汽車單級(jí)主減速器及差速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度分析畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-25 16:33 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 即平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩）有關(guān)，而與汽車預(yù)期壽命期間出現(xiàn)的峰值載荷關(guān)系不大。汽車驅(qū)動(dòng)橋的最大輸出轉(zhuǎn)矩和最大附著轉(zhuǎn)矩并不是使用中的持續(xù)載荷，強(qiáng)度計(jì)算時(shí)只能用它來驗(yàn)算最大應(yīng)力，不能作為疲勞損壞的依據(jù)。1）、主減速器準(zhǔn)雙曲面齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 單位齒長上的圓周力 在汽車工業(yè)中，主減速器齒輪的表面耐磨性，常常用在其齒輪上的假定單位壓力即單位齒長的圓周力來估算，即 (27)式中：—作用在齒輪上的圓周力，按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最大附著力矩 兩種載荷工況進(jìn)行計(jì)算； —從動(dòng)齒輪的齒面寬，在此取。按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算： (28)式中：—發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩，在此為； —變速器的傳動(dòng)比，在此取一檔傳動(dòng)比； —主動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑，在此取。帶入公式得：按最大附著力矩計(jì)算： (29)式中：—汽車滿載時(shí)一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋給水平地面的最大負(fù)荷，對(duì)于后驅(qū)動(dòng)橋還應(yīng)考慮汽車最大加速時(shí)的負(fù)荷增加量，在此為； —輪胎與地面的附著系數(shù)，在此??； —輪胎的滾動(dòng)半徑，在此取。帶入公式得： 參數(shù) 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)按驅(qū)動(dòng)輪打滑轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)輪胎與地面的附著系數(shù) 汽車類別一擋二擋直接擋 轎車 893 536 321 893 0．85貨車 1429 250 1429 0．85大客車 982 214 牽引車 536 250 0．65 許用單位齒長上的圓周力在現(xiàn)代汽車設(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)高出表的。故上述兩種計(jì)算方法均符合標(biāo)準(zhǔn)。輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算 汽車主減速器錐齒輪的齒根彎曲應(yīng)力為： (210)式中： —該齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩； —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)， 當(dāng)時(shí)，在此； —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)，當(dāng)一個(gè)齒輪用騎馬式支承時(shí)取，支承剛度大時(shí)取最小值； —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)，可??； —計(jì)算齒輪的齒數(shù)； —端面模數(shù)； —計(jì)算彎曲應(yīng)力的綜合系數(shù)（或幾何系數(shù)）。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。選取小齒輪的大齒輪。帶入公式得：所以主減速器齒輪滿足彎曲強(qiáng)度要求。輪齒的表面接觸強(qiáng)度計(jì)算雙曲面齒輪輪齒齒面的計(jì)算接觸應(yīng)力為 (211)式中： —主動(dòng)齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩； —材料的彈性系數(shù)，對(duì)于鋼制齒輪副??； —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，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?。? —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，選取。帶入公式得： 由于主、從動(dòng)齒輪大小幾乎相當(dāng)，所以均滿足接觸強(qiáng)度要求。 主減速器齒輪的材料及熱處理汽車驅(qū)動(dòng)橋主減速器的工作繁重，與傳動(dòng)系其他齒輪比較，具有載荷大、作用時(shí)間長、載荷變化多、帶沖擊等特點(diǎn)。其損壞形式主要有輪齒根部彎曲折斷、齒面疲勞點(diǎn)蝕、磨損和擦傷等。所以，多驅(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)成本并降低廢品率；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、雙曲面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，而芯部硬度較低，當(dāng)端面模數(shù)時(shí)為32～45HRC?！? 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)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。第三章 差速器的設(shè)計(jì) 差速器概述汽車在行使過程中，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形式。 差速器的結(jié)構(gòu)形式選擇普通汽車上廣泛采用的差速器為對(duì)稱錐齒輪式差速器，具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量較小等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。它可分為普通錐齒輪式差速器、摩擦片式差速器和強(qiáng)制鎖止式差速器。普通齒輪式差速器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為齒輪式。齒輪差速器分圓錐齒輪式和圓柱齒輪式兩種。強(qiáng)制鎖止式差速器就是在對(duì)稱式錐齒輪差速器上設(shè)置差速鎖。當(dāng)一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)時(shí)，可利用差速鎖使差速器不起差速作用。差速鎖在軍用汽車上應(yīng)用較廣。查閱汽車車橋設(shè)計(jì)，經(jīng)方案論證，差速器結(jié)構(gòu)形式選擇對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器。普通的對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器由差速器左、右殼，2個(gè)半軸齒輪，4個(gè)行星齒輪(少數(shù)汽車采用3個(gè)行星齒輪，小型、微型汽車多采用2個(gè)行星齒輪)，行星齒輪軸(不少裝4個(gè)行星齒輪的差速器采用十字軸結(jié)構(gòu))，半軸齒輪及行星齒輪墊片等組成。由于其結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)、制造方便、用在公路汽車上也很可靠等優(yōu)點(diǎn)，最廣泛地用在轎車、客車和各種公路用載貨汽車以及一些越野汽車上，但用到越野汽車上需要采取防滑措施。 差速器齒輪的基本參數(shù)選擇 行星齒輪數(shù)目的選擇轎車常用2個(gè)行星齒輪，載貨汽車和越野汽車多用4個(gè)行星齒輪，故在此選用4個(gè)行星齒輪的形式。 行星齒輪球面半徑的選擇圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu)尺寸，通常取決于行星齒輪的背面的球面半徑，它就是行星齒輪的安裝尺寸，實(shí)際上代表了差速器圓錐齒輪的節(jié)錐距，因此在一定程度上也表征了差速器的強(qiáng)度。 球面半徑可按如下的經(jīng)驗(yàn)公式確定： (31)式中：——行星齒輪球面半徑系數(shù)，～，對(duì)于有4個(gè)行星齒輪的轎車和公路載貨汽
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