【正文】 6 于越野汽車取 ；對(duì)于安裝有專門的防滑寬輪胎的高級(jí)轎車，計(jì)算時(shí)可取 。 所以 ? ? )(PHRLBLB rTacf fffni rGGT ?? ????? = ? ? ???? ? =13464 mN? 式（ 21） ～式 （ 24）參考《汽車車橋設(shè)計(jì)》 [1]式（ 310） ～式（ 312）。 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)。 3）為了嚙合平穩(wěn)，噪聲小和具有高的疲勞強(qiáng)度對(duì)于商用車 1z 一般不小于 6。 5）對(duì)于不同的主傳動(dòng)比， 1z 和 2z 應(yīng)有適宜的搭配。 2D 可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式初選，即 32 2 cD TKD ? （ 25） 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 所以 2D =（ ～ ） 3 49984. =（ ～ ） mm 初選 2D =530mm 則 tm = 2D / 2z =530/41= ，取 tm =13 根據(jù) tm = 3 cm TK 來校核 sm =13 選取的是否合適，其中 mK =（ ～ ）， tm =（ ～ ） 3 49984 =（ ～ ），因此滿足校核。此外，安裝時(shí)有位置偏差或由于制造、熱處理變形等原因使齒輪工作時(shí)載荷集中于輪齒 小端，會(huì)引起輪齒小端過早損壞和疲勞損傷。但齒面過窄，輪齒表面的耐磨性和輪齒的強(qiáng)度會(huì)降低。 汽車主減速器弧齒錐齒輪的平均螺旋角為 35176。而商用車選用較小的 ? 值以防止軸向力過大，通常取 35176。螺旋方向與錐齒輪的旋轉(zhuǎn)方向影響其所受的軸向力的方向，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錐頂方向，這樣可使主、從動(dòng)齒輪有分離的趨勢(shì)，防止輪齒因卡死而損壞。 6. 法 向壓力角 加大壓力角可以提高齒輪的強(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小，并使齒輪的端面重疊系數(shù)下降，一般對(duì)于“格里森”制主減速器螺旋錐齒輪來說，規(guī)定重型載貨汽車可選用 176。 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 6 2 從動(dòng)齒輪齒數(shù) 2z 41 3 端面模數(shù) m 13㎜ 4 齒面寬 b 1b =91 ㎜ 2b =83 ㎜ 5 工作齒高 mhh ag *2? ?gh 26㎜ 6 全齒高 ? ?mchh a **2 ?? h = ㎜ 7 法 向壓力角 ? ? =176。 9 節(jié)圓直徑 d =m z ?1d 78㎜ 2d =533 ㎜ 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 10 節(jié)錐角 ?1?arctan21zz 2? =90176。 2? =176。 17 面錐角 211 fa ??? ?? 122 fa ??? ?? 1a? =176。 18 根錐角 1f?= 11 f??? 2f? = 22 f?? ? 1f? =176。 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。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。它們的主要特點(diǎn)及影響因素分述如下： （ 1）輪齒折斷 主要分為疲勞折斷及由于彎曲強(qiáng)度不足而引起的過載折 斷。 ① 疲勞折斷：在長(zhǎng)時(shí)間較大的交變載荷作用下，齒輪根部經(jīng)受交變的彎曲應(yīng)力。隨著載荷循環(huán)次數(shù)的增加，裂紋不斷擴(kuò)大，最后導(dǎo)致輪齒部分地或整個(gè)地?cái)嗟簟? ② 過載折斷：由于設(shè) 計(jì)不當(dāng)或齒輪的材料及熱處理不符合要求，或由于偶然性的峰值載荷的沖擊，使載荷超過了齒輪彎曲強(qiáng)度所允許的范圍，而引起輪齒的一次性突然折斷。各種形式的過載折斷的斷面均為粗糙的新斷面。齒根圓角盡可能加大，根部及齒面要光潔。它主要由于表面接觸強(qiáng)度不足而引起的。由于接觸區(qū)產(chǎn)生很大的表面接觸應(yīng)力，常常在節(jié)點(diǎn)附近，特別在小齒輪節(jié)圓以下的齒根區(qū)域內(nèi)開始，形成極小的齒面裂紋進(jìn)而發(fā)展成淺凹坑，形成這種凹坑或麻點(diǎn)的現(xiàn)象就稱為點(diǎn)蝕。在齒輪繼續(xù)工作時(shí)，則擴(kuò)大凹坑的尺寸及數(shù)目，甚至?xí)饾u使齒面成塊剝落，引起噪音和較大的動(dòng)載荷。