畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-驅(qū)動(dòng)橋及輪邊減速器設(shè)計(jì).doc

海量機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)，請(qǐng)聯(lián)系Q153893706摘 要 汽車后橋是汽車的主要部件之一，其基本的功用是增大由傳動(dòng)軸或直接由變速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩，再將轉(zhuǎn)矩分配給左右驅(qū)動(dòng)車輪，并使左右驅(qū)動(dòng)車輪具有汽車行駛運(yùn)動(dòng)所要求的差速功能:同時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋還要承受作用于路面和車架或承載車身之間的鉛垂力、縱向力，橫向力及其力矩。其質(zhì)量，性能的好壞直接影響整車的安全性，經(jīng)濟(jì)性、舒適性、可靠性。本文認(rèn)真地分析參考了天龍重卡300雙驅(qū)動(dòng)橋，在論述汽車驅(qū)動(dòng)橋運(yùn)行機(jī)理的基礎(chǔ)上，提練出了在驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)中應(yīng)掌握的滿足汽車行駛的平順性和通過(guò)性、降噪技術(shù)的應(yīng)用及零件的標(biāo)準(zhǔn)化、部件的通用化、產(chǎn)品的系列化等三大關(guān)鍵技術(shù)；闡述了汽車驅(qū)動(dòng)橋的基本原理并進(jìn)行了系統(tǒng)分析；根據(jù)經(jīng)濟(jì)、適用、舒適、安全可靠的設(shè)計(jì)原則和分析比較，確定了重型卡車驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)形式、布置方法、主減速器總成、差速器總成、半軸、橋殼及輪邊減速器的結(jié)構(gòu)型式；并對(duì)制動(dòng)器以及主要零部件進(jìn)行了強(qiáng)度校核，完善了驅(qū)動(dòng)橋的整體設(shè)計(jì)。通過(guò)本課題的研究，開發(fā)設(shè)計(jì)出適用于裝置大馬力發(fā)動(dòng)機(jī)重型貨車的雙級(jí)驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)品，確保設(shè)計(jì)的重型卡車驅(qū)動(dòng)橋經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、安全、可靠。關(guān)鍵詞： 驅(qū)動(dòng)橋 主減速器 差速器 輪邊減速器AbstractDrive axle is one of the most important parts of automobile. The function is to increase the torque from drive shaft or from transmission directly, and then distribute it to left and right wheels which have the differential ability automobile needed when driving. And the drive axle has to support the vertical force, longitudinal force, horizontal force and their moments between road and frame or body. Its quality and performance will affect the security, economic, comfortability and reliability.This article analyzes and refers to the drive axle of Tianlongtruck and the 300 drive axle of Hyundai seriously. Through the study of this topic, we can design the single driving axle devices that apply to the heavy truck with high-powered engine, and make sure the drive axle we design of heavy truck economic, practical, safe and reliable. On talking about the running principal of driving axle ,the three key techno ledge about vehicle