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本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計
RL3220用13噸級驅(qū)動橋設(shè)計
系部名稱： 汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)班級： 車輛工程B07-6班
學(xué)生姓名： 唐金鵬
指導(dǎo)教師： 李涵武
職 稱： 副教授
黑 龍 江 工 程 學(xué) 院
二O一一年六月
The Graduation Design for Bachelor's Degree
Design of RL3220’s 13t Drive Axle
Candidate：Tang Jinpeng
Specialty：Vehicle Engineering
Class：B07-6
Supervisor：Associate Professor Li Hanwu
Heilongjiang Institute of Technology
2011-06·Harbin
黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計
摘 要
本設(shè)計課題是13噸級重型載貨汽車驅(qū)動橋的設(shè)計,汽車驅(qū)動橋是汽車底盤的重要組成部分,一般由主減速器，差速器，車輪轉(zhuǎn)動裝置和橋殼等組成，轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋還有等速萬向節(jié)。它的作用是將萬向傳動裝置傳來的動力折過90度角,改變力的傳遞方向,并由主減速器降低轉(zhuǎn)速,增大轉(zhuǎn)矩后,經(jīng)差速器分配給左右半軸和驅(qū)動輪。汽車驅(qū)動橋是汽車的重大總成,承載著汽車的滿載以及地面經(jīng)車輪、車架及承載式車身經(jīng)懸架給予的鉛垂力、縱向力、橫向力及其力矩，以及沖擊載荷;驅(qū)動橋還傳遞著傳動系中的最大轉(zhuǎn)矩，橋殼還承受著反作用力矩，汽車驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計參數(shù)除對汽車的可靠性與耐久性有重要形影外，也對汽車的行駛性能，如動力性、經(jīng)濟(jì)性、平順性、通過性、機(jī)動性和操作穩(wěn)定性等有直接影響，另外，汽車驅(qū)動橋在汽車的各種總成中也是涵蓋機(jī)械零件、部件、分總成等的品種最多的大總成，因此，汽車驅(qū)動橋設(shè)計涉及的機(jī)械零部件及元件的種類十分的廣泛，對這些零部件的設(shè)計制造涉及很多的現(xiàn)代機(jī)械制造工藝，通過對汽車驅(qū)動橋的學(xué)習(xí)和設(shè)計實踐，可以更好的學(xué)習(xí)并掌握現(xiàn)代汽車設(shè)計與機(jī)械設(shè)計的全面知識和技能。
關(guān)鍵詞： 驅(qū)動橋；設(shè)計；計算；零件；CAD
II
ABSTRACT
This design task is 13 tonnage heavy cargo automobile driving axle design, car driving axle is an important part of car chassis, general by main reducer, differential, wheel rotation device and bridge shell and other components, steering axles and patterned constant speed universal it is the role of the power transmission device universal coming over 90 degree Angle folding, change directionandthetransmission force of calm And the main reducer reduce speed, and increase torque, assigned to the differential around half shaft and the drive wheels cars driving axle is the great assembly car, bearing the car carrying and ground via wheel frame and integral by suspension of body vertical force to lead its transverse force longitudinal strength and impact load torque,; Driving axle also delivers the drivetrain And impact load; Driving axle also delivers the transmission, the maximum torque is under bridge housing, cars driving axle backlash torque structure form and design parameters in addition to the reliability of the automobile and durability are important for car around outside, also driving performance, such as dynamic economy through sexual mobility and smooth operating stability, etc have straight In addition, automobile driven axle of the various auto assembly in also covers the mechanical parts components such as varieties most portion assembly of large assembly, therefore, automobile driving axle design of mechanical parts and components involved the species is widespread For these parts of the design and manufacture of modern machinery involved a lot of car manufacturing process, through the drive axle of studying and designing practice, can better learning and mastery of the modern car design and mechanical design of the comprehensive knowledge and skills
Keywords: driving axle; Design; Calculation; Parts; CAD
黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計
目 錄
摘要………………………………………………………………………………………….I
Abstract………………………………………………….……….....................................II
第1章 緒論 ……………………………………………………………………….…….1
1.1汽車驅(qū)動橋設(shè)計的意義和目的…………………………………………………….1
1.2汽車驅(qū)動的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢………………………………………………….1
1.3 汽車驅(qū)動橋不同機(jī)構(gòu)形式的比較…………………………………………………3
1.3.1驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)和種類………………………………………………………….3
1.3.2汽車車橋的種類……………………………………………………………….3
1.3.3驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)組成……………………………………………………………….4
1.4 設(shè)計的主要內(nèi)容…………………………………………………………...............9
1.5 設(shè)計的基本數(shù)據(jù)…………………………………………………………...............9
第2章 主減速器的設(shè)計…………………………………………………………..….10
2.1主減速器的結(jié)構(gòu)形式……………………………………………………………..10
2.1.1主減速器的齒輪類型…………………………………………………...…11
2.1.2主減速器主、從動錐齒輪的支承形式…………………………………...11
2.2主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計計算…………………………………………..12
2.2.1主減速器計算載荷的確定………………………………………………...12
2.2.2主減速器基本參數(shù)的選擇...........................................................................13
2.2.3主減速器雙曲面齒輪的幾何尺寸計算…………………………………...16
2.2.4主減速器雙曲面齒輪的強(qiáng)度計算…………………………………...……17
2.2.5主減速器軸承的載荷計算…………………………………………….......19
2.3 本章小結(jié)………………………………………………………………… …23
第3章 差速器設(shè)計………………………………………………………………….…24
3.1對稱式圓錐行星齒輪差速器的差速原理…………………………………...…...24
3.2對稱式圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu)………………………………………..........25
3.3對稱式圓錐行星齒輪差速器的設(shè)計……………………………………………..25
3.3.1差速器齒輪的基本參數(shù)的選擇…………………………………………...26
3.3.2差速器齒輪的幾何計算……………………………………………......….28
3.3.3差速器齒輪的強(qiáng)度計算…………………………………………………...29
3.4本章小結(jié)………………………………………………………………………….29
第4章 驅(qū)動半軸的設(shè)計………………………………………………………………31
4.1結(jié)構(gòu)形式分析…………………………………………………………………......31
4.2全浮式半軸的設(shè)計…………………………………………………………......…33
4.3半軸花鍵的強(qiáng)度計算………………………………………………………......…34
4.4半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及材料與熱處理…………………………………………......…35
4.5本章小結(jié)…………………………………………………………………………..35
第5章驅(qū)動橋殼的設(shè)計 ……………………………………………………….……..37
5.1鑄造整體式橋殼的結(jié)構(gòu)……………………………………………………......…37
5.2橋殼的受力分析與強(qiáng)度計算………………………………………………......…38
5.2.1橋殼的靜彎曲應(yīng)力計算………………………………………………....….38
5.2.2在不平路面沖擊載荷作用下橋殼的強(qiáng)度計算…………………………….39
5.2.3汽車以最大牽引力行駛時的橋殼的強(qiáng)度計算………………………....….39
5.2.4汽車緊急制動時的橋殼強(qiáng)度計算……………………………………….…41
5.3本章小結(jié)…………………………………………………………………………41
結(jié)論……………………………………………………………………………………...…45
參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………….46
致謝………………………………………………………………………………………...62
附錄………………………………………………………………………………………...63
第1章 緒 論
1.1汽車驅(qū)動橋設(shè)計的意義和目的
對于大噸位重載汽車來說，要傳遞的轉(zhuǎn)矩較乘用車和客車，以及輕型商用車都要大得多，以便能夠以較低的成本運輸較多的貨物，所以選擇功率較大的發(fā)動機(jī)，這就對傳動系統(tǒng)有較高的要求，而驅(qū)動橋在傳動系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。隨著目前國際上石油價格的上漲，汽車的經(jīng)濟(jì)性日益成為人們關(guān)心的話題，這不僅僅只對乘用車，對于自卸汽車，提高其燃油經(jīng)濟(jì)性也是各商用車生產(chǎn)商來提高其產(chǎn)品市場競爭力的一個法寶。為了降低油耗，不僅要在發(fā)動機(jī)的環(huán)節(jié)上節(jié)油，而且也需要從傳動系中減少能量的損失。這就必須在發(fā)動機(jī)的動力輸出之后，在從發(fā)動機(jī)—傳動軸—驅(qū)動橋這一動力輸送環(huán)節(jié)中尋找減少能量在傳遞的過程中的損失。在這一環(huán)節(jié)中，發(fā)動機(jī)是動力的輸出者，也是整個機(jī)器的心臟，而驅(qū)動橋則是將動力轉(zhuǎn)化為能量的最終執(zhí)行者。因此，在發(fā)動機(jī)相同的情況下，采用性能優(yōu)良且與發(fā)動機(jī)匹配性比較高的驅(qū)動橋便成了有效節(jié)油的措施之一。
