載貨汽車驅(qū)動(dòng)橋部分設(shè)計(jì)

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1、東風(fēng)EQ1090E型載貨汽車驅(qū)動(dòng)橋部分設(shè)計(jì) 車輛工程專業(yè) 張平( 099054065 ) 指導(dǎo)教師 童寶宏 副教授 摘要 本次設(shè)計(jì)為 EQ1090 載貨汽車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)。汽車驅(qū)動(dòng)橋作為汽車傳動(dòng)系中一重要組成 部分，它設(shè)置在傳動(dòng)系的末端，由主減速器、差速器、半軸和橋殼等組成。它將經(jīng)萬向傳 動(dòng)裝置傳來的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩通過主減速器、差速器、半軸等傳到驅(qū)動(dòng)車輪。它通過主減速器 的主、從動(dòng)齒輪之間的配合，改變由傳動(dòng)軸傳到主動(dòng)齒輪上的轉(zhuǎn)速，使之在工作中實(shí)現(xiàn)增 大轉(zhuǎn)矩、降低轉(zhuǎn)速，改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向 [1] 。 本說明書中，根據(jù)給定的參數(shù)， 首先對(duì)主減速器進(jìn)行設(shè)計(jì)。 主要是對(duì)主減速器的結(jié)構(gòu)， 以及幾何尺寸進(jìn)

2、行了設(shè)計(jì)。主減速器的形式主要有單級(jí)主減速器和雙級(jí)主減速器。本次設(shè) 計(jì)采用的是雙級(jí)主減速器，第一級(jí)采用一對(duì)螺旋錐齒輪，第二級(jí)采用一對(duì)斜齒圓柱齒輪。 其次,對(duì)差速器的形式進(jìn)行選擇，并對(duì)差速器齒輪的幾何尺寸進(jìn)行了設(shè)計(jì)和計(jì)算。之后，對(duì) 半軸的尺寸、支承形式，以及橋殼的形式和特點(diǎn)進(jìn)行了分析設(shè)計(jì)。接著，對(duì)齒輪的強(qiáng)度進(jìn) 行了校核。最后對(duì)二級(jí)主減速器、差速器總成、半軸、輪胎做了三維模型，將它們裝配起 來，以分析設(shè)計(jì)與布置的合理性， 并通過 PRO/E 對(duì)裝配體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真來了解運(yùn)動(dòng)速度情 況。 采用非斷開式驅(qū)動(dòng)橋具有結(jié)構(gòu)簡單，加工工藝性好，制造容易，拆裝，調(diào)整方便，工 作可靠等優(yōu)點(diǎn)。采用雙級(jí)主減速器，保證要

3、求的離地間隙和預(yù)定的傳動(dòng)比。采用普通錐齒 輪差速器，結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)、制造方便。 關(guān)鍵詞 : 驅(qū)動(dòng)橋；主減速器；差速器；半軸；齒輪 Abstract This design of EQ1090 's medium truck drive axle is introdinuctheed graduation. As one of the major parts in the automobile transmission, the drive axle locates at the end of the transmission, which consists of main reduc

4、er, differential, half axle and drive axle case. Drive axle can pass the engine torque which is brought from universal joint to the drive wheel through main reducer, differential, half axle. The speed of the main drive gear is changed with the help of the cooperation of the main drive gear and drive

5、n gear. It can decelerate, increase the torque and change its transmitting direction in the proces[s1] . The main reducer is designed in this paper firstly accounting to the given parameters. Single and double reducers are the two major types of main reducer. The double-level main reducer is used i

6、n my article. The first level reduction uses one pair of spiral bevel gears. The second level reduction uses a pair of helical-spur gears. Secondly, the main form of differential are General symmetric cone planetary gear differential and Non-slip differential. The form of differential is chosen and

7、the geometry size of the differential gear is calculated. Thirdly, the size of half axle and its supporting form is analysis. Then, the intensity is checked up. Finally made a three-dimensional model of the tire, the two main gear, differential assembly, axle. They are assembledto analyze the ration

8、ality of design and layout and by PRO/E for assembly motion simulation to understand the situation velocity. Non-breakaway drive axle has a simple structure, good processing, easy to manufacture ,easy adjustment reliable work and so on using ordinary bevel gear differential, simple structure, smoot

9、h, easy to manufacture. keywords ： Drive axle； the main reducer；differential ；Axle；gear 總論 驅(qū)動(dòng)橋一般由主減速器、差速器、半軸和驅(qū)動(dòng)橋殼等組成。其功用是：將萬向傳動(dòng)裝 置傳來的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩通過主減速器、 差速器、半軸等傳到驅(qū)動(dòng)車輪， 實(shí)現(xiàn)降速、 增大轉(zhuǎn)矩； 通過主減速器圓錐齒輪副改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向；通過差速器實(shí)現(xiàn)兩側(cè)車輪差速作用，保證 內(nèi)、外車輪以不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向。 汽車傳動(dòng)系的首要任務(wù)是與發(fā)動(dòng)機(jī)協(xié)同工作，以保證汽車在各種行駛條件下正常行駛 所必需的驅(qū)動(dòng)力與車速，并使汽車具有良好的動(dòng)力性與燃油經(jīng)濟(jì)型。在

10、一般汽車的機(jī)械式 傳動(dòng)中，有了變速器還不能完全解決發(fā)動(dòng)機(jī)特性與汽車行駛要求間的矛盾和結(jié)構(gòu)布置上的 問題。 首先，是因?yàn)榻^大多數(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車上是縱向安置的，為使其轉(zhuǎn)矩能傳給左、右驅(qū) 動(dòng)車輪，必須經(jīng)由驅(qū)動(dòng)橋的主減速器來改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，同時(shí)還得由驅(qū)動(dòng)橋的差速器 來解決左、右驅(qū)動(dòng)車輪間的轉(zhuǎn)矩分配問題和差速要求。 其次，是因?yàn)樽兯倨鞯闹饕蝿?wù)僅在于通過選擇適當(dāng)?shù)臋n位數(shù)及各檔傳動(dòng)比 ,以使發(fā)動(dòng) 機(jī)的轉(zhuǎn)矩 ——轉(zhuǎn)速特性能適應(yīng)汽車在各種行駛阻力下對(duì)動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性的要求。而驅(qū)動(dòng)橋 主減速器的功用則在于當(dāng)變速器處于最高檔位（通常為直接檔，有時(shí)還有超速檔）時(shí)，使 汽車有足夠的牽引力，適當(dāng)?shù)淖罡哕囁俸土己玫?/p>

