汽車主減速器參數(shù)優(yōu)化軟件設(shè)計

汽車主減速器參數(shù)優(yōu)化軟件設(shè)計,汽車,減速器,參數(shù),優(yōu)化,軟件設(shè)計 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 I 摘 要 汽車主減速器作為汽車驅(qū)動橋中重要的傳力部件，是汽車最關(guān)鍵的部件之一。與 國外相比，我國的車用減速器開發(fā)設(shè)計不論在技術(shù)上、制造工藝上，還是在成本控制 上都存在不小的差距。主減速器設(shè)計的好壞關(guān)系到汽車的動力性、經(jīng)濟性以及噪聲、 壽命等諸多方面。如何協(xié)調(diào)好各方關(guān)系、合理匹配設(shè)計參數(shù)，以達到滿足使用要求的 最優(yōu)目標，是主減速器設(shè)計中最重要的問題。 本文力求改變以往的設(shè)計方式，提出針對汽車主減速器整體的最優(yōu)化設(shè)計方法， 針對汽車設(shè)計中的主減速器參數(shù)設(shè)計開發(fā)計算軟件，通過人機交互方式完成主減速器 的參數(shù)設(shè)計，并考慮通過軟件進行參數(shù)優(yōu)化（汽車主減速器傳動比, 主減速器螺旋錐 齒輪結(jié)構(gòu)參數(shù)） ，實現(xiàn)解決復(fù)雜計算這一單一功能的目的，實現(xiàn)汽車主減速器參數(shù)的 最佳匹配，達到充分發(fā)揮汽車整體性能、節(jié)約能耗、降低成本、提高設(shè)計質(zhì)量和效率。 本文在 vb 語言程序基礎(chǔ)上采用參數(shù)優(yōu)化設(shè)計方法對汽車主減速器的齒輪機構(gòu)進行優(yōu) 化，使尋優(yōu)過程得到簡化，確?？煽康孬@得全局最優(yōu)解。能夠縮短主減速器參數(shù)設(shè)計 計算時間、減輕工程技術(shù)人員的勞動強度。 關(guān)鍵詞：主減速比；錐齒輪；參數(shù)優(yōu)化；計算軟件；軟件設(shè)計 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 II ABSTRACT Main reducer drive car in a car, the power transmission components, an important is one of the most key parts of the car. In China compared with foreign countries, the development of design whether vehicle reducer in technology and the manufacturing process, or in the cost control there are considerable disparity. The stand or fall of main reducer design relation to car power, economy and noise, life, and other aspects. How to coordinate all relations, the rational matching design parameters to meet the requirements of the use of optimum target, it is the Lord speed reducer design in the most important question. This paper tries to change in the past, and puts forward the design way of the whole car advocate reducer for optimum design method, the main reducer for automobile design parameter design development calculation software through the man-machine interactive way fulfilling the reducer, and consider the parameter design parameter optimization (by software, Lord car advocate reducer transmission structure parameter of spiral bevel gear reducer to solve the complex calculation and the realization of the purpose of the single function, and to make the Lord, the best matching parameters of speed reducer to give full play to car performance, saving energy consumption, reduce cost, improve the design quality and efficiency. In this paper, based on vb language program using parameters optimization design method for the car advocate reducer, gear mechanism to optimize the optimization process is simplified, ensure reliable to obtain the global optimal solution. Can shorten the main reducer parameter design calculation time, reduce labor intensity of engineering and technical personnel. Keywords: Lord deceleration ratio; Bevel gear; Parameter optimization; Calculation software; Software design 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 III 目 錄 摘要………………………………………………………………………………………Ⅰ Abstract …………………………………………………………………………………Ⅱ 第 1 章 緒論………………………………………………………………………………1 1.1 課題研究的目的和意義…………………………………………………………1 1.2 課題的國內(nèi)外發(fā)展狀況…………………………………………………………1 