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哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（畢業(yè)論文） I 摘 要 驅(qū) 動(dòng) 橋 作 為 汽 車 的 重 要 組 成 部 分 ， 它 的 性 能 的 好 壞 直 接 影 響 整 車 性 能 。 其一般由主減速器、差速器、半軸及橋殼四部分組成，基本功用是增大由傳動(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)所要求的差速功能；此外，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。此次設(shè)計(jì)先論述了驅(qū)動(dòng)橋的總體結(jié)構(gòu)， 在分析驅(qū)動(dòng)橋各部分結(jié)構(gòu)型式、發(fā)展過(guò)程及其以往形式的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，確 定了總體設(shè)計(jì)方案：采用整體式驅(qū)動(dòng)橋，主減速器的減速型式采用雙級(jí)減速器， 主減速器齒輪采用螺旋錐齒輪，差速器采用圓錐行星齒輪差速器，半軸采用全 浮式型式，橋殼采用鑄造整體式橋殼。此次設(shè)計(jì)中，主要完成了雙級(jí)減速器、 圓錐行星齒輪差速器、全浮式半軸的設(shè)計(jì)和橋殼的校核及材料選取等工作。 關(guān) 鍵 字 ： 驅(qū) 動(dòng) 橋 、 雙 級(jí) 主 減 速 器 、 弧 齒 錐 齒 輪 、 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（畢業(yè)論文） II ABSTRACT Driving axle assembly is one of the important vehicle carrying pieces and can directly impact on the whole vehicles performance and its effective life. Driving Axle is consisted of Main Decelerator, Differential Mechanism, Half Shaft and Axle Housing. The basic function of Driving Axle is to increase the torque transmitted by Drive Shaft or directly transmitted by Gearbox, then distributes it to left and right wheel, and make these two wheels have the differential function which is required in Automobile Driving Kinematics; besides, the Driving Axle must also stand the lead hangs down strength, the longitudinal force and the transverse force acted on the road surface, the frame or the compartment lead.The configuration of the Driving Axle is introduced in the thesis at first. On the basis of the analysis of the structure and the developing process of Driving Axle, the design adopted the Integral Driving Axle, Double Reduction Gear for Main Decelerators deceleration form, Spiral Bevel Gear for Main Decelerators gear, Full Floating for Axle and Casting Integral Axle Housing for Axle Housing. In the design, we accomplished the design for Double Reduction Gear, tapered Planetary Gear Differential Mechanism, Full Floating Axle, the checking of Axle Housing and the election of the material and so on. Key words: Driving Axle；Double Main Decelerator；S ingle Reduction Final Drive 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（畢業(yè)論文） III 目 錄 摘 要 .I ABSTRACT.II 目 錄 .III 第 1 章 緒 論 .1 1.1 選題的目的和意義 .1 1.2 研究現(xiàn)狀 .1 1.2.1 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀 .1 1.2.2 國(guó)外現(xiàn)狀 .2 第 2 章 驅(qū) 動(dòng) 橋 結(jié) 構(gòu) 方 案 分 析 .4 第 3 章 主 減 速 器 設(shè) 計(jì) .5 3.1 主 減 速 器 的 結(jié) 構(gòu) 形 式 .5 3.1.1 主 減 速 器 的 齒 輪 類 型 .5 3.1.2 主 減 速 器 的 減 速 形 式 .5 3.1.3 主 減 速 器 主 ， 從 動(dòng) 錐 齒 輪 的 支 承 形 式 .5 3.2 主 減 速 器 的 基 本 參 數(shù) 選 擇 與 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 .6 3.2.1 主 減 速 器 計(jì) 算 載 荷 的 確 定 .6 3.2.2 主 減 速 器 基 本 參 數(shù) 的 選 擇 .8 3.2.3 主 減 速 器 圓 弧 錐 齒 輪 的 幾 何 尺 寸 計(jì) 算 .10 3.2.4 主 減 速 器 圓 弧 錐 齒 輪 的 強(qiáng) 度 計(jì) 算 .10 3.2.5 主 減 速 器 齒 輪 的 材 料 及 熱 處 理 .14 3.2.6 主 減 速 器 軸 承 的 計(jì) 算 .15 第 4 章 差 速 器 設(shè) 計(jì) .22 4.1 對(duì) 稱 式 圓 錐 行 星 齒 輪 差 速 器 的 差 速 原 理 .22 4.2 對(duì) 稱 式 圓 錐 行 星 齒 輪 差 速 器 的 結(jié) 構(gòu) .23 4.3 對(duì) 稱 式 圓 錐 行 星 齒 輪 差 速 器 的 設(shè) 計(jì) .24 4.3.1 差 速 器 齒 輪 的 基 本 參 數(shù) 的 選 擇 .24 4.3.2 差 速 器 齒 輪 的 幾 何 計(jì) 算 .26 4.3.3 差 速 器 齒 輪 的 強(qiáng) 度 計(jì) 算 .26 第 5 章 驅(qū) 動(dòng) 半 軸 的 設(shè) 計(jì) .28 5.1 全 浮 式 半 軸 計(jì) 算 載 荷 的 確 定 .28 5.2 全 浮 式 半 軸 的 桿 部 直 徑 的 初 選 .29 5.3 全 浮 式 半 軸 的 強(qiáng) 度 計(jì) 算 .29 5.4 半 軸 花 鍵 的 強(qiáng) 度 計(jì) 算 .30 第 6 章 驅(qū) 動(dòng) 橋 殼 的 設(shè) 計(jì) .31 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（畢業(yè)論文） IV 6.1 鑄 造 整 體 式 橋 殼 的 結(jié) 