11、燃料經(jīng)濟(jì)性。為此，則需將通過變速器或 分動(dòng)器經(jīng)萬向傳動(dòng)裝置傳來的動(dòng)力，通過驅(qū)動(dòng)橋的主減速器，進(jìn)行進(jìn)一步增大轉(zhuǎn)矩，降低 轉(zhuǎn)速的變化。因此，要想使汽車傳動(dòng)系設(shè)計(jì)得合理，首先必須選擇好傳動(dòng)系的總傳動(dòng)比， 并適當(dāng)?shù)貙⑺峙浣o變速器和驅(qū)動(dòng)橋。后者的減速比稱為主減速比。當(dāng)變速器處于最高檔 位時(shí)，汽車的動(dòng)力性及燃油經(jīng)濟(jì)性主要取決于主減速比。在汽車的總布置設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù) 該車的工作條件及發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系、輪胎等有關(guān)參數(shù)，選擇合適的主減速比來保證汽車具 有良好的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。 差速器的功用是當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎行駛或在不平路面行駛時(shí)，使左右驅(qū)動(dòng)車輪以不同的角速 度滾動(dòng)，以保證兩側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪與地面間作純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)。 汽

12、車行駛過程中，車輪對(duì)路面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)有兩種狀態(tài) —— 滾動(dòng)和滑動(dòng)，其中滑動(dòng)又有 滑轉(zhuǎn)和滑移兩種。 汽車行駛時(shí)，左右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過的路程往往是不相等的。左右兩輪胎內(nèi)的 氣壓不等、胎面磨損不均勻、兩車輪上的負(fù)荷不均勻而引起車輪滾動(dòng)半徑不相等；左右兩 輪接觸的路面條件不同，行駛阻力不等等。這樣，如果驅(qū)動(dòng)橋的左、右車輪剛性連接，則 不論轉(zhuǎn)彎行駛或直線行駛，則不可避免地產(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耗，而且可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)向沉重，通過性和操縱穩(wěn)定性變壞。 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

13、同的旋轉(zhuǎn)角速度，滿足了汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)要求。 差速器是個(gè)差速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，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)，用來保證各驅(qū)動(dòng)輪在各種運(yùn)動(dòng)條件下的動(dòng)力傳遞，避免輪胎與地面間打 滑。差速器按其結(jié)構(gòu)特征可分為齒輪式、凸輪式、蝸輪式和牙嵌自由輪式等多種形式。 驅(qū)動(dòng)橋的傳動(dòng)效率主要決定于其齒輪嚙合及軸承運(yùn)轉(zhuǎn)是的摩擦損失和潤滑油的擾動(dòng)、 飛濺引起的功率損失。除齒輪精度及支承剛度外，正確選擇潤滑油可減小齒面間的摩擦損 失，改善嚙合；除轉(zhuǎn)速影響外，正確選擇軸承的尺寸及型號(hào)、間隙或預(yù)緊度，改善潤滑等 是減小軸承摩擦損失的有效措施；除主減速器從動(dòng)齒輪輪緣的寬度、切線速度及潤滑油黏 度

14、的影響外，選擇合理的油面高度，可控制潤滑油的擾動(dòng)、飛濺引起的功率損失，這些都 是減小驅(qū)動(dòng)橋的功率損失提高其傳動(dòng)效率的主要方法。 隨著高速公路網(wǎng)狀況的改善和國家環(huán)保法規(guī)的完善，環(huán)保、舒適、快捷成為貨車市場 的主旋律。對(duì)整車主要總成之一的驅(qū)動(dòng)橋而言，小速比、大扭矩、傳動(dòng)效率高、成本低逐 漸成為貨車主減速器技術(shù)的發(fā)展趨勢 [3] 。 貨車發(fā)動(dòng)機(jī)向低速大扭矩方向發(fā)展的趨勢，使得驅(qū)動(dòng)橋的傳動(dòng)比向小速比發(fā)展。為順 應(yīng)節(jié)能、環(huán)保的大趨勢，貨車的技術(shù)性能在向節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適的方面發(fā)展。因此， 要求貨車車橋也要輕量化、低噪聲、高效率、大扭矩、寬速比、長壽命和低生產(chǎn)成本。 對(duì)不同用途的汽車來說，驅(qū)動(dòng)橋

15、的結(jié)構(gòu)形式雖然可以不同，但在使用中對(duì)他們的基本 要求卻是一致的。綜上所述，對(duì)驅(qū)動(dòng)橋的基本要求可以歸納為以下幾點(diǎn)：所選擇的主減速 器比應(yīng)滿足汽車在給定使用條件下具有最佳的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性；當(dāng)兩驅(qū)動(dòng)車輪以不同角速 度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)能將轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)且連續(xù)不斷地傳遞到兩個(gè)驅(qū)動(dòng)車輪上；當(dāng)左右兩驅(qū)動(dòng)車輪的附 著系數(shù)不同時(shí)，應(yīng)能充分利用汽車的牽引力；能承受和傳遞路面與車架或車廂之間的鉛垂 力、縱向力和橫向力及其力矩；驅(qū)動(dòng)橋各零部件在強(qiáng)度高、剛性好、工作可靠及使用壽命 長的條件下，應(yīng)力求做到質(zhì)量小，特別是非懸掛質(zhì)量應(yīng)盡量小，以減小不平路面給驅(qū)動(dòng)橋 的沖擊載荷，從而改善汽車的平順性；輪廓尺寸不大，以便于汽車的總布置及與所

16、要求的 驅(qū)動(dòng)橋離地間隙相適應(yīng)；齒輪及其他傳動(dòng)機(jī)件工作平穩(wěn)，無噪音或低噪音；驅(qū)動(dòng)橋總成及 零部件的設(shè)計(jì)應(yīng)能盡量滿足零件的標(biāo)準(zhǔn)化、部件的通用化和產(chǎn)品的系列化汽車變型的要 求；在各種載荷及轉(zhuǎn)速工況下有高的傳動(dòng)效率；結(jié)構(gòu)簡單，修理、保養(yǎng)方便；機(jī)件工藝性 好，制造容易 [19] 。 第一章 EQ1090 載貨汽車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)方案確定 1.1 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)方案的確定 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式按工作特性分，可以歸并為兩大類，即非斷開式驅(qū)動(dòng)橋和斷開式驅(qū) 動(dòng)橋。當(dāng)驅(qū)動(dòng)車輪采用非獨(dú)立懸架時(shí)，應(yīng)該選用非斷開式驅(qū)動(dòng)橋；當(dāng)驅(qū)動(dòng)車輪采用獨(dú)立懸 架時(shí)，則應(yīng)該選用斷開式驅(qū)動(dòng)橋。因此，前者又稱為非獨(dú)立懸架驅(qū)動(dòng)橋；后者稱為獨(dú)立懸 架驅(qū)動(dòng)