1.2.1 國內(nèi)外機械軟件技術(shù)的發(fā)展狀況………………………………1 1.2.2 國內(nèi)外基于 Visual Basic 6.0 的軟件在機械方面的發(fā)展狀況………3 1.3 課題研究的主要內(nèi)容及技術(shù)路線………………………………………………3 第 2 章 汽車主減速器的設(shè)計方法………………………………………………5 2.1 主減速器的結(jié)構(gòu)形式………………………………………………………5 2.2 基本參數(shù)選擇與計算載荷的確定………………………………………………10 2.3 錐齒輪強度計算………………………………………………………………… 14 2.4 錐齒輪軸承的載荷計算…………………………………………………………16 2.5 錐齒輪的材料及熱處理…………………………………………………………17 2.6 本章小結(jié)…………………………………………………………………………18 第 3 章 汽車主減速器參數(shù)優(yōu)化軟件設(shè)計…………………………………20 3.1 汽車主減速器參數(shù)優(yōu)化軟件編程語言的選擇及語言的使用概述…20 3.1.1 汽車主減速器參數(shù)優(yōu)化軟件編程語言的選擇……………………20 3.1.2 汽車主減速器參數(shù)優(yōu)化軟件編程語言的使用概述………………21 3.2 汽車主減速器參數(shù)優(yōu)化軟件設(shè)計體系……………………………………25 3.2.1 汽車主減速器參數(shù)優(yōu)化軟件系統(tǒng)運行平臺………………………25 3.2.2 汽車主減速器參數(shù)優(yōu)化軟件系統(tǒng)實現(xiàn)功能………………………25 3.3 汽車主減速器參數(shù)優(yōu)化軟件設(shè)計………………………………………25 3.4 本章小結(jié)…………………………………………………………………………43 第 4 章 汽車主減速器參數(shù)優(yōu)化軟件的測試…………………………………44 4.1 汽車主減速器參數(shù)優(yōu)化軟件測試概述…………………………………………44 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 IV 4.2 汽車主減速器參數(shù)優(yōu)化軟件的測試………………………………………44 4.3 本章小結(jié)…………………………………………………………………………57 結(jié)論………………………………………………………………………………………58 參考文獻…………………………………………………………………………………59 致謝………………………………………………………………………………………60 附錄………………………………………………………………………………………61 附錄 A 外文文獻原文……………………………………………………………… 61 附錄 B 外文文獻中文翻譯…………………………………………………………63 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 1 第 1 章 緒 論 1.1 課題研究的目的和意義 汽車問世百余年來，特別是從汽車產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)及汽車工業(yè)的發(fā)展以 來，汽車己為世界經(jīng)濟的發(fā)展、為人類進入現(xiàn)代生活，產(chǎn)生了無法估量的巨大 影響，為人類社會的進步做出了不可磨滅的巨大貢獻。近年來隨著汽車技術(shù)的 迅猛發(fā)展，對汽車傳動系承載能力以及工作可靠性的要求越來越高，汽車主減 速器作為汽車傳動系統(tǒng)的關(guān)鍵總成，其主要功能是將輸入的轉(zhuǎn)矩增大并相應(yīng)降 低轉(zhuǎn)速，以及當發(fā)動機縱置時還具有改變轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)方向的作用。主減速器的結(jié) 構(gòu)對汽車的動力性、經(jīng)濟性與輕便性、傳動的平穩(wěn)性與效率等都有直接的影響。 許多乘用車和總質(zhì)量較小的商用車采用了發(fā)動機橫置的前置前驅(qū)布置，都 是單級式主減速器，其具有結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小、制造成本低和傳遞效率高、高 速性能好的優(yōu)點，通過軟件設(shè)計方法來設(shè)計汽車主減速器是非常重要的。軟件 設(shè)計是以數(shù)學規(guī)劃為理論基礎(chǔ)，以計算機為工具，尋求機械設(shè)計問題最佳方案 的現(xiàn)代設(shè)計方法之一，現(xiàn)在已經(jīng)有很多成熟的軟件程序可供選擇，但傳統(tǒng)的方 法存在著求解過程復(fù)雜和尋優(yōu)過程容易陷入局部最優(yōu)解的問題。通常主減速器 設(shè)計多是僅從某一角度考慮，單一的改善其某一方面參數(shù)，而沒有將其參數(shù)優(yōu) 化有效結(jié)合起來。因此，本課題力求改變以往的設(shè)計方式，提出針對汽車主減 速器整體的最優(yōu)化設(shè)計方法，針對汽車設(shè)計中的主減速器參數(shù)設(shè)計開發(fā)計算軟 件，通過人機交互方式完成主減速器的參數(shù)設(shè)計，并考慮通過軟件進行參數(shù)優(yōu) 化（汽車主減速器傳動比, 主減速器雙曲面齒輪結(jié)構(gòu)參數(shù)） ，實現(xiàn)解決復(fù)雜計算 這一單一功能的目的，實現(xiàn)汽車主減速器參數(shù)的最佳匹配，達到充分發(fā)揮汽車 整體性能、節(jié)約能耗、降低成本、提高設(shè)計質(zhì)量和效率。本課題在 VB 語言程 序基礎(chǔ)上采用參數(shù)優(yōu)化設(shè)計方法對汽車主減速器的齒輪機構(gòu)進行優(yōu)化，使尋優(yōu) 過程得到簡化，確?？煽康孬@得全局最優(yōu)解。能夠縮短主減速器參數(shù)設(shè)計計算 時間、減輕工程技術(shù)人員的勞動強度。 1.2 課題的國內(nèi)外發(fā)展狀況 1.2.1 國內(nèi)外機械軟件技術(shù)的發(fā)展狀況 主減速器的參數(shù)計算主要是傳動齒輪的基本參數(shù)和尺寸參數(shù)計算。自從汽 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 2 車零部件設(shè)計引入計算機輔助設(shè)計方法后，這一功能的實現(xiàn)已經(jīng)變得比較容易。 