浙江2024年7月企業(yè)勞動(dòng)工資管理自考試題

1引言

1.1概述

主減速器是汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋中的重要部件。驅(qū)動(dòng)橋主要包括主減速器總成、

差速器、驅(qū)動(dòng)橋殼等。主減速器的功用是將輸入的轉(zhuǎn)矩增大并相應(yīng)降低轉(zhuǎn)速，

以及當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)縱向布置時(shí)還具有變更旋轉(zhuǎn)方向的作用。為滿足不同的運(yùn)用要

求，主減速器的結(jié)構(gòu)形式也是不同的。按參與減速傳動(dòng)的齒輪副數(shù)目分，有

單級(jí)式主減速器和雙級(jí)式主減速器，在雙級(jí)式主減速器中，若其次級(jí)減速器

齒輪有兩對(duì)，并分置于兩側(cè)車(chē)輪旁邊，事實(shí)上成為獨(dú)立部件，則稱為輪邊減

速器。按主減速器傳動(dòng)比擋數(shù)分，有單速式減速器和雙速式減速器，前者的

傳動(dòng)比是固定的，后者有兩個(gè)傳動(dòng)比供駕駛員選擇，以適應(yīng)不同行駛條件的

須要。按齒輪副結(jié)構(gòu)形式分，減速器有圓柱齒輪式、圓錐齒輪式和準(zhǔn)雙曲面

齒輪式等。

1.2主減速器發(fā)展趨勢(shì)

20世紀(jì)70—80年頭，世界上減速器技術(shù)有了很大的發(fā)展，且與新技術(shù)革命的

發(fā)展緊密結(jié)合。通用減速器的發(fā)展趨勢(shì)如下：

①高水平、高性能。圓柱齒輪普遍采納滲碳淬火、磨齒，承載實(shí)力提高4倍以

上，體積小、重量輕、噪聲低、效率高、牢靠性高。

②積木式組合設(shè)計(jì)?；緟?shù)采納優(yōu)先數(shù)，尺寸規(guī)格整齊，零件通用性和互換

性強(qiáng)，系列簡(jiǎn)潔擴(kuò)充和花樣翻新，利于組織批量生產(chǎn)和降低成本。

③型式多樣化，變型設(shè)計(jì)多。擺脫了傳統(tǒng)的單一的底座安裝方式，增加了空心

軸懸掛式、浮動(dòng)支承底座、電動(dòng)機(jī)與減速器一體式聯(lián)接，多方位安裝面等不同型式,

擴(kuò)大運(yùn)用范圍。

促使減速器水平提高的主要因素有：

①理論學(xué)問(wèn)的日趨完善，更接近實(shí)際（如齒輪強(qiáng)度計(jì)算方法、修形技術(shù)、變形

計(jì)算、優(yōu)化設(shè)計(jì)方法、齒根圓滑過(guò)渡、新結(jié)構(gòu)等）。

②采納好的材料，普遍采納各種優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛件，材料和熱處理質(zhì)量限制水平

提高。

③結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更合理。

④加工精度提高到ISO5—6級(jí)。

⑤軸承質(zhì)量和壽命提高。

⑥潤(rùn)滑油質(zhì)量提高。

自20世紀(jì)60年頭以來(lái)，我國(guó)先后制訂了JB1130-70《圓柱齒輪減速器》等

一批通用減速器的標(biāo)淮，除主機(jī)廠自制配套運(yùn)用外，還形成了一批減速器專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)

廠。目前，全國(guó)生產(chǎn)減速器的企業(yè)有數(shù)百家，年產(chǎn)通用減速器25萬(wàn)臺(tái)左右，對(duì)發(fā)

展我國(guó)的機(jī)械產(chǎn)品作出了貢獻(xiàn)。

20世紀(jì)60年頭的減速器大多是參照蘇聯(lián)20世紀(jì)40-50年頭的技術(shù)制造的，

后來(lái)雖有所發(fā)展，但限于當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)、工藝水平及裝備條件，其總體水平與國(guó)際水

平有較大差距。

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)引進(jìn)一批先進(jìn)加工裝備，通過(guò)引進(jìn)、消化、汲取國(guó)外先進(jìn)

技術(shù)和科研攻關(guān)，逐步駕馭了各種高速和低。

速重載齒輪裝置的設(shè)計(jì)制造技術(shù)。材料和熱處理質(zhì)量及齒輪加工精度均有較大

提高，通用圓柱齒輪的制造精度可從JB179—60的8-9級(jí)提高到GB10095-88的

6級(jí)，高速齒輪的制造精度可穩(wěn)定在4-5級(jí)。部分減速器采納硬齒面后，體積和

質(zhì)量明顯減小，承載實(shí)力、運(yùn)用壽命、傳動(dòng)效率有了較大的提高，對(duì)節(jié)能和提高主

機(jī)的總體水平起到很大的作用。

我國(guó)自行設(shè)計(jì)制造的高速齒輪減（增）速器的功率已達(dá)42000kW,齒輪圓周

速度達(dá)150m/s以上。但是，我國(guó)大多數(shù)減速器的技術(shù)水平還不高，老產(chǎn)品不行能

馬上被取代，新老產(chǎn)品并存過(guò)渡會(huì)經(jīng)驗(yàn)一段較長(zhǎng)的時(shí)間。

1.3汽車(chē)主減速器的作用組成及分類(lèi)

主減速器的作用

汽車(chē)正常行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速通常在2000至3000r/min左右，假如將這么高

的轉(zhuǎn)速只靠變速箱來(lái)降低下來(lái)，那么變速箱內(nèi)齒輪副的傳動(dòng)比則需很大，而齒輪副

的傳動(dòng)比越大，兩齒輪的半徑比也就越大。換句話說(shuō)，也就是變速箱的尺寸也會(huì)越

大。另外，轉(zhuǎn)速下降，而扭矩必定增加，也就加大了變速箱與變速箱后一級(jí)傳動(dòng)機(jī)

構(gòu)的傳動(dòng)負(fù)荷。所以，在動(dòng)力向左右驅(qū)動(dòng)輪分流的差速器之前設(shè)置一個(gè)主減速器，

可使主減速器前面的傳動(dòng)部件如變速箱、分動(dòng)器、萬(wàn)向傳動(dòng)裝置等傳遞的扭矩減小，

也可使變速箱的尺寸質(zhì)量減小，并且使操縱省力。

所以說(shuō)主減速器是驅(qū)動(dòng)橋中重要的傳力部件，其基本功用是降低傳動(dòng)軸輸入的

轉(zhuǎn)速，同時(shí)增大由傳動(dòng)軸或干脆由變速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩。達(dá)到減速增扭動(dòng)作用。還具

