客車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p>　　汽車驅(qū)動(dòng)橋位于傳動(dòng)系末端，其基本功能是增大由傳動(dòng)軸或直接由變速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)矩分配給左、右驅(qū)動(dòng)車輪，并使左、右驅(qū)動(dòng)車輪具有汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)所需要的差速功能；同時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋還需要承受作用于路面和車架或車廂之間的垂直力、縱向力和橫向力。一般汽車結(jié)構(gòu)中，驅(qū)動(dòng)橋包括主減速器、差速器、驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置及橋殼等部件。</p><p>　　驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求：所選擇的主減速比應(yīng)保證汽車具有最佳的

2、動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性；外形尺寸要小，保證有必要的離地間隙；齒輪及其傳動(dòng)件工作平穩(wěn)，噪音??；在各種轉(zhuǎn)速和載荷下具有較高的傳動(dòng)效率；在保證足夠的強(qiáng)度、剛度條件下，應(yīng)力要盡量小，尤其是簧下質(zhì)量應(yīng)盡量小，以改善汽車的平順性；與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工工藝性好，制造容易，拆裝、調(diào)整方便。</p><p>　　驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)方案分析驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式與驅(qū)動(dòng)車輪的懸架形式密切相關(guān)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)車輪采用非獨(dú)立懸架時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋應(yīng)為非

3、斷開(kāi)式（或稱為整體式），即驅(qū)動(dòng)橋殼是一根連接左右驅(qū)動(dòng)車輪的空心梁，而主減速器、差速器及車輪傳動(dòng)裝置（由左右半軸組成）都裝在它里面。當(dāng)采用獨(dú)立懸架時(shí)為保證運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)，驅(qū)動(dòng)橋應(yīng)為斷開(kāi)式。這種驅(qū)動(dòng)橋無(wú)剛性的整體外殼，主減速器及其殼體裝在車架或車身上，兩側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪與車架或車身做彈性連接，并可彼此獨(dú)立分別相對(duì)于車身做上下擺動(dòng)，車輪傳動(dòng)采用萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)。</p><p>　　具有橋殼的非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造工藝性好、成本低

4、、工作可靠、維修調(diào)整容易，廣泛應(yīng)用于各種載貨汽車、客車及多數(shù)的越野車和部分小轎車上。但整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋均屬于簧下質(zhì)量，對(duì)于汽車平順性和降低動(dòng)載荷不利。斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高，但它大大地增加了離地間隙；減小了簧下質(zhì)量，從而改善了行駛平順性，提高了汽車的平均速度；減小了汽車在行駛時(shí)作用于車輪與車橋上的動(dòng)載荷，提高了零部件的使用壽命；由于驅(qū)動(dòng)車輪與地面的接觸情況及對(duì)各種地形的適應(yīng)性較好，大大增加了車輪的抗側(cè)滑能力；與之相配合的獨(dú)立懸架導(dǎo)向

5、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)得合理，可增加不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)，提高汽車的操縱穩(wěn)定性。這種驅(qū)動(dòng)橋在轎車和高性能的越野車上應(yīng)用相當(dāng)廣泛。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)為藍(lán)箭后橋設(shè)計(jì)，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)性考慮，這種車型在目前多采用非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋。因?yàn)檫@種車橋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉、工作可靠，所以本車最終選用非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋。 </p><p>　　非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　1-鎖緊螺母 2

6、-鍵 3-輪轂 4-橋殼 5-差速裝置 6-半軸 7-軸承</p><p><b>　　1 主減速器設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1.1 主減速器結(jié)構(gòu)方案分析</p><p>　　1.1.1 單級(jí)主減速器</p><p>　　單級(jí)主減速器的結(jié)構(gòu)型式，由一對(duì)圓錐齒輪組成，其傳動(dòng)比主要根據(jù)汽車的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性的

7、要求選定。主減速器的傳動(dòng)比一般為3.5—6.7，過(guò)大將使從動(dòng)齒輪的尺寸增加，減小了離地間隙，降低了汽車的通用性。</p><p>　　1.1.2 雙級(jí)主減速器</p><p>　　雙級(jí)主減速器的結(jié)構(gòu)，由第一級(jí)圓錐齒輪副和第二級(jí)圓錐齒輪副組成。雙級(jí)主減速器有兩個(gè)作用，一是可以獲得比較大的傳動(dòng)比，可以達(dá)到6—10；二是第二級(jí)從動(dòng)齒輪的尺寸可以相應(yīng)減小，從而減小主減速器殼的外形尺寸，增加離地間

8、隙。</p><p>　　1.2 主減速器齒輪的比較</p><p>　　1.2.1 弧齒錐齒輪傳動(dòng) </p><p>　　一對(duì)弧齒錐齒輪嚙合時(shí)，輪齒并不是在全長(zhǎng)上嚙合，而是從一端逐漸連續(xù)平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向另一端，并有幾個(gè)齒同時(shí)載荷，而且嚙合平穩(wěn)?；↓X錐齒輪主動(dòng)齒輪的螺旋角1與從動(dòng)錐齒輪的螺旋角2是相等的，r1、和r2是主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪的平均分度圓半徑，那么弧齒錐齒

9、輪的傳動(dòng)比為：</p><p><b>　　(1.1)</b></p><p>　　1.2.2 準(zhǔn)雙曲面齒輪傳動(dòng) </p><p>　　與弧齒錐齒輪傳動(dòng)有較大的不同，準(zhǔn)雙曲面齒輪傳動(dòng)的主、從動(dòng)齒輪的軸線不相交，而是有一個(gè)偏移距E，在嚙合過(guò)程中除了有沿齒高方向的側(cè)向滑動(dòng)之外，還有沿齒長(zhǎng)方向的縱向滑動(dòng)。準(zhǔn)雙曲面齒輪的主動(dòng)齒輪螺旋角1與從動(dòng)齒輪螺

10、旋角2是不相等的，如圖所示，而且1>2。利用嚙合齒面上的法向力相等的 條件，可以得出兩個(gè)齒輪的切向力F1和F2的關(guān)系</p><p>　　(1.2) </p><p>　　r1和r2是主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪的平均分度圓半徑，那么準(zhǔn)雙曲面齒輪的傳動(dòng)比可以用下式表示：</p><p><b>　　(1.3)</b&

11、gt;</p><p>　　對(duì)比兩式看出，在相同的尺寸下，準(zhǔn)雙曲面齒輪比弧齒錐齒輪有著更大的傳動(dòng)比。反過(guò)來(lái)說(shuō)，當(dāng)傳動(dòng)比和主動(dòng)輪的尺寸確定下來(lái)以后，準(zhǔn)雙曲面從動(dòng)齒輪的直徑比弧齒錐齒輪的直徑小一些．可以使主減速器的離地間隙變大一些。</p><p>　　圖1.1 雙曲面齒輪副的受力情況</p><p>　　1.2.3 弧齒錐齒輪與準(zhǔn)雙曲面齒輪的比較 </p>

12、;<p>　　弧齒錐齒輪工作噪聲大，對(duì)嚙合精度和裝配精度比較敏感。為保證齒輪副的正確嚙合，必須預(yù)緊軸承，并提高軸承的支承剛體和殼體的剛度，若精度得不能滿足，便會(huì)使齒輪磨損增大和噪聲增大。齒輪的工作條件急劇變壞?；↓X錐齒輪制造簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低。準(zhǔn)雙曲面齒輪工作平穩(wěn)且噪聲較小，但是若偏移距E過(guò)大，則沿齒長(zhǎng)方向的縱向滑動(dòng)可以造成摩擦損失增加，降低傳動(dòng)效率。準(zhǔn)雙曲面齒輪的齒面間壓力和摩擦功都很大，可能導(dǎo)致油膜破壞和齒面間咬死，所以

