重載汽車后驅(qū)動橋結構的設計【含全套CAD圖紙】

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購買設計文檔后加 費領取圖紙 畢業(yè)設計說明書 題 目： 重載汽車后驅(qū)動橋結構設計 專 業(yè)： 學 號： 姓 名： 指導教師： 完成日期： 購買設計文檔后加 費領取圖紙 畢業(yè)論文（設計）任務書 論文（設計）題目： 重載汽車后驅(qū)動橋結構設計 學號： 姓名： 專業(yè)： 指導教師： 系主任： 一、主要內(nèi)容及基本要求 本設計的主要內(nèi)容為： 1．了解重型卡車后驅(qū)動橋工作原理； 2. 設計驅(qū)動橋主減速器的結構； 3. 設計驅(qū)動橋差速器的結構； 4．對后驅(qū)動橋進行總裝。 本設計的基本要求如下： 1．掌握汽車驅(qū)動橋主減速器的工作原理和關鍵設計步驟； 2．掌握關鍵部 件的結構設計及裝配； 3．掌握驅(qū)動傳動方案的設計方法。 二、重點研究的問題 本設計的重點研究問題有兩個： 1．驅(qū)動橋主減速器傳動方案 設計與實現(xiàn)。 2．驅(qū)動橋主減速器結構裝配。 三、進度安排 購買設計文檔后加 費領取圖紙 序號 各階段完成的內(nèi)容 完成時間 1 查閱相關資料 第 1 周 2 了解主減速器工作原理、 擬定傳動方案 第 2－ 3 周 3 主減速器結構設計和裝配 第 4－ 11 周 4 翻譯相關英文資料一份 3000字左右 第 12 周 5 撰寫畢業(yè)論文（設計）說明書 第 13 周 6 7 8 四、應收集的資料及主要參考文獻 [1] 劉惟信．汽車車橋設計 [M]． 北京 :清華大學出版社， 2004． [2] 王望予．汽車設計 [M]．第 3版．北京 :機械工業(yè)出版社， 2000． [3] 臧杰．汽車構造 [M]．北京：機械工業(yè)出版社， 2005. [4] 余志生．汽車理論 [M]．第 3 版．北京 :機械工業(yè)出版社， 2000． [5] 劉軍利 型車橋的發(fā)展方向 2005. [6] 譚秀卿 山東交通學院學報， 2007. [7] 張國鋒 技術新視野， 2009. [8] 劉昌仁 驅(qū)動橋設計 1994. [9] 驅(qū)動橋設計（上） 2012. [10] 驅(qū)動橋設計（下） 2012. 購買設計文檔后加 費領取圖紙 畢業(yè)論文（設計）評閱表 學號 姓名 專業(yè) 畢業(yè)論文（設計）題目： 重載汽車后驅(qū)動橋結構設計 評價項目 評 價 內(nèi) 容 選題 現(xiàn)學科、專業(yè)特點和教學計劃的基本要求，達到綜合訓練的目的； 量適當； 研、社會等實際相結合。 能力 合歸納資料的能力； 究方法和手段的運用能力； 論文 （設計）質(zhì)量 正確，論述較充分，結構較嚴謹合理，設計、計算、分析處理比較科學；技術用語比較準確，符號統(tǒng)一，圖表圖紙完備、整潔、正確，引文比較規(guī)范； 觀點提煉，綜合概括能力較好； 創(chuàng)新之處。 綜 合 評 價 選題符合培養(yǎng)目標，體現(xiàn)了本學科、專業(yè)特點及教學計劃的基本要求，能夠達到綜合訓練的目的，難度適當。 作者具備較好查閱文獻的能力，具有一定綜合運用知識的能力，初步掌握了科研的一般方法，具備了較好的外文和計算機應用能力。 設計方案基本正確，論述較為充分，結構合理，仿真 結果正確，圖表較為完備、清晰，文章比較規(guī)范，文字通順，有一定的綜合概括能力，研究課題有一定的應用價值。 工作量較為飽滿，論文的篇幅達到規(guī)定要求。 評閱人： 2014 年 月 日 購買設計文檔后加 費領取圖紙 畢業(yè)論文（設計）鑒定意見 學號： 姓名： 專業(yè)： 畢業(yè)論文（設計說明書） 頁 圖 表 張 論文（設計）題目： 重載汽車后驅(qū)動橋 結構設計 內(nèi)容提要： 驅(qū)動橋作為汽車四大總成之一 ,它的性能的好壞直接影響整車性能 ,而對于 載重汽車顯得尤為重要 。當采用大功率發(fā)動機輸出大的轉(zhuǎn)矩以滿足目前載重汽車的快速 重載的高效率 、 高效益的需要時 ， 必須要搭配一個高效 、 可靠的驅(qū)動橋 。 驅(qū)動橋一般由 主減速器、差速器、車輪傳動裝置和驅(qū)動橋殼等組成。所以采用傳動效率高的單級減速 驅(qū)動橋已成為未來重載汽車的發(fā)展方向。 本文參照傳統(tǒng)驅(qū)動橋的設計方法進行了載重汽車驅(qū)動橋的設計。