【文章內(nèi)容簡介】 ? ? 故初取從動齒輪齒面寬 2 40b mm? 4）、雙曲面齒輪的偏移距 E 對于轎車、輕型客車、貨車 ， E 值不應(yīng)超過從動齒輪節(jié)錐距 0A 的 40%，或接近于 2d 的 20%。 故偏移距 E 可取 220% 20% 259 51. 8E d m m m m? ? ? ? 故初取偏移距 =50mmE 5）、中點(diǎn)螺旋角 ? 的選擇 雙曲面齒輪傳動由于有了偏移距 E，使主、從動齒輪的中點(diǎn)螺旋角不等，且主動齒輪的大，從動齒輪的小。但是， 在選擇螺旋角的時(shí)，應(yīng)考慮它對齒面重疊系數(shù)輪齒強(qiáng)度和軸向力的影響。 螺旋角應(yīng)足夠大，但螺旋角過大會使軸 向力過大，因此兼顧考慮。 汽車主減速器錐齒輪的平均螺旋角為 35176?！?40176。，而商用車選用較小的 ? 值以防止軸向力過大，通常取 35176。，在此初選用為 35176。 11 6）、螺旋方向 主、從動錐齒輪的螺旋方向是相反的。螺旋方向與錐齒輪的旋轉(zhuǎn)方向影響其所受的軸向力的方向，當(dāng)變速器掛前進(jìn)擋時(shí)，應(yīng)使主動錐齒輪的軸向力離開錐頂方向，這樣可使主、從動齒輪有分離的趨勢，防止輪齒因卡死而損壞。所以主動錐齒輪選擇為左旋，從錐頂看為逆時(shí)針運(yùn)動，這樣從動錐齒輪為右旋，從錐頂看為順 時(shí)針，驅(qū)動汽車前進(jìn)。 7）、法向壓力角 ? 法向壓力角大一些可以增加輪齒強(qiáng)度，減少齒輪不發(fā)生根切得最少齒數(shù)。但對于小尺寸的齒輪，壓力角大易使齒頂變尖及刀尖寬度過小，并使齒輪端面重合度下降。因此，對于小負(fù)荷工作的齒輪，一般采用小壓力角，可使齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低。對于雙曲面齒輪，從動齒輪輪齒兩側(cè)的壓力角是相等的，但是主動齒輪輪齒兩側(cè)的壓力角 是 不相等的。選取平均壓力角時(shí)，乘用車為 19176?；?20176。，商用車為 20176?；?22176。33′ 。本 設(shè)計(jì)是 BJ2022 越野車，因此法向壓力角為 ? 為 20176。 主減速器準(zhǔn)雙曲面圓錐齒輪的集合計(jì)算 表 主減速器錐齒輪的幾何尺寸參數(shù)表 序號 計(jì)算公式 數(shù)值 注 釋 1 1Z 8 小齒輪齒數(shù) 2 2Z 37 大齒輪齒數(shù) 3 tm 7mm 模數(shù) 4 2b 40mm 大齒輪齒面寬 5 ? 20176。 壓力角 6 1gth Hm? 齒工作高 gh , 1H 查表 取 7 2 th Hm? 齒全高 h , 2H 查表 取 12 8 ? 90176。 軸交角 ? 9 11td mZ? 56mm 小齒輪分度圓直徑 10 112arctan ZZ? ? 176。 小齒輪節(jié)錐角 11 2190???? 176。 大齒輪節(jié)錐角 12 0 1 12sinAd ?? 節(jié)錐距 13 ttm? 周節(jié) 14 39。2 ath Km? 大齒輪 齒頂高 39。2h , aK 查表 取 15 39。39。12gh h h?? 小齒輪 齒頂高 39。1h 16 39。11h h h? ?? 小齒輪齒根高 17 22h h h???? 大齒輪齒根高 18 ghhc ?? 徑向間隙 19 1 1 0arctan hA? ?? 1． 52186。 小齒輪齒根角 20 2 2 0arctan hA? ?? 176。 大齒輪齒根角 21 01 1 2? ? ??? 176。 小齒輪面錐角 22 02 2 1? ? ??? 176。 大齒輪面錐角 23 1 1 1R? ? ??? 176。 小齒輪根錐角 24 2 2 2R? ? ??? 176。 大齒輪根錐角 25 39。01 1 1 12 cosd d h ??? 小齒輪外緣直徑 26 39。02 2 2 22 cosd d h ??? 大齒輪外緣直徑 27 39。201 1 1sin2d h???? 小齒輪節(jié)錐頂點(diǎn)至齒輪外緣距離 28 39。102 2 2si n2d h???? 大齒輪節(jié)錐頂點(diǎn)至齒輪外緣距離 13 29 2 Kts S m? 大齒輪理論齒厚 2s ， KS 查表 取 30 12s t s?? 小齒輪理論齒厚 31 ? 35176。 螺旋角 表 載貨、公共、牽引汽車或壓力角為 20186。的其他汽車錐齒輪的 1H 、 2H 和 aK 主動齒輪齒數(shù)1Z 5 6 7 8 9 10 11 從動齒輪最小齒數(shù) 2minZ 34 33 32 31 30 29 26 法 向 壓 力 角? 20186。 螺旋角 ? 35176。40′ 35176。 齒工作高系數(shù)1H 齒 全 高 系 數(shù)2H 大齒輪齒頂高系數(shù) aK +? ?212 zz 表 錐齒輪的大齒輪理論齒厚 KS z2 6 7 8 9 10 11 30 40 50 60 14 主減速器錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算 在完成主減速器齒輪的幾何計(jì)算之后，要驗(yàn)算其強(qiáng)度，以保證其有足夠的強(qiáng)度和壽命以及安全可靠地工作。 齒輪的損壞形式常見的有輪齒折斷、齒面點(diǎn)蝕及剝 落、齒面膠合、齒面磨損等。汽車驅(qū)動橋的齒輪，承受的是交變負(fù)荷，其主要損壞形式是疲勞。其表現(xiàn)是齒根疲勞折斷和由表面點(diǎn)蝕引起的剝落。 主減速器齒輪的疲勞壽命主要與最大持續(xù)載荷（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)動橋的最大輸出轉(zhuǎn)矩 ceT和最大附著轉(zhuǎn)矩 csT 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 2Fp b? (27) 式中： F — 作用在齒輪上的圓周力，按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 emaxT 和最大附 著力矩 2 rGr? 