汽車(chē)主減速器參數(shù)優(yōu)化軟件設(shè)計(jì)

汽車(chē)主減速器參數(shù)優(yōu)化軟件設(shè)計(jì),汽車(chē),減速器,參數(shù),優(yōu)化,軟件設(shè)計(jì) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) I 摘 要 汽車(chē)主減速器作為汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋中重要的傳力部件，是汽車(chē)最關(guān)鍵的部件之一。與 國(guó)外相比，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。主減速器設(shè)計(jì)的好壞關(guān)系到汽車(chē)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性以及噪聲、 壽命等諸多方面。如何協(xié)調(diào)好各方關(guān)系、合理匹配設(shè)計(jì)參數(shù)，以達(dá)到滿(mǎn)足使用要求的 最優(yōu)目標(biāo)，是主減速器設(shè)計(jì)中最重要的問(wèn)題。 本文力求改變以往的設(shè)計(jì)方式，提出針對(duì)汽車(chē)主減速器整體的最優(yōu)化設(shè)計(jì)方法， 針對(duì)汽車(chē)設(shè)計(jì)中的主減速器參數(shù)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)計(jì)算軟件，通過(guò)人機(jī)交互方式完成主減速器 的參數(shù)設(shè)計(jì)，并考慮通過(guò)軟件進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化（汽車(chē)主減速器傳動(dòng)比, 主減速器螺旋錐 齒輪結(jié)構(gòu)參數(shù)） ，實(shí)現(xiàn)解決復(fù)雜計(jì)算這一單一功能的目的，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)主減速器參數(shù)的 最佳匹配，達(dá)到充分發(fā)揮汽車(chē)整體性能、節(jié)約能耗、降低成本、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。 本文在 vb 語(yǔ)言程序基礎(chǔ)上采用參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法對(duì)汽車(chē)主減速器的齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu) 化，使尋優(yōu)過(guò)程得到簡(jiǎn)化，確保可靠地獲得全局最優(yōu)解。能夠縮短主減速器參數(shù)設(shè)計(jì) 計(jì)算時(shí)間、減輕工程技術(shù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。 關(guān)鍵詞：主減速比；錐齒輪；參數(shù)優(yōu)化；計(jì)算軟件；軟件設(shè)計(jì) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) II ABSTRACT Main reducer drive car in a car, the power transmission components, an important is one of the most key parts of the car. In China compared with foreign countries, the development of design whether vehicle reducer in technology and the manufacturing process, or in the cost control there are considerable disparity. The stand or fall of main reducer design relation to car power, economy and noise, life, and other aspects. How to coordinate all relations, the rational matching design parameters to meet the requirements of the use of optimum target, it is the Lord speed reducer design in the most important question. This paper tries to change in the past, and puts forward the design way of the whole car advocate reducer for optimum design method, the main reducer for automobile design parameter design development calculation software through the man-machine interactive way fulfilling the reducer, and consider the parameter design parameter optimization (by software, Lord car advocate reducer transmission structure parameter of spiral bevel gear reducer to solve the complex calculation and the realization of the purpose of the single function, and to make the Lord, the best matching parameters of speed reducer to give full play to car performance, saving energy consumption, reduce cost, improve the design quality and efficiency. In this paper, based on vb language program using parameters optimization design method for the car advocate reducer, gear mechanism to optimize the optimization process is simplified, ensure reliable to obtain the global optimal solution. Can shorten the main reducer parameter design calculation time, reduce labor intensity of engineering and technical personnel. Keywords: Lord deceleration ratio; Bevel gear; Parameter optimization; Calculation software; Software design 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) III 目 錄 摘要………………………………………………………………………………………Ⅰ Abstract …………………………………………………………………………………Ⅱ 第 1 章 緒論………………………………………………………………………………1 1.1 課題研究的目的和意義…………………………………………………………1 1.2 課題的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r…………………………………………………………1 1.2.1 國(guó)內(nèi)外機(jī)械軟件技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r………………………………1 1.2.2 國(guó)內(nèi)外基于 Visual Basic 6.0 的軟件在機(jī)械方面的發(fā)展?fàn)顩r………3 1.3 課題研究的主要內(nèi)容及技術(shù)路線(xiàn)………………………………………………3 第 2 章 汽車(chē)主減速器的設(shè)計(jì)方法………………………………………………5 