I目 錄第 1 章 緒 論 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????11.1 設(shè)計(jì)的目的??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????11.2 主減速器的分類??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1第 2 章 主減速器的設(shè)計(jì) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????22.1 主減速器的結(jié)構(gòu)型式??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????22.2 主減速器的設(shè)計(jì)參數(shù)與計(jì)算??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????32.2.1 載荷的確定?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????32.2.2 基本參數(shù)的確定?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????52.2.3 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????92.2.4 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????14第 3 章 差速器的設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????183.1 差速器的結(jié)構(gòu)形式????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????183.2 差速器的結(jié)構(gòu)形式????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????183.3 差速器的設(shè)計(jì)計(jì)算????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????183.3.1 基本參數(shù)的選擇???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????193.3.2 齒輪的參數(shù)計(jì)算???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????213.3.3 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????221第 1 章 緒 論1.1 設(shè)計(jì)的目的主減速器是驅(qū)動(dòng)橋的重要組成部分，其性能直接關(guān)系到車輛的動(dòng)力和經(jīng)濟(jì)性。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，主減速機(jī)將得到進(jìn)一步發(fā)展。 因此，主減速器的研究可以極大地促進(jìn)中國汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也為汽車行業(yè)做出更大的貢獻(xiàn)。 。1.2 主減速器的分類如今主減速器種類很多，包括單級(jí)減速、雙級(jí)減速、雙速減速、單級(jí)貫通、雙級(jí)貫通、主減速及輪邊減速等?，F(xiàn)在大部分的主減速器采用螺旋錐齒輪和單級(jí)雙曲面齒輪的。2第 2 章 主減速器的設(shè)計(jì)2.1 主減速器的結(jié)構(gòu)型式根據(jù)齒輪類型、主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪的放置方法不一樣，主減速器的結(jié)構(gòu)形式不同。主減速器的減速型式一般分為單雙級(jí)減速、雙速減速、單雙級(jí)貫通、主減速和輪邊減速等。由于本車的主減速器傳動(dòng)比大于 5，且采用雙曲面齒輪可以增大離地間隙，所以不采用螺旋錐齒。本文設(shè)計(jì)主減速器采用雙曲面齒輪單級(jí)減速器。2.2 主減速器的設(shè)計(jì)參數(shù)與計(jì)算2.2.1 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)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 ceTmax10/ce TTikn???? mN?（2.1）式中 : ——變速器一擋傳動(dòng)比取 7.7；1i——主減速器傳動(dòng)比取 7.16；0——發(fā)動(dòng)機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩，取 210 ；maxeT mN?——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0k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；0pf0k???????? ????????? 16Tgm0.95 0. Tgm.195-6eaxeaeax當(dāng)當(dāng)pf（2.2）——汽車滿載時(shí)的總重量取 3850 ；amgK3所以由式（2.2）得： 0.195 =35.7516 385012?即 0 所以 =1.0pf0k——該汽車的驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目在此取 1；n——傳動(dòng)系上傳動(dòng)部分的傳動(dòng)效率，在此取 0.9。T?根據(jù)以上參數(shù)可以由(2.1）得：= =10420ce2107.61.09??mN?（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 csT（2.3）2/rLBcsTGi???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 32550N， ；2G——輪胎對(duì)路面的附著系數(shù)，對(duì)于安裝一般輪胎的公路用汽車，取?=0.85；對(duì)越野汽車取 =1.0；對(duì)于安裝專門的肪滑寬輪胎的?高級(jí)轎車取 =1.25；在此取 =0.85；——車輪的滾動(dòng)半徑，在此選用輪胎型號(hào)為 7.50-16，滾動(dòng)半徑為 r0.394m；， ——分別為所計(jì)算的主減速器從動(dòng)錐齒輪到驅(qū)動(dòng)車輪之間的傳動(dòng)LB?i效率和傳動(dòng)比， 取 0.9，由于沒有輪邊減速器 取LB?LBi1.0。所以由公式（2.3）得:= =12112LBrcs iGT???/23250.83941?mN?（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 cfT對(duì)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：（2.4）??() NaTrcf RHPLBffmin???????式中：4——汽車滿載時(shí)的總重量，取 38500N;aG——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；T——道路滾動(dòng)阻力系數(shù)，載貨汽車可取 0.015~0.020；在此取 0.018；Rf——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 0.05~0.09H在此取 0.07；——汽車的性能系數(shù)在此取 0；pf， ——分別為所計(jì)算的主減速器從動(dòng)錐齒輪到驅(qū)動(dòng)車輪之間的傳動(dòng)LB?i效率和傳動(dòng)比， 取 0.9，由于沒有輪邊減速器 取LB?LBi1.0；——該汽車的驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目在此取 1；n——車輪的滾動(dòng)半徑，在此選用輪胎型號(hào)為 7.50-16，滾動(dòng)半徑為 r0.394m。所以由式（2.4）得： ?? )(PHRLBrTacf ffniG??????