13、必須采用特殊的雙曲面齒輪油，以改善油膜的強(qiáng)度，避免齒面燒結(jié)或咬死。準(zhǔn)雙曲面齒輪主減速器的主動(dòng)軸可以布置在從動(dòng)齒輪中心平面的下方，降低萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)的高度，從而降低車身的高度；當(dāng)采用貫通式驅(qū)動(dòng)橋時(shí)，主動(dòng)軸布置在從動(dòng)齒輪中心平面的下方，可以增大傳動(dòng)軸的離地高度，提高汽車的通過(guò)性。準(zhǔn)雙曲面齒輪制造復(fù)雜，生產(chǎn)成本高。準(zhǔn)雙曲面齒輪與弧齒錐齒輪的優(yōu)缺點(diǎn)比較見(jiàn)下表</p><p>　　表1.1 準(zhǔn)雙曲面齒輪與弧齒錐齒輪的優(yōu)缺點(diǎn)比較

14、</p><p>　　通過(guò)弧齒錐齒輪與準(zhǔn)雙曲面齒輪的比較，準(zhǔn)雙曲面齒輪工作平穩(wěn)且噪聲較小，且能降低離地間隙，所以本次設(shè)計(jì)選用準(zhǔn)雙曲面齒輪傳動(dòng)作為主減速器。又根據(jù)傳動(dòng)比為4.11，可以確定為單級(jí)主減速器。 </p><p>　　1.3 主減速器計(jì)算載荷的確定</p><p>　　1.3.1 汽車主減速器錐齒輪的計(jì)算載荷有三種確定方法。</p>

15、<p>　　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Tce：</p><p>　　(1.4) 式中 Tce—計(jì)算轉(zhuǎn)矩，N.m；</p><p>　　Temax—發(fā)動(dòng)機(jī)最大使用轉(zhuǎn)矩，N.m，本車為1125N.m；</p><p>　　N—驅(qū)動(dòng)橋數(shù)，本車為1； </p><p>　　i

16、1—變速器一檔傳動(dòng)比，本車為6.32；</p><p>　　if—分動(dòng)器傳動(dòng)比，本車沒(méi)有分動(dòng)器；</p><p>　　i0—主減速器傳動(dòng)比，本車為4.11；</p><p>　　—從發(fā)動(dòng)機(jī)到主減速器從動(dòng)齒輪之間的傳動(dòng)效率，為0.9；</p><p>　　k—液力變矩器系數(shù)，本車沒(méi)有液力變矩器；</p><p>　　kd

17、—由于猛踩離合器而產(chǎn)生的動(dòng)載荷系數(shù)，對(duì)于液力自動(dòng)變速器，kd=1;對(duì)于手操縱高性能賽車，kd=3；對(duì)于一般貨車、礦用汽車和越野車，kd=1，本車為1；</p><p>　　2、按驅(qū)動(dòng)輪打滑轉(zhuǎn)距確定從動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tcs：</p><p><b>　　(1.5)</b></p><p>　　Tcs—計(jì)算轉(zhuǎn)矩，N·m；</p>

18、;<p>　　G2—滿載狀態(tài)下一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋上的靜負(fù)荷，N, 本車為112500N;</p><p>　　m2—汽車最大加速度時(shí)的后軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù), 本車為1.1；</p><p>　　—輪胎與路面間的附著系數(shù)，對(duì)于安裝一般輪胎的汽車，在良好路面上， 可取0.85；對(duì)于安裝了防側(cè)滑輪胎的轎車，可取1.25；對(duì)于越野車，變化較大，一般取1或其它值。本車為0.85;</p>

19、;<p>　　—車輪滾動(dòng)半徑，m；本車為0.483.</p><p>　　—廠主減速器從動(dòng)齒輪到車輪之間的傳動(dòng)效率，90%；</p><p>　　3、按日常行駛平均(當(dāng)量)轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tcf：</p><p>　　性能系數(shù) (1.6)</p><p>

20、　　式中，Ga—汽車滿載總重N；</p><p>　　當(dāng)(0.195Ga／Temax)>16時(shí)，取fj＝0。計(jì)算得fj＝0。</p><p><b>　　(1.7)</b></p><p>　　式中， Ft—汽車日常行駛平均(當(dāng)量)牽引力，N；</p><p>　　Tcf—計(jì)算轉(zhuǎn)矩，N．m；</p>

21、<p>　　按上述第一種、第二種方法確定的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tce、Tcs，不是汽車日常行駛平均轉(zhuǎn)矩，僅為錐齒輪的最大轉(zhuǎn)矩，因而不能用來(lái)進(jìn)行疲勞壽命計(jì)算，而只用作計(jì)算錐齒輪的最大應(yīng)力。然而這兩種載荷確定方法仍很重要，按這兩種方法計(jì)算的最大應(yīng)力可以與同類汽車進(jìn)行比較，也可作為選擇錐齒輪主要參數(shù)的依據(jù)。對(duì)于一個(gè)具體車輛的主減速器錐齒輪，可以取這兩種方法計(jì)算結(jié)果的較小值作為計(jì)算轉(zhuǎn)矩。按第二種方法(日常行駛平均轉(zhuǎn)矩)確定的計(jì)算載荷，可以用來(lái)進(jìn)行

22、錐齒輪的壽命計(jì)算。</p><p>　　1.3.2 主動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tz</p><p>　　當(dāng)計(jì)算錐齒輪最大應(yīng)力時(shí)，從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tc取前兩種計(jì)算轉(zhuǎn)矩的最小值，即Tc=min[Tcs,Tcf]；當(dāng)計(jì)算齒輪疲勞壽命時(shí)，Tc取Tcf.。</p><p>　　主動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩</p><p><b>　　(1.8)<

23、;/b></p><p>　　1.4 主減速器錐齒輪的參數(shù)選擇</p><p>　　1.4.1 主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)的選擇</p><p>　　進(jìn)行主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)Z1、Z2的選擇時(shí)，應(yīng)考慮互相嚙合齒輪的齒數(shù)間沒(méi)有公約數(shù)，以保證在使用過(guò)程中主、從動(dòng)齒輪的各齒之間都能互相嚙合，起到自動(dòng)磨合的作用。為了得到理想的重合系數(shù)和高的輪齒抗彎強(qiáng)度，大、小齒輪的齒數(shù)和應(yīng)

24、不少于40。在主減速器中，為了使齒輪嚙合平穩(wěn)、噪聲小并且不會(huì)產(chǎn)生加工缺陷，對(duì)于轎車而言，小齒輪齒數(shù)Z1一般不小于9；對(duì)于貨車而言，Z1一般不小于6。而且隨著主傳動(dòng)比的減小，Z1應(yīng)該逐漸加大。對(duì)應(yīng)于轎車，貨車的齒數(shù)和可以取得小一些，以得到較大的抗彎強(qiáng)度，但一般不應(yīng)小于40。本次設(shè)計(jì)取Z1=9，Z2=37，符合上述要求。</p><p>　　1.4.2 從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑和端面模數(shù)的選擇</p>

25、<p>　　對(duì)單級(jí)主減速器而言，從動(dòng)錐齒輪的尺寸大小會(huì)影響驅(qū)動(dòng)橋殼的離地間隙，并影響跨置式主動(dòng)齒輪前支承架的位置和差速器的安裝?；↓X錐齒輪傳動(dòng)和準(zhǔn)雙曲面齒輪傳動(dòng)的從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑D2，可以根據(jù)從動(dòng)齒輪上的最大轉(zhuǎn)矩由以下經(jīng)驗(yàn)公式初選： </p><p><b>　　(1.9)</b></p><p>　　式中 D2—從動(dòng)錐齒輪節(jié)圓直徑，mm；<

26、/p><p>　　Kd2—直徑系數(shù)，取13—18； </p><p>　　TG—計(jì)算轉(zhuǎn)矩，N.m；</p><p>　　本次設(shè)計(jì)通過(guò)估算可以確定D2=518mm，以后的計(jì)算將檢驗(yàn)其是否合理。</p><p>　　D2初選后，可按m＝D2／Z2算出錐齒輪大端的端面模數(shù)ms，端面模數(shù)還應(yīng)滿足：</p><p><b>

