【正文】 Ⅳ 擋 Ⅴ 擋 超速擋 1 9 90 1 4 20 75 16 2 6 27 65 1 4 15 50 ─ 30 1 3 11 85 7 59 ─ 30 2 5 15 Tf Ⅰ 擋 Ⅱ 擋 Ⅲ 擋 Ⅳ 擋 Ⅴ 擋 超速擋 60 60 50 70 65 60 60 65 60 50 50 70 70 60 60 70 70 60 60 ─ 75 50 60 70 60 50 60 70 70 ─ 70 50 60 70 70 60 注：表中 max aTK G?，其中 maxeT — 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩 ； aG — 汽車總重力。 經(jīng)計算 dT 為 mN? 。 齒寬中點處的圓周力 齒寬中點處的圓周力為 中北大學 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 28 2mTP d? (42) 式中： T — 作用在主減速器主動錐齒輪上的當量轉(zhuǎn)矩； md — 該齒輪的齒面寬中點處的分度圓直徑； 2 2 2 21122sinmmmd d bZddZ???? 式中： 1md ， 2md — 主、從動齒面寬中點分度圓的直徑； 2b — 從動齒輪齒寬； 2d — 從動齒輪節(jié)圓直徑； 1Z ， 2Z — 主、從動齒輪齒數(shù)； 2? — 從動齒輪的節(jié)錐角。 由上式可以算出： 1 mm? ， 2 mm? 。 主減速器主動錐齒輪齒寬中點處的圓周力 1 2 17 1. 98 10 00 47 .5 5 72 33 .6 5PN? ? ? ? ? 錐齒輪的軸向力和徑向力 一級減速機構(gòu)作用在主、從動錐齒輪齒面上的軸向力 A 和徑向力 R 分別為： ? ?11 ta n s in s in c o sc o sPA ? ? ? ??? ?? (43) ? ?11 ta n c o s s in s inc o sPR ? ? ? ??? ?? (44) 由上面已知可得： 11???? 中北大學 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 29 軸和軸承的計算 主動錐齒輪軸的設(shè)計計算：對于軸是用懸臂式支撐的，如圖 所示，齒輪以其齒輪大端一側(cè)的軸頸懸臂式地支承于一對軸承上。為了增加支承剛度，應使兩軸承的支承中心距 b 比齒輪齒面寬中點的懸臂長度 a 大兩倍以上，同時尺寸 b應比齒輪節(jié)圓直徑的 70%還大，并使齒輪軸徑大于或小于懸臂長 a 。為了減小懸臂長度 a 和增大支承間距 b ，應使兩軸承圓錐滾子的小端相向朝內(nèi)，而大端朝外，以使 b 拉長、 a 縮短，從而增強支承剛度。由于圓錐滾子軸承在潤滑時，潤滑油只能從圓錐滾子軸承的小端通過離心力流向大端，所以在殼體上應該有通入兩軸承間的右路管道和返回殼體的回油道。 圖 主動齒 輪的支持型式 另外，為了拆裝方便，應使主動錐齒輪后軸承（緊靠齒輪大端的軸承）的支承軸徑大于其前軸承的支持軸徑。 根 據(jù) 上 面 可 算 出 軸 承 支 承 中 心 距 170% d mm??，在這里取 mm? 。 軸承的的選擇，在這里選擇主動錐齒輪后軸承為圓錐滾子軸承 30209 型，前軸承為圓錐滾子軸承 30207 型 。 由此可得到： 12( c o s 4 )2baa?? ? ? (45) 式中： 2a — 軸承的最小安裝尺寸，由《機械設(shè)計課程設(shè)計》書可查得 2 5a mm? 。 則 mm? ，取 a = 。 中北大學 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 30 齒輪軸承徑向載荷的計算 軸承 A、 B 的徑向載荷分別為： ? ? ? ?22 11 0 . 5R P a R a A db? ? ? ? ? ?前 (46) ? ? ? ?22 11= 0 .5R P c R c A db ? ? ? ? ?后 (47) 式中： a b mm? ? ? 帶入公式得： ??前后 主動錐齒輪軸參數(shù) 設(shè)計 圖 主減速器錐 齒輪軸 此軸為花鍵軸，初選為 3 md K T? (48) K 取 ， mT 為變速器輸出的最大轉(zhuǎn)矩， 則 34 1 8 0 3 .9 3 3 5 .6 4d m m? ? ? ? 