= =14833850.94.018.7?mN?2.2.2 基本參數(shù)的確定（1）主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù) 和1z2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)；1z2②為了保證齒面重合度、輪齒彎曲強(qiáng)度，主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)和應(yīng)大于等于 40；③ 一般不小于 6，這樣才可以保證齒輪嚙合完全；1z④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；0i1z⑤對(duì)于不同的主傳動(dòng)比， 和 應(yīng)有適宜的搭配。2（2）從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑 和端面模數(shù)Dm5對(duì)于單級(jí)主減速器，增大尺寸 會(huì)影響驅(qū)動(dòng)橋殼的離地間隙，減小 又會(huì)影2D2D響跨置式主動(dòng)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(yàn)公式初選，即2D（2.5）322cDTK?——直徑系數(shù)，一般取 13.0～16.0；2DK——從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩為 和 中的較小者取其值為 6221 ；cTces mN?由式（2.5）得：=（13.0 ～16.0） =（239.09～294.27） ；23621m初選 =260 則齒輪端面模數(shù) = / =260/35=7.43Dm2Dz= =35 7.43=260.052z?（3）主，從動(dòng)齒輪齒面寬 的選擇。F有有時(shí)齒面太寬，不能提高齒輪的強(qiáng)度和使用壽命。 相反，齒輪嚙合會(huì)增加集中的應(yīng)力，這將大大縮短工具的使用壽命。 同時(shí)，安裝錯(cuò)誤，安裝錯(cuò)誤和熱處理會(huì)導(dǎo)致過早的損壞和疲勞損壞。 但是，如果齒面太窄，齒的耐磨性和強(qiáng)度會(huì)降低，因此選擇合適的齒寬也很重要。 。另外,根據(jù)雙曲面齒輪的幾何特性可知,雙曲面小齒輪與大齒輪相比其齒面寬要較大。一般取大齒輪齒面寬 =0.155 =0.155 260.05=38.09mm，小齒輪齒面寬cF2d?=1.1 =1.1 38.09=41.90mmzFc?（4）小齒輪偏移距及偏移方向的選擇載卡車主減速器的 E值必須小于變速器齒距的 20％，否則 E值為 D值10％?12％，通常小于 12％。 傳動(dòng)比與 E值成正比，偏移量 E可以達(dá)到從動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑的 20％至 30％。 但是當(dāng) E為 20％干燥時(shí)，檢查是否有根部切割。 。E=(0.1 0.12) =(0.1 0.12) 260.05=26.01 31.20mm:2d:?:初選 E=30mm6a bc d圖 2.7 雙曲面齒輪的偏移方式雙曲面齒輪的偏移可分為上偏移和下偏移兩種，如圖 2.7所示：主齒輪相對(duì)從動(dòng)輪向上，則是上偏移；主齒輪相對(duì)從動(dòng)輪向下，則是下偏移。本減速器采用下偏移。（5）螺旋角 的選擇?雙雙曲線齒輪的螺旋角是基于圓錐齒輪線的變化。 齒大端的螺旋角最大，反之最小。 齒寬中點(diǎn)處的螺旋角稱為齒輪的中點(diǎn)螺旋角。 對(duì)于雙曲線齒輪傳動(dòng)裝置，由于主動(dòng)齒輪相對(duì)于從動(dòng)齒輪的偏移，主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪中間的螺旋角度不相等。而且，驅(qū)動(dòng)齒輪的螺旋角較大，從動(dòng)齒輪的螺旋角較小。 。 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fm?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，fm應(yīng)不小于 1.25，在 1.5～2.0 時(shí)效果最好，但 過大，會(huì)導(dǎo)致軸向力增大。f ?汽車主減速器雙曲面齒輪大小齒輪中點(diǎn)處的平均螺旋角 多為 35°～40°。主動(dòng)齒輪中點(diǎn)處的螺旋角可按下式初選:= + + （2.6）z?25?21z90?2Ed--主動(dòng)輪中點(diǎn)處的螺旋角，mm；z7， ——主、從動(dòng)輪齒數(shù)；分別為 8，35；1z2——雙曲面齒輪偏移距, 30mm；E——從動(dòng)輪節(jié)圓直徑，260.05mm；2d由式（2.6）得:= + + =45.84z?5??3890?26.5?從動(dòng)齒輪中點(diǎn)螺旋角 可按下式初選:c?23sin0.260.58.9EdF????——雙曲面齒輪傳動(dòng)偏移角的近似值；——雙曲面從動(dòng)齒輪齒面寬為 38.09mm；1.6????= - =45.84°- =34.23°c?z1.?、 從動(dòng)齒輪和主動(dòng)齒輪中點(diǎn)處的螺旋角。z平均螺旋角 = = =40.04°。+ 2zc?45.83.2?（6）螺旋方向的選擇。8圖 2.8 雙曲面齒輪的螺旋方向及軸向推力主動(dòng)傘齒輪和從動(dòng)傘齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)是相反的。 如圖 2.8所示，軸向力的方向受螺旋方向和雙曲線齒輪的影響。 當(dāng)變速器處于前進(jìn)檔位時(shí)，主動(dòng)錐齒輪的軸向力偏離錐體，主，從動(dòng)齒輪分離，防止齒輪損壞。 因此，主動(dòng)錐齒輪從錐頂部逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，反之亦然。 。（7）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)，但對(duì)于尺寸小的齒輪，大壓力角易使齒頂變尖及刀尖寬度過小，并使齒輪的端面重疊系數(shù)下降，對(duì)于雙曲面齒輪，由于其主動(dòng)齒輪輪齒兩側(cè)的法向壓力角不等，因此應(yīng)按平均壓力角考慮，載貨汽車選用 22°30′或 20°的平均壓力角，在此選用 20°的平均壓力角。2.2.3 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）為了得到良好的收縮齒，大齒輪齒頂角 和齒根角 ,按照以下方法進(jìn)行2?2?計(jì)算。①用標(biāo)準(zhǔn)收縮齒公式來計(jì)算 及2??22384'mhA??（2.6）922348'mhA??（2.7）2'mgahK（2.8）2'1.50.gm??（2.9）2cosgmKRhz?（2.10）22sin.0cimdF???（2.11）122arcot.i z?（2.12）2sinmRA??（2.13） 221arctz?（2.14）由（2.6）與（2.14）聯(lián)立可得:122sinarcot0mzdFR??（2.15）12 22(sinarcot.)s0gmzKdFh???（2.16）1012 22 2(sinarcot.)s' .0amzKdFh???（2.17）2'(1.5)magmh?（2.18）222 1cos348inrctaaKzz?????????（2.19）式中： , ——小齒輪和大齒輪的齒數(shù)；1z2——大齒輪的最大分度圓直徑,已算出為 260.05mm；d——大齒輪在齒面寬中點(diǎn)處的分度圓半徑；2mR——在節(jié)錐平面內(nèi)大齒輪齒面寬中點(diǎn)錐距 mm；A——大齒輪齒面寬中點(diǎn)處的齒工作高；gmh——大齒輪齒頂高系數(shù)取 0.15；aK——大齒輪齒寬中點(diǎn)處的齒頂高；2'm——大齒輪齒寬中點(diǎn)處的齒跟高；'h——大齒輪齒面寬中點(diǎn)處的螺旋角；2?——大齒輪的節(jié)錐角；?——齒深系數(shù)取 3.7；K——從動(dòng)齒輪齒面寬。