【正文】 （ 32） 式（ 32）為兩半軸齒輪直徑相等的對稱式圓錐 齒輪差速器的運動特征方程式，它表明左右兩側半軸齒輪的轉(zhuǎn)速之和等于差速器殼轉(zhuǎn)速的兩倍，而與行星齒輪轉(zhuǎn)速無關。 差速器齒輪的基本參數(shù)的選擇 載貨汽車采用 4個行星齒輪。 首先初步求出行星齒輪與半軸齒輪的節(jié)錐角 1? ， 2? 211 arctan zz?? = 1810arctan =176。在此選 176。2 ??d =144mm l = 144=72mm ? 10299103??? ??≈ 36mm ??L ≈ 40mm 差速器齒輪的幾何計算 表 31汽車差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計算用表 序號 項目 計算公式 計算結果 1 行星齒輪齒數(shù) 1z ≥ 10，應盡量取最小值 1z =10 2 半軸齒輪齒數(shù) 2z =14～ 25，且需滿足式（ 34） 2z =18 3 模數(shù) m m =10mm 4 齒面寬 b=(～ )A0 。022 arctan Ahf?? 1? =176。2102 sin2 ?? hd ?? ?? mm ?? mm 續(xù)表 序號 項目 計算公式 計算結果 21 理論弧齒厚 21 sts ?? ? ? mhhts ?? ???? t a n2 39。 26 第四章 驅(qū)動半軸的設計 驅(qū)動車輪的傳動裝置位于汽車傳動系的末端，其功用是將轉(zhuǎn)矩由差速器的半軸齒輪傳給驅(qū)動車輪。m —— 汽車加速或減速時的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，可取 ～ 在此取 。 m； d—— 半軸桿部的直徑， mm。 z —— 花鍵齒數(shù)；在此取 24 pL —— 花鍵工作長度， mm，在此取 120mm。 鑄造整體式橋殼的結構 通常可采用球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵或鑄鋼鑄造。 另外，由于汽車的輪轂軸承是裝在半軸套管上，其中輪轂內(nèi)軸承與橋殼鑄件的外端面相靠，而外軸承則與擰在半軸套管外端的螺母相抵，故半軸套管有被拉出的傾向，所以必須將橋殼與半軸套管用銷釘固定在一起。只要在這三種載荷計算工況下橋殼的強度特征得到保證，就認為該橋殼在汽車各種行駛條件下是可靠的。關于橋殼在鋼板彈簧座附近的危險斷面的形狀， 主要由橋殼的結構形式和制造工藝來確定，從橋殼的使用強度來看，矩形管狀（高度方向為長邊）的比圓形管狀的要好。通常由于 wg 遠小于 2/2G ，且設計時不易準確預計，當無數(shù)據(jù)時可以忽略不計所以 ? ?22 ? ???M=26975N在通常的情況下，在設計橋殼時多采用常規(guī)設計方法，這時將橋殼看成簡支梁并校核某些特定斷面的最大應力值。安裝制動底板的凸緣與橋殼住在一起。 驅(qū)動橋殼應滿足如下設計要求： ① 應具有足夠的強度和剛度，以保證主減速器齒輪嚙合正常，并不使半軸產(chǎn)生附加彎曲應力； ② 在保證強度和剛度的情況下，盡量減小質(zhì)量以提高行駛的平順性； ③ 保證足夠的離地間隙； ④ 結構工藝性好，成本低； ⑤ 保護裝于其 中的傳動系統(tǒng)部件和防止泥水浸入； ⑥ 拆裝，調(diào)整，維修方便。 BD —— 半軸花鍵的外徑， mm，在此取 。 全浮式半軸的 強度計算 首先是 驗 算其扭轉(zhuǎn)應力 ? ： 316dT??? MPa （ 44） 式中： T —— 半軸的計算轉(zhuǎn)矩， N 若按最大附著力計算，即 ?2 239。 m； n —— 差速器的行星齒輪數(shù)； 2z —— 半軸齒輪齒數(shù)； 0K 、 vK 、 sK 、 mK —— 見式（ 29）下的說明； J —— 計算汽車差速器齒輪彎曲應力用的綜合系數(shù)， 由圖 31 可查得 J = 圖 32 彎曲計算用綜合系數(shù) 根據(jù)上式 w? = 3 ??? ????? = MPa〈 MPa 所以，差速器齒輪滿足彎 曲強度要求。 19 外圓直徑 1111 co s2 ?ao hdd ?? ；22202 co s2 ?ahdd ?? ?d mm ?d mm 20 節(jié)圓頂點至齒輪 外緣距離 139。 