【導讀】縱向力，橫向力及其力矩。其質(zhì)量，性能的好壞直接影響整車的安全性，經(jīng)濟性、舒。產(chǎn)品，確保設計的重型卡車驅(qū)動橋經(jīng)濟、實用、安全、可靠。第2章總體方案設計…………………

　　

【正文】 ???? () 式中， 1 9 8 o t212 ??? zzi? ，求出 ?mR mm。 (2) 小齒輪在齒面寬中點處的分度圓半徑 22111 s i nt a nc o s miim RzzR ???????? ?????? ??? () 25 式中， ??? 451? ， ?E mm， 5 4 ins in22 ????mii RE ?? ， 代入，算出， ?mR mm。 (3) 輪齒 收縮系數(shù) RT 當 時，121?z RT = 1z +；當 121?z 時， RT = 本設計中， 1z =9，代入， RT = (4) 小齒輪節(jié)錐角 1? 11 tansintan ??? ? () 式中，122c ottanmim RR E ???? =， 2 ?? 代入，算出 6354151 ?????? 。 (5) 大齒輪齒頂高 ?2h ? ? 2022 s in ?mm AAhh ????? () 220 ?dA ? () 式中 0A —— 大齒輪節(jié)錐距， ； ??h mm； (6) 大齒輪齒跟高 ?2h ? ? 2022 s in ?mm AAhh ????? () 式中 ?2mh —— 大齒輪齒寬中點處齒跟高 ??h (7) 徑向間隙 ??? gmhC () 26 其中， 222 c oszkRh mgm ?? =， s in 222 ?FdR m ?? =。 212 zzi ?? ,求出 i2? =176。 代入，求出 C = (8) 大齒輪齒全高 ????? hhh mm () (9) 大齒輪齒工作高 ??? Chh g mm () (10) 大齒輪的面錐角 ???? ??? () (11) 大齒輪的根錐角 ???? ??? R () (12) 大齒輪外圓直徑 os 2202 ??? ?hd mm () (13) 小齒輪面錐角 sco ss in 201 ?? ??? R () ?? ? (14) 小齒輪的根錐角 sco ss in 021 ?? ??? R () ?? ? (15) 小齒 輪的齒頂高和齒根高 齒頂高 : 27 21 ???? Chh gmm () 齒根高 : ????? hhh mm () 表 主減速器雙曲面齒輪的幾何尺寸參數(shù)表 序 號 項 目 符 號 數(shù)值 1 主動齒輪齒數(shù) 1z 9 2 從動齒輪齒數(shù) 2z 37 3 端面模數(shù) m 8 4 主動齒輪齒面寬 1F 59mm 5 從動齒輪齒面寬 2F 46 mm 6 主動齒輪節(jié)圓直徑 1d 168mm 7 從動齒輪節(jié)圓直徑 2d 296mm 8 主動齒輪節(jié)錐角 1? 176。 9 從動齒輪節(jié)錐角 2? 176。 10 節(jié)錐距 0A 11 偏移距 E 12 主動齒輪中點螺旋角 1? 45176。 13 從動齒輪中點螺旋角 2? 42176。 14 平均螺旋角 ? 176。 15 刀盤名義半徑 dr 16 從動齒輪齒頂角 2? 176。 17 從動齒輪齒根角 2? 176。 28 18 主動齒輪齒頂高 ?1h 19 從動齒輪齒頂高 ?2h mm 20 主動齒輪齒根高 ?1h 21 從動齒輪齒根高 ?2h 22 法向壓力角 ? 22176。30′ 23 徑向間隙 C 24 從動齒輪的齒工作高 gh 25 主動齒輪的面錐角 01r 176。 26 從動齒輪的面錐角 02r 176。 27 主動齒輪的根錐角 1R? 176。 28 從動齒輪的根錐角 2R? 176。 29 最小齒側(cè)間隙允許值 minB 30 齒頂高系數(shù) aK 圖 （ ） 表示雙曲面齒輪副的理論安裝距與另外幾個尺寸參數(shù)的關系 圖 雙曲面齒輪副的安裝尺寸 29 主減速器雙曲面齒輪的強度計算 在完成主減速器齒輪的幾何計算之后，應對其強度進行計算，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首先了解齒輪的破壞形式及其影響因素。 齒輪的損壞形式及壽命 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力最大。 (a) 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 彎曲應力。如果最高應力點的應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。隨著載荷循環(huán)次數(shù)的增加，裂紋不斷擴大，最后導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。 (b) 過載折斷 ：由于設計不當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。