【導(dǎo)讀】身之間的作用力。它的性能好壞直接影響整車(chē)性能，而對(duì)于載重汽車(chē)顯得尤為重要。動(dòng)橋已經(jīng)成為未來(lái)載重汽車(chē)的發(fā)展方向。驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)應(yīng)主要保證汽車(chē)在給定的條件下。具有最佳的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。本設(shè)計(jì)根據(jù)給定的參數(shù)，按照傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法并參考。驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)過(guò)程中基本保證結(jié)構(gòu)合理，符合實(shí)際應(yīng)用，總成及零部件的設(shè)計(jì)。保養(yǎng)方便，機(jī)件工藝性好，制造容易。

　　

【正文】 a 1a?=176。 2a? =176。 18 根錐角 1f?= 11 ??? 2f? = 22 ?? ? 1f? =176。 2f? =176。 19 外 圓直徑 1111 co s2 ?aa hdd ?? 2ad = 221 cos2 ?ahd ? 1ad = 2ad = 20 節(jié)錐頂點(diǎn)止齒輪外緣距離 11201 sin2 ?? ahd ?? 2102 d?? 22sin?ah? 01? = 02? = 21 理論弧齒厚 21 sts ?? mSs k?2 1s = 2s = 22 齒側(cè)間隙 B=~ 23 螺旋角 ? ? =35176。 螺旋錐齒輪 的強(qiáng)度計(jì)算 損壞形式及壽命 在完成主減速器齒輪的幾何計(jì)算之后，應(yīng)對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，以保證其有足夠的強(qiáng)度和壽命以及安全可靠性地工作。在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算之前應(yīng)首先了解齒輪的破壞形式及其影響因素。 齒輪的損壞形式常見(jiàn)的有輪齒折斷、齒面點(diǎn)蝕及剝落、齒面膠合、齒面磨損等。它們的主要特點(diǎn)及影響因素分述如下： （ 1） 輪齒折斷 主要分為疲勞折斷及由于彎曲強(qiáng)度不足而引起的過(guò)載折斷。折斷多數(shù)從齒根開(kāi)始 ，因?yàn)辇X根處齒輪的彎曲應(yīng)力最大。 ① 疲勞折斷：在長(zhǎng)時(shí)間較大的交變載荷作用下，齒輪根部經(jīng)受交變的彎曲應(yīng)力。如果最高應(yīng)力點(diǎn)的應(yīng)力超過(guò)材料的耐久極限，則首先在齒根處產(chǎn)生初始的裂紋。隨著黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 載荷循環(huán)次數(shù)的增加，裂紋不斷擴(kuò)大，最后導(dǎo)致輪齒部分地或整個(gè)地?cái)嗟簟Ｔ陂_(kāi)始出現(xiàn)裂紋處和突然斷掉前存在裂紋處，在載荷作用下由于裂紋斷面間的相互摩擦，形成了一個(gè)光亮的端面區(qū)域，這是疲勞折斷的特征，其余斷面由于是突然形成的故為粗糙的新斷面。 ② 過(guò)載折斷：由于設(shè)計(jì) 不當(dāng)或齒輪的材料及熱處理不符合要求，或由于偶然性的峰值載荷的沖擊，使載荷超過(guò)了齒輪彎曲強(qiáng)度所允許的范圍，而引起輪齒的一次性突然折斷。 為了防止輪齒折斷，應(yīng)使其具有足夠的彎曲強(qiáng)度，并選擇適當(dāng)?shù)哪?shù)、壓力角、齒高及切向修正量、良好的齒輪材料及保證熱處理質(zhì)量等。齒根圓角盡可能加大，根部及齒面要光潔。 （ 2） 齒面的點(diǎn)蝕及剝落 齒面的疲勞點(diǎn)蝕及剝落是齒輪的主要破壞形式之一，約占損壞報(bào)廢齒輪的 70%以上。它主要由于表面接觸強(qiáng)度不足而引起的。 ① 點(diǎn)蝕：是輪齒表面多次高壓接觸而引起 的表面疲勞的結(jié)果。由于接觸區(qū)產(chǎn)生很大的表面接觸應(yīng)力，常常在節(jié)點(diǎn)附近，特別在小齒輪節(jié)圓以下的齒根區(qū)域內(nèi)開(kāi)始，形成極小的齒面裂紋進(jìn)而發(fā)展成淺凹坑，形成這種凹坑或麻點(diǎn)的現(xiàn)象就稱(chēng)為點(diǎn)蝕。一般首先產(chǎn)生在幾個(gè)齒上。在齒輪繼續(xù)工作時(shí)，則擴(kuò)大凹坑的尺寸及數(shù)目，甚至?xí)饾u使齒面成塊剝落，引起噪音和較大的動(dòng)載荷。