基于ProE及ANSYS的載貨汽車主減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與有限元分析

1、PAGE 42PAGE 82第1章 緒 論1.1研究究目的和和意義輕型貨車在在汽車行行業(yè)中占占有較大大的比重重，而主主減速器器是輕型型貨車的的一個(gè)重重要部件件，其設(shè)設(shè)計(jì)的成成功與否否決定著著車輛的的動(dòng)力性性、舒適適性、經(jīng)經(jīng)濟(jì)性等等多方面面的設(shè)計(jì)計(jì)要求。這這就對(duì)主主減速器器設(shè)計(jì)人人員提出出較高的的要求。在在我國(guó)傳傳統(tǒng)的設(shè)設(shè)計(jì)方式式中以手手工繪圖圖或采用用AuttoCAAD 繪繪制二維維平面圖圖，做出出成品進(jìn)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)為主，無(wú)無(wú)法滿足足快速設(shè)設(shè)計(jì)的需需求，造造成產(chǎn)品品開(kāi)發(fā)周周期長(zhǎng)、設(shè)設(shè)計(jì)成本本高。利利用PRRO/EE及ANNSYSS軟件對(duì)對(duì)主減速速器的主主要零件件進(jìn)行建建模和分分析校核核，能夠夠大

2、大提提高設(shè)計(jì)計(jì)的效率率和質(zhì)量量，為輕輕型貨車車的研發(fā)發(fā)縮短了了寶貴的的時(shí)間。同同時(shí)，選選擇輕型型貨車減減速器設(shè)設(shè)計(jì)作為為畢業(yè)設(shè)設(shè)計(jì)題目目，可以以對(duì)大學(xué)學(xué)四年所所學(xué)的基基礎(chǔ)課程程和專業(yè)業(yè)課程進(jìn)進(jìn)行一次次系統(tǒng)的的復(fù)習(xí)，更更最重要要的是培培養(yǎng)了我我們綜合合分析問(wèn)問(wèn)題、理理論聯(lián)系系實(shí)際的的能力，培培養(yǎng)我們們調(diào)查研研究，正正確熟練練運(yùn)用國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)、手冊(cè)冊(cè)、圖冊(cè)冊(cè)等資料料、工具具的能力力, 鍛煉煉自己的的設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算、數(shù)數(shù)據(jù)處理理、編寫寫技術(shù)資資料、繪繪圖等獨(dú)獨(dú)立工作作能力,為以后后的工作作打下基基礎(chǔ)。1.2 國(guó)國(guó)內(nèi)外主主減速器器研究現(xiàn)現(xiàn)狀改革開(kāi)放以以來(lái)，中中國(guó)的汽汽車工業(yè)業(yè)得到了了長(zhǎng)足發(fā)發(fā)展，尤尤其是加

3、加入WTTO以后后，我國(guó)國(guó)的汽車車市場(chǎng)對(duì)對(duì)外開(kāi)發(fā)發(fā)，汽車車工業(yè)逐逐漸成為為世界汽汽車整體體市場(chǎng)的的一個(gè)重重要組成成部分。同同樣，車車用減速速器也隨隨著整車車的發(fā)展展不斷成成長(zhǎng)和成成熟起來(lái)來(lái)。隨著高速公公路網(wǎng)狀狀況的改改善和國(guó)國(guó)家環(huán)保保法規(guī)的的完善，環(huán)環(huán)保、舒舒適、快快捷成為為客車和和貨車市市場(chǎng)的主主旋律。對(duì)對(duì)整車主主要總成成之一的的驅(qū)動(dòng)橋橋而言，小小速比、大大扭矩、傳傳動(dòng)效率率高、成成本低逐逐漸成為為客車和和貨車主主減速器器技術(shù)的的發(fā)展趨趨勢(shì)。產(chǎn)品上，國(guó)國(guó)內(nèi)卡車車市場(chǎng)用用戶主要要以承載載能力強(qiáng)強(qiáng)、齒輪輪疲勞壽壽命高、結(jié)結(jié)構(gòu)先進(jìn)進(jìn)、易維維護(hù)等特特點(diǎn)的產(chǎn)產(chǎn)品為首首選。目目前己開(kāi)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)產(chǎn)品，如如陜

4、西漢漢德引進(jìn)進(jìn)德國(guó)公公司技術(shù)術(shù)的4885單級(jí)級(jí)減速驅(qū)驅(qū)動(dòng)橋，一一汽集團(tuán)團(tuán)和東風(fēng)風(fēng)公司的的13噸級(jí)級(jí)系列車車橋?yàn)榇淼闹髦鳒p速器器技術(shù)，都都是在有有效吸收收國(guó)外同同類產(chǎn)品品新技術(shù)術(shù)的基礎(chǔ)礎(chǔ)上，針針對(duì)國(guó)內(nèi)內(nèi)市場(chǎng)需需求開(kāi)發(fā)發(fā)出來(lái)的的高性能能、高可可靠性、高高品質(zhì)的的車橋產(chǎn)產(chǎn)品。這這些產(chǎn)品品基本代代表了國(guó)國(guó)內(nèi)車用用減速器器發(fā)展的的方向。通通過(guò)整合合和平臺(tái)臺(tái)化開(kāi)發(fā)發(fā)，目前前國(guó)內(nèi)市市場(chǎng)形成成了4557、4600、4800、5000等眾多多成型穩(wěn)穩(wěn)定產(chǎn)品品，并被被用戶廣廣泛認(rèn)可可和使用用。設(shè)計(jì)計(jì)開(kāi)發(fā)上上，設(shè)計(jì)計(jì)軟件先先后應(yīng)用用于主減減速器的的結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)和齒齒輪加工工中，有有限元分分析、數(shù)數(shù)模建立立、虛擬擬

