汽車主減速器設(shè)計.

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1、沈陽工學(xué)院摘 要本設(shè)計是對載貨汽車設(shè)計一個結(jié)構(gòu)合理、工作性可靠的雙級主減速器。此雙級主減速器是由兩級齒輪減速組成。與單級主減速器相比，在保證離地間隙相同時可得到很大的傳動比，并且還擁有結(jié)構(gòu)緊湊，噪聲小，使用壽命長等優(yōu)點。本文論述了雙級主減速器各個零件參數(shù)的設(shè)計和校核過程。設(shè)計主要包括：主減速器結(jié)構(gòu)的選擇、主、從動錐齒輪的設(shè)計、軸承的校核。主減速器是汽車傳動系中減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩的主要部件，它是依靠齒數(shù)少的錐齒輪帶動齒數(shù)多的錐齒輪。對發(fā)動機縱置的汽車，其主減速器還利用錐齒輪傳動以改變動力方向。關(guān)鍵詞：載貨汽車；雙級主減速器；齒輪；校核；設(shè)計ABSTRACTThis design is desig

2、ns a structure to the truck to be reasonable, work related reliable two-stage main gear box. This two-stage main gear box is composed of two level of gear reductions. Compares with the single stage main gear box, when the guarantee ground clearance is the same may obtain the very great velocity rati

3、o, and also has the structure to be compact, the noise is small, service life long and so on merits. This article elaborated the two-stage main gear box each components parameter computation and the selection process, and through computation examination. The design mainly includes: Main gear box str

4、ucture choice, host, driven bevel gears design, bearings examination. The main reducer in the transmission lines used to reduce vehicle speed, increased the torque , it is less dependent on the bevel of more gear drive of less bevel gear . Purchase of the longitudinal engine automobiles, the main be

5、vel gear reducer also used to change the driving force for the direction of transmission.Key words: Truck；Two-stage Main Reduction Gear；Gear；CheckII目 錄摘要IAbstractII第1章 緒論11.1 概述11.1.1 主減速器的概述11.1.2 主減速器設(shè)計的要求11.2 主減速器的結(jié)構(gòu)方案分析21.2.1 主減速器的減速形式21.2.2 主減速器的齒輪類型21.2.3 主減速器主、從動錐齒輪的支承方案31.3 主要涉及內(nèi)容及方案4第2章 主減速

6、器的結(jié)構(gòu)設(shè)計與校核52.1 主減速器傳動比的計算52.1.1 輪胎外直徑的確定52.1.2 主減速比的確定62.1.3 雙級主減速器傳動比分配72.2 主減速齒輪計算載荷的確定82.3 主減速器齒輪參數(shù)的選擇102.4 主減速器螺旋錐齒輪的幾何尺寸計算與強度計算122.4.1 主減速器螺旋錐齒輪的幾何尺寸計算122.4.2 主減速器螺旋錐齒輪的強度校核132.5第二級齒輪模數(shù)的確定172.6雙級主減速器的圓柱齒輪基本參數(shù)的選擇182.7齒輪的校核192.8主減速器齒輪的材料及熱處理202.9本章小結(jié)21第3章 軸承的選擇和校核223.1主減速器錐齒輪上作用力的計算223.2軸和軸承的設(shè)計計算2

7、43.3主減速器齒輪軸承的校核263.4本章小結(jié)29第4章 軸的設(shè)計304.1 一級主動齒輪軸的機構(gòu)設(shè)計304.2 中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計314.3 本章小結(jié)32第5章 軸的校核335.1 主動錐齒輪軸的校核335.2中間軸的校核355.3本章小結(jié)37結(jié)論38參考文獻(xiàn)39附錄40第1章 緒 論1.1 概述1.1.1 主減速器的概述主減速器是汽車傳動系中減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩的主要部件，它是依靠齒數(shù)少的錐齒輪帶動齒數(shù)多的錐齒輪。對發(fā)動機縱置的汽車，其主減速器還利用錐齒輪傳動以改變動力方向。由于汽車在各種道路上行使時，其驅(qū)動輪上要求必須具有一定的驅(qū)動力矩和轉(zhuǎn)速，在動力向左右驅(qū)動輪分流的差速器之前設(shè)置一個主減

8、速器后，便可使主減速器前面的傳動部件如變速器、萬向傳動裝置等所傳遞的扭矩減小，從而可使其尺寸及質(zhì)量減小、操縱省力1。對于載貨汽車來說，要傳遞的轉(zhuǎn)矩較乘用車和客車，以及輕型商用車都要大得多，以便能夠以較低的成本運輸較多的貨物，所以選擇功率較大的發(fā)動機，這就對傳動系統(tǒng)有較高的要求，而主減速器在傳動系統(tǒng)中起著非常重要的作用。隨著目前國際上石油價格的上漲，汽車的經(jīng)濟(jì)性日益成為人們關(guān)心的話題，這不僅僅只對乘用車，對于重型載貨汽車，提高其燃油經(jīng)濟(jì)性也是各商用車生產(chǎn)商來提高其產(chǎn)品市場競爭力的一個法寶，因為重型載貨汽車所采用的發(fā)動機都是大功率，大轉(zhuǎn)矩的，裝載質(zhì)量在十噸以上的載貨汽車的發(fā)動機，最大功率在140K