構(gòu) .31 6.2 橋 殼 的 受 力 分 析 與 強(qiáng) 度 計(jì) 算 .32 6.2.1 橋 殼 的 靜 彎 曲 應(yīng) 力 計(jì) 算 .32 6.2.2 在 不 平 路 面 沖 擊 載 荷 作 用 下 的 橋 殼 強(qiáng) 度 計(jì) 算 .35 6.2.3 汽 車 以 最 大 牽 引 力 行 駛 時(shí) 的 橋 殼 強(qiáng) 度 計(jì) 算 .35 結(jié) 論 .38 致 謝 .39 參 考 文 獻(xiàn) .40 附 錄 .41 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1 章 緒 論 1.1 選題的目的和意義 驅(qū)動(dòng)橋作為汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中的主要部件,實(shí)現(xiàn)著減速增扭,改變傳動(dòng)方向, 實(shí)現(xiàn)差速的作用；驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)的知識(shí)比較廣，有利于鍛煉學(xué)生的能力。隨著 汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，車型的多樣化、個(gè)性化已經(jīng)成為發(fā)展趨勢(shì)。驅(qū)動(dòng)橋性 能直接影響整車的性能和有效使用壽命。一般由橋殼、主減速器、差速器和 半殼等元件組成，結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，承載著汽車的滿載簧荷重及地面經(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(dòng)橋還傳遞著傳動(dòng)系中的最大轉(zhuǎn)矩，橋殼還承受著反作用力矩。汽 車驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)型式和設(shè)計(jì)參數(shù)除對(duì)汽車的可靠性與耐久性有重要影響外，也 對(duì)汽車的行駛性能如動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、平順性、通過(guò)性、機(jī)動(dòng)性和操動(dòng)穩(wěn)定 性等有直接影響。通過(guò)重型貨車驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì),鍛煉學(xué)生獨(dú)立的思考問(wèn)題和解 決問(wèn)題的能力,同時(shí)鍛煉學(xué)生掌握驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)的步驟和過(guò)程,鍛煉學(xué)生查閱工 具書(shū)的能力和自學(xué)能力.培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和工作能力.隨著汽車工業(yè) 的發(fā)展及汽車技術(shù)的提高，驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)，制造工藝都在日益完善。驅(qū)動(dòng)橋 也和其他汽車總成一樣，除了廣泛采用新技術(shù)外，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中日益朝著 “零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化、產(chǎn)品系列化”的方向發(fā)展及生產(chǎn)方式達(dá)到驅(qū)動(dòng) 橋產(chǎn)品的系列化或變型的目的，通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)可以更好的學(xué)習(xí)并掌握 現(xiàn)代汽車與機(jī)械設(shè)計(jì)的全面知識(shí)和技能。因此，此題目的設(shè)計(jì)尤為重要。 1.2 研究現(xiàn)狀 1.2.1 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀 我國(guó)驅(qū)動(dòng)橋制造企業(yè)的開(kāi)發(fā)模式主要由測(cè)繪、引進(jìn)、自主開(kāi)發(fā)三種組成。 主要存在技術(shù)含量低，開(kāi)發(fā)模式落后，技術(shù)創(chuàng)新力不夠，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)應(yīng) 用少等問(wèn)題。國(guó)內(nèi)的大多數(shù)中小企業(yè)中，測(cè)繪市場(chǎng)銷路較好的產(chǎn)品是它們的 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 主要開(kāi)發(fā)模式。特別是一些小型企業(yè)或民營(yíng)企業(yè)由于自身的技術(shù)含量低，開(kāi) 發(fā)資金的不足，專門(mén)測(cè)繪、仿制市場(chǎng)上銷售較旺的汽車的車橋售往我國(guó)不健 全的配件市場(chǎng)。這種開(kāi)發(fā)模式是無(wú)法從根本上提高我國(guó)驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)品開(kāi)發(fā)水平 的。中國(guó)驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中存在許多問(wèn)題，許多情況不容樂(lè)觀，如產(chǎn)業(yè) 結(jié)構(gòu)不合理、產(chǎn)業(yè)集中于勞動(dòng)力密集型產(chǎn)品；技術(shù)密集型產(chǎn)品明顯落后于發(fā) 達(dá)工業(yè)國(guó)家；生產(chǎn)要素決定性作用正在削弱；產(chǎn)業(yè)能源消耗大、產(chǎn)出率低、 環(huán)境污染嚴(yán)重、對(duì)自然資源破壞力大；企業(yè)總體規(guī)模偏小、技術(shù)創(chuàng)新能力薄 弱、管理水平落后等。我國(guó)汽車驅(qū)動(dòng)橋的研究設(shè)計(jì)與世界先進(jìn)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)技 術(shù)還有一定的差距，我國(guó)車橋制造業(yè)雖然有一些成果，但都是在引進(jìn)國(guó)外技 術(shù)、仿制、再加上自己改進(jìn)的基礎(chǔ)上了取得的。個(gè)別比較有實(shí)力的企業(yè)，雖 有自己獨(dú)立的研發(fā)機(jī)構(gòu)但都處于發(fā)展的初期。我國(guó)驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)業(yè)正處在發(fā)展階 段，在科技迅速發(fā)展的推動(dòng)下，高新技術(shù)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用和推廣，各種國(guó) 外汽車新技術(shù)的引進(jìn)，研究團(tuán)隊(duì)自身研發(fā)能力的提高，我國(guó)的驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)和 制造會(huì)逐漸發(fā)展起來(lái)，并跟上世界先進(jìn)的汽車零部件設(shè)計(jì)制造技術(shù)水平。 