基于ADAMS的汽車主減速器設(shè)計(jì)

基于ADAMS的汽車主減速器設(shè)計(jì),基于,ADAMS,汽車,減速器,設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告(論文) 報(bào)告(論文)題目： 基于ADAMS的汽車主減速器 設(shè)計(jì)與仿真 作者所在系部： 機(jī)電工程學(xué)院 作者所在專業(yè)： 車輛工程 作者所在班級(jí)： B13141 作 者 姓 名 ： 王杰 作 者 學(xué) 號(hào) ： 201322190 指導(dǎo)教師姓名： 臧繼嵩 完 成 時(shí) 間 ： 2017.5 北華航天工業(yè)學(xué)院教務(wù)處制 摘要 汽車主減速器是汽車驅(qū)動(dòng)橋中非常重要的傳力部件，主減速器也是汽車上最關(guān)鍵的部件之一。 本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)是為汽車設(shè)計(jì)一個(gè)結(jié)構(gòu)合理、工作性能可靠的主減速器。該主減速器將設(shè)計(jì)成單級(jí)圓柱齒輪減速器。與多級(jí)主減速器相比，可以保證離地間隙較小，但不影響傳動(dòng)比，此外單級(jí)主減速器還具有很多優(yōu)點(diǎn)，比如結(jié)構(gòu)緊湊，噪聲小，以及使用壽命長(zhǎng)。本次設(shè)計(jì)包括了單級(jí)主減速器的各零部件的設(shè)計(jì)以及其相應(yīng)參數(shù)的設(shè)計(jì)和校核過(guò)程。設(shè)計(jì)的內(nèi)容為：主減速器齒輪和軸的設(shè)計(jì)，主減速器結(jié)構(gòu)的選擇。主減速器在汽車傳動(dòng)系中的主要作用是減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩，通過(guò)齒數(shù)少的圓柱齒輪與齒數(shù)多的圓柱齒輪嚙合傳動(dòng)。 設(shè)計(jì)好減速器后通過(guò)ADAMS軟件對(duì)設(shè)計(jì)好的準(zhǔn)雙曲線圓柱齒輪仿真，對(duì)建立好的齒輪模型添加約束使之運(yùn)動(dòng)，結(jié)合實(shí)際計(jì)算和測(cè)試的結(jié)果，采用虛擬樣機(jī)技術(shù)研究準(zhǔn)雙曲線齒輪，將實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算出的結(jié)果和動(dòng)力學(xué)仿真得出的結(jié)果對(duì)比分析，得出主減速器準(zhǔn)雙曲面齒輪運(yùn)動(dòng)和工作狀況，為本次設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的理論依據(jù)。 關(guān)鍵詞：主減速器 傳動(dòng)比 典型工況分析 動(dòng)力學(xué)仿真 Abstract： Automobile reduction final drive is one of the best impossible parts in automobile gearing.It can change speed and driving tuist within a big scope. The ?aim is to?the?car?to?be?reasonable,The graduation design is designed for the car reasonable structure, reliable performance of the main reducer.This?main?gear?box?is?composed?of?a?level?of?gear?reductions.Compares?with?the?Multi - stage main reducer,this kind of design Can ensure that the ground clearance is small.But does not affect the transmission ratio.after that, single-stage main reducer also has many good advantages,for example the?noise of single-stage main reducer?is?smaller,can use a?long?time and?so?on?.The?design?mainly?includes:Main?gear?box?structure?choice,verification of the corresponding parameters.The?main use of the ?reducer?in?the?transmission?lines?used?to?reduce?vehicle?speed,also increased?the?torque.Through the small number of teeth to promote the more number of cylindrical gears cylindrical gear drive. The dynamic model of?hypoid?gears?is?established?by Adams software,and the driving force are considered.Then. Add a constraint on the established gear model to make it move.finally ,through?the?comparative?analysis?of?the?actual?testing?results,and?the?dynamic?simulation?results.The actual compare of the design by the calculated results and so on .simulation of the results then analysis it.Verify the design by theoretical basis. key?words : Main?reducer Gear Check transmission ratio dynamics simulation 1 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 北華航天工業(yè)學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性及知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于ADAMS的汽車主減速器的 設(shè)計(jì)與仿真 是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)（論文）不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的作品或成果。對(duì)本設(shè)計(jì)（論文）的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。因本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）引起的法律結(jié)果完全由本人承擔(dān)。 本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成果歸北華航天工業(yè)學(xué)院所有。本人遵循北華航天工業(yè)學(xué)院有關(guān)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的相關(guān)規(guī)定，提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本。本人同意北華航天工業(yè)學(xué)院有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以營(yíng)利為目的的前提下，可以公布非涉密畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的部分或全部?jī)?nèi)容。 