【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 螺旋錐 齒輪一系列的優(yōu)點(diǎn)，所以本次設(shè)計(jì)主減速器的齒輪采用 螺旋錐 齒輪傳動(dòng)（如圖 31 示）。螺旋錐齒輪傳動(dòng)的主、從動(dòng)齒輪軸線垂直相交于一點(diǎn)，齒輪并不同時(shí)在全長(zhǎng)上嚙合，而是逐漸從一端連續(xù)平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向另一端。另外，由于輪齒端面重疊的影響，至少有兩對(duì)以上的輪齒同時(shí)捏合，所以它工作平穩(wěn)、能承受較大的負(fù)荷、制造也簡(jiǎn)單。為保證齒輪副的正 常 嚙合，必須將支承軸承 進(jìn)行 預(yù)緊，提高支承剛度，增大殼體剛度。 主減速器齒輪的支撐 現(xiàn)代汽車中主減速器主動(dòng)錐齒輪支承有兩種形式：懸臂 式和跨置式支承。如圖 32所示。 (1)懸臂式 （ 2）跨置式 圖 32 主減速器錐齒輪的支承形式 跨置式支撐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在錐齒輪兩端的軸上均有 固定 軸承，這樣可大大增加支承剛度，又使軸承負(fù)荷減小，齒輪嚙合條件改善。因 此，跨置式 齒輪的承載能力高于懸臂式。此外，由于齒輪大端一側(cè)軸頸上安裝的圓錐滾子軸承之間的距離 相對(duì)較 小，可以縮短主動(dòng)齒輪軸的長(zhǎng)度，使布置更緊湊，并可以減小傳動(dòng)軸夾角， 使 整車布置 更完美 。但抗膠合能力 高 低 軸向力 小 大 軸承壽命 大 小 潤(rùn)滑油 普通 特殊 傳動(dòng)比范圍 ?i ?i 其他 加工容易熱處理簡(jiǎn)單成本低 存在 E???? ?? w?? ?? 21 沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 是跨置式的支承必須在主減速器殼體上有支承導(dǎo)向軸承所需要的軸承座，從而使主減速器殼體結(jié)構(gòu) 變得 復(fù)雜。跨置式支撐拆裝困難，導(dǎo)向軸承 也更容易 損壞。 懸臂式支承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在錐齒輪大端一側(cè) 安裝個(gè) 較長(zhǎng)的軸，并在其上安裝一對(duì)圓錐滾子軸承。兩軸承的圓錐滾子的大端應(yīng)朝外，這樣可以減小懸臂長(zhǎng)度 a 和增加兩支承間的距離 b ， 使 支撐剛度 得到改善 。為了盡可能的地增加支承剛度，支承距離 b 應(yīng)大于 倍的懸臂長(zhǎng)度 a 。為了方便拆裝， 要讓 靠近齒輪的軸承軸徑比另一軸承的支承軸徑大些。懸臂式支承結(jié)構(gòu) 相對(duì) 簡(jiǎn)單，支承剛度差，用于傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小的減速器上。 從動(dòng)錐齒輪的支承剛度 決定于 軸承的形式、支承間的距離及載荷在軸承之間的分布比例。從動(dòng)錐齒輪多采用圓錐滾子軸承，為了增加支承剛度，兩軸承的圓錐滾子軸承大端應(yīng)向內(nèi)，以減小尺寸 dc? ，且 dc? 距離應(yīng)不小于從動(dòng)齒輪大端分度圓直徑的 65%。為了使載荷均勻分配在兩軸承上，應(yīng)盡 量使尺寸 dc? 。 本次設(shè)計(jì)采用的是懸臂式，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，用于傳遞轉(zhuǎn)矩較小的轎車、輕型貨車的單級(jí)主減速器。 主減速器軸承的預(yù)緊 為了減小在錐齒輪傳動(dòng)過程中產(chǎn)生的軸向力 使 齒輪軸的軸向位移，以提高軸的支承剛度，保證錐齒輪的正常嚙合，裝配主減速器時(shí)，圓錐滾子軸承應(yīng)有一定的裝配預(yù)緊度。但是過緊，則傳動(dòng)效率低，且加速磨損。工程上用預(yù)緊力矩表示預(yù)緊度的大小。預(yù)緊力矩的合理值應(yīng)該依據(jù)試驗(yàn)確定。對(duì)于主動(dòng)錐齒輪軸承的預(yù)緊力矩一般為 1～ 3Nm。 