【正文】 39 參考文獻(xiàn) [1]吉林大學(xué)汽車工程系 .汽車構(gòu)造 [M].人民交通出版社， [2]成偉華 .汽車概論 [M].重慶大學(xué)出版社， [3]王望予 .汽車設(shè)計(jì)（第 4 版） [M].機(jī)械工業(yè)出版社， [4]王樹風(fēng) .汽車構(gòu)造 [M].國防工業(yè)出版社， [5]余志生 .汽車?yán)碚?（第 3 版） [M].機(jī)械工業(yè)出。 但此設(shè)計(jì)過程仍有 許多不足，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)尺寸時(shí)，有些設(shè)計(jì)參數(shù)是按照以往經(jīng)驗(yàn)值得出，這樣就帶來了一定的誤差。 通過這次設(shè)計(jì)，也對自己做了一個(gè)總結(jié)。任何的事情都不可能達(dá)到完美，我們的設(shè)計(jì)更是這樣的。 這次的設(shè)計(jì)是對四年所學(xué)過的知識(shí)的一個(gè)復(fù)習(xí)，包括汽車構(gòu)造、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制圖等等。 3） 對各個(gè)零件進(jìn)行校核，主減速器和差速器在運(yùn)行過程中處于較高速運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)符合溫度與疲勞強(qiáng)度。 1) 根據(jù)驅(qū)動(dòng)橋工作條件的要求，進(jìn)行了齒輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，通過計(jì)算，驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的所有齒輪可以滿足強(qiáng)度要求。 38 第五章 結(jié)論 主減速器以及差速器 總成是驅(qū)動(dòng)橋和動(dòng)力傳遞重要的部件，對傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力、可靠保證動(dòng)力傳輸和提高汽車使用壽命都有很大的影響。 半軸的強(qiáng)度計(jì)算 扭 轉(zhuǎn)應(yīng)力： 37 3331016193 10003016364 .46TdMPa????????? (415) 取 [ ] 550MPa? ? ，則 ][??? ，即 30d mm? 滿足強(qiáng)度要求。 如果傳動(dòng)系中尚有其他減速裝置，還應(yīng)考慮其對半軸轉(zhuǎn)矩的影響，即在上述計(jì)算公式等式的右側(cè)，應(yīng)乘以其減速裝置的傳動(dòng)比。本設(shè)計(jì)采用的半軸支承形式是全浮式半軸支承。這種半軸在理論上僅受到轉(zhuǎn)矩，而不承受其他的路面反力。普通非斷開式驅(qū)動(dòng)橋的半軸，根據(jù)其外端支承型式或受力狀況的不同可分為半浮式， 3/4 浮式和全浮式三種。在裝有輪邊減速器的驅(qū)動(dòng)橋上，驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置還應(yīng)包括輪邊減速器， 這時(shí)半軸將半軸齒輪與輪邊減速器的主 動(dòng)齒輪聯(lián)接起來。 式中： ? 行星齒輪軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力， MPa ； T行星齒輪軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩， Nm? ； d 行星齒輪軸的桿部直徑， mm ； []? 行星齒輪軸的扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力，取 [ ] 550MPa? ? 。 計(jì)算載荷的確定 m ax 1 0180 eT T i iNm?? ? ??? (411) 式中： maxeT 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩； 1i 變速器一擋傳動(dòng)比； 35 0i 主減速比。 行星齒輪在軸上的支承長度 L 為 1. 1 1. 1 20 22L d mm? ? ? ? 普通平鍵的選擇 由于軸徑在 17~22 這個(gè)范圍內(nèi)，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊》選擇 bh? 為66? 的普通平鍵，鍵的長度為 20。? ； ? ?c? — 支承面的許用擠壓應(yīng)力，在此取 98MPa 。? ， 39。 計(jì)算危險(xiǎn)截面上的軸的直徑，軸的材料選擇 20CrMnTi，經(jīng)過調(diào)質(zhì)等處理，彎曲許用應(yīng)力 1[ ] 150b MPa?? ? ，則： 312 8 .3 50 .1[ ]bMd m m????后 (49) 由于軸最小處的直徑也大于 ，所以校核成功。后面花鍵軸和螺栓軸可以不用計(jì)算，其結(jié)果不受多大影響。其軸承所受的軸向力與軸受到的軸向力是一對作用力與反作用力，徑向力也是一對作用力與反作用力。 由 此 計(jì)算可得主動(dòng)錐齒輪的總長度為 201mm 。