在最后階段輪齒迅速損壞或折斷。減小齒面壓力和提高潤(rùn)滑效果是提高抗點(diǎn)蝕的有效方法，為此可增大節(jié)圓直徑及增大螺旋角，使齒面的曲率半徑增大，減小其接觸應(yīng)力。在允許的范圍內(nèi)適當(dāng)加大齒面寬也是一種辦法。 ② 齒面剝落：發(fā)生在滲碳等表面淬硬的齒面上，形成沿齒面寬方向分布的較點(diǎn)蝕更深的凹坑。凹坑壁從齒表面陡直地陷下。造成齒面剝落的主要原因是表面層強(qiáng)度不夠。例如滲碳齒輪表面層太薄、心部硬度不夠等都會(huì)引起齒面剝落。當(dāng)滲碳齒輪熱處理不當(dāng)使?jié)B碳層中含碳濃度的梯度太陡時(shí)，則一部分滲碳層齒面形成的硬皮也將從齒輪心部剝落下來(lái)。 （ 3） 齒面膠合 在高壓和高速滑摩引起的局部高溫的共同作用下，或潤(rùn)滑冷卻不良、油膜破壞形成金屬齒表面的直接摩擦?xí)r，因高溫、高壓而將金屬粘結(jié)在一起后又撕下來(lái)所造成的表面損壞現(xiàn)象和擦傷現(xiàn)象稱(chēng)為膠合。 它多出現(xiàn)在齒頂附近，在與節(jié)錐齒線(xiàn)的垂直方向產(chǎn)生撕裂或擦傷痕跡。輪齒的膠合強(qiáng)度是按齒面接觸點(diǎn)的臨界溫度而定，減小膠合現(xiàn)象的方法是改善潤(rùn)滑條件等。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 （ 4） 齒面磨損 這是輪齒齒面間相互滑動(dòng)、研磨或劃痕所造成的損壞現(xiàn)象。規(guī)定范圍內(nèi)的正常磨損是允許的。研磨磨損是由于齒輪傳動(dòng)中的剝落顆粒、裝配中帶入的雜物，如未清除的型砂、氧化皮等以及油中不潔物所造成的不正常磨損，應(yīng)予避免。汽車(chē)主減速器及差速器齒輪在新車(chē)跑合期及長(zhǎng)期使用中按規(guī)定里程更換規(guī)定的潤(rùn)滑油并進(jìn)行清洗是防止不正常磨損的有效方法。 汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋的齒輪，承受的是交變 負(fù)荷，其主要損壞形式是疲勞。其表現(xiàn)是齒根疲勞折斷和由表面點(diǎn)蝕引起的剝落。在要求使用壽命為 20 萬(wàn)千米或以上時(shí)，其循環(huán)次數(shù)均以超過(guò)材料的耐久疲勞次數(shù)。因此，驅(qū)動(dòng)橋齒輪的許用彎曲應(yīng)力不超過(guò) ／mm2 .表 給出了汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋齒輪的許用應(yīng)力數(shù)值。 表 汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋齒輪的許用應(yīng)力 ( N／ mm2 ) 計(jì)算載荷 主減速器齒輪的 許用彎曲應(yīng)力 主減速器 齒輪的許用接觸應(yīng)力 差速器齒輪的許用彎曲應(yīng)力 jeT ， ?jT 中的較小者 700 2800 980 jmT 1750 實(shí)踐表明，主減速器齒輪的疲勞壽命主要與最大持續(xù)載荷（即平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩）有關(guān)，而與汽車(chē)預(yù)期壽命期間出現(xiàn)的峰值載荷關(guān)系不大。汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋的最大輸出轉(zhuǎn)矩和最大附著轉(zhuǎn)矩并不是使用中的持續(xù)載荷，強(qiáng)度計(jì)算時(shí)只能用它來(lái)驗(yàn)算最大應(yīng)力，不能作為疲勞損壞的依 據(jù) [9]。 主減速器螺旋 錐齒輪 的強(qiáng)度計(jì)算 （ 1） 單位齒長(zhǎng)上的圓周力 在汽車(chē)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(zhǎng)圓周力來(lái)估算，即 FPp? （ ） 式中 ： p ——單位齒長(zhǎng)上的圓周力， N/mm； P——作用在齒輪上的圓周力， N，按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 maxeT 和最大附著力矩 rrG?2兩種載荷工況進(jìn)行計(jì)算 。 