577_重型自卸汽車設(shè)計(jì)（驅(qū)動(dòng)橋總成設(shè)計(jì)）

577_重型自卸汽車設(shè)計(jì)（驅(qū)動(dòng)橋總成設(shè)計(jì)）,重型,汽車,設(shè)計(jì),驅(qū)動(dòng),總成 重型自卸汽車設(shè)計(jì)（驅(qū)動(dòng)橋總成設(shè)計(jì)） 摘 要 驅(qū)動(dòng)橋作為汽車四大總成之一，它的性能的好壞直接影響整車性能，對(duì)于重型自卸汽車也很重要。驅(qū)動(dòng)橋位于傳動(dòng)系的末端，它的基本功用是將傳動(dòng)軸或變速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩增大并適當(dāng)減低轉(zhuǎn)速后分配給左、右驅(qū)動(dòng)輪，另外還承受作用于路面和車架或車身之間的垂直力，縱向力和橫向力。通過(guò)提高驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)水平，以保證汽車良好的動(dòng)力性、安全性和通過(guò)性。 此次重型自卸汽車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)主要包括：主減速器、差速器、輪邊減速器、車輪傳動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)橋殼進(jìn)行設(shè)計(jì)。主減速器采用中央減速器附輪邊減速器的形式，且中后橋采用雙級(jí)貫通式布置形式，國(guó)內(nèi)外多橋驅(qū)動(dòng)的重型自卸汽車大多數(shù)采用這種布置形式；本設(shè)計(jì)主減速器采用了日益廣泛應(yīng)用的雙曲面齒輪；差速器設(shè)計(jì)采用普通對(duì)稱圓錐行星差速器；車輪傳動(dòng)裝置采用全浮式半軸；驅(qū)動(dòng)橋殼采用整體型式；并對(duì)驅(qū)動(dòng)橋的相關(guān)零件進(jìn)行了校核。 本文驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)中，利用了CAD繪圖軟件表達(dá)整體裝配關(guān)系和部分零件圖。 關(guān)鍵詞：驅(qū)動(dòng)橋、主減速器、差速器、半軸、雙曲面齒輪 THE DESIGN OF HEAVY SELF UNLOADING TRUCK (THE DESIGN OF TRANSAXLE ASSEMBLY) ABSTRACT Drive axle is the one of automobile four important assemblies. It’s performance directly influences on the entire automobile，especially for the heavy self unloading truck . Driving axle set at the end of the transmission system. The basic function of driving axle is to increase the torque transported from the transmission shaft or transmission and decrease the speed ,then distribute it to the right、left driving wheel, another function is to bear the vertical force、lengthways force and transversals force between the road surface and the body or the frame. In order to obtain a good power performance, safety and trafficability characteristic, engineers must promote quality and level of design Driving axle design of the heavy self unloading truck mainly contains: main reduction, differential, wheel border reduction, transmitted apparatus of wheel and the housing of driving axle. The main reducer adopts central reduction along with wheel border reduction. And also the design have the same run-through structure between middle transaxle and the rear one with heavy trucks home and abroad that have several transaxles. Hypoid gear, a new type gear is a good choice for the main reducer of heavy self unloading truck. The differential adopted a common, symmetry, taper, planet gear. Transmission apparatus of wheel adopted full floating axle shaft, and the housing of driving axle adopted the whole pattern,and proofread interrelated parts. During the design process, CAD drafting software is used to expresses the wholes to assemble relationship and part drawing by drafting. Key words：driving axle, the main reducer， differential, wheel border reduction, half shaft, hypoid gear II 目錄 第一章 緒 論 1 § 1.1 驅(qū)動(dòng)橋簡(jiǎn)介 1 § 1.2 驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)的要求 1 第二章 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)方案分析 3 第三章 驅(qū)動(dòng)橋主減速器設(shè)計(jì) 6 § 3.1 主減速器簡(jiǎn)介 6 § 3.2 主減速器的結(jié)構(gòu)形式 6 § 3.3 主減速器的齒輪類型 6 § 3.4 主減速器主動(dòng)齒輪的支承型式 7 § 3.5 主減速器的減速型式 8 § 3.6 主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算 8 § 3.6.1 主減速比的確定 8 § 3.6.2 主減速器齒輪計(jì)算載荷的確定 9 § 3.6.3 主減速器齒輪基本參數(shù)選擇 10 § 3.6.4 主減速器雙曲面錐齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 12 § 3.6.5 主減速器雙曲面齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 21 § 3.7 主減速器齒輪的材料及熱處理 25 § 3.8主減速器第一級(jí)圓柱齒輪副設(shè)計(jì) 26 § 3.8.1基本參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 26 § 