主減速器設(shè)計

1、圖書分類號：密 級：畢業(yè)設(shè)計(論文)主減速器設(shè)計DESIGN OF FINAL DRIVE學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明： 所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)注。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。論文作者簽名： 日期：學(xué)位論文版權(quán)協(xié)議書本人完全了解關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：本校學(xué)生在學(xué)習(xí)期間所完成的學(xué)位論文的知識產(chǎn)權(quán)歸所擁有。有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交學(xué)位論文的紙本復(fù)印件和電子文

2、檔拷貝，允許論文被查閱和借閱?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容提交至各類數(shù)據(jù)庫進行發(fā)布和檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。論文作者簽名： 導(dǎo)師簽名：日期：年月日 日期：年月日摘要主減速器是組成汽車驅(qū)動橋裝置很重要的一部分，在汽車設(shè)計制造領(lǐng)域有至關(guān)重要的發(fā)展地位。汽車主減速器的設(shè)計的主要項目有主減速器參數(shù)的選擇、差速器參數(shù)的選擇與驅(qū)動半軸參數(shù)的選擇，并且分配有各自的工作要求。其中，對于主減速器的類型選擇、結(jié)構(gòu)型式、參數(shù)計算、強度校核是需要著重處理的環(huán)節(jié)。不管是對于型式的選擇還是參數(shù)的計算，都要進行初選、驗證、校核的過程，來保證本次的設(shè)

3、計能夠達(dá)到符合的要求。設(shè)計的參數(shù)在經(jīng)過檢驗后，需要確定主減速器的傳動比，保證方案的最優(yōu)化。同時，本次設(shè)計的理念也包含綠色、環(huán)保、高效率的原則，最大程度使得主減速器的設(shè)計能夠結(jié)構(gòu)明確、理念新穎。關(guān)鍵詞：主減速器；驅(qū)動橋；傳動比ABSTRACTAs an important part of the final drive car drive axle, in the field of automotive design and manufacturing development has a crucial position. Automobile Main Reducer of major pro

4、jects designed to selectively final drive parameters, select the parameter selection and drive axle differential parameters, and assigned their job requirements. Among them, the main reducer type selection, structural type, parameter calculation, strength check is required focusing on links. Whether

5、 or calculation parameters for selecting the type, should be primary, validation, verification process, to ensure that this is designed to achieve compliance with the requirements. Design parameters after a test, we need to determine the final drive ratio, optimization assurance program. At the same

6、 time, this design concept also includes the principles of green, environmental protection, high efficiency, maximum extent so that the main gear unit is designed to structure a clear, innovative ideas.Key words : Main reducer Drive axle ratio of transmission全套圖紙外文文獻扣扣 1411494633目錄摘要3ABSTRACT41緒論61.

7、1主減速器的功用與發(fā)展61.2整體方案設(shè)計62主減速器設(shè)計72.1主減速器結(jié)構(gòu)型式的選擇72.1.1主減速器概述72.1.2主減速器的齒輪類型選擇82.1.3主減速器主動錐齒輪的支承形式102.1.4主減速器從動齒輪的支承型式及安置方法112.2主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計計算112.2.1主減速器計算載荷的確定122.2.2主減速器齒輪基本參數(shù)的選擇132.2.3主減速器準(zhǔn)雙曲面圓錐齒輪的集合計算152.3主減速器準(zhǔn)雙曲面圓錐齒輪的強度計算212.3.1對主減速器雙曲面齒輪進行強度計算232.3.2 主減速器齒輪的材料及熱處理262.4主減速器軸承的計算262.4.1計算轉(zhuǎn)矩的確定262.4

8、.2齒寬中點處的圓周力272.4.3雙曲面齒輪所受的軸向力和徑向力272.4.4主減速器軸承載荷的計算及軸承的選擇282.5本章小結(jié)333 差速器設(shè)計343.1差速器結(jié)構(gòu)形式的選擇343.2對稱式圓錐行星齒輪差速器的設(shè)計353.2.1差速器齒輪的基本參數(shù)的選擇353.2.2差速器齒輪的強度計算373.3本章小結(jié)384驅(qū)動半軸的設(shè)計394.1半軸結(jié)構(gòu)形式的選擇394.2全浮式半軸計算載荷的確定404.3對全浮式半軸桿部直徑計算414.4對全浮式半軸的強度進行計算414.5本章小結(jié)41結(jié)論42致謝43參考文獻441緒論1.1主減速器的功用與發(fā)展汽車的主減速器和差速器是汽車傳動系統(tǒng)中的重要組成部件，

9、而且主減速器作為傳動系統(tǒng)的一個重要組成部分，也是驅(qū)動橋的一個重要組成。主減速器的主要功用就是傳遞扭矩，在減速的同時，與差速器聯(lián)動，改變轉(zhuǎn)矩，達(dá)到主減速器的工作目的。為了能夠更好地了解本次設(shè)計的內(nèi)容，我通過參照已學(xué)過的機械設(shè)計、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)等書本，并在學(xué)校圖書館查閱了電子文獻，對主減速器設(shè)計以及汽車的總成有了一定的文本了解，針對性的進行了方案的選擇與優(yōu)化，也了解了有關(guān)差速器與驅(qū)動半軸的設(shè)計方法。設(shè)計方案的過程中，需要在不同類型的主減速器中進行對比，確定相應(yīng)的齒輪傳動比，并進行疲勞強度的計算校核。近些年來，汽車行業(yè)的發(fā)展可謂是日新月異，從引進國外汽車到自主研發(fā)國產(chǎn)汽車，已經(jīng)有了相當(dāng)大的進步。在