1.2汽車驅(qū)動橋研究現(xiàn)狀及發(fā)展
1.2.1汽車驅(qū)動橋的研究現(xiàn)狀
本設(shè)計課題是13噸級重型載貨汽車驅(qū)動橋的設(shè)計,汽車驅(qū)動橋是汽車底盤的重要組成部分,一般由主減速器，差速器，車輪轉(zhuǎn)動裝置和橋殼等組成，轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋還有等速萬向節(jié)。它的作用是將萬向傳動裝置傳來的動力折過90度角,改變力的傳遞方向,并由主減速器降低轉(zhuǎn)速,增大轉(zhuǎn)矩后,經(jīng)差速器分配給左右半軸和驅(qū)動輪。汽車驅(qū)動橋時汽車的重大總成,承載著汽車的滿載以及地面經(jīng)車輪、車架及承載式車身經(jīng)懸架給予的鉛垂力、縱向力、橫向力及其力矩，以及沖擊載荷;驅(qū)動橋還傳遞著傳動系中的最大轉(zhuǎn)矩，橋殼還承受著反作用力矩，汽車驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計參數(shù)除對汽車的可靠性與耐久性有重要形影外，也對汽車的行駛性能，如動力性、經(jīng)濟(jì)性、平順性、通過性、機(jī)動性和操作穩(wěn)定性等有直接影響，另外，汽車驅(qū)動橋在汽車的各種總成中也是涵蓋機(jī)械零件、部件、分總成等的品種最多的大總成，因此，汽車驅(qū)動橋設(shè)計涉及的機(jī)械零部件及元件的種類十分的廣泛，對這些零部件的設(shè)計制造涉及很多的現(xiàn)代機(jī)械制造工藝，通過對汽車驅(qū)動橋的學(xué)習(xí)和設(shè)計實踐，可以更好的學(xué)習(xí)并掌握現(xiàn)代汽車設(shè)計與機(jī)械設(shè)計的全面知識和技能。
驅(qū)動橋的設(shè)計，由驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)組成、功用、工作特點及其設(shè)計要求為基本，因此，能設(shè)計出結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、造價低廉的驅(qū)動橋，能大大降低整車生產(chǎn)的成本，推動汽車經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。研究驅(qū)動橋的工作特征，并對其進(jìn)行設(shè)計，是非常重要的和必須的。隨著汽車向采用大功率發(fā)動機(jī)和輕量化方向的發(fā)展以及路面條件的改善，近年來主減速比有減小的趨勢，以滿足高速行駛的要求。
? 對于大噸位重載汽車來說，要傳遞的轉(zhuǎn)矩較乘用車和客車，以及輕型商用車都要大得多，以便能夠以較低的成本運輸較多的貨物，所以選擇功率較大的發(fā)動機(jī)，這就對傳動系統(tǒng)有較高的要求，而驅(qū)動橋在傳動系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。隨著目前國際上石油價格的上漲，汽車的經(jīng)濟(jì)性日益成為人們關(guān)心的話題，這不僅僅只對乘用車，對于自卸汽車，提高其燃油經(jīng)濟(jì)性也是各商用車生產(chǎn)商來提高其產(chǎn)品市場競爭力的一個法寶。為了降低油耗，不僅要在發(fā)動機(jī)的環(huán)節(jié)上節(jié)油，而且也需要從傳動系中減少能量的損失。這就必須在發(fā)動機(jī)的動力輸出之后，在從發(fā)動機(jī)—傳動軸—驅(qū)動橋這一動力輸送環(huán)節(jié)中尋找減少能量在傳遞的過程中的損失。在這一環(huán)節(jié)中，發(fā)動機(jī)是動力的輸出者，也是整個機(jī)器的心臟，而驅(qū)動橋則是將動力轉(zhuǎn)化為能量的最終執(zhí)行者。因此，在發(fā)動機(jī)相同的情況下，采用性能優(yōu)良且與發(fā)動機(jī)匹配性比較高的驅(qū)動橋便成了有效節(jié)油的措施之一。
1.2.2驅(qū)動橋的發(fā)展現(xiàn)狀
目前，國內(nèi)生產(chǎn)驅(qū)動橋的廠家較多，品種和規(guī)格也較齊全，其性能和質(zhì)量基本上能夠滿足國產(chǎn)農(nóng)業(yè)機(jī)械和工程機(jī)械的使用需求，呈現(xiàn)了明顯的產(chǎn)業(yè)特點：由進(jìn)口國外產(chǎn)品向國產(chǎn)化發(fā)展，由小作坊向正規(guī)化產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，由低端產(chǎn)品向高端產(chǎn)品發(fā)展，由引進(jìn)國外技術(shù)向自主研發(fā)發(fā)展。在技術(shù)方面，通過不斷提高自身鑄鍛造技術(shù)及工藝水平來保證研發(fā)產(chǎn)品制造質(zhì)量；通過利用先進(jìn)科學(xué)的設(shè)計輔助手段來達(dá)到設(shè)計優(yōu)化的目的；通過不斷學(xué)習(xí)吸收國外先進(jìn)的技術(shù)逐步實現(xiàn)技術(shù)與國際接軌的目標(biāo)，從而提高產(chǎn)品的核心競爭力；通過運用先進(jìn)的技術(shù)及方法來提高產(chǎn)品的性能，滿足市場需求，推進(jìn)機(jī)電一體化進(jìn)程。
目前國內(nèi)驅(qū)動橋生產(chǎn)廠家分為四種類型。
一是與國際知名品牌廠家合作，利用國內(nèi)本土資源優(yōu)勢及國外先進(jìn)的技術(shù)支持生產(chǎn)。如1995年柳工與德國采埃孚公司在柳州建立的合資公司，除生產(chǎn)采埃孚高技術(shù)水平雙變外，還生產(chǎn)采埃孚高技術(shù)水平驅(qū)動橋，供中國高技術(shù)及出口裝載機(jī)、平地機(jī)等配套，為中國高技術(shù)水平驅(qū)動橋技術(shù)的發(fā)展起到了促進(jìn)作用。成工引進(jìn)了卡特三節(jié)式濕式橋的樣機(jī)，成功開發(fā)了成工的三節(jié)式系列濕式橋，已批量推向了市場。2005年，東風(fēng)車橋通過與美國德納公司合資合作，雙方斥巨資已經(jīng)建成國內(nèi)規(guī)模最大、效益最佳、管理最好的商用車橋公司，逐步融入全球汽車零部件大循環(huán)之中。徐州美馳車橋有限公司是由美國的阿文美馳公司和徐州工程機(jī)械集團(tuán)有限公司共同投資的合資公司，公司投資總額2408.7萬美元，注冊資本1680.3萬美元，其中美方股比為60%、中方為40%，擁有員工1000多人，其中工程技術(shù)人員100多人，主要產(chǎn)品包括各種輪式車輛用剛性橋、從動橋、轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋、轉(zhuǎn)向貫通驅(qū)動橋、貫通橋。