3.8.2圓柱齒輪幾何參數(shù)計(jì)算 27 § 3.9輪邊減速器設(shè)計(jì)及計(jì)算 28 § 3.9.1輪邊減速器方案的確定 28 § 3.9.2輪邊減速器各齒輪基本參數(shù)的確定 28 § 3.9.3各齒輪幾何尺寸計(jì)算 29 第四章 差速器設(shè)計(jì) 31 § 4.1差速器簡(jiǎn)介 31 § 4.2 差速器的結(jié)構(gòu)形式的選擇 31 § 4.2.1 對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器的差速原理 32 § 4.2.2 對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu) 33 § 4.3差速器齒輪主要參數(shù)的選擇 33 § 4.4差速器齒輪的幾何尺寸計(jì)算與強(qiáng)度校核 36 第五章 驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置 39 § 5.1車輪傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)介 39 § 5.2半軸的型式和選擇 39 § 5.3半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 39 § 5.4半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料與熱處理 41 第六章 驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì) 42 § 6.1 驅(qū)動(dòng)橋殼簡(jiǎn)介 42 § 6.2 驅(qū)動(dòng)橋殼的結(jié)構(gòu)型式及選擇 42 § 6.3 驅(qū)動(dòng)橋殼強(qiáng)度分析計(jì)算 43 § 6.3.1當(dāng)牽引力或制動(dòng)力最大時(shí) 43 § 6.3.2通過(guò)不平路面垂直力最大時(shí) 44 第七章 結(jié)論 46 參考文獻(xiàn) 47 致 謝 48 附 錄A 49 III 第一章 緒 論 § 1.1 驅(qū)動(dòng)橋簡(jiǎn)介 在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的今天，隨著汽車工業(yè)的不斷進(jìn)步，汽車的各項(xiàng)性能指標(biāo)也在不斷提高，作為傳動(dòng)系末端的驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)，更要有進(jìn)一步的改進(jìn)，以適應(yīng)市場(chǎng)的需要，促進(jìn)汽車行業(yè)的發(fā)展。驅(qū)動(dòng)橋處于動(dòng)力系的末端。其功用是將傳動(dòng)軸或變速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩增大并適當(dāng)減低轉(zhuǎn)速后分配給左、右驅(qū)動(dòng)輪，承載著汽車的滿載荷重及地面經(jīng)車輪、車架及承載式車身經(jīng)懸架給予的鉛垂力、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，橋殼還承受著反作用力矩。汽車驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)形式除對(duì)汽車的可靠性與耐久性有重要影響外，也對(duì)汽車的行駛性能如動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、平順性、通過(guò)性、機(jī)動(dòng)性和操動(dòng)穩(wěn)定性等有直接影響。必須有合理的驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)，才能滿足汽車有良好的汽車動(dòng)力性、通過(guò)性和安全可靠性。 § 1.2 驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)的要求 驅(qū)動(dòng)橋一般包括主減速器、差速器、驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置及橋殼等部件。 驅(qū)動(dòng)橋的機(jī)構(gòu)型式雖然各不相同，但在使用中對(duì)它們的基本要求卻是一致的， 驅(qū)動(dòng)橋的基本要求可以歸納為： 1、驅(qū)動(dòng)橋主減速器所選擇的主減速比應(yīng)能滿足汽車在給定使用條件下具有最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。 2、驅(qū)動(dòng)橋輪廓尺寸應(yīng)與汽車的總體布置和要求的驅(qū)動(dòng)橋離地間隙相適應(yīng)。 3、驅(qū)動(dòng)橋在各種載荷和轉(zhuǎn)速工況下有較高的傳動(dòng)效率。 4、驅(qū)動(dòng)橋具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以承受和傳遞作用于路面和車架或車身間的各種力和力矩。在此條件下，盡可能降低質(zhì)量，尤其是簧下質(zhì)量，減少不平路面的沖擊載荷，提高汽車的平順性。 5、驅(qū)動(dòng)橋的齒輪及其他傳動(dòng)部件工作平穩(wěn)，噪聲小。 6、驅(qū)動(dòng)橋與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)。 7、驅(qū)動(dòng)橋總成及其他零部件的設(shè)計(jì)應(yīng)能盡量滿足零件的標(biāo)準(zhǔn)化、部件的通用化和產(chǎn)品的系列化及汽車變型的要求。 8、驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工工藝性好，制造容易，維修、調(diào)整方便。 9、隨著汽車向采用大功率發(fā)動(dòng)機(jī)和輕量化方向的發(fā)展以及路面條件的改善，近年來(lái)主減速比有減小的趨勢(shì)，以滿足高速行駛的要求 56 第二章 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)方案分析 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式按工作特性分，可以歸并為兩大類，即非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋和斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋。當(dāng)驅(qū)動(dòng)車輪采用非獨(dú)立懸架時(shí)，應(yīng)該選用非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋；當(dāng)驅(qū)動(dòng)車輪采用獨(dú)立懸架時(shí)，則應(yīng)該選用斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋。因此，前者又稱為非獨(dú)立懸架驅(qū)動(dòng)橋，后者稱為獨(dú)立懸架驅(qū)動(dòng)橋。獨(dú)立懸架驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但可以大大提高汽車在不平路面上的行駛平順性。 §2.1非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋 普通非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、工作可靠，廣泛用在各種載貨汽車、客車和公共汽車上，在多數(shù)的越野汽車和部分轎車上也采用這種結(jié)構(gòu)。