀 5 1.2.橋殼形式發(fā)展現(xiàn)狀. .51.3 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 6第 2 章 設(shè)計(jì)方案的確定 72.1 基本參數(shù)的選擇 72.2 主減速比的計(jì)算 72.3 主減速器結(jié)構(gòu)方案的確定 82.4 差速器的選擇 82.5 半軸型式的確定 92.6 橋殼型式的確定 92.7 本章小結(jié) .9第 3 章 主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算 103.1 主減速齒輪計(jì)算載荷的計(jì)算 103.2 主減速器齒輪參數(shù)的選擇 113.3 主減速器螺旋錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算與強(qiáng)度計(jì)算 123.3.1 主減速器螺旋錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算 .123.3.2 主減速器螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 .133.4 主減速器齒輪的材料及熱處理 163.5 第二級(jí)斜齒圓柱齒輪基本參數(shù)的選擇 163.6 第二級(jí)斜齒圓柱齒輪校核 183.7 主減速器軸承的計(jì)算 193.8 主減速器的潤(rùn)滑 223.9 本章小結(jié) 23第 4 章 差速器設(shè)計(jì) 244.1 差速器的作用 244.2 對(duì)稱(chēng)式圓錐行星齒輪差速器 24摘要 .124.2.1 差速器齒輪的基本參數(shù)選擇 .254.2.2 差速器齒輪的幾何尺寸計(jì)算與強(qiáng)度計(jì)算 .274.4 本章小結(jié) 29第 5 章 半軸設(shè)計(jì) .305.1 半軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 305.1.1 全浮式半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 .305.1.2 半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料與熱處理 .325.2 本章小結(jié) 33第 6 章 驅(qū)動(dòng)橋橋殼設(shè)計(jì) .346.1 橋殼的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算 346.1.1 橋殼的靜彎曲應(yīng)力計(jì)算 .346.1.2 在不平路面沖擊載荷作用下橋殼的強(qiáng)度計(jì)算 .356.1.3 汽車(chē)以最大牽引力行駛時(shí)的橋殼的強(qiáng)度計(jì)算 .356.1.4 汽車(chē)緊急制動(dòng)時(shí)的橋殼強(qiáng)度計(jì)算 .376.1.5 汽車(chē)受最大側(cè)向力時(shí)橋殼的強(qiáng)度計(jì)算 .386.2 本章小結(jié) 40結(jié)論 41參考文獻(xiàn) 42致謝 433摘 要本次設(shè)計(jì)的題目是中型貨車(chē)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)。驅(qū)動(dòng)橋一般由主減速器、差速器、半軸及橋殼四部分組成，其基本功用是增大由傳動(dòng)軸或直接由變速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)矩分配給左、右車(chē)輪，并使左、右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪具有汽車(chē)行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)所要求的差速功能；此外，還要承受作用于路面和車(chē)架或車(chē)廂之間的鉛垂力、縱向力和橫向力。本文首先論述了驅(qū)動(dòng)橋的總體結(jié)構(gòu)，在分析驅(qū)動(dòng)橋各部分結(jié)構(gòu)型式、發(fā)展過(guò)程，及其以往形式的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，確定了總體設(shè)計(jì)方案：采用整體式驅(qū)動(dòng)橋，主減速器的減速型式采用雙級(jí)減速器，主減速器齒輪采用螺旋錐齒輪，差速器采用普通對(duì)稱(chēng)式圓錐行星齒輪差速器，半軸型式采用全浮式，橋殼采用鑄造整體式橋殼。在本次設(shè)計(jì)中， 主要完成了雙級(jí)減速器、圓錐行星齒輪差速器、全浮式半軸、橋殼的設(shè)計(jì)工作。關(guān)鍵詞： 驅(qū)動(dòng)橋；主減速器；全浮式半軸；橋殼；差速器4第 1 章 緒 論1.1 課題研究的目的和意義汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋是汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的重要組成，承載著汽車(chē)的滿(mǎn)載荷重及地面經(jīng)車(chē)輪、車(chē)架給予的垂直力、縱向力、橫向力及其力矩，以及沖擊載荷；驅(qū)動(dòng)橋還傳遞著傳動(dòng)系中的最大轉(zhuǎn)矩。汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式和設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)汽車(chē)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、平順性、通過(guò)性有直接影響。驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式選擇、設(shè)計(jì)參數(shù)選取及設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)汽車(chē)的整車(chē)設(shè)計(jì)和性能極其重要 [1]。對(duì)一些載重較大的載重汽車(chē)，要求較大的減速比，用單級(jí)主減速器傳動(dòng)，則從動(dòng)齒輪的直徑就必須增大，會(huì)影響驅(qū)動(dòng)橋的離地間隙，所以采用兩次減速。通常稱(chēng)為雙級(jí)減速器。雙級(jí)減速器有兩組減速齒輪，實(shí)現(xiàn)兩次減速增扭。為提高錐形齒輪副的嚙合平穩(wěn)性和強(qiáng)度，第一級(jí)減速齒輪副是螺旋錐齒輪。二級(jí)齒輪副是斜齒圓柱齒輪。主動(dòng)圓錐齒輪旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)從動(dòng)圓錐齒輪旋轉(zhuǎn)，從而完成一級(jí)減速。第二級(jí)減速的主動(dòng)圓柱齒輪與從動(dòng)圓錐齒輪同軸而一起旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)從動(dòng)圓柱齒輪旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行第二級(jí)減速。因從動(dòng)圓柱齒輪安裝于差速器外殼上，所以，當(dāng)從動(dòng)圓柱齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)差速器和半軸即驅(qū)動(dòng)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng) [2]。 隨著中國(guó)公路建設(shè)水平的不斷提高，公路運(yùn)輸車(chē)輛正向大噸位、多軸化、大馬力方向發(fā)展，使得重型車(chē)橋總成也向傳動(dòng)效率高的單級(jí)減速方向發(fā)展。但目前我國(guó)卡車(chē)中，雙級(jí)減速橋的應(yīng)用比例還在 60%左右。