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1、 轎車(chē)主減速器差速器設(shè)計(jì) 摘 要 汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)橋位于傳動(dòng)系的末端，其基本功用是增大由傳動(dòng)軸或者直接由變速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)矩分配給左右車(chē)輪，并獲得差速要求。在驅(qū)動(dòng)橋中，實(shí)現(xiàn)這一系列功用的主要部件有主減速器、差速器、半軸，還包括其他傳動(dòng)裝置和橋殼。本設(shè)計(jì)主要就驅(qū)動(dòng)橋的原理進(jìn)行了仔細(xì)的了解與陳述，對(duì)桑塔納2000的驅(qū)動(dòng)橋中的主減速器、差速器、半軸等重要部件等進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)汽車(chē)設(shè)計(jì)的原則與步驟，進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，還分析了有關(guān)部件需要采用的方法、可行性方案討論等，并對(duì)可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行了思考，最后就重要的部件與裝配用工程圖紙的方式展示。

2、關(guān)鍵詞：驅(qū)動(dòng)橋 主減速器 差速器 半軸 The Design of the main reducer and Differential Abstract Vehicle drive axle at the end of the transmission system, the basic skills to use is to increase the transmission came directly from the drive shaft or torque, the

3、 torque distribution to the left and right wheels, and get differential requirements. In the drive axle, the realization of the usefulness of the main parts of this series are the main reducer, differential, axle, but also other transmission devices and axle. The main design principle of the drive a

4、xle was carefully understanding and statement, Santana 2000, the main reducer drive axle, differential, axle and other important components such as a detailed design. In the design process, according to the principles of automotive design and procedures, carried out a detailed calculation. In the de

5、sign process, but also analysis of the components need to adopt the method, the feasibility of the program discussions, and possible faults of thinking, the last on the important parts and the assembly showing the way with engineering drawings. Keywords：Drive axle Main reducer Differential

6、Axle 目 錄 摘 要 i Abstract ii 目 錄 iii 第一章 緒論 1 1.1 選題的背景與意義 1 1.2 研究的基本內(nèi)容 1 1.2.1主減速器的作用 1 1.2.2主減速器的工作原理 1 1.2.3國(guó)內(nèi)主減速器的狀況 1 1.2.4國(guó)內(nèi)與國(guó)外差距 2 1.3 課題研究?jī)?nèi)容 2 第二章 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)方案分析 4 第三章 主減速器的設(shè)計(jì) 6 3.1 主減速器概述 6 3.2 主減速器方案的選擇 6 3.3 主減速器主從動(dòng)齒輪的支承形式 6 3.3.1主動(dòng)雙曲面齒輪 6 3.3.2從動(dòng)齒

7、輪 6 3.4 主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算 7 3.4.1主減速器計(jì)算載荷的確定 7 3.4.2主減速器基本參數(shù)的選擇 9 3.4.3主減速器準(zhǔn)雙曲面圓錐齒輪的集合計(jì)算（由EXCEL生成） 11 3.4.4主減速器準(zhǔn)雙曲面圓錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 16 3.4.5主減速器齒輪的材料及熱處理 19 3.4.6主減速器軸承的計(jì)算 20 第四章 差速器設(shè)計(jì) 25 4.1 差速器的結(jié)構(gòu)形式選擇 25 4.2 差速器齒輪的基本參數(shù)選擇 25 4.2.1行星齒輪數(shù)目的選擇 25 4.2.2行星齒輪球面半徑的確定 25 4.2.3行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)的選擇 26 4.2

8、.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 27 4.2.5壓力角 27 4.3 差速器齒輪的集合計(jì)算 28 4.4 差速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 30 第五章 驅(qū)動(dòng)半軸的設(shè)計(jì) 31 5.1 半浮式半軸計(jì)算載荷的確定 31 5.1.1半浮式半軸在上述第一種載荷工況下載荷 31 5.1.2半浮式半軸在上述第二種載荷工況下載荷 33 5.1.3半浮式半軸在上述第三種載荷工況下載荷 34 5.2 半軸花鍵的強(qiáng)度計(jì)算 34 5.3 半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料與熱處理方式 35 第六章 結(jié)論 36 參考文獻(xiàn) 37 致 謝 38

9、 iii 第一章 緒論 1.1選題的背景與意義 桑塔納型汽車(chē)是日常生活中常見(jiàn)的轎車(chē)，通過(guò)學(xué)校的實(shí)習(xí)我也對(duì)此車(chē)的構(gòu)造及各總成的原理有了一定的了解，同時(shí)結(jié)合以前課堂學(xué)習(xí)的理論知識(shí)，對(duì)于進(jìn)行汽車(chē)一些總成的設(shè)計(jì)有了一定的理論基礎(chǔ)，現(xiàn)選擇課題內(nèi)容為對(duì)該汽車(chē)的使用性能的驅(qū)動(dòng)橋（主減速器及差速器與殼體）進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)本課題可以進(jìn)一步加深汽車(chē)構(gòu)造、汽車(chē)設(shè)計(jì)及汽車(chē)各總成的工作原理、特別是本課題的驅(qū)動(dòng)橋中主減速器及差速器與半軸的認(rèn)識(shí)和了解；同時(shí)經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)過(guò)程，了解學(xué)習(xí)一些現(xiàn)代汽車(chē)工業(yè)的新設(shè)計(jì)

10、方法及新技術(shù)；對(duì)于即將從事汽車(chē)行業(yè)工作的我也是一種鍛煉，為即將的工作做鋪墊。 1.2 研究的基本內(nèi)容 1.2.1主減速器的作用 汽車(chē)傳動(dòng)系的總?cè)蝿?wù)是傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，使之適應(yīng)于汽車(chē)行駛的需要。在一般汽車(chē)的機(jī)械式傳動(dòng)中，有了變速器還不能解決發(fā)動(dòng)機(jī)特性與汽車(chē)行駛要求間的矛盾和結(jié)構(gòu)布置上的問(wèn)題。而主減速器是在汽車(chē)傳動(dòng)系中起降低轉(zhuǎn)速，增大轉(zhuǎn)矩作用的主要部件。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí)還具有改變轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)方向的作用。它是依靠齒數(shù)少的齒輪帶齒數(shù)多的齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)減速的，采用圓錐齒輪傳動(dòng)則可以改變轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)方向。汽車(chē)正常行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速通常在200至3000r/min左右，如果將這么高的轉(zhuǎn)速只靠變速箱