traveling on the ride and through, and noise reduction technology applications and the standardization of parts, components of the universal, Products such as the serialization that we should master to meet, it describes and has a systematic analysis on the basic principles of viecle drive axle.According to the design principles and analysis and comparison of economy, application, comfortability, safety and reliability , the heavy truck drive axle structure, layout ways, and the final drive assembly, differential assembly, the bridge case and axle structure can be determined; and the strength checking of brake parts, as well as major components improves overall design of the driving axle.Through the study of this topic, we can design the single drive axle devices that apply to the heavy truck with high-powered engine, and make sure the drive axle we design of heavy truck economic, practical, safe and reliable.Keywords: Heavy truck Drive axle Final drive Differential目 錄摘 要IAbstractII第1章 緒論1第2章 貫通橋主減速器設(shè)計(jì)22.1 主減速器的結(jié)構(gòu)形式22.1.1 主減速器的齒輪類型22.1.2 主減速器的減速形式32.1.3 主減速器主從動(dòng)錐齒輪的支承方案42.2 主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷的確定52.2.1 主減速器齒輪計(jì)算載荷的確定52.2.2 錐齒輪主要參數(shù)的選擇72.2.3主減速器圓弧錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算102.2.4 主減速器錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算112.2.5 主減速器軸承載荷的計(jì)算202.3 主減速器齒輪的材料及熱處理232.4 主減速器的潤(rùn)滑242.5 本章小結(jié)25第3章 貫通橋差速器設(shè)計(jì)263.1 對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器的差速原理263.2 對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu)273.3 對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器的設(shè)計(jì)283.3.1差速器齒輪的基本參數(shù)的選擇283.3.2 差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算303.3.3 差速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算323.4 差速器齒輪的材料333.5 本章小結(jié)33第4章 半軸及貫通軸的設(shè)計(jì)344.1 概述344.2 全浮式半軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算34421半軸的計(jì)算載荷的確定344.2.2半軸桿部直徑的選擇354.2.3半軸強(qiáng)度計(jì)算364.2.4花鍵軸的強(qiáng)度計(jì)算364.3半軸材料與熱處理384.4 本章小結(jié)38第5章 輪邊減速器設(shè)計(jì)405.1 概述405.2 輪邊減速器各參數(shù)的選擇415.3 設(shè)計(jì)參數(shù)的優(yōu)化425.4輪邊減速器各齒輪強(qiáng)度校核435.5 本章小結(jié)45結(jié) 論46致 謝47參考文獻(xiàn)48附 錄149附 錄250-51-第1章 緒論汽車的驅(qū)動(dòng)后橋位于傳動(dòng)系的末端，其基本功用是增大由傳動(dòng)軸或直接由變速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩，再將轉(zhuǎn)矩分配給左、右驅(qū)動(dòng)車輪，并使左、右驅(qū)動(dòng)車輪有汽車行駛運(yùn)動(dòng)所要求的差速功能;同時(shí)，驅(qū)動(dòng)后架或承載車身之間的鉛垂力、縱向力、橫向力及其力矩。