【導(dǎo)讀】齒輪法向壓力角的選擇?

　　

【正文】 1= 2 3 7 9 0 .6 7 1 0 2 9 4 2 1 .6 6 1 0 2 0 .5 2 5 9 1 2 .2 9 6 4 .7 3 1 5 3 3 4 .2 8165AmR P b R b A daN? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?221 1 1 21 0 .51 2 3 7 9 0 .6 7 6 3 9 4 2 1 .6 6 6 5 0 .5 2 5 9 1 2 .2 9 6 4 .7 3 9 1 8 6 . 62165BmR P c R c A daN? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? 對于 A 軸承壽命進(jìn)行計算 。 由于螺旋方向的原因，在 c 處的軸承只承受徑向力。因此當(dāng)量動載荷為 CR 。. . 因此軸承的額定壽命 L 有： rCL P ???????? （ ） 式中 C — 軸承的額定動載荷，本次設(shè)計初步采用 N2306E 的圓柱滾子軸承，查表有 C =70KN[4]； ? — 壽命指數(shù)，對于圓柱、圓錐滾子軸承取 10/3，對于球軸承取 3[14]。 代入數(shù)字有： 103r70 1000 AAA CL P??? ???? ? ??? ?????? 從動齒輪軸承的轉(zhuǎn)速 n2有： 2 2 .6 6 / m inamrvnrr? （ ） 式中 amv — 汽車的平均行駛速度，對于轎車可以取 55~66km/以取 35~40km/ 代入數(shù)字有：2 2 . 6 6 2 . 6 6 3 7 . 5 1 9 8 . 7 1 / m in0 . 5 0 2amr vnrr ?? ? ? 而主動齒輪軸承的轉(zhuǎn)速124 4 4 4= = 1 9 8 .7 1 1 2 4 9 .0 3 / m in77n n r? ? ? 在實際計算中，以工作小時數(shù)表示軸承的額定壽命，因此有： 61060h LLhn?? 代入數(shù)字有： 6 6110 1 5 7 . 8 0 1 0 21066 0 6 0 1 2 4 9 . 0 3AAh LLhn? ?? ? ?? 假設(shè) 7 萬公里進(jìn)行一次大修，以 ，那么需要用時大約 1867h。所以選擇的軸承符合要求。 對于 B 軸承壽命計算 ： B 處的軸承不是一個軸承，而是一對軸承 [6]。因此在計算當(dāng)量動載荷按按雙列軸承選用。初選的軸承型號為 30313 額定動載荷為 185KN[4]。由于 1 BAR ? .所以當(dāng)量載荷 BP R YA??[4]，查表可以知道 Y取 [4].最后有： 7 = 7 918 2 259 12. 29 372 49. 37B r BP R Y A? ? ? ? ? ? 則有： 103r185 100 0 209 .01372 BBB CL P??? ???? ? ??? ?????? 無需往下算就可以知道，初選的軸承完全符合要求。 . . 圖 110 主減速器軸承的布置尺寸 對 C、 D兩處軸承的壽命進(jìn)行計算：初選圓錐滾子軸承，其型號為 定載荷為 278KN。取 a=385mm， b=221mm， c=164mm。 則軸承受到的徑向力有 ： ? ? ? ?? ? ? ?222 2 2 2221 0 .51 4 6 9 4 .1 4 2 2 1 2 9 4 0 .0 6 2 2 1 0 .5 1 7 3 2 .2 2 4 0 6 .8 9 2 8 0 3 .0 5385CmR P b R b A daN? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?222 2 2 21 0 .51 4 6 9 4 .1 4 1 6 4 2 9 4 0 .0 6 1 6 4 0 .5 1 7 3 2 .2 2 4 0 6 .8 9 2 0 2 7 .7 9385DmR P c R c A daN? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? 由計算結(jié)果可以知道 2 CAR ? ，所以 當(dāng)量載荷 CP R YA??[14]。 查表可以知道 Y取 ： 280 5 173 2 406 94C r CP R Y A? ? ? ? ? ? ?.無需往下算，根據(jù)以上的計算結(jié)果?？梢灾?C、 D 兩處軸承的工作環(huán)境要由于 A、 B兩處的 [7]。而 C、 D兩處軸承所選的軸承的力學(xué)性能由于前者。所以符合要求。 在上圖 110（ b）中可以知道 c處的軸承只承受徑向力。因此采用圓柱滾子軸承。 . . 第二章 差速器 根據(jù)汽車行駛運動學(xué)的要求和實際車輪、道路以及他們之間的相互關(guān)系表明：汽車在行駛過程中左右車輪在同一時 間內(nèi)所滾過的行程往往是有差別的。