【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 考慮汽車(chē)最大加速時(shí)的負(fù)荷增加量，在此取 130000N； 12 ? —— 輪胎與地面的附著系數(shù)，在此取 ： r —— 輪胎的滾動(dòng)半徑，在此取 按上式275240 0000 3?? ????p=1619 N／ mm 在現(xiàn)代汽車(chē)的 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(zhǎng)上的圓周力有時(shí)提高許用數(shù)據(jù)的 20%～ 25%。經(jīng)驗(yàn)算以上兩數(shù)據(jù)都在許用范圍內(nèi)。其中上述兩種方法計(jì)算用的許用單位齒長(zhǎng)上的圓周力 [p]都為 1865N/mm2 （ 2）輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算 汽車(chē)主減速器錐齒輪的齒根彎曲應(yīng)力為 JmzbK KKKTvms???? ?????? 203102? N/ 2mm （ 2～ 9） 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)，反映材料的不均勻性，與齒輪尺寸和熱處理有關(guān)， 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 ＝ ～ 式式支承時(shí)取 ～ 。支承剛度大時(shí)取最小值。 vK —— 質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于汽車(chē)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)（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(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 ????? ??????? ＝ 173 N/ 2mm N/ 2mm 232 ???? ??????? = N/ 2mm N/ 2mm 所以主減速器齒輪滿(mǎn)足彎曲強(qiáng)度要求。 13 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 ??? N/ 2mm (210) 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(jiàn)式 (29)下的說(shuō)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(chēng)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?=1445 〈 1750 N/ 2mm 主、從動(dòng)齒輪的齒面接觸應(yīng)力相等。所以均滿(mǎn)足要求。 以上公式（ 26）～（ 210）以及圖 21，圖 22均參考《汽車(chē)車(chē)橋設(shè)計(jì)》 ［１］ 14 圖 22 接觸計(jì)算用綜合系數(shù) 主減速器齒輪的材料及熱處理 驅(qū)動(dòng)橋 錐齒輪的工 作條件是相當(dāng)惡劣的，與傳動(dòng)系的其它齒輪相比，具有載荷大，作用時(shí)間長(zhǎng)，載荷變化多，帶沖擊等特點(diǎn)。其損壞形式主要有齒輪根部彎曲折斷、齒面疲勞點(diǎn)蝕（剝落）、磨損和擦傷等。根據(jù)這些情況，對(duì)于驅(qū)動(dòng)橋齒輪的材料及熱處理應(yīng)有以下要求： ①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； ②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； ③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)成本并將 低廢品率； ④選擇齒輪材料的合金元素時(shí)要適合我國(guó)的情況。 汽車(chē)主減速器用的螺旋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(guò)滲碳、淬火、回火后，輪齒表面硬度應(yīng)達(dá)到 58～64HRC，而心部硬度較低，當(dāng)端面模數(shù) m 〉 8 時(shí)為 29～ 45HRC。 由于新齒輪接觸和潤(rùn)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(dòng)副（或僅僅大齒輪）在熱處理及經(jīng)加工（如磨齒或配 對(duì)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(rùn)滑。 對(duì)齒面進(jìn)行噴丸處理有可能提高壽命達(dá) 25％。對(duì)于滑動(dòng)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)櫥瑮l件較差，也會(huì)防止齒輪咬死、膠合和擦傷等現(xiàn)象產(chǎn)生。 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(guò)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(chē)在行駛過(guò)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 15 計(jì)算。作用在主減速器主動(dòng)錐齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩可按下式計(jì)算： 313333332223111m a x 100100100100100 1 ?????????????????? ????????????????????????????? TRgRiRTgiTgiTgied fiffiffiffifTT ? (211) 式中： maxeT —— 發(fā)動(dòng)機(jī)最大 轉(zhuǎn)矩，在此取 830N 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選取； 表 23 if 及 Tf 的參考值 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 = 式（ 211） 參考《汽車(chē)車(chē)橋設(shè)計(jì)》 ［１］ 。 (1) 齒寬中點(diǎn)處的圓周力 齒寬中點(diǎn)處的圓周力為 F ＝mdT2 N (212) 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(jiàn) 16 式 (211)。 md —— 該齒輪的齒面寬中點(diǎn)處的分度圓直徑 . 按上式主減速器主動(dòng)錐齒輪齒寬中點(diǎn)處的圓周力 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 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： ?? coscosTFF ? （ 213） ??? c o s/tans in FFF TN ?? （ 214） ??? ta ns inc o s FFF TS ?? （ 215） 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 oss i ns i ntanc osc oss i n ???? FFFF SNaz （ 216） ? ???????? s i ns i nc ostanc oss i nc os ???? FFFF SNRz （ 217） 有式（ 216）可計(jì)算 ? ? ????????? os35s i i a n35c os 3azF 20202N 有式（ 217）可計(jì)算 RzF ? ????????? i n35s i a n35c os 3 =9662N 17 式（ 212）～式（ 217） 參考《汽車(chē)設(shè)計(jì)》 [3]。 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。當(dāng)主減速器的齒輪尺寸，支承形式和軸承位置已確定，則可計(jì)算出軸承的徑向載荷。 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 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 ????? （ 218） ? ? ? ? 22 maZRZB dFcFcFaR ?????? （ 219） 根據(jù)上式已知 aZF =20202N， RZF =9662N， a=134mm ， b=84mm， c=50mm 所以軸承 A的徑 向力 AR = ? ? ? ? 22 1 ?????? =15976N 其軸向力為 0 軸承 B的徑向力 RB = ? ? ? ? 22 1 ?????? =13364N （ 1）對(duì)于軸承 A，只承受徑向載荷所以采用圓柱滾子軸承 42608E，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=15976N。 所以有公式 610?????????? ?QfCrfLpt s (220) 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 10 ?????????? ??= 108 s 此外對(duì)于 無(wú)輪邊減速器的驅(qū)動(dòng)橋來(lái)說(shuō)，主減速器的從動(dòng)錐齒輪軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速 2n 為 18 ramrvn ? r/min (221) 式中： r —— 輪胎的滾動(dòng)半徑， m amv —— 汽車(chē)的平均行駛速度， km/h。對(duì)于載貨汽車(chē)和公共汽車(chē)可取 30～ 35 km/h，在此取 km/h。 所以有上式可得 2n = ?= r/min 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軸承壽命： nLLh 60? h hL (222) 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)期壽命即 hL39。 =amvS h (223) 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，在此并不是一個(gè)軸承，而是一對(duì)軸承，對(duì)于成對(duì)安裝的軸承組的計(jì)算當(dāng)量載荷時(shí)徑向動(dòng)載荷系數(shù) X和軸向動(dòng)載荷系數(shù) Y 值按雙列軸承選用， e 值與單列軸承相同。在此選用 7514E 型軸承。 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=，