二是通過引進(jìn)國外先進(jìn)的技術(shù)，依托本土的環(huán)境優(yōu)勢建立的民族企業(yè)，占據(jù)著國內(nèi)市場的大部份額。如引進(jìn)意大利菲亞特技術(shù)、依托于中國一拖旗下的一拖（洛陽）開創(chuàng)裝備科技有限公司就是典型的代表。其農(nóng)機(jī)驅(qū)動橋產(chǎn)品已從16馬力覆蓋至200馬力，所生產(chǎn)的80-160馬力驅(qū)動橋在市場上占據(jù)著主導(dǎo)地位，有“中國第一橋”的美譽。此外，山東的前進(jìn)橋廠、煙臺捷林達(dá)橋廠以及新昌齒輪箱廠也在不斷借鑒國內(nèi)外先進(jìn)的技術(shù)，推動國產(chǎn)驅(qū)動橋的發(fā)展。
三是一些主機(jī)廠家根據(jù)自身需要，利用自身資源自產(chǎn)自用，也是國產(chǎn)驅(qū)動橋的一種發(fā)展模式。比如常發(fā)集團(tuán)生產(chǎn)的中小馬力拖拉機(jī)上用的驅(qū)動橋就是典型的生產(chǎn)自用型。此外，龍工、徐工等工程機(jī)械廠家也生產(chǎn)自己整機(jī)上所用的驅(qū)動橋，但這種模式僅為自給自足，很難滿足外部市場需求。
四是國際知名品牌傳動系生產(chǎn)商進(jìn)軍中國市場，成立的獨資企業(yè)。如卡拉羅青島的公司、德納在無錫的工廠以及EME在陜西成立的銷售公司等。由于剛剛進(jìn)駐中國市場，暫時還處于競爭上的劣勢，還無法對本土企業(yè)造成太大的威脅，但隨著國際交流日趨密切，這些企業(yè)最終必將成為民族產(chǎn)業(yè)不可小視的競爭對手。
1.3汽車驅(qū)動橋不同結(jié)構(gòu)形式的比較
1.3.1 汽車驅(qū)動橋的種類
車橋通過懸架與車架（或承載式車身）相連，它的兩端安裝車輪，其功用是傳遞車架（或承載式車身）于車輪之間各方向的作用力及其力矩。
根據(jù)懸架結(jié)構(gòu)的不同，車橋分為整體式和斷開式兩種。當(dāng)采用非獨立懸架時，車橋中部是剛性的實心或空心梁，這種車橋即為整體式車橋；斷開式車橋為活動關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)，與獨立懸架配用。
根據(jù)車橋上車輪的作用，車橋又可分為轉(zhuǎn)向橋、驅(qū)動橋、轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋和支持橋四種類型。其中，轉(zhuǎn)向橋和支持橋都屬于從動橋，一般貨車多以前橋為轉(zhuǎn)向橋，而后橋或中后兩橋為驅(qū)動橋。
1.3.2 驅(qū)動橋的種類
驅(qū)動橋作為汽車的重要的組成部分處于傳動系的末端，其基本功用是增大由傳動軸或直接由變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)矩分配給左、右驅(qū)動車輪，并使左、石驅(qū)動車輪具有汽車行駛運動學(xué)所要求的差速功能；同時，驅(qū)動橋還要承受作用于路面和車架或車廂之間的鉛垂力、縱向力和橫向力。
在一般的汽車結(jié)構(gòu)中、驅(qū)動橋包括主減速器（又稱主傳動器）、差速器、驅(qū)動車輪的傳動裝置及橋殼等部件如圖1.1所示。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1－半軸 2－圓錐滾子軸承 3－支承螺栓 4－主減速器從動錐齒輪 5－油封
6－主減速器主動錐齒輪 7－彈簧座 8－墊圈 9－輪轂 10－調(diào)整螺母
圖1.1 驅(qū)動橋
對于各種不同類型和用途的汽車，正確地確定上述機(jī)件的結(jié)構(gòu)型式并成功地將它們組合成一個整體——驅(qū)動橋，乃是設(shè)計者必須先解決的問題。
驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)型式與驅(qū)動車輪的懸掛型式密切相關(guān)。當(dāng)驅(qū)動車輪采用非獨立懸掛時，例如在絕大多數(shù)的載貨汽車和部分小轎車上，都是采用非斷開式驅(qū)動橋；當(dāng)驅(qū)動車輪采用獨立懸掛時，則配以斷開式驅(qū)動橋。
本次設(shè)計采用非獨立懸架，整體式驅(qū)動橋。這種類型的車一般的設(shè)計多采用雙級減速器，它與單級減速器相比，在保證離地間隙的同時可以增大主傳動比。
1.3.3 驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)組成
1、主減速器
主減速器的結(jié)構(gòu)形式，主要是根據(jù)其齒輪類型、主動齒輪和從動齒輪的安裝
（1）主減速器齒輪的類型 在現(xiàn)代汽車驅(qū)動橋中，主減速器采用得最廣泛的是螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪。
螺旋錐齒輪如圖1.2（1）所示主、從動齒輪軸線交于一點，交角都采用90度。螺旋錐齒輪的重合度大，嚙合過程是由點到線，因此，螺旋錐齒輪能承受大的載荷，而且工作平穩(wěn)，即使在高速運轉(zhuǎn)時其噪聲和振動也是很小的。
雙曲面齒輪如圖1.2（2）所示主、從動齒輪軸線不相交而呈空間交叉。和螺旋錐齒輪相比，雙曲面齒輪的優(yōu)點有：
①尺寸相同時，雙曲面齒輪有更大的傳動比。
②傳動比一定時，如果主動齒輪尺寸相同，雙曲面齒輪比螺旋錐齒輪有較大軸徑，較高的輪齒強(qiáng)度以及較大的主動齒輪軸和軸承剛度。
(1)螺旋錐齒輪 （2）雙曲面齒輪
圖1.2 螺旋錐齒輪與雙曲面齒輪
③當(dāng)傳動比一定，主動齒輪尺寸相同時，雙曲面從動齒輪的直徑較小，有較大的離地間隙。
④工作過程中，雙曲面齒輪副既存在沿齒高方向的側(cè)向滑動，又有沿齒長方向的縱向滑動，這可以改善齒輪的磨合過程，使其具有更高的運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。
雙曲面齒輪傳動有如下缺點：
①長方向的縱向滑動使摩擦損失增加，降低了傳動效率。
②齒面間有大的壓力和摩擦功，使齒輪抗嚙合能力降低。
③雙曲面主動齒輪具有較大的軸向力，使其軸承負(fù)荷增大。
④雙曲面齒輪必須采用可改善油膜強(qiáng)度和防刮傷添加劑的特種潤滑油。
（2）主減速器主動錐齒輪的支承形式及安裝方式的選擇 現(xiàn)在汽車主減速器主動錐齒輪的支承形式有如下兩種：
①懸臂式 懸臂式支承結(jié)構(gòu)如圖1.3所示，其特點是在錐齒輪大端一側(cè)采用較長的軸徑，其上安裝兩個圓錐滾子軸承。為了減小懸臂長度a和增加兩端的距離b，以改善支承剛度，應(yīng)使兩軸承圓錐滾子向外。懸臂式支承結(jié)構(gòu)簡單，支承剛度較差，多用于傳遞轉(zhuǎn)鉅較小的轎車、輕型貨車的單級主減速器及許多雙級主減速器中。
圖1.3 錐齒輪懸臂式支承
②騎馬式 騎馬式支承結(jié)構(gòu)如圖1.4所示，其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(fù)荷減小，齒輪嚙合條件改善，在需要傳遞較大轉(zhuǎn)矩情況下，最好采用騎馬式支承。
圖1.4 主動錐齒輪騎馬式支承
（3）從動錐齒輪的支承方式和安裝方式的選擇 從動錐齒輪的兩端支承多采用圓錐滾子軸承，安裝時應(yīng)使它們的圓錐滾子大端相向朝內(nèi)，而小端相向朝外。為了防止從動錐齒輪在軸向載荷作用下的偏移，圓錐滾子軸承應(yīng)用兩端的調(diào)整螺母調(diào)整。主減速器從動錐齒輪采用無輻式結(jié)構(gòu)并用細(xì)牙螺釘以精度較高的緊配固定在差速器殼的凸緣上[5]。
