【正文】 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 工作齒高 eak mhh *2? mmhk ? 齒根角 effeff RhRh 22。11 a r c t a na r c t a n ?? ?? ???? 2 .9 3,2 .9 3 21 ff ?? 齒頂角 12,21 fafa ???? ?? ???? 2 .9 3,2 .9 3 21 aa ?? 頂錐角 aa ??? ?? ???? 7 7 .1 7,8 .6 91 21 aa ?? 根錐角 ff ??? ?? ???? 1 .3 17,2 .8 31 21 ff ?? 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. 選擇合金材料時(shí)，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。在此選擇材料為 20CrMnTi。 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。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 主減速器圓弧齒 螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 1) 單位齒長上的圓周力 在汽車主減速器齒輪的表面耐磨性，常常用其在輪齒上的假定單位壓力即單位齒長圓周力來估算 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí) 213m axD 102 biTp ge ?? N／ mm （ ） 式中： maxeT —— 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩，在此取 65 mN? ； gi —— 變速器的傳動(dòng)比； 1D —— 主動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑，在此取 66mm. 按上式 24 3 ?? ???p N／ mm 2) 輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算 汽車主減速器錐齒輪的齒根彎曲應(yīng)力為 JbK KKKvms???? ?????? mTs0c3 D102? N/ 2mm （ ） 式中： T —— 該齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩， T1 = m。T2 =522N m. 0K —— 超載系數(shù)；在此取 sK —— 尺寸系數(shù)，反映材料的不均勻性，與齒輪尺寸和熱處理有關(guān)， 當(dāng)ｍ ? 時(shí)， 4 ?，在此 4?sK＝ mK —— 載荷分配系數(shù)，跨置式，取 1。 vK —— 質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于汽車驅(qū)動(dòng)橋齒輪，當(dāng)齒輪接觸良好，周節(jié)及徑向 跳動(dòng)精度高時(shí)，可取 。 b —— 計(jì)算齒輪的齒面寬， 18mm、 20mm。 m —— 端面模數(shù)， 3mm。 J —— 計(jì)算彎曲應(yīng)力的綜合系數(shù)（或幾何系數(shù)），它綜合考慮了齒形系數(shù)。 載荷作用點(diǎn)的位置、載荷在齒間的分布、有效齒面寬、應(yīng)力集中系數(shù)及慣性系數(shù)等對(duì)彎曲應(yīng)力計(jì)算的影響。計(jì)算彎曲應(yīng)力時(shí)本 應(yīng)采用輪齒中點(diǎn)圓周力與中點(diǎn)端面黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 模數(shù)，今用大端模數(shù)，而在綜合系數(shù)中進(jìn)行修正。按圖 21 選取小齒輪的 J ＝ . 按上式 48 8333181 31 ????? ??????N/ 2mm 700N/ 2mm 32 ???? ?????? N/ 2mm 700N/ 2mm 所以主減速器齒輪滿足彎曲 強(qiáng)度要求。 輪齒的表面接觸強(qiáng)度計(jì)算 錐齒輪的齒面接觸應(yīng)力為 bJK KKKKC vfmspj 30z1102D T ??? N/ 2mm （ ） 式中： T —— 主動(dòng)齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩； T1 = m。T2 =522N m. pC—— 材料的彈性系數(shù)，對(duì)于鋼制齒輪副取 21N /mm。 0K ， vK ， mK —— 與上一式相同； sK —— 尺寸系數(shù)，它考慮了齒輪的尺寸對(duì)其淬透性的影響，在缺乏經(jīng)驗(yàn)的情況下，可取 ； fK —— 表面質(zhì)量系數(shù)，決定于齒面最 后加工的性質(zhì)（如銑齒，磨齒等），即表面粗糙度及表面覆蓋層的性質(zhì)（如鍍銅，磷化處理等）。一般情況下，對(duì)于制造精確的齒輪可取 J —— 計(jì)算接觸應(yīng)力的綜合系數(shù)（或稱幾何系數(shù)）。