【正文】 是驅(qū)動(dòng)橋的基本類型，在重型汽車上占有重要地位； (2) 重型汽車發(fā)動(dòng)機(jī)向低速大轉(zhuǎn)矩發(fā)展的趨勢(shì)，使得驅(qū)動(dòng)橋的傳動(dòng)比向小速比發(fā)展； (3) 隨著公路狀況的改善，特別是高速公路的迅猛發(fā)展，重型汽車使用條件對(duì)汽車通過性的要求降低。 所以此設(shè)計(jì)采用單級(jí)驅(qū)動(dòng)橋再配以鑄造整體式橋殼。在此選用弧齒錐齒輪傳動(dòng)，其特點(diǎn)是主、從動(dòng)齒輪的軸線垂直交于一點(diǎn)。 主減速器的減速形式 由于 i=＜ ，一般采用單級(jí)主減速器，單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)：?jiǎn)渭?jí)減速驅(qū)動(dòng)車橋是驅(qū)動(dòng)橋中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一種，制造工藝較簡(jiǎn)單，成本較低，是驅(qū)動(dòng)橋的基本型，在重型汽車上占有重要地位； 目前重型汽車發(fā)動(dòng)機(jī)向低速大扭矩發(fā)展的趨勢(shì)使得驅(qū)動(dòng)橋的傳動(dòng)比向小速比發(fā)展；隨著公路狀況的改善，特別是高速公路的迅猛發(fā)展，許多重型汽車使用條件對(duì)汽 車通過性的要求降低，因此，重型汽車產(chǎn)品不必像過去一樣，采用復(fù)雜的結(jié)構(gòu)提高其的通過性；與帶輪邊減速器的驅(qū)動(dòng)橋相比，由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋機(jī)械傳動(dòng)效率提高，易損件減少，可靠性增加。 主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算 主減速器計(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 Ｔ ce nKiTT ToTLece /m a x ????? mN? （ 21） 式中 TLi —— 發(fā)動(dòng)機(jī)至所計(jì)算的主減速器從動(dòng)錐齒 輪之間的傳動(dòng)系的最低擋傳動(dòng)比，查得本車型為 maxeT —— 發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出的最大轉(zhuǎn)矩，查得本車型為 1230 mN? ； T? —— 傳動(dòng)系上傳動(dòng)部分的傳動(dòng)效率，在此取 ； n —— 該汽車的驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目在此取 1； oK —— 由于猛結(jié)合離合器而產(chǎn)生沖擊載荷時(shí)的超載系數(shù)，對(duì)于一般的載貨汽車，礦用汽車和越野汽車以及液力 傳動(dòng)及自動(dòng)變速器的各類汽車取 oK =，當(dāng)性能系數(shù) pf 0 時(shí)可取 oK =； ???????????????????????16T gm0 . 1 9 5 016T gm0 . 1 9 5 T gm0 . 1 9 5161 0 01e m a xae m a xae m a xa當(dāng)當(dāng)pf （ 22） am —— 汽車滿載時(shí)的總質(zhì)量在此取 27000 gK ； 所以 12301027000?? =16 ? pf =〈 0 即 oK = 由以上各參數(shù)可求 Tce Tce = 1 ???? =49984 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 LBLBr irGTcs ?? ?? /2 mN? （ 23） 式中 2G —— 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，預(yù)設(shè)后橋所承載 210000N的負(fù)荷 。 主減速器基本參數(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。 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。 3. 主，從動(dòng)錐齒輪齒面寬 1b 和 2b 錐齒輪齒面過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窄及刀尖圓角過小，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。 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)于汽車主減速器圓弧齒輪推薦采用： 22 Db ? =?530= 在此取 83mm 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 1b =91mm ? 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 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 ，在 ～ 時(shí)效果最好，但 ? 過大，會(huì)導(dǎo)致軸向力增大。 5. 螺旋方向 主、從動(dòng)錐齒輪的螺旋方向是相反的。的壓力角。 1? 1? =176。 2a? =176。 