【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 關(guān)，　　　　　　當(dāng)ｍ時(shí)，在此＝_____載荷分配系數(shù)，取 =；_____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)，；_____計(jì)算齒輪的齒面寬，mm；_____所討論的齒輪大端分度圓直徑，mm；_____端面模數(shù)，mm。_____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)。由《汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》選取。①按=min[，]計(jì)算時(shí)： ()②按T=計(jì)算時(shí)： ()所以主減速器齒輪滿足彎曲強(qiáng)度要求。3) 輪齒的表面接觸強(qiáng)度計(jì)算　　錐齒輪的齒面接觸應(yīng)力為 N/　　 ()式中：——主動(dòng)齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩；　　　——材料的彈性系數(shù)?！? ，——見式(210)下的說明； ——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，； ——表面質(zhì)量系數(shù)，決定于齒面最后加工的性質(zhì)（如銑齒，磨齒等），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，； ——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)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，= 接觸計(jì)算用綜合系數(shù)當(dāng)按計(jì)算時(shí)，代入數(shù)據(jù)，得 ()當(dāng)按Tcf計(jì)算時(shí)，代入數(shù)據(jù)，得 ()主、從動(dòng)齒輪的齒面接觸應(yīng)力相等，所以均滿足要求。經(jīng)過校合可知主減速器的主、從齒輪符合強(qiáng)度要求。 斜齒圓柱齒輪彎曲強(qiáng)度校核1）主、從動(dòng)齒輪的彎曲強(qiáng)度計(jì)算得： () ()齒輪的彎曲強(qiáng)度滿足要求。2）齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算： =2200 （） 式中：——材料彈性系數(shù)，=； ——區(qū)域系數(shù)，=； ——螺旋角系數(shù)，==； ——齒數(shù)比，=；主動(dòng)齒輪的齒面接觸強(qiáng)度為： () = =主動(dòng)齒輪的齒面接觸強(qiáng)度符合要求。從動(dòng)齒輪的齒面接觸強(qiáng)度為： () = =從動(dòng)齒輪的齒面接觸強(qiáng)度也符合要求。根據(jù)上面的校核，一級(jí)和二級(jí)減速齒輪都滿足要求，校核成功。 主減速器齒輪的材料及熱處理驅(qū)動(dòng)橋齒輪的工作條件是相當(dāng)惡劣的，與傳動(dòng)系的其它齒輪相比，具有載荷大，作用時(shí)間長，載荷變化多，帶沖擊等特點(diǎn)。其損壞形式主要有齒輪根部彎曲折斷、齒面疲勞點(diǎn)蝕（剝落）、磨損和擦傷等。根據(jù)這些情況，對(duì)于驅(qū)動(dòng)橋齒輪的材料及熱處理應(yīng)有以下要求：具有較高的疲勞彎曲強(qiáng)度和表面接觸疲勞強(qiáng)度，以及較好的齒面耐磨性，故齒表面應(yīng)有高的硬度；輪齒心部應(yīng)有適當(dāng)?shù)捻g性以適應(yīng)沖擊載荷，避免在沖擊載荷下輪齒根部折斷；鋼材的鍛造、切削與熱處理等加工性能良好，熱處理變形小或變形規(guī)律易于控制，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量、縮短制造時(shí)間、減少生產(chǎn)成本并將低廢品率；選擇齒輪材料的合金元素時(shí)要適合我國的情況。汽車主減速器用的螺旋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，齒輪所采用的鋼為20CrMnTi。用滲碳合金鋼制造的齒輪，經(jīng)過滲碳、淬火、回火后，輪齒表面硬度應(yīng)達(dá)到58～64HRC，而心部硬度較低，當(dāng)端面模數(shù)＞8時(shí)為29～45HRC。由于新齒輪接觸和潤滑不良，為了防止在運(yùn)行初期產(chǎn)生膠合、咬死或擦傷，防止早期的磨損，圓錐齒輪的傳動(dòng)副（或僅僅大齒輪）在熱處理及經(jīng)加工（如磨齒或配對(duì)研磨）～～、鍍錫。