汽車減速器畢業(yè)設(shè)計

1、中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文畢業(yè)設(shè)計(論文)題目名稱： 院系名稱： 班 級： 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 2010年06月前言汽車自上個世紀(jì)末誕生以來，已經(jīng)走過了風(fēng)風(fēng)雨雨的一百多年。從卡爾.本茨造出的第一輛三輪汽車以每小時18公里的速度，跑到現(xiàn)在，竟然誕生了從速度為零到加速到100公里/小時只需要三秒鐘多一點的超級跑車。這一百年，汽車發(fā)展的速度是如此驚人！同時，汽車工業(yè)也造就了多位巨人，他們一手創(chuàng)建了通用、福特、豐田、本田這樣一些在各國經(jīng)濟(jì)中舉足輕重的著名公司。讓我們一起來回望這段歷史，品味其中的辛酸與喜悅，體會汽車給我們帶來的種種歡樂與夢想 在我國隨著長春第一生產(chǎn)汽車廠的建成投產(chǎn)。1955年

2、生產(chǎn)了61輛汽車，才結(jié)束了我國一直不能生產(chǎn)汽車的歷史。經(jīng)過幾十年的努力，目前我國建立了自己的汽車工業(yè)。全國汽車由建國時的5萬輛上升到現(xiàn)在的上千萬輛。改革開放以來，我國引進(jìn)了許多國家汽車的先進(jìn)技術(shù)，使得我國汽車工業(yè)的產(chǎn)量和質(zhì)量都得到了巨大的發(fā)展和提高。但是由于我國是發(fā)展中國家，與發(fā)達(dá)國家相比，我國汽車工業(yè)無論是產(chǎn)量還是質(zhì)量都有相當(dāng)大的差距。要使我國實現(xiàn)四個現(xiàn)代化，我國汽車工業(yè)必須堅持不懈地有更大的發(fā)展?；谝陨鲜聦崳疫x擇了“輕型載貨汽車減速器和差速器設(shè)計”這一課題。在本次設(shè)計中得到了史建茹老師的精心指導(dǎo)才使得我得以按時完成任務(wù)。在此向史建茹老師表示感謝。摘要汽車主減速器及差速器是汽車傳動中的最

3、重要的部件之一。它能夠?qū)⑷f向傳動裝置產(chǎn)來的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩傳給驅(qū)動車輪，以實現(xiàn)降速增扭。本次設(shè)計的是有關(guān)輕型載貨汽車的主減速器和差速器總成。并要使其具有通過性。本次設(shè)計的內(nèi)容包括有：方案選擇，結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與改進(jìn)。齒輪與齒輪軸的設(shè)計與校核，以及軸承的選用與校核。并且在設(shè)計過程中，描述了主減速器的組成和差速器的差速原理和差速過程。方案確定主要依據(jù)原始設(shè)計參數(shù)，對比同類型的減速器及差速器，確定此輪的傳動比，并對其中重要的齒輪進(jìn)行齒面接觸和齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度的校核。而對軸的設(shè)計過程中著重齒輪的布置，并對其受最大載荷的危險截面進(jìn)行強(qiáng)度校核，軸承的選用力求結(jié)構(gòu)簡單且滿足要求。主減速器及差速器對提高汽車行駛平穩(wěn)性和其

4、通過性有著獨特的作用，是汽車設(shè)計的重點之一。關(guān)鍵詞：主減速器，差速器，轉(zhuǎn)速，行星齒輪，傳動比ABSTRACTAutomobil reduction final drive and differential is one of the best impossible parts in automobile gearing. It can chang speed and driving tuist within a big scope .The problem of this design is light-duty track differential unit ,it s properly i

5、n common use . The design of scheme, the better design and improvement of structure ,the design and calibration of gear and gear shiftes , and the select of bearings , and also the design explain the construction of differential action .The ting of the scheme desierment main deside. The drive ratio

6、of gear , according to orginal design parameter and constrasting the same type reduction final drive ang differential assay . It realize planet gear in the design of structure . It put to use alteration better gears transmission in the design of gear , and compare the root contact tired strength of

7、some important gears and the face twirl tired strength . It eraphaize pay attention to the place of gears. Compare the strength of the biggest load dangraes section. It require structure simple and accord with demand in select of bearings .Key words : reduction final , differential , rotational spee

8、d , plantet gear , drive ratio 目錄1 引言32 整體方案設(shè)計53 主減速器及差速器的設(shè)計7 3.1 主減速器73.1.1主減速器的減速形式73.1.2主減速器的齒輪類型73.1.3 主減速器主、從動錐齒輪的支承型式及安置方法83.1.4主減速齒輪計算載荷的確定83.1.5 主減速器齒輪基本參數(shù)的選擇103.2.1對稱式圓錐行星齒輪差速器的差速原理213.2.2 對稱式圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu)224 花鍵的設(shè)計及軸承的選用24 4.1 花鍵選擇24 4.2 軸承的選用255 主動錐齒輪軸的設(shè)計25 5.1 材料的選用25 5.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計265.2.1 軸上零

