【文章內(nèi)容簡介】 動(dòng)錐齒輪大端分度圓1z2直徑 、端面模數(shù) 、主從動(dòng)錐齒輪齒面寬 和 、中點(diǎn)螺旋角 、法向壓力角 等。2Dtm1b2??、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù) 和1z2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)。1z22）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)于商用車 一般不小于 6。1z4）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。0i1z5）對(duì)于不同的主傳動(dòng)比， 和 應(yīng)有適宜的搭配。2根據(jù)以上要求參考表 241 ，取 =13, =33， + =46〉40]4[1z1z2 和端面模數(shù) 的選擇2dtm對(duì)于單級(jí)主減速器，從動(dòng)錐齒輪的尺寸大小除影響驅(qū)動(dòng)橋殼的離地間隙外，還影響差速器的安裝。一般從動(dòng)錐齒輪的分度圓直徑可以根據(jù)從動(dòng)錐齒輪上的最大扭矩進(jìn)行初步選定。可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 初選，即2d]4[ （73） 3max22MKdD?太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）式中， ——從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑，mm2d——直徑系數(shù)，一般取 ～ ——從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，maxMcmN?所以 =（～） =（156～）2d317950初選 = 則 = / =主動(dòng)錐齒輪 .???zt m，從動(dòng)錐齒輪齒面寬 和b2 錐齒輪齒面過寬并不能增大齒輪的強(qiáng)度和壽命，反而會(huì)導(dǎo)致因錐齒輪輪齒小端齒溝變窄引起的切削刀頭頂面過窄及刀尖圓角過小，這樣不但會(huì)減小了齒根圓角半徑，加大了集中應(yīng)力，還降低了刀具的使用壽命。此外，安裝時(shí)有位置偏差或由于制造、熱處理變形等原因使齒輪工作時(shí)載荷集中于輪齒小端，會(huì)引起輪齒小端過早損壞和疲勞損傷。另外，齒面過寬也會(huì)引起裝配空間減小。但齒面過窄，輪齒表面的耐磨性和輪齒的強(qiáng)度會(huì)降低。對(duì)于從動(dòng)錐齒輪齒面寬 ，推薦為節(jié)錐距 的 倍，算出的 與 比較取較1b1A3~5. 1btm0小者： （7121,cosinta????????]5[4）式中： 、 分錐角；1?2傳動(dòng)比；?軸交角，此處去 ；??90= ， = 1?????? 2?????? （711i?dA?][5）太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） =11sin2?dA???=（ ）x =1b3~~m取 32 m一般習(xí)慣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 =292b ? 螺旋角沿齒寬是變化的，輪齒大端的螺旋角最大，輪齒小端螺旋角最小，弧齒錐齒輪副的中點(diǎn)螺旋角是相等的，選 時(shí)應(yīng)考慮它對(duì)齒面重合度 ，輪齒強(qiáng)度和軸向力大小的??影響， 越大，則 也越大，同時(shí)嚙合的齒越多，傳動(dòng)越平穩(wěn)，噪聲越低，而且輪齒的?F?強(qiáng)度越高， 應(yīng)不小于 ，在 ～ 時(shí)效果最好，但 過大，會(huì)導(dǎo)致軸向力增大。?輪式裝載機(jī)上螺旋錐齒輪的平均螺旋角為 35176?！?0176。以采用 35176。較為普遍。 （76） ??mbF ?????]10[式中： 軸向重疊系數(shù)：F b齒寬，mm； m斷面模數(shù)，mm。=??mbF ??????? ??????