現(xiàn)代中型貨車懸臂式驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)【優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)】

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I 摘 要 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是中型貨車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)。驅(qū)動(dòng)橋是汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部件 ,位于傳動(dòng)系的末端，其功用是增大由傳動(dòng)軸或變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，將其傳給驅(qū)動(dòng)輪并使其具有差速功能。 所以中型專用汽車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)有著重要的實(shí)際意義。 在本次設(shè)計(jì)中，根據(jù)當(dāng)今驅(qū)動(dòng)橋的發(fā)展情況確定了驅(qū)動(dòng)橋各部件的設(shè)計(jì)方案。其中根據(jù)本次設(shè)計(jì)的車型為中型貨車，故主減速器的形式采用雙級(jí)主減速器，而差速器則采用目前被廣泛應(yīng)用的對(duì)稱式錐齒輪差速器，其半軸為全浮式支撐。在本次設(shè)計(jì)中完成了對(duì)主減速器、差速器、半軸、橋殼及軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核并通過以上 計(jì)算滿足了驅(qū)動(dòng)橋的各項(xiàng)功能。此外本設(shè)計(jì)還應(yīng)用了較為先進(jìn)的設(shè)計(jì)軟件，如用 行計(jì)算編程和用 件繪圖。 本設(shè)計(jì)保持了驅(qū)動(dòng)橋有足夠的強(qiáng)度、剛度和足夠的使用壽命，以及足夠的其他性能。并且在本次設(shè)計(jì)中力求做到零件通用化和標(biāo)準(zhǔn)化。 關(guān)鍵詞： 驅(qū)動(dòng)橋、主減速器、差速器、半軸、橋殼 he is of a in of is an is or to a So a In of of of to of so in of a is In of of to of In of a a in 錄 第 1 章 緒 論 .......................................................................................................... 1 動(dòng)橋簡(jiǎn)介 ............................................................................................... 1 動(dòng)橋設(shè)計(jì)的基本要求 ........................................................................... 1 第 2 章 驅(qū)動(dòng)橋主減速器設(shè)計(jì) ................................................................................ 2 減速器簡(jiǎn)介 ........................................................................................... 2 減速器形式選擇 ................................................................................... 2 減速器錐齒輪選擇 ............................................................................... 3 減速器齒輪支撐 ................................................................................... 4 減速器軸承預(yù)緊 ................................................................................... 5 齒輪嚙合調(diào)整 ....................................................................................... 6 滑 ........................................................................................................... 6 曲面錐齒輪設(shè)計(jì) ................................................................................... 7 減速比確定 ................................................................................ 7 減速器齒輪計(jì)算載荷確定 ........................................................ 7 減速器齒輪基本參數(shù)選擇 ........................................................ 