主減速器圓弧錐齒輪的強(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。折斷多數(shù)從齒根開始，因?yàn)辇X根處齒輪的彎曲應(yīng)力最大。在開始出現(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。 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。 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。在最后階段輪齒迅速 損壞或折斷。凹坑壁從齒表面陡直地陷下。 （ 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)在一起后又撕下來所造成的表面損壞現(xiàn)象和擦傷現(xiàn)象稱為膠合。規(guī)定范圍內(nèi)的正常磨損是允許的。其表現(xiàn)是齒根疲勞折斷和由表面點(diǎn)蝕引起的剝落。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)只能用它來驗(yàn)算最大應(yīng)力，不能作為疲勞損壞的依據(jù)。 m。 b —— 計(jì)算齒輪的齒面寬， mm。計(jì)算彎曲應(yīng)力時(shí)本應(yīng)采用輪齒中點(diǎn)圓周力與中點(diǎn)端面模數(shù)，今用大端模數(shù)，而在綜合系數(shù)中進(jìn)行修正。一般情況下，對(duì)于制造精確的齒輪可取 J —— 計(jì)算接觸應(yīng)力的綜合系數(shù)（或稱幾何系數(shù)）。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。 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）后均予與厚度 ～ ～ 的磷化處理或鍍銅、鍍錫。滲硫處理時(shí)溫度低，故不引起齒輪變形。 為計(jì)算作用在齒輪的圓周力，首先需要確定計(jì)算轉(zhuǎn)矩。 m； 1if ， 2if ? iRf —— 變速器在各擋的使用率，可參考表 23選取； 1gi ， 2gi ? gRi —— 變速器各擋的傳動(dòng)比； 1Tf ， 2Tf ? TRf —— 變速器在各擋時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)的利用率，可參考表 23 選??； 表 23 if 及 Tf 的參考值 經(jīng)計(jì)算 dT 為 fF 在此平面內(nèi)又可分為沿切線方向的圓周力 F 和沿節(jié)圓母線方向的力 Fs 。而軸承的徑向載荷則是上述齒輪的徑向力，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。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 所以有公式 610?????????? ?QfCrfLpt s (220) 式中 :tf —— 為溫度系數(shù)，在此取 。 所以有上式可得 2n = ? = r/min 而主動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速 1n = =728 r/min 所以軸承能工作的額定軸承壽命： nLLh 60? h hL (222) 式中 : n —— 軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速， r/min。 ，故軸承符合使用要求。 所以軸承符合使用要求。 所以軸承 D 滿足使用要求。如果驅(qū)動(dòng)橋的左、右車輪剛性連接，則行駛時(shí)不可避免地會(huì)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)輪在路面上的滑移或滑轉(zhuǎn)。差速器有多種形式，在此設(shè)計(jì)普通對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器。 A、 B兩點(diǎn)分別為行星齒輪 4與半軸齒輪 1和 2的嚙合點(diǎn)。 當(dāng)行星齒輪 4除公轉(zhuǎn)外，還繞本身的軸 5以角速度 4? 自轉(zhuǎn)時(shí)（圖），嚙合 點(diǎn) A的圓周速度為 1? r = 0? r + 4? r ，嚙合點(diǎn) B的圓周速度為 2? r = 0? r 4? r 。 對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu) 普通的對(duì)稱式圓錐齒輪差速器由差速器左右殼，兩個(gè)半軸齒輪，四個(gè)行星齒輪，行星齒輪軸，半軸齒輪墊片及行星齒輪墊片等組成。差速器的輪廓尺寸也受到主減速器從動(dòng)齒輪軸承支承座及主動(dòng)齒輪導(dǎo)向軸承座的限制。 m. 根據(jù)上式 BR = 49984 = 所以預(yù)選其節(jié)錐距 A0 =96mm 為了獲得較大的模數(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。 在此 1z =10， 2z =18 滿足以上要求。 再按下式初步求出圓錐齒輪的大端端面模數(shù) m m=110sin2 ?zA = 220sin2 ?zA = ?? = 由于強(qiáng)度的要求在此取 m=10mm 得 101011 ??? mzd =100mm 22 mzd ? =10 18=180mm α 目前，汽車差速器的齒輪大都采用 176。