17、橋。 獨(dú)立懸架驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)叫復(fù)雜， 但可以大大提高汽車在不平路面上的行駛平順性。 普通非斷開式驅(qū)動(dòng)橋， 由于結(jié)構(gòu)簡單、 造價(jià)低廉、工作可靠， 廣泛用在各種載貨汽車、 客車和公共汽車上，在多數(shù)的越野汽車和部分轎車上也采用這種結(jié)構(gòu)。他們的具體結(jié)構(gòu)、 特別是橋殼結(jié)構(gòu)雖然各不相同，但是有一個(gè)共同特點(diǎn)，即橋殼是一根支承在左右驅(qū)動(dòng)車輪 上的剛性空心梁，齒輪及半軸等傳動(dòng)部件安裝在其中。這時(shí)整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋、驅(qū)動(dòng)車輪及部分 傳動(dòng)軸均屬于簧下質(zhì)量，汽車簧下質(zhì)量較大，對(duì)汽車平順性和降低動(dòng)載荷不利。這是它的 一個(gè)缺點(diǎn)。 斷開式驅(qū)動(dòng)橋的橋殼是分段的，并且彼此之間可以做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以這種橋稱為斷開 式的。它又總是與獨(dú)立懸掛

18、相匹配，故又稱為獨(dú)立懸掛驅(qū)動(dòng)橋。這種橋的中段，主減速器 及差速器等是懸置在車架橫粱或車廂底板上，或與脊梁式車架相聯(lián)。主減速器、差速器與 傳動(dòng)軸及一部分驅(qū)動(dòng)車輪傳動(dòng)裝置的質(zhì)量均為簧上質(zhì)量。兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)車輪由于采用獨(dú)立懸 掛則可以彼此致立地相對(duì)于車架或車廂作上下擺動(dòng)，相應(yīng)地就要求驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置及 其外殼或套管作相應(yīng)擺動(dòng)。 本次設(shè)計(jì)為 EQ1090 型貨車驅(qū)動(dòng)橋。由于非斷開式驅(qū)動(dòng)橋與斷開式驅(qū)動(dòng)橋相比，其形 式結(jié)構(gòu)簡單、成本低、維修和調(diào)整方面也很簡單，經(jīng)濟(jì)性好。所以，本次 EQ1090 中型貨 車驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)采用非斷開式驅(qū)動(dòng)橋 。 1.2 主減速器形式及選擇 主減速器的形式主要分為兩種：即單級(jí)式

19、主減速器和雙級(jí)式主減速器。 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(dòng)， 其特點(diǎn)是主、 從動(dòng)齒輪的軸線垂直交于一點(diǎn)。 由于輪齒端面重疊的影響， 至少有兩個(gè)以上的輪齒同時(shí)嚙合，因此可以承受較大的負(fù)荷，加之其輪齒不是在齒的全長 上同時(shí)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(dòng)小。而弧齒錐齒輪還存在一些缺點(diǎn)，比如對(duì)嚙合精度比較敏感，齒輪副的錐頂稍有不吻 合就會(huì)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(dāng)主傳動(dòng)比一定時(shí)， 主動(dòng)齒輪尺寸相同時(shí)， 雙曲面齒輪比相應(yīng)的弧齒錐齒輪小， 從而可以得到更大的離地間隙，有

20、利于實(shí)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(dòng)效 率，可達(dá)99%。 本次設(shè)計(jì)任務(wù)的總質(zhì)量為 9290kg,最小離地間隙為265mm。此時(shí)為滿足較大的主傳 動(dòng)比，由一對(duì)錐齒輪構(gòu)成的單級(jí)主減速器，已滿足不了最小離地間隙的要求。所以，在本 次設(shè)計(jì)中，主減速器的形式采用雙級(jí)主減速器 [2]，縱向布置。如圖1.1所示。 圖1.1雙級(jí)主減速器布置形式 1?3主減速器齒輪的齒型 第一級(jí)傳動(dòng)齒輪采用弧齒圓錐齒輪。因?yàn)椴捎昧穗p級(jí)主減速器，動(dòng)力的傳遞由兩組齒 輪共同完成，考慮其成本，則不需采用雙曲面齒輪。 第二級(jí)傳動(dòng)齒輪采用斜齒圓柱齒輪。因?yàn)榇藭r(shí)動(dòng)力傳遞為直線傳遞，所以只能選

21、取圓 柱齒輪，而又為保證自身的軸向位置，所以采用斜齒圓柱齒輪。 1.4雙級(jí)主減速器傳動(dòng)比分配 一般情況下第二級(jí)減速比io2與第一級(jí)減速比io1之比值（io2/io1）約在1.4?2.0范圍內(nèi), 而且趨于采用較大的值，以減小從動(dòng)錐齒輪的半徑及負(fù)荷并適應(yīng)當(dāng)增多主動(dòng)錐齒輪的齒 數(shù)，使后者的軸徑適當(dāng)增大以提高其支承剛度；這樣也可降低從動(dòng)圓柱齒輪以前各零件的 負(fù)荷從而可適當(dāng)減小其尺寸及質(zhì)量。在這里取 io/io1=1.5。則可算得: i°2 = * = =3.。81，修定總傳動(dòng)比得 io = i。〔沁=6.32& io1 2.o54 第二章 EQ1090載貨汽車主減速器設(shè)計(jì) 2.1汽

22、車弧齒圓錐齒輪設(shè)計(jì) [1] 2.1.1主動(dòng)錐齒輪計(jì)算載荷的確定 1）按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最低檔傳動(dòng)比確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tje Te max* |TL * k。* 叮 Tje : n 式中： 353 必26 °.9 1 N M 1 = 14696.8N (2.1) Tje 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，單位 N?m； Temax 動(dòng)機(jī)的輸出的最大轉(zhuǎn)矩，單位 N *m T emax =353N m; iTL 發(fā)動(dòng)機(jī)至所計(jì)算的主減速器從動(dòng)錐齒輪之間的傳動(dòng)系的最低擋傳動(dòng)比 iTL =i0 和=6.328 7.31 =46.