5、試驗(yàn)分分析等也也被采用用;齒輪設(shè)設(shè)計(jì)也初初步實(shí)現(xiàn)現(xiàn)了計(jì)算算機(jī)編程程的電算算化。新新一代減減速器設(shè)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)發(fā)的突出出特點(diǎn)是是:不僅在在產(chǎn)品性性能參數(shù)數(shù)上進(jìn)一一步進(jìn)設(shè)設(shè)計(jì)上完完全遵從從模塊化化設(shè)計(jì)原原則，產(chǎn)產(chǎn)品配套套實(shí)現(xiàn)車車型的平平臺(tái)化，造造型和結(jié)結(jié)構(gòu)更加加合理，更更宜于組組織批量量生產(chǎn)，更更適應(yīng)現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)業(yè)不斷發(fā)發(fā)展，更更能應(yīng)對(duì)對(duì)頻繁的的車型換換代和產(chǎn)產(chǎn)品系列列化的特特點(diǎn)，這這些都對(duì)對(duì)基礎(chǔ)件件產(chǎn)品提提出愈來(lái)來(lái)愈高的的配套要要求，需需要在產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)計(jì)上不斷斷地進(jìn)行行二次開(kāi)開(kāi)發(fā)和持持續(xù)改進(jìn)進(jìn)，以滿滿足快速速多變的的市場(chǎng)需需求。與國(guó)外相比比，我國(guó)國(guó)的車用用減速器器開(kāi)發(fā)設(shè)設(shè)計(jì)不論論在技術(shù)術(shù)上、制制造工藝

6、藝上，還還是在成成本控制制上都存存在不小小的差距距，尤其其是齒輪輪制造技技術(shù)缺乏乏獨(dú)立開(kāi)開(kāi)發(fā)與創(chuàng)創(chuàng)新能力力，技術(shù)術(shù)手段落落后。目目前比較較突出的的問(wèn)題是是，行業(yè)業(yè)整體新新產(chǎn)品開(kāi)開(kāi)發(fā)能力力弱、工工藝創(chuàng)新新及管理理水平低低，企業(yè)業(yè)管理方方式較為為粗放，相相當(dāng)比例例的產(chǎn)品品仍為中中低檔次次，缺乏乏有國(guó)際際影響力力的產(chǎn)品品品牌，行行業(yè)整體體散亂情情況依然然嚴(yán)重。這這需要我我們加快快技術(shù)創(chuàng)創(chuàng)新、技技術(shù)進(jìn)步步的步伐伐，提高高管理水水平，加加快與國(guó)國(guó)際先進(jìn)進(jìn)水平接接軌，開(kāi)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)適應(yīng)中中國(guó)國(guó)情情的高檔檔車用減減速器總總成，由由仿制到到創(chuàng)新，早早日縮小小并消除除與世界界先進(jìn)水水平的差差距。近近幾年來(lái)來(lái)，國(guó)內(nèi)

7、內(nèi)汽車生生產(chǎn)廠家家，如重重汽集團(tuán)團(tuán)、福田田汽車、江江淮汽車車等通過(guò)過(guò)與國(guó)外外卡車巨巨頭，如如沃爾沃沃、通用用、五十十鈴、現(xiàn)現(xiàn)代、奔奔馳、雷雷諾等進(jìn)進(jìn)行合資資合作，在在車橋減減速器的的開(kāi)發(fā)上上取得了了顯著的的進(jìn)步。目目前，上上汽集團(tuán)團(tuán)、東風(fēng)風(fēng)、一汽汽、北汽汽等各大大汽車集集團(tuán)也正正在開(kāi)展展合作項(xiàng)項(xiàng)目，希希望早日日實(shí)與世世界先進(jìn)進(jìn)技術(shù)的的接軌，爭(zhēng)爭(zhēng)取設(shè)計(jì)計(jì)開(kāi)發(fā)的的新突破破3?？傮w來(lái)說(shuō)，車車用減速速器發(fā)展展趨勢(shì)和和特點(diǎn)是是向著六六高、二二低、二二化方向向發(fā)展，即即高承載載能力、高高齒面硬硬度、高高精度、高高速度、高高可靠性性、高傳傳動(dòng)效率率，低噪噪聲、低低成本，標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化、多多樣化，計(jì)計(jì)算機(jī)技技術(shù)、信

8、信息技術(shù)術(shù)、自動(dòng)動(dòng)化技術(shù)術(shù)廣泛應(yīng)應(yīng)用。從從發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)的大馬馬力、低低轉(zhuǎn)速的的發(fā)展趨趨勢(shì)以及及商用車車的最高高車速的的提升來(lái)來(lái)看，公公路用車車橋減速速器應(yīng)該該向小速速比方向向發(fā)展:在最大大輸出扭扭矩相同同時(shí)齒輪輪的使用用壽命要要求更高高;在額定定軸荷相相同時(shí)，車車橋的超超載能力力更強(qiáng);主減速速器齒輪輪使用壽壽命更長(zhǎng)長(zhǎng)、噪音音更低、強(qiáng)強(qiáng)度更大大，潤(rùn)滑滑密封性性能更好好;整體剛剛性好，速速比范圍圍寬。1.3 設(shè)設(shè)計(jì)的主主要內(nèi)容容設(shè)計(jì)出小型型低速載載貨汽車車主減速速器、差差速器、等等傳動(dòng)裝裝置及橋橋殼等部部件。使使設(shè)計(jì)出出的產(chǎn)品品使用方方便，材材料使用用最少，經(jīng)經(jīng)濟(jì)性能能最高。 aa. 提提高汽車車的技