1fh = 2ah 1fh =。2 為半軸齒輪齒面寬中點處的直徑，而 d39。由于這種齒形的最小齒數(shù)比壓力角為 20176。 差速器的各個行星齒輪與兩個半軸齒輪是同時嚙合的，因此，在確定 這兩種齒輪齒數(shù)時，應考慮它們之間的裝配關系，在任何圓錐行星齒輪式差速器中，左右兩半軸齒輪的齒數(shù) Lz2 ， Rz2 之和必須能被行星齒輪的數(shù)目所整除，以便行星齒輪能均勻地分布于半軸齒輪的軸線周圍，否則，差速器將無法安裝，即應滿足的安裝條件為： In zz RL ?? 22 （ 34） 式中： Lz2 ， Rz2 —— 左右半軸齒輪的齒數(shù)，對于對稱式圓錐齒輪差速器來說， Lz2 = Rz2 n —— 行星齒輪數(shù)目； I —— 任意整數(shù)。 圖 32 普通的對稱式圓錐行星齒輪差速器 1， 12軸承； 2螺母； 3， 14鎖止墊片； 4差速器左殼； 5， 13螺栓； 6半軸齒輪墊片； 7半軸齒輪； 8行星齒輪軸； 9行星齒輪； 10行星齒輪墊片； 11差速器右殼 對稱式圓錐行星齒輪差速器的設計 由于在差速器殼上裝著主減速器從動齒輪，所以在確定主減速器從動齒輪尺寸時，應考慮差速器的安裝。于是 1? = 2? = 0? ， 即 差速器不起差速作用，而半軸角速度等于差速器殼 3的角速度。 差速器用來在兩輸出軸間分配轉(zhuǎn)矩，并保證兩輸出軸有可能以不同的角速度轉(zhuǎn)動。 （ 4）對于軸承 D，軸向力 A=0N，徑向力 R=，并且 RA =.4187〉 e 由 《機械設計》 [6]中表 可查得 X=， Y== 所以 Q= ? ?YRXAfd ? = ( )= hL = ????????? ?QCrn16670 = 4 3 5 21 3 4 0 9 6 6 7 0 ??????? = h hL39。 = = h 和 hL 比較， hL 〉 hL39。 RA =1 15976=15976N。 md —— 該齒輪的齒面寬中點處的分度圓直徑 . 按上式主減速器主動錐齒輪齒寬中點處的圓周力 F = ?= （ 2）錐齒輪的軸向力和徑向力 圖 23 主動錐齒輪齒面的受力圖 如圖 23，主動錐齒輪螺旋方向為左旋，從錐頂看旋轉(zhuǎn)方向為逆時針， FT 為作用在節(jié)錐面上的齒面寬中點 A 處的法向力，在 A 點處的螺旋方向的法平面內(nèi)， FT 分解成兩個相互垂直的力 FN 和 fF ， FN 垂直于 OA 且位于∠ OO′ A 所在的平面， fF 位于以 OA 為切線的節(jié)錐切平面內(nèi)。該法向力可分解為沿齒輪切向方向的圓周力 、沿齒輪軸線方向的軸向力及垂直于齒輪軸線的徑向力。在此，齒輪所采用的鋼為 20CrMnTi 用滲碳合金鋼制造的齒輪，經(jīng)過滲碳、淬火、回火后，輪齒表面硬度應達到 58～64HRC，而心部硬度較低，當端面模數(shù) m 〉 8 時為 29～ 45HRC。 0K ， vK ， mK —— 見式 (29)下的說明； sK —— 尺寸系數(shù)，它考慮了齒輪的尺寸對其淬透性的影響，在缺乏經(jīng)驗的情況下，可取 ； fK —— 表面質(zhì)量系數(shù)，決定于齒面最后加工的性質(zhì)（如銑齒，磨齒等），即表面粗糙度及表面覆蓋層的性質(zhì)（如鍍銅，磷化處理等）。 vK —— 質(zhì)量系數(shù)，對于汽車驅(qū)動橋齒輪，當齒輪接觸良好，周節(jié)及徑向 跳動精度高時，可取 。 11 表 22 汽車驅(qū)動橋齒輪的許用應力 N／ mm2 計算載荷 主減速器齒輪的 許用彎曲應力 主減速器齒輪的 許用接觸應力 差速器齒輪的許用彎曲應力 按式（ 21）、式 （ 23）計算出的最大計算轉(zhuǎn)矩 Tec， Tcs 中的較小者 700 2800 980 按式 （ 24）計算出的平均計算轉(zhuǎn)矩 Tcf 1750 實踐表明，主減速器齒輪的疲勞壽命主要與最大持續(xù)載荷（即平均計算轉(zhuǎn)矩）有關，而與汽車預期壽命期間出現(xiàn)的峰值載荷關系不大。 （ 4）齒面磨損 這是輪齒齒面間相互滑動、研磨或劃痕所造成的損壞現(xiàn)象。 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蝕更深的凹坑。