【文章內(nèi)容簡介】 與傳動(dòng)系其它齒輪相比，具有載荷大、作用時(shí)間長、變化多、有沖擊等特點(diǎn)。因此，傳動(dòng)系中的主減速器齒輪是個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。主減速器錐齒輪的材料應(yīng)滿足如下的要求：a）具有高的彎曲疲勞強(qiáng)度和表面接觸疲勞強(qiáng)度，齒面高的硬度以保證有高的耐磨性。b）齒輪芯部應(yīng)有適當(dāng)?shù)捻g性以適應(yīng)沖擊載荷，避免在沖擊載荷下齒根折斷。c）鍛造性能、切削加工性能以及熱處理性能良好，熱處理后變形小或變形規(guī)律易控制。d）選擇合金材料是，盡量少用含鎳、鉻呀的材料，而選用含錳、釩、硼、鈦、鉬、硅等元素的合金鋼。汽車主減速器錐齒輪與差速器錐齒輪目前常用滲碳合金鋼制造，主要有貨車驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第 10 頁 共 28 頁20CrMnTi、20MnVB、20MnTiB、22CrNiMo 和 16SiMn2WMoV。滲碳合金鋼的優(yōu)點(diǎn)是表面可得到含碳量較高的硬化層（一般碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 %～%） ，具有相當(dāng)高的耐磨性和抗壓性，而芯部較軟，具有良好的韌性。因此，這類材料的彎曲強(qiáng)度、表面接觸強(qiáng)度和承受沖擊的能力均較好。由于鋼本身有較低的含碳量，使鍛造性能和切削加工性能較好。其主要缺點(diǎn)是熱處理費(fèi)用較高，表面硬化層以下的基底較軟，在承受很大壓力時(shí)可能產(chǎn)生塑性變形，如果滲碳層與芯部的含碳量相差過多，便會(huì)引起表面硬化層的剝落。為改善新齒輪的磨合，防止其在余興初期出現(xiàn)早期的磨損、擦傷、膠合或咬死，錐齒輪在熱處理以及精加工后，作厚度為 ～ 的磷化處理或鍍銅、鍍錫處理。對(duì)齒面進(jìn)行應(yīng)力噴丸處理，可提高 25%的齒輪壽命。對(duì)于滑動(dòng)速度高的齒輪，可進(jìn)行滲硫處理以提高耐磨性。 主減速器錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 單位齒長圓周力按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)P= （3demaxgf312kTiη0nDb4） 式中： ig—變速器傳動(dòng)比，常取一擋傳動(dòng)比，i g= ；D1—主動(dòng)錐齒輪中點(diǎn)分度圓直徑 mm；D =64mm1其它符號(hào)同前；將各參數(shù)代入式（34） ，有：P=856 N/mm按照文獻(xiàn)[1],P≤[P]=1429 N/mm，錐齒輪的表面耐磨性滿足要求。 齒輪彎曲強(qiáng)度錐齒輪輪齒的齒根彎曲應(yīng)力為： = （3wσ30smvw2Tk1bDJ5）式中：—錐齒輪輪齒的齒根彎曲應(yīng)力，MPa；wσT—齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，Nm；k0—過載系數(shù)，一般取 1；ks—尺寸系數(shù)，；km—齒面載荷分配系數(shù)，懸臂式結(jié)構(gòu)，k m=；kv—質(zhì)量系數(shù)，取 1；b—所計(jì)算的齒輪齒面寬；b=47mm. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手D—所討論齒輪大端分度圓直徑；D=304mmJw—齒輪的輪齒彎曲應(yīng)力綜合系數(shù)，取 ；對(duì)于主動(dòng)錐齒輪， T= Nm；從動(dòng)錐齒輪，T=10190Nm；將各參數(shù)代入式（35） ，有： 主動(dòng)錐齒輪， =478MPa；wσ從動(dòng)錐齒輪， =466MPa；按照文獻(xiàn)[1], 主從動(dòng)錐齒輪的 ≤[ ]=700MPa，輪齒彎曲強(qiáng)度滿足要求。 輪齒接觸強(qiáng)度 錐齒輪輪齒的齒面接觸應(yīng)力為： σ j= （36）p3z0smf1vjc2Tk1DbJ式中：σ j—錐齒輪輪齒的齒面接觸應(yīng)力，MPa；D1—主動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑，mm；D1=64mmb—主、從動(dòng)錐齒輪齒面寬較小值；b=47mmkf—齒面品質(zhì)系數(shù)，取 ；cp—綜合彈性系數(shù)，取 232N1/2/mm；ks—尺寸系數(shù)，取 ；Jj—齒面接觸強(qiáng)度的綜合系數(shù)，取 ；Tz—主動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩；Tz=k0、k m、k v選擇同式（35）將各參數(shù)代入式 （36） ，有： σ j=2722MPa按照文獻(xiàn)[1]，σ j≤[σ j]=2800MPa，輪齒接觸強(qiáng)度滿足要求。 主減速器錐齒輪軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 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線方向的圓周力、沿齒輪軸線方向的軸向力以及垂直于齒輪軸線的徑向力。a）齒寬中點(diǎn)處的圓周力 F F= (37)m2TD式中：T—作用在從動(dòng)齒輪上的轉(zhuǎn)矩；Dm2—從動(dòng)齒輪齒寬中點(diǎn)處的分度圓直徑，由式（38）確定，即Dm2=D2b2sinγ 2 (38)貨車驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第 12 頁 共 28 頁式中：D2—從動(dòng)齒輪大端分度圓直徑；D2=304mmb2—從動(dòng)齒輪齒面寬；b2=47mmγ 2—從動(dòng)齒輪節(jié)錐角；γ 2=76176。