9、件的定位265.2.2 結(jié)構(gòu)的選擇276 主要零件的校核27 6.1 軸的校核27 6.2 從動齒輪的彎曲強(qiáng)度校核：29 6.3 主減速器雙曲面齒輪的強(qiáng)度計算306.3.1輪齒的彎曲強(qiáng)度計算316.3.2 輪齒的接觸強(qiáng)度計算32 6.4 主減速器錐齒輪軸承的載荷計算336.4.1錐齒輪齒面上的作用力336.4.2 錐齒輪軸承的載荷34經(jīng)濟(jì)技術(shù)性分析36結(jié)論37致謝38參考文獻(xiàn)3981 引言驅(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，并將動力合理的分配給左、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立、縱向力和橫向力。驅(qū)動橋一般由主減速器、差速器、車輪傳動裝

10、置和驅(qū)動橋殼。 汽車的主減速器和差速器是汽車傳動系是汽車傳動戲中的重要部件之一，它能夠?qū)鲃友b置的扭矩傳給驅(qū)動車輪，事先降速以增大扭矩。本次設(shè)計的是輕型載貨汽車的主減速器和差速器總成。并要使其有一定的通過性。本次設(shè)計的內(nèi)容包括有：方案選擇，結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計與改進(jìn)，齒輪與齒輪州的設(shè)計與校核，而且在設(shè)計過程中，描繪了主減速器與差速器的組成以及差速器的原理和差速過程。方案的確定主要依據(jù)的是原始設(shè)計數(shù)據(jù)，對比同類型的減速器及差速器，確定齒輪的傳動比；結(jié)構(gòu)設(shè)計中采用行星齒輪和移位錐齒輪傳動，并對其中的重要齒輪進(jìn)行齒面接觸和疲勞強(qiáng)度的校核；而軸的設(shè)計中著重與齒輪的布置。并對其中最大載荷的危險截面進(jìn)行了強(qiáng)度的

11、校核。軸承的選用力求結(jié)構(gòu)簡單且滿足要求。對于差速器的半軸齒輪和行星齒輪則是參考同類型的齒輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行選擇了！在本設(shè)計中對于這兩個齒輪的選擇的計算公式就不進(jìn)行逐個計算了！本設(shè)計根據(jù)東風(fēng)EQ1060F車型進(jìn)行設(shè)計的。驅(qū)動橋是汽車最重要的系統(tǒng)之一，是為汽車傳輸和分配動力所設(shè)計的。通過本課題設(shè)計，使我們對所學(xué)過的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識進(jìn)行一次全面的，系統(tǒng)的回顧和總結(jié)，提高我們獨立思考能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作的工作作風(fēng)。為減小驅(qū)動輪的外廓尺寸,目前主減速器中基本不用直齒圓錐齒輪。實踐和理論分析證明，螺旋錐齒輪不發(fā)生根切的最小齒數(shù)比直齒齒輪的最小齒數(shù)少。顯然采用螺旋錐齒輪在同樣傳動比下，主減速器的結(jié)構(gòu)就比較緊湊。此

12、外，它還具有運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲較小等優(yōu)點。因而在汽車上曾獲得廣泛的應(yīng)用。近年來，雙曲面齒輪在廣泛應(yīng)用到轎車的基礎(chǔ)上，愈來愈多的在輕、中型、重型貨車上得到采用。在現(xiàn)代汽車發(fā)展中，對主減速器的要求除了扭矩傳輸能力、機(jī)械效率和重量指標(biāo)外，它的噪聲性能已成為關(guān)鍵性的指標(biāo)。噪聲源主要來自主、被動齒輪。噪聲的強(qiáng)弱基本上取決于齒輪的加工方法。區(qū)別于常規(guī)的加工方法，采用磨齒工藝，采用適當(dāng)?shù)哪ハ鞣椒梢韵跓崽幚碇挟a(chǎn)生的變形。因此，與常規(guī)加工方法相比，磨齒工藝可獲得很高的精度和很好的重復(fù)性。汽車在行駛過程中的使用條件是千變?nèi)f化的。為了擴(kuò)大汽車對這些不同使用條件的適應(yīng)范圍，在某些中型車輛上有時將主減速器做成雙速的，