現(xiàn)今國外大型的汽車企業(yè)都有自己的減速器齒輪設(shè)計計算系統(tǒng)，比如瑞典的克 林貝格齒輪設(shè)計系統(tǒng)、德國的 Calculation Base 主錐設(shè)計系統(tǒng)等等。 早在上世紀 60 年代，國外的一些 CAD 公司就已經(jīng)開發(fā)出一些實用的三維 繪圖軟件，三維繪圖技術(shù)的進步為汽車零部件的設(shè)計引入了全新的概念。伴隨 著三維繪圖軟件的日益成熟，國外大型的汽車生產(chǎn)廠家開始引入?yún)?shù)化設(shè)計方 法來取代以前繁瑣的手工設(shè)計，目前參數(shù)化設(shè)計手段已經(jīng)相當完善。作為汽車 的重要部件，主減速器的設(shè)計也引入了參數(shù)化設(shè)計方法。生產(chǎn)廠家利用所設(shè)計 的主減速器開發(fā)平臺根據(jù)新設(shè)計的主減速器尺寸在以前產(chǎn)品的基礎(chǔ)上更改相關(guān) 的尺寸參數(shù)建立三維模型圖。 不論是在設(shè)計還是制造方面，與外國企業(yè)相比我國的汽車企業(yè)差距都非常 明顯。但是經(jīng)過多年的努力，我國的主減速器設(shè)計系統(tǒng)軟件方面已經(jīng)取得了一 定的成就。其中比較出名的有可以應(yīng)用于主減速器齒輪設(shè)計的齒輪專家系統(tǒng)， 哈工大開發(fā)的主減速囂齒輪設(shè)計平臺等等。 其實軟件不僅在汽車方面有廣泛的應(yīng)用，在其他的機械區(qū)域里同樣有著比 較廣泛的應(yīng)用。 1、2009,06,01，廈門大學的沈一凜發(fā)表了碩士學位論文：數(shù)控彎絲機線材 成形軟件設(shè)計。根據(jù)數(shù)控彎絲機的實際工作要求，完成其機械結(jié)構(gòu)部分的設(shè)計， 并且自行開發(fā)出界面友好的操作軟件，能實現(xiàn)包括模型顯示和仿真運動等在內(nèi) 的一系列功能。 2、2005,11，農(nóng)業(yè)機械學報第 36 卷第 11 期發(fā)表了：農(nóng)業(yè)機械動態(tài)仿真軟 件開發(fā)與模擬?，F(xiàn)有的一些計算機仿真平臺如 ADAMS,UG 等具有很大的通用性， 功能齊全， 但價格昂貴，專業(yè)性差， 且需要大量的計算機資源配合系統(tǒng)的運 行， 在仿真速度，系統(tǒng)的可擴展性方面難以滿足農(nóng)機設(shè)計人員的要求。各種農(nóng) 業(yè)機械有其自身的特殊性，對不斷更新的農(nóng)業(yè)機械型號，應(yīng)用類型，需要有相 應(yīng)的仿真功能。而現(xiàn)有軟件的模式，內(nèi)容都比較固定，不利于變動性大的研究。 因此開發(fā)一種操作簡單，成本低的仿真系統(tǒng)對農(nóng)業(yè)機械具有一定的意義。 3、2004,11，農(nóng)機化研究第 6 期，基于 UNIX 的機械軟件設(shè)計思想研究。 主要探討了基于 UNIX 利用 socket 建立客戶機/服務(wù)器模式實現(xiàn)編程的方法， 解決了 C/S 模式中異種操作系統(tǒng)上的數(shù)據(jù)傳輸問題。利用這種方式可以方便地 進行客戶端和服務(wù)器端的程序編制，定制所需的模塊，通過實例程序的運行， 達到了預(yù)期的要求。為開發(fā)一種網(wǎng)絡(luò)功能強大，可以實現(xiàn)異種機和異種操作系 統(tǒng)互連的軟件打下了基礎(chǔ)。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 3 4、2008,12,16，東南大學碩士學位論文：光纖光柵傳感系統(tǒng)研究及軟件設(shè)計。 波長解調(diào)技術(shù)是 FBG 傳感器在工程技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，也是 FBG 傳感 技術(shù)實用化的重點和難點之一。此文提出了一種基于可調(diào)諧 Fabry-Perot 濾波器 的光纖布拉格光柵傳感系統(tǒng)的波長解調(diào)方案，在此基礎(chǔ)上完成了主機應(yīng)用軟件 的設(shè)計。 5、2007,08,01，西安理工大學碩士學位論文：基于 PMAC 的數(shù)控試驗臺機 械系統(tǒng)設(shè)計及軟件開發(fā)。開放式數(shù)控系統(tǒng)是現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的方向，本文結(jié) 合陜西省數(shù)控加工技術(shù)重點實驗室科研項目，采用“IPC+PMAC ”結(jié)構(gòu)的開放 式數(shù)控結(jié)構(gòu)，將 PMAC 控制卡及其擴展卡裝入電器控制箱，通過標準串口 RS232 與上位機實現(xiàn)通訊，這樣構(gòu)成主從式雙微處理器結(jié)構(gòu)，由 PMAC 運動控制 器對機械本體的 X、Y、Z、A 和 B 五個軸進行實時控制，建立了五坐標數(shù)控技 術(shù)試驗臺。 1.2.2 國內(nèi)外基于 Visual Basic 6.0 的軟件在機械方面的發(fā)展狀況 VB 作為程序語言在機械方面上的用途也是比較廣泛的。 1、2006,11，北京工業(yè)大學學報第 32 卷第 11 期：基于 VB 的點焊質(zhì)量超 聲檢測軟件設(shè)計。在超聲檢測點焊連接質(zhì)量的基本原理基礎(chǔ)上，通過 VB 6.0 調(diào) 用 Tektronix 公司提供的 TekVISA Activex 控件，利用網(wǎng)口通訊實現(xiàn)了數(shù)字示波 器中超聲信號數(shù)據(jù)的傳輸、存儲和顯示；通過分析找出了信號的特征參量，并 實現(xiàn)了對焊點連接質(zhì)量的評價。該軟件實現(xiàn)了對焊點檢測質(zhì)量的數(shù)量統(tǒng)計。經(jīng) 實際檢測驗證，整個系統(tǒng)操作性好。 2、2008,08，機械自動化第 4 期：基于 VB 的機械優(yōu)化設(shè)計軟件的研究。 針對各種優(yōu)化算法。用 VB 開發(fā)了用于進行機械優(yōu)化設(shè)計的軟件，該軟件基于 Windows 系統(tǒng)。以 Visual Basic 的窗體界面為工作平臺，并用其中 3 種具有代 表性的優(yōu)化設(shè)計方法進行了一頂計算分析。實例對比分析表明了該軟件分析的 可靠性和準確性。 3、2005,01，微計算機應(yīng)用第 26 卷第 1 期：基于 VB 的汽車點火線圈測試 平臺軟件設(shè)計。該文實現(xiàn)了點火線圈測試系統(tǒng)中對上位機系統(tǒng)軟件的要求，包 括串行通信，對硬件端口的讀寫以及對數(shù)據(jù)庫的管理和維護。 