【正文】 周力 F = ?= （ 2）錐齒輪的軸向力和徑向力 圖 23 主動錐齒輪齒面的受力圖 如圖 23，主動錐齒輪螺旋方向?yàn)樽笮瑥腻F頂看旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r針， FT 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 之間的夾角為螺旋角 ? ， FT 與 fF 之間的夾角為法向壓力 角 ? ，這樣就有： ?? coscosTFF ? （ 213） ??? c o s/tans in FFF TN ?? （ 214） ??? ta ns inc o s FFF TS ?? （ 215） 于是，作用 在主動錐齒輪齒面上的軸向力 A 和徑向力 R分別為 ? ???????? c oss i ns i ntanc osc oss i n ???? FFFF SNaz （ 216） ? ???????? s i ns i nc ostanc oss i nc os ???? FFFF SNRz （ 217） 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 有式（ 216）可計(jì)算 ? ? ????????? os35s i i a n35c os 3azF 20202N 有式（ 217）可計(jì)算 RzF ? ????????? i n35s i a n35c os 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，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。 RA =1 15976=15976N。 pf —— 為載荷系數(shù)，在此取 。對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 72860 8???hL =6188 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）對于軸承 B，在此并不是一個軸承，而是一對軸承，對于成對安裝的軸承組的計(jì)算當(dāng)量載荷時徑向動載荷系數(shù) X和軸向動載荷系數(shù) Y 值按雙列軸承選用， 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 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 表 可查得 X=， Y==?? = 當(dāng)量 動載荷 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） = 由于采用的是成對軸承 ?rC = 所以軸承的使用壽命由式（ 220）和式（ 222）可得 hL = ????????? ?QCrn16670 = ?????? ?= h h= hL39。 對于從動齒輪的軸承 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 ?????? = 軸承 D 的徑向力： DR = ? ? ? ? 22 ?????? = 軸承 C， D均采用 7315E，其額定動載荷 Cr 為 134097N （ 3）對于軸承 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 = ??????? =2896 3 h hL39。 （ 4）對于軸承 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 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)計(jì) 算。例如，轉(zhuǎn)彎時內(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，由于路面波形不同也會造成兩側(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，也會引起左、右車輪因滾動半徑的不同而使左、右車輪行程不等。這不僅會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。 對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主減速器從動齒輪 6固連在一起，固為主動件，設(shè)其角速度為 0? ；半軸齒輪 1 和 2 為從動件，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 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 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 ) 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稱式圓錐齒輪差速器的運(yùn)動特征方程式，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，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（例如中央制動器制動傳動軸時），若一側(cè)半軸齒輪受其它外來力矩而轉(zhuǎn)動，則另一側(cè)半軸齒輪即以相同的轉(zhuǎn)速反向轉(zhuǎn)動。如圖 32 所示。 圖 32 普通的對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 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 對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齒輪，所以在確定主減速器從動齒輪尺寸時，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 ～ ，對于有 4 個行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。 差速器的各個行星齒輪與兩個半軸齒輪是同時嚙合的，因此，在確定這兩種齒輪齒數(shù)時，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)，對于對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)。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 首先初步求出行星齒輪與半軸齒輪的節(jié)錐角 1? ， 2? 211 arctan zz?? = 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度，通常取： ??L ? ? nlTL c ???? ??? 302 ? ?nlT c?? 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 l —— 行星齒輪支承面中點(diǎn)至錐頂?shù)木嚯x mm， l ≈ 39。2 為半軸齒輪齒面寬中點(diǎn)處的直徑，而 d39。2 ??d =144mm l = 144=72mm ? 10499843??? ??≈ 48mm ??L ≈ 53mm 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 差速器齒輪的幾何計(jì)算 表 31 汽車差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表 序號 項(xiàng)目 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果 1 行星齒輪齒數(shù) 1z ≥10，應(yīng)盡量取最小值 1z =10 2 半軸齒輪齒數(shù) 2z =14～ 25，且需滿足式（ 34） 2z =18 3 模數(shù) m m =10mm 4 齒面寬 b=(～ )A0 。 8 軸交角 ? =90176。 ，?? ? 11 節(jié)錐距 22110 sin2sin2 ?? ddA ?? 0A= 12 周節(jié) t = t = 13 齒頂高 21 aga hhh ?? 。 1fh = 2ah 1fh =。022 arctan Ahf?? 1? =176。 17 面錐角 211 ??? ??o ； 122 ??? ??o 1o? =176。 18 根錐角 111 ??? ??R ； 222 ??? ??R 1R? =176。 19 外圓直徑 1111 co s2 ?ao hdd ?? 22202 co s2 ?ahdd ?? ?d mm ?d mm 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 20 節(jié)圓頂點(diǎn)至齒輪外緣距離 139。2102 sin2 ?? hd ?? ?? mm ?? mm 21 理論弧齒厚 21 sts ?? ? ? mhhts ?? ???? t a n2 39。12 1s = mm 2s = mm 22 齒側(cè)間隙 B =～ mm B = 23 弦齒厚 26 213 BdssS iiii ???? 1?S = 2?S = 24 弦齒高 iiiii dshh 4cos239。因此對于差速器齒輪主要應(yīng)進(jìn)行彎曲強(qiáng)度校核。 m； n —— 差速器的行星齒輪數(shù)； 2z —— 半軸齒輪齒數(shù)； 0K 、 vK 、 sK 、 mK —— 見式（ 29）下的說明； J —— 計(jì)算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)， 由圖 31 可查得J = 圖 32 彎曲計(jì)算用綜合系數(shù) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 根據(jù)上式 w? = 3 ??? ?????= MPa〈 MPa 所以，差速器齒輪滿足彎曲強(qiáng)度 要求。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 第 4章 驅(qū)動 半軸的設(shè) 計(jì) 驅(qū)動車輪的傳動裝置位于汽車傳動系的末端，其功用是將轉(zhuǎn)矩由差速器的半軸齒輪傳給驅(qū)動車輪。 設(shè)計(jì)半軸的主要尺寸是其 直徑，在設(shè)計(jì)時首先可根據(jù)對使用條件和載荷工況相同或相近的同類汽車同形式半軸的分析比較，大致選定從整個驅(qū)動橋的布局來看比較合適的半軸半徑，然后對它進(jìn)行