（4）主減速器的軸承預(yù)緊及齒輪嚙合調(diào)整 支承主減速器的圓錐滾子軸承需預(yù)緊以消除安裝的原始間隙、磨合期間該間隙的增大及增強(qiáng)支承剛度。分析可知，當(dāng)軸向力于彈簧變形呈線性關(guān)系時，預(yù)緊使軸向位移減小至原來的1/2。預(yù)緊力雖然可以增大支承剛度，改善齒輪的嚙合和軸承工作條件，但當(dāng)預(yù)緊力超過某一理想值時，軸承壽命會急劇下降。主減速器軸承的預(yù)緊值可取為以發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩時換算所得軸向力的30％。
主動錐齒輪軸承預(yù)緊度的調(diào)整采用套筒與墊片，從動錐齒輪軸承預(yù)緊度的調(diào)整采用調(diào)整螺母。
（5）主減速器的減速形式 主減速器的減速形式分為單級減速（如圖1.5）、雙級減速、單級貫通、雙級貫通、主減速及輪邊減速等。減速形式的選擇與汽車的類型及使用條件有關(guān)，有時也與制造廠的產(chǎn)品系列及制造條件有關(guān)，但它主要取決于由動力性、經(jīng)濟(jì)性等整車性能所要求的主減速比io的大小及驅(qū)動橋下的離地間隙、驅(qū)動橋的數(shù)目及布置形式等。通常單極減速器用于主減速比io≤7.6的各種中小型汽車上。
（1） 單級主減速器 （2） 雙級主減速器
圖1.5 主減速器
2、差速器
根據(jù)汽車行駛運動學(xué)的要求和實際的車輪、道路以及它們之間的相互聯(lián)系表明：汽車在行駛過程中左右車輪在同一時間內(nèi)所滾過的行程往往是有差別的。例如，拐彎時外側(cè)車輪行駛總要比內(nèi)側(cè)長。另外，即使汽車作直線行駛，也會由于左右車輪在同一時間內(nèi)所滾過的路面垂向波形的不同，或由于左右車輪輪胎氣壓、輪胎負(fù)荷、胎面磨損程度的不同以及制造誤差等因素引起左右車輪外徑不同或滾動半徑不相等而要求
車輪行程不等。在左右車輪行程不等的情況下，如果采用一根整體的驅(qū)動車輪軸將動力傳給左右車輪，則會由于左右車輪的轉(zhuǎn)速雖然相等而行程卻又不同的這一運動學(xué)上的矛盾，引起某一驅(qū)動車輪產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)或滑移。這不僅會是輪胎過早磨、無益地消耗功率和燃料及使驅(qū)動車輪軸超載等，還會因為不能按所要求的瞬時中心轉(zhuǎn)向而使操縱性變壞。此外，由于車輪與路面間尤其在轉(zhuǎn)彎時有大的滑轉(zhuǎn)或滑移，易使汽車在轉(zhuǎn)向時失去抗側(cè)滑能力而使穩(wěn)定性變壞。為了消除由于左右車輪在運動學(xué)上的不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生的這些弊病，汽車左右驅(qū)動輪間都有差速器，后者保證了汽車驅(qū)動橋兩側(cè)車輪在行程不等時具有以下不同速度旋轉(zhuǎn)的特性，從而滿足了汽車行駛運動學(xué)的要求。
差速器的結(jié)構(gòu)型式選擇，應(yīng)從所設(shè)計汽車的類型及其使用條件出發(fā)，以滿足該型汽車在給定的使用條件下的使用性能要求。
差速器的結(jié)構(gòu)型式有多種，大多數(shù)汽車都屬于公路運輸車輛，對于在公路上和市區(qū)行駛的汽車來說，由于路面較好，各驅(qū)動車輪與路面的附著系數(shù)變化很小，因此幾乎都采用了結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)、制造方便、用于公路汽車也很可靠的普通對稱式圓錐行星齒輪差速器，作為安裝在左、右驅(qū)動車輪間的所謂輪間差速器使用；對于經(jīng)常行駛在泥濘、松軟土路或無路地區(qū)的越野汽車來說，為了防止因某一側(cè)驅(qū)動車輪滑轉(zhuǎn)而陷車，則可采用防滑差速器。后者又分為強(qiáng)制鎖止式和自然鎖止式兩類。自鎖式差速器又有多種結(jié)構(gòu)式的高摩擦式和自由輪式的以及變傳動比式的。
3、半軸
驅(qū)動車輪的傳動裝置置位于汽車傳動系的末端，其功用是將轉(zhuǎn)矩由差速器半軸齒輪傳給驅(qū)動車輪。在斷開式驅(qū)動橋和轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中，驅(qū)動車輪的傳動裝置包括半軸和萬向接傳動裝置且多采用等速萬向節(jié)。在一般非斷開式驅(qū)動橋上，驅(qū)動車輪的傳動裝置就是半軸，這時半軸將差速器半鈾齒輪與輪轂連接起來。在裝有輪邊減速器的驅(qū)動橋上，半軸將半軸齒輪與輪邊減速器的主動齒輪連接起來。
半浮式半軸具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、尺寸緊湊、造價低廉等優(yōu)點。主要用于質(zhì)量較小，使用條件好，承載負(fù)荷也不大的轎車和輕型載貨汽車。
3/4浮式半軸，因其側(cè)向力引起彎矩使軸承有歪斜的趨勢，這將急劇降低軸承的壽命，故未得到推廣。
全浮式半軸廣泛應(yīng)用于輕型以上的各類汽車上，本設(shè)計采用此種半軸。
4、橋殼
驅(qū)動橋橋殼是汽車上的主要零件之一，非斷開式驅(qū)動橋的橋殼起著支承汽車荷重的作用，并將載荷傳給車輪。作用在驅(qū)動車輪上的牽引力、制動力、側(cè)向力和垂向力也是經(jīng)過橋殼傳到懸掛及車架或車廂上。因此橋完既是承載件又是傳力件，同時它又是主減速器、差速器及驅(qū)動車輪傳動裝置（如半軸）的外殼。
在汽車行駛過程中，橋殼承受繁重的載荷，設(shè)計時必須考慮在動載荷下橋殼有足夠的強(qiáng)度和剛度。為了減小汽車的簧下質(zhì)量以利于降低動載荷、提高汽車的行駛平順性，在保證強(qiáng)度和剛度的前提下應(yīng)力求減小橋殼的質(zhì)量。橋殼還應(yīng)結(jié)構(gòu)簡單、制造方便以利于降低成本。其結(jié)構(gòu)還應(yīng)保證主減速器的拆裝、調(diào)整、維修和保養(yǎng)方便。在選擇橋殼的結(jié)構(gòu)型式時，還應(yīng)考慮汽車的類型、使用要求、制造條件、材料供應(yīng)等。
結(jié)構(gòu)形式分類：可分式、整體式、組合式。
按制造工藝不同分類：
鑄造式——強(qiáng)度、剛度較大，但質(zhì)量大，加工面多，制造工藝復(fù)雜，用于中重型貨車，本設(shè)計采用鑄造橋殼。
鋼板焊接沖壓式——質(zhì)量小，材料利用率高，制造成本低，適于大量生產(chǎn)，轎車和中小型貨車，部分重型貨車。
1.4 設(shè)計主要內(nèi)容
（1） 完成驅(qū)動橋的主減速器、差速器、半軸、驅(qū)動橋橋殼的結(jié)構(gòu)形式選擇；
（2） 完成主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計計算；
（3） 完成差速器的設(shè)計與計算；
（4） 完成半軸的設(shè)計與計算；
（5） 完成驅(qū)動橋橋殼的受力分析及強(qiáng)度計算；