如我國(guó)重卡大量使用的斯太爾驅(qū)動(dòng)橋?qū)儆诘湫偷碾p級(jí)減速橋，其一級(jí)減速的結(jié)構(gòu)，主減速器總成相對(duì)較小，橋包尺寸減小，因此離地間隙加大，通過(guò)性好，承載能力也較大，是廣泛用于公路運(yùn)輸，以及石油、工礦、林業(yè)、野外作業(yè)和部隊(duì)等多種領(lǐng)域的車(chē)輛 [3]。本次的設(shè)計(jì)題目為汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)，通過(guò)本次的設(shè)計(jì)能讓我們更好的認(rèn)識(shí)驅(qū)動(dòng)橋，了解驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)與工作原理，更鍛煉了我們的動(dòng)手能力，同時(shí)也更好的掌握了查閱資料的方法，把我們大學(xué)所學(xué)的知識(shí)貫穿到了一起，是我們能夠更好的運(yùn)用自己所學(xué)的理論知識(shí)，讓理論與實(shí)踐相結(jié)合，更好的讓自己掌握其中的精髓。設(shè)計(jì)與專(zhuān)業(yè)關(guān)系緊密，可綜合利用所學(xué)的專(zhuān)業(yè)課有汽車(chē)構(gòu)造、汽車(chē)設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、工程材料和CAD 繪圖等知識(shí)。更為我們以后工作打下了良好的基礎(chǔ)。51.2 課題研究現(xiàn)狀1.2.1 主減速器型式及其現(xiàn)狀 主減速器的結(jié)構(gòu)形式，主要是根據(jù)其齒輪類(lèi)型、主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪的安裝(1)主減速器齒輪的類(lèi)型 在現(xiàn)代汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋中，主減速器采用得最廣泛的是螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪。螺旋錐齒輪如圖 1.2(a)所示主、從動(dòng)齒輪軸線交于一點(diǎn)，交角都采用 90 度。螺旋錐齒輪的重合度大，嚙合過(guò)程是由點(diǎn)到線，因此，螺旋錐齒輪能承受大的載荷，而且工作平穩(wěn)，即使在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)其噪聲和振動(dòng)也是很小的 [4]。雙曲面齒輪如圖 1.2(b)所示主、從動(dòng)齒輪軸線不相交而呈空間交叉。和螺旋錐齒輪相比，雙曲面齒輪的優(yōu)點(diǎn)有：①尺寸相同時(shí)，雙曲面齒輪有更大的傳動(dòng)比。②傳動(dòng)比一定時(shí)，如果主動(dòng)齒輪尺寸相同，雙曲面齒輪比螺旋錐齒輪有較大軸徑，較高的輪齒強(qiáng)度以及較大的主動(dòng)齒輪軸和軸承剛度。圖 1.2 螺旋錐齒輪與雙曲面齒輪③當(dāng)傳動(dòng)比一定，主動(dòng)齒輪尺寸相同時(shí)，雙曲面從動(dòng)齒輪的直徑較小，有較大的離地間隙。④工作過(guò)程中，雙曲面齒輪副既存在沿齒高方向的側(cè)向滑動(dòng)，又有沿齒長(zhǎng)方向的縱向滑動(dòng)，這可以改善齒輪的磨合過(guò)程，使其具有更高的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。雙曲面齒輪傳動(dòng)有如下缺點(diǎn)：①長(zhǎng)方向的縱向滑動(dòng)使摩擦損失增加，降低了傳動(dòng)效率。②齒面間有大的壓力和摩擦功，使齒輪抗嚙合能力降低。③雙曲面主動(dòng)齒輪具有較大的軸向力，使其軸承負(fù)荷增大。④雙曲面齒輪必須采用可改善油膜強(qiáng)度和防刮傷添加劑的特種潤(rùn)滑油 [5]。6(2)主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承形式及安裝方式的選擇 現(xiàn)在汽車(chē)主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承形式有如下兩種：①懸臂式 懸臂式支承結(jié)構(gòu)如圖 1.3 所示，其特點(diǎn)是在錐齒輪大端一側(cè)采用較長(zhǎng)的軸徑，其上安裝兩個(gè)圓錐滾子軸承。為了減小懸臂長(zhǎng)度 a 和增加兩端的距離 b，以改善支承剛度，應(yīng)使兩軸承圓錐滾子向外。懸臂式支承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，支承剛度較差，多用于傳遞轉(zhuǎn)鉅較小的轎車(chē)、輕型貨車(chē)的單級(jí)主減速器及許多雙級(jí)主減速器中。圖 1.3 錐齒輪懸臂式支承②騎馬式 騎馬式支承結(jié)構(gòu)如圖 1.4 所示，其特點(diǎn)是在錐齒輪的兩端均有軸承支承，這樣可大大增加支承剛度，又使軸承負(fù)荷減小，齒輪嚙合條件改善，在需要傳遞較大轉(zhuǎn)矩情況下，最好采用騎馬式支承。圖 1.4 主動(dòng)錐齒輪騎馬式支承(3)從動(dòng)錐齒輪的支承方式和安裝方式的選擇 從動(dòng)錐齒輪的兩端支承多采用圓錐滾子軸承，安裝時(shí)應(yīng)使它們的圓錐滾子大端相向朝內(nèi)，而小端相向朝外。為了防止從動(dòng)錐齒輪在軸向載荷作用下的偏移，圓錐滾子軸承應(yīng)用兩端的調(diào)整螺母調(diào)整。主減速器從動(dòng)錐齒輪采用無(wú)輻式結(jié)構(gòu)并用細(xì)牙螺釘以精度較高的緊配固定在差速器殼的凸緣上 [6]。(4)主減速器的軸承預(yù)緊及齒輪嚙合調(diào)整 支承主減速器的圓錐滾子軸承需預(yù)緊以消除安裝的原始間隙、磨合期間該間隙的增大及增強(qiáng)支承剛度。分析可知，當(dāng)軸向力于彈簧變形呈線性關(guān)系時(shí)，預(yù)緊使軸向位移減小至原來(lái)的 1/2。預(yù)緊力雖然可以增大支承剛度，改善齒輪的嚙合和軸承工作條件，但當(dāng)預(yù)緊力超過(guò)某一理想值時(shí)，軸承壽命會(huì)急劇下降。主減速器軸承的預(yù)緊值可取為以發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩時(shí)換算所得軸向力7的 30％。主動(dòng)錐齒輪軸承預(yù)緊度的調(diào)整采用套筒與墊片，從動(dòng)錐齒輪軸承預(yù)緊度的調(diào)整采用調(diào)整螺母。(5)主減速器的減速形式 主減速器的減速形式分為單級(jí)減速、雙級(jí)減速(如圖2.5)、單級(jí)貫通、雙級(jí)貫通、主減速及輪邊減速等。減速形式的選擇與汽車(chē)的類(lèi)型及使用條件有關(guān)，有時(shí)也與制造廠的產(chǎn)品系列及制造條件有關(guān)，但它主要取決于由動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等整車(chē)性能所要求的主減速比 io的大小及驅(qū)動(dòng)橋下的離地間隙、驅(qū)動(dòng)橋的數(shù)目及布置形式等。通常單極減速器用于主減速比 io≤7.6 的各種中小型汽車(chē)上。1.2.2 差速器型式發(fā)展現(xiàn)狀 根據(jù)汽車(chē)行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求和實(shí)際的車(chē)輪、道路以及它們之間的相互聯(lián)系表明：汽車(chē)在行駛過(guò)程中左右車(chē)輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過(guò)的行程往往是有差別的。例如，拐彎時(shí)外側(cè)車(chē)輪行駛總要比內(nèi)側(cè)長(zhǎng)。另外，即使汽車(chē)作直線行駛，也會(huì)由于左右車(chē)輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過(guò)的路面垂向波形的不同，或由于左右車(chē)輪輪胎氣壓、輪胎負(fù)荷、胎面磨損程度的不同以及制造誤差等因素引起左右車(chē)輪外徑不同或滾動(dòng)半徑不相等而要求(a) 單級(jí)主減速器 (b) 雙級(jí)主減速器圖 1.5 主減速器車(chē)輪行程不等。