23、26 ； ko 由于猛結(jié)合離合器而產(chǎn)生沖擊載荷時(shí)的超載系數(shù)， k°=1 ； □ 傳動(dòng)系上述傳動(dòng)部分的傳動(dòng)效率，“ =0.9; n 驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目，n =1 ； 2）按驅(qū)動(dòng)橋打滑轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tj.. G2*a*rr*m 67914 漢 1.15 漢 0.85 匯 0.496 Tj n LB*iLB 1 X 1 = 32927.4N M (2.2) j 按驅(qū)動(dòng)輪打滑轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，單位 Nm； G2 汽車滿載時(shí)一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋給水平地面的最大負(fù)荷， G2 =67914N ； a 胎附著系數(shù)，a =0.85； rr 輪的滾動(dòng)半徑，rr =0.496m

24、； m 汽車最大加速度時(shí)的后橋負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)， m=1.15; LB 減速器從動(dòng)齒輪到驅(qū)動(dòng)車輪之間的傳動(dòng)效率， LB=1 ； iLB 主減速器從動(dòng)齒輪到驅(qū)動(dòng)車輪之間的傳動(dòng)比， 心=1 ； 3）按汽車日常行駛平均轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)鏈齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 (Ga+Gr)沖 rr 91042 x 0 496 /o Tcf - - -(fr fh fj) (0.018 0.08)N M = 4425.37N M (2.3) i m ■■ n^ ■ n 1 ： 1 ： 1 m 滿載質(zhì)量，m =9290kg; 2 g 力加速度，g =9.8m/s ; G- 滿載時(shí)總重力，G-=91042

25、N ; Gt 車滿載總重力，0N ; fR ■滾動(dòng)阻力系數(shù)，0.1-0.2, 取 0.018; 均爬坡能力系數(shù)，0.05-0.09之間，取0.08; 性能系數(shù)。取0 取Tjmin（Tje、T^p），即「m = 14696.8（N m）為強(qiáng)度計(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。Tcf=4425.37N M為強(qiáng)度計(jì)算中用以驗(yàn)算錐齒輪疲勞壽命的計(jì)算載 荷。 主動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩：Tz= Tc i0 ng io 減速比 ng 主從動(dòng)錐齒輪間的傳動(dòng)效率，取 ng =0.9 當(dāng) T 二 min Tje,Tj_ —4696.8N M 時(shí)，T^ 2579.7 N

26、 M 當(dāng) Tc 二 J 時(shí)，Tz =776.8N M 2.1.2主減速器齒輪基本參數(shù)的選擇 主減速器錐齒輪的主要參數(shù)有主、從動(dòng)齒輪的齒數(shù) Zi和Z2，從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直 徑D2、端面模數(shù)mt、主從動(dòng)錐齒輪齒面寬bi和b2、中點(diǎn)螺旋角1、法向壓力角〉等。 1）主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)Zi和Z2 選擇主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)考慮如下因素： 為了磨合均勻，Zi,Z2之間應(yīng)避免有公約 數(shù)；為了得到理想的齒面重合度和高的輪齒彎曲強(qiáng)度，主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)和應(yīng)不小于 40；為了嚙合平穩(wěn)，噪聲小和具有高的疲勞強(qiáng)度對(duì)于商用車 Zi—般不小于6;主傳動(dòng) 比i0較大時(shí)，z1盡量取得小一些，以便得到滿意的

27、離地間隙；對(duì)于不同的主傳動(dòng)比，z 和Z2應(yīng)有適宜的搭配。又由 心=2.054,估取Zi=17，Z2=35 2）節(jié)圓直徑的選擇 節(jié)圓直徑的選擇可根據(jù)從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 （見式2.4,式2.5中取兩者中較小的一 個(gè)為計(jì)算依據(jù)）按經(jīng)驗(yàn)公式選出： 式中：Kd 直徑系數(shù)，取Kd2 =12?16; (2.4) Tj 計(jì)算轉(zhuǎn)矩，N m，取Tj ；：,「e中較小的，第一級(jí)所承受的轉(zhuǎn)矩: Tje Tj _ i02 14696.8 N M =4770.14N M =3.081 (2.5) 把式（2.5）代進(jìn)式（2.4）中得到d2 =202?269.3mm ;初取d

28、2=210mm。 3） 主、從動(dòng)錐齒輪齒面寬b1和b2 錐齒輪齒面過寬并不能增大齒輪的強(qiáng)度和壽命，反而會(huì)導(dǎo)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(huì)減小了齒根圓角半徑，加大了集 中應(yīng)力，還降低了刀具的使用壽命。此外，安裝時(shí)有位置偏差或由于制造、熱處理變形等 原因使齒輪工作時(shí)載荷集中于輪齒小端，會(huì)引起輪齒小端過早損壞和疲勞損傷。另外，齒 面過寬也會(huì)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(qiáng)度會(huì)降低。 對(duì)于從動(dòng)錐齒輪齒面寬 b＞，推薦不大于節(jié)錐A2的0.3倍，即b2乞0.3A2，而且b2應(yīng)滿 足b2乞10mt，對(duì)于汽車主減速器圓弧齒輪推薦采用

29、： b2 = 0.155D2 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。 4） 中點(diǎn)螺旋角B 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(diǎn)螺旋角是相等的，選B時(shí)應(yīng)考慮它對(duì)齒面重合度"F,輪齒強(qiáng)度和軸向力大小的影 響，B越大，則XF也越大，同時(shí)嚙合的齒越多，傳動(dòng)越平穩(wěn)，噪聲越低，而且輪齒的強(qiáng)度 越高，XF應(yīng)不小于1.25，在1.5?2.0時(shí)效果最好，但B過大，會(huì)導(dǎo)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B值以防止 軸向力過大，通常取

30、35° 5） 螺旋方向 主、從動(dòng)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(dāng)變速器掛前進(jìn)擋時(shí)，應(yīng)使主動(dòng)錐齒輪的軸向力離開錐頂方向， 這樣可使主、 從動(dòng)齒輪有分離的趨勢，防止輪齒因卡死而損壞。所以主動(dòng)錐齒輪選擇為左旋，從錐頂看 為逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)，這樣從動(dòng)錐齒輪為右旋，從錐頂看為順時(shí)針，驅(qū)動(dòng)汽車前進(jìn)。 6）法向壓力角 加大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說，規(guī)定重型載貨汽車可選用22.5的壓力角。載貨汽車