1.2.2 國(guó)外現(xiàn)狀 國(guó)外驅(qū)動(dòng)橋主要采用模塊化技術(shù)和模態(tài)分析進(jìn)行驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)分析，模塊化 設(shè)計(jì)是對(duì)在一定范圍內(nèi)的不同功能或相同功能不同性能、不同規(guī)格的機(jī)械產(chǎn) 品進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上,劃分并設(shè)計(jì)出一系列功能模塊,然后通過(guò)模塊的選 擇和組合構(gòu)成不同產(chǎn)品的一種設(shè)計(jì)方法. 以 DANA 為代表的意大利企業(yè)多已采 用了該類設(shè)計(jì)方法, 模態(tài)分析是對(duì)工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)分析研究的最先進(jìn)的現(xiàn) 代方法與手段之一。它可以定義為對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的解析分析(有限元分析) 和實(shí)驗(yàn)分析(實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析)，其結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性用模態(tài)參數(shù)來(lái)表征。模態(tài)分析 技術(shù)的特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)是在對(duì)系統(tǒng)做動(dòng)力學(xué)分析時(shí)，用模態(tài)坐標(biāo)代替物理學(xué)坐標(biāo)， 從而可大大壓縮系統(tǒng)分析的自由度數(shù)目，分析精度較高。 優(yōu)點(diǎn)是減少設(shè)計(jì)及工裝制造的投入, 減少了零件種類, 提高規(guī)模生產(chǎn)程度, 降低制造費(fèi)用, 提高市場(chǎng)響應(yīng)速度等。國(guó)外企業(yè)位減少驅(qū)動(dòng)橋的振動(dòng)特性， 對(duì)驅(qū)動(dòng)橋進(jìn)行模態(tài)分析，調(diào)整驅(qū)動(dòng)橋的強(qiáng)度，改善整車的舒適性和平順性。 20 世紀(jì) 60 年代以來(lái)，由于電子計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，有限元法在工程上獲得 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 了廣泛應(yīng)用。有限元法不需要對(duì)所分析的結(jié)構(gòu)進(jìn)行嚴(yán)格的簡(jiǎn)化，既可以考慮 各種計(jì)算要求和條件，也可以計(jì)算各種工況，而且計(jì)算精度高。有限元法將 具有無(wú)限個(gè)自由度的連續(xù)體離散為有限個(gè)自由度的單元集合體，使問(wèn)題簡(jiǎn)化 為適合于數(shù)值解法的問(wèn)題。只要確定了單元的力學(xué)特性，就可以按照結(jié)構(gòu)分 析的方法求解，使分析過(guò)程大為簡(jiǎn)化，配以計(jì)算機(jī)就可以解決許多解析法無(wú) 法解決的復(fù)雜工程問(wèn)題。目前，有限元法己經(jīng)成為求解數(shù)學(xué)、物理、力學(xué)以 及工程問(wèn)題的一種有效的數(shù)值方法，也為驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)有力的工具。 驅(qū)動(dòng)橋的參數(shù)化設(shè)計(jì)，參數(shù)化設(shè)計(jì)是指設(shè)計(jì)對(duì)象模型的尺寸用變量及其關(guān)系 表示，而不需要確定具體數(shù)值，是 CAD 技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中提出的課題，它不 僅可使 CAD 系統(tǒng)具有交互式繪圖功能，還具有自動(dòng)繪圖的功能。目前它是 CAD 技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)重要的、且待進(jìn)一步研究的課題。利用參數(shù)化設(shè) 計(jì)手段開(kāi)發(fā)的專用產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)，可使設(shè)計(jì)人員從大量繁重而瑣碎的繪圖工 作中解脫出來(lái)，可以大大提高設(shè)計(jì)速度，并減少信息的存儲(chǔ)量。未來(lái)的驅(qū)動(dòng) 橋智能化控制系統(tǒng)已經(jīng)在汽車業(yè)得到了快速發(fā)展，現(xiàn)代汽車上使用的制動(dòng)防 抱死控制、電子穩(wěn)定控制裝置、驅(qū)動(dòng)力控制系統(tǒng)等系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)力控制系統(tǒng)通 過(guò)控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和汽車的制動(dòng)系統(tǒng)等手段來(lái)控制驅(qū)動(dòng)力，即在汽車起步， 加速時(shí)減少驅(qū)動(dòng)力,防止驅(qū)動(dòng)力超過(guò)輪胎與路面的附著力而導(dǎo)致車輪空轉(zhuǎn)打滑， 保持最佳的驅(qū)動(dòng)力,改善汽車的方向穩(wěn)定性和操縱性。另外，汽車電子控制系 統(tǒng)和總線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的迅速發(fā)展，如線控?fù)Q擋、線控轉(zhuǎn)向、線控制動(dòng)等的研究 開(kāi)發(fā)。概念車底盤(pán)滑板結(jié)構(gòu)就是總線控制、燃料電池驅(qū)動(dòng)的，加上不同形 狀車身的轎車，現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始啟動(dòng)，通用公司宣傳，這種車有可能在未來(lái) 10 年上市。當(dāng)線控這一目標(biāo)實(shí)現(xiàn)時(shí)，汽車將是一種完全的高新技術(shù)產(chǎn)品，發(fā)動(dòng) 機(jī)、變速器、傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)橋、轉(zhuǎn)向機(jī)全都不見(jiàn)了，當(dāng)然四個(gè)輪子還是要的。 到那時(shí)，汽車就可以說(shuō)是一臺(tái)裝在輪子上的計(jì)算機(jī)了。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第 2 章 驅(qū) 動(dòng) 橋 結(jié) 構(gòu) 方 案 分 析 由 于 要 求 設(shè) 計(jì) 的 是 5 噸 級(jí) 的 后 驅(qū) 動(dòng) 橋 ， 要 設(shè) 計(jì) 這 樣 一 個(gè) 級(jí) 別 的 驅(qū) 動(dòng) 橋 ， 一 般 選 用 非 斷 開(kāi) 式 結(jié) 構(gòu) 以 與 非 獨(dú) 立 懸 架 相 適 應(yīng) ， 該 種 形 式 的 驅(qū) 動(dòng) 橋 的 橋 殼 是 一 根 支 撐 在 左 右 驅(qū) 動(dòng) 車 輪 的 剛 性 空 心 梁 ， 一 般 是 鑄 造 或 鋼 板 沖 壓 而 成 ， 主 減 速 器 ， 差 速 器 和 半 軸 等 所 有 傳 動(dòng) 件 都 裝 在 其 中 ， 此 時(shí) 驅(qū) 動(dòng) 橋 ， 驅(qū) 動(dòng) 車 輪 都 屬 于 簧 下 質(zhì) 量 。 中 央 雙 級(jí) 驅(qū) 動(dòng) 橋 。 