例如：轉(zhuǎn)彎、即使直線行駛，也有可能因為兩側(cè)車輪所滾過的路面垂向波形的不同，或車輪氣壓、輪胎負(fù)荷、車輪的磨損程度的不同及制造誤差等因素引起滾動半徑不同。如果采用一根整體的驅(qū)動軸將使車輪產(chǎn)生滑移與滑轉(zhuǎn)。這會使輪胎過早磨損，消耗功率和燃料。增加驅(qū)動橋的載荷。，此外由于產(chǎn)生了滑轉(zhuǎn)與滑移。易使汽車在轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性變差。為了解決這些問題就需要差速器 [8]。 差速器的結(jié)構(gòu)與選擇 差速器的選擇應(yīng)根據(jù)所設(shè)計汽車的類型及使用條件出發(fā)。差速器的結(jié)構(gòu)型式有多種，主要的結(jié)構(gòu)見圖 21 圖 21 差速器主要結(jié)構(gòu)類型 對于在公路上和市區(qū)行駛的汽車來說，因路面的情況較好且驅(qū)動輪與地面的附著系數(shù)變化小，因此采用了結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定、制造方面的普通對稱式圓錐行星齒輪差速器。根據(jù)設(shè)計所參考的車型。選擇對稱式圓錐齒輪差速器。 普通對稱式圓錐行星齒輪差速器結(jié)構(gòu)見圖 22 . . 圖 22 差速器結(jié)構(gòu) 差速器齒輪基本參數(shù)選擇 行星齒輪數(shù)目的選擇 轎車常用 2個行星齒輪，載貨汽車和越野車多用 4 個行星齒輪，少數(shù)汽車采用 3 個行星齒輪。本次設(shè)計的參考車型為貨車，因此選擇 4 個行星齒輪 [1]。 行星齒輪 球半徑 RB的確定 圓錐行星齒輪差速器的尺寸通常決定行星齒輪背面的球面半徑 RB，它就是行星齒輪的安裝尺寸，實際上代表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度。 球面半徑可根據(jù)經(jīng)驗公式確定 ： 3B B jR K T? （ ） 式中 BK — 行星齒輪球面半徑系數(shù)， BK =~，對于有 4 個行星齒輪的轎車和公路載 貨汽車取小值；對于有 2 個行星齒輪的橋車以及越野車、礦用汽車取大值。因此在此取 . jT — 計算轉(zhuǎn)矩。 代入數(shù)字有： 332 .7 5 3 8 2 6 1 .0 5 9 3B B jR K T m m? ? ? ? BR 確定后， 即可根據(jù)下式預(yù)選其節(jié)錐距 ： . . 0 ( ~ ) BAR? （ ） 代入數(shù)字有： ≤ 0A ≤ 最后取整有 91. 行星齒輪與半軸齒輪齒輪數(shù)的選擇 為了得到較大模數(shù)從而使齒數(shù)有較高的強度，應(yīng)使行星齒輪的齒數(shù)盡量小，但一般不應(yīng)小于 14~25。半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比多在 ~2 范圍內(nèi) [13]。 因此對于行星齒輪初選 輪嚙合 [8]。應(yīng)注意在任何圓錐行星齒輪差速器中，左、右兩半軸齒輪的齒數(shù)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。根據(jù)初選的數(shù)值有： 18 2247。 4=。 差速器錐形齒輪模數(shù)及半軸齒輪節(jié)圓直徑的初選 初步選出行星齒輪與半軸齒輪節(jié)錐角 12??， ： 011210= a r c ta n a r c ta n 2 9 .0 5 518zz? ?? 022118= a r c ta n a r c ta n 6 0 .9 4 510zz? ?? 式中 z1與 z2分別為行星齒輪與半軸齒輪的齒數(shù)。 再根據(jù)下公式初步求出圓錐齒輪的大端模數(shù)： 00121222s in s in 8 .1 5AAm zz??? ? ?。 最后為了使齒輪具有較大強度取整為 10. . . 因此節(jié)圓直徑 d即可由下式求得： d=zm () 因此行星齒輪節(jié)圓直徑 d1=10 10=100mm 半軸齒輪節(jié)圓直徑 d2=18 10=180mm 壓力角 ? 過去的汽車差速器齒輪都選用 200壓力角，這時的齒高系數(shù)為 為 02230? 的壓力角 [13]，齒高系數(shù)為 ，最小齒數(shù)為 軸齒輪齒后，從而使行星齒輪與半軸齒 輪趨于等強度。由于這種齒形的最小齒數(shù)比壓力角為 200的少 [1]。故可用較大的模數(shù)以提高齒輪強度。 行星齒輪的安裝直徑 ? 及其深度 L 的確定 行星齒輪安裝孔 ? 與行星齒輪軸名義直徑相同，而行星齒輪安裝孔的深度 L就是行星齒輪軸上的支承長度。通常取 ?? ， ? ? 