27、;　　(1.10）</b></p><p>　　式中 Km—模數(shù)系數(shù)，取0.3---0.4。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)模數(shù)定為14mm</p><p>　　1.4.3 準(zhǔn)雙曲面齒輪偏移距的選擇</p><p>　　在準(zhǔn)雙曲面齒輪傳動(dòng)中，小齒輪偏移距E是準(zhǔn)雙曲面齒輪傳動(dòng)的重要參數(shù)。E 值過(guò)大將使齒面縱向

28、滑動(dòng)過(guò)大，從而引起齒面早期磨損和擦傷。E值過(guò)小，則不能發(fā)揮準(zhǔn)雙曲面齒輪的特點(diǎn)。在汽車主減速器中，對(duì)于轎車和輕型貨車等輕負(fù)荷傳動(dòng)，可取較大的E值，E0.2D2；對(duì)于貨車和大客車等負(fù)荷較大的傳動(dòng)，應(yīng)取較小的值，E（0.1—0.2）D2。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)將準(zhǔn)雙曲面齒輪偏移距定為55mm。</p><p>　　1.4.4 螺旋角及方向的選擇</p><p>

29、<b>　　1、螺旋角</b></p><p>　　在弧齒錐齒輪節(jié)圓表面展開(kāi)圖上，齒線為一曲線，曲線上任意一點(diǎn)A的切線TT與該點(diǎn)和節(jié)錐頂點(diǎn)連線OA之間夾角稱為螺旋角。螺旋角是沿齒寬方向變化的，輪齒大端的螺旋角度最大，輪齒小端的螺旋角最小。在齒面寬中點(diǎn)處的螺旋角m稱為齒寬中點(diǎn)螺旋角，通常如不特殊指出位置，則螺旋角系指中點(diǎn)螺旋角m。</p><p>　　弧齒錐齒輪副大、小

30、齒輪的螺旋角是相等的。而準(zhǔn)曲面齒輪副由于存在偏移距E，大、小齒輪的螺旋角是不等的。圖為準(zhǔn)雙曲面齒輪傳動(dòng)的示意圖，P點(diǎn)為節(jié)錐齒線上的齒面寬中點(diǎn)，TT線為以P點(diǎn)為切點(diǎn)的齒線的切線，TT線與主動(dòng)齒輪軸線的夾角為．TT線與從動(dòng)齒輪OP線的夾角為，兩個(gè)夾角分別為主、從動(dòng)齒輪的螺旋角。顯然，準(zhǔn)雙曲面齒輪副的主動(dòng)齒輪螺旋角隊(duì)比從動(dòng)齒輪螺旋角大。</p><p>　　螺旋角的大小影響到軸向重合系數(shù)、齒輪的強(qiáng)度及軸向力的大小。 愈

31、大，傳動(dòng)愈平穩(wěn)，噪聲愈低，所以螺旋角應(yīng)足夠大，以使得不小于1.25，而當(dāng)為1.5——2.0時(shí)效果最好。但螺旋角過(guò)大，齒輪上受的軸向力也會(huì)過(guò)大。因此，螺旋角應(yīng)有一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶?，以使齒輪的軸向力不會(huì)過(guò)大而又能得到最好的重合系數(shù)效果。汽車主減速器錐齒輪的螺旋角m (對(duì)準(zhǔn)雙曲面齒輪則是前述大、小齒輪中點(diǎn)螺旋角的平均值)多在35——40度的范圍內(nèi)。轎車選用較大的值以保證較大的重合系數(shù)，使齒輪副運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低；貨車則選用較小的值，防止軸向力過(guò)大。

32、本次設(shè)計(jì)螺旋角定為45度。</p><p>　　圖1.2 準(zhǔn)雙曲面齒輪傳動(dòng)副的螺旋角</p><p><b>　　2、螺旋方向 </b></p><p>　　圖1.3 弧齒錐齒輪的旋轉(zhuǎn)方向的軸向力</p><p>　　螺旋方向有左旋、右旋之分。如圖所示，從圓錐齒輪錐頂看去，從中心線至齒輪大瑞，輪齒向左傾斜為左旋，向右傾

33、斜為右旋。在一對(duì)錐齒輪傳功副中：主、從動(dòng)齒輪的螺旋方向是相反的。螺旋方向的選擇應(yīng)遵循一個(gè)基本原則，當(dāng)汽車牽引行駛時(shí)，小齒輪受的軸向力的方向應(yīng)離開(kāi)錐頂點(diǎn)，也就是使主、從動(dòng)齒輪互相斥離；否則，在經(jīng)常出現(xiàn)高負(fù)荷的牽引行駛工況下，軸向力方向使兩齒輪在嚙合過(guò)程中越咬越緊，可能造成輪齒卡死。汽車主減速器小錐齒輪一般為左旋，而大錐齒輪為右旋。</p><p>　　1.4.5 法向壓力角的選擇</p><p

34、>　　法向壓力角可以稱為錐齒輪輪齒上凸面與凹面的平均壓力角。增大壓力角可以增加輪齒強(qiáng)度。并使齒輪不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)減少。但對(duì)尺寸小的齒輪，大壓力角易使齒頂變尖，并使齒輪端面重合系數(shù)下降。因此對(duì)于輕負(fù)荷工作的錐齒輪，一般采用小壓力角，可獲得運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲低的效果。</p><p>　　對(duì)于主減速器弧齒維齒輪，轎車選用1430’或16的壓力角，貨車選用20 的壓力角，重型貨車選用2230’的壓力角。對(duì)于準(zhǔn)雙曲

35、面齒輪，在壓力角的選擇上，更多地考慮齒輪工作的平穩(wěn)性和安靜性，而不絕對(duì)取決于強(qiáng)度的考慮。雖然大齒輪輪齒兩側(cè)的壓力角相同，但小齒輪輪齒兩側(cè)的壓力角是不等的。因此，其壓力角按兩側(cè)的平均壓力角考慮。對(duì)于轎車，平均壓力角選用19或20，對(duì)于貨車，則選用2030’。本次設(shè)計(jì)選用的壓力角為2030’。</p><p>　　1.4.6 大齒輪齒面寬： (1.11)</p>

36、;<p>　　1.4.7 小齒輪齒面寬： (1.12)</p><p>　　1.5 主減速器準(zhǔn)雙曲面的幾何尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　1.5.1 主減速器準(zhǔn)雙曲面的幾何尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算：（因?yàn)橹鳒p速器準(zhǔn)雙曲面的幾何尺寸需要重復(fù)計(jì)算多次，所以本次設(shè)計(jì)中應(yīng)用C語(yǔ)言編寫程序來(lái)完成計(jì)算，程序及結(jié)果見(jiàn)附錄B）</p>

37、<p>　　1.5.2 主動(dòng)齒CATIA建模</p><p><b>　　圖1.4</b></p><p>　　1.5.3 被動(dòng)齒CATIA建模</p><p><b>　　圖1.5</b></p><p>　　1.6 主減速器弧齒錐齒輪與準(zhǔn)雙曲面齒輪強(qiáng)度計(jì)算及材料選擇</p

38、><p>　　1.6.1 單位齒長(zhǎng)上的圓周力</p><p>　　在汽車工業(yè)的實(shí)踐中，主減速器齒輪的表面耐磨性常常用輪齒上單位齒長(zhǎng)的圓周P來(lái)估算：</p><p><b>　　(1.13)</b></p><p>　　式中 Tce—主動(dòng)錐齒輪的計(jì)算載荷，N.m；</p><p>　　D1—主動(dòng)錐齒輪

39、分度圓直徑，mm；</p><p>　　—主動(dòng)錐齒輪的齒面寬，mm。</p><p>　　許用單位齒長(zhǎng)的圓周力見(jiàn)下表。在現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)中，由于材質(zhì)和加工工藝的提高，單位齒長(zhǎng)上的圓周力有時(shí)高出表中所列數(shù)值20％—25％。</p><p>　　表1.2 單位齒長(zhǎng)的圓周力</p><p>　　因?yàn)?主動(dòng)P=1282，而許用應(yīng)力為1429；</p

