【導(dǎo)讀】身之間的作用力。它的性能好壞直接影響整車性能，而對于載重汽車顯得尤為重要。動橋已經(jīng)成為未來載重汽車的發(fā)展方向。驅(qū)動橋設(shè)計應(yīng)主要保證汽車在給定的條件下。具有最佳的動力性和燃油經(jīng)濟性。本設(shè)計根據(jù)給定的參數(shù)，按照傳統(tǒng)設(shè)計方法并參考。驅(qū)動橋設(shè)計過程中基本保證結(jié)構(gòu)合理，符合實際應(yīng)用，總成及零部件的設(shè)計。保養(yǎng)方便，機件工藝性好，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 的強度計算 損壞形式及壽命 在完成主減速器齒輪的幾何計算之后，應(yīng)對其強度進行計算，以保證其有足夠的強度和壽命以及安全可靠性地工作。在進行強度計算之前應(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的有輪齒折斷、齒面點蝕及剝落、齒面膠合、齒面磨損等。它們的主要特點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度不足而引起的過載折斷。折斷多數(shù)從齒根開始 ，因為齒根處齒輪的彎曲應(yīng)力最大。 ① 疲勞折斷：在長時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)力點的應(yīng)力超過材料的耐久極限，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 19 載荷循環(huán)次數(shù)的增加，裂紋不斷擴大，最后導(dǎo)致輪齒部分地或整個地斷掉。在開始出現(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 過載折斷：由于設(shè)計 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，使載荷超過了齒輪彎曲強度所允許的范圍，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） 齒面的點蝕及剝落 齒面的疲勞點蝕及剝落是齒輪的主要破壞形式之一，約占損壞報廢齒輪的 70%以上。它主要由于表面接觸強度不足而引起的。 ① 點蝕：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)點附近，特別在小齒輪節(jié)圓以下的齒根區(qū)域內(nèi)開始，形成極小的齒面裂紋進而發(fā)展成淺凹坑，形成這種凹坑或麻點的現(xiàn)象就稱為點蝕。一般首先產(chǎn)生在幾個齒上。在齒輪繼續(xù)工作時，則擴大凹坑的尺寸及數(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滑效果是提高抗點蝕的有效方法，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度不夠。例如滲碳齒輪表面層太薄、心部硬度不夠等都會引起齒面剝落。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，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。 （ 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)在一起后又撕下來所造成的表面損壞現(xiàn)象和擦傷現(xiàn)象稱為膠合。 它多出現(xiàn)在齒頂附近，在與節(jié)錐齒線的垂直方向產(chǎn)生撕裂或擦傷痕跡。輪齒的膠合強度是按齒面接觸點的臨界溫度而定，減小膠合現(xiàn)象的方法是改善潤滑條件等。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 20 （ 4） 齒面磨損 這是輪齒齒面間相互滑動、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。汽車主減速器及差速器齒輪在新車跑合期及長期使用中按規(guī)定里程更換規(guī)定的潤滑油并進行清洗是防止不正常磨損的有效方法。 汽車驅(qū)動橋的齒輪，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蝕引起的剝落。在要求使用壽命為 20 萬千米或以上時，其循環(huán)次數(shù)均以超過材料的耐久疲勞次數(shù)。因此，驅(qū)動橋齒輪的許用彎曲應(yīng)力不超過 ／mm2 .表 給出了汽車驅(qū)動橋齒輪的許用應(yīng)力數(shù)值。 表 汽車驅(qū)動橋齒輪的許用應(yīng)力 ( N／ mm2 ) 計算載荷 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（即平均計算轉(zhuǎn)矩）有關(guān)，而與汽車預(yù)期壽命期間出現(xiàn)的峰值載荷關(guān)系不大。汽車驅(qū)動橋的最大輸出轉(zhuǎn)矩和最大附著轉(zhuǎn)矩并不是使用中的持續(xù)載荷，強度計算時只能用它來驗算最大應(yīng)力，不能作為疲勞損壞的依 據(jù) [9]。 主減速器螺旋 錐齒輪 的強度計算 （ 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，即 FPp? （ ） 式中 ： p ——單位齒長上的圓周力， N/mm； P——作用在齒輪上的圓周力， N，按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩 maxeT 和最大附著力矩 rrG?2兩種載荷工況進行計算 。 按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩計算時： FdiTp ge????21013max （ ） 式中： maxeT ——發(fā)動機輸出的最大轉(zhuǎn)矩，在此取 201 mN? ； gi ——變速器的傳動比； 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 21 1d ——主動齒輪節(jié)圓直徑，在此取 49mm.