8 關(guān)雙曲面錐齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算方法及公式 .................................. 11 減速器雙曲面齒輪強(qiáng)度計(jì)算 .................................................. 19 減速器齒輪材料及處理 ..................................................................... 21 第 3 章 差速器的設(shè)計(jì) .......................................................................................... 22 速器的功用 ......................................................................................... 22 速器結(jié)構(gòu)形式的選擇 ......................................................................... 22 速器齒輪的基本參數(shù)選擇 ................................................................. 24 速器強(qiáng)度計(jì)算 ..................................................................................... 25 速器直齒遠(yuǎn)錐齒輪參數(shù) ..................................................................... 26 第 4 章 車輪傳動(dòng)裝置的設(shè) 計(jì) .............................................................................. 28 輪傳動(dòng)裝置的功用 ............................................................................. 28 軸支撐形式 ......................................................................................... 28 浮式半軸計(jì)算載荷的確定 ................................................................. 28 軸強(qiáng)度的計(jì)算 ..................................................................................... 28 浮式半軸桿部直徑的初選 ................................................................. 29 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料與熱處理 ......................................................... 29 第 5 章 驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì) .......................................................................................... 30 動(dòng)橋殼的功用和設(shè)計(jì)要求 ................................................................. 30 動(dòng)橋殼結(jié)構(gòu)方案分析 ......................................................................... 30 車以最大牽引力行使時(shí)的橋殼強(qiáng)度計(jì)算 ......................................... 31 第 6 章 軸承的壽命計(jì)算 ...................................................................................... 32 減速器軸承的計(jì)算 ............................................................................. 32 承載荷的計(jì)算 ..................................................................................... 34 動(dòng)齒輪軸承壽命計(jì)算 ......................................................................... 34 結(jié) 論 ...................................................................................................................... 36 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................ 37 致 謝 ...................................................................................................................... 