10、主減速器的制造過程中，我們需要著重與對扭矩的傳輸能力以及工作時的機械效率。雙曲面齒輪在現(xiàn)代汽車行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，這對于主減速器的設(shè)計具有重要意義。消除噪聲這一性能也逐漸成為一種關(guān)鍵指標(biāo)，磨齒齒輪工藝可以較好的做到這一點，并且能獲得比較符合要求的精度。1.2整體方案設(shè)計汽車主減速器的結(jié)構(gòu)型式繁多，然而齒輪的類型與位置，是決定使用哪種主減速器的重要依據(jù)，選擇不同的安置位置與減速型式是達(dá)到不同工作要求的主要方案。所以，根據(jù)已知一系列規(guī)則，可以得到一些設(shè)計的基本要求：1）首先，為需要設(shè)計的汽車擇取一個合適的主減速比。主減速比對汽車的動力性有重要的作用，能使汽車在不同的條件下保證較高的燃油經(jīng)濟性；2）

11、其次，還需要設(shè)計有適合的強度和剛度。 汽車運動時會承受汽車與路面之間和整個車架之間的各類力和力矩，需要一定的剛度與強度來保證汽車的正常行駛；3）正常路面行駛時，驅(qū)動橋的零部件在強度與剛度滿足的條件下，能夠有一定工作載荷，這時的使用壽命也可以滿足需求。當(dāng)沖擊載荷較大時，驅(qū)動橋的設(shè)計需要減輕非懸掛質(zhì)量，來使汽車的乘坐更為舒適；4）主減速器的外廓尺寸應(yīng)盡量小，保證離地間隙足夠，使汽車能夠更平穩(wěn)的運行；5）運行過程中齒輪、差速器等一系列傳動件能夠平穩(wěn)工作，最好達(dá)到無噪聲或低噪聲的要求；6）在驅(qū)動橋總成的設(shè)計中，各項零件需要擇取標(biāo)準(zhǔn)的要求，同時，各部件的更換要達(dá)到互相通用的原則；現(xiàn)代化的汽車為了獲得較大

12、驅(qū)動力，都是選用多橋驅(qū)動方式，這樣能夠提升一定的裝載量。經(jīng)常采用的多橋驅(qū)動型式有44、66、88等，在此不一一列舉。多橋驅(qū)動型的汽車，動力傳動給驅(qū)動橋的方式也會有所區(qū)別。其中，最主要就是非貫通式與貫通式。非貫通式的傳動軸數(shù)量較多，相互之間的零件無法通用，所以現(xiàn)代汽車不習(xí)慣采用這樣的方式?，F(xiàn)代多橋驅(qū)動汽車通常都是采用貫通式驅(qū)動橋的布置型式，這樣的驅(qū)動方式傳動軸數(shù)量不多，屬于串聯(lián)布置，相互之間的零件也有一定的通用性，結(jié)構(gòu)制造簡單，易于設(shè)計改造，方便了制造與維修。2主減速器設(shè)計2.1主減速器主要結(jié)構(gòu)型式的分類2.1.1主減速器的分類敘述傳動件是減速器的主要構(gòu)成，而傳動件可以是齒輪或者蝸桿等器件，并與

13、軸承、箱體裝置等組合成主減速器。根據(jù)不同的要求和類型，減速器有多種結(jié)構(gòu)型式。(1)單級主減速器如圖2.1所示為單級主減速器。這樣的主減速器結(jié)構(gòu)相對簡單化，尺寸設(shè)計也較為緊湊，所以設(shè)計制造的成本也較為低廉，一般只用在主減速比較小的汽車中。通常，單級直齒圓柱齒輪為剖分式結(jié)構(gòu)，單級斜齒圓柱齒輪減速器，雙齒面單級主減速器，或者采取兩個螺旋錐齒輪組合。 圖2.1單級減速主減速器 圖2.2雙級減速主減速器(2)雙級主減速器如上圖所示就是一種雙級主減速器。兩級展開式圓柱齒輪減速器，由兩級齒輪減速器組成，電動機直接固定在減速器殼體上，輸入軸就是電動機軸，這種減速器質(zhì)量偏大，結(jié)構(gòu)也顯得復(fù)雜化，因此這樣的結(jié)構(gòu)型式

14、只適合于主減速比較大的重型汽車上，所以本車不采用。(3)雙速主減速器雙速主減速器在使用是常常伴隨的承載校核比較大，也適合于重型車，所以本次設(shè)計中不適于采取。(4)貫通式主減速器貫通式主減速器的使用情況出現(xiàn)在多橋驅(qū)動車，對于本次設(shè)計采取的單橋驅(qū)動不適用，所以在此也不采用。(5)主減速器附輪邊減速器 主減速器附輪邊減速器應(yīng)用于大型工程等所用的重型汽車，本車不能采用。所以，在本次設(shè)計中，采用單級主減速器。2.1.2主減速器的齒輪類型選擇在現(xiàn)代汽車驅(qū)動橋上，螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪這兩種是采用的最為廣泛的主減速器齒輪。然而，蝸桿傳動時傳動比很大，比較重型的汽車上可以使用，這樣的減速器使用范圍比較狹隘。先

15、參考下列的各項齒輪類型：螺旋錐齒輪 雙曲面齒輪 圓柱齒輪傳動 蝸桿傳動圖 通常主減速器的齒輪類型（1）螺旋錐齒輪螺旋錐齒輪通常分為兩種，大輪線與小輪線相交的是弧齒錐齒輪，大輪線和小輪線有一定位置距離的是準(zhǔn)雙曲面螺旋錐齒輪，然而主、從動齒輪軸線都能相交于一點。通常在汽車的驅(qū)動橋上，主減速齒輪副都采用90的交角，按齒輪的齒長方向分為直齒輪和曲線齒輪。螺旋錐齒輪的端面受到角度的影響，就有可能會出現(xiàn)重疊的現(xiàn)象，這時候就需要齒輪同時嚙合，且至少要有兩對齒輪。但是，此時齒輪需要承受的載荷會比較大，輪齒的傳動形式是由輪齒的一端較為平穩(wěn)的轉(zhuǎn)向另一端，不會同時嚙合，能夠有較小的噪聲和振動，工作時比較平穩(wěn)。 （2

