九噸級(jí)驅(qū)動(dòng)橋懸臂式雙級(jí)主減速器設(shè)計(jì)【優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計(jì)含2張CAD圖紙帶任務(wù)書+開題報(bào)告+中期報(bào)告表+答辯ppt+外文翻譯】
九噸級(jí)驅(qū)動(dòng)橋主減速器設(shè)計(jì)
摘要：主減速器、差速器、半軸和橋殼是驅(qū)動(dòng)橋內(nèi)部組成最重要的四個(gè)部分，我們都知道，驅(qū)動(dòng)橋其最重要也是其最基礎(chǔ)的功能，是為了能夠增大從傳動(dòng)軸或變速器兩方面所傳來的轉(zhuǎn)矩，然后再把轉(zhuǎn)矩分配給所需的驅(qū)動(dòng)車輪使用，讓驅(qū)動(dòng)車輪具有我們想要的那種差速功能；此外，其還要具有能經(jīng)受各種力或者力矩的能力。
作為汽車最重要的組成部分，驅(qū)動(dòng)橋的好與不好將會(huì)直接影響我們?cè)O(shè)計(jì)汽車的整體性能，而對(duì)于大型載貨汽車來說，其就會(huì)顯得更加重要。為了能達(dá)到汽車在重載的高效率和高效益，我們要為汽車安裝一個(gè)具有高效率的驅(qū)動(dòng)橋。而我們還應(yīng)考慮其地的一些問題，比如其最小離地間隙，所以我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)的齒輪要小些。判斷各種原因后，本次設(shè)計(jì)我決定選用一款雙級(jí)主減速器，參照我們傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法來進(jìn)行。本設(shè)計(jì)我的首要目標(biāo)，就是確定的設(shè)計(jì)部件的結(jié)構(gòu)和參數(shù)；我又參考了其他主減速器結(jié)構(gòu)，給出了本次總體設(shè)計(jì)方案；最后，我還為主、從動(dòng)錐齒輪也進(jìn)行了使用壽命的校核工作。本次設(shè)計(jì)決定選用圓弧錐齒輪來作為汽車的主減速器。
關(guān)鍵字：圓弧錐齒輪；主減速器；驅(qū)動(dòng)橋；貨車
Design of the main reducer of nine ton drive axle
Abstract: Drive from the main bridge general reducer, differential, axle and axle housing is composed of four parts, its basic function is to increase the drive shaft or by direct torque transmission to the torque distribution to the left and right wheels, and the left and right wheels can have driving the differential kinematics in addition, function; also can take effect on the road and the frame or a carriage between the vertical force, longitudinal force and lateral force.
As one of the four major automobile drive axle assembly, its performance will have a direct impact on vehicle performance, and it is particularly important for the truck. When a large high-power engine torque output to meet the current truck fast, heavy load high efficiency, need high efficiency, must be an efficient and reliable collocation drive bridge. Considering there must be sufficient ground clearance, the size of the internal gear drive axle can not be too large, so a two-stage main reducer. According to the traditional design method of main drive axle reducer of 9 ton truck drive axle main reducer design. Firstly, determine the main structure type the main components and To design parameters; and then refer to the similar driving axle main reducer structure, determine the overall design plan; at the end of the main, driven bevel gear check the life-span. This paper does not use the traditional hypoid gear as truck main reducer, instead of using the arc bevel gear.
Key words: truck; drive axle; double speed reducer; arc bevel gear
目 錄
摘要................................................................................................................................I
Abstract.......................................................................................................................II
目錄....................................................................................................................III
1 緒論....................................................................................................1