主動(dòng)錐齒輪圓錐滾子軸承的預(yù)緊度的調(diào)整，可利用調(diào)整墊片厚度的方法，調(diào)整轉(zhuǎn)動(dòng)叉形凸緣，如發(fā)現(xiàn)預(yù)緊度過緊則增加墊片的總厚度；反之減小墊片的總厚度。支承差速器殼的圓錐滾子軸承的預(yù)緊度的調(diào)整，可利用軸承外側(cè)的調(diào)整螺母或主減速器殼與軸承蓋之間的調(diào)整墊片來調(diào)整。 錐齒輪嚙合的調(diào)整 錐齒輪嚙合的調(diào)整是在圓錐滾子軸承預(yù)緊度調(diào)整之后進(jìn)行的。它包括齒面嚙合印跡和齒側(cè)間隙的調(diào)整。 （ 1）齒面嚙合印跡的調(diào)整，首先在主動(dòng)錐齒輪輪齒上涂以紅色顏料，然后用手 讓 主動(dòng)齒輪往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，于是在從動(dòng)錐齒輪輪齒的兩工作面上便出現(xiàn)紅色印跡。若從動(dòng)錐 齒輪輪齒正轉(zhuǎn)和逆轉(zhuǎn)工作面上的印跡位于齒高的中間偏于小端，并占齒面寬度并占齒面寬度的60%以上，則為正確嚙合。正確嚙合的印跡位置可通過主減速殼與主動(dòng)錐齒輪軸承座之沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 間的調(diào)整墊片的總厚度而獲得。 （ 2）嚙合間隙的調(diào)整方法是擰動(dòng)支承差速器殼的圓錐滾子軸承外側(cè)的調(diào)整螺母，以改變從動(dòng)錐齒輪的位置。輪齒嚙合間隙應(yīng)在 ～ 范圍內(nèi)。為保持已調(diào)好的差速器圓錐滾子軸承預(yù)緊度不變，一端調(diào)整螺母擰入的圈數(shù)應(yīng)等于另一端調(diào)整螺母擰出的圈數(shù)。 如果 間隙大于規(guī)定值，應(yīng)使從動(dòng)錐齒輪靠近主動(dòng)錐齒輪，反之離開。 潤(rùn)滑 螺旋錐 齒 輪工作時(shí)，齒面間 會(huì)存在 較大的相對(duì)滑動(dòng)，且齒面間壓力很大，齒面油膜易被破壞，為減少摩擦，提高效率，必須使用含有防刮傷添加劑的 螺旋錐 齒輪油。主減速器殼中所儲(chǔ)齒輪油，靠從動(dòng)錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)甩濺到各齒輪、軸和軸承上進(jìn)行潤(rùn)滑。為保證主動(dòng)齒輪軸前端的兩個(gè)圓 錐 滾子軸承得到潤(rùn)滑，需在主減速器殼體中鑄出進(jìn)油道和回油道。當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，飛濺起的潤(rùn)滑油從進(jìn)油道通過軸承座的孔進(jìn)入兩圓錐滾子軸承大端的潤(rùn)滑油經(jīng)回油道流回主減速器內(nèi)。加油孔應(yīng)設(shè)在加油方便之處，放油孔應(yīng)設(shè)在橋殼最低處。差速器殼應(yīng)開孔使?jié)櫥瓦M(jìn)入，保證差速器齒輪和滑動(dòng)表面的潤(rùn)滑。 在主減速殼體上必須裝有通氣塞，以防止殼體內(nèi)溫度過高使氣壓過大導(dǎo)致潤(rùn)滑油滲漏。 螺旋 錐齒輪的設(shè)計(jì) ghapr iv nrim ax0? 31 式中： r —— 車輪滾動(dòng)半徑； pn —— 發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速； maxav —— 最高車速； ghi —— 最高檔傳動(dòng)比； 將數(shù)據(jù)代入 31 得： )112()41/5(30 ????i ? 沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 通常是將發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩配以傳動(dòng)系最低擋傳動(dòng)比時(shí)和驅(qū)動(dòng)車輪在良好路面上開始滑轉(zhuǎn)時(shí)這兩種情況下作用在主減速從動(dòng)齒輪上的轉(zhuǎn)矩（jeT、?jT）的較小者，作為汽車在強(qiáng)度計(jì)算中用以驗(yàn)算主減速器從動(dòng)齒輪最大應(yīng)力的計(jì)算機(jī)載荷，即 n iikiTkT fedce ?01m ax? 32 mmrcs i rmGT ??