【正文】 d1=d2=155mm （ 19） 修正螺旋角 a zzm 2 )(a rc c os 21 ??? =1552 )3838(4a rc cos ? ??= 6. 斜齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 （ 1） 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度： os 38c os 2211 ???? ?zz v os 39c os 2222 ??? ?zz v ?FY 、 ?FY 、 ?SY 、 ?SY 重合度系數(shù) ??Y 螺旋角系數(shù) ??Y （ 2）彎曲疲勞極限應(yīng)力： aF mp2201lim ?? aF mp2202lim ?? 壽命系數(shù) NN YY ? 安全系數(shù) ?Fs 故 ： ? ? ????FNaF s FYmp ?? ? ? ???? FNaF s FYmp ?? 因 為經(jīng)過(guò)核算實(shí)用疲勞強(qiáng)度 ＜許用應(yīng)力，所以 滿足彎曲疲勞強(qiáng)度。 5. 貫通橋一級(jí)圓柱斜齒輪參數(shù)的運(yùn)算 （ 1） 選擇齒輪數(shù) :Z1=Z2=23 大、小齒輪均 選 45 鋼，采用軟齒面。 取 按上式 =1679 〈 1750 N/ 2mm 主、從動(dòng)齒輪的齒面接觸應(yīng)力相等。一般情況下，對(duì)于制造精確的齒輪可取 ； J—— 計(jì)算接觸應(yīng)力的綜合系數(shù)（或稱(chēng)幾何系數(shù)）。 按上式 231 ????? ???????＝ 173 N/ 2mm N/ 2mm 232 ???? ??????? = N/ 2mm N/ 2mm 所以主減速器齒輪滿足彎曲強(qiáng)度要求。計(jì)算彎曲應(yīng)力 時(shí)本應(yīng)采用輪齒中點(diǎn)圓周力與中點(diǎn)端面模數(shù)，今用大端模數(shù)，而在綜合系數(shù)中進(jìn)行修正。支承剛度大時(shí)取最小值； vK —— 質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋齒輪，當(dāng)齒輪接觸良好，周節(jié)及徑向跳動(dòng)精度高時(shí)，可取 ； z—— 計(jì)算齒輪的齒數(shù)； m —— 端面模數(shù)； J—— 計(jì)算彎曲應(yīng)力的綜合系數(shù)（或幾何系數(shù)），它綜合考慮了齒形系數(shù)。 3. 輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算 汽車(chē)主減速器錐齒輪的齒根彎曲應(yīng)力為 JmzbK KKKTv ms???? ?????? 203102? （ 28） 式中： T —— 該齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 為 在現(xiàn)代汽車(chē)的設(shè)計(jì)中，由于材質(zhì)及加工工藝等制造質(zhì)量的提高，單位齒長(zhǎng)上的圓周力有時(shí)提高許用數(shù)據(jù)的 20%～ 25%。 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)： 15 213m a x210bdiTp ge ?? （ 26） 式中： maxeT —— 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩，在此取 1500 mN? gi —— 變速器的傳動(dòng)比 1d —— 主動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑 54 mm 2b —— 從動(dòng)齒輪齒面寬 46mm 按上式等于 ／ mm 按最大附著力矩計(jì)算時(shí)： 2232210bdrGp r ?? ? （ 27） . 式中： 2G —— 汽車(chē)滿載時(shí)一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋給水平地面的最大負(fù)荷，對(duì)于后驅(qū)動(dòng)橋還應(yīng)考慮汽車(chē)最大加速時(shí)的負(fù)荷增加量，在此取 127400N； ?