差速器計(jì)算部分

06091606趙貴權(quán)7、G178kw/6000rmpFF橫置條件：(1)假設(shè)地面的附著系數(shù)足夠大；(2)發(fā)動(dòng)機(jī)到主傳動(dòng)主動(dòng)齒輪的傳動(dòng)系數(shù)；(3)車速度允許誤差為±3%；(4)工作情況：每天工作16小時(shí)，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn);(5)工作環(huán)境：濕度和粉塵含量設(shè)為正常狀況，環(huán)境最高溫度為30度；(6)要求齒輪使用壽命為17年〔每年按300天計(jì),每天平均十小時(shí)〕；(7)生產(chǎn)批量：中等；(8)半軸齒輪，行星齒輪齒數(shù)，可參考同類車型選定，也可自己設(shè)計(jì)；(9)差速器轉(zhuǎn)矩比------1.4之間選取；(10)平安系數(shù)為n=1.2-----1.35之間選取；〔11〕主傳動(dòng)比3.2-3.8選?。辉诖巳?.8；(12)其余參數(shù)查相關(guān)手冊(cè)；第一章主減速器齒輪設(shè)計(jì)1主減速器齒輪主要參數(shù)的選擇主減速器齒輪的主要參數(shù)有主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)和、從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑和端面模數(shù)主、從動(dòng)錐齒輪齒面寬等?！?〕選定主減速器從動(dòng)齒輪類型、精度及其材料1〕類型:根據(jù)題目要求選用單級(jí)主減速器從動(dòng)齒輪選用標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪，有較大的沖擊載荷故加工成齒面。2)精度等級(jí)：家用轎車屬于輕型轎車，應(yīng)選用7級(jí)精度。材料：驅(qū)動(dòng)橋齒輪的工作條件是相當(dāng)惡劣的，與傳動(dòng)系的其它齒輪相比，具有載荷大，作用時(shí)間長，載荷變化多，帶沖擊等特點(diǎn)。其損壞形式主要有齒輪根部彎曲折斷、齒面疲勞點(diǎn)蝕〔剝落〕、磨損和擦傷等。根據(jù)這些情況，對(duì)于驅(qū)動(dòng)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(qiáng)度和外表接觸疲勞強(qiáng)度，以及較好的齒面耐磨性，故齒外表應(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，防止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(shí)間、減少生產(chǎn)本錢并將低廢品率；④選擇齒輪材料的合金元素時(shí)要適合我國的情況。綜上所述主減速器主動(dòng)齒輪選用滲碳合金鋼制造。在此，齒輪所采用的鋼為20CrMnTi，查表機(jī)械設(shè)計(jì)根底(第五版)表11-1有：熱處理方式：滲碳淬火，其洛式硬度為56~62HRC，接觸疲勞極限1500MPa，彎曲疲勞極限850MPa。〔2〕主減速器主動(dòng)齒輪的支撐方案選擇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)外，與齒輪的支撐剛度也密切相關(guān)。主動(dòng)齒輪的支撐主動(dòng)齒輪的支撐可分為懸臂式支撐〔如圖1-2-1〕和騎馬式支撐〔如圖1-2-2〕兩種。懸臂式支撐結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是在齒輪大端一側(cè)采用較長的軸頸，其上安裝兩個(gè)圓錐滾子軸承。為了減小懸臂長度和增加兩支撐件的距離，以改善支撐剛度，應(yīng)使兩軸承圓錐滾子的大端朝外，使作用在齒輪上離開錐頂?shù)妮S向力由靠近齒輪的軸承承受，而反向軸向力那么由另一軸承承受。為了盡可能地增加支撐剛度，支撐距離應(yīng)大于2.5倍的懸臂長度，且應(yīng)比齒輪節(jié)圓直徑的70%還大，另外靠近齒輪的軸頸應(yīng)不小于懸臂的尺寸。為了方便拆裝，應(yīng)使靠近齒輪的軸承軸頸比另一軸承的支撐軸頸大些?？拷X輪的支撐軸承有時(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。支撐剛度除了與軸承形式、軸頸大小、支撐距離和懸臂長度有關(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)。懸臂式支撐結(jié)構(gòu)簡單，支撐剛度較差，用于傳遞轉(zhuǎn)矩較小的轎車、輕型貨車的單級(jí)主減速器及許多雙級(jí)主減速器中。本設(shè)計(jì)采用騎馬式支撐結(jié)構(gòu)?！?〕主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)和選擇主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)考慮如下因素：對(duì)于單級(jí)主減速器，當(dāng)較大時(shí)，那么應(yīng)盡量使主動(dòng)齒輪的齒數(shù)取值小些，以得到滿意的驅(qū)動(dòng)橋離地間隙。當(dāng)≥6時(shí)，的最小值可取為5，但為了嚙合平穩(wěn)及提高疲勞強(qiáng)度，最好大于5。