【文章內容簡介】 公共汽車 982 214 牽引汽車 536 250 由表可知 p[p]=1429 N／ mm，因此錐齒輪的表面耐磨性滿足要求。 輪齒的彎曲強度計算 汽車主減速器螺旋錐齒輪輪齒的計算彎曲應力 σ w(N／ mm2)為 ： JmzFK KKKTv mSjw ???? ?????? 203102? () 類別 檔位 17 式中： jT ——齒輪計算轉矩 mN? ； K0——超載系數(shù)， ； Ks——尺寸系數(shù) 4 ?； Km——載荷分配系數(shù)取 Km =1； Kv——質量系數(shù)，對于汽車驅動橋齒輪，檔齒輪接觸良好、節(jié)及徑向跳動精度高時，取 1； J——計算彎曲應力用的綜合系數(shù)， 查表得 ， J= 按 Tje 計算： 主動錐齒輪彎曲應力 σ w1= N／ mm2 700 N／ mm2 從動錐齒輪彎曲應力 σ w2= N／ mm2 700 N／ mm2 按 Tjm 計算 ： 主動錐齒輪彎曲應力 σ w1= N／ mm2 ／ mm2 從動錐齒輪彎曲應力 σ w2= N／ mm2 ／ mm2 綜上所述計算的齒輪滿足彎曲強度的要求。 輪齒的接觸強度計算 螺旋錐齒輪齒面的計算接觸應力 σ j（ N／ mm2 ）為： JFKKKKKTdCvfmsjzpj ?? ??????? 301102? () 式中： Tjz——主動齒輪計算轉矩； Cp——材料的彈性系數(shù)，對于鋼制齒輪副取 ； d1——主動齒輪節(jié)圓直徑， ； Ks——尺寸系數(shù)， Ks =1； Kf——表面質量系數(shù)，對于制造精確的齒輪可取 1； F——齒面寬，取齒輪副中較小 值即從動齒輪齒寬 ； J—— 計算應力的綜合系數(shù)， J =。 大齒輪齒數(shù) 2z 18 圖 接觸強度計算綜合系數(shù) J 按 Tje 計算 ： σ j=2800 N／ mm2 按 Tjm 計算 ： σ j=1750N／ mm2 接觸強度滿足校核。 主減速器的軸承選擇 軸承的計算主要是計算軸承的壽命。設計時，通常是先根據(jù)主減速器的結構尺寸初步確定軸承的型號，然后驗算軸承壽命。影響軸承壽命的主要外因是它的工作載荷及工作條件，因此在驗算軸承壽命之前，應先求出作用在齒輪上的軸向力、徑向力、圓 周力，然后再求出軸承反力，以確定軸承載荷。 作用在主減速器主動齒輪上的力 如圖 所示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。 小齒輪齒數(shù) 1z 接觸強度計算用 J 19 變速器 檔位 if Tf 圖 主動錐齒輪工作時受力情況 為計算作用在齒輪的圓周力，首先需要確定計算轉矩。汽車在行駛過程中，由于變速器擋位的改變，且發(fā)動機也不全處于最大轉矩狀態(tài)，故主減速器齒輪的工作轉矩處于經常變化中。實踐表明，軸承的主要損壞形式為疲勞損傷，所以應按輸入的當量轉矩 dT 進行計算。作用 在主減速器主動錐齒輪上的當量轉矩可按下式計算 [13]： 313333332223111m a x 100100100100100 1 ?????????????????? ????????????????????????????? TRgRiRTgiTgiTgied fiffiffiffifTT ? () 式中： maxeT ——發(fā)動機最大轉矩，在此取 245Nm； fi1， fi2… fi2R——變速器在各擋的使用率，可參考選取 ％， 2％， 5％， 15％， ％ ； ig1， ig2… igR——變速器各擋的傳動比 ， ， ， ， ； fT1， fT2… fTR——變速器在各擋時的發(fā)動機的利用率，可參選取 50％， 60％， 70％，70％， 60％ 。 表 if 及 Tf 的參考值 車型 轎車 公共汽車 載貨汽車 III 擋 IV擋 IV擋 IV擋帶 超速檔 IV擋 IV擋帶 超速檔 V 擋 TK 80 TK 80 20 if I II III IV V 1 9 90 1 4 20 75 16 80..7 2 6 27 65 1 4 15 50 — 1 3 11 85 7 59 — 2 5 15 Tf I II III IV V 60 60 50 70 65 60 60 65 60 50 50 70 70 60 60 70 70 60 60 — 50 60 70 60 50 60 70 70 — 50 60 70 70 60 注：表中 Kr=Te max/()， 式中： Te max——發(fā)動機最大轉矩， N m； Ga——汽車總重， kN。 經計算 Td=m 齒面寬中點 的圓周力 P 為： mdTP 2? = () 式中： T——作用在該齒輪上的轉矩。主動齒輪的當量轉矩 T1d； dm——該齒輪齒面寬中點的分度圓直徑。 對于螺旋錐齒輪 ： 2222 s in ?Fdd m ?? 2121 zzdd mm ? 由此可得 ： d1m＝ d2m =； 計算錐齒輪的軸向力與徑向力根據(jù)條件選用表 中公式。 