【文章內(nèi)容簡介】 （ 21） 式中 r —— 車輪的滾動半徑，此處給定輪胎型號為 195/60R14 85H，所以滾動半徑為 195 65%+14 ； igh—— 變速器最高檔傳動， igh =； 把 pn =5200r/n , amaxv =180km/h 代入上式 計(jì)算得 i0 = 、從動錐齒輪齒數(shù) 1z 和 2z 選擇主、從動錐齒輪的齒數(shù)時應(yīng)考慮如下因素： 1）為了均勻磨合， 1z 和 2z 之間應(yīng)防止有公約數(shù)。 2）為了得到高的輪齒彎曲強(qiáng)度和滿足要求的齒面重合度，主、從動齒輪齒數(shù)之和應(yīng)不小于 40,而轎車應(yīng)不小于 50。 3）為了噪聲較小，嚙合平穩(wěn)，具有高的疲勞強(qiáng)度，對于轎車 1z 一般不小于 9。 4）主傳動比 0i 較大時， 1z 盡量取得小一些，以便獲得滿意的離地間隙。 5）對于不同的主傳動比， 1z 和 2z 應(yīng)有適宜的搭配。 根據(jù)以上要求參考《汽車車橋設(shè)計(jì)》 [5]中表 310 表 313 取 1z =10 2z =41 因 1z + 2z =51〉 50 滿足要求 可反推主傳動比 0i = 6 第三章 主減速器設(shè)計(jì) 6 主減速器計(jì)算載荷的確定 1. 按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最低擋傳動比來確定從動錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Ｔ ce nKiTT ToTLece /m a x ????? mN （ 22） 式中 TLi —— 發(fā)動機(jī)至所計(jì)算的主減速器從 動錐齒輪之間的傳動系的最低擋傳動比，在此為 10 ii? =*=； maxeT —— 發(fā)動機(jī)的輸出的最大轉(zhuǎn)矩，取 155 mN? ； T? —— 傳動系上傳動部分的傳動效率，在此取 ； n —— 該汽車的驅(qū)動橋數(shù)目，在此取 1； oK —— 由于猛結(jié)合離合器而產(chǎn)生沖擊 載荷時的超載系數(shù)，對于一般的載貨汽車，礦用汽車和越野汽車以及液力傳動及自動變速器的各類汽車可取 oK =。 由以上各參數(shù)可求 Tce Tce = 1 ???? = mN? 2. 按驅(qū)動輪打滑轉(zhuǎn)矩確定從動錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 csT rLBLBcs irGT ??? ? r2 mN? （ 23） 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，計(jì)算得15600*51%=7956N； ? —— 輪胎對地面的附著系數(shù)，對于安裝一般輪胎的公路用車，取? =；對于越野汽車取 ；對于安裝有專門的防滑寬輪胎的高級轎車，計(jì)算時可取 。在此取 ； r —— 車輪的滾動半徑，在此選用輪胎型號為 195/60R14 85H，得滾動半徑為 ； LB? ， LBi —— 分別為所計(jì)算的主減速器從動錐齒輪到驅(qū)動車輪之間的傳動效率和傳動比， LB? 取 ，由于無輪邊減速器， LBi 取 。 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 所以 LBLBrcs irGT ?? ?? /2 = 2 9 4 %511 5 6 0 0 ? ???? = mN? CT =min[Tce,Tcs]= mN? 3. 按汽車日常行駛平均轉(zhuǎn)矩來確定從動錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 cfT 對于公路車輛來說，使用條件較非公路車輛穩(wěn)定，其正常持續(xù)的轉(zhuǎn)矩根據(jù)所謂的平均比牽引力的值來確定： ? ? mN )( ??????? PHRLBLB rTacf fffni rGGT ? （ 24） 式中 aG —— 汽車滿載時的總重量，在此取 15600N； TG —— 所牽引的掛車滿載時總重量，但僅用于牽引車的計(jì)算，所以取 0N； Rf —— 路面滾動阻力系數(shù)，對于轎車可在 ~ 取；在此取 ； Hf —— 汽車正常行駛時的平均爬坡能力系數(shù)，對于轎車可取 ； pf —— 汽車的性能系數(shù)，在此取 0； LB? ， LBi ， n—— 見式（ 21），（ 23）下的說明。 所以 ? ? )(PHRLBLB rTacf fffni rGGT ?? ????? = ? ? 1 2 9 4 5 6 0 0 ????? = mN? 式（ 21） ～式 （ 24）參考《汽車車橋設(shè)計(jì)》 [5]式（ 310） ～式（ 312）。 主動錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩為 Gi?0CZ TT ? mN? （ 25） 式中 G? —— 主、從動錐齒輪之間的傳動效率。計(jì)算時，對于弧齒錐齒輪副， G? 取 95%。 按最大應(yīng)力算時， ZT = mN? 按汽車日常行駛平均轉(zhuǎn)矩 確定時， ZT = mN? 8 第三章 主減速器設(shè)計(jì) 8 主減速器錐齒輪基本參數(shù)的選擇 主減速器錐齒輪的主要參數(shù)有主、從動齒輪的齒數(shù) 1z 和 2z ，從動錐齒輪大端的分度圓直徑 2D ，端面模數(shù) tm ，主從動錐齒輪齒面寬 1b 和 2b ，中點(diǎn)螺旋角 ? ，法向壓力角 ? 等。 2D 和端面模數(shù) tm 對于單級主減速器，增大尺寸 2D 會造成驅(qū)動橋殼的離地間隙減小，但是 2D 過小又影響安裝。 