—— 輪胎與地面的附著系數(shù)，在此取 ； r —— 輪胎的滾動(dòng)半徑 。汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋的最大輸出轉(zhuǎn)矩 Tec 和最大附著轉(zhuǎn)矩 Tcs 并不是使用中的持續(xù)載荷，強(qiáng)度計(jì)算時(shí)只能用它來(lái)驗(yàn)算最大應(yīng)力，不能作為疲勞損壞的依據(jù)。因此，驅(qū)動(dòng)橋齒輪的許用彎曲應(yīng)力不超過(guò) ／ mm2 。其表現(xiàn)是齒根疲勞折斷和由表面點(diǎn)蝕引起的剝落。汽車(chē)主減速器及差速器齒輪在新車(chē)跑合期及長(zhǎng)期使用中按規(guī)定里程更換規(guī)定的潤(rùn)滑油并進(jìn)行清洗是防止不正常磨損的有效方法。規(guī)定范圍內(nèi)的正常磨損是允許的。輪齒 的膠合強(qiáng)度是按齒面接觸點(diǎn)的臨界溫度而定，減小膠合現(xiàn)象的方法是改善潤(rùn)滑條件等。 （ 3）齒面膠合 在高壓和高速滑摩引起的局部高溫的共同作用下，或潤(rùn)滑冷卻不良、油膜破壞形成金屬齒表面的直接摩擦?xí)r，因高溫、高壓而將金屬粘結(jié)在一起后又撕下來(lái)所造成的表面損壞現(xiàn)象和擦傷現(xiàn)象稱(chēng)為膠合。例如滲碳齒輪表面層太薄、心部硬度不夠等都會(huì)引起齒面剝落。凹坑壁從齒表面陡直地陷下。在允許的范圍內(nèi)適當(dāng)加大齒面寬也是一種辦法。在最后階段輪齒迅速損壞或折斷。一般首先產(chǎn)生在幾個(gè)齒上。 ① 點(diǎn)蝕：是輪齒表面多次高壓接觸而引起的表面疲勞的結(jié)果。 （ 2）齒面的點(diǎn)蝕及剝落 齒面的疲勞點(diǎn)蝕及剝落是齒輪的主要破壞形式之一，約占損壞報(bào)廢齒輪的70%以上。為了防止輪齒折斷，應(yīng)使其具有足夠的彎曲強(qiáng)度，并選擇適當(dāng)?shù)哪?shù)、壓力角、齒高及切向修正量、良好的齒輪材料及保證熱處理質(zhì)量等。此外，由于裝配的齒側(cè)間隙調(diào)節(jié)不當(dāng)、安裝剛度不足、安裝位置不對(duì)等原因，使輪齒表面接觸區(qū)位置偏向一端，輪齒受到局部集中載荷時(shí)，往 往會(huì)使一端（經(jīng)常是大端）沿斜向產(chǎn)生齒端折斷。在開(kāi)始出現(xiàn)裂紋處和突然斷掉前存在裂紋處，在載荷作用下由于裂紋斷面間的相互摩擦，形成了一個(gè)光亮的端面區(qū)域，這是疲勞折斷的特征，其余斷面由于是突然形成的故為粗糙的新斷面。如果最高應(yīng)力點(diǎn)的應(yīng)力超過(guò)材料的耐久極限，則首先在齒根處產(chǎn)生初始的裂紋。折斷多數(shù)從齒根開(kāi)始，因?yàn)辇X根處齒輪的彎曲應(yīng)力最大。 1. 齒輪的損壞形式及壽命 齒輪的損壞形式常見(jiàn)的有輪齒折斷、齒面點(diǎn)蝕及剝落、齒面膠合、齒面磨損等。 19 外圓直徑 1111 co s2 ?aa hdd ?? 1ad = 12 序號(hào) 項(xiàng) 目 計(jì) 算 公 式 計(jì) 算 結(jié) 果 2ad = 221 cos2 ?ahd ? 2ad =299mm 20 節(jié)錐頂點(diǎn)止齒輪外緣距離 11201 sin2 ?? ahd ?? 2102 d?? 22sin?ah? 01? = 02? = 21 理論弧齒厚 21 sts ?? mSs k?2 1s = 2s = 主減速器錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 在完成主減速器齒輪的幾何計(jì)算之后，應(yīng)對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，以保證其有足夠的強(qiáng)度和壽命以及安全可靠性地工作。 18 根錐角 1f?= 11 ??? 2f? = 22 ?? ? 1f? =176。 17 面錐角 211 ??? ??a ； 122 ??? ??a 1a?=176。 2? =176。 9 節(jié)圓直徑 d =m z ?1d 72mm 2d =296mm 10 節(jié)錐角 ?1?arctan21zz 2? =90176。 