9、W以上，最大轉(zhuǎn)矩也在700Nm以上，百公里油耗是一般都在34L左右。為了降低油耗，不僅要在發(fā)動機的環(huán)節(jié)上節(jié)油，而且也需要從傳動系中減少能量的損失。 因此，在發(fā)動機相同的情況下，采用性能優(yōu)良且與發(fā)動機匹配性比較高的傳動系便成了有效節(jié)油的措施之一。所以設(shè)計新型的主減速器已成為了新的課題。1.1.2 主減速器設(shè)計的要求驅(qū)動橋中主減速器的設(shè)計應(yīng)滿足如下基本要求1：1、所選擇的主減速比應(yīng)能保證汽車既有最佳的動力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。2、外型尺寸要小，保證有必要的離地間隙；齒輪其它傳動件工作平穩(wěn)，噪音小。3、在各種轉(zhuǎn)速和載荷下具有高的傳動效率；與懸架導(dǎo)向機構(gòu)與動協(xié)調(diào)。4、在保證足夠的強度、剛度條件下，應(yīng)力求質(zhì)量

10、小，以改善汽車平順性。5、結(jié)構(gòu)簡單，加工工藝性好，制造容易，拆裝、調(diào)整方便。本設(shè)計主要研究雙級主減速器的結(jié)構(gòu)與工作原理，并對其主要零部件進(jìn)行了強度校核。1.2 主減速器的結(jié)構(gòu)方案分析主減速器的結(jié)構(gòu)型式主要是根據(jù)其齒輪類型、主、從動齒輪的安置方法以及減速形式的不同而異2。1.2.1 主減速器的減速形式為了滿足不同的使用要求，主減速器的結(jié)構(gòu)形式也是不同的8。根據(jù)主減速器的使用目的和要求的不同，其結(jié)構(gòu)形式也有很大差異。按主減速器所處的位置可分為中央主減速器和輪邊減速器，按參加減速傳動的齒輪副可分為單級式主減速器和雙級式主減速器。按主減速器速比的變化可分為單速主減速器和雙速主減速器兩種。單級式主減速器

11、應(yīng)用于轎車和一般輕、中型載貨汽車。雙級式主減速器應(yīng)用于大傳動比的中、重型汽車上，若其第二級減速器齒輪有兩副，并分置于兩側(cè)車輪附近，實際上成為獨立部件，則稱輪邊減速器。 由于本文設(shè)計的是重型汽車主減速器，由于它的主傳動比比較大，故選用二級主減速器34。1.2.2 主減速器的齒輪類型根據(jù)主減速器的使用目的和要求的不同，其結(jié)構(gòu)形式也有很大差異。按主減速器所處的位置可分為中央主減速器和輪邊減速器，按參加減速傳動的齒輪副可分為單級式主減速器和雙級式主減速器。按主減速器速比的變化可分為單速主減速器和雙速主減速器兩種。按齒輪副結(jié)構(gòu)形式可分為圓柱齒輪式和圓錐齒輪式兩種。按齒型的不同，又分為螺旋錐齒輪和雙曲面錐

12、齒輪。他們有著不同的特點：螺旋錐齒輪，其主、從動齒輪軸線相交于一點，交角可以是任意的，但在絕大多數(shù)的汽車驅(qū)動橋上，主減速齒輪副都是采用交角的布置。由于輪齒端面重疊的影響，至少有兩對以上的齒輪同時嚙合，因此，螺旋錐齒輪能承受大的負(fù)荷。加之其齒輪不是在齒的全長上同時嚙合，而是逐漸地由齒的一端連續(xù)而平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向另一端，使得其工作平穩(wěn)，即使在高速運轉(zhuǎn)時，噪聲和振動也很小。傳動效率高，能達(dá)到99%，生產(chǎn)成本也較低，不需要特殊的潤滑，工作穩(wěn)定性能好。但對嚙合精度很敏感。雙曲面齒輪的特點是主、從動齒輪的軸線相互垂直而不相交，主動齒輪軸線相對從動齒輪軸線在空間偏移一距離。雙曲面齒輪傳動不僅提高了傳動平穩(wěn)性，而且

13、使齒輪的彎曲強度提高約30，齒面的接觸強度提高，選用較少的齒數(shù)，有利于增加傳動比和降低轎車車身高度，并可減小車身地板中部凸起通道的高度，從而得到更大的離地間隙，利于實現(xiàn)汽車的總體布置等優(yōu)點。但雙曲面齒輪加工工藝要求比較高。本文設(shè)計的雙級主減速器第一級選取弧齒錐齒輪，第二級選取圓柱齒輪。1.2.3 主減速器主、從動錐齒輪的支承方案主減速器中心必須保證主從動齒輪具有良好的嚙合狀況，才能使它們很好地工作。齒輪的正確嚙合，除了與齒輪的加工質(zhì)量裝配調(diào)整及軸承主減速器殼體的剛度有關(guān)以外，還與齒輪的支承剛度密切相關(guān)。1、主動錐齒輪的支承主動錐齒輪的支承形式可分為懸臂式支承和騎馬式支承兩種。查閱資料、文獻(xiàn)，經(jīng)

14、方案論證，采用懸臂式支承結(jié)構(gòu)（如圖1.1（a）所示）。1調(diào)整墊片 2調(diào)整墊圈（a）懸臂式支承 （b）騎馬式支承圖1.1 主動錐齒輪的支承型式2、從動錐齒輪的支承從動錐齒輪采用圓錐滾子軸承支承（如圖2.2所示）。為了增加支承剛度，兩軸承的圓錐滾子大端應(yīng)向內(nèi)，以減小尺寸。為了使從動錐齒輪背面的差速器殼體處有足夠的位置設(shè)置加強肋以增強支承穩(wěn)定性，應(yīng)不小于從動錐齒輪大端分度圓直徑的70%。為了使載荷能均勻分配在兩軸承上，應(yīng)是等于或大于。圖1.2從動錐齒輪的支承型式1.3 主要涉及內(nèi)容及方案其主要的內(nèi)容為有：1.主減速比的計算；2.主減速比的分配；3.一級齒輪傳動機構(gòu)的設(shè)計和校核；4.二級齒輪傳動的設(shè)計