表 圓錐齒輪軸向力與徑向力 主動齒輪 軸向力 徑向力 螺旋方向 旋轉 方向 右 順時針 )c oss ins in( t a nc os 221 ????? ???? PA )s ins inc os( t a nc os 221 ????? ???? PR 21 左 反時針 )c o ss ins in( t a nc o s 112 ????? ???? PA )s ins inc os( t a nc os 112 ????? ???? PR 右 左 反時針 順時針 )c oss ins in( t a nc os 111 ????? ???? PA )c oss ins in( t a nc os 222 ????? ???? PA )s ins inc os( t a nc os 111 ????? ???? PR )s ins in( t a nc os 222 ???? ???? PR 主動齒輪的螺旋方向為左；旋轉方向為順時針： )c oss ins in( t a nc os 111 ????? ???? PA = () )s ins inc os( t a nc os 111 ????? ???? PR = () 式中： α ——齒廓表面的法向壓力角 20? ； γ 1——主動齒輪的節(jié)錐角 ? ； γ 2——從動齒輪的節(jié)錐角 ? 。 因為輸入軸的軸向力等于輸出軸的徑向力，輸入軸的徑向力等于輸出軸的軸向力，所以： ?? RA N ?? RA N 主減速器軸承載荷的計算 圖 主減速器軸承的布置尺寸 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，還應考慮徑向力所應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。當主減速器的齒輪尺寸，支承形式和軸承位置已初步確定，計算出齒輪的軸向 力、徑向力圓周力后，則可計算出軸承的徑向載荷。 對于采用 跨置 式的 主動錐齒輪和跨置式的從動錐齒輪的軸承徑向載荷，如圖 所示 軸承 A， B 的徑向載荷分別為 ： 22 AR = ? ? ? ?21112 mdAbRbPa ????? () ? ? ? ? 21112 mB dAcRcPaR ?????? () 式中：已知 P， R1， A1 , d1m , a=35mm， b=20mm， c=15mm。 所以，軸承 A 的徑向力 RA= 軸承 B 的徑向力 RB= 軸承的壽命為 ： 610?????????? ?QfCrfLpt () 式中： ft ——為溫度系數(shù)，在此取 ； fp ——為載荷系數(shù)，在此取 ； Cr——額定動載荷， N：其值根據(jù)軸承型號確定。 此外對于無輪邊減速器的驅動橋來說，主減速器的從動錐齒輪軸承的計算轉速 2n為 ： ramrvn ? r/m () 式中： rr——輪胎的滾動半徑， ； vam——汽車的平均行駛速度， km/h。對于載貨汽車和公共汽車可取 30～ 35 km/h，在此取 35 km/h。 所以有上式可 得 n2= ? = r/min 主動錐齒輪的計算轉速 n1== r/min。 所以軸承能工作的額定軸承壽命： nLLh 60? () 式中 : n 軸承的計算轉速， 。 若大修里程 S 定為 100000 公里，可計算出預期壽命即 ： amvSL ?h39。 () 所以 hL39。 = 35100000 = h 23 對于軸承 A 和 B， 分別 是單獨一個軸承，根據(jù)尺寸，在此 軸承 A 選用 N205E 型軸承， d=25mm,D=52mm， Cr=[14]。 對于軸承 A，在此徑向力 RA=，軸向力 A=。 當量動載荷 ： Q=RA= () 所以軸承的使用壽命為： hL = ε66010 ???????? ?QCrn= h= hL39。 所以軸承 A 符合使用要求。 對于軸承 B，徑向力 RB=，軸向力 A=，所以 A/R=e X=,Y= 當量動載荷 ： Q= fd(XRB+YA) 式中： fd——沖擊載荷系數(shù)在此取 ； 所以， Q=（ +） = hL = ???????? ?QCrn60106 = 9 7 1 5 25 4 2 0 3 1 0 6 6 6 6 ?????? ?= h h= hL39。 所以軸承 B 符合使用要求。 軸承 C,D 的徑向載荷 ? ? ? ? 212 mC AdPbPbaR ??? = N （ ） ? ? ? ?212 mD AdPcPcaR ??? = N （ ） 上式 a =210 ㎜ b=120 ㎜ c=90 ㎜ 因為軸承 C， D 是對稱安裝，且型號承受載荷相同，所以 C,D 的軸承壽命相同，所以計算軸承 C的壽命即可。 按當量轉矩求出軸承的徑向載荷 R 及軸向載荷 A 以后，即可按下式求軸承的當量動載荷 Q : YAXRQ ?? N 式中： X ——徑向系數(shù)； Y——軸向系數(shù)。 24 對單列圓錐滾子軸承來說，當 eRA?時， X =1， Y =0；當 eRA?時， ?X ， Y 值及判斷參數(shù) e 見軸承手冊或產品樣本。 因為軸承型號均為 30211，所以 e =。 所以對于前軸承 C 來說， eRAC ?? ，所以 X =， Y =；