【正文】 實踐表明，軸承的主要損壞形式為疲勞損傷，所以應(yīng)按輸入的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 dT 進(jìn)行計算。 M ——危險截面彎矩，主動齒輪徑向力 經(jīng)計算， ?? =??? =230MPa 所以主動齒輪軸滿足要求。 在 現(xiàn) 代汽 車 的 設(shè)計 中，由于材 質(zhì)及 加 工工藝 等制造 質(zhì) 量的提高， 單 位 齒長 上的 圓周力有 時 提高 許 用 資 料的 20%～ 25%。 汽車驅(qū)動橋的齒輪，承受的是交變負(fù)荷，其主要損壞形式是疲勞。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，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。在齒輪繼續(xù)工作時，則擴大凹坑的尺寸及數(shù)目，甚至?xí)饾u使齒面成塊剝落，引起噪音和較大的動載荷。 ② 過載折斷：由于設(shè)計不當(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，使載荷超過了 齒輪彎曲強度所允許的范圍，而引起輪齒的一次性突然折斷。在進(jìn)行強度計算之前應(yīng)首先了解齒輪的破壞形式及其影響因素。 11 節(jié)錐距 A0 =11sin2 ?d =22sin2 ?d A0 = 12 周節(jié) t= m t= 13 齒頂高 21 aga hhh ?? 1ah = 18 序號 項 目 計 算 公 式 計 算 結(jié) 果 mkh aa ?2 2ah = 14 齒根高 fh = ahh? 1fh= 2fh = 15 徑向間隙 c= ghh? c= 16 齒根角 0arctanAhf?? 1? =176。壓力角 [6]。當(dāng)變速器掛前進(jìn)擋時，應(yīng)使主動錐齒輪 的軸向力離開錐頂方向。 2d 選定后，可按式 22 /zdm? 算出從動齒輪大端模數(shù)，并用下式校核 3t mjm K T?? （ ） 式中： mK ——模數(shù)系數(shù)，取 mK =~； jT ——計算轉(zhuǎn)矩， mN? ，取 jeT 。 由式（ ），式（ ）求得的計算載荷，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)。對主減速器型式確定中主要從主減速器齒輪的類型、 主減速器的減速形式、 主減速器主動錐齒輪的支承形式及安裝方式的選擇、從動錐齒輪的支承方式和安裝方式的選擇 ，從而 確定 逐步給出 驅(qū)動橋各個總成的基本結(jié)構(gòu)， 分析了驅(qū)動橋各 總成結(jié)構(gòu)組成。 整體式橋殼 整體式橋殼的特點是將整個橋殼制成一個整體，橋殼猶如一整體的空心粱，其強度及剛度都比較好。 橋殼 形 式的確定 橋殼的結(jié)構(gòu)型式大致分為可分式，組合式整體式三種。在裝有輪邊減速器的驅(qū)動橋上，半軸將半軸齒輪與輪邊減速器的主動齒輪連接起來。 差速器的結(jié)構(gòu)型式選擇，應(yīng)從所設(shè)計汽車的類型及其使用條件出發(fā)，以滿足該型汽車在給定的使用條件下的使用性能要求。 圖 從動齒輪支撐形式 本次設(shè)計主動錐齒輪 采用 懸臂式支撐 （ 圓錐滾子軸承 ） ， 從動錐齒輪 采用 騎馬 式支撐 （ 圓錐滾子軸承 ） 。 10 圖 主動錐齒輪騎馬式支承 采用騎馬式（跨置式）支承結(jié)構(gòu) 時， 齒輪前、后兩端的軸頸均以軸承支承，故又稱兩端支承式。 目前 貨 車發(fā)動機向 9 低速大扭矩發(fā)展的趨勢使得驅(qū)動橋的傳動比向 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 貨 車使用條件對汽車通過性的要求降低，因此，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)動橋相比，由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡化，單級減速驅(qū)動橋機械傳動效率提高，易損件減少，可靠性增加。 雙曲面齒 輪必須采用可改善油膜強度和防刮傷添加劑的特種潤滑油。 雙曲面齒輪如圖 （ b）所示主、從動齒輪軸線不相交而呈空間交叉。通過優(yōu)化設(shè)計，對發(fā)動機與傳動系參數(shù)作最佳匹配的方法來選擇 io 0i 值，可是汽車獲得最佳的動力性和燃料經(jīng)濟性。 在各種載荷和轉(zhuǎn)速工況下有較高的傳動效率。 驅(qū)動橋的種類 驅(qū)動橋 位于傳動系末端，其基本功用首先是增扭、降速，改變轉(zhuǎn)矩的傳遞 方向，即增大由傳動軸或直接從變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，并合理的 分配給左、右驅(qū)動車輪， 其次 ，驅(qū)動橋還要承受作用于路面和車架或車廂之間的垂 直力、縱向力和橫向力，以及制動力矩和反作用力矩。 完 成驅(qū)動橋驅(qū)動橋裝配圖和主要部分零件 。