【文章內(nèi)容簡介】 α =20176。 8 軸交角 ∑ ∑ =90176。 9 節(jié)圓直徑 d =m z =1d 84mm 2d =174mm 10 節(jié)錐角 =1γarctan21zz 2γ =90176。 1γ 1γ =27176。 2r =63176。 11 節(jié)錐距 A0 =22γsin2d A0 = 12 周節(jié) t= m t= 13 齒頂高 21 aga hhh = mkh aa =2 1ah = 2ah = 14 齒根高 fh = ahh 1fh= 2fh = 15 徑向間隙 c= ghh c= 16 序號 項(xiàng) 目 計(jì) 算 公 式 計(jì) 算 結(jié) 果 16 齒根角 0arctanδ Ahf= 1δ=29176。 2δ =63176。 17 面錐角 211 δγγ +=a ； 122 δγγ +=a 1γa=27176。 2γa =66176。 18 根錐角 1γf= 11 δγ 2γf = 22 δγ 1γf =29176。 2γf =58176。 19 外圓直徑 1111 γc os2 aa hdd += 2ad = 221 γcos2 ahd + 1ad =87mm 2ad =177mm 20 節(jié)錐頂點(diǎn)止齒輪外緣距離 11201 γs in2χ ahd= 2χ 102 d= 22 γsinah 01χ = 02χ = 21 理論弧齒厚 21 sts = mSs k=2 1s = 2s = 22 齒側(cè)間隙 B=~ 23 螺旋角 β β =35176。 螺旋錐齒輪螺旋方向 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)方向影響其所受的軸向力的方向。當(dāng)變速器掛前進(jìn)擋時(shí)，應(yīng)使主動(dòng)錐齒輪的軸向 力離開錐頂方向。這樣可使主、從動(dòng)齒輪有分離的趨勢，防止輪齒因卡死而損壞。 所以主動(dòng)錐齒輪選擇為左旋，從錐頂看為逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)，這樣從動(dòng)錐齒輪為右旋，從錐頂看為順時(shí)針，驅(qū)動(dòng)汽車前進(jìn)。 旋角 β 的選擇 螺旋角 β 是在節(jié)錐表面的展開圖上定義的，齒面寬中點(diǎn)處為該齒輪的名義螺旋角。螺旋角應(yīng)足夠大以使 ≥Fm 。因 Fm 越大傳動(dòng)就越干穩(wěn)，噪聲就越低。在一 般機(jī)械制造用的標(biāo)準(zhǔn)制中，螺旋角推薦用 35176。 法向壓力角 a 的選擇 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。對于貨車弧齒錐齒輪，α一般選用 20176。 螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 損壞形式及壽命 17 在完成主減速器齒輪的幾何計(jì)算之后，應(yīng)對其強(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。 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。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)嗟簟Ｔ陂_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，使載荷超過了齒輪彎曲強(qiáng)度所允許的范圍，而引起輪齒的一次性突然折斷。 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。 ：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。 ：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 18 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。 （ 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)象的方法是改善潤滑條件等。 （ 4）齒面磨損 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期使用中按規(guī)定里程更換規(guī)定的潤滑油并進(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 萬千米或以上時(shí)，其循環(huán)次數(shù)均以超過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 ／mm2 。 主減速器螺旋錐齒輪的強(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。 螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算： (1)主減速器螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 ① 單位齒長上的圓周力 FPp= () 式中： p —— 單位齒長上的圓周力， N/mm。 P—— 作用在齒輪上的圓周力， N，按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 maxeT 和最大附著力矩兩種載荷工況進(jìn)行計(jì)算； 19 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)： FdiTp ge???