11、來(lái)降低下來(lái)，那么變速箱內(nèi)齒輪副的傳動(dòng)比則需要很大，齒輪的半徑也相應(yīng)加大，也就是說(shuō)變速箱的尺寸會(huì)加大。另外，轉(zhuǎn)速下降，扭矩必然增加，也加大了變速箱與變速箱后一級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)負(fù)荷。所以，在動(dòng)力向左右驅(qū)動(dòng)輪分流的差速器之前設(shè)置一個(gè)主減速器，可以使主減速器前面的傳動(dòng)部件，如變速箱、分動(dòng)器、萬(wàn)向傳動(dòng)裝置等傳遞的扭矩減小，同時(shí)也減小了變速箱的尺寸和質(zhì)量，而且操控靈敏省力。 1.2.2主減速器的工作原理 從變速器或分動(dòng)器經(jīng)萬(wàn)向傳動(dòng)裝置輸入驅(qū)動(dòng)橋的轉(zhuǎn)矩首先傳到主減速器，主減速器的一對(duì)齒輪增大轉(zhuǎn)矩并相應(yīng)降低轉(zhuǎn)速，以及當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí)還具有改變轉(zhuǎn)矩的旋轉(zhuǎn)方向。 1.2.3 國(guó)內(nèi)主減速器的狀況

12、 現(xiàn)在國(guó)家大力發(fā)展高速公路網(wǎng)，環(huán)保、舒適、快捷成為汽車(chē)市場(chǎng)的主旋律。對(duì)整車(chē)主要總成之一的驅(qū)動(dòng)橋而言，小速比、大扭矩、傳動(dòng)效率高、成本低逐漸成為汽車(chē)主減速器技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。 在產(chǎn)品上，國(guó)內(nèi)汽車(chē)市場(chǎng)用戶(hù)主要以承載能力強(qiáng)、齒輪疲勞壽命高、結(jié)構(gòu)先進(jìn)、易維護(hù)等特點(diǎn)的產(chǎn)品為首選。目前己開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，如陜西漢德引進(jìn)德國(guó)撇N公司技術(shù)的485單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋，一汽集團(tuán)和東風(fēng)公司的13噸級(jí)系列車(chē)橋?yàn)榇淼闹鳒p速器技術(shù)，都是在有效吸收國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品新技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求開(kāi)發(fā)出來(lái)的高性能、高可靠性、高品質(zhì)的車(chē)橋產(chǎn)品。這些產(chǎn)品基本代表了國(guó)內(nèi)車(chē)用減速器發(fā)展的方向。通過(guò)整合和平臺(tái)化開(kāi)發(fā)，目前國(guó)內(nèi)市

13、場(chǎng)形成了457、460、480、500等眾多成型穩(wěn)定產(chǎn)品，并被用戶(hù)廣泛認(rèn)可和使用。設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)上，CAD、CAE等計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，以及AUT優(yōu)AD、UG16、CATIA、proE等設(shè)計(jì)軟件先后應(yīng)用于主減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和齒輪加工中，有限元分析、數(shù)模建立、虛擬試驗(yàn)分析等也被采用;齒輪設(shè)計(jì)也初步實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)編程的電算化。新一代減速器設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的突出特點(diǎn)是:不僅在產(chǎn)品性能參數(shù)上進(jìn)一步進(jìn)設(shè)計(jì)上完全遵從模塊化設(shè)計(jì)原則，產(chǎn)品配套實(shí)現(xiàn)車(chē)型的平臺(tái)化，造型和結(jié)構(gòu)更加合理，更宜于組織批量生產(chǎn)，更適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)不斷發(fā)展，更能應(yīng)對(duì)頻繁的車(chē)型換代和產(chǎn)品系列化的特點(diǎn)，這些都對(duì)基礎(chǔ)件產(chǎn)品提出愈來(lái)愈高的配套要求，需要在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上不斷地

14、進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)和持續(xù)改進(jìn)，以滿(mǎn)足快速多變的市場(chǎng)需求。 1.2.4 國(guó)內(nèi)與國(guó)外差距 我國(guó)的車(chē)用減速器開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)不論在技術(shù)上、制造工藝上，還是在成本控制上都存在不小的差距，尤其是齒輪制造技術(shù)缺乏獨(dú)立開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新能力，技術(shù)手段落后(國(guó)外己實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)編程化、電算化)。目前比較突出的問(wèn)題是，行業(yè)整體新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力弱、工藝創(chuàng)新及管理水平低，企業(yè)管理方式較為粗放，相當(dāng)比例的產(chǎn)品仍為中低檔次，缺乏有國(guó)際影響力的產(chǎn)品品牌，行業(yè)整體散亂情況依然嚴(yán)重。這需要我們加快技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)進(jìn)步的步伐，提高管理水平，加快與國(guó)際先進(jìn)水平接軌，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)適應(yīng)中國(guó)國(guó)情的高檔車(chē)用減速器總成，由仿制到創(chuàng)新，早日縮小并消除與世界先進(jìn)

15、水平的差距。目前，上汽集團(tuán)、東風(fēng)、一汽、北汽等各大汽車(chē)集團(tuán)也正在開(kāi)展合作項(xiàng)目，希望早日實(shí)與世界先進(jìn)技術(shù)的接軌，爭(zhēng)取設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的新突破。 1.3 課題研究?jī)?nèi)容 車(chē)用減速器發(fā)展趨勢(shì)和特點(diǎn)是向著六高、二低、二化方向發(fā)展，即高承載能力、高齒面硬度、高精度、高速度、高可靠性、高傳動(dòng)效率，低噪聲、低成本，標(biāo)準(zhǔn)化、多樣化，計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)廣泛應(yīng)用。從發(fā)動(dòng)機(jī)的大馬力、低轉(zhuǎn)速的發(fā)展趨勢(shì)以及商用車(chē)的最高車(chē)速的提升來(lái)看，公路用車(chē)橋減速器應(yīng)該向小速比方向發(fā)展:在最大輸出扭矩相同時(shí)齒輪的使用壽命要求更高(齒輪疲勞壽命平均可達(dá)50萬(wàn)次以上);在額定軸荷相同時(shí)，車(chē)橋的超載能力更強(qiáng);主減速器齒輪使

