貨車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)(二)

1、實(shí)用第一章課程設(shè)計(jì)的基本容及要求1.1 課程設(shè)計(jì)的基本容本課程設(shè)計(jì)是根據(jù)給定的設(shè)計(jì)參數(shù)和要求，對(duì)某輕型貨車整體式單級(jí)主減 速器及驅(qū)動(dòng)橋進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的基本容包括：1）根據(jù)給定的設(shè)計(jì)參數(shù)及要求，對(duì)汽車主減速器進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和參 數(shù)計(jì)算；2）對(duì)差速器、半軸、驅(qū)動(dòng)橋殼等進(jìn)行選型設(shè)計(jì)；3）繪制出主減速器及驅(qū)動(dòng)橋的裝配圖。已知給定的設(shè)計(jì)參數(shù)和要求如下：汽車最大總質(zhì)量ma4310kg驅(qū)動(dòng)軸軸荷分配74% ()額ae載重重m5000kg車輪滾動(dòng)半徑rr0.5m發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩temax/轉(zhuǎn)速nt380n.m/3000(r/min)最小離地間隙hmin280mm發(fā)動(dòng)機(jī)取大功率pemax/轉(zhuǎn)速n p99.36

2、kw/1300(r/min)驅(qū)動(dòng)方式6x 2最大車速vamax110km/h發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向逆時(shí)針（輸出端）變速器最高檔傳動(dòng)比igh0.81變速器i檔傳動(dòng)比il7.7文檔第二章整體式單級(jí)主減速器設(shè)計(jì)2.1主減速器的結(jié)構(gòu)形式1、主減速器齒輪的類型:17現(xiàn)代汽車單級(jí)主減速器中多采用螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪兩種。(a)螺旋錐齒輪(b)雙曲面齒輪圖1主減速器齒輪類型1)螺旋錐齒輪如圖1 (a)所示，其主、從動(dòng)齒輪軸線垂直相交于一點(diǎn)，且兩者的螺旋角1和2相等，可知螺旋錐齒輪的傳動(dòng)比為：ioi21 。1(2-1)式中：卬、一螺旋錐齒輪主、從動(dòng)齒輪的平均分度圓半徑。2)雙曲面齒輪如圖1 (b)所示，主、從動(dòng)齒輪

3、軸線偏移了一個(gè)距離 e,稱為偏移距，12,兩者之差稱為偏移角(如圖2所示)。f1cos 1cos 2(2-2)2一雙曲面齒輪主、從動(dòng)根據(jù)嚙合面上法向力相等，可求出主、從動(dòng)齒輪圓周力之比為：式中：ff2一雙曲面齒輪主、從動(dòng)齒輪的圓周力;齒輪的螺旋角。圖2雙曲面齒輪嚙合時(shí)受力分析雙曲面齒輪傳動(dòng)比為:iosf2 r2slscos 2firisris cos 1(2-3)式中：fi、f2一雙曲面齒輪主、從動(dòng)齒輪的圓周力；1、2一雙曲面齒輪主、從動(dòng)齒輪的螺旋角；ris、r2s 一雙曲面齒輪主、從動(dòng)齒輪的平均分度圓半徑令k cos 2 / cos 1 ,則i os k2s / 小。由于12 ,所以k 1

4、，通常為1.25-1.5002、主減速器減速形式：主減速器的減速形式主要有單級(jí)減速、雙級(jí)減速、雙速、單級(jí)貫通式、雙級(jí) 貫通式和輪邊減速等形式。單級(jí)主減速器由一對(duì)錐齒輪傳動(dòng)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、成本低、使用簡(jiǎn) 單等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于主減速比io7.6的各種轎車和輕、中型貨車上(對(duì)于雙 曲面齒輪通常要求io6.5);而雙級(jí)減速和雙速主要用于重型載貨汽車，貫通式則用于多橋驅(qū)動(dòng)的汽車。3、主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承方式：主動(dòng)錐齒輪的支承形式可分為懸臂式支承和跨置式支承兩種。(a)懸臂式支承(b)跨置式支承圖3主動(dòng)錐齒輪的支承方式(1)懸臂式支承如圖3 (a)所示，其特點(diǎn)是主動(dòng)錐齒輪軸上兩圓錐滾子軸 承的