本文首先確定主要 部件的結構形式和主要涉設計參數(shù) ； 然后參考類似驅(qū)動橋的結構 ， 確定出總體設計方案 ； 最后對主 、 從動錐齒輪 、 差速器圓錐行星齒輪 、 半軸齒輪 、 全浮式半軸和整體橋殼的強 度進行校核以及對支承軸承進行了壽命校核 。 本設計具有以下的優(yōu)點：由于的是采用中央單級減速驅(qū)動 橋，使得整個后橋的結構 簡單，制造工藝簡單，從而大大的降低了制造成本。并且，弧齒錐齒輪的單級主減速器 提高了后橋的傳動效率，提高了傳動的可行性。 在發(fā)動機相同的情況下，采用性能優(yōu)良且與發(fā)動機匹配性比較高的驅(qū)動橋便成了有 效節(jié)油的措施之一。所以設計新型的驅(qū)動橋成為新的課題。 購買設計文檔后加 費領取圖紙 指導教師評語 該同學能夠基本完成畢業(yè)設計任務，解決方案尚可，能夠基本達到預期目標； 圖、表基本合格，文理尚通順；具有一定運用已學知識分析、解決問題的能力； 工作態(tài)度尚可。 同意其參加答辯 指 導教師： 2014 年 月 日 答辯簡要情況及評語 答辯陳述條理較清楚、重點較突出?；卮饐栴}準確程度較高。 根據(jù)答辯情況，答辯小組同意其成績評定為 。 答辯小組組長： 年 月 日 答辯委員會意見 答辯委員會主任： 年 月 日 購買設計文檔后加 費領取圖紙 目 錄 摘要 .................................................................... Ⅰ .............................................................. Ⅱ 1 引言 .................................................................. 1 2 驅(qū)動橋結構方案分析 .................................................. 1 3 主減速器設計 ......................................................... 4 主減速器的結構形式 ................................................. 4 主減速器的齒輪類型 ............................................. 4 主減速器的減速形式 ............................................. 4 主減速器主，從動錐齒輪的支承形式 ............................... 4 主減速器的基本參數(shù)選擇與設計計算 ................................... 5 主減速器計算載荷的確定 ......................................... 5 主減速器基本參數(shù)的選擇 ......................................... 7 主減速器圓弧錐齒輪的幾何尺寸計算 ............................... 9 主減速器圓弧錐齒輪的強度計算 .................................. 11 主減速器齒輪的材料及熱處理 .................................... 17 主減速器軸承的計算 ............................................ 17 4 差速器設計 .......................................................... 23 對稱式圓錐行星齒輪差速器的差速原理 ................................ 23 對稱式圓錐行星齒輪差速器的結構 .................................... 24 稱式圓錐行星齒輪差速器的設計 ..................................... 25 差速器齒 輪的基本參數(shù)的選擇 .................................... 25 差速器齒輪的幾何計算 .......................................... 27 差速器齒輪的強度計算 .......................................... 