13、它既可以得到大的主減速比又可得到所謂多檔高速，以提高汽車在不同使用條件下的動力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。2 整體方案設(shè)計 主減速器的結(jié)構(gòu)形式主要是根據(jù)其齒輪的類型，主動齒輪和從動齒輪的安置方法以及減速形式的不同而異。 驅(qū)動橋設(shè)計應(yīng)當(dāng)滿足如下基本要求：a)所選擇的主減速比應(yīng)能保證汽車具有最佳的動力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。b)外形尺寸要小，保證有必要的離地間隙。c)齒輪及其它傳動件工作平穩(wěn)，噪聲小。d)在各種轉(zhuǎn)速和載荷下具有高的傳動效率。e)在保證足夠的強(qiáng)度、剛度條件下，應(yīng)力求質(zhì)量小，尤其是簧下質(zhì)量應(yīng)盡量小，以改善汽車平順性。 f)與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運動協(xié)調(diào)，對于轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋，還應(yīng)與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)運動協(xié)調(diào)。g)結(jié)構(gòu)簡單，加工工

14、藝性好，制造容易，拆裝，調(diào)整方便。 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

15、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。由于非斷開式驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、工作可靠，查閱資料，參照國內(nèi)相關(guān)貨車的設(shè)計,最后本課題選用非斷開式驅(qū)動橋。其結(jié)構(gòu)如圖2-1所示： 1半軸 2圓錐滾子軸承 3支承螺栓

16、 4主減速器從動錐齒輪 5油封 6主減速器主動錐齒輪 7彈簧座 8墊圈 9輪轂 10調(diào)整螺母 圖2-1 驅(qū)動橋 主減速器的齒輪有弧齒錐齒輪，雙曲面齒輪，圓柱齒輪和蝸輪蝸桿等形式。在此選用準(zhǔn)雙曲面齒輪傳動，雙曲面齒輪與弧齒錐齒輪尺寸相同時，雙曲面齒輪齒輪傳動具有更大的傳動比。此外由于偏移距地存在，使得雙曲面齒輪比相應(yīng)的弧齒錐齒輪的尺寸要小，從而可以獲得更大的離地間隙。還有就是雙曲面?zhèn)鲃拥闹鲃渝F齒輪的螺旋角較大，同時嚙合的齒數(shù)較多，重合度更大，即可提高傳動的平穩(wěn)性。作為一個3噸級的驅(qū)動橋，傳動的轉(zhuǎn)矩較大，所以主動錐齒輪采用騎馬式支承。裝于輪齒大端一側(cè)軸頸上的軸承，多采用兩個可以預(yù)緊以增加支承剛度的

17、圓錐滾子軸承，其中位于驅(qū)動橋前部的通常稱為主動錐齒輪前軸承，其后部緊靠齒輪背面的那個齒輪稱為主動錐齒輪后軸承；當(dāng)采用騎馬式支承時，裝于齒輪小端一側(cè)軸頸上的軸承一般稱為導(dǎo)向軸承。導(dǎo)向軸承都采用圓柱滾子式，并且內(nèi)外圈可以分離（有時不帶內(nèi)圈），以利于拆裝。 汽車主減速器有單級式、雙級式、等幾種。由于單級式主減速器結(jié)構(gòu)簡單、造價低。這次設(shè)計的為輕型的載貨汽車。故這次設(shè)計的為單級的主減速器。差速器的種類有很多種，但是從經(jīng)濟(jì)性、造價以及結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度最終我們選擇的是普通錐齒輪式的差速器。3 主減速器及差速器的設(shè)計3.1 主減速器3.1.1主減速器的減速形式單級主減速器：由于單級主減速器具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小

18、、尺寸緊湊及制造成本低廉的優(yōu)點，廣泛用在主減速比i0<7.6的各種中、小型汽車上。根據(jù)東風(fēng)EQ1060F車的載荷小，主傳動比7.6的特點，采用單級主減速器優(yōu)勢突出。3.1.2主減速器的齒輪類型在現(xiàn)代汽車驅(qū)動橋上，主減速器采用得最廣泛的是螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪。雙曲面齒輪其主、從動齒輪軸線不相交而呈空間交叉。其空間交叉角也都是采用90º。主動齒輪軸相對于從動齒輪軸有向上或向下的偏移，稱為上偏置或下偏置。這個偏移量稱為雙曲面齒輪的偏移距。當(dāng)偏移距大到一定程度時，可使一個齒輪軸從另一個齒輪軸旁通過。這樣就能在每個齒輪的兩邊布置尺寸緊凄的支承。這對于增強(qiáng)支承剛度、保證輪齒正確嚙合從而提

19、高齒輪壽命大有好處。雙曲面齒輪的偏移距使得其主動齒輪的螺旋角大于從動齒輪的螺旋角。因此，雙曲面?zhèn)鲃育X輪副的法向模數(shù)或法向周節(jié)雖相等，但端面模數(shù)或端面周節(jié)是不等的。主動齒輪的端面模數(shù)或端面周節(jié)大于從動齒輪的。這一情況就使得雙曲面齒輪傳動的主動齒輪比相應(yīng)的螺旋錐齒輪傳動的主動齒輪有更大的直徑和更好的強(qiáng)度和剛度。其增大的程度與偏移距的大小有關(guān)。另外，由于雙曲面?zhèn)鲃拥闹鲃育X輪的直徑及螺旋角都較大，所以相嚙合齒輪的當(dāng)量曲率半徑較相應(yīng)的螺旋錐齒輪當(dāng)量曲率半徑為大，從而使齒面間的接觸應(yīng)力降低。隨偏移距的不同，雙曲面齒輪與接觸應(yīng)力相當(dāng)?shù)穆菪F齒輪比較，負(fù)荷可提高至175。雙曲面主動齒輪的螺旋角較大，則不產(chǎn)生根