15、和校核；5.軸承的選擇和校核；6.軸的選擇。為了達(dá)到增大離地間隙和柱減速器的功能要求，在這些內(nèi)容中最重要的是如何合理的分配好主減速比。在這個過程中，只有反復(fù)的通過計算，不斷調(diào)整一、二級的減速比。主要方案：運用齒輪傳動原理，先用圓錐齒輪改變其轉(zhuǎn)矩的方向，并同時達(dá)到減速增扭的目的。讓后再通過圓柱齒輪副最終達(dá)到我們自己所需要的速度和扭矩。 第2章 主減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計與校核2.1 主減速器傳動比的計算2.1.1 輪胎外直徑的確定 載貨汽車的參數(shù)如下表2.1：表2.1基本參數(shù)表名稱代號 參數(shù)驅(qū)動形式 42裝載質(zhì)量t 8.510總質(zhì)量t 16發(fā)動機最大功率kw及轉(zhuǎn)速rmin- 140-2500發(fā)動機最大轉(zhuǎn)

16、矩N.m及轉(zhuǎn)速rmin- 700-1400輪胎型號 11.00-20變速器傳動比 5.2 0.72最高車速kmh 92由上表可知載貨汽車的輪胎型號為11.00-20，其中20為輪*名義尺寸D、單位為英寸。11.00為輪胎的寬B、單位也為英寸。b為輪*輪緣高度尺寸（單位mm），在這里取B（14.00）如下圖所示：通常乘用車輪胎斷面寬高比H/B的兩位百分?jǐn)?shù)表示為系列數(shù)，例如H/B為0.88，0.82，0.80，0.70，0.60， 0.50時，則分別稱其為88，82，80，70，60，50系列，轎車多采用的其后三種系列。商用車輪胎的高寬比為：有內(nèi)胎的為0.95；無內(nèi)胎為0.85。載貨汽車設(shè)計選用的

17、輪胎是加深花紋的輪胎劉惟信版汽車設(shè)計表2-20，型號為11.00-20，可查得輪胎的外直徑為：=1100mm （2.1）1.10 圖2.1 輪胎的斷面圖2.1.2 主減速比的確定 主減速比對主減速器的結(jié)構(gòu)型式、輪廓尺寸、質(zhì)量大小以及當(dāng)變速器處于最高檔位時汽車的動力性和燃料經(jīng)濟(jì)性都有直接影響。的選擇應(yīng)在汽車總體設(shè)計時和傳動系的總傳動比一起由整車動力計算來確定。可利用在不同下的功率平衡圖來研究對汽車動力性的影響。對發(fā)動機與傳動系參數(shù)作最佳匹配的方法來選擇可使汽車獲得最佳的動力性和燃料經(jīng)濟(jì)性5。 對于具有很大功率儲備的轎車、長途公共汽車尤其是競賽車來說，在給定發(fā)動機最大功率P及其轉(zhuǎn)速的情況下，所選擇

18、的值應(yīng)能保證這些汽車有盡可能高的最高車速。這時值應(yīng)按下式來確定： （2.2）式中 車輪的滾動半徑,=0.55，單位； 變速器最高檔傳動比； 最高車速； 發(fā)動機最大功率時的轉(zhuǎn)速。對于其他汽車來說，為了得到足夠的功率儲備而最高車速稍有下降，一般選得比上式求得的大10%25%，即按下式選擇： =（0.3770.472） （2.3） 式中 車輪的滾動半徑，m； 變速器最高檔傳動比； 分動器和加力器的最高檔傳動比； 輪邊減速器的傳動比。本設(shè)計中沒有分動器和加力器，所以=1；也沒有輪邊減速器，所以=1。按以上兩式求得的值應(yīng)該與同類汽車的相應(yīng)值作比較，并考慮到主、從動主減速器齒輪可能有的齒數(shù)，將值予以校正并

19、最后確定下來。由式（2.2）得，取功率儲備系數(shù)為0.420，即： =0.420 （2.4） 把=0.55、=2500r/min、=92km/h、=1、=1、=0.72代入式（2.4）中，算的=8.18。并與同類汽車比較也傳動比也相差不大，最終確定=8.18。因為大于了7.6，所以得采用雙級主減速器。2.1.3 雙級主減速器傳動比分配 一般情況下第二級減速比與第一級減速比之比值（/）約在1.42.0范圍內(nèi)，而且趨于采用較大的值，以減小從動錐齒輪的半徑及負(fù)荷并適應(yīng)當(dāng)增多主動錐齒輪的齒數(shù)，使后者的軸徑適當(dāng)增大以提高其支承剛度67；這樣也可降低從動圓柱齒輪以前各零件的負(fù)荷從而可適當(dāng)減小其尺寸及質(zhì)量。在

20、這里因為主減速比比較大，為了使得二級主減速器從動齒輪的直徑小一些，可以取/也小一些，在這里取1.1。一般，雙級主減速器第一主動錐齒輪的齒數(shù)多在915范圍內(nèi)8，由于一般常規(guī)的載貨汽車最大可取到11，為了提高主動齒輪的強度，我們在這里取最大=11，則可算得：=2.73，其=3.00，修定總傳動比得=8.19。2.2 主減速齒輪計算載荷的確定通常是將發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩配以傳動系最低檔傳動比時和驅(qū)動車輪打滑時兩種情況下作用于主減速器從動齒輪上的轉(zhuǎn)矩（、）的最小者，作為載貨汽車和越野汽車在強度計算中用以驗算主減速器從動齒輪最大應(yīng)力的計算載荷。即 =/ （2.5） = （2.6）式中 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩， 由發(fā)動