1.1 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)分析...........................................................................................1
2 主減速器設(shè)計(jì)................................................................................................3
2.1 主減速器概述.......................................................................................................3
2.2 主減速器齒輪的支承方式...................................................................................3
2.3 主減速器軸承預(yù)緊...............................................................................................4
2.4 錐齒輪嚙合的調(diào)整...............................................................................................4
2.5 潤滑.......................................................................................................................5
2.6 主減速器的結(jié)構(gòu)形式...........................................................................................5
2.6.1 主減速器的齒輪類型........................................................................................5
2.6.2 主減速比的確定..............................................................................................5
2.6.3 主、從動(dòng)錐齒輪支承型式...............................................................................6
2.7 主減速器參數(shù)的選擇與計(jì)算...........................................................7
2.7.1 主減速器齒輪載荷的計(jì)算........................................................................7
2.7.2 主減速器齒輪基本參數(shù)的選擇................................................................8
2.7.3 主減速器圓弧錐齒輪尺寸計(jì)算..................................................................9
2.7.4 主減速器圓弧錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算................................................................10
2.7.5 主減速器齒輪材料及其熱處理......................................................................14
2.7.6 主減速器軸承的計(jì)算...............................................................................15
3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析..............................................................................................22
4 結(jié)論................................................................................................................23
參考文獻(xiàn)...............................................................................................................24
致謝.....................................................................................................................25
附錄..............................................................................................................................26
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主動(dòng)圓錐齒輪軸.dwg