這種表面不應(yīng)用于補(bǔ)償零件的公差尺寸，也不能代替潤滑。對(duì)齒面進(jìn)行噴丸處理有可能提高壽命達(dá)25％。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。滲硫處理時(shí)溫度低，故不引起齒輪變形。滲硫后摩擦系數(shù)可以顯著降低，故即使?jié)櫥瑮l件較差，也會(huì)防止齒輪咬死、膠合和擦傷等現(xiàn)象產(chǎn)生。 主減速器齒輪的支承1）主動(dòng)錐齒輪的支承形式有兩種：懸臂式和跨置式。(1)懸臂式：齒輪以其輪齒大端一側(cè)的軸頸懸臂式的支承于一對(duì)軸承的外側(cè)（）。(2)跨置式：齒輪前后兩端的軸頸均以軸承支承，故又稱為“兩端支承式”（）。 裝于輪齒大端一側(cè)軸頸上的軸承，多采用兩個(gè)可以預(yù)緊以增強(qiáng)支承剛度的圓錐滾子軸承，其中位于驅(qū)動(dòng)橋前部的通常稱為主動(dòng)錐齒輪前軸承，后部緊靠齒輪背面的稱為主動(dòng)錐齒輪后軸承；當(dāng)采用跨置式支承時(shí)，裝于齒輪小端一側(cè)軸頸上的軸承一般稱為導(dǎo)向軸承。本次設(shè)計(jì)主動(dòng)錐齒輪采用懸臂式。為了減小懸臂長度和增加兩支承間的距離，以改善支承剛度，應(yīng)使兩軸承圓錐滾子的大端朝外，使作用在齒輪上離開錐頂?shù)妮S向力由靠近齒輪的軸承承受，而反向軸向力則由另一軸承承受。為了方便拆裝，應(yīng)使靠近齒輪的軸承軸徑比另一軸承的支承軸徑大些。2）從動(dòng)齒輪的支承形式從動(dòng)錐齒輪采用圓錐滾子軸承支承（）。為了增加支承剛度，兩軸承的圓錐滾子大端應(yīng)向內(nèi)，以減小尺寸。為了使從動(dòng)錐齒輪背面的差速器殼體處有足夠的位置設(shè)置加強(qiáng)肋以增強(qiáng)支承穩(wěn)定性，應(yīng)不小于從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑的70%。為了使載荷能均勻分配在兩軸承上，應(yīng)是等于或大于。 軸承的選擇和校核 主減速器錐齒輪上作用力的計(jì)算[1]1)錐齒輪齒面上的作用力錐齒輪在工作過程中，相互嚙合的齒面上作用有一法向力。該法向力可分解為沿齒輪切向方向的圓周力、沿齒輪軸線方向的軸向力及垂直于齒輪軸線的徑向力。為計(jì)算作用在齒輪的圓周力，首先需要確定計(jì)算轉(zhuǎn)矩。汽車在行駛過程中，由于變速器擋位的改變，且發(fā)動(dòng)機(jī)也不全處于最大轉(zhuǎn)矩狀態(tài)，故主減速器齒輪的工作轉(zhuǎn)矩處于經(jīng)常變化中。實(shí)踐表明，軸承的主要損壞形式為疲勞損傷，所以應(yīng)按輸入的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩進(jìn)行計(jì)算。作用在主減速器主動(dòng)錐齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩可按下式計(jì)算：　 （） 式中：——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，在此取353；，…——變速器在各擋的使用率，；，…——變速器各擋的傳動(dòng)比,；；；；1；，…——變速器在各擋時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)的利用率，； 　 及的參考值 車 型 變速器 擋位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＜80＞80Ⅰ擋Ⅱ擋Ⅲ擋Ⅳ擋Ⅴ擋超速擋199014207516262765141550─30131185759─302515Ⅰ擋Ⅱ擋Ⅲ擋Ⅳ擋Ⅴ擋超速擋60605070656060656050507070606070706060─755060706050607070─705060707060注：表中，其中——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，；——汽車總重力，kN。2）齒寬中點(diǎn)處的圓周力齒寬中點(diǎn)處的圓周力為 ＝ N 　 （） 式中：——作用在主減速器主動(dòng)錐齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩；——該齒輪的齒面寬中點(diǎn)處的分度圓直徑；對(duì)于螺旋錐齒輪 （）式中：——主、從動(dòng)齒面寬中點(diǎn)分度圓的直徑； ——從動(dòng)齒輪齒寬； ——從動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑； ——主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)； ——從動(dòng)齒輪的節(jié)錐角。