21、機到所計算的主減速器從動齒輪之間的傳動系最低檔傳動比， =8.195.2=42.59； 上述傳動部分的效率，取=0.9；超載系數(shù)，對于一般載貨汽車、礦用汽車和越野車以及液力傳動的各類汽車取=1； 該車的驅(qū)動橋數(shù)目，在這里=1；汽車滿載時一個驅(qū)動橋給水平地面的最大負(fù)荷，N；對后橋來說應(yīng)該考慮到汽車加速時的負(fù)荷增大；輪胎對路面的附著系數(shù)，對于安裝一般輪胎的公路用汽車，取=0.85，對于越野汽車取=1.0，對于安裝專門的防滑寬輪胎的高級轎車取=1.25；車輪的滾動半徑，m；分別為由所計算的主減速器從動齒輪到驅(qū)動輪之間的傳動效率和減速比（例如輪邊減速器等），在這里取，。由表2-1中可知，把=700()

22、代入式（2-5）得： =/ =700 =26831.70() （2.7）各類汽車軸荷分配范圍如下圖：表2.2 驅(qū)動橋質(zhì)量分配系數(shù)車型空載滿載前軸后軸前軸后軸轎車前置發(fā)動機前輪驅(qū)動56%66%34%44%47%60%40%53%前置發(fā)動機后輪驅(qū)動50%55%45%50%45%50%50%55%后置發(fā)動機后輪驅(qū)動42%59%41%50%40%45%55%60%貨車42后輪單胎50%59%41%50%32%40%60%68%42后輪雙胎，長頭、短頭車44%49%51%55%27%30%70%73%42后輪雙胎，平頭車49%54%46%51%32%35%65%68%64后輪雙胎31%37%63%69%

23、19%24%76%81%本文設(shè)計車型為4后輪雙胎，平頭車，滿載時前軸的負(fù)荷在32%35%，取34%；后軸為65%68%，取66%。該車滿載時的總質(zhì)量為=16，則可求得前后軸的軸荷和 =0.34=0.3416=5.44 （2.8）=0.66=0.6616=10.56 （2.9）把式（2.1）和式（2.9）的值代入式（2.6），可得 = =48380.640() （2.10）取，即26831.70 ()為強度計算中用以驗算主減速器從動齒輪最大應(yīng)力的計算載荷。對于公路車輛來說，使用條件較非公路車倆穩(wěn)定，其正常持轉(zhuǎn)矩是根據(jù)所謂平均牽引力的值來確定的，即主加速器的平均計算轉(zhuǎn)矩為 = （2.11）式中：汽

24、車滿載總重1.69.8=156800； 所牽引的掛車滿載總重，N，僅用于牽引車取=0； 道路滾動阻力系數(shù)，載貨汽車的系數(shù)在0.0150.020；初選=0.018； 汽車正常使用時的平均爬坡能力系數(shù)。貨車和城市公共汽車通常取0.050.09，可初取=0.08； 汽車性能系數(shù) （2.12） 當(dāng) =43.6816時，取=0。，等見式（2.5）（2.6）下的說明。把上面的已知數(shù)代入式（2.11）可得： =8451.52（） （2.13）2.3 主減速器齒輪參數(shù)的選擇1、齒數(shù)的選擇 對于普通雙級主減速器，由于第一級減速比比第二級的小一些，這時第一級主動錐齒輪的齒數(shù)可選得較大些，約在915范圍內(nèi)。第二級圓

25、柱齒輪的傳動齒數(shù)和可選在68的范圍內(nèi)。在這里我們選擇=11。則=1130.03取，修正第一級的傳動比=2.73；。2、節(jié)圓直徑的選擇 節(jié)圓直徑的選擇可根據(jù)從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩（見式2-5，式2-6中取兩者中較小的一個為計算依據(jù)）按經(jīng)驗公式選出： （2.14）式中：直徑系數(shù)，取=1316；計算轉(zhuǎn)矩，取，中較小的，第一級所承受的轉(zhuǎn)矩： =8943.90（） （2.15）把式（2.15）代進(jìn)式（2.14）中得到332.12；初取=300mm。3、齒輪端面模數(shù)的選擇 當(dāng)選定后，可按式可算出從動齒輪大端模數(shù)，。4、齒面寬的選擇 汽車主減速器螺旋錐齒輪齒面寬度推薦為：F=0.155=46.50，可初取F=

26、50mm。5、螺旋錐齒輪螺旋方向 一般情況下主動齒輪為左旋，從動齒輪為右旋，以使二齒輪的軸向力有互相斥離的趨勢2。6、螺旋角的選擇 螺旋角應(yīng)足夠大以使齒面重疊系數(shù)1.25。因愈大傳動就越平穩(wěn)噪聲就越低。螺旋角過大時會引起軸向力亦過大，因此應(yīng)有一個適當(dāng)?shù)姆秶?。在一般機械制造用的標(biāo)準(zhǔn)制中，螺旋角推薦用359。7、齒輪法向壓力角的選擇 根據(jù)格里森規(guī)定載貨汽車和重型汽車則應(yīng)分別選用20、22的法向壓力角。則在這里選擇的壓力角為。2.4 主減速器螺旋錐齒輪的幾何尺寸計算與強度計算2.4.1 主減速器螺旋錐齒輪的幾何尺寸計算主減速器圓弧齒螺旋錐齒輪的幾何尺寸的計 表2.3 雙級主減速器一級齒輪的幾何尺寸計