由于花鍵為標準件，所以查表得花鍵內(nèi)徑 32mm ，外徑 35mm 。 其軸的各段的尺寸為： 第 1 段：主動錐齒輪，其齒寬為 44mm ，大端分度圓直徑為 56mm ，齒頂圓中北大學 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 31 直徑為 ； 第 2 段：直徑為 47mm ，寬度為 4mm ； 第 3 段：直徑為 41mm ,長 4mm； 第 4 段： 這段與軸承相配合，其選用的軸承代號為 30209,，其小徑為 45mm ，大徑為 85mm ，小徑寬為 ，其軸的直徑為 45mm ，寬度為 20mm ； 第 5 段： 直徑為 41mm ， 長 30mm； 第 6 段：這段與軸承配合，其選用的軸承代號為 30207，其小徑為 35mm ，大徑為 72mm ，小徑寬度為 。其軸的直徑為 35mm ，寬度為 16mm ； 第 7 段：花鍵軸，花鍵 小徑 為 32mm ， 大徑 為 35mm ，花鍵軸寬為 40mm ； 第 8 段：螺栓軸，螺栓直徑為 M30。螺栓長度為 40mm 。 由 此 計算可得主動錐齒輪的總長度為 201mm 。 主動錐齒輪軸的校核 齒輪上受到的計算轉(zhuǎn)矩為 mN? ，齒輪的圓周力 =，軸向力 ? ，徑向力 ? ，并還知道兩軸承受徑向力和軸向力分別為 ?前 ， ?后 ； 0?前A ， ?后 。其軸承所受的軸向力與軸受到的軸向力是一對作用力與反作用力，徑向力也是一對作用力與反作用力。規(guī)定齒輪受的軸 向力和徑向力為正，前、后軸承給軸的力的方向分別與錐齒輪受的力方向相反，則為負；徑向力 前R? 為正， 后R? 為負。后面花鍵軸和螺栓軸可以不用計算，其結(jié)果不受多大影響。 中北大學 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 32 圖 主動錐齒輪軸受力圖 求出水平面上的彎矩并畫出彎矩圖： 6 0 .9 6 6 8 .5 1aVM R N m? ? ? ?后 規(guī)定順時針方向為負，其齒輪受到的彎矩為正，后齒輪受到的彎矩為負，前齒輪受到的彎矩為正，如圖 所示： 圖 垂直面上彎矩圖 求出垂直面上的彎矩并畫出彎矩圖： 6 0 .9 3 4 2 .8 6aRM A N m? ? ? ?后 根據(jù)上面的方向，彎矩圖如圖 所示： 中北大學 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 33 圖 垂直面上彎矩圖 合成彎矩可得： 22 7 5 1 .3a V a RM M M N m? ? ? ?后 由上面的圖可知，在后軸承受力點上的彎矩最大。 計算危險截面上的軸的直徑，軸的材料選擇 20CrMnTi，經(jīng)過調(diào)質(zhì)等處理，彎曲許用應力 1[ ] 150b MPa?? ? ，則： 312 8 .3 50 .1[ ]bMd m m????后 (49) 由于軸最小處的直徑也大于 ，所以校核成功。 行星齒輪軸的設(shè)計 行星齒輪軸直徑 d 及支承長度 L 行星齒輪軸直徑 d 為 30 10[ ]cdTd nr??? (410) 中北大學 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 34 式中： 0T — 差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩，在此取 ? ； n— 行星齒輪的數(shù)目，在此為 4 ； dr — 行星齒輪支承面中點至錐頂?shù)木嚯x， 39。? ， 39。2d 為半軸齒輪齒面寬中點處的直徑，而 39。? ； ? ?c? — 支承面的許用擠壓應力，在此取 98MPa 。 帶入公式得： 3 30 10 6 5 9 2 . 5 8 1 0 1 9 . 5 51 . 1 [ ] 1 . 1 9 8 4 4 0cdTd m mnr?? ?? ? ?? ? ? 圓整后 取行星齒輪軸徑為 20mm。 行星齒輪在軸上的支承長度 L 為 1. 1 1. 1 20 22L d mm? ? ? ? 普通平鍵的選擇 由于軸徑在 17~22 這個范圍內(nèi)，根據(jù)《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》選擇 bh? 