16、）雙曲面齒輪雙曲面齒輪是軸線偏置的錐齒輪，而主動齒輪軸線和從動齒輪軸線在空間交叉，通常也是90。偏移距是雙曲面齒輪的重要定義，有上偏置和下偏置，當(dāng)主動齒輪的軸和從動齒輪之間有偏差的時候，它們兩個方向之間有相對距離，這個距離就叫做偏移距。偏移距離較大的時候，齒輪之間可以互相通過，通過添加支承，能夠提升支承性能并且能保護齒輪的使用。由于雙曲面齒輪的主動齒輪螺旋角比從動齒輪的螺旋角要大，所以，雙曲面?zhèn)鲃育X輪副的端面模數(shù)或端面周節(jié)是不一樣的。雙曲面齒輪傳動系統(tǒng)比螺旋錐齒輪傳動系統(tǒng)更優(yōu)異，表現(xiàn)在強度和剛度上，與偏移距也有很大關(guān)系。一般情況下，雙曲面齒輪的傳動性能相比較于其他的會顯得很平穩(wěn)，并且嚙合齒數(shù)變

17、多，使得強度也會得到提高，所以 ，雙曲面齒輪在汽車后橋總成開發(fā)中的重要性越來越受到開發(fā)組的重視， 而且雙曲面齒輪的偏移距對于汽車的總布局還更方便。（3）圓柱齒輪傳動圓柱齒輪傳動按不同形式區(qū)分有直齒、斜齒和人字齒圓柱齒輪傳動，大多數(shù)情況選用斜齒輪，多用于前驅(qū)動類型的汽車驅(qū)動橋，本次設(shè)計不予采用。（4） 蝸桿傳動 蝸桿傳動相對于錐齒輪以及其它齒輪也有很多優(yōu)點： 蝸桿傳動適應(yīng)很多不同的轉(zhuǎn)速，應(yīng)用的條件也廣泛，而且在很多轉(zhuǎn)速環(huán)境下都運轉(zhuǎn)的很平穩(wěn)，噪聲很低。蝸桿傳動適用于貫通式多橋驅(qū)動的布置型式，同時方便于汽車的總體布置，能夠運作的傳動比較大，能傳遞較大的載荷，壽命也相對較長。制作要求高，所以成本也高，

18、傳動效率卻不高，所以不適用于本次設(shè)計。本次設(shè)計的車型屬于輕型車，為了能夠增大一定的離地間隙，保證足夠的傳動比，這時可以設(shè)立傳動比大于5，因此，螺旋錐齒輪就不適合本次設(shè)計，并結(jié)合以上不同齒形的優(yōu)缺點，所以我選擇這次采用的主減速器為雙曲面齒輪。主減速器主動錐齒輪的支承形式在本次對于減速器的選擇中，主動齒輪的各項參數(shù)對于整個設(shè)計尤為重要。然而，錐齒輪的支承型式在選擇上也有一定的方法。先從資料上查閱，通常的支承型式有懸臂式和跨置式，在此，要根據(jù)具體情形選擇。 （1）懸臂式 圖2.1.3 懸臂式支承型式如圖2.1.3所示，此圖描繪的是懸臂式支承的簡圖。圖中，懸臂長度為a，支承距離為b，兩者滿足的形式應(yīng)當(dāng)

19、是，并且支承距離要大于齒輪節(jié)圓直徑的，支承剛度的要求也與支承距離和懸臂長度以及配合緊度有關(guān)。懸臂式支承的結(jié)構(gòu)相對簡單，但是支承剛度不足，通常會用在傳遞力矩小的車型上。（2）跨置式如圖2.1.4所示，圖示為跨置式支承，顧名思義為前后兩端有軸承來支承作用，這樣能使得跨置式支承的支承剛度加大，相比于懸臂式支承型式，齒輪的承載能力有所提高，對齒輪變形也起到一定的減小作用。 跨置式支承型式因此，跨置式支承經(jīng)常用于載重較大的重型汽車，并且成本較高，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對于小型車很不實用。本次的設(shè)計則選取懸臂式結(jié)構(gòu)，減輕質(zhì)量，簡化結(jié)構(gòu)，減少成本。主減速器從動齒輪的支承型式及安置方法 圖2.1.5 從動雙曲面齒輪的

20、支承型式主減速器的從動齒輪的支承型式也是重要的一方面。圖中c與d的距離在一定程度上決定了從動齒輪的支承剛度。另外，選擇一種適合的從動齒輪軸承型式也能從一方面影響支承剛度，或者選擇不同的支承載荷。可以采取縮小支撐件之間距離來一定量的增加支承剛度；或者減小c+d的尺寸，也能增加一定支承剛度。從動雙曲面齒輪的支撐軸兩端大多采用圓錐滾子軸承，可以減少摩擦力。由于球類圓錐滾子能夠自動調(diào)位，對軸的歪斜不能很好地辨別，所以要保證主減速器從動齒輪軸承的尺寸。綜上原因，本次設(shè)計不宜選用向心球軸承設(shè)計，而是采用圓錐滾子軸承，用螺栓將差速器與之殼突緣連接。 2.2主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計計算主減速器計算載荷的確

