【正文】 的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩可按下式計(jì)算： 313333332223111m a x1001001001001001?????????????????? ????????????????????????????? TRgRiRTgiTgiTgied fiffiffiffifTT ?(41) 式中： maxeT —— 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，在此 取 180Nm? ； 1if ， 2if … iRf —— 變速器在各擋的使用率，可參考表 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 選取； 27 表 if 及 Tf 的參考值 車 型 變速器 擋位 if Tf 轎車 公共汽車 載貨汽車 Ⅲ 擋 Ⅳ 擋 Ⅳ擋 Ⅳ 擋帶超速擋 Ⅳ 擋 Ⅳ 擋帶超速擋 Ⅴ 擋 TK ＜80 TK ＞80 if Ⅰ 擋 Ⅱ 擋 Ⅲ 擋 Ⅳ 擋 Ⅴ 擋 超速擋 1 9 90 1 4 20 75 16 2 6 27 65 1 4 15 50 ─ 30 1 3 11 85 7 59 ─ 30 2 5 15 Tf Ⅰ 擋 Ⅱ 擋 Ⅲ 擋 Ⅳ 擋 Ⅴ 擋 超速擋 60 60 50 70 65 60 60 65 60 50 50 70 70 60 60 70 70 60 60 ─ 75 50 60 70 60 50 60 70 70 ─ 70 50 60 70 70 60 注：表中 max aTK G?，其中 maxeT — 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 ； aG — 汽車總重力。 25 汽車差速器的彎曲應(yīng)力應(yīng)為： 32 222 1 0 csmw T K KK m z b Jn?? ?? (38) 式中： cT —— 半軸齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩， ? ，在此 cT 為 ； 2z —— 半軸齒輪齒數(shù)； 2b —— 半軸齒輪齒寬， 20( ~ ) 。39。 帶入公式得： 3 30 10 6 5 9 2 . 5 8 1 0 1 9 . 5 51 . 1 [ ] 1 . 1 9 8 4 4 0cdTd m mnr?? ?? ? ?? ? ? 23 行星齒輪在軸上的支 承長(zhǎng)度 L 為 19 .55 21 .51L d mm? ? ? ? (37) 差速器齒輪的集合計(jì)算 表 半軸齒輪與行星齒輪參數(shù) 序號(hào) 項(xiàng)目 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果 1 行星齒輪齒數(shù) 1 10z?，應(yīng)盡量取最小值 10 2 半軸齒輪齒數(shù) 2 14 25z ? 20 3 模數(shù) m 5mm 4 齒面寬 ? ? ? ， 2 10bm? 22mm 5 齒工作高 ? 8mm 6 齒全高 ?? 7 壓力角 一般汽車： ?? 8 軸交角 o=90? o90 9 節(jié)圓直徑 11d mz? ， 22d mz? 1 50d mm? ，2 100d mm? 10 節(jié)錐角 11 2arctan zz? ?， 22 1arctan zz? ? o1 ? ? ，o2=? 11 節(jié)錐距 120 122 si n 2 si nddA ???? 55mm 12 周節(jié) ? 24 13 齒頂高 39。 初步定 1 10z? 、 2 20z ? 。 行星齒輪球面半徑 BR 的選擇 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。齒輪差速器分圓錐齒輪式和圓柱齒輪式兩種。 19 第三章 差速器的設(shè)計(jì) 差速器概述 汽車在行使過(guò)程中，左右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過(guò)的路程往往是不相等的，左右兩輪胎內(nèi)的氣壓不等、胎面磨損不均勻、兩車輪上的負(fù)荷不均勻而引起車輪滾動(dòng)半徑不相等；左右兩輪接觸的路面條件不同，行使阻力不等等。 汽車主減速器用的螺旋錐齒輪、雙曲面錐齒輪以及差速器用的直齒錐齒輪，目前都是用滲碳合金鋼制造 。 帶入公式得： 3 221 22 1 0 1 6 0 9 . 9 1 1 . 0 0 . 7 2 1 . 1 0 5 0 9 . 8 2 / 7 0 0 /1 . 0 4 4 8 7 0 . 2 9w N m m N m m? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? 3 222 22 1 0 6 5 9 2 . 5 8 1 . 0 0 . 7 2 1 . 1 0 6 2 6 . 0 7 / 7 0 0 /1 . 0 4 0 3 7 7 0 . 2 3w N m m N m m? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? 所以主減速器齒輪滿足彎曲強(qiáng)度要求。 1）、主減速器準(zhǔn)雙曲面齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 單位齒長(zhǎng)上的圓周力 在汽車工業(yè)中，主減速器齒輪的表面耐磨性，常常用在其齒輪上的假定單位壓力即單位齒長(zhǎng)的圓周力來(lái)估算，即 2Fp b? (27) 式中： F — 作用在齒輪上的圓周力，按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 emaxT 和最大附 著力矩 2 rGr? 