在 國(guó) 內(nèi) 目 前 的 市 場(chǎng) 上 ， 中 央 雙 級(jí) 驅(qū) 動(dòng) 橋 主 要 有 2 種 類 型 ： 一 類 如 伊 頓 系 列 產(chǎn) 品 ， 事 先 就 在 單 級(jí) 減 速 器 中 預(yù) 留 好 空 間 ， 當(dāng) 要 求 增 大 牽 引 力 與 速 比 時(shí) ， 可 裝 入 圓 柱 行 星 齒 輪 減 速 機(jī) 構(gòu) ， 將 原 中 央 單 級(jí) 改 成 中 央 雙 級(jí) 驅(qū) 動(dòng) 橋 ， 這 種 改 制 程 度 高 ， 橋 殼 、 主 減 速 器 等 均 可 通 用 ， 錐 齒 輪 直 徑 不 變 ； 另 一 類 如 洛 克 威 爾 系 列 產(chǎn) 品 ， 當(dāng) 要 增 大 牽 引 力 與 速 比 時(shí) ， 需 要 改 制 第 一 級(jí) 傘 齒 輪 后 ， 再 裝 入 第 二 級(jí) 圓 柱 直 齒 輪 或 斜 齒 輪 ， 變 成 要 求 的 中 央 雙 級(jí) 驅(qū) 動(dòng) 橋 ， 這 時(shí) 橋 殼 可 通 用 ， 主 減 速 器 不 通 用 ， 錐 齒 輪 有 2 個(gè) 規(guī) 格 。 由 于 上 述 中 央 雙 級(jí) 減 速 橋 均 是 在 中 央 單 級(jí) 橋 的 速 比 超 出 一 定 數(shù) 值 或 牽 引 總 質(zhì) 量 較 大 時(shí) ， 作 為 系 列 產(chǎn) 品 而 派 生 出 來(lái) 的 一 種 型 號(hào) ， 它 們 很 難 變 型 為 前 驅(qū) 動(dòng) 橋 ， 使 用 受 一 定 限 制 ； 因 此 ， 綜 合 來(lái) 說(shuō) ， 雙 級(jí) 減 速 橋 一 般 均 不 作 為 一 種 基 本 型 驅(qū) 動(dòng) 橋 來(lái) 發(fā) 展 ， 而 是 作 為 某 一 特 殊 考 慮 而 派 生 出 來(lái) 的 驅(qū) 動(dòng) 橋 存 在 。 如 圖 2-1 解 放 驅(qū) 動(dòng) 橋 為 中 國(guó) 最 早 的 雙 級(jí) 主 減 速 器 驅(qū) 動(dòng) 橋 。4 圖 2-1 解放 CA1091 型驅(qū)動(dòng)橋 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 第 3 章 主 減 速 器 設(shè) 計(jì) 3.1 主 減 速 器 的 結(jié) 構(gòu) 形 式 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(dòng) 齒 輪 和 從 動(dòng) 齒 輪 的 安 置 方 法 以 及 減 速 形 式 的 不 同 而 異 。 3.1.1 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 弧 齒 錐 齒 輪 傳 動(dòng) ， 其 特 點(diǎn) 是 主 、 從 動(dòng) 齒 輪 的 軸 線 垂 直 交 于 一 點(diǎn) 。 由 于 輪 齒 端 面 重 疊 的 影 響 ， 至 少 有 兩 個(gè) 以 上 的 輪 齒 同 時(shí) 嚙 合 ， 因 此 可 以 承 受 較 大 的 負(fù) 荷 ， 加 之 其 輪 齒 不 是 在 齒 的 全 長(zhǎng) 上 同 時(shí) 嚙 合 ， 而 是 逐 漸 有 齒 的 一 端 連 續(xù) 而 平 穩(wěn) 的 地 轉(zhuǎn) 向 另 一 端 ， 所 以 工 作 平 穩(wěn) ， 噪 聲 和 振 動(dòng) 小 。 而 弧 齒 錐 齒 輪 還 存 在 一 些 缺 點(diǎn) ， 比 如 對(duì) 嚙 合 精 度 比 較 敏 感 ， 齒 輪 副 的 錐 頂 稍 有 不 吻 合 就 會(huì) 使 工 作 條 件 急 劇 變 壞 ， 并 加 劇 齒 輪 的 磨 損 和 使 噪 聲 增 大 ； 但 是 當(dāng) 主 傳 動(dòng) 比 一 定 時(shí) ， 主 動(dòng) 齒 輪 尺 寸 相 同 時(shí) ， 雙 曲 面 齒 輪 比 相 應(yīng) 的 弧 齒 錐 齒 輪 小 ， 從 而 可 以 得 到 更 大 的 離 地 間 隙 ， 有 利 于 實(shí) 現(xiàn) 汽 車 的 總 體 布 置 。 另 外 ， 弧 齒 錐 齒 輪 與 雙 曲 面 錐 齒 輪 相 比 ， 具 有 較 高 的 傳 動(dòng) 效 率 ， 可 達(dá) 99%。 3.1.2 主 減 速 器 的 減 速 形 式 目 前 重 型 汽 車 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 向 低 速 大 扭 矩 發(fā) 展 的 趨 勢(shì) 使 得 驅(qū) 動(dòng) 橋 的 傳 動(dòng) 比 向 小 速 比 發(fā) 展 ； 隨 著 公 路 狀 況 的 改 善 ， 特 別 是 高 速 公 路 的 迅 猛 發(fā) 展 ， 許 多 重 型 汽 車 使 用 條 件 對(duì) 汽 車 通 過(guò) 性 的 要 求 降 低 ， 因 此 ， 重 型 汽 車 產(chǎn) 品 不 必 像 過(guò) 去 一 樣 ， 采 用 復(fù) 雜 的 結(jié) 構(gòu) 提 高 其 的 通 過(guò) 性 ； 與 帶 輪 邊 減 速 器 的 驅(qū) 動(dòng) 橋 相 比 ， 由 于 產(chǎn) 品 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 化 ， 雙 級(jí) 減 速 驅(qū) 動(dòng) 橋 機(jī) 械 傳 動(dòng) 效 率 提 高 ， 易 損 件 減 少 ， 可 靠 性 增 加 。 3.1.3 主 減 速 器 主 ， 從 動(dòng) 錐 齒 輪 的 支 承 形 式 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 作 為 一 個(gè) 5 噸 級(jí) 的 驅(qū) 動(dòng) 橋 ， 傳 動(dòng) 的 轉(zhuǎn) 矩 不 是 很 大 ， 所 以 主 動(dòng) 錐 齒 輪 采 用 懸 臂 式 支 承 。 齒 輪 以 其 齒 輪 大 端 一 側(cè) 的 軸 頸 懸 臂 式 地 支 持 與 一 對(duì) 軸 承 的 外 側(cè) 。 主 減 速 器 從 動(dòng) 錐 齒 輪 的 支 承 剛 度 依 軸 承 的 型 式 、 支 承 間 的 距 離 和 載 荷 在 軸 承 之 間 的 分 布 即 載 荷 離 兩 端 軸 承 支 承 中 心 間 的 距 離 之 比 例 而 定 。 為 了 使 從 動(dòng) 錐 齒 輪 背 面 的 支 承 凸 緣 有 足 夠 的 位 置 設(shè) 置 加 強(qiáng) 筋 及 增 強(qiáng) 支 承 的 穩(wěn) 定 性 ， 距 離 應(yīng) 不 小 于 從 動(dòng) 錐 齒 輪 節(jié) 圓 直 徑 的 70%。 兩 端 支 承 多 采 用 圓 錐 滾 子 軸 承 ， 安 裝 時(shí) 應(yīng) 使 他 們 的 圓 錐 滾 子 大 端 朝 內(nèi) 相 向 ， 小 端 朝 外 相 背 。 