cF所以： 2 860.538.9sinarcot(1.2)351.60mR????1183.7260.538.9sinarcot(1.2)cos34.259.760gmh? ??????? ?? ?? ?2.1siarct(.)cs.3' 1.4235m? ??? ?? ??2'9.76(.501)9.76h????8.38.sinarcot(.)3514.2mA?43.82 0.73°2.74.401sirtan58??????????'122 22 sircot.cos3815.0nzdFKz?? ?? ??? ?? ?122 22 siarcot.cos3481.50.15.0nzdz?? ?? ??? ??? ?826.538.9siarcot17cos34. 35348150.10n? ??? ????? ?29.'.?②計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)收縮齒齒頂角與齒根角之和。243.829.536.7s??????③ DRRsT?:（2.20）1222tansico1056mdDRrz???????（2.21）22sincomR??（2.22）106RTz??（2.23）由式（2.19）與（2.23）聯(lián)立可得: 2221sinitancos1056(06)dRrTzz??????????:（2.24）——刀盤名義半徑,按表選取為 114.30mmdr——輪齒收縮系數(shù)RTsin7.12sin7.12tan34.2co34c301056 (0.81.6).5tR??????? ???:.?④當(dāng) 為正數(shù)時(shí), 為傾根錐母線收縮齒，應(yīng)按傾根錐母線收縮齒重新計(jì)算RTs??及 。2??⑤按傾根錐母線收縮齒再次計(jì)算大齒輪齒頂角 及齒跟角 。 2?2?22TR????（2.25） 2aTRK?（2.26） 13TRS???（2.27） 10.2.6Rz?（2.28） 由式（2.25）與（2.25）聯(lián)立可得:21(0.2.6)aSKz?????（2.29）212()Sz??（2.30）——大齒輪齒頂高系數(shù)取 0.15aK——傾根錐母線收縮齒齒根角齒頂角之和TR??20.1536.7(0.281.6)7.2'1.???????(8)3804'6??（2）大齒輪齒頂高 2'h（2.30）202'()sinmA??20.5sind?（2.31）——大齒輪節(jié)錐距.0A由式（2.30） ， （2.31）得：0.526.13.8sin7????2'1.4(.45)sin1.2.7h?????（3）大齒輪齒跟高 .2'h20''()simA??（2.32）14——大齒輪齒寬中點(diǎn)處齒跟高2'mh由式（2.32）得：2'9.76(13.84.5)sin6.341.8??????（4）徑向間隙 0.5.0.97.05gmCh??（5）大齒輪齒全高 22''18413.??（6）大齒輪齒工作高 23.05.ghC??（7）大齒輪的面錐角 0227.1.2?????（8）大齒輪的根錐角 22.6.3470.8R????（9）大齒輪外圓直徑 202'cos1.cos.26.520.84.55hdd??????（10）小齒輪面錐角 012sincscs70.8cs13R??????8.??（11）小齒輪的根錐角 102sincoscos78.24cs1.60.2R???????.5??（12）小齒輪的齒頂高和齒根高齒頂高: 11.5' .72ghCm??齒根高； 11''3.026.5??表 2.2 主減速器雙曲面齒輪的幾何尺寸參數(shù)表 [5]序 號(hào) 項(xiàng) 目 符號(hào) 數(shù)值151 主動(dòng)齒輪齒數(shù) 1z82 從動(dòng)齒輪齒數(shù) 2353 端面模數(shù) m7.43 mm4 主動(dòng)齒輪齒面寬 ZF41.90 mm5 從動(dòng)齒輪齒面寬 C38.09 mm6 主動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑 1d59.43 mm7 從動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑 2260.05mm2.2.4 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算1.主減速器雙曲面齒輪的強(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)圓周力來估算，即N／mm (2.33)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； rG?2——從動(dòng)齒輪的齒面寬，在此取 38.09mm. 2b按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí) N／mm 213max0bdiTpge??（2.34）式中： ——發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩，在此取 300 ；maxeT ?——變速器的傳動(dòng)比在此取 4.3；gi——主動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑，在此取 59.43mm；1d16按式（2.34）得： N／mm304.1505982p???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)算以上數(shù)據(jù)在許用范圍內(nèi)。（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N/ （2.35） JmzbKTvs????20312?2m式中： ——該齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩， N·m, N·m;T3ce?8cfT?——超載系數(shù)；在此取 1.0;0——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)，sK當(dāng)ｍ 時(shí)， ，在此 ＝0.8296.1?4.25mKs?47.325sK?——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)，m＝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)及徑向vK跳動(dòng)精度高時(shí)，可取 1.0;——計(jì)算齒輪的齒面寬 38.09mm;b——計(jì)算齒輪的齒數(shù) 8;z——端面模 7.43mm;m——計(jì)算彎曲應(yīng)力的綜合系數(shù)（或幾何系數(shù)） ，它綜合考慮了齒形系數(shù)、J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。參照?qǐng)D 2.10取=0.28J17圖 2.10 計(jì)算用彎曲綜合系數(shù) J按 N·m計(jì)算疲勞彎曲應(yīng)力8cfT?＝135 N/ 210 N/322104.091.7483???2m2按 N·m計(jì)算疲勞彎曲應(yīng)力ce＝479 N/ 700 N/3 210974? 22m所以主減速器齒輪滿足彎曲強(qiáng)度要求。(3) 輪齒的表面接觸強(qiáng)度計(jì)算錐齒輪的齒面接觸應(yīng)力為N/ (2.36)bJKTdCvfmspj30112???2式中： ——主動(dòng)齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩；T——材料的彈性系數(shù)，對(duì)于鋼制齒輪副取 232.6 /mm;p 21N， ， ——見式(2.35)下的說明;0Kvm——尺寸系數(shù)，考慮齒輪的尺寸對(duì)其淬透性的影響，取 1.0;s——表面質(zhì)量系數(shù)，決定于齒面最后加工的性質(zhì)，取 1.0;f——計(jì)算接觸應(yīng)力的綜合系數(shù)（或稱幾何系數(shù)） 。它綜合考慮了嚙合齒J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)、有效尺寬及慣性系數(shù)的因素的影響，按圖 2.11選取 =0.17。J18圖 2.11 接觸計(jì)算用綜合系數(shù)按 計(jì)算：ceT=2027 〈2800N/323.60.94310.72105948j????? 2m2按 計(jì)算：cfT=1109 〈1750N/323.60.9431.721059480j??? 2219第 3 章 差速器的設(shè)計(jì)3.1 差速器的結(jié)構(gòu)形式汽汽車的左右輪同時(shí)不同。 例如，車削內(nèi)外之間的距離明顯不同。 例如，兩輪的狀態(tài)是不同的，例如輪胎壓力，路況，環(huán)境等。 