【正文】 2. 壓力角 過(guò)去汽車差速器齒輪都選用 。 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 ?? (45) ＝ 10/ ??? ＝ 算出模數(shù)后，節(jié)圓直徑 d 即可由下式求得： mzd? (46) 行星齒輪節(jié)圓直徑 ： mzd? ＝ 11 ? ＝ 半軸齒輪節(jié)圓直徑 ： mzd? ＝ 20? ＝ 齒面寬的選擇 雙曲面齒輪的輪齒面寬ｂ 2(mm)推薦為： bz＝ (～ )A0＝ (～ )? (46) ＝ ～ 式中： d——齒輪節(jié)圓直徑， mm。 (43) )/a rc ta n( 122 zz?? ＝ )11/20arctan( ＝ 176。 考慮到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) z2L、 z2R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。此設(shè)計(jì)行星齒輪的齒數(shù)選 z1擇 11 半軸齒輪的齒數(shù)采用 14～ 25。m。 球面半徑可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定： 3 jBB TKR ? (41) 3252 mm? ? ? 式中： KB——行星齒輪球面 半徑系數(shù)， KB=～ ，對(duì)于有 4 個(gè)行星齒輪的轎車和公路載貨汽車取小值；對(duì)于有 2 個(gè)行星齒輪的轎車以及越野汽車、礦用汽車取最大值；取 KB= jT ——計(jì)算轉(zhuǎn)矩， N 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 差速器齒輪基本參數(shù)選擇 1. 行星齒輪數(shù)目的選擇 [1] 轎車常用 2 個(gè)行星齒輪，載貨汽車 和越野汽車多用 4 個(gè)行星齒輪，少數(shù)汽車采用3 個(gè)行星齒輪。此種差速器由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(diǎn)，最廣泛地用在轎車、客車和各種公路用載貨汽車上．有些越野汽車也采用了這種結(jié)構(gòu)．普通的對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器由差速器左、右殼， 2 個(gè)半軸齒輪， 4 個(gè)行星齒輪 (少數(shù)汽車采用 3 個(gè)行星齒輪，小型、微型汽車多采用 2 個(gè)行星齒輪 )，行星齒輪軸 (不少裝 4 個(gè)行星齒輪的差逮器采用十字軸結(jié)構(gòu) )，半軸齒輪及行星齒輪墊片等組成。 5—半軸齒輪 ； 6—行星齒輪 ； 8—軸架 ； 9—長(zhǎng)軸 。為了消除由于左右驅(qū)動(dòng)車輪在運(yùn)動(dòng)學(xué)上的不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生的這些弊病，汽車左右驅(qū)動(dòng)輪之間都裝有差速器，以保證汽車驅(qū)動(dòng)橋兩車車輪行程不等時(shí)能以相應(yīng)的不同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，從而滿足汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求。在左右車輪行程不等的情況下，如果采用一根整體的驅(qū)動(dòng)車輪軸將動(dòng)力傳給左右輪，則會(huì)由于左右驅(qū)動(dòng)車輪的轉(zhuǎn)速雖相等而行程卻不同的這一運(yùn)動(dòng)學(xué)上的矛盾，引起某一驅(qū)動(dòng)車輪產(chǎn)生滑移 或滑轉(zhuǎn)。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 最后，我們對(duì)主減速器的齒輪材料及其熱處理方式進(jìn)行選擇，采用 滲碳合金鋼制造 ，并選擇了主減速器的潤(rùn)滑方式。 然后，我們根據(jù)所選出來(lái)的齒輪參數(shù)，我們進(jìn)行了螺旋錐齒輪的強(qiáng)度校核，計(jì)算出了單位齒長(zhǎng)上的圓周力、輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算、輪齒的接觸強(qiáng)度計(jì)算，最后證明所選擇的圓弧錐齒輪的參數(shù)是滿足本次設(shè)計(jì)所需。 本章小結(jié) 首先本章介紹了主減速器的結(jié)構(gòu)型式有單級(jí)減速和雙級(jí)減速兩種，由于所給條件，我們選擇了螺旋錐齒輪的單級(jí)減速，主動(dòng)錐齒安放采用的是懸臂式 ，從動(dòng)式錐齒輪采用騎馬式。此外，由于車輪與路面間尤其在轉(zhuǎn)彎時(shí)有大的滑轉(zhuǎn)或滑移，易使汽車在轉(zhuǎn)向時(shí)失去抗側(cè)滑能力而使穩(wěn)定性變壞。在左右車輪行程不等的情況下，如果采用一根整體的驅(qū)動(dòng)車輪軸將動(dòng)力傳給左右車輪，則會(huì)由于左右驅(qū)動(dòng)車輪的轉(zhuǎn)速雖相等而行程卻又不同的這一運(yùn)動(dòng)學(xué)上的矛盾，引起某一驅(qū)動(dòng)車輪產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)或滑移。例如，轉(zhuǎn)彎時(shí)外側(cè)車輪的行程總要比內(nèi)側(cè)的長(zhǎng)。