【正文】 齒錐齒輪對(duì)嚙合精度很敏感齒輪副錐頂稍不吻合就會(huì)使工作條件急劇變壞并加劇齒輪的磨損和使噪聲增大 2 主減速器 的減速形式 本設(shè)計(jì)采用中央單級(jí)主減速器進(jìn)行設(shè)計(jì)影響減速形式選擇的因素有汽車類型實(shí)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)比其中的大小影響汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性 1 中央單級(jí)減速器 單級(jí)主減速器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單質(zhì)量小尺寸緊湊制造成本低等優(yōu)點(diǎn)因而廣泛應(yīng)用于主傳動(dòng)比 i0＜ 7 的汽車上單級(jí)主減速器多采用一對(duì)弧齒錐齒輪或雙曲面齒輪傳動(dòng)單級(jí)主減速器的結(jié)構(gòu)形式尤其是其齒輪的支承形式和拆裝方法與橋殼的結(jié)構(gòu)形式密切相關(guān) 2 雙級(jí)主減速器 雙級(jí)主減速器的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是由兩級(jí)齒輪減速組成的主減速器與單級(jí) 主減速器相比雙級(jí)主減速器在保證離地間隙相同時(shí)可得到大的傳動(dòng)比 i0 一般為7～ 12 但其尺寸質(zhì)量均較大結(jié)構(gòu)復(fù)雜制造成本也顯著曾加因此主要應(yīng)用在總質(zhì)量較大的商用車上 3 雙速主減速器 雙速主減速器內(nèi)由齒輪的不同組合可獲得兩種傳動(dòng)比它與普通變速器相配合可得到雙倍于變速器的檔位雙速主減速器的高低檔傳動(dòng)比是根據(jù)汽車的使用條件發(fā)動(dòng)機(jī)功率及變速器各檔傳動(dòng)比的大小來(lái)選定的大的豬傳動(dòng)比用于汽車滿載行駛或在困難道路上行駛以克服較大的行駛阻力并減少變速器中間檔位的變換次數(shù)小的傳動(dòng)比則用于汽車空載半載行駛或在良好路面上行駛以 改善汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性和提高平均車速 4 雙級(jí)貫通式主減速器 對(duì)于總質(zhì)量較大的多橋驅(qū)動(dòng)汽車由于主傳動(dòng)比較大多采用雙級(jí)貫通式主減速器根據(jù)齒輪的組合方式不同可以分為錐齒輪 圓柱齒輪式和圓柱齒輪 錐齒輪式兩種形式 3 主減速器主從動(dòng)錐齒輪的支撐方案 圖 21 主動(dòng)錐齒輪懸臂式支承形式 圖 22 主動(dòng)錐齒輪跨置式支撐形式 圖 23 從動(dòng)錐齒輪支撐形式 懸臂式支承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單支承剛度較跨置式較差用于傳遞較小轉(zhuǎn)矩的主減速器上 跨置式支承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在錐齒輪兩端的軸上均有軸承這樣可大大增加支撐剛度又使軸承負(fù)荷減小齒輪嚙合條件 改善因此齒輪的承載能力高于懸臂式此外由于齒輪大端一側(cè)軸頸上的兩個(gè)相對(duì)安裝的圓錐滾子軸承之間的距離很小可以縮短主動(dòng)齒輪軸的長(zhǎng)度使布置更緊湊并可減小傳動(dòng)軸夾角有利于整車布置但是跨置式支承必須在主減速器殼體上有支承所需的軸承座使主減速器殼體結(jié)構(gòu)復(fù)雜加工成本提高另外因主從動(dòng)齒輪之間的空隙很小致使主動(dòng)齒輪的導(dǎo)向軸承尺寸受到限制有時(shí)布置不下或拆裝困難 綜合比較兩種形式的特點(diǎn)本設(shè)計(jì)選用懸臂式支撐方案 主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷的確定 1 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 從動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩 21 式中 計(jì)算轉(zhuǎn)矩 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 1617 n 計(jì)算驅(qū)動(dòng)橋數(shù) n 1 變速器傳動(dòng)比 602 主減速器傳動(dòng)比 i0 65 η變速器傳動(dòng)效率取η 09 k 液力變矩器變矩系數(shù) K 1 由于猛接離合器而產(chǎn)生的動(dòng)載系數(shù) Kd 1 代入式 21 有 569459 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 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)荷后橋所承載 186667N 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取 085 對(duì)于越野汽車取 10 對(duì)于安裝有專門的防滑寬輪胎的高級(jí)轎車計(jì)算時(shí)可取 125 m2 汽車最大加速度時(shí)的后軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)取 12 車輪的滾動(dòng)半徑車輪的滾動(dòng)半徑為 0375m 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 