1.3 課題研究的主要內(nèi)容及技術(shù)路線 1、課題研究的主要內(nèi)容 本課題研究的主要任務(wù)是對汽車主減速器齒輪機構(gòu)的研究與設(shè)計計算軟件， 具體內(nèi)容包括： ①汽車工程設(shè)計類計算軟件國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀； 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 4 ②汽車主減速器設(shè)計算法和設(shè)計流程； ③對汽車主減速器參數(shù)計算軟件的設(shè)計，包括：單級主減速器的設(shè)計、雙 級主減速器的設(shè)計和參數(shù)優(yōu)化設(shè)計； ④用查詢得到的數(shù)據(jù)對所設(shè)計的計算軟件進行測試； ⑤對所開發(fā)的汽車主減速器參數(shù)優(yōu)化計算軟件的操作規(guī)程等使用方法進行 了介紹。 2、課題研究的技術(shù)路線 技術(shù)路線如圖 1.1 所示。 圖 1.1 技術(shù)路線流程圖 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 5 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 6 第 2 章 汽車主減速器的設(shè)計方法 雙速主減速器，單級貫通式主減速器，雙級貫通式主減速器，輪邊減速器 等，在對上面的減速形式相對應(yīng)的設(shè)計方法進行分析與對比的基礎(chǔ)之上，得知 各種各樣的設(shè)計方法。汽車主減速器的減速形式很多，其中常見的有單級主減 速器，雙級主減速器，在計算的過程中都是十分復(fù)雜的，但是單級主減速器設(shè) 計方法是各種設(shè)計方法的基礎(chǔ)，只有掌握了這種設(shè)計方法才能夠了解并掌握其 他的設(shè)計方法。 本課題分別涉及了單級主減速器和雙級主減速器的軟件設(shè)計，在此僅對本 設(shè)計所涉及的方法進行介紹，對上述的各種設(shè)計方法就不再一一介紹。 2.1 主減速器的結(jié)構(gòu)形式 2.1.1 主減速器的齒輪類型 主減速器的齒輪主要有螺旋錐齒輪、雙曲面齒輪、圓柱齒輪和蝸輪蝸桿等 形式。 1、 螺 旋 錐 齒 輪 傳 動 螺 旋 錐 齒 輪 傳 動 的 主 、 從 動 齒 輪 軸 線 垂 直 相 交 于 一 點 ， 如 圖 2.1 所 示 。 齒 輪 并 不 同 時 在 全 長 上 嚙 合 ， 而 是 逐 漸 從 一 端 連 續(xù) 平 穩(wěn) 地 轉(zhuǎn) 向 另 一 端 。 另 外 ， 由 于 輪 齒 端 面 重 疊 的 影 響 ， 至 少 有 兩 對 以 上 的 輪 齒 同 時 嚙 合 ， 所 以 它 工 作 平 穩(wěn) 、 能 承 受 較 大 的 負 荷 、 制 造 也 簡 單 。 但 是 在 工 作 中 噪 聲 大 ， 對 嚙 合 精 度 很 敏 感 ， 齒 輪 副 錐 頂 稍 有 不 吻 合 便 會 使 工 作 條 件 急 劇 變 壞 ， 并 伴 隨 磨 損 增 大 和 噪 聲 增 大 。 為 保 證 齒 輪 副 的 正 確 嚙 合 ， 必 須 將 支 承 軸 承 預(yù) 緊 ， 提 高 支 承 剛 度 ， 增 大 殼 體 剛 度 。 2、 雙曲面齒輪傳動 雙 曲 面 齒 輪 傳 動 的 主 、 從 動 齒 輪 的 軸 線 相 互 垂 直 而 不 相 交 ， 主 動 齒 輪 軸 線 相 對 從 動 齒 輪 軸 線 在 空 間 偏 移 一 距 離 E， 此 距 離 稱 為 偏 移 距 。 如 圖 2.1 所 示 。 由 于 偏 移 距 正 的 存 在 ， 使 主 動 齒 輪 螺 旋 角 大 于 從 動 齒 輪 螺 旋 角1? 。 根 據(jù) 嚙 合 面 上 法 向 力 相 等 ， 可 求 出 主 、 從 動 齒 輪 圓 周 力 之 比2? 2121cos?F 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 7 式 中 ， 、 分 別 為 主 、 從 動 齒 輪 的 圓 周 力 ； 、 分 別 為 主 、F12 ?12 從 動 齒 輪 的 螺 旋 角 。 螺 旋 角 是 指 在 錐 齒 輪 節(jié) 錐 表 面 展 開 圖 上 的 齒 線 任 意 一 點 A 的 切 線 TT 與 該 點 和 節(jié) 錐 頂 點 連 線 之 間 的 夾 角 。 在 齒 面 寬 中 點 處 的 螺 旋 角 稱 為 中 點 螺 旋 角 。 通 常 不 特 殊 說 明 ， 則 螺 旋 角 系 指 中 點 螺 旋 角 。 雙 曲 面 齒 輪 傳 動 比 為βrFis 12120cos? 式 中 ， 為 雙 曲 面 齒 輪 傳 動 比 ； 、 分 別 為 主 、 從 動 齒 輪 平 均 分 度is0 2 圓 半 徑 。 螺 旋 錐 齒 輪 傳 動 比 為 120ri? 圖 2.1 主減速器齒輪傳動形式 令 ， 則 。 由 于 ， 所 以 系 數(shù) K1，12cos/βK?LsKi00?21β? 一 般 為 1.25～ 1.50。 這 說 明 ： 1)當 雙 曲 面 齒 輪 與 螺 旋 錐 齒 輪 尺 寸 相 同 時 ， 雙 曲 面 齒 輪 傳 動 有 更 大 的 傳 動 比 。 2)當 傳 動 比 一 定 ， 從 動 齒 輪 尺 寸 相 同 時 ， 雙 曲 面 主 動 齒 輪 比 相 應(yīng) 的 螺 旋 錐 齒 輪 有 較 大 的 直 徑 ， 較 高 的 輪 齒 強 度 以 及 較 大 的 主 動 齒 輪 軸 和 軸 承 剛 度 。 3)當 傳 動 比 一 定 ， 主 動 齒 輪 尺 寸 相 同 時 ， 雙 曲 面 從 動 齒 輪 直 徑 比 相 應(yīng) 的 螺 旋 錐 齒 輪 為 小 ， 因 而 有 較 大 的 離 地 間 隙 。 另 外 ， 雙 曲 面 齒 輪 傳 動 比 螺 旋 錐 齒 輪 傳 動 還 具 有 如 下 優(yōu) 點 ： 1)在 工 作 過 程 中 ， 雙 曲 面 齒 輪 副 不 僅 存 在 沿 齒 高 方 向 的 側(cè) 向 滑 動 ， 而 且 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 8 還 有 沿 齒 長 方 向 的 縱 向 滑 動 。 縱 向 滑 動 可 改 善 齒 輪 的 磨 合 過 程 ， 使 其 具 有 更 高 的 運 轉(zhuǎn) 平 穩(wěn) 性 。 2)由 于 存 在 偏 移 距 ， 雙 曲 面 齒 輪 副 使 其 主 動 齒 輪 的 大 于 從 動 齒 輪 的1? ， 這 樣 同 時 嚙 合 的 齒 數(shù) 較 多 ， 重 合 度 較 大 ， 不 僅 提 高 了 傳 動 平 穩(wěn) 性 ， 而 且? 使 齒 輪 的 彎 曲 強 度 提 高 約 30％ 。 3)雙 曲 面 齒 輪 傳 動 的 主 動 齒 輪 直 徑 及 螺 旋 角 都 較 大 ， 所 以 相 嚙 合 輪 齒 的 當 量 曲 率 半 徑 較 相 應(yīng) 的 螺 旋 錐 齒 輪 為 大 ， 其 結(jié) 果 使 齒 面 的 接 觸 強 度 提 高 。 