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)： FdiTp ge????21013max （ ） 式中： maxeT ——發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩，在此取 201 mN? ； gi ——變速器的傳動(dòng)比； 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 1d ——主動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑，在此取 49mm.； 按上式 計(jì)算一檔時(shí)： 8 650249 0 1 3 ?????p N／ mm 直接檔時(shí)： 50249101201 3 ?????p N／ m。 表 許用單位齒長(zhǎng)上的圓周力 ??p (N／ mm) 一檔 二檔 直接檔 轎車(chē) 893 536 321 載貨汽車(chē) 1429 250 公共汽車(chē) 982 214 牽引汽車(chē) 536 250 按最大附著力矩計(jì)算時(shí) ： FdrGp r?????210232 ? （ ） 式中： 2G ——汽車(chē)滿(mǎn)載時(shí)一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋給水平地面的最大負(fù)荷，對(duì)于后驅(qū)動(dòng)橋還應(yīng)考慮汽車(chē)最大加速時(shí)的負(fù)荷增加量，在此取 40180N； ?——輪胎與地面的附著系數(shù)，在此取 ； r ——輪胎的滾動(dòng)半徑，在此取 ； 按上式 0 3? ????p = N／ mm。 雖然附著 力矩產(chǎn)生的 p 很大，但由于發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的限制 p 最大只有 N/mm 可知， 校核成功。 （ 2） 輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算 汽車(chē)主減速器 螺旋錐齒輪 輪齒的計(jì)算彎曲應(yīng)力 )/( 2mmNw? 為 JmzFK KKKTv mSjw ???? ?????? 203102? （ ） 式中 ： jT ——齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩 mN? ，對(duì)從動(dòng)齒輪，取 ?jT ， jeT 較小的者即jeT = mN? 和 jmT = mN? 來(lái)計(jì)算；對(duì)主動(dòng)齒輪應(yīng)分別除以傳動(dòng)效類(lèi)別 檔位 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 率和傳動(dòng)比得 1jeT = mN? ， 1jmT = mN? ； 0K ——超載系數(shù) ， ； sK ——尺寸系數(shù) sK =4=； mK ——載荷分配系數(shù) 取 mK =1； vK ——質(zhì) 量系數(shù)，對(duì)于汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋齒輪，檔齒輪接觸良好、節(jié)及徑向跳動(dòng)精度高時(shí)，取 1； J——計(jì)算彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)，見(jiàn)圖 ， 1J =， 2J =。 圖 彎曲計(jì)算用綜合系數(shù) J 按 jeT 計(jì)算 ： 主動(dòng)錐齒輪彎曲應(yīng)力 1w? = N／ mm2 700 N／ mm2 從動(dòng) 錐 齒輪 彎曲 應(yīng)力 2w? = N／ mm2 700 N／ mm2 按 jmT 計(jì)算 ： 主動(dòng)錐齒輪彎曲應(yīng)力 1w? = N／ mm2 N／ mm2 從動(dòng)錐齒輪彎曲應(yīng)力 2w? = N／ mm2 ／ mm2 綜上所述 由表 ，計(jì)算的齒輪滿(mǎn)足彎曲強(qiáng)度的要求。 求 綜 合 系 數(shù) J 的 齒 輪 齒 數(shù) 相嚙合齒輪的齒數(shù) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 （ 3） 輪齒的接觸強(qiáng)度計(jì)算 螺旋錐齒輪 齒面的計(jì)算接觸應(yīng)力 j? （ N／ mm2 ） 為： JFK KKKKTdC v fmsjzpj ?? ???????301102? （ ） 式中： jzT ——主動(dòng)齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩分別為 1jeT = mN? ， 1jmT = mN? ； pC ——材料的彈性系數(shù)，對(duì)于鋼制齒輪副取 mmN /21 ； 1d ——主動(dòng)齒輪 節(jié)圓直徑， 49mm； 0K ， vK ， mK 同 ； sK ——尺寸系數(shù)， sK =1； fK ——表面質(zhì)量系數(shù)，對(duì)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(dòng)齒輪齒寬 50mm； J—— 計(jì)算應(yīng)力的綜合系數(shù)， J =，見(jiàn)圖 所示 。 