40、><p>　　被動(dòng)P=202.9，而許用應(yīng)力為250；所以合格。</p><p>　　1.6.2 輪齒抗彎強(qiáng)度計(jì)算 </p><p>　　準(zhǔn)雙曲面鹵輪輪齒(包括主、從動(dòng)齒輪)的彎曲應(yīng)力可以用以下表達(dá)式：</p><p><b>　　(1.14)</b></p><p><b>　　—彎

41、曲應(yīng)力，N／；</b></p><p>　　T—所討論的齒輪上的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，N.m；對(duì)于從動(dòng)齒輪按Tce和Tcs的較小者及Tcf計(jì)算，對(duì)于主動(dòng)齒輪，需將計(jì)算轉(zhuǎn)矩?fù)Q到主動(dòng)齒輪上；</p><p><b>　　—端面模數(shù)，mm；</b></p><p>　　b—所討論的齒輪的齒面寬，mm；</p><p>　　D—

42、該齒輪大端分度圓直徑，mm；</p><p>　　Ko—齒根抗彎強(qiáng)度和齒面接觸強(qiáng)度的過(guò)載系數(shù)，對(duì)于汽車，取1；</p><p>　　Ks—齒根抗彎強(qiáng)度和齒面接觸強(qiáng)度的尺寸系數(shù)，它反映了材料性質(zhì)的不均勻性。與齒輪尺寸及熱處理等因素有關(guān)，當(dāng)>1.6 mm時(shí)，Ks＝(M s／25.4)．當(dāng)<1.6 mm時(shí)，取Ks ＝0.5；本次計(jì)算=15.552，故Ks=0.88；</p>

43、;<p>　　Kv—質(zhì)量系數(shù)，它與齒輪精度(齒形誤差、周節(jié)誤差、齒圈徑向跳動(dòng))及齒輪分度圓上的切線速度對(duì)齒間載荷的影響有關(guān)，接觸好、周節(jié)及同軸度精確的情況下，取Kv＝1；</p><p>　　J—所討論齒輪的輪齒彎曲應(yīng)力的綜合系數(shù)(幾何系數(shù))，其數(shù)值按有關(guān)圖表查取，本次計(jì)算J=0.271。</p><p>　　對(duì)于汽車主減速器齒輪，不應(yīng)超過(guò)材料強(qiáng)度極限的75％,汽車主減速器齒

44、輪承受的是交變載荷，主要的損壞形式是疲勞，其表現(xiàn)是齒根疲勞折斷和齒面點(diǎn)蝕引起的剝落。當(dāng)要求汽車行駛20萬(wàn)公里以上時(shí)，齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)已經(jīng)超過(guò)了材料的耐久疲勞次數(shù)，所以，按Tcf計(jì)算的彎曲應(yīng)力不應(yīng)超過(guò)材料的疲勞極限。</p><p>　　1、主動(dòng)齒輪齒抗彎強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　當(dāng)T=min[Tce，Tcs] 時(shí)：</p><p>　　查表得[]=700Mpa

45、,故計(jì)算合格。</p><p><b>　　當(dāng)T=Tcf時(shí)：</b></p><p>　　查表得[]=210Mpa,故計(jì)算合格。</p><p>　　2、被動(dòng)齒輪齒抗彎強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　當(dāng)T=min[Tce，Tcs] 時(shí)，計(jì)算被動(dòng)齒輪：</p><p>　　查表得[]=700Mpa,故

46、計(jì)算合格。</p><p>　　當(dāng)T=Tcf時(shí)，計(jì)算被動(dòng)齒輪：</p><p>　　查表得[]=210Mpa,故計(jì)算合格。</p><p>　　1.6.3 輪齒接觸強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　準(zhǔn)雙曲面齒輪輪齒的齒面接觸應(yīng)力為：</p><p><b>　　(1.15)</b></p>

47、;<p>　　—齒面接觸應(yīng)力，N／；</p><p>　　Tp—主動(dòng)齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩，N.m；</p><p>　　Ks—尺寸系數(shù)，它考慮了齒輪的尺寸對(duì)淬透性的影響，在缺乏經(jīng)驗(yàn)的情況下,可取尺Ks＝1；</p><p>　　Kf—表面品質(zhì)系數(shù)，它取決于齒面最后加工的性質(zhì)(如銑齒，研齒，磨齒等)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

48、確的齒輪可取Kf =1。</p><p>　　Ko，Km，Kv—見(jiàn)上式說(shuō)明；</p><p>　　b—齒面寬，取齒輪副中的較小值，(一般為大齒輪齒面寬)；</p><p>　　Dl—主動(dòng)齒輪分度圓直徑，mm；</p><p>　　Cp—綜合彈性系數(shù)，鋼對(duì)鋼的齒輪為234N/mm；</p><p>　　J—齒面接觸強(qiáng)度的

49、綜合系數(shù)，其數(shù)值按有關(guān)圖表查取, 本次計(jì)算J=0.16。</p><p>　　1、主動(dòng)齒輪輪齒接觸強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　當(dāng)T=min[Tce，Tcs] 時(shí)，計(jì)算主動(dòng)齒輪：</p><p>　　查表得[]=2800Mpa,故計(jì)算合格。</p><p>　　當(dāng)T=Tcf時(shí)，計(jì)算主動(dòng)齒輪：</p><p>　　查表得

50、[]=1750Mpa,故計(jì)算合格。</p><p>　　2、被動(dòng)齒輪輪齒接觸強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　當(dāng)T=min[Tce，Tcs] 時(shí)，計(jì)算被動(dòng)齒輪：</p><p>　　查表得[]=2800Mpa,故計(jì)算合格。</p><p>　　當(dāng)T=Tcf時(shí)，計(jì)算被動(dòng)齒輪：</p><p>　　查表得[]=1750Mpa,

51、故計(jì)算合格。</p><p>　　1.6.4 齒輪材料</p><p>　　汽車驅(qū)動(dòng)橋銑齒輪的工作條件是相當(dāng)嚴(yán)酷的，與傳動(dòng)系其它齒輪比較，具有載荷大、作用時(shí)間長(zhǎng)、變化多、有沖擊等特點(diǎn)。因此，傳動(dòng)系中的主減速器齒輪往往是個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。驅(qū)動(dòng)橋齒輪材料應(yīng)滿足以下的要求：</p><p>　　1、具有高的彎曲疲勞強(qiáng)度和表面接觸疲勞強(qiáng)度，齒面具有高的硬度以保證有較高的耐磨性；

52、</p><p>　　2、輪齒心部應(yīng)有適當(dāng)?shù)捻g性，以適應(yīng)沖擊載荷，避免在沖擊載荷下齒根折斷；</p><p>　　3、使用的鋼材鍛造性能、切削加工性能及熱處理性能良好，熱處理變形小或者變形規(guī)律易控制。</p><p>　　汽車主減速器與差速器齒輪基本上都采用滲碳合金鋼制造。常用的鋼號(hào)有20CrMnTi，22CrMnMo，20MnVb和20MnVn2TiB。滲碳合金銅

53、的優(yōu)點(diǎn)是表面可得到含碳量很高的硬化層，有相當(dāng)高的耐磨性和抗壓性，而心部較軟，有較好的韌性。因此，這種材料的抗彎強(qiáng)度、表面接觸強(qiáng)度和承受沖擊的能力都較高。由于鋼本身的含碳量較低，所以其鍛造性能及切削加工性能均較好。滲碳合金鋼的主要缺點(diǎn)是熱處理費(fèi)用較高，表面硬化層以下的基底較軟，在承受很大壓力時(shí)可能產(chǎn)生塑性變形，如果滲透層與心部的含碳量相差過(guò)多，便會(huì)引起表面硬化層的剝落。</p><p>　　近年來(lái)，采用精鑄、精鍛的

