【正文】 工的工時(shí)增加，制造成本也顯著增加 。 11 根據(jù)汽車(chē)總體布置的要求可采用縱向水平布置的錐齒輪 圓柱齒輪式雙級(jí)主減速器。 主減速器主從動(dòng)錐齒輪的支承形式及安裝方法 主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承形式及安裝方式的選擇 現(xiàn)在汽車(chē)主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承形式有如下兩種： （ 1） 懸臂式 懸臂式支承結(jié)構(gòu)如圖 所示，其特點(diǎn)是在錐齒輪大端一側(cè)采用較長(zhǎng)的軸徑，其上安裝兩個(gè)圓錐滾子軸承。懸臂式支承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，支承剛度較差，多用于傳遞轉(zhuǎn)鉅較小的轎車(chē)、輕型貨車(chē)的單級(jí)主減速器及許多雙級(jí)主減速器中。 12 圖 主動(dòng)錐齒輪 跨置 式支承 采用跨置式支承結(jié)構(gòu) 時(shí)， 齒輪前、后兩端的軸頸均以軸承支承，故又稱(chēng)兩端支承式。齒輪承載能力較懸臂式可提高 10%左右。 當(dāng)主動(dòng)錐齒輪安裝在圓錐滾子軸承上時(shí)，為了減小懸臂長(zhǎng)度增加支撐間距離，應(yīng)使兩軸承的小端朝內(nèi)相向，大端朝外，這樣也便于結(jié)構(gòu)的布置、軸承預(yù)緊度的調(diào)整及軸承的潤(rùn)滑。為了防止從動(dòng)錐齒輪在軸向載荷作用下的偏移，圓錐滾子軸承應(yīng)用兩端的調(diào)整螺母調(diào)整。 13 圖 從動(dòng)齒輪支撐形式 本次設(shè)計(jì)主動(dòng)錐齒輪 采用 懸臂式支撐（圓錐滾子軸承） ， 從動(dòng)錐齒輪 采用跨置 式支撐（圓錐滾子軸承） 。例如，拐彎時(shí)外側(cè)車(chē)輪行駛總要比內(nèi)側(cè)長(zhǎng)。在左右車(chē)輪行程不等的情況下，如果采用一根整體的驅(qū)動(dòng)車(chē)輪軸將動(dòng)力傳給左右車(chē)輪，則會(huì)由于左右車(chē)輪的轉(zhuǎn)速雖然相等而行程卻又不同的這一運(yùn)動(dòng)學(xué)上的矛盾，引起某一驅(qū)動(dòng)車(chē)輪產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)或滑移。此外，由于車(chē)輪與路面間尤其在轉(zhuǎn)彎時(shí)有大的滑轉(zhuǎn)或滑移，易使汽車(chē)在轉(zhuǎn)向時(shí)失去抗側(cè)滑能力而使穩(wěn)定性變壞。 差速器的結(jié)構(gòu)型式選擇，應(yīng)從所設(shè)計(jì)汽車(chē)的類(lèi)型及其使用條件出發(fā)，以滿足該型 14 汽車(chē)在給定的使用條件下的使用性能要求。后者又分為強(qiáng)制鎖止式和自然鎖止式兩類(lèi)。 本次設(shè)計(jì)選用：對(duì)稱(chēng)式圓錐行星齒輪差速器，因?yàn)樗Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作平穩(wěn)可靠，適用于本次設(shè)計(jì)的 貨 車(chē)驅(qū)動(dòng)橋。其結(jié)夠型式與驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式密切相關(guān)，在斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋和轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中，驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置包括半軸和萬(wàn)向接傳動(dòng)裝置且多采用等速萬(wàn)向節(jié)。在裝有輪邊減速器的驅(qū)動(dòng)橋上，半軸將半軸齒輪與輪邊減速器的主動(dòng)齒輪連接起來(lái)。 （ a） 半浮式 （ b） 3/4 浮式 （ c） 全浮式 圖 半軸支撐形式 15 半浮式半軸 以其靠近外端的軸頸 直接支撐在置于橋殼外端內(nèi)孔中的軸承上，而端部則以具有圓錐面的軸頸及鍵與輪轂相固定。主要用于質(zhì)量較小，使用條件好，承載負(fù)荷也不大的轎車(chē)和輕型載貨汽車(chē)。 全浮式半軸 的外端和以?xún)蓚€(gè)軸承支撐于橋殼的半軸套管上的輪轂相聯(lián)接，由于其工作可靠， 廣泛應(yīng)用于輕型 及 以上的各類(lèi)汽車(chē)上 。 橋殼形式的確定 橋殼的結(jié)構(gòu)型式大致分為可分式，組合式整體式三種。半軸套管與殼體用鉚釘聯(lián)接。其特點(diǎn)是橋殼制造工藝簡(jiǎn)單、主減速器軸承支承剛度好。過(guò)去這種所謂兩段可分式橋殼見(jiàn)于輕型汽車(chē) ，由于上述缺點(diǎn)現(xiàn)已很少采用。 整體式橋殼 整體式橋殼的特點(diǎn)是將整個(gè)橋殼制成一個(gè)整體，橋殼猶如一整體的空心粱，其強(qiáng) 16 度及剛度都比較好。