他們的具體結(jié)構(gòu)、特別是橋殼結(jié)構(gòu)雖然各不相同，但是有一個(gè)共同特點(diǎn)，即橋殼是一根支承在左右驅(qū)動(dòng)車輪上的剛性空心梁，齒輪及半軸等傳動(dòng)部件安裝在其中。這時(shí)整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋、驅(qū)動(dòng)車輪及部分傳動(dòng)軸均屬于簧下質(zhì)量，汽車簧下質(zhì)量較大，這是它的一個(gè)缺點(diǎn)。 驅(qū)動(dòng)橋的輪廓尺寸主要取決于主減速器的型式。在汽車輪胎尺寸和驅(qū)動(dòng)橋下的最小離地間隙已經(jīng)確定的情況下，也就限定了主減速器從動(dòng)齒輪直徑的尺寸。在給定速比的條件下，如果單級(jí)主減速器不能滿足離地間隙要求，可用雙級(jí)結(jié)構(gòu)。在雙級(jí)主減速器中，通常把兩級(jí)減速器齒輪放在一個(gè)主減速器殼體內(nèi)，也可以將第二級(jí)減速齒輪作為輪邊減速器。對(duì)于輪邊減速器：越野汽車為了提高離地間隙，可以將一對(duì)圓柱齒輪構(gòu)成的輪邊減速器的主動(dòng)齒輪置于其從動(dòng)齒輪的垂直上方；公共汽車為了降低汽車的質(zhì)心高度和車廂地板高度，以提高穩(wěn)定性和乘客上下車的方便，可將輪邊減速器的主動(dòng)齒輪置于其從動(dòng)齒輪的垂直下方；有些雙層公共汽車為了進(jìn)一步降低車廂地板高度，在采用圓柱齒輪輪邊減速器的同時(shí)，將主減速器及差速器總成也移到一個(gè)驅(qū)動(dòng)車輪的旁邊。 在少數(shù)具有高速發(fā)動(dòng)機(jī)的大型公共汽車、多橋驅(qū)動(dòng)汽車和超重型載貨汽車上，有時(shí)采用蝸輪式主減速器，它不僅具有在質(zhì)量小、尺寸緊湊的情況下可以得到大的傳動(dòng)比以及工作平滑無(wú)聲的優(yōu)點(diǎn)，而且對(duì)汽車的總體布置很方便。 §2.2斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋 斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋區(qū)別于非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋的明顯特點(diǎn)在于前者沒(méi)有一個(gè)連接左右驅(qū)動(dòng)車輪的剛性整體外殼或梁。斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋的橋殼是分段的，并且彼此之間可以做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以這種橋稱為斷開(kāi)式的。另外，它又總是與獨(dú)立懸掛相匹配，故又稱為獨(dú)立懸掛驅(qū)動(dòng)橋。這種橋的中段，主減速器及差速器等是懸置在車架橫梁或車廂底板上，或與脊梁式車架相聯(lián)。主減速器、差速器與傳動(dòng)軸及一部分驅(qū)動(dòng)車輪傳動(dòng)裝置的質(zhì)量均為簧上質(zhì)量。兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)車輪由于采用獨(dú)立懸掛則可以彼此獨(dú)立地相對(duì)于車架或車廂作上下擺動(dòng)，相應(yīng)地就要求驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置及其外殼或套管作相應(yīng)擺動(dòng)。 汽車懸掛總成的類型及其彈性元件與減振裝置的工作特性是決定汽車行駛平順性的主要因素，而汽車簧下部分質(zhì)量的大小，對(duì)其平順性也有顯著的影響。斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋的簧下質(zhì)量較小，又與獨(dú)立懸掛相配合，致使驅(qū)動(dòng)車輪與地面的接觸情況及對(duì)各種地形的適應(yīng)性比較好，由此可大大地減小汽車在不平路面上行駛時(shí)的振動(dòng)和車廂傾斜，提高汽車的行駛平順性和平均行駛速度，減小車輪和車橋上的動(dòng)載荷及零件的損壞，提高其可靠性及使用壽命。但是，由于斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋及與其相配的獨(dú)立懸掛的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故這種結(jié)構(gòu)主要見(jiàn)于對(duì)行駛平順性要求較高的一部分轎車及一些越野汽車上，且后者多屬于輕型以下的越野汽車或多橋驅(qū)動(dòng)的重型越野汽車。 §2.3多橋驅(qū)動(dòng)的布置 為了提高裝載量和通過(guò)性，有些重型汽車及全部中型以上的越野汽車都是采用多橋驅(qū)動(dòng)，常采用的有4×4、6×6、8×8等驅(qū)動(dòng)型式。在多橋驅(qū)動(dòng)的情況下，動(dòng)力經(jīng)分動(dòng)器傳給各驅(qū)動(dòng)橋的方式有兩種。相應(yīng)這兩種動(dòng)力傳遞方式，多橋驅(qū)動(dòng)汽車各驅(qū)動(dòng)橋的布置型式分為非貫通式與貫通式。前者為了把動(dòng)力經(jīng)分動(dòng)器傳給各驅(qū)動(dòng)橋，需分別由分動(dòng)器經(jīng)各驅(qū)動(dòng)橋自己專用的傳動(dòng)軸傳遞動(dòng)力，這樣不僅使傳動(dòng)軸的數(shù)量增多，且造成各驅(qū)動(dòng)橋的零件特別是橋殼、半軸等主要零件不能通用。而對(duì)8×8汽車來(lái)說(shuō)，這種非貫通式驅(qū)動(dòng)橋就更不適宜，也難于布置了。 為了解決上述問(wèn)題，現(xiàn)代多橋驅(qū)動(dòng)汽車都是采用貫通式驅(qū)動(dòng)橋的布置型式。 在貫通式驅(qū)動(dòng)橋的布置中，各橋的傳動(dòng)軸布置在同一縱向鉛垂平面內(nèi)，并且各驅(qū)動(dòng)橋不是分別用自己的傳動(dòng)軸與分動(dòng)器直接聯(lián)接，而是位于分動(dòng)器前面的或后面的各相鄰兩橋的傳動(dòng)軸，是串聯(lián)布置的。汽車前后兩端的驅(qū)動(dòng)橋的動(dòng)力，是經(jīng)分動(dòng)器并貫通中間橋而傳遞的。其優(yōu)點(diǎn)是，不僅減少了傳動(dòng)軸的數(shù)量，而且提高了各驅(qū)動(dòng)橋零件的相互通用性，并且簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)、減小了體積和質(zhì)量。這對(duì)于汽車的設(shè)計(jì)(如汽車的變型)、制造和維修，都帶來(lái)方便。 本次設(shè)計(jì)的是6×4重型礦用自卸汽車的驅(qū)動(dòng)橋，貫通式驅(qū)動(dòng)橋較為適宜。 第三章 驅(qū)動(dòng)橋主減速器設(shè)計(jì) § 3.1 主減速器簡(jiǎn)介 主減速器的功用是將傳動(dòng)軸輸入的轉(zhuǎn)矩增大并相應(yīng)降低轉(zhuǎn)速，以及當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí)具有改變轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)方向的作用。 § 3.2 主減速器的結(jié)構(gòu)形式 主減速器的結(jié)構(gòu)型式，主要是根據(jù)其齒輪類型、減速形式以及主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪的支承形式和主減速器的減速形式的不同而異。 § 3.3 主減速器的齒輪類型 主減速器齒輪主要有弧齒錐齒輪、雙曲面齒輪、圓柱齒輪和蝸輪蝸桿等型式。 