【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 代入式（ 33），有： jeT Nm? 主動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Nm? 當(dāng)計(jì)算主減速齒輪時(shí)，應(yīng)將以上各式分別除以該對(duì)齒輪的減速比及傳動(dòng)效率。 12 主減速器錐齒輪的主要參數(shù)選擇 a)主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù) 1z 和 2z 選擇主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)考慮如下因素； 為了嚙合平穩(wěn)、噪音小和具有高的疲勞強(qiáng)度，大小齒輪的齒數(shù)和不少于40 在轎車主減速器中，小齒輪齒數(shù)不大于 9。 查閱資料，經(jīng)方案論證，主減速器的傳動(dòng)比為 ，初定主動(dòng)齒輪齒數(shù) 1 7z? ，從動(dòng)齒輪齒數(shù) 2 40z ? 。 b）主、從動(dòng)錐齒輪齒形參數(shù)計(jì)算 按 照文獻(xiàn) [3] 中的設(shè)計(jì)計(jì)算方法進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算，結(jié) 果見表 31? 。 從動(dòng)錐齒輪分度圓直徑 32 16 12 98 6. 9 37 6d m m?? 取 2 400d mm? 齒輪端面模數(shù) 22/ 40 0 / 40 10m d z? ? ? 表 31 主減速器螺旋錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表 序 號(hào) 項(xiàng) 目 計(jì) 算 公 式 計(jì) 算 結(jié) 果 1 主動(dòng)齒輪齒數(shù) 1z 7 2 從動(dòng)齒輪齒數(shù) 2z 40 3 端面模數(shù) m 10mm 4 齒面寬 ? 62F? 5 齒工作 高 1gh Hm? mm? 6 全齒高 2h Hm? mm? 7 法向壓力角 ? 22??? 8 軸交角 ? 90?? ? 9 節(jié)圓直徑 d mz? 1 70d mm? 2 400d mm? 10 節(jié)錐角 112arctanzz? ? 1 ? ?? 11 節(jié) 錐距 10 12sindA ? ? 0 mm? 12 周節(jié) ? mm? 13 13 齒頂高 39。39。12gh h h?? 39。2 ah km?? 39。1 mm? 14 齒根高 39。39。11h h h??? 39。39。 39。22h h h?? 39。39。1 mm? 15 徑向間隙 gc h h?? mm? 16 齒根角 39。39。11 0arctanf hA? ? 39。39。22 0arctanf hA? ? 1 ? ?? 2 =? ? 17 面錐角 111a? ? ???? 221a? ? ???? 1 ? ?? 2 ? ?? 18 根錐角 1 1 1????? ?? 2 2 2????? ?? 1 ?? ?? 2 ?? ? ? 19 齒頂圓直徑 1 1 12 cosd d h??? ? ? ?2 1 2 22 cosd d h?? ? ? ? 1 mm? 2 mm? c）中點(diǎn)螺旋角 ? 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 35 40?? ? 。貨車選用較小的 ? 值以保證較大的 F? ，使運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音低。取 35???。 d）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)生根切的最少齒數(shù)，也可以使齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音低。對(duì)于貨車弧齒錐齒輪， ? 一般選用 14 20? 。 e) 螺旋方向 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。 主減速器錐齒輪的材料 驅(qū)動(dòng)橋錐齒輪的工作條件是相當(dāng) 惡劣的，與傳動(dòng)系其它齒輪相比，具有載荷大、作用時(shí)間長、變化多、有沖擊等特點(diǎn)。因此，傳動(dòng)系中的主減速器齒輪是個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。主減速器錐齒輪的材料應(yīng)滿足如下的要求： （ a） 具有高的彎曲疲勞強(qiáng)度和表面接觸疲勞強(qiáng)度，齒面高的硬度以保證有高的耐磨性。 (b)齒輪芯部應(yīng)有適當(dāng)?shù)捻g性以適應(yīng)沖擊載荷，避免在沖擊載荷下齒根折斷。 (c)鍛造性能、切削加工性能以及熱處理性能良好，熱處理后變形小或變形規(guī)律易控制。 (d)選擇合金材料是，盡量少用含鎳、鉻呀的材料，而選用含錳、釩、硼、鈦、鉬、硅等元素的合金鋼。 汽車主減速器錐齒輪與差速 器錐齒輪目前常用滲碳合金鋼制造，主要有20CrMnTi、 20MnVB、 20MnTiB、 22CrNiMo 和 16SiMn2WMoV。滲碳合金鋼的優(yōu)點(diǎn)是表面可得到含碳量較高的硬化層（一般碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 %～ %），具有相當(dāng)高的耐磨性和抗壓性，而芯部較軟，具有良好的韌性。因此，這類材料的彎曲強(qiáng)度、表面接觸強(qiáng)度和承受沖擊的能力均較好。由于鋼本身有較低的含碳量，使鍛造性能和切削加工性能較好。其主要缺點(diǎn)是熱處理費(fèi)用較高，表面硬化層以下的基底較軟，在承受很大壓力時(shí)可能產(chǎn)生塑性變形，如果滲碳層與芯部的含碳量相差過多， 便會(huì)引起表面硬化層的剝落。 為改善新齒輪的磨合，防止其在余興初期出現(xiàn)早期的磨損、擦傷、膠合或咬死，錐齒輪在熱處理以及精加工后，作厚度為 ～ 的磷化處理或鍍銅、鍍錫處理。對(duì)齒面進(jìn)行應(yīng)力噴丸處理，可提高 25%的齒輪壽命。對(duì)于滑動(dòng)速度高的齒輪，可進(jìn)行滲硫處理以提高耐磨性。 15 主減速器錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 單位齒長圓周力 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí) emax g 312T i 10P dF? （ 34） 式中： gi — 變速器傳動(dòng)比，常取一擋傳動(dòng)比， ? ； 1d — 主動(dòng)錐齒輪中點(diǎn)分度圓直徑 mm； 1 70d mm? 其它符號(hào)同前； 將各參數(shù)代入式（ 34），有： 1162 /P N mm? 按照文 獻(xiàn) [1], ? ? 1429 /p p N m m?? ，錐齒輪的表面耐磨性滿足要求。 齒輪彎曲強(qiáng)度 錐齒輪輪齒的齒根彎曲 應(yīng)力為： 30 s m2v2 T k k k 10k F zm Jw?? （ 35） 式中： w? — 汽車主減速器螺旋錐齒輪輪齒的計(jì)算彎曲應(yīng)力， MPa； T — 該齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩， Nm；對(duì)于主動(dòng)齒輪還需將上述計(jì)算轉(zhuǎn)矩?fù)Q算到主動(dòng)齒輪上 0k — 過載系數(shù)，一般取 1； sk — 尺寸系數(shù)， ； mk — 載荷分配系數(shù)，當(dāng)兩個(gè)齒輪均均用騎馬式支承型時(shí)懸臂式結(jié)構(gòu)， ??；當(dāng)一個(gè)齒輪用騎馬式支承時(shí)， ??。支承剛度大時(shí)取小值； vk — 質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于汽車驅(qū)動(dòng)橋齒輪，當(dāng)輪齒接觸良好，周節(jié)及徑向跳動(dòng)精度高時(shí)，可取 1； 16 F — 所計(jì)算的齒輪齒面寬； 47b mm? m — 斷面模數(shù)， mm ； J — 計(jì)算彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)，取 ； 對(duì)于主動(dòng)錐齒輪， Nm? ；從動(dòng)錐齒輪， Nm? ； 將各參數(shù)代入式（ 35），有： 主動(dòng)錐齒輪， ?? ； 從動(dòng)錐齒輪， ?? ； 主從動(dòng)錐齒輪的 ? ? 700w w aMP? ? ? ? ，輪齒彎曲強(qiáng)度滿足要求。 [1] 輪齒接觸強(qiáng)度 錐齒輪輪齒的齒面接觸應(yīng)力為： p 31 m a x 0 s m f1 v jc 2 T k k k k 10α k F Jj?? （ 36） 式中： j? — 錐齒輪輪齒的齒面接觸應(yīng)力， aMP ； 1maxeT =主動(dòng)齒輪最大轉(zhuǎn)矩， mN F — 齒面寬， mm ；取齒輪副中的較小值（一般為從動(dòng)齒輪輪齒面寬）47b mm? fk — 齒面品質(zhì)系數(shù)，取 ； pc — 綜合彈性系數(shù)，取 1/2232 /N mm ； sk — 尺寸系數(shù)，取 ； jJ — 齒面接觸強(qiáng)度的綜合系數(shù)，取 ； 1maxeT — 主動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩； .zT N m? 0k 、 mk 、 yk 選擇同式（ 35） 將各參數(shù)代入式 （ 36），有： MPa?? 2800jj M P a??? ? ? ??? ，輪齒接觸強(qiáng)度滿足要求。