4)雙 曲 綿 主 動 齒 輪 的 變 大 ， 則 不 產(chǎn) 生 根 切 的 最 小 齒 數(shù) 可 減 少 ， 故 可 選 用 較 少 的 齒 數(shù) ， 有 利 于 增 加 傳 動 比 。 5)雙 曲 面 齒 輪 傳 動 的 主 動 齒 輪 較 大 ， 加 工 時 所 需 刀 盤 刀 頂 距 較 大 ， 因 而 切 削 刃 壽 命 較 長 。 6)雙 曲 面 主 動 齒 輪 軸 布 置 在 從 動 齒 輪 中 心 上 方 ， 便 于 實 現(xiàn) 多 軸 驅(qū) 動 橋 的 貫 通 ， 增 大 傳 動 軸 的 離 地 高 度 。 布 置 在 從 動 齒 輪 中 心 下 方 可 降 低 萬 向 傳 動 軸 的 高 度 ， 有 利 于 降 低 轎 車 車 身 高 度 ， 并 可 減 小 車 身 地 板 中 部 凸 起 通 道 的 高 度 。 但 是 ， 雙 曲 面 齒 輪 傳 動 也 存 在 如 下 缺 點 ： 1)沿 齒 長 的 縱 向 滑 動 會 使 摩 擦 損 失 增 加 ， 降 低 傳 動 效 率 。 雙 曲 面 齒 輪 副 傳 動 效 率 約 為 96％ ， 螺 旋 錐 齒 輪 副 的 傳 動 效 率 約 為 99％ 。 2)齒 面 間 大 的 壓 力 和 摩 擦 功 ， 可 能 導(dǎo) 致 油 膜 破 壞 和 齒 面 燒 結(jié) 咬 死 ， 即 抗 膠 合 能 力 較 低 。 3)雙 曲 面 主 動 齒 輪 具 有 較 大 的 軸 向 力 ， 使 其 軸 承 負 荷 增 大 。 4)雙 曲 面 齒 輪 傳 動 必 須 采 用 可 改 善 油 膜 強 度 和 防 刮 傷 添 加 劑 的 特 種 潤 滑 油 ， 螺 旋 錐 齒 輪 傳 動 用 普 通 潤 滑 油 即 可 。 由 于 雙 曲 面 齒 輪 具 有 一 系 列 的 優(yōu) 點 ， 因 而 它 比 螺 旋 錐 齒 輪 應(yīng) 用 更 廣 泛 。 一 般 情 況 下 ， 當 要 求 傳 動 比 大 于 4.5而 輪 廓 尺 寸 又 有 限 時 ， 采 用 雙 曲 面 齒 輪 傳 動 更 合 理 。 這 是 因 為 如 果 保 持 主 動 齒 輪 軸 徑 不 變 ， 則 雙 曲 面 從 動 齒 輪 直 徑 比 螺 旋 錐 齒 輪 小 。 當 傳 動 比 小 于 2時 ， 雙 曲 面 主 動 齒 輪 相 對 螺 旋 錐 齒 輪 主 動 齒 輪 顯 得 過 大 ， 占 據(jù) 了 過 多 空 間 ， 這 時 可 選用螺旋錐齒輪傳動，因為后 者具有較大的差速器可利用空間。對于中等傳動比，兩種齒輪傳動均可采用。 3、圓柱齒輪傳動 圓柱齒輪傳動一般采用斜齒輪，如圖 2.1 所示，廣泛應(yīng)用于發(fā)動機橫置且 前置前驅(qū)動的轎車驅(qū)動橋和雙級主減速器貫通式驅(qū)動橋，如圖 2.2。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 9 圖 2.2 發(fā)動機橫置的前置前驅(qū)動乘用車驅(qū)動橋 4、蝸桿傳動 蝸 桿 傳 動 與 錐 齒 輪 傳 動 相 比 有 如 下 優(yōu) 點 ： 1)在 輪 廓 尺 寸 和 結(jié) 構(gòu) 質(zhì) 量 較 小 的 情 況 下 ， 可 得 到 較 大 的 傳 動 比 (可 大 于 7)。 2)在 任 何 轉(zhuǎn) 速 下 使 用 均 能 工 作 得 非 常 平 穩(wěn) 且 無 噪 聲 。 3)便 于 汽 車 的 總 布 置 及 貫 通 式 多 橋 驅(qū) 動 的 布 置 。 4)能 傳 遞 大 的 載 荷 ， 使 用 壽 命 長 。 5)結(jié) 構(gòu) 簡 單 ， 拆 裝 方 便 ， 調(diào) 整 容 易 。 但 是 由 于 蝸 輪 齒 圈 要 求 用 高 質(zhì) 量 的 錫 青 銅 制 作 ， 故 成 本 較 高 ； 另 外 ， 傳 動 效 率 較 低 。 蝸桿傳動主要用于生產(chǎn)批量不大的個別重型多橋驅(qū)動汽車和具有高轉(zhuǎn)速發(fā) 動機的大客車上。 2.1.2 主減速器主、從動錐齒輪的支承方案 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 10 主 減 速 器 中 必 須 保 證 主 、 從 動 齒 輪 具 有 良 好 的 嚙 合 狀 況 ， 才 能 使 它 們 很 好 的 工 作 。 齒 輪 的 正 確 嚙 合 ， 除 與 齒 輪 的 加 工 質(zhì) 量 、 裝 配 調(diào) 整 及 軸 承 、 主 減 速 器 殼 體 的 剛 度 有 關(guān) 以 外 ， 還 與 齒 輪 的 支 承 剛 度 密 切 相 關(guān) 。 1．主動錐齒輪的支承 主 動 錐 齒 輪 的 支 承 形 式 可 分 為 懸 臂 式 支 承 和 跨 置 式 支 承 兩 種 。 圖 2.3 主減速器錐齒輪的支撐形式 如 圖 2.3， 懸 臂 式 支 承 結(jié) 構(gòu) 的 特 點 是 在 錐 齒 輪 大 端 一 側(cè) 采 用 較 長 的 軸 頸 ， 其 上 安 裝 兩 個 圓 錐 滾 子 軸 承 。 為 了 減 小 懸 臂 長 度 a 和 增 加 兩 支 承 間 的 距 離 凸 b， 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 的 軸 向 力 由 靠 近 齒 輪 的 軸 承 承 受 ， 而 反 向 軸 向 力 則 由 另 一 軸 承 承 受 。 為 了 盡 可 能 地 增 加 支 承 剛 度 ， 支 承 距 離 b 應(yīng) 大 于 2． 5 倍 的 懸 臂 長 度 a， 且 應(yīng) 比 齒 輪 節(jié) 圓 直 徑 的 70％ 還 大 ， 另 外 靠 近 齒 輪 的 軸 徑 應(yīng) 不 小 于 尺 寸 a。 為 了 方 便 拆 裝 ， 應(yīng) 使 靠 近 齒 輪 的 軸 承 的 軸 徑 比 另 一 軸 承 的 支 承 軸 徑 大 些 。 靠 近 齒 輪 的 支 承 軸 承 有 時 也 采 用 圓 柱 滾 子 軸 承 ， 這 時 另 一 軸 承 必 須 采 用 能 承 受 雙 向 軸 向 力 的 雙 列 圓 錐 滾 子 軸 承 。 支 承 剛 度 除 了 與 軸 承 形 式 、 軸 徑 大 小 、 支 承 間 距 離 和 懸 臂 長 度 有 關(guān) 以 外 ， 還 與 軸 承 與 軸 及 軸 承 與 座 孔 之 間 的 配 合 緊 度 有 關(guān) 。 如 圖 2.3， 跨 置 式 支 承 結(jié) 構(gòu) 的 特 點 是 在 錐 齒 輪 的 兩 端 均 有 軸 承 支 承 ， 這 樣 可 大 大 增 加 支 承 剛 度 ， 又 使 軸 承 負 荷 減 小 ， 齒 輪 嚙 合 條 件 改 善 ， 因 此 齒 輪 的 承 載 能 力 高 于 懸 臂 式 。 