減小齒面壓力和提高潤(rùn)滑效果是提高抗點(diǎn)蝕的有效方法，為此可增大節(jié)圓直徑及增大螺旋角，使齒面的曲率半徑增大，減小其接觸應(yīng)力。 ② 齒面剝落：發(fā)生在滲碳等表面淬硬的齒面上，形成沿齒面寬方向分布的較點(diǎn)蝕更深的凹坑。造成齒面剝落的主要原因是表面層強(qiáng)度不夠。當(dāng)滲碳齒輪熱處理不當(dāng)使?jié)B碳層中含碳濃度的梯度太陡時(shí)，則一部分滲碳層齒面形成的硬皮也將從齒輪心部剝 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 落下來 。它多出現(xiàn)在齒頂附近，在與節(jié)錐齒線的垂直方向產(chǎn)生撕裂或擦傷痕跡。 （ 4）齒面磨損 這是輪齒齒面間相互滑動(dòng)、研磨或劃痕所造成的損壞現(xiàn)象。研磨磨損是由于齒輪傳動(dòng)中的剝落顆粒、裝配中帶入的雜物，如未清除的型砂、 氧化皮等以及油中不潔物所造成的不正常磨損，應(yīng)予避免。 汽車驅(qū)動(dòng)橋的齒輪，承受的是交變負(fù)荷，其主要損壞形式是疲勞。在要求使用壽命為 20 萬千米或以上時(shí)，其循環(huán)次數(shù)均以超過材料的耐久疲勞次數(shù)。 表 22 汽車驅(qū)動(dòng)橋 齒輪的許用應(yīng)力 N／ mm2 計(jì)算載荷 主減速器齒輪的許用彎曲應(yīng)力 主減速器齒輪的許用接觸應(yīng)力 差速器齒輪的許用彎曲應(yīng)力 按式（ 21）、式 （ 23）計(jì)算出的最大計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tec， Tcs 中的較小者 700 2800 980 按式 （ 24）計(jì)算出的平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tcf 1750 實(shí)踐表明，主減速器齒輪的疲勞壽命主要與最大持續(xù)載荷（即平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩）有關(guān)，而與汽車預(yù)期壽命期間出現(xiàn)的峰值載荷關(guān)系不大。 2） 主減速器圓弧齒螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 （ 1） 單位齒長(zhǎng)上的圓周力 在汽車主減速器齒輪的表面耐磨性，常常用其在輪齒上的假定單位壓力即單位齒長(zhǎng)圓周力來估算，即 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 2bPp? N／ mm (26) 式中： P—— 作用在齒輪上的圓周力，按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 Temax 和最大附著力矩 rrG?2 兩種載荷工況進(jìn)行計(jì)算， N； 2b —— 從動(dòng)齒輪的齒面寬，在此取 80mm. 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)： 213m ax210bdiTp ge ?? N／ mm （ 27） 式中： maxeT —— 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩，在此取 830 mN? ； gi —— 變速器的傳動(dòng)比； 1d —— 主動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑，在此取 108mm. 按上式 1731802108 3 ?????p N／ mm 按最大附著力矩計(jì)算時(shí)： 2232210bdrGp r?? ? N／ mm （ 28） 式中： 2G —— 汽車滿載時(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)考慮汽車最大加速時(shí)的負(fù)荷增加量，在此取 130000N； ? —— 輪胎與地面的附著系數(shù)，在此取 ： r —— 輪胎的滾動(dòng)半徑，在此取 按上式 275240 0000 3?? ????p =1619 N／ mm 在現(xiàn)代汽車的設(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%。其中上述兩種方法計(jì)算用的許用單位齒 長(zhǎng)上的圓周力 [p]都為 1865N/mm2 （ 2）輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算 汽車主減速器錐齒輪的齒根彎曲應(yīng)力為 JmzbK KKKTvms???? ?????? 203102? N/ 2mm （ 2～ 9） 式中： T —— 該齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩， N 0K —— 超載系數(shù)；在此取 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 sK —— 尺寸系數(shù)，反映材料的不均勻性，與齒輪尺寸和熱處理有關(guān)， 當(dāng)ｍ ? 