2.1 主減速器的結(jié)構(gòu)形式………………………………………………………5 2.2 基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷的確定………………………………………………10 2.3 錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算………………………………………………………………… 14 2.4 錐齒輪軸承的載荷計(jì)算…………………………………………………………16 2.5 錐齒輪的材料及熱處理…………………………………………………………17 2.6 本章小結(jié)…………………………………………………………………………18 第 3 章 汽車(chē)主減速器參數(shù)優(yōu)化軟件設(shè)計(jì)…………………………………20 3.1 汽車(chē)主減速器參數(shù)優(yōu)化軟件編程語(yǔ)言的選擇及語(yǔ)言的使用概述…20 3.1.1 汽車(chē)主減速器參數(shù)優(yōu)化軟件編程語(yǔ)言的選擇……………………20 3.1.2 汽車(chē)主減速器參數(shù)優(yōu)化軟件編程語(yǔ)言的使用概述………………21 3.2 汽車(chē)主減速器參數(shù)優(yōu)化軟件設(shè)計(jì)體系……………………………………25 3.2.1 汽車(chē)主減速器參數(shù)優(yōu)化軟件系統(tǒng)運(yùn)行平臺(tái)………………………25 3.2.2 汽車(chē)主減速器參數(shù)優(yōu)化軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能………………………25 3.3 汽車(chē)主減速器參數(shù)優(yōu)化軟件設(shè)計(jì)………………………………………25 3.4 本章小結(jié)…………………………………………………………………………43 第 4 章 汽車(chē)主減速器參數(shù)優(yōu)化軟件的測(cè)試…………………………………44 4.1 汽車(chē)主減速器參數(shù)優(yōu)化軟件測(cè)試概述…………………………………………44 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) IV 4.2 汽車(chē)主減速器參數(shù)優(yōu)化軟件的測(cè)試………………………………………44 4.3 本章小結(jié)…………………………………………………………………………57 結(jié)論………………………………………………………………………………………58 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………59 致謝………………………………………………………………………………………60 附錄………………………………………………………………………………………61 附錄 A 外文文獻(xiàn)原文……………………………………………………………… 61 附錄 B 外文文獻(xiàn)中文翻譯…………………………………………………………63 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1 章 緒 論 1.1 課題研究的目的和意義 汽車(chē)問(wèn)世百余年來(lái)，特別是從汽車(chē)產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)及汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展以 來(lái)，汽車(chē)己為世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、為人類(lèi)進(jìn)入現(xiàn)代生活，產(chǎn)生了無(wú)法估量的巨大 影響，為人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步做出了不可磨滅的巨大貢獻(xiàn)。近年來(lái)隨著汽車(chē)技術(shù)的 迅猛發(fā)展，對(duì)汽車(chē)傳動(dòng)系承載能力以及工作可靠性的要求越來(lái)越高，汽車(chē)主減 速器作為汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵總成，其主要功能是將輸入的轉(zhuǎn)矩增大并相應(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)矩旋轉(zhuǎn)方向的作用。主減速器的結(jié) 構(gòu)對(duì)汽車(chē)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性與輕便性、傳動(dòng)的平穩(wěn)性與效率等都有直接的影響。 許多乘用車(chē)和總質(zhì)量較小的商用車(chē)采用了發(fā)動(dòng)機(jī)橫置的前置前驅(qū)布置，都 是單級(jí)式主減速器，其具有結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小、制造成本低和傳遞效率高、高 速性能好的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)軟件設(shè)計(jì)方法來(lái)設(shè)計(jì)汽車(chē)主減速器是非常重要的。軟件 設(shè)計(jì)是以數(shù)學(xué)規(guī)劃為理論基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)為工具，尋求機(jī)械設(shè)計(jì)問(wèn)題最佳方案 的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法之一，現(xiàn)在已經(jīng)有很多成熟的軟件程序可供選擇，但傳統(tǒng)的方 法存在著求解過(guò)程復(fù)雜和尋優(yōu)過(guò)程容易陷入局部最優(yōu)解的問(wèn)題。通常主減速器 設(shè)計(jì)多是僅從某一角度考慮，單一的改善其某一方面參數(shù)，而沒(méi)有將其參數(shù)優(yōu) 化有效結(jié)合起來(lái)。因此，本課題力求改變以往的設(shè)計(jì)方式，提出針對(duì)汽車(chē)主減 速器整體的最優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，針對(duì)汽車(chē)設(shè)計(jì)中的主減速器參數(shù)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)計(jì)算軟 件，通過(guò)人機(jī)交互方式完成主減速器的參數(shù)設(shè)計(jì)，并考慮通過(guò)軟件進(jìn)行參數(shù)優(yōu) 化（汽車(chē)主減速器傳動(dòng)比, 主減速器雙曲面齒輪結(jié)構(gòu)參數(shù)） ，實(shí)現(xiàn)解決復(fù)雜計(jì)算 這一單一功能的目的，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)主減速器參數(shù)的最佳匹配，達(dá)到充分發(fā)揮汽車(chē) 整體性能、節(jié)約能耗、降低成本、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。本課題在 VB 語(yǔ)言程 序基礎(chǔ)上采用參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法對(duì)汽車(chē)主減速器的齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，使尋優(yōu) 過(guò)程得到簡(jiǎn)化，確?？煽康孬@得全局最優(yōu)解。能夠縮短主減速器參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 時(shí)間、減輕工程技術(shù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。 1.2 課題的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 1.2.1 國(guó)內(nèi)外機(jī)械軟件技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r 主減速器的參數(shù)計(jì)算主要是傳動(dòng)齒輪的基本參數(shù)和尺寸參數(shù)計(jì)算。