16、用壽命更長(zhǎng)、噪音更低、強(qiáng)度更大，潤(rùn)滑密封性能更好;整體剛性好，速比范圍寬。 汽車(chē)主減速器的汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋中的一個(gè)重要部件，汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋處于動(dòng)力傳動(dòng)系的末端，其基本功能是增大由傳動(dòng)軸或變速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩，并將動(dòng)力合理的分配給左、右驅(qū)動(dòng)輪，另外還承受作用于路面和車(chē)架或車(chē)身之間的垂直立、縱向力和橫向力。驅(qū)動(dòng)橋一般由主減速器、差速器、車(chē)輪傳動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)橋殼組成。設(shè)計(jì)主減速器時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足如下基本要求： 1）選擇適當(dāng)?shù)闹鳒p速比，以保證汽車(chē)在給定條件下具有最佳的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性； 2）在各種足夠的強(qiáng)度和剛度，以承受和傳遞作用于路面和車(chē)架或車(chē)身間的各種力和力矩； 3）驅(qū)動(dòng)橋各零部件在強(qiáng)度高、剛性好、工作可靠及使

17、用壽命長(zhǎng)的條件下，應(yīng)力求做到質(zhì)量小，特別是非懸掛質(zhì)量應(yīng)盡量小，以減少不平路面給驅(qū)動(dòng)橋的沖擊載荷，從而改善汽車(chē)的平順性； 4）外廓尺寸小，保證汽車(chē)具有足夠的離地間隙，以滿(mǎn)足通過(guò)性要求； 5）齒輪及其他傳動(dòng)件工作平穩(wěn)，無(wú)噪聲或低噪聲； 6）驅(qū)動(dòng)橋總成及零部件的設(shè)計(jì)應(yīng)能盡量滿(mǎn)足零件的標(biāo)準(zhǔn)化、部件的通用化和產(chǎn)品的系列化及汽車(chē)變型的要求； 7）在各種載荷和轉(zhuǎn)速工況下有高的傳動(dòng)效率； 8）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修、保養(yǎng)方便；機(jī)件工藝性好，制造容易。 本次設(shè)計(jì)主要先了解驅(qū)動(dòng)橋的原理，對(duì)桑塔納2000驅(qū)動(dòng)橋中的主減速器、差速器、半軸等重要部件等進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)汽車(chē)設(shè)計(jì)的原則與步驟，進(jìn)行了

18、詳細(xì)的計(jì)算。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，還分析了有關(guān)部件需要采用的方法、可行性方案討論等，并對(duì)可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行了思考，最后對(duì)重要的部件與裝配關(guān)系用工程圖和部分三維模型表示出來(lái)。在本設(shè)計(jì)中還采用了AutoCAD和UG繪圖軟件分別進(jìn)行了工程圖的繪制和實(shí)體造型，通過(guò)對(duì)AutoCAD的編輯工具與命令的運(yùn)用，掌握了從AutoCAD基礎(chǔ)基礎(chǔ)零件的繪制→各類(lèi)零件圖的創(chuàng)建與繪制的方法，并且理解了機(jī)械圖繪制的工作流程。另外還運(yùn)用UG繪圖軟件，運(yùn)用初步的操作繪制出了主減速器的主、從動(dòng)錐齒輪，差速器的行星齒輪、半軸齒輪等的實(shí)體造型，為今后更好的學(xué)習(xí)和掌握各種應(yīng)用軟件和技能打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

19、 第二章 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)方案分析 由于要求設(shè)計(jì)的是家用型轎車(chē)，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(chē)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(chē)輪都屬于簧下質(zhì)量。 驅(qū)動(dòng)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(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋。此是驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)中最為簡(jiǎn)單的一種，是驅(qū)動(dòng)橋的基本形式， 在載重

20、汽車(chē)中占主導(dǎo)地位。一般在主傳動(dòng)比小于6的情況下，應(yīng)盡量采用中央單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋。目前的中央單級(jí)減速器趨于采用雙曲線(xiàn)螺旋傘齒輪，主動(dòng)小齒輪采用騎馬式支承， 有差速鎖裝置供選用。 2)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(lèi)型：一類(lèi)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“三化”（即系列化，通用化，標(biāo)準(zhǔn)化）程度高， 橋殼、主減速器等均可通用，錐齒輪直徑不變；另一類(lèi)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

21、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，使用受到一定限制；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。 3)中央單級(jí)、輪邊減速驅(qū)動(dòng)橋。輪邊減速驅(qū)動(dòng)橋較為廣泛地用于油田、建筑工地、礦山等非公路車(chē)與軍用車(chē)上。當(dāng)前輪邊減速橋可分為2類(lèi)：一類(lèi)為圓錐行星齒輪式輪邊減速橋；另一類(lèi)為圓柱行星齒輪式輪邊減速驅(qū)動(dòng)橋。 ①圓錐行星齒輪式輪邊減速橋。由圓錐行星齒輪式傳動(dòng)構(gòu)成的輪邊減速器，輪邊

22、減速比為固定值2，它一般均與中央單級(jí)橋組成為一系列。在該系列中，中央單級(jí)橋仍具有獨(dú)立性，可單獨(dú)使用，需要增大橋的輸出轉(zhuǎn)矩，使?fàn)恳υ龃蠡蛩俦仍龃髸r(shí)，可不改變中央主減速器而在兩軸端加上圓錐行星齒輪式減速器即可變成雙級(jí)橋。這類(lèi)橋與中央雙級(jí)減速橋的區(qū)別在于：降低半軸傳遞的轉(zhuǎn)矩，把增大的轉(zhuǎn)矩直接增加到兩軸端的輪邊減速器上 ，其“三化”程度較高。但這類(lèi)橋因輪邊減速比為固定值2，因此，中央主減速器的尺寸仍較大，一般用于公路、非公路軍用車(chē)。 ②圓柱行星齒輪式輪邊減速橋。單排、齒圈固定式圓柱行星齒輪減速橋，一般減速比在3至4.2之間。由于輪邊減速比大，因此，中央主減速器的速比一般均小于3，這樣大錐齒輪就可取