有變更轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)方向的作用。經(jīng)過(guò)減速以后，再將轉(zhuǎn)矩安排給左、右車(chē)輪，并使左

右車(chē)輪能夠正常行駛。

主減速器的分類(lèi)

主減速器的結(jié)構(gòu)形式也是不同的。按參與減速傳動(dòng)的齒輪副數(shù)目分，有單級(jí)式

主減速器和雙級(jí)式主減速器，在雙級(jí)式主減速器中，若其次級(jí)減速器齒輪有兩對(duì)，

并分置于兩側(cè)車(chē)輪旁邊，事實(shí)上成為獨(dú)立部件，則稱為輪邊減速器。按主減速器傳

動(dòng)比擋數(shù)分，有單速式減速器和雙速式減速器，前者的傳動(dòng)比是固定的，后者有兩

個(gè)傳動(dòng)比供駕駛員選擇，以適應(yīng)不同行駛條件的須要。按齒輪副結(jié)構(gòu)形式分，減速

器有圓柱齒輪式、圓錐齒輪式和準(zhǔn)雙曲面齒輪式等。

主減速器的組成

雙級(jí)主減速器由兩級(jí)齒輪組構(gòu)成。一般由螺旋錐齒輪和圓柱齒輪和若干齒輪軸

及軸承組成。錐齒輪可以在減速增矩的同時(shí)變更傳動(dòng)的方向，在減速器中作用特別

重要。近年來(lái)，以準(zhǔn)雙曲面齒輪為代表的錐齒輪廣泛用于中型、重型貨車(chē)上。這是

因?yàn)闇?zhǔn)雙曲面齒輪與一般錐齒輪齒輪相比，不僅齒輪的工作平穩(wěn)性更好，輪齒的彎

曲強(qiáng)度和接觸強(qiáng)度更高，還具有主動(dòng)齒輪的軸線可相對(duì)從動(dòng)齒輪軸線偏移的特點(diǎn)。

當(dāng)主動(dòng)錐齒輪軸線向下偏移時(shí)，在保證肯定離地間隙的狀況下，可降低主動(dòng)錐齒輪

和傳動(dòng)軸的位置，因而使車(chē)身和整個(gè)重心降低。這有利于提高汽車(chē)行駛穩(wěn)定性。在

近些年來(lái)的汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋上，應(yīng)用最廣泛的主減速器錐齒輪是格里森制或奧利康制螺

旋錐齒輪。因?yàn)槠渲鲃?dòng)與從動(dòng)齒輪的軸線不相交而呈90度角度夾角，這對(duì)于增加

支撐剛度，保證齒輪的正確嚙合從而提高齒輪壽命有很大好處。雙級(jí)減速器中的圓

柱齒輪一般選用斜齒圓柱齒輪。因?yàn)樾饼X輪可以抵消一部分因運(yùn)用錐齒輪而產(chǎn)生的

軸向力，且使傳動(dòng)工作過(guò)程更加平穩(wěn)。

1.4國(guó)內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)

隨著科技的發(fā)展，汽車(chē)主減速器也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，汽車(chē)的主減速器已廣泛采納雙曲面

齒輪。雙曲面齒輪有的也叫準(zhǔn)雙曲面齒輪，是螺旋錐齒輪的一種，一般的錐齒輪是

齒輪軸線垂直相交，而準(zhǔn)雙曲面齒輪的軸線垂直不相交，有肯定的偏置量。雙曲面

齒輪傳動(dòng)主減速器主要有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：同樣體積能夠?qū)崿F(xiàn)較大的傳動(dòng)比；

小輪的螺旋角加大，因此提高了小輪的強(qiáng)度；因?yàn)槠昧康拇嬖跁?huì)變更整個(gè)地盤(pán)

的重心高度，所以一般采納下偏置來(lái)提高平穩(wěn)性。但是對(duì)于越野車(chē)來(lái)說(shuō)要采納上偏

置來(lái)提高越野性能。

在制造工藝上，齒輪普遍采納滲碳淬火，磨齒，承載實(shí)力進(jìn)步4倍以上，使減

速器體積小，重量輕，噪聲低，效率更高，牢靠性更高。在設(shè)計(jì)上，與日益成熟的

計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)相結(jié)合，可以更快捷，更科學(xué)，更牢靠。

總體來(lái)說(shuō)，車(chē)用減速器發(fā)展趨勢(shì)和特點(diǎn)是向著六高、二低、二化方向發(fā)展，

即高承載實(shí)力、高齒面硬度、高精度、高速度、高牢靠性、高傳動(dòng)效率，低噪聲、

低成本，標(biāo)準(zhǔn)化、多樣化，計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)廣泛應(yīng)用。從發(fā)動(dòng)

機(jī)的大馬力、低轉(zhuǎn)速的發(fā)展趨勢(shì)以及商用車(chē)的最高車(chē)速的提升來(lái)看，馬路用車(chē)橋減

速器應(yīng)當(dāng)向小速比方向發(fā)展：在最大輸出扭矩相同時(shí)齒輪的運(yùn)用壽命要求更高（齒

輪疲憊壽命平均可達(dá)50萬(wàn)次以上）；在額定軸荷相同時(shí)，車(chē)橋的超載實(shí)力更強(qiáng);主減

速器齒輪運(yùn)用壽命更長(zhǎng)、噪音更低、強(qiáng)度更大，潤(rùn)滑密封性能更好;整體剛性好，

速比范圍寬。

1.5該項(xiàng)目的探討意義與目的

本項(xiàng)目的題目是，EQ1090貨車(chē)雙級(jí)主減速器設(shè)計(jì)，通過(guò)該項(xiàng)目，我們可以了

解汽車(chē)的主要構(gòu)造，及各個(gè)構(gòu)件部件的作用，對(duì)本科期間的課程，有更好的消化。

2雙級(jí)主減速器的選擇與設(shè)計(jì)

2.1雙級(jí)主減速器的選擇

雙級(jí)主減速器的方案分析

主減速器是汽車(chē)傳動(dòng)系中減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩的主要部件，它是依靠齒數(shù)少的

錐齒輪帶動(dòng)齒數(shù)多的錐齒輪。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置的汽車(chē)，其主減速器還利用錐齒輪傳動(dòng)