圖3-1主減速器雙曲面錐齒輪傳動(dòng)形式 a）弧齒錐齒輪傳動(dòng)b）雙曲面齒輪傳動(dòng)c）圓柱齒輪傳動(dòng)d）蝸輪蝸桿傳動(dòng) 本次設(shè)計(jì)采用雙曲面錐齒輪(如圖3-1b)的主、從動(dòng)齒輪的軸線相互垂直但不相交。 雙曲面齒輪有如下優(yōu)點(diǎn)： （1）由于存在偏移距，雙曲面齒輪副使其主動(dòng)齒輪的大于從動(dòng)齒輪的，這樣同時(shí)嚙合的齒數(shù)較多，重合度較大，不僅提高了傳動(dòng)平穩(wěn)性，而且使齒輪的彎曲強(qiáng)度提高約30%。 （2）雙曲面齒輪傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪直徑及螺旋角都較大，所以相嚙合齒輪的當(dāng)量曲率半徑較相應(yīng)的螺旋錐齒輪的大，其結(jié)果使齒面的接觸強(qiáng)度提高。 （3）雙曲面主動(dòng)齒輪的變大，則不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)可減少，故可選用較少的齒數(shù)，有利于增加傳動(dòng)比。 （4）雙曲面主動(dòng)齒輪軸布置從動(dòng)齒輪中心上方，便于實(shí)現(xiàn)多軸驅(qū)動(dòng)橋的貫通，增大傳動(dòng)軸的離地高度。布置在從動(dòng)齒輪中心下方可降低萬(wàn)向傳動(dòng)軸的高度，有利于降低轎車車身高度，有利于降低轎車車身高度，并可減少車身地板中部凸起通道的高度。 § 3.4 主減速器主動(dòng)齒輪的支承型式 現(xiàn)代汽車主減速器主動(dòng)錐齒輪的支撐形式有：懸臂式（如圖3-2）和跨置式支承（如圖3-3）。 懸臂式支撐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，在錐齒輪大端一側(cè)有較長(zhǎng)的軸，并在其上安裝一對(duì)圓錐滾子軸承。 懸臂式支承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在錐齒輪大端一側(cè)有較長(zhǎng)的軸，并在其上安裝一對(duì)圓錐滾子軸承。兩軸承的圓錐滾子的大端應(yīng)朝外，這樣可以減小懸臂長(zhǎng)度和增加兩支承間的距離，以改善支撐剛度。為了盡可能的地增加支承剛度，支承距離應(yīng)大于2.5倍的懸臂長(zhǎng)度。為了方便拆裝，應(yīng)使靠近齒輪的軸承軸徑比另一軸承的支承軸徑大些。 3-2 懸臂式 圖3-3跨置式 跨置式雖然能使支撐剛度提高，但制造加工困難，且本次設(shè)計(jì)布置不下，故采用懸臂式支承。 § 3.5 主減速器的減速型式 主減速器的減速型式分為單級(jí)減速、雙級(jí)減速、雙速、單級(jí)貫通、雙級(jí)貫通、主減速及輪邊減速等。 影響減速型式選擇的因素有汽車的類型、使用條件、驅(qū)動(dòng)橋處的離地間隙、驅(qū)動(dòng)橋數(shù)和布置形式以及主傳動(dòng)比有關(guān)，主要取決于影響動(dòng)力性，經(jīng)濟(jì)性等整車性能的主減速比的大小。 對(duì)于礦用車，需保證足夠的離地間隙，所以采用中央減速器附輪邊減速器。這種結(jié)構(gòu)在保證具有大傳動(dòng)比的條件下驅(qū)動(dòng)橋中部尺寸較小，離地間隙較大。且因驅(qū)動(dòng)形式為6×4，為雙橋驅(qū)動(dòng)，所以有采用貫通式布置形式。因?yàn)轵?qū)動(dòng)橋總傳動(dòng)比不是很大，有采用輪邊減速器，故中央第一級(jí)傳動(dòng)比取1.0 便于貫通而不用減速。但這種結(jié)構(gòu)復(fù)雜，簧下質(zhì)量增加，成本提高。 § 3.6 主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算 § 3.6.1 主減速比的確定 主減速比對(duì)主減速器的結(jié)構(gòu)型式、輪廓尺寸、質(zhì)量大小以及當(dāng)變速器處于最高檔位時(shí)汽車的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性都有直接影響。i的選擇應(yīng)在汽車總體設(shè)計(jì)時(shí)和傳動(dòng)系的總傳動(dòng)比i一起由整車動(dòng)力計(jì)算來(lái)確定?？衫迷诓煌琲下的功率平衡來(lái)研究i對(duì)汽車動(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i值，可使汽車獲得最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。 對(duì)于具有很大功率儲(chǔ)備的轎車、長(zhǎng)途公共汽車尤其是競(jìng)賽車來(lái)說(shuō)，在給定發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率及其轉(zhuǎn)速的情況下，所選擇的i值應(yīng)能保證這些汽車有盡可能高的最高車速。這時(shí)i值應(yīng)按下式來(lái)確定： （3-1） =0.377=12.0 式中：——車輪的滾動(dòng)半徑，r=0.68m； ——變速器最高擋傳動(dòng)比，igh=1； 再把對(duì)應(yīng)的np=2400r/n , =52km/h , ,代入（3-1）計(jì)算出 i=12.0 § 3.6.2 主減速器齒輪計(jì)算載荷的確定 一、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 （3-2） 式中：——由于猛接合離合器而產(chǎn)生的動(dòng)載荷系數(shù)，=1.0； ——發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出的最大轉(zhuǎn)矩，輕型客車在此取1500； k——為液力變矩器變矩系數(shù)，k=1.0； ——是變速器最低檔傳動(dòng)比，=12.65 ——分動(dòng)器傳動(dòng)比，在此取1； ——主減速器傳動(dòng)比，此前已算出=12 ——變速器傳動(dòng)效率，在此取0.87； ——該汽車的驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目在此取2； 代入以上各參數(shù)可求 ==36889 二、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 （3-3） 式中：——汽車滿載時(shí)一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋給水平地面的最大負(fù)荷，為250000N; ——汽車最大加速時(shí)的后軸轉(zhuǎn)移負(fù)荷系數(shù)，乘用車=1.2-1.4，在此取=1.1； ——輪胎對(duì)地面的附著系數(shù)，此處取0.6； ——車輪的滾動(dòng)半徑，在此選用輪胎型號(hào)為14.00-24.00、，滾動(dòng)半徑為 0.68m； ，——分別為所計(jì)算的主減速器從動(dòng)錐齒輪到驅(qū)動(dòng)車輪之間的傳動(dòng)效率和傳動(dòng)比，取0.95，輪邊減速器取2.65323； 代入數(shù)據(jù)算得2500001.10.60.68/(0.952.6323)=44513。 三、按汽車日常行駛平均轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 = (3-4) 式中：Ga——汽車滿載時(shí)的總質(zhì)量，在此取640000N； ——所牽引的掛車滿載時(shí)的總質(zhì)量，但僅用于牽引車的計(jì)算； ——車輪的滾動(dòng)半徑，在此選用輪胎型號(hào)為14.00-24.00、，滾動(dòng)半徑為 0.68m； —道路的滾動(dòng)阻力系數(shù)，在此取0.02； —汽車正常行駛時(shí)的平均爬坡能力系數(shù)，在此取0.1 —汽車的性能系數(shù)，在此取0 ，， n——見(jiàn)式（3-2），（3-3）下的說(shuō)明 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得到=10359。 § 3.6.3 主減速器齒輪基本參數(shù)選擇 主減速器錐齒輪的主要參數(shù)有主、從動(dòng)齒輪的齒數(shù)和，從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑、端面模數(shù)、主從動(dòng)錐齒輪齒面寬和、中點(diǎn)螺旋角、法向壓力角等。 一、齒數(shù)的選擇 1、為了磨合均勻，、之間應(yīng)避免有公約數(shù)。 2、為了得到理想的齒面重合度和高的齒輪彎曲強(qiáng)度，主、從齒輪齒數(shù)和不應(yīng)少于40。 3、為了嚙合平穩(wěn)、噪聲小和具有高的疲勞強(qiáng)度，對(duì)于乘用車，一般不少于9；對(duì)于商用車，一般不少于6。 4、當(dāng)主傳動(dòng)比較大時(shí)，盡量使取得少些，以便得到滿意的離地間隙。 5、對(duì)于不同的主傳動(dòng)比，和應(yīng)有適宜的搭配。 根據(jù)上述原則選取=8，=37，+=45＞40 符合要求。 則===4.625 二、節(jié)圓直徑的選擇 可根據(jù)從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩（式3-2、式3-3中較小的一個(gè)為計(jì)算依據(jù)）按經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式選出： （3-5） =（13~16）× =432.75~532.622㎜ 取492.1㎜ 式中：——從動(dòng)錐齒輪的節(jié)圓直徑； ——直徑系數(shù)，一般為=13～16，取=15； ——計(jì)算轉(zhuǎn)矩，；已由（3-2）、式（3-3）求得，并取其中較小者=min[, ]=36889。 三、齒輪端面模數(shù)的選擇 按式=/=492.1/37=13.3 mm （3-6） 校核式為： =/ （3-7） 得出=13.3mm 式中：——計(jì)算轉(zhuǎn)矩，，見(jiàn)式（3-5）下的說(shuō)明； ——模數(shù)系數(shù)，=0.3～0.4。 =13.3mm滿足模數(shù)系數(shù) =0.3～0.4故符合要求。 由于加工所用的刀盤(pán)可以加工切削范圍內(nèi)的任意模數(shù)的齒輪，因此所選的模數(shù)不一定是標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。 四、齒面寬的選擇 錐齒輪齒面過(guò)寬并不能增大齒輪的強(qiáng)度和壽命，反而會(huì)導(dǎo)致因錐齒輪輪齒小端齒溝變窄引起的切削刀頭頂面過(guò)窄及刀尖圓角過(guò)小，這樣不但會(huì)減小了齒根圓角半徑，加大了集中應(yīng)力，還降低了刀具的使用壽命。此外，安裝時(shí)有位置偏差或由于制造、熱處理變形等原因使齒輪工作時(shí)載荷集中于輪齒小端，會(huì)引起輪齒小端過(guò)早損壞和疲勞損傷。另外，齒面過(guò)寬也會(huì)引起裝配空間減小。但齒面過(guò)窄，輪齒表面的耐磨性和輪齒的強(qiáng)度會(huì)降低。汽車主減速器雙曲面齒輪的從動(dòng)齒面寬（㎜）推薦為： =0.155=0.155×492=76.2755㎜ 取76㎜ （3-8） 式中 ：——從動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑。 一般習(xí)慣使錐齒輪的小齒輪齒面寬比大齒輪稍大，使其在大齒輪齒面兩端都超出一些，通常小齒輪的齒面加大10%較為合適，在此取=86 五、雙曲面齒輪的偏移距 E E值過(guò)大將使齒面縱向滑動(dòng)過(guò)大，從而引起齒面早期磨損和擦傷；E值過(guò)小，則不能發(fā)揮雙曲面齒輪的特點(diǎn)。 一般，E=（0.1-0.2）d2=49.21-59.052。根據(jù)這一原則取E=55㎜。 六、中點(diǎn)螺旋角 螺旋角沿齒寬是變化的，輪齒大端的螺旋角最大，輪齒小端螺旋角最小，弧齒錐齒輪副的中點(diǎn)螺旋角是相等的，選時(shí)應(yīng)考慮它對(duì)齒面重合度，輪齒強(qiáng)度和軸向力大小的影響，越大，則也越大，同時(shí)嚙合的齒越多，傳動(dòng)越平穩(wěn)，噪聲越低，而且輪齒的強(qiáng)度越高，應(yīng)不小于1.25，在1.5～2.0時(shí)效果最好，但過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致軸向力增大。 汽車主減速器弧齒錐齒輪的螺旋角或雙曲面齒輪的平均螺旋角為35°～40。.可根據(jù)公式近似地預(yù)選主動(dòng)齒輪的螺旋角： =25°+5°+90°E/d2=45.8118° 七、螺旋方向 主、從動(dòng)錐齒輪的螺旋方向是相反的。螺旋方向與錐齒輪的旋轉(zhuǎn)方向影響其所受的軸向力的方向，當(dāng)變速器掛前進(jìn)擋時(shí)，應(yīng)使主動(dòng)錐齒輪的軸向力離開(kāi)錐頂方向，這樣可使主、從動(dòng)齒輪有分離的趨勢(shì)，防止輪齒因卡死而損壞。所以主動(dòng)錐齒輪選擇為右旋，從錐頂看為順時(shí)針運(yùn)動(dòng)，這樣從動(dòng)錐齒輪為左旋，從錐頂看為逆時(shí)針，驅(qū)動(dòng)汽車前進(jìn)。 八、法向壓力角α 法向壓力角大一些可以增加輪齒強(qiáng)度，減少齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)，也可以使齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音低。對(duì)于乘用車雙曲面齒輪，由于其從動(dòng)齒輪輪齒兩側(cè)的法向壓力角相等，而主動(dòng)齒輪輪齒兩側(cè)的法向壓力角不相等，故平均壓力角α一般選用21°。 九、銑刀盤(pán)名義半徑的選擇 刀盤(pán)的名義半徑是指通過(guò)被切齒輪齒間中點(diǎn)的假象同心圓的直徑，為了減少刀盤(pán)規(guī)格，刀盤(pán)名義半徑已標(biāo)準(zhǔn)化，并規(guī)定每一種名義半徑的刀盤(pán)可加工一定尺寸范圍的雙曲面齒輪。按從動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑在的表3-14中選取刀盤(pán)名義半徑=266.7㎜。 § 3.6.4 主減速器雙曲面錐齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 主減速器的雙曲面齒輪的幾何尺寸計(jì)算步驟按表3-1來(lái)計(jì)算。 