在左右車(chē)輪行程不等的情況下，如果采用一根整體的驅(qū)動(dòng)車(chē)輪軸將動(dòng)力傳給左右車(chē)輪，則會(huì)由于左右車(chē)輪的轉(zhuǎn)速雖然相等而行程卻又不同的這一運(yùn)動(dòng)學(xué)上的矛盾，引起某一驅(qū)動(dòng)車(chē)輪產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)或滑移。這不僅會(huì)是輪胎過(guò)早磨、無(wú)益地消耗功率和燃料及使驅(qū)動(dòng)車(chē)輪軸超載等，還會(huì)因?yàn)椴荒馨此蟮乃矔r(shí)中心轉(zhuǎn)向而使操縱性變壞。此外，由于車(chē)輪與路面間尤其在轉(zhuǎn)彎時(shí)有大的滑轉(zhuǎn)或滑移，易使汽車(chē)在轉(zhuǎn)向時(shí)8失去抗側(cè)滑能力而使穩(wěn)定性變壞。為了消除由于左右車(chē)輪在運(yùn)動(dòng)學(xué)上的不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生的這些弊病，汽車(chē)左右驅(qū)動(dòng)輪間都有差速器，后者保證了汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)車(chē)輪在行程不等時(shí)具有以下不同速度旋轉(zhuǎn)的特性，從而滿(mǎn)足了汽車(chē)行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求。差速器的結(jié)構(gòu)型式選擇，應(yīng)從所設(shè)計(jì)汽車(chē)的類(lèi)型及其使用條件出發(fā)，以滿(mǎn)足該型汽車(chē)在給定的使用條件下的使用性能要求。差速器的結(jié)構(gòu)型式有多種，大多數(shù)汽車(chē)都屬于公路運(yùn)輸車(chē)輛，對(duì)于在公路上和市區(qū)行駛的汽車(chē)來(lái)說(shuō)，由于路面較好，各驅(qū)動(dòng)車(chē)輪與路面的附著系數(shù)變化很小，因此幾乎都采用了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)、制造方便、用于公路汽車(chē)也很可靠的普通對(duì)稱(chēng)式圓錐行星齒輪差速器，作為安裝在左、右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪間的所謂輪間差速器使用；對(duì)于經(jīng)常行駛在泥濘、松軟土路或無(wú)路地區(qū)的越野汽車(chē)來(lái)說(shuō)，為了防止因某一側(cè)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪滑轉(zhuǎn)而陷車(chē)，則可采用防滑差速器。后者又分為強(qiáng)制鎖止式和自然鎖止式兩類(lèi)。自鎖式差速器又有多種結(jié)構(gòu)式的高摩擦式和自由輪式的以及變傳動(dòng)比式的 [7]。1.2.3 半軸型式發(fā)展現(xiàn)狀驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置置位于汽車(chē)傳動(dòng)系的末端，其功用是將轉(zhuǎn)矩由差速器半軸齒輪傳給驅(qū)動(dòng)車(chē)輪。在斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋和轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中．驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置包括半軸和萬(wàn)向接傳動(dòng)裝置且多采用等速萬(wàn)向節(jié)。在一般非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋上，驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置就是半軸，這時(shí)半軸將差速器半鈾齒輪與輪轂連接起來(lái)。在裝有輪邊減速器的驅(qū)動(dòng)橋上，半軸將半軸齒輪與輪邊減速器的主動(dòng)齒輪連接起來(lái)。半浮式半軸具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、尺寸緊湊、造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)。主要用于質(zhì)量較小，使用條件好，承載負(fù)荷也不大的轎車(chē)和輕型載貨汽車(chē)。3/4 浮式半軸，因其側(cè)向力引起彎矩使軸承有歪斜的趨勢(shì)，這將急劇降低軸承的壽命，故未得到推廣。全浮式半軸廣泛應(yīng)用于輕型以上的各類(lèi)汽車(chē)上,本設(shè)計(jì)采用此種半軸 [8]。1.2.4 橋殼型式發(fā)展現(xiàn)狀驅(qū)動(dòng)橋橋殼是汽車(chē)上的主要零件之一，非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋的橋殼起著支承汽車(chē)荷重的作用，并將載荷傳給車(chē)輪。作用在驅(qū)動(dòng)車(chē)輪上的牽引力、制動(dòng)力、側(cè)向力和垂向力也是經(jīng)過(guò)橋殼傳到懸掛及車(chē)架或車(chē)廂上。因此橋完既是承載件又是傳力件，同時(shí)它又是主減速器、差速器及驅(qū)動(dòng)車(chē)輪傳動(dòng)裝置(如半軸)的外殼 [9]。在汽車(chē)行駛過(guò)程中，橋殼承受繁重的載荷，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮在動(dòng)載荷下橋殼有足夠的強(qiáng)度和剛度。為了減小汽車(chē)的簧下質(zhì)量以利于降低動(dòng)載荷、提高汽車(chē)的行駛平順性，在保證強(qiáng)度和剛度的前提下應(yīng)力求減小橋殼的質(zhì)量。橋殼還應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便以利于降低成本。其結(jié)構(gòu)還應(yīng)保證主減速器的拆裝、調(diào)整、維修和保養(yǎng)方便。在選9擇橋殼的結(jié)構(gòu)型式時(shí)，還應(yīng)考慮汽車(chē)的類(lèi)型、使用要求、制造條件、材料供應(yīng)等 [10]。結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)：可分式、整體式、組合式。按制造工藝不同分類(lèi)：鑄造式——強(qiáng)度、剛度較大，但質(zhì)量大，加工面多，制造工藝復(fù)雜，用于中重型貨車(chē)，本設(shè)計(jì)采用鑄造橋殼。鋼板焊接沖壓式——質(zhì)量小，材料利用率高，制造成本低，適于大量生產(chǎn)，轎車(chē)和中小型貨車(chē)，部分重型貨車(chē) [11]。1.3 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容(1) 完成驅(qū)動(dòng)橋的主減速器、差速器、半軸、驅(qū)動(dòng)橋橋殼的結(jié)構(gòu)形式選擇(2) 完成主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算(3) 完成差速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算(4) 完成半軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算(5) 完成驅(qū)動(dòng)橋橋殼的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算(6) 繪制裝配圖及零件圖10第 2 章 設(shè)計(jì)方案的確定2.1 基本參數(shù)的選擇技術(shù)參數(shù)：發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 Pemax kW/np (r/min) 99/3000發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 Temax N·m/nr (r/min) 373/1300最大裝載質(zhì)量 kg 5000汽車(chē)總質(zhì)量 kg 9250最高車(chē)速 km/h 90后輪輪距 mm 1740最小離地間隙 mm 265輪胎(輪輞寬度-輪輞直徑) 英寸 9.00－202.2 主減速比的計(jì)算主減速比對(duì)主減速器的結(jié)構(gòu)形式、輪廓尺寸、質(zhì)量大小以及當(dāng)變速器處于最高檔位時(shí)汽車(chē)的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性都有直接影響。 