（6） 繪制裝配圖及零件圖。
1.5設(shè)計的基本數(shù)據(jù)
設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：
車型
載貨汽車
空載質(zhì)量
10170kg
空載時前軸質(zhì)量
3030kg
空載時后軸質(zhì)量
4930kg
滿載質(zhì)量
20410kg
滿載時前軸質(zhì)量
6245kg
滿載時后軸質(zhì)量
17525kg
輪距
前：1928mm 后：1847mm
最大爬坡度
＞28%
最高車速
86km/h
變速器一檔傳動比
10.12
主減速器傳動比
5.286
發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩
770Nm
輪胎規(guī)格
GB516-8219
第2章 主減速器設(shè)計
2.1主減速器的結(jié)構(gòu)形式的選擇
主減速器的結(jié)構(gòu)形式主要是根據(jù)其齒輪的類型，主動齒輪和從動齒輪的安置方法以及減速形式的不同而異。
驅(qū)動橋中主減速器、差速器設(shè)計應(yīng)滿足如下基本要求：
（1）所選擇的主減速比應(yīng)能保證汽車既有最佳的動力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。
（2）外型尺寸要小，保證有必要的離地間隙；齒輪其它傳動件工作平穩(wěn)，噪音小。
（3）在各種轉(zhuǎn)速和載荷下具有高的傳動效率；與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與動協(xié)調(diào)。
（4）在保證足夠的強(qiáng)度、剛度條件下，應(yīng)力求質(zhì)量小，以改善汽車平順性。
（5）結(jié)構(gòu)簡單，加工工藝性好，制造容易，拆裝、調(diào)整方便。
按主減速器的類型分，驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)形式有多種，基本形式有三種如下：
（1）中央單級減速器。此是驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)中最為簡單的一種，是驅(qū)動橋的基本形式，在載重汽車中占主導(dǎo)地位。一般在主傳動比較小的情況下，應(yīng)盡量采用中央單級減速驅(qū)動橋。
（2）中央雙級主減速器。
由于上述中央雙級減速橋均是在中央單級橋的速比超出一定數(shù)值或牽引總質(zhì)量較大時，綜合來說，雙級減速橋一般均不作為一種基本型驅(qū)動橋來發(fā)展，而是作為某一特殊考慮而派生出來的驅(qū)動橋存在。
（3）中央單級、輪邊減速器。
綜上所述，中央單級主減速器。它還有以下幾點優(yōu)點：
（l）結(jié)構(gòu)最簡單，制造工藝簡單，成本較低，是驅(qū)動橋的基本類型，在重型汽車上占有重要地位；
(2) 載重汽車發(fā)動機(jī)向低速大轉(zhuǎn)矩發(fā)展的趨勢，使得驅(qū)動橋的傳動比向小速比發(fā)展；
(3) 隨著公路狀況的改善，特別是高速公路的迅猛發(fā)展，汽車使用條件對汽車通過性的要求降低。
(4) 與帶輪邊減速器的驅(qū)動橋相比，由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡化，單級減速驅(qū)動橋機(jī)械傳動效率提高，易損件減少，可靠性提高。
單級驅(qū)動橋產(chǎn)品的優(yōu)勢為單級驅(qū)動橋的發(fā)展拓展了廣闊的前景。從產(chǎn)品設(shè)計的角度看，載重車產(chǎn)品在主減速比小于6的情況下，應(yīng)盡量選用單級減速驅(qū)動橋。
所以此設(shè)計采用中央單級減速驅(qū)動橋，再配以鑄造整體式橋殼，如圖2.3所示。
圖2.3 中央主減速器
2.1.1主減速器的齒輪類型
主減速器的齒輪有弧齒錐齒輪，雙曲面齒輪，圓柱齒輪和蝸輪蝸桿等形式。在此選用雙曲面齒輪，其優(yōu)點在于當(dāng)雙曲面齒輪與弧齒錐齒輪尺寸相同時，雙曲面齒輪傳動具有更大的傳動比，雙曲面?zhèn)鲃拥闹鲃育X輪的螺旋角較大，同時可以嚙合的齒數(shù)較多，平穩(wěn)性更強(qiáng)。
2.1.2主減速器主，從動錐齒輪的支承形式
圖2.4 主動錐齒輪懸臂式支承 圖2.5 主動錐齒輪跨置式
圖2.6 從動錐齒輪支撐形式
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。查閱資料、文獻(xiàn)，經(jīng)方案論證，采用跨置式支承結(jié)構(gòu)（如圖2.5示）?？缰檬街С惺怪С袆偠却鬄樵黾?，使齒輪在載荷作用下的變形大為減小，約減小到懸臂式支承的1／30以下．而主動錐齒輪后軸承的徑向負(fù)荷比懸臂式的要減小至1/5～1/7。齒輪承載能力較懸臂式可提高10%左右。但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，所以選用跨置式。
從動錐齒輪采用圓錐滾子軸承支承（如圖2.5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。
2.2 主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計計算
2.2.1主減速器計算載荷的確定
1. 按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最低擋傳動比確定從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩Tce
從動錐齒輪計算轉(zhuǎn)矩Tce= （2.1）
式中：
Tce—計算轉(zhuǎn)矩，；
Temax—發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩；Temax =770
n—計算驅(qū)動橋數(shù)，3；
if—變速器傳動比，if=10.12；
i0—主減速器傳動比，i0=5.286；
η—變速器傳動效率，取η=0.9；
k—液力變矩器變矩系數(shù)，K=1；
Kd—由于猛接離合器而產(chǎn)生的動載系數(shù)，Kd=1；
i1—變速器最低擋傳動比，i1=1；
代入式（2.1），有：Tce=12357.19
2. 按驅(qū)動輪打滑轉(zhuǎn)矩確定從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩
（2.2）
式中——汽車滿載時一個驅(qū)動橋給水平地面的最大負(fù)荷，后橋所承載120133.26N的負(fù)荷;
——輪胎對地面的附著系數(shù)，對于安裝一般輪胎的公路用車，取=0.85；對于越野汽車取1.0；對于安裝有專門的防滑寬輪胎的高級轎車，計算時可取1.25;
——車輪的滾動半徑，在此選用輪胎型號為GB516-82 9.0～20，則車論的滾動半徑為0.456m；
，——分別為所計算的主減速器從動錐齒輪到驅(qū)動車輪之間的傳動效率和傳動比，取0.9，由于沒有輪邊減速器取1.0
所以==59497.8