為66? 的普通平鍵，鍵的長度為 20。 圓柱銷的選擇 參照《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》選擇公稱直徑為 6 的圓柱銷 。 計算載荷的確定 m ax 1 0180 eT T i iNm?? ? ??? (411) 式中： maxeT 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩； 1i 變速器一擋傳動比； 中北大學 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 35 0i 主減速比。 行星齒輪軸的強度計算 扭轉(zhuǎn)應力： 3331016321 10002016403 .29TdMPa????????? (412) 取 [ ] 550MPa? ? ，則 ][??? ，即 20d mm? 滿足強度要求。 式中： ? 行星齒輪軸的扭轉(zhuǎn)應力， MPa ； T行星齒輪軸的計算轉(zhuǎn)矩， Nm? ； d 行星齒輪軸的桿部直徑， mm ； []? 行星齒輪軸的扭轉(zhuǎn)許用應力，取 [ ] 550MPa? ? 。 半軸的設(shè)計 半軸概述 驅(qū)動車輪傳動裝置的結(jié)構(gòu)形式與驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)形式密切相關(guān)，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節(jié)傳動裝置，且多采用等速萬向節(jié)；在一般的非斷開式驅(qū)動橋上，驅(qū)動車輪的傳動裝置就是半軸，半軸將差速器的半軸齒輪和車輪的輪轂聯(lián)接起來。在裝有輪邊減速器的驅(qū)動橋上，驅(qū)動車輪的傳動裝置還應包括輪邊減速器， 這時半軸將半軸齒輪與輪邊減速器的主 動齒輪聯(lián)接起來。 半軸的型式主要取決于半軸的支承型式。普通非斷開式驅(qū)動橋的半軸，根據(jù)其外端支承型式或受力狀況的不同可分為半浮式， 3/4 浮式和全浮式三種。 全浮式半軸，其特點是輪轂通過一對滾錐軸承支承在半軸套筒上。這種半軸在理論上僅受到轉(zhuǎn)矩，而不承受其他的路面反力。全浮式半軸廣泛用于中、重型貨車。本設(shè)計采用的半軸支承形式是全浮式半軸支承。 中北大學 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 36 半軸計算載荷的確定 計算載荷的確定 m a x 1 00. 6 18 0 3. 93 4. 5519 31 .2eT T i iNm??? ? ? ??? (413) 式中： ? 差速器分配系數(shù)，對圓錐行星齒輪差速器可取 ? =； 1i 變速器一 擋傳動比 ； 0i 主減速比。 如果傳動系中尚有其他減速裝置，還應考慮其對半軸轉(zhuǎn)矩的影響，即在上述計算公式等式的右側(cè)，應乘以其減速裝置的傳動比。 半軸桿部直徑的選擇 在設(shè)計時，全浮式半軸桿部直徑的初步選取可按下式進行； 333310[ ] 10 550Tdmm??????? (414) 圓整后取 30d mm? 式中： d 半軸的桿部直徑， mm ； T半軸的計算轉(zhuǎn)矩， mN? ； ][? 半軸 的 扭轉(zhuǎn)許用應力， MPa 。 半軸的強度計算 扭 轉(zhuǎn)應力： 中北大學 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 37 3331016193 10003016364 .46TdMPa????????? (415) 取 [ ] 550MPa? ? ，則 ][??? ，即 30d mm? 滿足強度要求。 式中： ? 半軸的扭轉(zhuǎn)應力， MPa ； T半軸的計算轉(zhuǎn)矩， Nm? ； d 半軸桿部直徑， mm ； []? 半軸扭轉(zhuǎn)的許用應力，取 [ ] 550MPa? ? 。 中北大學 2021 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 38 第五章 結(jié)論 主減速器以及差速器 總成是驅(qū)動橋和動力傳遞重要的部件，對傳遞發(fā)