3.2 主 減 速 器 的 基 本 參 數(shù) 選 擇 與 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 3.2.1 主 減 速 器 計(jì) 算 載 荷 的 確 定 3.2.1.1 按 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 最 大 轉(zhuǎn) 矩 和 最 低 擋 傳 動(dòng) 比 確 定 從 動(dòng) 錐 齒 輪 的 計(jì) 算 轉(zhuǎn) 矩 （ 3-1）nKiTToLec /maxmN 式 中 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 至 所 計(jì) 算 的 主 減 速 器 從 動(dòng) 錐 齒 輪 之 間 的 傳 動(dòng) 系 的 最 低TLi 擋 傳 動(dòng) 比 ， 在 此 取 6.24， 此 數(shù) 據(jù) 此 參 解 放 CA141 車 型 ； 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 的 輸 出 的 最 大 轉(zhuǎn) 矩 ， 此 數(shù) 據(jù) 參 考 解 放 CA141 車 型 在maxe 此 取 380 ；mN 傳 動(dòng) 系 上 傳 動(dòng) 部 分 的 傳 動(dòng) 效 率 ， 在 此 取 0.9；T 該 汽 車 的 驅(qū) 動(dòng) 橋 數(shù) 目 在 此 取 1；n 由 于 猛 結(jié) 合 離 合 器 而 產(chǎn) 生 沖 擊 載 荷 時(shí) 的 超 載 系 數(shù) ， 對(duì) 于 一 般oK 的 載 貨 汽 車 ， 礦 用 汽 車 和 越 野 汽 車 以 及 液 力 傳 動(dòng) 及 自 動(dòng) 變 速 器 的 各 類 汽 車 取 =1.0， 當(dāng) 性 能 系 數(shù) 0 時(shí) 可 取 =2.0；oKpfoK 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 （ 3- 16Tgm0.95 0. Tgm.195-6eaxeaeax當(dāng)當(dāng)pf 2） 汽 車 滿 載 時(shí) 的 總 質(zhì) 量 在 此 取 20000 ；a gK 所 以 0.195 =25.6616 ， 即 =1.0。 由 以 上 各 參 數(shù) 可 求380o Tce = =2134.08Tce9.46mN 3.2.1.2 按 驅(qū) 動(dòng) 輪 打 滑 轉(zhuǎn) 矩 確 定 從 動(dòng) 錐 齒 輪 的 計(jì) 算 轉(zhuǎn) 矩 （ 3-3）LBriGTcs/2 式 中 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 ， 預(yù) 設(shè) 后 橋 所2 承 載 5474N 的 負(fù) 荷 ; 輪 胎 對(duì) 地 面 的 附 著 系 數(shù) ， 對(duì) 于 安 裝 一 般 輪 胎 的 公 路 用 車 ， 取 =0.85； 對(duì) 于 越 野 汽 車 取 1.0； 對(duì) 于 安 裝 有 專 門(mén) 的 防 滑 寬 輪 胎 的 高 級(jí) 轎 車 ， 計(jì) 算 時(shí) 可 取 1.25; 車 輪 的 滾 動(dòng) 半 徑 ， 在 此 選 用 輪 胎 型 號(hào) 為 8.25-20， 滾 動(dòng) 半 徑 為 r 0.46m； ， 分 別 為 所 計(jì) 算 的 主 減 速 器 從 動(dòng) 錐 齒 輪 到 驅(qū) 動(dòng) 車 輪 之 間 的LBi 傳 動(dòng) 效 率 和 傳 動(dòng) 比 ， 取 0.95， 由 于 沒(méi) 有 輪 邊 減 速 器LB 取 1.0LBi 所 以 = =3493.4rcsGT/2 .95684mN 3.2.1.3 按 汽 車 日 常 行 駛 平 均 轉(zhuǎn) 矩 確 定 從 動(dòng) 錐 齒 輪 的 計(jì) 算 轉(zhuǎn) 矩 對(duì) 于 公 路 車 輛 來(lái) 說(shuō) ， 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(lái) 確 定 ： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 （ 3-4）mN )( PHRLBrTacf ffniG 式 中 汽 車 滿 載 時(shí) 的 總 重 量 ， 參 考 解 放 CA141 車 型 在 此 取a 9310N； 所 牽 引 的 掛 車 滿 載 時(shí) 總 重 量 ， N， 但 僅 用 于 牽 引 車 的 計(jì) 算 ；TG 道 路 滾 動(dòng) 阻 力 系 數(shù) ， 對(duì) 于 載 貨 汽 車 可 取 0.0150.020； 在 此 取Rf 0.015 汽 車 正 常 行 駛 時(shí) 的 平 均 爬 坡 能 力 系 數(shù) ， 對(duì) 于 載 貨 汽 車 可 取Hf 0.050.09 在 此 取 0.05 汽 車 的 性 能 系 數(shù) 在 此 取 0；pf ， ， n見(jiàn) 式 （ 3-1） ， （ 3-3） 下 的 說(shuō) 明 。LBi 所 以 )(PHRLBrTacf ffiG = =2807.895.01.1960483mN 式 （ 3-1） 式 （ 3-4） 參 考 汽 車 車 橋 設(shè) 計(jì) 式 （ 3-10） 式 （ 3-12） 。 3.2.2 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(dòng) 齒 輪 的 齒 數(shù) 、 從 動(dòng) 錐 齒 輪 大 端 分 度 圓 直 徑 、 端 面 模 數(shù) 、 主 從 動(dòng) 齒 輪 齒 面 寬 、 中 點(diǎn) 螺 旋 角 、 法 向2Dtm 壓 力 角 等 。 3.2.2.1 主 減 速 器 主 、 從 動(dòng) 錐 齒 輪 及 圓 柱 齒 輪 齒 數(shù) 選 擇 主 、 從 動(dòng) 錐 齒 輪 齒 數(shù) 時(shí) 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) 。1z2 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(dòng) 齒 輪 齒 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 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(duì) 于 貨 車 一 般 不 小 于1z 6。 4） 主 傳 動(dòng) 比 較 大 時(shí) ， 盡 量 取 得 小 一 些 ， 以 便 得 到 滿 意 的 離 地 間 隙 。0i1z 5） 對(duì) 于 不 同 的 主 傳 動(dòng) 比 ， 和 應(yīng) 有 適 宜 的 搭 配 ， 而 對(duì) 于 普 通 雙 級(jí) 主1z2 減 速 器 來(lái) 說(shuō) ， 由 于 第 一 級(jí) 的 減 速 比 比 第 二 級(jí) 小 些 ， 這 時(shí) ， 第 一 級(jí) 主 動(dòng)0i02i 錐 齒 輪 的 齒 數(shù) 可 選 得 交 大 ， 約 在 9 15 范 圍 內(nèi) 。 第 二 級(jí) 圓 柱 齒 輪 傳 動(dòng) 的1z 齒 數(shù) 和 可 選 在 68 10 的 范 圍 內(nèi) 。 根 據(jù) 以 上 要 求 參 考 汽 車 車 橋 設(shè) 計(jì) 中 表 3-12 表 3-13 取 =11 z =25 =13 =49 zzz 3.2.2.2 從 動(dòng) 錐 齒 輪 大 端 分 度 圓 直 徑 和 端 面 模 數(shù) 可 根 據(jù) 經(jīng) 驗(yàn) 公 式 初 選 ， 即D （ 3-5）322cDTK 直 徑 系 數(shù) ， 一 般 取 13.0 16.02DK 從 動(dòng) 錐 齒 輪 的 計(jì) 算 轉(zhuǎn) 矩 ， ， 為 Tce 和 Tcs 中 的 較 小 者Tc mN 所 以 =（ 13.0 16.0） =（ 167 205）2324 初 選 =180 則 = / =180/25=7.2 ， 參 考 機(jī) 械 設(shè) 計(jì)mt2Dz 手 冊(cè) 表 23.4-3 中 選 取 8 則 =184t m 根 據(jù) = 來(lái) 校 核 =8 選 取 的 是 否 合 適 ， 其 中 =（ 0.3 0.4） 。tcmTKs mK 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 此 處 ， =（ 0.3 0.4） =（ 7.7 10.2） ， 因 此 滿 足 校 核 。