它綜合考慮了嚙合齒面的相對(duì)曲率半徑、載荷作用的位置、輪齒間的載荷分配系數(shù)、有效尺寬及慣性系數(shù)的因素的影響，按圖 22 選取 J = 按上式 31 ?? ???????? j=〈 2800N/ 2mm 32 ?? ???????? j=2573〈 2800N/ 2mm 所以均滿足要求。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 汽車在行使過程中，左右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過的路程往往是不相等的，左右兩輪胎內(nèi)的氣壓不等、胎面磨損不均勻、兩車輪上的負(fù)荷不均勻而引起車輪滾動(dòng)半徑不相等；左右兩輪接觸的路面條件不同，行使阻力不等等。這樣，如果驅(qū)動(dòng)橋的左、右車輪剛性連接，則不論轉(zhuǎn)彎行使或直線行使，均會(huì)引起車輪在路面上的滑移或滑轉(zhuǎn)，一方面會(huì)加劇輪胎磨損、功率 和燃料消耗，另一方面會(huì)使轉(zhuǎn)向沉重，通過性和操縱穩(wěn)定性變壞。為此，在驅(qū)動(dòng)橋的左右車輪間都裝有輪間差速器。 差速器是個(gè)差速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用來在兩輸出軸間分配轉(zhuǎn)矩，并保證兩輸出軸有可能以不同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，用來保證各驅(qū)動(dòng)輪在各種運(yùn)動(dòng)條件下的動(dòng)力傳遞，避免輪胎與地面間打滑。差速器按其結(jié)構(gòu)特征可分為齒輪式、凸輪式、蝸輪式和牙嵌自由輪式等多種形式。 差速器結(jié)構(gòu)形式選擇 汽車上廣泛采用的差速器為對(duì)稱錐齒輪式差速器，具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量較小等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。它可分為普通錐齒輪式差速器、摩擦片式差速器和強(qiáng)制鎖止式差速器。 普通齒輪式差速器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為齒輪式。齒輪差速器要圓錐齒輪式和圓柱齒輪式兩種。 強(qiáng)制鎖止式差速器就是在對(duì)稱式錐齒輪差速器上設(shè)置差速鎖。當(dāng)一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)時(shí)，可利用差速鎖使差速器不起差速作用。差速鎖在軍用汽車上應(yīng)用較廣。 經(jīng)方案論證，差速器結(jié)構(gòu)形式選擇對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器。 普通的對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器由差速器左、右殼， 2 個(gè)半軸齒輪， 4 個(gè)行星齒輪 (少數(shù)汽車采用 3 個(gè)行星齒輪，小型、微型汽車多采用 2 個(gè)行星齒輪 )，行星齒輪軸 (不少裝 4 個(gè)行星齒輪的差逮器采用十字軸結(jié)構(gòu) )，半軸齒輪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(diǎn)，最廣泛地用在轎車、客車和各種公路用載貨汽車上．有些越野汽車也采用了這種結(jié)構(gòu)，但用到越野汽車上需要采取防滑措施。例如加進(jìn)摩擦元件以增大其內(nèi)摩擦，提高其鎖緊系數(shù)；或加裝可操縱的、能強(qiáng)制鎖住差速器的裝置 —— 差速鎖等。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 1， 12軸承； 2螺母； 3， 14鎖止墊片； 4差速器左殼； 5， 13螺栓； 6半軸齒輪墊片； 7半軸齒輪； 8行星齒輪軸； 9行星齒輪；10行星齒輪墊片； 11差速器右殼 圖 普通的對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器 差速器參 數(shù)確定 1． 行星齒輪差速器的確定 1) 行星齒輪數(shù)目的選擇 依照《汽車工程手冊(cè)》，轎車及一般乘用車多用 2 個(gè)行星齒輪，貨車汽車和越野汽車多用 4 個(gè)，少數(shù)騎車用個(gè)行星齒輪。本車差速器應(yīng)選行星齒輪數(shù)為 2 個(gè)（輕載乘用車汽車） 2) 行星齒輪球面半徑 BR 的確定 差速器的尺寸通常決定于 BR ，它就是行星齒輪的安裝尺寸，可根據(jù)公式3 eBB MKR ? 來確定。 3 eBB MKR ? = 3522? = 式中： BK — 行星齒輪球面半徑系數(shù)， BK =~（有四個(gè)行星齒輪的轎車和公路用貨車取小值；有 2 個(gè)行星齒輪的轎車，以及越野汽車、礦用汽車取大值）；在此取 eM — 差速器計(jì)算扭矩。在此為 計(jì)算得 ?BR 24mm 3) 預(yù)選其節(jié)錐距 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 BRA )~(0 ? BR?? ? mm 4) 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)，以使齒輪有較高的強(qiáng)度，行星齒輪的齒數(shù)應(yīng)盡量少，但一般不少于 10。