【文章內(nèi)容簡介】 耐久疲勞次數(shù)。因此，驅(qū)動橋齒輪的許用彎曲應(yīng)力不超過 ／mm .表 322給出了汽車驅(qū)動橋齒輪的許用應(yīng)力數(shù)值。 表 32 驅(qū)動橋齒輪的許用應(yīng)力 N／mm 2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（21） 、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 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（1）單位齒長上的圓周力在主減速器齒輪的表面耐磨性，常常用其在輪齒上的假定單位壓力即單位齒長圓周力來估算，即 N／mm (36)bPp?式中：P——作用在齒輪上的圓周力，按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 Temax 和最大附著力矩 兩rG?2種載荷工況進(jìn)行計(jì)算，N； ——從動齒輪的齒面寬，在此取 75mm. b按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)： N／mm （3213max0bdiTpge??7）式中： ——發(fā)動機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩，在此取 400 ；maxeT mN? ——變速器的傳動比，在此取 ；gi ——主動齒輪節(jié)圓直徑，在此取 按上式 N／???p 按最大附著力矩計(jì)算時(shí)： N／mm （32310bdrGp??8）式中： ——滿載時(shí)一個(gè)驅(qū)動橋給水平地面的最大負(fù)荷，對于后驅(qū)動橋還應(yīng)考慮汽車最2大加速時(shí)的負(fù)荷增加量，在此取 100000N； ——輪胎與地面的附著系數(shù)，在此取 ：? ——輪胎的滾動半徑，在此取 按上式 = N／3??p在現(xiàn)代設(shè)計(jì)中，由于材質(zhì)及加工工藝等制造質(zhì)量的提高，單位齒長上的圓周力有時(shí)提高許用數(shù)據(jù)的 20%～25%。經(jīng)驗(yàn)算以上兩數(shù)據(jù)都在許用范圍內(nèi)。 （2）輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算主減速器錐齒輪的齒根彎曲應(yīng)力為 N/ JmzbKTvs????20312?2m（3～9） 式中： ——該齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，Nm。　 ——超載系數(shù)；在此取 　 ——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)，sK　　　　　　當(dāng)ｍ 時(shí)， ，在此 ＝；???sK　 ——載荷分配系數(shù)，當(dāng)兩個(gè)齒輪均用騎馬式支承型式時(shí)， ＝～ 式m mK支承時(shí)取 ～。支承剛度大時(shí)取最小值?！?——質(zhì)量系數(shù)，對于汽車驅(qū)動橋齒輪，當(dāng)齒輪接觸良好，周節(jié)及徑向vK　　　　　　　跳動精度高時(shí)，可取 ?！?——計(jì)算齒輪的齒面寬，mm。b　 ——計(jì)算齒輪的齒數(shù)；z　 ——端面模數(shù)，mm。m　 ——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。按圖 21選取小齒輪的 ＝，大齒輪 ＝按上式 ＝689 N/ 700 N/3???? 2m2 =597 N/ 700 N/ 9.32 22所以主減速器齒輪滿足彎曲強(qiáng)度要求。圖 31 彎曲計(jì)算用綜合系數(shù) J(2) 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/ (310)bJKTdCvfmspj 30112???2式中： ——主動齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩；　　　 ——材料的彈性系數(shù)，對于鋼制齒輪副取 /mm。p 21N　 ， ， ——見式(29)下的說明；0Kvm ——尺寸系數(shù)，它考慮了齒輪的尺寸對其淬透性的影響，在缺乏經(jīng)驗(yàn)的情況下，s可取 ； ——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f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J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，按圖 32 選取 =按上式 =666〈 1750 N/3???j? 2m主、從動齒輪的齒面接觸應(yīng)力相等。