tm321 3.2.2.3 主 ， 從 動(dòng) 錐 齒 輪 齒 面 寬 對(duì) 于 從 動(dòng) 錐 齒 輪 齒 面 寬 ， 推 薦 不 大 于 節(jié) 錐 的 0.3 倍 ， 即2b2A ， 而 且 應(yīng) 滿 足 ， 對(duì) 于 汽 車 主 減 速 器 圓 弧 齒 輪 推 薦 采 用 ：22.0Ab2btm10 =0.155 184=28.5 在 此 取 2922.Dmm 一 般 習(xí) 慣 使 錐 齒 輪 的 小 齒 輪 齒 面 寬 比 大 齒 輪 稍 大 ， 使 其 在 大 齒 輪 齒 面 兩 端 都 超 出 一 些 ， 通 常 小 齒 輪 的 齒 面 加 大 10%較 為 合 適 ， 在 此 取 =32 。1bm 3.2.2.4 中 點(diǎn) 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(diǎn) 螺 旋 角 是 相 等 的 ， 選 時(shí) 應(yīng) 考 慮 它 對(duì) 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(shí) 嚙 合 的 齒 越 多 ， 傳 動(dòng) 越 平 穩(wěn) ， 噪 聲 越 低 ， 而 且 輪 齒 的 強(qiáng) 度 越 高 ， 應(yīng) 不 小 于 1.25， 在 1.5 2.0 時(shí) 效 果 最 好 ， 但 過(guò) 大 ， 會(huì) 導(dǎo) 致 軸 向 力 增 大 。 小 的 值 以 防 止 軸 向 力 過(guò) 大 ， 通 常 取 37.4。 3.2.2.5 螺 旋 方 向 主 、 從 動(dòng) 錐 齒 輪 的 螺 旋 方 向 是 相 反 的 。 螺 旋 方 向 與 錐 齒 輪 的 旋 轉(zhuǎn) 方 向 影 響 其 所 受 的 軸 向 力 的 方 向 ， 當(dāng) 變 速 器 掛 前 進(jìn) 擋 時(shí) ， 應(yīng) 使 主 動(dòng) 錐 齒 輪 的 軸 向 力 離 開(kāi) 錐 頂 方 向 ， 這 樣 可 使 主 、 從 動(dòng) 齒 輪 有 分 離 的 趨 勢(shì) ， 防 止 輪 齒 因 卡 死 而 損 壞 。 所 以 主 動(dòng) 錐 齒 輪 選 擇 為 左 旋 ， 從 錐 頂 看 為 逆 時(shí) 針 運(yùn) 動(dòng) ， 這 樣 從 動(dòng) 錐 齒 輪 為 右 旋 ， 從 錐 頂 看 為 順 時(shí) 針 ， 驅(qū) 動(dòng) 汽 車 前 進(jìn) 。 3.2.2.6 法 向 壓 力 角 加 大 壓 力 角 可 以 提 高 齒 輪 的 強(qiáng) 度 ， 減 少 齒 輪 不 產(chǎn) 生 根 切 的 最 小 齒 數(shù) ， 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 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(guò) 小 ， 并 使 齒 輪 的 端 面 重 疊 系 數(shù) 下 降 ， 中 型 載 貨 汽 車 可 選 用 20的 壓 力 角 。 3.2.2.7 主 減 速 器 主 、 從 動(dòng) 圓 柱 齒 輪 基 本 參 數(shù) 的 選 擇 中 心 距 mm （ 3-6）3)9.15.0(TcsA 式 中 見(jiàn) 式 （ 3-3） 下 的 說(shuō) 明 ， 式 （ 3-6） 參 考 驅(qū) 動(dòng) 橋 橋 設(shè) 計(jì) 式Tcs （ 3-25） 所 以 ， 初 選 A=183mm)82.14.59(4.)92.1.0(3 齒 寬 ， 取 ， 因 為 與 嚙 合7.6.8.3b 653b3b4 所 以 = =65。 =4.57 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 手 冊(cè) 表 23.4-3 中 取43zAm 5 3.2.3 主 減 速 器 圓 弧 錐 齒 輪 的 幾 何 尺 寸 計(jì) 算 詳 見(jiàn) 附 錄 表 -1 及 附 錄 表 -2 3.2.4 主 減 速 器 圓 弧 錐 齒 輪 的 強(qiáng) 度 計(jì) 算 在 完 成 主 減 速 器 齒 輪 的 幾 何 計(jì) 算 之 后 ， 應(yīng) 對(duì) 其 強(qiáng) 度 進(jìn) 行 計(jì) 算 ， 以 保 證 其 有 足 夠 的 強(qiáng) 度 和 壽 命 以 及 安 全 可 靠 性 地 工 作 。 汽 車 驅(qū) 動(dòng) 橋 齒 輪 的 許 用 應(yīng) 力 (Nmm )見(jiàn) 附 錄 -32 3.2.4.2 主 減 速 器 圓 弧 齒 螺 旋 錐 齒 輪 的 強(qiáng) 度 計(jì) 算 （ 1） 單 位 齒 長(zhǎng) 上 的 圓 周 力 在 汽 車 主 減 速 器 齒 輪 的 表 面 耐 磨 性 ， 常 常 用 其 在 輪 齒 上 的 假 定 單 位 壓 力 即 單 位 齒 長(zhǎng) 圓 周 力 來(lái) 估 算 ， 即 N mm (3-7) 2bPp 式 中 P作 用 在 齒 輪 上 的 圓 周 力 ， 按 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 最 大 轉(zhuǎn) 矩 Temax 和 最 大 附 著 力 矩 兩 種 載 荷 工 況 進(jìn) 行 計(jì) 算 ， N； rG2 從 動(dòng) 齒 輪 的 齒 面 寬 ， 在 此 取 32mm. 2b 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 按 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 最 大 轉(zhuǎn) 矩 計(jì) 算 時(shí) ： N mm （ 3-21 3max0bdiTpge 8） 式 中 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 輸 出 的 最 大 轉(zhuǎn) 矩 ， 在 此 取 380 ；maxeT mN 變 速 器 的 傳 動(dòng) 比 ；gi 主 動(dòng) 齒 輪 節(jié) 圓 直 徑 ， 在 此 取 88mm.1d 按 上 式 N mm09.1684327p 按 最 大 附 著 力 矩 計(jì) 算 時(shí) ： N mm （ 3-2 310bdrGp 9） 式 中 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 ， 在 此 取2 5474N； 輪 胎 與 地 面 的 附 著 系 數(shù) ， 在 此 取 0.85： 輪 胎 的 滾 動(dòng) 半 徑 ， 在 此 取 0.46mr 按 上 式 =727 N mm329146.08547 3p 在 現(xiàn) 代 汽 車 的 設(shè) 計(jì) 中 ， 由 于 材 質(zhì) 及 加 工 工 藝 等 制 造 質(zhì) 量 的 提 高 ， 單 位 齒 長(zhǎng) 上 的 圓 周 力 有 時(shí) 提 高 許 用 數(shù) 據(jù) 的 20% 25%。 經(jīng) 驗(yàn) 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(jì) 算 用 的 許 用 單 位 齒 長(zhǎng) 上 的 圓 周 力 p都 為 1400N/mm2 （ 2） 輪 齒 的 彎 曲 強(qiáng) 度 計(jì) 算 汽 車 主 減 速 器 錐 齒 輪 的 齒 根 彎 曲 應(yīng) 力 為 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 N/ （ 3-JmzbKTvs203122m 10） 式 中 該 齒 輪 的 計(jì) 算 轉(zhuǎn) 矩 ， Nm;T 超 載 系 數(shù) ； 在 此 取 1.00K 尺 寸 系 數(shù) ， 反 映 材 料 的 不 均 勻 性 ， 與 齒 輪 尺 寸 和 熱 處 理 有 關(guān) ，s 當(dāng) 時(shí) ， ， 在 此 0.776.14.25Ks4259sK 載 荷 分 配 系 數(shù) ， 當(dāng) 兩 個(gè) 齒 輪 均 用 懸 臂 式 支 承 型 式 時(shí) ，mK 1.00 1.10 式 式 支 承 時(shí) 取 1.10 1.25。 