54、錐齒輪在汽車主減速器中已有較多的使用，它具有省材料、生產(chǎn)率高、無(wú)切削或少切削等優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)是齒形精度較差。為改善新齒輪的磨合狀況．防止其在運(yùn)行初期出現(xiàn)早期磨損、擦傷、膠合或咬死，錐齒輪副 (或僅是大齒輪)在熱處理及精加工(如磨齒或配對(duì)研磨)后均作厚度為0.005—0.020mm的磷化處理或鍍銅、鍍錫。這種鍍層不能用來(lái)補(bǔ)償零件的公差尺寸，也不取代潤(rùn)滑。齒面噴九處理有可能提高壽命25％。對(duì)于滑動(dòng)速度高的齒輪可進(jìn)行滲硫處理，以提高其耐

55、磨性。由于滲硫處理溫度較低，所以齒輪不會(huì)產(chǎn)生變形。滲硫后摩擦系數(shù)可顯著降低，即使?jié)櫥瑮l件較差，也能防止齒面擦傷、咬死和膠合。</p><p>　　1.7 主減速器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　1.7.1 主減速器錐齒輪的支承</p><p>　　要使帶有錐齒輪的主減速器的主、從動(dòng)錐齒輪嚙合狀況良好，并且可靠而安靜平滑地工作，除了與齒輪加工質(zhì)量、齒輪的裝配間隙調(diào)

56、整、軸承型式選擇以及主減速器整體的剛度有關(guān)外，還與齒輪的支承剛度有著密切的關(guān)系。支承剛度不夠，則可能造成齒輪受載荷變形或者位置偏移，破壞嚙合精度。</p><p>　　主動(dòng)錐齒輪支承有兩種型式：懸臂式支承和跨置式支承。 </p><p>　　懸臂式支承如圖a所示，其特點(diǎn)是主動(dòng)錐齒輪軸上兩個(gè)軸承的圓錐滾子大端向外，這樣可以減小懸臂的長(zhǎng)度a，增加支承間的距離b，以提高主動(dòng)軸的支承剛度。在設(shè)計(jì)時(shí)

57、，兩軸承支承間距離b應(yīng)大于2.5倍的懸臂長(zhǎng)度a，靠近齒輪的軸頸直徑應(yīng)不小于懸臂長(zhǎng)度a。懸臂式支承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，支承剛度較差，用于傳遞較小轉(zhuǎn)矩的轎車、輕型貨車的單級(jí)主減速器以及許多雙級(jí)主減速器中。</p><p>　　跨置式支承如圖b所示，其持點(diǎn)是錐齒輪的兩端均用軸承支承，這樣可以增加支承剛度，減少軸承負(fù)荷，提高齒輪的承載能力。但是因?yàn)橹鲃?dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪之間的空間很小，使主動(dòng)齒輪小頭的軸承尺寸受到限制，并且也給主減速器

58、殼體的鑄造和加工增加了困難。在主減速器需要傳遞較大的轉(zhuǎn)矩的情況下，常采用跨置式支承型式。</p><p>　　圖1.6 動(dòng)錐齒輪的支撐形式</p><p>　　a）懸臂式支撐 b)跨置式支承</p><p>　　本次設(shè)計(jì)選用懸臂式支承形式。因?yàn)樗Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，在滿足支撐載荷需要的同時(shí)，還減少了使用空間。軸承計(jì)算：</p><p>&

59、lt;b>　　圖1.7</b></p><p>　　求主動(dòng)齒輪中點(diǎn)分度院直徑d：</p><p>　　通過(guò)前面的程序可得公式：</p><p><b>　　(1.16)</b></p><p>　　因此d’=77.3mm</p><p>　　主動(dòng)齒輪齒根圓直徑：</p>

60、;<p>　　(1.17) </p><p>　　所以主動(dòng)齒輪的齒輪軸徑 d=60mm,</p><p>　　故暫定a=38mm，b=97mm。</p><p>　　初選軸承30212，查相關(guān)手冊(cè)得到軸承所需參數(shù)：</p><p>　　d=60mm，T=23.75mm，D=110mm，A=20mm，=15；</

61、p><p><b>　　所以可以求得x值：</b></p><p><b>　　(1.18)</b></p><p>　　為求軸承載荷須求得：</p><p>　　b’=a+x=38+8.71=46.71mm； (1.19)</p&g

62、t;<p>　　a’=b-2x=97-28.71=79.58mm； (1.20)</p><p>　　c’=a’+b’=46.71+79.58=126.29mm (1.21)</p><p>　　1.7.2 錐齒輪軸承的預(yù)緊</p><p>

63、;　　為了增加支承剛度，提高齒輪嚙合的平穩(wěn)性，對(duì)主減速器齒輪的圓錐滾子軸承應(yīng)給予適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力。適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力可以消除安裝的原始間隙，并防止磨合期間間隙的增大。如果軸承預(yù)緊力過(guò)大，會(huì)使軸承工作條件變壞，降低傳動(dòng)效率，加速軸承的磨損而縮短壽命，嚴(yán)重時(shí)還可能導(dǎo)致軸承過(guò)熱而早期損壞。通常軸承預(yù)緊度的大小用軸承預(yù)緊后開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的必要力矩，也就是摩擦力矩來(lái)衡量。預(yù)緊后的軸承摩擦力矩的最佳值應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)確定。貨車主動(dòng)錢齒輪圓錢滾子軸承的摩擦力矩一般為l—

64、3N.m。</p><p>　　采用精選兩端軸承內(nèi)圈之間的套筒長(zhǎng)度、調(diào)整軸承螺母的墊圈厚度等方法，可以進(jìn)行主動(dòng)錐齒輪軸承預(yù)緊力的調(diào)整。</p><p>　　1.7.3 錐齒輪上的受力</p><p>　　在工作過(guò)程中，弧齒錐齒輪或準(zhǔn)雙曲面齒輪齒面上作用有一法向力，這個(gè)法向力可分解成三個(gè)分力：一個(gè)是沿齒輪切線方向的圓周力，另一個(gè)是沿齒輪軸線方向的軸向力，再一個(gè)是與齒

65、輪軸線方向垂直的徑向力：齒輪的其它力可以用作用在齒面寬中點(diǎn)處的圓周力來(lái)描述。</p><p>　　1、齒面寬中點(diǎn)處的圓周力</p><p>　　首先需要求出從動(dòng)齒輪齒面寬中點(diǎn)處的分度圓直徑，Dm2：</p><p><b>　　(1.22)</b></p><p>　　式中 —從動(dòng)齒輪齒面寬中點(diǎn)分度圓直徑；</p&

66、gt;<p><b>　　—齒面寬；</b></p><p><b>　　—從動(dòng)齒輪節(jié)錐角。</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)可通過(guò)2.5的程序得到以上各值，求得為351mm。</p><p>　　于是齒面寬中點(diǎn)處的圓周力P可以表示為：</p><p><b>　　(1.

67、23)</b></p><p>　　對(duì)于圓錐齒輪傳動(dòng)來(lái)說(shuō)，作用在主、從動(dòng)齒輪上的圓周力是相等的；對(duì)于雙曲面齒輪傳動(dòng)來(lái)說(shuō)，由于主、從動(dòng)齒輪的螺旋角不等，因此它們的圓周力也不相等，作用在雙曲面主動(dòng)齒輪齒面寬中點(diǎn)處的圓周力為：</p><p><b>　　(1.24)</b></p><p>　　2、錐齒輪上的軸向力和徑向力</p&

68、gt;<p>　　圖1.8 主動(dòng)小齒輪齒面上的作用力</p><p>　　弧齒錐齒輪或準(zhǔn)雙曲面齒輪的主動(dòng)小齒輪齒面受力情況如圖所示。圖中主動(dòng)小齒輪的螺旋方向?yàn)樽笮?，F(xiàn)是作用在節(jié)錐面上齒面寬中點(diǎn)A處的法向力，可分解為兩個(gè)互相垂直的力F和F。F垂直于節(jié)錐平面，F(xiàn)位于以O(shè)A為切線的節(jié)錐的切平面內(nèi)，F(xiàn)在此切平面內(nèi)又可分解為沿切線方向的圓周力F和沿節(jié)錐母線方向的力廠Fs兩個(gè)分力。力F與力F之間的夾角為螺旋，F(xiàn)