如果驅(qū)動(dòng)橋的左右輪是剛性連接的，則肯定驅(qū)動(dòng)輪在行駛過程中會(huì)在道路上滑動(dòng)，這會(huì)加劇汽車輪胎的磨損。 為了避免這些問題，在左右驅(qū)動(dòng)輪之間安裝車輪差速器以確保車輛在行駛期間的差速。 。因?yàn)楸拒噷儆谳p型載貨汽車，主要在較好的路面上行駛，使用對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器。3.2 差速器的結(jié)構(gòu)形式對(duì)稱式圓錐齒輪差速器通常由差速器，兩個(gè)半軸齒輪，四個(gè)行星齒輪，行星齒輪軸，等組成。如圖 3-2所示。因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)、因此廣泛用于各類車輛上。圖 3.2 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-半軸齒輪墊片；7-半軸齒輪；8-行星齒輪軸； 9-行星齒輪；10-行星齒輪墊片；11-差速器右半殼3.3 差速器的設(shè)計(jì)計(jì)算在確定主減速器從動(dòng)齒輪尺寸時(shí)，須考慮到差速器的安裝。差速器的外尺寸也與從動(dòng)齒輪軸承支承座及主動(dòng)齒輪導(dǎo)向軸承座的有關(guān)。203.3.1 基本參數(shù)的選擇（1）行星齒輪數(shù)目的選擇載貨汽車采用 4個(gè)行星齒輪。（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，一般由行星齒輪背面的球面半徑 確定，它BR就是行星齒輪的安裝尺寸，實(shí)際上即差速器圓錐齒輪的節(jié)錐距，因此也顯示了差速器的強(qiáng)度。球面半徑 可按如下的經(jīng)驗(yàn)公式確定：BRmm (3.3) 3TKRB?式中： ——行星齒輪球面半徑系數(shù)，可取 2.52～2.99，對(duì)于有 4個(gè)行星齒輪BK的載貨汽車取小值；T——計(jì)算轉(zhuǎn)矩，取 Tce和 Tcs的較小值；根據(jù)上式 =2.7 =47.62mm 所以預(yù)選其節(jié)錐距BR304.520.9??A =48mm0（3）行星齒輪與半軸齒輪的選擇使行星齒輪的齒數(shù)盡量少有助于獲得較大的模數(shù)和較高的齒輪強(qiáng)度。但一般不少于 10。半軸齒輪的齒數(shù)采用 14～25，通常半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比 z1/z2取1.5～2.0 之間。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)目所整除，以便行星齒輪能均Lz2R勻地分布于半軸齒輪的軸線周圍，否則，差速器將無法安裝，即應(yīng)滿足的安裝條件為：InzRL??2（3.4）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說，Lz2R=Lz2R——行星齒輪數(shù)目；n21——任意整數(shù)。I在此 =11， =20 滿足以上要求。1z2（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 ，1?2= =28.81° =90°- =61.19°211arctnz??rta01?2再按下式初步求出圓錐齒輪的大端端面模數(shù) mm= = = =4.16mm10sin?zA20si?z47.5sin28.1??得 =45.77mm =4.16×20=83.21mm14.6dm??zd?（5）壓力角 ?如今，汽車差速器的齒輪基本采用 22.5°的壓力角，齒高系數(shù)為 0.8。最小齒數(shù)可減少到 10，在此選 22.5°的壓力角。（6）行星齒輪安裝孔的直徑 Φ 及其深度 L行星齒輪的安裝孔的直徑 Φ 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?。?1.?L??nlTc??302.（3.5）lc?1.30?——差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩，N·m；在此取 5433N·m0T——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?shù)木嚯x，mm， ， 為半軸l 20.5'ld?'齒輪齒面寬中點(diǎn)處的直徑，而 ；22'.8d——支承面的許用擠壓應(yīng)力，在此取 69 MPaX?????根據(jù)上式 =66.57mm =0.5×66.57=33.28mm2'0.831d??l22≈23.19mm 取 =20mm?35410.69.28???≈22mmL3.3.2 齒輪的參數(shù)計(jì)算差速器齒輪參數(shù)計(jì)算見表 3.1。表 3.1 汽車差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表序號(hào) 項(xiàng)目 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果1 行星齒輪齒數(shù) ≥10，應(yīng)盡量取最小值1z =101z2 半軸齒輪齒數(shù) =14～25，且需滿足式（ 3-4）2 =2023 模數(shù) m=4.16m4 齒面寬 b=(0.25～0.30)A ;b≤10m0 13.38mm5 工作齒高 hg6.1?=6.66gh6 全齒高 578?7.497 壓力角 ?22.5°8 軸交角 =90°?9 節(jié)圓直徑 ； 1mzd?2z 145.7d?283.110 節(jié)錐角 ，21arctn?190???=28.81° =61.19?11 節(jié)錐距 210sii?dA=47.5mm0A12 周節(jié) =3.1416tm=13.11mmt13 齒頂高 ;21agah??z??????????????2137.04.=4.41mm1ah=2.25mm214 齒根高 =1.788 - ; =1.788 -1fm1a2f 2ah=3.03mm;1f=4.89mm2h2315 徑向間隙 = - =0.188 +0.051chgm=0.83mmc16 齒根角 = 01artnAf; 022arctnhf??1? =3.65°; =5.88°1?217 面錐角 ；??o 1??o =34.69° =64.84°o?o18 根錐角 ；11?R22?R=25.16° =55.31°1R2R序號(hào) 項(xiàng)目 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果19 外圓直徑；11cos?aohd??220 mm0153.d?mm2820 節(jié)圓頂點(diǎn)至齒輪 外緣距離1'1sin???2'02hd? mm014.9?mm23?21 理論弧齒厚 1st??mt???ta''1 =8.46 mm1s=7.39 mm222 齒側(cè)間隙 B=0.250mmB23 弦齒厚 2613dsSiii??? =8.49mm1?S=6.61mm224 弦齒高 iiih4co' ???=5.93mm1?h=2.92mm23.3.3 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算差速器齒輪的尺寸與結(jié)構(gòu)與手里有關(guān)，當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎或左右輪行駛不同的路程時(shí)，差速器齒輪會(huì)進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)。因此對(duì)于差速器齒輪主要應(yīng)進(jìn)行彎曲強(qiáng)度校核。輪齒彎曲強(qiáng)度 為w?= MPa (3.6) w?JmbzKTvs2031?式中： ——差速器一個(gè)行星齒輪傳給一個(gè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩,此處 T為 1006 TN·m；——差速器的行星齒輪數(shù)；n——半軸齒輪齒數(shù)；2z24、 、 、 ——見式（2.9）下的說明；0Kvsm——計(jì)算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)，由圖 3-2可得J=0.225根據(jù)式(3.6) 得:= =971 MPa〈980 MPaw?32106.0418289??所以，差速器齒輪滿足彎曲強(qiáng)度要求 [15]。 