自從汽 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 車(chē)零部件設(shè)計(jì)引入計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法后，這一功能的實(shí)現(xiàn)已經(jīng)變得比較容易。 現(xiàn)今國(guó)外大型的汽車(chē)企業(yè)都有自己的減速器齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算系統(tǒng)，比如瑞典的克 林貝格齒輪設(shè)計(jì)系統(tǒng)、德國(guó)的 Calculation Base 主錐設(shè)計(jì)系統(tǒng)等等。 早在上世紀(jì) 60 年代，國(guó)外的一些 CAD 公司就已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一些實(shí)用的三維 繪圖軟件，三維繪圖技術(shù)的進(jìn)步為汽車(chē)零部件的設(shè)計(jì)引入了全新的概念。伴隨 著三維繪圖軟件的日益成熟，國(guó)外大型的汽車(chē)生產(chǎn)廠家開(kāi)始引入?yún)?shù)化設(shè)計(jì)方 法來(lái)取代以前繁瑣的手工設(shè)計(jì)，目前參數(shù)化設(shè)計(jì)手段已經(jīng)相當(dāng)完善。作為汽車(chē) 的重要部件，主減速器的設(shè)計(jì)也引入了參數(shù)化設(shè)計(jì)方法。生產(chǎn)廠家利用所設(shè)計(jì) 的主減速器開(kāi)發(fā)平臺(tái)根據(jù)新設(shè)計(jì)的主減速器尺寸在以前產(chǎn)品的基礎(chǔ)上更改相關(guān) 的尺寸參數(shù)建立三維模型圖。 不論是在設(shè)計(jì)還是制造方面，與外國(guó)企業(yè)相比我國(guó)的汽車(chē)企業(yè)差距都非常 明顯。但是經(jīng)過(guò)多年的努力，我國(guó)的主減速器設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件方面已經(jīng)取得了一 定的成就。其中比較出名的有可以應(yīng)用于主減速器齒輪設(shè)計(jì)的齒輪專(zhuān)家系統(tǒng)， 哈工大開(kāi)發(fā)的主減速?lài)听X輪設(shè)計(jì)平臺(tái)等等。 其實(shí)軟件不僅在汽車(chē)方面有廣泛的應(yīng)用，在其他的機(jī)械區(qū)域里同樣有著比 較廣泛的應(yīng)用。 1、2009,06,01，廈門(mén)大學(xué)的沈一凜發(fā)表了碩士學(xué)位論文：數(shù)控彎絲機(jī)線(xiàn)材 成形軟件設(shè)計(jì)。根據(jù)數(shù)控彎絲機(jī)的實(shí)際工作要求，完成其機(jī)械結(jié)構(gòu)部分的設(shè)計(jì)， 并且自行開(kāi)發(fā)出界面友好的操作軟件，能實(shí)現(xiàn)包括模型顯示和仿真運(yùn)動(dòng)等在內(nèi) 的一系列功能。 2、2005,11，農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)第 36 卷第 11 期發(fā)表了：農(nóng)業(yè)機(jī)械動(dòng)態(tài)仿真軟 件開(kāi)發(fā)與模擬?，F(xiàn)有的一些計(jì)算機(jī)仿真平臺(tái)如 ADAMS,UG 等具有很大的通用性， 功能齊全， 但價(jià)格昂貴，專(zhuān)業(yè)性差， 且需要大量的計(jì)算機(jī)資源配合系統(tǒng)的運(yùn) 行， 在仿真速度，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性方面難以滿(mǎn)足農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)人員的要求。各種農(nóng) 業(yè)機(jī)械有其自身的特殊性，對(duì)不斷更新的農(nóng)業(yè)機(jī)械型號(hào)，應(yīng)用類(lèi)型，需要有相 應(yīng)的仿真功能。而現(xiàn)有軟件的模式，內(nèi)容都比較固定，不利于變動(dòng)性大的研究。 因此開(kāi)發(fā)一種操作簡(jiǎn)單，成本低的仿真系統(tǒng)對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械具有一定的意義。 3、2004,11，農(nóng)機(jī)化研究第 6 期，基于 UNIX 的機(jī)械軟件設(shè)計(jì)思想研究。 主要探討了基于 UNIX 利用 socket 建立客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器模式實(shí)現(xiàn)編程的方法， 解決了 C/S 模式中異種操作系統(tǒng)上的數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題。利用這種方式可以方便地 進(jìn)行客戶(hù)端和服務(wù)器端的程序編制，定制所需的模塊，通過(guò)實(shí)例程序的運(yùn)行， 達(dá)到了預(yù)期的要求。為開(kāi)發(fā)一種網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大，可以實(shí)現(xiàn)異種機(jī)和異種操作系 統(tǒng)互連的軟件打下了基礎(chǔ)。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 4、2008,12,16，東南大學(xué)碩士學(xué)位論文：光纖光柵傳感系統(tǒng)研究及軟件設(shè)計(jì)。 波長(zhǎng)解調(diào)技術(shù)是 FBG 傳感器在工程技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，也是 FBG 傳感 技術(shù)實(shí)用化的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。此文提出了一種基于可調(diào)諧 Fabry-Perot 濾波器 的光纖布拉格光柵傳感系統(tǒng)的波長(zhǎng)解調(diào)方案，在此基礎(chǔ)上完成了主機(jī)應(yīng)用軟件 的設(shè)計(jì)。 5、2007,08,01，西安理工大學(xué)碩士學(xué)位論文：基于 PMAC 的數(shù)控試驗(yàn)臺(tái)機(jī) 械系統(tǒng)設(shè)計(jì)及軟件開(kāi)發(fā)。開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)是現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的方向，本文結(jié) 合陜西省數(shù)控加工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研項(xiàng)目，采用“IPC+PMAC ”結(jié)構(gòu)的開(kāi)放 式數(shù)控結(jié)構(gòu)，將 PMAC 控制卡及其擴(kuò)展卡裝入電器控制箱，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)串口 RS232 與上位機(jī)實(shí)現(xiàn)通訊，這樣構(gòu)成主從式雙微處理器結(jié)構(gòu)，由 PMAC 運(yùn)動(dòng)控制 器對(duì)機(jī)械本體的 X、Y、Z、A 和 B 五個(gè)軸進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，建立了五坐標(biāo)數(shù)控技 術(shù)試驗(yàn)臺(tái)。 1.2.2 國(guó)內(nèi)外基于 Visual Basic 6.0 的軟件在機(jī)械方面的發(fā)展?fàn)顩r VB 作為程序語(yǔ)言在機(jī)械方面上的用途也是比較廣泛的。 1、2006,11，北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)第 32 卷第 11 期：基于 VB 的點(diǎn)焊質(zhì)量超 聲檢測(cè)軟件設(shè)計(jì)。