31、20° 查表得： 主動(dòng)齒輪齒數(shù)：17 從動(dòng)齒輪齒數(shù)：35 端面模數(shù)： d2 210 廠 m mm - 6mm Z2 35 齒面寬： F =0.155d2 =0.155 210 = 32.55mm取 40mm 齒工作咼： hg =Hjm=1.7 6 = 10.2mm 齒全高： h=H2m= 1.888 6 = 11.328mm 法向壓力角： ■■ - 20 （載重汽車） 軸交角： ' =90 節(jié)圓直徑： dr^m% 17 = 102mm d2=z2m = 35 6 = 210mm 節(jié)錐角： v Z1 17 一。 1 - arc

32、tan arcta n 26 Z2 35 Z2 35 2 - arctan arctan 64 Z1 17 節(jié)錐距： A d1 d2 102 201 一… A 116.3mm 2sin 1 2sin 2 2sin26 2sin64 周節(jié)： ^3.1416^3.1416 18.8496mm 齒頂咼： h2' = Kam 二 0.649 6 = 3.894mm hr =hg -h2‘ = 10.20 -3.894 二 6.306mm  齒根高： 0" = h「h,二 5.022mm hh" = h - h2‘ = 7.434mm 徑向間隙： e = h _

33、n = 1.128mm y 齒根角： 、 h/ 5.022 = r = arcta n arctan = 2.47 A0 116.3 、 丄IV 丄7.434門z 2 二 arctan arctan 3.66 A 116.3 面錐角： 01 = 1 、2 =26 3.66 二 29.66 02 = 2 、v =64 2.47 =66.47 根錐角： R1 = 1 = 26 -2.47 = 23.53 R2 i'2 -、2 =64 —3.66 =60.34 外圓直徑： d01 = d「2^'cos 102 2 6.306cos26 = 113.36mm d°2

34、= d2 2h2‘cos 2 = 210 2 3.894cos64 = 213.41mm 節(jié)錐頂點(diǎn)至齒輪外圓距離: d2 210 x01 - h| 'sin 1 6.306 sin 26 = 102.24mm 2 2 x02 = - h2 'sin 2 - 3.894 sin 64 = 47.50mm 2 2 理論弧齒厚： § = t - s2 二 20.4 - 5.1 = 15.3mm s2 = sk m = 0.850 6 = 5.10mm 齒側(cè)間隙： 由表查得B = 0.4mm 螺旋角： 35 22主減速器第二級(jí)圓柱齒輪設(shè)計(jì) 1）齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩

35、 Tee 二 Kd T max k i1 if i0 一：一 n 基圓柱螺旋角: b 二 are tan(tanIF - cosaj =arctan(tan12 cos20 ) = 0.2 2) 按驅(qū)動(dòng)輪打滑扭矩確定齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tcs=G2 m2：：. ：：Vr/(im m) =67914 1.1 0.85 0.496/(3.081 1) (2.7) = 10222.59N M 式中：Kd 由于猛接觸離合器而產(chǎn)生的動(dòng)載系數(shù)，取 1 ; K 液力變矩器變矩系數(shù)，取1； i1 變速器一檔傳動(dòng)比，h=7.31; if 動(dòng)器傳動(dòng)比，取1； i。 減速器傳動(dòng)比，i。=6.3

36、3； □ 發(fā)動(dòng)機(jī)到主減速器從動(dòng)齒輪的傳動(dòng)效率， 口 =0.9； n 驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目，n =1; G2 滿載時(shí)驅(qū)動(dòng)橋靜載荷，G2 = 67914N ； m2 最大加速時(shí)，后軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)， m2=1.1 ； 輪胎附著系數(shù)，*=0.85； ) 主減速器從動(dòng)齒輪到驅(qū)動(dòng)輪間的傳動(dòng)比，im =3.081 ； 主減速器從動(dòng)齒輪到驅(qū)動(dòng)輪間的傳動(dòng)效率, =1 - m 1 ? rr 輪滾動(dòng)半徑。 3) 初選從動(dòng)圓柱齒輪的分度圓直徑 初選：D2 = kD2 3 Tc Tcd為Tce與Tcs的較小者，取10222.59 N m 所以：D2 = Kd2 310222.59 =

37、282.14「「347.24 mm,取 301mm 從動(dòng)齒的齒數(shù)初取43，則主動(dòng)齒輪的齒數(shù)為14 齒輪模數(shù)：m=D2/z2=301/43=7mm 所以，m=7mm 4) 斜齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)幾何參數(shù) 螺旋角一般取7°?12° B =12° 法面模數(shù)： mn =7mm 端面模數(shù)： mt=mn/cos： =7/cos12 =7.16 法面壓力角： an=20° 端面壓力角 q =arctan(tanan/cos ：) =aretan(tan20 /cos12 ) =20.3 法面齒距： pn -二 mn = 3.14 7 = 22 端面齒距： pt =二 mt = 3

38、.14 7.16 = 22.48 法面基圓齒距： Pbn 二 pn cosan 二 22 cos20 二 20.673 法面齒頂咼系數(shù): * han =1 法面頂隙系數(shù)： cn = 0.25 分度圓直徑： d^ = Z1 mt =14 7.16=100.24 d2 = z2 g = 43 7.16 = 307.88 基圓直徑： db1=d1 cos： t =100.24 cos20.3 =94.01 db2=d2 cos ￡ =307.88 cos 20.3 =288.75 端面頂咼糸數(shù)： hat 二 han cos ： =1 cos12 =0.98 最少齒數(shù)：

39、 Zmin - 2 hat / sin at =2 0.98/sin 20.3 =5.56 齒頂咼： ha 二 m hat =7.16 0.98 = 7.017 齒根高： hf =mt (ht g)=7.16 (0.98 0.244) = 8.76 齒頂圓直徑： da1 =d1 2 ha =100.24 2 7.017 =114.27 da2 = d1 2 h^ 307.88 2 7.017 = 321.91 齒根圓直徑： df1=d1-2 hf=100.24 -2 8.76 = 82.72 df2 二d2-2 hf =307.88-2 8.76 = 290.36 法面

