電動輕型客車（驅(qū)動橋設(shè)計）（全套含7張CAD圖紙）

電動輕型客車（驅(qū)動橋設(shè)計）（全套含7張CAD圖紙）,電動,輕型客車,驅(qū)動,設(shè)計,全套,CAD,圖紙 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 （學生填表） 學院：車輛與動力工程學院 2012年 3 月 23日 課題名稱 電動輕型客車（驅(qū)動橋設(shè)計） 學生姓名 專業(yè)班級 課題類型 指導教師 職稱 課題來源 1. 設(shè)計（或研究）的依據(jù)與意義 電動汽車的發(fā)展與我國的經(jīng)濟發(fā)展密切相關(guān)。隨著我國市場經(jīng)濟的深入，城市的經(jīng)濟發(fā)展使我國的環(huán)境惡化，其中環(huán)境惡化最明顯的標志是空氣污染，交通運輸對空氣污染最為嚴重。汽車排放的污染使臭氧層越來越薄，穿透大氣進入地球表面的紫外線越來越多，長期的紫外線對皮膚造成危害。許多研究表明，短時間內(nèi)處在高污染的污染物中，同樣會對健康產(chǎn)生一系列危害。因此，必須發(fā)展新穎實用的無排放污染的汽車來代替內(nèi)燃機。那么電動汽車的發(fā)展就顯得尤為重要了，因為它可以大大降低汽車排放的污染問題。 驅(qū)動橋處于動力傳動系的末端，其基本功能是增大由傳動軸或變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，并將動力合理地分配給左、右驅(qū)動輪，另外還承受作用于路面和車架或車身之間的垂直力、縱向力和橫向力。在一般汽車的機械式傳動中，有了變速器還不能完全解決發(fā)動機特性與汽車行駛要求間的矛盾和結(jié)構(gòu)布置上的問題。首先是因為絕大多數(shù)的發(fā)動機在汽車上的縱向安置的，為使其轉(zhuǎn)矩能傳給左、右驅(qū)動車輪，必須由驅(qū)動橋的主減速器來改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，同時還得由驅(qū)動橋的差速器來解決左、右驅(qū)動車輪間的轉(zhuǎn)矩分配問題和差速要求。其次，需將經(jīng)過變速器、傳動軸傳來的動力，通過驅(qū)動橋的主減速器，進行進一步增大轉(zhuǎn)矩、降低轉(zhuǎn)速的變化。因此，要想使汽車驅(qū)動橋的設(shè)計合理，首先必須選好傳動系的總傳動比，并恰當?shù)貙⑵浞峙浣o變速器和驅(qū)動橋。在本次設(shè)計中，驅(qū)動橋總成是在滿足汽車性能要求的前提下采用了經(jīng)濟合理的設(shè)計理念，這對汽車的批量生產(chǎn)提供了可靠的保證，也使此類汽車在市場競爭中處于有利地位。物美價廉的汽車產(chǎn)品對消費者也具有相當?shù)奈Α? 2．國內(nèi)外同類設(shè)計（或同類研究）的概況綜述 2012年是“十二五”的第二年，經(jīng)過十年一劍的歷程，我國新能源汽車得到了長足發(fā)展，電動汽車已經(jīng)從研究開發(fā)階段進入產(chǎn)業(yè)化的階段，尤其是電動汽車整車技術(shù)方面，已經(jīng)建立了具有自主知識產(chǎn)權(quán)和適用于中國公共交通和中國市場的特色的混合動力、純電動、燃料電池、動力系統(tǒng)技術(shù)平臺和掌握了整車集成技術(shù)，開發(fā)出系列化的規(guī)模應(yīng)用產(chǎn)品，并且已經(jīng)登錄了我國汽車目錄。 電動客車，在汽車發(fā)展趨勢中，有著很好的發(fā)展前途。生產(chǎn)出質(zhì)量好，操作簡便，價格便宜的低速載貨汽車將適合大多數(shù)消費者的要求。在國家積極投入和支持發(fā)展汽車產(chǎn)業(yè)的同時，能研制出適合中國國情，包括道路條件和經(jīng)濟條件的車輛，將大大推動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和社會經(jīng)濟的提高。 在新政策《汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策》中，在2010年前，我國就要成為世界主要汽車制造國，汽車產(chǎn)品滿足國內(nèi)市場大部分需求并批量進入國際市場；2010年，汽車生產(chǎn)企業(yè)要形成若干馳名的汽車、摩托車和零部件產(chǎn)品品牌；通過市場競爭形成幾家具有國際競爭力的大型汽車企業(yè)集團，力爭到2010年跨入世界500強企業(yè)之列，等等。同時，在這個新的汽車產(chǎn)業(yè)政策描繪的藍圖中，還包含許多涉及產(chǎn)業(yè)素質(zhì)提高和市場環(huán)境改善的綜合目標，著實令人鼓舞。然而，不可否認的是，國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀離產(chǎn)業(yè)政策的目標還有相當?shù)木嚯x。自1994年《汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策》頒布并執(zhí)行以來，國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)有了顯著變化，企業(yè)規(guī)模效益有了明顯改善，產(chǎn)業(yè)集中度有了一定程度提高。但是，長期以來困擾中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的散、亂和低水平重復建設(shè)問題，還沒有從根本上得到解決。多數(shù)企業(yè)家預計，在新的汽車產(chǎn)業(yè)政策的鼓勵下，將會有越來越多的汽車生產(chǎn)企業(yè)按照市場規(guī)律組成企業(yè)聯(lián)盟，實現(xiàn)優(yōu)勢互補和資源共享。 電動客車在電動汽車生產(chǎn)中占有大的比重。驅(qū)動橋在整車中又十分重要，因此設(shè)計出結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、造價低廉的驅(qū)動橋，能大大降低整車生產(chǎn)的總成本，推動汽車經(jīng)濟的發(fā)展。 3. 課題設(shè)計（或研究）的內(nèi)容 （1）確定驅(qū)動橋總參數(shù)和部件參數(shù)，給出總體方案。 （2）繪制驅(qū)動橋總裝圖、部件圖和部件零件圖，總工作量不少于3張零號圖紙。其中至少要完成1張1號圖面的機繪圖，同時至少要完成1張1號圖面手繪圖。 （3）編寫設(shè)計說明書，包括：驅(qū)動橋設(shè)計原則；驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)及性能參數(shù)的選擇等。內(nèi)容不少于12000字，說明書要求計算機打印。 （4）翻譯不少于1萬印刷符的外文參考資料。 （5）保證有30學時的計算機上機工作量，閱讀不少于15篇的最新文獻期刊。 4. 設(shè)計（或研究）方法 通過一組的討論,經(jīng)共同的確定得出來了驅(qū)動橋方案,差速器為普通對稱式圓錐齒輪差速器；半軸的形式為全浮式半軸；驅(qū)動橋殼為焊接整體式橋殼。作為非斷開式驅(qū)動橋。參數(shù)的計算用計算器，matlab等工具；繪圖工具是使用用CAD,CAXA；用word作為說明書的編寫工具。 5. 