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I 九噸級(jí)驅(qū)動(dòng)橋主減速器設(shè)計(jì) 摘要 ： 主減速器、差速器、半軸 和 橋殼 是驅(qū)動(dòng)橋內(nèi)部組成最重要的 四 個(gè) 部分，我們都知道，驅(qū)動(dòng)橋其最重要也是其最基礎(chǔ)的 功 能， 是 為了能夠 增大 從 傳動(dòng)軸或變速器 兩方面所 傳來的轉(zhuǎn)矩， 然后再把 轉(zhuǎn)矩分 配 給 所需的驅(qū)動(dòng) 車輪 使用 ， 讓 驅(qū)動(dòng)車 輪 具 有 我們想要的那種 差速功能；此外， 其 還要 具有能經(jīng)受各種力或者力矩的能力 。 作為汽車 最重要的組成部分 ，驅(qū)動(dòng)橋 的 好 與不好將會(huì)直接 影響 我們?cè)O(shè)計(jì)汽車的整體 性能，而對(duì)于 大型載貨汽車來說，其就會(huì)顯得更加重要 。 為了能達(dá)到汽車在 重載的高效率 和 高效益， 我們要為汽車安裝 一個(gè) 具有 高效 率的 驅(qū)動(dòng)橋。 而我們還應(yīng)考慮其地的一些問題，比如其最小 離地間隙， 所以我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)的 齒輪 要小些。判斷各種原因后，本次設(shè)計(jì)我決定選用一款雙級(jí)主減速器， 參照 我們 傳統(tǒng) 的 設(shè)計(jì)方法 來 進(jìn)行。本 設(shè)計(jì)我的 首 要目標(biāo)，就是 確定 的設(shè)計(jì) 部件的結(jié)構(gòu)和參數(shù)； 我又 參考 了其他主減速器 結(jié)構(gòu)， 給 出 了本次 總體設(shè)計(jì)方案；最后 ， 我還為 主 、 從動(dòng)錐齒輪 也 進(jìn)行了 使用 壽命 的 校核 工作 。本 次設(shè)計(jì)決定選 用圓弧錐齒輪 來 作為 汽車的 主減速器。 關(guān)鍵字 ：圓弧錐齒輪 ；主 減速 器 ；驅(qū)動(dòng)橋； 貨車 of of is of is to or by to to in on or a As of a on it is a to be an be of be so a to of o to at of as of 錄 摘要 ...................................................................................................................................................................................................................................................目錄 ................................................................................................................... 緒論 ...................................................................................................驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)分析 .......................................................................................... 主減速器設(shè)計(jì) ...............................................................................................主減速器概述 ......................................................................................................主減速器齒輪的支承方式 ..................................................................................主減速器軸承預(yù)緊 ..............................................................................................錐齒輪嚙合的調(diào)整 ..............................................................................................潤滑 ......................................................................................................................主減速器的結(jié)構(gòu)形式 .......................................................................................... 主減速器的齒輪類型 ....................................................................................... 主減速比的確定 ............................................................................................. 主、從動(dòng)錐齒輪支承型式 .............................................................................. 主減速器參數(shù) 的 選擇與計(jì)算 .......................................................... 主減速器齒輪載荷的 計(jì)算 ....................................................................... 主減速器齒輪基本參數(shù)的選擇 ............................................................... 主減速器圓弧錐齒輪尺寸計(jì)算 ................................................................. 主減速器圓弧錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算 ............................................................... 主減速器齒輪材料及 其 熱處理 ..................................................................... 主減速器軸承的計(jì)算 .............................................................................. 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 ............................................................................................. 