40、齒厚： Sn 二 /2 mn =3.14/2 7 =10.99 齒寬： b-）ddi=0.8 100.24 =80.19 2.3強(qiáng)度計(jì)算 2.3.1螺旋錐齒輪強(qiáng)度校核[10] 完成螺旋錐齒輪的幾何參數(shù)計(jì)算后，還應(yīng)對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，以保證主減速器錐齒輪 有足夠的強(qiáng)度和壽命，能安全可靠地工作。 汽車驅(qū)動(dòng)橋的齒輪，承受的是交變負(fù)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(diǎn)蝕引起的剝落。在要求使用壽命為 20萬千米或以上時(shí)，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(dòng)橋齒輪的許用彎曲應(yīng)力不超過 210.9MPa。表2.1給 出了汽車驅(qū)動(dòng)橋齒輪的許用應(yīng)力數(shù)值。

41、 表2.1汽車驅(qū)動(dòng)橋齒輪的許用應(yīng)力 MPa 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（2.1）、式（2.2）計(jì)算出的最大計(jì) 算轉(zhuǎn)矩Tje，Tjf中的較小者 700 2800 980 按式（2.3）計(jì)算出的平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tjm 210.9 1750 210.9 實(shí)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(jì)算轉(zhuǎn)矩）有關(guān)， 而與汽車預(yù)期壽命期間出現(xiàn)的峰值載荷關(guān)系不大。汽車驅(qū)動(dòng)橋的最大輸出轉(zhuǎn)矩Tje和最大附 著轉(zhuǎn)矩Tjf并不是使用中的持續(xù)載荷，強(qiáng)度計(jì)算時(shí)只能用它來驗(yàn)算最大應(yīng)力， 不能

42、作為疲勞 損壞的依據(jù)。 主減速器圓弧齒螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)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 P p N / mm （2.8） b2 式中：P――作用在齒輪上的圓周力，按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 Temax和最大附著力矩G^Tr兩種 載荷工況進(jìn)行計(jì)算，N ; b2 從動(dòng)齒輪的齒面寬； 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)： (2.9) Temaixg 10’ p N / mm d1b 才2 式中：Te max 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩，在此取 353N?m； ig 變速器的傳動(dòng)比; d1

43、 動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑，在此取 102mm. 按上式 353 7.31 103 1264.9N / mm 102 “ 40 2 按最大附著力矩計(jì)算時(shí): (2.10) G2 rr 103 “ / p N / mm d2 b2 2 式中：G2 ――汽車滿載時(shí)一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋給水平地面的最大負(fù)荷， 對(duì)于后驅(qū)動(dòng)橋還應(yīng)考慮汽車 最大加速時(shí)的負(fù)荷增加量，在此取 67914N; ――輪胎與地面的附著系數(shù)，在此取 0.85; rr 按上式 輪胎的滾動(dòng)半徑，在此取0.496m； 67914 0.85 0.496 1000 p 二 210 " X40 2 由于載貨汽車一檔的單位齒長

44、上的圓周力 = 6817.27N/mm p許=1427 N m （查《汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo) 書》表2.1可知。式（2.10）所算出來的值小于 p許，所以符合要求，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1427 N m?？芍：顺晒?。 2）輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算 汽車主減速器錐齒輪的齒根彎曲應(yīng)力 3 2 10 Tj Ko Ks Km w 二 Kv F d m J (2.11) 式中：T _ K0 Ks 該齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，N?m; —超載系數(shù)；在此取1.0; 一尺寸系數(shù)，反映材料的不均勻性，與齒輪尺寸和熱處理有關(guān),  當(dāng)m

45、_ 1.6時(shí), Km 荷分配系數(shù)，取=1.15； Kv 質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于汽車驅(qū)動(dòng)橋齒輪，當(dāng)齒輪接觸良好，周節(jié)及徑向跳動(dòng)精度 高時(shí)，可取1.0； b 算齒輪的齒面寬，mm； d 所討論的齒輪大端分度圓直徑，mm； m 面模數(shù)，mm; J 計(jì)算彎曲應(yīng)力的綜合系數(shù)（或幾何系數(shù)），它綜合考慮了齒形系數(shù)。由《汽 車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》選取，小齒為 0.26,大齒為0.24。 ①按Tj=min[0，口]計(jì)算時(shí)： 3 2 10 4779.4 1 0.697 1.15 1 40 210 6 0.26 2 2 = 584.70 N / mm 二 700N/mm (2.12)

46、 ②按Tj =Tcf計(jì)算時(shí): (2.13) 3 2 10 4425.37 1 0.697 1.15  2 2 =190.36N/mm _210.3N/mm 所以主減速器齒輪滿足彎曲強(qiáng)度要求 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 _ Cp 2TK0KsKmKf 103 (2.14) j 2 d 40 210 6 0.24 3.081 i KvbJ n/ mm 式中：T ——主動(dòng)齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩； 1 Cp——材料的彈性系數(shù)，對(duì)于鋼制齒輪副取 232.6N 2/ mm; K0，Kv，Km —— 見式（2-10）下的說明; Ks—

47、—尺寸系數(shù)，它考慮了齒輪的尺寸對(duì)其淬透性的影響，在缺乏經(jīng)驗(yàn)的情況下, 可取1.0； Kf ――表面質(zhì)量系數(shù)，決定于齒面最后加工的性質(zhì)（如銑齒，磨齒等） ，即表面粗 糙度及表面覆蓋層的性質(zhì)（如鍍銅，磷化處理等）。一般情況下，對(duì)于制造精確的齒輪可 取 1.0； J ――計(jì)算接觸應(yīng)力的綜合系數(shù)（或稱幾何系數(shù)）。它綜合考慮了嚙合齒面的相對(duì)曲 率半徑、載荷作用的位置、輪齒間的載荷分配系數(shù)、有效尺寬及慣性系數(shù)的因素的影響， 按圖2.1選取J=0.115 松叭合另-丙輪的肉數(shù) 圖2.1接觸計(jì)算用綜合系數(shù) 當(dāng)按minTjeTj I計(jì)算時(shí)，代入數(shù)據(jù)，得 I. 3 232.6 2 2579.7