特此聲明 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 年 月 日 目 錄 摘要 1 Abstract： 2 第1章 引言 1 1.1課題研究的目的及意義? 1 1.2汽車主減速器發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì) 1 1.3課題研究的內(nèi)容? 2 1.3.1主減速器齒輪的類型 2 1.3.2主減速器的減速型式? 3 1.3.3 汽車主減速器的仿真 3 第2章?汽車主減速器設(shè)計(jì)計(jì)算 4 2.1主減速器齒輪的設(shè)計(jì) 4 2.1.1選擇齒寬系數(shù) 4 2.1.2 壓力角α的選擇 4 2.1.3選擇主、從動(dòng)圓柱齒輪齒數(shù) 4 2.1.4 初選螺旋角 4 2.1.5其他尺寸的選擇 5 2.1.6齒面接觸疲勞強(qiáng)度的計(jì)算 5 2.1.7 齒輪相關(guān)參數(shù)計(jì)算 7 2.1.8 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 7 2.1.9齒輪幾何尺寸計(jì)算 9 2.2齒輪軸的設(shè)計(jì) 12 2.2.1 軸直徑的設(shè)計(jì) 13 2.2.2 計(jì)算軸各段長(zhǎng)度 14 2.2.3 軸的強(qiáng)度校核 16 2.3 主減速器其他零部件的設(shè)計(jì) 19 2.3.1主減速器概述 19 2.3.2主減速器方案的選擇? 20 2.3.3 主減速器零部件設(shè)計(jì) 20 第3章 汽車主減速器的仿真 29 3.1 ADAMS仿真概述 29 3.2主減速器齒輪運(yùn)動(dòng)仿真 29 3.3 結(jié)論分析 33 致謝 34 參考文獻(xiàn) 35 附表1 36 附表2 37 第1章 引言 1.1課題研究的目的及意義? 自從世界上第一臺(tái)汽車研發(fā)問(wèn)世以來(lái)，汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)便隨之誕生，并漸漸地對(duì)世界的發(fā)展和人們的生活產(chǎn)生越來(lái)越大的影響，同時(shí)也為人類的進(jìn)步作出了巨大的貢獻(xiàn)，可以說(shuō)汽車與我們的生活越來(lái)越密切。我們對(duì)汽車的產(chǎn)品也有了更為全面、深入的了解，這也需要我們握住“汽車設(shè)計(jì)”的發(fā)展方向，從而制造出更多更能適合我們的汽車。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是通過(guò)對(duì)汽車主減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算與仿真，使大家對(duì)汽車主減速器的設(shè)計(jì)與原理能有更好的認(rèn)識(shí)。綜合運(yùn)用我們?cè)诖髮W(xué)期間所學(xué)的理論、專業(yè)知識(shí)，設(shè)計(jì)一款滿足使用要求的主減速器。本次設(shè)計(jì)能更好的鞏固所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)自主查閱資料的能力，提高自我發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為畢業(yè)后進(jìn)入工作崗位工作奠定理論基礎(chǔ)。? 汽車主減速器是汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中十分重要的部件之一。是連接發(fā)動(dòng)機(jī)和工作機(jī)的最有效裝置，它能夠?qū)?lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩傳給汽車車輪，實(shí)現(xiàn)降低轉(zhuǎn)速同時(shí)增大扭距的目的。汽車主減速器可以提高汽車的行駛平穩(wěn)性和通過(guò)性使駕駛汽車時(shí)更加舒適。主減速器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)和差速器之間，這可以減小萬(wàn)向傳動(dòng)裝置、變速箱等主減速器前面的傳動(dòng)部件所傳遞的扭矩，同時(shí)也可以減小變速箱箱體的大小，使操控更加靈敏省力，同時(shí)也可以節(jié)省汽車百公里的油耗。 在全球石油價(jià)格不斷上漲的今天，人們也越來(lái)越關(guān)心汽車的經(jīng)濟(jì)性，這不僅僅只對(duì)與小汽車，這對(duì)所有類型汽車都有作用，各汽車生產(chǎn)廠家都在致力于提高燃油經(jīng)濟(jì)性以此來(lái)增強(qiáng)其產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力，降低油耗不僅僅是在發(fā)動(dòng)機(jī)的工作上節(jié)油，還需要從傳動(dòng)系中增加系統(tǒng)傳動(dòng)的效率，因此本次汽車主減速器的設(shè)計(jì)顯得十分重要。 1.2汽車主減速器發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì) 現(xiàn)如今汽車領(lǐng)域的發(fā)展可謂日新月異。新的設(shè)計(jì)理論層出不窮，各種新技術(shù)應(yīng)用在不同汽車上，加工工藝也日益精湛，新型材料的發(fā)現(xiàn)也對(duì)汽車的發(fā)展起了提供了更多的選擇，汽車零件的結(jié)構(gòu)也在傳統(tǒng)形式的基礎(chǔ)上有了很大的改善．這些新型材料的應(yīng)用，使汽車更具有舒適性，增加了汽車的安全性和可靠性。 我國(guó)汽車主減速器的研發(fā)創(chuàng)新設(shè)計(jì)還存在很多缺點(diǎn)和不足：一是主減速器設(shè)計(jì)研發(fā)以外資或合資為主具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的較少。二是不同地區(qū)生產(chǎn)廠家溝通合作較少，產(chǎn)品之間相互合作力的密切程度有待提高。三是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)不公正，各企業(yè)生產(chǎn)盈利普遍不高，生產(chǎn)的產(chǎn)品技術(shù)含量低，但與此同時(shí)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展又迎來(lái)一個(gè)新的機(jī)遇。那便是計(jì)算機(jī)技術(shù)在汽車生產(chǎn)設(shè)計(jì)研發(fā)中的作用越來(lái)越大，汽車減速器的發(fā)展將迎來(lái)新的機(jī)遇，從經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)、公司之間的合作，甚至是汽車排放量等多個(gè)領(lǐng)域迎來(lái)重大改善，這將更好地推動(dòng)汽車行業(yè)向著更好的方向發(fā)展。 現(xiàn)如今汽車各個(gè)的零部件的生產(chǎn)進(jìn)入單獨(dú)化，不在是以往的整個(gè)汽車生產(chǎn)相連，這樣做可以使設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)效果，設(shè)計(jì)更加專業(yè)，同時(shí)加強(qiáng)了各企業(yè)間的相互合作，要掌握汽車發(fā)展的規(guī)律和方向，努力追趕世界的腳步。我國(guó)自主研發(fā)設(shè)計(jì)的汽車主減速器也將擁有更巨大的發(fā)展空間，具有更美好闊的市場(chǎng)前景。 目前我國(guó)的汽車主減速器設(shè)計(jì)研發(fā)仍存在諸多問(wèn)題，新產(chǎn)品的研究和開(kāi)發(fā)較少創(chuàng)新意識(shí)較差、缺乏國(guó)外那種更為科學(xué)的管理方式，企業(yè)現(xiàn)用的生產(chǎn)設(shè)備老化嚴(yán)重等等。