表3-1 雙曲面齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表 序號(hào) 計(jì) 算 公 式 注釋 （1） 8 小齒輪齒數(shù) （2） 37 大齒輪齒數(shù) （3） 0.216216216 （4） =76 大齒輪齒面寬 （5） E=55 偏心距 （6） =492.1 大齒輪分度圓直徑 （7） 266.7 刀盤(pán)名義半徑 （8） 45.8118° 小齒輪螺旋角的預(yù)選值 （9） 1.0287 （10） 0.25946 （11） 0.96575 （12） 209.3515 大齒輪在齒面寬中點(diǎn)處的分度圓半徑 （13） 0.2537 （14） 0.9673 （15） 1.22826 （16） 45.265 （17） 55.597 小齒輪在齒面寬中點(diǎn)處的分度圓半徑 （18） 1.14 齒輪收縮系數(shù) （19） 862.47 （20） 0.06377 （21） 1.0040666 （22） 0.063512 （23） 3.6414 （24） 0.24585 （25） 0.2536345 （26） 0.2504 （27） 0.97 （28） 0.2534536 （29） 0.96735 （30） 1.02942 （31） -0.00018228 （32） -0.000394123 （33） 0.24585 （34） 0.253635 （35） 0.2504 （36） 14.0574° 小齒輪節(jié)錐角 （37） 0.97 （38） 0.2534536 （39） 14.22233° （40） 0.96935 （41） 1.02081 （42） 45.59° 小齒輪中點(diǎn)螺旋角 （43） 0.6998 （44） 31.36767° 大齒輪中點(diǎn)螺旋角 （45） 0.853845 （46） 0.60963 （47） 0.258336 （48） 75.0286° 大齒輪節(jié)錐角 （49） 0.966 （50） 0.258336 （51） 57.231433 （52） 810.384538 （53） 867.616 （54） 185.04527 （55） 159.946 （56） 0.0581655 （57） 3.33° （58） 0.998313 （59） 0.0000732688 （60） 0.0000437563 （61） 29597.25076 （62） 0.000848 （63） 0.000965 （64） 426.0822 （65） 426.8022 （66） 0.9635 （67） 左0.055856；右0.78783784 （68） 左202.92556； 右0.242888 （69） 1.024144 （70） 55.28556 （71） 1.2 大齒輪節(jié)錐頂點(diǎn)到小齒輪軸線的距離。正號(hào)（+）表示該節(jié)錐頂點(diǎn)超過(guò)了小齒輪軸線，負(fù)號(hào)（-）表示該節(jié)錐頂點(diǎn)在小齒輪軸線與大齒輪輪體之間。 （72） 216.72 在節(jié)平面內(nèi)大齒輪齒面寬中點(diǎn)錐距 （73） 254.71 大齒輪節(jié)錐距 （74） 38 （75） 17.8754 大齒輪在齒面寬中點(diǎn)處的齒工作高。齒深系數(shù)，k=4.0 （76） （12）*（46）/（7）=0.47854 （77） （49）/（45）-（76）=0.6258 （78） 45*pi/180 =0.6632 輪齒兩側(cè)壓力角總和 （79） sin(78)=0.707107 （80） （78）/2.0=22.5° （81） 0.923879 （82） 0.414214 （83） 1.576 （84） 449.8 雙重收縮齒齒根角的總和 （85） 0.15 大齒輪齒頂高系數(shù) （86） 1.0 （87） 2.68131 大齒輪在齒面寬中點(diǎn)處齒頂高 （88） 17.9254 大齒輪在齒面寬中點(diǎn)處齒根高 （89） 67.47′ 大齒輪齒頂角 （90） 0.019625 （91） 382.33′ 大齒輪齒根角 （92） 0.111 （93） 3.42706 大齒輪的齒頂高 （94） 22.1434 大齒輪的齒根高 （95） 2.73131 徑向間隙為大齒輪在齒面寬中點(diǎn)處的工作齒高的15%再加上0.05 （96） 25.57 大齒輪的齒全高 （97） 22.83869 大齒輪的齒工作高 （98） 76.1531° 大齒輪的面錐角 （99） 0.971 （100） 0.23923 （101） 68.6564° 大齒輪的根錐角 （102） 0.931414748 （103） 0.3639566 （104） 0.39076 （105） 493.87 大齒輪外圓直徑 （106） 65.1 （107） 61.78946 大齒輪外緣到小齒輪軸線的距離 （108） 1.618764 （109） 6.5819443 （110） -0.418764 大齒輪面錐頂點(diǎn)到小齒輪軸線的距離。正號(hào)（+）表示該節(jié)錐頂點(diǎn)超過(guò)了小齒輪軸線，負(fù)號(hào)（-）表示該節(jié)錐頂點(diǎn)在小齒輪軸線與大齒輪輪體之間。 （111） 7.781 大齒輪根錐頂點(diǎn)到小齒輪軸線的距離。正號(hào)（+）表示該節(jié)錐頂點(diǎn)超過(guò)了小齒輪軸線，負(fù)號(hào)（-）表示該節(jié)錐頂點(diǎn)在小齒輪軸線與大齒輪輪體之間。 （112） 230.955 （113） 0.238141629 （114） 0.97123 （115） 0.2452 （116） 0.3535 （117） 20.7° 小齒輪面錐角 （118） 0.93544 （119） 0.37788 （120） 27.417 （121） -14.32 小齒輪面錐頂點(diǎn)到大齒輪軸線的距離。正號(hào)（+）表示該節(jié)錐頂點(diǎn)超過(guò)了大齒輪軸線，負(fù)號(hào)（-）表示該節(jié)錐頂點(diǎn)在小齒輪軸線與大齒輪輪體之間。 （122） 0.013823 （123） 0.0199；0.9999 （124） 13.4304；=0.97265 （125） 6.6426；0.993287 （126） 0.187617； -0.242888 （127） 1.028 （128） 203.576818 （129） 0.941761 （130） 39.064 （131） 236.024 小齒輪外緣到大齒輪軸線的距離 （132） 39.064 （133） 162.4463 大齒輪外緣到小齒輪軸線的距離 （134） 221.704 （135） 167.5573 小齒輪外圓直徑 （136） 222.97247 （137） 0.246667 （138） 14.28° （139） 0.9691 （140） 9.71738 （141） 3.9722 （142） 0.2318378 （143） 13.4053° 小齒輪根錐角 （144） 0.972754459 （145） 0.23833 （146） 0.3145238 最小齒側(cè)間隙允許值 （147） 0.42295 最大齒側(cè)間隙允許值 （148） 0.130625 （149） 15.6425 （150） 178.71 在節(jié)平面內(nèi)大齒輪內(nèi)錐距 § 3.6.5 主減速器雙曲面齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 一、齒輪的破壞形式及其影響因素 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。齒輪的損壞形式常見(jiàn)的有輪齒折斷、齒面點(diǎn)蝕及剝落、齒面膠合、齒面磨損等。它們的主要特點(diǎn)及影響因素分述如下： 1、輪齒折斷 主要分為疲勞折斷及由于彎曲強(qiáng)度不足而引起的過(guò)載折斷。折斷多數(shù)從齒根開(kāi)始，因?yàn)辇X根處齒輪的彎曲應(yīng)力最大。 （1）疲勞折斷：在長(zhǎng)時(shí)間較大的交變載荷作用下，齒輪根部經(jīng)受交變的彎曲應(yīng)力。如果最高應(yīng)力點(diǎn)的應(yīng)力超過(guò)材料的耐久極限，則首先在齒根處產(chǎn)生初始的裂紋。隨著載荷循環(huán)次數(shù)的增加，裂紋不斷擴(kuò)大，最后導(dǎo)致輪齒部分地或整個(gè)地?cái)嗟簟Ｔ陂_(kāi)始出現(xiàn)裂紋處和突然斷掉前存在裂紋處，在載荷作用下由于裂紋斷面間的相互摩擦，形成了一個(gè)光亮的端面區(qū)域，這是疲勞折斷的特征，其余斷面由于是突然形成的故為粗糙的新斷面。 （2）過(guò)載折斷：由于設(shè)計(jì)不當(dāng)或齒輪的材料及熱處理不符合要求，或由于偶然性的峰值載荷的沖擊，使載荷超過(guò)了齒輪彎曲強(qiáng)度所允許的范圍，而引起輪齒的一次性突然折斷。此外，由于裝配的齒側(cè)間隙調(diào)節(jié)不當(dāng)、安裝剛度不足、安裝位置不對(duì)等原因，使輪齒表面接觸區(qū)位置偏向一端，輪齒受到局部集中載荷時(shí)，往往會(huì)使一端（經(jīng)常是大端）沿斜向產(chǎn)生齒端折斷。