27、算用表序號項 目計 算 公 式計 算 結(jié) 果1主動齒輪齒數(shù)112從動齒輪齒數(shù)303大端模數(shù)10.004齒面寬=505工作齒高17.006全齒高=18.887法向壓力角=208軸交角=909節(jié)圓直徑=110=30010節(jié)錐角arctan=90-=69.8611節(jié)錐距A=A=159.7412周節(jié)t=3.1416 t=31.4213齒頂高=11.88=5.1214齒根高=7.00=13.7615徑向間隙c=c=1.8816齒根角=2.51=17面錐角；=18根錐角；=17.63=64.9419齒頂圓直徑=132.31=303.5320節(jié)錐頂點至齒輪外緣距離=145.91=50.1921理論弧齒厚=1

28、022齒側(cè)間隙=0.2540.3300.320mm23螺旋角=352.4.2 主減速器螺旋錐齒輪的強度校核在完成主減速器齒輪的幾何計算之后，應(yīng)對其強度進(jìn)行計算，以保證其有足夠的強度和壽命以及安全可靠性地工作。在進(jìn)行強度計算之前應(yīng)首先了解齒輪的破壞形式及其影響因素。 螺旋錐齒輪的強度計算：1、主減速器螺旋錐齒輪的強度計算單位齒長上的圓周力，如圖2.2所示： （2.16） 式中：單位齒長上的圓周力，N/mm； P作用在齒輪上的圓周力，N，按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩和最大附著力矩兩種載荷工況進(jìn)行計算；從動齒輪齒寬，及=。圖2.2 主動錐齒輪受力圖按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩計算時： =1323.64 （2.17） 按最大

29、附著力矩計算時：=6582.40 （2.18）上式中： 后輪承載的重量，單位；輪胎與地面的附著系數(shù)，查劉惟信版汽車設(shè)計表9-13，=0.85； 輪胎的滾動半徑，； 從動輪的直徑，。可得到載貨汽車一檔時的單位齒長上的圓周力=1429。式（2.17）所算出來的值小于，所以符合要求，雖然附著力矩產(chǎn)生的p很大，但由于發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩的限制p最大只有1429。可知，校核成功。2、輪齒的彎曲強度計算汽車主減速器螺旋錐齒輪輪齒的計算彎曲應(yīng)力為 （2.19）式中：超載系數(shù)1.0； 尺寸系數(shù)=0.792； 載荷分配系數(shù)，當(dāng)一個齒輪用騎馬式支承型式時，1.101.25；取=1.1； 質(zhì)量系數(shù)，對于汽車驅(qū)動橋齒輪，檔

30、齒輪接觸良好、節(jié)及徑向跳動精度高時，取1；端面模數(shù)，。=10；齒面寬度，；齒輪齒數(shù)；齒輪所受的轉(zhuǎn)矩，；J計算彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)，見圖2.1。 圖2.3 彎曲計算用綜合系數(shù)J由上圖可查得：小齒輪系數(shù)0.220，大齒輪系數(shù)0.187；把這些已知數(shù)代入式（2.19）可得：= =474.30= =586.48汽車驅(qū)動橋的齒輪，承受的是交變負(fù)荷，其主要損壞形式是疲勞。其表現(xiàn)是齒根疲勞折斷和由表面點蝕引起的剝落。按中最小的計算時，汽車主減速器齒輪的許用應(yīng)力為700（或按不超過材料強度極限的75%）。根據(jù)上面計算出來的分別為474.30（474.30）、586.48（586.48），它們都小于700，所以

31、校核成功。3、輪齒的接觸強度計算 螺旋錐齒輪齒面的計算接觸應(yīng)力（MPa）為： （2.20）式中：材料的彈性系數(shù)，對于鋼制齒輪副取232.6；，見式（2-19）下的說明，即=1，=1.1，=1；尺寸系數(shù)，它考慮了齒輪的尺寸對其淬透性的影響，在缺乏經(jīng)驗的情況下，可取1； 表面質(zhì)量系數(shù)，對于制造精確的齒輪可取1； 主動齒輪的計算轉(zhuǎn)矩； 計算應(yīng)力的綜合系數(shù)，見圖3.2所示，可查的圖2.4 接觸強度計算綜合系數(shù)J按發(fā)動機輸出的轉(zhuǎn)矩計算可得：=2514.16按發(fā)動機平均輸出的轉(zhuǎn)矩計算可得：=1248.37汽車主減速器齒輪的許用接觸應(yīng)力為：當(dāng)按式（2.5），（2.6）中較小者計算時許用接觸應(yīng)力為2800，小

32、于2800，所以校核成功；當(dāng)按發(fā)動機平均輸出的轉(zhuǎn)矩計算時許用接觸應(yīng)力為1750，小于1750，所以校核成功。2.5第二級齒輪模數(shù)的確定1、材料的選擇和應(yīng)力的確定齒輪所采用的鋼為20CrMnTi滲碳淬火處理，齒面硬度為5662HRC，9。由于齒輪在汽車倒檔時工作的時間很少，并且一檔時的轉(zhuǎn)矩比倒檔時的轉(zhuǎn)矩大，所有我們可以認(rèn)為齒輪只是單向工作。斜齒圓柱齒輪的螺旋角可選擇在1620這里取=16，法向壓力角=。由=3.00，=68=5878 取=68得=17，=51，修正傳動比，其二級從動齒輪所受的轉(zhuǎn)矩。取 查李仲生主編的機械設(shè)計書表11-5；取查李仲生主編的機械設(shè)計書表11-4得： =680 2、齒輪

