【文章內容簡介】 ZL10 裝載機驅動橋（主傳動器）設計 （411sin2?dA?]5[5） =11sin2?d???=（ ）x =1b3~~m取 32 m一般習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螺旋角是相等的，選 時應考慮它對齒面重合度 ，輪齒強度和軸向力大小的??影響， 越大，則 也越大，同時嚙合的齒越多，傳動越平穩(wěn)，噪聲越低，而且輪齒的?F?強度越高， 應不小于 ，在 ～ 時效果最好，但 過大，會導致軸向力增大。?輪式裝載機上螺旋錐齒輪的平均螺旋角為 35176?！?0176。以采用 35176。較為普遍。 （46） ??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，傳動平穩(wěn)。5. 螺旋方向 齒的螺旋方向和軸的旋轉方向決定了錐齒輪傳動的軸向力方向，設計時應這樣選擇，使得在工作負荷時，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，不致使輪齒卡住，加速齒面的磨損，甚至引起輪齒的折斷。在一對螺旋錐齒輪傳動中，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，則后驅動橋的一對錐齒ZL10 裝載機驅動橋（主傳動器）設計輪的螺旋方向應當和前驅動橋的螺旋方向相反，以使前、后驅動橋在帶負荷工作時螺旋錐齒輪副所產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。但在四輪驅動的裝載機中，為了提高產品的通用化，減少零部件的品種，采用前后驅動橋通用的部件，這樣常常使后驅動橋主傳動器在工作時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。在此處設計中我們遵循以上原則，定主動錐齒輪為左旋，從錐頂看主動錐齒輪為逆時針，從動錐齒輪為右旋， 從錐頂看從動錐齒輪為順時針。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志的。加大壓力角可以提高齒輪的強度，減少齒輪不產生根切的最小齒數(shù)，但對于尺寸小的齒輪，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，可使齒輪運轉平穩(wěn)，噪音低，螺旋齒輪標準壓力角 20176。，在輪式裝載機上，為了提高輪齒的彎曲強度，一般采用 176。的壓力角。齒高參數(shù)的選擇 ]1[輪式裝載機主傳動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，提高輪齒的強度。高度修正的實質是小錐齒輪采用正移距，此時小錐齒輪齒頂高增大，而大錐齒輪采用負移距，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。從機械設計手冊 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度以外，還采用切向變位修正，使小齒輪的齒厚增加，而相應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相嚙合的齒輪輪齒強度接近相等，切向變位系數(shù)查圖 74[1]??ttxZL10 裝載機驅動橋（主傳動器）設計 圖 齒輪切向變位系數(shù)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?ZL10 裝載機驅動橋（主傳動器）設計齒頂角 ]1[，??fa???fa?1頂錐角 和根錐角?f][主動錐齒輪頂錐角： ??aa?從動錐齒輪頂錐角： ?9722??主動錐齒輪根錐角： ??ff從動錐齒輪根錐角： ?6322ff?此次設計的 35 186。 螺旋錐齒輪幾何尺寸詳見表 ：4．2．3 螺旋錐齒輪的幾何尺寸的計算表 主傳動器螺旋錐齒輪的幾何尺寸計算表序號 項目 計算公式 計算結果1 主動齒輪齒數(shù) 1z132 從動齒輪齒數(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 =10sindA2iA =㎜012 周節(jié) t= mt=㎜續(xù)表 ZL10 裝載機驅動橋（主傳動器）設計13齒頂高 ??mxha??? ?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????????111stntxmS??? 12S?==21 壓力角 ?5.??22 螺旋角 ?=35176。? 24 螺旋方向 主動錐齒輪左旋，從動錐齒輪右旋4．2．4 主傳動器螺旋錐齒輪的強度計算在完成主減速器齒輪的幾何計算之后，應對其強度進行計算，以保證其有足夠的強度和壽命以及安全可靠性地工作。1）齒輪材料的選擇ZL10 裝載機驅動橋（主傳動器）設計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，調質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。根據(jù)以上原則選主傳動器齒輪材料 20CrMnTi 經滲碳+淬火 800 輪齒表面硬度達到 C?58～64HRC,心部硬度低，約為 300HBW,其強度極限 ，屈服極限MPab10??MPas850??