以變更動(dòng)力方向。由于汽車(chē)在各種道路上行使時(shí)，其驅(qū)動(dòng)輪上要求必需具有肯定的

驅(qū)動(dòng)力矩和轉(zhuǎn)速，在動(dòng)力向左右驅(qū)動(dòng)輪分流的差速器之前設(shè)置一個(gè)主減速器后，便

可使主減速器前面的傳動(dòng)部件如變速器、萬(wàn)向傳動(dòng)裝置等所傳遞的扭矩減小，從而

可使其尺寸及質(zhì)量減小、操縱省力。

驅(qū)動(dòng)橋中主減速器設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下基本要求：

a）所選擇的主減速比應(yīng)能保證汽車(chē)既有最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。

b）外型尺寸要小，保證有必要的離地間隙；齒輪其它傳動(dòng)件工作平穩(wěn)，噪音

小。

c）在各種轉(zhuǎn)速和載荷下具有高的傳動(dòng)效率；與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與動(dòng)協(xié)調(diào)。

d）在保證足夠的強(qiáng)度、剛度條件下，應(yīng)力求質(zhì)量小，以改善汽車(chē)平順性。

e）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，加工工藝性好，制造簡(jiǎn)潔，拆裝、調(diào)整便利。

主減速器的結(jié)構(gòu)形式主要是依據(jù)齒輪類(lèi)型、減速形式的不同而不同。

按齒輪副結(jié)構(gòu)型式分，主減速器的齒輪傳動(dòng)主要有螺旋錐齒輪式傳動(dòng)、雙曲面

齒輪式傳動(dòng)、圓柱齒輪式傳動(dòng)（又可分為軸線固定式齒輪傳動(dòng)和軸線旋轉(zhuǎn)式齒輪傳

動(dòng)即行星齒輪式傳動(dòng)）和蝸桿蝸輪式傳動(dòng)等形式。

對(duì)一些載質(zhì)量較大的載貨汽車(chē)和公共汽車(chē)，越野車(chē)來(lái)說(shuō)，依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)特性和運(yùn)

用條件，要求主減速器具有較大的傳動(dòng)比，由一對(duì)錐形齒輪構(gòu)成的單級(jí)主減速器已

不能保證足夠的離地間隙，這時(shí)則須要用兩對(duì)減速齒輪降速增矩的雙級(jí)主減速器。

雙級(jí)主減速器傳動(dòng)形式

整體式雙級(jí)主減速器主要有三種結(jié)構(gòu)方案：

a）第一級(jí)螺旋齒輪或雙曲面齒輪、其次級(jí)圓柱齒輪（圖2.la）

米HHn~*一H

a)

圖2.1a減速器結(jié)構(gòu)1

b）第一級(jí)行星齒輪、其次級(jí)螺旋或雙曲面齒輪（圖2.1b）

圖2.1b減速器結(jié)構(gòu)2

c）第一級(jí)圓柱、其次級(jí)螺旋或雙曲面齒輪（圖2.1c）

c）

圖2.1c減速器結(jié)構(gòu)3

雙級(jí)主減速器布置形式

a）縱向水平布置：使總成的垂向輪廓尺寸減小，從而降低汽車(chē)的質(zhì)心高度，

但使縱向尺寸增加，用在長(zhǎng)軸距汽車(chē)上可適當(dāng)減小傳動(dòng)軸長(zhǎng)度，但不利于短軸距汽

車(chē)的總布置，會(huì)使傳動(dòng)軸過(guò)短，導(dǎo)致萬(wàn)向傳動(dòng)軸夾角加大（圖2.2a）。

圖2.2a齒輪布置方案1

b）垂向布置：使驅(qū)動(dòng)橋縱向尺寸減小，可減小萬(wàn)向傳動(dòng)軸夾角，但由于主減

速器殼固定在橋殼的上方，不僅使垂向輪廓尺寸增大，而且降低了橋殼剛度，不利

于齒輪工作。這種布置可便于貫穿式驅(qū)動(dòng)橋的布置。（圖2.2b）

圖2.2b齒輪布置方案2

c）斜向布置：有利傳動(dòng)軸布置和提高橋殼剛度（圖2.2c）

圖2.2c齒輪布置方案3

雙級(jí)主減速器的結(jié)構(gòu)

圖2.3所示的雙級(jí)主減速器仿真圖。第一級(jí)為錐齒輪傳動(dòng)，其次級(jí)為圓柱斜齒

輪傳動(dòng)。第一級(jí)從動(dòng)錐齒輪16加熱后套在中間軸14的凸緣上并用鉀釘鉀緊。其次

級(jí)主動(dòng)圓柱齒輪與中間軸制成一體。中間軸兩端通過(guò)錐形軸承支承在主減速器殼

上，由于其右端靠近從動(dòng)錐齒輪受力大，故該端的軸承大于左端的軸承。圓柱從動(dòng)

齒輪夾在兩半差速器殼之間，用螺栓與差速器殼緊固在一起。

8、

圖2.3雙級(jí)主減速器仿真圖

1-其次級(jí)從動(dòng)齒輪；2-差速器殼；3-調(diào)整螺母；4、15-軸承蓋；5-其次級(jí)主動(dòng)齒

輪；6、7、8、13-調(diào)整墊片；9-第一級(jí)主動(dòng)錐齒輪軸；10-軸承座；11-第一級(jí)主動(dòng)錐

齒輪；12-主減速器殼；14-中間軸；16-第一級(jí)從動(dòng)錐齒輪；17-后蓋

雙級(jí)主減速器主要有如下結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

(1)第一級(jí)為圓錐齒輪傳動(dòng)，其調(diào)整裝置與單級(jí)主減速器類(lèi)同。

(2)其次級(jí)為圓柱齒輪傳動(dòng)。圓柱齒輪多采納斜齒或人字齒，傳力干穩(wěn)。人字

齒輪傳動(dòng)消退斜齒輪產(chǎn)生軸向力的缺點(diǎn)。

(3)由于雙級(jí)減速，減小了從動(dòng)錐齒輪的尺寸，其背面一般不須要止推裝置。

(4)主動(dòng)錐齒輪后方的空間小，常為懸臂式支承。

(5)因有中間軸，故多了一套調(diào)整裝置。但其次級(jí)圓柱齒輪的軸向移動(dòng)只能調(diào)