的選擇應(yīng)在汽車(chē)總體設(shè)計(jì)時(shí)和傳動(dòng)0i系統(tǒng)的總傳動(dòng)比一起由整車(chē)動(dòng)力計(jì)算來(lái)確定?？衫迷诓煌南碌墓β势胶鈭D來(lái)計(jì)算對(duì)汽車(chē)動(dòng)力性的影響。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系參數(shù)作最佳匹配的方法來(lái)選擇 值，可是汽車(chē)獲得最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。0i為了得到足夠的功率而使最高車(chē)速稍有下降，一般選得比最小值大 10%～25%，即按下式選擇：=0.377 =0.377×0.493×3000/(90×1)=6.25 (2.1)0ighaprivnmx式中： ——車(chē)輪的滾動(dòng)半徑r=0.0254[ +(1- )b]=0.493(m) 輪輞直徑 d=20 英寸輪輞寬度 b=9 英寸，r2d?=0.05；?——變速器最高檔傳動(dòng)比 1.0(為直接檔)。 ghi112.3 主減速器結(jié)構(gòu)方案的確定(1)主減速器齒輪的類(lèi)型 螺旋錐齒輪能承受大的載荷，而且工作平穩(wěn)，即使在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)其噪聲和振動(dòng)也是很小的。本次設(shè)計(jì)采用螺旋錐齒輪 [4]。(2)主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承形式及安裝方式的選擇本次設(shè)計(jì)選用： 主動(dòng)錐齒輪：懸臂式支撐(圓錐滾子軸承)從動(dòng)錐齒輪：騎馬式支撐(圓錐滾子軸承)(3)從動(dòng)錐齒輪的支承方式和安裝方式的選擇從動(dòng)錐齒輪的兩端支承多采用圓錐滾子軸承，安裝時(shí)應(yīng)使它們的圓錐滾子大端相向朝內(nèi)，而小端相向朝外。為了防止從動(dòng)錐齒輪在軸向載荷作用下的偏移，圓錐滾子軸承應(yīng)用兩端的調(diào)整螺母調(diào)整。主減速器從動(dòng)錐齒輪采用無(wú)輻式結(jié)構(gòu)并用細(xì)牙螺釘以精度較高的緊配固定在差速器殼的凸緣上 [5]。(4)主減速器的軸承預(yù)緊及齒輪嚙合調(diào)整支承主減速器的圓錐滾子軸承需預(yù)緊以消除安裝的原始間隙、磨合期間該間隙的增大及增強(qiáng)支承剛度。分析可知，當(dāng)軸向力于彈簧變形呈線性關(guān)系時(shí)，預(yù)緊使軸向位移減小至原來(lái)的 1/2。預(yù)緊力雖然可以增大支承剛度，改善齒輪的嚙合和軸承工作條件，但當(dāng)預(yù)緊力超過(guò)某一理想值時(shí)，軸承壽命會(huì)急劇下降。主減速器軸承的預(yù)緊值可取為以發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩時(shí)換算所得軸向力的 30％。主動(dòng)錐齒輪軸承預(yù)緊度的調(diào)整采用波形套筒，從動(dòng)錐齒輪軸承預(yù)緊度的調(diào)整采用調(diào)整螺母。(5)主減速器的減速形式 主減速器的減速形式分為單級(jí)減速、雙級(jí)減速、單級(jí)貫通、雙級(jí)貫通、主減速及輪邊減速等。減速形式的選擇與汽車(chē)的類(lèi)型及使用條件有關(guān)，有時(shí)也與制造廠的產(chǎn)品系列及制造條件有關(guān)，但它主要取決于由動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等整車(chē)性能所要求的主減速比的大小及驅(qū)動(dòng)橋下的離地間隙、驅(qū)動(dòng)橋的數(shù)目及布置形式等。本次設(shè)計(jì)采用雙級(jí)減速，主要從傳動(dòng)比及它是載重量超過(guò) 6t 的重型貨車(chē)和保證離地間隙上考慮。2.4 差速器的選擇差速器的結(jié)構(gòu)型式選擇，應(yīng)從所設(shè)計(jì)汽車(chē)的類(lèi)型及其使用條件出發(fā)，以滿(mǎn)足該型汽車(chē)在給定的使用條件下的使用性能要求。差速器的結(jié)構(gòu)型式有多種，大多數(shù)汽車(chē)都屬于公路運(yùn)輸車(chē)輛，對(duì)于在公路上和市區(qū)行駛的汽車(chē)來(lái)說(shuō)，由于路面較好，各驅(qū)動(dòng)車(chē)輪與路面的附著系數(shù)變化很小，因此幾乎都采用了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)、制造方便、用于公路汽車(chē)也很可靠的普通對(duì)稱(chēng)式圓12錐行星齒輪差速器，作為安裝在左、右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪間的所謂輪間差速器使用；對(duì)于經(jīng)常行駛在泥濘、松軟土路或無(wú)路地區(qū)的越野汽車(chē)來(lái)說(shuō)，為了防止因某一側(cè)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪滑轉(zhuǎn)而陷車(chē)，則可采用防滑差速器。后者又分為強(qiáng)制鎖止式和自然鎖止式兩類(lèi)。自鎖式差速器又有多種結(jié)構(gòu)式的高摩擦式和自由輪式的以及變傳動(dòng)比式的。但對(duì)于本設(shè)計(jì)的車(chē)型來(lái)說(shuō)只選用普通的對(duì)稱(chēng)式圓錐行星齒輪差速器即可。本次設(shè)計(jì)選用：普通錐齒輪式差速器，因?yàn)樗Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作平穩(wěn)可靠，適用于本次設(shè)計(jì)的汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋。2.5 半軸型式的確定3/4 浮式半軸，因其側(cè)向力引起彎矩使軸承有歪斜的趨勢(shì)，這將急劇降低軸承的壽命，故未得到推廣。全浮式半軸廣泛應(yīng)用于輕型以上的各類(lèi)汽車(chē)上。本次設(shè)計(jì)選擇全浮式半軸。2.6 橋殼型式的確定整體式橋殼的特點(diǎn)是將整個(gè)橋殼制成一個(gè)整體，橋殼猶如一個(gè)整體的空心梁，其強(qiáng)度及剛度都比較好。且橋殼與主減速器殼分作兩體，主減速器齒輪及差速器均裝在獨(dú)立的主減速殼里，構(gòu)成單獨(dú)的總成，調(diào)整好后再由橋殼中部前面裝入橋殼內(nèi)，并與橋殼用螺栓固定在一起。使主減速器和差速器的拆裝、調(diào)整、維修、保養(yǎng)等都十分方便。其主要缺點(diǎn)是橋殼不能做成復(fù)雜而理想的斷面，壁厚一定，故難于調(diào)整應(yīng)力分布。鑄造式橋殼強(qiáng)度、剛度較大多用于重型貨車(chē)。本次設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋殼就選用鑄造式整體式橋殼。2.7 本章小結(jié)本章首先確定了主減速比，以方便確定其它參數(shù)。