其軸的直徑為 35mm ，寬度為 16mm ； 第 7 段：花鍵軸，花鍵 小徑 為 32mm ， 大徑 為 35mm ，花鍵軸寬為 40mm ； 第 8 段：螺栓軸，螺栓直徑為 M30。 30 齒輪軸承徑向載荷的計(jì)算 軸承 A、 B 的徑向載荷分別為： ? ? ? ?22 11 0 . 5R P a R a A db? ? ? ? ? ?前 (46) ? ? ? ?22 11= 0 .5R P c R c A db ? ? ? ? ?后 (47) 式中： a b mm? ? ? 帶入公式得： ??前后 主動(dòng)錐齒輪軸參數(shù) 設(shè)計(jì) 圖 主減速器錐 齒輪軸 此軸為花鍵軸，初選為 3 md K T? (48) K 取 ， mT 為變速器輸出的最大轉(zhuǎn)矩， 則 34 1 8 0 3 .9 3 3 5 .6 4d m m? ? ? ? 由于花鍵為標(biāo)準(zhǔn)件，所以查表得花鍵內(nèi)徑 32mm ，外徑 35mm 。 由此可得到： 12( c o s 4 )2baa?? ? ? (45) 式中： 2a — 軸承的最小安裝尺寸，由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》書可查得 2 5a mm? 。 根 據(jù) 上 面 可 算 出 軸 承 支 承 中 心 距 170% d mm??，在這里取 mm? 。由于圓錐滾子軸承在潤滑時(shí)，潤滑油只能從圓錐滾子軸承的小端通過離心力流向大端，所以在殼體上應(yīng)該有通入兩軸承間的右路管道和返回殼體的回油道。為了增加支承剛度，應(yīng)使兩軸承的支承中心距 b 比齒輪齒面寬中點(diǎn)的懸臂長度 a 大兩倍以上，同時(shí)尺寸 b應(yīng)比齒輪節(jié)圓直徑的 70%還大，并使齒輪軸徑大于或小于懸臂長 a 。 由上式可以算出： 1 mm? ， 2 mm? 。 經(jīng)計(jì)算 dT 為 mN? 。實(shí)踐表明，軸承的主要損壞形式為疲勞損傷，所以應(yīng)按輸入的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 dT 進(jìn)行計(jì)算。 為計(jì)算作用在齒輪的圓周力，首先需要確定計(jì)算轉(zhuǎn)矩。 26 第四章 軸的設(shè)計(jì) 主動(dòng)錐齒輪軸的設(shè)計(jì) 錐齒輪齒面上的作用力 錐齒輪在工作過程中，相互嚙合的齒面上作用有一法向力。 10b A F m??， 在此 2b 為 22mm ； n —— 行星齒輪數(shù)； J —— 汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)，查得 ? 。102 2 2sin2d h???? 01 ? ?02 ? ? 差速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 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，只有左、右驅(qū)動(dòng)車輪有轉(zhuǎn)速差時(shí)行星齒輪和半軸齒輪之間才有相對滾動(dòng)，所以差速器齒輪主要進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算，而對于疲勞壽命則不予考慮。02 2 2 22 cosd d h ??? 01 mm?02 mm? 20 節(jié)錐頂點(diǎn)至齒輪外緣距離 39。22 0arctan hA? ? o1 ? ?o2 ? ? 17 面錐角 01 1 2? ? ???， 02 2 1? ? ??? o01 ? ?o02=? 18 根錐角 1 1 1R? ? ???， 2 2 2R? ? ??? o1 ? ?o2=? 19 外圓直徑 39。11 0arctan hA? ?， 39。 m h? ?? 1 mm? ?2 mm? ? 15 徑向間隙 88 51gc h h m? ? ? ? 16 齒根角 39。2 mm? 14 齒根高 39。2 221 30hmzz?????????????????? 39。39。? ； ??c? —— 支承面的許用擠壓應(yīng)力，在此取 98MPa 。? ， 39。 行星齒輪軸直徑 d 及支承長度 L 行星齒輪軸直徑 d 為 30 10[ ]cdTd nr??? (36) 式中 ： 0T —— 差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩， N 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 首先初步求出行星齒輪與半軸齒輪的節(jié)錐角 1? ， 2? ： o11210a r c ta n a r c ta n 2 6 .5 720zz? ? ? ? (33) o22120= a r c ta n = a r c ta n = 6 3 . 4 310zz? (34) 再按下式初步求出圓錐齒輪的大端端面模數(shù) m ： 00121222s in s in 4 . 9 2AAm m mzz??? ? ? (35) 由于強(qiáng)度的要求在此取 5m mm? 22 得： 11 5 10 50d m z m m? ? ? ? 22 5 20 100d m z m m? ? ? ? 壓力角 目前，汽車差速器的齒輪大都采用 的壓力角，齒高系數(shù)為 。