29 5 驅(qū)動半軸的設計 ...................................................... 30 全浮式半軸計算載荷的確定 .......................................... 31 購買設計文檔后加 費領取圖紙 全浮式半軸的桿部直徑的初選 ........................................ 32 全浮式半軸的強度計算 .............................................. 32 半軸花鍵的強度計算 ................................................ 32 6 驅(qū)動橋殼的設計 ...................................................... 33 鑄造整 體式橋殼的結構 .............................................. 34 橋殼的強度校核 .................................................... 35 結 論 .................................................................. 36 參考文獻 ............................................................... 37 致 謝 .................................................................. 38 附 錄 英文文獻翻譯 .................................................. 38 I 重載汽車后驅(qū)動橋結構設計 摘要 驅(qū)動橋作為汽車四大總成之一，它的性能的好壞直接影響整車性能，而對于載重汽車顯得尤為重要。當采用大功率發(fā)動機輸出大的轉(zhuǎn)矩以滿足目前載重汽車的快速、重載的高效率、高效益的需要時，必須要搭配一個高效、可靠的驅(qū)動橋。驅(qū)動橋一般由主減速器、差速器、車輪傳動裝置和驅(qū)動橋殼等組成。所以采用傳動效率高的單級減速驅(qū)動橋已成為未來重載汽車的發(fā)展方向。 本文參照傳統(tǒng)驅(qū)動橋的設計方法進行了載重汽車驅(qū)動橋的設計。本文首先確定主要部件的結構型式和主要設 計參數(shù)；然后參考類似驅(qū)動橋的結構，確定出總體設計方案；最后對主，從動錐齒輪，差速器圓錐行星齒輪，半軸齒輪，全浮式半軸和整體式橋殼的強度進行校核以及對支承軸承進行了壽命校核。 本設計具有以下的優(yōu)點：由于的是采用中央單級減速驅(qū)動橋，使得整個后橋的結構簡單，制造工藝簡單，從而大大的降低了制造成本。并且，弧齒錐齒輪的單級主減速器提高了后橋的傳動效率，提高了傳動的可行性。 關鍵字 ： 驅(qū)動橋 ， 主減速器 ， 差速器 ， 半軸 ， 橋殼 he of to by so on is to in s to s to s s s to s on as as to of to be is s of 1 引言 汽車的驅(qū)動橋位于傳動系的末端 ,它的基本功用是增大 由傳動軸傳來的轉(zhuǎn)矩 ,將轉(zhuǎn)矩分配給左右驅(qū)動車輪 ,并且使左右驅(qū)動車輪具有汽車行駛運動學所要求的差速功能 ;同時 ,驅(qū)動橋還要承受作用于路面和車架或者承載式車身之間的鉛垂力、縱向力和橫向力及力矩。 主減速器是驅(qū)動橋的重要組成部分，車橋的結構形式和設計參數(shù)除了對汽車的可靠性與耐久性有重要的影響外，也對汽車的行駛性能如動力性、經(jīng)濟性、平順性、通過性、機動性和操作穩(wěn)定性等有直接影響。 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和汽車技術的提高，驅(qū)動橋的設計、制造工藝都在日益完善。汽車驅(qū)動橋和其他汽車總成一樣除了廣泛的采用新技術以外，在結構設計中日 益朝著“零件標準化、部件通用化、產(chǎn)品系列化”的方向發(fā)展及生產(chǎn)組織的專業(yè)化目標前進。 目前國內(nèi)重型車橋生產(chǎn)企業(yè)也主要集中在中信車橋廠、東風襄樊車橋公司、濟南橋箱廠、漢德車橋公司、重慶紅巖橋廠和安凱車橋廠幾家企業(yè)。這些企業(yè)幾乎占到國內(nèi)重卡車橋 90%以上的市場。 