此 外 ， 由 于 齒 輪 大 端 一 側(cè) 軸 頸 上 的 兩 個 相 對 安 裝 的 圓 錐 滾 子 軸 承 之 間 的 距 離 很 小 ， 可 以 縮 短 主 動 齒 輪 軸 的 長 度 ， 使 布 置 更 緊 湊 ， 并 可 減 小 傳 動 軸 夾 角 ， 有 利 于 整 車 布 置 。 但 是 跨 置 式 支 承 必 須 在 主 減 速 器 殼 體 上 有 支 承 導(dǎo) 向 軸 承 所 需 要 的 軸 承 座 ， 從 而 使 主 減 速 器 殼 體 結(jié) 構(gòu) 復(fù) 雜 ， 加 工 成 本 提 高 。 另 外 ， 因 主 、 從 動 齒 輪 之 間 的 空 間 很 小 ， 致 使 主 動 齒 輪 的 導(dǎo) 向 軸 承 尺 寸 受 到 限 制 ， 有 時 甚 至 布 置 不 下 或 使 齒 輪 拆 裝 困 難 。 跨 置 式 支 承 中 的 導(dǎo) 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 11 向 軸 承 都 為 圓 柱 滾 子 軸 承 ， 并 且 內(nèi) 外 圈 可 以 分 離 或 根 本 不 帶 內(nèi) 圈 。 它 僅 承 受 徑 向 力 ， 尺 寸 根 據(jù) 布 置 位 置 而 定 ， 是 易 損 壞 的 一 個 軸 承 。 在 需 要 傳 遞 較 大 轉(zhuǎn) 矩 情 況 下 ， 最 好 采 用 跨 置 式 支 承 。 2.從動錐齒輪的支承 從動錐齒輪的支承，如圖 2.3，其支承剛度與軸承的形式、支承間的距離及 軸承之間的分布比例有關(guān)。從動錐齒輪多用圓錐滾子軸承支承。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。為了使從動錐齒輪背 面的差速器殼體處有足夠的位置設(shè)置加強肋以增強支承穩(wěn)定性，c 十 d 應(yīng)不小 于從動錐齒輪大端分度圓直徑的 70％。為了使載荷能盡量均勻分配在兩軸承上， 應(yīng)盡量使尺寸 c 等于或大于尺寸 d。 在具有大的主傳動比和徑向尺寸較大的從動錐齒輪的主減速器中，為了限 制從動錐齒輪因受軸向力作用而產(chǎn)生偏移，在從動錐齒輪的外緣背面加設(shè)輔助 支承。如圖 2.4 所示。輔助支承與從動錐齒輪背面之間的間隙，應(yīng)保證偏移量 達到允許極限時能制止從動錐齒輪繼續(xù)變形。主、從動齒輪受載變形或移動的 許用偏移量如圖 2.4 所示。 圖 2.4 輔助支撐與許用偏移量 2.2 基本參數(shù)選擇與計算載荷的確定 2.2.1 計算載荷的確定 汽 車 主 減 速 器 錐 齒 輪 的 切 齒 法 有 格 里 森 和 奧 里 康 兩 種 方 法 ， 這 里 僅 介 紹 格 里 森 齒 制 錐 齒 輪 計 算 載 荷 的 三 種 確 定 方 法 。 1 按 發(fā) 動 機 最 大 轉(zhuǎn) 矩 和 最 低 檔 傳 動 比 確 定 從 動 錐 齒 輪 的 計 算 轉(zhuǎn) 矩 ceT 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 12 （ 2.21）n ikTfedce?01max? 式 中 ， 為 計 算 轉(zhuǎn) 矩 （ N.m） ； 為 猛 接 離 合 器 所 產(chǎn) 生 的 動 載 系 數(shù) ，ceTd 貨 車 ： ； 為 發(fā) 動 機 最 大 轉(zhuǎn) 矩 ； n 為 計 算 驅(qū) 動 橋 數(shù) ； 為 變 速 器1dkmax 1i 一 檔 傳 動 比 ； η 為 發(fā) 動 機 到 萬 向 傳 動 軸 之 間 的 傳 動 效 率 。 2 按 驅(qū) 動 輪 打 滑 轉(zhuǎn) 矩 確 定 從 動 錐 齒 輪 的 計 算 轉(zhuǎn) 矩 csT （ 2.22）mrceiGT??'2? 式 中 ， 為 計 算 轉(zhuǎn) 矩 （ N.m） ； 為 滿 載 狀 況 下 一 個 驅(qū) 動 橋 上 的 靜 載cs 2 荷 （ N） ； 為 汽 車 最 大 加 速 度 時 的 后 軸 負 荷 轉(zhuǎn) 移 系 數(shù) ， 轎 車 ：'2 ， 貨 車 ： ； φ 為 輪 胎 與 路 面 間 的 附 著 系 數(shù) ；4.1~'2?m.1~'2? rr 為 車 輪 滾 動 半 徑 （ m） ； 為 主 減 速 器 從 動 齒 輪 到 車 輪 之 間 的 傳 動 比 ；i 為 主 減 速 器 主 動 齒 輪 到 車 輪 之 間 的 傳 動 效 率 。mη 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 cfT （ 2.23）nηirFTmtcf? 式 中 ， 為 計 算 轉(zhuǎn) 矩 （ N.m） ； 為 汽 車 日 常 行 駛 平 均 牽 引 力 （ N） 。cf t 用 式 （ 2.21） 和 式 （ 2.22） 求 得 的 計 算 轉(zhuǎn) 矩 是 從 動 錐 齒 輪 的 最 大 轉(zhuǎn) 矩 ， 不 同 于 用 式 （ 2.23） 求 得 的 日 常 行 駛 平 均 轉(zhuǎn) 矩 。 當 計 算 錐 齒 輪 最 大 應(yīng) 力 時 ， 計 算 轉(zhuǎn) 矩 Tc 取 前 面 兩 種 的 較 小 值 ， 即 Tc=min[Tce,Tcs]； 當 計 算 錐 齒 輪 的 疲 勞 壽 命 時 ， Tc 取 。f 主 動 錐 齒 輪 的 計 算 轉(zhuǎn) 矩 為 （ 2.24）Gczi?0? 式 中 ， 為 主 動 錐 齒 輪 的 計 算 轉(zhuǎn) 矩 （ N.m） ； 為 主 傳 動 比 ； 為 主 、zT0iGη 從 動 錐 齒 輪 間 的 傳 動 效 率 。 計 算 時 ， 對 于 弧 齒 錐 齒 輪 福 ， 取 95%； 對 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 13 于 雙 曲 面 齒 輪 副 ， 當 6 時 ， 取 85%， 當 =6 時 ， 取 90%。0iGη0iGη 2.2.2 基本參數(shù)選擇 主減速器錐齒輪的主要參數(shù)有主、從動錐齒輪齒數(shù) 和 、從動錐齒輪大1z2 端分度圓直徑 和端面模數(shù) 、主、從動錐齒輪齒面寬 和 、雙曲面齒輪2Dsmb 副的偏移距 E、中點螺旋角 β、法向壓力角 α 等。 1 主 、 從 動 錐 齒 輪 齒 數(shù) 和1z2 選 擇 主 、 從 動 錐 齒 輪 齒 數(shù) 時 應(yīng) 考 慮 如 下 因 素 ： 1)為 了 磨 合 均 勻 , 、 之 間 應(yīng) 避 免 有 公 約 數(shù) 。12 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(yīng) 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 貨 車 ， 一 般 不1z 少 于 6。 