【導(dǎo)讀】本次設(shè)計的題目是重型貨車驅(qū)動橋設(shè)計。驅(qū)動橋一般由主減速器、差速器、半軸。外，還要承受作用于路面和車架或車廂之間的鉛垂力、縱向力和橫向力。式圓錐行星齒輪差速器，半軸采用全浮式型式，橋殼采用鑄造整體式橋殼。核及材料選取等工作。

　　

【正文】 轉(zhuǎn)的特性，從而滿足了汽車行駛運(yùn)動學(xué)的要求 。 差速器的 作用 差速器作用：分配兩輸出軸轉(zhuǎn)矩，保證兩輸出軸有可能以不同角速度轉(zhuǎn)動。 本次設(shè)計選用的普通錐齒輪式差速器結(jié)構(gòu)簡單，工作平穩(wěn)可靠，適用于本次設(shè)計的汽車驅(qū)動橋。 對稱式圓錐行星齒輪差速器 設(shè)計中采用的 普通 對稱式圓錐行星齒輪差速器 （ 如圖 ） 由差速器左 殼為整體式， 圖 中央為 普通 對稱式圓錐行星齒輪差速器 2 個半軸齒輪， 4 個行星齒輪，行星齒輪軸，半軸齒輪以及行星齒輪墊片等組成。由于其結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)、制造 方便、用在公路汽車上也很可靠等優(yōu)點，所以本設(shè)計采用 該結(jié)構(gòu)。 由于差速器殼是裝在主減速器從動齒輪上，故在確定主減速器從動齒 輪尺寸時，應(yīng)考慮差速器的安裝。差速器的輪廓尺寸也受到從動齒 及主動齒輪導(dǎo)向軸承支座的限 21 制。 普通圓錐齒輪差速器的工作原理圖，如圖 所示 。 圖 普通圓錐齒輪差速器的工作原理圖 差速器齒輪的基本參數(shù)選擇 （ 1） 行星齒輪數(shù)目的選擇 重 型貨車多用 4 個行星齒輪。 （ 2） 行星齒 輪球面半徑 BR （ mm） 的確定 圓錐行星齒輪差速器的尺寸通常決定于行星齒輪背面的球面半徑 BR ，它就是行星齒輪的安裝尺寸，實際上代表了差速器圓錐齒輪的節(jié)錐距，在一定程度上表征了差速器的強(qiáng)度。 球面半徑可根據(jù)經(jīng)驗公式來確定： 3 jBB TKR ? =～ （ mm） （ ） 圓整取 BR =75mm 式中 ： BK —— 行星齒輪球面半徑系數(shù)， ～ ，對于有 4 個行星 輪的公路載貨汽車取小值，取 ； BR 確定后，即根據(jù)下式預(yù)選其節(jié)錐距： 0A =（ ～ ） BR =～ 取 74mm （ ） （ 3） 行星齒輪 與半軸齒輪齒數(shù)的選擇 為了得到較大的模數(shù)從而使齒輪有較高的強(qiáng)度，應(yīng)使行星齒輪的齒數(shù)盡量少，但一般不應(yīng)少于 10。半軸齒輪的齒數(shù)采用 14～ 25。半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比多在 ～ 2 范圍內(nèi)。取 1z =11， 2z =22。 22 在任何圓錐行星齒輪式差速器中，左、右兩半軸齒輪的齒數(shù) RL zz 22 , 之和，必須能被行星齒輪的數(shù)目 n 所整除，否則將不能安裝，即應(yīng)滿足： nzz rL 22? = 42222? =11 （ ） （ 4） 差速器圓錐齒輪模數(shù)及半軸齒輪節(jié)圓直徑的初步確定 先初步求出行星齒輪和半軸齒輪的節(jié)錐角 21,?? ： 。 r c t a n。 r c t a n1221 11 ?? ???? zzzz ?? （ ） 式中 ： 21,zz —— 行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)。 再根據(jù)下式初步求出圓錐齒輪的大端模數(shù)： 220200 s i n2s i n2 ?? zAzAm ??= （ ） 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) 6； 式中 ： 210 , zzA 在前面已初步確定。 算出模數(shù)后，節(jié)圓直徑 d 即可由下式求得： mmmzdmmmzd 132。66 21 21 ???? （ ） （ 5） 壓力角 ? 目前汽車差速器齒輪大都選用 39。3022? 的壓力角，齒高系數(shù)為 ，最少齒數(shù)可減至 10，并且再小齒輪 （ 行星齒輪 ） 齒頂不變尖的情況下還可由切相修正加大半軸齒輪齒厚，從而使行星齒輪 與半軸齒輪趨于等強(qiáng)度。 （ 6） 行星齒輪安裝孔直徑 ? 及其深度 L 的確定 行星齒輪安裝孔 ? 與行星齒輪名義直徑相同，而行星齒輪安裝孔的深度 L 就是行星齒 輪在其軸上的支承長度。 ??L =（ mm） nlTL c ???? ][ 302??? nlT C ][ 1030?? ??