【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ?ahd ? 1ad = ㎜ 2ad = ㎜ 20 節(jié)錐頂點(diǎn)止齒輪外緣距離 1121 sin2 ?ak hdA ?? 212 dAk ? 22sin?ah? 1kA = ㎜ 2kA = ㎜ 21 理論弧齒厚 21 sts ?? mSs k?2 1s = 2s = 22 齒側(cè)間隙 B=～ 23 螺旋角 ? ? =35176。 2. 主減速器圓弧錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 1） 主減速器圓弧齒螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 1 單位齒長(zhǎng)上的圓周力 在汽車主減速器齒輪的表面耐磨性，常常用其在輪齒上的假定單位壓力估算即 單位齒長(zhǎng)圓周力： 2bPp? (25) 式中： P—— 作用在齒輪上的圓周力，按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 Temax 和最大附著力矩 rrG?2 兩種載荷工況進(jìn)行計(jì)算， N； 2b —— 從動(dòng)齒輪的齒面寬，在此取 80mm. 則： 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 213max210bdiTp ge ?? （ 26） 式中： maxeT —— 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩，在此取 360 mN? ,gi —— 變速器的傳動(dòng)比 , 1d —— 主動(dòng)齒輪節(jié)圓直 徑，在此取 108mm. 按上式802108 3????p =745N／ mm 2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： JmzbK KKKTvms???? ?????? 203102? （ 27） 式中： T —— 該齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩， N m, 0K —— 超載系數(shù) ,在此取 , sK —— 尺寸系數(shù) . 當(dāng)ｍ ? 時(shí)， 4 ?，在此 4?sK＝ 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)， mK ＝ ～ ； vK —— 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)，可取 , b —— 計(jì)算齒輪的齒面寬， mm。 z —— 計(jì)算齒輪的齒數(shù)； m —— 端面模數(shù)， mm。 J —— 計(jì)算彎曲應(yīng)力的綜合系數(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(duì)彎曲應(yīng)力計(jì)算的影響。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。按圖 21選取小齒輪的 J ＝ ， 大齒輪 J ＝ . 按上式231 122 2 4 2 0 3 0 5102 ????? ??????? ＝ 183 N/ 2mm N/ 2mm 1 9 2 0 3 0 5102232 ???? ??????? = N/ 2mm N/ 2mm 所以主減速器齒輪滿足彎曲強(qiáng)度要求。 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 圖 21 彎曲計(jì)算用綜合系數(shù) J 3 輪齒的表面接觸強(qiáng)度計(jì)算 錐齒輪的齒面接觸應(yīng)力為： bJK KKKTKdC vfmspj 301102 ??? (28) 式中： T —— 主動(dòng)齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩； pC—— 材料的彈性系數(shù)，對(duì)于鋼制齒輪副取 21N /mm。 0K ， vK ， mK —— 見式 (29)下的說明； sK —— 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 ； 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(duì)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(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，按圖 22 選取 J = 按上式 3??? ???????j?=1444 〈 1750 N/ 2mm 主、從動(dòng)齒輪的齒面接觸應(yīng)力相等。所以均滿足要求。 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 圖 22 接觸計(jì)算用綜合系數(shù) 主減速器軸承的計(jì)算 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。 為計(jì)算作用在齒輪的圓周力，首先需要確定計(jì)算轉(zhuǎn)矩。汽車在行駛過程中，由于變速器擋位的改變，且發(fā)動(dòng)機(jī)也不全處于最大轉(zhuǎn)矩狀態(tài)，故主減速器齒輪的工作轉(zhuǎn)矩處于經(jīng)常變化中。實(shí)踐表明，軸承的主要損壞形式為疲勞損傷，所以應(yīng)按輸入的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 dT 進(jìn)行計(jì)算。作 用在 主減 速器 主動(dòng) 錐齒 輪上 的當(dāng) 量轉(zhuǎn) 矩可 按按 下計(jì) 算， 當(dāng)量 轉(zhuǎn)矩：313333332223111m a x 100100100100100 1 ?????????????????? ????????????????????????????? TRgRiRTgiTgiTgied fiffiffiffifTT ? (29) 式中： maxeT —— 發(fā)動(dòng) 機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，在此取 360N m； 1if ， 2if ? iRf —— 變速器在各擋的使用率，可參考表 23選?。? 1gi ， 2gi ? gRi —— 變速器各擋的傳動(dòng)比； 1Tf ， 2Tf ? TRf —— 變速器在各擋時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)的利用率，可參考表 23選??