在本設計中還采用了 用 過對 編輯工具與命令的運用，掌握了從 礎零件的繪制→各類零件圖的創(chuàng)建與繪制的方法，并且理解了機械圖繪制 的工作流程，為今后更好的學習和掌握各種應用軟件和技能打下堅實的基礎。 2 驅(qū)動橋結構方案分析 由于要求設計的是重型汽車后驅(qū)動橋，要設計這樣一個級別的驅(qū)動橋，一般選用非斷開式結構以與非獨立懸架相適應，該種形式的驅(qū)動橋的橋殼是一根支撐在左右驅(qū)動車輪的剛性空心梁，一般是鑄造或鋼板沖壓而成，主減速器，差速器和半軸等所有傳動件都裝在其中，此時驅(qū)動橋，驅(qū)動車輪都屬于簧下質(zhì)量。 驅(qū)動橋的結構形式有多種，基本形式有三種如下： 1)中央單級減速驅(qū)動橋。此是驅(qū)動橋結構中最為簡單的一種，是驅(qū)動橋的基本形式， 在載重汽車中占主導地位 。一般在主傳動比小于 6 的情況下，應盡量采用中央單級減速驅(qū)動橋。目前的中央單級減速器趨于采用雙曲線螺旋傘齒輪，主動小齒輪采用騎馬式支 2 承， 有差速鎖裝置供選用。 2)中央雙級驅(qū)動橋。在國內(nèi)目前的市場上，中央雙級驅(qū)動橋主要有 2種類型：一類如伊頓系列產(chǎn)品，事先就在單級減速器中預留好空間，當要求增大牽引力與速比時，可裝入圓柱行星齒輪減速機構，將原中央單級改成中央雙級驅(qū)動橋，這種改制“三化”（即系列化，通用化，標準化）程度高， 橋殼、主減速器等均可通用，錐齒輪直徑不變；另一類如洛克威爾系列產(chǎn)品，當要增大牽引力與速比時， 需要改制第一級傘齒輪后，再裝入第二級圓柱直齒輪或斜齒輪，變成要求的中央雙級驅(qū)動橋，這時橋殼可通用，主減速器不通用， 錐齒輪有 2個規(guī)格。 由于上述中央雙級減速橋均是在中央單級橋的速比超出一定數(shù)值或牽引總質(zhì)量較大時，作為系列產(chǎn)品而派生出來的一種型號，它們很難變型為前驅(qū)動橋，使用受到一定限制；因此，綜合來說，雙級減速橋一般均不作為一種基本型驅(qū)動橋來發(fā)展，而是作為某一特殊考慮而派生出來的驅(qū)動橋存在。 3)中央單級、輪邊減速驅(qū)動橋。輪邊減速驅(qū)動橋較為廣泛地用于油田、建筑工地、礦山等非公路車與軍用車上。當前輪邊減速橋可 分為 2類：一類為圓錐行星齒輪式輪邊減速橋；另一類為圓柱行星齒輪式輪邊減速驅(qū)動橋。 ①圓錐行星齒輪式輪邊減速橋。由圓錐行星齒輪式傳動構成的輪邊減速器，輪邊減速比為固定值 2，它一般均與中央單級橋組成為一系列。在該系列中，中央單級橋仍具有獨立性，可單獨使用，需要增大橋的輸出轉(zhuǎn)矩，使牽引力增大或速比增大時，可不改變中央主減速器而在兩軸端加上圓錐行星齒輪式減速器即可變成雙級橋。這類橋與中央雙級減速橋的區(qū)別在于：降低半軸傳遞的轉(zhuǎn)矩，把增大的轉(zhuǎn)矩直接增加到兩軸端的輪邊減速器上 ，其“三化”程度較高。但這類橋因輪邊減速比為 固定值 2，因此，中央主減速器的尺寸仍較大，一般用于公路、非公路軍用車。 ②圓柱行星齒輪式輪邊減速橋。單排、齒圈固定式圓柱行星齒輪減速橋，一般減速比在 3 至 間。由于輪邊減速比大，因此，中央主減速器的速比一般均小于 3，這樣大錐齒輪就可取較小的直徑，以保證重型汽車對離地問隙的要求。這類橋比單級減速器的質(zhì)量大，價格也要貴些，而且輪穀內(nèi)具有齒輪傳動，長時間在公路上行駛會產(chǎn)生大量的熱量而引起過熱；因此，作為公路車用驅(qū)動橋，它不如中央單級減速橋。 綜上所述，由于設計的驅(qū)動橋的傳動比為 于 6。況且由于隨著 我國公路條件的改善和物流業(yè)對車輛性能要求的變化，重型汽車驅(qū)動橋技術已呈現(xiàn)出向單級化發(fā)展 3 的趨勢，主要是單級驅(qū)動橋還有以下幾點優(yōu)點： (l) 單級減速驅(qū)動橋是驅(qū)動橋中結構最簡單的一種，制造工藝簡單，成本較低， 是驅(qū)動橋的基本類型，在重型汽車上占有重要地位； (2) 重型汽車發(fā)動機向低速大轉(zhuǎn)矩發(fā)展的趨勢，使得驅(qū)動橋的傳動比向小速比發(fā)展； (3) 隨著公路狀況的改善，特別是高速公路的迅猛發(fā)展，重型汽車使用條件對汽車通過性的要求降低。因此，重型汽車不必像過去一樣，采用復雜的結構提高通過性； (4) 與帶輪邊減速器的驅(qū) 動橋相比，由于產(chǎn)品結構簡化，單級減速驅(qū)動橋機械傳動效率提高，易損件減少，可靠性提高。 單級橋產(chǎn)品的優(yōu)勢為單級橋的發(fā)展拓展了廣闊的前景。