兩種載荷工況進(jìn)行計(jì)算； 2b — 從動(dòng)齒輪的齒面寬，在此取 40mm 。 螺旋角 ? 35176。 小齒輪根錐角 24 2 2 2R? ? ??? 176。39。本 設(shè)計(jì)是 BJ2022 越野車，因此法向壓力角為 ? 為 20176。但對(duì)于小尺寸的齒輪，壓力角大易使齒頂變尖及刀尖寬度過(guò)小，并使齒輪端面重合度下降。 汽車主減速器錐齒輪的平均螺旋角為 35176。 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 ，主、從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑 1d 、 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。該車無(wú)輪邊減速器，故 97%m? ? ， 1mi ? ； 帶入公式得： 1 4 6 0 0 1 .2 1 0 .3 6 5 6 5 9 2 .5 81 0 .9 7csT N m? ? ?? ? ?? 3）、 按汽車日常行駛平均轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 cfT 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，而礦用汽車和越野汽車則常在高負(fù)荷低車速條件下工作，沒(méi)有簡(jiǎn)單的公式可算出汽車的正常持續(xù)使用轉(zhuǎn)矩。通常是將發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩配以傳動(dòng)系最低擋傳動(dòng)比時(shí)和驅(qū)動(dòng)車輪在良好路面上開(kāi)始滑轉(zhuǎn)時(shí)這兩種情況下作用在主減速器從動(dòng)齒輪上的轉(zhuǎn)矩的較小者，作為載貨汽車和越野汽車在強(qiáng)度計(jì)算中用以驗(yàn)算主減速器從動(dòng)齒輪最大應(yīng)力的載荷。在此選用準(zhǔn)雙曲面齒輪傳動(dòng)，雙曲面齒輪與弧齒錐齒輪尺寸相同時(shí)，雙曲面齒輪齒輪傳動(dòng)具有更大的傳動(dòng)比。 在本設(shè)計(jì)中還采用了 AutoCAD 繪圖軟件 進(jìn)行了零件 圖的繪制，通過(guò)對(duì) AutoCAD 的編輯工具與命令的運(yùn)用，掌握了從 AutoCAD 基礎(chǔ) 零件的繪制到 各類零件圖的創(chuàng)建與繪制的方法，并且理解了機(jī)械圖繪制的工作流程。 國(guó)內(nèi)與國(guó)外差距 我國(guó)的車用減速器開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)不論在技術(shù)上、制造工藝上，還是在成本控制上都存在不小的差距，尤其是齒輪制造技術(shù)缺乏獨(dú)立開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新能力，技術(shù)手段落3 后 (國(guó)外己實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)編程化、電算化 )。對(duì)整車主要總成之一的驅(qū)動(dòng)橋而言，小速比、大扭矩、傳動(dòng)效率高、成本低逐漸成為汽車主減速器技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。而主減速器是在汽車傳動(dòng)系中起降低轉(zhuǎn)速，增大轉(zhuǎn)矩作用的主要部件。并且在設(shè)計(jì)過(guò)程中，描述了主減速器的組成和差速器的差速原理和差速過(guò)程。 本次設(shè)計(jì)的是有關(guān) BJ2022 汽車 的主減速器和差速器 ， 并要使其具有通過(guò)性。通過(guò)本課題可以進(jìn)一步加深 對(duì) 汽車構(gòu)造、汽車設(shè)計(jì)及汽車各總 成的工作原理， 特別是本課題 驅(qū)動(dòng)橋中 的 主減速器及差速器與半軸的認(rèn)識(shí)和了解； 同時(shí)經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)過(guò)程，了解學(xué)習(xí)一些現(xiàn)代汽車工業(yè)的新設(shè)計(jì)方法及新技術(shù)， 對(duì)于即將從事汽車行業(yè)工作的我也是一種鍛煉，為即將的工作做鋪墊。所以，在動(dòng)力向左右驅(qū)動(dòng)輪分流的差速器之前設(shè)置一個(gè)主減速器，可以使主減速器前面的傳動(dòng)部件，如變速箱、分動(dòng)器、萬(wàn)向傳動(dòng)裝置等傳遞的扭矩減小，同時(shí)也減小了變速箱的尺寸和質(zhì)量，而且操控靈敏省力。設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)上，CAD、 CAE 等計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，以及 AUT 優(yōu) AD、 UG1 CATIA、 proE 等設(shè)計(jì)軟件先后應(yīng)用于主減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和齒輪加工中，有限元分析、數(shù)模建立、虛擬試驗(yàn)分析等也被采用 。