3. 按汽車日常行駛平均轉(zhuǎn)矩確定從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩
對于公路車輛來說，使用條件較非公路車輛穩(wěn)定，其正常持續(xù)的轉(zhuǎn)矩根據(jù)所謂的平均牽引力的值來確定
（2.3）
式中：——汽車滿載時的總重量，20410N；
——所牽引的掛車滿載時總重量，N，但僅用于牽引車的計算；
——道路滾動阻力系數(shù)，對于載貨汽車可取0.015~0.020；在此取0.018
——汽車正常行駛時的平均爬坡能力系數(shù)，對于載貨汽車可取0.05~0.09在此取0.08；
——汽車的性能系數(shù)在此取0；
——主減速器主動齒輪到車輪之間的效率,取0.9；
——主減速器從動齒輪到車輪之間的傳動比,取1；
n——驅(qū)動橋數(shù),取3。
所以=2597.47
2.2.2主減速器基本參數(shù)的選擇
主減速器錐齒輪的主要參數(shù)有主、從動齒輪的齒數(shù)和、從動錐齒輪大端分度圓直徑、端面模數(shù)、主從動錐齒輪齒面寬和、中點螺旋角、法向壓力角等。
(1)主、從動錐齒輪齒數(shù)和
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)。
2）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(qiáng)度對于商用車一般不小于6。
4）主傳動比較大時，盡量取得小一些，以便得到滿意的離地間隙。
5）對于不同的主傳動比，和應(yīng)有適宜的搭配。
根據(jù)以上要求，這里取=7=37，能夠滿足條件：+=44〉40
(2)從動錐齒輪大端分度圓直徑和端面模數(shù)
對于單級主減速器，增大尺寸會影響驅(qū)動橋殼的離地間隙，減小又會影響跨置式主動齒輪的前支承座的安裝空間和差速器的安裝。
可根據(jù)經(jīng)驗公式初選，即
（2.4）
——直徑系數(shù)，一般取13.0～15.3；
——從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩，，為Tce和Tcs中的較小者。
所以=（13.0～15.3）=（318.5～374.8）
初選=346.79
則=/=346.79/37=9.37
參考《機(jī)械設(shè)計手冊》選取9，則=333
根據(jù)=來校核=9選取的是否合適，其中=（0.3～0.4）
此處，=（0.3～0.4）=（7.35～9.80），因此滿足校核條件。
(3) 主，從動錐齒輪齒面寬和
錐齒輪齒面過寬并不能增大齒輪的強(qiáng)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過窄及刀尖圓角過小，這樣不但會減小了齒根圓角半徑，加大了集中應(yīng)力，還降低了刀具的使用壽命。此外，安裝時有位置偏差或由于制造、熱處理變形等原因使齒輪工作時載荷集中于輪齒小端，會引起輪齒小端過早損壞和疲勞損傷。另外，齒面過寬也會引起裝配空間減小。但齒面過窄，輪齒表面的耐磨性和輪齒的強(qiáng)度會降低。
對于從動錐齒輪齒面寬，推薦不大于節(jié)錐的0.3倍，即，而且應(yīng)滿足，對于汽車主減速器雙曲面齒輪推薦采用：
=0.155333=51.62在此取52
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，通常使小齒輪的齒面比大齒輪大10%，在此取=57
（4）中點螺旋角
螺旋角沿齒寬是變化的，輪齒大端的螺旋角最大，輪齒小端螺旋角最小。
弧齒錐齒輪副的中點螺旋角是相等的，選時應(yīng)考慮它對齒面重合度，輪齒強(qiáng)度和軸向力大小的影響，越大，則也越大，同時嚙合的齒越多，傳動越平穩(wěn)，噪聲越低，而且輪齒的強(qiáng)度越高，應(yīng)不小于1.25，在1.5～2.0時效果最好，但過大，會導(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值以防止軸向力過大，通常取35°。
(5) 螺旋方向
主、從動錐齒輪的螺旋方向是相反的。螺旋方向與錐齒輪的旋轉(zhuǎn)方向影響其所受的軸向力的方向。當(dāng)變速器掛前進(jìn)擋時，應(yīng)使主動錐齒輪的軸向力離開錐頂方向。這樣可使主、從動齒輪有分離的趨勢，防止輪齒因卡死而損壞。
所以主動錐齒輪選擇為左旋，從錐頂看為逆時針運動，這樣從動錐齒輪為右旋，從錐頂看為順時針，驅(qū)動汽車前進(jìn)。
(6) 法向壓力角
法向壓力角大一些可以提高齒輪的強(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，并使齒輪的端面重合度下降。對于弧齒錐齒輪，乘用車的а一般選用14°30‘或16°,商用車的а為20°或
22°30‘。這里取а＝20°
2.2.3主減速器雙曲面齒輪的幾何尺寸計算
表2.1 主減速器雙曲面齒輪的幾何尺寸計算用表
項 目
計 算公式
計 算 結(jié) 果
主動齒輪齒數(shù)
7
從動齒輪齒數(shù)
37
端面模數(shù)
9mm
齒面寬
=57mm =52mm
工作齒高
18 mm
全齒高
=22.68 mm
法向壓力角
=20°
軸交角
=90°
小齒輪軸線的偏移距E
E=0.15d
E=40mm
分度圓直徑
=
63 mm
=333 mm
節(jié)錐角
arctan
=90°-
=10.71°
=79.29°
節(jié)錐距
A==
取A=171.40 mm
周節(jié)
t=3.1416
t=28.27 mm
齒頂高
=7.97 mm
齒根高
=
=14.71 mm
徑向間隙
c=
c=2.25 mm
齒根角
=2.71°
面錐角
=13.42°
=82.06°
根錐角
=
=
=8°
=76.58°
齒頂圓直徑
=
=80.69 mm
=336.36 mm
節(jié)錐頂點止齒輪外緣距離
=164.83 mm
=22.66 mm
理論弧齒厚
=27.38 mm =10.32 mm
齒側(cè)間隙
B=0.305～0.406
0.4 mm
螺旋角
=35°
2.2.4主減速器雙曲面錐齒輪的強(qiáng)度計算
在選好主減速器齒輪的主要參數(shù)后，應(yīng)根據(jù)所選的齒形計算錐齒輪的幾何尺寸，對其強(qiáng)度進(jìn)行計算，以保證其有足夠的強(qiáng)度和壽命。在進(jìn)行強(qiáng)度計算之前應(yīng)首先了解齒輪的破壞形式及其影響因素。
(1)單位齒長圓周力
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
N／mm (2.6)
式中：P——作用在齒輪上的圓周力，按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Temax和最大附著力矩 兩種載荷工況進(jìn)行計算,單位為N；
——從動齒輪的齒面寬，在此取52mm.
按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計算時：
N／mm （2.7）
式中：——發(fā)動機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩，在此取770；
——變速器的傳動比10.12；
——主動齒輪節(jié)圓直徑，在此取63mm.