加油孔應(yīng)設(shè)置在加油方便之處，抽孔位置也決定了油面位置低處，但也應(yīng)考慮到汽車在通過(guò)障礙時(shí)放油塞不易被撞掉 [1]。為了保證有足夠的潤(rùn)滑油能流進(jìn)差速器，有的采用專門的導(dǎo)油匙。為此，通常是在從動(dòng)齒輪的前端近主動(dòng)齒輪處的主減速殼的內(nèi)壁上設(shè)一專門的集油槽，將飛濺到殼體內(nèi)壁上的部分潤(rùn)滑油收集起來(lái)再經(jīng)過(guò)進(jìn)油孔引至前軸承圓錐滾子的小端處，由于圓錐滾子在旋轉(zhuǎn)時(shí)的泵油作用，使?jié)櫥陀蓤A錐浪子的小端通向大端，并經(jīng)前軸承前 端的回油孔流回驅(qū)動(dòng)橋殼中間的油盆中，使?jié)櫥偷玫窖h(huán)。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(huì)防止齒輪咬死、膠合和擦傷等現(xiàn)象產(chǎn)生。對(duì)于滑動(dòng)速度高的齒輪，為了提 高其耐磨性可進(jìn)行滲硫處理。這種表面鍍層不應(yīng)用于補(bǔ)償零件的公差尺寸，也不能代替潤(rùn)滑。 對(duì)于滲碳層深度有如下的規(guī)定：當(dāng)端面模數(shù) m≤5 時(shí)，為 ～ ； m5～ 8 時(shí)，為 ～ ； m8 時(shí)，為 ～ 。常用的鋼號(hào)有 20CrMnTi， 22CrMN?mo， 20CrNiMo， 20MnVB 和 20Mn2TiB。例如，為了節(jié)約鎳、鉻等我國(guó)發(fā)展了以錳、釩、硼、鈦、鉬、硅為主的合金結(jié)構(gòu)鋼系統(tǒng)。其損壞形式主要有齒板彎曲折斷、齒面疲勞點(diǎn)蝕 (剝落 )、磨損和擦傷等。 從上可知設(shè)計(jì)的齒輪符合要求。 由參考文獻(xiàn) [5]可知軸承的額定壽命 amh vsL ? (327) 300000 600050 h?? 式中： s—— 汽車的大修里程， km .小排量乘用車及客、貨車的大修里程一般 15 萬(wàn) km 以上，大修壽命較低；排量較大的乘用車，總質(zhì)量較大的貨車、客車大修里程一般在 30萬(wàn) km 以上，大修壽命較長(zhǎng)；總質(zhì)量大的貨車在使用質(zhì)量良好的柴油機(jī)時(shí)，大修壽命可達(dá)到 (5080)萬(wàn) km。b=45mm。再根據(jù)小齒輪軸和差速器的設(shè)計(jì)，小齒輪軸的軸承選用的圓錐滾子軸承的型號(hào)為 32020，差速器軸承選用的圓錐滾子軸承型號(hào)為 32216[11]。即取 mind =30 mm。由文獻(xiàn) [13]查表 71 得材料的強(qiáng)度極限 B? =700MPa；查表 712 得 ? ?b1? =65MPa ??? =45MPa。 錐齒輪軸的軸徑選擇 當(dāng)錐齒輪齒面所受的圓周力、軸向力與徑向力計(jì)算確定后，根據(jù)主減速器軸承的布置尺寸，即可求出軸承所受的載荷。 ： ? —— 節(jié)錐角 主動(dòng)輪為 176。 = mm 最后解得 2452N1 ?F ； N 20202 ?F 式 (316)與 (317)中： F —從動(dòng)齒輪齒面寬 2? —從動(dòng)齒輪節(jié)錐角 錐齒輪的軸向力和徑向力 計(jì)算 1. 軸向力 主動(dòng)齒輪： )co ss ins in( t anco s1 ????? ?? FF az (318) ? ?2452 ta n 1 6 sin 9 .8 1 7 sin 3 5 c o s 9 .8 1 7c o s 3 51 8 7 7 .5 N? ? ? ? ? ??? 從動(dòng)齒輪： )c o ss ins in( t a nc o s2 ????? ?? FF ac (319) ? ?2020 ta n 1 6 sin 8 0 .1 8 3 sin 3 5 c o s 8 0 .1 8 3c o s 3 53 0 8 2 .7 N? ? ? ? ? ??? 2. 徑向力 ： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 主動(dòng)齒輪： )s ins inc o s( t a nc o s1 ????? ?? FF Rz (320) ? ?2452 ta n 1 6 c o s 9 .8 1 7 sin 3 5 sin 9 .8 1 7c o s 3 56 4 9 .1 N? ? ? ? ? ??? 從動(dòng)齒輪： )s i ns i nc o s( t a nc o s2 ????? ?? FF Rc (321) ? ?2020 ta n 1 6 c o s 8 0 .1 8 3 sin 3 5 sin 8 0 .1 8 3c o s 3 57 4 1 2 .7 N? ? ? ? ? ??? 上 述的 4 式中 ： ? —— 錐齒輪的法向壓力角 16176。 主減速器錐齒輪軸承的載荷計(jì)算 與型號(hào)選擇 錐齒輪齒面上的作用力 齒寬中點(diǎn)處的圓周力 ： m2dTF? (315) 式中： T—作用在該齒輪上的轉(zhuǎn)矩，作用在主減速器主動(dòng)齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩見(jiàn)下式[5]： 313333332223111m a x )100(...)100()100()100(100 1?????? ?????? ????? tRgRiRtgitgitgiedzfiffiffiffifTT 3 3 3 31 6 5 6 0 6 0 5 02 2 4 0 . 