在超聲檢測(cè)點(diǎn)焊連接質(zhì)量的基本原理基礎(chǔ)上，通過(guò) VB 6.0 調(diào) 用 Tektronix 公司提供的 TekVISA Activex 控件，利用網(wǎng)口通訊實(shí)現(xiàn)了數(shù)字示波 器中超聲信號(hào)數(shù)據(jù)的傳輸、存儲(chǔ)和顯示；通過(guò)分析找出了信號(hào)的特征參量，并 實(shí)現(xiàn)了對(duì)焊點(diǎn)連接質(zhì)量的評(píng)價(jià)。該軟件實(shí)現(xiàn)了對(duì)焊點(diǎn)檢測(cè)質(zhì)量的數(shù)量統(tǒng)計(jì)。經(jīng) 實(shí)際檢測(cè)驗(yàn)證，整個(gè)系統(tǒng)操作性好。 2、2008,08，機(jī)械自動(dòng)化第 4 期：基于 VB 的機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件的研究。 針對(duì)各種優(yōu)化算法。用 VB 開(kāi)發(fā)了用于進(jìn)行機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的軟件，該軟件基于 Windows 系統(tǒng)。以 Visual Basic 的窗體界面為工作平臺(tái)，并用其中 3 種具有代 表性的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了一頂計(jì)算分析。實(shí)例對(duì)比分析表明了該軟件分析的 可靠性和準(zhǔn)確性。 3、2005,01，微計(jì)算機(jī)應(yīng)用第 26 卷第 1 期：基于 VB 的汽車(chē)點(diǎn)火線(xiàn)圈測(cè)試 平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)。該文實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)火線(xiàn)圈測(cè)試系統(tǒng)中對(duì)上位機(jī)系統(tǒng)軟件的要求，包 括串行通信，對(duì)硬件端口的讀寫(xiě)以及對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的管理和維護(hù)。 1.3 課題研究的主要內(nèi)容及技術(shù)路線(xiàn) 1、課題研究的主要內(nèi)容 本課題研究的主要任務(wù)是對(duì)汽車(chē)主減速器齒輪機(jī)構(gòu)的研究與設(shè)計(jì)計(jì)算軟件， 具體內(nèi)容包括： ①汽車(chē)工程設(shè)計(jì)類(lèi)計(jì)算軟件國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀； 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 ②汽車(chē)主減速器設(shè)計(jì)算法和設(shè)計(jì)流程； ③對(duì)汽車(chē)主減速器參數(shù)計(jì)算軟件的設(shè)計(jì)，包括：?jiǎn)渭?jí)主減速器的設(shè)計(jì)、雙 級(jí)主減速器的設(shè)計(jì)和參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)； ④用查詢(xún)得到的數(shù)據(jù)對(duì)所設(shè)計(jì)的計(jì)算軟件進(jìn)行測(cè)試； ⑤對(duì)所開(kāi)發(fā)的汽車(chē)主減速器參數(shù)優(yōu)化計(jì)算軟件的操作規(guī)程等使用方法進(jìn)行 了介紹。 2、課題研究的技術(shù)路線(xiàn) 技術(shù)路線(xiàn)如圖 1.1 所示。 圖 1.1 技術(shù)路線(xiàn)流程圖 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 第 2 章 汽車(chē)主減速器的設(shè)計(jì)方法 雙速主減速器，單級(jí)貫通式主減速器，雙級(jí)貫通式主減速器，輪邊減速器 等，在對(duì)上面的減速形式相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行分析與對(duì)比的基礎(chǔ)之上，得知 各種各樣的設(shè)計(jì)方法。汽車(chē)主減速器的減速形式很多，其中常見(jiàn)的有單級(jí)主減 速器，雙級(jí)主減速器，在計(jì)算的過(guò)程中都是十分復(fù)雜的，但是單級(jí)主減速器設(shè) 計(jì)方法是各種設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)，只有掌握了這種設(shè)計(jì)方法才能夠了解并掌握其 他的設(shè)計(jì)方法。 本課題分別涉及了單級(jí)主減速器和雙級(jí)主減速器的軟件設(shè)計(jì)，在此僅對(duì)本 設(shè)計(jì)所涉及的方法進(jìn)行介紹，對(duì)上述的各種設(shè)計(jì)方法就不再一一介紹。 2.1 主減速器的結(jié)構(gòu)形式 2.1.1 主減速器的齒輪類(lèi)型 主減速器的齒輪主要有螺旋錐齒輪、雙曲面齒輪、圓柱齒輪和蝸輪蝸桿等 形式。 1、 螺 旋 錐 齒 輪 傳 動(dòng) 螺 旋 錐 齒 輪 傳 動(dòng) 的 主 、 從 動(dòng) 齒 輪 軸 線(xiàn) 垂 直 相 交 于 一 點(diǎn) ， 如 圖 2.1 所 示 。 齒 輪 并 不 同 時(shí) 在 全 長(zhǎng) 上 嚙 合 ， 而 是 逐 漸 從 一 端 連 續(xù) 平 穩(wěn) 地 轉(zhuǎn) 向 另 一 端 。 另 外 ， 由 于 輪 齒 端 面 重 疊 的 影 響 ， 至 少 有 兩 對(duì) 以 上 的 輪 齒 同 時(shí) 嚙 合 ， 所 以 它 工 作 平 穩(wěn) 、 能 承 受 較 大 的 負(fù) 荷 、 制 造 也 簡(jiǎn) 單 。 但 是 在 工 作 中 噪 聲 大 ， 對(duì) 嚙 合 精 度 很 敏 感 ， 齒 輪 副 錐 頂 稍 有 不 吻 合 便 會(huì) 使 工 作 條 件 急 劇 變 壞 ， 并 伴 隨 磨 損 增 大 和 噪 聲 增 大 。 為 保 證 齒 輪 副 的 正 確 嚙 合 ， 必 須 將 支 承 軸 承 預(yù) 緊 ， 提 高 支 承 剛 度 ， 增 大 殼 體 剛 度 。 2、 雙曲面齒輪傳動(dòng) 雙 曲 面 齒 輪 傳 動(dòng) 的 主 、 從 動(dòng) 齒 輪 的 軸 線(xiàn) 相 互 垂 直 而 不 相 交 ， 主 動(dòng) 齒 輪 軸 線(xiàn) 相 對(duì) 從 動(dòng) 齒 輪 軸 線(xiàn) 在 空 間 偏 移 一 距 離 E， 此 距 離 稱(chēng) 為 偏 移 距 。 如 圖 2.1 所 示 。 由 于 偏 移 距 正 的 存 在 ， 使 主 動(dòng) 齒 輪 螺 旋 角 大 于 從 動(dòng) 齒 輪 螺 旋 角1? 。 根 據(jù) 嚙 合 面 上 法 向 力 相 等 ， 可 求 出 主 、 從 動(dòng) 齒 輪 圓 周 力 之 比2? 2121cos?F 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 式 中 ， 、 分 別 為 主 、 從 動(dòng) 齒 輪 的 圓 周 力 ； 、 分 別 為 主 、F12 ?12 從 動(dòng) 齒 輪 的 螺 旋 角 。 螺 旋 角 是 指 在 錐 齒 輪 節(jié) 錐 表 面 展 開(kāi) 圖 上 的 齒 線(xiàn) 任 意 一 點(diǎn) A 的 切 線(xiàn) TT 與 該 點(diǎn) 和 節(jié) 錐 頂 點(diǎn) 連 線(xiàn) 之 間 的 夾 角 。 在 齒 面 寬 中 點(diǎn) 處 的 螺 旋 角 稱(chēng) 為 中 點(diǎn) 螺 旋 角 。 通 常 不 特 殊 說(shuō) 明 ， 則 螺 旋 角 系 指 中 點(diǎn) 螺 旋 角 。 雙 曲 面 齒 輪 傳 動(dòng) 比 為βrFis 12120cos? 式 中 ， 為 雙 曲 面 齒 輪 傳 動(dòng) 比 ； 、 分 別 為 主 、 從 動(dòng) 齒 輪 平 均 分 度is0 2 圓 半 徑 。 螺 旋 錐 齒 輪 傳 動(dòng) 比 為 120ri? 圖 2.1 主減速器齒輪傳動(dòng)形式 令 ， 則 。 由 于 ， 所 以 系 數(shù) K1，12cos/βK?LsKi00?21β? 一 般 為 1.25～ 1.50。 這 說(shuō) 明 ： 1)當(dāng) 雙 曲 面 齒 輪 與 螺 旋 錐 齒 輪 尺 寸 相 同 時(shí) ， 雙 曲 面 齒 輪 傳 動(dòng) 有 更 大 的 傳 動(dòng) 比 。 