按上式p=4757.26N／mm
按最大附著力矩計算時:N／mm （2.8）
式中：——汽車滿載時一個驅(qū)動橋給水平地面的最大負(fù)荷，對于后驅(qū)動橋還應(yīng)考慮汽車最大加速時的負(fù)荷增加量，在此取120133.26N；
——輪胎與地面的附著系數(shù)，在此取0.85：
——輪胎的滾動半徑，在此取0.456m
按上式p=5378.11 N／mm
在現(xiàn)代汽車的設(shè)計中，由于材質(zhì)及加工工藝等制造質(zhì)量的提高，單位齒長上的圓周力有時提高許用資料的20%～25%。經(jīng)驗算以上兩數(shù)據(jù)都在許用范圍內(nèi)。其中上述兩種方法計算用的許用單位齒長上的圓周力[p]都為1865N/mm，故滿足條件。
(2)齒輪彎曲強(qiáng)度
錐齒輪輪齒的齒根彎曲應(yīng)力為： = （2.9）
式中：
—錐齒輪輪齒的齒根彎曲應(yīng)力，MPa；
—齒輪的計算轉(zhuǎn)矩，對從動齒輪，取中的較小值，為12357.19 Nm； 主動齒輪取為2597.47Nm；
k0—過載系數(shù)，一般取1；
ks—尺寸系數(shù)，0.722；
km—齒面載荷分配系數(shù)，懸臂式結(jié)構(gòu)，km=1.05；
kv—質(zhì)量系數(shù)，取1；
b—所計算的齒輪齒面寬；b=52mm
D—所討論齒輪大端分度圓直徑；D=333mm
Jw—齒輪的輪齒彎曲應(yīng)力綜合系數(shù)，取0.03
將各參數(shù)代入式（2.7），有：主動錐齒輪，=325.46MPa；從動錐齒輪，=425.58MPa；
按照文獻(xiàn)[1], 主從動錐齒輪的≤[]=700MPa，輪齒彎曲強(qiáng)度滿足要求。
(3)輪齒接觸強(qiáng)度
錐齒輪輪齒的接觸強(qiáng)度:σj= （2.10）
式中：
σj—錐齒輪輪齒的齒面接觸應(yīng)力，MPa；
D1—主動錐齒輪大端分度圓直徑，mm；D=63mm
b—主、從動錐齒輪齒面寬較小值；b=52mm
kf—齒面品質(zhì)系數(shù)，取1.0；
cp—綜合彈性系數(shù)，取232N1/2/mm；
ks—尺寸系數(shù)，取1.0；
Jj—齒面接觸強(qiáng)度的綜合系數(shù)，取0.01；
Tz—主動錐齒輪計算轉(zhuǎn)矩；Tz=2597.47N.m
k0、km、kv選擇同式（2.7）
將各參數(shù)代入式 （2.10），有：σj=1971.99MPa
按照文獻(xiàn)《汽車設(shè)計》，σj≤[σj]=2800MPa，輪齒接觸強(qiáng)度滿足要求。
汽車驅(qū)動橋的齒輪，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蝕引起的剝落。在要求使用壽命為20萬千米或以上時，其循環(huán)次數(shù)均以超過材料的耐久疲勞次數(shù)。因此，驅(qū)動橋齒輪的許用彎曲應(yīng)力不超過210.9N／mm.表2.2給出了汽車驅(qū)動橋齒輪的許用應(yīng)力數(shù)值。
表2.2 汽車驅(qū)動橋齒輪的許用應(yīng)力N／mm
計算載荷
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（2.3）計算出的最大計算轉(zhuǎn)矩Tec，Tcs中的較小者
700
2800
980
按式（2.4）計算出的平均計算轉(zhuǎn)矩Tcf
210.9
1750
210.9
實踐表明，主減速器齒輪的疲勞壽命主要與最大持續(xù)載荷（即平均計算轉(zhuǎn)矩）有關(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)動橋的最大輸出轉(zhuǎn)矩Tec和最大附著轉(zhuǎn)矩Tcs并不是使用中的持續(xù)載荷，強(qiáng)度計算時只能用它來驗算最大應(yīng)力，不能作為疲勞損壞的依據(jù)。
2.2.5主減速器軸承的載荷計算
(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。
為計算作用在齒輪的圓周力，首先需要確定計算轉(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)矩進(jìn)行計算。
經(jīng)估算,這里取=1987
對于雙曲面齒輪的齒面中點的分度圓直徑;
經(jīng)計算＝53.33mm =281.91mm。
上式參考《汽車設(shè)計》。
(1) 齒寬中點處的圓周力
齒寬中點處的圓周力為: ＝N (2.11)
式中：——作用在該齒輪上的轉(zhuǎn)矩，作用在主減速器主動錐齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩=1987 ；
——該齒輪的齒面寬中點處的分度圓直徑.
按上式主減速器從動錐齒輪齒寬中點處的圓周力
==14.10KN
由可知，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。
（2）錐齒輪的軸向力和徑向力
圖2.5主動錐齒輪齒面的受力圖
如圖2.5所示，主動錐齒輪螺旋方向為左旋，從錐頂看旋轉(zhuǎn)方向為逆時針，F(xiàn) 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)分解成兩個相互垂直的力F和，F(xiàn)垂直于OA且位于∠OO′A所在的平面，位于以O(shè)A為切線的節(jié)錐切平面內(nèi)。在此平面內(nèi)又可分為沿切線方向的圓周力F和沿節(jié)圓母線方向的力。F與之間的夾角為螺旋角，F(xiàn)與之間的夾角為法向壓力角，這樣就有：
（2.12）
（2.13）
（2.14）
于是，作用在主動錐齒輪齒面上的軸向力和徑向力分別為
（2.15）
（2.16）
有式（2.15）可計算=10781.34N
有式（2.16）可計算=4204.21N
式（2.12）～式（2.16）參考《汽車設(shè)計》。
(2)主減速器錐齒輪軸承載荷的計算
軸承的軸向載荷就是上述的齒輪的軸向力。但如果采用圓錐滾子軸承作支承時，還應(yīng)考慮徑向力所應(yīng)起的派生軸向力的影響。而軸承的徑向載荷則是上述齒輪的徑向力，圓周力及軸向力這三者所引起的軸承徑向支承反力的向量和。當(dāng)主減速器的齒輪尺寸，支承形式和軸承位置已確定，則可計算出軸承的徑向載荷。
對于采用跨置式的主動錐齒輪和從動錐齒輪的軸承徑向載荷，如圖2.6所示
表2.3 軸承