【正文】 又有限時(shí)，采用雙曲面齒輪更為合理。因?yàn)槿绻３謨煞N傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪直徑一樣，則雙曲面從動(dòng)齒輪的直徑比螺旋錐齒輪的要小，這對(duì)于主減速比 i0≥ 的傳動(dòng)有其優(yōu)越性。當(dāng)傳動(dòng)比小于 2 時(shí)，雙曲面主動(dòng)齒輪相對(duì)于螺旋錐齒輪主動(dòng)齒輪就顯得過(guò)大，這時(shí)選用螺旋錐齒輪更合理，因?yàn)楹笳呔哂休^大的差速器可利用空間。 圖 21 雙曲面齒輪的偏移距和偏移方向 由于雙曲面主動(dòng)齒輪螺旋 角的增大，還導(dǎo)致其進(jìn)入嚙合的平均齒數(shù)要比螺旋錐齒輪相應(yīng)的齒數(shù)多，因而雙曲面齒輪傳動(dòng)比螺旋錐齒輪傳動(dòng)工作得更加平穩(wěn)、無(wú)噪聲，強(qiáng)度也高。雙曲面齒輪的偏移距還給汽車(chē)的總布置帶來(lái)方便。 主減速器的減速形式 主減速器的減速型式分為單級(jí)減速、雙續(xù)減速、雙速減速、單級(jí)貫通、雙級(jí)貫通、主減速及輪邊減速等。 單級(jí) (或雙級(jí) )主減速器附輪邊減速器，礦山、水利及其他大型工程等所用的重型汽車(chē)，工程和軍事上用的重型牽引越野汽車(chē)及大型公共汽車(chē)等，要求有高的動(dòng)力性，而車(chē)速則可相對(duì)較低，因此其傳動(dòng)系的低檔總傳動(dòng)比都很大。在設(shè)計(jì) 上述重型汽車(chē)、大型公共汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)橋時(shí)，為了使變速器、分動(dòng)器、傳動(dòng)軸 4 等總成不致因承受過(guò)大轉(zhuǎn)矩而使它們的尺寸及質(zhì)量過(guò)大，應(yīng)將傳動(dòng)系的傳動(dòng)比以盡可能大的比率分配給驅(qū)動(dòng)橋。這就導(dǎo)致了一些重型汽車(chē)、大型公共汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)橋的主減速比往往要求很大。當(dāng)其值大于 12 時(shí)，則需采用單級(jí) (或雙級(jí) )主減速器附加輪邊減速器的結(jié)構(gòu)型式，將驅(qū)動(dòng)橋的一部分減速比分配給安裝在輪轂中間或近旁的輪邊減速器。這樣以來(lái)，不僅使驅(qū)動(dòng)橋中間部分主減速器的輪廓尺寸減小，加大了離地間隙，并可得到大的驅(qū)動(dòng)橋減速比 (其值往往在 16~26左右 )，而且半軸、差速器及主 減速器從動(dòng)齒輪等零件的尺寸也可減小。 綜合考慮整車(chē)成本和驅(qū)動(dòng)橋的研發(fā)與制造成本及輸入?yún)?shù)主減速比的實(shí)際情況，選擇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，質(zhì)量輕，制造成本低的單級(jí)貫通式主減速器附輪邊減速器。 主減速器主從動(dòng)錐齒輪的支承方案 1. 主動(dòng)錐齒輪的支承 現(xiàn)在汽車(chē)主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承型式有以下兩種，懸臂式與騎馬式如圖 22 所示。 懸臂式齒輪一側(cè)的軸頸懸臂式地支承于一對(duì)軸承上。為了增強(qiáng)支承剛度，應(yīng)使兩軸承支承中心間的距離齒輪齒面寬中點(diǎn)的懸臂長(zhǎng)度大兩倍以上，同時(shí)比齒輪節(jié)圓直徑的 70%還大，并使齒輪軸徑大于等 于懸臂長(zhǎng)。當(dāng)采用一對(duì)圓錐滾子軸承支承時(shí)，為了減小懸臂長(zhǎng)度和增大支承間的距離，應(yīng)使兩軸承圓錐滾子的小端相向朝內(nèi)，而大端朝外，以縮短跨距，從而增強(qiáng)支承剛度。 5 圖 22 主減速器主動(dòng)齒輪的支承形式及安置方法 （ a）懸臂式支承 （ b）騎馬式支承 騎馬式支承使支承剛度大為增加，使齒輪在載荷作用下的變形大為減小，約減小到懸臂式支承的 1／ 30 以下．而主動(dòng)錐齒輪后軸承的徑向負(fù)荷比懸臂式的要減小至 1/5~1/7。齒輪承載能力較懸臂式可提高 10%左右。 重型汽車(chē)主減速器主動(dòng)齒輪都是采用騎馬式支承。但是騎馬式支承增加了導(dǎo)向軸承支座，是主減速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本提高。 2. 從動(dòng)錐齒輪的支承 主減速器從動(dòng)錐齒輪的支承剛度依軸承的型式、支承間的距離和載荷在軸承之間的分布即載荷離兩端軸承支承中心間的距離 c 和 d 之比例而定。為了增強(qiáng)支承剛度，支承間的距離（ c+d）應(yīng)盡量縮小。然而，為了是從動(dòng)錐齒輪背面的支承凸緣有足夠的位置設(shè)置加強(qiáng)筋及增強(qiáng)支承的穩(wěn)定性，距離（ c+d）應(yīng)不小于從動(dòng)錐齒輪節(jié)圓直徑的 70％。兩端支承采用圓錐滾子軸承，安裝時(shí)硬是它們的圓錐滾子大端朝內(nèi)相向，小端朝外相背。為了是載荷能盡量均勻分布在兩軸承上，并且讓出位置來(lái)加強(qiáng)從 動(dòng)錐齒輪聯(lián)接凸緣的剛度，應(yīng)盡量使尺寸 c 不小于尺寸 d。 