有限元法將具有無限 個自由度的連續(xù)體離散為有限個自由度的單元集合體，使問題簡化為適合于數(shù)值解法的問題。驅(qū)動橋設(shè)計新方法的應(yīng)用使得其開發(fā)周期縮短，成本降低，可靠性增加。因此， 設(shè)計出結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、造價低廉的驅(qū)動橋， 具有一定的實際意義 [1]。 Differential。 為 滿足目前 當(dāng)前 載貨汽車的快速、高效率、高效益 需要 的同時 時，必須要搭配一個高效、可靠的驅(qū)動橋 。 設(shè)計出結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、造價低廉的驅(qū)動橋，能大大降低整車生產(chǎn)的總成本 的 輕型貨車驅(qū)動橋 具有一定的實際意義。 Axle。 國內(nèi)外驅(qū)動橋研究狀況 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國驅(qū)動橋制 造企業(yè)的開發(fā)模式主要由測繪、引進(jìn)、自主開發(fā)三種組成。國外的最新開發(fā)模式和驅(qū)動橋新技術(shù)包括： (1)并行工程開發(fā)模式 并行工程開發(fā)模式 是對在一定范圍內(nèi) 的不同功能或相同功能不同性能、不同規(guī)格的機械產(chǎn)品進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上 ,劃分并設(shè)計出一系列功能模塊 ,然后通過模塊的選擇和組合構(gòu)成不同產(chǎn)品的一種設(shè)計方法，能夠 縮短新產(chǎn)品的設(shè)計時間、降低成本、提升質(zhì)量、提高市場競爭力 ,以 DANA 為代表的意大利企業(yè)多已采用了該類設(shè)計方法 , 優(yōu)點是 : 減少設(shè)計及工裝制造的投入 , 減少了零件種類 , 提高規(guī)模生產(chǎn)程度 , 降低制造費用 , 提高市場響應(yīng)速度等。只要確定了單元的力學(xué)特性，就可以按照結(jié)構(gòu)分析的方法求解，使分析過程大為簡化，配以計算機就可以解決許多解析法無法解決的復(fù)雜工程問題。 4 第 2 章 驅(qū)動橋的總體方案確定 驅(qū)動橋的 種類 、 結(jié)構(gòu) 、 設(shè)計要求 及主要參數(shù) 汽車車橋的種類 汽車的驅(qū)動橋與從動橋統(tǒng)稱為車橋，車橋通過懸架與車架（或承載式車身）相連，它的兩端安裝車輪，其功用是傳遞車架（或承載式車身）于車輪之間各方向的作用力及其力矩。 驅(qū)動橋分為斷開式和非斷開式兩種。 具有足夠的強度和剛度，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。 對于具有很大功率儲備的轎車、長途公共汽車尤其是競賽車來說，在給定發(fā)動機最大功率 amaxP 及其轉(zhuǎn)速 pn 的情況下，所選擇的 io 0i 值應(yīng)能保證這些汽車有盡可能高的最高車速 amaxv 。和螺旋錐齒輪相比，雙曲面齒輪的優(yōu)點有： 尺寸相同時，雙曲面齒輪有更大的傳動比。 螺旋錐齒輪傳動的主、從動齒輪軸線垂直相交于一點，齒輪并不同時在全長上嚙合，而是逐漸從一端連續(xù)平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向另一端。 如圖 （ b）所示，與單級主減速器相比，由于雙級主減速器由兩級齒輪減速組成，使其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量加大；主減速器的齒輪及軸承數(shù)量的增多和材料消耗及加工的工時增加， 制造成本也顯著增加，只有在主減速比 io 較大（ io12）且采 用單級主減速器不能滿足既定 的主減速比和離地間隙等要求是才采用。跨置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。 11 差速器結(jié)構(gòu)方案的確定 根據(jù)汽車行駛運動學(xué)的要求和實際的車輪、道路以及它們之間的相互聯(lián)系表明：汽車在行駛過程中左右車輪在同一時間內(nèi)所滾過的行程往往是有差別的。 差速器的結(jié)構(gòu)型式有多種，大多數(shù)汽車都屬于公路運輸車輛，對于在公路上和市區(qū)行駛的汽車來說，由于路 面較好，各驅(qū)動車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)簡單、工作平穩(wěn)、制造方便、用于公路汽車也很可靠的普通對稱式圓錐行星齒輪差速器，作為安裝在左、右驅(qū)動車輪間的所謂輪間差速器使用；對于經(jīng)常行駛在泥濘、松軟土路或無路地區(qū)的越野汽車來說，為了防止因某一側(cè)驅(qū)動車輪滑轉(zhuǎn)而陷車，則可采用防滑差速器。 如圖 所示， 根據(jù)半軸外端支撐形式分為半浮式， 3/4 浮式，全浮式。 可分式橋殼 可分式橋殼的整個橋殼由一個垂直接合面分為左右兩部分，每一部分均由一個鑄件殼體和一個壓入其外端的半軸套管組成。