【正文】 行星齒輪球面半徑 BR （ mm）的確定 圓錐行星齒輪差速器的尺寸通常決定于行星齒輪背面的球面半徑 BR ，它就是行星齒輪的安裝尺寸，實(shí)際上代表了差速器圓錐。普通圓錐齒輪差速器的工作原理圖，如圖 所示 。 由于差速器殼是裝在主減速器從動(dòng)齒輪上，故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。 普通錐齒輪式 差 速器 設(shè)計(jì) 對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器 設(shè)計(jì)中采用的 普通對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器由差速器左殼為整體式， 2 個(gè)半軸齒輪， 4 個(gè)行星齒輪，行星齒輪軸，半軸齒輪以及行星齒輪墊片等組成。但對(duì)于本設(shè)計(jì)的車型來說 只選用普通的對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器即可。后者又分為強(qiáng)制鎖止式和自然鎖止式兩類。 差速器結(jié)構(gòu)方案的 分析及確定 差速器的結(jié)構(gòu)型式選擇，應(yīng)從所設(shè)計(jì)汽車的類型及其使用條件出發(fā)，以滿足該型汽車在給定的使用條件下的使用性能要求。 本章小結(jié) 本章根據(jù)所給參數(shù)確定了主減速器的參數(shù)， 對(duì)主減速器齒輪計(jì)算載荷的計(jì)算、齒輪參數(shù)的選 擇，螺旋錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算與強(qiáng)度計(jì)算 并對(duì)主減速器 齒輪的材料及熱處理， 軸承的預(yù)緊， 主減速器的 潤(rùn)滑 等 。 加油孔應(yīng)設(shè)置在加油方便之處，油孔位置也決定了油面位置。為了保證有足夠的潤(rùn)滑油流進(jìn)差速器，有的采用專門的倒油匙。為此，通常是在從動(dòng)齒輪的前端 靠 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)滑油收集起來再經(jīng)過近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錐滾子的下端通向大端，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)。 PR ? （ ） 式中： T —— 計(jì)算轉(zhuǎn)矩； ? —— 斜齒圓柱齒輪的 螺旋角； ? —— 法向壓力角。 PA? （ ） ?? c o s/tan39。 dTP? （ ） ?tan39。 39。 RAP —— 第二級(jí)減速斜齒圓柱齒輪的圓周力、軸向力和徑向力； 39。,39。39。[]39。39。[]39。 22 式中 ： P —— 齒面寬中點(diǎn)處的圓周力； A—— 主動(dòng)齒輪的軸向力； R —— 主動(dòng)齒輪的徑向力； md1 —— 主動(dòng)齒輪齒面寬中點(diǎn)的分度圓直徑。當(dāng)主減速器的齒輪尺寸、支承型試和軸承位置已確定，并算出齒輪的徑向 力、軸向力及圓周力以后，則可計(jì)算出軸承的徑向載荷。 21 圖 主減速器主動(dòng)錐齒輪的受力簡(jiǎn)圖 主減速器軸承載荷的計(jì)算 軸承的軸向載荷，就是上述的齒輪軸向力。作用在主減速器主動(dòng)錐齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 dT1 可按下式求得： 3 354322311m a x )100)100()100([100 1 TggTggTgge fiffiffifTT ??????? ? ⅣⅡ （? （ ） 式中： 421 , ggg fff ? —— 變速器 Ⅰ ， Ⅱ ， ? ， Ⅴ 檔使用率為 1％， 3％， 5％， 16％， 75％ ； ⅤⅡⅠ ， ggg iii ?, —— 變速器的傳動(dòng)比為 ， ， ， ， ； 421 , TTT fff ? —— 變速器處于 Ⅰ ， Ⅱ ， ， Ⅴ 檔時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩利用率 50％， 60％，70％， 70％， 60％。 注：汽車在行駛過程中，由于變速器檔位的改變，且發(fā)動(dòng)機(jī)也不盡處于最大轉(zhuǎn)矩狀態(tài)，因此主減速器齒輪的工作轉(zhuǎn)矩處于經(jīng)常變化中。 作用在主減速器 主動(dòng)齒輪上的力 齒面寬中點(diǎn)的圓周力 P 為 mdTP 2? （ ） 式中 ： T—— 作用在該齒輪上的轉(zhuǎn)矩。 主減速器軸承的計(jì)算 設(shè)計(jì)時(shí)，通常是先根據(jù)主減速器的結(jié)構(gòu)尺寸初步確定軸承的型號(hào)，然后驗(yàn)算軸承壽命。 輪齒的接觸強(qiáng)度計(jì)算 螺旋錐齒輪 齒面的計(jì)算接觸應(yīng)力 j? （ MPa） 為： JFK KKKKTdC v fmsjpj ?? ???????3011102? （ ） 式中： pC —— 材料的彈性系數(shù)，對(duì)于鋼制齒輪副取 mmN /21 ； 0K =1， sK =1， mK =， sK =1； fK —— 表面質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于制造精確的齒輪可取 1； J—— 計(jì)算應(yīng)力的綜合系數(shù)， 2J =。