使主減速器和差速器的拆裝、調(diào)整、維修、保養(yǎng)等都十分方便。 這里選擇鑄造整體式橋殼的結(jié)構(gòu)。 本章小結(jié) 本章首先確定了主減速比， 用以 確定其它參數(shù)?；敬_定了驅(qū)動(dòng)橋四個(gè)組成部分主減速器、差速器、半軸、橋殼的結(jié)構(gòu)。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置的汽車(chē)，其主減速器還利用錐齒輪傳動(dòng)以改變動(dòng)力方向。 主減速器齒輪參數(shù)的選擇與強(qiáng)度計(jì)算 主減速器齒輪計(jì)算載荷的確定 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 jeT TTLeje KiTT ????? 0m a x /n （ ） 式中： maxeT ——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 200 mN? ； TLi ——由發(fā)動(dòng)機(jī)到 所計(jì)算的主減速器從動(dòng)齒輪之間的傳動(dòng)系最低檔傳動(dòng)比 TLi =0i 1i == 變速器傳動(dòng)比 1i =； T? ——上述傳動(dòng)部分的效率，取 T? =； 0K ——超載系數(shù)，取 0K =； n——驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目 1。 LBLBrj i rGT ? ??? ? ?? 2 = ? ?? = mN? 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(chē)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(chē)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。汽車(chē)的類(lèi)型很多，行駛工況又非常復(fù)雜，轎車(chē)一般在高速輕載條件下工作，而礦用 車(chē)和越野車(chē)在高負(fù)荷低車(chē)速條件下工作，對(duì)于公路車(chē)輛來(lái)說(shuō)，使用條件較非公路用車(chē)穩(wěn)定，其正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩是根據(jù)所謂平均牽引力的值來(lái)確定的，即主減速器的平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩。初取 Hf =； Pf ——汽車(chē)性能系數(shù) ])([1001 m a xe TaP T GGf ??? （ ） 當(dāng) max)(eTaT GG ? =16 時(shí)，取 Pf =0。對(duì)于不同的主傳動(dòng)比， 1z 和 2z 應(yīng)有適宜的搭配。 從動(dòng)錐齒輪節(jié)圓直徑 2d 及端面模數(shù) tm 的選擇 根據(jù)從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩（見(jiàn)式 和 式 并取兩式計(jì)算結(jié)果中較小的一個(gè)作為計(jì)算依據(jù) ， 按經(jīng)驗(yàn)公式選出： 322 jd TKd ?? （ ） 式中：2dK——直徑系數(shù)，取2dK=13～ 16； 20 jT ——計(jì)算轉(zhuǎn)矩， mN? ，取 ?jT ， jeT 較小的。 計(jì)算得， 2d =～ ，初取 2d =301mm。 3t mjm K T?? = 3 67 5)~( ? =~ 由 GB/T123681990，取 tm =7，滿足校核。 螺旋錐齒輪齒面寬的選擇 通常推薦圓錐齒輪從動(dòng)齒輪的齒寬 F 為其節(jié)錐距 0A 的 倍。 一般習(xí)慣使錐齒輪的小齒輪齒面寬比大齒輪稍大，使其在大齒輪齒面兩端都超出一些，通常小齒輪的齒面加大 10%較為合適，在此取 1b =55mm 。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。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。 旋角 ? 的選擇 螺旋角 ? 是在節(jié)錐表面的展開(kāi)圖上定義的，齒面寬中點(diǎn)處為該齒輪的名義螺旋角。因 Fm 越大傳動(dòng)就越干穩(wěn)，噪聲就越低。 法向壓力角 a 的選擇 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(guò)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(lái)說(shuō)，載貨汽車(chē)可選用 20176。 主從動(dòng)錐齒輪幾何計(jì)算 計(jì)算結(jié)果如表 表 主減速器齒輪的幾何尺寸計(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 21 2 從動(dòng)齒輪齒數(shù) 2z 43 3 模數(shù) m 7 4 齒面寬 b 1b =55mm 2b =50mm 5 工作齒高 mHhg 1? ?gh 6 全齒高 mHh 2? h = 7 法向壓力角 ? ? =20176。 