20、切的最少齒數(shù)可減少，所以可選用較少的齒數(shù)，這有利于大傳動比傳動。當(dāng)要求傳動比大而輪廓尺寸又有限時，采用雙曲面齒輪更為合理。因為如果保持兩種傳動的主動齒輪直徑一樣，則雙曲面從動齒輪的直徑比螺旋錐齒輪的要小，這對于主減速比i04.5的傳動有其優(yōu)越性。當(dāng)傳動比小于2時，雙曲面主動齒輪相對于螺旋錐齒輪主動齒輪就顯得過大，這時選用螺旋錐齒輪更合理，因為后者具有較大的差速器可利用空間。由于雙曲面主動齒輪螺旋角的增大，還導(dǎo)致其進(jìn)入嚙合的平均齒數(shù)要比螺旋錐齒輪相應(yīng)的齒數(shù)多，因而雙曲面齒輪傳動比螺旋錐齒輪傳動工作得更加平穩(wěn)、無噪聲，強(qiáng)度也高。雙曲面齒輪的偏移距還給汽車的總布置帶來方便。 東風(fēng)EQ1060F車的傳

21、動比是4.875，且對離地間隙有較高的要求，鑒于上述雙曲面齒輪具有的特點，選擇雙曲面齒輪的主減速器。這種主減速器由一對圓錐齒輪、一對圓柱齒輪或由蝸輪蝸桿組成，零件結(jié)構(gòu)如圖2.2所示 1螺母; 2后橋凸緣; 3油封; 4前軸承; 5主動錐齒輪調(diào)整墊片;6隔套; 7墊片; 8位置調(diào)整墊片; 9后軸承;10主動錐齒輪圖3.1 主動錐齒輪及調(diào)整裝置零件圖3.1.3 主減速器主、從動錐齒輪的支承型式及安置方法在殼體結(jié)構(gòu)及軸承型式已定的情況下，主減速器主動齒輪的支承型式及安置方法，對其支承剛度影響很大，這是齒輪能否正確嚙合并具有較高使用壽命的重要因素之一。作為一個3噸級的驅(qū)動橋，傳動的轉(zhuǎn)矩較大，所以主動錐

22、齒輪采用騎馬式支承。裝于輪齒大端一側(cè)軸頸上的軸承，多采用兩個可以預(yù)緊以增加支承剛度的圓錐滾子軸承，其中位于驅(qū)動橋前部的通常稱為主動錐齒輪前軸承，其后部緊靠齒輪背面的那個齒輪稱為主動錐齒輪后軸承；當(dāng)采用騎馬式支承時，裝于齒輪小端一側(cè)軸頸上的軸承一般稱為導(dǎo)向軸承。導(dǎo)向軸承都采用圓柱滾子式，并且內(nèi)外圈可以分離（有時不帶內(nèi)圈），以利于拆裝。 3.1.4主減速齒輪計算載荷的確定按以下三種工況進(jìn)行從動齒輪的轉(zhuǎn)矩計算（1）通常是將發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩配以傳動系最低檔傳動比時和驅(qū)動車輪打滑時這兩種情況下。作用于主減速器從動齒輪上的轉(zhuǎn)矩(Tje、Tjh)的較小者，作為載貨汽車和越野汽車在強(qiáng)度計算中用以驗算主減速器從動

23、齒輪最大應(yīng)力的計算載荷，即：=6879.6 N·m =10939.5 N·m 式中：Temax發(fā)動機(jī)量大轉(zhuǎn)矩，N·m； 245N·mi1變速器最低檔傳動比i1=4.71i0 主減速比i0= 4.875上述傳動部分的效率，取=0.9負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)1.3Kd超載系數(shù)，對于一般載貨汽車、礦用汽車和越野汽車以及液力傳動的各類汽車取Kd=1；n該車的驅(qū)動橋數(shù)目；該車采用發(fā)動機(jī)后置后驅(qū)為1G2汽車滿載時一個驅(qū)動橋給水平地面的最大負(fù)荷，N；對后橋來說還應(yīng)考慮到汽車加速時的負(fù)荷增大量；60000N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；對越野汽車