在具有大主傳動(dòng)比和徑向尺寸較大的從動(dòng)錐齒輪的主減速器中，為了限制從動(dòng)錐齒輪因受軸向力作用而產(chǎn)生偏移，在從動(dòng)錐齒輪的外緣背面加設(shè)輔助支 6 承（圖 23）。輔助支承與從動(dòng)錐齒輪背面之間的間隙，應(yīng)保證當(dāng)偏移量達(dá)到允許極限，即與從動(dòng)錐齒輪背面接觸時(shí)，能夠制止從動(dòng)錐齒輪繼續(xù)偏移。主、從動(dòng)齒輪在載荷作用下的偏移量許用極限值，如圖 24 所示。 圖 23 從動(dòng)錐齒輪輔助支承 圖 24 主從動(dòng)錐齒輪的許用偏移量 主減速器基本參數(shù)選擇 與計(jì)算載荷的確定 主減速器齒輪計(jì)算載荷的確定 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 從動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tce Tce= d emax 1 f 0k T ki i i ηn （ 21） 式中： Tce— 計(jì)算轉(zhuǎn)矩， mN? ； Temax— 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩； Temax =1500 mN? ； n— 計(jì)算驅(qū)動(dòng)橋數(shù)， 2； if— 變速器傳動(dòng)比， if=1； i0— 主減速器傳動(dòng)比， i0=； η— 變速器傳動(dòng)效率，取 η=； k— 液力變矩器變矩系數(shù)， K=1； Kd— 由于猛接離合器而產(chǎn)生的動(dòng)載系數(shù)， Kd=1； 7 i1— 變速器最低擋傳動(dòng)比， i1=； 代入式（ 21），有： Tce=1150011.= mN? 主動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩 T= 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 mmr irGTcs ?? ?? /2 mN? （ 22） 式中 2G —— 汽車(chē)滿載時(shí)一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋給水平地面的最大負(fù)荷，后橋所承載127400N 的負(fù)荷 ； ?—— 輪胎對(duì)地面的附著系數(shù)，對(duì)于安裝一般輪胎的公路用車(chē)，取? =；對(duì)于越野汽車(chē)取 ；對(duì)于安裝有專門(mén)的防滑寬輪胎的高級(jí)轎車(chē)，計(jì)算時(shí)可取 ； r —— 車(chē)輪的滾動(dòng)半徑，在此選用輪胎型號(hào)為 GB51682 ～ 20，則車(chē)論的滾動(dòng)半徑為 ； m? ， mi —— 分別為所計(jì)算的主減速器從動(dòng)錐齒輪到驅(qū)動(dòng)車(chē)輪之間的傳動(dòng)效率和傳動(dòng)比， LB? 取 ； 所以 LBLBrcs irGT ?? ?? /2 = 740 0 ? ?? =38376 mN? 3. 按汽車(chē)日常行駛平均轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 cfT 對(duì)于公路車(chē)輛來(lái)說(shuō)，使用條件較非公路車(chē)輛穩(wěn)定，其正常持續(xù)的轉(zhuǎn)矩根據(jù)所謂的平均牽引力的值來(lái)確定： ? ? mN )( ??? ???? PHRmmrTacf fffni rGGT ? （ 23） 式中： aG —— 汽車(chē)滿載時(shí)的總重量， 25400N； TG —— 所牽引的掛車(chē)滿載時(shí)總重量， 392021N，但僅用于牽引車(chē)的計(jì)算； Rf —— 道路滾動(dòng)阻力系數(shù)，對(duì)于載貨汽車(chē)可取 ~；在此取 8 Hf —— 汽車(chē)正常行駛時(shí)的平均爬坡能力系數(shù)，對(duì)于載貨汽車(chē)可取~ 在此取 ； pf —— 汽車(chē)的性能系數(shù)在此取 0； m? —— 主減速器主動(dòng)齒輪到車(chē)輪之間的效率； mi —— 主減速器從動(dòng)齒輪到車(chē)輪之間的傳動(dòng)比； n—— 驅(qū)動(dòng)橋數(shù)。 所以： ? ? mN )( ??? ???? PHRmmrTacf fffni rGGT ? = ? ? )392021254000( ???? ?? = mN? 錐齒輪主要參數(shù)的選擇 主減 速器 錐齒輪 的主要 參數(shù) 有主、 從動(dòng)齒輪 的 齒數(shù) 1z 和 2z 、 從動(dòng)錐齒輪 大端分度 圓 直 徑 2D 、端面模 數(shù) tm 、主 從動(dòng)錐齒輪齒面寬 1b 和 2b 、中 點(diǎn) 螺旋角 ? 、法向 壓力 角 ? 等。 1. 主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù) 1z 和 2z 選擇 主、 從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng) 考 慮 如下因素： （ 1） 為 了磨合均 勻 ， 1z ， 2z 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 輪齒彎 曲 強(qiáng) 度，主、 從動(dòng)齒輪齒數(shù)和 應(yīng) 不小于 40。 （ 3） 為 了 嚙 合平 穩(wěn) ，噪 聲 小和具有高的疲 勞強(qiáng) 度 對(duì) 于卡 車(chē) 1z 一般不小于 6。 （ 4） 主傳動(dòng) 比 0i 較 大 時(shí) ， 1z 盡 量取得小一些，以便得到 滿意 的離地 間 隙。 （ 5） 對(duì) 于不同的 主傳動(dòng) 比， 1z 和 2z 應(yīng)有適 宜的搭配。 根據(jù)以上要求，這里取 1z =9 2z =37，能夠滿足條件： 1z +2z =46〉 40 9 2. 從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑 2D 和端面模數(shù) tm 對(duì) 于雙 級(jí)主減 速器，增大尺寸 2D 會(huì) 影 響驅(qū)動(dòng)橋殼的 離地 間 隙， 減 小 2D 又會(huì) 影 響 跨置式主 動(dòng)齒輪 的前支承座的安 裝 空 間 和差速器的安 裝 。 2D 可根據(jù) 經(jīng)驗(yàn) 公式初 選 ，即 32 2 cD TKD ? （ 24） 2DK —— 直徑系數(shù)，一般取 ～ ； Tc —— 從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn) 矩， mN? ，為 Tce 和 Tcs 中的較小者。 所以 2D =（ ～ ） 3 . =3 . =280mm 初選 2D =280mm 則 tm = 2D / 2z =280/37= 參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選取 ?tm 8mm ，則 2D =296mm 根據(jù) tm = 3 cm TK 來(lái)校核 sm =8mm 選取的是否合適，其中 mK =（ ～ ） 此處， tm =3 =，因此滿足校核條件。 3. 主、從動(dòng)錐齒輪齒面寬 1b 和 2b 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。 對(duì)于從動(dòng)錐齒輪齒面寬 2b ，推薦不大于節(jié)錐 2A 的 倍，即 22 Ab ? ，而且 2b 應(yīng)滿足 tmb 102? ，對(duì)于汽車(chē)主減速器圓弧齒輪推薦采用： 22 Db ? =? 296=46mm 一般習(xí)慣使錐齒輪的小齒輪齒面寬比大齒輪稍大，通常使小齒輪的齒面比 10 大齒輪大 10%，在此取 1b = ?? %)101(2b 54mm 4. 中點(diǎn)螺旋角 ? 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 ，在 ～ 時(shí)效果最好，但 ? 過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致軸向力增大。 汽車(chē)主減速器弧齒錐齒輪的平均螺旋角為 35176?！?40176。，而商用車(chē)選用較小的? 值以防止軸向力過(guò)大，通常取 37176。 5. 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。 6. 法向壓力角 法向壓力角大一些可以提高齒輪的強(qiáng)度，減少齒輪不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)，但對(duì)于尺寸小的齒輪，大壓力角易使齒頂變尖及刀尖寬度過(guò)小，并使齒輪的端面重合度下降。對(duì)于弧齒錐齒輪這里取 а＝ 20176。 7. 偏心距 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)揮雙曲面齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)。一般對(duì)于乘用車(chē)和總質(zhì)量不大的商用車(chē)，E；且 E40%A；對(duì)于總質(zhì)量較大的商用車(chē)， E（ ~） D，且 E20%A。另外，主傳動(dòng)比越大，則 E 也越大，但應(yīng)保證齒輪不發(fā)生根切。 E=20%D=50。 主減速器圓弧錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算 表 21 主減 速器 圓 弧 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) 1z ９ 2 從動(dòng)齒輪齒數(shù) 2z ３７ 11 序號(hào) 項(xiàng) 目 計(jì) 算 公 式 計(jì) 算 結(jié) 果 3 模數(shù) m ８ 4 齒面寬 b 1b =54mm 2b =46mm 5 工作齒高 mhh ag *2? ?gh 6 全齒高 ? ?mchha **2 ?? h = 7 法向壓力角 ? ? =20176。 8 軸交角 ? EMBED ? =90176。 9 節(jié)圓直徑 d =m z ?1d 72mm 2d =296mm 10 節(jié)錐角 ?1?arctan21zz 2? =90176。 1? 1? =176。 2? =176。 11 節(jié)錐距 A0 =11sin2 ?d =22sin2 ?d A0 = 12 周節(jié) t= m t= 續(xù)表 21 主減 速器 圓 弧 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 13 齒頂高 mhh aa *? ah =㎜