對(duì)主減速器型式確定中主要從主減速器齒輪的類(lèi)型、主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承形式及安裝方式的選擇、從動(dòng)錐齒輪的支承方式和安裝方式的選擇、主減速器的軸承預(yù)緊及齒輪嚙合調(diào)整及主減速器的減速形式上得以確定從而逐步給出驅(qū)動(dòng)橋各個(gè)總成的基本結(jié)構(gòu)，分析了驅(qū)動(dòng)橋各總成結(jié)構(gòu)組成。13第 3 章 主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 主減速齒輪計(jì)算載荷的計(jì)算通常是將發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩配以傳動(dòng)系最低檔傳動(dòng)比時(shí)和驅(qū)動(dòng)車(chē)輪打滑時(shí)這兩種情況下作用于主減速器從動(dòng)齒輪上的轉(zhuǎn)矩( )的較小者，作為載貨汽車(chē)計(jì)算中用以?jeT,驗(yàn)算主減速器從動(dòng)齒輪最大應(yīng)力的計(jì)算載荷。即/n=5335 ( ) (3.1)TTLej Ki????0max mN?=9925( ) (3.2)BrjiG??2式中： ——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 373 ；maxeT?——由發(fā)動(dòng)機(jī)到所計(jì)算的主減速器從動(dòng)齒輪之間的傳動(dòng)系最低檔傳動(dòng)比；Li= =2×7.64=15.28TLi01maxax0(cosin)rtgTGf??????根據(jù)同類(lèi)型車(chē)型的變速器傳動(dòng)比選取 =7.641i——上述傳動(dòng)部分的效率，取 =0.9；T?T——超載系數(shù)，取 =1.0；0K0Kn——驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目 1；——汽車(chē)滿(mǎn)載時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給水平地面的最大負(fù)荷，N ；但后橋來(lái)說(shuō)還應(yīng)考慮到2G汽車(chē)加速時(shí)負(fù)荷增大量，可初?。? ×9.8×60%=68208N；2滿(mǎn)G——分別為由所計(jì)算的主減速器從動(dòng)齒輪到驅(qū)動(dòng)輪之間的傳動(dòng)效率和減LBi,?速比,分別取 0.96 和 3.125;由式(3.1)，式 (3.2)求得的計(jì)算載荷，是最大轉(zhuǎn)矩而不是正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩，不能用它作為疲勞損壞依據(jù)。對(duì)于公路車(chē)輛來(lái)說(shuō)，使用條件較非公路用車(chē)輛穩(wěn)定，其正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩是根據(jù)所謂平均牽引力的值來(lái)確定的，即主加速器的平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩為= =1009( ) (3.3)jmT)()(PHRLBrTaffniG????mN?14式中： ——汽車(chē)滿(mǎn)載總重 9450×9.8 N；aG——所牽引的掛車(chē)滿(mǎn)載總重 ,N, 僅用于牽引車(chē)取 =0；T TG——道路滾動(dòng)阻力系數(shù)，貨車(chē)通常取 0.015～0.020，可初取 =0.015；Rf Rf——汽車(chē)正常使用時(shí)的平均爬坡能力系數(shù)。貨車(chē)通常取 0.05～0.09，可初H取 =0.05；f——汽車(chē)性能系數(shù)Pf(3.4)])(195.06[maxeTPGf ???當(dāng) =46.8616 時(shí)，取 =0max)(195.0eTG?Pf3.2 主減速器齒輪參數(shù)的選擇(1)齒數(shù)的選擇 對(duì)于普通雙級(jí)主減速器，由于第一級(jí)的減速比 i01 比第二級(jí)的 i02小些(通常 i01/ i02≈1.4～2.0)，這時(shí)，第一級(jí)主動(dòng)錐齒輪的齒數(shù) z1 可選的較大，約在9～15 范圍內(nèi)。第二級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)的齒數(shù)和，可選在 68±10 的范圍內(nèi)。(2)節(jié)圓直徑地選擇 根據(jù)從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩(見(jiàn)式 3.2，式 3.3 并取兩者中較小的一個(gè)為計(jì)算依據(jù))按經(jīng)驗(yàn)公式選出：(3.5)322jdTK??式中： ——直徑系數(shù)，取 =13～16；2dK——計(jì)算轉(zhuǎn)矩， ，取 ， 較小的。jTmN?jje計(jì)算得， =227.15～279.57mm ，初取 =230mm。2 2d(3)齒輪端面模數(shù)的選擇 選定后，可按式 算出從動(dòng)齒輪大端模數(shù)，2 2/zdm?并用下式校核=8.3~9.6 =8.84 m 取 93tmjKT?? 2/zd?(4)齒面寬的選擇 汽車(chē)主減速器螺旋錐齒輪齒面寬度推薦為：F=0.155 =35.65mm，可初取 F =36mm。2d2(5)螺旋錐齒輪螺旋方向 一般情況下主動(dòng)齒輪為左旋，從動(dòng)齒輪為右旋，以使二齒輪的軸向力有互相斥離的趨勢(shì)。(6)螺旋角的選擇 螺旋角應(yīng)足夠大以使 1.25。因 愈大傳動(dòng)就愈平穩(wěn)噪聲?FmF就愈低。螺旋角過(guò)大時(shí)會(huì)引起軸向力亦過(guò)大，因此應(yīng)有一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶?。在一般機(jī)械制造用的標(biāo)準(zhǔn)制中，螺旋角推薦用 35°。153.3 主減速器螺旋錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算與強(qiáng)度計(jì)算3.3.1 主減速器螺旋錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算主減速器圓弧齒螺旋錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算 雙重收縮齒的優(yōu)點(diǎn)在于能提高小齒輪粗切工序。雙重收縮齒的齒輪參數(shù)，其大、小齒輪根錐角的選定是考慮到用一把實(shí)用上最大的刀頂距的粗切刀，切出沿齒面寬方向正確的齒厚收縮來(lái)。當(dāng)大齒輪直徑大于刀盤(pán)半徑時(shí)采用這種方法是最好的。主減速器錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算見(jiàn)表 3.1。表 3.1 主減速器錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表序號(hào) 項(xiàng) 目 計(jì) 算 公 式 計(jì) 算 結(jié) 果1 主動(dòng)齒輪齒數(shù) 1z132 從動(dòng)齒輪齒數(shù) 2 263 模數(shù) m9㎜4 齒面寬 b36㎜?b5 工作齒高 Hhg1?15.3㎜gh6 全齒高 2 =20㎜7 法向壓力角 ?=22.5°?8 軸交角 ?=90°?9 節(jié)圓直徑 =dmz117㎜?1d= 234㎜210 節(jié)錐角arctan?1?21z=90°-2=26.57°1?=63.43°211 節(jié)錐距 A = 1sin?d=02iA =119.4㎜012 周節(jié) t=3.1416 mt=28.27㎜13 齒頂高21agah??k2 =11.97mm1ah=3.33mm214 齒根高 =fa=5.022mm1f=13.662mm215 徑向間隙 c= gh?c=1.16㎜16序號(hào) 項(xiàng) 目 計(jì) 算 公 式 計(jì) 算 結(jié) 果16 齒根角 0arctnAhff??=2.2°1f?=5.96°217 面錐角 ；21fa??12fa???