38 附 錄 1 ................................................................................................................... 39 附 錄 2 ................................................................................................................... 44 1 第 1 章 緒 論 動(dòng)橋簡(jiǎn)介 驅(qū)動(dòng)橋是汽車傳動(dòng)系的重要組成部分，一般由主減速器、差速器、車輪傳動(dòng)裝置和橋殼等組成。其功用是： ① 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)降速增矩； ② 通過主減速器圓錐齒輪副改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向； ③ 通過差速器實(shí)現(xiàn)兩側(cè)車輪差速的作用，必要時(shí)保證內(nèi)、外車輪以不同的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向；④承受作用于路面和車架或車身之間的垂直力、縱向力和橫向力，以及制動(dòng)力矩和反作用力矩等。 驅(qū)動(dòng)橋 分?jǐn)嚅_式和非斷開式兩類。為了提高汽車行駛平順性和通過性，有些轎車和越野車全部或部分驅(qū)動(dòng)輪采用獨(dú)立懸架，與此相應(yīng)，主減速殼固定在車架上。驅(qū)動(dòng)橋殼應(yīng)制成分段并通過鉸鏈連接，這種驅(qū)動(dòng)橋稱為斷開式驅(qū)動(dòng)橋。非斷開式驅(qū)動(dòng)橋 于半軸套管與主減速器殼是剛性連成一體的，因而兩側(cè)的半軸和驅(qū)動(dòng)輪不可能在橫向平面內(nèi)做相對(duì)運(yùn)動(dòng)。故稱這種驅(qū)動(dòng)橋?yàn)榉菙嚅_式驅(qū)動(dòng)橋，亦稱為整體式驅(qū)動(dòng)橋。 本次設(shè)計(jì)為 中型貨車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì) 。由于非斷開式驅(qū)動(dòng)橋與斷開式驅(qū)動(dòng)橋相比，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、工作可靠，維修和調(diào)整方面也很 簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)車輪又采用非獨(dú)立式懸架，所以本次設(shè)計(jì)采用非斷開式驅(qū)動(dòng)橋。 動(dòng)橋設(shè)計(jì)的基本要求 驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)的是否合理直接影響到汽車使用性能的好壞。因此，設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋時(shí)應(yīng)當(dāng)滿足如下基本要求： 1） 選擇適當(dāng)?shù)闹鳒p速比 ,以保證汽車具有最佳的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。 2） 外廓尺寸小 ,保證汽車具有足夠的離地間隙，以滿足通過性要求。 3） 齒輪及其他傳動(dòng)件工作平穩(wěn) ,噪聲小。 4） 在各種載荷和轉(zhuǎn)速工況下 ,具有較高的傳動(dòng)效率。 5） 保證足夠的強(qiáng)度和剛度條件下，盡可能降低質(zhì)量 ,尤其是簧下質(zhì)量 ,以減少不平路面的沖擊載荷 ,從而提高汽車行駛平順性。結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單，工 藝性好。 2 第 2章 驅(qū)動(dòng)橋主減速器設(shè)計(jì) 減速器簡(jiǎn)介 主減速器的功用是將傳動(dòng)軸輸入的轉(zhuǎn)矩增大并相應(yīng)降低轉(zhuǎn)速，以及當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí)具有改變轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)方向的作用。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。 主減速器一般根據(jù)所采用的齒輪型式、主動(dòng)和從動(dòng)齒輪的裝置方法以及減速型式的不同而互異。 減速器形式的選擇 為了滿足不同的使用要求，主減速器的形式也不同。按參加減速傳動(dòng)的齒輪副數(shù)目可分為單級(jí)主減速器和雙級(jí)主減速器。 單級(jí)主減 速器多采用一對(duì)弧齒錐齒輪或雙曲面齒輪傳動(dòng)，廣泛應(yīng)用于主傳動(dòng)比0i≤ 7 的汽車上。乘用車、質(zhì)量較小的商用車都采用單級(jí)主減速器，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、尺寸緊湊、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)；雙級(jí)主減速器是由兩級(jí)齒輪減速組成的主減速器，第一級(jí)是錐齒輪、第二級(jí)是圓柱齒輪傳動(dòng)，與單級(jí)主減速器相比，保證有足夠的離地間隙同時(shí)可得較大的傳動(dòng)比，0～ 12。 雙級(jí)主減速器的布置方案。 雙級(jí)主減速器有多種結(jié)構(gòu)方案：（ a）第一級(jí)為錐齒輪，第二級(jí)為圓柱齒 輪；(b)第一級(jí)為錐齒輪，第二級(jí)為行星齒輪；第一級(jí)為行星齒輪，第二級(jí)為錐齒輪；(c)第一級(jí)為圓柱齒輪，第二級(jí)為錐齒輪。