從產(chǎn)品設計的角度看， 重型車產(chǎn)品在主減速比小于 6 的情況下，應盡量選用單級減速驅(qū)動橋。 所以此設計采用單級驅(qū)動橋再配以鑄造整體式橋殼。圖 2后驅(qū)動橋為中國重汽引進的美國 司 13 噸級單級減速橋的外形圖。 圖 2美馳 ） 單后驅(qū)動橋 4 3 主減速器設計 主減速器的結構形式 主減速器的結構形式主要是根據(jù)其齒輪的類型 ，主動齒輪和從動齒輪的安置方法以及減速形式的不同而異。 主減速器的齒輪類型 主減速器的齒輪有弧齒錐齒輪，雙曲面齒輪，圓柱齒輪和蝸輪蝸桿等形式。在此選用弧齒錐齒輪傳動，其特點是主、從動齒輪的軸線垂直交于一點。由于輪齒端面重疊的影響，至少有兩個以上的輪齒同時嚙合，因此可以承受較大的負荷，加之其輪齒不是在齒的全長上同時嚙合，而是逐漸有齒的一端連續(xù)而平穩(wěn)的地轉(zhuǎn)向另一端，所以工作平穩(wěn)，噪聲和振動小。而弧齒錐齒輪還存在一些缺點，比如對嚙合精度比較敏感，齒輪副的錐頂稍有不吻合就會使工作條件急劇變壞，并加劇齒 輪的磨損和使噪聲增大；但是當主傳動比一定時，主動齒輪尺寸相同時，雙曲面齒輪比相應的弧齒錐齒輪小，從而可以得到更大的離地間隙，有利于實現(xiàn)汽車的總體布置。另外，弧齒錐齒輪與雙曲面錐齒輪相比，具有較高的傳動效率，可達 99%。 主減速器的減速形式 由于 i=6，一般采用單級主減速器，單級減速驅(qū)動橋產(chǎn)品的優(yōu)勢：單級減速驅(qū)動車橋是驅(qū)動橋中結構最簡單的一種，制造工藝較簡單，成本較低，是驅(qū)動橋的基本型，在重型汽車上占有重要地位；目前重型汽車發(fā)動機向低速大扭矩發(fā)展的趨勢使得驅(qū)動橋的傳動比向小速比發(fā)展； 隨著公路狀況的改善，特別是高速公路的迅猛發(fā)展，許多重型汽車使用條件對汽車通過性的要求降低，因此，重型汽車產(chǎn)品不必像過去一樣，采用復雜的結構提高其的通過性；與帶輪邊減速器的驅(qū)動橋相比，由于產(chǎn)品結構簡化，單級減速驅(qū)動橋機械傳動效率提高，易損件減少，可靠性增加。 主減速器主，從動錐齒輪的支承形式 作為一個 13 噸級的驅(qū)動橋，傳動的轉(zhuǎn)矩較大，所以主動錐齒輪采用騎馬式支承。裝于輪齒大端一側軸頸上的軸承，多采用兩個可以預緊以增加支承剛度的圓錐滾子軸承，其中位于驅(qū)動橋前部的通常稱為主動錐齒輪前軸承，其后部緊靠 齒輪背面的那個齒輪稱為主動錐齒輪后軸承；當采用騎馬式支承時，裝于齒輪小端一側軸頸上的軸承一般 5 稱為導向軸承。導向軸承都采用圓柱滾子式，并且內(nèi)外圈可以分離（有時不帶內(nèi)圈），以利于拆裝。 主減速器的基本參數(shù)選擇與設計計算 主減速器計算載荷的確定 1. 按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩和最低擋傳動比確定從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩Ｔ ce m a x ????? （ 3 式中 — 發(fā)動機至所計算的主減速器從動錐齒輪之間的傳動系的最低擋傳動比，在此取 數(shù)據(jù)此參考斯太爾 65車型； — 發(fā)動機的輸出的最大轉(zhuǎn)矩，此數(shù)據(jù)參考斯太爾 65 車型在此取 830 ； T? —— 傳動系上傳動部分的傳動效 率，在此取 n —— 該汽車的驅(qū)動橋數(shù)目在此取 1； — 由于猛結合離合器而產(chǎn)生沖擊載荷時的超載系數(shù)，對于一般的載貨汽車，礦用汽車和越野汽車以及液力傳動及自動變速器的各類汽車取 性能系數(shù) 0時可取 ???????????????????????16 1 9 5 016 1 9 5 1 9 5m a m a m a （ 3 — 汽車滿載時的總質(zhì)量在此取 20000 ； 所以 020000 ??=47>16 ? 0 即 以上各參數(shù)可求 1 ???=29910.2 2. 按驅(qū)動輪打滑轉(zhuǎn)矩確定從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩 6 ? ?? /2 （ 3 式中 2G —— 汽車滿載時一個驅(qū)動橋給水平地面的最大負荷，預設后橋所承載 130000 ? —— 輪胎對地面的附著系數(shù)，對于安裝一般輪胎的公路用車，取 ? =于越野汽車取 于安裝有專門的防滑寬輪胎的高級轎車，r—— 車輪的滾動半徑，在此選用輪胎型號為 動半徑為 ， — 分別為所計算的主減速器從動錐齒輪到驅(qū)動車輪之間的傳動效率和傳動比， 取 于沒有輪邊減速器 以 ? ?? /2 = 2 0 0 0 0 ? ??