2)當(dāng) 傳 動(dòng) 比 一 定 ， 從 動(dòng) 齒 輪 尺 寸 相 同 時(shí) ， 雙 曲 面 主 動(dòng) 齒 輪 比 相 應(yīng) 的 螺 旋 錐 齒 輪 有 較 大 的 直 徑 ， 較 高 的 輪 齒 強(qiáng) 度 以 及 較 大 的 主 動(dòng) 齒 輪 軸 和 軸 承 剛 度 。 3)當(dāng) 傳 動(dòng) 比 一 定 ， 主 動(dòng) 齒 輪 尺 寸 相 同 時(shí) ， 雙 曲 面 從 動(dòng) 齒 輪 直 徑 比 相 應(yīng) 的 螺 旋 錐 齒 輪 為 小 ， 因 而 有 較 大 的 離 地 間 隙 。 另 外 ， 雙 曲 面 齒 輪 傳 動(dòng) 比 螺 旋 錐 齒 輪 傳 動(dòng) 還 具 有 如 下 優(yōu) 點(diǎn) ： 1)在 工 作 過(guò) 程 中 ， 雙 曲 面 齒 輪 副 不 僅 存 在 沿 齒 高 方 向 的 側(cè) 向 滑 動(dòng) ， 而 且 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 還 有 沿 齒 長(zhǎng) 方 向 的 縱 向 滑 動(dòng) 。 縱 向 滑 動(dòng) 可 改 善 齒 輪 的 磨 合 過(guò) 程 ， 使 其 具 有 更 高 的 運(yùn) 轉(zhuǎn) 平 穩(wěn) 性 。 2)由 于 存 在 偏 移 距 ， 雙 曲 面 齒 輪 副 使 其 主 動(dòng) 齒 輪 的 大 于 從 動(dòng) 齒 輪 的1? ， 這 樣 同 時(shí) 嚙 合 的 齒 數(shù) 較 多 ， 重 合 度 較 大 ， 不 僅 提 高 了 傳 動(dòng) 平 穩(wěn) 性 ， 而 且? 使 齒 輪 的 彎 曲 強(qiáng) 度 提 高 約 30％ 。 3)雙 曲 面 齒 輪 傳 動(dòng) 的 主 動(dòng) 齒 輪 直 徑 及 螺 旋 角 都 較 大 ， 所 以 相 嚙 合 輪 齒 的 當(dāng) 量 曲 率 半 徑 較 相 應(yīng) 的 螺 旋 錐 齒 輪 為 大 ， 其 結(jié) 果 使 齒 面 的 接 觸 強(qiáng) 度 提 高 。 4)雙 曲 綿 主 動(dòng) 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(dòng) 比 。 5)雙 曲 面 齒 輪 傳 動(dòng) 的 主 動(dòng) 齒 輪 較 大 ， 加 工 時(shí) 所 需 刀 盤(pán) 刀 頂 距 較 大 ， 因 而 切 削 刃 壽 命 較 長(zhǎng) 。 6)雙 曲 面 主 動(dòng) 齒 輪 軸 布 置 在 從 動(dòng) 齒 輪 中 心 上 方 ， 便 于 實(shí) 現(xiàn) 多 軸 驅(qū) 動(dòng) 橋 的 貫 通 ， 增 大 傳 動(dòng) 軸 的 離 地 高 度 。 布 置 在 從 動(dòng) 齒 輪 中 心 下 方 可 降 低 萬(wàn) 向 傳 動(dòng) 軸 的 高 度 ， 有 利 于 降 低 轎 車(chē) 車(chē) 身 高 度 ， 并 可 減 小 車(chē) 身 地 板 中 部 凸 起 通 道 的 高 度 。 但 是 ， 雙 曲 面 齒 輪 傳 動(dòng) 也 存 在 如 下 缺 點(diǎn) ： 1)沿 齒 長(zhǎng) 的 縱 向 滑 動(dòng) 會(huì) 使 摩 擦 損 失 增 加 ， 降 低 傳 動(dòng) 效 率 。 雙 曲 面 齒 輪 副 傳 動(dòng) 效 率 約 為 96％ ， 螺 旋 錐 齒 輪 副 的 傳 動(dòng) 效 率 約 為 99％ 。 2)齒 面 間 大 的 壓 力 和 摩 擦 功 ， 可 能 導(dǎo) 致 油 膜 破 壞 和 齒 面 燒 結(jié) 咬 死 ， 即 抗 膠 合 能 力 較 低 。 3)雙 曲 面 主 動(dòng) 齒 輪 具 有 較 大 的 軸 向 力 ， 使 其 軸 承 負(fù) 荷 增 大 。 4)雙 曲 面 齒 輪 傳 動(dòng) 必 須 采 用 可 改 善 油 膜 強(qiáng) 度 和 防 刮 傷 添 加 劑 的 特 種 潤(rùn) 滑 油 ， 螺 旋 錐 齒 輪 傳 動(dòng) 用 普 通 潤(rùn) 滑 油 即 可 。 由 于 雙 曲 面 齒 輪 具 有 一 系 列 的 優(yōu) 點(diǎn) ， 因 而 它 比 螺 旋 錐 齒 輪 應(yīng) 用 更 廣 泛 。 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 。 這 是 因 為 如 果 保 持 主 動(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 。 當(dāng) 傳 動(dòng) 比 小 于 2時(shí) ， 雙 曲 面 主 動(dòng) 齒 輪 相 對(duì) 螺 旋 錐 齒 輪 主 動(dòng) 齒 輪 顯 得 過(guò) 大 ， 占 據(jù) 了 過(guò) 多 空 間 ， 這 時(shí) 可 選用螺旋錐齒輪傳動(dòng)，因?yàn)楹?者具有較大的差速器可利用空間。對(duì)于中等傳動(dòng)比，兩種齒輪傳動(dòng)均可采用。 3、圓柱齒輪傳動(dòng) 圓柱齒輪傳動(dòng)一般采用斜齒輪，如圖 2.1 所示，廣泛應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)橫置且 前置前驅(qū)動(dòng)的轎車(chē)驅(qū)動(dòng)橋和雙級(jí)主減速器貫通式驅(qū)動(dòng)橋，如圖 2.2。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 圖 2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)橫置的前置前驅(qū)動(dòng)乘用車(chē)驅(qū)動(dòng)橋 4、蝸桿傳動(dòng) 蝸 桿 傳 動(dòng) 與 錐 齒 輪 傳 動(dòng) 相 比 有 如 下 優(yōu) 點(diǎn) ： 1)在 輪 廓 尺 寸 和 結(jié) 構(gòu) 質(zhì) 量 較 小 的 情 況 下 ， 可 得 到 較 大 的 傳 動(dòng) 比 (可 大 于 7)。 2)在 任 何 轉(zhuǎn) 速 下 使 用 均 能 工 作 得 非 常 平 穩(wěn) 且 無(wú) 噪 聲 。 3)便 于 汽 車(chē) 的 總 布 置 及 貫 通 式 多 橋 驅(qū) 動(dòng) 的 布 置 。 4)能 傳 遞 大 的 載 荷 ， 使 用 壽 命 長(zhǎng) 。 5)結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 ， 拆 裝 方 便 ， 調(diào) 整 容 易 。 但 是 由 于 蝸 輪 齒 圈 要 求 用 高 質(zhì) 量 的 錫 青 銅 制 作 ， 故 成 本 較 高 ； 另 外 ， 傳 動(dòng) 效 率 較 低 。 蝸桿傳動(dòng)主要用于生產(chǎn)批量不大的個(gè)別重型多橋驅(qū)動(dòng)汽車(chē)和具有高轉(zhuǎn)速發(fā) 動(dòng)機(jī)的大客車(chē)上。 2.1.2 主減速器主、從動(dòng)錐齒輪的支承方案 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 主 減 速 器 中 必 須 保 證 主 、 從 動(dòng) 齒 輪 具 有 良 好 的 嚙 合 狀 況 ， 才 能 使 它 們 很 好 的 工 作 。 齒 輪 的 正 確 嚙 合 ， 除 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(dòng)錐齒輪的支承 主 動(dòng) 錐 齒 輪 的 支 承 形 式 可 分 為 懸 臂 式 支 承 和 跨 置 式 支 承 兩 種 。 圖 2.3 主減速器錐齒輪的支撐形式 如 圖 2.3， 懸 臂 式 支 承 結(jié) 構(gòu) 的 特 點(diǎn) 是 在 錐 齒 輪 大 端 一 側(cè) 采 用 較 長(zhǎng) 的 軸 頸 ， 其 上 安 裝 兩 個(gè) 圓 錐 滾 子 軸 承 。 為 了 減 小 懸 臂 長(zhǎng) 度 a 和 增 加 兩 支 承 間 的 距 離 凸 b， 以 改 善 支 承 剛 度 ， 應(yīng) 使 兩 軸 承 圓 錐 滾 子 的 大 端 朝 外 ， 使 作 用 在 齒 輪 上 離 開(kāi) 錐 頂 的 軸 向 力 由 靠 近 齒 輪 的 軸 承 承 受 ， 而 反 向 軸 向 力 則 由 另 一 軸 承 承 受 。 