結(jié)論 ...............................................................................................................考文獻(xiàn) ..............................................................................................................謝 ....................................................................................................................錄 ............................................................................................................................. 1 1 緒論 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)的方案與分析 本次 設(shè)計(jì) 課題 是 一款 9 噸級(jí) 的主減速器 ，這樣一個(gè) 級(jí)別 的驅(qū)動(dòng)橋， 通常運(yùn)用的是 非獨(dú)立懸架， 這種結(jié)構(gòu) 的驅(qū)動(dòng)橋 的 橋殼 往往 是支撐在 一根 空心梁， 而空心梁有架在兩車輪上， 主減速器 就 裝在 這根空心梁里面 ， 設(shè)計(jì)成這樣的 驅(qū)動(dòng)橋，驅(qū)動(dòng)車輪 就屬于是 簧下質(zhì)量 了 。 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu) 有三種 類型 【 1】 ： 1)中央 型 單級(jí)橋 這種 驅(qū)動(dòng)橋 在 驅(qū)動(dòng)橋 的類別中是最 基本 的 。 往往在 主傳動(dòng)比 ? 7 的 情況采用 此類 驅(qū)動(dòng)橋 。 2)中央 型 雙級(jí)橋 在 我 國 這種類型的 驅(qū)動(dòng)橋 一共 有 2種類型： 一種是 伊頓 式 ，在 設(shè)計(jì)的初期，其 中 就預(yù) 留好 了固定的 空間， 在里面能 裝入 一個(gè) 齒輪 結(jié)構(gòu) ， 而放入這個(gè)結(jié)構(gòu)后，原來的 單級(jí) 就會(huì)變成 雙級(jí) ， 而恰好 錐齒輪 的 直徑 又是不會(huì)改 變 的 ；另一種就是 洛克威爾 式 ， 它在需要 增大 其 牽引力 的時(shí)候 ， 就需要去 改 變 第一級(jí) 的齒輪， 完了 再裝 進(jìn) 第二級(jí)齒輪， 這樣就變成了我們所要求的那種 雙級(jí)驅(qū)動(dòng)橋， 而往往 這 樣的 橋殼 還會(huì)是 通用 的 ， 而 主減速器 就 不 是了 。 作為 一種衍生出來的 型號(hào)， 它是很 難 再 變 形的 ， 因此它的運(yùn)用 受到 了很大的限制； 所以 ， 相比較而言 ， 這樣的 雙級(jí) 驅(qū)動(dòng) 橋 ， 通常我們都不會(huì)把它 作為基本型的 驅(qū)動(dòng)橋來 謀求 發(fā)展，而 我們往往會(huì)把它 作為 一種 特殊 演變 出來的驅(qū)動(dòng)橋 來使用 。 3)中央單級(jí) 和 輪邊減速驅(qū)動(dòng)橋。 目前此類 減速橋 我們把它都分為 2 種 ： 一種是 錐行星式； 一種是 柱行星式。 ①錐行星式。 其通常是一種 輪邊 形式的 減速器， 而且它的 減速比 也會(huì)是一個(gè)定值 2 ，它 經(jīng)常和 單級(jí)橋組成 一種配套的產(chǎn)品 系列。這 種 橋 和 中央雙級(jí)減速橋的 分 別 就是 ： 它減小了 半軸傳遞 出來 的轉(zhuǎn)矩， 再 把 提高 的轉(zhuǎn)矩 嫁 加 到 兩端上。 這種設(shè)計(jì)類型通常都是 用 在 軍用車 上 。 ②柱行星式。 柱行星齒輪 形式的 減速 器 ， 一般它的 速比 也是在 之 間。只是 因 為它的 輪邊速比 較 大，所以， 其 減速器的速比 大多 都 是 3? ， 因此 大錐齒輪就 能夠 取 一個(gè)較 小 一點(diǎn) 的直徑， 來 保證 我們的 重汽 所需要的大多的 離地問隙。 但 2 是它的缺點(diǎn)是要 比 其他類型的 質(zhì)量 都 大， 花費(fèi)的錢 也 相對(duì)要多一點(diǎn) ， 而且在其 內(nèi)部還會(huì)有其他別的 傳動(dòng) 方式 ， 如果是要 長時(shí) 間的駕駛，則就 會(huì)引起 我們的車輛 過熱； 所以 ，它 相比其他一般的 中央單級(jí)減速 器要更差一點(diǎn) 。 單級(jí)橋 系列 的優(yōu) 點(diǎn)就是其 發(fā)展 開拓 了 較大 的 市場 前景。從產(chǎn)品設(shè)計(jì) 的方面來看， 通常它的 主減速比 在 ，取 = 齒輪參數(shù)的選擇 （ 1）節(jié)圓直徑 根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩 選出： 32 2 ? 7 2 2 1 （ 2 式中：2 直徑系數(shù)，取23= ； 取jT，項(xiàng) 。 計(jì)算得， 2d = 初取 2d 250。 （ 2）模數(shù) 的計(jì)算 在 2d 選 好以 后， 用 式 子 22 / 來計(jì)算出它的 模數(shù)， 再用 公 式 來 校核 一下： 3t T?? （ 3）齒寬 的擇用 其 齒面寬度為 ： 3 8 m m=0 5=F ，可初取 40 。 （ 4）錐齒輪 的旋轉(zhuǎn)狀況 通常 情況下 ，一個(gè)為右 旋 逆 時(shí)針， 另一個(gè)與其相反 ，這樣就會(huì) 使 得兩個(gè) 齒輪 產(chǎn)生的 軸向力 呈現(xiàn)有一種相互背離 的 關(guān)系 。 （ 5）螺旋角 地 選擇 螺旋角 在選取是，我們 應(yīng) 該使之相當(dāng) 大 ， 這樣更容易 使?因 為 大 其 傳動(dòng) 的平穩(wěn)性就會(huì)越好而且還能夠降低其旋轉(zhuǎn)是產(chǎn)生 8 的 噪 音 。 但是，如果選取的 螺旋角 太 大 ， 也 會(huì)引起軸 的 力 變大 ， 所以我們需要 有一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶?這時(shí)我們 一般 會(huì)選用 螺旋角 為 ?35 。 （ 6）壓力角 普通 車 為 ?20 ，重載汽車 為 ? 