=64703.9 3. 按汽車日常行駛平均轉(zhuǎn)矩確定從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩 對于公路車輛來說，使用條件較非公路車輛穩(wěn)定，其正常持續(xù)的轉(zhuǎn)矩根據(jù)所謂的平均牽引力的值來確定： ? ? )( ?????? ? （ 3 式中： — 汽車滿載時的總重量，參考斯太爾 65車型在此取 2000000N； — 所牽引的掛車滿載時總重量， N，但僅用于牽引車的計算； — 道路滾動阻力系數(shù)，對于載貨汽車可取 此取 f —— 汽車正常行駛時的平均爬坡能力系數(shù)，對于載貨汽車可取 — 汽車的性能系數(shù)在此取 0； ， n—— 見式（ 3（ 3的說明。 所以 ? ? )(? ????? 7 = ? ???? ?=10305.8 式（ 3式（ 3考《汽車車橋設計》式（ 3式（ 3 主減速器基本參數(shù)的選擇 主減速器錐齒輪的主要參數(shù)有主、從動齒輪的齒數(shù) 1z 和 2z ，從動錐齒輪大端分度圓直徑 2D 、端面模數(shù)從動錐齒輪齒面寬 1b 和 2b 、中點螺旋角 ? 、法向壓力角 ? 等。 1. 主、從動錐齒輪齒數(shù) 1z 和 2z 選擇主、從動錐齒輪齒數(shù)時應考慮如下因素： 1）為了磨合均勻， 1z ， 2z 之間應避免有公約數(shù)。 2）為了得到理想的齒面重合度和高的輪齒彎曲強度，主、從動齒輪齒數(shù)和應不小于 40。 3）為了嚙合平穩(wěn)，噪聲小和具有 高的疲勞強度對于商用車 1z 一般不小于 6。 4）主傳動比01z 盡量取得小一些，以便得到滿意的離地間隙。 5）對于不同的主傳動比， 1z 和 2z 應有適宜的搭配。 根據(jù)以上要求參考《汽車車橋設計》中表 3 4z =9 2z =40 1z + 2z =49〉 40 2. 從動錐齒輪大端分度圓直徑 2D 和端面模數(shù)大尺寸 2D 會影響驅(qū)動橋殼的離地間隙，減小 2D 又會影響跨置式主動齒輪的前支承座的安裝空間和差速器的安裝。 2D 可根據(jù)經(jīng)驗公式初選，即 32 2 （ 3 2— 直徑系數(shù)，一般取 c —— 從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩， ，為 所以 2D =（ 3 （ 8 初選 2D =450 則2D /2z =450/40=有參考《機械設計手冊》中2 則 2D =480根據(jù)3 K 來校核 12選取的是否 合適，其中 （ 此處， 3 （ 因此滿足校核。 3. 主，從動錐齒輪齒面寬 1b 和 2b 錐齒輪齒面過寬并不能增大齒輪的強度和壽命，反而會導致因錐齒輪輪齒小端齒溝變窄引起的切削刀頭頂面過 窄及刀尖圓角過小，這樣不但會減小了齒根圓角半徑，加大了集中應力，還降低了刀具的使用壽命。此外，安裝時有位置偏差或由于制造、熱處理變形等原因使齒輪工作時載荷集中于輪齒小端，會引起輪齒小端過早損壞和疲勞損傷。另外，齒面過寬也會引起裝配空間減小。但齒面過窄，輪齒表面的耐磨性和輪齒的強度會降低。 對于從動錐齒輪齒面寬 2b ，推薦不大于節(jié)錐 2A 的 22 b ? ， 而且 2b 應滿足02 ?，對于汽車主減速器圓弧齒輪推薦采用： 22 b ? =480= 在此取 75一般習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 =80 螺旋角沿齒寬是變化的，輪齒大端的螺旋角最大，輪齒小端螺旋角最小，弧齒錐齒輪副的中點螺旋角是相等的，選 ? 時應考慮它對齒面重合度 ? ，輪齒強度和軸向力大小的影響， ? 越大，則 ? 也越大，同時嚙合的齒越多，傳動越平穩(wěn)，噪聲越低，而且輪齒的強度越高， ? 應不小于 效果最好，但 ? 過大，會導致軸向力增大。 汽車主減速器弧齒錐齒輪的平均螺旋角為 35°～ 40°，而商用車選用較小的 ? 值以防止軸向力過大，通常取 35°。 5. 螺旋方向 9 主、從動錐齒輪的螺旋方向是相反的。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，當變速器掛前進擋時，應使主動錐齒輪的軸向力離開錐頂方向，這樣可使主、從動齒輪有分離的趨勢，防止輪齒因卡死而損壞。