= mm （ ） 式中 ： 0T 差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩 24942 mN? ； n—— 行星齒輪數(shù) 4； l —— 行星齒輪支承面中點到錐頂?shù)木嚯x， mm. 39。 dl? ， 39。2d 是半軸齒輪齒面寬中點處的直 徑 239。2 dd ? ， l=64mm。 [ c? ]—— 支承面的許用擠壓應(yīng)力，取為 69MPa. 差速器齒輪的幾何尺寸計算與強(qiáng)度計算 23 表 為汽車差速器用直齒錐齒輪的幾何尺寸計算步驟，表中計算用的弧齒厚系數(shù) τ 見 圖 。 表 汽車差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計算表 序號 項 目 計 算 公 式 及 結(jié) 果 1 行星齒輪齒數(shù) 111?z 2 半軸齒輪齒數(shù) 222?z 3 模數(shù) 6?m 4 齒面寬 AF? =， 取 F=22m 5 齒工作高 gh == 6 齒全高 h=+= 7 壓力角 39。3022??? 8 軸交角 ?? ?90 9 節(jié)圓直徑 mmmzdmmmzd 132。66 21 21 ???? 10 節(jié)錐角 。 r c t a n。 r c t a n1221 11 ?? ???? zzzz ?? 11 節(jié)錐距 A0 =11sin2 ?d =22sin2 ?d = 12 周節(jié) t== 13 齒頂高 39。 39。 39。1 2 2 2210 . 3 76 . 4 6 5 。 [0 . 4 3 ] 3 . 1 3 5()gh h h m m h mZZ? ? ? ? ? ? ? 14 齒根高 39。 39。1 1 2 21 . 7 8 8 4 . 2 6 3 。 1 . 7 8 8 7 . 5 9 3h m h m m h m h m m? ? ? ? ? ? 15 徑向間隙 0 . 1 8 8 0 . 0 5 1 1 . 1 7 9gc h h m m m? ? ? ? ? 16 齒根角 121200a r c t a n 3 . 3 0 6 。 a r c t a n 5 . 8 7 5ohhAA??? ? ? ? 17 面錐角 0 1 1 2 0 2 2 13 2 . 4 4 。 6 6 . 7 3 6? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 18 根錐角 1 1 1 2 2 22 3 . 2 5 9 。 5 7 . 3 6RR? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 19 外圓直徑 39。39。0 1 1 1 1 0 2 2 2 22 c o s 7 7 . 7 6 5 。 2 c o s 1 3 8 . 7 9d d h m m d d h m m??? ? ? ? ? ? 20 節(jié)錐頂點至齒輪外緣距離 210 1 1 1 0 2 2 2s in 6 3 . 1 1 。 s in 3 0 . 1 9 622ddh m m h m m? ? ? ?? ? ? ? ? ? 21 理論弧齒厚 39。39。1 2 2 1 21 3 . 9 0 8 8 。 ( ) ta n 1 1 . 2 2 42tS t S m m S h h m m m??? ? ? ? ? ? ? ? ? 22 齒側(cè)間隙 mm? （ 高精度 ） 注 :實際齒根高比上表計算值大 。 24 圖 汽車差速器直齒錐齒輪切向修正系數(shù) （ 弧齒系數(shù) ） 差速器齒輪主要進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計算，而對于疲勞壽命則不予考慮 ， 這是由于行星齒輪在差速器的工作中經(jīng)常只起等臂推力桿的作用，僅在左 /右驅(qū)動車輪有轉(zhuǎn)速差時行星齒輪和半軸齒輪之間有相對滾動的緣故。 汽車差速器齒輪的彎曲應(yīng)力為 JmFzK KKTKv msw 22 03102 ??? （ ） 式中 ： T—— 差速器一個行星齒輪給予一個半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩， mN? ； nTT j ?? （ ） 0. 6 0. 637 41 .3 。44je jmemTTT N m T m m??? ? ? ? ＝ n—— 差速器行星齒輪數(shù)目 4； 2z —— 半軸齒輪齒數(shù) 22； 0K —— 超載系數(shù) ； vK —— 質(zhì)量系數(shù) ； sK —— 尺寸系數(shù) 4 0 .7 4 9 12 5 .4s mK ??