24、取=1.0；對于安裝專門的肪滑寬輪胎的高級轎車取=1.25；貨車為一般公路用車取=0.85；此車取1rr車輪的滾動半徑，m；203.2m，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)。該車無輪邊減速器，故=97%，=1;故Tc=6879.6 N·m（2）上面求得的計算載荷，是最大轉(zhuǎn)矩而不是正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩，不能用它作為疲勞損壞的依據(jù)。對于公路車輛來說，使用條件較非公路車輛穩(wěn)定，其正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩是根據(jù)所謂平均比牽引力的值來確定的，即主減速器從動齒輪的平均計算轉(zhuǎn)矩Tjm (N·m)為： =8000.7 N·m 式中：Ga汽車滿載總重，N

25、；60000 NGT所牽引的掛車滿載總重，N，但僅用于牽引車；fR道路滾動阻力系數(shù)，計算時轎車取fR0.0100.015；載貨汽車取0.0150.020；越野汽車取0.0200.035；該車取0.010fH汽車正常使用時的平均爬坡能力系數(shù)。通常，轎車取0.08；載貨汽車和城市公共汽車取0.050.09；長途公共汽車取0.060.10，越野汽車取0.090.30。該車取0.08;3.1.5 主減速器齒輪基本參數(shù)的選擇（1） 齒數(shù)的選擇對于單級主減速器，當(dāng)i0較大時，則應(yīng)盡量使主動齒輪的齒數(shù)取值小些，以得到滿意的驅(qū)動橋離地間隙。當(dāng)i06時，z1的最小值可取為5，但為了嚙合平穩(wěn)及提高疲勞強(qiáng)度，Z1最

26、好大于5。當(dāng)i0較小(如i0=3.55)時，引可取為712，但這時常常會因主、從動齒輪齒數(shù)太多、尺寸太大而不能保證所要求的橋下離地間隙。為了磨合均勻，主、從動齒輪的齒數(shù)z1，z2之間應(yīng)避免有公約數(shù)；為了得到理想的齒面重疊系數(shù)，其齒數(shù)之和對于載貨汽車應(yīng)不少于40，對于轎車應(yīng)不少于50。本車的主減速比為4.875，主減速比較小，參考文獻(xiàn)5表3-10、3-13后選用Z1=8，Z2=39；（2） 節(jié)圓直徑的選擇可根據(jù)文獻(xiàn)1推薦的從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩中取較小值按經(jīng)驗公式選出：=278mm 式中：d2從動錐齒輪的節(jié)圓直徑，mm；Kd2直徑系數(shù)，Kd2=13.015.3；Tc計算轉(zhuǎn)矩，N·m; 8

27、000N·m（3） 齒輪端面模數(shù)的選擇d2選定后，可按式m=d2/z2算出從動錐齒輪大端端面模數(shù)為4.68，并用下式校核： 式中：Tc計算轉(zhuǎn)矩，N·m； 8000.7 N·mKm模數(shù)系數(shù)，取Km=0.3-0.4。中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文1小齒輪齒數(shù)Z182大齒輪齒數(shù)Z2393笫一項計算值Z1/Z20.2051284大齒輪齒面寬B425小齒輪軸線偏移距E356大齒輪分度圓直徑d2304.997刀盤名義半徑rd304.88小齒輪螺旋角的 預(yù)選值45度9正切值Tg110初選大輪分錐交余切值0.246211的正弦值0.921012大齒輪在齒面寬中點處的分度圓半徑117.89

28、13大、小輪螺旋角的正弦值=0.288314的余弦值0.957515初定小輪擴(kuò)大系數(shù)1.45816小輪中點分度圓半徑換算值7317小齒輪在齒而寬中點處的分度圓半徑30.1218輪齒收縮系數(shù)TR；當(dāng)Z1 12時，TR=0.02（1）+1.06；當(dāng)Z112時，TR=1.30或者 1.2219近似計算公法線 kk在大輪軸線上的投影508.9620大輪軸線在小輪回轉(zhuǎn)平面內(nèi)偏置角正切第一次計算值0.0687721角余弦值0.997622正弦值0.0689423大輪軸線在小輪回轉(zhuǎn)平面內(nèi)偏置角3.934°24初算大輪回轉(zhuǎn)平面內(nèi)偏置角正弦0.279325角正切0.2909826初算小輪分錐角正切0.