21、定1)、計算轉(zhuǎn)矩時，需要知道發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩和最低檔位的傳動比，從而能夠確定從動錐齒輪的轉(zhuǎn)矩。 (2-1) 式中: 表示主減速器從動錐齒輪與發(fā)動機之間的最低檔傳送比，本 次設(shè)計中取表示輸出最大轉(zhuǎn)矩（發(fā)動機），本次取值；表示傳動系統(tǒng)中的傳動效率，本次設(shè)計取值；表示設(shè)計汽車的驅(qū)動橋數(shù)目，取1；表示超載系數(shù)，載重汽車、越野型汽車等汽車取，而當(dāng)性能系數(shù)時可取。在此由以上各參數(shù)可求 (2-3)2)、 從動錐齒輪轉(zhuǎn)矩的計算是根據(jù)驅(qū)動輪打滑轉(zhuǎn)矩的數(shù)值 2-4）式中 : G2表示汽車承載最大重量的時候驅(qū)動橋給地面的最大負(fù)荷，單位為N；假設(shè)值為；表示汽車輪胎相對地面的附著系數(shù)，對于有防滑而且相對比較寬的汽車輪胎

22、??；本次設(shè)計取值；表示汽車的滾動半徑，單位為；本次設(shè)計中選取的半徑為；、表示主減速器從動齒輪與驅(qū)動輪的傳動效率；表示主減速器從動齒輪與驅(qū)動輪的減速比；本次設(shè)計的取值為，；所以得到： 3）、 從上述計算可以求得計算載荷，沒有加上疲勞損壞的計算，最大轉(zhuǎn)矩不能代表現(xiàn)實持續(xù)轉(zhuǎn)矩。對于現(xiàn)在的汽車來說，需要計算主減速器從動齒輪的平均計算轉(zhuǎn)矩(Nm)： (2-5) 式中：表示設(shè)計汽車的全載重量，；本次設(shè)計取值；表示牽引車的全載重量，但是只使用在牽引車上；表示汽車行駛時對路面的滾動受到的阻力系數(shù)，一般按車型選擇，普通汽車計算??；本次設(shè)計中取值；表示設(shè)計汽車的爬坡能力系數(shù)（在正常使用情況）。根據(jù)不同車型的取值，

23、輕型汽車取值，較重型汽車取值，本次設(shè)計時?。槐硎酒嚨脑O(shè)計性能系數(shù)，本次取值為0；，見上式的說明。所以 2.2.2主減速器齒輪基本參數(shù)的選擇（1）主減速器齒數(shù)計算在單級主減速器運作中，數(shù)值較大的時候需要對主動齒輪的齒數(shù)取盡量小的數(shù)值，滿足驅(qū)動橋離地間隙的要求。當(dāng)時，最小取值可以取大于5，能夠提高抗疲勞強度，并且使得齒輪嚙合更加平穩(wěn)。但是當(dāng)，驅(qū)動橋的離地間隙不能得到滿足，主動、從動齒輪的數(shù)量較多，同時避免之間有公約數(shù)，齒數(shù)的和需要大于40，達(dá)到磨合均勻的目的。 本次設(shè)計的主減速比較小，為所以，相對的（2）對于分度圓直徑的計算在從動錐齒輪上有公式可得式中：表示從動錐齒輪節(jié)圓的直徑，單位為；表示從動

24、齒輪的直徑系數(shù)，；表示計算轉(zhuǎn)矩，單位是； 選取和中相對小的值。 初選值 （3） 對于齒輪端面模數(shù)的計算d2選定后，可算出，參考書本后，可取故選 ， 校核 是否合適，其中式中：表示計算轉(zhuǎn)矩，單位為；為表示模數(shù)系數(shù)，可以取。故得 因此能夠滿足計算校核（4）、從動齒輪齒面寬 對于雙曲面齒輪從動齒輪齒面寬計算為：（5）、雙曲面齒輪的偏移距計算 在一般情況下，不同的車型的值不應(yīng)該超從動齒輪節(jié)錐距的40%，或接近于的20%。故可以計算出偏移距 故初取得到偏移距數(shù)值（6）、中點螺旋角的計算 在雙曲面齒輪中，偏移距E會使得主動齒輪與從動齒輪的中點螺旋角有偏差，導(dǎo)致主動齒輪的偏移距大于從動齒輪的偏移距。但是，考

25、慮到齒面重疊系數(shù)的影響，應(yīng)當(dāng)選取足夠大的螺旋角，使其能滿足。并且，螺旋角選取過大時，會使得軸向力也變大，所以要取值準(zhǔn)確，本次設(shè)計中， 主減速器弧齒錐齒輪的螺旋角的平均值也取為。（7）、螺旋方向選擇 主減速器中，主動錐齒輪與從動錐齒輪的螺旋方向是完全相反的。然而在變速器前進時，齒輪的旋轉(zhuǎn)方向會受到軸向力的影響。為了防止齒輪被卡住受到損壞，可以將主動錐齒輪軸向力改變出錐頂方向，選擇主動錐齒輪左旋，使汽車在前進時錐頂逆時針運動，從動錐齒輪向右旋轉(zhuǎn)。 （8）、法向壓力角的選擇參照手冊選用或者的法向壓力角。2.2.3主減速器準(zhǔn)雙曲面圓錐齒輪的集合計算 綜合計算后，能得到的參數(shù)如下表：序號名稱代號數(shù)值說明

26、1小齒輪的齒數(shù)選擇2大齒輪的齒數(shù)選擇34大齒輪齒面寬距B2265小齒輪軸線偏移距E306大齒輪分度圓直徑1707刀盤名義半徑628小齒輪螺旋角50.59正切值1.21310初選大輪分度錐角余切值0.29311的正弦值0.96012大齒輪在齒面寬中點處的分度圓半徑72.52013大、小輪螺旋角的正弦值0.39714的余弦值0.91815初定小輪擴大系數(shù)1.31516小輪中點分度圓半徑換算值17.68817初定小輪中點分度圓半徑23.26018輪齒收縮系數(shù)；當(dāng)時，；當(dāng)時，1.2619近似計算公法線 K1K2在大輪軸線上的投影281.00720大輪軸線在小輪回轉(zhuǎn)平面內(nèi)偏置角正切0.10721角余弦值