[1] 主減速器錐齒輪軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 17 錐齒輪齒面上的作用力 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。 對(duì)于圓錐齒輪的齒面中點(diǎn)的分度圓直徑為計(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。 313333332223111m a x1001001001001001?????????????????? ????????????????????????????? TRgRiRTgiTgiTgied fiffiffiffifTT ? 式中： maxeT —— 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，在此取 372Nm； 1if ， 2if … iRf —— 變速器在各擋的使用率， 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 ； 經(jīng)計(jì)算 dT 為 。 (a)齒寬中點(diǎn)處的圓周力 p m22TdP? (37) 式中： T — 作用在從動(dòng)齒輪上的轉(zhuǎn)矩； 2mD — 從動(dòng)齒輪齒寬中點(diǎn)處的分度圓直徑，由式（ 38）確定，即 2 2 2sinmd d F? ? ? (38) 式中： 2d — 從動(dòng)齒輪大端分度圓直徑； 2 400d mm? F — 從動(dòng)齒輪齒面寬； 62F mm? 2? — 從動(dòng)齒輪節(jié)錐角； 2 ? ? ? 將各參數(shù)代入式 (38)，有： 18 2 mm? 1 mm? 將各參數(shù)代入式 (37)，有： KN? 對(duì)于弧齒錐齒輪副，作用在主、從動(dòng)齒輪上的圓周力是相等的。 (b)錐齒輪的軸向力 azF 和徑向力 rzF （主動(dòng)錐齒輪） 作用在主動(dòng)錐齒輪齒面上的軸向力 azF 和徑向力分別為 Pta n α s in γ + Pta n β c o s γc o s βazP ? (39) Pt a n α c o s γ Pt a n β s in γc o s βrzP ? (310) 將各參數(shù)分別代入式 (39) 與式 (310)中，有： ? ， ? 錐齒輪軸承的載荷 當(dāng)錐齒輪齒面上所受的圓周力、軸向力和徑向力計(jì)算確定后，根據(jù)主減速器齒輪軸承的布置尺寸，即可求出軸承所受的載荷。圖 34 為單級(jí)主減速器的跨置式支承的尺 寸布置圖 : 圖 34單級(jí)主減速器軸承布置尺寸 圖 3— 4中各參數(shù)尺寸： 19 146a mm? ， 92b mm? ， 54c mm? ， 2 mm? 。 由主動(dòng)錐齒輪齒面受力簡(jiǎn)圖 （圖 35 所示） ，得出各軸承所受的徑向力與軸向力。 圖 35主動(dòng)錐齒輪齒面受力簡(jiǎn)圖 軸承 A， B 的徑向載荷分別為 ? ? ? ?221 0 . 5R Z a Z mAR P b P b P da? ? ? ? ? ? （ 311） ? ? ? ?22 maZRZB dPcPcPaR ?????? （ 312） 根據(jù)上式已知 ? ， ? ， 146a mm? ， 92b mm? ，54c mm? 所以軸承 A 的徑向力： AR = ? ? ? ? 22 1 ?????? = 其軸向力為 0。 軸承 B 的徑向力 ： BR = ? ? ? ? 22 1 ?????? = 20 (1) 對(duì)于軸承 A，只承受徑向載荷所以采用圓柱滾子軸承 NU207E(內(nèi)徑35， 外徑 72)，此軸承的額定動(dòng)載荷 Cr 為 ，所承受的當(dāng)量動(dòng)載荷1 349 349 XR N? ? ? ?。 (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 30212 型軸承。 (3) 對(duì)于從動(dòng)齒輪的軸承 C， D的徑向力由計(jì)算公式較核，軸承 C， D 均采用 30216(內(nèi)徑 80，外徑 140)，其額定動(dòng)載荷 Cr 為 。 主動(dòng)錐齒輪軸 花鍵強(qiáng)度 主動(dòng)錐齒輪軸材料屬性 材料 為 20CrMnTi； 許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 ? ? 115Mpa?? ；