23、較小的直徑，以保證重型汽車(chē)對(duì)離地問(wèn)隙的要求。這類(lèi)橋比單級(jí)減速器的質(zhì)量大，價(jià)格也要貴些，而且輪穀內(nèi)具有齒輪傳動(dòng)，長(zhǎng)時(shí)間在公路上行駛會(huì)產(chǎn)生大量的熱量而引起過(guò)熱；因此，作為公路車(chē)用驅(qū)動(dòng)橋，它不如中央單級(jí)減速橋。 綜上所述，由于設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)橋的傳動(dòng)比為4.444，小于6。況且由于隨著我國(guó)公路條件的改善和物流業(yè)對(duì)車(chē)輛性能要求的變化，驅(qū)動(dòng)橋技術(shù)已呈現(xiàn)出向單級(jí)化發(fā)展的趨勢(shì)，主要是單級(jí)驅(qū)動(dòng)橋還有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： (l) 單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋是驅(qū)動(dòng)橋中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一種，制造工藝簡(jiǎn)單，成本較低， 是驅(qū)動(dòng)橋的基本類(lèi)型，在重型汽車(chē)上占有重要地位； (2) 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)向低速大轉(zhuǎn)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；

24、 (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(chē)使用條件對(duì)汽車(chē)通過(guò)性的要求降低。因此，汽車(chē)不必像過(guò)去一樣，采用復(fù)雜的結(jié)構(gòu)提高通過(guò)性； (4) 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，單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋機(jī)械傳動(dòng)效率提高，易損件減少，可靠性提高。 單級(jí)橋產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)為單級(jí)橋的發(fā)展拓展了廣闊的前景。從產(chǎn)品設(shè)計(jì)的角度看， 本設(shè)計(jì)主減速比小于6下，應(yīng)盡量選用單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋。 第三章 主減速器的設(shè)計(jì) 3.1 主減速器概述 桑塔納2000泛采用單級(jí)主傳動(dòng)，該主傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量小，成

25、本低，使用簡(jiǎn)單，但主傳動(dòng)比不能太大，一般，而轎車(chē)一般為，因?yàn)檫M(jìn)一步提高將增大從動(dòng)輪直徑，從而減少離地間隙和使從動(dòng)輪熱處理復(fù)雜。 單級(jí)主減速器有螺旋錐齒輪、雙曲面齒輪等兩種形式。 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(xiàn)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

26、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(chē)的總體布置。 3.2 主減速器方案的選擇 因?yàn)槿绻３种鲃?dòng)齒輪軸徑不變，則雙曲面從動(dòng)齒輪直徑比螺旋錐齒輪小。所以一般情況下，當(dāng)要求傳動(dòng)比大于4．5而輪廓尺寸又有限時(shí)，采用雙曲面齒輪傳動(dòng)更合理。 3.3 主減速器主從動(dòng)齒輪的支承形式 3.3.1主動(dòng)雙曲面齒輪 對(duì)于在轎車(chē)和裝載質(zhì)量在2T一下的載貨汽車(chē)上，由于載荷較小，主減速器主動(dòng)齒輪的軸線(xiàn)偏轉(zhuǎn)角的絕對(duì)值不大，所以主動(dòng)錐齒輪最好采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布置方便及成本較低的

27、懸臂式支承， 3.3.2 從動(dòng)齒輪 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和d之比例而定。兩端支承多采用圓錐滾子軸承，安裝時(shí)應(yīng)使它們的圓錐滾子大端朝內(nèi)相向，小端朝外相背。為了使從動(dòng)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(dòng)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。 圖3-1 從動(dòng)錐齒輪支承形式 3.4 主減速器的基本參數(shù)選擇

28、與設(shè)計(jì)計(jì)算 按實(shí)際需要，桑塔納2000為前驅(qū)二輪驅(qū)動(dòng)，根據(jù)汽車(chē)輪廓，查閱相關(guān)資料，初定主減速比為4.5，由于是較普通家用汽車(chē)，查閱桑塔納2000具體的功率可知： 表3-1 桑坦納2000有關(guān)參數(shù) 參數(shù) 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率/kw及轉(zhuǎn)速/r/min 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩/N.m轉(zhuǎn)速/r/min 主減速比i0 輪胎型號(hào) 變速器傳動(dòng)比ig 最高檔 4.444 195/60R1486H 0.8 根據(jù)公式，由于4.444符合標(biāo)準(zhǔn)，故取主減速比為4.444. 3.4.1 主減速器計(jì)算載荷的確定 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

29、計(jì)算轉(zhuǎn)矩 (3-1) 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)系的最低擋傳 動(dòng)比，在此取15.354，此數(shù)據(jù)此參考桑塔納2000車(chē)型； ——發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出的最大轉(zhuǎn)矩，此數(shù)據(jù)參考桑塔納2000車(chē)型在此取150； ——傳動(dòng)系上傳動(dòng)部分的傳動(dòng)效率，在此取0.9； ——該汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目在此取1； ——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)于一般的載貨汽車(chē)，礦用汽車(chē)和越野汽車(chē)以及液力傳動(dòng)及自動(dòng)變速器的各類(lèi)汽車(chē)取=1.0

30、，當(dāng)性能系數(shù)>0時(shí)可取=2.0。 (3-2) （汽車(chē)滿(mǎn)載時(shí)的總質(zhì)量在此取1640） 因?yàn)? 所以 即 由以上各參數(shù)可求 (3-3) 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 (3-4) 式中 : ——汽車(chē)滿(mǎn)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)前橋所承載的負(fù)荷； ——輪胎對(duì)地面的附著系數(shù)，