27、1.05222正弦值0.10223大輪軸線在小輪回轉(zhuǎn)平面內(nèi)偏置角5.61224初算大輪回轉(zhuǎn)平面內(nèi)偏置角正弦0.38125角正切0.41226初算小輪分錐角正切0.24827角余弦0.97128第一次校正螺旋角差值的正弦0.39229角余弦0.92030第一次校正螺旋角正切1.00831擴大系數(shù)的修正量0.11532大輪擴大系數(shù)的修正量的換算值KH0.02833校正后大輪偏置角的正弦值0.37834正切0.40835校正后小輪偏置角的正切值0.25036小齒輪節(jié)錐角14.15437角的余弦0.97038第二次校正螺旋角差值的正弦0.37339值21.91340的余弦0.92741第二次校正螺旋角

28、差值的正弦1.21242小齒輪中點螺旋角值，應(yīng)與（8）項的預(yù)選值非常接近50.49543的余弦0.63644確定大輪螺旋角28.58145的余弦0.87846的正切0.54447大輪分錐角的余切0.26948大齒輪節(jié)錐角74.90049的正弦0.96550的余弦0.26051B1c24.48852B2c293.60153兩背錐之和B12318.08954大輪錐距在螺旋線中點切線方向上投影T269.56555小輪錐距在螺旋線中點切線方向上投影T162.23156極限齒形角正切負(fù)值0.11857極限齒形角負(fù)值6.73858的余弦0.99359BG10.005860BG1 0.00021961BG2

29、4329.17962BG30.0016963BG40.0077664BG5 86.03965齒線曲率半徑86.63766比較與比較值0.73267A670.058668A68A871.2760.24269A691.02470R圓心至軸線交叉點的距離23.64271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-3.005972在節(jié)平面內(nèi)大齒輪面寬中點錐距79.21973大齒輪節(jié)錐距93.21874大錐輪上齒寬之半13.999375：大齒輪在齒面寬度中點處的工作齒高；：齒高系數(shù)，0K76A760.65677A770.443在

30、本次設(shè)計中，取下偏移主動齒輪為左旋，從動齒輪為右旋2.3主減速器準(zhǔn)雙曲面圓錐齒輪的強度計算以上的表格里，我進行了主減速器齒輪各項參數(shù)的選擇，現(xiàn)在，需要開始進行本次設(shè)計中齒輪強度的校核計算。齒輪強度的計算決定了齒輪的使用壽命，能夠使主減速器更可靠地進行工作。同時，也需要了解主減速器工作工程中齒輪會受到的破壞原因以及影響因素。1齒輪常見的損壞原因、計算使用壽命由于齒輪設(shè)計或使用不當(dāng)?shù)仍?，造成齒輪輪齒磨損折斷、齒面磨損點蝕失效剝落、齒面塑性失效、齒面膠合、齒面斷裂等常見的損壞形式。所以，需要分析這幾種損壞的原因和影響因素： （1）輪齒折斷齒輪的輪齒折斷分為疲勞折斷和過載折斷；疲勞折斷表現(xiàn)在斷口呈現(xiàn)

31、疲勞特征，當(dāng)載荷較大時，且長時間變換不停，輪齒彎曲應(yīng)力也變換，輪齒根部開始產(chǎn)生裂紋，并且不斷擴大，直至齒輪部分?jǐn)嗟?。裂紋端面經(jīng)過摩擦之后形成的端面區(qū)域會顯得光亮，這就是疲勞折斷的一個重要特征。過載折斷表現(xiàn)在斷口較為粗糙，一般由于齒輪材料的熱處理工序不合格，齒輪工作的載荷超過齒輪彎曲強度的最高承受范圍，彎曲應(yīng)力較大處而彎曲強度不足就會導(dǎo)致斷口，多表現(xiàn)為一次性折斷，一般過載折斷的端面是粗糙的新端面。以上兩種齒輪折斷方式可以通過簡易的振動檢測儀器來簡單的檢測齒輪的振動信號，則能判斷齒輪的壽命情況。因此，如果能夠增強齒輪的彎曲強度，并修改或選擇適當(dāng)?shù)膮?shù)要求，例如齒輪的模數(shù)、壓力角等，就可以盡量減少齒

32、輪折斷的可能性。（2）齒面磨損點蝕剝落 相比于輪齒折斷，齒輪的齒面磨損點蝕剝落才是使齒輪報廢的真正原因。齒輪的點蝕現(xiàn)象是由于各個輪齒的表面受到重壓接觸，并且經(jīng)過長期的運轉(zhuǎn)之后，齒面接觸疲勞損壞，在齒輪的表面形成了點狀的小坑，從單個小區(qū)域的輪齒會影響到更大的區(qū)域，甚至?xí)鹪肼暋ａ槍@種現(xiàn)象所采取的有效措施有兩種，一個是增強齒輪表面的潤滑程度，還有就是減小輪齒齒面的壓力。齒面剝落現(xiàn)象主要是由于齒輪的表面層太薄且過于脆弱，在沿著齒面寬方向發(fā)生點蝕現(xiàn)象，并由此形成較深的凹坑，以至于齒輪表面陷下去甚至剝落，可以采取加強齒輪表面強度、增強心部硬度、選取較好的熱處理反應(yīng)。 （3）齒面膠合現(xiàn)象齒面膠合是一種