48、 0.697 1.15 1 1 103 102 , 1 40 0.115 = 2162.20Mpa ^2800Mpa (2.15) 當(dāng)按Tcf計(jì)算時(shí)，代入數(shù)據(jù)，得 232.6 2 776.8 0.697 1.15 1 1 103 102 一 1 40 0.115 = 1186.4Mpa 乞 1750Mpa (2.16) 主、從動(dòng)齒輪的齒面接觸應(yīng)力相等，所以均滿足要求 經(jīng)過校合可知主減速器的主、從齒輪符合強(qiáng)度要求。 2?3?2斜齒圓柱齒輪彎曲強(qiáng)度校核 1）主、從動(dòng)齒輪的彎曲強(qiáng)度計(jì)算得: F1 2KT1 bd1mn YFa1YSa1 2 1.4 4779.4 103

49、 80.19 100.24 7 2.054 2.96 1.55MPa -531.24Mpa 厲 I - 680Mpa (2.17) 2KT1 ,, YFa 2YSa2 bd2mn 2 1.4 4779.4 103 80.19 307.88 7 2.35 1.70MPa =309.35Mpa 一 bF」680Mpa (2.18) 齒輪的彎曲強(qiáng)度滿足要求。 2）齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算: 2KT u 1 bd2 u 訂「h] =2200 MPa (2.19) 式中：ZE ――材料彈性系數(shù)，ZE =2.5； Zh ――區(qū)域系數(shù)，Zh =189.8； Zp ――

50、螺旋角系數(shù)，Z曠jcosB =0.98; u 齒數(shù)比，u =z從;z主=3.081; 主動(dòng)齒輪的齒面接觸強(qiáng)度為： |2KT, u+1 匚 hi=ZeZhZ] 2 (2.20) Y bd1 u 2 1.4 4779.4 103 3.081 1 =2.5 189.8 cos16 2 MPa V 80.1S100.242 3.081 =2181.04MPa _[；「H] =2200MPa 主動(dòng)齒輪的齒面接觸強(qiáng)度符合要求。 從動(dòng)齒輪的齒面接觸強(qiáng)度為： 2KT2 u 1 2 2 H = Z e Z h Z ' \ bd 2 u (2.21) =2.5 189.8 .

51、 cos16 2 1.4 14696.8 103 80.19 307.882 3.081 1 3.081 MPa =1245.23MPa 十h] =2200MPa 從動(dòng)齒輪的齒面接觸強(qiáng)度也符合要求。根據(jù)上面的校核，一級(jí)和二級(jí)減速齒輪都滿足 要求，校核成功 2.4主減速器齒輪的材料及熱處理 驅(qū)動(dòng)橋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(duì)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)

52、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，避免在沖擊載荷下輪齒根部折斷； 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，齒輪所采用的鋼為20CrM nTi 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。 由于

53、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(duì)研磨）后均予 與厚度0.005?0.010?0.020mm的磷化處理或鍍銅、鍍錫。這種表面不應(yīng)用于補(bǔ)償零件的公 差尺寸，也不能代替潤滑。 對(duì)齒面進(jìn)行噴丸處理有可能提高壽命達(dá) 25%。對(duì)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。 2.5主減速器齒輪的支承 1）主動(dòng)錐齒輪的支承形式有兩種：懸臂式和跨置式。 （1

54、）懸臂式：齒輪以其輪齒大端一側(cè)的軸頸懸臂式的支承于一對(duì)軸承的外側(cè)（如圖 2.2 所示）。 （2）跨置式：齒輪前后兩端的軸頸均以軸承支承，故又稱為 兩端支承式”（如圖2.3所 示）。 圖2.2懸臂式 裝于輪齒大端一側(cè)軸頸上的軸承，多采用兩個(gè)可以預(yù)緊以增強(qiáng)支承剛度的圓錐滾子軸 承，其中位于驅(qū)動(dòng)橋前部的通常稱為主動(dòng)錐齒輪前軸承，后部緊靠齒輪背面的稱為主動(dòng)錐 齒輪后軸承；當(dāng)采用跨置式支承時(shí)，裝于齒輪小端一側(cè)軸頸上的軸承一般稱為導(dǎo)向軸承。 本次設(shè)計(jì)主動(dòng)錐齒輪采用懸臂式。 為了減小懸臂長度和增加兩支承間的距離，以改善支承剛度，應(yīng)使兩軸承圓錐滾子的 大端朝外，使作用在齒輪上離開錐頂?shù)妮S向力由靠

55、近齒輪的軸承承受，而反向軸向力則由 另一軸承承受。為了方便拆裝，應(yīng)使靠近齒輪的軸承軸徑比另一軸承的支承軸徑大些。 2）從動(dòng)齒輪的支承形式 從動(dòng)錐齒輪采用圓錐滾子軸承支承（如圖 2.4所示）。為了增加支承剛度，兩軸承的圓錐 滾子大端應(yīng)向內(nèi)，以減小尺寸c d。為了使從動(dòng)錐齒輪背面的差速器殼體處有足夠的位置 設(shè)置加強(qiáng)肋以增強(qiáng)支承穩(wěn)定性，c d應(yīng)不小于從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑的 70%。為了使 載荷能均勻分配在兩軸承上，應(yīng)是 c等于或大于d。 2.6軸承的選擇和校核 圖2.4從動(dòng)錐齒輪的支承型式 2.6.1主減速器錐齒輪上作用力的計(jì)算[1] 1）錐齒輪齒面上的作用力 錐齒輪在工作過程中，相

56、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。 為計(jì)算作用在齒輪的圓周力，首先需要確定計(jì)算轉(zhuǎn)矩。汽車在行駛過程中，由于變速 器擋位的改變，且發(fā)動(dòng)機(jī)也不全處于最大轉(zhuǎn)矩狀態(tài)，故主減速器齒輪的工作轉(zhuǎn)矩處于經(jīng)常 變化中。實(shí)踐表明，軸承的主要損壞形式為疲勞損傷，所以應(yīng)按輸入的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 算。作用在主減速器主動(dòng)錐齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩可按下 1 3 Td進(jìn)行計(jì) 計(jì)算： Td 二 Te max 1 100 -c fi1 ig1 (2.22) 式中：Te max fi1， fi2 … '-fiR 變速器在各擋的使用率

57、，可參考表 2.2選??； ig1， ig2 … ? igR 變速器各擋的傳動(dòng)比，分別為7.31; 4.31; 2.45; 1.51; 1; fT1， fT2 … -fTR -一變速器在各擋時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)的利用率， 可參考表 2.2選取; 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，在此取353N m ; 轎車 公共汽車 載貨汽車 川擋 IV 擋 V擋 V擋帶 V擋 V擋帶 V擋 \ \變速器 Kt V Kt > 超速擋 超速擋 fi f\擋位'\ 80 80 表2.2 fi及fT的參考值