=32.53°a=65.63°218 根錐角=ff??=22=24.37°f=57.47°219 齒頂圓直徑11cos?aahd?=22?=138㎜1ad=241㎜220 節(jié)錐頂點(diǎn)止齒輪外緣距離11inakA?2dk?2s?h=119.766㎜1kA=59.978㎜221 理論弧齒厚 1tsmSk2 =53.15mm1s=164.02mm222 齒側(cè)間隙 B=0.305～0.406 0.300mm23 螺旋角 ?=35°?3.3.2 主減速器螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算在完成主減速器齒輪的幾何計(jì)算之后，應(yīng)對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，以保證其有足夠的強(qiáng)度和壽命以及安全可靠性地工作。在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算之前應(yīng)首先了解齒輪的破壞形式及其影響因素。螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算：(1)主減速器螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算①單位齒長(zhǎng)上的圓周力(3.6)FPp?式中： ——單位齒長(zhǎng)上的圓周力，N/mm;pP——作用在齒輪上的圓周力， N，按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 和最大附著力矩兩maxeT種載荷工況進(jìn)行計(jì)算；按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)：=1353.141429N/mm (3.7)FdiTpge??2103max17按最大附著力矩計(jì)算時(shí):=4754.25 (3.8)FdrGp??2103?/Nm雖然附著力矩產(chǎn)生的 p 很大，但由于發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的限制 p 最大只有 1353.13 N/mm可知，校核成功。②輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算。汽車(chē)主減速器螺旋錐齒輪輪齒的計(jì)算彎曲應(yīng)力為)/(2mNw?(3.9)JmzFKTvSjw????20312?式中： ——超載系數(shù) 1.0；0K——尺寸系數(shù) = =0.772；s s4.25——載荷分配系數(shù) 1.1~1.25；m——質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋齒輪，檔齒輪接觸良好、節(jié)及徑向跳動(dòng)精vK度高時(shí)，取 1；J——計(jì)算彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)，見(jiàn)圖 3.1， 210.3,.5J?圖 3.1 彎曲計(jì)算用綜合系數(shù) J作用下： 從動(dòng)齒輪上的應(yīng)力 =310.34MPa700MPa；jeT2w?作用下： 從動(dòng)齒輪上的應(yīng)力 =120.17MPa210.9MPa；jm '18當(dāng)計(jì)算主動(dòng)齒輪時(shí)， /Z 與從動(dòng)相當(dāng)，而 ，故 , jT12J?1w?2'1w'2?綜上所述，故所計(jì)算的齒輪滿(mǎn)足彎曲強(qiáng)度的要求。汽車(chē)主減速器齒輪的損壞形式主要時(shí)疲勞損壞，而疲勞壽命主要與日常行駛轉(zhuǎn)矩即平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩 有關(guān)， 只能用來(lái)檢驗(yàn)最大應(yīng)力，不能作為疲勞壽命的計(jì)jmjmje或算依據(jù)。(2)輪齒的接觸強(qiáng)度計(jì)算 螺旋錐齒輪齒面的計(jì)算接觸應(yīng)力 (MPa)為：j?(3.10)JFKTdCvfmsjpj ????301102?注： =1, =1, =1.11, =10Ksmv——材料的彈性系數(shù)，對(duì)于鋼制齒輪副取 232.6 ；pC mN/21——表面質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于制造精確的齒輪可取 1；fJ—— 計(jì)算應(yīng)力的綜合系數(shù)， =0.12，見(jiàn)圖 3.2 所示；2J=211.2MPa =2800MPa jm?jm][?=1313.68MPa =1750MPa，故符合要求、校核合理。jeje圖 3.2 接觸強(qiáng)度計(jì)算綜合系數(shù) J193.4 主減速器齒輪的材料及熱處理汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋主減速器的工作相當(dāng)繁重，與傳動(dòng)系其他齒輪比較，它具有載荷大、工作時(shí)間長(zhǎng)、載荷變化多、帶沖擊等特點(diǎn)。其損壞形式主要有齒根彎曲折斷、齒面疲勞點(diǎn)蝕( 剝落)、磨損和擦傷等。據(jù)此對(duì)驅(qū)動(dòng)橋齒輪的材料及熱處理應(yīng)有以下要求：(1)具有高的彎曲疲勞強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度以及較好的齒面耐磨性，故齒表面應(yīng)有高的硬度；(2)輪齒芯部應(yīng)有適當(dāng)?shù)捻g性以適應(yīng)沖擊載荷，避免在沖擊載荷下輪齒根部折斷；(3)鋼材的鍛造、切削與熱處理等加工性能良好，熱處理變形小或變形規(guī)律性易控制，以提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少制造成本并降低廢品率；(4)選擇齒輪材料的合金元素時(shí)要適應(yīng)我國(guó)的情況。例如: 為了節(jié)約鎳、鉻等我國(guó)發(fā)展了以錳、釩、硼、鈦、鉬、硅為主的合金結(jié)構(gòu)鋼系統(tǒng)。汽車(chē)主減速器和差速器圓錐齒輪與雙曲面齒輪目前均用滲碳合金鋼制造。常用的鋼號(hào) ， ，及 ，在本設(shè)計(jì)中采用了CrMnorTi2,0MnVBrNio20, TiBn20。n2用滲碳合金鋼制造齒輪，經(jīng)滲碳、淬火、回火后，齒輪表面硬度可高達(dá)HRC58～64， ，而芯部硬度較低，當(dāng) m 8 時(shí)為 HRC32～45。?對(duì)于滲碳深度有如下的規(guī)定：當(dāng)端面模數(shù) m 5 時(shí)，為 0.9～1.3mm。由于新齒輪潤(rùn)滑不良，為了防止齒輪在運(yùn)行初期產(chǎn)生膠合、咬死或擦傷，防止早期磨損，圓錐齒輪與雙曲面齒輪副草熱處理及精加工后均予以厚度為0.005～0.010～0.020mm 的磷化處理或鍍銅、鍍錫。這種表面鍍層不應(yīng)用于補(bǔ)償零件的公差尺寸，也不能代替潤(rùn)滑。對(duì)齒面進(jìn)行噴丸處理有可能提高壽命達(dá) 25％。對(duì)于滑動(dòng)速度高的齒輪，為了提高其耐磨性進(jìn)行滲硫處理。滲硫處理時(shí)溫度低，故不會(huì)引起齒輪變形。滲硫后摩擦系數(shù)可顯著降低，故即使?jié)櫥瑮l件較差，也會(huì)防止齒輪咬死、膠合和擦傷等現(xiàn)象產(chǎn)生。3.5 第二級(jí)斜齒圓柱齒輪基本參數(shù)的選擇雙級(jí)主減速器的圓柱齒輪副中心距 A 及齒寬 b 可按如下經(jīng)驗(yàn)公式預(yù)選：=183.65~208.28 mm 初取 200mm??392.1~5.0jzTA?= 5335 jzTmN?20=76~82mm??Ab41.0~38.?螺旋角 取 20o?