此外，由于裝配的齒側(cè)間隙調(diào)節(jié)不當、安裝剛度不足、安裝位置不對等原因，使輪齒表面接觸區(qū)位置偏向一端，輪齒受到局部集中載荷時，往往會使一端（經(jīng)常是大端）沿斜向產(chǎn)生齒端折斷。各種形式的過載折斷的斷面均為粗糙的新斷面。為了防止輪齒折斷，應使其具有足夠的彎曲強度，并選擇適當?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。 (a) 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，甚至會逐漸使齒面成塊剝落，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 30 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，減小其接觸應力。在允許的范圍內(nèi)適當加大齒面寬也是一種辦法。 (b) 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。當滲碳齒輪熱處理不當使?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時，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。 （ 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力不超過 ／mm2 。 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，而與汽車預期壽命期間出現(xiàn)的峰值載荷 關系不大。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力，不能作為疲勞損壞的依據(jù) ]10[ 。 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： 31 2bPp? () 式中 ： P —— 作用在齒輪上的圓周力，按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩 maxeT 和最大附著力矩 rG?2 兩種載荷工況進行計算， N； 2b —— 從動齒輪的齒面寬。 (a) 按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩計算時： 213m a x210bdiTp ge ?? () 式中 ： maxeT —— 發(fā)動機輸出的最大轉(zhuǎn)矩，在此取 gi —— 變速器的傳動比 1d —— 主動齒輪節(jié)圓直徑 168mm 2b —— 從動齒輪齒面寬 46mm 按上式等于 ／ mm (a) 按最大附著力矩計算時： 2232210bdrGp r ?? ? () 式中 ： 2G —— 汽車滿載時一個驅(qū)動 橋給水平地面的最大負荷，對于后驅(qū)動橋還應考慮汽車最大加速時的負荷增加量，在此取 127400N； ?—— 輪胎與地面的附著系數(shù)，在此取 ； r —— 輪胎的滾動半徑 。 按上式等于 ／ mm。 在現(xiàn)代汽車的設計中，由于材質(zhì)及加工工藝等制造質(zhì)量的提高，單位齒長上的圓周力有時提高許用數(shù)據(jù)的 20%～ 25%。 載貨汽車許用圓周力為 1429N/mm,經(jīng)驗算以上兩數(shù)據(jù)都在許用范圍內(nèi) ]11[ 。 輪齒的彎曲強度計算 32 汽車主減速器錐齒輪的齒根彎曲應力為 JmzbK KKKTv ms???? ?????? 203102? () 式中 ： T —— 該齒輪的計算轉(zhuǎn)矩 為 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 .61?m 時，在此等于 ； mK —— 載荷分配系數(shù)，當兩個齒輪均用騎馬式支承型式時， mK ＝ ～ 當一個齒輪用騎馬 式式支承時取 ～ 。支承剛度大時取最小值； vK —— 質(zhì)量系數(shù)，對于汽車驅(qū)動橋齒輪，當齒輪接觸良好，周節(jié)及徑向跳動精度高時，可取 ； z —— 計算齒輪的齒數(shù)； m —— 端面模數(shù)； b —— 計算齒輪齒面寬； J —— 計算彎曲應力的綜合系數(shù)（或幾何系數(shù)），它綜合考慮了齒形系數(shù)。 載荷作用點的位置、載荷在齒間的分布、有效齒面寬、應力集中系數(shù)及慣性系數(shù)等對彎曲應力計算的影響。計算彎曲應力時本應采用輪齒中點圓周力與中點端面模數(shù)，今用大端模數(shù)，而在綜合系數(shù)中進行修正。按圖 （ ） 選取小齒輪的 J ＝ ，大齒輪 J ＝ 。 按最小轉(zhuǎn)矩計算時，汽車主減速器齒輪的許用彎曲應力為 700MPa，按平均轉(zhuǎn)矩計算時，許用彎曲應力為 。 按上式 M p aM