本次設(shè)計(jì)采用（ a）方案。 3 圖 減速器齒輪的支撐形式 減速器錐齒輪的選擇 如圖 雙曲面齒輪傳動(dòng)的主、從動(dòng)齒輪的軸線相互垂直但不相交。主動(dòng)齒輪軸線相對(duì)從動(dòng)齒輪軸線在空間偏移一定距離 E ，這個(gè)距離稱為偏移距。由于 E 的存在，使主動(dòng)齒輪螺旋角1?大于從動(dòng)齒輪的螺旋角2?。根據(jù)嚙合面上法向力相等，可求出主、從動(dòng)齒輪圓周力之比1F/ 2F =12中的1F 、 2動(dòng)齒輪的圓周力；1? 、 2?分別為主、從動(dòng)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(diǎn) A 的切線與該點(diǎn)和節(jié)錐頂點(diǎn)連線之間的夾角）。 圖 主減速器齒輪傳動(dòng)形式 雙曲面齒輪的傳動(dòng)比為F 2r/1F 1r=2r 21r 1r、2動(dòng)輪平均分度圓半徑； 1F 、 F 2 為主從動(dòng)齒輪圓 周力）。 螺旋齒輪的傳動(dòng)比2r/ 1r，令 K =21則于1?大于2?，所以系數(shù) K 大于 1，一般為 4 這說明： 1）當(dāng)雙曲面齒輪與螺旋錐齒輪尺寸相同時(shí)，雙曲面齒輪有更大的傳動(dòng)比。 2）當(dāng)傳動(dòng)比一定時(shí)，從動(dòng)齒輪尺寸相同時(shí)，雙曲面主動(dòng)齒輪比相應(yīng)的螺旋。 錐齒輪有較大的直徑，較高的齒輪強(qiáng)度以及較大的主動(dòng)齒輪軸和軸承剛度。 3）當(dāng)傳動(dòng)比一定時(shí)，主動(dòng)齒輪尺寸相同時(shí)，雙曲面齒輪從動(dòng)齒輪直徑比相應(yīng)的螺旋錐齒輪較小，因而有較大的離地間隙 4）在工作工程中，雙曲面齒輪副不僅存在沿齒高方向的側(cè)向滑動(dòng)，而且 還有沿齒長(zhǎng)方向的縱向滑動(dòng)。縱向滑動(dòng)可以改變論齒的磨合過程，使其具有更高的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。 5）由于存在偏移距，雙曲面齒輪副使其主動(dòng)齒輪的螺旋角大于從動(dòng)齒輪的螺旋角，這樣同時(shí)嚙合的齒數(shù)多，重合度較大，不僅提高了傳動(dòng)平穩(wěn)性，而且使齒輪的彎曲強(qiáng)度提高約 30%。 6）雙曲面齒輪傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪直徑和螺旋角都很大，所以相嚙合齒輪的當(dāng)量。 曲率半徑較相應(yīng)的螺旋錐齒輪大，其結(jié)果使齒面的接觸強(qiáng)度提高。 7）雙曲面齒輪主動(dòng)齒輪的螺旋角變大，則不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)可減少，所以選用較少的齒數(shù)，有利于增加傳動(dòng)比。 8）雙曲面齒輪的主動(dòng)齒 輪較大，加工時(shí)所需刀盤刀頂距較大。因而切削刃壽命較長(zhǎng)。 9）雙曲面主動(dòng)齒輪軸布置在從動(dòng)齒輪的中心上方，便于多軸驅(qū)動(dòng)橋的貫通，增大傳動(dòng)軸的離地高度。 但是，雙曲面齒輪也存在以下的缺點(diǎn)： 1）沿齒長(zhǎng)方向縱向滑動(dòng)也會(huì)使摩擦損失增加，降低傳動(dòng)效率。雙曲面齒輪副傳動(dòng)效率約為 96%，螺旋錐齒輪的傳動(dòng)效率約為 99%。 2）齒面間的壓力和摩擦功可能導(dǎo)致油膜破壞和齒面燒結(jié)咬死，即抗膠合能力降低。 3）雙曲面主動(dòng)齒輪具有較大的軸向力，使其軸承的負(fù)荷較大。 4）雙曲面齒輪傳動(dòng)必須采用可改善油膜強(qiáng)度和防刮傷添加劑的特種潤(rùn)滑油，螺旋 錐齒輪傳動(dòng)用普通潤(rùn)滑油即可。 雙曲面齒輪有一系列的優(yōu)點(diǎn)，所以本次設(shè)計(jì)采用雙曲面齒輪傳動(dòng)。 減速器齒輪的支承 現(xiàn)代汽車中主減速器主動(dòng)錐齒輪支承有兩種形式：懸臂式和跨置式支承。如圖 5 跨置式支撐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在錐齒輪兩端的軸上均有軸承，這樣可大大增加支承剛度，又使軸承負(fù)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(gè)相對(duì)安裝的圓錐滾子軸承之間的距離很小，可以縮短主動(dòng)齒輪軸的長(zhǎng)度，使布置更緊湊，并可以減小傳動(dòng)軸夾角，有利于整車布置。但是跨置式的支承必須在 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?？缰檬街尾鹧b困難，導(dǎo)向軸承是個(gè)易損壞的一個(gè)軸承。 懸臂式支承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在錐齒輪大端一側(cè)有較長(zhǎng)的軸，并在其上安裝一對(duì)圓錐滾子軸承。兩軸承的圓錐滾子的大端應(yīng)朝外，這樣可以減小懸臂長(zhǎng)度 a 和增加兩支承間的距離 b ，以改善支撐剛度。為了盡可能的地增加支承剛度，支承距離 b 應(yīng)大于 的懸臂長(zhǎng)度 a 。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。懸臂式支承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，支承剛度差，用于傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小的減速器上。 