2w? 綜上所述，故所計(jì)算的齒輪滿足彎曲強(qiáng)度的要求。2w? =； 當(dāng)計(jì)算主動(dòng)齒輪時(shí)， jT /Z 與從動(dòng)相當(dāng)，而 12 JJ ? ，故 1w? 2w? ， 39。 汽車主減速器 螺旋錐齒輪 輪齒的計(jì)算彎曲應(yīng)力)/( 2mmNw? 為 JmzFK KKKTv mSjw ???? ?????? 203102? （ ） 式中 ： 0K —— 超載系數(shù) ； sK —— 尺寸系數(shù) sK =4=； mK —— 載荷分配系數(shù) ~； vK —— 質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于汽車驅(qū)動(dòng)橋齒輪，檔齒輪接觸良好、節(jié)及徑向跳動(dòng)精度高時(shí)，取 1； J—— 計(jì)算彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù) ， , 5JJ??。 P—— 作用在齒輪上的圓周力， N，按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 maxeT 和最大附著力矩兩種載荷工況進(jìn)行計(jì)算； 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算 時(shí)： FdiTp ge????21013m ax =1775（ ） 按最大附著力矩計(jì)算時(shí) ： FdrGp r?????210232 ? =2838 N/mm （ ） 雖然附著力矩產(chǎn)生的 p很大，但由于發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的限制 p最大只有 1775 N/mm 所以 ， 校核成功。在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算之前應(yīng)首先了 解齒輪的破壞形式及其影響因素。 19 齒頂圓直徑 1111 co s2 ?aa hdd ?? 2ad = 221 cos2 ?ahd ? 1ad = ㎜ 2ad = ㎜ 20 節(jié)錐頂點(diǎn)止齒輪外緣距離 1121 sin2 ?ak hdA ?? 212 dAk ? 22sin?ah? 1kA = ㎜ 2kA = ㎜ 21 理論弧齒厚 21 sts ?? mSs k?2 1s = 2s = 22 齒側(cè)間隙 B=～ 23 螺旋角 ? ? =35176。 18 根錐角 1f?= 11 f??? 2f? = 22 f?? ? 1f? =176。 17 面錐角 211 fa ??? ?? ； 122 fa ??? ?? 1a?=176。 11 節(jié)錐距 A0 =11sin2 ?d =22sin2 ?d A0 = ㎜ 12 周節(jié) t= m t= ㎜ 13 齒頂高 21 aga hhh ?? mkh aa ?2 1ah = 2ah = 14 齒根高 fh = ahh? 1fh = 2fh = 15 徑向間隙 c= ghh? c= ㎜ 16 齒根角 0arctan Ahff ?? 1f? =176。 1? 1? =176。 8 軸交角 ? ? =90176。當(dāng)大齒輪直徑大于刀盤半徑時(shí)采用這種方法是最好的。 主減速器 螺旋錐齒輪 的計(jì)算 主減速器 螺旋錐齒輪 的幾何尺寸計(jì)算 主減速器 圓弧齒 螺旋錐齒輪 的幾何尺寸計(jì)算 雙重收縮齒的優(yōu)點(diǎn)在于能提高小齒輪粗切工序。滲硫處理時(shí)溫度低，故不會(huì)引起齒輪變形。 對(duì)齒面進(jìn)行噴丸處理有可能提高壽命達(dá) 25％。 由于新齒輪潤(rùn)滑不良，為了防止齒輪在運(yùn)行初期產(chǎn)生 膠合、咬死或擦傷，防止早期磨損，圓錐齒輪與雙曲面齒輪副草熱處理及精加工后均予以厚度為 ～ ～ 的磷化處理或鍍銅、鍍錫。 用滲碳合金鋼制造齒輪，經(jīng)滲碳、淬火、回火后，齒輪表面硬度可高達(dá) HRC58～64，而芯部硬度較低，當(dāng) m≤ 8 時(shí)為 HRC32～ 45。 汽車主減速器和差速 器圓錐齒輪與雙曲面齒輪目前均用滲碳合金鋼制造。據(jù)此對(duì)驅(qū)動(dòng)橋齒輪的材料及熱處理應(yīng)有以下要求： （ 1）具有高的彎曲疲勞強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度以及較好的齒面耐磨性，故齒表面應(yīng)有高的硬度； （ 2）輪齒芯部應(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； 16 （ 3）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)律性易控制，以提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少制造成本并降低廢品率； （ 4）選擇齒輪材料的合金元素時(shí)要適應(yīng)我國(guó)的情況。貨車通常取 ～ ，可初取Hf =； Pf —— 汽車性能系數(shù) ])([1001 m a xe TaP T GGf ??? （ ） 當(dāng) max)(eTaT GG ? =16 時(shí)，取 Pf =0 主減速器齒輪的材料及熱處理 汽車驅(qū)動(dòng)橋主減速器的工作相當(dāng)繁重，與傳動(dòng)系其他齒輪比較，它具有載荷大、工作時(shí)間長(zhǎng)、載荷變化多、帶沖擊等特點(diǎn)。 