實施計劃 5-6周 調(diào)研，查閱資料，明確具體任務(wù)。 7-8周 討論、設(shè)計總體方案。 9-10周 完成主要總裝圖設(shè)計。 11-12周 完成零、部件圖設(shè)計，并完成機繪圖。 13-14周 編寫設(shè)計說明書。 15周 整理圖紙及全部設(shè)計文件，最后交卷。 指導教師意見 指導教師簽字： 年 月 日 教研室意見 教研室主任簽字： 年 月 日 摘 要 驅(qū)動橋作為汽車四大總成之一，它的性能的好壞直接影響整車性能，對于輕型客車也很重要。驅(qū)動橋位于傳動系的末端，它的基本功用是將傳動軸或變速器傳來的轉(zhuǎn)矩增大并適當減低轉(zhuǎn)速后分配給左、右驅(qū)動輪，另外還承受作用于路面和車架或車身之間的垂直力，縱向力和橫向力。通過提高驅(qū)動橋的設(shè)計質(zhì)量和設(shè)計水平，以保證汽車良好的動力性、安全性和通過性。 此次輕型客車驅(qū)動橋設(shè)計主要包括：主減速器、差速器、車輪傳動裝置和驅(qū)動橋殼進行設(shè)計。主減速器采用單級主減速器；差速器設(shè)計采用普通對稱圓錐行星差速器；車輪傳動裝置采用全浮式半軸；驅(qū)動橋殼采用整體型式；并對驅(qū)動橋的相關(guān)零件進行了校核。 本文驅(qū)動橋設(shè)計中，利用了CAXA繪圖軟件表達整體裝配關(guān)系和部分零件圖。 關(guān)鍵詞：驅(qū)動橋；主減速器；差速器；半軸；橋殼 Abstract Drive axle is the one of automobile four important assemblies. It’s performance directly influences on the entire automobile，especially for the Sports Utility Vehicles . Driving axle set at the end of the transmission system. The basic function of driving axle is to increase the torque transported from the transmission shaft or transmission and decrease the speed ,then distribute it to the right、left driving wheel, another function is to bear the vertical force、lengthways force and transversals force between the road surface and the body or the frame. In order to obtain a good power performance, safety and trafficability characteristic, engineers must promote quality and level of design Driving axle design of the Zotye2008 Sports Utility Vehicles mainly contains: main gear box, differential, transmitted apparatus of wheel and the housing of driving axle. The main gear box adopted single reduction gear and the differential adopted a common, symmetry, taper, planet gear. Transmission apparatus of wheel adopted full floating axle shaft, and the housing of driving axle adopted the whole pattern,and proofread interrelated parts. During the design process, CAXAdrafting software is used to expresses the wholes to assemble relationship and part drawing by drafting. Key words：driving axle; main gear box; differential; half shaft; housing 目 錄 第1章 緒 論 1 1.1 驅(qū)動橋簡介 1 1.2 驅(qū)動橋設(shè)計的要求 1 第2章 驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)方案分析 3 第3章 驅(qū)動橋主減速器設(shè)計 5 3.1 主減速器簡介 5 3.2 主減速器的結(jié)構(gòu)形式 5 3.3 主減速器的齒輪類型 5 3.4 主減速器主動齒輪的支承型式 6 3.5 主減速器的減速型式 7 3.6 主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計計算 7 3.6.1 主減速比的確定 7 3.6.2 主減速器齒輪計算載荷的確定 8 3.6.3 主減速器齒輪基本參數(shù)選擇 9 3.6.4 主減速器雙曲面錐齒輪設(shè)計計算 11 3.6.5 主減速器雙曲面齒輪的強度計算 18 3.7 主減速器齒輪的材料及熱處理 22 第4章 差速器設(shè)計 24 4.1 差速器簡介 24 4.2 差速器的結(jié)構(gòu)形式的選擇 24 4.2.1 對稱式圓錐行星齒輪差速器的差速原理 25 4.2.2 對稱式圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu) 26 4.3 差速器齒輪主要參數(shù)的選擇 26 4.4 差速器齒輪的幾何尺寸計算與強度校核 28 第5章 驅(qū)動車輪的傳動裝置 31 5.1 車輪傳動裝置簡介 31 5.2 半軸的型式和選擇 31 5.3 半軸的設(shè)計計算與校核 31 5.4 半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及材料與熱處理 33 第6章 驅(qū)動橋殼設(shè)計 34 6.1 驅(qū)動橋殼簡介 34 6.2 驅(qū)動橋殼的結(jié)構(gòu)型式及選擇 34 6.3 驅(qū)動橋殼強度分析計算 35 6.3.1 當牽引力或制動力最大時 35 6.3.2 通過不平路面垂直力最大時 36 第7章 結(jié)論 37 參考文獻 38 致 謝 39 附 錄A 40 IV 第1章 緒 論 1.1 驅(qū)動橋簡介 在科學技術(shù)快速發(fā)展的今天，隨著汽車工業(yè)的不斷進步以及客車應(yīng)用的普及，汽車的各項性能指標也在不斷提高，作為傳動系末端的驅(qū)動橋的設(shè)計，更要有進一步的改進，以適應(yīng)市場的需要，促進汽車行業(yè)的發(fā)展。驅(qū)動橋處于動力系的末端。其功用是將傳動軸或變速器傳來的轉(zhuǎn)矩增大并適當減低轉(zhuǎn)速后分配給左、右驅(qū)動輪，承載著汽車的滿載荷重及地面經(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)動橋還傳遞著傳動系中的最大轉(zhuǎn)矩，橋殼還承受著反作用力矩。