本次設(shè)計(jì)采用的是懸臂式，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，用于傳遞轉(zhuǎn)矩較小的轎車、輕型貨車的單級(jí)主減速器及許多雙級(jí)主減速器中。 從動(dòng)錐齒輪的支承剛度與軸承的形式、支承間的距離及載荷在軸承之間的分布比例有關(guān)。從動(dòng)錐齒輪多采用圓錐滾子軸承，為了增加支承剛度，兩軸承的圓錐滾子軸承大端應(yīng)向內(nèi)，以減小尺寸 c +d ，且距離 c +d 應(yīng)不小于從動(dòng)齒輪大端分度圓直徑的 65%。為了使載荷均勻分配在兩軸承上，應(yīng)盡量使尺寸 c ≥ d 。 本次設(shè)計(jì)采用的是懸臂式，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，用于傳遞轉(zhuǎn)矩較小的轎車、輕型貨車的單級(jí)主減速器及許多雙級(jí)主減速器中。 （ 1） （ 2） 圖 減速器錐齒輪的 支承形式 （ 1）懸臂式 （ 2）跨置式 減速器軸承的預(yù)緊 為 了減小在錐齒輪傳動(dòng)過程中產(chǎn)生的軸向力所引的齒輪軸的軸向位移，以提高 6 軸的支承剛度，保證錐齒輪的正常嚙合，裝配主減速器時(shí)，圓錐滾子軸承應(yīng)有一定的裝配預(yù)緊度。但是過緊，則傳動(dòng)效率低，且加速磨損。工程上用預(yù)緊力矩表示預(yù)緊度的大小。預(yù)緊力矩的合理值應(yīng)該依據(jù)試驗(yàn)確定。對(duì)于主動(dòng)錐齒輪軸承 的預(yù)緊力矩一般為 1～ 3 主動(dòng)錐齒輪圓錐滾子軸承的預(yù)緊度的調(diào)整，可利用調(diào)整墊片厚度的 方法，調(diào)整時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)叉形凸緣，如發(fā)現(xiàn)預(yù)緊度過緊則增加墊片的總厚度；反之減小墊片的總厚度。支承差速器殼的圓錐滾子軸承的預(yù)緊度的調(diào)整，可利用軸承外側(cè)的調(diào)整螺母或主減速器殼與軸承蓋之間的調(diào)整墊片來調(diào)整。 齒輪嚙合的調(diào)整 錐齒輪嚙合的調(diào)整是在圓錐滾子軸承預(yù)緊度調(diào)整之后進(jìn)行的。它包括齒面嚙合印跡和齒側(cè)間隙的調(diào)整。 （ 1） 齒面嚙合印跡的調(diào)整，首先在主動(dòng)錐齒輪輪齒上涂以紅色顏料，然后用手使主動(dòng)齒輪往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，于是在從動(dòng)錐齒輪輪齒的兩工作面上便出現(xiàn)紅色印跡。若從動(dòng)錐齒輪輪齒正轉(zhuǎn)和逆轉(zhuǎn)工作面上的印跡位于齒高的中間偏于小端， 并占齒面寬度并占齒面寬度的 60%以上，則為正確嚙合。正確嚙合的印跡位置可通過主減速殼與主動(dòng)錐齒輪軸承座之間的調(diào)整墊片的總厚度而獲得。 （ 2）嚙合間隙的調(diào)整方法是擰動(dòng)支承差速器殼的圓錐滾子軸承外側(cè)的調(diào)整螺母，以改變從動(dòng)錐齒輪的位置。輪齒嚙合間隙應(yīng)在 圍內(nèi)。 為保持已調(diào)好的差速器圓錐滾子軸承預(yù)緊度不變，一端調(diào)整螺母擰入的圈數(shù)應(yīng)等于另一端調(diào)整螺母擰出的圈數(shù)。 若間隙大于規(guī)定值，應(yīng)使從動(dòng)錐齒輪靠近主動(dòng)錐齒輪，反之離開。 滑 雙曲面齒輪工作時(shí)，齒面間有較大的相對(duì)滑動(dòng)，且齒面間壓力很大，齒面 油膜易被破壞，為減少摩擦，提高效率，必須使用含有防刮傷添加劑的雙曲面齒輪油。主減速器殼中所儲(chǔ)齒輪油，靠從動(dòng)錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)甩濺到各齒輪、軸和軸承上進(jìn)行潤(rùn)滑。為保證主動(dòng)齒輪軸前端的兩個(gè)圓準(zhǔn)滾子軸承得到可靠潤(rùn)滑，需在主減速器殼體中鑄出進(jìn)油道和回油道。當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，飛濺起的潤(rùn)滑油從進(jìn)油道通過軸承座的孔進(jìn)入兩圓錐滾子軸承大端的潤(rùn)滑油經(jīng)回油道流回主減速器內(nèi)。加油孔 7 應(yīng)設(shè)在加油方便之處，放油孔應(yīng)設(shè)在橋殼最低處。 差速器殼應(yīng)開孔使?jié)櫥瓦M(jìn)入，保證差速器齒輪和滑動(dòng)表面的潤(rùn)滑。在主減速殼體上必須裝有通氣塞，以防止殼體內(nèi)溫度過高使氣 壓過大導(dǎo)致潤(rùn)滑油滲漏。 曲面錐齒輪的設(shè)計(jì) 減速比的確定 0i=iv ?= 式中： r —— 車輪滾動(dòng)半徑； 發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速； 最高車速； 最高檔 傳動(dòng)比； 減速器齒輪計(jì)算載荷的確定 通常是將發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩配以傳動(dòng)系最低擋傳動(dòng)比時(shí)和驅(qū)動(dòng)車輪在良好路面上開始滑轉(zhuǎn)時(shí)這兩種情況下作用在主減速?gòu)膭?dòng)齒輪上的轉(zhuǎn)矩（較小者，作為汽車在強(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)算機(jī)載荷，即 1m a x? i ?/22? 