【正文】 7．4．1 行星齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算及校核行星齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度 可按下式計(jì)算，即 （78）F?BSaFtFYbmK???式中： ——載荷系數(shù)， ；K??KVA? ——使用系數(shù)， 取 ； ——?jiǎng)虞d系數(shù)， 取 ；A v v ——齒間載荷分配系數(shù)， 取 ； ——齒間載荷分布系數(shù)， 取? ?? ?K； ——作用在齒輪上的圓周力。重疊系數(shù)???????????wtxxtttxZ??n21 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）407．4 行星齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算及校核行星排結(jié)構(gòu)中齒輪的主要破壞形式是接觸疲勞破壞和彎曲疲勞破壞，因此需對(duì)齒輪進(jìn)行接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算和彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算。?39。?39。 ????xqxqZma2)計(jì)算中心距變動(dòng)系數(shù) .?x?3）求嚙合角 所以：???????????xqxq ??xq?4）求 xq 的總變位系數(shù) ????? ????? ?iviviviZxxqxqt5）計(jì)算齒圈變位系數(shù) 403.???xq6）齒頂高降低系數(shù) 68??本設(shè)計(jì)的太陽(yáng)輪、行星輪、齒圈均采用直齒圓柱齒輪并進(jìn)行角度變位。txtma64mm4)實(shí)際中心距變動(dòng)系數(shù)為： 39。 ???xttxZma2)初算中心距變動(dòng)系數(shù)： )1(cos239。Z?4）= ==，取整 =22xZ?39。 ????tqxZ②根據(jù) 與 初步確定 和 . 經(jīng)查得 =， =， =39。進(jìn)行角度修正的計(jì)算過(guò)程如下：①初步確定行星輪齒數(shù)： (72)239。齒輪變位的高度變位是基于削弱大齒輪的強(qiáng)度，增強(qiáng)小齒輪的強(qiáng)度，來(lái)平衡齒輪的強(qiáng)度，并使總壽命降低，而角度變位則不同，能同時(shí)增強(qiáng)兩齒輪強(qiáng)度，并能靈活選擇齒輪齒數(shù)，提高承載能力及改善嚙合特性，故本次設(shè)計(jì)采用角變位。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）35標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)的性能通常都能得到保證，但隨著齒輪傳動(dòng)高速、重載、小型、輕量化等更高的要求，標(biāo)準(zhǔn)齒輪暴露出一些缺點(diǎn)，如小齒輪“短命” ，傳動(dòng)不緊湊，傳動(dòng)不穩(wěn)定等等，于是就需要采用漸開(kāi)線(xiàn)非標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)，稱(chēng)為變位齒輪傳動(dòng)。但 過(guò)大，易引起較大的變形和齒向誤差，致使載荷分布不均的現(xiàn)象變得嚴(yán)重，d?反而降低承載能力。?ah?c 的確定d?由齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算公式可知， 增大時(shí)，齒輪的直徑和傳動(dòng)中心距將減小。齒輪精度一般為 7 級(jí)。09sin63180sin39。由圓柱齒輪強(qiáng)度公式初選 ，由此可得：?mmm??6)12(239。a ——行星輪齒頂圓直徑，mm。用公式可表示為 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）34 （71）acwdna???180si239。經(jīng)計(jì)算后 =（59+13）/4=18 滿(mǎn)足兩中心輪的齒數(shù)和應(yīng)為行星輪CnZwtq整 數(shù)??wtqnZ?數(shù)目的整數(shù)倍的裝配條件。故此次設(shè)計(jì)行星輪數(shù)目 =3wn⑵保證行星輪能均布地安裝在心齒輪之間，為此，各齒輪齒數(shù)與行星輪數(shù)目 ，必須wn滿(mǎn)足裝配條件。txAqxA則有 因?yàn)? ， ， 所以滿(mǎn)足條件。qZwn13tZ2?x59qwn7．2 行星齒輪傳動(dòng)的配齒計(jì)算7．2．