9、術(shù)術(shù)水平，使使其使用用性能更更好，更更安全，更更可靠，更更經(jīng)濟(jì)，更更舒適，更更機(jī)動(dòng)，更更方便，動(dòng)動(dòng)力性更更好，污污染更少少。 bb. 改改善汽車車的經(jīng)濟(jì)濟(jì)效果，調(diào)調(diào)整汽車車在產(chǎn)品品系列中中的檔次次，以便便改善其其市場(chǎng)競(jìng)競(jìng)爭(zhēng)地位位并獲得得更大的的經(jīng)濟(jì)效效益了解輕型商商用車主主減速器器的基本本結(jié)構(gòu)，基基本形狀狀，工作作原理和和設(shè)計(jì)方方法，再再依據(jù)現(xiàn)現(xiàn)有生產(chǎn)產(chǎn)企業(yè)在在生產(chǎn)車車型的主主減速器器作為設(shè)設(shè)計(jì)原型型，在給給定變速速器輸出出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速及最最高車速速、最大大爬坡度度等條件件下，獨(dú)獨(dú)立設(shè)計(jì)計(jì)出符合合要求的的主減速速器。首首先確定定主減速速器的結(jié)結(jié)構(gòu)形式式；其次次，據(jù)所所給汽車車參數(shù)合合理的分分配

10、主減減速器主主、從動(dòng)動(dòng)齒輪模模數(shù)，齒齒數(shù)，計(jì)計(jì)算出主主減速器器的相關(guān)關(guān)數(shù)據(jù)，并并對(duì)主減減速器齒齒輪進(jìn)行行強(qiáng)度校校核；然然后選擇擇合適該該汽車使使用的差差速器類類型，并并對(duì)行星星齒輪和和半軸齒齒輪模數(shù)數(shù)，齒數(shù)數(shù)進(jìn)行合合理的分分配并計(jì)計(jì)算校核核， 最后，利利用Prro/EE建模AANSYYS軟件件對(duì)主減減速器的的主要零零件進(jìn)行行分析校校核，設(shè)計(jì)出出符合該該汽車使使用的主主減速器器，并繪繪制出裝裝配圖和和零件圖圖。 第2章 主主減速器器結(jié)構(gòu)方方案確定定2.1 輕輕型貨車車參數(shù)車型：東風(fēng)風(fēng)EQ110600F驅(qū)動(dòng)形式：42裝載質(zhì)量：3噸總質(zhì)量：66噸發(fā)動(dòng)機(jī)最大大功率：71kww 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：3200轉(zhuǎn)/分發(fā)

11、動(dòng)機(jī)最大大轉(zhuǎn)矩：2455 轉(zhuǎn)速速：2200轉(zhuǎn)/分輪胎型號(hào)：7.500166主減速器比比：i0=6.73變速器傳動(dòng)動(dòng)比igg 低檔檔 4.71 ；高高檔 VV擋0.78最高車速：90 km/h2.2 主主減速器器主、從從動(dòng)錐齒齒輪的支支承方案案主減速器中中必須保保證主、從從動(dòng)齒輪輪具有良良好的嚙嚙合狀況況，才能能使它們們很好的的工作。齒齒輪的正正確嚙合合，除與與齒輪的的加工質(zhì)質(zhì)量、裝裝配調(diào)整整及軸承承、主減減速器殼殼體的剛剛度有關(guān)關(guān)以外，與與齒輪的的支承剛剛度密切切相關(guān)。2.2.11 主動(dòng)錐錐齒輪的的支承主動(dòng)錐齒輪輪的支承承形式可可分為懸懸臂式支支承和跨跨置式支支承兩種種。懸臂式支承承結(jié)構(gòu)(圖2

12、.1 a)的的特點(diǎn)是是在錐齒齒輪大端端一側(cè)采采用較長(zhǎng)長(zhǎng)的軸頸頸，其上上安裝兩兩個(gè)圓錐錐滾子軸軸承。為為了減小小懸臂長(zhǎng)長(zhǎng)度倪和和增加兩兩支承間間的距離離b，以改改善支承承剛度，應(yīng)應(yīng)使兩軸軸承圓錐錐滾子的的大端朝朝外，使使作用在在齒輪上上離開(kāi)錐錐頂?shù)妮S軸向力由由靠近齒齒輪的軸軸承承受受，而反反向軸向向力則由由另一軸軸承承受受。為了了盡可能能地增加加支承剛剛度，支支承距離離b應(yīng)大于于2.55倍的懸懸臂長(zhǎng)度度a，且應(yīng)應(yīng)比齒輪輪節(jié)圓直直徑的770還還大，另另外靠近近齒輪的的軸徑應(yīng)應(yīng)不小于于尺寸aa。為了了方便拆拆裝，應(yīng)應(yīng)使靠近近齒輪的的軸承的的軸徑比比另一軸軸承的支支承軸徑徑大些?？靠拷X輪輪的支承承軸