汽車驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)形式除對汽車的可靠性與耐久性有重要影響外，也對汽車的行駛性能如動力性、經(jīng)濟性、平順性、通過性、機動性和操動穩(wěn)定性等有直接影響。必須有合理的驅(qū)動橋設(shè)計，才能滿足汽車有良好的汽車動力性、通過性和安全可靠性。 1.2 驅(qū)動橋設(shè)計的要求 驅(qū)動橋一般包括主減速器、差速器、驅(qū)動車輪的傳動裝置及橋殼等部件。 驅(qū)動橋的機構(gòu)型式雖然各不相同，但在使用中對它們的基本要求卻是一致的， 驅(qū)動橋的基本要求可以歸納為： （1) 驅(qū)動橋主減速器所選擇的主減速比應(yīng)能滿足汽車在給定使用條件下具有最佳的動力性和燃料經(jīng)濟性。 （2) 驅(qū)動橋輪廓尺寸應(yīng)與汽車的總體布置和要求的驅(qū)動橋離地間隙相適應(yīng)。 （3) 驅(qū)動橋在各種載荷和轉(zhuǎn)速工況下有較高的傳動效率。 （4) 驅(qū)動橋具有足夠的強度和剛度，以承受和傳遞作用于路面和車架或車身間的各種力和力矩。在此條件下，盡可能降低質(zhì)量，尤其是簧下質(zhì)量，減少不平路面的沖擊載荷，提高汽車的平順性。 （5) 驅(qū)動橋的齒輪及其他傳動部件工作平穩(wěn)，噪聲小。 （6) 驅(qū)動橋與懸架導向機構(gòu)運動協(xié)調(diào)。 （7) 驅(qū)動橋總成及其他零部件的設(shè)計應(yīng)能盡量滿足零件的標準化、部件的通用化和產(chǎn)品的系列化及汽車變型的要求。 （8) 驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)簡單，加工工藝性好，制造容易，維修、調(diào)整方便。 （9) 隨著汽車向采用大功率發(fā)動機和輕量化方向的發(fā)展以及路面條件的改善，近年來主減速比有減小的趨勢，以滿足高速行駛的要求。 第2章 驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)方案分析 驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)型式按工作特性分，可以歸并為兩大類，即非斷開式驅(qū)動橋和斷開式驅(qū)動橋。當驅(qū)動車輪采用非獨立懸架時，應(yīng)該選用非斷開式驅(qū)動橋；當驅(qū)動車輪采用獨立懸架時，則應(yīng)該選用斷開式驅(qū)動橋。因此，前者又稱為非獨立懸架驅(qū)動橋，后者稱為獨立懸架驅(qū)動橋。獨立懸架驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)較復雜，但可以大大提高汽車在不平路面上的行駛平順性。 1）非斷開式驅(qū)動橋 普通非斷開式驅(qū)動橋，由于結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、工作可靠，廣泛用在各種載貨汽車、客車和公共汽車上，在多數(shù)的越野汽車和部分轎車上也采用這種結(jié)構(gòu)。他們的具體結(jié)構(gòu)、特別是橋殼結(jié)構(gòu)雖然各不相同，但是有一個共同特點，即橋殼是一根支承在左右驅(qū)動車輪上的剛性空心梁，齒輪及半軸等傳動部件安裝在其中。這時整個驅(qū)動橋、驅(qū)動車輪及部分傳動軸均屬于簧下質(zhì)量，汽車簧下質(zhì)量較大，這是它的一個缺點。 驅(qū)動橋的輪廓尺寸主要取決于主減速器的型式。在汽車輪胎尺寸和驅(qū)動橋下的最小離地間隙已經(jīng)確定的情況下，也就限定了主減速器從動齒輪直徑的尺寸。在給定速比的條件下，如果單級主減速器不能滿足離地間隙要求，可用雙級結(jié)構(gòu)。在雙級主減速器中，通常把兩級減速器齒輪放在一個主減速器殼體內(nèi)，也可以將第二級減速齒輪作為輪邊減速器。對于輪邊減速器：越野汽車為了提高離地間隙，可以將一對圓柱齒輪構(gòu)成的輪邊減速器的主動齒輪置于其從動齒輪的垂直上方；公共汽車為了降低汽車的質(zhì)心高度和車廂地板高度，以提高穩(wěn)定性和乘客上下車的方便，可將輪邊減速器的主動齒輪置于其從動齒輪的垂直下方；有些雙層公共汽車為了進一步降低車廂地板高度，在采用圓柱齒輪輪邊減速器的同時，將主減速器及差速器總成也移到一個驅(qū)動車輪的旁邊。 在少數(shù)具有高速發(fā)動機的大型公共汽車、多橋驅(qū)動汽車和超重型載貨汽車上，有時采用蝸輪式主減速器，它不僅具有在質(zhì)量小、尺寸緊湊的情況下可以得到大的傳動比以及工作平滑無聲的優(yōu)點，而且對汽車的總體布置很方便。 2）斷開式驅(qū)動橋 斷開式驅(qū)動橋區(qū)別于非斷開式驅(qū)動橋的明顯特點在于前者沒有一個連接左右驅(qū)動車輪的剛性整體外殼或梁。斷開式驅(qū)動橋的橋殼是分段的，并且彼此之間可以做相對運動，所以這種橋稱為斷開式的。另外，它又總是與獨立懸掛相匹配，故又稱為獨立懸掛驅(qū)動橋。這種橋的中段，主減速器及差速器等是懸置在車架橫梁或車廂底板上，或與脊梁式車架相聯(lián)。主減速器、差速器與傳動軸及一部分驅(qū)動車輪傳動裝置的質(zhì)量均為簧上質(zhì)量。兩側(cè)的驅(qū)動車輪由于采用獨立懸掛則可以彼此獨立地相對于車架或車廂作上下擺動，相應(yīng)地就要求驅(qū)動車輪的傳動裝置及其外殼或套管作相應(yīng)擺動。 汽車懸掛總成的類型及其彈性元件與減振裝置的工作特性是決定汽車行駛平順性的主要因素，而汽車簧下部分質(zhì)量的大小，對其平順性也有顯著的影響。斷開式驅(qū)動橋的簧下質(zhì)量較小，又與獨立懸掛相配合，致使驅(qū)動車輪與地面的接觸情況及對各種地形的適應(yīng)性比較好，由此可大大地減小汽車在不平路面上行駛時的振動和車廂傾斜，提高汽車的行駛平順性和平均行駛速度，減小車輪和車橋上的動載荷及零件的損壞，提高其可靠性及使用壽命。但是，由于斷開式驅(qū)動橋及與其相配的獨立懸掛的結(jié)構(gòu)復雜，故這種結(jié)構(gòu)主要見于對行駛平順性要求較高的一部分轎車及一些越野汽車上，且后者多屬于輕型以下的越野汽車或多橋驅(qū)動的重型越野汽車。 3）多橋驅(qū)動的布置 為了提高裝載量和通過性，有些重型汽車及全部中型以上的越野汽車都是采用多橋驅(qū)動，常采用的有4×4、6×6、8×8等驅(qū)動型式。在多橋驅(qū)動的情況下，動力經(jīng)分動器傳給各驅(qū)動橋的方式有兩種。相應(yīng)這兩種動力傳遞方式，多橋驅(qū)動汽車各驅(qū)動橋的布置型式分為非貫通式與貫通式。前者為了把動力經(jīng)分動器傳給各驅(qū)動橋，需分別由分動器經(jīng)各驅(qū)動橋自己專用的傳動軸傳遞動力，這樣不僅使傳動軸的數(shù)量增多，且造成各驅(qū)動橋的零件特別是橋殼、半軸等主要零件不能通用。而對8×8汽車來說，這種非貫通式驅(qū)動橋就更不適宜，也難于布置了。 為了解決上述問題，現(xiàn)代多橋驅(qū)動汽車都是采用貫通式驅(qū)動橋的布置型式。 在貫通式驅(qū)動橋的布置中，各橋的傳動軸布置在同一縱向鉛垂平面內(nèi)，并且各驅(qū)動橋不是分別用自己的傳動軸與分動器直接聯(lián)接，而是位于分動器前面的或后面的各相鄰兩橋的傳動軸，是串聯(lián)布置的。