2D 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 初選，即 32 2 cD TKD = （ 26） 式中 2DK —— 直徑系數(shù)，一般取 ～ ，在此取 ； Tc —— 從動錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩， mN? ， 為 Tce 和 Tcs 中的較小者。 所以 初選 2D = = 則 tm = 2D / 2Z =有參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 [6]表 中 tm 選取 則 2D = 1D = tm 1Z =45mm 根據(jù) tm = 3 cmTK 來校核 sm = 選取的是否合適，其中 mK =（ ～ ） 此處， tm =（ ～ ） 31976 =（ ～ ），因此校核合格。 2. 主，從動錐齒輪齒面寬 1b 和 2b 錐齒輪齒面寬過大和過小，都會降低齒輪的強(qiáng)度和壽命。齒面寬大于規(guī)定，不但不能提高齒輪的強(qiáng)度和耐久性，還會給制造帶來困難 [5]。但齒面過窄，輪齒表面的耐磨性和輪齒的強(qiáng)度會降低。 對于從動錐齒輪齒面寬 2b ，推薦不大于節(jié)錐距 2A 的 倍，即 22 Ab ? ，而且 2b 應(yīng)滿足 tmb 102? ，對于汽車主減速器圓弧齒錐齒輪推薦采用： 22 Db ? （ 27） 得 22 Db ? =?= 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 為滿足齒面接觸寬和節(jié)省材料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 = = ? 根據(jù)“格里森”制推薦預(yù)選從動錐齒輪螺旋角名義值公式進(jìn)行預(yù)選 ‘1? =212 DE90ZZ525 ????? （ 28） 式中 ‘1? —— 主動錐齒輪名義螺旋角預(yù)選值； 1Z , 2Z —— 主從動齒輪齒數(shù)； 2D —— 從動齒輪節(jié)圓直徑 mm ； E—— 雙曲面齒輪偏移距 mm ，對螺旋錐齒輪取 0mm 。 ‘1? 計(jì)算得 ? 近似刀號 = 39。21 s in20 ??? ）（ ? 近似刀號計(jì)算得 按近似刀號選取與其接近的標(biāo)準(zhǔn)刀號（計(jì)有 :21 ,121 ,221 ,3 21 ,? ,20 21 ），然后按選定的標(biāo)準(zhǔn)刀號反算螺旋角。 選定標(biāo)準(zhǔn)刀號為 921 ，反算螺旋角 )21920s in (ar c21 ??? ??? = ? ‘1? 與 ? 之差沒超過 ?5 ，合要求。 4. 螺旋方向 主、從動錐齒輪的螺旋方向是相反的。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，應(yīng)使主動錐齒輪的軸向力離開錐頂方向，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 [7]。所以主動錐齒輪選擇為左旋，從錐頂看為逆時針運(yùn)動，這樣從動錐齒輪為右旋，從錐頂看為順時針，驅(qū)動汽車前進(jìn)。 5. 法向壓力角 加大壓力角可以提高齒輪的強(qiáng)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，大壓力角易使刀尖寬度過小及齒頂變尖，并使齒輪的端面重合度下降。對于弧齒錐10 第三章 主減速器設(shè)計(jì) 10 齒輪，轎車的 ? 一般選用 16176。 主減速器圓弧錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算 表 21 主減速器圓弧錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表 序 號 項(xiàng) 目 計(jì) 算 公 式 計(jì) 算 結(jié) 果 1 主動齒輪齒數(shù) 1z 10 2 從動齒輪齒數(shù) 2z 41 3 端面模數(shù) m ㎜ 4 齒面寬 b 1b= ㎜ 2b = ㎜ 5 工作齒高 mhh ag *2? ?gh ㎜ 6 全齒高 ? ?mchh a *2 ?? h = ㎜ 7 法向壓力角 ? ? =16176。 8 軸交角 ? ? =90176。 9 節(jié)圓直徑 d =m z ?1d45 ㎜ 2d = ㎜ 10 節(jié)錐角 ?1? arctan21zz 2? =90176。 1? 1? =176。 2? =176。 11 節(jié)錐距 A0 =11sin2 ?d =22sin2 ?d A0 =95 ㎜ 12 周節(jié) t= m t= ㎜ 13 齒頂高 mhh aa *? ah = ㎜ 14 齒根高 fh =? ?mcha **? fh = ㎜ 15 徑向間隙 c= mc* c= ㎜ 16 齒根角 0arctanAhff ?? f? =′ 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 續(xù)表 序 號 項(xiàng) 目 計(jì) 算 公 式 計(jì) 算 結(jié) 果 17 面錐角 211 fa ??? ?? 122 fa ??? ?? 1a? =176。 2a? =176。 18 根錐角 1f? = 11 f??? 2f? = 22 f?? ? 1f? =176。 2f? =176。 19 齒頂圓直徑 1111 c os2 ?aa hdd ?? 2ad = 221 cos2 ?ahd ? 1ad = ㎜ 2ad = ㎜ 20 節(jié)錐頂點(diǎn)止齒輪外緣距離 1121 s in2 ?ak hdA ?? 212 dAk ? 22sin?ah? 1kA = ㎜ 2kA = ㎜ 21 理論弧齒厚 21 sts ?? mSs k?2 1s = 2s = 22 齒側(cè)間隙 B=～ 23 螺旋角 ? ? =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。