【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 14 齒根高 fh =? ?mcha **? fh =8㎜ 15 徑向間隙 c= mc* c= 16 齒根角 0arctan Ahff ?? f?=176。 17 面錐角 211 ??? ??a ； 122 ??? ??a 1a?=176。 2a? =176。 18 根錐角 1f?= 11 ??? 2f? = 22 ?? ? 1f? =176。 2f? =176。 19 外圓直徑 1111 co s2 ?aa hdd ?? 1ad = 12 序號(hào) 項(xiàng) 目 計(jì) 算 公 式 計(jì) 算 結(jié) 果 2ad = 221 cos2 ?ahd ? 2ad =299mm 20 節(jié)錐頂點(diǎn)止齒輪外緣距離 11201 sin2 ?? ahd ?? 2102 d?? 22sin?ah? 01? = 02? = 21 理論弧齒厚 21 sts ?? mSs k?2 1s = 2s = 主減速器錐齒輪的強(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(duì)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。在進(jìn)行 強(qiáng)度計(jì)算之前應(yīng)首先了解齒輪的破壞形式及其影響因素。 1. 齒輪的損壞形式及壽命 齒輪的損壞形式常見(jiàn)的有輪齒折斷、齒面點(diǎn)蝕及剝落、齒面膠合、齒面磨損等。它們的主要特點(diǎn)及影響因素分述如下： （ 1）輪齒折斷 主要分為疲勞折斷及由于彎曲強(qiáng)度不足而引起的過(guò)載折斷。折斷多數(shù)從齒根開始，因?yàn)辇X根處齒輪的彎曲應(yīng)力最大。 ① 疲勞折斷：在長(zhǎng)時(shí)間較大的交變載荷作用下，齒輪根部經(jīng)受交變的 彎曲應(yīng)力。如果最高應(yīng)力點(diǎn)的應(yīng)力超過(guò)材料的耐久極限，則首先在齒根處產(chǎn)生初始的裂紋。隨著載荷循環(huán)次數(shù)的增加，裂紋不斷 擴(kuò)大，最后導(dǎo)致輪齒部分地或整個(gè)地?cái)嗟?。在開始出現(xiàn)裂紋處和突然斷掉前存在裂紋處，在載荷作用下由于裂紋斷面間的相互摩擦，形成了一個(gè)光亮的端面區(qū)域，這是疲勞折斷的特征，其余斷面由于是突然形成的故為粗糙的新斷面。 ② 過(guò)載折斷：由于設(shè)計(jì)不當(dāng)或齒輪的材料及熱處理不符合要求，或由于偶然性的峰值載荷的沖擊，使載荷超過(guò)了齒輪彎曲強(qiáng)度所允許的范圍，而引起輪 13 齒的一次性突然折斷。此外，由于裝配的齒側(cè)間隙調(diào)節(jié)不當(dāng)、安裝剛度不足、安裝位置不對(duì)等原因，使輪齒表面接觸區(qū)位置偏向一端，輪齒受到局部集中載荷時(shí)，往 往會(huì)使一端（經(jīng)常是大端）沿斜向產(chǎn)生齒端折斷。各種形式的過(guò)載折斷的斷面均為粗糙的新斷面。為了防止輪齒折斷，應(yīng)使其具有足夠的彎曲強(qiáng)度，并選擇適當(dāng)?shù)哪?shù)、壓力角、齒高及切向修正量、良好的齒輪材料及保證熱處理質(zhì)量等。齒根圓角盡可能加大，根部及齒面要光潔。 （ 2）齒面的點(diǎn)蝕及剝落 齒面的疲勞點(diǎn)蝕及剝落是齒輪的主要破壞形式之一，約占損壞報(bào)廢齒輪的70%以上。它主要由于表面接觸強(qiáng)度不足而引起的。 ① 點(diǎn)蝕：是輪齒表面多次高壓接觸而引起的表面疲勞的結(jié)果。由于接觸區(qū)產(chǎn)生很大的表面接觸應(yīng)力，常常在節(jié) 點(diǎn)附近，特別在小齒輪節(jié)圓以下的齒根區(qū)域內(nèi)開始，形成極小的齒面裂紋進(jìn)而發(fā)展成淺凹坑，形成這種凹坑或麻點(diǎn)的現(xiàn)象就稱為點(diǎn)蝕。一般首先產(chǎn)生在幾個(gè)齒上。在齒輪繼續(xù)工作時(shí)，則擴(kuò)大凹坑的尺寸及數(shù)目，甚至?xí)饾u使齒面成塊剝落，引起噪音和較大的動(dòng)載荷。在最后階段輪齒迅速損壞或折斷。減小齒面壓力和提高潤(rùn)滑效果是提高抗點(diǎn)蝕的有效方法，為此可增大節(jié)圓直徑及增大螺旋角，使齒面的曲率半徑增大，減小其接觸應(yīng)力。在允許的范圍內(nèi)適當(dāng)加大齒面寬也是一種辦法。 ② 齒面剝落：發(fā)生在滲碳等表面淬硬的齒面上，形成沿齒面寬 方向分布的較點(diǎn)蝕更深的凹坑。凹坑壁從齒表面陡直地陷下。造成齒面剝落的主要原因是表面層強(qiáng)度不夠。例如滲碳齒輪表面層太薄、心部硬度不夠等都會(huì)引起齒面剝落。當(dāng)滲碳齒輪熱處理不當(dāng)使?jié)B碳層中含碳濃度的梯度太陡時(shí)，則一部分滲碳層齒面形成的硬皮也將從齒輪心部剝落下來(lái)。 （ 3）齒面膠合 在高壓和高速滑摩引起的局部高溫的共同作用下，或潤(rùn)滑冷卻不良、油膜破壞形成金屬齒表面的直接摩擦?xí)r，因高溫、高壓而將金屬粘結(jié)在一起后又撕下來(lái)所造成的表面損壞現(xiàn)象和擦傷現(xiàn)象稱為膠合。它多出現(xiàn)在齒 14 頂附近，在與節(jié)錐齒線的垂直方向產(chǎn)生撕裂或擦傷痕跡。輪齒 的膠合強(qiáng)度是按齒面接觸點(diǎn)的臨界溫度而定，減小膠合現(xiàn)象的方法是改善潤(rùn)滑條件等。 （ 4）吃面磨損 這是輪齒齒面間相互滑動(dòng)、研磨或劃痕所造成的損壞現(xiàn)象。規(guī)定范圍內(nèi)的正常磨損是允許的。研磨磨損是由于齒輪傳動(dòng)中的剝落顆粒、裝配中帶入的雜物，如未清除的型砂、氧化皮等以及油中不潔物所造成的不正常磨損，應(yīng)予避免。汽車主減速器及差速器齒輪在新車跑合期及長(zhǎng)期使用中按規(guī)定里程更換規(guī)定的潤(rùn)滑油并進(jìn)行清洗是防止不正常磨損的有效方法。 汽車驅(qū)動(dòng)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。 在要求使用壽命為 20 萬(wàn)千米或以上時(shí)，其循環(huán)次數(shù)均以超過(guò)材料的耐久疲勞次數(shù)。因此，驅(qū)動(dòng)橋齒輪的許用彎曲應(yīng)力不超過(guò) ／ mm2 。 實(shí)踐表明，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(dòng)橋的最大輸出轉(zhuǎn)矩 Tec 和最大附著轉(zhuǎn)矩 Tcs 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(lái)驗(yàn)算最大應(yīng)力，不能作為疲勞損壞的依據(jù)。 2. 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 單位壓力即單位齒長(zhǎng)圓周力來(lái)估算，即： 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。 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)： 15 213m a x210bdiTp ge ?? （ 26） 式中： maxeT —— 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩，在此取 1500 mN? gi —— 變速器的傳動(dòng)比 1d —— 主動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑 54 mm 2b —— 從動(dòng)齒輪齒面寬 46mm 按上式等于 ／ mm 按最大附著力矩計(jì)算時(shí)： 2232210bdrGp r ?? ? （ 27） . 式中： 2G —— 汽車滿載時(shí)一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋給水平地面的最大負(fù)荷，對(duì)于后驅(qū)動(dòng)橋還應(yīng)考慮汽車最大加速時(shí)的負(fù)荷增加量，在此取 127400N； ?—— 輪胎與地面的附著系數(shù)，在此取 ； r —— 輪胎的滾動(dòng)半徑 。 按上式等于 ／ mm。 在現(xiàn)代汽車的設(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)。 3. 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 KKKTv ms???? ?????? 