=21013m a x = /Nmm () 按最大附著力矩計(jì)算時(shí) : FdrGp r???=210232 =1545 /Nmm () 雖然附著力矩產(chǎn)生的 p 很大，但由于發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的限制 p 最大只有 /Nmm 可知，校核成功。 ② 輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算。汽車主減 速器螺旋錐齒輪輪齒的計(jì)算彎曲應(yīng)力)/(σ 2mmNw JmzFK KKKTv mSjw ???? ????= 203102σ () 式中： 0K —— 超載系數(shù) ； sK —— 尺寸系數(shù) sK = 4 = mK —— 載荷分配系數(shù) ~； vK —— 質(zhì)量系數(shù)，對于汽車驅(qū)動(dòng)橋齒輪，檔齒輪接觸良好、節(jié)及徑向跳動(dòng)精度高時(shí)，取 1； J—— 計(jì)算彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)，見圖 。 20 圖 彎曲計(jì)算用綜合系數(shù) J jeT 作用下： 從動(dòng)齒輪上的應(yīng)力 2σw =700MPa； jmT 作用下： 從動(dòng)齒輪上的應(yīng)力 39。2σw =； 當(dāng)計(jì)算主動(dòng)齒輪時(shí)， jT /Z 與從動(dòng)相當(dāng)，而 12 JJ ? ，故 1σw 2σw , 39。1σw 39。 2σw 綜上所述，故所計(jì)算的齒輪滿足彎曲強(qiáng)度的要求。 汽車主減速器齒輪的損壞形式主要時(shí)疲勞損壞，而疲勞壽命主要與日常行駛轉(zhuǎn)矩即平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩 jmT 有關(guān)， jmje TT或 只能用來檢驗(yàn)最大應(yīng)力，不能作為疲勞壽命的計(jì)算依據(jù)。 (2)輪齒的接觸強(qiáng)度計(jì)算 螺旋錐齒輪齒面的計(jì)算接觸應(yīng)力 jσ (MPa)為： FJK KKKKTdC v fmsjpj3011102σ = () pC —— 材料的彈性系數(shù)，對于鋼制齒輪副取 mmN /21 ； 注： 0K =1, sK =1, mK =, sK =1 fK —— 表面質(zhì)量系數(shù)，對于制造精 確的齒輪可取 1； J—— 計(jì)算應(yīng)力的綜合系數(shù)， 2J =，見圖 所示； jmσ = jm]σ[ =1750MPa jeσ = je]σ[ =2800MPa，故符合要求、校核合理。 21 圖 接觸強(qiáng)度計(jì)算綜合系數(shù) J 主減速器錐齒輪軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 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線方向的圓周力、沿齒輪軸線方向的軸向力以及垂直于齒輪軸線的徑向力。 齒寬中點(diǎn)處的圓周力 F F=m22TD () 式中： T— 作用在從動(dòng)齒輪上的轉(zhuǎn)矩； Dm2— 從動(dòng)齒輪齒寬中點(diǎn)處的分 度圓直徑，由式（ 313）確定， 即 Dm2=D2b2sinγ 2 () 式中： D2— 從動(dòng)齒輪大端分度圓直徑； D2=174mm b2— 從動(dòng)齒輪齒面寬； b2=44mm γ 2— 從動(dòng)齒輪節(jié)錐角；γ 2=63176。 將各參數(shù)代入式 (311)，有： Dm2=134mm 將各參數(shù)代入式 (310)，有： F=8323N 對于弧齒錐齒輪副，作用在主、從動(dòng)齒輪上的圓周力是相等的。 錐齒輪的軸向力 Faz 和徑向力 Frz（主動(dòng)錐齒輪） 作用在主動(dòng)錐齒輪齒面上的軸向力 Faz 和徑向力分別為 22 Faz= F tan α s in γ+ F tan β co sγco sβ () Frz= F ta n α c os γF ta nβ si n γc os β () 將各參數(shù)分別代入式 (312) 與式 (313)中，有： Faz= 5527N， Frz=2368N 螺旋錐齒輪的軸向力與徑向力 主動(dòng)齒輪的螺旋方向?yàn)樽螅恍D(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針： )γc o sβs i nγs i nα( t a nβc o s 111 += PA=（ N） （ ） )γs i nβs i nγc o sα( t a nβc o s 111 += PR=（ N） （ ） 從動(dòng)齒輪的螺旋方向?yàn)橛遥? )γc o sβs i nγs i nα( t a nβc o s 222 += PA=（ N） （ ） )γs i nβs i nγc o sα( t a nβc o s 222 += PR=(N) （ ） 式中： A—— 總的軸向力； R—— 總的徑向力； α—— 齒廓表面的法向壓力角 ? ； 21γ,γ —— 主、從動(dòng)齒輪的節(jié)錐角 27? ， 63? 。 主動(dòng)錐齒輪選圓錐滾子軸承 (GB/T2971994)： 滾動(dòng)軸承 30207 GB/T2971994 滾動(dòng)軸承 30208 GB/T2971994 從動(dòng)齒輪選圓錐滾子軸承 (GB/T2971994)： 滾動(dòng)軸承 30209 GB/T2971994 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