【正文】 在通常的設(shè)計(jì)中常使半軸的強(qiáng)度儲(chǔ)備低于驅(qū)動(dòng)橋其他傳遞轉(zhuǎn)矩零件的強(qiáng)度儲(chǔ)備，使半軸起類似電路中的“保險(xiǎn)絲”的作用。： ??pABABc zLdDT????????????????24103 (55)???????????????當(dāng)傳遞最大轉(zhuǎn)矩時(shí)，半軸花鍵的剪切應(yīng)力不應(yīng)超過 ，半軸花鍵的擠壓應(yīng)力不應(yīng)超過 196Mpa。mD——半軸桿部直徑 28dm?——半軸扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力??? [2]: (54)3104sBApTDdzLb???????????????????式子中：T——半軸承受的最大轉(zhuǎn)矩， T= N；G2——滿載靜止汽車的驅(qū)動(dòng)橋?qū)λ降孛娴妮d荷， N；——輪胎對(duì)地面的附著系數(shù)，取 ；???計(jì)算得：T= N/rTXmG????式中：——汽車加減速時(shí)質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，對(duì)于前驅(qū)動(dòng)橋可取 =~，在此選擇m39。 [13] 半軸尺寸選取半軸的主要尺寸是它的直徑，在設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)對(duì)使用條件和載荷工況相同或相近的同類汽車同型式的半軸的分析比較，大致選定從整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋的布局來看比較合適的半軸半徑，然后對(duì)它進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。普通非斷開式驅(qū)動(dòng)橋的半軸，根據(jù)其外端的支承型式或受力狀況的不同而分為半浮式、3/4 浮式和全浮式三種形式。半軸與驅(qū)動(dòng)輪的輪轂在驅(qū)動(dòng)橋殼上的支稱形式，決定了半軸的受力情況。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)37第 5 章 半軸設(shè)計(jì)與萬向節(jié)選擇半軸是在差速器與驅(qū)動(dòng)輪之間傳遞動(dòng)力的實(shí)心軸。得 。一旦驅(qū)動(dòng)力達(dá)到并開始滑轉(zhuǎn)。fT殼上的轉(zhuǎn)矩 T0。fT139。fT黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)3 及 為正值，而經(jīng)過差速器齒輪傳給兩半軸之轉(zhuǎn)矩 Tg。fT的半軸上。fT力矩 、 之和，它們分別經(jīng)過左、右錐形摩擦盤傳到相應(yīng)139。fT239。gffTT???式中：T g——由差速器殼經(jīng)行星齒輪軸、半軸齒輪傳到兩個(gè)半軸的轉(zhuǎn)矩；——由行星齒輪背部的圓柱臺(tái)肩與左、右錐形摩擦盤端面之間的摩擦力39。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)35圖 摩擦片式圓錐齒輪差速器的動(dòng)力傳遞間圖(a)無轉(zhuǎn)速差即 n1=n2(b)有轉(zhuǎn)速差，當(dāng) n1n2 時(shí)1—從動(dòng)齒輪；2—主動(dòng)齒輪；3—摩擦片；4—差速器殼；5—右半軸；6—行星齒輪；7—半軸齒輪；8 一左半軸錐形摩擦片式圓錐行星齒輪差速器的動(dòng)力傳輸與摩擦片式差速器類似，對(duì)其載荷進(jìn)行分析如下：當(dāng)汽車直行時(shí)，左右車輪轉(zhuǎn)速相同，作用在差速器殼上的轉(zhuǎn)矩 T0 為：039。這種情況猶如將部分驅(qū)動(dòng)力矩由快轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)移到慢轉(zhuǎn)輪似的，使慢轉(zhuǎn)輪的驅(qū)動(dòng)力矩大于快轉(zhuǎn)輪的驅(qū)動(dòng)力矩。不難看出: 快轉(zhuǎn)輪一側(cè)的摩擦力矩方向與快轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)方向相反，故其值為負(fù)。其大小與這些摩擦元件間的摩擦系數(shù)及壓緊力的大小有關(guān)。與左、右半軸齒輪的轉(zhuǎn)速 n2,n1 都各不相等，如圖 ( b )所示，當(dāng) n1n2 時(shí),則有 n1n2n3 的轉(zhuǎn)速關(guān)系。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎或某一側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪滑轉(zhuǎn)時(shí)，左、右驅(qū)動(dòng)車輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)速差。當(dāng)汽車直行、兩半軸無轉(zhuǎn)速差時(shí)，傳給差速器殼的轉(zhuǎn)矩在左、右半軸之間平均分配。尤其是與普通圓錐行星齒輪差速器的通用性好，變形方便，適用于轎車、載貨汽車機(jī)越野汽車等各種車輛，是一種值得推薦采用的結(jié)構(gòu)。在本論文中選擇錐形摩擦盤式自鎖差速器，其鎖緊系數(shù)約為 左右。為了提高汽車的通過性，似乎是鎖緊系數(shù)愈大愈好，但是過大的鎖緊系數(shù)不但對(duì)汽車轉(zhuǎn)向操縱的輕便靈活性、形式的穩(wěn)定性、傳動(dòng)系的載荷、輪胎磨損和燃料消耗等，有不同程度的不良影響，而且無助于進(jìn)一步提升驅(qū)動(dòng)車輛的抗滑能力。 錐形摩擦盤的設(shè)計(jì)為了充分利用個(gè)汽車的牽引力，保證轉(zhuǎn)矩在驅(qū)動(dòng)車輪件的不等分配以提高抗滑能力，創(chuàng)造出了各種類型的自鎖式差速器。m； = nTj/?n——差速器行星齒輪數(shù)目；2J——計(jì)算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)，見參考文獻(xiàn)[3]圖 411 查得為　　按日常行駛平均轉(zhuǎn)矩計(jì)算所得的汽車差速器齒輪的彎曲應(yīng)力，應(yīng)不大于；按計(jì)算轉(zhuǎn)矩進(jìn)行計(jì)算時(shí)，彎曲應(yīng)力應(yīng)不大于 980 MPa。1 4cos。2632131 BdSdS??? ；51624 弦齒高 239。239。??h?