所以均滿足要求。以上公式（36）～（310）以及圖 31，圖 32 均參考《汽車車橋設(shè)計(jì)》圖 32 接觸計(jì)算用綜合系數(shù)3．2．5 主減速器齒輪的材料及熱處理驅(qū)動橋錐齒輪的工作條件是相當(dāng)惡劣的，與傳動系的其它齒輪相比，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，對于驅(qū)動橋齒輪的材料及熱處理應(yīng)有以下要求：?、倬哂休^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；?、谳嘄X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；?、垆摬牡腻懺?、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；　　?、苓x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。在此，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。m　 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，圓錐齒輪的傳動副（或僅僅大齒輪）在熱處理及經(jīng)加工（如磨齒或配對研磨）后均予與厚度 ～～ 的磷化處理或鍍銅、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。對齒面進(jìn)行噴丸處理有可能提高壽命達(dá) 25％。對于滑動速度高的齒輪，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，也會防止齒輪咬死、膠合和擦傷等現(xiàn)象產(chǎn)生。3．2．6 主減速器軸承的計(jì)算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。(1)齒寬中點(diǎn)處的圓周力 F= 齒寬中點(diǎn)處的圓周力 F 為mDT2 式中，T——作用在從動齒輪上的轉(zhuǎn)矩，經(jīng)計(jì)算 T=2558N ；m? ——該齒輪齒寬中點(diǎn)處的分度圓直徑， = sinr2m 2Db式中： ——從動齒輪大端分度圓直徑；2D b2——從動齒輪齒面寬； ——從動齒輪節(jié)錐角。?按上式 =176。= Dm1= =?從而 由 F1/F2=cos ?? 21cos/?上的圓周力是相等的。(2)錐齒輪的軸向力和徑向力 圖 33 主動錐齒輪齒面的受力圖如圖 33，主動錐齒輪螺旋方向?yàn)樽笮?，從錐頂看旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針，F(xiàn) 為作用在T節(jié)錐面上的齒面寬中點(diǎn) A 處的法向力，在 A 點(diǎn)處的螺旋方向的法平面內(nèi)，F(xiàn) 分解成兩個(gè)相互垂直的力 F 和 ，F(xiàn) 垂直于 OA 且位于∠OO′A 所在的平面， 位于以 OA 為切線NfN fF的節(jié)錐切平面內(nèi)。 在此平面內(nèi)又可分為沿切線方向的圓周力 F 和沿節(jié)圓母線方向的力f。F 與 之間的夾角為螺旋角 ，F(xiàn) 與 之間的夾角為法向壓力角 ，F(xiàn) 與 之間sf ?Tf ?Tf的夾角為法向壓力角 ，這樣就有：? （3?cosT?13） （3?s/tansiFTN14） （3?tsicoTS??15）于是，作用在主動錐齒輪齒面上的軸向力 A 和徑向力 R 分別為 （3????????cosinstacossin????FFSNaz16） （3????????sincotancsincos ????FFSNRz17）由式（316）可計(jì)算： ? ? N???????由式（317） ..???式（312）～式（317）參考《汽車設(shè)計(jì)》 。主傳動軸承的計(jì)算①作用在主傳動錐齒輪上的力1)切向力 P從動大錐齒輪上的切向力可按下式計(jì)算： f22jMD? 式中： 大錐齒輪上常用受載扭矩，由前面計(jì)算可知 =4466 Nmf2 f2M 大錐齒輪平均分度圓直徑， mmj ????所以： mm.???主動小錐齒輪上的切向力： 112cosP?o235?所以： ? 