在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算之前應(yīng)首先了解齒輪的破壞形式及其影響因素。 1） 齒輪輪齒的損壞形式及壽命 齒輪的損壞主要是輪齒損壞而不能正常工作，常見形式有齒面磨損、齒面點(diǎn)蝕及剝落、齒面膠合、輪齒折斷等。 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。其表現(xiàn)是齒根疲勞12 第三章 主減速器設(shè)計(jì) 12 折斷和由表面點(diǎn)蝕引起的剝落。表 22給出了汽車驅(qū)動橋齒輪的許用應(yīng)力數(shù)值。 表 22 汽車驅(qū)動橋齒輪的許用應(yīng)力 N／ mm2 計(jì)算載荷 主減速器齒輪的許用彎曲應(yīng)力 主減速器齒輪的許用接觸應(yīng)力 差速器齒輪的許用彎曲應(yīng)力 按式（ 22）、式（ 23）計(jì)算出的最大計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tec， Tcs中的較小者 700 2800 980 按式（ 24）計(jì)算出的平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tcf 1750 實(shí)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(jì)算轉(zhuǎn)矩）有關(guān)，而與汽車預(yù)期壽命期間出現(xiàn)的峰值載荷關(guān)系不大。汽車驅(qū)動橋的最大輸出轉(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)。 2） 主減速器圓弧齒螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 （ 1） 單位齒長上的圓周力 汽車主減速器齒輪表面的耐磨性，常用作用在輪齒上單位齒長圓周力來估算，即 2bPp? N／ mm (29) 式中 P—— 作用在齒輪上的圓周力，按最大附著力矩 rrG?2 和發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 Temax兩種載荷工況進(jìn)行計(jì)算， N； 2b —— 從動齒輪的齒面寬，在此取 。 按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時： 213m a x210bdiTp ge ?? N／ mm （ 210） 式中 maxeT —— 發(fā)動機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩，在此取 155 mN? ； gi —— 變速器的傳動比； 1d —— 主動齒輪節(jié)圓直徑，在此取 45mm.。 按上式一檔計(jì)算時 3 ?????p N／ mm 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 按上式四檔計(jì)算時 3 ?????p N／ mm 按最大附著力矩計(jì)算時： 2232210bdrGp r ?? ? N／ mm （ 211） 式中 2G —— 汽車滿載時一個驅(qū)動橋作用于水平地面的最大負(fù)荷，對于后驅(qū)動橋還要考慮汽車加速度最大時的負(fù)荷增加量，在此取 15600? 51%N； ? —— 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 8 4102 9 4 %511 5 6 0 0 3??????p = N／ mm 在現(xiàn)代汽車的設(shè)計(jì)中，由于加工工藝及材質(zhì)等制造質(zhì)量的提高，單位齒長上的圓周力有時高于許用數(shù)據(jù)的 20%～ 25%。 查《汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》 [7]表 69 得乘用車 1 檔計(jì)算用的許用單位齒長上的圓周力 [p]=893 直接檔時 [p]=321 按最大附著力矩計(jì)算時 [p]=893， p[p] （ 2）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 JmzbK KKKTvms???? ?????? 203102? N/ 2mm （ 2～ 12） 式中 T —— 該齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩， N m； 0K —— 超載系數(shù)；在此取 ； sK —— 尺寸系數(shù)，反映材質(zhì)的不均勻性，與齒輪尺寸和熱處理相關(guān)，當(dāng)ｍ ? 時，4 ? ，在此 4 ?sK ＝ ； mK —— 載荷分配系數(shù)，當(dāng)齒輪采用懸臂式支承型式時， mK ＝ ～ ，支承剛度大時取小值，此處取 ； 14 第三章 主減速器設(shè)計(jì) 14 vK —— 質(zhì)量系數(shù)，對于汽車驅(qū)動橋齒輪，當(dāng)周節(jié)及徑向跳動精度高，齒輪接觸良好時，可取 ； b —— 計(jì)算齒 輪的齒面寬， ； z —— 計(jì)算齒輪的齒數(shù) ,41； 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)），它綜合考慮了齒形系數(shù)。 按圖 21選取小齒輪的 J ＝ ，大齒輪 J ＝ . 按上式從動輪齒根彎曲應(yīng)力為 9 7 5102 232 ???? ??????? = N/ 2mm 700 N/ 2mm 232 ???? ???????? = N/ 2mm 210 N/ 2mm 主動輪齒根彎曲