1 保證行星齒輪正常傳動(dòng)時(shí)傳動(dòng)比的要求裝載機(jī)的傳動(dòng)比的應(yīng)滿(mǎn)足 由此可得 =1+59/13= 所以中心tqfZi??1tqfZi??1輪 t 和內(nèi)齒輪 q 的齒數(shù)滿(mǎn)足給分配傳動(dòng)比的要求。為改善太陽(yáng)輪與行星輪的嚙合條件，使載荷分布比較均勻，太陽(yáng)輪連同半軸端部完全是浮動(dòng)的，不加任何支承，此時(shí)太陽(yáng)輪連同半軸端部是靠對(duì)稱(chēng)布置的幾個(gè)行星齒輪對(duì)太陽(yáng)輪的相互平衡的徑向力處于平衡位置的。此種傳動(dòng)形式傳動(dòng)比為 1+α（α 為齒圈和太陽(yáng)輪的齒數(shù)之比） ，可以在較小的輪廓尺寸獲得較大的傳動(dòng)比，可以布置在車(chē)輪輪轂內(nèi)部，而不增加機(jī)械的外形尺寸。??????中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）327 輪邊減速器設(shè)計(jì)輪邊減速器是傳動(dòng)系中最后一級(jí)減速增扭機(jī)構(gòu)，其功用是進(jìn)一步降速增扭，滿(mǎn)足整車(chē)的行駛和作業(yè)要求；同時(shí)降低主減速器與變速箱的速比，因此降低了這些零部件傳遞的轉(zhuǎn)矩。mm；T　　　 ——半軸桿部的直徑，mm。初選半軸桿部直徑 =26 mm ,故扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 d? （61）316dT?? 式中： ——半軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，N由于硬化層本身的強(qiáng)度較高，加之在半軸表面形成大的殘余壓應(yīng)力，因此使半軸的靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度大為提高，尤其是疲勞強(qiáng)度提高得更為顯著。近年來(lái)采用高頻、中頻等感應(yīng)淬火日益增多。綜上，此設(shè)計(jì)中，采用的是 40MnB。例如：采用 40MnB 經(jīng)高頻淬火處理的半軸，靜強(qiáng)度超過(guò)用 40Cr 制造并調(diào)質(zhì)處理的半軸，其扭轉(zhuǎn)屈服極限超過(guò)了784MPa。半軸的破壞形式多為扭轉(zhuǎn)疲勞破壞，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在應(yīng)盡量增大過(guò)渡部分的圓角半徑，這對(duì)減小應(yīng)力集中是很有效的。半軸的強(qiáng)度，特別是它的花鍵的強(qiáng)度與它的疲勞強(qiáng)度極限的關(guān)系比與它的強(qiáng)度極限的關(guān)系更為密切。6．2 半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，半軸的桿部直徑應(yīng)小于或等于半軸花鍵的底徑，以便在半軸各部分達(dá)到基本等強(qiáng)度。全浮式半軸廣泛用在中、重型貨車(chē)上及工程車(chē)輛上。理論上，此時(shí)半軸不承受由路面反力引起的徑向力和軸向力，而僅承受轉(zhuǎn)矩，外端承受全部彎矩。3/4 浮式半軸安裝結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是半軸的外端只用一個(gè)軸承裝在半軸套管的外端部，并直接支承著車(chē)輪的輪轂，該形式的半軸除承受轉(zhuǎn)矩之外，還要承受車(chē)輪側(cè)向力產(chǎn)生的彎矩，一般用在轎車(chē)和輕型貨車(chē)上。半浮式半軸除傳遞轉(zhuǎn)矩外，其外端還承受由路面對(duì)車(chē)輪的反力所引起的全部力和力矩。由于輪式裝載機(jī)采用非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋，所以采用半軸傳動(dòng)。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）306 驅(qū)動(dòng)半軸的設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置位于汽車(chē)傳動(dòng)系的末端，其功用是將轉(zhuǎn)矩由差速器的半軸齒輪傳給驅(qū)動(dòng)車(chē)輪。輪齒彎曲強(qiáng)度 為w? MPa (77)JmbzKMvs2031半差?? 式中： ——差速器一個(gè)行星齒輪傳給一個(gè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩（）差M 行計(jì)差 ??