【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 方向相反；同樣，主動(dòng)齒輪軸向力與從動(dòng)齒輪徑向力大小相等，方向相反?！≈?、從動(dòng)齒輪受力圖?齒面寬中點(diǎn)處的圓周力P:為確定齒面中點(diǎn)處的圓周力，首先要計(jì)算從動(dòng)齒輪齒面寬中點(diǎn)處的分度圓直徑： ?主動(dòng)齒輪的軸向力和從動(dòng)齒輪徑向力主動(dòng)齒輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)（汽車前進(jìn)）：主動(dòng)齒輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)（汽車后退）：　　計(jì)算結(jié)果如果軸向力是正值表明力的方向離開圓錐頂點(diǎn)；負(fù)值表明軸向力方向指向頂點(diǎn)。徑向力是正值表明徑向力使該齒輪離開相配齒輪，負(fù)值表明徑向力使該使齒輪趨向相配齒輪。同時(shí)從動(dòng)齒輪上的徑向力和軸向力與主動(dòng)齒輪上的力大小相等、方向相反。2）軸承上的支反力當(dāng)主減器的齒輪尺寸及軸承位置確定后，即計(jì)算出螺旋錐齒輪上的作用力后，由此求出軸承上的支反力。軸承上的支反力見下表：軸承代號(hào)力的名稱公式計(jì)算結(jié)果A徑向力軸向力B徑向力軸向力00C徑向力軸向力00D徑向力軸向力00表中：a=48,b=100,c=105,d=105。a,b,c,d各個(gè)尺寸位置如下圖所示：　　　 軸承分布位置圖3） 主動(dòng)齒輪軸和從動(dòng)齒輪軸及軸承的確定?主動(dòng)齒輪軸的直徑計(jì)算mm結(jié)合主動(dòng)齒輪分度圓直徑及A、B軸承受力情況，齒輪軸取值盡量大，故前軸頸mm，后軸頸mm,在《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中選擇圓錐滾子軸承30307和30308。?從動(dòng)齒輪軸的直徑計(jì)算mm取mm,選用圓錐滾子軸承30211。　主減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須與制造和使用修理密切結(jié)合起來(lái)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)如對(duì)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)考慮不周，它會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品的性能與質(zhì)量。（１） 主減速器齒輪外形設(shè)計(jì)任何齒輪加工工質(zhì)量的好壞，在很大程度上決定于齒輪外形設(shè)計(jì)，所以設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮影響齒輪加工質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效果等的重要因素。所設(shè)計(jì)的齒輪應(yīng)當(dāng)避免產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力集中和引起的嚴(yán)重變形?？缭绞叫↓X輪設(shè)有前軸頸以便安裝前軸承，如果齒數(shù)選得少則齒根圓直徑也小，而軸頸卻需要一定的尺寸，這時(shí)需要注意在小齒輪設(shè)計(jì)時(shí)必須避免刀具干涉而把軸頸切掉。因此，軸頸必須為刀具提供間隙。軸承座前端有一段螺紋，用來(lái)鎖定軸承及凸緣，其固定方法是要使齒輪在作用力時(shí)，螺栓不承受拉伸力。為了防止螺栓螺母松動(dòng)，應(yīng)采取措施將其銷售，如用鎖緊墊片、用開口銷螺母鎖緊，而螺栓則由齒輪凸臺(tái)球的邊緣予以止動(dòng)。齒輪裝在凸緣上時(shí)，支承的凸緣應(yīng)有足夠的剛度。所以差速器殼前上一般有增強(qiáng)剛度而置的加強(qiáng)筋，其筋一般不少于6條。（２） 錐齒輪的調(diào)整為保證錐齒輪副能正常嚙合，在齒輪裝配后，對(duì)齒輪副需要檢驗(yàn)調(diào)整，以保證齒輪副的嚙合痕跡正常。