圓弧錐齒輪尺寸 的 計(jì)算 在 汽車齒輪參數(shù) 已經(jīng) 確定后， 我們就可以 按照表 2 計(jì)算 我們所需要的 基本尺寸 了。 表 2圓弧錐齒輪計(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 13 2 從動(dòng)齒輪齒數(shù) 2z 25 3 模數(shù) m 10 ㎜ 4 齒面寬 b 0 ㎜ 4 ㎜ 5 工作齒高 ? ?7 ㎜ 6 全齒高 ? h = 7 法向壓力角 ? ? =8 軸交角 ? ? =90° 9 節(jié)圓直徑 d =m z ?1 2d =250 ㎜ 10 節(jié)錐角 ?1?2? =90°- 1? 1? =2? =11 節(jié)錐距 =22d 12 周節(jié) t=m t= 13 齒頂高 21 ? 2 14 齒根高 15 徑向間隙 c= c= 11d 9 序號(hào) 項(xiàng) 目 計(jì) 算 公 式 計(jì) 算 結(jié) 果 16 齒根角 0?1f?=2f? =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(diǎn)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(cè)間隙 B=3 螺旋角 ? ? =35° 強(qiáng)度的計(jì)算 在要計(jì)算強(qiáng)度之 前 ， 我們要先清楚地 了解 一下 齒輪 它被 破壞 的各種 形式。 （ 1） 齒輪壽命 齒輪 有多種多樣的 損壞形式 ， 而我們經(jīng)常見到的大概有以下幾種 —— 折斷、點(diǎn)蝕 、 剝落、膠合 還有 磨損。 它們的 特點(diǎn) 和 影響因素 大致 如下： 1）輪齒折斷 這種損壞方式可以 分為疲勞折斷 和 過載折斷。 ① 疲勞折斷： 我們要用的齒輪，如果它 長時(shí)間 的作用在 大 的而且不時(shí)變換的 載荷 下是 ， 它的 根部 就必然會(huì) 經(jīng)受 各種大的 應(yīng)力 及力矩 。 若它承受的 最高應(yīng)力超 出了我們選擇的 材料 能夠 耐久 的最高 極限，則 其就會(huì) 在 其 齒根處 會(huì) 產(chǎn)生 些許的 10 裂紋。 而 隨著載荷 來回作用 次數(shù)的增加， 小 裂紋 就會(huì)變成大裂紋 ， 最終將會(huì) 導(dǎo)致輪齒斷 裂 。 ② 過載折斷： 有時(shí)會(huì)因?yàn)槲覀兊?設(shè)計(jì)不當(dāng)或 者 材料 的 熱處理不符 我們?cè)O(shè)計(jì)的 要求， 還有就是因?yàn)橥蝗婚g 的 產(chǎn)生大 載荷沖擊，使 得其承受能力 超 出 了齒輪彎曲強(qiáng)度所 許可 的 最大 范圍， 從 而引 發(fā)了 輪齒 的突然 性折斷 ， 這種現(xiàn)象就是過載折斷 。 因?yàn)樵谖覀児と?裝配 過程中有諸多因素 ， 在運(yùn)作中會(huì)出現(xiàn) 一端沿斜向齒端 的折斷 現(xiàn)象 。 2） 輪齒被破壞的情況 點(diǎn)蝕 和 剝落是齒輪 齒面 破壞主要形式之一 【 13】 ， 大 約占 了他們 報(bào)廢 率 的 七成 以上。 ① 點(diǎn)蝕： 這種損壞情況， 是 由于其兩個(gè) 輪齒 的兩個(gè) 表面 經(jīng)過了 多次高壓 碰撞后，所 引 發(fā) 的表面 被極大損壞 的 后 果。 因?yàn)樵趦蓚€(gè)齒輪的 接觸區(qū) 域會(huì) 產(chǎn) 上非常大大的 表面接觸應(yīng)力， 所以在齒輪 節(jié)點(diǎn) 的 附近，特別 的是在那些 小齒輪節(jié)圓下 的 齒根區(qū) 域會(huì)首先 開始 出現(xiàn)此類現(xiàn)象 ， 直至它 成 形為一個(gè) 淺 的 凹坑， 而成為 這種凹坑的 現(xiàn)象 我們 就 稱之為 點(diǎn)蝕。 而 減小 齒輪 齒面 的 壓力 是可以能降低 點(diǎn)蝕 形成率的 ，還有就是 增大 齒輪的 直徑 和 增大 其 螺旋角， 這樣 齒面的曲率半徑 就會(huì)隨之 增大，從而就會(huì)導(dǎo)致其 接觸應(yīng)力 減小 。 我們?cè)谠O(shè)計(jì)師 適當(dāng) 增加 齒寬也是 一 種 非常有效的方 法。 ② 齒面 的 剝落： 形成 齒面剝落的主要 原因 是 因?yàn)槠?表面 的抗沖擊 強(qiáng)度 太小 。例如 齒輪 的 滲碳 層沒有達(dá)到標(biāo)注厚度和在其 心部 的 硬度 也沒有達(dá)到要求，這些都是 會(huì)引 發(fā)這種現(xiàn)象的 。 3）齒面 相互 膠合 的狀況 在高溫的作用下， 導(dǎo)致齒輪的兩個(gè)齒相互產(chǎn)生 摩擦， 在加上受多重因素的共同作用后，兩個(gè) 金屬 齒輪就會(huì)粘連 在一起 ， 而其分開后 撕下來 ， 而 造成的 在其表面 上的 損壞現(xiàn)象 ， 我們就 稱 之 為膠合。 這種現(xiàn)象經(jīng)常 出現(xiàn)在齒頂 周圍 ，產(chǎn)生 的撕裂痕跡 會(huì)處 在節(jié) 圓 的垂直方向 上 。 4）齒面 的 磨損 齒面磨損 其實(shí) 是 因?yàn)閮蓚€(gè) 輪齒相互滑動(dòng) 而引發(fā) 的 一種破 壞 形式 【 14】 。 在我們 規(guī)定范圍內(nèi)磨損是 設(shè)計(jì)和科學(xué)所 允許 地 。研磨磨損 的原因 是 有細(xì)小的 顆粒 或者 11 有空氣中的 雜物 進(jìn)入 ， 例如沒有 清 洗掉 的砂 石和 氧化皮 引起 的 種種非 正常磨損，我們都 應(yīng) 使之 避免 發(fā)生 。汽車 的 主減速器 和其 差速器 的兩種類 齒輪 ， 在 我們的 新車 磨 合期 間在其 長期使用中 ， 按 照其設(shè)計(jì)時(shí)所 規(guī)定 的 里程 數(shù) 更換 其中的 潤滑油 ，而且我們要 進(jìn)行清洗 工作，這些都 是 為了 防止 出現(xiàn) 不正常磨損 而有效且合理的 方法。 汽車 的 齒輪 的損壞形式 主要 是 疲勞 破壞 。 形式是 齒根 的 疲勞折斷 ， 還有就是由 于 表面點(diǎn)蝕 所 引 發(fā) 的剝落。在 汽車的 使用壽命 需求中 ， 它的需求 次數(shù) 都是 超 出材料耐久疲勞 的最大 次數(shù)。 所以 ，許 可 彎曲應(yīng)力 在設(shè)計(jì)中 不 要大于 表 2汽車驅(qū)動(dòng)橋齒輪的許用應(yīng)力 計(jì)算載荷 主減速器齒輪的許用彎曲應(yīng)力 主減速器齒輪的許用接觸應(yīng)力 差速器齒輪的許用彎曲應(yīng)力 按式 （ 2、式 （ 2計(jì)算出的最大計(jì)算轉(zhuǎn)矩 700 2800 980 按式 （ 2計(jì)算出的平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩 750 中， 汽車的是 連 續(xù)載荷， 在 計(jì)算 中我們 只能用 它 來 檢 驗(yàn)我們所求的 最大應(yīng)力， 而 不能 把其看作是 疲勞損壞的 重要 依據(jù)。 （ 2） 齒輪強(qiáng)度 的 計(jì)算 1. 圓周力 主減速器 輪齒 表面 的 耐磨性， 一般我們會(huì)用 輪齒上的 設(shè)想 壓力來 計(jì) 算， 如下式 2 （ 2 計(jì)算 中： P —— 作用在上面 的圓周力 2b —— 本次 取 40 按 第一種情況 算時(shí)： 213m a ? （ 2 計(jì)算 中： — 最大轉(zhuǎn)矩， 在這 取 373 ； 12 — 變速器的傳動(dòng)比； 1d —— 主動(dòng)齒輪 的 節(jié)圓直徑， 本次 取 130 按上式1 0 9 64021 3 3 3 ?????p 按 第二種情況 算時(shí)： 2232210r ?? ? （ 2 式中： 2G —— 滿載的最大負(fù)荷 ， 在 這里用 N 55537 ； ? —— 輪胎 和 地面的附著系數(shù)， 本次 取 r —— 輪胎的滾動(dòng)半徑，在此取 按上式401 2 5 104 8 5 3 73? ????p= 617 但 是因?yàn)橛衅?發(fā)動(dòng)機(jī) 的 轉(zhuǎn)矩的 制約 ， 這里的 p， 是在 最大 時(shí)候也不允許超過1096 N/即 符合 我們的規(guī)定 。 齒輪的 應(yīng)力 ： ?????????203102? N/ 2 （ 2 式中： 該齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩， N· m; jT 0K —— 超載系數(shù)；在此取 1 — 當(dāng)ｍ 時(shí)，4 ，在此4 — 。支承剛度大時(shí)取最小值。 — 在這 取 b —— 計(jì)算齒輪的齒面寬， z —— 計(jì)算齒輪的齒數(shù)； m —— 端面模數(shù)， 13 J —— 擇用 小齒輪的 J ，大齒輪 J . 按上式 能計(jì)算出 在下1 7 2. 3 2102 232 ??????????w?N/ 2< 2 6 2102 232 ??????????w?N/ 1 2 N/ 所以 滿足 其 要求。 圖 2曲綜合系數(shù) J 3) 輪齒的表面接觸強(qiáng)度計(jì)算 錐齒輪的齒面接觸應(yīng)力為 ?? N/ 2 （ 2 式中： 主動(dòng)齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩；0jz?— 取 1N /0K ， — 見式 (的說明； — 尺寸系數(shù)， 在這 取 — 表面質(zhì)量系數(shù) ， 在這 取 14 J —— 可用 圖 22? 選擇 ?????????j? /17701352 N?? 2上述的兩者 相等 ， 所以 都 滿足要求。 上 述資料 參考 了 《汽車車橋設(shè)計(jì)》 ［１］ 圖 2觸綜合系數(shù) 齒輪 的 材料 及其 熱處理 驅(qū)動(dòng)橋齒輪 ， 它們所要 工作 地方都是條件 惡劣的 環(huán)境 ， 它們與其它部位所用的 齒輪 來 比 較的話 ， 其所具 有 得 特點(diǎn) 是運(yùn)動(dòng)負(fù) 荷大 種類 多 、 沖擊 力大 。 它的 損壞種類有 折斷、點(diǎn)蝕 等 等。 我們 根據(jù) 種種 情況， 對(duì)其所用 材料 及其 熱處理 提出了下面幾點(diǎn) 要求： 1)特別含有合適 的韌性， 不然就有極大的可能性在大的 沖擊下 被折斷； 2) 鍛造 性及 熱處理加工性能 要極其的優(yōu)良 ， 在 熱處理 之后它的 變形 兩要最 小 ， 還有就是其 變形 的 規(guī)律 我們要能較容易的掌 控； 擇 我們所需的 材料 時(shí) ， 要 細(xì)心的考慮 我 們 國 家的工業(yè)狀況 【 16】 。 對(duì)與我這次設(shè)計(jì)的 主減速器 而言，我們所選用 的 是雙面 錐齒輪， 材料我們選 用的 是 20由于 是選用的 齒輪 是新齒輪 ， 因此我們會(huì)碰到其 接觸和潤滑不良 的狀況 ，為了 更好地 防 新齒輪 在 其磨合 期 產(chǎn)生 咬死 等現(xiàn)象 ， 還有就是為了預(yù)防齒輪 早期 15 的磨損， 我們所選用的新 齒輪 要 在 各種 加工 步驟與 經(jīng)熱處理 都完成 后 ， 在其表面上做 銅 或著 鍍錫 的加工處理 。 此類的方法現(xiàn)在還 不 能運(yùn)在彌補(bǔ) 公差 和 代替 零件之間的 潤滑。 我們對(duì) 齒面 做 噴丸 處理 ， 這種處理方法能夠提高我們齒輪的使用 壽命。 這是由于 滲硫 的 溫度 會(huì)較 低， 這種方式 不 會(huì) 引起齒輪 的形變 。 而且在 滲硫 之 后 ， 也能夠 防止齒輪 種種不良 現(xiàn)象 的 產(chǎn)生 【 17】 。 軸承的計(jì)算 軸承的主要計(jì)算 通常都 是 為了 計(jì)算 齒輪的使用 壽命 ， 我們要 先根據(jù) 其 主減速器 的 尺寸 ， 初步 擬定我們所將來要用 軸承的型號(hào)， 之后我們?cè)龠M(jìn)行 軸承壽命 結(jié)果的驗(yàn)算 。 (1)計(jì)算 主動(dòng)齒輪 及其 上 面的 力 輪齒齒面 中 心所受的圓周 力 ?（ 2 式中： T —— 主動(dòng)齒輪的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 分度圓 的 直徑。 注：汽車在 它運(yùn)行的 過程中， 因?yàn)槲覀冃枰獡Q擋的需求 ， 這時(shí) 發(fā)動(dòng)機(jī)也 能夠時(shí)時(shí)為我們 處于 最佳 轉(zhuǎn)矩， 所以其 工作轉(zhuǎn)矩 也就會(huì)經(jīng)常 處于 交變的 變化中。應(yīng) 該 按 照它們 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 來 算 出 。 主減速器 上面的最大 轉(zhuǎn)矩用這個(gè)公式來 求： 3 354322311m a x )100)100()100([1001 ??????? ⅣⅡ （?（ 2 式中：421 ,,, —— 變速器 Ⅰ ， Ⅱ ， ? ， Ⅴ 檔使用率為％75 ％，16 ％，5 ％，3 ％，1 ； ⅤⅡⅠ ，， , —— 變速器的傳動(dòng)比為 ；1 . 0 0 ，1 . 5 9 ，2 . 6 1 ，4 . 2 7 ，7 . 6 4 421 ,,, —— 變速器 在 Ⅰ ， Ⅱ ， ? ， Ⅴ 檔的 利用率％60 ％，70 ％，70 ％，60 ％，50 。 16 對(duì)于螺旋錐齒輪 222 s in?m ??= （ 2 2121 （ 2 計(jì)算 中：mm 1 ,—— 分度圓 的兩個(gè) 直徑； b—— 從動(dòng)齒輪齒面寬 2? —— 在這我們?nèi)?? 