整齒的嚙合長(zhǎng)度，使嚙合副相互對(duì)正，不能調(diào)整嚙合印痕和間隙。

(6)雙級(jí)主減速器的減速比為兩對(duì)齒輪副減速比的乘積。設(shè)第一級(jí)的減速比為

j其次級(jí)的減速比為加，則雙級(jí)主減速器的總傳動(dòng)比=短。主減速器也須

要調(diào)整，調(diào)整方法參考東風(fēng)EQ1090E主減速器的調(diào)整，第一級(jí)主動(dòng)錐齒輪軸承預(yù)緊

度用軸肩前面調(diào)整墊片8調(diào)整；軸向位置用調(diào)整墊片7移動(dòng)軸承座10來(lái)調(diào)整；中

間軸軸承預(yù)緊度及從動(dòng)錐齒輪的軸向位置利用軸兩端軸承蓋處的墊片6和13調(diào)整;

墊片厚度增減一調(diào)整預(yù)緊度；墊片等量地從一邊調(diào)到另一邊一調(diào)整從動(dòng)錐齒輪的軸

向位置。

由于一般中重型載貨汽車(chē)和大型客車(chē)，越野車(chē)須要較大的傳動(dòng)比，增大離地間

隙，提高汽車(chē)通過(guò)性，所以本設(shè)計(jì)采納縱向水平布置的第一級(jí)螺旋齒輪、其次級(jí)圓

柱齒輪的雙級(jí)主減速器。

2.2雙級(jí)主減速器的設(shè)計(jì)

已知數(shù)據(jù)：

EQ1090貨車(chē)；

自重4000Kg；

滿載質(zhì)量9000Kg；

最高車(chē)速100Km/h；

一檔傳動(dòng)比igi=6.24；

發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩Tmax=31Kgf-m；

滾動(dòng)半徑r=0.5mo

傳動(dòng)比的安排

設(shè)一級(jí)減速齒輪的傳動(dòng)比為也二級(jí)減速齒輪的傳動(dòng)比為i2。依據(jù)汽車(chē)二級(jí)主

減速器的傳動(dòng)比安排要求，有：i2/ii=1.4~2.0且iixi2=7.63

，依據(jù)上述兩式可初選得：i.?2.2;i2?3.4

一級(jí)減速即螺旋錐齒輪的設(shè)計(jì)

主減速器錐齒輪的主要參數(shù)有主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)ZU和ZI2、從動(dòng)錐齒輪大端

分度圓直徑Di2和端面模數(shù)m「主、從動(dòng)錐齒輪齒面寬bn和bi2、中點(diǎn)螺旋角B、

法向壓力角a等。

1.主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)ZU和Z12

選擇主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)考慮如下因素：

1）為了磨合勻稱,ZU、Z12之間應(yīng)避開(kāi)有公約數(shù)；

2）為了得到志向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憊強(qiáng)度，對(duì)于貨車(chē)，zn一般不少于6；

4)當(dāng)主傳動(dòng)比ii較大時(shí)，盡量使zu取得小些，以便得到滿足的離地間隙；

5)ZU和Z12應(yīng)有相宜的搭配。

依據(jù)《汽車(chē)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》138頁(yè)表6-4、6-5：選一級(jí)減速齒輪的主動(dòng)齒

輪齒數(shù)為Zn=ll,從動(dòng)錐齒輪的齒數(shù)Zi2=25；

/.i1=25/11=2.2727o

貝iji2=7.63/2.2727=3.36

i2/ii=1.4772,符合要求。

2計(jì)算載荷的確定：

a：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

KdTemaxKiiifio

(2.1)

其中通過(guò)已知數(shù)據(jù)并查表可得：

Tema=31Kgf*mx9.81=304N*m；K?=l；7=90%；K=l；i,=6.24；i°=2.2727；if=l；

n=lo

/.Tce=3880N?m

b: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Tcs

r，Garria(Pr,(2.2)

T,、=-----r------

z,“7,

式中二為計(jì)算轉(zhuǎn)矩N.m；G?為滿載狀況下一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋上的靜載荷N,m2'為汽

車(chē)最大加速度時(shí)的后軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，由于是貨車(chē)，所以：m'2=1.。為輪

胎與路面間的附著系數(shù)；n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；1.為主減速器主動(dòng)齒輪到車(chē)輪之間的傳動(dòng)效率。依據(jù)已知數(shù)據(jù)，?。?/p>

夕=0.85；i?,=3.36；m'2=1.1;r=0.5m;

77,=90%;G2=6300

Tcs=973.958

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Tcf

G/(%+九+力

(2.3)

G?=9000*9.8=88200N;r=0.5;fr=O.016;fH=0.07;fs=0;im=3.36

〃=90%;n=l.

.-.Tci=1254.1667

式中，Tcf為計(jì)算轉(zhuǎn)矩N.m；Ft為汽車(chē)日常行駛平均牽引力N。

用式(2.1)和式(2.2)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(2.3)

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)算錐齒輪的疲憊壽命時(shí)，Tc取Tcf。

主動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩為

式中，Tz為主動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩(N.m)；i。為主傳動(dòng)比；nG為主、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，J1G取95%；對(duì)于雙曲面齒輪副，

當(dāng)i0>6時(shí)，RG取85%,當(dāng)i°<=6時(shí)，QG取90%.

，Tc=973.958時(shí)，Tz=476.163

Tc=1254.1667時(shí)，Tz=613.1555

2.從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑Di2和端面模數(shù)m,

D12對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼尺寸有影響，DI2大將影響橋殼的離地間隙；DI2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安裝。

DI2可依據(jù)閱歷公式初選

Dz=KD,VTI(2.4)

代入數(shù)值得Di2=250

式中，D2為從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑(mm)；K為直徑系數(shù)，一般為13.0-

“D2

15.3；Tc為從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tc=min[Tce,Tcs](見(jiàn)本節(jié)計(jì)算載荷確定

部分）

%由下式計(jì)算

ms=DJZi（2.5）

式中，m,為齒輪端面模數(shù)。

同時(shí)，外還應(yīng)滿足

m,二K“Nf,⑵6）

式中，K,”為模數(shù)系數(shù)，取0.3?0.4。

計(jì)算并圓整,得旗=10。

3主、從動(dòng)錐齒輪齒面寬bi和b2

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，還降低了刀具的運(yùn)用壽命。此外，在安裝時(shí)有位置偏差或由