13、承有有時(shí)也采采用圓柱柱滾子軸軸承，這這時(shí)另一一軸承必必須采用用能承受受雙向軸軸向力的的雙列圓圓錐滾子子軸承。支支承剛度度除了與與軸承形形式、軸軸徑大小小、支承承間距離離和懸臂臂長(zhǎng)度有有關(guān)以外外，還與與軸承與與軸及軸軸承與座座孔之間間的配合合緊度有有關(guān)4。懸臂式支承承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，支支承剛度度較差，用用于傳遞遞轉(zhuǎn)矩較較小的轎轎車、輕輕型貨車車的單級(jí)級(jí)主減速速器及許許多雙級(jí)級(jí)主減速速器中。 (a)主動(dòng)動(dòng)錐齒輪輪懸臂式式 (bb)主動(dòng)錐錐齒輪跨跨置式 (c)從動(dòng)錐錐齒輪圖2.1 主減減速器錐錐齒輪的的支承形形式跨置式支承承結(jié)構(gòu)(圖2.1 b)的的特點(diǎn)是是在錐齒齒輪的兩兩端均有有軸承支支承，這這樣可大大

14、大增加加支承剛剛度，又又使軸承承負(fù)荷減減小，齒齒輪嚙合合條件改改善，因因此齒輪輪的承載載能力高高于懸臂臂式。此此外，由由于齒輪輪大端一一側(cè)軸頸頸上的兩兩個(gè)相對(duì)對(duì)安裝的的圓錐滾滾子軸承承之間的的距離很很小，可可以縮短短主動(dòng)齒齒輪軸的的長(zhǎng)度，使使布置更更緊湊，并并可減小小傳動(dòng)軸軸夾角，有有利于整整車布置置。但是是跨置式式支承必必須在主主減速器器殼體上上有支承承導(dǎo)向軸軸承所需需要的軸軸承座，從從而使主主減速器器殼體結(jié)結(jié)構(gòu)復(fù)雜雜，加工工成本提提高。另另外，因因主、從從動(dòng)齒輪輪之間的的空間很很小，致致使主動(dòng)動(dòng)齒輪的的導(dǎo)向軸軸承尺寸寸受到限限制，有有時(shí)甚至至布置不不下或使使齒輪拆拆裝困難難?？缰弥檬街С谐?/p>

15、中的導(dǎo)導(dǎo)向軸承承都為圓圓柱滾子子軸承，并并且內(nèi)外外圈可以以分離或或根本不不帶內(nèi)圈圈。它僅僅承受徑徑向力，尺尺寸根據(jù)據(jù)布置位位置而定定，是易易損壞的的一個(gè)軸軸承5。在本設(shè)計(jì)中中，由于于載荷量量超過(guò)2噸，故故采用跨跨置式。2.2.22 從動(dòng)錐錐齒輪的的支承 圖2.2 從動(dòng)錐錐齒輪輔輔助支承承 圖2.3 主、從從動(dòng)錐齒齒輪的許許用偏移移量從動(dòng)錐齒輪輪的支承承(圖2.1 c)，其其支承剛剛度與軸軸承的形形式、支支承間的的距離及及軸承之之間的分分布比例例有關(guān)。從從動(dòng)錐齒齒輪多用用圓錐滾滾子軸承承支承。為為了增加加支承剛剛度，兩兩軸承的的圓錐滾滾子大端端應(yīng)向內(nèi)內(nèi)，以減減小尺寸寸c+dd。為了了使從動(dòng)動(dòng)錐齒

16、輪輪背面的的差速器器殼體處處有足夠夠的位置置設(shè)置加加強(qiáng)肋以以增強(qiáng)支支承穩(wěn)定定性，cc+d應(yīng)應(yīng)不小于于從動(dòng)錐錐齒輪大大端分度度圓直徑徑的700。為為了使載載荷能盡盡量均勻勻分配在在兩軸承承上，應(yīng)應(yīng)盡量使使尺寸cc等于或或大于尺尺寸d。在具有大的的主傳動(dòng)動(dòng)比和徑徑向尺寸寸較大的的從動(dòng)錐錐齒輪的的主減速速器中，為為了限制制從動(dòng)錐錐齒輪因因受軸向向力作用用而產(chǎn)生生偏移，在在從動(dòng)錐錐齒輪的的外緣背背面加設(shè)設(shè)輔助支支承(圖2.2)。輔助助支承與與從動(dòng)錐錐齒輪背背面之間間的間隙隙，應(yīng)保保證偏移移量達(dá)到到允許極極限時(shí)能能制止從從動(dòng)錐齒齒輪繼續(xù)續(xù)變形。主主、從動(dòng)動(dòng)齒輪受受載變形形或移動(dòng)動(dòng)的許用用偏移量量如圖22

17、.3所示示6。2.3 主主減速器器齒輪的的類型分分析主減速器的的結(jié)構(gòu)形形式主要要是根據(jù)據(jù)齒輪類類型、減減速形式式的不同同而不同同。主減速器的的齒輪主主要有螺螺旋錐齒齒輪、雙雙曲面齒齒輪、圓圓柱齒輪輪和蝸輪輪蝸桿等等形式。1、螺旋錐錐齒輪傳傳動(dòng)螺旋錐齒輪輪傳動(dòng)(圖2.4a)的主主、從動(dòng)動(dòng)齒輪軸軸線垂直直相交于于一點(diǎn)，齒齒輪并不不同時(shí)在在全長(zhǎng)上上嚙合，而而是逐漸漸從一端端連續(xù)平平穩(wěn)地轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向另一一端。 (a)螺旋旋錐齒輪輪傳動(dòng) (bb)雙曲曲面齒輪輪傳動(dòng) (cc)圓柱柱齒輪傳傳動(dòng) (dd)蝸桿桿傳動(dòng)圖2.4 主減減速器齒齒輪傳動(dòng)動(dòng)形式2、雙曲面面齒輪傳傳動(dòng)雙曲面齒輪輪傳動(dòng)(圖2.4b)的主主、從動(dòng)動(dòng)