33、的彎曲強度設(shè)計計算 =680 （2.21） 式中：載荷系數(shù)，齒輪按8級精度制造?。?所計算齒輪受的轉(zhuǎn)矩； 齒寬； 計算齒輪的分度圓直徑； 模數(shù)； 齒型系數(shù)，由當(dāng)量齒數(shù)=19，=及可得=2.96；查李仲生主編的機械設(shè)計書圖11-8； 應(yīng)力修正系數(shù)，可得=1.55，由查李仲生主編的機械設(shè)計書圖11-9。因 故應(yīng)對小齒輪進(jìn)行彎曲強度計算：法向模數(shù) 式中：齒寬系數(shù)，=0.8，查李仲生主編的機械設(shè)計書（表11.6）。把已知數(shù)代入上式得：=8.82由李仲生主編的機械設(shè)計書表4-1取10。2.6雙級主減速器的圓柱齒輪基本參數(shù)的選擇正常齒標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動的幾何尺寸見表3-2。表3.2正常齒標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪

34、傳動的幾何尺寸計算名稱代號計算公式齒頂高=，其中頂隙=，其中齒根高=+=齒高=+=分度圓直徑=頂圓直徑=+=+2根圓直徑=-=-中心距= =315.93mm，取=316；=9mm，=2.25mm，=+=1.25=11.25mm，=+=2.25=20.25mm，=158mm，474mm，=176mm，=492mm，齒寬126.4，為了安全把齒寬可取大些，在這里取。2.7齒輪的校核 1、齒輪彎曲強度校核主、從動齒輪的彎曲強度，把上面已知數(shù)據(jù)代入式（2.21）得： 612.12 533.00齒輪的彎曲強度滿足要求。2、齒面接觸強度校核 =1500 （2.22） 式中：材料彈性系數(shù)，=2.5； 節(jié)點區(qū)

35、域系數(shù)，=189.8； 螺旋角系數(shù)，=0.98； 齒數(shù)比，=3.00；主動齒輪的齒面接觸強度為： =2.5 =1480.23主動齒輪的齒面接觸強度符合要求。從動齒輪的齒面接觸強度為： =2.5 =854.61從動齒輪的齒面接觸強度也符合要求。根據(jù)上面的校核，一級和二級減速齒輪都滿足要求，校核成功。2.8主減速器齒輪的材料及熱處理驅(qū)動橋錐齒輪的工作條件是相當(dāng)惡劣的，與傳動系的其它齒輪相比，具有載荷大，作用時間長，載荷變化多，帶沖擊等特點。其損壞形式主要有齒輪根部彎曲折斷、齒面疲勞點蝕（剝落）、磨損和擦傷等。根據(jù)這些情況，對于驅(qū)動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度和表面接

36、觸疲勞強度，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要適合我國的情況。汽車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，齒輪所采用的鋼為20CrMnTi11。用滲碳合金鋼制造的齒輪，經(jīng)過滲碳、淬火、回火后，輪齒表面硬度應(yīng)達(dá)到5864HRC，而心部硬度較低，當(dāng)端面模數(shù)8時為2945HRC12。由于新齒輪接觸和潤滑不良，為了防止在運行

37、初期產(chǎn)生膠合、咬死或擦傷，防止早期的磨損，圓錐齒輪的傳動副（或僅僅大齒輪）在熱處理及經(jīng)加工（如磨齒或配對研磨）后均予與厚度0.0050.0100.020mm的磷化處理或鍍銅、鍍錫。這種表面不應(yīng)用于補償零件的公差尺寸，也不能代替潤滑。對齒面進(jìn)行噴丸處理有可能提高壽命達(dá)25。對于滑動速度高的齒輪，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，也會防止齒輪咬死、膠合和擦傷等現(xiàn)象產(chǎn)生11。2.9本章小結(jié)本章通過所給的參數(shù)對總傳動比的確定，并通過自己所設(shè)計的載貨汽車的基本情況，參照現(xiàn)有的車型，合理分配一、二級的傳動比。通過經(jīng)驗公式

38、對一級、二級嚙合齒輪的齒數(shù)和模數(shù)進(jìn)行設(shè)計，選擇齒輪所用的材料，并通過強度校核公式對所設(shè)計的齒輪進(jìn)行校核。使得齒輪符合強度和剛度的要求，并得出符合要求的齒輪參數(shù)，同時對傳動比進(jìn)行修正。第3章 軸承的選擇和校核3.1主減速器錐齒輪上作用力的計算1、錐齒輪齒面上的作用力錐齒輪在工作過程中，相互嚙合的齒面上作用有一法向力。該法向力可分解為沿齒輪切向方向的圓周力、沿齒輪軸線方向的軸向力及垂直于齒輪軸線的徑向力。為計算作用在齒輪的圓周力，首先需要確定計算轉(zhuǎn)矩。汽車在行駛過程中，由于變速器擋位的改變，且發(fā)動機也不全處于最大轉(zhuǎn)矩狀態(tài)，故主減速器齒輪的工作轉(zhuǎn)矩處于經(jīng)常變化中。實踐表明，軸承的主要損壞形式為疲勞損

39、傷，所以應(yīng)按輸入的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩進(jìn)行計算。作用在主減速器主動錐齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩可按下式計算：（3.1） 式中：發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，在此取700；，變速器在各擋的使用率，可參考表3-5選??；，變速器各擋的傳動比；，變速器在各擋時的發(fā)動機的利用率，可參考表3-5選?。槐?.5 及的參考值 車 型 變速器擋位 轎車公共汽車載貨汽車擋 擋擋擋帶超速擋擋擋帶超速擋擋8080擋擋擋擋擋超速擋19901420750.82.51680.7262765141550301311850.53.5759300.5251577.5擋擋擋擋擋超速擋606050706560606560505070706060707060607550