于制造、熱處理變形等緣由，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)早損壞和疲憊損傷。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b2舉薦不大于其節(jié)錐距A2的0.3倍，即b2<=0.3A2,而且

b2應(yīng)滿足b2<=10m,,一般也舉薦b2=0.155D2。對(duì)于螺旋錐齒輪，bi一般比b2大

10%o

.-.b2=40,所以主動(dòng)錐齒輪齒面寬5=44

4.中點(diǎn)螺旋角B

螺旋角沿齒寬是變更的，輪齒大端的螺旋角最大，輪齒小端的螺旋角最小。

弧齒錐齒輪副的中點(diǎn)螺旋角是相等的，雙曲面齒輪副的中點(diǎn)螺旋角是不相等的，而

且BB2,B1與B2之差稱為偏移角￡因擬采納螺旋錐齒輪故不考慮偏移角。

選擇B時(shí)，應(yīng)考慮它對(duì)齒面重合度￡F、輪齒強(qiáng)度和軸向力大小的影響。8越大，

則eF也越大，同時(shí)嚙合的齒數(shù)越多，傳動(dòng)就越平穩(wěn)，噪聲越低，而且輪齒的強(qiáng)度

越高。一般￡F應(yīng)不小于1.25,在1.5?2。時(shí)效果最好。但是B過(guò)大，齒輪上所受

的軸向力也會(huì)過(guò)大。汽車(chē)主減速器弧齒錐齒輪螺旋角或雙曲面齒輪副的平均螺旋角

一般為35°~40°o轎車(chē)選用較大的B值以保證較大的￡右使運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低;

貨車(chē)選用較小聲值以防止軸向力過(guò)大，通常取尸=35°。

5螺旋方向

從錐齒輪錐頂看，齒形從中心線上半部向左傾斜為左旋，向右傾斜為右旋。主、

從動(dòng)錐齒輪的螺旋方向是相反的。螺旋方向與錐齒輪的旋轉(zhuǎn)方向影響其所受軸向力

的方向。當(dāng)變速器掛前進(jìn)擋時(shí)，應(yīng)使主動(dòng)齒輪的軸向力離開(kāi)錐頂方向，這樣可使主、

從動(dòng)齒輪有分別趨勢(shì)，防止輪齒卡死而損壞.為使其能與斜齒圓柱齒輪得到較好的

協(xié)作，削減軸向及徑向力，故主動(dòng)輪左旋，從動(dòng)錐齒輪的旋向選右旋。

6法向壓力角。

法向壓力角大一些可以增加輪齒強(qiáng)度，削減齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)。但

對(duì)于小尺寸的齒輪，壓力角大易使齒頂變尖及刀尖寬度過(guò)小，并使齒輪端面重合度

下降。因此，對(duì)于輕負(fù)荷工作的齒輪一般采川小壓力角，町使齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪

小低。對(duì)于弧齒錐齒輪，轎車(chē):a一般選用14°30'或16°；貨車(chē):a為20。；重

型貨車(chē):a為22°30'。對(duì)于雙曲面齒輪，大齒輪輪齒兩側(cè)壓力角是相同的，但小

齒輪輪齒兩側(cè)的壓力角是不等的，選取平均壓力角時(shí)，轎車(chē)為19°或20°,貨車(chē)

為20。或22°30'。因?yàn)镋Q1090為中型貨車(chē)，故可取其法向壓力角為20°。依據(jù)

上述數(shù)據(jù)可得：

從動(dòng)錐齒輪：齒頂高5.3,齒全高18.88,齒側(cè)間隙0.35,理論齒厚12.

主動(dòng)錐齒輪：大端分度圓直徑110,旋向左旋，齒頂高11.65,齒全高18.88,

齒側(cè)間隙0.35,理論弧齒厚19.4。

主減速器錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算

（1）單位齒長(zhǎng)圓周力

主減速器錐齒輪的表面耐磨性長(zhǎng)用輪齒上的單位齒長(zhǎng)圓周力來(lái)估算

F2nmax'gX1（）3

D=----7T7----（2.7）

Pbi°也

式中，F(xiàn)為作用在輪齒上的圓周力；b2為從動(dòng)齒輪的齒面寬。

按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)

2kdTemaxkIglf"

PnDb

式中，ig為變速器傳動(dòng)比；Dl為主動(dòng)錐齒輪中點(diǎn)分度圓直徑(mm)。帶入數(shù)值,

得p=854.61。比較查表所得[p]=1429,可知符合要求。

按驅(qū)動(dòng)輪打滑轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)：

2Glm即r.

x10,

帶入數(shù)值得:p=1467.6。比較查表所得[p]=1429,但L25[p]=1786,于是p小于1.25[p],

符合要求。

(2)輪齒彎曲強(qiáng)度

錐齒輪輪齒的齒根彎曲應(yīng)力為

(Tw27^oKKc(2.8)

KvmsDbJw

式中：。?一彎曲應(yīng)力，N/mnf-,

M一所探討的齒輪上的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，A：加，對(duì)于從動(dòng)齒輪，M=11723.88N.m和

Mcf=2170.19N.m；對(duì)于主動(dòng)齒輪,M=1987.44和?=367.89N.m；

K。一超載系數(shù)，對(duì)于汽車(chē)K0=l；

K,一尺寸系數(shù)，它反映了材料性質(zhì)的不勻稱性，與齒輪尺寸及熱處理等因素

25

有關(guān),當(dāng)ms2L6mm時(shí),Ks=(ms/25.4)°=0.792121；

K,“一齒面載荷安排系數(shù)，對(duì)于懸臂式支承，K,o=1.0-1.25,主動(dòng)齒輪，取

1.2；對(duì)于騎馬式支承，兒=1.0?1.1,從動(dòng)齒輪取1.05;

K、一質(zhì)量系數(shù)，它與齒輪精度及齒輪分度圓上的切線速度對(duì)齒間載荷的影響

有關(guān)，接觸好，周節(jié)及同心度精確時(shí)，取(=1；

ms一端面模數(shù)，10mm；

b一所探討的齒輪的齒面寬,主動(dòng)齒輪b=44mm；從動(dòng)齒輪b=40mm;

Z一所探討的齒輪的齒數(shù),Z1=ll,Z2=25

J一所探討的齒輪的輪齒彎曲應(yīng)力的綜合系數(shù)，取J大齒輪J=0.206,小齒

輪J=0.273；

上述按min[Tce,Tcs]計(jì)算的最大彎曲應(yīng)力er,.=492W700符合要求；按Tcf計(jì)算

的疲憊彎曲應(yīng)力b=197W210Mpa符合要求。所以，錐齒輪的設(shè)計(jì)可以滿足設(shè)計(jì)須

要，可用。

(3)輪齒接觸強(qiáng)度

錐齒輪輪齒的齒面接觸應(yīng)力為

二、

2Tkokkmkf3

(7jGMO(2.9)