4)當 主 傳 動 比 較 大 時 ， 盡 量 使 取 得 小 些 ， 以 便 得 到 滿 意 的 離 地 間0i1z 隙 。 5)對 于 不 同 的 主 傳 動 比 ， 和 應(yīng) 有 適 宜 的 搭 配 。12 2 從 動 錐 齒 輪 大 端 分 度 圓 直 徑 和 端 面 模 數(shù)Dsm 對 于 單 級 主 減 速 器 ， 對 驅(qū) 動 橋 殼 尺 寸 有 影 響 ， 大 將 影 響 橋 殼 的2 2 離 地 間 隙 ； 小 則 影 響 跨 置 式 主 動 齒 輪 的 前 支 承 座 的 安 裝 空 間 和 差 速 器 的2D 安 裝 。 可 根 據(jù) 經(jīng) 驗 公 式 初 選2 （ 2.25）322cDTK? 式 中 ， 為 從 動 錐 齒 輪 大 端 分 度 圓 直 徑 （ mm） ； 為 直 徑 系 數(shù) ， 一2 2DK 般 為 13.0～ 15.3； Tc 為 從 動 錐 齒 輪 的 計 算 轉(zhuǎn) 矩 （ N m） 。 Tc=min[Tce, Tcs]? m 由 下 式 計 算s 2/z? 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 14 （ 2.26） 式 中 ， m 為 齒 輪 端 面 模 數(shù) 。s 同 時 ， m 還 應(yīng) 滿 足s （ 2.27）3cmsTK? 式 中 ， 為 模 數(shù) 系 數(shù) ， 取 0.3～ 0.4。mK 3 主 、 從 動 錐 齒 輪 齒 面 寬 和1b2 錐 齒 輪 齒 面 過 寬 并 不 能 增 大 齒 輪 的 強 度 和 壽 命 ， 反 而 會 導(dǎo) 致 因 錐 齒 輪 輪 齒 小 端 齒 溝 變 窄 引 起 的 切 削 刀 頭 頂 面 寬 過 窄 及 刀 尖 圓 角 過 小 。 這 樣 ， 不 但 減 小 了 齒 根 圓 半 徑 ， 加 大 了 應(yīng) 力 集 中 ， 還 降 低 了 刀 具 的 使 用 壽 命 。 此 外 ， 在 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 的 減 小 。 但 是 齒 面 過 窄 ， 輪 齒 表 面 的 耐 磨 性 會 降 低 。 從 動 錐 齒 輪 齒 面 寬 推 薦 不 大 于 其 節(jié) 錐 距 的 0.3 倍 ， 即2b2A =0.3 ， 而 且 應(yīng) 滿 足 =1.6mm 時 ， ， 當 m 1.6mm 時 ， =0.5； 為 齒s 25.0)4/(ss?ssm 面 載 荷 分 配 系 數(shù) ， 跨 置 式 結(jié) 構(gòu) ： ＝ 1.0～ 1.1， 懸 臂 式 結(jié) 構(gòu) ：k ＝ 1.10～ 1.25； 為 質(zhì) 量 系 數(shù) ， 當 輪 齒 接 觸 良 好 ， 齒 距 及 徑 向 跳 動 精 度 高mkvk 時 ， ＝ 1.0； b 為 所 計 算 的 齒 輪 齒 面 寬 (mm)； D 為 所 討 論 齒 輪 大 端 分 度r 圓 直 徑 (mm)； Jw 為 所 計 算 齒 輪 的 輪 齒 彎 曲 應(yīng) 力 綜 合 系 數(shù) ， 取 法 見 參 考 文 獻 [10]。 按 發(fā) 動 機 最 大 轉(zhuǎn) 矩 計 算 時 的 [p] ／ (N·mm-1) 按 驅(qū) 動 輪 打 滑 轉(zhuǎn) 矩 計 算 時 的 [p] /(N.mm-1) 參 數(shù) 汽 車 類 別 一 擋 二 擋 直 接 擋 ---- 輪 胎 與 地 面 的 附 著 系 數(shù) 轎 車 893 536 321 893 貨 車 1429 ---- 250 1429 大 客 車 982 ---- 214 ---- 0.85 牽 引 車 536 ---- 250 ---- 0.65 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 17 上 述 按 min[Tce,Tcs]計 算 的 最 大 彎 曲 應(yīng) 力 不 超 過 700MPa； 按 Tcf 計 算 的 疲 勞 彎 曲 應(yīng) 力 不 應(yīng) 超 過 210MPa， 破 壞 的 循 環(huán) 次 數(shù) 為 6x106。 3 輪 齒 接 觸 強 度 錐 齒 輪 輪 齒 的 齒 面 接 觸 應(yīng) 力 為 30112??jvfmszpj bJkTDc? （ 2.35） 式 中 ， 為 錐 齒 輪 輪 齒 的 齒 面 接 觸 應(yīng) 力 (MPa)； 為 主 動 錐 齒 輪 大jσ 1 端 分 度 圓 直 徑 (mm)； b 取 和 的 較 小 值 (mm)； 為 尺 寸 系 數(shù) ， 它 考 慮12sk 了 齒 輪 尺 寸 對 淬 透 性 的 影 響 ， 通 常 取 1.0； 為 齒 面 品 質(zhì) 系 數(shù) ， 它 取 決 于s 齒 面 的 表 面 粗 糙 度 及 表 面 覆 蓋 層 的 性 質(zhì) (如 鍍 銅 、 磷 化 處 理 等 )， 對 于 制 造 精 確 的 齒 輪 ， 取 1.0； 為 綜 合 彈 性 系 數(shù) ， 鋼 對 鋼 齒 輪 ， 取skpcpc 232.6N1/2mm； 為 齒 面 接 觸 強 度 的 綜 合 系 數(shù) ， 取 法 見 參 考 文 獻 [10]；jJ 、 、 見 式 (2.34)的 說 明 。0kv 上述按 min[Tce,Tcs]計算的最大接觸應(yīng)力不應(yīng)超過 2800MPa，按 Tcf 計算 的疲勞接觸應(yīng)力不應(yīng)超過 1750MPa。主、從動齒輪的齒面接觸應(yīng)力是相同的。 2.4 錐 齒 輪 軸 承 的 載 荷 計 算 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 解為沿齒輪切線方向的圓周力、沿齒輪軸線方向的軸向力及垂直于齒輪軸線的 徑向力。 (1) 齒寬中點處的圓周力 齒寬中點處的圓周力 F 為 2/TmD? (2.41) 式中，T 為作用在從動齒輪上的轉(zhuǎn)矩；D m2 為從動齒輪齒寬中點處的分度圓 直徑， 由式(2.42)確定，即 (2.42)22sinγm?? 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 18 式中，D 2 為從動齒輪大端分度圓直徑；b 2 為從動齒輪齒面寬； 為從動齒2γ 輪節(jié)錐角。 由 F1／F 2 = cosβ1／cosβ 2 可知，對于弧齒錐齒輪副，作用在主、從動齒輪上 的圓周力是相等的；對于雙曲面齒輪副，它們的圓周力是不等的。 (2) 錐齒輪的軸向力和徑向力 圖 2.5 為主動錐齒輪齒面受力圖。其螺旋 方向為左旋，從錐頂看旋轉(zhuǎn)方向為逆時針。F T 為作用在節(jié)錐面上的齒面寬中點 A 處的法向力。