69、與F之的夾角為法向壓力角。由幾何關(guān)系可以得出：</p><p><b>　　(1.25)</b></p><p><b>　　因而：</b></p><p><b>　　(1.26)</b></p><p><b>　　(1.27)</b></p&g

70、t;<p>　　力F可以沿小齒輪的徑向和軸向分解為兄F和F兩個(gè)分力，而力Fs也可以沿徑向和軸向分解為F和F兩個(gè)分力。于是作用在小齒輪齒面上的軸向力F和徑向力F為：</p><p><b>　　(1.28)</b></p><p><b>　　(1.29)</b></p><p>　　依據(jù)主動(dòng)小齒輪的螺旋方向以

71、及旋轉(zhuǎn)方向的不同。主、從動(dòng)齒輪齒面上所受到的軸向力和徑向力的計(jì)算公式見(jiàn)下表。當(dāng)利用表中公式計(jì)算準(zhǔn)雙曲面齒輪的軸向力和徑向力時(shí)，公式中的表示輪齒驅(qū)動(dòng)一側(cè)齒廓的法向壓力角；公式中的節(jié)錐角，算小齒輪時(shí)用面錐角代替，算大齒輪時(shí)用根錐角代替。按公式算出的軸向力若為正值，說(shuō)明軸向力與圖所示的軸向力方向相同，即離開(kāi)錐頂；若為負(fù)值，軸向力方向則指向錐頂。對(duì)徑向力而言，正值表明徑向力使該齒輪離開(kāi)相配齒輪，負(fù)值表明徑向力使該齒輪趨向相配齒輪。</p&

72、gt;<p>　　圖1.9 單級(jí)主減速器軸承的布置</p><p>　　1.7.4 主減速器軸承的載荷</p><p>　　利用計(jì)算得到的錐齒輪齒面上的圓周力、軸向力和徑向力，根據(jù)主減速器齒輪軸承的布置尺寸，就可以確定軸承上的載荷。如上圖所示，根據(jù)其布置尺寸，各軸承的載荷計(jì)算公式見(jiàn)表。在求得軸承的載荷并大致確定了主減速器的使用工況以后，就可以按照一般機(jī)械工程設(shè)計(jì)中軸承的計(jì)算

73、方法選用適當(dāng)?shù)妮S承。</p><p><b>　　1、受力計(jì)算</b></p><p>　　表1.3齒面軸向力和徑向力的計(jì)算公式</p><p><b>　　2、軸承載荷校核</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)中外加轉(zhuǎn)矩的旋向和方向?yàn)樽笮槙r(shí)針：</p><p>　　軸承A

74、、B的徑向載荷：</p><p>　　(1.30) (1.31)</p><p>　　軸承A、B的軸向載荷：</p><p><b>　　因?yàn)?，?lt;/b></p><p>　　所以校核軸承時(shí)，只需校核軸承Ｂ即可。</p><p>　　下面對(duì)軸承B進(jìn)行校核：</p

75、><p>　　按照下式可求出軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷Q</p><p>　　Q=XR+YA (1.32)</p><p>　　式中　　X—徑向系數(shù)</p><p><b>　　Y—軸向系數(shù)</b></p><p>　　對(duì)單列圓錐滾子來(lái)說(shuō)：當(dāng)時(shí)，

76、X＝１，Y=0；</p><p>　　當(dāng)時(shí)，X=0.4，Y值及判斷參數(shù)e見(jiàn)軸承手冊(cè)。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)中，選用軸承30212。查表的e=0.37</p><p>　　因?yàn)?，大于e值，所以通過(guò)手冊(cè)得，Y=0.4。得，</p><p>　　Q=XR+YA=0.426176.9+1.621195=44383.76N

77、 </p><p>　　計(jì)算軸承的額定壽命L，</p><p><b>　　(1.33)</b></p><p>　　式中 C—額定動(dòng)載荷，N.m；其值見(jiàn)軸承手冊(cè)；</p><p>　　—溫度系數(shù)，可查表得到；</p><p>　　—壽命系數(shù)，對(duì)于圓錐滾子=10/3。</p>

78、<p>　　軸承所能承受的汽車行駛里程為：</p><p><b>　　(1.34)</b></p><p>　　式中 S——汽車大修里程</p><p>　　從上述計(jì)算中可以看出軸承的使用壽命符合使用要求。</p><p><b>　　2 差速器</b></p><

79、;p>　　2.1 差速器概述</p><p>　　汽車左右車輪行駛的路程往往存在差別，為了適應(yīng)這一特點(diǎn)，在驅(qū)動(dòng)橋的左右車輪之間都裝有差速器。在多軸驅(qū)動(dòng)的汽車上還常裝有軸間差速器，以提高通過(guò)性，同時(shí)可以避免在驅(qū)動(dòng)橋間產(chǎn)生功率循環(huán)以及由此引起的附加裁荷，以減少傳動(dòng)系零件的損傷、輪胎的磨損和燃料消耗。</p><p>　　差速器按結(jié)構(gòu)型式可分為齒輪式、凸輪式、蝸輪式和牙嵌式多種型式。在一

80、般用途的汽車上，輪間差速器常采用對(duì)稱錐齒輪式差速器如圖所示，其兩個(gè)半軸齒輪大小相同，可將轉(zhuǎn)矩大致平均分配結(jié)左、右驅(qū)動(dòng)輪。</p><p>　　圖2.1 普通錐齒輪差速器原理</p><p>　　2.2 對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 </p><p>　　齒輪式差速器有錐齒輪式和圓柱齒輪式兩種。錐齒輪式差速器因其結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量較小、制造容易、工作平穩(wěn)可靠而

81、被廣泛采用。錐齒輪式又可分為普通錐齒輪差速器、摩擦片式差速器和強(qiáng)制鎖止式差速器等多種型式。</p><p>　　如上圖所示，設(shè)差速器殼體的角速度為，兩個(gè)半軸的角速度分別為。和，則有：</p><p><b>　　(2.1)</b></p><p>　　當(dāng)某一側(cè)的半軸不轉(zhuǎn)，例如＝0時(shí)，另一側(cè)的半軸角速度叫＝2；當(dāng)差速器殼不轉(zhuǎn)，即＝0時(shí)，叫＝-，即

82、左右半軸反方向等速轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)T為差速器殼受到的轉(zhuǎn)矩，T、T分別為轉(zhuǎn)速快的和轉(zhuǎn)速慢的半軸對(duì)差速器的反轉(zhuǎn)矩，T為差速器內(nèi)摩擦力矩，則根據(jù)力矩平衡有：</p><p><b>　　(2.2)</b></p><p><b>　　(2.3)</b></p><p>　　常以差速器鎖緊系數(shù)久來(lái)表征差速器的性能，K定義為K＝T／T，由以

83、上的幾個(gè)方程可以得出：</p><p><b>　　(2.4)</b></p><p><b>　　(2.5)</b></p><p>　　由上式可知，若不計(jì)差速器的內(nèi)摩擦力矩，即K=0，則普通錐齒輪差速器把從差速器殼傳人的轉(zhuǎn)矩平均分配給左右半軸；若計(jì)內(nèi)摩擦力矩，則轉(zhuǎn)速慢的半軸的轉(zhuǎn)矩T比轉(zhuǎn)速快的半軸的轉(zhuǎn)矩T大。慢、快轉(zhuǎn)半軸

84、的轉(zhuǎn)矩比為</p><p><b>　　(2.6)</b></p><p>　　Kd與系數(shù)K之間有：</p><p><b>　　(2.7)</b></p><p>　　普通鏈齒輪差速器的鎖緊系數(shù)K＝0.05—0.15，這說(shuō)明分配給左、右兩個(gè)半軸的轉(zhuǎn)矩大致相等。由汽車行駛理論可知，增大差速器的鎖緊系