Di'kvbJj

式中，。J為錐齒輪輪齒的齒面接觸應(yīng)力(MPa)；Di為主動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑

(mm)；b取bi和b2的較小值(mm)；J為齒面接觸強(qiáng)度的綜合系數(shù)；％、公、"、6

等為系數(shù)

Ko一超載系數(shù)，對(duì)于汽車(chē)Ko=l；

Ks一尺寸系數(shù)，它反映了材料性質(zhì)的不勻稱性，與齒輪尺寸及熱處理等因素有

關(guān)，當(dāng)騰21.6mm時(shí)，K,=(ms/25.4)0.25=0.792121；

Km—齒面載荷安排系數(shù)，對(duì)于懸臂式支承，Km=1.0?1.25,主動(dòng)齒輪，取1.2；

對(duì)于騎馬式支承，Km=1.0?1.1,從動(dòng)齒輪取1.05;

Kv—質(zhì)量系數(shù),它與齒輪精度及齒輪分度圓上的切線速度對(duì)齒間載荷的影響有

關(guān)，接觸好，周節(jié)及同心度精確時(shí)，取Kv=l；

計(jì)算并查表得，￡按min[Tce,Tcs]計(jì)算的最大接觸應(yīng)力1374.27Mpa不超過(guò)許用

應(yīng)力[2800],符合要求，按Tcf計(jì)算的疲憊接觸應(yīng)力b=870V[b]=1750Mpa,亦符

合要求，主、從動(dòng)齒輪的齒面接觸應(yīng)力是相同的.所以錐齒輪符合要求。

錐齒輪的材料及處理方法

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)、變更多、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

足如下要求：

1)具有高的彎曲疲憊強(qiáng)度和表面接觸疲憊強(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)?shù)捻g性以適應(yīng)沖擊載荷，避開(kāi)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

限制。

4)選擇合金材料時(shí)，盡量少用含鍥、格元素的材料，而選用含鎰、帆、硼、鈦、

鋁、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?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，故這類(lèi)材料的彎曲強(qiáng)度、表

面接觸強(qiáng)度和承受沖擊的實(shí)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，假如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?jié)櫥瑮l件較差，也能防止齒面擦傷、咬死和膠合。

精度等級(jí)：選取精度等級(jí)。因?yàn)橛帽砻娲慊?，齒輪的變形不大，不須磨削，

初選其等級(jí)精度為8級(jí)精度(GB10095-88)；

斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)

依據(jù)機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)的學(xué)問(wèn)，由i2=3.36,且依據(jù)《齒輪書(shū)冊(cè)》中斜齒圓

柱齒輪的設(shè)計(jì)方法及要求，初選二級(jí)斜齒圓柱齒輪組的主動(dòng)齒輪齒數(shù)Z2i=14,從

動(dòng)齒輪齒數(shù)為Z22=47則i2=Z22/Z2i=47/14=3.357143

則實(shí)際i2/ii=3.357143/2.2727=1.4772>1.4,且14與47沒(méi)有公約數(shù)，符合要求。

斜齒圓柱齒輪詳細(xì)參數(shù)的確定：

選用舉薦模數(shù)mn=6,取an=20°,因?yàn)椤甑呐e薦值一般為15°?20°,故初選

4=15。

齒頂高系數(shù)h??*=l,頂隙系數(shù)cn*=0.25,

則分度圓直徑d?i=Z21ml=Zzinin/cos￡=87.43,d22=Z22ml=293.5

齒距p=^m?=18.84；

齒頂高h(yuǎn)a=han*mri_6；

齒根高h(yuǎn)f=c?*m?=7.5,齒全高h(yuǎn)=(h?n*+c?*)m?=13.5。

計(jì)算中心距a=4（4+4）=379舉薦值a=380,符合舉薦值。

依據(jù)已初選數(shù)據(jù)可計(jì)算得：

從動(dòng)齒齒頂圓直徑da=d22+2ha=305.5

主動(dòng)齒齒頂圓直徑da=d2i+2ha=99.43

主動(dòng)齒齒根圓直徑d?d-2ht=72

從動(dòng)齒齒根圓直徑d.d-2h尸278

齒寬的確定：b=0dd,其中0d為齒寬系數(shù)，d為小齒輪分度圓直徑，依據(jù)已知數(shù)據(jù)，

查《機(jī)械手冊(cè)》可得：

bi=0.85X87.43=74.32圓整為bi=75,

依據(jù)閱歷公式，b2=75-5=70

因?yàn)閺膭?dòng)錐齒輪旋向?yàn)橛倚?，為抵消部分軸向力，故主動(dòng)斜齒輪的旋向應(yīng)為左

旋，從動(dòng)斜齒輪旋向應(yīng)為右旋。

圓柱齒輪的損壞形式及材料選擇

圓柱齒輪的損壞形式常見(jiàn)的有輪齒折斷、齒面點(diǎn)蝕及剝落、齒面膠合、齒面磨

損等。它們的主要特點(diǎn)及影響因素分述如下：

（1）輪齒折斷

主要分為疲憊折斷及由于彎曲強(qiáng)度不足而引起的過(guò)載折斷。折斷多數(shù)從齒根

起先，因?yàn)辇X根處齒輪的彎曲應(yīng)力最大。

為了防止輪齒折斷，應(yīng)使其具有足夠的彎曲強(qiáng)度，并選擇適當(dāng)?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，根部及齒面要光滑。

（2）齒面的點(diǎn)蝕及剝落

齒面的疲憊點(diǎn)蝕及剝落是齒輪的主要破壞形式之一,約占損壞報(bào)廢齒輪的70%

以上。它主要由于表面接觸強(qiáng)度不足而引起的。

（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(rùn)滑冷卻不良、油膜破

壞形成金屬齒表面的干脆摩擦?xí)r，因高溫、高壓而將金屬粘結(jié)在一起后又撕下來(lái)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)在齒頂旁邊，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(qiáng)度是按齒面接觸點(diǎn)的臨界溫度而定，

減小膠合現(xiàn)象的方法是改善潤(rùn)滑條件等。

（4）齒面磨損

這是輪齒齒面間相互滑動(dòng)、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(dòng)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)予避開(kāi)。汽車(chē)主

