【導讀】一般由主減速器、差速器、半軸及橋殼四部分組成，其基本功用是增大由傳動。鉛垂力、縱向力和橫向力。齒輪差速器，半軸采用全浮式型式，橋殼采用鑄造整體式橋殼。在本次設計中，主要

　　

【正文】 算。汽車主減速器螺旋錐齒輪輪齒的計算彎曲應力)/( 2mmNw? 為 JmzFK KKKTv mSjw ???? ?????? 203102? （ ） 式中： 0K —— 超載系數(shù) ； sK —— 尺寸系數(shù) mK —— 載荷分配系數(shù) ~； vK —— 質量系數(shù)，對于汽車驅動橋齒輪，檔齒輪接觸良好、節(jié)及徑向跳動精度高時，取 1； （ 2）輪齒的接觸強度計算 螺旋錐齒輪齒面的計算接觸應力 j? （ MPa）為： JFK KKKKTdC v fmsjpj ?? ???????3011102? （ ） 式中： pC —— 材料的彈性系數(shù)，對于鋼制齒輪副取 mmN /21 ； 0K =1， sK =1， mK =， sK =1； fK —— 表面質量系數(shù)，對于制造精確的齒輪可取 1； J—— 計算應力的綜合系數(shù)， 2J =，見圖 所示 。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 22 jm? = jm][? =1750MPa je? = je][? =2800MPa， 故符合要求、校核合理。 圖 應力的綜合系數(shù) 主減速器齒輪的材料及熱處理 汽車驅動橋主減速器的工作相當繁重，與傳動系其他齒輪比較，它具有載荷大、工作時間長、載荷變化多、帶沖擊等特點。其損壞形式主要有齒根彎曲折斷、齒面疲勞點蝕（剝落）、磨損和擦傷等。據(jù)此對驅動橋齒輪的材料及熱處理應有以下要求： （ 1）具有高的彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度以及較好的齒面耐磨性，故 齒表面應有高的硬度； （ 2）輪齒芯部應有適當?shù)捻g性以適應沖擊載荷，避免在沖擊載荷下輪齒根部折斷； （ 3）鋼材的鍛造、切削與熱處理等加工性能良好，熱處理變形小或變形規(guī)律性易控制，以提高產品質量、減少制造成本并降低廢品率； （ 4）選擇齒輪材料的合金元素時要適應我國的情況。例如 :為了節(jié)約鎳、鉻等我國發(fā)展了以錳、釩、硼、鈦、鉬、硅為主的合金結構鋼系統(tǒng)。 汽車主減速器和差速器圓錐齒輪與雙曲面齒輪目前均用滲碳合金鋼制造。常用的鋼號 C r M n M oC r M n Ti 22,20 ， M n V BC rN iM o 20,20 ，及 TiBMn220 ，在本設計中采用了黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 23 CrMnTi20 。 用滲碳合金鋼制造齒輪，經滲碳、淬火、回火后，齒輪表面硬度可高達 HRC58～64，而芯部硬度較低，當 m≤ 8 時為 HRC32～ 45。 對于滲碳深度有如下的規(guī)定：當端面模數(shù) m≤ 5 時，為 ～ 。 由于新齒輪潤滑不良，為了防止齒輪在運行初期產生膠合、咬死或擦傷，防止早期磨損，圓錐齒輪與雙曲面齒輪副草熱處理及精加工后均予以厚度為 ～ ～ 的磷化處理或鍍銅、鍍錫。 這種表面鍍層不應用于補償零件的公差尺寸，也不能代替潤滑 [5]。 對齒面進行噴丸處理有可能提高壽命達 25％。對于滑動速度高的齒輪，為了提高其耐磨性進行滲硫處理。滲硫處理時溫度低，故不會引起齒輪變形。滲硫后摩擦系數(shù)可顯著降低，故即使?jié)櫥瑮l件較差，也會防止齒輪咬死、膠合和擦傷等現(xiàn)象產生。 主減速器軸承的計算 設計時，通常是先根據(jù)主減速器的結構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。 (1)作用在主減速器主動齒輪上的力 齒面寬中點的圓周力 P 為 mdTP 2? （ ） 式中： T—— 作用在該齒輪上的轉矩。主動齒輪的當量轉矩 dT1 ； md —— 該齒輪齒面寬中點的分度圓直徑。 注：汽車在行駛過程中，由于變速器檔位的改變，且發(fā)動機也不盡處于最大轉矩狀態(tài)，因此主減速器齒輪的工作轉矩 處于經常變化中。實踐表明，軸承的主要損壞形式是疲勞損傷，所以應按輸入的當量轉矩進行計算。