85、數(shù)，可較好地利用左、右車輪 上的附著力，提高汽車通過(guò)性，所以現(xiàn)代汽車輪間高摩擦差速器的鎖緊系數(shù)一般為K= 0.33—0.67。</p><p>　　2.3 對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　2.3.1 行星齒輪數(shù)目的選擇</p><p>　　由于本次設(shè)計(jì)為大客車，根據(jù)載荷需要，選擇四個(gè)行星齒輪。</p><p>　

86、　2.3.2 行星齒輪球面半徑的確定</p><p>　　圓錐行星齒輪差速器的尺寸通常決定于行星齒輪背面的球面半徑，它就是行星齒輪的安裝尺寸，實(shí)際上代表了差速器圓錐齒輪的節(jié)錐距，在一定程度上表征了差速器的強(qiáng)度。</p><p>　　球面半徑可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定：</p><p><b>　　(2.8)</b></p><p

87、>　　式中 —行星齒輪的球面半徑系數(shù)，=2.52----2.99，對(duì)于四個(gè)行星齒輪的轎車和公路載貨汽車取小值；對(duì)于兩個(gè)行星齒輪的轎車以及越野車、礦用汽車取大值。因本車為大客車，所以本次設(shè)計(jì)取=2.99。</p><p>　　—計(jì)算轉(zhuǎn)矩，N.m。</p><p>　　確定后，即可根據(jù)下式預(yù)選其節(jié)錐距：</p><p>　　=0.99120=118mm

88、 (2.9)</p><p><b>　　初定為=0.99</b></p><p>　　2.3.3 行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)的選擇</p><p>　　為了得到較大的模數(shù)從而使齒輪有較高的強(qiáng)度，應(yīng)使行星齒輪的齒數(shù)盡量少，但一般不應(yīng)少于10。半軸齒輪的齒數(shù)采用14—25。</p>

89、<p>　　本次設(shè)計(jì)齒數(shù)分別定為10和16。</p><p>　　在任何圓錐行星齒輪差速器中，左、右半軸齒輪的齒數(shù)之和，必須能夠被行星齒輪的數(shù)目n所整除，否則將不能安裝，即應(yīng)滿足</p><p><b>　　(2.10)</b></p><p>　　所以本次設(shè)計(jì)符合要求。</p><p>　　2.3.4 差速

90、器圓錐齒輪模數(shù)及半軸齒輪節(jié)圓直徑的初步確定</p><p>　　初步求出行星齒輪和半軸齒輪的節(jié)錐角和：</p><p><b>　　(2.11)</b></p><p><b>　　(2.12)</b></p><p>　　式中Z1和Z2為行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)。</p><p&

91、gt;　　再根據(jù)下式初步求出圓錐齒輪的大端模數(shù)：</p><p><b>　　(2.13)</b></p><p>　　式中Ao，Z1，Z2在前面已經(jīng)初步確定。</p><p>　　算出模數(shù)后，節(jié)圓直徑d即可由下式求得：</p><p><b>　　(2.14)</b></p><

92、;p><b>　　(2.15)</b></p><p>　　2.3.5 壓力角</p><p>　　過(guò)去汽車差速器都采用壓力角為20，齒高系數(shù)為1的格里森制齒形，這種齒形規(guī)定的最少齒數(shù)是13。但在主減速器非常有限的空間內(nèi)，這樣多的齒數(shù)必定要減小模數(shù)，進(jìn)而降低強(qiáng)度，并帶來(lái)加工的困難。所以目前大都采用壓力角為2230’，齒高系數(shù)為0.8的齒形。某些重型貨車和礦用車

93、采用25的壓力角，以提高齒輪強(qiáng)度。所以本次設(shè)計(jì)選用壓力角為2230’的輪齒。</p><p>　　2.3.6 行星齒輪的軸孔長(zhǎng)度和孔徑</p><p>　　行星齒輪安裝孔與行星齒輪的軸名義直徑相同，而行星齒輪孔的深度L就是行星齒輪在其軸上的支承長(zhǎng)度。通常取</p><p><b>　　(2.16)</b></p><p&g

94、t;<b>　　(2.17)</b></p><p><b>　　(2.18)</b></p><p>　　式中　—差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩，N.m；</p><p><b>　　n—行星齒輪數(shù)；</b></p><p>　　l—行星齒輪支承面中點(diǎn)到錐頂?shù)木嚯x，mm。</p>

95、;<p>　　—支承面的許用擠壓應(yīng)力，取為69Mpa.</p><p>　　2.４ 差速器的幾何尺寸計(jì)算和強(qiáng)度分析</p><p>　　2.4.1 差速器的幾何尺寸計(jì)算</p><p>　　具體尺寸見(jiàn)下頁(yè)表格。</p><p>　　2.4.2 差速器的強(qiáng)度分析</p><p>　　只有當(dāng)汽車左右車輪

96、走過(guò)不同的路程，或一邊的車輪打滑時(shí)，差速器齒輪才有齒間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，齒面的接觸疲勞破壞一般不會(huì)發(fā)生，所以只進(jìn)行齒輪抗彎強(qiáng)度計(jì)算即可滿足要求。</p><p>　　表2.1 差速器直齒錐齒輪幾何尺寸計(jì)算用表</p><p>　　注：表中相關(guān)參數(shù)的取值見(jiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》</p><p><b>　　差速器強(qiáng)度計(jì)算</b></p><

97、;p>　　輪彎曲應(yīng)力： (2.19)</p><p>　　式中 —計(jì)算轉(zhuǎn)矩，按和分別求解；</p><p><b>　　n—行星齒輪數(shù)目；</b></p><p>　　J—綜合系數(shù)．按格里森公司提供的差速器直齒錐齒輪有關(guān)圖線查取；</p><p>　　Km、Ks

98、、Kv—核計(jì)算主減速器齒輪有關(guān)數(shù)值選取。</p><p>　　1、發(fā)動(dòng)機(jī)最大牽引力時(shí)差速器輪齒彎曲應(yīng)力為：</p><p><b>　　(2.20)</b></p><p>　　2、日常牽引力時(shí)差速器輪齒彎曲應(yīng)力為： </p><p>　　(2.21)

99、 </p><p>　　差速器齒輪彎曲應(yīng)力，按Tc計(jì)算時(shí)不大于980N/mm；按Tcf計(jì)算時(shí)不大于210N/mm。因此以上的數(shù)值都滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　2.5 CATIA建模</p><p><b>　　圖2.2 半軸齒輪</b&

100、gt;</p><p><b>　　圖2.3 行星齒輪</b></p><p><b>　　圖2.4 十字軸</b></p><p>　　圖2.5 差速器左殼</p><p>　　圖2.6 差速器右殼</p><p>　　圖2.6 差速器總成</p><p

101、>　　3 車輪傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1 概述</b></p><p>　　車輪傳動(dòng)裝置位于傳動(dòng)系末端，其基本功用是接受從差速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩并將其傳給車輪。對(duì)于非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋，車輪傳動(dòng)裝置的主要零件為半軸；對(duì)于斷開(kāi)式車橋，車輪傳動(dòng)裝置為萬(wàn)向傳動(dòng)裝置。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)選用非斷開(kāi)式車橋，故其車輪傳動(dòng)裝置主

102、要零件為半軸，下面主要介紹半軸的設(shè)計(jì)。</p><p>　　3.2 半軸的結(jié)構(gòu)型式</p><p>　　在非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋中，車輪傳動(dòng)裝置的主要部件是半軸。根據(jù)車輪端的支承方式不同，半軸型式可分為半浮式、3／4浮式和全浮式三種型式，如圖所示</p><p><b>　　圖3.1</b></p><p>　　半浮式半袖安裝

103、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是軸承裝在半軸套管的內(nèi)孔，并直接支承著半軸的外端，因而半袖要承受由路面對(duì)車輪的反力所引起的全部力和力矩，一般只用在輕型轎車和輕型貨車以及客車上。</p><p>　　3/4浮式半軸安裝結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是半袖的外端只用一個(gè)軸承裝在半軸套管的外端部，并直接支承著車輪的輪毅，該型式的半袖除承受轉(zhuǎn)矩之外，還要承受車輪側(cè)向力產(chǎn)生的彎矩，一般用在轎車和輕型貨車上。</p><p>　　全浮式半袖的安裝