； 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 表 22 if 及 Tf 各擋使用率 轎車 公共汽車 商用汽車 三檔 四檔 四檔 五檔帶超速檔 四檔 四檔帶超速檔 五檔 KT80 KT80 fi 一 二 三 四 五 超速檔 1 9 90 1 4 20 75 2..5 16 2 6 27 65 1 4 15 50 30 1 3 11 85 7 59 30 2 5 15 fT 一 二 三 四 五 超速檔 60 60 60 70 65 60 60 65 60 60 70 70 60 60 70 70 60 60 75 60 60 70 60 50 60 70 70 70 50 60 70 70 60 經(jīng)計(jì)算 dT 為 ｍ，對(duì)于圓錐齒輪的齒面中點(diǎn)的分度圓直徑： 222 sin ?bdd m ?? 2121 zzdd mm ? 經(jīng)計(jì)算 md1 ＝ md2 = (1) 齒寬中點(diǎn)處的圓周力 齒寬中點(diǎn)處的圓周力為： F ＝mdT2 (210) 式中： T —— 作用在該齒輪上的轉(zhuǎn)矩，作用在主減速器主動(dòng)錐齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩見 式 (29)。 md —— 該齒輪的齒面寬中點(diǎn)處的分度圓直徑 . 按上式圓周力 F = ? = （ 2）錐齒輪的軸向力和徑向力： 圖 23 主動(dòng)錐齒輪齒面的受力圖 車 型 變 速 器 檔 位 fi FT 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 如圖 23，主動(dòng)錐齒輪螺旋方向?yàn)樽笮?，從錐頂看旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針， FT 為作用在節(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)， FT 分解成 兩個(gè)相互垂直的力 FN 和 fF ， FN 垂直于 OA 且位于∠ OO′ A所在的平面， fF 位于以 OA 為切線的節(jié)錐切平面內(nèi)。 fF 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 Fs 。 F與fF 之間的夾角為螺旋角 ? ， FT 與 fF 之間的夾角為法向壓力角 ? ，這樣就有： ??? ta ns inc o s FFF TS ?? （ 211） ??? c o s/ta ns in FFF TN ?? （ 212） ?? coscosTFF ? （ 213） 于是，作用在主動(dòng)錐齒輪齒面上的軸 向力 A和徑向力 R 分別為： ? ???????? c o ss ins int a nc o sc o ss in ???? FFFF SNaz （ 214） ? ???????? s ins inc o st a nc o ss inc o s ???? FFFF SNRz （ 215） 有式（ 214）可計(jì)算： ? ? ???????? ? o s35s a n35c o s 3azF 20201N 有式（ 215）可計(jì)算： RzF ? ????????? in35s o a n35c o s 3 =9661N 2. 主減速器軸承載荷的計(jì)算 軸承的軸向載荷就是上述的齒輪的軸向力。但如果采用圓錐滾子 軸承作支承時(shí)，還應(yīng)考慮徑向力所應(yīng)起的派生軸向力的影響。而軸承的徑向載荷則是上述齒輪的徑向力，圓周力及軸向力這三者所引起的軸承徑向支承反力的向量和。 對(duì)于采用騎馬式的主動(dòng)錐齒輪和從動(dòng)錐齒輪的軸承徑向載荷，如圖 24所示 蘭州工業(yè)高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 圖 24 主減速器軸承的布置尺寸 軸承 A， B的徑向載荷分別為 RA = ? ? ? ? 22 maZRZ dFbFbFa ????? （ 216） ? ? ? ? 22 maZRZB dFcFcFaR ?????? （ 217） 根據(jù)上式已知 aZF =20201N， RZF =9661N， a=134mm ， b=84mm， c=50mm 所以軸承 A 的徑向力 AR = ? ? ? ? 22 0 20 6 61842 5 45 0134 1 ?????? =16985N 其軸向力為 0 軸承 B的徑向力 RB： RB = ? ? ? ? 22 02 4 66 1502 54 5 01 341 ?????? =14374N （ 1）對(duì)于軸承 A，只承受徑向載荷所以采用圓柱滾子軸承 N307E，此軸承的額定動(dòng)載荷 Cr為 ，所承受的當(dāng)量動(dòng)載荷 Q=X RA =1 15976=16276N。 所以有 : 610?????????? ?QfCrfLpt s 式中 :tf —— 為溫度系數(shù)，在此取 。 pf —— 為載荷系數(shù)，在此取 。 所以 L = 63103 101 5 9 7 0 21 ?????????? ??= 108 s 對(duì)于無輪邊減速器的驅(qū)動(dòng)橋來說，主減速器的從動(dòng)錐齒輪軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速 2n 為轉(zhuǎn)速 2n : ramrvn ? (218) 式中： r —— 輪胎的滾動(dòng)半徑 amv —— 汽車的平均行駛速度， km/h。對(duì)于載貨汽車和公共汽車可取 30～ 35 km/h，在此取 km/h。 所以有上式可得 2n = ? = r/min 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 而主動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速 1n = =728 r/min 所以軸承能工作的額定壽命： nLLh 60? h (219) 式中 : n —— 軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速， r/min。 有上式可得軸承 A 的使用壽命 72860 8???hL =6188 h 若大修里程 S 定為 100000 公里，可計(jì)算出預(yù)期壽命： hL39。 =amvS (220) 所以 hL39。 = = h 和 hL 比較， hL 〉 hL39。 ，故軸承符合使用要求。 （ 2）對(duì)于軸承 B，選用圓錐滾子軸承 33217。 在此徑向力 R=13369N 軸向力 A=20202N，所以 RA =〈 e 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 [6]中 表 可查得 X=， Y== ?? = 當(dāng)量動(dòng)載荷：