5、大端向外，以減少懸臂長(zhǎng)度 b ,增加支承距a ,提高支承剛度；為了盡可能 地增加支承剛度，支承距a應(yīng)大于2.5倍的懸臂長(zhǎng)度b ,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b?？拷X輪的支承軸承有時(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。懸臂式支承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但支承剛度較差，用于傳遞轉(zhuǎn)矩較小的轎車、輕型貨 車的主減速器。(2)跨置式支承如圖3 (b)所示，支承強(qiáng)大高，但加工和安裝不便。通常裝 載質(zhì)量2噸以上的貨車才采用此支承方式。4、主減速器從動(dòng)錐齒輪的支承方式及調(diào)整：e -6時(shí),g=0.85,當(dāng) i06時(shí)，g=0.90)。對(duì)于本設(shè)計(jì)：(

6、1)齒輪最大應(yīng)力計(jì)算時(shí)，齒輪計(jì)算載荷為：從動(dòng)錐齒輪：tce =1758.19n.m ( itl = i1 i0 =0.81x6.3468, k0 =1, n =1,cet=0.9);tcs=3390n.m取tc=1758.19 n.m作為計(jì)算載荷。主動(dòng)錐齒輪：tz=z =307.799n.m ( g =0.9)。i 0 g3、主減速器齒輪基本參數(shù)的選擇：主減速器錐齒輪的主要參數(shù)有主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)乙和z2、從動(dòng)錐齒輪大端 分度圓直徑d2、端面模數(shù)m、齒面寬b2、雙曲面齒輪副的偏移距e、中點(diǎn)螺旋 角、法向壓力角等。1)齒數(shù)的選擇選擇主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)考慮如下因素：(1)為了磨合均勻，乙、z2

7、之間應(yīng)避免有公約數(shù)；(2)為了得到理想的重合系數(shù)和高的輪齒彎曲強(qiáng)度，主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)和 應(yīng)不少于40;(3)為了嚙合平穩(wěn)、噪聲小和具有高的疲勞強(qiáng)度，對(duì)于轎車，乙一般不少于9;對(duì)于貨車，乙一般不少于6;(4)當(dāng)主傳動(dòng)比較大時(shí)，盡量使 乙取得少些，以便得到滿意的離地間隙。當(dāng)i0方6時(shí)，乙可取最小值并等于5,但為了嚙合平穩(wěn)并提高疲勞強(qiáng)度常大于5;當(dāng)i0較小時(shí)(3.55),乙可取712。表2-1汽車主減速器主動(dòng)錐齒輪齒數(shù)傳動(dòng)比（z2/z1）z1推薦z1允許圍1.501.751412161.752.001311152.002.501110132.503.00109113.003.50109113.504

8、.00109114.004.5098104.55.08795.006.007686.007.506577.5010.00556本設(shè)計(jì)例：根據(jù)之前計(jì)算得到的主減速器傳動(dòng)比i0=5.13,查表2-1取乙=7,z2=36,重新計(jì)算傳動(dòng)比io=5.14,返回（2-6）、（2-7）和（2-8）計(jì)算得：tc=1758.19n.mtz = 307.8 n.m2）從動(dòng)錐齒輪大端分度圓（也稱節(jié)圓）直徑d2和端面模數(shù)ms對(duì)于單級(jí)主減速器，d2對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼尺寸有影響，d2大將影響橋殼離地間隙；d2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。d2可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式初選：d2 kd23t；（2-10）式中：d2

9、 從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑（mm）;kd2一直徑系數(shù)，一般為13.015.3;工一從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩（n m）, tc min %,1 。d2確定后，端面模數(shù)ms可由ms d?/z2進(jìn)行計(jì)算，并用下式進(jìn)行校核（取 較小者）：ms km3tc（2-11）式中：km為模數(shù)系數(shù)（km通常為0.30.4）表2-2錐齒輪模數(shù)（mm ）0.10.120.150.20.250.30.350.40.50.60.70.80.911.1251.251.3751.51.7522.252.52.7533.253.53.7544.555.566.578910111214161820222528303236404550