32 0 101 .1cTL nl? ? ? ??? ? ? ?30 10 cT nl? ??? （ ） 式中 0T — 差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩； n — 行星齒輪數(shù)； l — 如圖 23，為行星齒輪支承面中心點到錐頂?shù)木嚯x， ,l d d??? 是半軸齒輪齒面寬中心處的直徑， 2d? ≈ 2d =144； l? 144=72. ? ?c? — 支承面的許應(yīng)力，取為 69MP。 帶入數(shù)字有： ? ? 3 30 10 3 8 2 6 1 . 0 5 1 0 4 1 . 8 31 . 1 1 . 1 6 9 4 7 2cT mmnl? ?? ?? ? ?? ? ? 那么 ?? = =,最后取整為 46mm. . . 圖 23 差速器行星齒輪安裝孔直徑 ? 與其深度 L。 差速 器齒輪的彎曲應(yīng)力 差速器齒輪主要進(jìn)行彎曲強度的計算，而對于疲勞壽命則不考慮，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)動輪有轉(zhuǎn)速差時行星齒輪與半軸齒輪之間才有相對滾動的緣故 [9]。 汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力為 3 0222 1 0 smw v TK K KK Fz m J? ?? () 式中 T — 差速器一個 行星齒輪給予一個半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩 = jTT n? jT — 計算轉(zhuǎn)矩，按 jeT ， jT? 兩者中的較小者和 jmT ；這樣 T 的結(jié)果為 和。最后計算出的 w? 分別要求不 大于 980 與 n — 差速器行星齒輪數(shù)目； 2z — 半軸齒輪數(shù)； 0K — 超載載系數(shù)，由式子 推出取 1； sK — 尺寸系數(shù)，它反映了材料性質(zhì)的不均勻性，與齒輪尺寸及熱處理等因素有關(guān)，當(dāng) m ≥ 時， sK =(m ／ ) 。計算得： . mK — 載荷分配系數(shù)，當(dāng)兩個齒輪均采用跨置式結(jié)構(gòu)： mK =～ ，當(dāng)一個齒輪采用跨置式結(jié)構(gòu)： mK =～ ； . . vK — 質(zhì)量系數(shù)，對于汽車驅(qū)動橋，當(dāng)輪齒接觸良好，齒距及徑向跳動精度高時，vK =； F — 所計算的齒輪齒面寬 (mm)； m — 端面模數(shù)。 分別代入數(shù)字有： 3 302222 1 0 2 1 0 5 7 3 9 . 1 6 1 0 . 8 1 1 1= 8 2 0 . 8 91 2 8 1 8 1 0 0 . 2 2 5smw v TK K KK F z m J? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? 3 302222 1 0 2 1 0 1 4 6 8 . 3 5 1 0 . 8 1 1 1= 2 1 0 . 0 21 2 8 1 8 1 0 0 . 2 2 5smw v TK K KK F z m J? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? 最后計算出的結(jié)果分別小于 980MPa 與 符合。 第三章 驅(qū)動橋車輪的傳動裝置 驅(qū)動車輪的傳動裝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動傳給驅(qū)動車輪。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軸 齒輪與輪轂連接起來 [12]。 半軸的型式 普通非斷開式驅(qū)動橋的半軸，根據(jù)其外端的支承型式見圖 31。因受力的不同而分為半浮式、 3/4 浮式和全浮式。 半浮式半軸 半浮式半軸以靠近外端的軸頸直接支承在置于橋殼外端內(nèi)孔中的軸承上，而端部則以具有錐面的軸頸及鍵與車輪輪轂相固定，或以突緣直接與車輪輪盤及制動鼓相聯(lián)接。因此，半浮式半軸除了傳遞轉(zhuǎn)矩外，還要承受車輪傳來的垂直力Z縱向力 X2及側(cè)向力 Y2所引起的彎矩。由此可見，半浮式半軸承受的載荷復(fù)雜，但其具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、尺寸緊湊、造價低廉等優(yōu)點。用 于質(zhì)量小、使用條件較好、承載負(fù)荷也不大的轎車和輕型載貨汽車 [9]。 3/4 浮式半軸 如圖 32， 3/4 浮式半軸的結(jié)構(gòu)特點是半軸外端僅有一個軸承并裝在驅(qū)動橋. . 殼半軸套管的端部，直接支承著車輪輪轂，而半軸則以其端部與輪轂相固定。由于一個軸承的支承剛度較差，因此這種半軸除了