各種形式的過(guò)載折斷的斷面均為粗糙的新斷面。 為了防止輪齒折斷，應(yīng)使其具有足夠的彎曲強(qiáng)度，并選擇適當(dāng)?shù)哪?shù)、壓力角、齒高及切向修正量、良好的齒輪材料及保證熱處理質(zhì)量等。齒根圓角盡可能加大，根部及齒面要光潔。 2、齒面的點(diǎn)蝕及剝落 齒面的疲勞點(diǎn)蝕及剝落是齒輪的主要破壞形式之一，約占損壞報(bào)廢齒輪的70%以上。它主要由于表面接觸強(qiáng)度不足而引起的。 （1）點(diǎn)蝕：是輪齒表面多次高壓接觸而引起的表面疲勞的結(jié)果。由于接觸區(qū)產(chǎn)生很大的表面接觸應(yīng)力，常常在節(jié)點(diǎn)附近，特別在小齒輪節(jié)圓以下的齒根區(qū)域內(nèi)開(kāi)始，形成極小的齒面裂紋進(jìn)而發(fā)展成淺凹坑，形成這種凹坑或麻點(diǎn)的現(xiàn)象就稱為點(diǎn)蝕。一般首先產(chǎn)生在幾個(gè)齒上。在齒輪繼續(xù)工作時(shí)，則擴(kuò)大凹坑的尺寸及數(shù)目，甚至?xí)饾u使齒面成塊剝落，引起噪音和較大的動(dòng)載荷。在最后階段輪齒迅速損壞或折斷。減小齒面壓力和提高潤(rùn)滑效果是提高抗點(diǎn)蝕的有效方法，為此可增大節(jié)圓直徑及增大螺旋角，使齒面的曲率半徑增大，減小其接觸應(yīng)力。在允許的范圍內(nèi)適當(dāng)加大齒面寬也是一種辦法。 （2）齒面剝落：發(fā)生在滲碳等表面淬硬的齒面上，形成沿齒面寬方向分布的較點(diǎn)蝕更深的凹坑。凹坑壁從齒表面陡直地陷下。造成齒面剝落的主要原因是表面層強(qiáng)度不夠。例如滲碳齒輪表面層太薄、心部硬度不夠等都會(huì)引起齒面剝落。當(dāng)滲碳齒輪熱處理不當(dāng)使?jié)B碳層中含碳濃度的梯度太陡時(shí)，則一部分滲碳層齒面形成的硬皮也將從齒輪心部剝落下來(lái)。 3、齒面膠合 在高壓和高速滑摩引起的局部高溫的共同作用下，或潤(rùn)滑冷卻不良、油膜破壞形成金屬齒表面的直接摩擦?xí)r，因高溫、高壓而將金屬粘結(jié)在一起后又撕下來(lái)所造成的表面損壞現(xiàn)象和擦傷現(xiàn)象稱為膠合。它多出現(xiàn)在齒頂附近，在與節(jié)錐齒線的垂直方向產(chǎn)生撕裂或擦傷痕跡。輪齒的膠合強(qiáng)度是按齒面接觸點(diǎn)的臨界溫度而定，減小膠合現(xiàn)象的方法是改善潤(rùn)滑條件等。 4、齒面磨損 這是輪齒齒面間相互滑動(dòng)、研磨或劃痕所造成的損壞現(xiàn)象。規(guī)定范圍內(nèi)的正常磨損是允許的。研磨磨損是由于齒輪傳動(dòng)中的剝落顆粒、裝配中帶入的雜物，如未清除的型砂、氧化皮等以及油中不潔物所造成的不正常磨損，應(yīng)予避免。汽車主減速器及差速器齒輪在新車跑合期及長(zhǎng)期使用中按規(guī)定里程更換規(guī)定的潤(rùn)滑油并進(jìn)行清洗是防止不正常磨損的有效方法。 汽車驅(qū)動(dòng)橋的齒輪，承受的是交變負(fù)荷，其主要損壞形式是疲勞。其表現(xiàn)是齒根疲勞折斷和由表面點(diǎn)蝕引起的剝落。在要求使用壽命為20萬(wàn)千米或以上時(shí)，其循環(huán)次數(shù)均以超過(guò)材料的耐久疲勞次數(shù)。因此，驅(qū)動(dòng)橋齒輪的許用彎曲應(yīng)力不超過(guò)210.9N／mm. 實(shí)踐表明，主減速器齒輪的疲勞壽命主要與最大持續(xù)載荷（即平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩）有關(guān)，而與汽車預(yù)期壽命期間出現(xiàn)的峰值載荷關(guān)系不大。汽車驅(qū)動(dòng)橋的最大輸出轉(zhuǎn)矩Tec和最大附著轉(zhuǎn)矩Tcs并不是使用中的持續(xù)載荷，強(qiáng)度計(jì)算時(shí)只能用它來(lái)驗(yàn)算最大應(yīng)力，不能作為疲勞損壞的依據(jù)。 二、主減速器雙曲面齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 1、單位齒長(zhǎng)的圓周力 P= （3-9） 式中：P——單位齒長(zhǎng)上的圓周力，； F——作用在齒輪上的圓周力，按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最大附著系數(shù)兩種工況進(jìn)行計(jì)算； b——從動(dòng)齒輪的齒面寬，b=76㎜。 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)： （3-10） 式中：——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩1500； ——變速器傳動(dòng)比，常取擋及直接擋進(jìn)行計(jì)算； ——主動(dòng)齒輪分度圓直徑，=106.4㎜。 許用單位齒長(zhǎng)上的圓周力[p]由《汽車車橋設(shè)計(jì)》表3-32查的[p]=1789，則 [p]> p，符合設(shè)計(jì)要求。 一檔 ==1672.88≤[p]=1789 直接檔 ==161.38≤[p]=250 2、輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算汽車主減速器的雙曲面齒輪輪齒的計(jì)算彎曲應(yīng)力（）為 （3-11） 式中：——齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，=min[, ]和，主動(dòng)齒輪需要將計(jì)算轉(zhuǎn)矩?fù)Q算到主動(dòng)齒輪上。 ——超載系數(shù)，一般取為1.0； ——尺寸系數(shù)，反映材料性質(zhì)的不均勻性，與齒輪尺寸及熱處理有關(guān)。 當(dāng)端面模數(shù)=51.6㎜ 時(shí)，= ——載荷分配系數(shù)，=1.1～1.2 =1.1； ——質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于汽車驅(qū)動(dòng)橋齒輪，當(dāng)輪齒接觸良好、周節(jié)及徑向跳動(dòng)精度高時(shí)，可取=1； ——計(jì)算齒輪的齒面寬，為76㎜； Z——計(jì)算齒輪的齒數(shù)，； m——端面模數(shù)， J——計(jì)算彎曲應(yīng)力的綜合系數(shù)，見(jiàn)圖3-111～圖3-116，查取J=0.268。 = =517.87≤900 MPa 按、中較小者計(jì)算時(shí)，汽車主減速器齒輪的許用彎曲應(yīng)力為900；代入數(shù)據(jù)算得=517.87<900，符合強(qiáng)度要求。 = =145.425≤210 MPa 按中較小者計(jì)算時(shí)，汽車主減速器齒輪的許用彎曲應(yīng)力為210；代入數(shù)據(jù)算得=145.524<210，符合強(qiáng)度要求。 3、輪齒的接觸強(qiáng)度計(jì)算 雙曲面齒輪的計(jì)算接觸應(yīng)力（）為 = （3-12） 式中：——主動(dòng)齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩，7976 NM ——材料的彈性系數(shù)，對(duì)于鋼制齒輪副取232.6； ——主動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑，㎜； 、、——前邊已說(shuō)明； ——尺寸系數(shù)，它考慮了齒輪對(duì)其淬火性的影響，取=0.85； ——表面質(zhì)量系數(shù)；對(duì)于制造精確的齒輪可取=1； ——齒面寬，76㎜； J——計(jì)算接觸應(yīng)力的綜合系數(shù)，可由圖3-119～圖3-131查取J =0.28。 = = =1830.895<[]=2800 符合強(qiáng)度要求。 § 3.7 主減速器齒輪的材料及熱處理 汽車驅(qū)動(dòng)橋主減速器的工作相當(dāng)繁重，與傳動(dòng)系其它齒輪相比它具有載荷作用時(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輪根部彎曲折斷、齒面疲勞點(diǎn)蝕（剝落）、磨損和擦傷等。據(jù)此對(duì)驅(qū)動(dòng)橋主減速器齒輪的材料及熱處理有以下要求： 1、有高的彎曲疲勞強(qiáng)度和表面接觸疲勞強(qiáng)度，以及較好的齒面耐磨性，故而齒表面應(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)要適合我國(guó)的情況，齒輪的材料目前多采用滲碳合金鋼常用的鋼號(hào)有20CrMnTi、22CrMnMo、20CrNiMo和20MnVB等。 本方案采用鋼號(hào)為20CrMnTi的滲碳合金鋼，使其經(jīng)過(guò)滲碳，淬火，回火處理。滲碳深度為：1.0-1.4mm。 用滲碳合金鋼制造的齒輪，經(jīng)過(guò)滲碳、淬火、回火后，輪齒表面硬度應(yīng)達(dá)到58～64HRC，而心部硬度較低。 由于新齒輪接觸和潤(rùn)滑不良，為了防止在運(yùn)行初期產(chǎn)生膠合、咬死或擦傷，防止早期的磨損，圓錐齒輪的傳動(dòng)副（或僅僅大齒輪）在熱處理及經(jīng)加工（如磨齒或配對(duì)研磨）后均予以厚度0.005～0.010～0.020mm的磷化處理或鍍銅、鍍錫。這種表面不應(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，可以進(jìn)行滲硫處理。滲硫處理時(shí)溫度低，故不引起齒輪變形。滲硫后摩擦系數(shù)可以顯著降低，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。 § 3.8主減速器第一級(jí)圓柱齒輪副設(shè)計(jì) § 3.8.1基本參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 一、中心距及齒寬 根據(jù)參考文獻(xiàn)可知，雙級(jí)主減速器和普通圓柱式輪邊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： A≈（10.51～11.92） mm （3-13） B≈（0.38～0.41）A mm （3-14） 式中：——該圓柱齒輪主動(dòng)齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，Nm ==8538.75 Nm 故，A≈（10.51～11.92） =214.816～243.635 mm 取A=240， 又B≈（0.38～0.41）A=（0.38～0.41）240=91.2～98.4 mm 取b=92 令mm 則mm 二、確定模數(shù) 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：=（0.016～0.035）A=（0.016～0.035）×240 =3.84～8.4 （3-15） 因?yàn)樵O(shè)計(jì)車的噸位比較大，在此取=8.0 三、確定螺旋角及齒數(shù) 斜齒圓柱齒輪的螺旋角值，可選擇在16°～20°范圍內(nèi)。初選在18° 取=28 則=28 精求螺旋角： 則=21.04° 四、壓力角和齒頂高系數(shù) 國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為20°，故本次設(shè)計(jì)選用20°.也可按國(guó)家規(guī)定選取齒頂高系數(shù)為1.0. § 3.8.2圓柱齒輪幾何參數(shù)計(jì)算 表3-2 斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表 序號(hào) 項(xiàng)目 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果 1 齒數(shù) 均為28 2 法面模數(shù) 8mm 3 法面齒頂高系數(shù) 1 4 法面頂隙系數(shù) 0.25 5 螺旋角 21.04° 6 齒根高 10mm 7 齒頂高 8mm 8 分度圓直徑 d=z= 240mm 9 齒頂圓直徑 256mm 10 齒根圓直徑 220mm § 3.9輪邊減速器設(shè)計(jì)及計(jì)算 § 3.9.1輪邊減速器方案的確定 選方案：太陽(yáng)輪為主動(dòng)輪，行星齒輪架為從動(dòng)架，齒圈為固定架。這種圓柱行星齒輪式輪邊減速器可以在較小尺寸的輪廓條件下獲得較大的傳動(dòng)比，且可以布置在輪轂內(nèi)。用作驅(qū)動(dòng)輪的的太陽(yáng)輪用花鍵固定在半軸的外端，齒圈與齒圈座卡在一起，而齒圈座則被固定在半軸套管上不能轉(zhuǎn)動(dòng)。在太陽(yáng)輪和齒圈之間分布3～5個(gè)行星輪，后者用一對(duì)圓錐滾子軸承支承在用螺栓與輪轂相連的行星齒輪架上。由半軸輸給太陽(yáng)輪的動(dòng)力，經(jīng)行星輪、行星輪架傳給輪轂使車輪旋轉(zhuǎn)，并且其旋轉(zhuǎn)方向與半軸旋轉(zhuǎn)方向一致，這種方案應(yīng)用最廣泛。 § 3.9.2輪邊減速器各齒輪基本參數(shù)的確定 一、行星齒輪的個(gè)數(shù)、齒輪類型、螺旋角 如上述，行星齒輪一般為3～5個(gè)，本次設(shè)計(jì)噸位較大，扭矩較大，所以選用5個(gè)行星輪。為了傳動(dòng)平穩(wěn)，優(yōu)先選用斜齒圓柱齒輪。汽車用圓柱齒輪螺旋角一般為16°～20°，初選20° 二、各齒數(shù)的確定 所選用方案輪邊減速器的傳動(dòng)比為： ，式中：為太陽(yáng)輪的轉(zhuǎn)速和齒數(shù)，為行星齒輪架轉(zhuǎn)速，為齒圈齒數(shù)，由=2.65323，并結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)，可以確定三者的齒數(shù)： 三、中心距及齒寬的確定 根據(jù)參考文獻(xiàn)可知：該方案太陽(yáng)輪與行星輪的中心距A，及它們的齒寬可按如下經(jīng)驗(yàn)公 A≈（6.07～7.94） mm （3-16） ≈（0.61～0.96）A mm （3-17） ≈（0.55～0.87）A mm （3-18） 式中：——作用在太陽(yáng)輪上的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，即為半軸上的計(jì)算載荷為43880 Nm N——行星齒輪數(shù)目，為5 A——太陽(yáng)輪與行星輪之間的中心距，mm ，——分別為太陽(yáng)輪和行星輪的齒寬，mm 所以有：A≈（6.07～7.94）=125.2～163.777 取A=160mm ≈（0.61～0.96）A = 91.6～153.6 取=120mm ≈（0.55～0.87）A =88～139.2 取=110mm 四、端面模數(shù)及壓力角 A==160 其中，=20°，分別為太陽(yáng)輪及行星輪的齒數(shù)，如前述；計(jì)算得=4.923mm， 取標(biāo)準(zhǔn)值=5mm 對(duì)于商用車，為例提高齒輪的承載能力，應(yīng)選用22.5°或25°等大一些的壓力角。但實(shí)際上，因國(guó)家規(guī)定的壓力角為20°，故普遍采用20° § 3.9.3各齒輪幾何尺寸計(jì)算 表3-3輪邊加速器齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表 序號(hào) 項(xiàng)目 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果 1 齒數(shù) 2 法面模數(shù) 5 mm 3 齒頂高系數(shù) 1 4 齒頂隙系數(shù) 0.25 5 螺旋角 20° 6 齒根高 6.25 mm 7 齒頂高 5 mm 8 分度圓直徑 d=z=