18、齒輪的的軸線相相互垂直直而不相相交，主主動(dòng)齒輪輪軸線相相對(duì)從動(dòng)動(dòng)齒輪軸軸線在空空間偏移移一距離離E，此距距離稱為為偏移距距。由于于偏移距距E的存在在，使主主動(dòng)齒輪輪螺旋角角1大于從從動(dòng)齒輪輪螺旋角角2。根據(jù)據(jù)嚙合面面上法向向力相等等，可求求出主、從從動(dòng)齒輪輪圓周力力之比： (2.1)式中：F1、F22 主、從從動(dòng)齒輪輪的圓周周力,NN;1 、2 主、從從動(dòng)齒輪輪的螺旋旋角。螺旋角是指指在錐齒齒輪節(jié)錐錐表面展展開(kāi)圖上上的齒線線任意一一點(diǎn)A的切線線TT與該該點(diǎn)和節(jié)節(jié)錐頂點(diǎn)點(diǎn)連線之之間的夾夾角。在在齒面寬寬中點(diǎn)處處的螺旋旋角稱為為中點(diǎn)螺螺旋角(圖2.5)。通常常不特殊殊說(shuō)明，則則螺旋角角系指中中點(diǎn)螺

19、旋旋角。圖2.5雙雙曲面齒齒輪副受受力情況況雙曲面齒輪輪傳動(dòng)比比為： (22.2)式中：i0s 雙雙曲面齒齒輪傳動(dòng)動(dòng)比；r1 主動(dòng)動(dòng)齒輪平平均分度度圓半徑徑，mmm；r2 從動(dòng)齒輪輪平均分分度圓半半徑，mm。螺旋錐齒輪輪傳動(dòng)比比i0L為： (2.3)令，則i00s=Ki0L。由于于12，所以以系數(shù)KK1，一一般為11.2551.5507。3、圓柱齒齒輪傳動(dòng)動(dòng)圓柱齒輪傳傳動(dòng)(圖2.4c)一般般采用斜斜齒輪，廣廣泛應(yīng)用用于發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)橫置置且前置置前驅(qū)動(dòng)動(dòng)的轎車車驅(qū)動(dòng)橋橋(圖2.6)和雙級(jí)級(jí)主減速速器貫通通式驅(qū)動(dòng)動(dòng)橋。 4、蝸桿傳傳動(dòng)蝸桿(圖22.4d)傳動(dòng)動(dòng)與錐齒齒輪傳動(dòng)動(dòng)相比有有如下優(yōu)優(yōu)點(diǎn)：(1)

20、在輪輪廓尺寸寸和結(jié)構(gòu)構(gòu)質(zhì)量較較小的情情況下，可可得到較較大的傳傳動(dòng)比(可大于于7)。(2)在任任何轉(zhuǎn)速速下使用用均能工工作得非非常平穩(wěn)穩(wěn)且無(wú)噪噪聲。(3)便于于汽車的的總布置置及貫通通式多橋橋驅(qū)動(dòng)的的布置。(4)能傳傳遞大的的載荷，使使用壽命命長(zhǎng)。5、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，拆拆裝方便便，調(diào)整整容易。但是由于蝸蝸輪齒圈圈要求用用高質(zhì)量量的錫青青銅制作作，故成成本較高高；另外外，傳動(dòng)動(dòng)效率較較低。蝸桿傳動(dòng)主主要用于于生產(chǎn)批批量不大大的個(gè)別別重型多多橋驅(qū)動(dòng)動(dòng)汽車和和具有高高轉(zhuǎn)速發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)的的大客車車上8。圖2.6 發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)橫置且且前置前前驅(qū)動(dòng)轎轎車驅(qū)動(dòng)動(dòng)橋2.4 主主減速器器的減速速形式主減速器的的減速形形式可

21、分分為單級(jí)級(jí)減速、雙雙級(jí)減速速、雙速速減速、單單雙級(jí)貫貫通、單單雙級(jí)減減速配以以輪邊減減速等9。2.4.11 單級(jí)主主減速器器圖2.7 單級(jí)主主減速器器可由一對(duì)圓圓錐齒輪輪、一對(duì)對(duì)圓柱齒齒輪或由由蝸輪蝸蝸桿組成成，具有有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單、質(zhì)質(zhì)量小、成成本低、使使用簡(jiǎn)單單等優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)。但是是其主傳傳動(dòng)比ii0不能太太大，一一般i07，進(jìn)進(jìn)一步提提高i0將增大大從動(dòng)齒齒輪直徑徑，從而而減小離離地間隙隙，且使使從動(dòng)齒齒輪熱處處理困難難。單級(jí)主減速速器廣泛泛應(yīng)用于于轎車和和輕、中中型貨車車的驅(qū)動(dòng)動(dòng)橋中。2.4.22雙級(jí)主主減速器器雙級(jí)主減速速器與單單級(jí)相比比，在保保證離地地間隙相相同時(shí)可可得到大大的傳動(dòng)動(dòng)比，i