2）軸向力 Q a)前進(jìn)時(shí)主動錐齒輪螺旋方向向左，軸旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針（從小端看）111ooootan(sitancs))35?????????b)前進(jìn)時(shí)從動錐齒輪螺旋方向?yàn)橛倚S為順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動 N222tanQP(sitancos)????????3）徑向力 R N .規(guī)定軸向力離開錐頂方向?yàn)檎?，反之為?fù)值，徑向力壓向軸線為正值，反之為負(fù)值。②軸承的初選及支承反力的確定 輪式裝載機(jī)驅(qū)動橋中，小錐齒輪采用三點(diǎn)式支承，即布置形式為跨置式，如圖 圖 34 主減速器軸承的布置尺寸根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸，按所選軸承壽命盡可能相等的原則，初選軸承的型號如下： 軸承 A、B 為型號相同的圓錐滾子軸承，初選為 30310軸承 C 為圓柱滾子軸承，初選為 N407圖中 a=114 mm，b=68 mm，c=46 mm主動錐齒輪采用三點(diǎn)式支承，從受力特點(diǎn)來看是一靜不定梁，在計(jì)算軸承反力時(shí)，假定軸承 A 和軸承 B 合起來看作是一個(gè)點(diǎn)支承，求出總支反力后再分配在軸承 A 和軸承 B 上，軸向力 Q 按圖示方向應(yīng)由軸承 B 承受。 軸承 A、B、C 上的總支反力由下式計(jì)算： 2211jN(Pc)(RQr)a??? 22C11j(b)(r)式中： 小錐齒輪平均分度圓半徑，可用下式進(jìn)行計(jì)算：jr mmoj11r(dbsin)()??????把各參數(shù)代入公式得： N NABN9C0③軸承壽命的計(jì)算1）軸承 A、B 的壽命計(jì)算根據(jù) GB/T 2971994 和 GB/T 2831994 查得軸承的性能參數(shù)為：30310 ： KN， ， ，rC130???o23?N407： 派生軸向力： ? NB5.?軸承軸向力：因?yàn)檩S承 B 被“壓緊” ，軸承Ａ“放松” ，小錐齒輪所受的軸向力由軸承Ｂ承受，軸承Ａ只受它自身的派生軸向力。所以 A、B 軸承的軸向力分別為： ? NB1BQ491?因?yàn)?A、B 為型號相同的軸承，而軸承 B 受力較大，所以只計(jì)算軸承 B 的使用壽命。因?yàn)?F285..????徑向動載系數(shù) ，???所以當(dāng)量動載荷為： NBPNF2?主動小錐齒輪轉(zhuǎn)速可用下式進(jìn)行計(jì)算： eHBk1ni?式中： 發(fā)動機(jī)標(biāo)定轉(zhuǎn)速，由設(shè)計(jì)任務(wù)書可知 r/mineHn e20? 一檔時(shí)變速箱傳動比，k1i 額定工況下液力變矩器的傳動比，Bi 所以主動小錐齒輪的轉(zhuǎn)速為： r/???軸承壽命可用下式進(jìn)行計(jì)算：6r3hCL()P把各參數(shù)代入公式得： h10 1066r3 3hCL()().????2)軸承 C 的壽命計(jì)算 軸承 C 為圓柱滾子軸承，它只承受徑向力，其當(dāng)量動載荷 P 等于徑向力 Nc，即 Nc20386.?其壽命為： h10 106r3 3h 78L()()???所以符合要求第 4章 差速器設(shè)計(jì)裝載機(jī)在行駛過程中左，右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過的路程往往不等。例如，轉(zhuǎn)彎時(shí)內(nèi)、外兩側(cè)車輪行程顯然不同，即外側(cè)車輪滾過的距離大于內(nèi)側(cè)的車輪；裝載機(jī)在不平路面上行駛時(shí)，由于路面波形不同也會造成兩側(cè)車輪滾過的路程不等；即使在平直路面上行駛，由于輪胎氣壓、輪胎負(fù)荷、胎面磨損程度不同以及制造誤差等因素的影響，也會引起左、右車輪因滾動半徑的不同而使左、右車輪行程不等。如果驅(qū)動橋的左、右車輪剛性連接，則行駛時(shí)不可避免地會產(chǎn)生驅(qū)動輪在路面上的滑移或滑轉(zhuǎn)。這不僅會加劇輪胎的磨損與功率和燃料的消耗，而且可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)向和操縱性能惡化。為了防止這些現(xiàn)象的發(fā)生，裝載機(jī)左、右驅(qū)動輪間都裝有輪間差速器，從而保證了驅(qū)動橋兩側(cè)車輪在行程不等時(shí)具有不同的旋轉(zhuǎn)角速度，滿足了汽車行駛運(yùn)動學(xué)要求。差速器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。差速器有多種形式，在此設(shè)計(jì)普通對稱式圓錐行星齒輪差