計(jì)算得 ： P N 錐齒輪的軸向 和 徑向力 我們規(guī)定 主動(dòng)齒輪 的旋向這次是 左 旋： )c i ns i n( t a nc 11 ????? ???? （ 2 )s i ns i nc t a nc 11 ????? ???? （ 2 從動(dòng)齒輪為右 旋 ： )c i ns i n( t a nc 22 ????? ???? （ 2 )s i ns i nc t a nc 22 ????? ???? （ 2 式中： ? —— 齒廓表面的法向壓力角 ； 21,?? —— 主、從動(dòng)齒輪的節(jié)錐角 ， 。 （ 2）計(jì)算軸承載荷 ① 軸承 的 徑向載荷 圖 2a）所示 212 )(1 mA ?? （ 2 212 )(1 mB ??= （ 2 17 （ a） （ b） 圖 2承 所 布置 的 尺寸 其尺寸為： 懸臂式主動(dòng)齒輪 18 8. 5;=c，86=b，10 2. 5=a 式中： P —— 圓周力； A —— 主動(dòng)齒輪的軸向力； R —— 主動(dòng)齒輪的徑向力； 主動(dòng)齒輪齒面寬中點(diǎn)的分度圓直徑。 ② 雙級(jí)減速器的從動(dòng)齒輪的軸承徑向載荷 軸承 C 和 D 橫 向載荷 222 ]'[]''( ????? （ 2 222 ]'[]')''( ????? 6881N=（ 2 式中： P —— 圓周力； A —— 從動(dòng)齒輪的軸向力； R —— 從動(dòng)齒輪的徑向力； ',',' — 分別代表 圓周、軸向和徑向 三個(gè)力 ； 'd —— 二級(jí)的節(jié)圓直徑； 的分度圓 的 直徑。 '2' 2 18 ? （ 2 ?? c os/ （ 2 式中： T —— 計(jì)算轉(zhuǎn)矩 ，為第二級(jí)減速主動(dòng)齒輪的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 中 ? —— 斜齒圓柱齒輪的螺旋角； β初選為 14 ° ? —— 法向壓力角。 ? 初選為 20 ° （ 1）對(duì)于軸承 A 我 在此選用 30310 型軸承。此軸承的額定動(dòng)載荷 122徑向力 7572N=R 軸向力 6886N=A ，e〉 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》[6]中表 查得 ， 當(dāng)量動(dòng)載荷 =Q ? ? （ 2 式中： — 沖擊載荷系數(shù)在此取 上式可得 13646N=Q 所以由公式 610???????????s （ 2 式中 : — 為溫度系數(shù)，在此取 — 為載荷系數(shù)，在此取 所以 L = 63103 ??????????? 此外對(duì)于驅(qū)動(dòng)橋來說，軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速 2n 為 r/ （ 2 式中： r —— 輪胎的滾動(dòng)半徑， m — 汽車平均 的 速度 ， 在此取 km/h 所以有上式可得 2n = ?r/ 19 而主動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速 1n r / m 1 4 . 6 7=1 . 9 2×1 6 3 . 8 9= 因此 軸承的額定軸承壽命： 0?h （ 2 式中 : n —— 軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速， r/ 有上式可得軸承 A ??33103= 大修里 程我們 定為 100000 公里， 這樣 算出 的 預(yù)期壽命 是 = （ 2 所以 = 和 較， ，故軸承符合使用要求。 （ 2）對(duì)于軸承 B，在此選用 30315 型軸承。在此徑向力 15158N=R 軸向力6886N=A ，所以 e 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 [6]中表 13， ，額定動(dòng)載荷 238r 當(dāng)量動(dòng)載荷 =Q ? ? 式中： — 沖擊載荷系數(shù)在此取 有上式可得 到 32 15 8. 16N=Q 所以由公式 610???????????s 式中 : — 為溫度系數(shù)，在此取 — 為載荷系數(shù)，在此取 所以 L = 63103 ??????????? 8 所以軸承能工作的額定軸承壽命： 0?s 式中 : n —— 軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速， r/ 20 由上式可得軸承 B ??1557= 〉 因此 符合。 （ 3） 對(duì)于軸承 C，選用 30312 型號(hào)，軸向力 ，徑向力 ，< e ，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 [6]中表 13查得 0=Y，1=X 所以 =Q ? ? 1215N=0)＋1 0 1 2 . 51 . 2 ( 1 ?= 所以由公式 610???????????s 式中 : — 為溫度系數(shù)，在此取 — 為載荷系數(shù)，在此取 所以 L = 63103 ??????????? s 10×9 所以軸承能工作的額定軸承壽命 【 19】【 20】 ： 0?h 式中 : n —— 軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速， r/ 由上式可得軸承 B ??〉 因此這根 軸承 它是 符合 我們所 求 的 。 （ 4）對(duì)于軸承 D,選用的型號(hào)同為 30312，軸向力 ，徑向力 ，6881N=,< e 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 [6]中表 13查得 0=Y，1=X 所以 =Q ? ? 12 15 N=10 12 . 5 )×( 1. 0×1. 2= 所以由公式 610??????????? s 式中 : — 為溫度系數(shù)，在此取 — 為載荷系數(shù)，在此取 21 所以 L = 63103 ??????????? 9 所以軸承能工作的額定軸承壽命： 0?h 式中 : n —— 軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速， r/ 由上式可得軸承 D ??〉 最后檢驗(yàn)， 軸承符合使用要求。 其中的 計(jì)算參考了《汽車車橋設(shè)計(jì)》 [1]和《汽車設(shè)計(jì)》 [3]中的相關(guān) 計(jì)算。 22 3 技術(shù) 和 經(jīng)濟(jì)分析 本次設(shè)計(jì)采用的是雙級(jí)主減速器， 最 主要的 原因 是 為了 最小離地間隙。 