的少， 故可以用較大的模數(shù)以提高輪齒的強(qiáng)度。 m；在此取 49984N2 ≈ 2d ； ??c? —— 支承面的許用擠壓應(yīng)力，在此取 69 MPa 根據(jù)上式 39。 9 節(jié)圓直徑 11 mzd ? ； 22 mzd ? 1001?d 1802?d 10 節(jié)錐角 211 arctanzz?? ， 12 90 ?? ??? 1? =176。 1fh =mm 15 徑向間隙 c =h gh = + c = 16 齒根角 1? =01arctanAhf 。2o? =176。1201 sin2 ?? hd ?? 239。 ?? ?? 1?h = 2?h = 差速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 差速器齒輪的尺寸受結(jié)構(gòu)限制，而且承受的載荷較大，它不像主減 速器齒輪那樣經(jīng)常處于嚙合狀態(tài)，只有當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎或左右輪行駛不同的路程時(shí)，或一側(cè)車輪打滑而滑轉(zhuǎn)時(shí)，差速器齒輪才能有嚙合傳動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 此節(jié)內(nèi)容圖表參考了《汽車車橋設(shè)計(jì)》 [1]中差速器設(shè)計(jì)一節(jié)。 計(jì)算時(shí)首先應(yīng)合理地確定作用在半軸上的載荷，應(yīng)考慮到以下三種可能的載荷工況： ① 縱向力 2X （驅(qū)動(dòng)力或制動(dòng)力）最大時(shí)，其最大值為 ?2Z ，附著系數(shù) ? 在計(jì)算時(shí)取 ，沒有側(cè)向力作。在一般的非斷開式驅(qū)動(dòng)橋上，驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置就是半軸，半軸將差速器的半軸齒輪與車輪的輪轂聯(lián)接起來，半軸的形式主要取決半軸的支承形式：普通非斷開式驅(qū)動(dòng)橋的半軸，根據(jù)其外端支承的形式或受力狀況不同可分為半浮式， 3/4 浮式和全浮式，在此由于是載重汽車，采用全浮式結(jié)構(gòu)。輪齒彎曲強(qiáng)度 w? 為 w? = JmbzK KKTKvms2203102? MPa (36) 式中： T —— 差速器一個(gè)行星齒輪 傳給一個(gè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩，其計(jì)算式 nTT ?? 在此 T 為 N239。2R? =176。 2? =176。 mzzh a?????????????????????? 2122 1ah = 2ah = 14 齒根高 1fh = 1ah 。b≤10m 30mm 5 工作齒高 mhg ? gh =16mm 6 全齒高 ?? mh 7 壓力角 ? 176。2 ， d39。的壓力角。最小齒數(shù)可減少到 10，并且在小齒輪（行星齒輪）齒頂不變尖的條件下，還可以由切向修正加大半軸齒輪的齒厚，從而使行星齒輪與半軸齒輪趨于等強(qiáng)度。 2? =90176。半軸齒輪的齒數(shù)采用 14～ 25，大多數(shù)汽車的半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比1z / 2z 在 ～ 的范圍內(nèi)。 BR 的確定 圓錐 行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu)尺寸，通常取決于行星齒輪的背面的球面半徑 BR ，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，因此在一定程度上也表征了差速器的強(qiáng)度。由于其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)、制造方便、用于公路汽車上也很可靠等優(yōu)點(diǎn)，故廣泛用于各類車輛上。因此在汽車轉(zhuǎn)彎行駛或其它行駛情況下，都可以借行星齒輪以相應(yīng)轉(zhuǎn)速自轉(zhuǎn)，使兩側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪以不同轉(zhuǎn)速在地面上滾動(dòng)而無滑動(dòng)。 當(dāng)行星齒輪只是隨同行星架繞差速器旋轉(zhuǎn)軸線公轉(zhuǎn)時(shí)，顯然，處在同一半 徑 r 上的A、 B、 C 三點(diǎn)的圓周速度都相等（圖 31），其值為 0? r 。差速器殼 3與行星齒輪軸 5連成一體，形成行星架。為了防止這些現(xiàn)象的發(fā)生，汽車左、右驅(qū)動(dòng)輪間都裝有輪間差速器，從而保證了驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)車輪在行程不等時(shí)具有不同的旋轉(zhuǎn)角速度，滿足了汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)要求。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 第 3章 差速器設(shè)計(jì) 汽車 在行駛過程中左，右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過的路程往往不等。 所以軸承 C 滿足使用要求