汽車前后兩端的驅(qū)動橋的動力，是經(jīng)分動器并貫通中間橋而傳遞的。其優(yōu)點是，不僅減少了傳動軸的數(shù)量，而且提高了各驅(qū)動橋零件的相互通用性，并且簡化了結(jié)構(gòu)、減小了體積和質(zhì)量。這對于汽車的設(shè)計(如汽車的變型)、制造和維修，都帶來方便。 本次設(shè)計的是輕型客車的后驅(qū)動橋，由于普通的非斷開式驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、工作可靠，故采用此種形式較為適宜。 第3章 驅(qū)動橋主減速器設(shè)計 3.1 主減速器簡介 主減速器的功用是將傳動軸輸入的轉(zhuǎn)矩增大并相應(yīng)降低轉(zhuǎn)速，以及當發(fā)動機縱置時具有改變轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)方向的作用。 3.2 主減速器的結(jié)構(gòu)形式 主減速器的結(jié)構(gòu)型式，主要是根據(jù)其齒輪類型、減速形式以及主動齒輪、從動齒輪的支承形式和主減速器的減速形式的不同而異。 3.3 主減速器的齒輪類型 主減速器齒輪主要有弧齒錐齒輪、雙曲面齒輪、圓柱齒輪和蝸輪蝸桿等型式。 圖3-1主減速器雙曲面錐齒輪傳動形式 a）弧齒錐齒輪傳動b）雙曲面齒輪傳動c）圓柱齒輪傳動d）蝸輪蝸桿傳動 本次設(shè)計采用雙曲面錐齒輪(如圖3-1b)的主、從動齒輪的軸線相互垂直但不相交。 雙曲面齒輪有如下優(yōu)點： （1）由于存在偏移距，雙曲面齒輪副使其主動齒輪的大于從動齒輪的，這樣同時嚙合的齒數(shù)較多，重合度較大，不僅提高了傳動平穩(wěn)性，而且使齒輪的彎曲強度提高約30%。 （2）雙曲面齒輪傳動的主動齒輪直徑及螺旋角都較大，所以相嚙合齒輪的當量曲率半徑較相應(yīng)的螺旋錐齒輪的大，其結(jié)果使齒面的接觸強度提高。 （3）雙曲面主動齒輪的變大，則不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)可減少，故可選用較少的齒數(shù)，有利于增加傳動比。 （4）雙曲面齒輪傳動的主動齒輪較大，加工時所需刀盤刀頂距較大，因而切削刃壽命較長。 （5）雙曲面主動齒輪軸布置從動齒輪中心上方，便于實現(xiàn)多軸驅(qū)動橋的貫通，增大傳動軸的離地高度。布置在從動齒輪中心下方可降低萬向傳動軸的高度，有利于降低轎車車身高度，有利于降低轎車車身高度，并可減少車身地板中部凸起通道的高度。 3.4 主減速器主動齒輪的支承型式 現(xiàn)代汽車主減速器主動錐齒輪的支撐形式有：懸臂式（如圖3-2）和跨置式支承（如圖3-3）。 懸臂式支撐的結(jié)構(gòu)特點是，在錐齒輪大端一側(cè)有較長的軸，并在其上安裝一對圓錐滾子軸承。 懸臂式支承的結(jié)構(gòu)特點是在錐齒輪大端一側(cè)有較長的軸，并在其上安裝一對圓錐滾子軸承。兩軸承的圓錐滾子的大端應(yīng)朝外，這樣可以減小懸臂長度和增加兩支承間的距離，以改善支撐剛度。為了盡可能的地增加支承剛度，支承距離應(yīng)大于2.5倍的懸臂長度。為了方便拆裝，應(yīng)使靠近齒輪的軸承軸徑比另一軸承的支承軸徑大些。懸臂式支承結(jié)構(gòu)簡單，支承剛度差，用于傳動轉(zhuǎn)矩較小的減速器上。 圖3-2 懸臂式 圖3-3跨置式 綜上所述本次設(shè)計采用懸臂式支撐教為合理。 3.5 主減速器的減速型式 主減速器的減速型式分為單級減速、雙級減速、雙速、單級貫通、雙級貫通、主減速及輪邊減速等。 影響減速型式選擇的因素有汽車的類型、使用條件、驅(qū)動橋處的離地間隙、驅(qū)動橋數(shù)和布置形式以及主傳動比有關(guān)，主要取決于影響動力性，經(jīng)濟性等整車性能的主減速比的大小。 單級主減速器具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、尺寸緊湊、制造成本低、使用簡單等優(yōu)點。因而廣泛應(yīng)用于主傳動比≤7的乘用車和總質(zhì)量較小的商用車上。單級主減速器，其結(jié)構(gòu)如圖3-4所示。其特點是將主減速器與差速器組合為一個大總成并從整體橋殼前面的開孔裝入橋殼內(nèi)，拆裝方便。本次設(shè)計采用單級主減速器。 圖3-4 單級主減速器布置形式 1）橋殼 2）從動錐齒輪 3）主動錐齒輪 4）差速器半軸 3.6 主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計計算 3.6.1 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)量大小以及當變速器處于最高檔位時汽車的動力性和燃料經(jīng)濟性都有直接影響。i的選擇應(yīng)在汽車總體設(shè)計時和傳動系的總傳動比i一起由整車動力計算來確定。可利用在不同i下的功率平衡來研究i對汽車動力性的影響。通過優(yōu)化設(shè)計，對發(fā)動機與傳動系參數(shù)作最佳匹配的方法來選擇i值，可使汽車獲得最佳的動力性和燃料經(jīng)濟性。 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)動機最大功率及其轉(zhuǎn)速的情況下，所選擇的i值應(yīng)能保證這些汽車有盡可能高的最高車速。這時i值應(yīng)按下式來確定： （3-1） =0.377 =5.042 式中 ——車輪的滾動半徑，r=0.3014m； ——變速器最高擋傳動比，igh=0.845； 再把對應(yīng)的np=4500r/n , =120km/h , ,代入（3-1）計算出 i=5.042 根據(jù)計算結(jié)果和與參考現(xiàn)有同類車型，并考慮將確定的主、從動主減速器齒輪齒數(shù)，確定=5.042。故本設(shè)計采用單級主減速器。 3.6.2 主減速器齒輪計算載荷的確定 1).按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩和最低擋傳動比確定從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩Ｔce （3-2） 式中 ——由于猛接合離合器而產(chǎn)生的動載荷系數(shù)，=1； ——發(fā)動機的輸出的最大轉(zhuǎn)矩，輕型客車在此取157； k——為液力變矩器變矩系數(shù)，k=1； ——是變速器最低檔傳動比，=4.218 ——分動器傳動比，在此取1； ——主減速器傳動比，此前已算出=5.042 ——變速器傳動效率，在此取0.9； ——該汽車的驅(qū)動橋數(shù)目在此取1； 代入以上各參數(shù)可求 ==3005.0491 2).按驅(qū)動輪打滑轉(zhuǎn)矩確定從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩 （3-3） 式中 ==1195×9.8×0.6=7026.6（N）; ——汽車最大加速時的后軸轉(zhuǎn)移負荷系數(shù)，乘用車=1.2-1.4，在此取=1.3； ——輪胎對地面的附著系數(shù)，對于安裝一般輪胎的公路用車，取=0.85；對于越野汽車取1.0；對于安裝有專門的防滑寬輪胎的高級轎車，計算時可取1.25，此處=0.85； ——車輪的滾動半徑，在此選用輪胎型號為6.00-14、8層級，滾動半徑為 0.3014m； ，——分別為所計算的主減速器從動錐齒輪到驅(qū)動車輪之間的傳動效率和傳動比，取0.95，由于沒有輪邊減速器取1.0； 代入數(shù)據(jù)算得7026.61.30.850.3014/(10.95)=2463.3558。 