29、237027角余弦0.973028第一次校正螺旋角差值如的正弦0.287129角余弦0.957930第一次校正螺旋角正切1.002831擴(kuò)大系數(shù)的修正量-0.000803932大輪擴(kuò)大系數(shù)的修正量的換算值-0.000164933校正后大輪偏置角的正弦值=-0.279334正切0.290935校正后小輪偏置角的正弦值0.2370136小齒輪節(jié)錐角13.33°37角的余弦0.973038第二次校正螺旋角差值的正弦0.28713916.6840的余弦0.957941第二次校正螺旋角差值的正弦142小齒輪中點螺旋角，應(yīng)與（8）項的預(yù)選值非常接近45°43的余弦0.707144確定大

30、輪螺旋角28.32°45的余弦0.880346的正切0.538947大輪分錐角的余切0.246248大齒輪節(jié)錐角76.17°49的正弦0.971050的余弦0.239151 C30.935852Bc 493.057353兩背錐之和523.993154大輪錐距在螺旋線中點切線方向上投影106.87855小輪錐距在螺旋線中點切線方向上投影92.294456極限齒形角正切負(fù)值0.0662157極限齒形角負(fù)值3.788°58的余弦0.0997859B G 00.00021460BG1 0.0000723761BG29864.240962BG30.0014784363BG4

31、0.003690864BG5 124.932365齒線曲率半徑125.207766比較值1.2172670.04905；0.74968；（35）120.3.0.230669左16.727070R圓心至軸線交叉點的距離30.038771大齒輪節(jié)錐頂點至小齒輪軸線的距離；“+”表示節(jié)錐頂點越過了小齒輪的軸線，“-”邊式節(jié)錐頂點在大齒輪輪體和小齒輪軸線之間-1.014272在節(jié)平面內(nèi)大齒輪面寬中點錐距121.410973大齒輪節(jié)錐距143.408974大錐輪上齒寬之半21.998075：大齒輪在齒面寬度中點處的工作齒高；k：齒高系數(shù)，9.8457760.4169770.686178輪齒兩側(cè)壓力角的總

32、和，此值為平均壓力角的兩倍45o790.707180平均壓力角22.5o810.9239820.4142831.656484雙重收縮齒齒根角總和（）7.4752°85大齒輪齒頂高系數(shù)0.150861.0087大齒輪齒面寬中點處的齒頂高14.7288大齒輪齒面寬中點處的齒根高9.895789大齒輪齒頂角1.1213°，900.0195791大齒輪齒根角0.1107921.907493大齒輪的齒頂高1.9694大齒輪的齒根高12.330995C：徑向間隙1.526996大齒輪齒全高14.238397大齒輪齒工作高12.711498大齒輪的圓錐角77.2913o990.97551

33、000.21999101大齒輪的根錐角69.81611020.93861030.34501040.3676105大齒輪外圓直徑279.50106大輪大端分度圓中線至軸線交叉點的距離35.2984107大齒輪外緣至小齒輪軸線的距離333.4463108大圓頂圓齒頂高與分度圓處齒高之差0.9217109大端分度圓處與齒根處高度差3.7764110大齒輪面錐頂點至小齒輪軸線的距離-1.9359111大齒輪根錐頂點至小齒輪軸線的距離2.7622112128.9322113修正后小輪軸線在大輪回轉(zhuǎn)平面內(nèi)偏置角正弦0.27151140.962451150.28211160.33205117小齒輪的面錐角1

34、9.3930o1180.94331190.35212011.9406121小齒輪面錐頂點至大齒輪軸線的距離-2.53321220.0008418123；0.04823；1.0000124；16.6318；0.95821256.0630；0.99441260.014781271.0436128120.64061290.948613022.9571131小齒輪外緣至大齒輪軸線的距離=(128)-(130)(129)+(75)(126)142.272213222.9613133小齒輪輪齒前緣至大齒輪軸線距離=(128)-(132)(129)+(75)(126)94.4684134139.736313

35、5小齒輪外圓直徑98.3763136124.6642137在大輪回轉(zhuǎn)平面內(nèi)偏置角正弦0.28075138在大輪回轉(zhuǎn)平面內(nèi)偏置角16.30521390.9598140-1.6436141小齒輪根錐頂點至大齒輪軸線的距離11.95031420.2115143小齒輪根錐角12.18981440.97751450.2160146最小齒側(cè)間隙允許值0.1524147最大齒側(cè)間隙允許值0.20321480.130271498.5064150在節(jié)平面內(nèi)大齒輪內(nèi)錐距99.4089該車取下偏移主動齒輪為左旋，從動齒輪為右旋。 3.2 差速器的設(shè)計3.2.1對稱式圓錐行星齒輪差速器的差速原理圖3-2 差速器差速原

36、理 如圖3-1所示，對稱式錐齒輪差速器是一種行星齒輪機(jī)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(dāng)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3-1），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(dāng)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（圖），嚙合點A的圓周速度為=+，嚙

37、合點B的圓周速度為=-。于是+=（+）+(-)即 + =2 若角速度以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)表示，則 式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。有式還可以得知：當(dāng)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；當(dāng)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。3.2.2 對稱式圓錐行星齒輪差速器的

38、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3-2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3-3 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1軸承; 2調(diào)整螺母; 3,7差速器殼; 4半軸齒輪墊片;5半軸齒輪; 6行星齒輪; 8軸架; 9長軸;10行星齒輪止推片; 11短軸本設(shè)計采用普通的對稱式