104、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是半袖外端的凸緣用螺栓與輪轂相連接，而輪毅又由兩個(gè)圓錐滾子軸承支承在半軸套管上。理論上，此時(shí)半軸不承受由路面反力引起的徑向力和軸向力，而僅承受轉(zhuǎn)矩。但驅(qū)動(dòng)橋殼的變形、輪轂與差速器半軸齒輪的不同心以及半軸法蘭平面相對(duì)于其軸線不垂直等原因均可能引起半軸的彎曲變形，這類彎曲應(yīng)力一般為5—70N／M2。全浮式半袖廣泛用在中、重型貨車上。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)為貨車，因此應(yīng)選擇全浮式半軸。</p>

105、;<p>　　3.3 半軸的尺寸設(shè)計(jì)及校核</p><p>　　3.3.1 半軸的載荷計(jì)算</p><p>　　全浮式半軸除傳遞轉(zhuǎn)矩之外，其它的力和力矩均由橋殼承受，所以半軸的計(jì)算載荷可以按車輪的最大附著力矩計(jì)算：</p><p><b>　　(3 .1)</b></p><p>　　式中 —汽車總重

106、落在一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋上的靜負(fù)荷</p><p><b>　　—負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)；</b></p><p><b>　　—車輪滾動(dòng)半徑；</b></p><p>　　—附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取0.5。 </p><p>　　3.3.2 全浮式半軸桿部直徑可按下式初步選取：</p><p>&

107、lt;b>　　(3 .2)</b></p><p>　　式中 d—半軸直徑；</p><p><b>　　—半軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩；</b></p><p>　　K—直徑系數(shù)，取0.205—0.218，本次取0.21。</p><p>　　3.3.3 全浮式半軸的強(qiáng)度校核</p><p&g

108、t;　　半軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為：</p><p><b>　　(3. 3)</b></p><p>　　式中 —半軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力；</p><p><b>　　d—半軸直徑。</b></p><p>　　半軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力應(yīng)在500—700Mpa之間，故符合要求。</p><p>

109、;<b>　　半軸的扭轉(zhuǎn)角為 ：</b></p><p><b>　　(3 .4)</b></p><p>　　其中Ip為半軸斷面極慣性矩，</p><p><b>　　(3 .5)</b></p><p>　　式中 G——材料剪切彈性模量，查表為80Mpa；</p>

110、;<p>　　扭轉(zhuǎn)角應(yīng)在之間，故符合要求</p><p>　　3.4 半軸花鍵的選擇和強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　3.4.1 半軸花鍵的選擇</p><p>　　花鍵部分選用壓力角為的漸開(kāi)線花鍵，其摸數(shù)m=1.5；齒數(shù)z=41；工作齒高h(yuǎn)=1.5；平均直徑:61.125</p><p><b>　　工作長(zhǎng)度：&l

111、t;/b></p><p><b>　　(3 .7)</b></p><p>　　3.4.2 半軸花鍵的強(qiáng)度計(jì)算</p><p><b>　　(3 .8)</b></p><p>　　所以 故滿足要求</p><p><b&

112、gt;　　3.5 材料選擇</b></p><p>　　國(guó)產(chǎn)汽車半獨(dú)多采用40Cr和40MnB制造，但在不少的中、小型汽車上已采用40鋼或45鋼制造半軸。對(duì)這類半軸應(yīng)采用中頻淬火使半軸具有適當(dāng)?shù)挠不瘜?，并在表面上形成比較大的殘余壓應(yīng)力，從而大大提高半軸的抗扭強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度。 </p><p>　　3.6 CATIA建模</p><p>　　圖3.24

113、 驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.1 概述</b></p><p>　　驅(qū)動(dòng)橋殼為一個(gè)空心梁，它將汽車上的重力傳到車輪。并將作用在車輪上的牽引力、制動(dòng)力、側(cè)向力傳給懸架和車架。驅(qū)動(dòng)橋殼又是主減速器、差速器、半軸的裝配機(jī)體，制動(dòng)器底板或制動(dòng)鉗也固定在它的上面，所以驅(qū)動(dòng)橋殼還受到牽引或制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的反作用轉(zhuǎn)矩。驅(qū)動(dòng)橋殼應(yīng)滿足的主要要求是：保護(hù)傳動(dòng)系部件不被

114、損壞；質(zhì)量小而又具有足夠的強(qiáng)度；具有足夠的剛度，使最大相對(duì)靜彎曲變形不超過(guò)1.5mm/m，以保證主減速器齒輪正常嚙合，并不使半物產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力；具有密封性；結(jié)構(gòu)工藝性好，成本低、拆裝、保養(yǎng)、維修方便。</p><p>　　4.2 驅(qū)動(dòng)橋殼的型式 </p><p>　　驅(qū)動(dòng)橋殼大體可分為可分式、整體式和結(jié)合式三種型式。</p><p>　　可分式橋殼如圖所示．一般

115、由兩部分組成。兩部分通過(guò)螺栓連接為一體。每部分均有一個(gè)鑄件殼體，并在其中壓人一個(gè)軸管，油管與殼體用鉚釘連接?？煞质綐驓ぶ圃旃に嚭?jiǎn)單，主減速器軸承支承剛度好。但拆裝、調(diào)整、維修很不方使，橋殼的強(qiáng)度和剛度受到結(jié)構(gòu)的限制。該式橋殼用于輕型汽車上，現(xiàn)已很少采用。</p><p><b>　　圖4.1可分式橋殼</b></p><p>　　整體式橋殼的強(qiáng)度和剛度較大，主減速器拆

116、裝、調(diào)整方便。整體式橋殼控制造工藝方法的不同，又可分為沖壓焊接式、擴(kuò)張成形式和鑄造式三種。圖中所示的沖壓焊接式整體橋殼和擴(kuò)張成形式整體橋殼質(zhì)量小、材料利用率高，制造成本低，適于大量生產(chǎn)，廣泛用于轎車和中、小型貨車，另外也被有些重型貨車所采用。如圖所示的鑄造式整體橋殼的強(qiáng)度和剛度較大，但質(zhì)量大，加工面多，制造工藝復(fù)雜，多用于中、重型貨車。</p><p><b>　　圖4.2</b></

117、p><p>　　如圖所示的組合式橋殼是將兩根無(wú)縫鋼管制成的軸管壓入主減速器殼．再用塞焊方法焊成一體的。這種橋殼對(duì)從動(dòng)錐齒輪軸承有著較好的支承剛度，主減速器的裝配、調(diào)整也比可分式橋殼方便，然而加工精度要求較高。這種橋殼多用于轎車和輕型貨車中。 </p><p><b>　　圖4.3</b></p><p>　　根

118、據(jù)以上分析，本車適合鑄造式整體橋殼。</p><p>　　4.3 驅(qū)動(dòng)橋殼強(qiáng)度的計(jì)算</p><p>　　驅(qū)動(dòng)橋殼可視為一個(gè)梁，其受力分析如圖所示。橋殼的危險(xiǎn)斷面通常在鋼板彈簧座附近，而對(duì)于具有全浮式半軸的驅(qū)動(dòng)橋，橋殼端部的輪載軸承座根部也應(yīng)列為危險(xiǎn)斷面進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。</p><p>　　橋殼強(qiáng)度計(jì)算的載荷工況與前述半袖強(qiáng)度計(jì)算的三種載荷工況相同。</p&g

119、t;<p><b>　　圖4.4</b></p><p>　　設(shè)計(jì)尺寸：B=1860mm，L=1030mm，D=120mm，d =80mm</p><p><b>　　(4 .1)</b></p><p>　　4.3.1 牽引力或制動(dòng)力最大時(shí)： </p><p>　　垂直平面內(nèi)的彎矩

120、Mv：</p><p><b>　　(4 .2)</b></p><p>　　水平面內(nèi)的彎矩Mh：</p><p><b>　　(4 .3)</b></p><p><b>　　(4 .4)</b></p><p>　　抗彎截面系數(shù)：