由式（）可以算出：。按式（）主減速器主動(dòng)錐齒輪齒寬中點(diǎn)處的圓周力==主動(dòng)錐齒輪齒寬中點(diǎn)處的圓周力= =。3）錐齒輪的軸向力和徑向力 一級(jí)減速機(jī)構(gòu)作用在主、從動(dòng)錐齒輪齒面上的軸向力A和徑向力R分別為： （） （） = （） = （）由上面已知可得：由式（）、（）可算得：=。 =二級(jí)減速齒輪齒寬中點(diǎn)處的圓周力為 ＝ N　 （）式中：——作用在主減速器主動(dòng)錐齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩=；——該齒輪的齒面寬中點(diǎn)處的分度圓直徑?？伤愠?。二級(jí)減速機(jī)構(gòu)作用在二級(jí)主、從動(dòng)齒輪面上的軸向力A和徑向力R分別為： == （）== (）式中：——齒輪的螺旋角，；把已知條件代入式（）和式（）可算出==,==。對(duì)上面軸向力，徑向力，圓周力求和的，一級(jí)減速機(jī)構(gòu)受力F1=，二級(jí)減速機(jī)構(gòu)受力F2=。 軸和軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算一級(jí)主動(dòng)錐齒輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算：對(duì)于軸是用懸臂式支撐的，齒輪以其齒輪大端一側(cè)的軸頸懸臂式地支承于一對(duì)軸承上。為了增加支承剛度，應(yīng)使兩軸承的支承中心距比齒輪齒面寬中點(diǎn)的懸臂長度大兩倍以上，同時(shí)尺寸應(yīng)比齒輪節(jié)圓直徑的70%還大，并使齒輪軸徑大于懸臂長。為了減小懸臂長度和增大支承間距，應(yīng)使兩軸承圓錐滾子的小端相向朝內(nèi)，而大端朝外，以使拉長、縮短，從而增強(qiáng)支承剛度。由于圓錐滾子軸承在潤滑時(shí)，潤滑油只能從圓錐滾子軸承的小端通過離心力流向大端，所以在殼體上應(yīng)該有通入兩軸承間的右路管道和返回殼體的回油道。 一級(jí)主動(dòng)齒輪的支持型式另外，為了拆裝方便，應(yīng)使主動(dòng)錐齒輪后軸承（緊靠齒輪大端的軸承）的支承軸徑大于其前軸承的支持軸徑。根據(jù)上面可算出軸承支承中心距﹥70%=，在這里取。軸承的的選擇，在這里選擇主動(dòng)錐齒輪后軸承為圓錐滾子軸承30216型，此軸承的額定動(dòng)載荷為160，前軸承圓錐滾子軸承30214型，此軸承的額定動(dòng)載荷為132。由此可得到：式中：——軸承的最小安裝尺寸[由吳宗澤。羅圣國主編的《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》書表67可查的]。及==29。 主減速器齒輪軸承的校核1）齒輪軸承徑向載荷的計(jì)算前后軸承的徑向載荷分別為： = ()= ()根據(jù)上式已知==，==，=，=29mm ，=75mm，=104mm。前軸承徑向力== 后軸承徑向力==2）軸承的校核 對(duì)于前軸承，采用圓錐滾子軸承30214型，此軸承的額定動(dòng)載荷為132KN。當(dāng)量動(dòng)載荷 Q= ()式中、 、。由式（）可得當(dāng)量動(dòng)載荷Q=XR=1=再由公式： s ()式中：——為溫度系數(shù)，；——為載荷系數(shù)。所以==s此外對(duì)于無輪邊減速器的驅(qū)動(dòng)橋來說，主減速器的從動(dòng)錐齒輪軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 r/min ()式中：——輪胎的滾動(dòng)半徑，m； ——汽車的平均行駛速度，km/h。對(duì)于載貨汽車和公共汽車可取30～35 km/h，在此取35 km/h。所以由式（）可得==；而主動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速==。所以軸承能工作的額定軸承壽命： h () 式中： ——軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速，r/min。由上式可得軸承A的使用壽命=。若大修里程S定為100000公里，可計(jì)算出預(yù)期壽命即 = h () 所以==，＞，故軸承符合使用要求。對(duì)于后軸承，在此選用30216型軸承，此軸承的額定動(dòng)載荷為160KN，在此徑向力=，軸向力=，所以=＞==，=。由式（）可得當(dāng)量動(dòng)載荷Q=+=。所以軸承的使用壽命：==s=＞所以軸承符合使用要求。對(duì)于從動(dòng)圓錐齒輪的圓周力、徑向力、軸向力、由計(jì)算公式可知=，==，==，在這里我們把二級(jí)主動(dòng)齒輪與軸做成一