式中： ——計(jì)算扭矩，由式（61）所得；計(jì) ——差速器行星齒輪數(shù)目， =4；行i 行i ——半軸齒輪齒數(shù)；半z ——齒輪模數(shù)；m——質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)橋齒輪，當(dāng)齒輪接觸良好，周節(jié)及徑向跳動(dòng)精vK 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）29度高時(shí)，可取 。 ??==?5．4．4 差速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算差速器齒輪的尺寸受結(jié)構(gòu)限制，而且承受的載荷較大，由于行星齒輪在差速器的工作中經(jīng)常只起等臂推力桿的作用，只有當(dāng)轉(zhuǎn)彎或左右輪行駛不同的路程時(shí)，或一側(cè)車(chē)輪打滑而滑轉(zhuǎn)時(shí)，差速器齒輪才能有嚙合傳動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。201in??239。1R?=176。1o?=176。 1?=176。1f=15 徑向間隙 = = + =16 齒根角。1agah??zha?????????????.==14 齒根高 = 。9 節(jié)圓直徑 ； 1mzd2z351?d6210 節(jié)錐角 ，122arctn??90????=32176。b≤5 工作齒高 hg6.?6 全齒高 51781?7 壓力角 ?176。5．4．2 差速器齒輪的潤(rùn)滑在設(shè)計(jì)中，要考慮有足夠的潤(rùn)滑油能流進(jìn)差速器，以保證其摩擦表面有良好的潤(rùn)滑，為此有專(zhuān)門(mén)的油匙。為了使大小齒輪應(yīng)力趨于相同，齒輪必須作切向修正，切向修正系數(shù) 可按圖 查?得 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）26圖 差速器直齒切向修正系數(shù)（弧齒厚系數(shù)） （用于壓力角為 滾切加工??的齒輪）對(duì)齒溝表面不需要高光潔度的齒，在模數(shù) 時(shí)，?m算的齒全高增加 毫米。在此選 176。由于這種齒形的最小齒數(shù)比壓力角為 20176。的壓力角，齒高系數(shù)為 。1z2z修正后 mm, ， mm。1z2首先初步求出行星齒輪與半軸齒輪的節(jié)錐角 ，1?2 = = ，122arctnz??60rta?5890???對(duì)半軸齒輪節(jié)圓半徑進(jìn)行初步確定 （56）32計(jì)MKd?式中： ——半軸節(jié)圓半徑， mm；2d——半軸齒輪直徑系數(shù)，對(duì)于 4 差速器有 4 個(gè)行星齒輪的車(chē)輛，K；~9?d由式（51 ）可得.： 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）25 mm，在此初選 mm??~ ????計(jì)MKd ?d初步確定差速器模數(shù) ，按下式修正圓錐齒輪的大端端面模數(shù) m，節(jié)錐距和球面半徑。差速器的各個(gè)行星齒輪與兩個(gè)半軸齒輪是同時(shí)嚙合的，因此，在確定這兩種齒輪齒數(shù)時(shí)，應(yīng)考慮它們之間的裝配關(guān)系，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) ， 之和必須能被行星齒輪的數(shù)目所整除，以便行星齒輪能均勻地分布于半軸齒Lz2R輪的軸線(xiàn)周?chē)?，且為偶?shù)，否則，差速器將無(wú)法安裝，即應(yīng)滿(mǎn)足的安裝條件為： （55）InzRL??2式中： ， ——左右半軸齒輪的齒數(shù)，對(duì)于對(duì)稱(chēng)式圓錐齒輪差速器來(lái)說(shuō)， =Lz2R Lz2R ——行星齒輪數(shù)目；n ——任意整數(shù)。?——行星齒輪球面半徑系數(shù)，為 ；K ——計(jì)算轉(zhuǎn)矩，差速器承受的最大扭矩（） ，按最大輸入扭矩計(jì)算，計(jì)M有式（53）所得.根據(jù)上式 = mm 初選 mm3計(jì)??67?? 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）24 （54） ??~???A 式中： ———節(jié)錐距，= mm 初選 =33mm??29.~8.??????~..?? 0A差速器的行星齒輪球面半徑確定后，差速器齒輪的大小也就基本確定下來(lái)了。輪式裝載機(jī)上行星齒輪數(shù)目一般為 4，在此采用 4 個(gè)行星齒輪。5．4．