時(shí)， 4 ?，在此 4?sK＝ mK —— 載荷分配系數(shù)，當(dāng)兩個(gè)齒輪均用騎馬式支承型式時(shí)， mK ＝ ～ 式式支承時(shí)取 ～ 。 vK —— 質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于汽車驅(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)， mm。 載荷作用 點(diǎn)的位置、載荷在齒間的分布、有效齒面寬、應(yīng)力集中系數(shù)及慣性系數(shù)等對(duì)彎曲應(yīng)力計(jì)算的影響。按圖 21選取小齒輪的 J ＝ ，大齒輪 J ＝ . 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。 0K ， vK ， mK —— 見式 (29)下的說明； sK —— 尺寸系數(shù)，它考慮了齒輪的尺寸對(duì)其淬透性的影響，在缺乏經(jīng)驗(yàn)的情況下，可取 ； fK —— 表面質(zhì)量系數(shù)，決定于齒面最后加工的性質(zhì)（如銑齒，磨齒等），即表面粗糙度及表面覆蓋層的性質(zhì)（如鍍銅，磷化處理等）。它綜合考慮了嚙合齒面的相對(duì)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，按圖 22選取 J = 按上式 3??? ???????j?=1445 〈 1750 N/ 2mm 主、從動(dòng)齒輪的齒面接觸應(yīng)力相等。 以上公式（ 26）～（ 210）以及圖 21，圖 22均參考《汽車車橋設(shè)計(jì)》 ［１］ 圖 22 接觸計(jì)算用綜合系數(shù) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 主減速器齒輪的材料及熱處理 驅(qū)動(dòng)橋錐齒輪的工作條件是相當(dāng)惡劣的，與傳動(dòng)系的其它齒輪相比，具有載荷大，作用時(shí)間長(zhǎng)，載荷變化多，帶沖擊等特點(diǎn)。根據(jù)這些情況，對(duì)于驅(qū)動(dòng)橋齒輪的材料及熱處理應(yīng)有以下要求： ①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； ②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； 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)成本并將低廢品率； ④選擇齒輪材料的合金元素時(shí)要適合我國(guó)的情況。 在此，齒輪所采用的鋼為 20CrMnTi 用滲碳合金鋼制造的齒輪，經(jīng)過滲碳、淬火、回火后，輪齒表面硬度應(yīng)達(dá)到 58～64HRC，而心部硬度較低，當(dāng)端面模數(shù) m 〉 8時(shí)為 29～ 45HRC。這種表面不應(yīng)用于補(bǔ)償零件的公差尺寸，也不能代替潤(rùn)滑。對(duì)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。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。該法向力可分解為沿齒輪切向方向的圓周力、沿齒輪軸線方向的軸向力及垂直于齒輪軸線的徑向力。汽車在行駛過程中，由于變速器擋位的改變，且發(fā)動(dòng)機(jī)也不全處于最 大轉(zhuǎn)矩狀態(tài)，故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)錐齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩可按下式計(jì)算： 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 313333332223111m a x 100100100100100 1 ?????????????????? ????????????????????????????? TRgRiRTgiTgiTgied fiffiffiffifTT ? (211) 式中： maxeT —— 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，在此取 830Nｍ 對(duì)于圓錐齒輪的齒面中點(diǎn)的分度圓直徑 222 sin ?bdd m ?? 2121 zzdd mm ? 經(jīng)計(jì)算 md1 ＝ md2 = 式（ 211） 參考《汽車車橋設(shè)計(jì)》 ［１］ 。 md —— 該齒輪的齒面寬中點(diǎn)處的分度圓直徑 . 按上式主減速器主動(dòng)錐齒輪齒寬中點(diǎn)處的圓