所以主動錐齒輪選擇為左旋，從錐頂看為逆時針運動，這樣從動錐齒輪為右旋，從錐頂看為順時針，驅(qū)動汽車前進。 6. 法向壓力角 加大壓力角可以提高齒輪的強度，減少齒輪不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)，但對于尺寸小的齒輪，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 壓力角。 主減速器圓弧錐齒輪的幾何尺寸計算 表 3主減速器圓弧錐齒輪的幾何尺寸計算用表 序 號 項 目 計 算 公 式 計 算 結 果 1 主動齒輪齒數(shù) 1z 9 2 從動齒輪齒數(shù) 2z 40 3 端面模數(shù) m 12 ㎜ 4 齒面寬 b 1b =80 ㎜ 2b =75㎜ 5 工作齒高 2? ? 6 全齒高 ? ?a *2 ?? h = 7 法向壓力角 ? ? = 8 軸交角 ? ? =90° 9 節(jié)圓直徑 d =m z ?1d 108㎜ 2d =480㎜ 10 10 節(jié)錐角 ?1? 2? =90° - 1? 1? = 2? = 11 節(jié)錐距 11d =22d 12 周節(jié) t=m t= 13 齒頂高 ? 14 齒根高 ? ?* ? 15 徑向間隙 c= c= 16 齒根角 0?f? = 17 面錐角 211 ?? ?? 122 ?? ?? 1a? = 2a? = 18 根錐角 1f? = 11 f?? ? 2f? = 22 f?? ? 1f? = 2f? = 19 齒頂圓直徑 1111 c aa ? 2 221 1 2 20 節(jié)錐頂點止齒輪外緣距離 1121 s ak ? 212 22 2 21 理論弧齒厚 21 ? k?2 1s =s =2 齒側間隙 B=3 螺旋角 ? ? =35° 11 主減速器圓弧錐齒輪的強度計算 在完成主減速器齒輪的幾何計算之后，應對其強度進行計算，以保證其有足夠的強度和壽命以及安全可靠性地工作。在進行強度計算之前應首先了解齒輪的破壞形式及其影響因素。 1） 齒輪的損壞形式及壽命 齒輪的損壞形式常見的有輪齒折斷、齒面點蝕及剝落、齒面膠合、齒面磨損等。它們的主要特點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度不足而引起的過載折斷。折斷多數(shù)從齒根開始，因為齒根處齒輪的彎曲應力最大。 ① 疲勞折斷：在長時間較 大的交變載荷作用下，齒輪根部經(jīng)受交變的彎曲應力。如果最高應力點的應力超過材料的耐久極限，則首先在齒根處產(chǎn)生初始的裂紋。隨著載荷循環(huán)次數(shù)的增加，裂紋不斷擴大，最后導致輪齒部分地或整個地斷掉。在開始出現(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。 ② 過載折斷：由于設計不當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度所允許的范圍，而 引起輪齒的一次性突然折斷。此外，由于裝配的齒側間隙調(diào)節(jié)不當、安裝剛度不足、安裝位置不對等原因，使輪齒表面接觸區(qū)位置偏向一端，輪齒受到局部集中載荷時，往往會使一端（經(jīng)常是大端）沿斜向產(chǎn)生齒端折斷。各種形式的過載折斷的斷面均為粗糙的新斷面。 為了防止輪齒折斷，應使其具有足夠的彎曲強度，并選擇適當?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。齒根圓角盡可能加大，根部及齒面要光潔。 （ 2）齒面的點蝕及剝落 齒面的疲勞點蝕及剝落是齒輪的主要破壞形式之一，約占損壞報廢齒輪的 70%以上。它主 要由于表面接觸強度不足而引起的。 ① 點蝕：是輪齒表面多次高壓接觸而引起的表面疲勞的結果。由于接觸區(qū)產(chǎn)生很大的表面接觸應力，常常在節(jié)點附近，特別在小齒輪節(jié)圓以下的齒根區(qū)域內(nèi)開始，形成極 12 小的齒面裂紋進而發(fā)展成淺凹坑，形成這種凹坑或麻點的現(xiàn)象就稱為點蝕。一般首先產(chǎn)生在幾個齒上。在齒輪繼續(xù)工作時，則擴大凹坑的尺寸及數(shù)目，甚至會逐漸使齒面成塊剝落，引起噪音和較大的動載荷。在最后階段輪齒迅速損壞或折斷。減小齒面壓力和提高潤滑效果是提高抗點蝕的有效方法，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，減小其接觸應力。在允許的范圍內(nèi)適當加大齒面寬也是一種辦法。 