【文章內(nèi)容簡介】 ZL10 裝載機(jī)驅(qū)動橋（主傳動器）設(shè)計(jì) （411sin2?dA?]5[5） =11sin2?d???=（ ）x =1b3~~m取 32 m一般習(xí)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(diǎn)螺旋角是相等的，選 時應(yīng)考慮它對齒面重合度 ，輪齒強(qiáng)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(qiáng)度越高， 應(yīng)不小于 ，在 ～ 時效果最好，但 過大，會導(dǎo)致軸向力增大。?輪式裝載機(jī)上螺旋錐齒輪的平均螺旋角為 35176。～40176。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(nèi)，傳動平穩(wěn)。5. 螺旋方向 齒的螺旋方向和軸的旋轉(zhuǎn)方向決定了錐齒輪傳動的軸向力方向，設(shè)計(jì)時應(yīng)這樣選擇，使得在工作負(fù)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(qū)動橋的一對錐齒ZL10 裝載機(jī)驅(qū)動橋（主傳動器）設(shè)計(jì)輪的螺旋方向應(yīng)當(dāng)和前驅(qū)動橋的螺旋方向相反，以使前、后驅(qū)動橋在帶負(fù)荷工作時螺旋錐齒輪副所產(chǎn)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(qū)動的裝載機(jī)中，為了提高產(chǎn)品的通用化，減少零部件的品種，采用前后驅(qū)動橋通用的部件，這樣常常使后驅(qū)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(shè)計(jì)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(biāo)志的。加大壓力角可以提高齒輪的強(qiáng)度，減少齒輪不產(chǎn)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(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音低，螺旋齒輪標(biāo)準(zhǔn)壓力角 20176。，在輪式裝載機(jī)上，為了提高輪齒的彎曲強(qiáng)度，一般采用 176。的壓力角。齒高參數(shù)的選擇 ]1[輪式裝載機(jī)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(qiáng)度。高度修正的實(shí)質(zhì)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(fù)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(jī)械設(shè)計(jì)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(qiáng)度以外，還采用切向變位修正，使小齒輪的齒厚增加，而相應(yīng)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(qiáng)度接近相等，切向變位系數(shù)查圖 74[1]??ttxZL10 裝載機(jī)驅(qū)動橋（主傳動器）設(shè)計(jì) 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(jī)驅(qū)動橋（主傳動器）設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(jì)算表 主傳動器螺旋錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算表序號 項(xiàng)目 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)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(jī)驅(qū)動橋（主傳動器）設(shè)計(jì)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(qiáng)度計(jì)算在完成主減速器齒輪的幾何計(jì)算之后，應(yīng)對其強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，以保證其有足夠的強(qiáng)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(jī)驅(qū)動橋（主傳動器）設(shè)計(jì)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(yīng)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(diào)質(zhì)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(jīng)滲碳+淬火 800 輪齒表面硬度達(dá)到 C?58～64HRC,心部硬度低，約為 300HBW,其強(qiáng)度極限 ，屈服極限MPab10??MPas850??為了防止齒輪副在運(yùn)行初期產(chǎn)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(jìn)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(chǎn)生。對齒面進(jìn)行噴丸處理，以提高壽命達(dá) 25%，為了防止齒輪在淬火時產(chǎn)生變形，采用壓淬法。齒輪的熱處理工藝如下：熱前清洗——預(yù)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(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 ]10[主減速器錐齒輪的齒根最大彎曲應(yīng)力為 N/ （47） bmJKPvson3???2式中： ——作用在輪齒中點(diǎn)上的圓周力， 。P平DMPmac? ——作用在從動錐齒輪上的計(jì)算扭矩，式（ 41） ；maxMN.ZL10 裝載機(jī)驅(qū)動橋（主傳動器）設(shè)計(jì) ——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(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)有關(guān)，對輪式裝載機(jī)可取 = 0K，結(jié)合 zl10 的實(shí)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(guān)，s　　　　　　當(dāng)ｍ 時， ，在此 ＝；???s　 ——載荷分配系數(shù)，當(dāng)兩個齒輪均用跨置式支承型式時， ＝～，mK mK當(dāng)兩個齒輪用懸臂式支承時取 ～。此出 取 ?！?——質(zhì)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(guān)，當(dāng)輪齒v接觸良好，節(jié)距與同心度精度高時，可取 =。vK　 ——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。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(yīng)力綜合系數(shù)?90???25??3??ZL10 裝載機(jī)驅(qū)動橋（主傳動器）設(shè)計(jì)圖 ， ， 的弧齒錐齒輪的彎曲應(yīng)力綜合系數(shù)?90???2??35??按上式驗(yàn)算主動錐齒輪的最大彎曲應(yīng)力= mm11sin?bdD??平 ???.?zmaciMP?平 N/ 700 N/ ?????bJKvson? 2m2同理從動錐齒輪的最大彎曲應(yīng)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(qiáng)度要求。(2) 輪齒的表面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算　　 錐齒輪的齒面接觸應(yīng)力為 N/ (48)IcKbdPcmvC9301??2ZL10 裝載機(jī)驅(qū)動橋（主傳動器）設(shè)計(jì)式中： ——作用在輪齒中點(diǎn)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(jīng)驗(yàn)的情況下，3可取 ； ——表面質(zhì)量系數(shù)與光潔度，決定于齒面最后加工的性質(zhì)（如銑齒，磨齒等） ，9c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(jī)驅(qū)動橋（主傳動器）設(shè)計(jì)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(qiáng)度滿足強(qiáng)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(diǎn)處的圓周力 F= （49）zpiDM?平2]10[式中：F——齒寬中點(diǎn)處的圓周力ZL10 裝載機(jī)驅(qū)動橋（主傳動器）設(shè)計(jì)——作用在主動齒輪上的平均轉(zhuǎn)矩，經(jīng)計(jì)算 = ；pMpMm? ——該齒輪齒寬中點(diǎn)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?yàn)樽笮?，從錐頂看旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r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(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：? （4?cosT?10） （4?s/tansiFTN11）ZL10 裝載機(jī)驅(qū)動橋（主傳動器）設(shè)計(jì) （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