壓力角取 20o?。?.50~4.50） ，取 4 mmnM由 得 =23 =72???????????cos2)(4304ZmAin34Z對(duì) A 進(jìn)行修正得 202mm表 3.2 主減速器第二級(jí)斜齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表序號(hào) 項(xiàng) 目 計(jì) 算 公 式 計(jì) 算 結(jié) 果1 主動(dòng)齒輪齒數(shù) 1z 232 從動(dòng)齒輪齒數(shù) 2 723 法向模數(shù) nm 4㎜4 齒寬 b28㎜?b5 螺旋角 ?20o㎜?6 標(biāo)準(zhǔn)中心距 0A=202㎜0A7 法向壓力角 ?=20°?8 分度圓直徑 d=98mm1d=306mm29 齒頂高 =ah?mn 4㎜?1ah= 4㎜210 齒根高 f=5mm1f=5mm2fh11 全齒高 h h=9㎜12 齒頂圓直徑 ad=106mm1ad=314mm213 齒根圓直徑 f=88mm1f=297mm2fd213.6 第二級(jí)斜齒圓柱齒輪校核（1）齒輪彎曲強(qiáng)度校核 ??btyKFw?式中：——圓周力（N） ， ；1 dTFg21?——計(jì)算載荷（N·mm ） ；gT——節(jié)圓直徑（ mm） ， ， 為法向模數(shù)（mm） ；d?coszmnn——斜齒輪螺旋角 ；?)(?——應(yīng)力集中系數(shù)， =1.50；?K?K——齒面寬（ mm） ；b——齒形系數(shù)，可按當(dāng)量齒數(shù) 在齒形系數(shù)圖 3.2 中查得；y ?3coszn?——重合度影響系數(shù)， =2.0。?K?K圖 3.3 齒形系數(shù)圖將上述有關(guān)參數(shù)據(jù)代入公式（3.15） ，整理得到22?????KyzmTcngw3os2?=190.97MPa?cngw33=222.74MPa????yzTcngw3os24?對(duì)于貨車(chē)當(dāng)計(jì)算載荷取變速器輸入軸最大轉(zhuǎn)距時(shí)，其許用應(yīng)力不超過(guò) 100~250MPa，所以均合適。（2）齒輪接觸應(yīng)力校核（3.11）)1(418.0bzjFE????式中：——輪齒接觸應(yīng)力（MPa） ；j?——齒面上的法向力（N） ， ；F??cos1F?——圓周力（N） ， ；1 dTFg21——計(jì)算載荷（N·mm ） ； 為節(jié)圓直徑（mm） ；gT——節(jié)點(diǎn)處壓力角， 為齒輪螺旋角；??——齒輪材料的彈性模量 （MPa） ；E510.2?——齒輪接觸的實(shí)際寬度（mm） ；b， ——主從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑（mm） ，直齒輪 ，z? ??sinzr?斜齒輪 ， ；?sinbr????2cosinzr???2cosinbr?、 ——主從動(dòng)齒輪節(jié)圓半徑（mm） 。z=0418× =227.6MPa)1(418.0bzjFE??? )36.591.8(3016.7???符合要求。3.7 主減速器軸承的計(jì)算設(shè)計(jì)時(shí)，通常是先根據(jù)主減速器的結(jié)構(gòu)尺寸初步確定軸承的型號(hào)，然后驗(yàn)算軸承壽命。影響軸承壽命的主要外因是它的工作載荷及工作條件，因此在驗(yàn)算軸承壽命之23前，應(yīng)先求出作用在齒輪上的軸向力、徑向力、圓周力，然后再求出軸承反力，以確定軸承載荷。(1)作用在主減速器主動(dòng)齒輪上的力齒面寬中點(diǎn)的圓周力 P 為(3.12)mdT2?式中：T——作用在該齒輪上的轉(zhuǎn)矩。主動(dòng)齒輪的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 ；dT1——該齒輪齒面寬中點(diǎn)的分度圓直徑。md注：汽車(chē)在行駛過(guò)程中，由于變速器檔位的改變，且發(fā)動(dòng)機(jī)也不盡處于最大轉(zhuǎn)矩狀態(tài)，因此主減速器齒輪的工作轉(zhuǎn)矩處于經(jīng)常變化中。實(shí)踐表明，軸承的主要損壞形式是疲勞損傷，所以應(yīng)按輸入的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩進(jìn)行計(jì)算。作用在主減速器主動(dòng)錐齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 可按下式求得：dT1(3.13)3543223113max )10)10()0([ TgTgTge fiffiffif ??????? ⅣⅡ （?式中： —— 變速器Ⅰ，Ⅱ， ,Ⅴ檔使用率為 1％，3％，5％，16％，421,,ggff? ?75％；——變速器的傳動(dòng)比為 7.64，4.27，2.61，1.59，1.00；ⅤⅡⅠ ，， ggii?,—— 變速器處于Ⅰ，Ⅱ， ,Ⅴ檔時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩利用率421,TTff? ?50％，60％，70％，70％，60％。對(duì)于螺旋錐齒輪=202(mm) (3.14)22sin?Fdm??=101(mm) (3.15)11Z式中： ——主、從動(dòng)齒輪齒面寬中點(diǎn)的分度圓直徑；md21,—— 從動(dòng)齒輪齒面寬F—— 從動(dòng)齒輪的節(jié)錐角 63.43 ；2? ?計(jì)算得 = =52820N1P2螺旋錐齒輪的軸向力與徑向力主動(dòng)齒輪的螺旋方向?yàn)樽?；旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針：=22600(N) (3.16))cosinsi(tancos 111 ?????????PA24=37530(N) (3.17))sincos(tancos111 ?????????PR從動(dòng)齒輪的螺旋方向?yàn)橛遥?43610(N) (3.18))cosisi(tacs 222 ????A=4439(N) (3.19)incotno222 ???????PR式中： ——齒廓表面的法向壓力角 22.5 ；??——主、從動(dòng)齒輪的節(jié)錐角 26.57 ， 63.43 。21,? ?(2)主減速器軸承載荷的計(jì)算 軸承的軸向載荷，就是上述的齒輪軸向力。而軸承的徑向載荷則是上述齒輪徑向力、圓周力及軸向力這三者所引起的軸承徑向支承反力的向量和。當(dāng)主減速器的齒輪尺寸、支承型試和軸承位置已確定，并算出齒輪的徑向力、軸向力及圓周力以后，則可計(jì)算出軸承的徑向載荷。①懸臂式支承主動(dòng)錐齒輪的軸承徑向載荷 如圖 3.3(a) 所示軸承 A、B 的徑向載荷為=12022(N) (3.20)212)5.0()1mAdAbRPaR???=13368.21(N) (3.21).(Bc(a) (b) 25圖 3.3 主減速器軸承的布置尺寸其尺寸為：懸臂式支撐的主動(dòng)齒輪 a=65,b=30,c=95;式中： ——齒面寬中點(diǎn)處的圓周力；P——主動(dòng)齒輪的軸向力；A——主動(dòng)齒輪的徑向力；R——主動(dòng)齒輪齒面寬中點(diǎn)的分度圓直徑。md1②雙級(jí)減速器的從動(dòng)齒輪的軸承徑向載荷軸承 C、D 的徑向載荷分別為=5305.9(N) (3.22)222 ]'[]'Re)'(5.0[ fPefdAgRm????=24561.4(N) (3.23)222 '''.1 kckcD式中： —— 齒面寬中點(diǎn)處的圓周力；P—— 從動(dòng)齒輪的軸向力；A—— 從動(dòng)齒輪的徑向力；R——第二級(jí)減速斜齒圓柱齒輪的圓周力、軸向力和徑向力；','——第二級(jí)減速主動(dòng)齒輪的節(jié)圓直徑；d——從動(dòng)齒輪齒面寬中點(diǎn)的分度圓直徑。m2(3.24)'2'dTP?(3.25)?tan'A(3.26)?cos/R式中： ——計(jì)算轉(zhuǎn)矩；T——斜齒圓柱齒輪的螺旋角；?——法向壓力角。?3.8 主減速器的潤(rùn)滑主加速器及差速器的齒輪、軸承以及其他摩擦表面均需潤(rùn)滑，其中尤其應(yīng)注意主減速器主動(dòng)錐齒輪的前軸承的潤(rùn)滑，因?yàn)槠錆?rùn)滑不能靠潤(rùn)滑油的飛濺來(lái)實(shí)現(xiàn)。為此，通常是在從動(dòng)齒輪的前端近主動(dòng)齒輪處的主減速殼的內(nèi)壁上設(shè)一專(zhuān)門(mén)的集油槽，將飛26濺到殼體內(nèi)壁上的部分潤(rùn)滑油收集起來(lái)再經(jīng)過(guò)近油孔引至前軸承圓錐滾子的小端處，由于圓錐滾子在旋轉(zhuǎn)時(shí)的泵油作用，使?jié)櫥陀蓤A錐滾子的下端通向大端，并經(jīng)前軸承前端的回油孔流回驅(qū)動(dòng)橋殼中間的油盆中，使?jié)櫥偷玫窖h(huán)。