203102? （ 28） 式中： T —— 該齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 為 m； 0K —— 超載系數(shù)；在此取 ； 16 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)，在此等于 ； 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 ； 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)），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。按圖五選取小齒輪的 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足彎曲強(qiáng)度要求。 4. 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 ??? (29) 式中： T —— 主動(dòng)齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩； 17 pC —— 材料的彈性系數(shù)，對(duì)于鋼制齒輪副取 21N /mm； b —— 齒輪的齒面寬 54； 0K ， vK ， mK —— 見(jiàn)前式的說(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。 取 按上式 =1679 〈 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。 5. 貫通橋一級(jí)圓柱斜齒輪參數(shù)的運(yùn)算 （ 1） 選擇齒輪數(shù) :Z1=Z2=23 大、小齒輪均 選 45 鋼，采用軟齒面。小齒輪調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為 217～255HBS 平均硬度為 :236HBS 大齒輪正火處理，齒面硬度為 162～ 217HBS 平均硬度為 190HBS，大、小齒輪齒面平均硬度差為 46HBS，在 30～ 50HBS 范圍內(nèi)，選用 8 級(jí)精度。 （ 2）齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 )./(3 mmNT = 齒輪軸承 ??11iT （ 210） == 式中 :： 1T －傳遞的轉(zhuǎn)矩 ,N． mm； 1i －傳動(dòng)比 18 軸承?－軸承效率，取軸承?= 齒輪?－齒輪傳動(dòng)效率取齒輪?=93％ (3)初選載荷系數(shù) tk = (4)取齒寬系數(shù) d? = (5)彈性系數(shù) Ez = amP (6)齒數(shù)比 u=1 (7)由公式 a? = ?c os)11(21 ?????? ?? zz (211) 得端面重合度 = ??????? ?? 12c os)231231( = (8)由公式 ?? = ?? tan1zd =38 ?12tan = (9)重合度系數(shù) ?z = (10)螺旋角系數(shù) ?z = (11)許用接觸應(yīng)力由式 : ? ?HHNH sz lim?? ? 算得接觸疲勞極限應(yīng)力 : aH mp5701lim ?? aH mp4132lim ?? (12)小、大齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)分別為： 1N = 250811 3 0 06060 1 ?????a L hn =. 108 7812 ????? iNN (13)壽命系數(shù) 1Nz = ?Nz (允許有局部點(diǎn)蝕 ) (14)安全系數(shù) Hs = 19 ? ?HHNaH szmp 1lim11 / ?? ? = ?? ? ? ??? HHNaH szmp ?? ? ? ? ? aHH ?? ?? （ 15)初選齒輪分度圓直徑 ? ? 2)(12/HHEdtt zzzzuuTkmmd ?? ?? ??????? (212) = 3 2) (1 359 ????????= （ 16）計(jì)算載荷系數(shù) 0k 使用系數(shù) ?Ak 齒輪線速度如下式 : 100 060)/( 31 ??? ? dnsmv ? (213) = 10 0060 13 714 ? ?? =10 動(dòng)載荷系數(shù) 齒向載荷分布系數(shù) ??k 1 齒間載荷分配系數(shù) 故 : ?????? aVA KKKkk ? （ 17）確定模數(shù) m=d/z==4 （ 18）計(jì)算傳動(dòng)尺寸中心距