且在 ~ 的范圍內(nèi)，傳動(dòng)平穩(wěn)。5. 螺旋方向 齒的螺旋方向和軸的旋轉(zhuǎn)方向決定了錐齒輪傳動(dòng)的軸向力方向，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)這樣選擇，使得在工作負(fù)荷時(shí)，軸向力的方向力圖使大小錐齒輪相互推開，以便在軸承有游隙時(shí)，不致使輪齒卡住，加速齒面的磨損，甚至引起輪齒的折斷。在一對(duì)螺旋錐齒輪傳動(dòng)中，大小錐齒輪的螺旋方向相反。因此，若單純從齒輪的壽命考慮，則后驅(qū)動(dòng)橋的一對(duì)錐齒輪的螺旋方向應(yīng)當(dāng)和前驅(qū)動(dòng)橋的螺旋方向相反，以使前、后驅(qū)動(dòng)橋在帶負(fù)荷工作時(shí)螺旋錐齒輪副所產(chǎn)生的軸向力都使大小錐齒輪互相推開，從而提高齒輪的使用壽命。但在四輪驅(qū)動(dòng)的裝載機(jī)中，為了提高產(chǎn)品的通用化，減少零部件的品種，采用前后驅(qū)動(dòng)橋通用太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的部件，這樣常常使后驅(qū)動(dòng)橋主傳動(dòng)器在工作時(shí)軸向力方向與上述方向相反，而使齒輪的使用壽命有所降低。在此處設(shè)計(jì)中我們遵循以上原則，定主動(dòng)錐齒輪為左旋，從錐頂看主動(dòng)錐齒輪為逆時(shí)針，從動(dòng)錐齒輪為右旋， 從錐頂看從動(dòng)錐齒輪為順時(shí)針。6. 法向壓力角圓弧錐齒輪的壓力角是以法向截面的壓力角來標(biāo)志的。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(duì)于尺寸小的齒輪，大壓力角易使齒頂變尖及刀尖寬度過小，并使齒輪的端面重疊系數(shù)下降，所以在輕載荷工作的齒輪中一般采用小壓力角，可使齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音低，螺旋齒輪標(biāo)準(zhǔn)壓力角 20176。，在輪式裝載機(jī)上，為了提高輪齒的彎曲強(qiáng)度，一般采用 176。的壓力角。齒高參數(shù)的選擇 ]1[輪式裝載機(jī)主傳動(dòng)器的螺旋錐齒輪采用短齒制和高度修正，這樣可以消除小錐齒輪可能發(fā)生的根切現(xiàn)象，提高輪齒的強(qiáng)度。高度修正的實(shí)質(zhì)是小錐齒輪采用正移距，此時(shí)小錐齒輪齒頂高增大，而大錐齒輪采用負(fù)移距，并使其齒頂高減低。小錐齒輪齒頂高的增高值與大錐齒輪齒頂高的減低值是相等的。從機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 可查得：螺旋錐齒輪的齒頂高系數(shù) =，頂隙系數(shù) = ；徑]1[ ?ah*c向變位系數(shù) =（i=～）2x??所以螺旋錐齒輪齒頂高為： ??).(11 ?????mha m 82)(22??x齒全高： .).0.()* ?????ca齒根高 ： ??af頂隙： ???mc齒厚參數(shù)的選擇 ]1[除了采用高度變位增加小齒輪的強(qiáng)度以外，還采用切向變位修正，使小齒輪的齒厚增加，而相應(yīng)地減少大齒輪的齒厚，大齒輪的齒厚減少量與小齒輪齒厚增加量相等，這樣修正以后可以使一對(duì)相嚙合的齒輪輪齒強(qiáng)度接近相等，切向變位系數(shù)查圖 74[1]??ttx太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 圖 弧齒厚 ????????????????????? ?????txmS m ??m齒根角 f?][ 小錐齒輪齒根角： ????Ahcrff 大錐齒輪齒根角： ??ff?太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）齒頂角 ]1[，??fa???fa?1頂錐角 和根錐角?f][主動(dòng)錐齒輪頂錐角： ??aa?從動(dòng)錐齒輪頂錐角： ?9722??主動(dòng)錐齒輪根錐角： ??ff從動(dòng)錐齒輪根錐角： ?6322ff?此次設(shè)計(jì)的 35 186。 