這導(dǎo)致了我們生產(chǎn)的產(chǎn)品精度較低自動(dòng)化水平較低，自主品牌較少，無(wú)法與世界上大的生產(chǎn)企業(yè)相競(jìng)爭(zhēng)。這需要我們加快技術(shù)創(chuàng)新的步伐、提高生產(chǎn)技術(shù)，提高我們的管理水平，早日趕上世界先進(jìn)生產(chǎn)廠家，早日研發(fā)設(shè)計(jì)出能夠適應(yīng)中國(guó)國(guó)情的汽車主減速器，早日實(shí)現(xiàn)由中國(guó)制造邁向中國(guó)創(chuàng)造。在東方汽車公司實(shí)習(xí)時(shí)我們也見(jiàn)到了許多新產(chǎn)品，新理念。各工廠分工合作，與此同時(shí)與沿海較先進(jìn)的廠家密切合作，生產(chǎn)的產(chǎn)品也一度銷往東南亞甚至西方國(guó)家，可以說(shuō)我國(guó)的主減速器得設(shè)計(jì)研發(fā)在迅速進(jìn)步。希望能早日實(shí)與世界先進(jìn)技術(shù)的接軌。 在設(shè)計(jì)研發(fā)上，CAD、CAE等計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)漸漸成熟并應(yīng)用在汽車研發(fā)設(shè)計(jì)中，AUT、proE等軟件的應(yīng)用大大方便了我們的設(shè)計(jì)研發(fā)，使主減速器無(wú)論是結(jié)構(gòu)還是性能，包括齒輪的加工，都變得更加方便高效。數(shù)模的建立、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的仿真技術(shù)等在汽車設(shè)計(jì)中的作用越來(lái)越大;減速器各零部件的設(shè)計(jì)初步實(shí)現(xiàn)了虛擬化，科學(xué)化。汽車主減速器設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品更加精確，參數(shù)的計(jì)算更加快速準(zhǔn)確，產(chǎn)品的形狀尺寸設(shè)計(jì)更加合理，更宜于設(shè)計(jì)的產(chǎn)品批量生產(chǎn)，更加適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)的多樣化需要，滿足不同類型消費(fèi)者的需求。跟上產(chǎn)品更新?lián)Q代的腳步，滿足這個(gè)快速變化的市場(chǎng)需求。 總的來(lái)說(shuō)，現(xiàn)如今汽車主減速器發(fā)展朝著高精度、高效率、低成本、更靈便、更環(huán)保的方向發(fā)展。在相同的條件下，相同的車型對(duì)零部件的使用壽命有了更高的要求，相同的車型對(duì)汽車的個(gè)性能指標(biāo)也要求更高，一款車也不在局限于一個(gè)地區(qū)的使用，這便要求其適應(yīng)不同環(huán)境的能力更強(qiáng);對(duì)主減速器的使用要求更是如此。如何設(shè)計(jì)出壽命更長(zhǎng)、更加高效輕便、噪音更低、強(qiáng)度更大，潤(rùn)滑和密封性能更高的汽車主減速器，這迫切需要我們?nèi)パ邪l(fā)設(shè)計(jì)。 1.3課題研究的內(nèi)容? 1.3.1主減速器齒輪的類型 主減速器種類樣式繁多，將減速器分類若是根據(jù)減速器傳動(dòng)類型分類有：齒輪減速器、行星齒輪減速器和蝸桿減速器還有就是這些減速器混搭使用的多級(jí)減速器。在現(xiàn)代汽車使用的減速器中，使用的最多的單級(jí)汽車減速器是螺旋錐齒輪減速器還有就是雙曲面齒輪減速器這兩種。在雙級(jí)主減速器中，通常還要加一組行星齒輪或者加一對(duì)斜齒圓柱齒輪（斜齒強(qiáng)度更高適用范圍更廣）。當(dāng)減速器作為輪邊減速器時(shí)，則通常采用斜齒圓柱齒輪減速器，采用普通的兩平行軸的形式布置，有時(shí)也使用行星齒輪的布置形式。在一些公共汽車、大型載貨汽車上，有時(shí)也采用蝸輪傳動(dòng)的汽車主減速器。 1.3.2主減速器的減速型式? 主減速器的減速型式有多種，按照齒輪的級(jí)數(shù)可分為：雙級(jí)主減速和單級(jí)主減速。? 這兩種不同類型的主減速器適用不同類型不同需求的汽車，不同類型的主減速器有不同的特點(diǎn)需要我們?nèi)ジ鶕?jù)不同的需要去選擇。我們本次畢業(yè)設(shè)計(jì)就是根據(jù)此次題目和數(shù)據(jù)，通過(guò)分析計(jì)算和研究，尋求滿足本次設(shè)計(jì)要求的減速器，需要我們計(jì)算齒輪的強(qiáng)度、軸的大小和尺寸，主減速器的大小和尺寸，應(yīng)考慮到減速器制造加工成本，了解不同類型的減速器的優(yōu)缺點(diǎn)。從而選出最優(yōu)方案，設(shè)計(jì)符合本次要求的汽車主減速器。 1.3.3 汽車主減速器的仿真 設(shè)計(jì)完成后，對(duì)減速器在ADAMS中進(jìn)行仿真，對(duì)所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出設(shè)計(jì)結(jié)論。在ADAMS中可以直接繪制減速器齒輪，然后施加約束，分別給高速軸添加速度，得出低速軸速度，給高速軸施加一個(gè)轉(zhuǎn)矩，得出軸向力、徑向力、轉(zhuǎn)矩的大小。 第2章?汽車主減速器設(shè)計(jì)計(jì)算 2.1主減速器齒輪的設(shè)計(jì) 齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中十分重要的傳動(dòng)形式之一，其應(yīng)用也十分廣泛，具有傳遞功率大，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)比很穩(wěn)定，傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)。這是其他機(jī)械傳動(dòng)所無(wú)法與之相提并論的。本次設(shè)計(jì)為汽車主減速器，齒輪設(shè)計(jì)成閉式漸開(kāi)線斜齒圓柱齒輪。設(shè)計(jì)要保證不會(huì)發(fā)生任何形式的齒輪失效，保證齒輪設(shè)計(jì)符合國(guó)家規(guī)定，在閉式齒輪傳動(dòng)中保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度達(dá)到需要的標(biāo)準(zhǔn)，由于該功率較大，還要考慮到齒輪的冷卻散熱。 2.1.1選擇齒寬系數(shù) 由齒輪的計(jì)算公式可知，輪齒越寬齒輪的承載能力越大；但齒寬過(guò)大會(huì)使齒面上的載荷分布不勻稱，所以齒寬系數(shù)應(yīng)該選取適當(dāng)。計(jì)算公式時(shí)，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)減速器，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-7選定出相應(yīng)的值。由于兩支撐相對(duì)于小齒輪對(duì)稱分布，所以值為 0.9～1.4之間。由于本次設(shè)計(jì)齒面均為硬齒面，取值應(yīng)靠下限。 2.1.2 壓力角α的選擇 壓力角的選擇對(duì)于齒輪設(shè)計(jì)十分重要，若增大壓力角α,輪齒的齒厚會(huì)隨之增大，齒輪的齒廓曲率半徑也會(huì)隨著壓力角的增大而增大之增加。雖然可以提高齒輪的彎曲強(qiáng)度，使齒輪更加的堅(jiān)實(shí)，增大了接觸強(qiáng)度，但是如果壓力角過(guò)大則會(huì)導(dǎo)致齒輪太厚，容易磨齒，產(chǎn)生更大的噪音等缺點(diǎn)，另外加工成本也會(huì)增加，所以壓力角應(yīng)該選擇一個(gè)適當(dāng)值。我國(guó)規(guī)定在選擇時(shí)一般齒輪的壓力角選取為α=20°為最佳。 該壓力角完全滿足本次設(shè)計(jì)需要，因此本次設(shè)計(jì)選擇壓力角為α=20°。 