3).主動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩 ===542.8524 (3-4) 式中， ——主動齒輪的前面從動齒輪計算轉(zhuǎn)矩中的較小值，=2463.3558； ——主、從動錐齒輪間的傳動效率，對于雙曲面錐齒輪主減速器傳動比<6時，=0.9； ——主減速器傳動比，此前已算出=5.042； 代入數(shù)據(jù)計算得到=542.8524。 3.6.3 主減速器齒輪基本參數(shù)選擇 主減速器錐齒輪的主要參數(shù)有主、從動齒輪的齒數(shù)和，從動錐齒輪大端分度圓直徑、端面模數(shù)、主從動錐齒輪齒面寬和、中點螺旋角、法向壓力角等。 （1）齒數(shù)的選擇 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齒輪彎曲強度，主、從齒輪齒數(shù)和不應(yīng)少于40。 3）為了嚙合平穩(wěn)、噪聲小和具有高的疲勞強度，對于乘用車，一般不少于9；對于商用車，一般不少于6。 4）當主傳動比較大時，盡量使取得少些，以便得到滿意的離地間隙。 5）對于不同的主傳動比，和應(yīng)有適宜的搭配。 根據(jù)上述原則選取=9，=46，則===5.11符合要求。 （2）節(jié)圓直徑的選擇 可根據(jù)從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩（式3-2、式3-3中較小的一個為計算依據(jù)）按經(jīng)驗計算公式選出： （3-5） =15× =202.58㎜ 取203㎜ 式中 ——從動錐齒輪的節(jié)圓直徑，203㎜； ——直徑系數(shù)，一般為=13～16，取=15； ——計算轉(zhuǎn)矩，；已由（3-2）、式（3-3）求得，并取其中較小者=min[, ]=2463.3558。 （3）齒輪端面模數(shù)的選擇 選定后，按式 =/=203/46=4.41㎜ （3-6） 校核式為： =/ （3-7） 得出=4.72mm.參考表23.4-3中選取標準值5mm 式中 ——計算轉(zhuǎn)矩，，見式（3-5）下的說明； ——模數(shù)系數(shù)，=0.3～0.4。 =5mm滿足模數(shù)系數(shù) =0.3～0.4故符合要求。 ，=203㎜, =46，。 （4）齒面寬的選擇 錐齒輪齒面過寬并不能增大齒輪的強度和壽命，反而會導致因錐齒輪輪齒小端齒溝變窄引起的切削刀頭頂面過窄及刀尖圓角過小，這樣不但會減小了齒根圓角半徑，加大了集中應(yīng)力，還降低了刀具的使用壽命。此外，安裝時有位置偏差或由于制造、熱處理變形等原因使齒輪工作時載荷集中于輪齒小端，會引起輪齒小端過早損壞和疲勞損傷。另外，齒面過寬也會引起裝配空間減小。但齒面過窄，輪齒表面的耐磨性和輪齒的強度會降低。汽車主減速器雙曲面齒輪的從動齒面寬（㎜）推薦為： =0.155=0.155×203=31.465㎜ 取32㎜ （3-8）式中 ——從動齒輪節(jié)圓直徑。 一般習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=36 （5）雙曲面齒輪的偏移距 E E值過大將使齒面縱向滑動過大，從而引起齒面早期磨損和擦傷；E值過小，則不能發(fā)揮雙曲面齒輪的特點。一般對于乘用車，E0.2=0.2×203=40.6。根據(jù)這一原則取E=40㎜。 （6）中點螺旋角 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螺旋角是相等的，選時應(yīng)考慮它對齒面重合度，輪齒強度和軸向力大小的影響，越大，則也越大，同時嚙合的齒越多，傳動越平穩(wěn)，噪聲越低，而且輪齒的強度越高，應(yīng)不小于1.25，在1.5～2.0時效果最好，但過大，會導致軸向力增大。 汽車主減速器弧齒錐齒輪的螺旋角或雙曲面齒輪的平均螺旋角為35°～40，而乘用車選用較大的值以使運轉(zhuǎn)平穩(wěn)噪聲低，故取為40°。 （7）螺旋方向 主、從動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，當變速器掛前進擋時，應(yīng)使主動錐齒輪的軸向力離開錐頂方向，這樣可使主、從動齒輪有分離的趨勢，防止輪齒因卡死而損壞。所以主動錐齒輪選擇為左旋，從錐頂看為逆時針運動，這樣從動錐齒輪為右旋，從錐頂看為順時針，驅(qū)動汽車前進。 （8）法向壓力角α 法向壓力角大一些可以增加輪齒強度，減少齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)，也可以使齒輪運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音低。對于乘用車雙曲面齒輪，由于其從動齒輪輪齒兩側(cè)的法向壓力角相等，而主動齒輪輪齒兩側(cè)的法向壓力角不相等，故平均壓力角α一般選用20°。 （9）銑刀盤名義半徑的選擇 刀盤的名義半徑是指通過被切齒輪齒間中點的假象同心圓的直徑，為了減少刀盤規(guī)格，刀盤名義半徑已標準化，并規(guī)定每一種名義半徑的刀盤可加工一定尺寸范圍的雙曲面齒輪。按從動齒輪節(jié)圓直徑在的表3-14中選取刀盤名義半徑=95.2500㎜。 3.6.4 主減速器雙曲面錐齒輪設(shè)計計算 主減速器的雙曲面齒輪的幾何尺寸計算步驟按表3-1來計算。 表3-1雙曲面齒輪的幾何尺寸計算用表 單位㎜ 序號 計 算 公 式 注釋 （1） 9 小齒輪齒數(shù) （2） 46 大齒輪齒數(shù) （3） 0.1957 （4） =36 大齒輪齒面寬 （5） E=40 偏心距 （6） =203 大齒輪分度圓直徑 （7） 95.2500 刀盤名義半徑 （8） 0.8727 小齒輪螺旋角的預選值 （9） 1.1918 （10） 0.2348 （11） 0.9735 （12） 83.9765 大齒輪在齒面寬中點處的分度圓半徑 （13） 0.4637 （14） 0.8860 （15） 1.4386 （16） 16.4302 （17） 23.6368 小齒輪在齒面寬中點處的分度圓半徑 （18） 1.2400 齒輪收縮系數(shù) （19） 381.3144 （20） 0.1049 （21） 1.0055 （22） 0.1043 （23） 5.9884 （24） 0.4470 （25） 0.4996 （26） 0.2088 （27） 0.9789 （28） 0.4566 （29） 0.8897 （30） 1.2022 （31） -0.0048 （32） -9.3766e-004 （33） 0.4471 （34） 0.4998 （35） 0.2086 （36） 0.2058 小齒輪節(jié)錐角 （37） 0.9789 （38） 0.4567 （39） 0.4743 （40） 0.8896 （41） 1.1916 （42） 0.8721 小齒輪中點螺旋角 （43） 0.6428 （44） 0.3978 大齒輪中點螺旋角 （45） =0.9218 （46） 0.4204 （47） 0.2334 （48） 1.3415 大齒輪節(jié)錐角 （49） 0.9738 （50） 0.2273 （51） 24.0658 （52） 369.5174 （53） 393.5832 （54） 79.4816 （55） 74.1101 （56） 0.1394 （57） 0.1385 （58） 0.9904 （59） 0.0069 （60） 1.5875e-004 （61） 5.8904e+003 （62） 9.1191e-004 （63） 0.0080 （64） 96.6788 （65） 97.6136 （66） 0.9758 （67） 左0.0445；右0.8043 （68） 左75.1010；右0.2043 （69） 1.0185 （70） 23.4361 （71） -3.8361 大齒輪節(jié)錐頂點到小齒輪軸線的距離。