31、對(duì)于安裝一般輪胎的公路用車(chē)，取0.85；對(duì)于越野汽車(chē)取1.0；對(duì)于安裝有專(zhuān)門(mén)的防滑寬輪胎的高級(jí)轎車(chē)，計(jì)算時(shí)可取1.25；故取值0.85； ——車(chē)輪的滾動(dòng)半徑，在此選用輪胎型號(hào)為195/60R14，滾動(dòng)半徑為0.287m； ，——分別為所計(jì)算的主減速器從動(dòng)錐齒輪到驅(qū)動(dòng)車(chē)輪之間的傳動(dòng)效率和傳動(dòng)比，取0.9，由于沒(méi)有輪邊減速器取1.0。 所以 3）、 按汽車(chē)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(chē)輛來(lái)說(shuō)，使用條件較非公路車(chē)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：

32、 (3-5) 式中：——汽車(chē)滿(mǎn)載時(shí)的總重量，參考桑塔納2000在此?。? ——所牽引的掛車(chē)滿(mǎn)載時(shí)總重量，但僅用于牽引車(chē)的計(jì)算，故為0； ——道路滾動(dòng)阻力系數(shù)，對(duì)于轎車(chē)可取0.010～0.015；在此取0.012 ——汽車(chē)正常行駛時(shí)的平均爬坡能力系數(shù)，對(duì)于轎車(chē)可取0.08，故在此取0.08； ——汽車(chē)的性能系數(shù)在此取0； ，，——見(jiàn)上式的說(shuō)明。 所以 以上公式參考[1]式（3-10）～式（3-12） 3.4.2 主減速器

33、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)和，主從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑、、端面模數(shù)、主從動(dòng)錐齒輪齒面寬和、中點(diǎn)螺旋角、法向壓力角等。 1）、主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)和 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)； 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)齒輪齒數(shù)和應(yīng)不小于50； 3、主傳動(dòng)比較小時(shí)，可取7～12，但還要考慮離地間隙； 4、對(duì)于不同的主傳動(dòng)比，和應(yīng)有適宜的搭配。 以上要求參考[1]中表3-12、表3-13, 取=9、=40。

34、 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 （3-6） 式中：——直徑系數(shù)，一般取13.0～16.0； ——從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，，為和中的較小者。 所以 初選 則 參考[1]，可取 故初選， 校核是否合適，其中 故此處 ，因此滿(mǎn)足校核。 3）、從動(dòng)齒輪齒面寬F 雙曲面齒輪的齒面寬一般取為： 4）、雙曲面齒輪的偏移

35、距E 對(duì)于轎車(chē)、輕型客車(chē)、貨車(chē)、E值不應(yīng)超過(guò)從動(dòng)齒輪節(jié)錐距的40%，或接近于的20%。 故偏移距E可取 故初取偏移距 5）、中點(diǎn)螺旋角的選擇 雙曲面齒輪傳動(dòng)由于有了偏移距E，使主、從動(dòng)齒輪的中點(diǎn)螺旋角不等，且主動(dòng)齒輪的大，從動(dòng)齒輪的小。但是，在選擇螺旋角的時(shí)，應(yīng)考慮它對(duì)齒面重疊系數(shù)輪齒強(qiáng)度和軸向力的影響。螺旋角應(yīng)足夠大，以使。因愈大，傳動(dòng)就愈平穩(wěn)、噪聲就愈低。對(duì)于轎車(chē)，應(yīng)使。當(dāng)時(shí)可得到很好的效果，但螺旋角過(guò)大會(huì)使軸向力過(guò)大，因此兼顧考慮。 汽車(chē)主減速器弧齒錐齒輪的平均螺旋角為35～40，而商用車(chē)選用較小的值以防止軸向力過(guò)大，通常取35，在此

36、初選用為40。 6）、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(chē)前進(jìn)。 7）、法向壓力角 加大壓力角可以提高輪齒的強(qiáng)度、減少齒輪不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)。對(duì)“格里森” 制主減速器螺旋錐齒輪來(lái)說(shuō)，規(guī)定轎車(chē)選用1430或16的法向壓力角，為了避免非工作面壓力角過(guò)大，現(xiàn)代轎車(chē)用的“格里森”制雙曲面齒輪的平均壓力角為19

37、。 3.4.3 主減速器準(zhǔn)雙曲面圓錐齒輪的集合計(jì)算（由EXCEL生成） 表3-2 雙曲面齒輪具體參數(shù) 序號(hào) 名稱(chēng) 代號(hào) 數(shù)值 說(shuō)明 1 小輪齒數(shù) Z1 9 2 大輪齒數(shù) Z2 40 3 齒數(shù)比的倒數(shù) Z1/Z2 0.225 4 齒寬 b2 28 5 偏置距 E 30 6 大輪分度圓直徑 de2 180 7 刀盤(pán)名義直徑 rb 63.5 8 初選小輪螺旋角 βm1c 50.5 9 βmic正切值 tan βm1c 1.2130969669 10 初選大輪分度錐角之余

38、切值 cotδ2c 0.27 74.890424878 11 δ2c之正弦值 sinδ2c 0.96542908256 12 初定大輪中點(diǎn)分度圓半徑 rm2c 76.483992844 13 大、小輪螺旋角差角正弦值 sin△βc 0.37867887645 14 △βc之余弦值 cos△βc 0.92552812412 15 初定小輪擴(kuò)大系數(shù) Kc 1.3849023206 16 小輪小點(diǎn)分度圓半徑換算值 rm1H 17.20889839 17 初定小輪中點(diǎn)分度圓半徑 rm1c 23.8

39、32643315 18 輪齒收縮系數(shù) H 1.28 19 近似計(jì)算公法線(xiàn)K1K2在大輪軸線(xiàn)上的投影 Q 307.10669089 20 大輪軸線(xiàn)在小輪回轉(zhuǎn)平面內(nèi)偏置角正切 tanη 0.097685921181 21 η角余弦 cosη 1.0047599411 22 η角正弦 sinη 0.09722314474 23 大輪軸線(xiàn)在小輪回轉(zhuǎn)平面內(nèi)偏置角 η 5.5792890756 24 初算大輪回轉(zhuǎn)平面內(nèi)偏置角正弦 sinεc 0.36194391061 25 εc角正切 tanεc 0.3882