2.1.3選擇主、從動(dòng)圓柱齒輪齒數(shù)和 本次設(shè)計(jì)的主減速器轉(zhuǎn)速較高，又是在車內(nèi)的密閉空間內(nèi)，根據(jù)絕大部分車型的選擇，本次設(shè)計(jì)選擇閉式齒輪傳動(dòng)，為了提高減速器齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性，減小齒輪間的沖擊震蕩，所以齒數(shù)應(yīng)該設(shè)計(jì)多一些為好。輪齒傳動(dòng)主要失效形式為磨損失效，為使本次設(shè)計(jì)的輪齒整體尺寸不至過(guò)大，故小齒輪應(yīng)該在滿足使用要求的情況下，選擇較小的齒數(shù)，對(duì)于 α=20°的標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪，國(guó)家規(guī)定一般應(yīng)取≥17。 本次設(shè)計(jì)初步選擇齒數(shù)為=20。則根據(jù)兩齒輪的傳動(dòng)比為4.5，可輕易求出=90。 2.1.4 初選螺旋角 本次設(shè)計(jì)的螺旋角是圓柱螺旋線的切線與通過(guò)切點(diǎn)的圓柱面直母線之間所夾的銳角，增大螺旋角β可以增大軸向重合度，提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性和降低噪聲，使傳動(dòng)平穩(wěn)。但增大螺旋角會(huì)增加軸向力，一般斜齒輪螺旋角在8°～20°，本次設(shè)計(jì)初選 已知數(shù)據(jù)如下表 表2-1 初始數(shù)據(jù) 最大功率 150KW 最大轉(zhuǎn)速 2500r/min 最大轉(zhuǎn)矩 350N?m 最高檔傳動(dòng)比 4.5 2.1.5其他尺寸的選擇　 1.已知，選取的小齒輪齒數(shù)＝20，大齒輪齒數(shù)＝90。 　　2.選取齒輪的精度等級(jí)。因齒輪加工采用調(diào)質(zhì)淬火的方式熱處理，輪齒幾乎不會(huì)有變形，所以不需要磨削，故齒輪直接選取7級(jí)精度。 3.考慮此減速器的功率較大，故由表《常用齒輪材料及其力學(xué)特性》選得大齒輪為45鋼，齒面硬度為280HBS，小齒輪的材料為40Cr，齒面硬度為240HBS。并經(jīng)調(diào)質(zhì)淬火的熱處理方式以增強(qiáng)其表面硬度。 2.1.6齒面接觸疲勞強(qiáng)度的計(jì)算 1.由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算小齒輪分度圓直徑 （2-1） ?。?）試選載荷系數(shù)Kt＝1.3； ?。?）已知小齒輪傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為=350N·m； （3）由表《圓柱齒輪的齒寬系數(shù)》再根據(jù)2.1.1選取齒寬系數(shù)值=1.0； （4）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-20查得區(qū)域系數(shù)； （5）由表《彈性影響系數(shù)》查得材料的彈性影響系數(shù)值=189.8； （6）由圖《齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限》查得小、大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度的極　　 限值分別為，； （7）已知兩齒輪傳動(dòng)比為μ=4.5。 （8）由公式計(jì)算重合度系數(shù)。 （2-2） ° （9）由公式可得螺旋角系數(shù) 2.我國(guó)汽車壽命一般為15年，而每天使用汽車時(shí)間一般不會(huì)超過(guò)8小時(shí)，為滿足不同人群的使用需求，選擇每天8小時(shí)的工作時(shí)間,每年使用300天。 取安全系數(shù)S＝1，由圖《接觸疲勞壽命系數(shù)》查得接觸疲勞壽命系數(shù)，；將結(jié)果帶入公式得 取兩者中較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即 可初步計(jì)算出小齒輪分度圓直徑為 3.計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù) -使用系數(shù)，取=1.25； -動(dòng)載系數(shù)，由表《動(dòng)載系數(shù)》查得=1.18； -齒間載荷分配系數(shù)，由表《齒間載荷分配系數(shù)》查得，=1.1； -齒向載荷分配系數(shù)，查表《齒向載荷分配系數(shù)》，由插值法取得 =1.43。 計(jì)算分度圓直徑 相應(yīng)齒輪模數(shù) 2.1.7 齒輪相關(guān)參數(shù)計(jì)算 　　　 1.計(jì)算齒輪的圓周速度v （2-3） 2.計(jì)算齒輪的齒寬b 2.1.8 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 1.彎曲強(qiáng)度的設(shè) （2-4） （1）試選載荷系數(shù)。 （2）由圖《彎曲疲勞壽命系數(shù)》查得彎曲疲勞壽命系數(shù)，。 （3）由圖《齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限》d查到大、小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限值分別為＝600MPa， ＝550MPa。 （4）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 　　　取彎曲疲勞安全系數(shù)S＝1.4，得 （5）計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度重合性系數(shù)。 （2-5） （6）計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度的螺旋角系數(shù)。 （7）計(jì)算大小齒輪的參數(shù)并加以比較 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-17查得小齒輪和大齒輪的齒形系數(shù) =2.650 ，=2.226。 由表<齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù)>可查得 =1.580，=1.764。 因?yàn)榇簖X輪的值大于小齒輪，所以取值為大齒輪的計(jì)算結(jié)果為最終結(jié)果。 （8）齒輪法向模數(shù)為 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算出來(lái)的的模數(shù)m大于由齒根疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，齒輪模數(shù)m的大小主要取決于齒輪彎曲強(qiáng)度，取決于齒輪的承載能力。而計(jì)算得出的承載能力，只跟齒輪分度圓直徑有關(guān)，由彎曲強(qiáng)度算得模數(shù)與實(shí)際模數(shù)更為相近，根據(jù)計(jì)算結(jié)果模數(shù)應(yīng)大于2.06又初步計(jì)算得齒輪模數(shù)為4.5，因此根據(jù)GB-1357取值，取得齒輪模數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值m＝3mm，而對(duì)應(yīng)計(jì)算出的分度圓直徑＝99.81mm，根據(jù)公式可得： 　　　　?。絛1/m＝99.81/3＝33.27，齒輪的齒數(shù)需取整，則取＝34 　　　　　　?。絬＝4.5×33.168=149.256，因兩齒輪齒數(shù)需要互為質(zhì)數(shù)，能更好地提高齒輪的壽命和耐磨性，故取=151 2.1.9齒輪幾何尺寸計(jì)算 1.計(jì)算兩齒輪間的中心距 考慮到模數(shù)取值增大了，在這里將中心距圓整為287mm。 2.按圓整后中心距修正螺旋角 3.計(jì)算小，大齒輪的分度圓直徑 4.計(jì)算齒輪的齒寬 考慮存在安裝誤差，并且為了保證齒輪正常嚙合，節(jié)省齒輪加工所需要的材料，要將小齒輪略微加寬，在這里根據(jù)計(jì)算結(jié)果我們?nèi)?108mm。大齒輪的齒寬等于設(shè)計(jì)計(jì)算出的齒輪寬度，即取=105mm。 5.