【正文】 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 26 91 56 52130 3??? ???????j?=〈 2800MPa 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) 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 27 低廢品率； ④選擇齒輪材料的合金元素時(shí)要適合我國的情況。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： 28 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 ｍ 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 ? 29 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 周 力 F = ? = （ 2）錐齒輪的軸向力和徑向力 圖 23 主動(dòng)錐齒輪齒面的受力圖 如圖 23，主動(dòng)錐齒輪螺旋方向?yàn)樽笮?，從錐頂看旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針，F(xiàn)T 為作用在節(jié)錐面上的齒面寬中點(diǎn) A 處的法向力，在 A點(diǎn)處的螺旋方向的法平面內(nèi)， FT 分解成兩個(gè)相互垂直的力 FN 和 fF ， FN 垂直于 OA 且位于∠OO′ A 所在的平面， fF 位于以 OA為切線的節(jié)錐切平面內(nèi)。 F與 fF 之間的夾 30 角為螺旋角 ? ， FT 與 fF 之間的夾角為法向壓力角 ? ，這樣就有： ?? c osc osTFF ? （ 213） ??? c os/t a ns in FFF TN ?? （ 214） ??? t a ns inc os FFF TS ?? （ 215） 于是，作用在主動(dòng)錐齒輪齒面上的軸向力 A和徑向力 R分別為 ? ???????? co ss i ns i nt anco sco ss i n ???? FFFF SNaz （ 216） ? ???????? s i ns i nc o st a nc o ss i nc o s ???? FFFF SNRz （ 217） ? ? ???????? ? 6 2 o s35s i n6 2 i a n35c o s 3azF 20202N RzF ? ????????? 6 2 i n35s i n6 2 an35co s 3 =9662N 式（ 212）～式（ 217） 參考《汽車設(shè)計(jì)》 [3]。但如果采用圓錐滾子軸承作支承時(shí)，還應(yīng)考慮徑向力所應(yīng)起的派生軸向力的影響。當(dāng)主減速器的齒輪尺寸，支承形式和軸承位置已確定，則可計(jì)算出軸承的徑向載荷。 R A =115976=15976N。 pf —— 為載荷系數(shù)，在此取 。對(duì)于載貨汽車和公共汽車可取30～ 35 km/h，在此取 km/h。 有上式可得軸承 A 的使用壽命 97760 8? ??hL = h 若大修里程 S 定為 100000 公里，可計(jì)算出預(yù)期壽命即 hL39。 = = h 和 hL 比較， hL 〉 hL39。 （ 2）對(duì)于軸承 B，在此并不是一個(gè)軸承，而是一對(duì)軸承，對(duì)于成對(duì)安裝的軸承組的計(jì)算當(dāng)量載荷時(shí)徑向動(dòng)載荷系數(shù) X 和軸向動(dòng)載荷系數(shù) Y 值按雙列 33 軸承選用， e 值與單列軸承相同。 在此徑向力 R=13369N 軸向力 A=20202N，所以 RA =〈 e 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 [6]中 表 可查得 X=， Y== ?? = 當(dāng)量動(dòng)載荷 Q= ? ?YAXRfd ? （ 224） 式中： df —— 沖擊載荷系數(shù)在此取 有上式可得 Q=（ 1 13369+ 20202） = 由于采用的是成對(duì)軸承 ?rC = 所以軸承的使用壽命由式（ 220）和式（ 222）可得 hL = ????????? ?QCrn16670 = 1 6 1 8 6 8 0 0 07 2 81 6 6 7 0 ?????? ?= h h= hL39。 對(duì)于從動(dòng)齒輪的軸承 C， D 的徑向力計(jì)算公式見式（ 218）和式（ 219）已知 F=25450N， aZF =9662N， RZF =20202N， a=410mm， b==250mm 所以，軸承 C 的徑向力： cR = ? ? ? ? 22 6 6 0 2 0 21 6 0 02 5 4 5 04101 ?????? = 軸承 D的徑向力： DR = ? ? ? ? 22 0 69 6 6 5 02 0 2 0 22 5 02 5 4 5 04 1 01 ?????? = 軸承 C， D 均采用 7315E，其額定動(dòng)載荷 Cr 為 134097N （ 3）對(duì)于軸承 C，軸向力 A=9662N，徑向力 R=，并且 RA =〉 e，在此 e 值為 ，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 [6]中表 可查得 X=，Y== 所以 Q= ? ?YRXAfd ? =( 9662＋ )= hL = ????????? ?QCrn16670 = 3102 5 4 6 0 81 3 4 0 9 6 31 6 6 7 0 ??????? =2896 3 h hL39。 （ 4）對(duì)于軸承 D，軸向力 A=0N，徑向力 R=，并且RA=.4187〉 e 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 [6]中表 可查得 X=， Y== 所以 Q= ? ?YRXAfd ? = ( )= hL = ????????? ?QCrn16670 = 4 3 5 21 3 4 0 9 6 31 6 6 7 0 ??????? = h hL39。 此節(jié)計(jì)算內(nèi)容參考了 《汽車車橋設(shè)計(jì)》 [1]和 《汽車設(shè)計(jì)》 [3]關(guān)于主減速器的有關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算。例如，轉(zhuǎn)彎時(shí)內(nèi)、外兩側(cè)車輪行程顯然不同，即外側(cè)車輪滾過的距離大于內(nèi)側(cè)的車輪；汽車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)車輪滾過的路程不等；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、右車輪因滾動(dòng)半徑的不同而使左、右車輪行程不等。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。 差速器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)。 對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器的差速原理 圖 31 差速器差速原理 如圖 31 所示，對(duì)稱式錐齒輪差速器是一種行星齒輪機(jī)構(gòu)。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 0? ； 半軸齒輪 1 和 2 為從動(dòng)件，其角速度為 1? 和 2? 。行星齒輪的中心點(diǎn)為 C， A、 B、 C三點(diǎn)到差速器旋轉(zhuǎn)軸線的距離均為 r 。于是1? = 2? = 0? ， 即 差速器不起差速作用，而半軸角速度等于差速器殼 3的角速度。于是 1? r + 2? r =（ 0? r + 4? r ） +( 0? r 4? r ) 36 即 1? + 2? =2 0? （ 31） 若 角速度以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù) n 表示，則 021 2nnn ?? （ 32） 式（ 32）為兩半軸齒輪直徑相等的對(duì)稱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)速無關(guān)。 有式（ 32）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)。如圖 32 所示。 37 圖 32 普通的對(duì)稱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 對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器的設(shè)計(jì) 由于在差速器殼上裝著主減速器從動(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。 差速器齒輪的基本參數(shù)的選擇 載貨汽車采用 4 個(gè)行星齒輪。 球面半徑 BR 可按如下的經(jīng)驗(yàn)公式確定： 3 TKR BB ? mm (33) 式中： BK —— 行星齒輪球面半徑系數(shù)，可取 ～ ，對(duì)于有 4個(gè)行 38 星齒輪的載貨汽車取小值； T—— 計(jì)算轉(zhuǎn)矩，取 Tce 和 Tcs 的較小值， N但一般不少于 10。 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) Lz2 ， Rz2 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，即應(yīng)滿足的安裝條件為： In zz RL ?? 22 （ 34） 式中： Lz2 ， Rz2 —— 左右半軸齒輪的齒數(shù)，對(duì)于對(duì)稱式圓錐齒輪差速器來說， Lz2 = Rz2 n —— 行星齒輪數(shù)目； I —— 任意整數(shù)。 首先初步求出行星齒輪與半軸齒輪的節(jié)錐角 1? ， 2? 39 211 arctanzz?? = 1810arctan =176。1? =176。的壓力角，齒高系數(shù)為 。由于這種齒形的最小齒數(shù)比壓力角為 20176。 在此選 176。 6. 行星齒輪安裝孔的直徑 ? 及其深度 L 行星齒輪的安裝孔的直徑 ? 與行星齒輪軸的名義尺寸相同，而行星齒輪的安裝孔的深度就是行星齒輪在其軸上的支承長(zhǎng)度，通常?。? dL ? ? ? dc nrTd ? 1030 ?? （ 35） 式中： 0T —— 差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩， N m n —— 行星齒輪的數(shù)目；在此為 4 dr —— 行星齒輪支承面中點(diǎn)至錐頂?shù)木嚯x， mm， dr ≈ 39。2 為半軸齒輪齒面寬中點(diǎn)處的直徑，而 d39。2 ??d =56mm dr = 56=28mm d 3??? ??≈ ??L ≈ 51mm 差速器齒輪的幾何計(jì)算 幾何尺寸計(jì)算結(jié)果 1 齒數(shù)比 u： 2 大端分度圓直徑 de： 小輪： 大輪： 3