主減速器圓弧錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算 表 21 主減 速器 圓 弧 錐齒輪 的幾 何尺 寸計(jì) 算用表 序號(hào) 項(xiàng) 目 計(jì) 算 公 式 計(jì) 算 結(jié) 果 1 主動(dòng)齒輪齒數(shù) 1z ９ 2 從動(dòng)齒輪齒數(shù) 2z ３７ 11 序號(hào) 項(xiàng) 目 計(jì) 算 公 式 計(jì) 算 結(jié) 果 3 模數(shù) m ８ 4 齒面寬 b 1b =54mm 2b =46mm 5 工作齒高 mhh ag *2? ?gh 6 全齒高 ? ?mchha **2 ?? h = 7 法向壓力角 ? ? =20176。另外，主傳動(dòng)比越大，則 E 也越大，但應(yīng)保證齒輪不發(fā)生根切。 7. 偏心距 E 值過(guò)大將使齒面縱向滑動(dòng)過(guò)大，從而引起齒面早期磨損和擦傷； E 值過(guò)小，則不能發(fā)揮雙曲面齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)。 6. 法向壓力角 法向壓力角大一些可以提高齒輪的強(qiáng)度，減少齒輪不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)，但對(duì)于尺寸小的齒輪，大壓力角易使齒頂變尖及刀尖寬度過(guò)小，并使齒輪的端面重合度下降。當(dāng)變速器掛前進(jìn)擋時(shí)，應(yīng)使主動(dòng)錐齒輪的軸向力離開(kāi)錐頂方向。 5. 螺旋方向 主、從動(dòng)錐齒輪的螺旋方向是相反的?！?40176。 對(duì)于從動(dòng)錐齒輪齒面寬 2b ，推薦不大于節(jié)錐 2A 的 倍，即 22 Ab ? ，而且 2b 應(yīng)滿足 tmb 102? ，對(duì)于汽車(chē)主減速器圓弧齒輪推薦采用： 22 Db ? =? 296=46mm 一般習(xí)慣使錐齒輪的小齒輪齒面寬比大齒輪稍大，通常使小齒輪的齒面比 10 大齒輪大 10%，在此取 1b = ?? %)101(2b 54mm 4. 中點(diǎn)螺旋角 ? 弧齒錐齒輪副的中點(diǎn)螺旋角是相等的，選 ? 時(shí)應(yīng)考慮它對(duì)齒面重合度 ? ，輪齒強(qiáng)度和軸向力大小的影響， ? 越大，則 ? 也越大，同時(shí)嚙合的齒越多，傳動(dòng)越平穩(wěn)，噪聲越低，而且輪齒的強(qiáng)度越高， ? 應(yīng)不小于 ，在 ～ 時(shí)效果最好，但 ? 過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致軸向力增大。另外，齒面過(guò)寬也會(huì)引起裝配空間減小。 3. 主、從動(dòng)錐齒輪齒面寬 1b 和 2b 錐齒輪齒面過(guò)寬并不能增大齒輪的強(qiáng)度和壽命，反而會(huì)導(dǎo)致因錐齒輪輪齒小端齒溝變窄引起的切削刀頭頂面過(guò)窄及刀尖圓角過(guò)小，這樣不但會(huì)減小了齒根圓角半徑，加大了集中應(yīng)力，還降低了刀具的使用壽命。 2D 可根據(jù) 經(jīng)驗(yàn) 公式初 選 ，即 32 2 cD TKD ? （ 24） 2DK —— 直徑系數(shù)，一般取 ～ ； Tc —— 從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn) 矩， mN? ，為 Tce 和 Tcs 中的較小者。 （ 5） 對(duì) 于不同的 主傳動(dòng) 比， 1z 和 2z 應(yīng)有適 宜的搭配。 （ 3） 為 了 嚙 合平 穩(wěn) ，噪 聲 小和具有高的疲 勞強(qiáng) 度 對(duì) 于卡 車(chē) 1z 一般不小于 6。 1. 主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù) 1z 和 2z 選擇 主、 從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng) 考 慮 如下因素： （ 1） 為 了磨合均 勻 ， 1z ， 2z 之間應(yīng) 避免有 公約數(shù) 。 圖 23 從動(dòng)錐齒輪輔助支承 圖 24 主從動(dòng)錐齒輪的許用偏移量 主減速器基本參數(shù)選擇 與計(jì)算載荷的確定 主減速器齒輪計(jì)算載荷的確定 1. 