為了提高汽車行駛平順性和通過(guò)性，現(xiàn)在汽車的驅(qū)動(dòng)橋也在不斷的改進(jìn)。與獨(dú)立懸架相配合的斷開式驅(qū)動(dòng)橋相對(duì)與非獨(dú)立懸架配合的整體式驅(qū)動(dòng)橋在平順性和通過(guò)性方面都得到改進(jìn)。驅(qū)動(dòng)橋是汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中主要總成之一。驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)是否合理直接關(guān)系到汽車使用性能的好環(huán)。因此，設(shè)計(jì)中要保證:所選擇的主減速比應(yīng)保證汽車在給定使用條件下有最佳的動(dòng)力性能和燃料經(jīng)濟(jì)性：(1) 當(dāng)左、右兩車輪的附著系數(shù)不同時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋必須能合理的解決左右車輪的轉(zhuǎn)矩分配問(wèn)題，以充分利用汽車的牽引力；(2) 具有必要的離地間隙以滿足通過(guò)性的要求；(3) 驅(qū)動(dòng)橋的各零部件在滿足足夠的強(qiáng)度和剛度的條件下，應(yīng)力求做到質(zhì)量輕，特別是應(yīng)盡可能做到非簧載質(zhì)量，以改善汽車的行駛平順性；(4) 能承受和傳遞作用于車輪上的各種力和轉(zhuǎn)矩；(5) 齒輪及其它傳動(dòng)部件應(yīng)工作平穩(wěn)，噪聲小；(6) 對(duì)傳動(dòng)件應(yīng)進(jìn)行良好的潤(rùn)滑，傳動(dòng)效率要高；(7) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝調(diào)整方便。隨著科技的發(fā)展，汽車行業(yè)也越來(lái)越被重視，重型汽車的工作條件也越來(lái)越惡劣。近年來(lái)大多數(shù)重型汽車都向大功率和大扭矩方向發(fā)展，主要采取貫通式兩級(jí)減速的驅(qū)動(dòng)橋（主減速器和輪邊減速器），以滿足惡劣的工作環(huán)境。第2章 貫通橋主減速器設(shè)計(jì)2.1 主減速器的結(jié)構(gòu)形式主減速器可根據(jù)齒輪類型、減速形式及主、從動(dòng)齒輪的支撐形式不同分類。2.1.1 主減速器的齒輪類型主減速器的齒輪有弧齒錐齒輪、雙曲面齒輪、圓柱齒輪和渦輪蝸桿等形式。雙曲面齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)是主從動(dòng)齒輪的軸線相互垂直但不相交，且主動(dòng)齒輪軸線相對(duì)從動(dòng)齒輪軸線向上或向下偏移一距離E，稱為偏移距，如圖2-1所示。當(dāng)偏移距大到一定程度時(shí)，可使一個(gè)齒輪軸從另一個(gè)齒輪軸旁通過(guò)。這樣就能在每個(gè)齒輪的兩邊布置尺寸緊凄的支承。這對(duì)于增強(qiáng)支承剛度、保證輪齒正確嚙合從而提高齒輪壽命大有好處。雙曲面齒輪的偏移距使得其主動(dòng)齒輪的螺旋角大于從動(dòng)齒輪的螺旋角。因此，雙曲面?zhèn)鲃?dòng)齒輪副的法向模數(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(dòng)齒輪的端面模數(shù)或端面周節(jié)大于從動(dòng)齒輪的。這一情況就使得雙曲面齒輪傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪比相應(yīng)的螺旋錐齒輪傳動(dòng)的主動(dòng)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?dòng)的主動(dòng)齒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(dòng)齒輪的螺旋角較大，則不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)可減少，所以可選用較少的齒數(shù)，這有利于大傳動(dòng)比傳動(dòng)。當(dāng)要求傳動(dòng)比大而輪廓尺寸又有限時(shí)，采用雙曲面齒輪更為合理。