半軸齒輪齒數(shù)取 14~25；半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比多在 ~2范圍內(nèi)；左、右半軸齒輪的齒數(shù)和必須能被行星齒輪的數(shù)目所整除，否則將不能安裝。根據(jù)這些要求初定半軸齒輪齒數(shù)為 15；差速器行星輪個(gè)數(shù)為 2，齒數(shù)為 10。 5) 行星齒輪節(jié)錐角 ? 、模數(shù) m 和節(jié)圓直徑 d 的初步確定 行星齒輪和半軸齒輪的節(jié)錐角 1? 、 2? 計(jì)算如下： ?3 3 .71501a rc ta n1 ??? ?56 .30115a rc ta n2 ??? 6) 大端模數(shù) m 及節(jié)圓直徑 d 的計(jì)算 i n01 i n2 11 0 ????? ?ZAm mm 取 3mm 分度圓直徑 mzd? ， 300131 ???? mzd 行 mm 451532 ???? mzd 半 mm 7) 壓力角 ? 過去汽車差速器齒輪都選用壓力角， ?20 這時(shí)齒高系數(shù)為 1，而最少齒數(shù)為 13。現(xiàn)在大都選用 0322 ?? 的壓力角，齒高系數(shù)為 ，最少齒數(shù)可減少至 10。某些重型汽車也可選用 ?25 壓力角。所以初定壓力角為 ? 8) 行星齒輪安裝孔直徑 ? 及其深度 L 的確定 ? ?nlMce?? 10 3?? () 10522 3 ???? ?? 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 mmL ???? ? 式中： eM — 差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩， ； n — 行星齒輪數(shù)； 2 l — 為行星齒輪支撐面中點(diǎn)到錐頂?shù)木嚯x（ ?? dl ， ?2d 為半軸齒輪齒面寬中點(diǎn)處的直徑，而 ?2d d? ），計(jì)算結(jié)果為 18mm； ? ?c? — 支撐面的許用擠壓應(yīng)力，取為 69N/mm2 。 9) 差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸如下： 表 差速器齒輪幾何參數(shù)表 行星齒輪齒數(shù) 101?z （應(yīng)盡量取小值） 取10 壓力角 0322 ???? 半軸齒輪齒數(shù) 25~142 ?z 且須滿足安裝條件 取 15 軸交角 ??? 90 模數(shù) 3?m 節(jié)圓直徑 3011 ??mzd 4522 ?? mzd 變位系數(shù) 0?x 節(jié)錐角 ?33 .7a rc ta n211 ?? zz?? 12 ???? ?? 齒頂高系數(shù) 0?f 節(jié)錐距 27 m ms in2s in2 22110 ??? ?? ddA 徑向間隙系數(shù) 0?c 周節(jié) 9 . 4 2 4 831 4 1 4 1 ???? mt 齒面寬 11)~(0 ?? Ab 齒頂高 3mm 齒工作高 4 . ???? mhg 齒根高 齒全高 ?h 2． 差速器直齒錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 差速器齒輪主要進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算，對(duì)疲勞壽命則不予考慮，這是因?yàn)樾行驱X輪在工作中經(jīng)常只起等臂推力桿的作用，僅在左、右驅(qū)動(dòng)車輪有轉(zhuǎn)速差時(shí)行星齒輪與半軸齒輪之間才有相對(duì)滾動(dòng)的緣故。 汽車的差速器齒輪的彎曲應(yīng)力為： ? ?wv msw JmZFK KKKT ?? ????? ?????? 22 03102 （ N/mm2 ） （ ） 式中： T — 差速器一個(gè)行星齒輪給予一個(gè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩， ； jT — 主減速從動(dòng)輪所傳遞的扭矩； n — 行星齒輪數(shù)目； 2Z — 半軸齒輪齒數(shù)； 0K — 超載系數(shù)，一般載貨汽車、礦用汽車和越野汽車，以及液力傳動(dòng)的各類汽車均取 10?K ； vK — 質(zhì)量系數(shù)，對(duì)驅(qū)動(dòng)橋齒輪可取 1?vK ； sK — 尺寸系數(shù)，當(dāng)端面模數(shù) ?m mm 時(shí)，取 44 ??? mK s ； mK — 載荷分配系數(shù)，當(dāng)兩個(gè)齒輪均為騎馬式支撐時(shí)， ~?mK 取 ； F 、 m —— 分別為計(jì)算齒輪的齒面寬（ mm）、和模數(shù)； J — 汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力計(jì)算用的綜合系數(shù)；查表為 ? ?w? — 許用彎曲應(yīng)力為 980N/mm2 ； 當(dāng) T。為 ，