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蝕更深的凹坑。凹坑壁從齒表面陡直地陷下。造成齒面剝落的主要原因是表面層強度不夠。例如滲碳齒輪表面層太薄、心部硬度不夠等都會引起齒面剝落。當滲碳齒輪熱處理不當使?jié)B碳層中含碳濃度的梯度太陡時，則一部分滲碳層齒面形成的硬皮也將從齒輪心部剝落下來。 （ 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，或潤滑冷卻不良、油膜破壞形成金屬齒表 面的直接摩擦時，因高溫、高壓而將金屬粘結在一起后又撕下來所造成的表面損壞現(xiàn)象和擦傷現(xiàn)象稱為膠合。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。輪齒的膠合強度是按齒面接觸點的臨界溫度而定，減小膠合現(xiàn)象的方法是改善潤滑條件等。 （ 4）齒面磨損 這是輪齒齒面間相互滑動、研磨或劃痕所造成的損壞現(xiàn)象。規(guī)定范圍內(nèi)的正常磨損是允許的。研磨磨損是由于齒輪傳動中的剝落顆粒、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，應予避免。汽車主減速器及差速器齒輪在新車跑合期及長期使用 中按規(guī)定里程更換規(guī)定的潤滑油并進行清洗是防止不正常磨損的有效方法。 汽車驅(qū)動橋的齒輪，承受的是交變負荷，其主要損壞形式是疲勞。其表現(xiàn)是齒根疲勞折斷和由表面點蝕引起的剝落。在要求使用壽命為 20 萬千米或以上時，其循環(huán)次數(shù)均以超過材料的耐久疲勞次數(shù)。因此，驅(qū)動橋齒輪的許用彎曲應力不超過 13 表 3表 3汽車驅(qū)動橋齒輪的許用應力 N／ 計算載荷 主減速器齒輪的許用彎曲應力 主減速器齒輪的許用接觸應力 差速器齒輪的許用彎曲應力 按式（ 2式（ 2算出的最大計算轉(zhuǎn)矩 700 2800 980 按式（ 2算出的平均計算轉(zhuǎn)矩 750 踐表明，主減速器齒輪的疲勞壽命主要與最大持續(xù)載荷（即平均計算轉(zhuǎn)矩）有關，而與汽車預期壽命期間出現(xiàn)的峰值載荷關系不大。汽車驅(qū)動橋的最大輸出轉(zhuǎn)矩 不是使用中的持續(xù)載荷，強度計算時只能用它來驗算最大應力，不能 作為疲勞損壞的依據(jù)。 2） 主減速器圓弧齒螺旋錐齒輪的強度計算 （ 1） 單位齒長上的圓周力 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圓周力來估算，即 2／ (3式中： P—— 作用在齒輪上的圓周力，按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩 兩種載荷 工況進行計算， N； 2b —— 從動齒輪的齒面寬，在此取 80 按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩計算時： 213m ? N／ （ 3 式中： — 發(fā)動機輸出的最大轉(zhuǎn)矩，在此取 830 ； 14 — 變速器的傳動比； 1d —— 主動齒輪節(jié)圓直徑，在此取 108 ?????p N／ 最大附著力矩計算時： 2232210r ?? ? N／ （ 3 式中： 2G —— 汽車滿載時一個驅(qū)動橋給水平地面的最 大負荷，對于后驅(qū)動橋還應考慮汽車最大加速時的負荷增加量，在此取 130000N； ? —— 輪胎與地面的附著系數(shù)，在此取 r —— 輪胎的滾動半徑，在此取 上式2752 4 0 105 2 0 0 0 03?? ????p=1619 N／ 現(xiàn)代汽車的設計中，由于材質(zhì)及加工工藝等制造質(zhì)量的提高，單位齒長上的圓周力有時提高許用數(shù)據(jù)的 20%～ 25%。經(jīng)驗算以上兩數(shù)據(jù)都在許用范 圍內(nèi)。其中上述兩種方法計算用的許用單位齒長上的圓周力 [p]都為 1865N/ （ 2）輪齒的彎曲強度計算 汽車主減速器錐齒輪的齒根彎曲應力為 ?? ??????203102? N/ 2 （ 3 式中： T —— 該齒輪的計算轉(zhuǎn)矩， N· m; 0K —— 超載系數(shù)；在此取 1.0 — 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， 當ｍ 6.1