22、i0一般為為712。但但是尺寸寸、質(zhì)量量均較大大，成本本較高。它它主要應(yīng)應(yīng)用于中中、重型型貨車、越越野車和和大客車車上。 整體式雙級(jí)級(jí)主減速速器有多多種結(jié)構(gòu)構(gòu)方案：第一級(jí)級(jí)為錐齒齒輪，第第二級(jí)為為圓柱齒齒輪(圖2.9a)；第第一級(jí)為為錐齒輪輪，第二二級(jí)為行行星齒輪輪；第一一級(jí)為行行星齒輪輪，第二二級(jí)為錐錐齒輪(圖2.9b)；第第一級(jí)為為圓柱齒齒輪，第第二級(jí)為為錐齒輪輪(圖2.9c)。對(duì)對(duì)于第一一級(jí)為錐錐齒輪、第第二級(jí)為為圓柱齒齒輪的雙雙級(jí)主減減速器，可可有縱向向水平(圖2.9d)、斜斜向(圖2.9e)和垂垂向(圖2.9f)三種種布置方方案。在具有錐齒齒輪和圓圓柱齒輪輪的雙級(jí)級(jí)主減速速器中分分配

23、傳動(dòng)動(dòng)比時(shí)，圓圓柱齒輪輪副和錐錐齒輪副副傳動(dòng)比比的比值值一般為為1.442.0，而且且錐齒輪輪副傳動(dòng)動(dòng)比一般般為1.73.33，這樣樣可減小小錐齒輪輪嚙合時(shí)時(shí)的軸向向載荷和和作用在在從動(dòng)錐錐齒輪及及圓柱齒齒輪上的的載荷，同同時(shí)可使使主動(dòng)錐錐齒輪的的齒數(shù)適適當(dāng)增多多，使其其支承軸軸頸的尺尺寸適當(dāng)當(dāng)加大，以以改善其其支承剛剛度，提提高嚙合合平穩(wěn)性性和工作作可靠性性。圖2.8 雙級(jí)主主減速器器雙速主減速速器(圖2.8)內(nèi)由齒齒輪的不不同組合合可獲得得兩種傳傳動(dòng)比。它它與普通通變速器器相配合合，可得得到雙倍倍于變速速器的擋擋位。雙雙速主減減速器的的高低擋擋減速比比是根據(jù)據(jù)汽車的的使用條條件、發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)功

24、功率及變變速器各各擋速比比的大小小來(lái)選定定的。大大的主減減速比用用于汽車車滿載行行駛或在在困難道道路上行行駛，以以克服較較大的行行駛阻力力并減少少變速器器中間擋擋位的變變換次數(shù)數(shù)；小的的主減速速比則用用于汽車車空載、半半載行駛駛或在良良好路面面上行駛駛，以改改善汽車車的燃料料經(jīng)濟(jì)性性和提高高平均車車速。雙速主減速速器的換換擋是由由遠(yuǎn)距離離操縱機(jī)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的，一一般有電電磁式、氣氣壓式和和電一氣氣壓綜合合式操縱縱機(jī)構(gòu)。由由于雙速速主減速速器無(wú)換換擋同步步裝置，因因此其主主減速比比的變換換是在停車時(shí)進(jìn)進(jìn)行的。雙雙速主減減速器主主要在一一些單橋橋驅(qū)動(dòng)的的重型汽汽車上采采用10。 (b) (cc) (

25、d) (e)圖2.9 雙級(jí)主主減速器器布置方方案2.4.33貫通式式主減速速器貫通式主減減速器(圖2.100 a,b)根根據(jù)其減減速形式式可分成成單級(jí)和和雙級(jí)兩兩種。單單級(jí)貫通通式主減減速器具具有結(jié)構(gòu)構(gòu)簡(jiǎn)單，體體積小，質(zhì)質(zhì)量小，并并可使中中、后橋橋的大部部分零件件，尤其其是使橋橋殼、半半軸等主主要零件件具有互互換性等等優(yōu)點(diǎn)，主主要用于于輕型多多橋驅(qū)動(dòng)動(dòng)的汽車車上。根據(jù)減速齒齒輪形式式不同，單單級(jí)貫通通式主減減速器又又可分為為雙曲面面齒輪式式及蝸輪輪蝸桿式式兩種結(jié)結(jié)構(gòu)。雙雙曲面齒齒輪式單單級(jí)貫通通式主減減速器(圖2.100a)是利利用雙曲曲面齒輪輪副軸線線偏移的的特點(diǎn)，將將一根貫貫通軸穿穿過(guò)中橋

26、橋并通向向后橋。但但是這種種結(jié)構(gòu)受受主動(dòng)齒齒輪最少少齒數(shù)和和偏移距距大小的的限制，而而且主動(dòng)動(dòng)齒輪工工藝性差差，主減減速比最最大值僅僅在5左右，故故多用于于輕型汽汽車的貫貫通式驅(qū)驅(qū)動(dòng)橋上上。當(dāng)用用于大型型汽車時(shí)時(shí)，可通通過(guò)增設(shè)設(shè)輪邊減減速器或或加大分分動(dòng)器速速比等方方法來(lái)加加大總減減速比。蝸蝸輪蝸桿桿式單級(jí)級(jí)貫通式式主減速速器(圖2.100 b)在結(jié)構(gòu)構(gòu)質(zhì)量較較小的情情況下可可得到較較大的速速比。它它使用于于各種噸噸位多橋橋驅(qū)動(dòng)汽汽車的貫貫通式驅(qū)驅(qū)動(dòng)橋的的布置。另另外，它它還具有有工作平平滑無(wú)聲聲、便于于汽車總總布置的的優(yōu)點(diǎn)。如如蝸桿下下置式布布置方案案被用于于大客車車的貫通通式驅(qū)動(dòng)動(dòng)橋中，可