式中： 猛接合離合器所產(chǎn)生的動(dòng)載系數(shù)，對(duì)于性能系數(shù) 的汽車； 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩； k—— 液力變矩器變矩系數(shù)； 分動(dòng)器傳動(dòng)比； ? —— 傳動(dòng)系上述傳動(dòng)部分的傳動(dòng)效率； n —— 該汽車的驅(qū)動(dòng)橋目數(shù)； 8 2G —— 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； /2m —— 汽車最大加速度時(shí)的后軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)； ? —— 輪胎對(duì)地面的附著系數(shù)； r —— 車輪的滾動(dòng)半徑； 主加速器從動(dòng)齒輪到車輪之間的傳動(dòng)比； m?—— 主減速器主動(dòng)錐齒輪到車輪之間的傳動(dòng)效率。 3803 =52003 主減速器齒輪基本參數(shù)的選擇 1. 選擇主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)考慮以下因素： （ 1）首先應(yīng)根據(jù)0動(dòng)齒輪的齒數(shù) 1z 、 2z 。 （ 2）為了使磨合均勻， 1z 和 2z 之間應(yīng)避免有公約數(shù)。 （ 3）為了得到理想的齒面重疊系數(shù)，主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)之和對(duì)于貨車應(yīng)不少于 40。 （ 4）當(dāng)0盡量使取得小，以得到滿意的驅(qū)動(dòng)橋離地間隙。 （ 5）對(duì)于不同的主傳動(dòng)比0i， 1z 和 2z 應(yīng)有適當(dāng)?shù)拇钆洹? 考慮以上因素后，選擇主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)為： 1z =15， 2z =32。 主減速器雙曲面齒輪從動(dòng)齒輪的節(jié)圓直徑，可根據(jù)該齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，按經(jīng)驗(yàn)公式選出： 2d = 32 K 式中 ： 2d —— 從動(dòng)錐齒輪的節(jié)圓直徑； 2— 直徑系數(shù)，23～ 16； 計(jì)算轉(zhuǎn)矩。 2d =(13～ 16)3 3 (369.1) 2d =300動(dòng)錐齒輪節(jié)圓直徑 2d 選定后，可按 m= 2d /2z 計(jì)算錐齒輪的大端端面模數(shù)。 m = 2d /2z =300／ 32=出端面模數(shù)后可用下式校核： m= 3m—— 齒輪大端端面模數(shù)； 模數(shù)系數(shù)，取0.4, 9 從動(dòng)齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩。 m=3 符合要求。模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化取 m=10. 雙曲面齒輪齒寬 F 的選擇 通常推薦圓錐齒輪與雙曲面齒輪傳動(dòng)從動(dòng)齒輪的齒寬 F 為其節(jié)錐距0 F = F ≤ 10m 。對(duì)于汽車工業(yè)，主減速器圓弧齒錐齒輪推薦采用 : F =d 式中： 2d —— 從動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑。 F =300=面寬過大和過小，都會(huì)降低齒輪的強(qiáng)度和壽命。 齒面寬大于上述規(guī)定，不但不能提高齒輪的強(qiáng)度和耐久性，還會(huì)給制造帶來困難。因?yàn)辇X面寬的加大只能從延長(zhǎng)小端著手，輪齒延長(zhǎng)的結(jié)果使小端齒溝變窄，結(jié)果使切削刀頭的頂面寬或刀盤刀頂距過窄及刀尖的圓角過小，這樣不但減小了齒根圓角半徑從而加大了應(yīng)力集中，還降低了刀具的使用壽命。如果在安裝時(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)負(fù)荷集中于輪齒小端，則易引起小端的過早損壞和疲勞。另外，齒面寬過大也會(huì)引起裝配空間的減小。 選擇 E 值時(shí) 應(yīng)考慮到： E 值過大，將導(dǎo)致齒面縱向滑動(dòng)增大，從而引起齒面早期磨損和擦傷； E 值過小，則不能發(fā)揮雙曲面齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)。一般對(duì)于中、大型貨車 E ≤（ 2d 。另外，主傳動(dòng)比越大，則 E 也越大，但要保證齒輪不發(fā)生根切。 E ≤ (2d =（ 300=(30～ 36) E =32 雙曲面齒輪的偏移方向定義為：由從動(dòng)齒輪的錐頂向其齒面看去，并使主動(dòng)齒輪處于右側(cè)，這時(shí)如果主動(dòng)齒動(dòng)在從動(dòng)齒輪中心線上方，則為上偏移，在從動(dòng)齒輪中心線下方則為下偏移。在雙曲面錐齒輪傳動(dòng)中，小齒輪偏移距 E 的大小及偏移方向是雙曲面錐齒輪傳動(dòng)的重要參數(shù)。為了增加離地間隙，本設(shè)計(jì)方案中小齒輪采用上偏移。 螺旋角是沿節(jié)錐齒線變化的，大端的螺旋角0?較大，小端的螺旋角i?較小，齒面寬中點(diǎn)處的螺旋角m?稱為齒輪的中點(diǎn)螺旋角，也是該齒輪的名義螺旋角。由于偏移距的存在，使主、從動(dòng)齒輪的名義螺旋角不相等，且主動(dòng)齒輪大于從動(dòng)齒輪的。它們之差稱為偏移角ε。 選擇齒輪螺旋角時(shí)，應(yīng)該考慮它對(duì)重合度 齒輪強(qiáng)度和軸向力的大小的影 10 響。螺旋角應(yīng)足夠大以使 小于 大，傳動(dòng)就越平穩(wěn)，噪音就越低。當(dāng) 得到很好的效果。但螺旋角過大會(huì)引起軸向力也過大，因此應(yīng)有一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶?。雙曲面齒輪大小中點(diǎn)螺旋角的平均值多在m?