39、圓錐行星齒輪差速器。此種差速器由于其結(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)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，2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個行星齒輪的差逮器采用十字軸結(jié)構(gòu))，半軸齒輪及行星齒輪墊片等組成。如上圖2.3所示。（1）行星齒輪數(shù)目的選擇轎車常用2個行星齒輪，載貨汽車和越野汽車多用4個行星齒輪，少數(shù)汽車采用3個行星齒輪。此設(shè)計采用2個行星齒輪（2）行星齒輪球面半徑RB(mm)的確定 圓錐行星齒輪差速器

40、的尺寸通常決定于行星齒輪背面的球面半徑RB，它就是行星齒輪的安裝尺寸，實際上代替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(qiáng)度。 球面半徑可根據(jù)經(jīng)驗公式來確定： 式中：KB行星齒輪球面半徑系數(shù)，KB=2.522.99，對于有4個行星齒輪的轎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越野汽車、礦用汽車取最大值；取KB=2.9md計算轉(zhuǎn)矩，N·m。RB確定后，即可根據(jù)下式預(yù)選其節(jié)錐距：A0=(0.980.99) RB （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(qiáng)度，應(yīng)使行星齒輪的齒數(shù)盡量少，但一般不應(yīng)少于10。此設(shè)計行星齒輪的齒數(shù)選z1擇1

41、1，半軸齒輪的齒數(shù)采用1425。半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比多在1.52范圍內(nèi)。考慮到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)z2L、z2R之和，必須能被行星齒輪的數(shù)目n所整除，否則將不能安裝。半軸齒輪的齒數(shù)選z用22（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、： 式中：z1、z2行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)。 再根據(jù)下式初步求出圓錐齒輪的大端模數(shù)： 算出模數(shù)后，節(jié)圓直徑d即可由下式求得： （5）壓力角過去汽車差速器齒輪都選用20º壓力角，這時齒高系數(shù)為l，而最少齒數(shù)是13。目前汽車差速器齒輪大都選用22º30，的壓力角，齒

42、高系數(shù)為0.8，最少齒數(shù)可減至11，并且在小齒輪(行星齒輪)齒頂不變尖的條件下還可由切向修正加大半軸齒輪齒厚，從而使行星齒輪與半軸齒輪趨于等強(qiáng)度。由于這種齒形的最少齒數(shù)比壓力角為20º的少，故可用較大的模數(shù)以提高齒輪的強(qiáng)度。 最終設(shè)計尺寸見零件圖。4 花鍵的設(shè)計及軸承的選用4.1 花鍵選擇花鍵連接時一種常見的連接形式，有內(nèi)花鍵和外花鍵組成。與平鍵相比，花鍵連接在強(qiáng)度工藝上有以下優(yōu)點：1.連接受力均勻；2.軸的強(qiáng)度削弱??；3.接觸面積大，可承受較大的載荷；4.軸上零件與軸的對中性好；5.導(dǎo)向性好；6.可使用磨削的方法提高加工精度即聯(lián)接質(zhì)量。其缺點是齒根仍有應(yīng)力集中，加工成本高。花鍵可用

43、經(jīng)聯(lián)接或動聯(lián)接。按齒形不同，可分為舉行花鍵和漸開線花鍵。半軸齒輪中的花鍵參數(shù)選擇如下：齒數(shù) 16模數(shù) 2.5分度圓直徑：42原始齒形壓力角：30°原始齒形移居：1.254.2 軸承的選用滾子軸承室現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的部件之一，它是依據(jù)主要元件面的滾動接觸來支撐轉(zhuǎn)動零件的。與滑動軸承相比，滾子軸承具有摩擦阻力小，功率消耗小，啟動容易等優(yōu)點。滾子軸承按照所能承受的外載荷不同，可概括地分為向心軸承、推力軸承和向心推力軸承三大類。 軸承所承受載荷的大小方向和性質(zhì)是選擇軸承的主要依據(jù)。滾子軸承中主要元件是線性接觸。易用與承受較大的載荷。圓錐滾子軸承可同時承受徑向載荷及軸向載荷。外圈可分離，安裝

44、時可調(diào)整軸承的游隙。一般成對使用。圓柱滾子軸承外圈可分離，較不能承受軸向載荷，滾子軸承內(nèi)圈的擋邊軸向定位。工作時允許內(nèi)外圈有少量的軸向錯動。有較大的徑向承載能力。但內(nèi)外圈的允許偏斜很小。 主動錐齒輪受軸向力和徑向力都何人很大。所以在主動錐齒輪上選用負(fù)載能力較強(qiáng)的圓錐滾子軸承。又由于該軸的直徑為45，所以選用7309E型。在差速器的涼州城處，由于所受力較大，故選用型號為16150型的軸承。5 主動錐齒輪軸的設(shè)計主動錐齒輪軸的主要功能是支撐回轉(zhuǎn)零件及傳遞運動和動力。同時主動錐齒輪尺寸較小，把它與軸做成一體比較牢固。5.1 材料的選用 軸的材料主要是碳鋼與合金鋼。鋼軸的毛培是鍛件，有的直接用圓鋼。由