正號（+）表示該節(jié)錐頂點超過了小齒輪軸線，負號（-）表示該節(jié)錐頂點在小齒輪軸線與大齒輪輪體之間。 （72） 86.2349 在節(jié)平面內(nèi)大齒輪齒面寬中點錐距 （73） 104.2272 大齒輪節(jié)錐距 （74） 17.9943 （75） 6.0575 大齒輪在齒面寬中點處的齒工作高。齒深系數(shù)，k=4.0 （76） （12）*（46）/（7）=0.3710 （77） （49）/（45）-（76）=0.6855 （78） 45*pi/180 =0.6632 輪齒兩側(cè)壓力角總和 （79） sin(78)=0.6157 （80） （78）/2.0=0.3316 （81） 0.9455 （82） 0.3443 （83） 1.9909 （84） 457.0413 雙重收縮齒齒根角的總和 （85） 0.1700 大齒輪齒頂高系數(shù) （86） 0.9800 （87） 1.0298 大齒輪在齒面寬中點處齒頂高 （88） 5.9864 大齒輪在齒面寬中點處齒根高 （89） 0.3939 大齒輪齒頂角 （90） 0.0138 （91） 346.8468 大齒輪齒根角 （92） 0.9556 （93） 1.2787 大齒輪的齒頂高 （94） 23.1814 大齒輪的齒根高 （95） 0.9586 徑向間隙為大齒輪在齒面寬中點處的工作齒高的15%再加上0.05 （96） 24.4601 大齒輪的齒全高 （97） 23.5015 大齒輪的齒工作高 （98） 1.3554 大齒輪的面錐角 （99） 0.9769 （100） 0.2138 （101） -345.5053 大齒輪的根錐角 （102） 0.0699 （103） 0.9976 （104） 14.2806 （105） 203.5812 大齒輪外圓直徑 （106） 27.5255 （107） 26.2803 大齒輪外緣到小齒輪軸線的距離 （108） 0.1669 （109） 1.0939e+003 （110） -4.0057 大齒輪面錐頂點到小齒輪軸線的距離。正號（+）表示該節(jié)錐頂點超過了小齒輪軸線，負號（-）表示該節(jié)錐頂點在小齒輪軸線與大齒輪輪體之間。 （111） 1.0901e+003 大齒輪根錐頂點到小齒輪軸線的距離。正號（+）表示該節(jié)錐頂點超過了小齒輪軸線，負號（-）表示該節(jié)錐頂點在小齒輪軸線與大齒輪輪體之間。 （112） 418.6579 （113） 0.0955 （114） 0.9954 （115） 0.0960 （116） 0.9930 （117） 14.0 小齒輪面錐角 （118） 0.1182 （119） 8.4033 （120） 77.2953 （121） -73.8112 小齒輪面錐頂點到大齒輪軸線的距離。正號（+）表示該節(jié)錐頂點超過了大齒輪軸線，負號（-）表示該節(jié)錐頂點在小齒輪軸線與大齒輪輪體之間。 （122） 0.0199 （123） 0.0199；0.9998 （124） 0.4543；=0.8986 （125） 1.2466；0.3186 （126） -0.1275； -0.2812 （127） 1.1127 （128） 75.3114 （129） 0.3709 （130） 20.0220 （131） 81.9656 小齒輪外緣到大齒輪軸線的距離 （132） 20.0346 （133） 576.5714 大齒輪外緣到小齒輪軸線的距離 （134） 8.1543 （135） 137.0461 小齒輪外圓直徑 （136） 89.1049 （137） 0.4489 （138） 0.4655 （139） 0.8936 （140） -13.8211 （141） 35.5620 （142） 0.1910 （143） 0.1922 小齒輪根錐角 （144） 0.9816 （145） 0.1946 （146） 0.1524 最小齒側(cè)間隙允許值 （147） 0.2032 最大齒側(cè)間隙允許值 （148） 0.9694 （149） -10.4387 （150） 68.2272 在節(jié)平面內(nèi)大齒輪內(nèi)錐距 3.6.5 主減速器雙曲面齒輪的強度計算 （1）齒輪的破壞形式及其影響因素 在完成主減速器齒輪的幾何計算之后，應(yīng)對其強度進行計算，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。齒輪的損壞形式常見的有輪齒折斷、齒面點蝕及剝落、齒面膠合、齒面磨損等。它們的主要特點及影響因素分述如下： 1）輪齒折斷 主要分為疲勞折斷及由于彎曲強度不足而引起的過載折斷。折斷多數(shù)從齒根開始，因為齒根處齒輪的彎曲應(yīng)力最大。 ①疲勞折斷：在長時間較大的交變載荷作用下，齒輪根部經(jīng)受交變的彎曲應(yīng)力。如果最高應(yīng)力點的應(yīng)力超過材料的耐久極限，則首先在齒根處產(chǎn)生初始的裂紋。隨著載荷循環(huán)次數(shù)的增加，裂紋不斷擴大，最后導致輪齒部分地或整個地斷掉。在開始出現(xiàn)裂紋處和突然斷掉前存在裂紋處，在載荷作用下由于裂紋斷面間的相互摩擦，形成了一個光亮的端面區(qū)域，這是疲勞折斷的特征，其余斷面由于是突然形成的故為粗糙的新斷面。 ②過載折斷：由于設(shè)計不當或齒輪的材料及熱處理不符合要求，或由于偶然性的峰值載荷的沖擊，使載荷超過了齒輪彎曲強度所允許的范圍，而引起輪齒的一次性突然折斷。此外，由于裝配的齒側(cè)間隙調(diào)節(jié)不當、安裝剛度不足、安裝位置不對等原因，使輪齒表面接觸區(qū)位置偏向一端，輪齒受到局部集中載荷時，往往會使一端（經(jīng)常是大端）沿斜向產(chǎn)生齒端折斷。各種形式的過載折斷的斷面均為粗糙的新斷面。 為了防止輪齒折斷，應(yīng)使其具有足夠的彎曲強度，并選擇適當?shù)哪?shù)、壓力角、齒高及切向修正量、良好的齒輪材料及保證熱處理質(zhì)量等。齒根圓角盡可能加大，根部及齒面要光潔。 2）齒面的點蝕及剝落 齒面的疲勞點蝕及剝落是齒輪的主要破壞形式之一，約占損壞報廢齒輪的70%以上。它主要由于表面接觸強度不足而引起的。 ①點蝕：是輪齒表面多次高壓接觸而引起的表面疲勞的結(jié)果。由于接觸區(qū)產(chǎn)生很大的表面接觸應(yīng)力，常常在節(jié)點附近，特別在小齒輪節(jié)圓以下的齒根區(qū)域內(nèi)開始，形成極小的齒面裂紋進而發(fā)展成淺凹坑，形成這種凹坑或麻點的現(xiàn)象就稱為點蝕。一般首先產(chǎn)生在幾個齒上。在齒輪繼續(xù)工作時，則擴大凹坑的尺寸及數(shù)目，甚至會逐漸使齒面成塊剝落，引起噪音和較大的動載荷。在最后階段輪齒迅速損壞或折斷。減小齒面壓力和提高潤滑效果是提高抗點蝕的有效方法，為此可增大節(jié)圓直徑及增大螺旋角，使齒面的曲率半徑增大，減小其接觸應(yīng)力。