27、可降低車車廂地板板高度。對(duì)于中、重重型多橋橋驅(qū)動(dòng)的的汽車，由由于主減減速比較較大，多多采用雙雙級(jí)貫通通式主減減速器。根根據(jù)齒輪輪的組合合方式不不同，可可分為錐錐齒輪一一圓柱齒齒輪式和和圓柱齒齒輪一錐錐齒輪式式兩種形形式。錐錐齒輪一一圓柱齒齒輪式雙雙級(jí)貫通通式主減減速器(圖2.100a)可得得到較大大的主減減速比，但但是結(jié)構(gòu)構(gòu)高度尺尺寸大，主主動(dòng)錐齒齒輪工藝藝性差，從從動(dòng)錐齒齒輪采用用懸臂式式支承，支支承剛度度差，拆拆裝也不不方便11。錐齒輪一圓圓柱齒輪輪式 （b）圓柱齒齒輪一錐錐齒輪式式1-貫通軸軸 22-軸間間差速器器圖2.100 雙級(jí)級(jí)貫通式式主減速速器2.4.44 單雙級(jí)級(jí)減速配配輪邊減

28、減速器在設(shè)計(jì)某些些重型汽汽車、礦礦山自卸卸車、越越野車和和大型公公共汽車車的驅(qū)動(dòng)動(dòng)橋時(shí)，由由于傳動(dòng)動(dòng)系總傳傳動(dòng)比較較大，為為了使變變速器、分分動(dòng)器、傳傳動(dòng)軸等等總成所所受載荷荷盡量小小，往往往將驅(qū)動(dòng)動(dòng)橋的速速比分配配得較大大。當(dāng)主主減速比比大于112時(shí)，一一般的整整體式雙雙級(jí)主減減速器難難以達(dá)到到要求，此此時(shí)常采采用輪邊邊減速器器。這樣樣，不僅僅使驅(qū)動(dòng)動(dòng)橋的中中間尺寸寸減小，保保證了足足夠的離離地間隙隙，而且且可得到到較大的的驅(qū)動(dòng)橋橋總傳動(dòng)動(dòng)比。另另外，半半軸、差差速器及及主減速速器從動(dòng)動(dòng)齒輪等等零件由由于所受受載荷大大為減小小，使它它們的尺尺寸可以以減小。但但是由于于每個(gè)驅(qū)驅(qū)動(dòng)輪旁旁均設(shè)一一

29、輪邊減減速器，使使結(jié)構(gòu)復(fù)復(fù)雜，成成本提高高，布置置輪轂、軸軸承、車車輪和制制動(dòng)器較較困難。綜上分析，本本設(shè)計(jì)中中采用單單級(jí)減速速器就能能滿足要要求。2.5 本本章小結(jié)結(jié)本章首先確確定了主主減速比比，用以以確定其其它參數(shù)數(shù)。對(duì)主主減速器器型式確確定中主主要從主主減速器器齒輪的的類型、主主減速器器的減速速形式、主主減速器器主動(dòng)錐錐齒輪的的支承形形式及安安裝方式式的選擇擇、從動(dòng)動(dòng)錐齒輪輪的支承承方式和和安裝方方式的選選擇。第3章 主主減速器器齒輪基基本參數(shù)數(shù)的選擇擇與計(jì)算算3.1主減減速器齒齒輪計(jì)算算載荷的的確定 11、按發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)最大大轉(zhuǎn)矩和和傳動(dòng)比比確定從從動(dòng)錐齒齒輪的計(jì)計(jì)算轉(zhuǎn)矩矩Tce (3.1

30、) (3.22)式中： 發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)最大大轉(zhuǎn)矩2245 ； 由由發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)至所計(jì)計(jì)算的主主減速器器從動(dòng)齒齒輪間的的傳動(dòng)系系最低檔檔傳動(dòng)比比31.7； 傳傳動(dòng)系上上述傳動(dòng)動(dòng)部分的的傳動(dòng)效效率， =0.9； 由由于“猛接合合”離合器器而產(chǎn)生生沖擊載載荷時(shí)的的超載系系數(shù)，取取1； n 該車驅(qū)驅(qū)動(dòng)橋數(shù)數(shù)目，nn取1； 汽汽車滿載載時(shí)一個(gè)個(gè)驅(qū)動(dòng)橋橋給水平平地面的的最大負(fù)負(fù)荷； 輪胎對(duì)對(duì)地面的的附著系系數(shù)，取取0.885；分別為為由所計(jì)計(jì)算的主主減速器器從動(dòng)齒齒輪到驅(qū)驅(qū)動(dòng)車輪輪之間的的傳動(dòng)比比和傳動(dòng)動(dòng)效率。2、主動(dòng)錐錐齒輪的的計(jì)算轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩為： (3.33)式中:Ga 汽車車滿載總總質(zhì)量，N；GT 所牽引引的掛車車