因?yàn)槿绻３謨煞N傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪直徑一樣，則雙曲面從動(dòng)齒輪的直徑比螺旋錐齒輪的要小，這對(duì)于主減速比i04.5的傳動(dòng)有其優(yōu)越性。當(dāng)傳動(dòng)比小于2時(shí)，雙曲面主動(dòng)齒輪相對(duì)于螺旋錐齒輪主動(dòng)齒輪就顯得過(guò)大，這時(shí)選用螺旋錐齒輪更合理，因?yàn)楹笳呔哂休^大的差速器可利用空間。圖2-1 雙曲面齒輪的偏移距和偏移方向由于雙曲面主動(dòng)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(dòng)比螺旋錐齒輪傳動(dòng)工作得更加平穩(wěn)、無(wú)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(lái)方便。2.1.2 主減速器的減速形式主減速器的減速型式分為單級(jí)減速、雙續(xù)減速、雙速減速、單級(jí)貫通、雙級(jí)貫通、主減速及輪邊減速等。單級(jí)(或雙級(jí))主減速器附輪邊減速器，礦山、水利及其他大型工程等所用的重型汽車，工程和軍事上用的重型牽引越野汽車及大型公共汽車等，要求有高的動(dòng)力性，而車速則可相對(duì)較低，因此其傳動(dòng)系的低檔總傳動(dòng)比都很大。在設(shè)計(jì)上述重型汽車、大型公共汽車的驅(qū)動(dòng)橋時(shí)，為了使變速器、分動(dòng)器、傳動(dòng)軸等總成不致因承受過(guò)大轉(zhuǎn)矩而使它們的尺寸及質(zhì)量過(guò)大，應(yīng)將傳動(dòng)系的傳動(dòng)比以盡可能大的比率分配給驅(qū)動(dòng)橋。這就導(dǎo)致了一些重型汽車、大型公共汽車的驅(qū)動(dòng)橋的主減速比往往要求很大。當(dāng)其值大于12時(shí)，則需采用單級(jí)(或雙級(jí))主減速器附加輪邊減速器的結(jié)構(gòu)型式，將驅(qū)動(dòng)橋的一部分減速比分配給安裝在輪轂中間或近旁的輪邊減速器。這樣以來(lái)，不僅使驅(qū)動(dòng)橋中間部分主減速器的輪廓尺寸減小，加大了離地間隙，并可得到大的驅(qū)動(dòng)橋減速比(其值往往在1626左右)，而且半軸、差速器及主減速器從動(dòng)齒輪等零件的尺寸也可減小。綜合考慮整車成本和驅(qū)動(dòng)橋的研發(fā)與制造成本及輸入?yún)?shù)主減速比的實(shí)際情況，選擇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，質(zhì)量輕，制造成本低的單級(jí)貫通式主減速器附輪邊減速器。2.1.3 主減速器主從動(dòng)錐齒輪的支承方案1. 主動(dòng)錐齒輪的支承現(xiàn)在汽車主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承型式有以下兩種，懸臂式與騎馬式如圖2-2所示。懸臂式齒輪一側(cè)的軸頸懸臂式地支承于一對(duì)軸承上。為了增強(qiáng)支承剛度，應(yīng)使兩軸承支承中心間的距離齒輪齒面寬中點(diǎn)的懸臂長(zhǎng)度大兩倍以上，同時(shí)比齒輪節(jié)圓直徑的70%還大，并使齒輪軸徑大于等于懸臂長(zhǎng)。當(dāng)采用一對(duì)圓錐滾子軸承支承時(shí)，為了減小懸臂長(zhǎng)度和增大支承間的距離，應(yīng)使兩軸承圓錐滾子的小端相向朝內(nèi)，而大端朝外，以縮短跨距，從而增強(qiáng)支承剛度。圖2-2 主減速器主動(dòng)齒輪的支承形式及安置方法（a）懸臂式支承 （b）騎馬式支承騎馬式支承使支承剛度大為增加，使齒輪在載荷作用下的變形大為減小，約減小到懸臂式支承的130以下而主動(dòng)錐齒輪后軸承的徑向負(fù)荷比懸臂式的要減小至1/51/7。齒輪承載能力較懸臂式可提高10%左右。重型汽車主減速器主動(dòng)齒輪都是采用騎馬式支承。但是騎馬式支承增加了導(dǎo)向軸承支座，是主減速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本提高。2. 從動(dòng)錐齒輪的支承主減速器從動(dòng)錐齒輪的支承剛度依軸承的型式、支承間的距離和載荷在軸承之間的分布即載荷離兩端軸承支承中心間的距離c和d之比例而定。為了增強(qiáng)支承剛度，支承間的距離（c+d）應(yīng)盡量縮小。然而，為了是從動(dòng)錐齒輪背面的支承凸緣有足夠的位置設(shè)置加強(qiáng)筋及增強(qiáng)支承的穩(wěn)定性，距離（c+d）應(yīng)不小于從動(dòng)錐齒輪節(jié)圓直徑的70。兩端支承采用圓錐滾子軸承，安裝時(shí)硬是它們的圓錐滾子大端朝內(nèi)相向，小端朝外相背。為了是載荷能盡量均勻分布在兩軸承上，并且讓出位置來(lái)加強(qiáng)從動(dòng)錐齒輪聯(lián)接凸緣的剛度，應(yīng)盡量使尺寸c不小于尺寸d。