這樣不但可使軸承得到良好的潤(rùn)滑、散熱和清洗，而且可以保護(hù)前端的油封不被損壞。為了保證有足夠的潤(rùn)滑油流進(jìn)差速器，有的采用專(zhuān)門(mén)的倒油匙。為了防止因溫度升高而使主減速器殼和橋殼內(nèi)部壓力增高所引起的漏油，應(yīng)在主減速器殼上或橋殼上裝置通氣塞，后者應(yīng)避開(kāi)油濺所及之處。加油孔應(yīng)設(shè)置在加油方便之處，油孔位置也決定了油面位置。放油孔應(yīng)設(shè)在橋殼最低處，但也應(yīng)考慮到汽車(chē)在通過(guò)障礙時(shí)放油塞不易被撞掉。3.9 本章小結(jié)本章根據(jù)所給參數(shù)確定了主減速器的參數(shù)，對(duì)主減速器齒輪計(jì)算載荷的計(jì)算、齒輪參數(shù)的選擇，螺旋錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算與強(qiáng)度計(jì)算并對(duì)主減速器齒輪的材料及熱處理，軸承的預(yù)緊，主減速器的潤(rùn)滑等做了必要的交待。選擇了機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。27第 4 章 差速器設(shè)計(jì)4.1 差速器的作用差速器作用：分配兩輸出軸轉(zhuǎn)矩，保證兩輸出軸有可能以不同角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。 本次設(shè)計(jì)選用的普通錐齒輪式差速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作平穩(wěn)可靠，適用于本次設(shè)計(jì)的汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋。4.2 對(duì)稱(chēng)式圓錐行星齒輪差速器由于本車(chē)為中型汽車(chē)，則普通的對(duì)稱(chēng)式圓錐行星齒輪差速器(如圖 4.1)由差速器左圖 4.1 普通的對(duì)稱(chēng)式圓錐行星齒輪差速器殼為整體式，2 個(gè)半軸齒輪，4 個(gè)行星齒輪，行星齒輪軸，半軸齒輪以及行星齒輪墊片等組成。由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)、制造方便、用在公路汽車(chē)上也很可靠等優(yōu)點(diǎn)，所以本設(shè)計(jì)采用采用該結(jié)構(gòu)。由于差速器殼是裝在主減速器從動(dòng)齒輪上，故在確定主減速器從動(dòng)齒輪尺寸時(shí)，應(yīng)考慮差速器的安裝。差速器的輪廓尺寸也受到從動(dòng)齒及主動(dòng)齒輪導(dǎo)向軸承支座的限28制。普通圓錐齒輪差速器的工作原理圖，如圖 4.2 所示：圖 4.2 普通圓錐齒輪差速器的工作原理圖4.2.1 差速器齒輪的基本參數(shù)選擇(1)行星齒輪數(shù)目的選擇 4 個(gè)行星齒輪。(2)行星齒輪球面半徑 (mm)的確定 圓錐行星齒輪差速器的尺寸通常決定于行BR星齒輪背面的球面半徑 ，它就是行星齒輪的安裝尺寸，實(shí)際上代表了差速器圓錐齒輪的節(jié)錐距，在一定程度上表征了差速器的強(qiáng)度。球面半徑可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定：=63.51(mm) (4.1)3jBTKR?圓整取 =75mmB式中： ——行星齒輪球面半徑系數(shù)，2.52～2.99 ， ，取 2.52；K確定后，即根據(jù)下式預(yù)選其節(jié)錐距：BR=(0.98～0.99) =62.23～62.87mm 取 64mm (4.2)0ABR(3)行星齒輪 與半軸齒輪齒數(shù)的選擇 為了得到較大的模數(shù)從而使齒輪有較高的強(qiáng)度，應(yīng)使行星齒輪的齒數(shù)盡量少，但一般不應(yīng)少于 10。半軸齒輪的齒數(shù)采用14～25。半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比多在 1.5～2 范圍內(nèi)。取 =12， =20。1z229在任何圓錐行星齒輪式差速器中，左、右兩半軸齒輪的齒數(shù) 之和，必須RLz2,能被行星齒輪的數(shù)目 n 所整除，否則將不能安裝，即應(yīng)滿(mǎn)足：= =11 (4.3)zrL2?40(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 先初步求出行星齒輪和半軸齒輪的節(jié)錐角 ：21,?(4.4);03.59arctn;96.30arctn12212????zz?式中： ——行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)。21,z再根據(jù)下式初步求出圓錐齒輪的大端模數(shù)：=5.49 (4.5)2010sinsi2??zAzm?取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) 6；式中： 在前面已初步確定。210,zA算出模數(shù)后，節(jié)圓直徑 d 即可由下式求得：(4.6)mzdmz120;721 ??(5)壓力角 目前汽車(chē)差速器齒輪大都選用 的壓力角，齒高系數(shù)為 0.8，?'3?最少齒數(shù)可減至 10，并且再小齒輪(行星齒輪)齒頂不變尖的情況下還可由切相修正加大半軸齒輪齒厚，從而使行星齒輪與半軸齒輪趨于等強(qiáng)度。(6)行星齒輪安裝孔直徑 及其深度 L 的確定 行星齒輪安裝孔 與行星齒輪名義? ?直徑相同，而行星齒輪安裝孔的深度 L 就是行星齒輪在其軸上的支承長(zhǎng)度。=37.21(mm) 1.?L nlTc??][10.32??=33.82 mm (4.7)nlC][1.03???式中： 差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩 16672 ；0TmN?n——行星齒輪數(shù) 4；——行星齒輪支承面中點(diǎn)到錐頂?shù)木嚯x， mm. ， 是半軸齒輪齒l '25.0dl?'面寬中點(diǎn)處的直徑 ,l=48mm;2'28.0d?[ ]——支承面的許用擠壓應(yīng)力，取為 69MPa。c?4.2.2 差速器齒輪的幾何尺寸計(jì)算與強(qiáng)度計(jì)算30表 4.1 為汽車(chē)差速器用直齒錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算步驟，表中計(jì)算用的弧齒厚系數(shù) τ 見(jiàn)圖 4.3。表 4.1 汽車(chē)差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算表序號(hào) 項(xiàng) 目 計(jì) 算 公 式 及 結(jié) 果1 行星齒輪齒數(shù) 12?z2 半軸齒輪齒數(shù) 023 模數(shù) 6m4 齒面寬 =19.2mm,取 F=22m03.AF?5 齒工作高 =1.6m=9.6mmgh6 齒全高 h=1.788m+0.051=10.779mm7 壓力角 '32??8 軸交角 ??909 節(jié)圓直徑 mzdmzd120;712?10 節(jié)錐角 ;3.59arctn96.3arctn122 ??z??11節(jié)錐距 A = 1si= =69.98mm02i12 周節(jié) t=3.1416m=18.85mm13 齒頂高' ' '122210.376.;[.4].8()ghmhmZ??????14 齒根高 “' “'1122.78.508;4h?15 徑向間隙 79gch????16 齒根角“ “1 21 20 0artn3.6;arctn5.oAA???17 面錐角 0201.956.7??? ?18 根錐角 11227;3RR????19 外圓直徑 ' '0 02cos83cos13dhmdhm????20 節(jié)錐頂點(diǎn)至齒輪外緣距離' '2 1112in56.;in7.0???