I目 錄第 1 章 緒 論 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????11.1 設(shè)計(jì)的目的??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????11.2 主減速器的分類??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1第 2 章 主減速器的設(shè)計(jì) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????22.1 主減速器的結(jié)構(gòu)型式??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????22.2 主減速器的設(shè)計(jì)參數(shù)與計(jì)算??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????32.2.1 載荷的確定?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????32.2.2 基本參數(shù)的確定?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????52.2.3 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????92.2.4 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????14第 3 章 差速器的設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????183.1 差速器的結(jié)構(gòu)形式????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????183.2 差速器的結(jié)構(gòu)形式????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????183.3 差速器的設(shè)計(jì)計(jì)算????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????183.3.1 基本參數(shù)的選擇???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????193.3.2 齒輪的參數(shù)計(jì)算???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????213.3.3 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????221第 1 章 緒 論1.1 設(shè)計(jì)的目的主減速器是驅(qū)動(dòng)橋的重要組成部分，其性能直接關(guān)系到車輛的動(dòng)力和經(jīng)濟(jì)性。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，主減速機(jī)將得到進(jìn)一步發(fā)展。 因此，主減速器的研究可以極大地促進(jìn)中國汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也為汽車行業(yè)做出更大的貢獻(xiàn)。 。1.2 主減速器的分類如今主減速器種類很多，包括單級(jí)減速、雙級(jí)減速、雙速減速、單級(jí)貫通、雙級(jí)貫通、主減速及輪邊減速等?，F(xiàn)在大部分的主減速器采用螺旋錐齒輪和單級(jí)雙曲面齒輪的。2第 2 章 主減速器的設(shè)計(jì)2.1 主減速器的結(jié)構(gòu)型式根據(jù)齒輪類型、主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪的放置方法不一樣，主減速器的結(jié)構(gòu)形式不同。主減速器的減速型式一般分為單雙級(jí)減速、雙速減速、單雙級(jí)貫通、主減速和輪邊減速等。由于本車的主減速器傳動(dòng)比大于 5，且采用雙曲面齒輪可以增大離地間隙，所以不采用螺旋錐齒。本文設(shè)計(jì)主減速器采用雙曲面齒輪單級(jí)減速器。2.2 主減速器的設(shè)計(jì)參數(shù)與計(jì)算2.2.1 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)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 ceTmax10/ce TTikn???? mN?（2.1）式中 : ——變速器一擋傳動(dòng)比取 7.7；1i——主減速器傳動(dòng)比取 7.16；0——發(fā)動(dòng)機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩，取 210 ；maxeT mN?——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0k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；0pf0k???????? ????????? 16Tgm0.95 0. Tgm.195-6eaxeaeax當(dāng)當(dāng)pf（2.2）——汽車滿載時(shí)的總重量取 3850 ；amgK3所以由式（2.2）得： 0.195 =35.7516 385012?即 0 所以 =1.0pf0k——該汽車的驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目在此取 1；n——傳動(dòng)系上傳動(dòng)部分的傳動(dòng)效率，在此取 0.9。T?根據(jù)以上參數(shù)可以由(2.1）得：= =10420ce2107.61.09??mN?（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 csT（2.3）2/rLBcsTGi???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 32550N， ；2G——輪胎對(duì)路面的附著系數(shù)，對(duì)于安裝一般輪胎的公路用汽車，取?=0.85；對(duì)越野汽車取 =1.0；對(duì)于安裝專門的肪滑寬輪胎的?高級(jí)轎車取 =1.25；在此取 =0.85；——車輪的滾動(dòng)半徑，在此選用輪胎型號(hào)為 7.50-16，滾動(dòng)半徑為 r0.394m；， ——分別為所計(jì)算的主減速器從動(dòng)錐齒輪到驅(qū)動(dòng)車輪之間的傳動(dòng)LB?i效率和傳動(dòng)比， 取 0.9，由于沒有輪邊減速器 取LB?LBi1.0。所以由公式（2.3）得:= =12112LBrcs iGT???/23250.83941?mN?（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 cfT對(duì)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：（2.4）??() NaTrcf RHPLBffmin???????式中：4——汽車滿載時(shí)的總重量，取 38500N;aG——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；T——道路滾動(dòng)阻力系數(shù)，載貨汽車可取 0.015~0.020；在此取 0.018；Rf——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 0.05~0.09H在此取 0.07；——汽車的性能系數(shù)在此取 0；pf， ——分別為所計(jì)算的主減速器從動(dòng)錐齒輪到驅(qū)動(dòng)車輪之間的傳動(dòng)LB?i效率和傳動(dòng)比， 取 0.9，由于沒有輪邊減速器 取LB?LBi1.0；——該汽車的驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目在此取 1；n——車輪的滾動(dòng)半徑，在此選用輪胎型號(hào)為 7.50-16，滾動(dòng)半徑為 r0.394m。所以由式（2.4）得： ?? )(PHRLBrTacf ffniG??????