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) 2Lz 、 2Rz 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輪的軸線周圍，否則，差速器將無法安裝。半軸齒輪的齒數(shù)采用 14~25 ，大多數(shù)汽車的半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比在 ~ 的范圍內(nèi)。 21 帶入公式得： 0 ( 8 9) ( 8 9) 56. 06 ( 54. 94 55. 50)BA R m m m m? ? ? ? (32) 初步取 0 55A mm? 行星齒輪與半軸 齒輪齒數(shù)的選擇 為了獲得較大的模數(shù)從而使齒輪有較高的強(qiáng)度，應(yīng)使行星齒輪的齒數(shù)盡量少。 球面半徑 BR 可按如下的經(jīng)驗(yàn)公式確定： 3B B jR K T? (31) 式中： BK —— 行星齒輪球面半徑系數(shù)，可取 ～ ， 對于有 4 個(gè)行星齒輪的轎車和公路載貨汽車取小值；對于有 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 ? ； jT —— 計(jì)算轉(zhuǎn)矩，取 ceT 和 csT 的較小值。 差速器齒輪的基本參數(shù)選擇 行星齒輪數(shù)目的選擇 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，故在此選用 4 個(gè)行星齒輪的形式。 普通的對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 )，20 行星齒輪軸 (不少裝 4 個(gè)行星齒輪的差速器采用十字軸結(jié)構(gòu) )，半軸齒輪及行星齒輪墊片等組成。差速鎖在軍用汽車上應(yīng)用較廣。 強(qiáng)制鎖止式差速器就是在對稱式錐齒輪差速器上設(shè)置差速鎖。 普通齒輪式差速器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為齒輪式。 差速器的結(jié)構(gòu)形式選擇 普通汽車上廣泛采用的差速器為對稱錐齒輪式差速器， 具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量較小等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。 差速器是個(gè)差速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用來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)，用來保證各驅(qū)動(dòng)輪在各種運(yùn)動(dòng)條件下的動(dòng)力傳遞，避免輪胎與地面間打滑。這樣，如果驅(qū)動(dòng)橋的左、右車輪 剛性連接，則不論轉(zhuǎn)彎行使或直線行使，均會(huì)引起車輪在路面上的滑移或滑轉(zhuǎn)，一方面會(huì)加劇輪胎磨損、功率和燃料消耗，另一方面會(huì)使轉(zhuǎn)向沉重，通過性和操縱穩(wěn)定性變壞。滲硫后摩擦系數(shù)可以顯著降低，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。 對于滑動(dòng)速度高的齒輪，為了提高其耐磨性，可以進(jìn)行滲硫處理。 由于新齒輪接觸和潤滑不良，為了防止在運(yùn)行初期產(chǎn)生膠合、咬死或擦傷，防止早期的磨損，圓錐齒輪的傳動(dòng)副（或僅僅大齒輪）在熱處理及經(jīng)加工（如磨齒或配對研磨）后均予與厚度 ～ ～ 的磷化處理或鍍銅、鍍錫。在此，齒輪所采用的鋼為 20CrMnTi。所以，多驅(qū)動(dòng)橋齒輪的材料及熱處理應(yīng)有以下要18 求： 具有較高的疲勞彎曲強(qiáng)度和表面接觸疲勞強(qiáng)度，以及較好的齒面耐磨性，故齒表面應(yīng)有高的硬度； 輪齒心部應(yīng)有適當(dāng)?shù)捻g性以適應(yīng)沖擊載荷，避免在沖擊載荷下輪齒根部折斷； 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)律易于控制，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量、縮短制造時(shí)間、減少生產(chǎn)成本并降低廢品率； 選擇齒輪材料的合金元素時(shí)要適合我國的情況。 主減速器齒輪的材料及熱處理 汽車驅(qū)動(dòng)橋主減速器的工作繁重，與傳動(dòng)系其他齒輪比較，具有載荷大、作用時(shí)間長、載荷變化多、帶沖擊等特點(diǎn)。它綜合考慮了嚙合齒面的相對曲率半徑、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，選取 ? 。 17 輪齒的表面接觸強(qiáng)度計(jì)算 雙曲面齒輪輪齒齒面的計(jì)算接觸應(yīng)力為 3012 10p z s m fjC T K K K Kd K bJ?? ?? (211) 式中： zT— 主動(dòng)齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩； pC — 材料的彈性系數(shù)，對于鋼制齒輪副取 /N mm； sK — 尺寸系數(shù)，它考慮了齒輪的尺寸對其淬透性的影響