支 承 剛 度 大 時(shí) 取 最 小 值 。 質(zhì) 量 系 數(shù) ， 對(duì) 于 汽 車 驅(qū) 動(dòng) 橋 齒 輪 ， 當(dāng) 齒 輪 接 觸 良 好 ， 周 節(jié) 及v 徑 向 跳 動(dòng) 精 度 高 時(shí) ， 可 取 1.0; 計(jì) 算 齒 輪 的 齒 面 寬 ， mm;b 計(jì) 算 齒 輪 的 齒 數(shù) ；z 端 面 模 數(shù) ， mm;m 計(jì) 算 彎 曲 應(yīng) 力 的 綜 合 系 數(shù) （ 或 幾 何 系 數(shù) ） ， 它 綜 合 考 慮 了 齒 形J 系 數(shù) 。 載 荷 作 用 點(diǎn) 的 位 置 、 載 荷 在 齒 間 的 分 布 、 有 效 齒 面 寬 、 應(yīng) 力 集 中 系 數(shù) 及 慣 性 系 數(shù) 等 對(duì) 彎 曲 應(yīng) 力 計(jì) 算 的 影 響 。 計(jì) 算 彎 曲 應(yīng) 力 時(shí) 本 應(yīng) 采 用 輪 齒 中 點(diǎn) 圓 周 力 與 中 點(diǎn) 端 面 模 數(shù) ， 今 用 大 端 模 數(shù) ， 而 在 綜 合 系 數(shù) 中 進(jìn) 行 修 正 。 按 圖 2-1 選 取 大 齒 輪 0.182。J 按 上 式 =34 N/ ， 故 軸 承 符 合 使 用 要 求 。 hL5.21LhL （ 2） 對(duì) 于 軸 承 B， 在 此 并 不 是 一 個(gè) 軸 承 ， 而 是 一 對(duì) 軸 承 ， 對(duì) 于 成 對(duì) 安 裝 的 軸 承 組 的 計(jì) 算 當(dāng) 量 載 荷 時(shí) 徑 向 動(dòng) 載 荷 系 數(shù) X 和 軸 向 動(dòng) 載 荷 系 數(shù) Y 值 按 雙 列 軸 承 選 用 ， e 值 與 單 列 軸 承 相 同 。 在 此 選 用 7514E 型 軸 承 。 在 此 徑 向 力 R=13364N 軸 向 力 A=20202N， 所 以 =1.513076.9 h=hL n60105.68720L 所 以 軸 承 符 合 使 用 要 求 。 對(duì) 于 從 動(dòng) 齒 輪 的 軸 承 C， D 的 徑 向 力 計(jì) 算 公 式 見(jiàn) 式 （ 3-19） 和 式 （ 3- 20） 已 知 F=25450N， =14000N， =6000N， a=410mm， b=160mm.c=250mmaZRZF 所 以 ， 軸 承 C 的 徑 向 力 ： = =1040.3NcR22 8.95.25 軸 承 D 的 徑 向 力 ： = =2310.5N2 .46.00410 軸 承 C， D 均 采 用 7315E， 其 額 定 動(dòng) 載 荷 Cr 為 134097N （ 3） 對(duì) 于 軸 承 C， 軸 向 力 A=9662N， 徑 向 力 R=10401.3N， 并 且 =0.93 e， 在 此 e 值 為 1.5tana 約 為 0.402， 由 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 中 表 18.7RA 可 查 得 X=0.4， Y=0.4cota=1.6。 所 以 Q= =1.2(0.49662 1.610401.3)=24608.256N 。fd 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 = = =2896 3 hhL QCrn16703105.246789.1370L 所 以 軸 承 C 滿 足 使 用 要 求 。 （ 4） 對(duì) 于 軸 承 D， 軸 向 力 A=0N， 徑 向 力 R=2310.5N， 并 且 =.4187 eRA 由 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 中 表 18.7 可 查 得 X=0.4， Y=0.4cota=1.6。 所 以 Q= =1.2(1.623100.5)=44352.96NYRXAfd = = =4064.8 h hL QCrn701.789.L 所 以 軸 承 D 滿 足 使 用 要 求 。 此 節(jié) 計(jì) 算 內(nèi) 容 參 考 了 汽 車 車 橋 設(shè) 計(jì) 和 汽 車 設(shè) 計(jì) 關(guān) 于 主 減 速 器 的 有 關(guān) 計(jì) 算 。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 第 4 章 差 速 器 設(shè) 計(jì) 4.1 對(duì) 稱 式 圓 錐 行 星 齒 輪 差 速 器 的 差 速 原 理 圖 4-1 差 速 器 差 速 原 理 如 圖 4-1 所 示 ， 對(duì) 稱 式 錐 齒 輪 差 速 器 是 一 種 行 星 齒 輪 機(jī) 構(gòu) 。 差 速 器 殼 3 與 行 星 齒 輪 軸 5 連 成 一 體 ， 形 成 行 星 架 。 因 為 它 又 與 主 減 速 器 從 動(dòng) 齒 輪 6 固 連 在 一 起 ， 固 為 主 動(dòng) 件 ， 設(shè) 其 角 速 度 為 ； 半 軸 齒 輪 1 和 2 為 從 動(dòng) 件 其 角 速 度 為 和 。 A、 B 兩 點(diǎn) 分 別 為 行 星 齒 輪 4 與 半 軸 齒 輪 1 和 2 的 嚙 合 點(diǎn) 。 行 星 齒 輪 的 中 心 點(diǎn) 為 C， A、 B、 C 三 點(diǎn) 到 差 速 器 旋 轉(zhuǎn) 軸 線 的 距 離 均 為 。r 當(dāng) 行 星 齒 輪 只 是 隨 同 行 星 架 繞 差 速 器 旋 轉(zhuǎn) 軸 線 公 轉(zhuǎn) 時(shí) ， 顯 然 ， 處 在 同 一 半 徑 上 的 A、 B、 C 三 點(diǎn) 的 圓 周 速 度 都 相 等 （ 圖 4-1） ， 其 值 為 。 于 是 ， 即 差 速 器 不 起 差 速 作 用 ， 而 半 軸 角 速 度 等 于 差 速 器 殼 3 的 角 速 度 。 當(dāng) 行 星 齒 輪 4 除 公 轉(zhuǎn) 外 ， 還 繞 本 身 的 軸 5 以 角 速 度 自 轉(zhuǎn) 時(shí) （ 圖 ） ， 嚙 合 點(diǎn) A 的 圓 周 速 度 為 。 嚙 合 點(diǎn) B 的 圓 周 速 度 為 。 于 是 + =（ + ） +( - )1r20r40r421 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 即 + =2 （ 4-10 1） 若 角 速 度 以 每 分 鐘 轉(zhuǎn) 數(shù) 表 示 ， 則n （ 4-2）021 式 （ 4-2） 為 兩 半 軸 齒 輪 直 徑 相 等 的 對(duì) 稱 式 圓 錐 齒 輪 差 速 器 的 運(yùn) 動(dòng) 特 征 方 程 式 ， 它 表 明 左 右 兩 側(cè) 半 軸 齒 輪 的 轉(zhuǎn) 速 之 和 等 于 差 速 器 殼 轉(zhuǎn) 速 的 兩 倍 ， 而 與 行 星 齒 輪 轉(zhuǎn) 速 無(wú) 關(guān) 。 因 此 在 汽 車 轉(zhuǎn) 彎 行 駛 或 其 它 行 駛 情 況 下 ， 都 可 以 借 行 星 齒 輪 以 相 應(yīng) 轉(zhuǎn) 速 自 轉(zhuǎn) ， 使 兩 側(cè) 驅(qū) 動(dòng) 車 輪 以 不 同 轉(zhuǎn) 速 在 地 面 上 滾 動(dòng) 而 無(wú) 滑 動(dòng) 。 