為了防止齒輪副在運行初期產生膠合咬死；圓錐齒輪的傳動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)象產生。對齒面進行噴丸處理，以提高壽命達 25%，為了防止齒輪在淬火時產生變形，采用壓淬法。齒輪的熱處理工藝如下：熱前清洗——預氧化——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度計算 ]10[主減速器錐齒輪的齒根最大彎曲應力為 N/ （47） bmJKPvson3???2式中： ——作用在輪齒中點上的圓周力， 。P平DMPmac? ——作用在從動錐齒輪上的計算扭矩，式（ 41） ；maxMN.ZL10 裝載機驅動橋（主傳動器）設計 ——從動錐齒輪平均分度圓直徑， ；平D 11sin?bdD??平 ——從動錐齒輪齒面寬，mm。2b　 ——超載系數(shù)；與錐齒輪副運轉的平穩(wěn)有關，對輪式裝載機可取 = 0K，結合 zl10 的實際情況，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，s　　　　　　當ｍ 時， ，在此 ＝；???s　 ——載荷分配系數(shù)，當兩個齒輪均用跨置式支承型式時， ＝～，mK mK當兩個齒輪用懸臂式支承時取 ～。此出 取 ?！?——質量系數(shù)，與齒輪精度（齒距和齒形誤差等）及節(jié)圓線速度用關，當輪齒v接觸良好，節(jié)距與同心度精度高時，可取 =。vK　 ——計算彎曲應力的綜合系數(shù)（或幾何系數(shù)） ，它綜合考慮了齒形系數(shù)。　　　J　　　　載荷作用點的位置、載荷在齒間的分布、有效齒面寬、應力集中系數(shù)及慣性系數(shù)等對彎曲應力計算的影響。計算彎曲應力時本應采用輪齒中點圓周力與中點端面模數(shù)，今用大端模數(shù)，而在綜合系數(shù)中進行修正。對軸交角為 、壓力角 、螺旋角 用插入法綜合圖 [1]、圖 [1]?90????35??選取主動錐齒輪齒輪的 ＝，從動錐齒輪 =。JJ 圖 ， ， 的弧齒錐齒輪的彎曲應力綜合系數(shù)?90???25??3??ZL10 裝載機驅動橋（主傳動器）設計圖 ， ， 的弧齒錐齒輪的彎曲應力綜合系數(shù)?90???2??35??按上式驗算主動錐齒輪的最大彎曲應力= mm11sin?bdD??平 ???.?zmaciMP?平 N/ 700 N/ ?????bJKvson? 2m2同理從動錐齒輪的最大彎曲應力 = 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度要求。(2) 輪齒的表面接觸疲勞強度計算　　 錐齒輪的齒面接觸應力為 N/ (48)IcKbdPcmvC9301??2ZL10 裝載機驅動橋（主傳動器）設計式中： ——作用在輪齒中點上的圓周力， ；P 平DiMPzp?2?　　　 ——材料的彈性系數(shù)，對于鋼制齒輪副取 234 /mm。0c 21N　 ， ， ——見式(47)下的說明；Kvm ——尺寸系數(shù)，它考慮了齒輪的尺寸對其淬透性的影響，在缺乏經驗的情況下，3可取 ； ——表面質量系數(shù)與光潔度，決定于齒面最后加工的性質（如銑齒，磨齒等） ，9c即表面粗糙度及表面覆蓋層的性質（如鍍銅，磷化處理等） 。一般情況下，對于制造精確的齒輪可取 ——計算接觸應力的綜合系數(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 ， ， 的弧齒錐齒輪的幾何系數(shù)?90???2??35??ZL10 裝載機驅動橋（主傳動器）設計圖 ， ， 的弧齒錐齒輪的幾何系數(shù)?90???25??3??=平DiMPzp?2???按上式 =1700 N/393010IcKbdPcmvC? ..8243?〈 1750 N/2m2故主傳動器的接觸疲勞強度滿足強度要求。4．1．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)齒寬中點處的圓周力 F= （49）zpiDM?平2]10[式中：F——齒寬中點處的圓周力ZL10 裝載機驅動橋（主傳動器）設計——作用在主動齒輪上的平均轉矩，經計算 = ；pMpMm? ——該齒輪齒寬中點處的分度圓直徑，由式（）中所算得 = mm平1D 平1D從而由 F1= = N，F(xiàn)1/F2=cos 可知螺旋錐齒輪副作zpi???21cos/?用在主從動齒輪上的圓周力是相等的。(2)錐齒輪的軸向力和徑向力 ]7[圖 主動錐齒輪齒面的受力圖如圖 ，主動錐齒輪螺旋方向為左旋，從錐頂看旋轉方向為逆時針，F(xiàn) 為作用在T節(jié)錐面上的齒面寬中點 A 處的法向力，在 A 點處的螺旋方向的法平面內，F(xiàn) 分解成兩個相互垂直的力 F 和 ， F 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。 在此平面內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：? （4?cosT?10） （4?s/tansiFTN11）ZL10 裝載機驅動橋（主傳動器）設計 （4??tansicoFFTS??12）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