33、發(fā)生在輪齒齒頂部的損壞現(xiàn)象，發(fā)生的環(huán)境為高壓或者摩擦產(chǎn)生的局部高溫，金屬被高溫高壓從金屬表面撕裂下來，致使齒輪表面磨損損壞?？梢圆扇√岣啐X輪表面潤滑度的方法來解決這一問題，在一定程度上能減少齒面膠合的現(xiàn)象。 （4）齒面磨損現(xiàn)象齒面磨損是一種發(fā)生齒輪各種輪齒表面互相摩擦的損壞現(xiàn)象，通常的輪齒面磨損是不可避免的，但是由于工作環(huán)境的問題，摻雜入齒輪工件里的比較堅硬雜物時，會造成齒面的不正常磨損，這是輪齒工作是應(yīng)該盡量避免的。所以對于主減速器的運作，需要定時定期的進行清洗并更換所需的潤滑油來保證潤滑程度。對于現(xiàn)代汽車來說，汽車驅(qū)動橋的載荷屬于交變負(fù)載和，所以各個汽車公司針對汽車行駛的路程要求會作出定期

34、的更換修理方案，以防止汽車主減速器里的工件循環(huán)次數(shù)過多造成嚴(yán)重的損壞。2.通過以往的各項實踐，可以知道，汽車主減速器齒輪的疲勞壽命與汽車的最大持續(xù)載荷有很重要的關(guān)系，而汽車的最大持續(xù)載荷表現(xiàn)于平均計算轉(zhuǎn)矩。同時，汽車驅(qū)動橋的最大輸出轉(zhuǎn)矩和最大附著轉(zhuǎn)矩不是汽車行駛中的持續(xù)載荷。 軸向力A主動齒輪A=從動齒輪A= 徑向力R主動齒輪R=從動齒輪R=2.3.1對主減速器雙曲面齒輪進行強度計算（1） 計算單位齒長圓周力 單位齒長圓周力一定程度決定了齒輪表面的耐磨性 通過公式 (2.6)式中： 表示每個齒輪單位上的圓周力，單位表示； 表示從動齒輪輪齒的齒面寬距，在這項公式里取值由此，我能得到公式的計算 （

35、2.7)式中： 表示汽車發(fā)動機最大輸出轉(zhuǎn)矩，本次設(shè)計取值；表示汽車的傳動比，主要為變速器，在這項公式里取值；表示主減速器的主動齒輪的 節(jié)圓直徑，本次設(shè)計取值；由公式（2.7）計算可得：經(jīng)過驗算，上述所求數(shù)據(jù)都滿足了現(xiàn)代汽車設(shè)計中材料加工工藝的要求，數(shù)值均可用。（2）主減速器輪齒對于彎曲強度的計算方法 經(jīng)過資料查閱，可以得到公式： （2.8）式中：表示所需計算齒輪的轉(zhuǎn)矩，,；表示超載系數(shù)；本次設(shè)計中取值；表示尺寸系數(shù)； 當(dāng)時，在本次設(shè)計中表示載荷分配系數(shù)，與支承型式有關(guān)，當(dāng)支承剛度大的時候取值；表示主減速器齒輪質(zhì)量系數(shù)，在該公式中取值；表示所需計算齒輪的齒面寬，在該公式中取值；表示所需計算齒輪的

36、齒數(shù)，在該公式中??；表示計算的端面模，在該公式中??；表示計算彎曲應(yīng)力時應(yīng)考慮的綜合系數(shù)； 計算時參照圖2.10，考慮各項因素對本次計算的影響，可以取圖2.10 參考值彎曲綜合系數(shù)按，可以按照公式： 按，可得：所以，可以知道，本次設(shè)計的主減速器齒輪符合要求。 (3) 接下來需要考慮對表面接觸強度的計算： 首先，齒面接觸應(yīng)力可以按公式計算 (2.11)式中：表示主減速器主動齒輪在公式中選得計算轉(zhuǎn)矩；表示材料的彈性系數(shù)，按照公式所選；，在上一節(jié)有說明；表示錐齒輪尺寸系數(shù)，按公式要求選值；表示錐齒輪表面質(zhì)量系數(shù)，本次設(shè)計中取值；表示計算接觸應(yīng)力的綜合系數(shù)，兵考慮齒面的綜合影響，按圖2.11選取；圖2.

37、11 接觸計算用綜合系數(shù)按計算：按計算：2.3.2 主減速器齒輪的材料及熱處理 在上述過程中，對傳動系齒輪進行了強度的校核，分析了齒輪損壞的原因，所以針對驅(qū)動橋主減速器工作的特點，我們需要對驅(qū)動橋齒輪的材料選取有一定的要求，并且注重對其熱處理的過程。 1、齒輪的輪齒設(shè)計有高硬度、高耐磨性的特點，能夠適應(yīng)較大的疲勞彎曲強度和接觸疲勞強度； 2、設(shè)計齒輪輪齒心部時需要增加韌性，能夠抵擋沖擊載荷，有效的避免齒輪的折斷； 3、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本，對于生產(chǎn)過程中的熱處理制造工藝需要容易控制，提升性能； 4、需要合理的選擇齒輪制造材料的合金元素。 現(xiàn)代汽車制造業(yè)中，滲碳合金鋼是用來制造主減速器中各