45、于碳鋼比合金鋼價廉，對應(yīng)力集中的敏感性較低。同時也可以用熱處理或化學(xué)處理的方法提高其耐磨性和疲勞強(qiáng)度。故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，其中最為常用的是45號鋼。 驅(qū)動橋錐齒輪的工作條件是相當(dāng)惡劣的，與傳動系其它齒輪相比，具有載荷大、作用時間長、變化多、有沖擊等特點。因此，傳動系中的主減速器齒輪是個薄弱環(huán)節(jié)。主減速器錐齒輪的材料應(yīng)滿足如下的要求：a） 具有高的彎曲疲勞強(qiáng)度和表面接觸疲勞強(qiáng)度，齒面高的硬度以保證有高的耐磨性。b） 齒輪芯部應(yīng)有適當(dāng)?shù)捻g性以適應(yīng)沖擊載荷，避免在沖擊載荷下齒根折斷。c） 鍛造性能、切削加工性能以及熱處理性能良好，熱處理后變形小或變形規(guī)律易控制。d） 選擇合金材料是，盡量少用含

46、鎳、鉻呀的材料，而選用含錳、釩、硼、鈦、鉬、硅等元素的合金鋼。汽車主減速器錐齒輪與差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。滲碳合金鋼的優(yōu)點是表面可得到含碳量較高的硬化層（一般碳的質(zhì)量分?jǐn)?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。因此，這類材料的彎曲強(qiáng)度、表面接觸強(qiáng)度和承受沖擊的能力均較好。由于鋼本身有較低的含碳量，使鍛造性能和切削加工性能較好。其主要缺點是熱處理費用較高，表面硬化層以下的基底較軟，在承受很大壓力時可能產(chǎn)生塑性變形，如果滲碳層與芯部的含碳量相差過多，便會

47、引起表面硬化層的剝落。為改善新齒輪的磨合，防止其在余興初期出現(xiàn)早期的磨損、擦傷、膠合或咬死，錐齒輪在熱處理以及精加工后，作厚度為0.0050.020mm的磷化處理或鍍銅、鍍錫處理。對齒面進(jìn)行應(yīng)力噴丸處理，可提高25%的齒輪壽命。對于滑動速度高的齒輪，可進(jìn)行滲硫處理以提高耐磨性。5.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計包括軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。其結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足以下要求：1.與其裝配零件要有準(zhǔn)確的工作位置；2.軸上零件應(yīng)便于裝卸和調(diào)整。3.周應(yīng)具有良好的制造工藝性。5.2.1 軸上零件的定位 零件與軸的固定或連接方式隨零件的作用而異。一般情況下，為了保證零件在軸上具有固定的工作位置，需從軸向和圓周面加以

48、固定。軸上零件軸向固定方法：1.采用軸間固定2.采用套筒定位。3.圓螺母定位。4.軸端擋圈定位.5.軸承端蓋定位.軸的圓周方向定位：1.鍵2.花鍵3.銷4.緊固螺釘5.過盈配合5.2.2 結(jié)構(gòu)的選擇軸的破壞大多是疲勞破壞，在軸的界面變化處會產(chǎn)生應(yīng)力集中，軸的疲勞破壞往往在此處產(chǎn)生。因此在軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計要求是降低應(yīng)力集中。提高軸的表面質(zhì)量也是提高軸的疲勞強(qiáng)度的有力措施。在結(jié)構(gòu)上位了保證軸的疲勞強(qiáng)度，軸肩處的過度圓角半徑不宜過小。提高軸的表面質(zhì)量包括降低軸的表面粗糙度，對軸表面進(jìn)行處理，比如熱處理、機(jī)械處理和化學(xué)處理等。6 主要零件的校核6.1 軸的校核 軸向力A主動齒輪A=從動齒輪A= 徑

49、向力R主動齒輪R=從動齒輪R=最終求得： Ft1=28000N Fr1=11800N Fa=245000NRh1+Rh2=Ft1=28000(L1+l2|)Rh1=Ft1*l1其中l(wèi)1=42.5 l2=118.5解得：Rh1=273000N， Rh2=7390N，MH=Ft1*l1=1190N.m rv1+rv2=Fr1(l1+l2)rv2=l1*Fr1 解得 : Rvi=8400 N, rv2 =3000NMr=Fr1*l1=11400*0.0425=480N.mM為兩者彎矩平方后開根號所得M=1280N.mT=800N.mMca為彎矩的平方和0.59倍的T的平方后開根號所得。Mca=1360N.m所以此處的應(yīng)力為mca/w=108.8MPa查機(jī)械手冊可知該軸的需用