9 節(jié)圓直徑 d =m z ?1d 147mm 2d =301mm 10 節(jié)錐角 ?1?arctan21zz 2? =90176。 2? =176。 2? =176。 2a? =176。 2f? =176。 螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 損壞形式及壽命 23 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。 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。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。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。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。 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。 （ 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。 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。一般首先產(chǎn)生在幾個(gè)齒上。在最后階段輪齒迅速損壞或折斷。在允許的范圍內(nèi)適當(dāng)加大齒面寬也是一種辦法。凹坑壁從齒表面陡直地陷下。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。 （ 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。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。 規(guī)定范圍內(nèi)的正常磨損是允許的。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。其表現(xiàn)是齒根疲勞折斷和由表面點(diǎn)蝕引起的剝落。因此，驅(qū)動(dòng)橋齒輪的許用彎曲應(yīng)力不超過(guò) ／mm2 .表 給出了汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋齒輪的許用應(yīng)力數(shù)值。汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋的最大輸出轉(zhuǎn)矩和最大附著轉(zhuǎn)矩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)。 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)： 26 FdiTp ge????21013max （ ） 式中： maxeT ——發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩，在此取 200 mN? ； gi ——變速器的傳動(dòng)比； 1d ——主動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑，在此取 49mm.； 按上式計(jì)算一檔時(shí)： 8 650249 0 0 3 ?????p N／ mm 直接檔時(shí)： 64502491012 00 3 ?????p 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 N/mm 可知，校核成功。 28 圖 彎曲計(jì)算用綜合系數(shù) J 按 jeT 計(jì)算： 主動(dòng)錐齒輪彎曲應(yīng)力 1w? = N／ mm2 700 N／ mm2 從動(dòng)錐齒輪彎曲應(yīng)力 2w? = N／ mm2 700 N／ mm2 按 jmT 計(jì)算：主動(dòng)錐齒輪彎曲應(yīng)力 1w? = N／ mm2 N／ mm2 從動(dòng)錐齒輪彎曲應(yīng)力 2w? = N／ mm2 ／ mm2 綜上所述由表 ，計(jì)算的齒輪滿足彎曲強(qiáng)度的要求。 圖 接觸強(qiáng)度計(jì)算綜合系數(shù) J 大齒輪齒數(shù) 2z 小齒輪齒數(shù) 1z 接觸強(qiáng)度計(jì)算用 J 30 按 jeT 計(jì)算， j? =2800 N／ mm2 按 jmT 計(jì)算， j? =1750 N／ mm2 由表 輪齒齒面接觸強(qiáng)度滿足校核 。 圖 主動(dòng)齒輪軸彎矩圖 危險(xiǎn)截面上的合成彎曲應(yīng)力為 ： W TMWM 22 ?????? （ ） 式中： W ——彎曲 截面系數(shù) , 323DW ?? ， D=35mm； T ——主動(dòng)齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩為 mN? M ——危險(xiǎn)截 面彎矩，主動(dòng)齒輪徑向力為 。 主減速器的軸承計(jì)算 31 軸承的計(jì)算主要是計(jì)算軸