10、注：1、表中模數(shù)指錐齒輪大端端面模數(shù)；2、該表適用于直齒、斜齒及曲面錐齒輪。本設(shè)計(jì)：d2=181.04mm （kd2=15）;ms =4.023mm；取ms=4.0mm （對(duì)于螺旋齒輪端面模數(shù)用m表示）；反算 d2 =180mm。3）從動(dòng)錐齒輪齒面寬b2一般要求b2小于10倍的端面模數(shù)。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推薦值為：b2=0.155d2（2-12）對(duì)于主動(dòng)錐齒輪齒面寬通常較從動(dòng)錐齒輪齒面寬大10%。本設(shè)計(jì)：b2=27.9mm4）錐齒輪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

11、的旋轉(zhuǎn)方向影響其所受 軸向力的方向，判斷軸向力方向時(shí)，可以用手勢(shì)法則，左旋齒輪的軸向力的方向 用左手法則判斷，右旋齒輪用右手法則判斷；判斷時(shí)四指握起的旋向與齒輪旋轉(zhuǎn) 方向相同，其拇指所指方向則為軸向力的方向如圖 7所示。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)齒輪有分離趨勢(shì)，防止輪齒卡死而損壞立功由沱旋轉(zhuǎn)方向軸向推山主動(dòng)論輪鹿轉(zhuǎn)方向主動(dòng)齒輪放附方向軸向推為土劫齒輪旋轉(zhuǎn)方間k軸牙i推!力i馳i向1推力生前得能先圖8雙曲面齒輪的偏移和螺旋方向3、b）主動(dòng)也輪下偏移匚）、d）主動(dòng)齒輪上偏移。圖丫螃旋方向與柿力5）雙曲面齒輪副偏移距e及偏移方向的選擇轎車、輕型客車和輕型

12、載貨汽車主減速器的 e值，不應(yīng)超過(guò)從動(dòng)齒輪節(jié)錐距 a0的40% （接近于從動(dòng)齒輪大端分度圓直徑 d2的20%）;而載貨汽車、越野汽 車和公交車等重負(fù)荷傳動(dòng)，e則不應(yīng)超過(guò)從動(dòng)齒輪節(jié)錐距 a的20%（或取e為d2 的10%12%, 一般不超過(guò)12%）。傳動(dòng)比越大則e也應(yīng)越大，大傳動(dòng)比的雙曲 面齒輪傳動(dòng)，e可達(dá)到d2的20%30%,但此時(shí)需要檢查是否存在根切。雙曲面齒輪的偏移可分為上偏移和下偏移兩種。由從動(dòng)齒輪的錐頂向其齒面 看去，并使主動(dòng)齒輪處于右側(cè)，如果主動(dòng)齒輪在從動(dòng)齒輪中心線的上方， 則為上 偏移；在從動(dòng)齒輪中心線下方，則為下偏移。如果主動(dòng)齒輪處于左側(cè)，則情況相 反。圖8a、b為下偏移，圖8c

13、、d為上偏移。本設(shè)計(jì)：考慮到為輕型貨車，取 e=0.2d2=36mm取e=30,并采用主動(dòng)錐齒 輪下偏移，考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)（輸出端），主動(dòng)錐齒輪選擇左旋，從動(dòng) 錐齒輪選擇右旋。6）中點(diǎn)螺旋角因此，常用齒面寬中點(diǎn)處螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪螺旋角沿齒寬是變化的，的螺旋角來(lái)表示，稱為中點(diǎn)螺旋角或名義螺旋角。螺旋錐齒輪副的中點(diǎn)螺旋角是相等的，而雙曲面齒輪副由于存在偏移距 e, 而使其中點(diǎn)螺旋角不相等，且主動(dòng)齒輪螺旋角1要比從動(dòng)齒輪螺旋角 2大，兩者 之差稱為偏移角（如圖2所示）。選擇 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。越大，則f也越大，同時(shí)嚙合的齒數(shù)越多，傳動(dòng)就越平穩(wěn)，噪

14、聲越低，而且輪齒 的強(qiáng)度越高。一般 f應(yīng)不小于1.25,在1.52.0時(shí)效果最好。但是 過(guò)大，齒 輪上所受的軸向力也會(huì)過(guò)大?！案窭锷敝讫X輪推薦用下式預(yù)選主動(dòng)齒輪螺旋角的名義值：i 25 5 z 90 （2-13）zid2式中：；一主動(dòng)齒輪名義（中點(diǎn)）螺旋角的預(yù)選值；乙、z2 一主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)；d2 一從動(dòng)齒輪的分度圓直徑；e一雙曲面齒輪副的偏移距。對(duì)于雙曲面齒輪，所得螺旋角名義值還需按照選用的標(biāo)準(zhǔn)刀號(hào)進(jìn)行反算，最終得到的螺旋角名義值1與預(yù)選值1之差不超過(guò)5。本設(shè)計(jì)：對(duì)于螺旋齒輪1=35。7）齒輪法向壓力角的選擇格里森制齒輪規(guī)定轎車主減速器螺旋錐齒輪選用14。30或16。的法向壓力角，載貨汽

