【正文】 )(21/43 zzmmma ?? （ 214） = )3838(412c os2 1 ?? =152 20 ?。?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。 主減速器軸承載荷的計(jì)算 軸承的計(jì)算主要是計(jì)算軸承的壽命。 設(shè)計(jì)時(shí)，通常是先根據(jù)主減速器的結(jié) 21 構(gòu)尺寸初步確定軸承的型號(hào)，然后驗(yàn)算軸承壽命。影響軸承壽命的主要外因是它的工作載荷及工作條件，因此在驗(yàn)算軸承壽命之前，應(yīng)先求出作用在齒輪上的軸向力、徑向力、圓周力，然后再求出軸承反力，以確定軸承載荷。 1. 錐齒輪齒面上的作用力 錐齒輪在工作過程中，相互嚙合的齒面上作用有一法向力。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。 （ 1） 齒寬中點(diǎn)處的圓周力 齒寬中點(diǎn)處的圓周力為： F ＝ mdT2 (215) 式中： T —— 作用在該齒輪上的轉(zhuǎn)矩，作用在主減速器主動(dòng)錐齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩； 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） 最齒輪的軸向力和徑向力 如圖 25，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， 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)，F(xiàn)T 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)。 fF 在此平面內(nèi)又可分為沿切線方向的圓周力 F 和沿節(jié)圓母 線方向的力 Fs 。 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 ? =Ftcos20cos37=55640 （ 216） 所以 Ft=55640 22 ??? c o s/tans in FFF TN ?? =55640sin20 （ 217） 所以 Fn=19030 ??? t a ns i nc o s FFF TS ?? = （ 218） 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 ： ? ???????? c oss i ns i ntanc osc oss i n ???? FFFF SNaz =19030sin20+ cos20=25538 （ 219） ? ???????? s i ns i nc ostanc oss i nc os ???? FFFF SNRz =19030sin20= （ 220） 圖 25 主動(dòng)錐齒輪齒面的受力圖 2. 主減速器軸承載荷的計(jì)算 軸承的軸向載荷就是上述的齒輪的軸向力。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。而軸承的徑向載荷則是上述齒輪的徑向力，圓周力及軸向力這三者所引起的軸承徑向支承反力的向量和。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。 對于采用跨置式的主動(dòng)錐齒輪和從動(dòng)錐齒輪的軸承徑向載荷，如圖所示： 23 圖 26 主減速器軸承的布置尺寸 軸承 A， B 的徑向載荷分別為 ： RA = ? ? ? ? 22 maZRZ dFbFbFa ????? （ 221） ? ? ? ? 22 maZRZB dFcFcFaR ?????? （ 222） 根據(jù)上式已知 aZF =25538N， RZF =， a=105mm ， b=35mm， c=70mm 所以軸承 A 的徑向力 AR = 其軸向力為 0 軸承 B 的徑向力 RB = 對于軸承 A，只承受徑向載荷 所以有公式 610?????????? ?QfCrfLpt (223) 式中 : tf —— 為溫度系數(shù)，在此取 ； pf —— 為載荷系數(shù)，在此取 。 所以 L ==108 s 所以軸承能工作的額定軸承壽命： nLLh 60? (224) 24 式中 : n —— 軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速。 有上式可得軸承 A 的使用壽命 72860 8???hL=6833h 若大修里程 S 定為 100000 公里，可計(jì)算出預(yù)期壽命即 hL39。 = amvS (225) 所以 hL39。 == h 和 hL 比較， hL 〉 hL39。 ，故軸承符合使用要求。 主減速器齒輪的材料及熱處理 貫通式主減數(shù)器 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，載荷變化多，帶沖擊等特點(diǎn)。其損壞形式主要有齒輪根部彎曲折斷、齒面疲勞點(diǎn)蝕（剝落）、磨損和擦傷等。根據(jù)這些情況，對于驅(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，避免輪齒折斷； (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)要適合我國的情況。 汽車主減速器用的螺旋錐齒輪以及差速器用的直齒錐齒輪，目前都是用滲碳合金鋼制造。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。 對于滲碳深度有如下的規(guī)定： 當(dāng)端面模數(shù) m≤5 時(shí)， 為 ～ 當(dāng)端面模數(shù) m5～ 8 時(shí)，為 ～ 25 由于新齒輪接觸和潤滑不良，為了防止在運(yùn)行初期產(chǎn)生膠合、咬死或擦傷，防止早期的磨損，圓錐齒輪的傳動(dòng)副（或僅僅大齒輪）在熱處理及經(jīng)加工（如磨齒或配對研磨）后均予與厚度 ～ 的磷化處理或鍍銅、鍍錫。 