在 A 點處的螺旋方向的法平面內(nèi)，F(xiàn) T 分解成兩個相互垂直的力 FN 和 Ff。F N 垂直于 OA 且位于 ∠OOA 所在的平面，F(xiàn) f 位于以 OA 為切線的節(jié) 錐切平面內(nèi)。F f 在此切平面內(nèi)又可分解成沿切線方向的圓周力 F 和沿節(jié)錐母線 方向的力 Fs。F 與 Ff 之間的夾角為螺旋角 β，F(xiàn)T 與 Ff 之間的夾角為法向壓力角 α。這樣有 F=FTcosαcosβ (2.43) FN=FTsina=Ftana／cosβ (2.44) Fs=FTcosαsinβ=Ftanβ (2.45) 于是作用在主動錐齒輪齒面上的軸向力 Faz 和徑向力 Frx 分別為 Faz=FNsinγ+Fscosγ (2.46) Frz=FNcosγ-Fssinγ (2.47) 若主動錐齒輪的螺旋方向和旋轉(zhuǎn)方向改變時，主、從動齒輪齒面上所受的 軸向力和徑向力見表 2.2。 2． 錐 齒 輪 軸 承 的 載 荷 當 錐 齒 輪 齒 面 上 所 受 的 圓 周 力 、 軸 向 力 和 徑 向 力 計 算 確 定 后 ， 根 據(jù) 主 減 速 器 齒 輪 軸 承 的 布 置 尺 寸 ， 即 可 求 出 軸 承 所 受 的 載 荷 。 圖 2.5 為 單 級 主 減 速 器 的 懸 臂 式 支 承 的 尺 寸 布 置 圖 ， 各 軸 承 的 載 荷 計 算 公 式 見 表 2.2 表 2.2 齒面上的軸向力和徑向力 主 動 小 齒 輪 螺 旋 方 向 旋 轉(zhuǎn) 方 向 軸 向 力 徑 向 力 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 19 2.5 錐齒輪的材料及熱處理 驅(qū) 動 橋 錐 齒 輪 的 工 作 條 件 是 相 當 惡 劣 的 ， 與 傳 動 系 其 它 齒 輪 相 比 ， 具 有 載 荷 大 、 作 用 時 間 長 、 變 化 多 、 有 沖 擊 等 特 點 。 它 是 傳 動 系 中 的 薄 弱 環(huán) 節(jié) 。 錐 齒 輪 材 料 應(yīng) 滿 足 如 下 要 求 ： 1)具 有 高 的 彎 曲 疲 勞 強 度 和 表 面 接 觸 疲 勞 強 度 ， 齒 面 具 有 高 的 硬 度 以 保 證 有 高 的 耐 磨 性 。 2)輪 齒 芯 部 應(yīng) 有 適 當 的 韌 性 以 適 應(yīng) 沖 擊 載 荷 ， 避 免 在 沖 擊 載 荷 下 齒 根 折 斷 。 3)鍛 造 性 能 、 切 削 加 工 性 能 及 熱 處 理 性 能 良 好 ， 熱 處 理 后 變 形 小 或 變 形 規(guī) 律 易 控 制 。 4)選 擇 合 金 材 料 時 ， 盡 量 少 用 含 鎳 、 鉻 元 素 的 材 料 ， 而 選 用 含 錳 、 釩 、 硼 、 鈦 、 鉬 、 硅 等 元 素 的 合 金 鋼 。 汽 車 主 減 速 器 錐 齒 輪 目 前 常 用 滲 碳 合 金 鋼 制 造 ， 主 要 有 20CrMnTi、 20MnVB、 20MnTiB、 22CrNiMo和 16SiMn2WMoV等 。 滲 碳 合 金 鋼 的 優(yōu) 點 是 表 面 可 得 到 含 碳 量 較 高 的 硬 化 層 (一 般 碳 的 質(zhì) 量 分 數(shù) 為 0.8％ ～ 1.2％ )， 具 有 相 當 高 的 耐 磨 性 和 抗 壓 性 ， 而 芯 部 較 軟 ， 具 有 良 好 的 韌 性 ， 故 這 類 材 料 的 彎 曲 強 度 、 表 面 接 觸 強 度 和 承 受 沖 擊 的 能 力 均 較 好 。 由 于 較 低 的 含 碳 量 ， 使 鍛 造 性 能 和 切 削 加 工 性 能 較 好 。 其 主 要 缺 點 是 熱 處 理 費 用 高 ， 表 面 硬 化 層 以 下 的 基 底 較 軟 ， 在 承 受 很 大 壓 力 時 可 能 產(chǎn) 生 塑 性 變 形 ， 如 果 滲 透 層 與 芯 部 的 含 碳 量 相 差 過 多 ， 便 會 引 起 表 面 硬 化 層 剝 落 。 為 改 善 新 齒 輪 的 磨 合 ， 防 止 其 在 運 行 初 期 出 現(xiàn) 早 期 的 磨 損 、 擦 傷 、 膠 合 或 咬 死 ， 錐 齒 輪 在 熱 處 理 及 精 加 工 后 ， 作 厚 度 為 0.005～ 0.020mm的 磷 化 處 理 或 鍍 銅 、 鍍 錫 處 理 。 對 齒 面 進 行 應(yīng) 力 噴 丸 處 理 ， 可 提 高 25％ 的 齒 輪 壽 命 。 對 于 滑 動 速 度 高 的 齒 輪 ， 可 進 行 滲 硫 處 理 以 提 高 耐 磨 性 。 滲 硫 后 摩 擦 因 數(shù) 可 顯 著 降 低 ， 即 使 潤 滑 條 件 較 差 ， 也 能 防 止 齒 面 擦 傷 、 咬 死 和 膠 合 。 2.6 本章小節(jié) 右 順 時 針 主 動 齒 輪 Faz=F/cosβ(tanαsinγ-sinβcosγ) 主 動 齒 輪 Frz=F/cosβ(tanαcosγ+sinβsinγ) 左 逆 時 針 從 動 齒 輪 Fac=F/cosβ(tanαsinγ+sinβcosγ) 從 動 齒 輪 Frz=F/cosβ(tanαcosγ-sinβsinγ) 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 20 本章介紹了汽車主減速器的設(shè)計方法，此設(shè)計方法是本軟件開發(fā)的基礎(chǔ)， 在汽車主減速器設(shè)計方法中重點講解了結(jié)構(gòu)形式的選擇、計算載荷的確定、基 本參數(shù)的選擇、齒輪尺寸的計算、齒輪強度的計算、軸承載荷的計算、齒輪材 料等。 圖 2.5 齒面受力與軸承分布尺寸 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 21 第 3 章 汽車主減速器參數(shù)優(yōu)化軟件設(shè)計 3.1 汽車主減速器參數(shù)優(yōu)化軟件編程語言的選擇及語言使用概述 3.1.1 汽車主減速器參數(shù)優(yōu)化軟件編程語言的選擇 幾種常見的編程語言有：VF 編程語言，VC 編程語言，VB 編程語言， Delphi 編程語言，Java 編程語言和 SQL 編程語言。 下面介紹這幾種編程語言的特點： VF：是 Visual FoxPro 的縮寫，它是由 Microsoft 在 FoxPro 的基礎(chǔ)上推出的 功能強大、可視化、面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫編程語言，同時它也是一種強大的數(shù)據(jù) 庫管理系統(tǒng)。 VC：Visual C＋＋，微軟公司高級可視化計算機程序開發(fā)語言。C 語言被 人們稱為近十年來對計算機程序設(shè)計最大的貢獻之一。它有高級語言簡單易用 的特性，又可以完成匯編語言才能做的許