40、60706050607070705060707060注：表中，其中發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，；汽車總重力，kN。經(jīng)計算為668.82。2、齒寬中點處的圓周力齒寬中點處的圓周力為 N （3.2） 式中：作用在主減速器主動錐齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩見式(3.1)；該齒輪的齒面寬中點處的分度圓直徑；對于螺旋錐齒輪 （3.3） 式中：主、從動齒面寬中點分度圓的直徑； 從動齒輪齒寬； 從動齒輪節(jié)圓直徑； 主、從動齒輪齒數(shù)； 從動齒輪的節(jié)錐角。由式（3.12）可以算出：92.79，253.06。按式（3.11）主減速器主動錐齒輪齒寬中點處的圓周力=14415.78N主動錐齒輪齒寬中點處的圓周力= =14415.78N。3、

41、錐齒輪的軸向力和徑向力 一級減速機構(gòu)作用在主、從動錐齒輪齒面上的軸向力A和徑向力R分別為： （3.4） （3.5）= （3.6）= （3.7）由上面已知可得：11682.26N=2538.14N由式（3.6）、（3.7）可算得：=2538.14N; =11682.26N二級減速齒輪齒寬中點處的圓周力為 N （3.8）式中：作用在主減速器主動錐齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩=1825.88；該齒輪的齒面寬中點處的分度圓直徑。可算出23112.41。二級減速機構(gòu)作用在二級主、從動齒輪面上的軸向力A和徑向力R分別為：= （3.9）= (3.10) 式中：齒輪的螺旋角，；把已知條件代入式（3.9）和式（3.10）可

42、算出=6627.38，=8751.24。3.2軸和軸承的設(shè)計計算一級主動錐齒輪軸的設(shè)計計算：對于軸是用懸臂式支撐的，如圖3-3所示，齒輪以其齒輪大端一側(cè)的軸頸懸臂式地支承于一對軸承上。為了增加支承剛度，應(yīng)使兩軸承的支承中心距比齒輪齒面寬中點的懸臂長度大兩倍以上，同時尺寸應(yīng)比齒輪節(jié)圓直徑的70%還大，并使齒輪軸徑大于或小于懸臂長。為了減小懸臂長度和增大支承間距，應(yīng)使兩軸承圓錐滾子的小端相向朝內(nèi)，而大端朝外，以使拉長、縮短，從而增強支承剛度。由于圓錐滾子軸承在潤滑時，潤滑油只能從圓錐滾子軸承的小端通過離心力流向大端，所以在殼體上應(yīng)該有通入兩軸承間的右路管道和返回殼體的回油道。圖2.3 一級主動齒輪

43、的支持型式另外，為了拆裝方便，應(yīng)使主動錐齒輪后軸承（緊靠齒輪大端的軸承）的支承軸徑大于其前軸承的支持軸徑。根據(jù)上面可算出軸承支承中心距70%=77，在這里取。軸承的的選擇，在這里選擇主動錐齒輪后軸承為圓錐滾子軸承30216型，此軸承的額定動載荷為160，前軸承圓錐滾子軸承30214型，此軸承的額定動載荷為13214。由此可得到：式中：軸承的最小安裝尺寸由殷玉楓主編的機械設(shè)計課程設(shè)計書表12-4可查的。及=33.47，取=34。3.3主減速器齒輪軸承的校核1、齒輪軸承徑向載荷的計算軸承A、B的徑向載荷分別為： = (3.11)= (3.12)根據(jù)上式已知=2538.14N，=11682.26N，

44、=14415.78N，=34mm ，=80mm，=114mm。后軸承徑向力=9267.07N 前軸承徑向力=21011.51N2、軸承的校核對于前軸承，采用圓錐滾子軸承30214型，此軸承的額定動載荷為132KN，在此徑向力=6403.38N，軸向力=0N。當(dāng)量動載荷 Q= (3.13)式中、， 、。由式（3-18）可得當(dāng)量動載荷Q=XR=19267.07=9267.07N再由公式： s (3.14)式中：為溫度系數(shù)，在此取1.0；為載荷系數(shù)，在此取1.2。所以=3.82s此外對于無輪邊減速器的驅(qū)動橋來說，主減速器的從動錐齒輪軸承的計算轉(zhuǎn)速為 r/min (3.15)式中：輪胎的滾動半徑，m；

45、 汽車的平均行駛速度，km/h;對于載貨汽車和公共汽車可取3035 km/h，在此取35 km/h。所以由式（3-11）可得=169.27r/min；而主動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)速=169.272.73=462.11r/min。所以軸承能工作的額定軸承壽命： h (3.16) 式中： 軸承的計算轉(zhuǎn)速，r/min。由上式可得軸承A的使用壽命=137773.83h。若大修里程S定為100000公里，可計算出預(yù)期壽命即 = h (3.17) 所以=2857.14h和比較，故軸承符合使用要求。對于后軸承，在此選用30216型型軸承，此軸承的額定動載荷為160KN，在此徑向力=21011.51N，軸向力=116

46、82.26N，所以=0.556=0.42查得=0.4，=1.4。由式（3-11）可得當(dāng)量動載荷Q=0.421011.51+1.411682.26=24759.77N。所以軸承的使用壽命：=2.737s=9871.39h所以軸承符合使用要求。如圖3.4，對于從動圓錐齒輪的圓周力、徑向力、軸向力、由計算公式可知=14415.78N，=11682.26N，=2538.14N，在這里我們把二級主動齒輪與軸做成一體的，選擇軸承時應(yīng)與齒輪的外尺寸176相當(dāng)，選擇軸承為30316型，它的外直徑為170，剛好滿足要求，它的額定動載荷為278。根據(jù)軸承和齒輪的尺寸，如下圖設(shè)計計算,。 圖3.4 雙級主減速器中間