它主要由于表面接觸強度不足而引起的。隨著載荷循環(huán)次數(shù)的增加，裂紋不斷擴大，最后導致輪齒部分地或整個地斷掉。 19 齒頂圓直徑 1111 co s2 ?aa hdd ?? 2ad = 221 cos2 ?ahd ? 1ad = ㎜ 2ad = ㎜ 20 節(jié)錐頂點止齒輪外緣距離 1121 sin2 ?ak hdA ?? 212 dAk ? 22sin?ah? 1kA = ㎜ 2kA = ㎜ 21 理論弧齒厚 21 sts ?? mSs k?2 1s = 2s = 22 齒側間隙 B=～ 23 螺旋角 ? ? =35176。 9 節(jié)圓直徑 d =m z ?1d 108 ㎜ 2d =480 ㎜ 續(xù)表 序 號 項 目 計 算 公 式 計 算 結 果 10 節(jié)錐角 ?1? arctan21zz 2? =90176。而商用車選用較小的 ? 值以防止軸向力過大，通常取 35176。 2D 可 根據(jù)經(jīng)驗公式初選，即 32 2 cD TKD ? （ 25） 2DK —— 直徑系數(shù)，一般取 ～ Tc —— 從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩， mN? ， 為 Tce和 Tcs 中的較小者 所以 2D =（ ～ ） 3 =（ ～ ） mm 初選 2D =450mm 則 tm = 2D /2z =450/40= 有參考《機械設計手冊》 [2]表 tm 選取 12 則 2D =480mm 根據(jù) tm = 3 cm TK 來校核 sm =12 選取的是否合適，其中 mK =（ ～ ） 此處， tm =（ ～ ） 3 =（ ～ ），因此滿足校核。 所以 ? ? )(PHRLBLB rTacf fffni rGGT ?? ????? = ? ? ???? ? = mN? 式（ 21） ～式 （ 24）參考《汽 車車橋設計》 [1]式（ 310） ～式（ 312）。另外，弧齒錐齒輪與雙曲面錐齒輪相比，具有較高的傳動效率，可達 99%。從產(chǎn)品設計的角度看 ， 重型車產(chǎn)品在主減速比小于 6 的情況下 ， 應盡量選用單級減速驅(qū)動橋。 ②圓柱行星齒輪式輪邊減速橋。 3)中央單級、輪邊減速驅(qū)動橋。 2 第一章 驅(qū)動橋結構方案分析 由于要求設計的是 重型卡車 的后驅(qū)動橋，要設計這樣一個驅(qū)動橋，一般選用非斷開式結構以 與 非獨立懸架相適應，該種形式的驅(qū)動橋的橋殼是一根支撐在左右驅(qū)動車輪的剛性空心梁， 一般是鑄造或鋼板沖壓而成， 主減速器， 差速器和半軸等所有傳動件都裝在其中，此時驅(qū)動橋，驅(qū)動車輪都屬于簧下質(zhì)量。 2） 外廓尺寸小，保證汽車具有足夠的離地間隙，以滿足通過性的要求。為了降低油耗，不僅要 在發(fā)動機的環(huán)節(jié)上節(jié)油 ，而且也需要從傳動系中減少能量的損失 。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，并將轉(zhuǎn)矩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或車身之間的垂直力，縱向力和橫向力，以及制動力矩和反作用力矩等。因此，在發(fā)動機相同的情況下，采用性能優(yōu)良且與發(fā)動機匹配性比較高的驅(qū)動橋便成了有效節(jié)油的 措施之一 。 5） 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。一般在主傳動比小于 6 的情況下 ， 應盡量采用中央單級減速驅(qū)動橋。 ①圓錐行星齒輪式輪邊減速橋。這類橋比單 級減速器的質(zhì)量大 ， 價格也要貴些 ， 而且 輪穀 內(nèi)具有齒輪傳動 ， 長時間在公路上行駛會產(chǎn)生大量的熱量而引起過熱 ； 因此 ， 作為公路車用驅(qū)動橋 ， 它不如中央單級減速橋。 圖 11 Meritor（ 美馳 ） 單后驅(qū)動橋 4 第二章 主減速器設計 主減速器的結構形式 主減速器的結構形式主要是根據(jù)其齒輪的類型，主動齒輪和從動齒輪的安置