40、6856837 26 初算小輪分錐角正切 tanε1c 0.25040179057 27 δ1c角余弦 cosδ1c 0.97005072321 28 第一次校正螺旋角差值△β′的正弦 sin△β 0.37311854108 29 △β′角余弦 cos△β′ 0.92778367862 30 第一次校正小輪螺旋角正切 tanβ′m1 1.2251297956 31 擴(kuò)大系數(shù)的修正量 △K -0.0044896714784 32 大輪擴(kuò)大系數(shù)修正量的換算值 △KH -0.0010101760826 33

41、校正后大輪偏置角的正弦值 sinε 0.36204212311 34 ε角正切 tanε 0.38838981405 35 校正后小輪分度錐角正切 tanδ1 0.25032362133 36 δ1角 δ1 14.053693561 37 δ1角的余弦 cosδ1 0.97006858812 38 第二次校正后小輪螺旋角的正切值 sin△β 0.37321291251 39 △β值 △β 21.913902911 40 △β角余弦 cos△β 0.92774572051 41 第二次校正后小輪螺旋角

42、的正切值 tanβm1 1.2128919269 42 βm1值 βm1 50.4952455 43 βm1余弦 cosβm1 0.63614224879 44 確定大輪螺旋角 βm2 28.581342589 45 βm2余弦 cosβm2 0.87813880686 46 βm2正切 tanβm2 0.54479534259 47 大輪分錐角余切 cotδ′2 0.26981921424 48 δ′2值 δ′2 74.900079768 49 δ′2正切 sinδ′2 0.965472993

43、56 50 δ′2余切 cosδ′2 0.2605031645 51 Bic 24.488351963 52 B2c 293.60101246 53 兩背錐之和 B12 318.08936442 54 大輪錐距在螺旋線(xiàn)中點(diǎn)切線(xiàn)方向投影 T2 69.565448923 55 小輪錐距在螺旋線(xiàn)中點(diǎn)切線(xiàn)方向投影 T1 62.231743072 56 極限齒形角正切負(fù)值 Tanа0 0.11814744657 57 極限齒形角負(fù)值 а0 6.7381138688 58 △а0的余弦 cos△а

44、0 0.99309281897 59 B59 0.0058517651306 60 B60 0.00021923009765 61 B61 4329.1791441 62 B62 0.0016940176434 63 B63 0.0077650128716 64 B64 86.03934022 65 齒形中點(diǎn)曲率半徑 r′0 86.637762932 66 比較r′0與r0比值 V 0.73293674549 67 A67 0.058613212011 A7

45、0.775 68 A68 71.276110927 A8 0.24283108191 69 A69 1.0244467447 70 rm2圓心至軸線(xiàn)交叉點(diǎn)距離 Am2 23.642842477 71 大輪分錐頂點(diǎn)至軸線(xiàn)交叉點(diǎn)距離 Ao2 -3.005991626 72 大輪分錐上中點(diǎn)錐距 Rm2 79.219194482 73 大輪分錐上外錐距 R2 93.218557744 74 大輪分錐上齒寬之半 0.5bm 13.999363261 75 大輪在平均錐距上工作齒高 h′m 0

46、 K 76 A76 0.65619091471 77 A77 0.44326282315 78 兩側(cè)壓力角總和 аc 38 查表所得 79 sinаc 0.61566147533 80 平均壓力角 а 19 81 cosа 0.9455185756 82 tanа 0.34432761329 83 A83 1.2873287127 84 齒頂角與齒根角總和 θ∑ 5.6642463357 85 大輪齒頂高系數(shù) h＊a2 0.17 查表所得 86 大輪齒根高系數(shù)

47、h＊f2 0.98 87 大輪中點(diǎn)齒頂高 ham2 0 88 大輪中點(diǎn)齒根高 hfm2 0.05 89 大輪齒頂角 θa2 0.96292187707 90 sinθa2 0.016805366064 91 大輪齒根角 θf(wàn)2 4.7013244586 92 sinθf(wàn)2 0.081961547041 93 大輪大端齒頂高 hae2 0.23526442427 94 大端齒根高 hfe2 1.1974094705 95 徑向間隙 c 0.05 96 大端齒高 he2 1

48、.4326738948 97 大輪大端工作齒高 h′e2 1.3826738948 98 大輪頂錐角 δa2 75.863001645 99 sinδa2 0.96971450037 100 cosδa2 0.24424124912 101 大輪根錐角 δf2 70.19875531 102 sinδf2 0.94087341001 103 cosδf2 0.33875835981 104 cotδf2 0.36004669301 105 大輪大端齒項(xiàng)圓直徑 dae2 180.

49、12257425 106 大端分度圓中心至軸線(xiàn)交叉點(diǎn)距離 Akm2 27.289720908 107 大輪輪冠至軸線(xiàn)交叉點(diǎn)距離 AKe2 27.06257946 108 大端頂圓齒頂與分度圓處齒高之差 △ham 1.3728861042 109 大端分度圓處與根圓處在齒高方向上高度差 △hmf 6.847815728 110 大輪頂錐錐頂?shù)捷S線(xiàn)交叉點(diǎn)距離 Aoa2 -4.3788777302 111 大輪根錐頂點(diǎn)到軸線(xiàn)交叉點(diǎn)的距離 Aof2 3.8418241021 112 A112 84.996520091

50、 113 修正后小輪軸線(xiàn)在大輪回轉(zhuǎn)平面內(nèi)的偏置角正弦 sinε 0.35295562651 114 cosε 0.93564006205 115 tanε 0.37723440971 116 sinδa1 0.31695589279 117 小輪頂錐角 δa1 18.47892971 118 cosδa1 -0.99885023274 119 tanδa1 0.33418645322 120 A120 10.817947476 121 小輪頂錐頂點(diǎn)到軸線(xiàn)交叉點(diǎn)的距離 Aoa1