09 由于沒有輪邊減速器取 10 所以 79333 2 錐齒輪主要參數(shù)選擇 1 主從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)和 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)于乘用車一般不少于 9 對(duì)于商用車一般不少于 6 4 主傳動(dòng)比較大時(shí)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)比和應(yīng)有適宜的搭配 取 7 46 53〉 40 2 從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑和端面模數(shù) 對(duì)于單級(jí)主減速器增加尺寸會(huì)影響驅(qū)動(dòng)橋殼高度尺寸和離地間隙減小又影響跨置式主動(dòng)齒輪的前支撐座得安裝空間和差 速器的安裝 可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式初選即 23 式中 從動(dòng)齒輪大端分度圓直徑 mm 直徑系數(shù)一般取 130～ 153 從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 故 130～ 153 23214～ 28572 初選 27321 則 2732146 59 參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選取 7 則 322 3 主從動(dòng)錐齒輪齒面寬和 對(duì)于從動(dòng)齒輪的齒面好寬推薦不大于其節(jié)錐距的 03 倍而且應(yīng)滿足一般也推薦 錐齒輪一般比大 10 0155322 4991 取 50 取 55mm 4 中點(diǎn)螺旋角 螺旋角沿齒寬是變化的齒輪打斷的螺旋角最大輪齒小段的螺旋角最小 弧齒錐齒輪副的重點(diǎn)螺旋角是相等的 同時(shí)嚙合的齒數(shù)越多傳動(dòng)就越平穩(wěn)噪聲越低而且齒輪的強(qiáng)度越高 汽車主減速器弧齒錐齒輪的平均螺旋角為 35176。 3 主減速器圓弧錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算 表 21 主減速器圓弧齒螺旋錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表 項(xiàng) 目 計(jì) 算 公 式 計(jì) 算 結(jié) 果 主動(dòng)齒輪齒數(shù) 7 從動(dòng)齒輪齒數(shù) 46 端面模數(shù) 7 ㎜ 齒面寬 55 ㎜ 50 ㎜ 工作齒高 14 ㎜ 全齒高 1575 ㎜ 法向壓力角 20176。 7821176。壓力角以提高齒輪強(qiáng)度在此選 225176。 面錐角 35939176。 m 在此取 3360 N m 汽車傳動(dòng)效率計(jì)算時(shí)可取 1 或取 09 傳動(dòng)系最低擋傳動(dòng)比 輪胎的滾動(dòng)半徑 0375m 根據(jù)上式 8960 N 在此 8960 N 3360N 節(jié)圓直徑 40mm 72mm 節(jié)錐角 節(jié)錐距 周節(jié) 31416mm 125664mm 齒頂高 422mm 218mm 齒根高 1788 1788 2932mm 4972mm 徑向間隙 01880051 0803mm 齒根角 4072176。 再按下式初步求出圓錐齒輪的大端端面模數(shù) m m 486mm 由于強(qiáng)度的要求在此取 m 4mm 得 mm 4 18 72 mm 5 壓力角α 汽車差速器的齒輪大都采用 225176。 8439176?；?225176?！?40176。 軸交角 90 90 節(jié)圓直徑 49 322mm 節(jié)錐角 arctan 90176。 齒頂圓直徑 628 32412mm 理論弧齒厚 15887mm 6103mm 齒側(cè)間隙 查表取低精度 018mm 螺旋角 取 35176。的壓力角 6 行星齒輪安裝孔的直徑及其深度 L 行星齒輪的安裝孔的直徑與行星齒輪軸的名義尺寸相同而行星齒輪的安裝孔的深度就是行星齒輪在其軸上的支承長(zhǎng)度通常取 222 式中差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩 N 65017176。 m 半軸桿部的直徑 d 32mm 根據(jù)上式＝＝ 5225 MPa 490～ 588 MPa 所以滿足強(qiáng)度要求 半軸的扭轉(zhuǎn)角為 式中為扭轉(zhuǎn)角為半軸長(zhǎng)度取 l 13702 685 G 為材料剪切彈性模量為半軸截面極慣性矩 lp 2298637mm 轉(zhuǎn)角宜為每米長(zhǎng)度～計(jì)算較核得 825 滿足條件范圍 半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料與熱處理 將加工花鍵的端部做得粗些可以使半軸的花鍵內(nèi)徑不小于其桿部直徑并適當(dāng)?shù)販p小花鍵槽的深度因此花鍵齒數(shù)必須相應(yīng)地增加通常取 10 齒 轎車半軸 至18 齒 載貨汽車 半軸 半軸的破壞形式多為扭轉(zhuǎn)疲勞破壞因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)盡量增大各過渡部分的圓角半徑以減小應(yīng)力集中 半軸多采用含鉻的中碳合金鋼制造如40Cr40CrMnMo40CrMnSi40CrMoA35CrMnSi35CrMnTi等 