本設(shè)計(jì)的 傳動(dòng)比 是 相對(duì) 來說還是 比較大 的 ， 如果 采用單級(jí) 的 主減速器， 我們 所要 設(shè)計(jì)的齒輪的 半徑就會(huì)變大 比較大， 最終 最小離地間隙 也會(huì) 變小， 這樣就會(huì) 影響 了所設(shè)計(jì)汽車的 通過性。 如果 采用 我們所設(shè)計(jì)的 雙級(jí) 的就 可 也 大大減小 齒輪半徑 ， 因此將會(huì) 有 更好的離地間隙， 假如在沒有設(shè)置 副變速器的 汽車上 ， 想要能夠增大它的 傳動(dòng)比， 來 提 升汽車的 牽引性， 就能夠 適應(yīng) 陡坡 路 或者不好 路面 上，我們的汽車在 滿載 時(shí) 的 各種 需 求 。 普通 的 錐齒輪式， 因?yàn)樗哂懈拥?簡單 的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)， 所以被 大多 的 汽車廠 認(rèn)可 ， 這樣在制造方面就會(huì) 減少 他們的運(yùn)營 成本。 所以這種類型 被廣泛 的運(yùn)用到 各種重型載貨汽車 上 。 而我們這次絕定要 采用圓弧錐齒輪 ， 是因?yàn)?圓弧錐齒輪 能夠負(fù)擔(dān)我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)所需要的更大載荷 ， 且其輪齒的嚙合過程也是非常有特點(diǎn)，它的嚙合 不是在 齒 上同時(shí) 嚙合，而是由 輪 齒的 小 端逐漸 嚙合它的大端的 ，所以 它的 工作 會(huì)更加的 平穩(wěn) ，基本上不會(huì)產(chǎn)生噪音 。同時(shí)，圓弧錐齒輪的傳動(dòng) 能力也要 比雙曲面齒輪 要好的多 。所以， 在 大多數(shù) 的 載貨汽車 上 ， 齒輪的 工作條件 都會(huì)很不好 ， 所以 采用圓弧錐齒輪 會(huì) 更好 一些 。 螺紋 、 錐齒輪 與 中心孔 的 結(jié)構(gòu) 及 尺寸都 達(dá)到 國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。零件 的 標(biāo)準(zhǔn)化可以 更加 簡化 我們的 設(shè)計(jì)工作， 減小 生產(chǎn)零件 的 準(zhǔn)備 時(shí)長 ， 減小 成本。采用 國家規(guī)定 標(biāo)準(zhǔn)件，在 我們的生產(chǎn) 產(chǎn)品 能達(dá)到目標(biāo) 性能的 前提 下， 在其 零件圖上 注解 的尺寸精度 必須要與 表面粗糙度 的 要求都 能夠 取 到 最經(jīng)濟(jì)值。 評(píng)價(jià)裝配工藝性：主動(dòng)齒輪總成 在其 獨(dú)立裝配 后 ， 直接放入 橋殼。 利 于組織其 平行裝配 地 流水做業(yè)， 能夠 縮 小我們生產(chǎn)線上的 裝配周期； 更利 于 我們?nèi)?組織和工人們的 協(xié)作生產(chǎn)， 更便 于機(jī)械的維護(hù)運(yùn)輸。。全浮式 的 支撐結(jié)構(gòu)決定 其方 便裝配 與 拆卸。擰 掉 半軸 和 輪轂的鎖緊螺栓 后， 就 能 將半軸從 我們車上的 半軸套 中拔出 來 ， 這樣我們就 不 需用 千斤頂， 而其 汽車 本 身 也能夠 支撐在路面上。驅(qū)動(dòng)橋后殼 拆 下后， 其 主減速器的嚙合齒輪 能 清楚明白 的看到 ， 這樣更利 于定期 的 檢查與 維護(hù) 。 23 4 結(jié)論 本 次的 設(shè)計(jì) 我主要參照了我國 傳統(tǒng) 的主減速器的 設(shè)計(jì)方 案 ， 加上類比 現(xiàn)代 新穎的 設(shè)計(jì) 理念 ， 才最終確 定 本次 設(shè)計(jì) 的 方案 。 在此 同時(shí)， 我還 在本 次的 設(shè)計(jì) 過程中 學(xué)習(xí)了 件，并運(yùn)用其 進(jìn)行 了本次設(shè)計(jì) 圖 紙 的繪制， 在我 運(yùn)用制 本次設(shè)計(jì)裝配圖的過程中 ， 更加全面的了解了 從 礎(chǔ)繪制→ 最基礎(chǔ)的 零件繪制→各類 復(fù)雜 零件 的步驟 ， 學(xué)會(huì) 了圖 紙 繪制的 各個(gè)階段和 流程， 為我以后的 學(xué)習(xí)打下 了更好更結(jié)實(shí)地 基礎(chǔ)。 本 次畢業(yè) 設(shè)計(jì)，由于 它有許多種的好處，演出其能夠 被各種 各樣的 汽車 所應(yīng)用 。 而本次設(shè)計(jì)其能夠 更好的增 加汽車的最小 離地間隙， 能在各種 大型汽車不 增加第二變速器 的 情況 下， 加大汽車的 傳動(dòng)比， 既而穩(wěn)定地 提高 了汽車的 牽引性。 此次畢業(yè) 設(shè)計(jì) ， 其 結(jié)構(gòu)合理 ， 滿足 了我國規(guī)定 的標(biāo)準(zhǔn)化 ， 在 保養(yǎng) 方面也較為方便， 設(shè)計(jì)零 件 的 工藝性 也較 好，容易 大批量 制造。 但 在本 設(shè)計(jì) 中還 有 較 多不足，設(shè)計(jì) 計(jì)算 結(jié)構(gòu) 方面 ， 還 有些設(shè)計(jì)參數(shù)按照經(jīng)驗(yàn)公式 得出，這就 會(huì) 帶來了一 些 的誤差。 此 外，在 其他 方面， 可能我 做得還不夠 完美 ， 望 各位老師 與同學(xué) 指正 其中的不足 。 24 參 考 文 獻(xiàn) [1] 劉惟信 華大學(xué)出版社， 2004 [2] 徐顥 3， 4 卷） 械工業(yè)出版社， 1991 [3] 王望予 第四版 機(jī)械工業(yè)出版社， 2004 [4] 關(guān)文達(dá) 第二版 機(jī)械工業(yè)出版社， 2007 [5] 朱孝錄 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2005 [6] 濮良貴 北京：高等教育出版社， 2005 [7] 邢閩芳 北京：清華大學(xué)出版社， 2007 [8] 王明珠 防工業(yè)出版社， 1998 [9] 戴少度 北京：國防工業(yè)出版社， 2002 [10] 詹昭平 北京 1997 [11] 吳廣河 港海論壇， 2007， 2:8～ 10 [12] 程紅勤 合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2009， 32 [13] 高志剛 科學(xué)與財(cái)富， 2007： 18 [14] 李紅淵，李萍鋒 農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程， 2009， 10： 43～ 47 [15] 原鍵鐘，文藝，王文濤，蔣勇平 機(jī)械設(shè)計(jì)與改造， 2009,11:24～ 25 [16] 王聰興，馮茂林 公路與汽車， 2004,4:6～ 8 [17] G. a 2003 [18] 2002 [19] 1839,1992