驅(qū)動(dòng)橋一般由主減速器、差速器、 半軸 和驅(qū)動(dòng)橋殼組成。這次設(shè)計(jì)的為四輪驅(qū)動(dòng)越野汽車 ， 主傳動(dòng)比 不到 ，故這次設(shè)計(jì)采 用單級(jí) 主減速器。 主減速器 主 從動(dòng)齒輪的支承方案 主動(dòng)雙曲面錐齒輪 對(duì)于在轎車和裝載質(zhì)量在 2T 以 下的載貨汽車上，由于載荷較小，主減速器主動(dòng)齒輪的軸線偏轉(zhuǎn)角 ? 的絕對(duì)值不大，所以主動(dòng)錐齒輪最好采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布置方便及成本較低的懸臂式支承， 這樣既保證了支承剛度又能使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便5 制造。帶入公式得： 6 mNT ce ????????? 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 39。計(jì)算時(shí)，對(duì)于弧齒錐齒輪副， G? 取 95%；對(duì)于雙曲面齒輪副，當(dāng) 0 6i? 時(shí)， G? 取 85%，當(dāng) 0 6i ? 時(shí)，G? 取 90%。 故偏移距 E 可取 220% 20% 259 51. 8E d m m m m? ? ? ? 故初取偏移距 =50mmE 5）、中點(diǎn)螺旋角 ? 的選擇 雙曲面齒輪傳動(dòng)由于有了偏移距 E，使主、從動(dòng)齒輪的中點(diǎn)螺旋角不等，且主動(dòng)齒輪的大，從動(dòng)齒輪的小。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。商用車為 20176。 大齒輪節(jié)錐角 12 0 1 12sinAd ?? 節(jié)錐距 13 ttm? 周節(jié) 14 39。 大齒輪齒根角 21 01 1 2? ? ??? 176。102 2 2si n2d h???? 大齒輪節(jié)錐頂點(diǎn)至齒輪外緣距離 13 29 2 Kts S m? 大齒輪理論齒厚 2s ， KS 查表 取 30 12s t s?? 小齒輪理論齒厚 31 ? 35176。其表現(xiàn)是齒根疲勞折斷和由表面點(diǎn)蝕引起的剝落。 輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算 汽車主減速器錐齒輪的齒根彎曲應(yīng)力為： 3 022 1 0 c s mw T K K KK b z m J?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? (210) 式中： cT — 該齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩； 0K — 超載系數(shù)；在此取 ； sK — 尺寸系數(shù)，反映材料的不均勻性，與齒輪尺寸和熱處理有關(guān)， 當(dāng) ? 時(shí)， 4 mK ?，在此 4 7 2 ??； mK — 載荷分配系數(shù)，當(dāng)兩個(gè)齒輪均用騎馬式支承型式時(shí)， = ，當(dāng)一個(gè)齒輪用騎馬式支承時(shí)取 m = ，支承剛 度大時(shí)取最小值； K? — 質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于汽車驅(qū)動(dòng)橋齒輪，當(dāng)齒輪接觸良好，周節(jié)及徑向跳動(dòng)精度高時(shí)，可取 =? ； z — 計(jì)算齒輪的齒數(shù)； m — 端面模數(shù)； J — 計(jì)算彎曲應(yīng)力的綜合系數(shù)（或幾何系數(shù)）。 主減速器齒輪的材料及熱處理 汽車驅(qū)動(dòng)橋主減速器的工作繁重，與傳動(dòng)系其他齒輪比較，具有載荷大、作用時(shí)間長(zhǎng)、載荷變化多、帶沖擊等特點(diǎn)。 對(duì)于滑動(dòng)速度高的齒輪，為了提高其耐磨性，可以進(jìn)行滲硫處理。 差速器的結(jié)構(gòu)形式選擇 普通汽車上廣泛采用的差速器為對(duì)稱錐齒輪式差速器， 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量較小等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。 普通的對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器由差速器左、右殼， 2 個(gè)半軸齒輪， 4 個(gè)行星齒輪 (少數(shù)汽車采用 3 個(gè)行星齒輪，小型、微型汽車 多采用 2 個(gè)行星齒輪 )，20 行星齒輪軸 (不少裝 4 個(gè)行星齒輪的差速器采用十字軸結(jié)構(gòu) )，半軸齒輪及行星齒輪墊片等組成。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)比在 ~ 的范圍內(nèi)。? ， 39。2 mm? 14 齒根高 39。02 2 2