為 了 盡 可 能 地 增 加 支 承 剛 度 ， 支 承 距 離 b 應(yīng) 大 于 2． 5 倍 的 懸 臂 長(zhǎng) 度 a， 且 應(yīng) 比 齒 輪 節(jié) 圓 直 徑 的 70％ 還 大 ， 另 外 靠 近 齒 輪 的 軸 徑 應(yīng) 不 小 于 尺 寸 a。 為 了 方 便 拆 裝 ， 應(yīng) 使 靠 近 齒 輪 的 軸 承 的 軸 徑 比 另 一 軸 承 的 支 承 軸 徑 大 些 。 靠 近 齒 輪 的 支 承 軸 承 有 時(shí) 也 采 用 圓 柱 滾 子 軸 承 ， 這 時(shí) 另 一 軸 承 必 須 采 用 能 承 受 雙 向 軸 向 力 的 雙 列 圓 錐 滾 子 軸 承 。 支 承 剛 度 除 了 與 軸 承 形 式 、 軸 徑 大 小 、 支 承 間 距 離 和 懸 臂 長(zhǎng) 度 有 關(guān) 以 外 ， 還 與 軸 承 與 軸 及 軸 承 與 座 孔 之 間 的 配 合 緊 度 有 關(guān) 。 如 圖 2.3， 跨 置 式 支 承 結(jié) 構(gòu) 的 特 點(diǎn) 是 在 錐 齒 輪 的 兩 端 均 有 軸 承 支 承 ， 這 樣 可 大 大 增 加 支 承 剛 度 ， 又 使 軸 承 負(fù) 荷 減 小 ， 齒 輪 嚙 合 條 件 改 善 ， 因 此 齒 輪 的 承 載 能 力 高 于 懸 臂 式 。 此 外 ， 由 于 齒 輪 大 端 一 側(cè) 軸 頸 上 的 兩 個(gè) 相 對(duì) 安 裝 的 圓 錐 滾 子 軸 承 之 間 的 距 離 很 小 ， 可 以 縮 短 主 動(dòng) 齒 輪 軸 的 長(zhǎng) 度 ， 使 布 置 更 緊 湊 ， 并 可 減 小 傳 動(dòng) 軸 夾 角 ， 有 利 于 整 車(chē) 布 置 。 但 是 跨 置 式 支 承 必 須 在 主 減 速 器 殼 體 上 有 支 承 導(dǎo) 向 軸 承 所 需 要 的 軸 承 座 ， 從 而 使 主 減 速 器 殼 體 結(jié) 構(gòu) 復(fù) 雜 ， 加 工 成 本 提 高 。 另 外 ， 因 主 、 從 動(dòng) 齒 輪 之 間 的 空 間 很 小 ， 致 使 主 動(dòng) 齒 輪 的 導(dǎo) 向 軸 承 尺 寸 受 到 限 制 ， 有 時(shí) 甚 至 布 置 不 下 或 使 齒 輪 拆 裝 困 難 。 跨 置 式 支 承 中 的 導(dǎo) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 向 軸 承 都 為 圓 柱 滾 子 軸 承 ， 并 且 內(nèi) 外 圈 可 以 分 離 或 根 本 不 帶 內(nèi) 圈 。 它 僅 承 受 徑 向 力 ， 尺 寸 根 據(jù) 布 置 位 置 而 定 ， 是 易 損 壞 的 一 個(gè) 軸 承 。 在 需 要 傳 遞 較 大 轉(zhuǎn) 矩 情 況 下 ， 最 好 采 用 跨 置 式 支 承 。 2.從動(dòng)錐齒輪的支承 從動(dòng)錐齒輪的支承，如圖 2.3，其支承剛度與軸承的形式、支承間的距離及 軸承之間的分布比例有關(guān)。從動(dòng)錐齒輪多用圓錐滾子軸承支承。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 c+d。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 十 d 應(yīng)不小 于從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑的 70％。為了使載荷能盡量均勻分配在兩軸承上， 應(yīng)盡量使尺寸 c 等于或大于尺寸 d。 在具有大的主傳動(dòng)比和徑向尺寸較大的從動(dòng)錐齒輪的主減速器中，為了限 制從動(dòng)錐齒輪因受軸向力作用而產(chǎn)生偏移，在從動(dòng)錐齒輪的外緣背面加設(shè)輔助 支承。如圖 2.4 所示。輔助支承與從動(dòng)錐齒輪背面之間的間隙，應(yīng)保證偏移量 達(dá)到允許極限時(shí)能制止從動(dòng)錐齒輪繼續(xù)變形。主、從動(dòng)齒輪受載變形或移動(dòng)的 許用偏移量如圖 2.4 所示。 圖 2.4 輔助支撐與許用偏移量 2.2 基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷的確定 2.2.1 計(jì)算載荷的確定 汽 車(chē) 主 減 速 器 錐 齒 輪 的 切 齒 法 有 格 里 森 和 奧 里 康 兩 種 方 法 ， 這 里 僅 介 紹 格 里 森 齒 制 錐 齒 輪 計(jì) 算 載 荷 的 三 種 確 定 方 法 。 1 按 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 最 大 轉(zhuǎn) 矩 和 最 低 檔 傳 動(dòng) 比 確 定 從 動(dòng) 錐 齒 輪 的 計(jì) 算 轉(zhuǎn) 矩 ceT 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 （ 2.21）n ikTfedce?01max? 式 中 ， 為 計(jì) 算 轉(zhuǎn) 矩 （ N.m） ； 為 猛 接 離 合 器 所 產(chǎn) 生 的 動(dòng) 載 系 數(shù) ，ceTd 貨 車(chē) ： ； 為 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 最 大 轉(zhuǎn) 矩 ； n 為 計(jì) 算 驅(qū) 動(dòng) 橋 數(shù) ； 為 變 速 器1dkmax 1i 一 檔 傳 動(dòng) 比 ； η 為 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 到 萬(wàn) 向 傳 動(dòng) 軸 之 間 的 傳 動(dòng) 效 率 。 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 （ 2.22）mrceiGT??'2? 式 中 ， 為 計(jì) 算 轉(zhuǎn) 矩 （ N.m） ； 為 滿(mǎn) 載 狀 況 下 一 個(gè) 驅(qū) 動(dòng) 橋 上 的 靜 載cs 2 荷 （ N） ； 為 汽 車(chē) 最 大 加 速 度 時(shí) 的 后 軸 負(fù) 荷 轉(zhuǎn) 移 系 數(shù) ， 轎 車(chē) ：'2 ， 貨 車(chē) ： ； φ 為 輪 胎 與 路 面 間 的 附 著 系 數(shù) ；4.1~'2?m.1~'2? rr 為 車(chē) 輪 滾 動(dòng) 半 徑 （ m） ； 為 主 減 速 器 從 動(dòng) 齒 輪 到 車(chē) 輪 之 間 的 傳 動(dòng) 比 ；i 為 主 減 速 器 主 動(dòng) 齒 輪 到 車(chē) 輪 之 間 的 傳 動(dòng) 效 率 。mη 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 cfT （ 2.23）nηirFTmtcf? 式 中 ， 為 計(jì) 算 轉(zhuǎn) 矩 （ N.m） ； 為 汽 車(chē) 日 常 行 駛 平 均 牽 引 力 （ N） 。cf t 用 式 （ 2.21） 和 式 （ 2.22） 求 得 的 計(jì) 算 轉(zhuǎn) 矩 是 從 動(dòng) 錐 齒 輪 的 最 大 轉(zhuǎn) 矩 ， 不 同 于 用 式 （ 2.23） 求 得 的 日 常 行 駛 平 均 轉(zhuǎn) 矩 。 當(dāng) 計(jì) 算 錐 齒 輪 最 大 應(yīng) 力 時(shí) ， 計(jì) 算 轉(zhuǎn) 矩 Tc 取 前 面 兩 種 的 較 小 值 ， 即 Tc=min[Tce,Tcs]； 當(dāng) 計(jì) 算 錐 齒 輪 的 疲 勞 壽 命 時(shí) ， Tc 取 。f 主 動(dòng) 錐 齒 輪 的 計(jì) 算 轉(zhuǎn) 矩 為 （ 2.24）Gczi?0? 式 中 ， 為 主 動(dòng) 錐 齒 輪 的 計(jì) 算 轉(zhuǎn) 矩 （ N.m） ； 為 主 傳 動(dòng) 比 ； 為 主 、zT0iGη 從 動(dòng) 錐 齒 輪 間 的 傳 動(dòng) 效 率 。 計(jì) 算 時(shí) ， 對(duì) 于 弧 齒 錐 齒 輪 福 ， 取 95%； 對(duì) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 于 雙 曲 面 齒 輪 副 ， 當(dāng) 6 時(shí) ， 取 85%， 當(dāng) =6 時(shí) ， 取 90%。