=35°～ 40°范圍內(nèi)。 “格里森”制推薦用下式來近似地預(yù)選主動(dòng)齒輪螺旋角的名義值： '1? =25° +5°31290°2式中： '1? —— 主動(dòng)錐齒輪的名義螺旋角的預(yù)選值； 1z ， 2z —— 主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)； 2d —— 從動(dòng)齒輪的節(jié)圓直徑； E —— 雙曲面齒輪的偏移距。 '1? =25° +5°31532 +90°3 30032 =42° 確定從動(dòng)齒輪的名義螺旋角： 2? = 1? -? ≈ E /( 2d /2+F /2) 式中： ? —— 雙曲面齒輪傳動(dòng)偏移角的近似值； E —— 雙曲面齒輪的偏移距； 2d —— 雙曲面從動(dòng)齒輪的節(jié)圓直徑； F —— 雙曲面從動(dòng)齒輪的齒面寬。 ≈ =11° 2? =42° =31° 雙曲面齒輪傳動(dòng)的平均螺旋角為 ? =（ 1? + 2? ） /2=（ 42° +31°） /2=37°。 6．螺旋方向的選擇 雙曲面的齒輪的螺旋方向指的是輪齒節(jié)錐線的曲線彎曲方向，分為“左旋”和“右旋”兩種。判斷左右旋向時(shí)應(yīng)從錐齒輪的錐頂對(duì)著齒面看去，如果輪齒從小端至大端的走向?yàn)轫槙r(shí)針方向則稱為右旋，反時(shí)針則稱為左旋。主、從動(dòng)齒輪的螺旋方向是相反的。與上偏移相對(duì)應(yīng)，主動(dòng)齒輪的螺旋方向?yàn)橛倚瑥膭?dòng)齒輪為左旋。 的選擇 加大法向壓力角可以提高輪齒的強(qiáng)度 、減少齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(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，并使齒輪端面重疊 11 系數(shù)下降。所以對(duì)于輕負(fù)荷齒輪，一般采用小壓力角，可使齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲低。對(duì)于雙曲面齒輪來說，雖然大齒輪輪齒兩側(cè)的壓力角是相同的，但小齒輪兩側(cè)的壓力角是不相等，因此，其壓力角按平均壓力角考慮。在車輛驅(qū)動(dòng) 橋主減速器的“格里森”制雙曲面齒輪傳動(dòng)中，貨車選用 20°的平均壓力角。 關(guān)雙曲面錐齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算方法及公式 表 2的第（ 65）項(xiàng)求得的齒線曲率半徑 '7）項(xiàng)選定的刀盤半徑％。否則需要重新試算。 表 2圓弧齒雙曲面齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表 12 序 號(hào) 計(jì) 算 公 式 數(shù) 值 注 釋 （ 1） 1z 15 小齒輪齒數(shù) （ 2） 2z 32 大齒輪齒數(shù) （ 3） 1z /2z （ 4） F 47 大齒輪齒面寬 （ 5） E 32 偏心距 （ 6） 2d 320 大齒輪分度圓直徑 （ 7） 盤名義直徑 （ 8） '1? 42 小齒輪螺旋角的預(yù)選值 （ 9） ? （ 10） (3) （ 11） （ 12） 2(6)-(4)*(11))/2 140 大齒輪在齒面寬中點(diǎn)處的分度圓半徑 （ 13） i =(5)*(11)/(12) （ 14） i （ 15） (14)+(9)*(13) （ 16） (3)*(12) 17） 1 15） *（ 16） 76 小齒輪在齒面寬中點(diǎn)處的分度圓半徑 （ 18） 1） +輪收縮系數(shù) 13 （ 19） (17)+(12)/(10) （ 20） =(5)/(19) （ 21） (20)2 ) 2/1 （ 22） =(20)/(21) （ 23） ? （ 24） 2=（ (5)-(17)*(22)） /(12) （ 25） （ 26） 1? =(22)/(25) （ 27） 1? （ 28） =(24)/(27) （ 29） （ 30） 1? =((15)-(29))/(28) （ 31） (28)*[(9)-(30)] （ 32） (3)*(31) （ 33） =(24)-(22)*(32) （ 34） （ 35） =(22)/(34) （ 36） 1? 28． 82° 小齒輪節(jié)錐角 （ 37） （ 38） =(33)/(37) （ 39） ε'1 （ 40） （ 41） ? =[(15)+(31)-(40)]/(38) （ 42） 1? 小齒輪中點(diǎn)螺旋角 （ 43） ? （ 44） 2? =（ 42） -（ 39） 大齒輪中點(diǎn)螺旋角 （ 45） 14 （ 46） （ 47） = )33( )22( （ 48） 2? 大齒輪節(jié)錐角 （ 49） ? （ 50） ? （ 51） [(17)+(12)*(32)]/(37) （ 52） (12)/(50) （ 53） (51)+(52) （ 54） (12)*(45)/(49) （ 55） (43)*(51)/(35) （ 56） [(41)(55)-(46)(54)]/(53) （ 57） - 01? （ 58） （ 59） (41)*(56)/(51) （ 60） (46)*(56)/(52) （ 61） (54)*(55) 62） ((54)-(55))/(61) （ 63） (59)+(60)+(62) （ 64） ((41)-(46))/(63) （ 65） '(64)/(58) （ 66） (7)/(65) （ 67） (3)*(50) 上 欄用上邊公式，下欄用下邊公式 ) 下 68） (5)/(34)-(17)*(35); (35)*(37) 欄用上邊公式，下欄用下邊公式 下 15 69） （ 37） +（ 40） *（ 67）（ 70） 49） *（ 51） （ 71） Z=(12)*(47)-(70) 齒輪節(jié)錐頂點(diǎn)到小齒輪軸線的距離。 （ 72） 12） /（ 49） （ 73） 6） /（ 49） 齒輪節(jié)錐距 （ 74） （ 73） -（ 72） （ 75） k*(12)(45)/(2) 齒輪在齒面寬中點(diǎn)處的齒工作高。 （ 76） （ 12） *（ 46） /（ 7） （ 77） （ 49） /（ 45） -（ 76） （ 78） i?=45° 齒輪兩側(cè)壓力角的總和。一般采用45° （ 79） （ 80） i?/2=(78)/2 22． 5° （ 81） 0) （ 82） 0) （ 83） (77)/(82) （ 84） D??=10560*(83)/(2) 重收縮齒根角的總和 （ 85） ??0． 1700 大齒輪齒頂高系數(shù) （ 86） b?=85） 16 （ 87） /2(75)*(85) 齒輪在齒面寬中點(diǎn)處齒頂高 （ 88） h '2m =(75)*(86)+齒輪在齒面寬中點(diǎn)處齒根高 （ 89） 2? =3438*（ 87） /（ 72） 大齒輪齒頂角（單位為分） （ 90） ? （ 91） 2? =（ 84） *（ 85） 齒輪齒根角（單位為分） （ 92） ? （ 93） '2h =(87)+(74)*(90) 齒輪的齒頂高 （ 94） '2h =（ 88） +（ 74） *（ 92） 齒輪的齒根高 （ 95） C=75)+(向間隙為大齒輪在齒面寬中點(diǎn)處的 （ 96） h=(93)+(94) 齒輪的齒全高 （ 97） 96)-(95) 齒輪的齒工作高 （ 98） 02?=（ 48） +（ 89） 大齒輪的面錐角 （ 99） （ 100） （ 101） 2R? =(48)-(91) 大齒輪的根錐角 （ 102） R? (103) R? (104) R? 17 (105) 02d=(93)*(50)/6) 齒輪外圓直徑 （ 106） （ 70） +（ 74） *（ 50） （ 107） 106)-(93)*(49) 齒輪外緣到小齒輪軸線的距離 （ 108） [（ 72） *（ 90） -（ 87） ]/（ 99） （ 109） [（ 72） *（ 92） -（ 88） ]/（ 102） （ 110） 71)-(108) 齒輪面錐頂點(diǎn)到小齒輪軸線的距離。 （ 111） (71)+(109) 齒輪根錐頂點(diǎn)到小齒輪軸線的距離。 （ 112） （ 12） +（ 70） *（ 104） （ 113） (5)/(12) （ 114） （ 115） （ 116） (103)*(114) （ 117） 01? 小齒輪面錐角 （ 118） （ 119） （ 120） ((102)*(111)+(95))/(103) （ 121） (5)*(113)-(120))/(114) 齒輪面錐頂點(diǎn)到大齒輪軸線的距離。 （ 122） =(38)*(67)左 /(69) 123） '? ; 18 （ 124） △'? =（ 39） -（ 123） 左 ； 125） 1? =（ 117） -（ 36）； 126） ± (113)*(67)右-(68)（ 127） (123)右/(124)（ 128） (68)左+(87)*(68)（ 129） (118)/(125)（ 130） (74)*(127) （ 131） 128)+(130)*(129)+(75)*(126)齒輪外緣到大齒輪軸線的距離 （ 132） （ 4） *（ 127） -（ 130） （ 133） 128） -（ 132） *（ 129） +（ 75） *（ 126）齒輪外緣到小齒輪軸線的距離 （ 134） （ 121） +（ 131） （ 135） 01d=（ 119） *（ 134） /齒輪外圓直徑 （ 136） （ 70） *（ 100） /（ 99） +（ 12） （ 137） 5)/(136) （ 138） （ 139） （ 140） ((99)*(110)+(95))/(100) （ 141） G R =((5)*(137)-(140))/(139) （ 142） R? =(100)*(139) （ 143） 1R? 小齒輪根 19 錐角 （ 144） R? （ 145） R? （ 146） 小齒側(cè)間隙允許值 （ 147） 大齒側(cè)間隙允許值 （ 148） (90)+(92) （ 149） (96)-(4)*(148) （ 150） 73)-(4) 減速器雙曲面齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 主減速器齒輪的表面耐磨性，常常用在其輪齒上單位齒長(zhǎng)上的圓周力來估算，即 p =P /F 式中： P —— 作用在齒輪上的圓周力； F —— 從動(dòng)齒輪齒面寬。 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算： p =2 103 /（ 1d F ） 式中：1 變速器一擋傳動(dòng)比； 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩； 1d —— 主動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑； F —— 從動(dòng)齒輪齒面寬。 P = 23 3803 103 /1503 47=1429N/合要求。 w?=23 103K sK z 2m J) N/ 式中： 該齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩； 20 0K—— 超載系數(shù)； 尺寸系數(shù)，反映材料性質(zhì)的不均勻性，與齒輪尺寸、熱處理等有關(guān)，當(dāng)端面模數(shù) m ≥ 載荷分配系數(shù) ,當(dāng)兩個(gè)齒輪均用 跨置式支承形式時(shí) ， F —— 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)； J —— 計(jì)算彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)。 1w?=23 103 3 13 03 703 1503 ＜[w?]=700N/mm2