；43.902121 理論弧齒厚 matSs????t)(2。102139。1cos。19 外圓直徑 239。???RR 176。 ；176。；17 面錐角 120210。78. hm?；8915 徑向間隙 051..???hcg 16 齒根角 ooAh2211arctn。139。；1914 齒根高 39。39。21arctnz?12arctnz?或 =90o 1 ； o11 節(jié)錐距 Ao= 21sini2?d?12 周節(jié) t= 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)3213 齒頂高 mzhg ???????????????2139。30′8 軸交角 o9??90 o9 節(jié)圓直徑 d1=mz1。 F 10m?125 齒工作高 hg= 6 齒全高 h=+ 7 壓力角 一般汽車:a= 39。c?行星齒輪安裝孔的深度 L 就是行星齒輪在其軸上的支承長度。面寬中點(diǎn)的直徑，而 ；39。m；n——行星齒輪數(shù)；2l——為行星齒輪支承面中點(diǎn)到錐頂?shù)木喔?，mm； ， 是半軸齒輪的齒39。 [1]此設(shè)計(jì)差速器齒輪大采用 22176。由于這種齒形的最少齒數(shù)比壓力角為 20176。目前汽車差速器齒輪大都選用 22176。2. 壓力角過去汽車差速器齒輪都選用 20176。再根據(jù)下式初步求出圓錐齒輪的大端模數(shù)： (45)2022sinsi2??zAzm?＝ ＝??算出模數(shù)后，節(jié)圓直徑 d 即可由下式求得： (46)z?行星齒輪節(jié)圓直徑： ＝11 ＝?10.半軸齒輪節(jié)圓直徑： ＝20 ＝?齒面寬的選擇雙曲面齒輪的輪齒面寬ｂ2(mm)推薦為：bz＝(～)A0＝(～) ? (46)　 ＝～式中：d——齒輪節(jié)圓直徑，mm。 (43) )/arctn(211z?? )20/1arctn(＝ ＝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、z 2R 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)公式來確定： (41)3jBTKR??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=——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)。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滑方式。然后，我們根據(jù)所選出來的齒輪參數(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)車輪軸黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)27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。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)考慮到汽車在通過障礙時(shí)放油塞不易被撞掉 [1]。為了保證有足夠的潤滑油能流進(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)壁上的部分潤滑油收集起來再經(jīng)過進(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。hL由參考文獻(xiàn) [5]可知軸承的額定壽命 (327)amhvsL?3065h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 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 km 以上，大修壽命較長；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 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 32022，差速器軸承選用的圓錐滾子軸承型號(hào)為 32216[11]。即取 =30 mm。由文獻(xiàn)[13]查表 71 得材料的強(qiáng)度極限 =700MPa；查表 712 得 =65MPa B???b1?=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)主減速器軸承的黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)23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 ； 245N1?F2022?式(316)與(317)中：—從動(dòng)齒輪齒面寬—從動(dòng)齒輪節(jié)錐角2?黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)22 錐齒輪的軸向力和徑向力計(jì)算1. 軸向力主動(dòng)齒輪： (318))cosins(taco1 ???????Faz ? ?. N??從動(dòng)齒輪： (319))cosins(taco2 ???????Fa ? ? N???2. 徑向力：主動(dòng)齒輪： (320))sincos(tancs1 ???????FRz ? ? N??從動(dòng)齒輪： (321) )sincos(tancs2 ???????FR ? ?. 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： (315)m2dTF?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)矩見下式[5]：黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)213133231max )0(.)10()0()0(1 ?????? ?????? ???? tRgitgitgitgiedz ffffffT N? ??????????????????????????????? ???其中： 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩maxeT變速器在各擋的使用率，參考文獻(xiàn)[5]的表 314 選取iRiiff.,321變速器各擋的傳動(dòng)比gg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tRttff.,321其中 ， 為變速器處于第 i 檔時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩maxeiTif?ei所以主動(dòng)錐齒