作用在主減速器主動錐齒輪上的當量轉矩 dT1 可按下式求得： 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 24 3 354322311m a x )100)100()100([100 1 TggTggTgge fiffiffifTT ??????? ? ⅣⅡ （? （ ） 式中： 421 , ggg fff ? —— 變速器 Ⅰ ， Ⅱ ， ? ， Ⅴ 檔使用率為 1％， 3％， 5％， 16％， 75％； ⅤⅡⅠ ， ggg iii ?, —— 變速器的傳動比為 ， ， ， ， ； 421 , TTT fff ? —— 變速器處于 Ⅰ ， Ⅱ ， ? ， Ⅴ 檔時的發(fā)動機轉矩利用率 50％，60％， 70％， 70％， 60％。 對于螺旋錐齒輪 222 s in?Fdd m ?? =（ mm） （ ） 2121 ZZdd mm? =（ mm） （ ） 式中： mm dd 21 , —— 主、從動齒輪齒面寬中點的分度圓直徑； F—— 從動齒輪齒面寬 2? —— 從動齒輪的節(jié)錐角 ? ； 計算得 ： P = 螺旋錐齒輪的軸向力與徑向力 主動齒輪的螺旋方向為左；旋轉方 向為順時針： )c oss i ns i n(t a nc os 111 ????? ???? PA =21729（ N） （ ） )s i ns i nc os(t a nc os 111 ????? ???? PR =（ N） （ ） 從動齒輪的螺旋方向為右： )c oss i ns i n(t a nc os 222 ????? ???? PA=（ N） （ ） )s i ns i nc os(t a nc os 222 ????? ???? PR=（ N） （ ） 式中 ： ? —— 齒廓表面的法向壓力角 ? ； 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 25 21,?? —— 主、從動齒輪的節(jié)錐角 ? ， ? 。 主動錐齒輪選圓錐滾子軸承 (GB/T2971994)：滾動軸承 30207 GB/T2971994 滾動軸承 30208 GB/T2971994 從動齒輪選圓錐滾子 軸承 (GB/T2971994)： 滾動軸承 30208 GB/T2971994 （ 2）主減速器軸承載荷的計算 軸承的軸向載荷，就是上述的齒輪軸向力。而軸承的徑向載荷則是上述齒輪徑向力、圓周力及軸向力這三者所引起的軸承徑向支承反力的向量和。當主減速器的齒輪尺寸、支承型試和軸承位置已確定，并算出齒輪的徑向力、軸向力及圓周力以后，則可計算出軸承的徑向載荷。 懸臂式支承主動錐齒輪的軸承徑向載荷 如圖 （ a）所示軸承 A、 B 的徑向載荷為 212 )()(1 mA dAbRbPaR ???=10957（ N） （ ） 212 )()(1 mB dAcRcPaR ???=（ N） （ ） 懸臂式支撐的主動齒輪 a=， b=51， c=。 式中： P —— 齒面寬中點處的圓周力； A—— 主動齒輪的軸向力； R —— 主動齒輪的徑向力； md1 —— 主動齒輪齒面寬中點的分度圓直徑。 主減速器的潤滑 主 減 速器及差速器的齒輪、軸承以及其他摩擦表面均需潤滑，其中尤其應注意主減速器主動錐齒輪的前軸承的潤滑，因為其潤滑不能靠潤滑油的飛濺來實現(xiàn)。為此，通常是在從動齒輪的前端 靠 近主動齒輪處的主減速殼的內壁上設一專門的集油槽，將飛濺到殼體內壁上的部分潤滑油收集起來再經過近油孔引至前軸承圓錐滾子的小端處，由于圓錐滾子在旋轉時的泵油作用，使?jié)櫥陀蓤A錐滾子的下端通向大端，并經前軸承前端的回油孔流回驅動橋殼中 間的油盆中，使?jié)櫥偷玫窖h(huán)。這樣不但可使軸承得到良好的潤滑、散熱和清洗，而且可以保護前端的油封不被損壞。為了保證有黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 26 足夠的潤滑油流進差速器，有的采用專門的倒油匙。 為了防止因溫度升高而使主減速器殼和橋殼內部壓力增高所引起的漏油，應在主減速器殼上或橋殼上裝置通氣塞，后者應避開油濺所及之處。 加油孔應設置在加油方便之處，油孔位置也決定了油面位置。