在具有大主傳動(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（圖2-3）。輔助支承與從動(dòng)錐齒輪背面之間的間隙，應(yīng)保證當(dāng)偏移量達(dá)到允許極限，即與從動(dòng)錐齒輪背面接觸時(shí)，能夠制止從動(dòng)錐齒輪繼續(xù)偏移。主、從動(dòng)齒輪在載荷作用下的偏移量許用極限值，如圖2-4所示。圖2-3 從動(dòng)錐齒輪輔助支承 圖2-4 主從動(dòng)錐齒輪的許用偏移量此處刪減NNNNNNNNNNNNNNNN字 需要整套設(shè)計(jì)請(qǐng)聯(lián)系q：99872184。表2-1 主減速器圓弧錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表序號(hào)項(xiàng) 目計(jì) 算 公 式計(jì) 算 結(jié) 果1主動(dòng)齒輪齒數(shù)2從動(dòng)齒輪齒數(shù)3模數(shù)4齒面寬=54mm=46mm5工作齒高12.8mm6全齒高=14.4mm7法向壓力角=208軸交角 EMBED Aquation.3 =909節(jié)圓直徑=72mm=296mm10節(jié)錐角arctan=90-=13.67=76.3311節(jié)錐距A=A=152.54mm12周節(jié)t=3.1416 t=25.13mm續(xù)表2-1主減速器圓弧錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表序號(hào)項(xiàng) 目計(jì) 算 公 式計(jì) 算 結(jié) 果13齒頂高=6.414齒根高=815徑向間隙c=c=1.6mm16齒根角=3.0117面錐角；=16.68=79.3418根錐角=10.66=73.3219外圓直徑=84.43mm=299mm20節(jié)錐頂點(diǎn)止齒輪外緣距離=146.49mm=29.78mm21理論弧齒厚=18.73mm=6.4mm2.2.4主減速器錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算在完成主減速器齒輪的幾何計(jì)算之后，應(yīng)對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，以保證其有足夠的強(qiáng)度和壽命以及安全可靠性地工作。在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算之前應(yīng)首先了解齒輪的破壞形式及其影響因素。1. 齒輪的損壞形式及壽命齒輪的損壞形式常見的有輪齒折斷、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勞折斷及由于彎曲強(qiáng)度不足而引起的過(guò)載折斷。折斷多數(shù)從齒根開始，因?yàn)辇X根處齒輪的彎曲應(yīng)力最大。疲勞折斷：在長(zhǎng)時(shí)間較大的交變載荷作用下，齒輪根部經(jīng)受交變的彎曲應(yīng)力。如果最高應(yīng)力點(diǎn)的應(yīng)力超過(guò)材料的耐久極限，則首先在齒根處產(chǎn)生初始的裂紋。隨著載荷循環(huán)次數(shù)的增加，裂紋不斷擴(kuò)大，最后導(dǎo)致輪齒部分地或整個(gè)地?cái)嗟?。在開始出現(xiàn)裂紋處和突然斷掉前存在裂紋處，在載荷作用下由于裂紋斷面間的相互摩擦，形成了一個(gè)光亮的端面區(qū)域，這是疲勞折斷的特征，其余斷面由于是突然形成的故為粗糙的新斷面。過(guò)載折斷：由于設(shè)計(jì)不當(dāng)或齒輪的材料及熱處理不符合要求，或由于偶然性的峰值載荷的沖擊，使載荷超過(guò)了齒輪彎曲強(qiáng)度所允許的范圍，而引起輪齒的一次性突然折斷。此外，由于裝配的齒側(cè)間隙調(diào)節(jié)不當(dāng)、安裝剛度不足、安裝位置不對(duì)等原因，使輪齒表面接觸區(qū)位置偏向一端，輪齒受到局部集中載荷時(shí)，往往會(huì)使一端（經(jīng)常是大端）沿斜向產(chǎn)生齒端折斷。各種形式的過(guò)載折斷的斷面均為粗糙的新斷面。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，根部及齒面要光潔。（2）齒面的點(diǎn)蝕及剝落齒面的疲勞點(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。點(diǎn)蝕：是輪齒表面多次高壓接觸而引起的表面疲勞的結(jié)果。由于接觸區(qū)產(chǎn)生很大的表面接觸應(yīng)力，常常在節(jié)點(diǎn)附近，特別在小齒輪節(jié)圓以下的齒根區(qū)域內(nèi)開始，形成極小的齒面裂紋進(jìn)而發(fā)展成淺凹坑，形成這種凹坑或麻點(diǎn)的現(xiàn)象就稱為點(diǎn)蝕。