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立的主減速殼里，構(gòu)成單獨的總成，調(diào)整好以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。 基本確定了驅(qū)動橋四個組成部分主減速器、差速器、半軸、橋殼的結(jié)構(gòu)。汽車的類型很多，行駛工況又非常復(fù)雜，轎車一般在高速輕載條件下工作，而礦用車和越野車在高負(fù)荷低車速條件下工作，對于公路車輛來說，使用條件較非公路用車穩(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確定的，即主減速器的平均計算轉(zhuǎn)矩。 3t mjm K T?? = 3 7)~( ? =~ 由 GB/T123681990，取 tm =6mm，滿足校核。這樣可使主、從動齒輪有分離的趨勢，防止輪齒因卡死而損壞。 主從動錐齒輪幾何計算 計算結(jié)果如表 主減速器齒輪的幾何尺寸計算用表 。 2? =176。 齒輪的損壞形式常見的有輪齒折斷、齒面點蝕及剝落、齒面膠合、齒面磨損等。 為了防止輪齒折斷，應(yīng)使其具有足夠的彎曲強度，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。在最后階段輪齒迅速損壞或折斷。 （ 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。其表現(xiàn)是齒根疲勞折斷和由表面點蝕引起的剝落。 經(jīng)驗算 以上 兩數(shù) 據(jù)都在 許 用范 圍內(nèi) ， 校核成功。 主減速器的軸承計算 軸承的計算主要是計算軸承的壽命。作用在主減速器主動錐齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩可按下式計算 [8]： 313333332223111m a x 100100100100100 1 ?????????????????? ????????????????????????????? TRgRiRTgiTgiTgied fiffiffiffifTT ? () 式中： maxeT ——發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，在此取 201N汽車在行駛過程中，由于變速器擋位的改變，且發(fā)動機也不全處于最大轉(zhuǎn)矩狀態(tài)，故主減速器齒輪的工作轉(zhuǎn)矩處于經(jīng)常變化中。 大齒輪齒數(shù) 2z 小齒輪齒數(shù) 1z 接觸強度計算用 J 24 圖 主動齒輪軸彎矩圖 危險截面上的合成彎曲應(yīng)力為 ： W TMWM 22 ?????? （ ） 式中： W ——彎曲 截面系數(shù) , 323DW ?? T ——主動齒輪計算轉(zhuǎn)矩 。 按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩計算時： FdiTp ge????21013m ax （ ） 式中： maxeT ——發(fā)動機輸出的最大轉(zhuǎn)矩，在此取 200 mN? ； gi ——變速器的傳動比； 21 1d ——主動齒輪節(jié)圓直徑，在此取 42mm.； 按上式計算一檔時： 0 9 3 8 840242 0 0 3 ?????p N／ mm 按最大附著力矩計算時 ： FdrGp r?????210232 ? （ ） 式中： 2G ——汽車滿載時一個驅(qū)動橋給水平地面的最大負(fù)荷，對于后驅(qū)動橋還應(yīng)考慮汽車最大加速時的負(fù)荷增加量，在此取 16660N； ?——輪胎與地面的附著系數(shù)，在此取 ； r ——輪胎的滾動半徑，在此取 ； 按上式 40120 3? ????p = N／ mm。汽車主減速器及差速器齒輪在新車跑合期及長期使用中按規(guī)定里程更換規(guī)定的潤滑油并進(jìn)行清洗是防止不正常磨損的有效方法。例如滲碳齒輪表面層太薄、心部硬度不夠等都會引起齒面剝落。一般首先產(chǎn)生在幾個齒上。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。 螺旋錐齒輪 的強度計算 損壞形式及壽命 在完成主減速器齒輪的幾何計算之后，應(yīng)對其強度進(jìn)行計算，以保證其有足夠的強度和壽命以及安全可靠性地工作。 2? =176。 法向壓力角 a 的選擇 壓力角可以提高齒輪的強度，減少齒輪不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)，但對于尺寸小的齒輪，大壓力角易使齒頂變尖及刀尖寬度過小，并使齒輪的端面重疊系數(shù)下降，一般對于 “格里森 ”制主減速器螺旋錐齒輪來說，載貨汽車可選用 20176。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。 取 ?jT = 計算得， 2d =～ ，初取 2d =240mm。 LBLBrj i rGT ? ??