放油孔應設在橋殼最低處，但也應考慮到汽車在通過障礙時放油塞不易被撞掉 [1]。 本章小結 本章根據(jù)所給參數(shù)確定了主減速器的參數(shù)， 對主減速器齒輪計算載荷的計 算、齒輪參數(shù)的選擇，螺旋錐齒輪的幾何尺寸計算與強度計算 并對主減速器 齒輪的材料及熱處理， 軸承的預緊， 主減速器的 潤滑 等 做了必要的交待。 選擇了機械設計、機械制造的標準參數(shù)。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 27 第 4 章 差速器設計 差速器齒輪的基本參數(shù)選擇 根據(jù)汽車行駛運動學的要求和實際的車輪、道路 的特征， 為了消除由于左右車輪在運動學上的不協(xié)調而產生的弊病，汽車左右驅動輪間都有差速器，保證了汽車驅動橋兩側車輪在行程不等時具有以下不同速度旋轉的特性，從而滿足了汽車行駛運動學的要求 。 差速器作用：分配兩 輸出軸轉矩，保證兩輸出軸有可能以不同角速度轉動。 本次設計選用的 帶摩擦元件的圓錐行星齒輪防滑 差速器 ，該 結構 的特點是具有加大的行星齒輪于半軸齒輪的齒數(shù)差或傳動比。即于普通的圓錐行星齒輪差速器相比較 ， 這類差速器的半軸齒輪于行星齒輪的徑向尺寸的差別明顯地增大 ， 故 適用于本次設計的汽車驅動橋 [2]。 普通對稱式圓錐行星齒輪差速器 （ 如圖 ） 由差速器左殼為整體式 ， 圖 圓錐行星齒輪差速器 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 28 2 個半軸齒輪， 4 個行星齒輪，行星齒輪軸，半軸齒輪以及行星齒輪墊片等組成。由于其結構簡單、工作平穩(wěn)、制造方便、用在公路汽車上也很可靠等優(yōu)點，所以本設計采用該 類似 結構。 由于差速器殼是裝在主減速器從動齒輪上，故在確定主減速器從動齒輪尺寸時，應考慮差速器的安裝。差速器的輪廓尺寸也受到從動齒及主動齒輪導向軸承支座 的限制。普通圓錐齒輪差速器的工作原理圖，如圖 所示 。 圖 圓錐齒輪差速器的工作原理圖 行星齒輪數(shù)目的選擇 該 車 型 多用 4 個行星齒輪。 行星齒輪球面半徑 BR （ mm）的確定 圓錐行星齒輪差速器的尺寸通常決定于行星齒輪背面的球面半徑 BR ，它就是行星齒輪的安裝尺寸，實際上代表了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)經驗 公式來確定： 3 jBB TKR ? =～ （ mm） （ ） 圓整取 BR =35mm 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 29 式中 ： BK —— 行星齒輪球面半徑系數(shù)， ～ ，對于有 2 個行星輪的 轎車以及所有的越野 汽車 和礦用汽車 取 大 值，取 ； BR 確定后，即根據(jù)下式預選其節(jié)錐距： 0A =（ ～ ） BR =～ （ ） 取 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)從而使齒輪有較高的強度，應使行星齒輪的齒數(shù)盡量少，但一般不應少于 10。半軸齒輪的齒數(shù)采用 14～ 25。半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比多在 ～ 2 范圍內。取 1z =10， 2z =20。 在任何圓錐行星齒輪式差速器中，左、右兩半軸齒輪的齒數(shù) RL zz 22 , 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，即應滿足： nzz rL 22? = =10 （ ） 差速器圓錐齒輪模數(shù)及半軸齒輪節(jié)圓直徑的初步確定 先初步求出行星齒輪和半軸齒輪的節(jié)錐角 21,?? ： 。 rc t a n。 rc t a n1221 11 ?? ???? zzzz ?? （ ） 式中 ： 21,zz —— 行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)。 再根據(jù)下式初步求出圓錐齒輪的大端模數(shù)： 22 011 0 s in2s in2 ?? zAzAm ??= （ ） 取標準模數(shù) 6；