= =14833850.94.018.7?mN?2.2.2 基本參數(shù)的確定（1）主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù) 和1z2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)；1z2②為了保證齒面重合度、輪齒彎曲強(qiáng)度，主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)和應(yīng)大于等于 40；③ 一般不小于 6，這樣才可以保證齒輪嚙合完全；1z④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；0i1z⑤對(duì)于不同的主傳動(dòng)比， 和 應(yīng)有適宜的搭配。2（2）從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑 和端面模數(shù)Dm5對(duì)于單級(jí)主減速器，增大尺寸 會(huì)影響驅(qū)動(dòng)橋殼的離地間隙，減小 又會(huì)影2D2D響跨置式主動(dòng)齒輪的前支承座的安裝空間和差速器的安裝?？筛鶕?jù)經(jīng)驗(yàn)公式初選，即2D（2.5）322cDTK?——直徑系數(shù)，一般取 13.0～16.0；2DK——從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩為 和 中的較小者取其值為 6221 ；cTces mN?由式（2.5）得：=（13.0 ～16.0） =（239.09～294.27） ；23621m初選 =260 則齒輪端面模數(shù) = / =260/35=7.43Dm2Dz= =35 7.43=260.052z?（3）主，從動(dòng)齒輪齒面寬 的選擇。F有有時(shí)齒面太寬，不能提高齒輪的強(qiáng)度和使用壽命。 相反，齒輪嚙合會(huì)增加集中的應(yīng)力，這將大大縮短工具的使用壽命。 同時(shí)，安裝錯(cuò)誤，安裝錯(cuò)誤和熱處理會(huì)導(dǎo)致過早的損壞和疲勞損壞。 但是，如果齒面太窄，齒的耐磨性和強(qiáng)度會(huì)降低，因此選擇合適的齒寬也很重要。 。另外,根據(jù)雙曲面齒輪的幾何特性可知,雙曲面小齒輪與大齒輪相比其齒面寬要較大。一般取大齒輪齒面寬 =0.155 =0.155 260.05=38.09mm，小齒輪齒面寬cF2d?=1.1 =1.1 38.09=41.90mmzFc?（4）小齒輪偏移距及偏移方向的選擇載卡車主減速器的 E值必須小于變速器齒距的 20％，否則 E值為 D值10％?12％，通常小于 12％。 傳動(dòng)比與 E值成正比，偏移量 E可以達(dá)到從動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑的 20％至 30％。 但是當(dāng) E為 20％干燥時(shí)，檢查是否有根部切割。 。E=(0.1 0.12) =(0.1 0.12) 260.05=26.01 31.20mm:2d:?:初選 E=30mm6a bc d圖 2.7 雙曲面齒輪的偏移方式雙曲面齒輪的偏移可分為上偏移和下偏移兩種，如圖 2.7所示：主齒輪相對(duì)從動(dòng)輪向上，則是上偏移；主齒輪相對(duì)從動(dòng)輪向下，則是下偏移。本減速器采用下偏移。（5）螺旋角 的選擇?雙雙曲線齒輪的螺旋角是基于圓錐齒輪線的變化。 齒大端的螺旋角最大，反之最小。 齒寬中點(diǎn)處的螺旋角稱為齒輪的中點(diǎn)螺旋角。 對(duì)于雙曲線齒輪傳動(dòng)裝置，由于主動(dòng)齒輪相對(duì)于從動(dòng)齒輪的偏移，主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪中間的螺旋角度不相等。而且，驅(qū)動(dòng)齒輪的螺旋角較大，從動(dòng)齒輪的螺旋角較小。 。 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fm?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，fm應(yīng)不小于 1.25，在 1.5～2.0 時(shí)效果最好，但 過大，會(huì)導(dǎo)致軸向力增大。f ?汽車主減速器雙曲面齒輪大小齒輪中點(diǎn)處的平均螺旋角 多為 35°～40°。主動(dòng)齒輪中點(diǎn)處的螺旋角可按下式初選:= + + （2.6）z?25?21z90?2Ed--主動(dòng)輪中點(diǎn)處的螺旋角，mm；z7， ——主、從動(dòng)輪齒數(shù)；分別為 8，35；1z2——雙曲面齒輪偏移距, 30mm；E——從動(dòng)輪節(jié)圓直徑，260.05mm；2d由式（2.6）得:= + + =45.84z?5??3890?26.5?從動(dòng)齒輪中點(diǎn)螺旋角 可按下式初選:c?23sin0.260.58.9EdF????——雙曲面齒輪傳動(dòng)偏移角的近似值；——雙曲面從動(dòng)齒輪齒面寬為 38.09mm；1.6????= - =45.84°- =34.23°c?z1.?、 從動(dòng)齒輪和主動(dòng)齒輪中點(diǎn)處的螺旋角。z平均螺旋角 = = =40.04°。+ 2zc?45.83.2?（6）螺旋方向的選擇。8圖 2.8 雙曲面齒輪的螺旋方向及軸向推力主動(dòng)傘齒輪和從動(dòng)傘齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)是相反的。 如圖 2.8所示，軸向力的方向受螺旋方向和雙曲線齒輪的影響。 當(dāng)變速器處于前進(jìn)檔位時(shí)，主動(dòng)錐齒輪的軸向力偏離錐體，主，從動(dòng)齒輪分離，防止齒輪損壞。 因此，主動(dòng)錐齒輪從錐頂部逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，反之亦然。 。（7）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)，但對(duì)于尺寸小的齒輪，大壓力角易使齒頂變尖及刀尖寬度過小，并使齒輪的端面重疊系數(shù)下降，對(duì)于雙曲面齒輪，由于其主動(dòng)齒輪輪齒兩側(cè)的法向壓力角不等，因此應(yīng)按平均壓力角考慮，載貨汽車選用 22°30′或 20°的平均壓力角，在此選用 20°的平均壓力角。2.2.3 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）為了得到良好的收縮齒，大齒輪齒頂角 和齒根角 ,按照以下方法進(jìn)行2?2?計(jì)算。①用標(biāo)準(zhǔn)收縮齒公式來計(jì)算 及2??22384'mhA??（2.6）922348'mhA??（2.7）2'mgahK（2.8）2'1.50.gm??（2.9）2cosgmKRhz?（2.10）22sin.0cimdF???（2.11）122arcot.i z?（2.12）2sinmRA??（2.13） 221arctz?（2.14）由（2.6）與（2.14）聯(lián)立可得:122sinarcot0mzdFR??（2.15）12 22(sinarcot.)s0gmzKdFh???（2.16）1012 22 2(sinarcot.)s' .0amzKdFh???（2.17）2'(1.5)magmh?（2.18）222 1cos348inrctaaKzz?????????（2.19）式中： , ——小齒輪和大齒輪的齒數(shù)；1z2——大齒輪的最大分度圓直徑,已算出為 260.05mm；d——大齒輪在齒面寬中點(diǎn)處的分度圓半徑；2mR——在節(jié)錐平面內(nèi)大齒輪齒面寬中點(diǎn)錐距 mm；A——大齒輪齒面寬中點(diǎn)處的齒工作高；gmh——大齒輪齒頂高系數(shù)取 0.15；aK——大齒輪齒寬中點(diǎn)處的齒頂高；2'm——大齒輪齒寬中點(diǎn)處的齒跟高；'h——大齒輪齒面寬中點(diǎn)處的螺旋角；2?——大齒輪的節(jié)錐角；?——齒深系數(shù)取 3.7；K——從動(dòng)齒輪齒面寬。