有 式 （ 4-2） 還 可 以 得 知 ： 當(dāng) 任 何 一 側(cè) 半 軸 齒 輪 的 轉(zhuǎn) 速 為 零 時(shí) ， 另 一 側(cè) 半 軸 齒 輪 的 轉(zhuǎn) 速 為 差 速 器 殼 轉(zhuǎn) 速 的 兩 倍 ； 當(dāng) 差 速 器 殼 的 轉(zhuǎn) 速 為 零 （ 例 如 中 央 制 動(dòng) 器 制 動(dòng) 傳 動(dòng) 軸 時(shí) ） ， 若 一 側(cè) 半 軸 齒 輪 受 其 它 外 來(lái) 力 矩 而 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 則 另 一 側(cè) 半 軸 齒 輪 即 以 相 同 的 轉(zhuǎn) 速 反 向 轉(zhuǎn) 動(dòng) 。 4.2 對(duì) 稱 式 圓 錐 行 星 齒 輪 差 速 器 的 結(jié) 構(gòu) 普 通 的 對(duì) 稱 式 圓 錐 齒 輪 差 速 器 由 差 速 器 左 右 殼 ， 兩 個(gè) 半 軸 齒 輪 ， 四 個(gè) 行 星 齒 輪 ， 行 星 齒 輪 軸 ， 半 軸 齒 輪 墊 片 及 行 星 齒 輪 墊 片 等 組 成 。 如 圖 4-2 所 示 。 由 于 其 具 有 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 、 工 作 平 穩(wěn) 、 制 造 方 便 、 用 于 公 路 汽 車 上 也 很 可 靠 等 優(yōu) 點(diǎn) ， 故 廣 泛 用 于 各 類 車 輛 上 。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 圖 4-2 普 通 的 對(duì) 稱 式 圓 錐 行 星 齒 輪 差 速 器 1， 12-軸 承 ； 2-螺 母 ； 3， 14-鎖 止 墊 片 ； 4-差 速 器 左 殼 ； 5， 13-螺 栓 ； 6-半 軸 齒 輪 片 ； 7-半 軸 齒 輪 ； 8-行 星 齒 輪 軸 ； 9-行 星 齒 輪 ； 10-行 星 齒 輪 墊 片 ； 11-差 速 器 右 殼 4.3 對(duì) 稱 式 圓 錐 行 星 齒 輪 差 速 器 的 設(shè) 計(jì) 由 于 在 差 速 器 殼 上 裝 著 主 減 速 器 從 動(dòng) 齒 輪 ， 所 以 在 確 定 主 減 速 器 從 動(dòng) 齒 輪 尺 寸 時(shí) ， 應(yīng) 考 慮 差 速 器 的 安 裝 。 差 速 器 的 輪 廓 尺 寸 也 受 到 主 減 速 器 從 動(dòng) 齒 輪 軸 承 支 承 座 及 主 動(dòng) 齒 輪 導(dǎo) 向 軸 承 座 的 限 制 。 4.3.1 差 速 器 齒 輪 的 基 本 參 數(shù) 的 選 擇 4.3.1.1 行 星 齒 輪 數(shù) 目 的 選 擇 載 貨 汽 車 采 用 4 個(gè) 行 星 齒 輪 。 4.3.1.2 行 星 齒 輪 球 面 半 徑 的 確 定BR 圓 錐 行 星 齒 輪 差 速 器 的 結(jié) 構(gòu) 尺 寸 ， 通 常 取 決 于 行 星 齒 輪 的 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 ，BR 因 此 在 一 定 程 度 上 也 表 征 了 差 速 器 的 強(qiáng) 度 。 球 面 半 徑 可 按 如 下 的 經(jīng) 驗(yàn) 公 式 確 定 ：BR mm (4-3) 3TKB 式 中 行 星 齒 輪 球 面 半 徑 系 數(shù) ， 可 取 3.52 3.99， 對(duì) 于 有 4 個(gè) 行 星K 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 齒 輪 的 載 貨 汽 車 取 小 值 ； T計(jì) 算 轉(zhuǎn) 矩 ， 取 Tce 和 Tcs 的 較 小 值 ， Nm. 根 據(jù) 上 式 =2.6 =76mm 所 以 預(yù) 選 其 節(jié) 錐 距 A =75mmBR3180 4.3.1.3 行 星 齒 輪 與 半 軸 齒 輪 的 選 擇 為 了 獲 得 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 少 于 10。 半 軸 齒 輪 的 齒 數(shù) 采 用 14 25， 大 多 數(shù) 汽 車 的 半 軸 齒 輪 與 行 星 齒 輪 的 齒 數(shù) 比 / 在 1.5 2.0 的 范 圍 內(nèi) 。z2 差 速 器 的 各 個(gè) 行 星 齒 輪 與 兩 個(gè) 半 軸 齒 輪 是 同 時(shí) 嚙 合 的 ， 因 此 ， 在 確 定 這 兩 種 齒 輪 齒 數(shù) 時(shí) ， 應(yīng) 考 慮 它 們 之 間 的 裝 配 關(guān) 系 ， 在 任 何 圓 錐 行 星 齒 輪 式 差 速 器 中 ， 左 右 兩 半 軸 齒 輪 的 齒 數(shù) ， 之 和 必 須 能 被 行 星 齒 輪 的 數(shù) 目Lz2R 所 整 除 ， 以 便 行 星 齒 輪 能 均 勻 地 分 布 于 半 軸 齒 輪 的 軸 線 周 圍 ， 否 則 ， 差 速 器 將 無(wú) 法 安 裝 ， 即 應(yīng) 滿 足 的 安 裝 條 件 為 ： （ 4-InzRL2 4） 式 中 ： ， 左 右 半 軸 齒 輪 的 齒 數(shù) ， 對(duì) 于 對(duì) 稱 式 圓 錐 齒 輪 差 速 器 來(lái)Lz2R 說(shuō) ， = 行 星 齒 輪 數(shù) 目 ；n 任 意 整 數(shù) 。I 在 此 =12， =20 滿 足 以 上 要 求 。z 4.3.1.4 差 速 器 圓 錐 齒 輪 模 數(shù) 及 半 軸 齒 輪 節(jié) 圓 直 徑 的 初 步 確 定 首 先 初 步 求 出 行 星 齒 輪 與 半 軸 齒 輪 的 節(jié) 錐 角 ，12 = =31 =90- =59211arctnz0rta 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 再 按 下 式 初 步 求 出 圓 錐 齒 輪 的 大 端 端 面 模 數(shù) m m= = = =610sin2zA20siz31sin75 由 于 強(qiáng) 度 的 要 求 在 此 取 m=10mm， 得 =72mm ， =620=120mm61d2zd 4.3.1.5 壓 力 角 目 前 ， 汽 車 差 速 器 的 齒 輪 大 都 采 用 22.5的 壓 力 角 ， 齒 高 系 數(shù) 為 0.8。 最 小 齒 數(shù) 可 減 少 到 10， 并 且 在 小 齒 輪 （ 行 星 齒 輪 ） 齒 頂 不 變 尖 的 條 件 下 ， 還 可 以 由 切 向 修 正 加 大 半 軸 齒 輪 的 齒 厚 ， 從 而 使 行 星 齒 輪 與 半 軸 齒 輪 趨 于 等 強(qiáng) 度 。 由 于 這 種 齒 形 的 最 小 齒 數(shù) 比 壓 力 角 為 20的 少 ， 故 可 以 用 較 大 的 模 數(shù) 以 提 高 輪 齒 的 強(qiáng) 度 。 在 此 選 22.3的 壓 力 角 。 4.3.1.6 行 星 齒 輪 安 裝 孔 的 直 徑 及 其 深 度 L 行 星 齒 輪 的 安 裝 孔 的 直 徑 與 行 星 齒 輪 軸 的 名 義 尺 寸 相 同 ， 而 行 星 齒 輪 的 安 裝 孔 的 深 度 就 是 行 星 齒 輪 在 其 軸 上 的 支 承 長(zhǎng) 度 ， 通 常 取 ： 1.L nlTc 302 （ 4-5）lc1.30 式 中 ： 差 速 器 傳 遞 的 轉(zhuǎn) 矩 ， Nm； 在 此 取 16768Nm0T 行 星 齒 輪 的 數(shù) 目 ； 在 此 為 4n 行 星 齒 輪 支 承 面 中 點(diǎn) 至 錐 頂 的 距 離 ， mm， 0.5d ， d 為l l2 半 軸 齒 輪 齒 面 寬 中 點(diǎn) 處 的 直 徑 ， 而 d 0.8 ；2 支 承 面 的 許 用 擠 壓 應(yīng) 力 ， 在 此 取 69 MPac 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 根 據(jù) 上 式 =96mm =0.596=48mm1208.2dl 34mm 37mm7.51.L 4.3.2 差 速 器 齒 輪 的