減速器及差速器齒輪在新車(chē)跑合期及長(zhǎng)期運(yùn)用中按規(guī)定里程更換規(guī)定的潤(rùn)滑油并

進(jìn)行清洗是防止不正常磨損的有效方法。

（5）鑒于減速器的工作狀況，擬選用用低碳合金鋼，調(diào)質(zhì)后滲碳淬火，硬度

HRC58~63。

斜齒圓柱齒輪的強(qiáng)度校核:

斜齒齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算：

2Tgcos%

%=-H---(2.10)

應(yīng)m”yKcKc

查表Kc=8.0

Kf=2.0

Ko-=1.5

其中cosp=cosl5°=0.96593

m“=6

/.(yw==587.244Mpa<[W^](2.11)

符合彎曲強(qiáng)度要求。

輪齒接觸強(qiáng)度計(jì)算:

%=0.418J可(2.12)

H

\IAPb)

式中，力是輪齒的接觸應(yīng)力，MPa；F為齒面上的法向力；E為齒輪材料的彈性模

量，E=2.1X105MPa,并且：

F_F、_2Tg_I”

1———（21

cosacos/3dcosacosj3mnz}cosa

_rzsincc_mnzxsincc

07cos2/32cos2J3（2.14）

sinexsiner

=—co—s）3=2=cos2/a>（2.15）

帶入數(shù)據(jù)得％=1253.6

因?yàn)槠湓S用應(yīng)力的范圍（滲碳）是1300~1400,所以滲碳處理的齒輪符合接

觸強(qiáng)度要求。

斜齒圓柱齒輪材料的選擇：由上面計(jì)算可知，采納滲碳合金鋼可滿足設(shè)計(jì)要求。

在選用鋼材及熱處理時(shí)，對(duì)切削加工性能及成本也要考慮，值得提出的是，對(duì)

齒輪進(jìn)行強(qiáng)力噴丸處理后，齒輪彎曲疲憊壽命和接觸疲憊壽命都能提高。在同樣負(fù)

荷條件下，磨齒的彎曲疲憊壽命比剃齒的要高。

3軸與軸承的設(shè)計(jì)選用

3.1支撐方式選擇：

主減速器中必需保證主、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親密相關(guān)。

錐齒輪的支撐方案

主動(dòng)錐齒輪可以采納懸臂式支撐結(jié)構(gòu)，懸臂式支承結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是在錐齒輪大端

一側(cè)采納較長(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?shù)妮S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ao為了便利拆裝,

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?？拷X輪的支承軸承有時(shí)

也采納圓柱滾子軸承，這時(shí)另一軸承必需采納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協(xié)作緊度有關(guān)。

主動(dòng)錐齒輪的另一種支撐方式是跨置式，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，因此齒輪的承載實(shí)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。但是跨置式支承必需在主減速器殼體

上有支承導(dǎo)向軸承所須要的軸承座，從而使主減速器殼體結(jié)構(gòu)困難，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?？缰檬街С兄械膶?dǎo)向軸承都為圓柱滾子軸

承，并且內(nèi)外圈可以分別或根本不帶內(nèi)圈。它僅承受徑向力，尺寸依據(jù)布置位置而

定，是易損壞的一個(gè)軸承。

綜上所述，主動(dòng)圓錐齒輪的支撐方式為懸臂式軸承支撐。如圖3.1所示

ar動(dòng)俵歸亮^股《<.）從協(xié)餓氏論

圖3.1錐齒輪軸軸承布置方案

從錐齒輪的支承，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)肋以增加支承穩(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%o為了使載荷能盡量勻稱安排在兩軸承上，應(yīng)盡量使尺寸c等于或大于

尺寸d。

斜齒圓柱齒輪的支撐方案

圓柱齒輪軸上只有一個(gè)斜齒圓柱齒輪，且齒輪位置居中，故可采納一對(duì)軸承對(duì)

稱布置于齒輪兩側(cè)的方案。

#

…

督

圖3.2：圓柱齒輪軸的軸承布置方案

3.2軸的設(shè)計(jì)與校核

軸是組成機(jī)器的主要零件之一，一切作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件都必需安裝在軸上才

能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力的傳遞。因此軸的作用是支撐回轉(zhuǎn)件及傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。軸的結(jié)

構(gòu)設(shè)計(jì)是依據(jù)軸上零件的安裝、定位及軸的制造工藝等方面的要求，合理確定軸的

結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，會(huì)影響軸的工作實(shí)力和軸上零件工作的牢

靠性。

主動(dòng)錐齒輪軸的設(shè)計(jì)與校核

1.最小直徑的確定

此軸為花鍵軸，初選為

d=K3Tm(3.1)

K取4.0,Tm變速器輸出的最大轉(zhuǎn)矩。則d=39,

因?yàn)橐惠S是花鍵軸，即花鍵的內(nèi)徑應(yīng)為39,于是花鍵軸外徑為D=47。

2.各軸段直徑的確定

軸段I是安裝聯(lián)軸法蘭的，經(jīng)分析可知其是最小軸頸處，其與軸的聯(lián)接為花鍵

連接，可取其直徑為口=47；軸段H是安裝圓錐滾子軸承的軸段，選擇軸承內(nèi)徑為

d=50,軸徑就和軸承內(nèi)徑相等；軸段m是過(guò)渡軸段，取為D3=45mm；軸IV是安裝安

裝圓錐滾子軸承的軸段，由于其承受的載荷較前一軸承大，所以選取軸承的內(nèi)徑為

D=65mm0

3.初步選擇滾動(dòng)軸承

因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承?？紤]到各

種因素，從軸承手冊(cè)上初步選擇軸承A為0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾

子軸承，其軸承代號(hào)為32310,其尺寸為50*110*42.25；軸承B為2基本游隙組、

標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承，其代號(hào)為32313,其尺寸為65*140*51,這個(gè)軸

承采納軸肩定位。

4.軸上零件的周向定位

軸I和萬(wàn)向節(jié)的聯(lián)接采納法蘭凸緣聯(lián)接，法蘭與軸的鏈接采納花鍵聯(lián)接。首先

計(jì)算花鍵的有效鏈接長(zhǎng)度，依據(jù)花鍵的校核公式

2T.xlO3?

r可得

㈤次.