38、種錐齒輪的主要材料，采用的鋼為20CrMnTi，在經(jīng)過滲碳、淬火、回火等熱處理工藝制造后，能使硬度達(dá)到5864HRC；而芯部硬度較低，端面模數(shù)時，為3245HRC。 新齒輪進行運作時，可以在熱處理工藝后進行表面鍍層處理，來防止新齒輪產(chǎn)生損傷；并且通過進行滲硫處理，能夠提高新齒輪的耐磨性，再經(jīng)過潤滑處理，可以預(yù)防齒輪的變形、膠合與卡死現(xiàn)象。2.4主減速器軸承的計算2.4.1計算轉(zhuǎn)矩的確定在汽車正常行駛時，發(fā)動機并不是全程出于最大轉(zhuǎn)矩的狀態(tài)，所以工作轉(zhuǎn)矩一直在變化，而且，軸承的疲勞損壞需要按當(dāng)量轉(zhuǎn)矩計算，由此可得： （2.12) 式中：表示發(fā)動機工作時的最大轉(zhuǎn)矩，在此??；，表示變速器在每個檔位時使

39、用率，可參考選??；，表示變速器每個檔位的的傳動比；，表示變速器在每個檔位時發(fā)動機的利用率。經(jīng)計算計算主動齒輪 齒寬中點處的分度圓直徑2.4.2齒寬中點處的圓周力 (2.13)式中： 表示作用在該齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩；表示該齒輪的齒面寬中點處的分度圓直徑。按(2.13)計算主減速器主動錐齒輪齒寬中點處的圓周力 2.4.3雙曲面齒輪所受的軸向力和徑向力圖2.12 主動錐齒輪齒面的受力圖如圖2.12所示，這是主動錐齒輪齒面的受力圖，圖中反映出了力與、與之間的位置關(guān)系；從頂部方向看，旋轉(zhuǎn)方向為逆時針。這樣就有：（2.15）（2.16）（2.17）于是，作用在主動錐齒輪齒面上的軸向力A和徑向力R分別為（2.

40、18）（2.19）由式可計算由式可計算2.4.4主減速器軸承載荷的計算及軸承的選擇由上式可以知道，上述所求的軸向力就是軸向載荷，同時需要考慮派生軸向力的影響?，F(xiàn)在需要計算軸承的徑向載荷。本次設(shè)計采用的懸臂式主動錐齒輪的軸承載荷，如下圖：圖2.13 主減速器軸承的布置尺寸(1)對主動齒輪軸承的計算初選 ， 所以，能計算出軸承A，B的徑向載荷（2.21）（2.22）已知 ，, 所以由式（2.21）和（2.22）得: 軸承A的徑向力 軸承B的徑向力軸承A，B的徑向載荷分別為對于軸承A，所承受的當(dāng)量動載荷 Q表示當(dāng)量動載荷 X表示徑向系數(shù) Y表示軸向系數(shù)所以，所以根據(jù)公式： (2.23)式中: 表示溫

41、度系數(shù)，本次取值；表示載荷系數(shù)，本次取值；表示壽命指數(shù)，本次取值；在此，驅(qū)動橋在汽車每次十萬公里檢修一次，并且計算主動錐齒輪軸承轉(zhuǎn)速為 (2.24)式中： 表示輪胎的滾動半徑，本次取值為；表示軸承的計算轉(zhuǎn)速；表示汽車的平均行駛速度，單位為；本次取值為；綜合上式，可得由此也可以對額定軸承壽命進行計算： h (2.25) 式中: 表示軸承的計算轉(zhuǎn)速，單位為軸承A的使用壽命代入公式(2.23)得經(jīng)過查閱資料，本次設(shè)計的軸承A選取 32307 GB/T 297-94型號。同樣地，我們可以對軸承B進行相同的計算：根據(jù)公式(2.23)得 對于軸承B選取 30208 GB/T 297-94型號。（2）對于從

42、動齒輪軸承的計算與選擇初選, 從動齒輪軸向力的計算(2.26)表示從動齒輪中點螺旋角，本次取值；表示從動齒輪的根錐角，其值為； 從動齒輪徑向力的計算 從動輪齒寬中點處分度圓直徑的計算 對于軸承C 徑向力 (2.27)軸向力當(dāng)量動載荷 其中此時， 所以。根據(jù)公式(2-22)得： 求得 經(jīng)查資料，選取圓錐滾子軸承。對于軸承D,徑向力的計算 (2.28)軸向力計算當(dāng)量動載荷 此時, 所以由公式(2.22)得 求得經(jīng)查資料，軸承D圓錐滾子軸承。2.5本章小結(jié)通過在圖書館查閱書籍，我簡單的知道主減速器的構(gòu)造型式、分法種類，并以此確定本次設(shè)計采用的單級主減速器；然而對于主減速器齒輪的分類也進行了了解，對于

43、齒輪的選用經(jīng)過了詳細(xì)的計算以及校核，最終選用出雙曲面齒輪。最后，再對于軸承的選用也進行了一些了解，通過學(xué)習(xí)書上的知識，對其進行選擇并且校核。在這一章節(jié)，對主減速器的形成有了比較深入的認(rèn)識，也為了下一環(huán)節(jié)的順利開展有了一個良好的開頭。3 差速器設(shè)計3.1差速器結(jié)構(gòu)形式的選擇為了滿足汽車在行駛時符合動力要求，我們需要在驅(qū)動輪上裝有輪間差速器，使得兩側(cè)的車輪在運動距離不相等時能有滿足要求的不相等旋轉(zhuǎn)角速度，這樣的裝置，能夠有效地防止汽車輪胎的磨損消耗以及在路面行駛過程中的滑移現(xiàn)象。 通過查閱資料，先了解差速器的幾種不同形式。（1）對稱式圓錐行星齒輪差速器圖3.1 普通的對稱式圓錐行星齒輪差速器如圖3