cF所以： 2 860.538.9sinarcot(1.2)351.60mR????1183.7260.538.9sinarcot(1.2)cos34.259.760gmh? ??????? ?? ?? ?2.1siarct(.)cs.3' 1.4235m? ??? ?? ??2'9.76(.501)9.76h????8.38.sinarcot(.)3514.2mA?43.82 0.73°2.74.401sirtan58??????????'122 22 sircot.cos3815.0nzdFKz?? ?? ??? ?? ?122 22 siarcot.cos3481.50.15.0nzdz?? ?? ??? ??? ?826.538.9siarcot17cos34. 35348150.10n? ??? ????? ?29.'.?②計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)收縮齒齒頂角與齒根角之和。243.829.536.7s??????③ DRRsT?:（2.20）1222tansico1056mdDRrz???????（2.21）22sincomR??（2.22）106RTz??（2.23）由式（2.19）與（2.23）聯(lián)立可得: 2221sinitancos1056(06)dRrTzz??????????:（2.24）——刀盤名義半徑,按表選取為 114.30mmdr——輪齒收縮系數(shù)RTsin7.12sin7.12tan34.2co34c301056 (0.81.6).5tR??????? ???:.?④當(dāng) 為正數(shù)時(shí), 為傾根錐母線收縮齒，應(yīng)按傾根錐母線收縮齒重新計(jì)算RTs??及 。2??⑤按傾根錐母線收縮齒再次計(jì)算大齒輪齒頂角 及齒跟角 。 2?2?22TR????（2.25） 2aTRK?（2.26） 13TRS???（2.27） 10.2.6Rz?（2.28） 由式（2.25）與（2.25）聯(lián)立可得:21(0.2.6)aSKz?????（2.29）212()Sz??（2.30）——大齒輪齒頂高系數(shù)取 0.15aK——傾根錐母線收縮齒齒根角齒頂角之和TR??20.1536.7(0.281.6)7.2'1.???????(8)3804'6??（2）大齒輪齒頂高 2'h（2.30）202'()sinmA??20.5sind?（2.31）——大齒輪節(jié)錐距.0A由式（2.30） ， （2.31）得：0.526.13.8sin7????2'1.4(.45)sin1.2.7h?????（3）大齒輪齒跟高 .2'h20''()simA??（2.32）14——大齒輪齒寬中點(diǎn)處齒跟高2'mh由式（2.32）得：2'9.76(13.84.5)sin6.341.8??????（4）徑向間隙 0.5.0.97.05gmCh??（5）大齒輪齒全高 22''18413.??（6）大齒輪齒工作高 23.05.ghC??（7）大齒輪的面錐角 0227.1.2?????（8）大齒輪的根錐角 22.6.3470.8R????（9）大齒輪外圓直徑 202'cos1.cos.26.520.84.55hdd??????（10）小齒輪面錐角 012sincscs70.8cs13R??????8.??（11）小齒輪的根錐角 102sincoscos78.24cs1.60.2R???????.5??（12）小齒輪的齒頂高和齒根高齒頂高: 11.5' .72ghCm??齒根高； 11''3.026.5??表 2.2 主減速器雙曲面齒輪的幾何尺寸參數(shù)表 [5]序 號(hào) 項(xiàng) 目 符號(hào) 數(shù)值151 主動(dòng)齒輪齒數(shù) 1z82 從動(dòng)齒輪齒數(shù) 2353 端面模數(shù) m7.43 mm4 主動(dòng)齒輪齒面寬 ZF41.90 mm5 從動(dòng)齒輪齒面寬 C38.09 mm6 主動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑 1d59.43 mm7 從動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑 2260.05mm2.2.4 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算1.主減速器雙曲面齒輪的強(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)圓周力來估算，即N／mm (2.33)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； rG?2——從動(dòng)齒輪的齒面寬，在此取 38.09mm. 2b按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí) N／mm 213max0bdiTpge??（2.34）式中： ——發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩，在此取 300 ；maxeT ?——變速器的傳動(dòng)比在此取 4.3；gi——主動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑，在此取 59.43mm；1d16按式（2.34）得： N／mm304.1505982p???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)算以上數(shù)據(jù)在許用范圍內(nèi)。（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N/ （2.35） JmzbKTvs????20312?2m式中： ——該齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩， N·m, N·m;T3ce?8cfT?——超載系數(shù)；在此取 1.0;0——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)，sK當(dāng)ｍ 時(shí)， ，在此 ＝0.8296.1?4.25mKs?47.325sK?——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)，m＝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)及徑向vK跳動(dòng)精度高時(shí)，可取 1.0;——計(jì)算齒輪的齒面寬 38.09mm;b——計(jì)算齒輪的齒數(shù) 8;z——端面模 7.43mm;m——計(jì)算彎曲應(yīng)力的綜合系數(shù)（或幾何系數(shù)） ，它綜合考慮了齒形系數(shù)、J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。參照?qǐng)D 2.10取=0.28J17圖 2.10 計(jì)算用彎曲綜合系數(shù) J按 N·m計(jì)算疲勞彎曲應(yīng)力8cfT?＝135 N/ 210 N/322104.091.7483???2m2按 N·m計(jì)算疲勞彎曲應(yīng)力ce＝479 N/ 700 N/3 210974? 22m所以主減速器齒輪滿足彎曲強(qiáng)度要求。(3) 輪齒的表面接觸強(qiáng)度計(jì)算錐齒輪的齒面接觸應(yīng)力為N/ (2.36)bJKTdCvfmspj30112???2式中： ——主動(dòng)齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩；T——材料的彈性系數(shù)，對(duì)于鋼制齒輪副取 232.6 /mm;p 21N， ， ——見式(2.35)下的說明;0Kvm——尺寸系數(shù)，考慮齒輪的尺寸對(duì)其淬透性的影響，取 1.0;s——表面質(zhì)量系數(shù)，決定于齒面最后加工的性質(zhì)，取 1.0;f——計(jì)算接觸應(yīng)力的綜合系數(shù)（或稱幾何系數(shù)） 。它綜合考慮了嚙合齒J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)、有效尺寬及慣性系數(shù)的因素的影響，按圖 2.11選取 =0.17。J18圖 2.11 接觸計(jì)算用綜合系數(shù)按 計(jì)算：ceT=2027 〈2800N/323.60.94310.72105948j????? 2m2按 計(jì)算：cfT=1109 〈1750N/323.60.9431.721059480j??? 2219第 3 章 差速器的設(shè)計(jì)3.1 差速器的結(jié)構(gòu)形式汽汽車的左右輪同時(shí)不同。 例如，車削內(nèi)外之間的距離明顯不同。 例如，兩輪的狀態(tài)是不同的，例如輪胎壓力，路況，環(huán)境等。 