； 按上式 計算一檔時： 8 650249 0 1 3 ?????p N／ mm 直接檔時： 50249101201 3 ?????p N／ m。 表 許用單位齒長上的圓周力 ??p (N／ mm) 一檔 二檔 直接檔 轎車 893 536 321 載貨汽車 1429 250 公共汽車 982 214 牽引汽車 536 250 按最大附著力矩計算時 ： FdrGp r?????210232 ? （ ） 式中： 2G ——汽車滿載時一個驅(qū)動橋給水平地面的最大負(fù)荷，對于后驅(qū)動橋還應(yīng)考慮汽車最大加速時的負(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)動機最大轉(zhuǎn)矩的限制 p 最大只有 N/mm 可知， 校核成功。 （ 2） 輪齒的彎曲強度計算 汽車主減速器 螺旋錐齒輪 輪齒的計算彎曲應(yīng)力 )/( 2mmNw? 為 JmzFK KKKTv mSjw ???? ?????? 203102? （ ） 式中 ： jT ——齒輪計算轉(zhuǎn)矩 mN? ，對從動齒輪，取 ?jT ， jeT 較小的者即jeT = mN? 和 jmT = mN? 來計算；對主動齒輪應(yīng)分別除以傳動效類別 檔位 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 22 率和傳動比得 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)，對于汽車驅(qū)動橋齒輪，檔齒輪接觸良好、節(jié)及徑向跳動精度高時，取 1； J——計算彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)，見圖 ， 1J =， 2J =。 圖 彎曲計算用綜合系數(shù) J 按 jeT 計算 ： 主動錐齒輪彎曲應(yīng)力 1w? = N／ mm2 700 N／ mm2 從動 錐 齒輪 彎曲 應(yīng)力 2w? = N／ mm2 700 N／ mm2 按 jmT 計算 ： 主動錐齒輪彎曲應(yīng)力 1w? = N／ mm2 N／ mm2 從動錐齒輪彎曲應(yīng)力 2w? = N／ mm2 ／ mm2 綜上所述 由表 ，計算的齒輪滿足彎曲強度的要求。 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 23 （ 3） 輪齒的接觸強度計算 螺旋錐齒輪 齒面的計算接觸應(yīng)力 j? （ N／ mm2 ） 為： JFK KKKKTdC v fmsjzpj ?? ???????301102? （ ） 式中： jzT ——主動齒輪計算轉(zhuǎn)矩分別為 1jeT = mN? ， 1jmT = mN? ； pC ——材料的彈性系數(shù)，對于鋼制齒輪副取 mmN /21 ； 1d ——主動齒輪 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齒輪齒寬 50mm； J—— 計算應(yīng)力的綜合系數(shù)， J =，見圖 所示 。 圖 接觸強度計算綜合系數(shù) J 按 jeT 計算， j? =2800 N／ mm2 大齒輪齒數(shù) 2z 小齒輪齒數(shù) 1z 接觸強度計算用 J 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 24 按 jmT 計算， j? =1750 N／ mm2 由表 輪齒齒面接觸強度滿足校核 。 （ 4）主動 齒 輪軸的彎矩 如圖 所示為主動齒輪受力及彎矩圖。 圖 主動齒輪軸彎矩圖 危險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 ——主動齒輪計算轉(zhuǎn)矩為 mN? M ——危險截面彎矩，主動齒輪徑向力為 。 經(jīng)計算， ?? =??? =230MPa 所以主動齒輪軸滿足要求。 主減速器的軸承計算 軸承的計算主要是計算軸承的壽命。 設(shè)計時，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，然后驗算軸承壽命。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齒輪上的力 如圖 所示 錐齒輪在工作過程中，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、沿齒輪軸線方向的軸向力及垂直于齒輪軸線的黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 25 變速器 檔位 if Tf 徑向力。 圖 主動錐齒輪工作時受力情況 為計算作用在齒輪的圓周力，首先需要確定計算轉(zhuǎn)矩。汽車在行駛過程中，由于變速器擋位的改變，且發(fā)動機也不全處于最大轉(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 進行 計算。作用在主減速器主動錐齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩可按下式計算 [10]： 313333332223111m a x 100100100100100 1 ?????????????????? ????????????????????????????? TRgRiRTgiTgiTgied fiffiffiffifTT ? () 式中： maxeT ——發(fā)動機最大轉(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 ——變速器各擋的傳動比 ， ， ， ， 1； 1Tf ， 2Tf … TRf ——變速器在各擋時的發(fā)動機的利用率，可參考表 選取 50％，60％， 70％， 70％， 60％ 。 表 if 及 Tf 的 參考值 車型 轎車 公共汽車 載貨汽車 III 擋 IV 擋 IV 擋 IV 擋 帶 超速檔 IV擋 IV 擋 帶