47、軸軸承載荷計算圖如上圖所示，根據(jù)機械設(shè)計手冊和齒輪的尺寸可算得：117.25，207.25，126.75，197.75,。所以，軸承C的徑向力：= (3.18)軸承D的徑向力：= (3.19)式中：,第一級從動齒輪受的圓周力，軸向力和徑向力； 第一級減速從動錐齒輪齒面寬中點的分度圓直徑； 第二級減速主動齒輪（斜齒圓柱齒輪）的節(jié)圓直徑； 第二級主動齒輪受的圓周力，軸向力和徑向力。根據(jù)上面所算得的數(shù)據(jù)代入式（3-16），（3-17）可得：=6827.48=9094.95對于軸承C，在此選用30316型軸承，此軸承的額定動載荷為278KN，=0.35在此軸承C的徑向力=6827.48N 軸向力=，方

48、向與第一級從動齒輪的相反，所以軸承C不受軸向力，因此=0=0.35，此時=1，=0。 由式（3-11）可得當(dāng)量動載Q=16914.95=6827.4813。所以軸承的使用壽命：=1.26s=12406214.92h所以軸承C符合使用要求。對于軸承D，在此選用30316型軸承，由機械設(shè)計手冊查得此軸承的額定動載荷為278KN，=0.35 在此軸承D的徑向力=9094.95N，軸向力=，所以=0.45=0.35，15。 由式（3-20）可得當(dāng)量動載荷Q=0.4=10589.69，所以軸承的使用壽命：=2.93s=2884937.28h所以軸承D符合使用要求。3.4本章小結(jié) 本章主要是對軸承的選取和

49、對軸承的校核，通過齒輪的尺寸和與箱體的裝配關(guān)系，合理的選擇軸承的大小。在這一張中最主要的是考慮到主減速器的裝配關(guān)系，能讓齒輪和軸合適的裝配到箱體中，并滿足一定的裝配要求。并對其所用的軸承進(jìn)行強度校核是壽命計算，使其滿足此車的要求。第4章 軸的設(shè)計4.1 一級主動齒輪軸的機構(gòu)設(shè)計由上面所設(shè)計出來的齒輪的大小和軸承的大小，裝配時所要求的間隙等，參照現(xiàn)有車型對軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，如圖3-1，可得到主動一級主動齒輪的基本尺寸大小，并滿足其所要的要求。圖3.1 一級主動齒輪軸其軸的各段的尺寸為：第1段：主動錐齒輪，其齒寬為50，大端分度圓直徑為110，齒頂圓直徑為132.31；第2段：這段與軸承配合，其選用

50、的軸承代號為30316，其小徑為80，大徑為140，小徑寬度為26，其軸的直徑為80，寬度為25；第3段：大端直徑為80，小端直徑為60；第4段：軸直徑為60；第5段：大端直徑為70，小端直徑為60，其1、2、3、段的總長為80；第6段：這段與軸承配合，其選用的軸承代號為30314，其小徑為70，大徑為125，小徑寬度為24。其軸的直徑為70，寬度為21；第7段：花鍵軸，花鍵分度圓直徑為58，齒頂圓直徑為62，花鍵軸寬為62；第8段：螺栓軸，螺栓直徑為M36。螺栓長度為60。由計算可得主動錐齒輪的總長度為260。4.2 中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 對于中間軸的結(jié)構(gòu)，二級主動齒輪和中間軸加工成一體，其上面

51、還要有一個與一級從動錐齒輪的裝配凸臺，兩個支承軸承和相應(yīng)要求的間隔15。如圖3.2所示： 圖3.2中間軸的結(jié)構(gòu)尺寸其軸的各段尺寸為：第1段：第一段與軸承想配合，軸承的小徑寬度為42mm，小徑直徑為80mm，其軸的直徑為80mm，軸的寬度為41mm；第2段：這段為了滿足主減速器的殼體與零件之間的距離，其直徑設(shè)計為92mm，寬度為39.5mm；第3段：二級主動齒輪，其它的結(jié)構(gòu)尺寸為，齒寬為132mm，分度圓直徑為158mm，齒頂圓為176mm；第4段：主要是為了使一級從動齒輪與二級主動齒輪之間有一定的距離，其設(shè)計尺寸為：周寬22mm，軸的直徑為100mm；第5段：一級從動輪凸臺，與其從動錐齒輪配合

52、，它的直徑與從動齒輪的與其配合部分的尺寸相同，及直徑為186mm，軸寬為38mm；第6段：與從動錐齒輪用螺栓連接的圓盤，其尺寸大小與和從動齒輪與它配合的尺寸相同，及軸的直徑為232mm，軸寬為22mm；第7段：作用是為了加工時方便和減小軸的質(zhì)量，其設(shè)計尺寸為軸寬為13.5mm，軸的直徑為75mm；第8段：與第1段一樣和相同的軸承配合，并保證零件間的間隙，其設(shè)計尺寸為軸寬為59mm，軸的直徑為80mm。4.3 本章小結(jié) 通過設(shè)計的零件的結(jié)構(gòu)大小，軸與箱體的配合，各零件之間的間隙等，設(shè)計出符合強度要求的軸。使其它能安全可靠的工作。第5章 軸的校核5.1 主動錐齒輪軸的校核由第3章可知，齒輪上受到的轉(zhuǎn)矩為8946.66，齒輪的圓周力，軸向力，徑向力，并還知道兩軸承受徑向力和軸向力分別為，；，。其軸承所受的軸向力與軸受到的軸向力是一對作用了與反作用力，徑向力也是一對作用力與反作用了。規(guī)定齒輪受的軸向力和徑向力為正，由圖4.1，前、后軸承給軸的力的方向分別與圓錐齒輪受的力方向相反，則為負(fù)；徑向力為正，為負(fù)。后面花鍵軸和螺栓軸可以不用計算，其結(jié)果不受多大影響。 圖5.1 主動錐齒輪軸受力圖求