； mK —— 載荷分配系數(shù) ； F—— 齒面寬 22mm。 25 m—— 模數(shù) 6； J—— 計算汽車 差速器齒輪彎曲應(yīng)力的總和系數(shù) ，見圖 。 圖 彎曲計算用綜合系數(shù) J 以 jeT 計算得： w? = MPa[ w? ]980 MPa 以 jmT 計算得： w? =[ w? ] 綜上所述，差速器齒輪強(qiáng)度滿足 要求。 本章小結(jié) 本章 首先 說明了 差速器 作用及工作原理 ，對對稱式圓錐行星齒輪 差速器的基本參數(shù)進(jìn)行了必要的 設(shè)計計算 ，對差速器齒輪的幾何尺寸及強(qiáng)度進(jìn)行了必要的計算 ， 最終確定了所設(shè)計 差速器 的各個參數(shù)，取得機(jī)械設(shè)計、機(jī)械制造的標(biāo)準(zhǔn)值并滿足了 強(qiáng)度計算和 校核。 26 第 5 章 半軸設(shè)計 概述 驅(qū)動車輪的傳動裝置置位于汽車傳動系的末端，其功用是將轉(zhuǎn)矩由差速器半軸齒輪傳給驅(qū)動車輪。在斷開式驅(qū)動橋和轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中．驅(qū)動車輪的傳動裝置包括半軸和萬向接傳動裝置且多采用等速萬向節(jié)。在一般非斷開式 驅(qū)動橋上，驅(qū)動車輪的 傳動裝置就是半軸，這時半軸將差速器半鈾齒輪 和 輪 轂 連接起來。在裝有輪邊減速器的驅(qū)動橋上，半軸將半軸齒輪與輪邊減速器的主動齒輪連接起來。 半軸的設(shè)計與計算 半軸的主要尺寸是它的直徑，設(shè)計計算時首先應(yīng)合理地確定其計算載荷。 半軸計算應(yīng)考慮到以下三種可能的載荷工況： （ 1） 縱向力 2X （ 驅(qū)動力或制動力 ） 最大時 （ 2X = ?2Z ） ， 附著系數(shù) φ 取 ，沒有側(cè)向力作用； （ 2） 側(cè)向力 Y2最大時， 其最大值發(fā)生于側(cè)滑時，為 Z2φ1，側(cè)滑時輪胎與地面的側(cè)向附著系數(shù) φ1在計算中取 ，沒有縱向力作用； （ 3） 垂向力最大時，這發(fā)生在汽車以可能的高速通過不平路面時，其值為 （ Z2gw）kd， kd 是動載荷系數(shù)，這時沒有縱向力和側(cè)向力的作用。 全 浮式半軸的設(shè)計計算 （ 1） 全 浮式半軸在上述第一種工況下 縱向力應(yīng)按最大附著力計算，即 ?2 239。22 GmXX RL ??= （ ） 式中 ： 2G —— 滿載靜止汽車的驅(qū)動橋?qū)λ降孛娴妮d荷，取 ； 39。m —— 汽車加速和減速時的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，對于后驅(qū)動橋可取 ； ?—— 輪胎與的地面的附著系數(shù) ； 對于驅(qū)動車輪來說，當(dāng)按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩及傳動系最低檔傳動比計算所得的縱向力小于按最大附著力所決定的縱向力時，則按下式計算，即 LX2 或 rTTLeR riTX /m a x2 ??? = （ ） 27 式中 ： ? —— 差速器的轉(zhuǎn)矩分配系數(shù) ； maxeT —— 發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 700 mN? ； TLi —— 傳動系最低檔傳動比 ； T? —— 汽車傳動效率 ； r —— 輪胎滾動半徑 。 取兩者的較小值，所以 ?? RL XX 22 轉(zhuǎn)矩為： ????? rRrL rXrXT 22 mN? （ ） 注：第二種和第三種工況未計算 ，圖 為全浮式半軸支承示意圖 。 圖 全浮式半軸支承示意圖 （ 2） 半軸的設(shè)計 ① 桿部直徑的選擇 設(shè)計時，半浮式半軸桿部直徑的初步選擇可按下式進(jìn)行： 33 3 )~(][ 10 TTd ??? ?取 d=36 （ ） 式中 ： d—— 半軸桿部直徑 mm； T—— 半軸的計算轉(zhuǎn)矩， mN? ； ][? —— 半軸轉(zhuǎn)矩許用應(yīng)力， MPa。因半軸材料取 40MnB， ][? 為 左右，考慮安全系數(shù)在 ～ 之間，可取 ][? =692MPa； ② 半軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力可由下式計算： 331016?? dT?? = ][???mmN 692MPa