一般首先產(chǎn)生在幾個(gè)齒上。在齒輪繼續(xù)工作時(shí)，則擴(kuò)大凹坑的尺寸及數(shù)目，甚至?xí)饾u使齒面成塊剝落，引起噪音和較大的動(dòng)載荷。在最后階段輪齒迅速損壞或折斷。減小齒面壓力和提高潤(rùn)滑效果是提高抗點(diǎn)蝕的有效方法，為此可增大節(jié)圓直徑及增大螺旋角，使齒面的曲率半徑增大，減小其接觸應(yīng)力。在允許的范圍內(nèi)適當(dāng)加大齒面寬也是一種辦法。齒面剝落：發(fā)生在滲碳等表面淬硬的齒面上，形成沿齒面寬方向分布的較點(diǎn)蝕更深的凹坑。凹坑壁從齒表面陡直地陷下。造成齒面剝落的主要原因是表面層強(qiáng)度不夠。例如滲碳齒輪表面層太薄、心部硬度不夠等都會(huì)引起齒面剝落。當(dāng)滲碳齒輪熱處理不當(dāng)使?jié)B碳層中含碳濃度的梯度太陡時(shí)，則一部分滲碳層齒面形成的硬皮也將從齒輪心部剝落下來(lái)。（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直接摩擦?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)在齒頂附近，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）吃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)予避免。汽車主減速器及差速器齒輪在新車跑合期及長(zhǎng)期使用中按規(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。汽車驅(qū)動(dòng)橋的齒輪，承受的是交變負(fù)荷，其主要損壞形式是疲勞。其表現(xiàn)是齒根疲勞折斷和由表面點(diǎn)蝕引起的剝落。在要求使用壽命為20萬(wàn)千米或以上時(shí)，其循環(huán)次數(shù)均以超過(guò)材料的耐久疲勞次數(shù)。因此，驅(qū)動(dòng)橋齒輪的許用彎曲應(yīng)力不超過(guò)210.9Nmm。實(shí)踐表明，主減速器齒輪的疲勞壽命主要與最大持續(xù)載荷（即平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩）有關(guān)，而與汽車預(yù)期壽命期間出現(xiàn)的峰值載荷關(guān)系不大。汽車驅(qū)動(dòng)橋的最大輸出轉(zhuǎn)矩Tec和最大附著轉(zhuǎn)矩Tcs并不是使用中的持續(xù)載荷，強(qiáng)度計(jì)算時(shí)只能用它來(lái)驗(yàn)算最大應(yīng)力，不能作為疲勞損壞的依據(jù)。2. 單位齒長(zhǎng)上的圓周力在汽車主減速器齒輪的表面耐磨性，常常用其在輪齒上的假定單位壓力即單位齒長(zhǎng)圓周力來(lái)估算，即： (2-5)式中：P作用在齒輪上的圓周力，按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Temax和最大附著力矩 兩種載荷工況進(jìn)行計(jì)算，N； 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)： （2-6）式中：發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩，在此取1500 變速器的傳動(dòng)比12.11 主動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑54 mm從動(dòng)齒輪齒面寬46mm按上式等于10969.2Nmm按最大附著力矩計(jì)算時(shí)： （2-7）.式中：汽車滿載時(shí)一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋給水平地面的最大負(fù)荷，對(duì)于后驅(qū)動(dòng)橋還應(yīng)考慮汽車最大加速時(shí)的負(fù)荷增加量，在此取127400N； 輪胎與地面的附著系數(shù)，在此取0.85； 輪胎的滾動(dòng)半徑0.57m。按上式等于9066.58Nmm。在現(xiàn)代汽車的設(shè)計(jì)中，由于材質(zhì)及加工工藝等制造質(zhì)量的提高，單位齒長(zhǎng)上的圓周力有時(shí)提高許用數(shù)據(jù)的20%25%。經(jīng)驗(yàn)算以上兩數(shù)據(jù)都在許用范圍內(nèi)。3. 輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算汽車主減速器錐齒輪的齒根彎曲應(yīng)力為 （2-8） 式中：該齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩為8174.25Nm；超載系數(shù)；在此取1.0； 尺寸系數(shù)，反映材料的不均勻性，與齒輪尺寸和熱處理有關(guān)，當(dāng)時(shí)，在此等于1.0； 載荷分配系數(shù)，當(dāng)兩個(gè)齒輪均用騎馬式支承型式時(shí)，1.001.10式式支承時(shí)取1.101.25。