螺旋錐齒輪幾何尺寸詳見表 71：7．2．3 螺旋錐齒輪的幾何尺寸的計(jì)算表 主傳動(dòng)器螺旋錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算表序號(hào) 項(xiàng)目 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果1 主動(dòng)齒輪齒數(shù) 1z132 從動(dòng)齒輪齒數(shù) 2 333 端面模數(shù) ㎜4 齒面寬 b=33㎜ =29㎜1b25 工作齒高 hag*2?㎜?gh6 全齒高 ??c?=㎜7 法向壓力角 ?=176。?8 軸交角 ?=90176。?9節(jié)圓直徑 =dzm?㎜?1d=㎜210節(jié)錐角 121,cosinta????????=176。1=176。211 節(jié)錐距 =10sin?dA2iA =㎜0太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）12 周節(jié) t= mt=㎜13齒頂高 ??xha??? ?ah mm 8214齒根高 afh?mm4872?f15 徑向間隙 c= mc* c=㎜16齒根角 0artnAhff?????42?f17頂錐角 aa?????97218根錐角 ff?????f?632f?19齒頂圓直徑 ?cos2aahd?=㎜1ad=㎜220弧齒厚????????111cstntxmS??? 12S?==21 壓力角 ?5.??22 螺旋角 ?=35176。? 24 螺旋方向 主動(dòng)錐齒輪左旋，從動(dòng)錐齒輪右旋7．2．4 主傳動(dòng)器螺旋錐齒輪的強(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(duì)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。1）齒輪材料的選擇太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）齒輪材料的選擇齒輪材料的種類有很多，通常有 45 鋼、30CrMnSi、35SiMn、40Cr、20Cr、20CrMnTi、12Cr2Ni20Cr2Ni4 等。齒輪材料的選擇原則：1） 齒輪材料必須滿足工作條件的要求。2） 應(yīng)考慮齒輪尺寸的大小，毛坯成型方法及熱處理和制造工藝。3） 正火碳鋼不論毛坯的制作方法如何，只能用于制作在載荷平穩(wěn)或輕度沖擊下工作的齒輪，調(diào)質(zhì)碳鋼可用于制作在中等沖擊載荷下工作的齒輪。4） 合金鋼常用于制作高速重載并在沖擊載荷下工作的齒輪。5） 金屬制的軟齒面齒輪，配對(duì)兩輪齒面的誤差應(yīng)保持為 30～50HBW 或更多。根據(jù)以上原則選主傳動(dòng)器齒輪材料 20CrMnTi 經(jīng)滲碳+淬火 800 輪齒表面硬度達(dá)到 C?58～64HRC,心部硬度低，約為 300HBW,其強(qiáng)度極限 ，屈服極限MPab10??MPas850??為了防止齒輪副在運(yùn)行初期產(chǎn)生膠合咬死；圓錐齒輪的傳動(dòng)副在加工后均予與厚度～～ 的磷化處理或鍍銅，鍍錫，為了提高其耐磨性，可以進(jìn)行滲硫處理。滲硫后摩擦系數(shù)可以顯著降低，可防止齒輪咬死膠合等現(xiàn)象產(chǎn)生。對(duì)齒面進(jìn)行噴丸處理，以提高壽命達(dá) 25%，為了防止齒輪在淬火時(shí)產(chǎn)生變形，采用壓淬法。齒輪的熱處理工藝如下：熱前清洗——預(yù)氧化——滲碳——淬火 800 ——環(huán)前降溫—C?—壓淬——空冷。 齒輪使用壽命是由齒輪材料，加工精度，熱處理形式及工作條件決定的。驅(qū)動(dòng)橋齒輪承受的是交變載荷，損壞的主要形式是疲勞。交變載荷性質(zhì)和循環(huán)次數(shù)是齒輪疲勞損壞的主要因素。 2）主減速器圓弧齒螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 ]10[主減速器錐齒輪的齒根最大彎曲應(yīng)力為 N/ （77） bmJKPvson3???2式中： ——作用在輪齒中點(diǎn)上的圓周力， 。