在允許的范圍內(nèi)適當加大齒面寬也是一種辦法。 ②齒面剝落：發(fā)生在滲碳等表面淬硬的齒面上，形成沿齒面寬方向分布的較點蝕更深的凹坑。凹坑壁從齒表面陡直地陷下。造成齒面剝落的主要原因是表面層強度不夠。例如滲碳齒輪表面層太薄、心部硬度不夠等都會引起齒面剝落。當滲碳齒輪熱處理不當使?jié)B碳層中含碳濃度的梯度太陡時，則一部分滲碳層齒面形成的硬皮也將從齒輪心部剝落下來。 3）齒面膠合 在高壓和高速滑摩引起的局部高溫的共同作用下，或潤滑冷卻不良、油膜破壞形成金屬齒表面的直接摩擦時，因高溫、高壓而將金屬粘結(jié)在一起后又撕下來所造成的表面損壞現(xiàn)象和擦傷現(xiàn)象稱為膠合。它多出現(xiàn)在齒頂附近，在與節(jié)錐齒線的垂直方向產(chǎn)生撕裂或擦傷痕跡。輪齒的膠合強度是按齒面接觸點的臨界溫度而定，減小膠合現(xiàn)象的方法是改善潤滑條件等。 4）齒面磨損 這是輪齒齒面間相互滑動、研磨或劃痕所造成的損壞現(xiàn)象。規(guī)定范圍內(nèi)的正常磨損是允許的。研磨磨損是由于齒輪傳動中的剝落顆粒、裝配中帶入的雜物，如未清除的型砂、氧化皮等以及油中不潔物所造成的不正常磨損，應(yīng)予避免。汽車主減速器及差速器齒輪在新車跑合期及長期使用中按規(guī)定里程更換規(guī)定的潤滑油并進行清洗是防止不正常磨損的有效方法。 汽車驅(qū)動橋的齒輪，承受的是交變負荷，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。在要求使用壽命為20萬千米或以上時，其循環(huán)次數(shù)均以超過材料的耐久疲勞次數(shù)。因此，驅(qū)動橋齒輪的許用彎曲應(yīng)力不超過210.9N／mm.表3-2給出了汽車驅(qū)動橋齒輪的許用應(yīng)力數(shù)值。 表3-2 汽車驅(qū)動橋齒輪的許用應(yīng)力 N／mm 計算載荷 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 按式（3-1）、式（3-3）計算出的最大計算轉(zhuǎn)矩Tec，Tcs中的較小者 700 2800 980 按式（3-4）計算出的平均計算轉(zhuǎn)矩Tcf 542.9 2463.4 388.6 實踐表明，主減速器齒輪的疲勞壽命主要與最大持續(xù)載荷（即平均計算轉(zhuǎn)矩）有關(guān)，而與汽車預期壽命期間出現(xiàn)的峰值載荷關(guān)系不大。汽車驅(qū)動橋的最大輸出轉(zhuǎn)矩Tec和最大附著轉(zhuǎn)矩Tcs并不是使用中的持續(xù)載荷，強度計算時只能用它來驗算最大應(yīng)力，不能作為疲勞損壞的依據(jù)。 （2）主減速器雙曲面齒輪的強度計算 1）單位齒長的圓周力 P= （3-9） 式中 P——單位齒長上的圓周力，； F——作用在齒輪上的圓周力，按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩和最大附著系數(shù)兩種工況進行計算； b——從動齒輪的齒面寬，b=32㎜。 按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩計算時： （3-10） ==836.144≤[p]=1200 式中 ——發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩157； ——變速器傳動比，常取擋及直接擋進行計算； ——主動齒輪分度圓直徑，=49.5㎜。 許用單位齒長上的圓周力[p]由《汽車車橋設(shè)計》表3-32查的[p]=1200，則 [p]> p，符合設(shè)計要求。 2）輪齒的彎曲強度計算汽車主減速器的雙曲面齒輪輪齒的計算彎曲應(yīng)力（）為 （3-11） = =404 式中 ——齒輪的計算轉(zhuǎn)矩，=min[, ]； ——超載系數(shù)，一般取為1； ——尺寸系數(shù)，反映材料性質(zhì)的不均勻性，與齒輪尺寸及熱處理有關(guān)。 當端面模數(shù)=51.6㎜ 時，= ——載荷分配系數(shù)，=1.00～1.10 =1； ——質(zhì)量系數(shù)，對于汽車驅(qū)動橋齒輪，當輪齒接觸良好、周節(jié)及徑向跳動精度高時，可取=1； ——計算齒輪的齒面寬，為32㎜； D——計算齒輪的大端分度圓直徑，D=203mm； J——計算彎曲應(yīng)力的綜合系數(shù)，見圖3-111～圖3-116，查取J=0.25。 按、中較小者計算時，汽車主減速器齒輪的許用彎曲應(yīng)力為700；代入數(shù)據(jù)算得=404<700，符合強度要求。 3）輪齒的接觸強度計算 雙曲面齒輪的計算接觸應(yīng)力（）為 = （3-12） = =1412.68 式中4.6989 ——主動齒輪計算轉(zhuǎn)矩，542.8524； ——材料的彈性系數(shù)，對于鋼制齒輪副取232.6； ——主動齒輪節(jié)圓直徑，㎜； 、、——前邊已說明； ——尺寸系數(shù)，它考慮了齒輪對其淬火性的影響，取=0.666； ——表面質(zhì)量系數(shù)；對于制造精確的齒輪可取=1； ——齒面寬，32㎜； J——計算接觸應(yīng)力的綜合系數(shù)，可由圖3-119～圖3-131查取J =0.25。 代入數(shù)據(jù)算得=1412.68<[]=2800，符合強度要求。 3.7 主減速器齒輪的材料及熱處理 汽車驅(qū)動橋主減速器的工作相當繁重，與傳動系其它齒輪相比它具有載荷作用時間長、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。據(jù)此對驅(qū)動橋主減速器齒輪的材料及熱處理有以下要求： （1）有高的彎曲疲勞強度和表面接觸疲勞強度，以及較好的齒面耐磨性，故而齒表面應(yīng)有高的硬度。 （2）輪齒芯部應(yīng)有適當?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)律性易控制，以提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少制造成本并降低廢品率。 （4） 選擇齒輪材料的合金元素時要適合我國的情況，齒輪的材料目前多采用滲碳合金鋼常用的鋼號有20CrMnTi、22CrMnMo、20CrNiMo和20MnVB等。 本方案采用鋼號為18CrMnTi的滲碳合金鋼，使其經(jīng)過滲碳，淬火，回火處理。滲碳深度為：1.0-1.4mm。 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)達到58～64HRC，而心部硬度較低。 由于新齒輪接觸和潤滑不良，為了防止在運行初期產(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）后均予以厚度0.005～0.010～0.020mm的磷化處理或鍍銅、鍍錫。這種表面不應(yīng)用于補償零件的公差尺寸，也不能代替潤滑。 對齒面進行噴丸處理有可能提高壽命達25％。對于滑動速度高的齒輪，為了提高其耐磨性，可以進行滲硫處理。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。 第4章 差速器設(shè)計 4.1 差速器簡介 汽車在行使過程中，左右車輪在同一時間內(nèi)所滾過的路程往往是不相等的，左右兩輪胎內(nèi)的氣壓不等、胎面磨損不均勻、兩車輪上的負荷不均勻而引起車輪滾動半徑不相等；左右兩輪接觸的路面條件不同，行使阻力不等等。