58、 I擋 1 1 0.8 2 1 1 0.5 0.5 n擋 9 4 2.5 6 4 3 3.5 2 fi 川擋 90 20 16 27 15 11 7 5 "擋 75 80.7 65 50 85 59 15 V擋 —— —— 77.5 超速擋 3

59、0 30 I擋 60 70 65 70 70 50 50 50 n擋 60 65 60 70 70 60 60 60 fT 川擋 50 60 50 60 60 70 70 70 "擋 60 50 60 60 60 70 70 V擋 —— —— 60 超速擋 75 70 注表中KT = 05，其中Temax——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，N m ； Ga —汽車總重力，kN。 經(jīng)計(jì)算Td為371.27N m。 2）齒寬中點(diǎn)處的圓周力

60、齒寬中點(diǎn)處的圓周力為 2T (2.23) (2.24) P = dm n 式中：T――作用在主減速器主動(dòng)錐齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩； dm 該齒輪的齒面寬中點(diǎn)處的分度圓直徑；對(duì)于螺旋錐齒輪 d2m 7 -F sin 2 _ z1 、 dim — d 2m Z2 式中：dim,d2m ――主、從動(dòng)齒面寬中點(diǎn)分度圓的直徑; F 從動(dòng)齒輪齒寬； d2 ――從動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑； Zi,Z2 主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)； 2――從動(dòng)齒輪的節(jié)錐角。 由式(2.24)可以算出：d1m = 84.52mm， d2m = 174.02mm。 按式（2?23）主減速器主動(dòng)錐齒輪齒寬中點(diǎn)處的圓周力Pi

61、=84普=8785.珈 主動(dòng)錐齒輪齒寬中點(diǎn)處的圓周力 P2=R =8785.38N 3）錐齒輪的軸向力和徑向力 一級(jí)減速機(jī)構(gòu)作用在主、從動(dòng)錐齒輪齒面上的軸向力 A和徑向力R分別為: A = P . tan ： sin sin cos cosp A2 = P2 一 tans in「s in cos cos Pi F Ri = cos : tan ： cos - sin : sin 由上面已知可得: P2 F R2 _ cos : tan： cos sin : sin (2.25) (2.26) (2.27) (2.28) 8785 38 tan2

62、0 sin 25.9 sin 35 cos25.9 i= 7238.80 N cos 35 8785.38 cos 35 tan20 sin 64.1 -sin 35 cos64.1 = 824.46N 由式（2.27）、（2.28）可算得: R =824.46N; R2 =7238.80N 二級(jí)減速齒輪齒寬中點(diǎn)處的圓周力為 2T P = d N 式中：T ――作用在主減速器主動(dòng)錐齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 T =Tdi01=762.59N m ; d 該齒輪的齒面寬中點(diǎn)處的分度圓直徑。 可算出 R 二P2 =2 762.59 =15215.28 N。 100.24 二級(jí)減速機(jī)構(gòu)

63、作用在二級(jí)主、從動(dòng)齒輪面上的軸向力 A和徑向力R分別為: if if rf A = A2 = P1 tan P 科 殲 科 I R1 = R2 = P1 tan ： . cos ： P (2.29) (2.30) (2.31) 式中: 齒輪的螺旋角，2 =16 ; 把已知條件代入式(2.30)和式(2.31)可算出 Ai =A2 =

64、4362.91N,ri = R2 =5761.08“。 對(duì)上面軸向力，徑向力，圓周力求和的，一級(jí)減速機(jī)構(gòu)受力 F仁11.4KN,二級(jí)減速機(jī) 構(gòu)受力 F2=16.84KN。 2.6.2軸和軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 一級(jí)主動(dòng)錐齒輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算：對(duì)于軸是用懸臂式支撐的，如圖 2.5所示，齒輪以其 齒輪大端一側(cè)的軸頸懸臂式地支承于一對(duì)軸承上。為了增加支承剛度，應(yīng)使兩軸承的支承 中心距b比齒輪齒面寬中點(diǎn)的懸臂長度a大兩倍以上，同時(shí)尺寸b應(yīng)比齒輪節(jié)圓直徑的70% 還大，并使齒輪軸徑大于懸臂長 a。為了減小懸臂長度a和增大支承間距b，應(yīng)使兩軸承 圓錐滾子的小端相向朝內(nèi)，而大端朝外，以使 b拉長、a縮短，從而

65、增強(qiáng)支承剛度。由于 圓錐滾子軸承在潤滑時(shí)，潤滑油只能從圓錐滾子軸承的小端通過離心力流向大端，所以在 殼體上應(yīng)該有通入兩軸承間的右路管道和返回殼體的回油道。 圖2.5 一級(jí)主動(dòng)齒輪的支持型式 另外，為了拆裝方便，應(yīng)使主動(dòng)錐齒輪后軸承(緊靠齒輪大端的軸承)的支承軸徑大 于其前軸承的支持軸徑。 根據(jù)上面可算出軸承支承中心距 b > 70%d1=71.4mm，在這里取b = 75mm。 軸承的的選擇，在這里選擇主動(dòng)錐齒輪后軸承為圓錐滾子軸承 30216型，此軸承的額定動(dòng) 載荷Cr為160KN，前軸承圓錐滾子軸承30214型，此軸承的額定動(dòng)載荷 為132KN。 由此可得到： b a

66、 二(—cos 1 a2 4)mm 2 式中：a2――軸承的最小安裝尺寸［由吳宗澤。羅圣國主編的《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》書表 6-7 可查的 a2 =6mm］。 及 ^40cos25.^ 4 6=27.99mm取 a=29mm。 2?6?3主減速器齒輪軸承的校核 1）齒輪軸承徑向載荷的計(jì)算 (2.32) (2.33) b =75mm. 前后軸承的徑向載荷分別為: R前=.IP a I 亠 IR a -'0.5 A 1 i" b R后 = — <(P c) +(R c — 0.5A d1 ) b 根據(jù)上式已知 R=R1 =824.46N, A = A1 =7238.80N, R =8785.38N, a=29mm , c = a b = 104mm。 前軸承徑向力 R前=1 . 8795.38 29 2 824.46 29 -0.5 7238.80 102 2 =5723.55N 75 后軸承徑向力 R后 = 1 、、 8795.38 104 2 824.46 104 -0.5 7238.80 102 2 =12768.34N 75 2）軸承的校核 對(duì)