將各參數(shù)代入式(38)，有：Dm2=258mm將各參數(shù)代入式(37)，有： F=3000N對(duì)于弧齒錐齒輪副，作用在主、從動(dòng)齒輪上的圓周力是相等的。b）錐齒輪的軸向力 Faz和徑向力 Frz（主動(dòng)錐齒輪）作用在主動(dòng)錐齒輪齒面上的軸向力 Faz和徑向力分別為Faz= (39)tanαsiγ+tβcoscoFrz= (310)tFtins將各參數(shù)分別代入式(39) 與式(310)中，有：Faz= 2752N，F(xiàn) rz=142N 錐齒輪軸承的載荷當(dāng)錐齒輪齒面上所受的圓周力、軸向力和徑向力計(jì)算確定后，根據(jù)主減速器齒輪軸承的布置尺寸，即可求出軸承所受的載荷。圖 34 為單級(jí)主減速器的跨置式支承的尺寸布置圖:圖 34 單級(jí)主減速器軸承布置尺寸圖 3—4 中各參數(shù)尺寸：. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手a=46mm，b=22mm，c=，d=，e=40,D m2=304mm。由主動(dòng)錐齒輪齒面受力簡圖（圖 35 所示） ，得出各軸承所受的徑向力與軸向力。 圖 35 主動(dòng)錐齒輪齒面受力簡圖軸承 A：徑向力Fr= （311）22azm1rzFD(+b)(a)????????? 軸向力Fa= Faz （312）將各參數(shù)代入式（311）與（312） ，有： Fr=3997N，F(xiàn) a=2752N軸承 B：徑向力Fr= （322azm1rzD(+b)(ab)????????????13） 軸向力Fa= 0 （314）將各參數(shù)代入式（313）與（314） ，有：貨車驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第 14 頁 共 28 頁 Fr=1493N，F(xiàn) a=0N軸承 C：徑向力Fr= （322azmrDd+c(c)????????????15） 軸向力Fa= Faz （316）將各參數(shù)代入式（315）與（316） ，有： Fr=2283N，F(xiàn) a=2752N軸承 D：徑向力Fr= （322azm1rDc+cd(d)????????????17） 軸向力Fa= 0 （318）將各參數(shù)代入式（317）與（318） ，有： Fr=1745N，F(xiàn) a=0N軸承 E：徑向力Fr= （322azm1rDe+?????????19） 軸向力Fa= 0 （320）將各參數(shù)代入式（319）與（320） ，有： Fr=1245N，F(xiàn) a=0N. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手 錐齒輪軸承型號(hào)的確定軸承 A計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 P==39查閱文獻(xiàn)[2]，錐齒輪圓錐滾子軸承 e 值為 ，故 e，由此得arFX=,Y=。另外查得載荷系數(shù) fp=。P=fp（XF r+YFa） （321）將各參數(shù)代入式（321）中，有： P=7533N軸承應(yīng)有的基本額定動(dòng)負(fù)荷 C′ rC′ r= （310h36tnLPf22）式中：ft—溫度系數(shù)，查文獻(xiàn)[4]，得 ft=1；ε—滾子軸承的壽命系數(shù)，查文獻(xiàn)[4]，得 ε=10/3；n—軸承轉(zhuǎn)速，r/min；L′ h—軸承的預(yù)期壽命，5000h；將各參數(shù)代入式（322）中，有；C′ r=24061N初選軸承型號(hào)查文獻(xiàn)[3]，初步選擇 Cr =24330N C′ r的圓錐滾子軸承 7206E。驗(yàn)算 7206E 圓錐滾子軸承的壽命Lh = （3εtrf167nP??????23）將各參數(shù)代入式（321）中，有： Lh =4151h5000h所選擇 7206E 圓錐滾子軸承的壽命低于預(yù)期壽命，故選 7207E 軸承,經(jīng)檢驗(yàn)?zāi)軡M足。軸承 B、軸承 C、軸承 D、軸承 E 強(qiáng)度都可按此方法得出，其強(qiáng)度均能夠滿足要求。貨車驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第 16 頁 共 28 頁4 差速器設(shè)計(jì)汽車在行使過程中，左右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過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。這樣，如果驅(qū)動(dòng)橋的左、右車輪剛性連接，則不論轉(zhuǎn)彎行使或直線行使，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。差速器是個(gè)差速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用來在兩輸出軸間分配轉(zhuǎn)矩，并保證兩輸出軸有可能以不同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，用來保證各驅(qū)動(dòng)輪在各種運(yùn)動(dòng)條件下的動(dòng)力傳遞，避免輪胎與地面間打滑。差速器按其結(jié)構(gòu)特征可分為齒輪式、凸輪式、蝸輪式和牙嵌自由輪式等多種