兩種載荷工況進(jìn)行計(jì)算； 2b — 從動齒輪的齒面寬，在此取 40mm 。 按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算： 3max1 2102egTip db?? (28) 式中： maxeT — 發(fā)動機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn) 矩，在此為 180Nm? ； gi — 變速器的傳動比，在此取一檔傳動比 ； 1d — 主動齒輪節(jié)圓直徑，在此取 56mm 。 帶入公式得： 15 3 3m a x1 210 18 0 3. 93 10 / 63 1. 61 /56 4022egTip N m m N m mdb? ??? ? ?? 按最大附著力矩計(jì)算： 322 2102rGrp db? ?? (29) 式中： 2G — 汽車滿載時(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)考慮汽車最大加速時(shí)的負(fù)荷增加量，在此為 14600N ； ? — 輪胎與地面的附著系數(shù)，在此取 ； r — 輪胎的滾動半徑，在此取 。 帶入公式得： 3 322 210 146 00 10 / 102 /2594022rGrp N m m N m mdb? ? ? ? ?? ? ?? 參數(shù) 按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí) 按驅(qū)動輪打滑轉(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 表 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 20% 30% 。 16 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： 3 022 1 0 c s mw T K K KK b z m J?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? (210) 式中： cT — 該齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩； 0K — 超載系數(shù)；在此取 ； sK — 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)， 4 mK ?，在此 4 7 2 ??； mK — 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 m = ，支承剛 度大時(shí)取最小值； K? — 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)及徑向跳動精度高時(shí)，可取 =? ； z — 計(jì)算齒輪的齒數(shù)； m — 端面模數(shù)； J — 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： 3 221 22 1 0 1 6 0 9 . 9 1 1 . 0 0 . 7 2 1 . 1 0 5 0 9 . 8 2 / 7 0 0 /1 . 0 4 4 8 7 0 . 2 9w N m m N m m? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? 3 222 22 1 0 6 5 9 2 . 5 8 1 . 0 0 . 7 2 1 . 1 0 6 2 6 . 0 7 / 7 0 0 /1 . 0 4 0 3 7 7 0 . 2 3w N m m N m m? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? 所以主減速器齒輪滿足彎曲強(qiáng)度要求。 17 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 3012 10p z s m fjC T K K K Kd K bJ?? ?? (211) 式中： zT— 主動齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩； pC — 材料的彈性系數(shù)，對于鋼制齒輪副取 /N mm； sK — 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，可取 ； fK — 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，對于制造精確的齒輪可取 ； J — 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： 3 222 3 2 . 6 2 1 6 0 9 . 9 1 1 . 0 1 . 0 1 . 1 0 1 . 0 1 0 2 2 9 5 . 1 2 / 2 8 0 0 /5 6 1 . 0 4 0 0 . 2 9j N m m N m m? ? ? ? ? ? ?? ? ??? 由于主、從動齒輪大小幾乎相當(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)動橋主減速器的工作繁重，與傳動系其他齒輪比較，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)動橋齒輪的材料及熱處理應(yīng)有以下要18 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) 8m? 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)?