為此，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮齒輪的調(diào)整裝置，本設(shè)計(jì)中，主齒輪通過(guò)兩處調(diào)整墊片和大螺母綜合調(diào)整，調(diào)整好后，將螺母墊片打進(jìn)軸頸槽（事先加工好的槽）鎖死，從動(dòng)齒輪的調(diào)整是要用其支承軸承外側(cè)的墊片和調(diào)整螺母進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整完后，用墊片鎖死。（３） 潤(rùn)滑主減速器齒輪、差速器和軸承都要進(jìn)行潤(rùn)滑。為防止主減速器和軸殼內(nèi)由于溫度高使殼內(nèi)部氣壓加大而引起漏油，常在主減速速器上裝有通氣塞，通氣塞的位置應(yīng)比較隱蔽而不易油濺四處。加油孔應(yīng)設(shè)在加油方便的地方，油孔位置應(yīng)是油面的高度位置。放油孔的位置應(yīng)設(shè)在軸殼的最低點(diǎn)，以便在換油時(shí)能把油放盡。但是也不能把油塞突出軸殼點(diǎn)太多，這樣在汽車通過(guò)障礙時(shí)，油塞極易碰落，從而齒輪、軸承和差速器等由于缺油而燒損。對(duì)于主動(dòng)錐齒輪輪軸上的后軸承的潤(rùn)滑應(yīng)特別注意，該軸承距齒輪較遠(yuǎn)是無(wú)法采用飛濺潤(rùn)滑的，為使后軸承潤(rùn)滑，需要設(shè)法引潤(rùn)滑油到達(dá)軸承處，于是常從齒輪的前端近小齒輪處的主減速器殼體上設(shè)有油道，使油直通后軸承，靠齒輪飛濺出來(lái)的油，流入油杯的油口，使?jié)櫥土鞯胶筝S承處，最后一個(gè)圓錐滾子軸承的錐頂朝外，它起著向外泵油的作用，所以在主動(dòng)小齒輪的外軸承外面要有回油道，把油回到軸殼，以保護(hù)油封不被破壞。要有足夠的潤(rùn)滑油能流進(jìn)差速器以保證一切接觸表面的潤(rùn)滑。提高從動(dòng)齒輪支承剛度措施承受大負(fù)荷的主減速器中，有時(shí)從動(dòng)齒輪的尺寸較大，為提高從動(dòng)齒輪的剛度，有些是在齒輪背后設(shè)有支承推銷。在齒輪沒(méi)有負(fù)荷的時(shí)候，,可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)。在本設(shè)計(jì)中，相對(duì)來(lái)說(shuō)從動(dòng)齒輪負(fù)荷不是很大，故無(wú)須采用支承推銷裝置。3　差速器及半軸設(shè)計(jì)　　　　　　　　　　 普通圓錐齒輪差速器的工作原理簡(jiǎn)圖　差速器的功能原理差速器的作用是為了消除由于左、右驅(qū)動(dòng)輪在運(yùn)動(dòng)學(xué)上的不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生的弊病，保證汽車 驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)車輪在行程不等時(shí)具有以不同速度旋轉(zhuǎn)的特征，從而滿足了汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求。汽車在行駛過(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，如轉(zhuǎn)彎時(shí)內(nèi)側(cè)車輪行程比外側(cè)車輪短；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，行駛阻力不等等。這樣，如果驅(qū)動(dòng)橋的左、右車輪剛性連接，則不論轉(zhuǎn)彎行駛或直線行駛，均會(huì)引起車輪在路面上的滑移或滑轉(zhuǎn)，一方面會(huì)加劇輪胎磨損、功率和燃料消耗，另一方面 會(huì)使轉(zhuǎn)向沉重，通過(guò)性和操縱穩(wěn)定性變壞。為此，在驅(qū)動(dòng)橋的左、右車輪間都裝有輪間差速器。差速器用來(lái)在兩輸出軸間分配轉(zhuǎn)矩，并保證兩輸出軸有可能以不同角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。差速器有很多種類，包括對(duì)稱錐齒輪式差速器、滑塊凸輪式差速器、牙嵌式自由輪差速器、蝸輪式差速器等等。其中錐齒輪式差速器又包括普通錐齒輪式差速器、摩擦片式差速器、強(qiáng)制鎖止式差速器。目前汽車常采用的差速器有三種不同的結(jié)構(gòu)形式：?普通的傘齒輪差速器，簡(jiǎn)稱普通差速器，?