支承剛度大時(shí)取最小值； 質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于汽車驅(qū)動(dòng)橋齒輪，當(dāng)齒輪接觸良好，周節(jié)及徑向跳動(dòng)精度高時(shí)，可取1.0； 計(jì)算齒輪的齒數(shù)；端面模數(shù)； 計(jì)算彎曲應(yīng)力的綜合系數(shù)（或幾何系數(shù)），它綜合考慮了齒形系數(shù)。載荷作用點(diǎn)的位置、載荷在齒間的分布、有效齒面寬、應(yīng)力集中系數(shù)及慣性系數(shù)等對(duì)彎曲應(yīng)力計(jì)算的影響。計(jì)算彎曲應(yīng)力時(shí)本應(yīng)采用輪齒中點(diǎn)圓周力與中點(diǎn)端面模數(shù)，今用大端模數(shù)，而在綜合系數(shù)中進(jìn)行修正。按圖五選取小齒輪的0.225，大齒輪0.195。按上式173 N/ 210.3 N/=199.7 N/58時(shí)，為1.01.4mm由于新齒輪接觸和潤(rùn)滑不良，為了防止在運(yùn)行初期產(chǎn)生膠合、咬死或擦傷，防止早期的磨損，圓錐齒輪的傳動(dòng)副（或僅僅大齒輪）在熱處理及經(jīng)加工（如磨齒或配對(duì)研磨）后均予與厚度0.0050.010mm的磷化處理或鍍銅、鍍錫。對(duì)齒面進(jìn)行噴丸處理有可能提高壽命達(dá)25。對(duì)于滑動(dòng)速度高的齒輪，為了提高其耐磨性，可以進(jìn)行滲硫處理。滲硫處理時(shí)溫度低，故不引起齒輪變形。滲硫后摩擦系數(shù)可以顯著降低，故即使?jié)櫥瑮l件較差，也會(huì)防止齒輪咬死、膠合和擦傷等現(xiàn)象產(chǎn)生。2.4 主減速器的潤(rùn)滑主減速器及差速器的齒輪、軸承以及其他摩擦表面均需潤(rùn)滑，其中尤其應(yīng)注意主減速器主動(dòng)錐齒輪的前軸承的潤(rùn)滑，因?yàn)槠錆?rùn)滑不能靠潤(rùn)滑油的飛濺來(lái)實(shí)現(xiàn)。為此，通常是在從動(dòng)齒輪的前端靠近主動(dòng)齒輪處的主減速殼的內(nèi)壁上設(shè)一專門的集油槽，將飛濺到殼體內(nèi)壁上的部分潤(rùn)滑油收集起來(lái)再經(jīng)過(guò)近油孔引至前軸承圓錐滾子的小端處，由于圓錐滾子在旋轉(zhuǎn)時(shí)的泵油作用，使?jié)櫥陀蓤A錐滾子的下端通向大端，并經(jīng)前軸承前端的回油孔流回驅(qū)動(dòng)橋殼中間的油盆中，使?jié)櫥偷玫窖h(huán)。這樣不但可使軸承得到良好的潤(rùn)滑、散熱和清洗，而且可以保護(hù)前端的油封不被損壞。2.5 本章小結(jié)本章根據(jù)所給參數(shù)確定了主減速器計(jì)算載荷、并根據(jù)有關(guān)的機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)齒輪參數(shù)進(jìn)行合理的選擇，最后對(duì)螺旋錐齒輪的相關(guān)幾何尺寸參數(shù)進(jìn)行列表整理，并且對(duì)主動(dòng)、從動(dòng)齒輪進(jìn)行強(qiáng)度校核。對(duì)主減速器齒輪的材料及熱處理，主減速器的潤(rùn)滑給以說(shuō)明。第3章 貫通橋差速器設(shè)計(jì)汽車在行駛過(guò)程中左，右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過(guò)的路程往往不等。例如，轉(zhuǎn)彎時(shí)內(nèi)、外兩側(cè)車輪行程顯然不同，即外側(cè)車輪滾過(guò)的距離大于內(nèi)側(cè)的車輪；汽車在不平路面上行駛時(shí)，由于路面波形不同也會(huì)造成兩側(cè)車輪滾過(guò)的路程不等；即使在平直路面上行駛，由于輪胎氣壓、輪胎負(fù)荷、胎面磨損程度不同以及制造誤差等因素的影響，也會(huì)引起左、右車輪因滾動(dòng)半徑的不同而使左、右車輪行程不等。如果驅(qū)動(dòng)橋的左、右車輪剛性連接，則行駛時(shí)不可避免地會(huì)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)輪在路面上的滑移或滑轉(zhuǎn)。這不僅會(huì)加劇輪胎的磨損與功率和燃料的消耗，而且可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)向和操縱性能惡化。為了防止這些現(xiàn)象的發(fā)生，汽車左、右驅(qū)動(dòng)輪間都裝有輪間差速器，從而保證了驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)車輪在行程不等時(shí)具有不同的旋轉(zhuǎn)角速度，滿足了汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)要求。