44、.1，這是一個較為普通的對稱式圓錐行星齒輪差速器，圖中顯示有兩個差速器外殼，兩個半軸齒輪以及四個行星齒輪，并且組成行星齒輪軸。需要注意的是，差速器的安裝過程需要同時兼顧主、從動齒輪的位置限制。（2）強制鎖止式防滑差速器圖3.2 強制鎖止式防滑差速器如上圖3.2，這是一種強制鎖止式防滑差速器，它是在普通的圓錐齒輪差速器上添加安裝差速鎖而形成，能在特殊的情況下將差速器鎖住，比如路面轉(zhuǎn)彎較為困難、載荷較大時。（3）自鎖式差速器自鎖式差速器是一種有上述兩種差速器演變創(chuàng)新而來的新型差速器，能夠克服上述兩種的缺點，并且自鎖式差速器種類多，能夠適用于多種情況。但是本次設(shè)計中不需采用。為了節(jié)約成本，我們采用價

45、格略便宜的對稱式圓錐行星齒輪差速器。3.2對稱式圓錐行星齒輪差速器的設(shè)計3.2.1差速器齒輪的基本參數(shù)的選擇（1）對行星齒輪數(shù)目的選擇 本次設(shè)計中初選為4個行星齒輪，符合原則。（2）對行星齒輪球面半徑的計算確定 通過書籍知識，我知道了差速器的強度跟差速器的尺寸結(jié)構(gòu)有一定的關(guān)系，所以，行星齒輪的球面半徑就顯得尤為，同時，也作為行星齒輪的安裝尺寸。 經(jīng)過查閱資料，可以得到球面半徑的計算公式： 單位(3.1)式中：表示行星齒輪球面半徑系數(shù)，在本次設(shè)計中取值；表示主減速器計算轉(zhuǎn)矩，單位為；由公式可以計算 ，所以可以將節(jié)錐距初選為。（3） 對于半軸齒輪的選擇通過計算，我們設(shè)計的行星齒輪需要較高的強度，而

46、半軸齒輪需要與行星齒輪同時保證嚙合，所以，它們的裝配關(guān)系需要得到很好的考證。為了達(dá)到這樣地目的，半軸齒輪的齒數(shù)也有的一定的規(guī)范，左右兩個半軸齒輪的齒數(shù)、的和可以被行星齒輪數(shù)整除。所以，有了如下安裝條件：（3.2）式中：，分別表示左右半軸齒輪的齒數(shù)，同時，=；表示行星齒輪的數(shù)目；表示結(jié)果為整數(shù)。本次設(shè)計中， ，經(jīng)計算，滿足條件。（4）計算圓錐齒輪模數(shù)以及半軸齒輪節(jié)圓的直徑查資料，可得，先求行星齒輪與半軸齒輪的節(jié)錐角， 再通過上式結(jié)果，計算圓錐齒輪的大端端面模數(shù)得（5）對于壓力角的計算一般情況下，差速器齒輪的壓力角選值為，并且選擇齒高系數(shù)為。（6）對于行星齒輪安裝孔的計算對于行星齒輪的安裝孔，需要

47、計算其直徑與深度：在本次設(shè)計中，?。?.3） 在以上式中：表示差速器運動轉(zhuǎn)矩，單位為， 本次設(shè)計取值表示行星齒輪的數(shù)值，本次設(shè)計為4表示錐頂?shù)叫行驱X輪的支承面中點的距離 ；表示支承面的許用擠壓應(yīng)力，本次設(shè)計中取值根據(jù)上式所以本次取值3.2.2差速器齒輪的強度計算在上一章節(jié)中，已經(jīng)對主減速器齒輪進行了強度校核，所以，在本章節(jié)里，我們同樣對差速器進行強度的計算。首先輪齒彎曲強度計算= 單位為(3.6) 在上式中：表示差速器行星齒輪與半軸齒輪之間轉(zhuǎn)矩，本次??；表示差速器的行星齒輪數(shù)；表示半軸齒輪的齒數(shù)；、見上一章說明；表示計算彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)，經(jīng)查可知根據(jù)式(3.6)可以計算:所以，經(jīng)過檢驗，差

48、速器的齒輪滿足強度要求。圖3.2 彎曲計算用綜合系數(shù)3.3本章小結(jié)在這一章節(jié)里，通過在圖書館查閱資料，了解了差速器的形成原理，對其構(gòu)造有了基本了解。在設(shè)計差速器的過程中，學(xué)會了對差速器型式的選擇，并采用成本較低的對稱式圓錐行星齒輪差速器，也是設(shè)計的內(nèi)容顯得簡單易懂，并且對差速器進行了設(shè)計計算與校核，聯(lián)系課本知識，學(xué)到了很多新的知識。4驅(qū)動半軸的設(shè)計4.1半軸結(jié)構(gòu)形式的選擇驅(qū)動半軸是本次設(shè)計最后需要考慮并且設(shè)計好的裝置。驅(qū)動半軸作為傳動系的重要組成，傳動動力到車輪，并且連接了差速器與車輪。經(jīng)過查閱資料，了解到驅(qū)動半軸的分類情況：（1）半浮式半軸圖4.1 半浮式半軸半浮式半軸的特點是在傳遞轉(zhuǎn)矩的時候也承受一定量的彎矩。其中的載荷種類較多，但是結(jié)構(gòu)較為簡單、制造成本也較低，比較適合普通的輕型轎車。（2）3/4浮式半軸圖4.2 3/4浮式半軸上圖是3/4浮式半軸，也是屬于在傳遞動力的同時承受部分彎矩，彎矩由半軸和半軸套管共同承受。但是，這樣的半軸還有一定的劣勢，并不能廣泛使用。 （3）全浮式半軸圖4.3 全浮式半軸上圖是一種全浮式半軸，理論上，全浮式半軸是不能承受彎矩的，因為這樣的橋殼無法承受，只能承受轉(zhuǎn)矩。但是實際操作的情