當(dāng)較小(如=3.5~5)時(shí)，引可取為7~12，但這時(shí)常常會(huì)因主、從動(dòng)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(dòng)齒輪的齒數(shù)，之間應(yīng)防止有公約數(shù)；為了得到理想的齒面重疊系數(shù)，其齒數(shù)之和對(duì)于載貨汽車應(yīng)不少于40，對(duì)于轎車應(yīng)不少于50。根據(jù)以上原那么，查閱相關(guān)資料取：主動(dòng)輪齒數(shù)=17；從動(dòng)輪齒數(shù)=57；主傳動(dòng)比i；齒數(shù)比：u=57/17=3.353；2、總體設(shè)計(jì)〔1〕各參數(shù)確實(shí)定各級(jí)轉(zhuǎn)速：發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速=4500r/min變速箱輸出轉(zhuǎn)速〔主減速器輸入轉(zhuǎn)速〕主減速器輸出轉(zhuǎn)速各級(jí)功率：主減速器主動(dòng)齒輪的功率：發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率：各級(jí)轉(zhuǎn)矩：主動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)矩：〔2〕按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)按機(jī)械設(shè)計(jì)公式〔6-26〕······〔3〕確定公式中各計(jì)算參數(shù)：1〕因載荷有較重沖擊，由機(jī)械設(shè)計(jì)表〔6-3〕查得使用系數(shù)，故初選載荷系數(shù)2〕——主動(dòng)齒輪上的轉(zhuǎn)矩=3〕——螺旋角系數(shù)，由圖(6-28)查?。?0.90;為分度圓螺旋角一般選8°-20°﹙從減小齒輪的振動(dòng)和噪音角度來考慮，目前采用大螺旋角，故取=15°)4)——重合度系數(shù)，由公式〔6-13〕其中端面重合度由公式〔6-7〕=其中端面重合度由公式〔6-21〕下式中××17×tan15°5〕——齒寬系數(shù)，由表〔6-6〕硬齒面且非對(duì)稱布置取6〕——齒形系數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)齒輪，變形系數(shù)X=0，且按當(dāng)量齒數(shù)由圖〔6-19〕查得=2.92，=2.24當(dāng)量齒數(shù)：和均大于17，滿足不根切條件。7〕——修正應(yīng)力系數(shù)，按當(dāng)量齒數(shù)由圖〔6-20〕查得=1.53，由機(jī)械設(shè)計(jì)根底(第五版)表11-1查得主動(dòng)齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限MPa由公式〔6-16〕計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力式中——彎曲疲勞強(qiáng)度極限，由機(jī)械設(shè)計(jì)根底(第五版)表11-1查得MPa——彎曲疲勞強(qiáng)度系數(shù)，按應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N由圖〔6-21〕滲碳淬火合金鋼查得=0.90其中由公式〔6-21〕有=——彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的最小系數(shù)，對(duì)于普通齒輪和多數(shù)工業(yè)用齒輪，按一般可靠度要求，取代入上述確定參數(shù)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力計(jì)算小、大齒輪的并加以比擬小齒輪數(shù)值大將上述確定參數(shù)代入式〔3〕計(jì)算〔按小齒輪設(shè)計(jì)模數(shù)〕==按7級(jí)精度由圖〔6-7〕查得動(dòng)載系數(shù)=1.12；由圖〔6-10〕查得齒向載荷分布系數(shù)=1.08；由表〔6-4〕按7級(jí)精度查得齒間載荷分布系數(shù)=1.2；由公式〔6-1〕K=××××××修正：由表〔6-1〕，選取第一系列標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=4中心距取a=154確定螺旋角=16°齒輪主要幾何尺寸：分度圓直徑==驗(yàn)證最小離地間隙h=車輪滾動(dòng)半徑r–大齒輪分度圓半徑mm>190mm合格齒寬取〔為保證輪齒有足夠的齒合寬度〕〔3〕校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度確定公式中各計(jì)算參數(shù)：1〕——彈性系數(shù)，按鍛鋼由表〔6-5〕查得2〕——接觸強(qiáng)度重合度系數(shù)，按端面重合度由圖〔6-13〕查得3〕——節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，按螺旋角且標(biāo)準(zhǔn)齒輪變位系數(shù)X=0由圖〔6-14〕查得4〕——螺旋角系數(shù)，5〕前面已求得=2.835，，=40，由公式〔6-11〕接觸疲勞許用應(yīng)力式中：由圖〔6-15〕按不允許出現(xiàn)點(diǎn)蝕，查得接觸疲勞壽命系數(shù)=0.91，——試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限，由表〔11-1〕查得==1500MPa——接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的最小平安系數(shù)，對(duì)于普通齒輪和多數(shù)工業(yè)用齒輪，按一般可靠度要求，取=1計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力==1365MPa==1380MPa將確定出的各項(xiàng)數(shù)值代入接觸強(qiáng)度校核公式，得所以接觸強(qiáng)度滿足。