P平DMPmac? ——作用在從動(dòng)錐齒輪上的計(jì)算扭矩，式（71） ；maxMN.太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ——從動(dòng)錐齒輪平均分度圓直徑， ；平D 11sin?bdD??平 ——從動(dòng)錐齒輪齒面寬，mm。2b　 ——超載系數(shù)；與錐齒輪副運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)有關(guān)，對(duì)輪式裝載機(jī)可取 = 0K，結(jié)合 zl10 的實(shí)際情況，此處取 =；0K　 ——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)，s　　　　　　當(dāng)ｍ 時(shí)， ，在此 ＝；???s　 ——載荷分配系數(shù)，當(dāng)兩個(gè)齒輪均用跨置式支承型式時(shí)， ＝～，mK mK當(dāng)兩個(gè)齒輪用懸臂式支承時(shí)取 ～。此出 取 。　 ——質(zhì)量系數(shù)，與齒輪精度（齒距和齒形誤差等）及節(jié)圓線速度用關(guān)，當(dāng)輪齒v接觸良好，節(jié)距與同心度精度高時(shí)，可取 =。vK　 ——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)?！　　　　　　載荷作用點(diǎn)的位置、載荷在齒間的分布、有效齒面寬、應(yīng)力集中系數(shù)及慣性系數(shù)等對(duì)彎曲應(yīng)力計(jì)算的影響。計(jì)算彎曲應(yīng)力時(shí)本應(yīng)采用輪齒中點(diǎn)圓周力與中點(diǎn)端面模數(shù)，今用大端模數(shù)，而在綜合系數(shù)中進(jìn)行修正。對(duì)軸交角為 、壓力角 、螺旋角 用插入法綜合圖 [1]、圖 [1]?90????35??選取主動(dòng)錐齒輪齒輪的 ＝，從動(dòng)錐齒輪 =。JJ 圖 ， ， 的弧齒錐齒輪的彎曲應(yīng)力綜合系數(shù)?90???25??3??太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）圖 ， ， 的弧齒錐齒輪的彎曲應(yīng)力綜合系數(shù)?90???2??35??按上式驗(yàn)算主動(dòng)錐齒輪的最大彎曲應(yīng)力= mm11sin?bdD??平 ???.?zmaciMP?平 N/ 700 N/ ?????bJKvson? 2m2同理從動(dòng)錐齒輪的最大彎曲應(yīng)力 = mm22sin?dD?平 .??07..1473???平MPmac N/ 700 N/ . 16825332 ???bJKvmson? 2m2所以主減速器齒輪滿足彎曲強(qiáng)度要求。(2) 輪齒的表面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算　　 錐齒輪的齒面接觸應(yīng)力為 N/ (78)IcKbdPcmvC9301??2太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）式中： ——作用在輪齒中點(diǎn)上的圓周力， ；P 平DiMPzp?2?　　　 ——材料的彈性系數(shù)，對(duì)于鋼制齒輪副取 234 /mm。0c 21N　 ， ， ——見式(77)下的說明；Kvm ——尺寸系數(shù)，它考慮了齒輪的尺寸對(duì)其淬透性的影響，在缺乏經(jīng)驗(yàn)的情況下，3可取 ； ——表面質(zhì)量系數(shù)與光潔度，決定于齒面最后加工的性質(zhì)（如銑齒，磨齒等） ，9c即表面粗糙度及表面覆蓋層的性質(zhì)（如鍍銅，磷化處理等） 。一般情況下，對(duì)于制造精確的齒輪可取 ——計(jì)算接觸應(yīng)力的綜合系數(shù)（或稱幾何系數(shù)） 。它綜合考慮了嚙合齒面的相對(duì)I曲率半徑、載荷作用的位置、輪齒間的載荷分配系數(shù)、有效尺寬及慣性系數(shù)的因素的影響，對(duì)軸交角為 、壓力角 、螺旋角 用插?90????35??入法綜合圖 [1]、圖 [1]選取 = 圖