齒輪強(qiáng)度校核 （1）齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 按之前計(jì)算出來(lái)的結(jié)果，根據(jù)如下公式計(jì)算 （2-6） 根據(jù)之前設(shè)計(jì)時(shí)的計(jì)算結(jié)果，已知=2.32，， ，，u=4.5， ， ， 將以上參數(shù)帶入公式，得到 齒面的接觸疲勞強(qiáng)度極限，滿足要求。 （2）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 根據(jù)如下公式 （2-7） —應(yīng)力修正系數(shù) —彎曲疲勞強(qiáng)度重合度系數(shù) —彎曲疲勞強(qiáng)度螺旋角系數(shù) 根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)的計(jì)算結(jié)果，已知，，， ，，，β=12.7°，=1，=4.5，=34 計(jì)算 ，。 將以上計(jì)算結(jié)果代入公式得 本次設(shè)計(jì)齒輪的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求。 表2-2 兩齒輪參數(shù) 序號(hào) 項(xiàng)目 代號(hào) 計(jì)算公式及計(jì)算結(jié)果 1 齒數(shù) 齒輪1 34 齒輪2 151 2 法向模數(shù) m 3 3 壓力角 20° 4 齒頂高系數(shù) 1 5 頂隙系數(shù) 0.25 6 螺旋角 β 14.78° 7 實(shí)際中心距 a 277.5 8 齒形角 20° 9 徑向 變位系數(shù) 齒輪1 0 齒輪2 0 10 全齒高 齒輪1 6.75 齒輪2 6.75 12 旋向 齒輪1 左旋 齒輪2 右旋 13 重合度系數(shù) ε 1.69 14 齒寬 齒輪1 108 齒輪2 105 15 分度圓直徑 齒輪1 105 齒輪2 468 16 齒頂高 齒輪1 3 齒輪2 3 齒輪參數(shù)公式見(jiàn)附錄1。 根據(jù)齒輪參數(shù)，在caxa中繪制出大齒輪，其中大齒輪形狀如下圖。 圖2-1 齒輪形狀 2.2齒輪軸的設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)主要取決于軸的安裝位置，軸上零件的類型、尺寸、數(shù)量等。設(shè)計(jì)時(shí)需根據(jù)不同情況進(jìn)行具體分析。為使齒輪軸承等有配合要求的零件拆裝方便，與此同時(shí)減少配合表面的擦傷，在配合軸段前應(yīng)采用較小的直徑，為便于安裝與軸做過(guò)盈配合的零件，軸在設(shè)計(jì)時(shí)不同軸段的軸肩應(yīng)設(shè)計(jì)成不同的尺寸，即設(shè)計(jì)成階梯軸。確定每一段軸的軸長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)盡可能使所設(shè)計(jì)的減速器結(jié)構(gòu)緊湊，保證零件之間的空間滿足安裝要求。與齒輪相配合的軸的段長(zhǎng)度一般齒輪要比軸長(zhǎng)2～3mm。 圖2-2 低速軸的配合例圖 2.2.1 軸直徑的設(shè)計(jì) 1.計(jì)算 按公式初步計(jì)算出軸的直徑，根據(jù)輸出軸的功率P和軸所承受的扭矩T，計(jì)算最小軸的小直徑（查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表15—3 取 c=104） （2-8） 因該軸段上需要設(shè)計(jì)一個(gè)鍵槽，考慮到挖去的鍵槽會(huì)減小軸的強(qiáng)度，可將d增大5%，調(diào)整直徑取整數(shù)為70mm。 2.計(jì)算 根據(jù)公式計(jì)算軸二的直徑，軸二的軸肩高度一般比軸一要大0.07～0.1倍可得 因?yàn)楸仨毞陷S承密封元件的要求，根據(jù)上述說(shuō)明，經(jīng)查國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)件尺寸表（密封裝置的國(guó)標(biāo)尺寸）知軸尺寸應(yīng)為尾數(shù)為0或5的整數(shù)。取 3.計(jì)算 軸三的尺寸由2.2已說(shuō)明，為方便拆卸和安裝，軸三應(yīng)比軸二寬(1～5)mm。 則=+(1～5)mm==81～85mm 且必須與和他相配合的軸承的內(nèi)徑一致，即尺寸為整五或者整十的尺寸。取圓整，初選軸承型號(hào)為6217,查表（GB/T 276-1994）可知，B=28mm，D=150mm。 4.計(jì)算 為與齒輪配合的軸段，軸直徑應(yīng)比大(1～5)mm。這樣可以使齒輪安裝時(shí)不會(huì)與其他軸發(fā)生摩擦，從而影響齒輪尺寸，使配合更準(zhǔn)確。 ’=+(1～5)mm==86～90mm 為裝配方便而加大直徑，應(yīng)取齒輪軸圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑，一般取尾數(shù)為0或5的尺寸作為齒輪軸直徑，根據(jù)計(jì)算結(jié)果?。? 5.計(jì)算 為齒輪軸軸肩，其保護(hù)和定位的作用，我國(guó)在齒輪設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)定，軸肩應(yīng)比齒輪軸高（0.07～0.1）倍，因此可計(jì)算出齒輪軸為 原理同上，應(yīng)取圓整直徑，因此可取 6.計(jì)算 在同一軸上的軸承可以選擇同一個(gè)型號(hào)，以便減少軸承類型和軸承尺寸設(shè)計(jì)，使拆裝更換零件，以及零件的加工更加方便快捷，尺寸設(shè)計(jì)的也更加緊湊。 齒輪軸各階梯軸段直徑如下表： 表2-3 軸各段直徑 名稱 直徑（mm） 70 80 85 90 100 85 2.2.2 計(jì)算軸各段長(zhǎng)度 1.計(jì)算 經(jīng)計(jì)算半聯(lián)軸器的長(zhǎng)度l=75mm，為保證軸端擋圈準(zhǔn)確地與半聯(lián)軸器相連接，與此同時(shí)有不會(huì)不壓在軸的端面上，對(duì)軸產(chǎn)生過(guò)大的負(fù)擔(dān)，因此設(shè)計(jì)該軸段軸的長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)使該段軸的長(zhǎng)度應(yīng)比l略長(zhǎng)一些，取 =100mm。 2.計(jì)算 軸的長(zhǎng)度應(yīng)與該軸上所連接的零部件的尺寸相對(duì)應(yīng)，因此軸段長(zhǎng)度應(yīng)大于該軸對(duì)應(yīng)的軸承端蓋的長(zhǎng)度。 （2-9） 本次設(shè)計(jì)所需要的軸承端蓋采用凸緣式軸承端蓋，取，其中為螺釘直徑M12，由軸承外徑查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表14-1，取=12mm。 （2-10） 式中，為箱體壁厚，取=9mm，所以 m=30mm。代入公式得 取 3.計(jì)算 長(zhǎng)度等于軸承寬度B，密封裝置長(zhǎng)度，擋圈長(zhǎng)度的和再多出2～3mm 即，=28+23+6+3=60mm。 4. 計(jì)算 軸應(yīng)比齒輪短2～3mm，由于選擇時(shí)確認(rèn)齒寬比軸寬3mm，因此的長(zhǎng)度可輕易求出 =b-3=105mm。 5.計(jì)算 軸尺寸與齒輪軸的尺寸有關(guān)，即該段軸長(zhǎng)主要起保護(hù)和定位所用，因此其長(zhǎng)度不需要太大，我國(guó)齒輪軸設(shè)計(jì)時(shí)一般取為齒輪軸直徑的0.07～0.1倍，而尺寸有不得小于5mm。因此可計(jì)算出大小為 （2-11） 為計(jì)算和設(shè)計(jì)方便，同時(shí)考慮到的尺寸，在草稿紙上計(jì)算出的尺寸后，可根據(jù)需要取 6.計(jì)算 主要是與個(gè)零件相連，因此其大小主要取決于與之相配合的標(biāo)準(zhǔn)件的尺寸，可計(jì)算 —擋油環(huán)寬度，mm。 各段軸長(zhǎng)度列表如下: 表2-4 軸各段長(zhǎng)度 名稱 長(zhǎng)度/mm 100 70 60 100 10 50 根據(jù)低速軸尺寸計(jì)算依據(jù)及公式，計(jì)算高速軸尺寸。 