15、車和重型汽車選用 20。或22。30的法向壓力角；對(duì)于雙曲面齒 輪轎車選用19。的平均壓力角，載貨汽車選用22 30的平均壓力角。當(dāng)乙方8 時(shí)，其平均壓力角均選用21 15。本設(shè)計(jì)：螺旋錐齒輪 =200 o8）銃刀盤(pán)名義直徑q的選擇刀盤(pán)名義直徑可按從動(dòng)齒輪分度圓直徑 d2直接按表3選取:表3螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪名義刀盤(pán)半徑的選擇從動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑心刀盤(pán)羋徑q從幼齒輪節(jié)叨直徑*刀盤(pán)半徑q(in)(mm)(mm)1 0005. 250751251.75044. 4506.500-11. 2501552853,7509s. 2503. 875乳 7501001702,25057. 15。7+ 750

16、13. 5001953454. 500134.3oq4. 250-7. 50011019。2. 5006工 50010.250-18. 0002604556. ooo152- 4005. 125-9. 0001302303. g。76. 20013, 75024. 000350-6108. qdo203. 2005. 375-9. 375135-2403. 1z579. 375)8. 00031. 500455 jg0o10. 500256.700計(jì)算公式計(jì)算注釋zi7z245齒數(shù)z2由z1及主減速比i0確定，但zi和z2之間應(yīng)避免公約數(shù)；對(duì)轎車：z1 +z2應(yīng)在5060圍，而載貨汽車一般要求

17、40。m4端面模數(shù)ms可由ms d2/z2進(jìn)行計(jì)算，并用式（2-11）進(jìn)行校核 后查表2。b227.9從動(dòng)齒輪面寬b2=0.155d2 ,同時(shí)b2 w 10 m。20法向壓力角，轎車14 30或16，貨車20，重型汽車 22 30。螺旋方向主動(dòng)齒輪左旋，從動(dòng)齒輪右旋。旋轉(zhuǎn)力向主動(dòng)齒輪順時(shí)針，從動(dòng)齒輪逆時(shí)針。本設(shè)計(jì)：由于d2為180mm,故查表3,選擇 =76.2mm。2. 3差速器直齒錐齒輪幾何尺寸計(jì)算計(jì)算公式計(jì)算注釋zi11z222齒數(shù)z2由z1及主減速比io確定，但z1和z2之間應(yīng)避免公約數(shù)；對(duì)轎車：z1 + z2應(yīng)在5060圍，而載貨汽車一般要求40。m3端面模數(shù)ms可由ms d2/z2

18、進(jìn)行計(jì)算，并用式（2-11）進(jìn)行校核 后查表2。20法向壓力角，轎車14 30或16，貨車20，重型汽車 22 30。h h 1m g14.8齒工作高h(yuǎn)g ,其中hi見(jiàn)表5、表6。h h 2m5.415齒全同h ,其中h 2見(jiàn)表5、表6。90軸交角d1mz142小齒輪分度圓直徑,zi1 arctan z226.565小齒輪節(jié)錐角290163.434 大齒輪節(jié)錐角aod12 sin 134.65節(jié)錐距一h2kam1.5675,，一、,.大齒輪齒頂高h(yuǎn)2 ,其中ka見(jiàn)表5、表 6。.hihgh23.2325小齒輪齒頂局h1.hihhi2.1825小齒輪齒根高h(yuǎn)2hh)23.8475大齒輪齒根高c