8 3 . 9 2 . 5 2 . 7 7 1 6 1 . 9 7 1 . 4 8 0 . 71 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 01 7 1 . 0 3 7 4 N m??????? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?????? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ??????? 其中： maxeT 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 iRiii ffff ..., 321 變速器在各擋的使用率，參考文獻(xiàn) [5]的表 314 選取 gRggg iiii ..., 321 變速器各擋的傳動(dòng)比 tRttt ffff ..., 321 變速器在各擋時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩利用率，參考文獻(xiàn) [5]的表 341 選取 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 其中maxeeiTi TTf ? ， eiT 為變速器處于第 i 檔時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩 所以主動(dòng)錐齒輪的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩為 dzTT?1 = N?m md —該齒輪齒面寬中點(diǎn)的分度圓直徑 主動(dòng)齒輪有： 221 s in Rmm Fdd ??? (316) =? 176。當(dāng)按日常行駛轉(zhuǎn)矩 jmT 計(jì)算時(shí)，許用接觸應(yīng)力為 1750MPa；當(dāng)按計(jì)算轉(zhuǎn)矩 jeT 和 jT? 計(jì)算時(shí)，許用接觸應(yīng)力為 2800MPa。支承剛度大時(shí)取小值； Km取 Kv——質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于汽車驅(qū)動(dòng)橋齒輪，當(dāng)輪齒接觸良好、周節(jié)及徑向跳動(dòng)精度高時(shí)，可取 Kv＝ 1； F—— 計(jì)算齒輪的齒面寬， 45mm； Z——計(jì)算齒輪的齒數(shù)； m——端面模數(shù)， mm； J—— 計(jì)算彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù) ，主動(dòng)齒輪為 ，從動(dòng)齒輪 輪齒的接觸強(qiáng)度計(jì)算 圓錐齒輪的計(jì)算接觸應(yīng)力 j? (MPa)為 ： FJK KKKKTdC v fmsj z xpj301102 ??? (314) 0 . 5 32 3 2 . 6 2 1 0 . 6 5 6 2 1 1 04 2 . 3 9 1 4 0 0 . 1 4 73 9 6 . 5 2 2 8 0 0M P a M P a? ? ? ?????? 式中 : 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 Tz、 Tc——分別為主動(dòng)齒輪的工作轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩， N K0——超載系數(shù)；取 1 Ks——尺寸系數(shù)，反映材料性質(zhì)的不均勻性，與齒輪尺寸及熱處理等有關(guān)。m，從動(dòng)輪為 3252 N 輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算 汽車主減速器螺旋錐齒輪的計(jì)算彎曲應(yīng)力 w? (N／ mm2) 為 ： 30 102 ????? ????? JDMFK KKKTSvmscw? (313) 按 (Tje、 Tjh)較小值校核 主動(dòng)齒輪的彎曲強(qiáng)度 ： 30 22 10c s mwvT K K KK F z m J? ? ? ? ???? ? ? ? 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 ? ?22 6 3 5 1 0 . 6 5 6 2 1 . 11 4 4 9 4 . 7 1 0 . 2 1 44 8 7 . 6 2 0 M Pa 7 0 0 M P a?? ? ? ??? ? ? ?? ? ? 從動(dòng)齒輪的彎 曲強(qiáng)度校核 ： 30 22 10c s mwvT K K KK F z m J? ? ? ? ???? ? ? ? ? ?22 3 2 5 2 1 0 . 6 5 6 2 1 . 11 4 4 5 2 4 . 7 1 0 . 2 6 53 8 3 . 9 3 6 M Pa 7 0 0M P a?? ? ? ??? ? ? ?? ? ? 式中： Tc——齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩， Nm； 這里是 224N?m ig——變速器傳動(dòng)比 ，這里 為 ； d1——主動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑， 。 24 螺旋方向 — 主動(dòng)齒輪為左旋；從