差速器用來(lái)在兩輸出軸間分配轉(zhuǎn)矩，并保證兩輸出軸有可能以不同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。差速器有多種形式，在此設(shè)計(jì)普通對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器。3.1 對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器的差速原理圖3-1 差速器差速原理如圖所示，對(duì)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?yàn)樗峙c主減速器從動(dòng)齒輪6固連在一起，固為主動(dòng)件，設(shè)其角速度為；半軸齒輪1和2為從動(dòng)件，其角速度為和。A、B兩點(diǎn)分別為行星齒輪4與半軸齒輪1和2的嚙合點(diǎn)。行星齒輪的中心點(diǎn)為C，A、B、C三點(diǎn)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(shí)，顯然，處在同一半徑上的A、B、C三點(diǎn)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(shí)（圖），嚙合點(diǎn)A的圓周速度為=+，嚙合點(diǎn)B的圓周速度為=-。于是+=（+）+(-)即 + =2 （3-1）若角速度以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)表示，則 （3-2）式（3-2）為兩半軸齒輪直徑相等的對(duì)稱式圓錐齒輪差速器的運(yùn)動(dòng)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(wú)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(dòng)車輪以不同轉(zhuǎn)速在地面上滾動(dòng)而無(wú)滑動(dòng)。有式（3-2）還可以得知：當(dāng)任何一側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速為零時(shí)，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(dòng)器制動(dòng)傳動(dòng)軸時(shí)），若一側(cè)半軸齒輪受其它外來(lái)力矩而轉(zhuǎn)動(dòng)，則另一側(cè)半軸齒輪即以相同的轉(zhuǎn)速反向轉(zhuǎn)動(dòng)。3.2 對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu)普通的對(duì)稱式圓錐齒輪差速器由差速器左右殼，兩個(gè)半軸齒輪，四個(gè)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。圖3-2 普通的對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器1-軸承；2-左外殼；3-墊片；4-半軸齒輪；5-墊圈；6-行星齒輪； 7-從動(dòng)齒輪；8-右外殼；9-十字軸；10-螺栓如圖3-2所示。由于其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(diǎn)，故廣泛用于各類車輛上。3.3 對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器的設(shè)計(jì)由于在差速器殼上裝著主減速器從動(dòng)齒輪，所以在確定主減速器從動(dòng)齒輪尺寸時(shí)，應(yīng)考慮差速器的安裝。差速器的輪廓尺寸也受到主減速器從動(dòng)齒輪軸承支承座及主動(dòng)齒輪導(dǎo)向軸承座的限制。3.3.1 差速器齒輪的基本參數(shù)的選擇1. 行星齒輪數(shù)目的選擇轎車常用2個(gè)行星齒輪，載貨汽車和越野汽車多用4個(gè)行星齒輪，少數(shù)汽車采用3個(gè)行星齒輪。本設(shè)計(jì)采用4個(gè)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的尺寸通常決定于行星齒輪背面的球面半徑RB,即行星齒輪的安裝尺寸，代表差速器圓錐齒輪的節(jié)錐距，并在一定程度上表征了差速器的強(qiáng)度。球面半徑根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定：=（2.52-2.99）=58mm 式中： 行星齒輪球面半徑系數(shù)，=2.522.99