0iGη0iGη 2.2.2 基本參數(shù)選擇 主減速器錐齒輪的主要參數(shù)有主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù) 和 、從動(dòng)錐齒輪大1z2 端分度圓直徑 和端面模數(shù) 、主、從動(dòng)錐齒輪齒面寬 和 、雙曲面齒輪2Dsmb 副的偏移距 E、中點(diǎn)螺旋角 β、法向壓力角 α 等。 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) 。12 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 40。 3)為 了 嚙 合 平 穩(wěn) 、 噪 聲 小 和 具 有 高 的 疲 勞 強(qiáng) 度 ， 對(duì) 于 貨 車(chē) ， 一 般 不1z 少 于 6。 4)當(dāng) 主 傳 動(dòng) 比 較 大 時(shí) ， 盡 量 使 取 得 小 些 ， 以 便 得 到 滿(mǎn) 意 的 離 地 間0i1z 隙 。 5)對(duì) 于 不 同 的 主 傳 動(dòng) 比 ， 和 應(yīng) 有 適 宜 的 搭 配 。12 2 從 動(dòng) 錐 齒 輪 大 端 分 度 圓 直 徑 和 端 面 模 數(shù)Dsm 對(duì) 于 單 級(jí) 主 減 速 器 ， 對(duì) 驅(qū) 動(dòng) 橋 殼 尺 寸 有 影 響 ， 大 將 影 響 橋 殼 的2 2 離 地 間 隙 ； 小 則 影 響 跨 置 式 主 動(dòng) 齒 輪 的 前 支 承 座 的 安 裝 空 間 和 差 速 器 的2D 安 裝 。 可 根 據(jù) 經(jīng) 驗(yàn) 公 式 初 選2 （ 2.25）322cDTK? 式 中 ， 為 從 動(dòng) 錐 齒 輪 大 端 分 度 圓 直 徑 （ mm） ； 為 直 徑 系 數(shù) ， 一2 2DK 般 為 13.0～ 15.3； Tc 為 從 動(dòng) 錐 齒 輪 的 計(jì) 算 轉(zhuǎn) 矩 （ N m） 。 Tc=min[Tce, Tcs]? m 由 下 式 計(jì) 算s 2/z? 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 （ 2.26） 式 中 ， m 為 齒 輪 端 面 模 數(shù) 。s 同 時(shí) ， m 還 應(yīng) 滿(mǎn) 足s （ 2.27）3cmsTK? 式 中 ， 為 模 數(shù) 系 數(shù) ， 取 0.3～ 0.4。mK 3 主 、 從 動(dòng) 錐 齒 輪 齒 面 寬 和1b2 錐 齒 輪 齒 面 過(guò) 寬 并 不 能 增 大 齒 輪 的 強(qiáng) 度 和 壽 命 ， 反 而 會(huì) 導(dǎo) 致 因 錐 齒 輪 輪 齒 小 端 齒 溝 變 窄 引 起 的 切 削 刀 頭 頂 面 寬 過(guò) 窄 及 刀 尖 圓 角 過(guò) 小 。 這 樣 ， 不 但 減 小 了 齒 根 圓 半 徑 ， 加 大 了 應(yīng) 力 集 中 ， 還 降 低 了 刀 具 的 使 用 壽 命 。 此 外 ， 在 安 裝 時(shí) 有 位 置 偏 差 或 由 于 制 造 、 熱 處 理 變 形 等 原 因 ， 使 齒 輪 工 作 時(shí) 載 荷 集 中 于 輪 齒 小 端 ， 會(huì) 引 起 輪 齒 小 端 過(guò) 早 損 壞 和 疲 勞 損 傷 。 另 外 ， 齒 面 過(guò) 寬 也 會(huì) 引 起 裝 配 空 間 的 減 小 。 但 是 齒 面 過(guò) 窄 ， 輪 齒 表 面 的 耐 磨 性 會(huì) 降 低 。 從 動(dòng) 錐 齒 輪 齒 面 寬 推 薦 不 大 于 其 節(jié) 錐 距 的 0.3 倍 ， 即2b2A =0.3 ， 而 且 應(yīng) 滿(mǎn) 足 =1.6mm 時(shí) ， ， 當(dāng) m 1.6mm 時(shí) ， =0.5； 為 齒s 25.0)4/(ss?ssm 面 載 荷 分 配 系 數(shù) ， 跨 置 式 結(jié) 構(gòu) ： ＝ 1.0～ 1.1， 懸 臂 式 結(jié) 構(gòu) ：k ＝ 1.10～ 1.25； 為 質(zhì) 量 系 數(shù) ， 當(dāng) 輪 齒 接 觸 良 好 ， 齒 距 及 徑 向 跳 動(dòng) 精 度 高mkvk 時(shí) ， ＝ 1.0； b 為 所 計(jì) 算 的 齒 輪 齒 面 寬 (mm)； D 為 所 討 論 齒 輪 大 端 分 度r 圓 直 徑 (mm)； Jw 為 所 計(jì) 算 齒 輪 的 輪 齒 彎 曲 應(yīng) 力 綜 合 系 數(shù) ， 取 法 見(jiàn) 參 考 文 獻(xiàn) [10]。 按 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 最 大 轉(zhuǎn) 矩 計(jì) 算 時(shí) 的 [p] ／ (N·mm-1) 按 驅(qū) 動(dòng) 輪 打 滑 轉(zhuǎn) 矩 計(jì) 算 時(shí) 的 [p] /(N.mm-1) 參 數(shù) 汽 車(chē) 類(lèi) 別 一 擋 二 擋 直 接 擋 ---- 輪 胎 與 地 面 的 附 著 系 數(shù) 轎 車(chē) 893 536 321 893 貨 車(chē) 1429 ---- 250 1429 大 客 車(chē) 982 ---- 214 ---- 0.85 牽 引 車(chē) 536 ---- 250 ---- 0.65 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 上 述 按 min[Tce,Tcs]計(jì) 算 的 最 大 彎 曲 應(yīng) 力 不 超 過(guò) 700MPa； 按 Tcf 計(jì) 算 的 疲 勞 彎 曲 應(yīng) 力 不 應(yīng) 超 過(guò) 210MPa， 破 壞 的 循 環(huán) 次 數(shù) 為 6x106。 3 輪 齒 接 觸 強(qiáng) 度 錐 齒 輪 輪 齒 的 齒 面 接 觸 應(yīng) 力 為 30112??jvfmszpj bJkTDc? （ 2.35） 式 中 ， 為 錐 齒 輪 輪 齒 的 齒 面 接 觸 應(yīng) 力 (MPa)； 為 主 動(dòng) 錐 齒 輪 大jσ 1 端 分 度 圓 直 徑 (mm)； b 取 和 的 較 小 值 (mm)； 為 尺 寸 系 數(shù) ， 它 考 慮12sk 了 齒 輪 尺 寸 對(duì) 淬 透 性 的 影 響 ， 通 常 取 1.0； 為 齒 面 品 質(zhì) 系 數(shù) ， 它 取 決 于s 齒 面 的 表 面 粗 糙 度 及 表 面 覆 蓋 層 的 性 質(zhì) (如 鍍 銅 、 磷 化 處 理 等 )， 對(duì) 于 制 造 精 確 的 齒 輪 ， 取 1.0； 為 綜 合 彈 性 系 數(shù) ， 鋼 對(duì) 鋼 齒 輪 ， 取skpcpc 232.6N1/2mm； 為 齒 面 接 觸 強(qiáng) 度 的 綜 合 系 數(shù) ， 取 法 見(jiàn) 參 考 文 獻(xiàn) [10]；jJ 、 、 見(jiàn) 式 (2.34)的 說(shuō) 明 。0kv 上述按 min[Tce,Tcs]計(jì)算的最大接觸應(yīng)力不應(yīng)超過(guò) 2800MPa，按 Tcf 計(jì)算 的疲勞接觸應(yīng)力不應(yīng)超過(guò) 1750MPa。主、從動(dòng)齒輪的齒面接觸應(yīng)力是相同的。 2.4 錐 齒 輪 軸 承 的 載 荷 計(jì) 算 1 錐齒輪齒面上的作用力 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 解為沿齒輪切線(xiàn)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。 (1) 齒寬中點(diǎn)處的圓周力 齒寬中點(diǎn)處的圓周力 F 為 2/TmD? (2.41) 式中，T 為作用在從動(dòng)齒輪上的轉(zhuǎn)矩；D m2 為從動(dòng)齒輪齒寬中點(diǎn)處的分度圓 直徑， 由式(2.42)確定，即 (2.42)22sinγm?? 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 式中，D 2 為從動(dòng)齒輪大端分度圓直徑；b 2 為從動(dòng)齒輪齒面寬； 為從動(dòng)齒2γ 輪節(jié)錐角。 由 F1／F 2 = cosβ1／cosβ 2 可知，對(duì)于弧齒錐齒輪副，作用在主、從動(dòng)齒輪上 的圓周力是相等的；對(duì)于雙曲面齒輪副，它們的圓周力是不等的。 (2) 錐齒輪的軸向力和徑向力 圖 2.5 為主動(dòng)錐齒輪齒面受力圖。其螺旋 方向?yàn)樽笮瑥腻F頂看旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針。F T 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)處的螺旋方向的法平面內(nèi)，F(xiàn) T 分解成兩個(gè)相互垂直的力 FN 和 Ff。F N 垂直于 OA 且位于 ∠OOA 所在的平面，F(xiàn) f 位于以 OA 為切線(xiàn)的節(jié) 錐切平面內(nèi)。F f 在此切平面內(nèi)又可分解成沿切線(xiàn)方向的圓周力 F 和沿節(jié)錐母線(xiàn) 方向的力 Fs。F 與 Ff 之間的夾角為螺旋角 β，F(xiàn)T 與 Ff 之間的夾角為法向壓力角 α。這樣有 F=FTcosαcosβ (2.43) FN=FTsina=Ftana／cosβ (2.44) Fs=FTcosαsinβ=Ftanβ (2.45) 于是作用在主動(dòng)錐齒輪齒面上的軸向力 Faz 和徑向力 Frx 分別為 Faz=FNsinγ+Fscosγ (2.46) Frz=FNcosγ-Fssinγ (2.47) 若主動(dòng)錐齒輪的螺旋方向和旋轉(zhuǎn)方向改變時(shí)，主、從動(dòng)齒輪齒面上所受的 軸向力和徑向力見(jiàn)表 2.2。 2． 錐 齒 輪 軸 承 的 載 荷 當(dāng) 錐 齒 輪 齒 面 上 所 受 的 圓 周 力 、 軸 向 力 和 徑 向 力 計(jì) 算 確 定 后 ， 根 據(jù) 主 減 速 器 齒 輪 軸 承 的 布 置 尺 寸 ， 即 可 求 出 軸 承 所 受 的 載 荷 。 圖 2.5 為 單 級(jí) 主 減 速 器 的 懸 臂 式 支 承 的 尺 寸 布 置 圖 ， 各 軸 承 的 載 荷 計(jì) 算 公 式 見(jiàn) 表 2.2 表 2.2 齒面上的軸向力和徑向力 主 動(dòng) 小 齒 輪 螺 旋 方 向 旋 轉(zhuǎn) 方 向 軸 向 力 徑 向 力 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 2.5 錐齒輪的材料及熱處理 驅(qū) 動(dòng) 橋 錐 齒 輪 的 工 作 條 件 是 相 當(dāng) 惡 劣 的 ， 與 傳 動(dòng) 系 其 它 齒 輪 相 比 ， 具 有 載 荷 大 、 作 用 時(shí) 間 長(zhǎng) 、 變 化 多 、 有 沖 擊 等 特 點(diǎn) 。 它 是 傳 動(dòng) 系 中 的 薄 弱 環(huán) 節(jié) 。 錐 齒 輪 材 料 應(yīng) 滿(mǎn) 足 如 下 要 求 ： 1)具 有 高 的 彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 和 表 面 接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度 ， 齒 面 具 有 高 的 硬 度 以 保 證 有 高 的 耐 磨 性 。 2)輪 齒 芯 部 應(yīng) 有 適 當(dāng) 的 韌 性 以 適 應(yīng) 沖 擊 載 荷 ， 避 免 在 沖 擊 載 荷 下 齒 根 折 斷 。 3)鍛 造 性 能 、 切 削 加 工 性 能 及 熱 處 理 性 能 良 好 ， 熱 處 理 后 變 形 小 或 變 形 規(guī) 律 易 控 制 。 4)選 擇 合 金 材 料 時(shí) ， 盡 量 少 用 含 鎳 、 鉻 元 素 的 材 料 ， 而 選 用 含 錳 、 釩 、 硼 、 鈦 、 鉬 、 硅 等 元 素 的 合 金 鋼 。 汽 車(chē) 主 減 速 器 錐 齒 輪 目 前 常 用 滲 碳 合 金 鋼 制 造 ， 主 要 有 20CrMnTi、 20MnVB、 20MnTiB、 22CrNiMo和 16SiMn2WMoV等 。 滲 碳 合 金 鋼 的 優(yōu) 點(diǎn) 是 表 面 可 得 到 含 碳 量 較 高 的 硬 化 層 (一 般 碳 的 質(zhì) 量 分 數(shù) 為 0.8％ ～ 1.2％ )， 具 有 相 當(dāng) 高 的 耐 磨 性 和 抗 壓 性 ， 而 芯 部 較 軟 ， 具 有 良 好 的 韌 性 ， 故 這 類(lèi) 材 料 的 彎 曲 強(qiáng) 度 、 表 面 接 觸 強(qiáng) 度 和 承 受 沖 擊 的 能 力 均 較 好 。 由 于 較 低 的 含 碳 量 ， 使 鍛 造 性 能 和 切 削 加 工 性 能 較 好 。 其 主 要 缺 點(diǎn) 是 熱 處 理 費(fèi) 用 高 ， 表 面 硬 化 層 以 下 的 基 底 較 軟 ， 在 承 受 很 大 壓 力 時(shí) 可 能 產(chǎn) 生 塑 性 變 形 ， 如 果 滲 透 層 與 芯 部 的 含 碳 量 相 差 過(guò) 多 ， 便 會(huì) 引 起 表 面 硬 化 層 剝 落 。 為 改 善 新 齒 輪 的 磨 合 ， 防 止 其 在 運(yùn) 行 初 期 出 現(xiàn) 早 期 的 磨 損 、 擦 傷 、 膠 合 或 咬 死 ， 錐 齒 輪 在 熱 處 理 及 精 加 工 后 ， 作 厚 度 為 0.005～ 0.020mm的 磷 化 處 理 或 鍍 銅 、 鍍 錫 處 理 。 對(duì) 齒 面 進(jìn) 行 應(yīng) 力 噴 丸 處 理 ， 可 提 高 25％ 的 齒 輪 壽 命 。 對(duì) 于 滑 動(dòng) 速 度 高 的 齒 輪 ， 可 進(jìn) 行 滲 硫 處 理 以 提 高 耐 磨 性 。 滲 硫 后 摩 擦 因 數(shù) 可 顯 著 降 低 ， 即 使 潤(rùn) 滑 條 件 較 差 ， 也 能 防 止 齒 面 擦 傷 、 咬 死 和 膠 合 。 2.6 本章小節(jié) 右 順 時(shí) 針 主 動(dòng) 齒 輪 Faz=F/cosβ(tanαsinγ-sinβcosγ) 主 動(dòng) 齒 輪 Frz=F/cosβ(tanαcosγ+sinβsinγ) 左 逆 時(shí) 針 從 動(dòng) 齒 輪 Fac=F/cosβ(tanαsinγ+sinβcosγ) 從 動(dòng) 齒 輪 Frz=F/cosβ(tanαcosγ-sinβsinγ) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 本章介紹了汽車(chē)主減速器的設(shè)計(jì)方法，此設(shè)計(jì)方法是本軟件開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)， 在汽車(chē)主減速器設(shè)計(jì)方法中重點(diǎn)講解了結(jié)構(gòu)形式的選擇、計(jì)算載荷的確定、基 本參數(shù)的選擇、齒輪尺寸的計(jì)算、齒輪強(qiáng)度的計(jì)算、軸承載荷的計(jì)算、齒輪材 料等。 圖 2.5 齒面受力與軸承分布尺寸 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 第 3 章 汽車(chē)主減速器參數(shù)優(yōu)化軟件設(shè)計(jì) 3.1 汽車(chē)主減速器參數(shù)優(yōu)化軟件編程語(yǔ)言的選擇及語(yǔ)言使用概述 3.1.1 汽車(chē)主減速器參數(shù)優(yōu)化軟件編程語(yǔ)言的選擇 幾種常見(jiàn)的編程語(yǔ)言有：VF 編程語(yǔ)言，VC 編程語(yǔ)言，VB 編程語(yǔ)言， Delphi 編程語(yǔ)言，Java 編程語(yǔ)言和 SQL 編程語(yǔ)言。 下面介紹這幾種編程語(yǔ)言的特點(diǎn)： VF：是 Visual FoxPro 的縮寫(xiě)，它是由 Microsoft 在 FoxPro 的基礎(chǔ)上推出的 功能強(qiáng)大、可視化、面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)編程語(yǔ)言，同時(shí)它也是一種強(qiáng)大的數(shù)據(jù) 庫(kù)管理系統(tǒng)。 VC：Visual C＋＋，微軟公司高級(jí)可視化計(jì)算機(jī)程序開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。C 語(yǔ)言被 人們稱(chēng)為近十年來(lái)對(duì)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)最大的貢獻(xiàn)之一。它有高級(jí)語(yǔ)言簡(jiǎn)單易用 的特性，又可以完成匯編語(yǔ)言才能做的許