如果驅(qū)動(dòng)橋的左右輪是剛性連接的，則肯定驅(qū)動(dòng)輪在行駛過程中會(huì)在道路上滑動(dòng)，這會(huì)加劇汽車輪胎的磨損。 為了避免這些問題，在左右驅(qū)動(dòng)輪之間安裝車輪差速器以確保車輛在行駛期間的差速。 。因?yàn)楸拒噷儆谳p型載貨汽車，主要在較好的路面上行駛，使用對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器。3.2 差速器的結(jié)構(gòu)形式對(duì)稱式圓錐齒輪差速器通常由差速器，兩個(gè)半軸齒輪，四個(gè)行星齒輪，行星齒輪軸，等組成。如圖 3-2所示。因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)、因此廣泛用于各類車輛上。圖 3.2 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-半軸齒輪墊片；7-半軸齒輪；8-行星齒輪軸； 9-行星齒輪；10-行星齒輪墊片；11-差速器右半殼3.3 差速器的設(shè)計(jì)計(jì)算在確定主減速器從動(dòng)齒輪尺寸時(shí)，須考慮到差速器的安裝。差速器的外尺寸也與從動(dòng)齒輪軸承支承座及主動(dòng)齒輪導(dǎo)向軸承座的有關(guān)。203.3.1 基本參數(shù)的選擇（1）行星齒輪數(shù)目的選擇載貨汽車采用 4個(gè)行星齒輪。（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，一般由行星齒輪背面的球面半徑 確定，它BR就是行星齒輪的安裝尺寸，實(shí)際上即差速器圓錐齒輪的節(jié)錐距，因此也顯示了差速器的強(qiáng)度。球面半徑 可按如下的經(jīng)驗(yàn)公式確定：BRmm (3.3) 3TKRB?式中： ——行星齒輪球面半徑系數(shù)，可取 2.52～2.99，對(duì)于有 4個(gè)行星齒輪BK的載貨汽車取小值；T——計(jì)算轉(zhuǎn)矩，取 Tce和 Tcs的較小值；根據(jù)上式 =2.7 =47.62mm 所以預(yù)選其節(jié)錐距BR304.520.9??A =48mm0（3）行星齒輪與半軸齒輪的選擇使行星齒輪的齒數(shù)盡量少有助于獲得較大的模數(shù)和較高的齒輪強(qiáng)度。但一般不少于 10。半軸齒輪的齒數(shù)采用 14～25，通常半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比 z1/z2取1.5～2.0 之間。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)目所整除，以便行星齒輪能均Lz2R勻地分布于半軸齒輪的軸線周圍，否則，差速器將無法安裝，即應(yīng)滿足的安裝條件為：InzRL??2（3.4）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說，Lz2R=Lz2R——行星齒輪數(shù)目；n21——任意整數(shù)。I在此 =11， =20 滿足以上要求。1z2（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 ，1?2= =28.81° =90°- =61.19°211arctnz??rta01?2再按下式初步求出圓錐齒輪的大端端面模數(shù) mm= = = =4.16mm10sin?zA20si?z47.5sin28.1??得 =45.77mm =4.16×20=83.21mm14.6dm??zd?（5）壓力角 ?如今，汽車差速器的齒輪基本采用 22.5°的壓力角，齒高系數(shù)為 0.8。最小齒數(shù)可減少到 10，在此選 22.5°的壓力角。（6）行星齒輪安裝孔的直徑 Φ 及其深度 L行星齒輪的安裝孔的直徑 Φ 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?。?1.?L??nlTc??302.（3.5）lc?1.30?——差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩，N·m；在此取 5433N·m0T——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?shù)木嚯x，mm， ， 為半軸l 20.5'ld?'齒輪齒面寬中點(diǎn)處的直徑，而 ；22'.8d——支承面的許用擠壓應(yīng)力，在此取 69 MPaX?????根據(jù)上式 =66.57mm =0.5×66.57=33.28mm2'0.831d??l22≈23.19mm 取 =20mm?35410.69.28???≈22mmL3.3.2 齒輪的參數(shù)計(jì)算差速器齒輪參數(shù)計(jì)算見表 3.1。表 3.1 汽車差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表序號(hào) 項(xiàng)目 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果1 行星齒輪齒數(shù) ≥10，應(yīng)盡量取最小值1z =101z2 半軸齒輪齒數(shù) =14～25，且需滿足式（ 3-4）2 =2023 模數(shù) m=4.16m4 齒面寬 b=(0.25～0.30)A ;b≤10m0 13.38mm5 工作齒高 hg6.1?=6.66gh6 全齒高 578?7.497 壓力角 ?22.5°8 軸交角 =90°?9 節(jié)圓直徑 ； 1mzd?2z 145.7d?283.110 節(jié)錐角 ，21arctn?190???=28.81° =61.19?11 節(jié)錐距 210sii?dA=47.5mm0A12 周節(jié) =3.1416tm=13.11mmt13 齒頂高 ;21agah??z??????????????2137.04.=4.41mm1ah=2.25mm214 齒根高 =1.788 - ; =1.788 -1fm1a2f 2ah=3.03mm;1f=4.89mm2h2315 徑向間隙 = - =0.188 +0.051chgm=0.83mmc16 齒根角 = 01artnAf; 022arctnhf??1? =3.65°; =5.88°1?217 面錐角 ；??o 1??o =34.69° =64.84°o?o18 根錐角 ；11?R22?R=25.16° =55.31°1R2R序號(hào) 項(xiàng)目 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果19 外圓直徑；11cos?aohd??220 mm0153.d?mm2820 節(jié)圓頂點(diǎn)至齒輪 外緣距離1'1sin???2'02hd? mm014.9?mm23?21 理論弧齒厚 1st??mt???ta''1 =8.46 mm1s=7.39 mm222 齒側(cè)間隙 B=0.250mmB23 弦齒厚 2613dsSiii??? =8.49mm1?S=6.61mm224 弦齒高 iiih4co' ???=5.93mm1?h=2.92mm23.3.3 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算差速器齒輪的尺寸與結(jié)構(gòu)與手里有關(guān)，當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎或左右輪行駛不同的路程時(shí)，差速器齒輪會(huì)進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)。因此對(duì)于差速器齒輪主要應(yīng)進(jìn)行彎曲強(qiáng)度校核。輪齒彎曲強(qiáng)度 為w?= MPa (3.6) w?JmbzKTvs2031?式中： ——差速器一個(gè)行星齒輪傳給一個(gè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩,此處 T為 1006 TN·m；——差速器的行星齒輪數(shù)；n——半軸齒輪齒數(shù)；2z24、 、 、 ——見式（2.9）下的說明；0Kvsm——計(jì)算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)，由圖 3-2可得J=0.225根據(jù)式(3.6) 得:= =971 MPa〈980 MPaw?32106.0418289??所以，差速器齒輪滿足彎曲強(qiáng)度要求 [15]。