對齒面進(jìn)行噴丸處理有可能提高壽命達(dá) 25％。對于滑動(dòng)速度高的齒輪，為了提高其耐磨性，可以進(jìn)行滲硫處理。滲硫處理時(shí)溫度低，故不引起齒輪變形。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。 主減速器的潤滑 主 減 速器及差速器的齒輪、軸承以及其他摩擦表面均需潤滑，其中尤其應(yīng)注意主減速器主動(dòng)錐齒輪的前軸承的潤滑，因?yàn)槠錆櫥荒芸繚櫥偷娘w濺來實(shí)現(xiàn)。為此，通常是在從動(dòng)齒輪的前端靠近主動(dòng)齒輪處的主減速殼的內(nèi)壁上設(shè)一專門的集油槽，將飛濺到殼體內(nèi)壁上的部分潤滑油收集起來再經(jīng)過近油孔引至前軸承圓錐滾子的小端處，由于圓錐滾子在旋轉(zhuǎn)時(shí)的泵油作用，使?jié)櫥陀蓤A錐滾子的下端通向大端，并經(jīng)前軸承前端的回油孔流回驅(qū)動(dòng)橋殼中間的油盆中，使?jié)櫥偷玫窖h(huán)。這樣不但可使軸承得到良好的潤滑、散 熱和清洗，而且可以保護(hù)前端的油封不被損壞。 本章小結(jié) 本章根據(jù)所給參數(shù)確定了主減速器計(jì)算載荷、并根據(jù)有關(guān)的機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造的標(biāo)準(zhǔn)對齒輪參數(shù)進(jìn)行合理的選擇，最后對螺旋錐齒輪的相關(guān)幾何尺寸參數(shù)進(jìn)行列表整理，并且對主動(dòng)、從動(dòng)齒輪進(jìn)行強(qiáng)度校核。對主減速器齒輪的材料及熱處理，主減速器的潤滑給以說明。 26 第 3 章 貫通橋差速器設(shè)計(jì) 汽車在行駛過程中左，右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過的路程往往不等。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。如果驅(qū)動(dòng)橋的左、右車輪剛性連接，則行駛時(shí)不可避免地會(huì)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)輪在路面上的滑移或滑轉(zhuǎn)。這不僅會(huì)加劇輪胎的磨損與功率和燃料的消 27 耗，而且可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)向和操縱性能惡化。為了防止這些現(xiàn)象的發(fā)生，汽車左、右驅(qū)動(dòng)輪間都裝有輪間差速器，從而保證了驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)車輪在行程不等時(shí)具有不同的旋轉(zhuǎn)角速度， 滿足了汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)要求。 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)。差速器有多種形式，在此設(shè)計(jì)普通對稱式圓錐行星齒輪差速器。 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 如圖所示，對稱式錐齒輪差速器是一種行星齒輪機(jī)構(gòu)。差速器殼 3 與行 星齒輪軸 5 連成一體，形成行星架。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? 。 A、 B 兩點(diǎn)分別為行星齒輪 4 與半軸齒輪 1 和 2 的嚙合點(diǎn)。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 。 當(dāng)行星齒輪只是隨同行星架繞差速器旋轉(zhuǎn)軸線公轉(zhuǎn)時(shí)，顯然，處在同一 半徑 r 上的 A、 B、 C 三點(diǎn)的圓周速度都相等（圖 31），其值為 0? 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。 當(dāng)行星齒輪 4 除公轉(zhuǎn)外，還繞本身的軸 5 以角速度 4? 自轉(zhuǎn)時(shí)（圖），嚙合點(diǎn) A 的圓周速度為 1? r = 0? r + 4? r ，嚙合點(diǎn) B 的圓周速度為 2? r = 0? r 4? r 。于是 1? r + 2? r =（ 0? r + 4? r ） +( 0? r 4? r ) 即 1? + 2? =2 0? （ 31） 28 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(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)。因此在汽車轉(zhuǎn)彎行駛或其它行駛情況下，都可以借行星齒輪以相應(yīng)轉(zhuǎn)速自轉(zhuǎn)，使兩側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪以不同轉(zhuǎn)速在地面上滾動(dòng)而無滑動(dòng)。 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)。 對稱式圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu) 普通的對稱式 圓錐齒輪差速器由差速器左右殼，兩個(gè)半軸齒輪，四個(gè)行星齒輪，行星齒輪軸，半軸齒輪墊片及行星齒輪墊片等組成。 圖 32 普通的對稱式圓錐行星齒輪差速器 1軸承； 2左外殼； 3墊 片； 4半軸 齒輪 ； 5墊圈； 6行星 齒輪 ； 7從動(dòng) 齒輪 ； 8右外殼；9十字軸； 10螺栓 如圖 32 所示。由于其具有結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)、制造方便、用于公路汽車上也很可靠等優(yōu)點(diǎn)，故廣泛用于各類車輛上。