這樣，如果驅(qū)動橋的左、右車輪剛性連接，則不論轉(zhuǎn)彎行使或直線行使，均會引起車輪在路面上的滑移或滑轉(zhuǎn)，一方面會加劇輪胎磨損、功率和燃料消耗，另一方面會使轉(zhuǎn)向沉重，通過性和操縱穩(wěn)定性變壞。為此，在驅(qū)動橋的左右車輪間都裝有輪間差速器。 差速器是個差速傳動機構(gòu)，用來在兩輸出軸間分配轉(zhuǎn)矩，并保證兩輸出軸有可能以不同的角速度轉(zhuǎn)動，用來保證各驅(qū)動輪在各種運動條件下的動力傳遞，避免輪胎與地面間打滑。差速器按其結(jié)構(gòu)特征可分為齒輪式、凸輪式、蝸輪式和牙嵌自由輪式等多種形式。 4.2 差速器的結(jié)構(gòu)形式的選擇 汽車上廣泛采用的差速器為對稱錐齒輪式差速器，具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量較小等優(yōu)點，應(yīng)用廣泛。它可分為普通錐齒輪式差速器、摩擦片式差速器和強制鎖止式差速器。 普通齒輪式差速器的傳動機構(gòu)為齒輪式。齒輪差速器要圓錐齒輪式和圓柱齒輪式兩種。 強制鎖止式差速器就是在對稱式錐齒輪差速器上設(shè)置差速鎖。當一側(cè)驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)時，可利用差速鎖使差速器不起差速作用。差速鎖在軍用汽車上應(yīng)用較廣。 本設(shè)計差速器結(jié)構(gòu)形式選擇對稱式圓錐行星齒輪差速器。 普通的對稱式圓錐行星齒輪差速器由差速器左、右殼，2個半軸齒輪，4個行星齒輪(少數(shù)汽車采用3個行星齒輪，小型、微型汽車多采用2個行星齒輪)，行星齒輪軸(不少裝4個行星齒輪的差速器采用十字軸結(jié)構(gòu))，半軸齒輪及行星齒輪墊片等組成。由于其結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)、制造方便、用在公路汽車上也很可靠等優(yōu)點，最廣泛地用在轎車、客車和各種公路用載貨汽車上．有些越野汽車也采用了這種結(jié)構(gòu)，但用到越野汽車上需要采取防滑措施。例如加進摩擦元件以增大其內(nèi)摩擦，提高其鎖緊系數(shù)；或加裝可操縱的、能強制鎖住差速器的裝置——差速鎖等。 4.2.1 對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，對稱式錐齒輪差速器是一種行星齒輪機構(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齒輪6固連在一起，固為主動件，設(shè)其角速度為；半軸齒輪1和2為從動件，其角速度為和。A、B兩點分別為行星齒輪4與半軸齒輪1和2的嚙合點。行星齒輪的中心點為C，A、B、C三點到差速器旋轉(zhuǎn)軸線的距離均為。 當行星齒輪只是隨同行星架繞差速器旋轉(zhuǎn)軸線公轉(zhuǎn)時，顯然，處在同一半徑上的A、B、C三點的圓周速度都相等（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，嚙合點A的圓周速度為=+，嚙合點B的圓周速度為=-。于是 +=（+）+(-) 即 + =2 （4-1） 若角速度以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)表示，則 （4-2） 式（4-2）為兩半軸齒輪直徑相等的對稱式圓錐齒輪差速器的運動特征方程式，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)動車輪以不同轉(zhuǎn)速在地面上滾動而無滑動。 有式（4-2）還可以得知：①當任何一側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速為零時，另一側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速為差速器殼轉(zhuǎn)速的兩倍；②當差速器殼的轉(zhuǎn)速為零（例如中央制動器制動傳動軸時），若一側(cè)半軸齒輪受其它外來力矩而轉(zhuǎn)動，則另一側(cè)半軸齒輪即以相同的轉(zhuǎn)速反向轉(zhuǎn)動。 4.2.2 對稱式圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu) 普通的對稱式圓錐齒輪差速器由差速器左右殼，兩個半軸齒輪，四個行星齒輪，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，故廣泛用于各類車輛上。 圖4-2 普通的對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-差速器右殼 4.3 差速器齒輪主要參數(shù)的選擇 由于差速器是安裝在主減速器從動齒輪上，故在確定主減速器尺寸時，應(yīng)考慮差速器的安裝。差速器的輪廓尺寸也受到從動齒輪及主動齒輪刀向軸承支座的限制。 （1）行星齒輪數(shù)目的選擇 大多數(shù)汽車多采用四個行星輪，本次設(shè)計采用四個行星齒輪。 （2）行星齒輪球面半徑的確定 圓錐行星齒輪差速器的尺寸通常決定于行星齒輪背面的球面，它就是行星齒輪的安裝尺寸，實際上代表了差速器圓錐齒輪的節(jié)錐距，在一定程度上表征了差速器的強度。 球面半徑可根據(jù)經(jīng)驗公式來確定： （4-3） =2.6×=35.11㎜ 式中 ——行星齒輪球面半徑系數(shù)，=2.5～2.99，對于有4個行星齒輪的轎車客車和公路載貨汽車取小值；對于有2個行星齒輪的轎車以及礦用汽車取大值，本設(shè)計取2.6. ——計算轉(zhuǎn)矩，。 確定后，根據(jù)下式預選其節(jié)錐距： ～ （4-4） =34.41㎜ （3）行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)的選擇 為了得到較大的模數(shù)從而使齒輪有較高的強度，應(yīng)使行星齒輪的齒數(shù)盡量小，但一般不少于10。半軸齒輪的齒數(shù)采用14～15。半軸齒輪與行星齒輪比多在1.5～2范圍內(nèi)。根據(jù)這一原則，選擇行星齒輪齒數(shù)為，半軸齒輪齒數(shù)為。 在任何圓錐行星齒輪式差速器中，左右半軸齒輪的齒數(shù)、之和，必須能被行星齒輪數(shù)目n所整除，否則不能安裝，即應(yīng)滿足： 整數(shù) （4-5） 滿足要求。 （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 先初步求出行星齒輪和半軸齒輪的節(jié)錐角、： （4-6） 式中、為行星齒輪和半軸齒輪的齒數(shù)。 再根據(jù)下式初步求出圓錐齒輪的端面模數(shù)： （4-7） =㎜ 則取4㎜ 節(jié)圓直徑d由下式求得： （4-8） 則 ㎜ ㎜ （5）壓力角 目前汽車差速器齒輪壓力較大都選用的壓力角。 （6）行星齒輪軸直徑及支承長度L的確定 行星齒輪安裝孔直徑與行星齒輪軸名義直徑相同，而行星齒輪安裝孔的深度就是行星齒69輪在其軸上的支撐長度L。通常取 ㎜ （4-9） ==15.4㎜ （4-10） 式中 ——差速器殼傳遞的轉(zhuǎn)矩，； n——行星齒輪數(shù)； ——支撐面