兩軸尺寸計(jì)算結(jié)果如下： 表2-5 兩軸計(jì)算尺寸 名稱 軸 長(zhǎng)度/mm 高速軸 100 70 60 100 10 50 低速軸 100 70 50 10 110 10 40 直徑/mm 高速軸 70 80 85 90 105 85 低速軸 75 80 85 88.5 102 88.5 85 2.2.3 軸的強(qiáng)度校核 在軸的校核計(jì)算中，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和實(shí)際受載荷情況進(jìn)行計(jì)算。因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的軸主要承受扭轉(zhuǎn)力矩，應(yīng)按照彎曲強(qiáng)度條件計(jì)算；其中一些軸還要承受彎矩，因此還要進(jìn)行彎曲強(qiáng)度的計(jì)算。 1.按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算軸的強(qiáng)度 按照軸的扭矩來(lái)計(jì)算軸的強(qiáng)度，軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件可按照如下公式計(jì)算 （2-12） 其中參數(shù)如下： —扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa； T—軸所受的扭矩，Nmm； —軸的抗扭截面系數(shù)，； P—軸所傳遞的功率，KW； n—軸的轉(zhuǎn)速，r/min； d—計(jì)算截面處軸的直徑，mm； ，見(jiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-3。 已知參數(shù)T=350Nm ，P=150KW, n=625r/min , d=70mm , =35～55MPa。 滿足扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件 2.按照彎矩強(qiáng)度條件校核 根據(jù)軸的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)尺寸，軸上相關(guān)零件通過(guò)各個(gè)力的作用，可得到各軸的強(qiáng)度校核計(jì)算。軸上的載荷主要是從軸上零件傳遞過(guò)來(lái)的，將軸上的載荷簡(jiǎn)化為集中應(yīng)力，軸上作用力最大的點(diǎn)為軸的中點(diǎn)。 按照以下順序計(jì)算 （1） 計(jì)算并畫出出軸的受力簡(jiǎn)圖 （2） 計(jì)算并畫出軸的彎矩圖 分別計(jì)算軸水平方向和垂直方向的彎矩，并按照結(jié)果繪制出水平方向的彎矩圖和垂直方向上的彎矩圖。總的彎矩M為 （2-13） （3） 計(jì)算并畫出軸的扭矩圖，如圖2-3。 計(jì)算軸受到的外力 已知低速軸小齒輪的分度圓直徑為105mm。 圓周力，徑向力以及軸向力的方向如圖2-3。 圖2-3 軸受力情況 （4）校核軸的強(qiáng)度 如上圖，已知軸的受力狀況，可針對(duì)其中受力較大的危險(xiǎn)截面做強(qiáng)度校核，按照第三強(qiáng)度理論，可計(jì)算出應(yīng)力大小 （2-14） σ—對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力； ι—扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力； α—折合系數(shù)。 其中彎曲應(yīng)力是對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，而扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力則不是，折合系數(shù)的選取與扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力有關(guān)，在扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力時(shí)，取α=1。 式中彎曲應(yīng)力，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力。 （2-15） W—軸的抗彎截面系數(shù)， —許用彎曲應(yīng)力，MPa ，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-1得 =275 MPa 將計(jì)算結(jié)果代入公式得 根據(jù)高速軸齒輪強(qiáng)度校核公式及方法，校核得低速軸同樣滿足強(qiáng)度要求，因此本次設(shè)計(jì)的兩個(gè)軸的強(qiáng)度滿足要求。 使用SolideWorks繪圖軟件繪制出齒輪軸尺寸輪廓如下： 圖2-4齒輪軸形狀 2.3 主減速器其他零部件的設(shè)計(jì) 2.3.1?主減速器概述 1.將萬(wàn)向傳動(dòng)裝置傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩傳遞給驅(qū)動(dòng)車輪。? 2.減小汽車傳動(dòng)系中傳動(dòng)零部件的轉(zhuǎn)速、增大傳動(dòng)的扭矩。? 3.當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車上布置成縱置時(shí)，主減速器還可以改變發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的旋轉(zhuǎn)方向。 4.汽車主減速器按照傳動(dòng)類型可分為齒輪減速器，蝸桿減速器和行星齒輪減速器以及它們互相組合形成的的減速器。 按照減速器傳動(dòng)的級(jí)數(shù)分類，可以分為單級(jí)主減速器和雙級(jí)主減速器。 按齒輪設(shè)計(jì)的形狀可將主減速器分為圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器、和圓錐-圓柱齒輪減速器。 按減速器傳動(dòng)設(shè)計(jì)的布置形式分類減速器又可以分為；展開(kāi)式、分流式、同軸式。 2.3.2 主減速器方案的選擇? 如果保持主動(dòng)齒輪分度圓直徑不變，從動(dòng)輪選擇圓柱齒輪傳動(dòng)作為動(dòng)齒輪的話，其直徑比螺旋錐齒輪要小。所以一般情況下，當(dāng)設(shè)計(jì)要求傳動(dòng)比大于4.5而且輪廓尺寸又不能過(guò)大時(shí)，采用圓柱齒輪傳動(dòng)更合理。由于本次所要設(shè)計(jì)的汽車的主減速器傳動(dòng)比為4.5，因此選用圓柱齒輪既可以減小減速器體積，又可以提高傳動(dòng)效率。故本次設(shè)計(jì)采用單級(jí)主減速器的圓柱齒輪傳動(dòng)。 圖2-5 減速器齒輪傳動(dòng)形式 圓柱齒輪減速器的齒輪采用滲碳、淬火的加工的方法，增加齒輪的承載能力、減小減速器傳動(dòng)過(guò)程中的噪聲。它具有傳動(dòng)時(shí)承載能力高、使用壽命長(zhǎng)、減速器整體體積較小、傳動(dòng)效率高、減速器重量輕等優(yōu)點(diǎn)，輸入軸與輸出軸平行分布，可將傳動(dòng)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩直接傳遞給下一軸，且不改變傳動(dòng)方向，而且圓柱齒輪減速器滿足本次設(shè)計(jì)要求。 圓柱齒輪齒輪形式可做成直齒、斜齒和人字齒，直齒用于速度較低的地方（）,不滿足設(shè)計(jì)要求，斜齒輪可用于轉(zhuǎn)速較高的傳動(dòng)，本次設(shè)計(jì)已計(jì)算出高速軸最高轉(zhuǎn)速約為10.86m/s。滿足該設(shè)計(jì)要求。人字齒輪用于載荷較重的傳動(dòng)中，箱體為常用鑄鐵制成，雖然滿足本次設(shè)計(jì)要求，但加工制造成本過(guò)高，所以本次設(shè)計(jì)的齒輪選為斜齒圓柱齒輪。 