51、 -0.24505008951 122 A122 0.021353191544 123 A123 1.2232618582 A3 0.99977209854 124 A124 20.690641052 A4 0.9355017565 125 A125 4.4252361493 A5 0.99701886432 126 A126 0.030709528631 A6 -0.51637169246 127 A127 1.0687014659 128 A128

52、 71.276110927 129 A129 -1.0018368443 130 A130 14.961140039 131 小輪輪冠到軸線(xiàn)交叉點(diǎn)的距離 AKe1 56.287489603 132 14.962501006 133 小輪前輪冠到軸線(xiàn)交叉點(diǎn)的距離 Aki1 86.264732251 134 56.042439514 135 小輪大端齒頂圓直徑 dae1 37.457248182 136 82.438897486 137 在大輪回轉(zhuǎn)平面內(nèi)偏置角正弦 sinε

53、 0.36390588563 138 大輪回轉(zhuǎn)平面內(nèi)偏置角 ε 21.340264541 139 cosε 0.93143572317 140 -17.180804821 141 從小輪根錐頂點(diǎn)到軸線(xiàn)交叉點(diǎn)距離 Aof1 30.166312812 142 0.2274950245 143 小輪根錐角 δf1 13.14963809 144 cosδf1 0.97377924286 145 tanδf1 0.23362073711 146 允許的最小側(cè)隙 jnmin 查表

54、所得 147 允許的最大側(cè)隙 jnmax 查表所得 148 0.098766913106 149 -1.3327996722 150 大輪安裝距 65.218557744 3.4.4 主減速器準(zhǔn)雙曲面圓錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 在完成 主減速器齒輪的幾何計(jì)算之后，要驗(yàn)算其強(qiáng)度，以保證其有足夠的強(qiáng)度和壽命以及安全可靠地工作。 齒輪的損壞形式常見(jiàn)的有輪齒折斷、齒面點(diǎn)蝕及剝落、齒面膠合、齒面磨損等。汽車(chē)驅(qū)動(dòng)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(diǎn)蝕引起的剝落。在要求使用壽命為20萬(wàn)km或以

55、上時(shí)，其循環(huán)次數(shù)均以超過(guò)材料的耐久疲勞次數(shù)。因此，驅(qū)動(dòng)橋齒輪的許用彎曲應(yīng)力不超過(guò)210.9N／mm.下表給出了汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋齒輪的許用應(yīng)力數(shù)值。 表3-3 汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋的許用應(yīng)力 計(jì)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 最大計(jì)算轉(zhuǎn)矩，中的較小者 700 2800 980 平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩 210.9 1750 210.9 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(jì)算轉(zhuǎn)矩）有關(guān)，而與汽車(chē)預(yù)期壽命期間出現(xiàn)的峰值載荷關(guān)系不大。汽車(chē)

56、驅(qū)動(dòng)橋的最大輸出轉(zhuǎn)矩和最大附著轉(zhuǎn)矩并不是使用中的持續(xù)載荷，強(qiáng)度計(jì)算時(shí)只能用它來(lái)驗(yàn)算最大應(yīng)力，不能作為疲勞損壞的依據(jù)。 1）、主減速器準(zhǔn)雙曲面齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 1、單位齒長(zhǎng)上的圓周力 在汽車(chē)工業(yè)中，主減速器齒輪的表面耐磨性，常常用在其齒輪上的假定單位壓力即單位齒長(zhǎng)的圓周力來(lái)估算，即 （3-7） 式中：——作用在齒輪上的圓周力，按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最大附著力矩 兩種載荷工況進(jìn)行計(jì)算，； ——從動(dòng)齒輪的齒面寬，在此取。 按發(fā)動(dòng)

57、機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算： （3-8） 式中：——發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩，在此??； ——變速器的傳動(dòng)比，在此為； ——主動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑，在此取。 故上式 按最大附著力矩計(jì)算： （3-9） 式中：——汽車(chē)滿(mǎn)載時(shí)一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋給水平地面的最大負(fù)荷，對(duì)于后驅(qū)動(dòng)橋還應(yīng)考慮汽車(chē)最大加速時(shí)的負(fù)荷增加量，在此取； ——輪胎與地面的附

58、著系數(shù)，在此??； ——輪胎的滾動(dòng)半徑，在此取。 故上式 以上公式參考[1]。 表3-4 汽車(chē)車(chē)橋設(shè)計(jì)表 參數(shù) 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí) 按驅(qū)動(dòng)輪打滑轉(zhuǎn) 矩計(jì)算時(shí) 輪胎與地面 的附著系數(shù) 汽車(chē)類(lèi)別 一擋 二擋 直接擋 轎車(chē) 893 536 321 893 0．85 貨車(chē) 1429 ---- 250 1429 0．85 大客車(chē) 982 ---- 2

59、14 ---- 牽引車(chē) 536 ---- 250 ---- 0．65 在現(xiàn)代汽車(chē)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)高出表的。 故上述兩種計(jì)算方法均符合標(biāo)準(zhǔn)。 2、輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算 汽車(chē)主減速器錐齒輪的齒根彎曲應(yīng)力為： (3-10) 式中： ——該齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，； 　 ——超載系數(shù)；在此??； 　 ——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)，

60、 　　　　　　 當(dāng)時(shí)，，在此； 　 ——載荷分配系數(shù)，當(dāng)兩個(gè)齒輪均用騎馬式支承型式時(shí)，，當(dāng)一個(gè)齒輪用騎馬式支承時(shí)取，支承剛度大時(shí)取最小值； 　 ——質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋齒輪，當(dāng)齒輪接觸良好，周節(jié)及徑向 　　　　　　　跳動(dòng)精度高時(shí)，可取； 　 ——計(jì)算齒輪的齒數(shù)； 　 ——端面模數(shù)； 　 ——計(jì)算彎曲應(yīng)力的綜合系數(shù)（或幾何系數(shù)）。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。按汽車(chē)車(chē)橋設(shè)計(jì)的圖2-114選取小齒輪的大齒輪。 故上式： 所以主減速器齒輪滿(mǎn)足彎曲強(qiáng)度要求。 3、輪齒的表面接觸強(qiáng)度計(jì)算 雙曲面