40MnB是我國(guó)研制出的新鋼種作為半軸材料效果很好半軸的熱處理過去都采用調(diào)質(zhì)處理的方法調(diào)質(zhì)后要求桿部硬度為 HB388444 突緣部分可降至 HB248 近年來(lái)采用高頻中頻感應(yīng)淬火的口益增多這種處理方法使半軸表面淬硬達(dá) HRC52～ 63硬化層深約為其半徑的 1／3 心部硬度可定為 HRC3035 不淬火區(qū) 突緣等 的硬度可定在 HB248～ 277 范圍內(nèi)由于硬化層本身的強(qiáng)度較高加之在半軸表面形成大的殘余壓應(yīng)力以及采用噴丸處理滾壓半軸突緣根部過渡圓角等工藝使半軸的靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度大為提高尤其是疲勞強(qiáng)度提高得十分顯著由于這些先進(jìn)工藝的采用不用合金鋼而采用中碳 40 號(hào) 45 號(hào) 鋼的半軸也日益增多 半軸花鍵的強(qiáng)度計(jì)算 在計(jì)算半軸在承受最大轉(zhuǎn)矩時(shí)還應(yīng)該校核其花鍵的剪切應(yīng)力和擠壓應(yīng)力 半軸花鍵的剪切應(yīng)力為 MPa 229 半軸花鍵的擠壓應(yīng)力為 Mpa 230 式中半軸承受的最大轉(zhuǎn)矩 N m 半軸齒輪齒數(shù) 根據(jù)上式 61252MPa〈 980 MPa 所以差速器齒輪滿足彎曲強(qiáng)度要求目前用于制造差速器錐齒輪的材料為20CrMnTi20CrMoTi22CrMnMo和 20CrMo等由于差速器齒輪輪齒要求的精度低所以精鍛差速器齒輪工藝 已被廣泛應(yīng)用 小結(jié) 本章對(duì)差速器的尺寸進(jìn)行了具體的計(jì)算對(duì)差速器的結(jié)果形式進(jìn)行了選擇并對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行了校核 23 驅(qū)動(dòng)半軸的設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置位于傳動(dòng)系的末端其基本共用是接受從差速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩并將其傳給車輪對(duì)于斷開式驅(qū)動(dòng)橋和轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置為萬(wàn)向傳動(dòng)裝置對(duì)于非斷開式驅(qū)動(dòng)橋驅(qū)動(dòng)車輪傳動(dòng)裝置的主要零件為半軸 半軸根據(jù)其車輪端的支承方式不同可分為半浮式 3／ 4 浮式和全浮式三種形式 半浮式半軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是半軸外端支承軸承位于半軸套管外端的內(nèi)孔車輪裝在半軸上半浮式半軸除傳遞轉(zhuǎn)矩外其外端 還承受由路面對(duì)車輪的反力所引起的全部力和力矩半浮式半軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單所受載荷較大用于乘用車和總質(zhì)量較小的商用車上 3／ 4 浮式半軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是半軸外端僅有一個(gè)軸承并裝在驅(qū)動(dòng)橋殼半軸套管的端部直接支承著車輪輪轂而半軸則以其端部凸緣與輪轂用螺釘聯(lián)接該形式半軸受載情況與半浮式相似只是載荷有所減輕一般僅用在乘用車和質(zhì)量較小的商用車上 全浮式半軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是半軸外端的凸緣用螺釘與輪轂相聯(lián)而輪轂又借用兩個(gè)圓錐滾子軸承支承在驅(qū)動(dòng)橋殼的半軸套管上理論上來(lái)說(shuō)半軸只承受轉(zhuǎn)矩作用于驅(qū)動(dòng)輪上的其它反力和彎矩全由橋殼來(lái)承受但由于橋殼 變形輪轂與差速器半軸齒輪不同女半軸法蘭平面相對(duì)其軸線不垂直等因素會(huì)引起半軸的彎曲變形由此引起的彎曲應(yīng)力一般為 5～ 70MPa 全浮式半軸主要用于質(zhì)量較大的商用車上 結(jié)構(gòu)形式分析 半軸根據(jù)其車輪端支承方式不同可分為半浮式 34 浮式和全浮式 半軸是差速器與驅(qū)動(dòng)輪之間傳遞扭矩的實(shí)心軸其內(nèi)端一般通過花鍵與半軸齒輪連接外端與輪轂連接本設(shè)計(jì)采用全浮式半軸 全浮式半軸只傳遞轉(zhuǎn)矩不承受任何反力和彎矩因而廣泛應(yīng)用于各類汽車上全浮式半軸易于拆裝只需擰下半軸突緣上的螺栓即可抽出半軸而車輪與橋殼照樣能支持汽車從而給汽車維護(hù)帶 來(lái)方便 半浮式半軸既傳遞扭矩又承受全部反力和彎矩它的支承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低因而被廣泛用于反力彎矩較小的各類轎車上但這種半軸支承拆取麻煩且汽車行駛中若半軸折斷則易造成車輪飛脫的危險(xiǎn) 1 全浮式半軸計(jì)算載荷的確定 全浮式半軸只承受轉(zhuǎn)矩其計(jì)算轉(zhuǎn)矩可有附著力矩求得其中的計(jì)算可根據(jù)以下方法計(jì)算并取兩者中的較小者 若按最大附著力計(jì)算即 224 式中輪胎與地面的附著系數(shù)取 08 汽車加速或減速時(shí)的質(zhì)量轉(zhuǎn)移 系數(shù)可取 12～ 根據(jù)上式 8960 N