/22? 33 式中： dk —— 猛 踏 離合器所產(chǎn)生的動(dòng)載系數(shù)，對(duì)于性能系數(shù) 0?pf 的汽車 1?dk ； maxeT—— 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩； k —— 液力變矩器變矩系數(shù)； fi —— 分動(dòng)器傳動(dòng)比； ? —— 傳動(dòng)系傳動(dòng)部分的傳動(dòng)效率； n —— 該汽車的驅(qū)動(dòng)橋目數(shù)； 2G —— 汽車滿載時(shí)的最大負(fù)荷； /2m —— 最大加速度時(shí)汽車的后軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)； ? —— 輪胎對(duì)地面的附著系數(shù)； r —— 車輪的滾動(dòng)半徑； mi —— 主加速器從動(dòng)齒輪到車輪之間的傳動(dòng)比； m? —— 主減速器主動(dòng)錐齒輪到車輪之間的傳動(dòng)效率。 1/ ???????ceT mN?? ??????csT mN?? 沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 主動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩為： GiTT cz ?0? 34 式中： zT —— 為主動(dòng) 螺旋錐 齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩， mN? ； 0i —— 為主傳動(dòng)比，取 ； G?—— 為主、從動(dòng) 螺旋錐 齒輪間的傳動(dòng)效率。（計(jì)算時(shí)，對(duì)于 螺旋錐 齒輪副，G?取 95%；對(duì)于雙曲面齒輪副，當(dāng) 6i0? 時(shí)，G?取 85%，當(dāng) 6i0? 時(shí)，G?取 90%。） 代入 公 式 34 得： mNTz ?? (1)選擇主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)考慮以下因素： ① 首先應(yīng)根據(jù)0i的大小選擇主減速器主、從動(dòng)齒輪的齒數(shù) 1z 、 2z 。 ② 為了使磨合均勻， 1z 和 2z 之間應(yīng)避免有公約數(shù)。 ③ 為了得到理想的齒面重疊系數(shù)，主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)之和對(duì)于貨車應(yīng)不少于 40。 ④ 當(dāng) 0i 較大時(shí)， 1z 則盡量取得小，以得到滿意的驅(qū)動(dòng)橋離地間隙。 反之，則取大。 ⑤ 對(duì)于不同的主傳動(dòng)比 0i ， 1z 和 2z 應(yīng)有適當(dāng)?shù)拇钆洹? 考慮以上因素后，選擇主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)為： 151?z ， 342?z 。 (2)從動(dòng)錐齒輪節(jié)圓直徑及端面模數(shù)的選擇 主減速器 螺旋錐 齒輪從動(dòng)齒輪的節(jié)圓直徑，可根據(jù)該齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，按經(jīng)驗(yàn)公式選出： 322 CD TKD ? 35 式中： 2D —— 從動(dòng)錐齒輪的節(jié)圓直徑； 沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 2DK —— 直徑系數(shù)， 16~132 ?DK ； cT —— 計(jì)算轉(zhuǎn)矩。 mmD 240 )16~13( 32 ? ?? 從動(dòng)錐齒輪節(jié)圓直徑 2D 選定后，可按 22 ZDm? 計(jì)算錐齒輪的大端端面模數(shù)。 mmm 7? 35 算出端面模數(shù)后可用下式校核： 3 cm TKm? 36 式中： m —— 齒輪大端端面模數(shù)； mK —— 模數(shù)系數(shù)，取 ? ?mmK m ~? ； cT —— 從動(dòng)齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩。 ? ?mmm ~0 6 ? ， 符合要求。模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化取 mmm 7? (3)主、從動(dòng)錐齒輪齒面寬 1b 和 2b 對(duì)于從動(dòng)錐齒輪齒面寬 2b ， 推薦不大于其節(jié)錐距 2A 的 倍，即 22 Ab ? ，而 且mb 102? 。對(duì)于汽車工業(yè)，主減速器圓弧齒錐齒輪推薦采用 : 22 Db ? 37 式中： 2D —— 從動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑。 mmb ??? ? ? mmbb 41101 2020 ??? 齒面寬過大和過小，都會(huì)降低齒輪的強(qiáng)度和壽命。齒面寬大于上述規(guī)定，不但不能沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 提高齒輪的強(qiáng)度和耐久性，還會(huì)給制造帶來困難。因?yàn)辇X面寬的加大只能從延長(zhǎng)小端著手，輪齒延長(zhǎng)的結(jié)果使小端齒溝變窄，結(jié)果使切削刀頭的頂面寬或刀盤刀頂距過窄及刀尖的圓角過小，這樣不但減小了齒根圓角半徑從而加大了應(yīng)力集中，還降低了刀具的使用壽命。如果在安裝時(shí)有位置偏差或由于制造、熱處理變形等原因，使齒輪工作時(shí)負(fù)荷集中于輪齒小端，則易引 起小端的過早損壞和疲勞。另外，齒面寬過大也會(huì)引起裝配空間的減小。 (5) 螺旋角 ? 的選擇 弧齒錐齒輪副的中點(diǎn)螺旋角是相等的。汽車主減速器弧齒錐齒輪螺旋角的平均螺旋角一般為 ?? 40~35 。轎車選用較大的 ? 值以保證較大的 ? F，使運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音低。取??35? (6) 螺旋方向的選擇 從錐齒輪錐頂看，齒形從中心線上半部向左傾斜為左旋，向右傾斜為右旋。主 、 從動(dòng)錐齒輪的螺旋方向是相反的。螺旋方向與錐齒輪的旋轉(zhuǎn)方向影響其所受軸向力的方向。當(dāng)變速器掛前進(jìn)擋時(shí)，應(yīng)使主動(dòng)齒輪的軸向力離開錐頂方向，這樣可以使主、從動(dòng)齒輪有分離趨勢(shì)，防止輪齒卡死而損壞。 (7) 法向壓力角 ? 的選擇 加大法向壓力角可以提高輪齒的強(qiáng)度、減少齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)。但對(duì)于尺寸小的齒輪，大壓力角易使齒頂變尖及刀尖寬度過小，并使齒輪端面重疊系數(shù)下降。所以對(duì)于輕負(fù)荷齒輪，一般采用小壓力角，可使齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲低。對(duì)于 螺旋錐 齒輪來說，雖然大齒輪輪齒兩側(cè)的壓力角是相同的，但小齒輪兩側(cè)的壓力角是不相等，因此，其壓力角按平均壓力角考慮。在車輛驅(qū)動(dòng)橋主減速器的“格里森”制 螺旋錐 齒輪傳動(dòng)中，中型載貨汽 車選用 20176。的平均壓力角。 表 33 主、從動(dòng)錐齒輪參數(shù) 名稱 公式 結(jié)果 主動(dòng)錐齒輪齒 數(shù) 1z 15 從動(dòng)錐齒輪齒 數(shù) 2z 43 模數(shù) 2Dm? / 2Z 7 沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 主動(dòng)錐齒輪 齒面寬 ? ? 2020 101 bb ?? 41 從動(dòng)錐齒輪齒面寬 22 Db ? 37 主動(dòng)錐齒輪節(jié)圓直徑 11 zmD ?? 105 從動(dòng)錐齒輪節(jié)圓直徑 322 CD TKD ? 240 法向壓力角 ? 20176。 中心螺旋角 ? 35176。 主減速器 螺旋 齒輪的強(qiáng)度 計(jì)算 (1)單位齒長(zhǎng)圓周力 對(duì)于 中型 載 貨 汽車， 主減速器錐齒輪的表面耐磨性，常用輪齒上的 單位齒長(zhǎng)圓周力來