由式 （ ） ，式 （ ） 求得的計(jì)算載荷，是最大轉(zhuǎn)矩而不是正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩，不能用它作為疲勞損壞依據(jù)。 主減速 器 齒輪計(jì)算載荷的 確定 通常是將發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩配以傳動(dòng)系最低檔傳動(dòng)比時(shí)和驅(qū)動(dòng)車輪打滑時(shí)這兩種情況下作用于主減速器從動(dòng)齒輪上的轉(zhuǎn)矩 （ ?jjeTT, ） 的較小者，作為載貨汽車計(jì)算中用以驗(yàn)算主減速器從動(dòng)齒輪最大應(yīng)力的計(jì)算載荷。螺旋角過大時(shí)會(huì)引起軸向力亦過大，因此應(yīng)有一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶? （ 6）螺旋角的選擇 螺旋角應(yīng)足夠大以使 ?Fm 。 （ 3）齒輪端面模數(shù)的選擇 2d 選定后，可按式 22 /zdm? 算出從動(dòng)齒輪大端模數(shù)，并用下式校核 3t mjm K T?? = （ 4）齒面寬的選擇 汽車主減速器螺旋錐齒輪齒面寬度推薦為 ： F= 2d =，可初取 F2 =40mm。 14 （ 2）節(jié)圓直徑地選擇 根據(jù)從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩（見式 ， 式 并取兩者中較小的一個(gè)為計(jì)算依據(jù)）按經(jīng)驗(yàn)公式選出： 32 2 jd TKd ??=～ （ ） 式中：2dK—— 直徑系數(shù)，取2dK=13～ 16； jT —— 計(jì)算轉(zhuǎn)矩， mN? ，取 ?jjeTT, 較小的。第二級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)的齒數(shù)和，可選在 68177。 本次設(shè)計(jì)采用雙級(jí)減速，主要從傳動(dòng)比及它是載重量超過 7t 的重型貨車和保證離地間隙上考慮。 （ 5）主減速器的減速形式 主減速器的減速形式分為單級(jí)減速、雙級(jí)減速、單級(jí)貫通、雙級(jí)貫 通、主減速及輪邊減速等。主減速器軸承的預(yù)緊值可取為以發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩時(shí)換算所得軸向力的 30％。分析可知，當(dāng)軸向力于彈簧變形呈線性關(guān)系時(shí)，預(yù)緊使軸向位移減小至原來的 1/2。主減速器從動(dòng)錐齒輪采用無輻式結(jié)構(gòu)并用細(xì)牙螺釘以精度較高的緊配固定在差速器殼的凸緣上。 （ 2）主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承形式及安裝方式的選擇 本次設(shè)計(jì)選用： 主動(dòng)錐齒輪：懸臂式支撐（圓錐滾子軸承） 從動(dòng)錐齒輪：騎馬式支撐（圓錐滾子軸承） （ 3）從動(dòng)錐齒輪的支承方式和安裝方式的選擇 從動(dòng)錐齒輪的兩端支承多采用圓錐滾子軸承，安裝時(shí)應(yīng)使它們的圓錐滾子大端相向朝內(nèi)，而小端相向朝外。 13 主減速器結(jié)構(gòu)方案 的確定 （ 1）主減速器齒輪的類型 螺旋錐齒輪能承受大的載荷，而且工作平穩(wěn)，即使在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)其噪聲和振動(dòng)也是很小的。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系參數(shù)作最佳匹配的方法來選擇 0i 值，可是汽車獲得最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。 0i 的選擇應(yīng)在汽車總體設(shè)計(jì)時(shí)和傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比一起由整車動(dòng)力計(jì)算來確定。 12 第 2 章 主減速器 設(shè)計(jì) 主減速器結(jié)構(gòu)方案 的 分析 及 確定 主減速 器 比 的 計(jì)算 （ 1）設(shè)計(jì)主要參數(shù) 設(shè)計(jì)主要參數(shù) 參數(shù) 單位 數(shù)值 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 Pemax kW/np（ r/min） （ 2021） 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 Temax N 鋼板焊接沖壓式 —— 質(zhì)量小，材料利用率高，制造成本低， 適于大量生產(chǎn)，轎車和中小型貨車，部分重型貨車。 結(jié)構(gòu)形式分類：可分式 、 整體式 、 組合式 。其結(jié)構(gòu)還應(yīng)保證主減速器的拆裝、調(diào)整、維修和保養(yǎng)方便。為了減小汽車的簧下質(zhì)量以利于降低動(dòng)載荷、提高汽車的行駛平順性，在保證強(qiáng)度和剛度的前提下應(yīng)力 求減小橋殼的質(zhì)量。因此橋完既是承載件又是傳力件，同