圖 接觸強(qiáng)度計(jì)算綜合系數(shù) J 按 jeT 計(jì)算， j? =2800 N／ mm2 大齒輪齒數(shù) 2z 小齒輪齒數(shù) 1z 接觸強(qiáng)度計(jì)算用 J 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 按 jmT 計(jì)算， j? =1750 N／ mm2 由表 輪齒齒面接觸強(qiáng)度滿(mǎn)足校核 。 （ 4）主動(dòng) 齒 輪軸的彎矩 如圖 所示為主動(dòng)齒輪受力及彎矩圖。 圖 主動(dòng)齒輪軸彎矩圖 危險(xiǎn)截面上的合成彎曲應(yīng)力為 ： W TMWM 22 ?????? （ ） 式中： W ——彎曲 截面系數(shù) , 323DW ?? ， D=35mm； T ——主動(dòng)齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩為 mN? M ——危險(xiǎn)截面彎矩，主動(dòng)齒輪徑向力為 。 經(jīng)計(jì)算， ?? =??? =230MPa 所以主動(dòng)齒輪軸滿(mǎn)足要求。 主減速器的軸承計(jì)算 軸承的計(jì)算主要是計(jì)算軸承的壽命。 設(shè)計(jì)時(shí)，通常是先根據(jù)主減速器的結(jié)構(gòu)尺寸初步確定軸承的型號(hào)，然后驗(yàn)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(yàn)算軸承壽命之前，應(yīng)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(dòng)齒輪上的力 如圖 所示 錐齒輪在工作過(guò)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(xiàn)方向的軸向力及垂直于齒輪軸線(xiàn)的黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 變速器 檔位 if Tf 徑向力。 圖 主動(dòng)錐齒輪工作時(shí)受力情況 為計(jì)算作用在齒輪的圓周力，首先需要確定計(jì)算轉(zhuǎn)矩。汽車(chē)在行駛過(guò)程中，由于變速器擋位的改變，且發(fā)動(dòng)機(jī)也不全處于最大轉(zhuǎn)矩狀態(tài)，故主減速器齒輪的工作轉(zhuǎn)矩處于經(jīng)常變化中。實(shí)踐表明，軸承的主要損壞形式為疲勞損傷，所以應(yīng)按輸入的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 dT 進(jìn)行 計(jì)算。作用在主減速器主動(dòng)錐齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩可按下式計(jì)算 [10]： 313333332223111m a x 100100100100100 1 ?????????????????? ????????????????????????????? TRgRiRTgiTgiTgied fiffiffiffifTT ? () 式中： maxeT ——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，在此取 201Nm； 1if ， 2if … iRf ——變速器在各擋的使用率，可參考表 選取 ％， 2％， 5％，15％， ％ ； 1gi ， 2gi … gRi ——變速器各擋的傳動(dòng)比 ， ， ， ， 1； 1Tf ， 2Tf … TRf ——變速器在各擋時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)的利用率，可參考表 選取 50％，60％， 70％， 70％， 60％ 。 表 if 及 Tf 的 參考值 車(chē)型 轎車(chē) 公共汽車(chē) 載貨汽車(chē) III 擋 IV 擋 IV 擋 IV 擋 帶 超速檔 IV擋 IV 擋 帶