、27；xIO,

(3.2)

一做hd〃“l(fā)bpl

上q=39/〃加,

其中查得°=0.75,z=8,。//=150MPa,c=0.6,d

m2

h=—2c=5—2x0.6=3.8〃〃〃。將數(shù)據(jù)代人上式可得

2

2X4O28.3X1Q3=3022fflffl

0.75x8x3.8x67x150

考慮到安裝等因素，取有效長(zhǎng)度為/=50〃“。

所以軸段I的長(zhǎng)度取為/|=70mmo

5.確定軸上的圓角和倒角的尺寸：

取軸端倒角為2x45。。

6.作出彎扭合成圖并推斷危急截面

1).求支反力

依據(jù)軸的結(jié)構(gòu)，依據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖及前面計(jì)算的到的齒輪載荷求出軸承的支反

力有：

對(duì)于H面有：

由力的平衡和力矩平衡(對(duì)A點(diǎn)取矩)可得：FHNI+FHN2=&

其中心的值見(jiàn)表3-2,于是可求得：FHNI=108052N,FHN2=20390N；同理可得

V面得支反力為：FVNl=2412N,FVN2=12781N,圖中的軸向反力為

F'VN2=居1=737296N。

2).依據(jù)支反力作出軸的彎矩圖和扭矩圖

支點(diǎn)B處的彎矩最大為

MHB=HOxFHNI=2038N?m,MHB=99.6xFHm=2^\N-m,合成彎矩為

M冬=720382+2412=2052.2N?m,該軸的扭矩為T(mén).=3988N-m,C點(diǎn)只受

口*

扭矩其值為(C=4./2=48.17X67130.4=3433.7N?加。

作出軸的彎矩圖和扭矩圖，如圖3.1所示。

由圖可看出危急截面為截面B和Co

按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度.：

截面B的校核：

依據(jù)第三強(qiáng)度理論有

JM合2+31)2

CFca(3.3)

w

其中折合系數(shù)a=0.3,抗彎截面模量W=03笛=0.lx9(f=7290(W,則

J“合2+(回)2_120382+(0.3x3988)2x103一

——/^1V1La

W72900

截面C的校核：

截面C只受扭矩作用，因此只校核其剪切應(yīng)力由第一強(qiáng)度理論有

[3988x1()3

=6S.9MPa(3.4)

記-0.2x673

7.軸的許用應(yīng)力計(jì)算

軸的材料是20CrMnTi,其抗拉強(qiáng)度為％=1080MPa,屈服極限為

q=85()MPa,依據(jù)彎曲疲憊極限的計(jì)算公式可得:

<T,=0.2g,+crv)+100=0.2x(1080+850)+100=486MPa

合成彎矩為:

圖3.1軸I的彎扭圖

取平安系數(shù)為s=3,則。=486/3=162MPa,則剪切許用應(yīng)力

為=r_{/2=162/3=81MPa。由此可看出軸的校核通過(guò),該軸平安。

從動(dòng)錐齒輪軸的設(shè)計(jì)校核

1.初步確定軸的最小直徑

由閱歷公式可得

“min=4彳(3.5)

%

其中取&=11力加2,則有

d=112xV0.363=50mm

取dmin=47rnm,由于主動(dòng)斜齒輪分度圓直徑為4=87.43/加，由軸承手冊(cè)查到

相應(yīng)軸的直徑最小為m2=50加〃，因此軸n應(yīng)當(dāng)做成齒輪軸。軸的材料和主動(dòng)斜

齒輪材料相同為42CrMo。

2.各軸段直徑的確定：

軸段I、V是安裝圓錐滾子軸承的軸段，可取其直徑為4=50〃切。軸段H左邊是定位

圓錐滾子軸承的軸肩，查軸承手冊(cè)可知其d“min=50〃僧，可取當(dāng)=50,初〃；軸段W取為

=60/股”；軸111定位從動(dòng)錐齒輪的軸肩，其直徑取為4=64〃"77。

3.初步選擇滾動(dòng)軸承

因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。其中軸承

C左邊采納套筒定位?？紤]到各種因素，從軸承手冊(cè)上初步選擇軸承C、D為0基

本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承，其軸承代號(hào)為32310,其尺寸為

dxDxT=50mmxll0mmx42.25mm。

4.各個(gè)軸段的長(zhǎng)度確定

各個(gè)軸段的長(zhǎng)度確定除了考慮各自的要求外，還要考慮箱體的對(duì)稱性。

軸段I是安裝圓錐滾子軸承的軸段，其長(zhǎng)度取決軸承的寬度，查表可知軸承的

內(nèi)襯寬度為B=42.5mm,所以取其長(zhǎng)度略比軸承內(nèi)襯寬度小為40mm。軸段H是齒輪

軸，為了差速器殼有安裝的空間齒輪左邊軸的長(zhǎng)度取為；取軸I的中心線到圓錐滾

子軸承D右邊的距離為119〃〃〃，則齒輪右邊到軸I的中心線的距離為10.8〃〃〃；齒

輪右邊要留出足夠的退刀曹，其長(zhǎng)度取為17m相，所以軸段H的長(zhǎng)度是

4=29.8+100+17=146.8〃〃〃；軸段III是定位軸肩其寬度應(yīng)為20mm。段軸IV段是

安裝定位套筒和從動(dòng)錐齒輪的軸段，取為20mm。

5.確定軸上的圓角和倒角的尺寸：

取軸端倒角為2*45°,各個(gè)軸肩處圓角半徑片2。

6.作出彎扭合成圖并推斷危急截面

1).求支反力

依據(jù)軸的結(jié)構(gòu)，在確定支點(diǎn)位置時(shí)在軸承手冊(cè)中查取%=4=30.3〃M。因此

作為簡(jiǎn)支梁的支承跨距如圖3.2所示為240"“，依據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖及前面計(jì)算的

到的齒輪載荷求出軸承的支反力有：

對(duì)于H面有：

由力的平衡和力矩平衡（對(duì)D點(diǎn)取矩）可得

FHN4+耳3+耳2=?HN3（36）

240x%?=80x63+167.3x62

其中F”的值見(jiàn)表3-2,于是可求得：FHN3=109424N,FHN4=123188N；同理

可得V面得支反力為：FVN3=49646N,FVN4=31835N,圖中的軸向反力為

F'VN3=工2-工3=366523N。

2.）依據(jù)支反力作出軸的彎矩圖和扭矩圖

齒輪2、3處的彎矩最大分別為：

M口2=0.08xFHN4=9877N,m,MH3=0.0727xFHN3=7727.3N?m；

MV2=0.08xFYNA=-29956N?m,MV3=0.0727xFVN4+Fa2-dm2=4063AN-m。

合成彎矩圖為：

圖3.2合成彎矩圖

由圖上可知齒輪2、3所在截面是危急截面

7.