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最低擋傳動(dòng)比確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tce 從動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tce Tce= d emax 1 f 0k T ki i i ηn （ 21） 式中： Tce— 計(jì)算轉(zhuǎn)矩， mN? ； Temax— 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩； Temax =1500 mN? ； n— 計(jì)算驅(qū)動(dòng)橋數(shù)， 2； if— 變速器傳動(dòng)比， if=1； i0— 主減速器傳動(dòng)比， i0=； η— 變速器傳動(dòng)效率，取 η=； k— 液力變矩器變矩系數(shù)， K=1； Kd— 由于猛接離合器而產(chǎn)生的動(dòng)載系數(shù)， Kd=1； 7 i1— 變速器最低擋傳動(dòng)比， i1=； 代入式（ 21），有： Tce=1150011.= mN? 主動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩 T= mN? 2. 按驅(qū)動(dòng)輪打滑轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 csT mmr irGTcs ?? ?? /2 mN? （ 22） 式中 2G —— 汽車(chē)滿載時(shí)一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋給水平地面的最大負(fù)荷，后橋所承載127400N 的負(fù)荷 ； ?—— 輪胎對(duì)地面的附著系數(shù)，對(duì)于安裝一般輪胎的公路用車(chē)，取? =；對(duì)于越野汽車(chē)取 ；對(duì)于安裝有專(zhuān)門(mén)的防滑寬輪胎的高級(jí)轎車(chē)，計(jì)算時(shí)可取 ； r —— 車(chē)輪的滾動(dòng)半徑，在此選用輪胎型號(hào)為 GB51682 ～ 20，則車(chē)論的滾動(dòng)半徑為 ； m? ， mi —— 分別為所計(jì)算的主減速器從動(dòng)錐齒輪到驅(qū)動(dòng)車(chē)輪之間的傳動(dòng)效率和傳動(dòng)比， LB? 取 ； 所以 LBLBrcs irGT ?? ?? /2 = 740 0 ? ?? =38376 mN? 3. 按汽車(chē)日常行駛平均轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 cfT 對(duì)于公路車(chē)輛來(lái)說(shuō)，使用條件較非公路車(chē)輛穩(wěn)定，其正常持續(xù)的轉(zhuǎn)矩根據(jù)所謂的平均牽引力的值來(lái)確定： ? ? mN )( ??? ???? PHRmmrTacf fffni rGGT ? （ 23） 式中： aG —— 汽車(chē)滿載時(shí)的總重量， 25400N； TG —— 所牽引的掛車(chē)滿載時(shí)總重量， 392021N，但僅用于牽引車(chē)的計(jì)算； Rf —— 道路滾動(dòng)阻力系數(shù)，對(duì)于載貨汽車(chē)可取 ~；在此取 8 Hf —— 汽車(chē)正常行駛時(shí)的平均爬坡能力系數(shù)，對(duì)于載貨汽車(chē)可取~ 在此取 ； pf —— 汽車(chē)的性能系數(shù)在此取 0； m? —— 主減速器主動(dòng)齒輪到車(chē)輪之間的效率； mi —— 主減速器從動(dòng)齒輪到車(chē)輪之間的傳動(dòng)比； n—— 驅(qū)動(dòng)橋數(shù)。輔助支承與從動(dòng)錐齒輪背面之間的間隙，應(yīng)保證當(dāng)偏移量達(dá)到允許極限，即與從動(dòng)錐齒輪背面接觸時(shí)，能夠制止從動(dòng)錐齒輪繼續(xù)偏移。為了是載荷能盡量均勻分布在兩軸承上，并且讓出位置來(lái)加強(qiáng)從 動(dòng)錐齒輪聯(lián)接凸緣的剛度，應(yīng)盡量使尺寸 c 不小于尺寸 d。然而，為了是從動(dòng)錐齒輪背面的支承凸緣有足夠的