2.3.3主減速器零部件設(shè)計(jì) 箱體是減速器的重要組成部件，是傳動(dòng)齒輪的基座，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使其具有足夠的強(qiáng)度和剛度，箱體加工時(shí)多采用灰鑄鐵制造。除了對(duì)齒輪、軸做了重要設(shè)計(jì)外，還要對(duì)齒輪的箱體結(jié)構(gòu)，潤(rùn)滑方式，齒輪的安裝等方面進(jìn)行細(xì)心設(shè)計(jì)。為方便加工制造，以及零件的更換，對(duì)箱內(nèi)零件的設(shè)計(jì)，多采用國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)零部件，從而達(dá)到通用、簡(jiǎn)易的目的。為了便于內(nèi)部零部件的安裝和拆卸，采用上下箱體分開(kāi)鑄造加工，并且通過(guò)螺栓相互連接的方式，與此同時(shí)為了增加箱體的強(qiáng)度和剛度使其能夠穩(wěn)定兩軸及齒輪。因此對(duì)箱體添加了支撐，更好地達(dá)到設(shè)計(jì)使用要求。 1.滾動(dòng)軸承的選擇 （1）根據(jù)本次設(shè)計(jì)一般汽車的工作狀況和汽車的工作條件。載荷平穩(wěn)，以及軸承主要受到軸向力，考慮到汽車行駛的路況不一定完好，會(huì)有一定的顛簸，并且因齒輪為斜齒輪，則必會(huì)產(chǎn)生軸向力和徑向力，所選擇的滾動(dòng)軸承應(yīng)具能承受徑向載荷。通過(guò)查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》表13-1，對(duì)比不同滾動(dòng)軸承，本次設(shè)計(jì)選擇深溝球軸承。該軸承能在較高轉(zhuǎn)速下工作，可承受徑向和軸向載荷。相應(yīng)段軸徑的尺寸大小已知，根據(jù)GB/T 292-1994選滾動(dòng)軸承。高速軸選擇6216 GB/T 276-1994低速軸選擇6217GB/T 276-1994型號(hào)。 內(nèi)徑：=80mm,=85mm 外徑：=140mm.=150mm 寬度：=26mm，=28mm （2）高速軸滾動(dòng)軸承的校核 對(duì)于軸承，當(dāng)他所承受的載荷恰好為C時(shí)（C是基本額定動(dòng)載荷），軸承的基本壽命為r，但當(dāng)載荷不是基本額定動(dòng)載荷時(shí)有以下公式計(jì)算得出。 圖2-6 軸承的載荷壽命曲線 （2-16） —軸承壽命，單位是r。 —指數(shù)。球軸承=3；滾子軸承。 實(shí)際計(jì)算時(shí)，時(shí)間的單位為小時(shí)比較方便。 （2-17） 載荷P和轉(zhuǎn)速n數(shù)值已知，預(yù)期計(jì)算壽命的值為 表2-6 推薦的軸承預(yù)期計(jì)算壽命 此次設(shè)計(jì)的軸承為車用減速器，屬于間斷使用的機(jī)械，且隨意停車熄火。計(jì)算壽命在3000～8000h即可達(dá)標(biāo)。因此初步確定選用的軸承滿足使用壽命要求。 滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷是在一定條件下確定的，實(shí)際中軸承一般會(huì)同時(shí)承載徑向載荷和軸向載荷，因此進(jìn)行軸承設(shè)計(jì)時(shí)需考慮兩種載荷。由如下公式計(jì)算 （2-18） （2-19） —溫度系數(shù)，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表13-4，選取=1.00； —徑向載荷； —軸向載荷； —載荷系數(shù)，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表13-6，查得=1.2～1.8。 徑向力 軸向力 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表13-5，可查閱X=0.41，則Y=0.87。 因此該軸承承受的力滿足設(shè)計(jì)要求，軸承壽命滿足設(shè)計(jì)要求，故該軸承滿足設(shè)計(jì)要求。 2.鍵的選擇 （1）鍵是用來(lái)鏈接軸和齒輪，或者實(shí)現(xiàn)軸和其他零部件之間的連接，實(shí)現(xiàn)連接件與被連接件之間軸向的固定，鍵有平鍵、半圓鍵、楔鍵等，根據(jù)不同需要選擇不同類型的鍵。本次設(shè)計(jì)選用普通平鍵圓頭的即可。鍵是標(biāo)準(zhǔn)件，根據(jù)國(guó)標(biāo)選擇，同時(shí)也要使之滿足使用強(qiáng)度要求。 根據(jù)軸徑的尺寸，由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得； 高速軸的鍵為：鍵18×11×90 GB/T1096-2003 大齒輪與軸連接的鍵為：鍵 20×12×90 GB/T1096-2003 軸與聯(lián)軸器連接的的鍵為：鍵 18×11×90 GB/T1096-2003 （2） 鍵的強(qiáng)度校核 本次設(shè)計(jì)選用的是半圓鍵，因用于連接齒輪與軸，故主要失效形式是工作面被受擠壓力作用失效，故應(yīng)校核各工作面的抗擠壓強(qiáng)度。鍵的寬度和高度是從標(biāo)準(zhǔn)中選取出來(lái)的，長(zhǎng)度L為根據(jù)情況選取的。當(dāng)傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，為了方便計(jì)算，把鍵和軸視為一體，并將受力用集中應(yīng)力F代替。 圖2-7 圓頭鍵連接圖形 計(jì)算時(shí)假設(shè)壓力在鍵長(zhǎng)方向上是均勻分布，沿鍵寬方向?yàn)槿切畏植?。? ,可得到工作面上的壓力為 （2-20） 擠壓強(qiáng)度條件為 （2-21） 其中：T—傳遞的轉(zhuǎn)矩，Nm d—軸的直徑，mm b—鍵的寬度，mm l—鍵的長(zhǎng)度，mm f—摩擦系數(shù)，一般f=0.12～0.17 —許用擠壓應(yīng)力，MPa。 已知T=350Nm , d=90mm , b=20mm , l=90mm , 取f=0.15 , 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6-2選取=100MPa。 將以上參數(shù)帶入公式 所以擠壓強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。 按照切向強(qiáng)度計(jì)算鍵強(qiáng)度： 切向鍵連接的主要失效形式是工作面被壓潰，由鍵軸看成一個(gè)整體，可得受力平衡條件 （2-22） 切向強(qiáng)度計(jì)算時(shí)鍵的擠壓強(qiáng)度條件 （2-23） t—鍵槽深度，mm C—鍵的倒角尺寸。 根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)鍵的選擇，可知t=9mm , C=2mm 。將數(shù)據(jù)代入公式 鍵的切向壓力也滿足設(shè)計(jì)要求，因此該鍵的設(shè)計(jì)滿足強(qiáng)度要求。 3.聯(lián)軸器的選擇 聯(lián)軸器是用來(lái)聯(lián)接兩根軸的，使兩軸共同旋轉(zhuǎn)并傳遞扭矩的裝置，部分聯(lián)軸器還有緩沖、減振的作用。 根據(jù)軸徑的和由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》表13-1的GB/T 3852-1997 選擇聯(lián)軸器的型號(hào)： 軸孔直徑：d=100mm； 長(zhǎng)度： L=212mm。 4.通氣器 由于減速器在工作過(guò)程中箱體內(nèi)的溫度會(huì)升高，氣體由于熱脹冷縮的原理而膨脹，從而導(dǎo)致減速箱體內(nèi)的壓力上升，這對(duì)于齒輪的傳動(dòng)以及潤(rùn)滑十分不利，為了保證減速箱內(nèi)氣體能自由排出，使箱體內(nèi)的壓力保持平衡，通常需要在箱體上設(shè)計(jì)通氣孔，根據(jù)本次設(shè)計(jì)的箱體結(jié)構(gòu)大小，選擇通氣器，采用M20×1.5。 5.