19、hhg0.615徑向間隙+h11 arctan a03.6小齒輪齒根角+h22 arctan ao6.33大齒輪齒根角011232.895 小齒輪面錐角022167.034 大齒輪面錐角ri119.62小齒輪根錐角r22274.44大齒輪根錐角d01 d1 2h1 cos 157.2小齒輪外緣直徑d02 d2 2h2 cos 2216.6大齒輪外緣直徑d2,.x01- h1 sin 12106.5小齒輪節(jié)鏈頂點(diǎn)至齒輪外緣距離d1,x02h2 sin 2219.4大齒輪節(jié)錐頂點(diǎn)至齒輪外緣距離表5載貨、公共、牽引汽車或壓力角為20。的其他汽車螺旋錐齒輪的h1、h2和ka主動(dòng)齒輪齒數(shù)七6789101

20、112從動(dòng)齒輪最小齒數(shù)益.34333231302926法向壓力角a20n螺旋角r3540，35齒工作高系數(shù)h】(l 430)1, 5001.5601. 6101. 6501- 6801, 695】，700齒全高系數(shù)小(1. 588)1. 666l 7331. 7881, 8321. 865l 8821. 888大齒輪齒頂高系數(shù)k.(0, 160)0. 2150. 2700. 3250. 380d 435cl 490代.c,0,390- 46 + /ect/zi j說(shuō)明上當(dāng)物時(shí)，推薦選用上表中幻=611各行數(shù)據(jù)，當(dāng)孫7時(shí)選用雙曲面齒輪a標(biāo) 準(zhǔn)中未給出%=5的數(shù)據(jù)，后者是摘自柯?tīng)柭爸匦推囼?qū)動(dòng)

21、橋用耀旋錐齒輪和雙曲線齒輪的設(shè)計(jì)和 制造”一書(shū)。表6用展成法或半展成法加工的汽車螺旋錐齒輪的h1、h2和ka2 a生動(dòng)西輪齒數(shù).e91011121314法向壓力角a16*螺旋角35*-4035,齒工作高系數(shù)丹1.5501. 5701. 6001. 6401. 7001. 7001.700齒全高系數(shù)比l7381. 7581. 7881. 8281. 8881.8881.四從動(dòng)齒輪與頂高系數(shù)k.0. 2350.240042500.2700* 3100.370n0_3&8 r / 燃朋；對(duì)載貨汽車、公共汽車和牽引汽車：當(dāng)町=5時(shí)2of=35“4。:此=1.4。0,e上 =l 557.k. - 0*

22、165當(dāng)釧=611 時(shí)同表 9-6表7螺旋錐齒輪的大齒輪理論弧齒后skzb67891011300. 9110. 9570. 9750 9971. 0231. 053400. 803。*8180. 8370. 8600, s880. 948500 748)0. 7570, 7770. 8280. 8840. 94660,。,715)(0.729)0. 7770, 8280. 8830. 945說(shuō)明（）內(nèi)所列數(shù)字為1954年訂的舊標(biāo)準(zhǔn)，在新標(biāo)唯中。964年訂）已取消.當(dāng)選用上表中未列 出的齒數(shù)會(huì)時(shí)可用插入法求得s“表8 “格里森”制圓錐齒輪推薦齒側(cè)間隙b端面模數(shù)齒例間隙b/mm端面模數(shù) m/ mm

23、齒側(cè)間隙y/mm低精度高精度低精度高精度(agma 46 級(jí))(agma 713 級(jí))(agma 4-6 級(jí))(agma 73 級(jí))2. 11 2, 540. 076-0,1270. 0510.1028. 4710. 150. 381-0. 6350. 254-0. 3302. 54-3, 180. 102-0. 2030. 076-0- 1271q 15-12. 70. 508-0. 7620. 305-0. 4063. 18-4, 230. 127-0, 254._ 一0.102 0.1521 工 7 14. 50. 5087. 0160. 356-0. 4574. 23 - 5.080.

24、 152-0, 3300. i27hi78114. 5 16. 90, 635-1. 1430. 406-0, 5595. 08&350.203 0,4060. 152-0. 20316. 9-20, 30. 8897. 3970. 457-0, 6606. 357. 250. 254-0. 5080.1780. 22820, 325.4l 3t 6510. 5080. 7627. 25& 470. 305 0. 5590- 2030. 279說(shuō)明二l本表適用于直齒椎齒輪零度螺旋錐齒輪和螺旋椎齒輪#2 .對(duì)于上表中模數(shù)那爵于兩行的齒輪，應(yīng)選上一行的數(shù)值（莪小值）*3 .汽車主減速器齒輪的齒側(cè)間隙盍上表的高精