1 差速器參數(shù)的確定 輪式裝載機(jī)上大多數(shù)采用直齒錐齒輪差速器，差速器的外殼是安裝在主傳動(dòng)器的從動(dòng)齒輪上，確定從動(dòng)齒輪尺寸時(shí)，要考慮差速器的安裝，反過(guò)來(lái)確定差速器外殼尺寸時(shí)，也受到從動(dòng)齒輪的限制。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）23圖 普通的對(duì)稱(chēng)式圓錐行星齒輪差速器1，12軸承；2螺母；3，14鎖止墊片；4差速器左殼；5，13螺栓；6半軸齒輪墊片；7半軸齒輪；8行星齒輪軸；9行星齒輪；10行星齒輪墊片；11差速器右殼5．4 對(duì)稱(chēng)式圓錐行星齒輪差速器的設(shè)計(jì)由于在差速器殼裝著主減速器從動(dòng)齒輪，所以在確定主減速器從動(dòng)齒輪尺寸時(shí)，應(yīng)考慮差速器的安裝。錐齒輪差速器由動(dòng)力學(xué)所決定的各種工況下，兩驅(qū)動(dòng)輪上的扭矩基本上是平均分配的，這樣的分配比例對(duì)于裝載機(jī)在作業(yè)時(shí)或轉(zhuǎn)彎時(shí)都是滿(mǎn)意的。目前用于制造差速器錐齒輪的材料為 20CrMnTi、20CrMoTi、20CrMnMo 和 20CrMo 等，由于差速器齒輪輪齒要求的精度較低，所以精鍛差速器齒輪工藝被廣泛應(yīng)用。由式（）還可以得知：①當(dāng)任何一側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速為零時(shí)，另一側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速為差速器殼轉(zhuǎn)速的兩倍；②當(dāng)差速器殼的轉(zhuǎn)速為零（例如中央制動(dòng)器制動(dòng)傳動(dòng)軸時(shí)） ，若一側(cè)半軸齒輪受其它外來(lái)力矩而轉(zhuǎn)動(dòng)，則另一側(cè)半軸齒輪即以相同的轉(zhuǎn)速反向轉(zhuǎn)動(dòng)。1?r04r 2?r04r于是+ =（ + ）+( )1?r20r40r4即 + =2 （51）12?若角速度以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù) 表示，則n （5021n??2）式（52 ）為兩半軸齒輪直徑相等的對(duì)稱(chēng)式圓錐齒輪差速器的運(yùn)動(dòng)特征方程式，它表明左右兩側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速之和等于差速器殼轉(zhuǎn)速的兩倍，而與行星齒輪轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。于是 = = ，即差速器不起差速作用，0?r120?而半軸角速度等于差速器殼 3 的角速度。行星齒輪的中心點(diǎn)為 C，A、B、C 三點(diǎn)到差速器旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的距離均為 。因?yàn)樗峙c主減速器從動(dòng)齒輪 6 固連在一起，固為主動(dòng)件，設(shè)其角速度為 ；半軸齒輪 1 和 2 為從動(dòng)件，其角速度為 和 。5．1 差速器的差速原理 圖 差速器差速原理如圖 所示，對(duì)稱(chēng)式錐齒輪差速器是一種行星齒輪機(jī)構(gòu)。差速器用來(lái)在兩輸出軸間分配轉(zhuǎn)矩，并保證兩輸出軸有可能以不同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。這不僅會(huì)加劇輪胎的磨損與功率和燃料的消耗，而且可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)向和操縱性能惡化。例如，轉(zhuǎn)彎時(shí)內(nèi)、外兩側(cè)車(chē)輪行程顯然不同，即外側(cè)車(chē)輪滾過(guò)的距離大于內(nèi)側(cè)的車(chē)輪；裝載機(jī)在不平路面上行駛時(shí)，由于路面波形不同也會(huì)造成兩側(cè)車(chē)輪滾過(guò)的路程不等；即使在平直路面上行駛，由于輪胎氣壓、輪胎負(fù)荷、胎面磨損程度不同以及制造誤差等因素的影響，也會(huì)引起左、右車(chē)輪因滾動(dòng)半徑的不同而使左、右車(chē)輪行程不等。它綜合考慮了嚙合齒面的相對(duì)I曲率半徑、載荷作用的位置、輪齒間的載荷分配系數(shù)、有效尺寬及慣性系數(shù)的因素的影響，對(duì)軸交角為 、壓力角 、螺旋角 用插入法并綜合圖 、?90????35??圖 選取 = 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）20 圖 ， ， 的弧齒錐齒輪的幾何系數(shù)?90???2?