61、齒輪輪齒齒面的計(jì)算接觸應(yīng)力為 （3-11） 式中： ——主動(dòng)齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩，； ——材料的彈性系數(shù)，對(duì)于鋼制齒輪副??； 　 ——尺寸系數(shù)，它考慮了齒輪的尺寸對(duì)其淬透性的影響，在缺乏經(jīng)驗(yàn)的情況下，可??； ——表面質(zhì)量系數(shù)，決定于齒面最后加工的性質(zhì)（如銑齒，磨齒等），即表面粗糙度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)于制造精確的齒輪可??； ——計(jì)算接觸應(yīng)力的綜合系數(shù)（或稱(chēng)幾何系數(shù)）。它綜合考慮了嚙合齒面的相對(duì)曲率半徑、載荷作用的位置、輪齒間的載荷分配系數(shù)、有

62、效尺寬及慣性系數(shù)的因素的影響，按汽車(chē)車(chē)橋設(shè)計(jì)圖3-131選取。 故上式 由于主、從動(dòng)齒輪大小幾乎相當(dāng)，所以均滿(mǎn)足接觸強(qiáng)度要求。 3.4.5 主減速器齒輪的材料及熱處理 汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋主減速器的工作繁重，與傳動(dòng)系其他齒輪比較，具有載荷大、作用時(shí)間長(zhǎng)、載荷變化多、帶沖擊等特點(diǎn)。其損壞形式主要有輪齒根部彎曲折斷、齒面疲勞點(diǎn)蝕、磨損和擦傷等。所以，多驅(qū)動(dòng)橋齒輪的材料及熱處理應(yīng)有以下要求： 1、具有較高的疲勞彎曲強(qiáng)度和表面接觸疲勞強(qiáng)度，以及較好的齒面耐磨性，故齒表面應(yīng)有高的硬度； 2、輪齒心部應(yīng)有適當(dāng)?shù)捻g性以適應(yīng)沖擊載荷，避免在沖擊載荷下輪

63、齒根部折斷； 3、鋼材的鍛造、切削與熱處理等加工性能良好，熱處理變形小或變形規(guī)律易于控制，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量、縮短制造時(shí)間、減少生產(chǎn)成本并將低廢品率； 　 4、選擇齒輪材料的合金元素時(shí)要適合我國(guó)的情況。 汽車(chē)主減速器用的螺旋錐齒輪以及差速器用的直齒錐齒輪，目前都是用滲碳合金鋼制造。在此，齒輪所采用的鋼為20CrMnTi 　 用滲碳合金鋼制造的齒輪，經(jīng)過(guò)滲碳、淬火、回火后，輪齒表面硬度應(yīng)達(dá)到58～64HRC，而芯部硬度較低，當(dāng)端面模數(shù)時(shí)為32～45HRC，。 　 由于新齒輪接觸和潤(rùn)滑不良，為了防止在運(yùn)行初期產(chǎn)生膠合、咬死或擦傷，防止早期的磨損，圓錐齒輪的傳動(dòng)副（或僅僅大

64、齒輪）在熱處理及經(jīng)加工（如磨齒或配對(duì)研磨）后均予與厚度0.005～0.010～0.020mm的磷化處理或鍍銅、鍍錫。這種表面不應(yīng)用于補(bǔ)償零件的公差尺寸，也不能代替潤(rùn)滑。 對(duì)于滑動(dòng)速度高的齒輪，為了提高其耐磨性，可以進(jìn)行滲硫處理。滲硫處理時(shí)溫度低，故不引起齒輪變形。滲硫后摩擦系數(shù)可以顯著降低，故即使?jié)櫥瑮l件較差，也會(huì)防止齒輪咬死、膠合和擦傷等現(xiàn)象產(chǎn)生。 3.4.6 主減速器軸承的計(jì)算 影響主減速器軸承使用壽命的主要外因是他的工作載荷及工作條件，因此在驗(yàn)算軸承壽命之前，首先求出作用在齒輪上的軸向力、徑向力，然后再求出軸承反力，以確定軸承載荷。 1）、錐齒輪齒面上的作用力

65、錐齒輪在工作過(guò)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(xiàn)方向的軸向力及垂直于齒輪軸線(xiàn)的徑向力。 為計(jì)算作用在齒輪的圓周力，首先需要確定計(jì)算轉(zhuǎn)矩。汽車(chē)在行駛過(guò)程中，由于變速器擋位的改變，且發(fā)動(dòng)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(shí)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(jì)算。作用在主減速器主動(dòng)錐齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩可按下式計(jì)算： 　 （3-12） 式中：——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，在此?。? 　　　，...——變速器在各擋的使用率，可參考汽車(chē)車(chē)橋設(shè)計(jì)表3-41選?。? 　　

66、　，...——變速器各擋的傳動(dòng)比； 　　 ，...——變速器在各擋時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)的利用率，可參考[1]設(shè)計(jì)表3-41選取 故上式 對(duì)于圓錐齒輪的齒面中點(diǎn)的分度圓直徑，根據(jù)[1]式3-74所示： 、 經(jīng)計(jì)算、 1、齒寬中點(diǎn)處的圓周力 根據(jù)汽車(chē)車(chē)橋設(shè)計(jì)式3-72所示： 齒寬中點(diǎn)處的圓周力為 式中： ——作用在該齒輪上的轉(zhuǎn)矩，作用在主減速器主動(dòng)錐齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩見(jiàn)； ——該齒輪的齒面寬中點(diǎn)處的分度圓直徑。 故上式可得出主減速器主動(dòng)齒輪赤寬中點(diǎn)處的圓周力： 2）、雙曲面齒輪的軸向力和徑向力 主動(dòng)齒輪受力情況如下圖所示 圖3-2 雙曲面齒輪受力圖 如圖3-2，主動(dòng)雙曲面齒輪螺旋方向?yàn)樽笮?，從錐頂看旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針，為作用在節(jié)錐面上的齒面寬中點(diǎn)A處的法向力，在A點(diǎn)處的螺旋方向的法