油面指示器 油面指示器是為了方便我們檢查減速箱體內(nèi)剩余的潤(rùn)滑油的高度而設(shè)計(jì)的，保證減速箱體內(nèi)潤(rùn)滑油的剩余量在適當(dāng)深度，這樣便于我們?cè)诓淮蜷_(kāi)減速器箱體的情況下查看油面高度，更好地保護(hù)齒輪，通常油面指示器采用的是游標(biāo)尺，而游標(biāo)尺也滿足本次設(shè)計(jì)要求，故本次設(shè)計(jì)也采用游標(biāo)尺。 選用游標(biāo)尺M(jìn)20。 6.放油螺塞 放油孔是放油時(shí)，排放污油的地方，為了便于把污油排放干凈，放油孔應(yīng)略低于油底面，因此設(shè)計(jì)放油孔在邊角處略低與油底面的地方，這樣不會(huì)影響減速器的運(yùn)轉(zhuǎn)，拆裝也方便。為防止漏油，在使用時(shí)需用螺塞將放油孔堵上，螺塞的大小應(yīng)與該孔相匹配。 選用外六角油塞及墊片M20×1.5。 7.軸承蓋的選擇 為固定軸的軸向位置，使之不產(chǎn)生滑移，同時(shí)軸承端蓋又能承受來(lái)自軸的軸向載荷，軸兩端選用軸承端蓋來(lái)固定其位置，采用六角螺栓將軸承端蓋固定在箱體上。 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表14-1，查得軸承端蓋的尺寸及規(guī)格。 確定軸承尺寸后，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選擇適當(dāng)型號(hào)的螺釘和螺栓： 螺釘型號(hào)：GB/T 70.1-2000 M12×30,材料Q235； 高速軸軸承蓋上的螺釘：GB/T 70.1-2000 M12×30,材料Q235； 低速軸軸承蓋上的螺釘：GB/T 70.1-2000 M12×30,材料Q235； 螺栓：GB/T 5782-2000 M10×80，材料Q235。 8.起吊裝置的選擇 為了便于安裝拆卸的搬運(yùn)過(guò)程，在箱體應(yīng)設(shè)計(jì)起吊裝置，在箱體兩側(cè)設(shè)計(jì)出起吊裝置。 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》表14-8采用箱座吊耳，雙螺釘起吊螺釘?shù)牡醵? 9.潤(rùn)滑與密封 （1）齒輪的潤(rùn)滑 一般通過(guò)使用潤(rùn)滑劑來(lái)達(dá)到潤(rùn)滑的目的。另外，潤(rùn)滑劑還有防銹、減振、密封、傳遞動(dòng)力等作用。充分利用潤(rùn)滑技術(shù)能顯著提高齒輪的使用性能和壽命并減少能源消耗。 本次設(shè)計(jì)的齒輪為閉式齒輪傳動(dòng)，潤(rùn)滑方式與圓周速度有關(guān)，由于該減速器為單級(jí)圓柱齒輪減速器，速度ν<12m/s，因此齒輪的潤(rùn)滑方式采用浸油潤(rùn)滑，浸油深度h約為1個(gè)齒高即可滿足設(shè)計(jì)需求，但浸油深度又不得小于10mm，所以本次設(shè)計(jì)采用的浸油高度約為15mm。油量多少與傳遞的功率有關(guān)，為滿足潤(rùn)滑要求，油面高度設(shè)計(jì)約為50mm。 （2）潤(rùn)滑油的選擇 考慮到該潤(rùn)滑油用于汽車上，應(yīng)選用市場(chǎng)上常用的潤(rùn)滑油。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-8 齒輪傳動(dòng)常用的潤(rùn)滑劑表可選擇pinnacle極壓齒輪油。根據(jù)表10-9可知運(yùn)動(dòng)粘度為59。因此選用牌號(hào)為150的pinnacle極壓齒輪油。 （3）密封裝置的選取 選用的密封裝置應(yīng)滿足密封要求，同時(shí)降低成本，因此采用氈圈密封。密封圈型號(hào)應(yīng)滿足JB/ZQ4606-1986。氈圈的大小由所裝配軸的直徑以及軸承蓋的尺寸結(jié)構(gòu)來(lái)確定，按用其定位的軸承的外徑選擇85JB/ZQ4606-1986。 10. 銷的選擇 這里銷為定位銷，用來(lái)固定零件的相對(duì)位置，是組合裝配上下箱體的輔助零件，以便定位上下箱體上的孔的位置，在這里選擇圓錐銷。 11. 螺紋連接 （1）螺栓連接 本次設(shè)計(jì)用到了螺栓連接，在被連接件上開(kāi)有通孔，用螺栓穿過(guò)被聯(lián)結(jié)的兩機(jī)件通孔，然后套上墊圈，擰緊螺母。它主要用在兩邊允許裝拆，而被聯(lián)結(jié)間厚度又不很大的場(chǎng)合。本次設(shè)計(jì)普通螺栓聯(lián)結(jié)，其特點(diǎn)是螺桿與通孔之間有較大間隙，加工精度低，裝拆方便。 螺栓是標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計(jì)采用的六角頭螺栓具體尺寸可參考GB/T 5782-2000。 （2）螺釘連接 螺釘聯(lián)結(jié)使用螺釘穿過(guò)一個(gè)機(jī)件的通孔，擰緊在另一機(jī)件螺孔中，而使兩機(jī)件聯(lián)結(jié)，這種聯(lián)結(jié)常用在聯(lián)結(jié)件之一較厚，多用于受力不大的地方且不宜經(jīng)常裝拆的場(chǎng)合。本次設(shè)計(jì)用在軸承端蓋與箱體的連接。 螺釘是標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計(jì)采用的螺釘具體尺寸可查閱GB/T 70.1-2000。 12. 汽車主減速器其他部分尺寸如下表： 表2-7 主減速器箱體尺寸 名　稱 符號(hào) 長(zhǎng)度（mm） 箱座壁厚 d 9 箱蓋壁厚 d1 9 箱蓋凸緣厚 b1 12 箱座凸緣厚 b 12 箱座底凸緣厚 b2 20 地腳螺釘直徑 df 24 地腳螺釘數(shù)目 n 6 軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 d1 18 蓋與座聯(lián)接螺栓直徑 d2 12 聯(lián)接螺栓d2的間距 l 216 軸承端蓋螺釘直徑 d3 10 檢查孔蓋螺釘直徑 d4 8 定位銷直徑 d 10 df、d1、d2至 外箱壁距離 C1 34 df、d2至凸緣 邊緣距離 C2 28 軸承旁凸臺(tái)半徑 R1 28 凸臺(tái)高度 h 85 外箱壁至軸承座端面距離 l1 46 齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離 D1 10 齒輪端面與內(nèi)箱壁距離 D2 10 箱蓋、箱座肋厚 m1、m2 8 軸承端蓋外徑 D2 254 軸承旁聯(lián)接曙栓距離 S 253 尺寸計(jì)算公式及方法見(jiàn)：附表2 第3章 汽車主減速器的仿真 3.1 ADAMS仿真概述 采用虛擬樣機(jī)技術(shù)，對(duì)齒輪主減速器進(jìn)行仿真研究。首先先在三維建模軟件SolidWorks中建立汽車主減速器的實(shí)體模型，根據(jù)齒輪和軸的實(shí)際大小，繪制出三維模型，將繪制好的三維圖形導(dǎo)入ADAMS中利用ADAMS軟件對(duì)其運(yùn)動(dòng)仿真，對(duì)該模型施加作用力得出結(jié)論，得出的結(jié)論后與理論計(jì)算的結(jié)果做對(duì)比，驗(yàn)證ADAMS仿真的正確性，為后續(xù)的減速器設(shè)計(jì)與動(dòng)力學(xué)分析提供理論依據(jù)。 齒輪傳動(dòng)在機(jī)械設(shè)計(jì)和使用中應(yīng)用極其廣泛，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)以經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)為主，通過(guò)大量的計(jì)算以及參數(shù)選取，這些誤差的累積導(dǎo)致設(shè)計(jì)的結(jié)果不能夠達(dá)到最優(yōu)，這種憑借經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方式存在很大的缺陷，設(shè)計(jì)研發(fā)周期長(zhǎng)、設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品質(zhì)量差、產(chǎn)品設(shè)計(jì)需要高精尖人才等等，導(dǎo)致設(shè)計(jì)研發(fā)成本較高。限制了汽車減速器更新?lián)Q代，不適合現(xiàn)