防滑自鎖差速器，又稱NOSPIN差速器，?有限打滑差速器，又稱PLSITORQ差速器或防滑差速器。這三種差速器的結(jié)構(gòu)、原理、特性是不同的，適用范圍也有差別，因此根據(jù)我們?cè)O(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)橋的工作要求及經(jīng)濟(jì)性，我們采用了普通差速器的結(jié)構(gòu)形式。普通的對(duì)稱式圓錐齒輪差速器由差速器左右殼，兩個(gè)半軸齒輪，四個(gè)行星齒輪，行星齒輪軸，半軸齒輪墊片及行星齒輪墊片等組成。動(dòng)力由從動(dòng)齒輪輸入，半軸齒輪輸出，通過(guò)半軸傳遞到輪轂，帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。差速器工作原理：當(dāng)時(shí)（即行星不自轉(zhuǎn)），差速器作整體回轉(zhuǎn)，車輛作直線運(yùn)行，轉(zhuǎn)速為，當(dāng)車輛右轉(zhuǎn)彎時(shí)，不等于０是，即行星輪以轉(zhuǎn)速自轉(zhuǎn)。它將加快闐軸齒輪１的轉(zhuǎn)速。同時(shí)又使半軸齒輪２轉(zhuǎn)速減慢。此時(shí)半軸齒輪１增高的轉(zhuǎn)速為，半軸齒輪２減低的轉(zhuǎn)速為，即：由于，故。故由上述可知，可實(shí)現(xiàn)左、右齒輪轉(zhuǎn)速不相等，其轉(zhuǎn)速差為。從而實(shí)現(xiàn)左、右丙車輪差速，減少輪胎的磨損。假設(shè)左、右車輪由于轉(zhuǎn)彎或者其它原因引起左右車輪切線方向產(chǎn)生一個(gè)附加阻力△P，它們方向相反。以P表示行星輪軸上作用力，則左、右半軸的扭矩均為Pr/2. 故直線稈?cǎi)倳r(shí)左、右驅(qū)動(dòng)輪扭矩相等（r為半軸齒輪的半徑）。當(dāng)機(jī)械轉(zhuǎn)彎時(shí)，行星輪隨著差速器內(nèi)的行星軸公轉(zhuǎn)外，同時(shí)還繞其自身軸自轉(zhuǎn)。使他轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩為2△Prl，附加阻力△P和P/2。而快側(cè)△P和P/2方向相反，故慢側(cè)所受的扭矩大，快側(cè)所受的扭矩小。即：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　若以２△Pr＝MF表示差速器內(nèi)摩擦力矩，以Pr＝M０表示差速器傳遞的扭矩，則：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　由上面的分析可知，如果不計(jì)摩擦力矩，即,則，故可以認(rèn)為動(dòng)錐齒輪的扭矩平均分給左右半軸，如果考慮到內(nèi)摩擦，則快側(cè)車輪力矩下，慢車輪力矩大，在普通差速器中，內(nèi)摩擦較小，這就是普通差速器“差速不差扭”的傳扭特性。普通差速器的“差速不差扭”的傳扭特性，會(huì)給機(jī)械行駛帶來(lái)不得的影響，如一車輪陷入泥濘時(shí)，由于附著力不夠，就會(huì)發(fā)生打滑，這時(shí)另外一個(gè)車輪的力不但不會(huì)增加，反而會(huì)減少到與此車輪一樣，致使整車的牽引力大大減少。如果牽引力不能克服行駛阻力，此時(shí)打滑的車輪以兩倍于差速器殼的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，而另外一側(cè)不轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)整車停留不前?！〔钏倨鞯幕緟?shù)的選擇和設(shè)計(jì)計(jì)算　差速器的基本參數(shù)的選擇（1） 行星齒輪數(shù)目的選擇依照《汽車工程手冊(cè)》，轎車及一般乘用車多用2個(gè)行星齒輪，貨車和越野汽車多用4個(gè)，少數(shù)汽車用3個(gè)行星齒輪，本設(shè)計(jì)是輕型貨車，故采用4個(gè)齒輪。（2） 行星齒輪球面半徑的確定差速器的尺寸通常決定于，它就是行星齒輪的安裝尺寸，可根據(jù)公式來(lái)確定。 mm式中，－－差速器計(jì)算扭矩；　　?。