這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，防止浪費(fèi)。〔4〕標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪主要幾何尺寸：表1-3-1名稱及代號(hào)公式及說明計(jì)算結(jié)果法面模數(shù)由強(qiáng)度計(jì)算或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定，并取標(biāo)準(zhǔn)值m=4齒數(shù)比u=u=當(dāng)量齒數(shù)為分度圓螺旋角一般選8°-20°=16°大端分度圓直徑==中心距aa=154mm齒寬系數(shù)硬齒面齒寬系數(shù)齒頂高=m=4mm齒根高=··m=5mm全齒高=+·m=9mm頂隙CC=-·mC=1mm齒頂圓直徑齒根圓直徑=mm=mm第二章差速器的設(shè)計(jì)2、差速器總體設(shè)計(jì)〔1〕傳動(dòng)比的分配一檔變比：主傳動(dòng)比：總傳動(dòng)比：〔2〕各運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算行星動(dòng)齒輪的扭矩：半軸齒輪扭矩：差速器轉(zhuǎn)矩比為、動(dòng)載荷影響取平安系數(shù)；···········〔2-2-1〕····〔2-2-2〕聯(lián)立〔2-2-1〕〔2-2-2〕式得，N·m;為半軸齒輪所接收的轉(zhuǎn)矩較高轉(zhuǎn)矩半軸齒輪許用平安轉(zhuǎn)矩為：差速器殼收到的轉(zhuǎn)速半軸齒輪轉(zhuǎn)速即〔3〕選定差速器從動(dòng)齒輪類型、精度及其材料1〕類型:根據(jù)題目要求選用單級(jí)主減速器從動(dòng)齒輪選用標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪，有較大的沖擊載荷故加工成齒面。2)精度等級(jí)：由于差速器輪輪齒要求精度低，輕型汽車所用的齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)范圍為5~8，應(yīng)選用7級(jí)精度。。3〕材料：差速器齒輪與主減速器齒輪一樣，根本上都是用滲碳合金鋼制造。目前用于制造差速器錐齒輪的材料為20CrMnTi、22CrMnTi和20CrMo等，故齒輪所采用的鋼為20CrMnTi，查表機(jī)械設(shè)計(jì)根底(第五版)表11-1有：熱處理方式：滲碳淬火，其洛式硬度為56~62HRC，接觸疲勞極限1500MPa，彎曲疲勞極限850MPa。〔4〕行星齒輪差速器確實(shí)定1〕行星齒輪數(shù)目的選擇依照《汽車工程手冊(cè)》，轎車多用2個(gè)行星齒輪，貨車汽車和越野汽車多用4個(gè)，少數(shù)轎車用4個(gè)行星齒輪；根據(jù)條件，本設(shè)計(jì)取2個(gè)行星齒輪。2〕行星齒輪球面半徑確實(shí)定差速器的尺寸通常決定于，它就是行星齒輪的安裝尺寸，可根據(jù)公式來確定，其中，——行星齒輪球面半徑系數(shù)=2.52~2.99，對(duì)于有四個(gè)行星齒輪的轎車和公路用車取小值，對(duì)于有兩個(gè)行星齒輪的轎車及有四個(gè)行星齒輪的越野車和礦用車取大值；本設(shè)計(jì)有兩個(gè)行星齒輪的轎車取大值，取.。——主減速器從動(dòng)齒輪所傳遞的扭矩，=1=mm3〕預(yù)選其節(jié)錐距=mm4〕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)，以使齒輪有較高的強(qiáng)度，行星齒輪的齒數(shù)應(yīng)盡量少，但一般不少于10。半軸齒輪齒數(shù)取14~25；半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比多在1.5~2范圍內(nèi)；左、右半軸齒輪的齒數(shù)和必須能被行星齒輪的數(shù)目所整除，否那么將不能安裝。取行星齒輪=16半軸齒輪=245〕行星齒輪分度圓錐角、模數(shù)和分度圓直徑的初步確定行星齒輪和半軸齒輪的節(jié)錐角、計(jì)算如下：當(dāng)量齒數(shù)：滿足不根切條件合理6〕大端模數(shù)及分度圓直徑的計(jì)算由表〔6-1〕，選取第一系列標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=3mm分度圓直徑，mmmm7〕壓力角現(xiàn)在大都選用的壓力角，齒高系數(shù)為0.8，最少齒數(shù)可減少至10,所以初定壓力角為8)行星齒輪安裝孔直徑及其深度確實(shí)定mm式中注解：—差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩—行星齒輪數(shù)；n=2—為行星齒輪支撐面中點(diǎn)到錐頂?shù)木嚯xmm〔=，為半軸齒輪齒面寬中點(diǎn)處的直徑，而=〕；—20CrMnTi鋼支撐面的許用擠壓應(yīng)力，取為69N/mm?！?〕差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算表2-2-3序號(hào)名稱及代號(hào)計(jì)算公式