行驱X輪球面半徑系數(shù)，＝－（有四個(gè)行星齒輪的轎車和公路用貨車取小值，有２個(gè)行星齒輪的轎車以及越野汽車、礦用車取大值），；（3） 預(yù)選其節(jié)錐錐距mm（4） 行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)的選擇為了得到較大的模數(shù)從而使齒輪有較高強(qiáng)度，應(yīng)使行星齒輪的齒數(shù)盡量少，但一般不應(yīng)小于 10。半軸齒輪的齒數(shù)采用 14~25,半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比多 在 ~2 范圍。為滿足安裝要求，左、右兩半軸齒輪的齒數(shù)之和，必須能被行星齒輪的數(shù)目所整除，否則不能安裝。根據(jù)這些要求初定半軸齒輪齒數(shù)Z2為20，差速器行星齒輪個(gè)數(shù)4個(gè)，齒數(shù)Z1為11。（5） 行星齒輪節(jié)錐角、模數(shù)m和節(jié)圓直徑d的初步確定行星齒輪和半軸齒輪的節(jié)錐角、計(jì)算如下：　　　　　　　　　　　　　　　?。?） 大端模數(shù)m及節(jié)圓直徑d的計(jì)算　　　mm　　圓整為m=。分度圓直徑，mm　　　　　　　　　mm（7） 壓力角過(guò)去汽車差速器齒輪都選用22176。壓力角，這時(shí)齒高系數(shù)為1，而最少齒數(shù)為13?，F(xiàn)在汽車差速器齒輪大都采用 22176。30′ 的壓力角，齒高系數(shù)為 ，最少齒數(shù)為 10，并且在齒輪齒頂不變尖的條件下，還可以有切向修正加大半軸齒輪齒厚， 從而使行星齒輪與半軸齒輪趨于等強(qiáng)度。某些重型汽車也可選用25176。此處選定壓力角為22176。30′ 。（8） 行星齒輪安裝孔直徑及其深度L的確定根據(jù)《汽車工程手冊(cè)》： 　　　　　　　　　式中，－－差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩，N/m； n－－行星齒輪數(shù)；　　?。行驱X輪支撐面中點(diǎn)到錐頂?shù)木嚯x（，為半軸齒輪齒面寬中點(diǎn)處的直徑，而），mm。 －－支承面的許用擠壓應(yīng)力，取為98。　差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算 名稱代號(hào)數(shù)值(mm)行星齒輪齒數(shù)11半軸齒輪齒數(shù)20模數(shù)m變位系數(shù)x0齒頂高系數(shù)徑向間隙系數(shù)齒面寬bb1=13, b2=18齒工作高齒全高h(yuǎn)壓力角22176。30′軸交角90186。節(jié)圓直徑d，節(jié)錐角，節(jié)錐距周節(jié)t齒頂高，齒根高，徑向間隙c齒根角，頂錐角，齒頂圓直徑，節(jié)錐頂點(diǎn)至齒輪外緣距離，分度圓弧齒厚，固定弦齒厚 ,固定弦齒高，　差速器直齒錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算差速器齒輪主要進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算，而對(duì)于疲勞壽命則不考慮，這是由于行星齒輪在差速器的工作中經(jīng)常只起等臂推力桿的作用，僅在左、右驅(qū)動(dòng)車輪有轉(zhuǎn)速差時(shí)行星齒輪和半軸齒輪之間才有相對(duì)滾動(dòng)的緣故。汽車差速器齒輪的彎曲應(yīng)力為：式中,T——差速器一個(gè)行星齒輪給予一個(gè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩（Nm）, ?！?jì)算轉(zhuǎn)矩，=m ； n——差速器行星齒輪數(shù)，n=4； ——尺寸系數(shù)，反映材料性質(zhì)的不均勻性,=。 ——超載系數(shù)，一般載貨汽車、礦用汽車和越野汽車，均取=1； km——載荷分配系數(shù)，取 km=； kv——質(zhì)量系數(shù)，取 kv=1；——計(jì)算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù),由資料查得 J=?！S用彎曲應(yīng)力為980。故，齒輪接觸強(qiáng)度符合安全要求，通過(guò)驗(yàn)證。　半軸的設(shè)計(jì)　半軸型式從差速器傳出來(lái)的扭矩經(jīng)過(guò)半軸，輪轂最后傳給車輪，所以半軸是傳動(dòng)系中傳遞扭矩的一個(gè)重要零件。半軸由于受力情況不同，它有半浮式、3/4浮式和全浮式三種型式。半軸傳遞扭矩