31、的滿載載總質(zhì)量量，N；但僅用用于牽引引車的計(jì)計(jì)算；rr 車輪輪滾動(dòng)半半徑，mm；fR 道路滾滾動(dòng)阻力力系數(shù)，對(duì)對(duì)于載貨貨汽車可可取0.01550.02；fH 汽車正正常使用用時(shí)的平平均爬坡坡能力系系數(shù)，對(duì)對(duì)于載貨貨汽車取取0.00500.099。表3.1 車驅(qū)動(dòng)動(dòng)橋齒輪輪的許用用應(yīng)力 計(jì)算載荷 主減速器齒齒輪的許許用彎曲曲應(yīng)力主減速器齒齒輪的許許用接觸觸應(yīng)力差速器齒輪輪的許用用彎曲應(yīng)應(yīng)力，中的較小小者7002800980210.991750210.993.2主減減速器齒齒輪參數(shù)數(shù)的選擇擇1、 主、從從動(dòng)齒數(shù)數(shù)的選擇擇 選擇主、從從動(dòng)錐齒齒輪齒數(shù)數(shù)時(shí)應(yīng)考考慮如下下因素：為了磨磨合均勻勻，z1，z

32、2之間應(yīng)應(yīng)避免有有公約數(shù)數(shù)；為了了得到理理想的齒齒面重合合度和高高的輪齒齒彎曲強(qiáng)強(qiáng)度，主主、從動(dòng)動(dòng)齒輪齒齒數(shù)和應(yīng)應(yīng)不小于于40；為為了嚙合合平穩(wěn)，噪噪聲小和和具有高高的疲勞勞強(qiáng)度對(duì)對(duì)于商用用車z1一般不不小于66；主傳傳動(dòng)比ii0較大時(shí)時(shí)，z1盡量取取得小一一些，以以便得到到滿意的的離地間間隙。對(duì)對(duì)于不同同的主傳傳動(dòng)比，z1和z2應(yīng)有適宜的搭配12。主減速器的的傳動(dòng)比比為6.73，初初定主動(dòng)動(dòng)齒輪齒齒數(shù)z1=7，從動(dòng)動(dòng)齒輪齒齒數(shù)z2=41。2、從動(dòng)錐錐齒輪節(jié)節(jié)圓直徑徑d2及端面面模數(shù)mmt的選擇擇 根據(jù)從動(dòng)錐錐齒輪的的計(jì)算轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩見(jiàn)式式3.11和式3.2并取兩兩式計(jì)算算結(jié)果中中較小的的一個(gè)作作為

33、計(jì)算算依據(jù)，按按經(jīng)驗(yàn)公公式選出出： (3.44) 式中： Kd2直徑徑系數(shù)，取取Kd2=13315.3；Tj計(jì)計(jì)算轉(zhuǎn)矩矩，Nm，取，較小的的，=69889.55。計(jì)算得， d2=286.7966mmd2選定后后，可按按式m=d2/z2算出從從動(dòng)齒輪輪大端模模數(shù)，并并用下式式校核: (3.55) 所以有：dd1=49mm d2=2877mm。3、螺旋錐錐齒輪齒齒面寬的的選擇 通常推薦圓圓錐齒輪輪從動(dòng)齒齒輪的齒齒寬F為其節(jié)節(jié)的錐距距0.33倍。對(duì)對(duì)于汽車車工業(yè)，主主減速器器螺旋錐錐齒輪面面寬度推推薦采用用：F=0.1155=45mmm4、錐齒輪輪螺旋方方向 主、從動(dòng)錐錐齒輪的的螺旋方方向是相相反的

34、。螺螺旋方向向與錐齒齒輪的旋旋轉(zhuǎn)方向向影響其其所受的的軸向力力的方向向。當(dāng)變變速器掛掛前進(jìn)擋擋時(shí)，應(yīng)應(yīng)使主動(dòng)動(dòng)錐齒輪輪的軸向向力離開(kāi)開(kāi)錐頂方方向。這這樣可使使主、從從動(dòng)齒輪輪有分離離的趨勢(shì)勢(shì)，防止止輪齒因因卡死而而損壞。所以主動(dòng)錐錐齒輪選選擇為左左旋，從從錐頂看看為逆時(shí)時(shí)針運(yùn)動(dòng)動(dòng)，這樣樣從動(dòng)錐錐齒輪為為右旋，從從錐頂看看為順時(shí)時(shí)針，驅(qū)驅(qū)動(dòng)汽車車前進(jìn)。5、法向壓壓力角aa的選擇擇 壓力角可以以提高齒齒輪的強(qiáng)強(qiáng)度，減減少齒輪輪不產(chǎn)生生根切的的最小齒齒數(shù)，但但對(duì)于尺尺寸小的的齒輪，大壓壓力角易易使齒頂頂變尖及及刀尖寬寬度過(guò)小小，并使使齒輪的的端面重重疊系數(shù)數(shù)下降，一一般對(duì)于于“格里森森”制主減減速器

35、螺螺旋錐齒齒輪來(lái)說(shuō)說(shuō)，載貨貨汽車可可選用220壓壓力角。 6、主主從動(dòng)錐錐齒輪幾幾何計(jì)算算計(jì)算結(jié)果如如表表3.2 主減速速器齒輪輪的幾何何尺寸計(jì)計(jì)算用表表序號(hào)項(xiàng) 目目計(jì) 算 公公 式計(jì) 算 結(jié)結(jié) 果1主動(dòng)齒輪齒齒數(shù)72從動(dòng)齒輪齒齒數(shù)413模數(shù)74齒面寬=45mmm5工作齒高8.3mmm6全齒高 EIBED Equation.3 =13.222mmm7法向壓力角角=208節(jié)圓直徑=49mm=287mmm9節(jié)錐角arctaan=90-=9.699=80.33110節(jié)錐距A=A=1455.588mm11齒頂高=8.611mm=3.299mm12齒根高=4.611mm=9.933mm13外圓直徑=65

36、.997mmm=288.11mmm3.3主減減速器錐錐齒輪的的強(qiáng)度校校核主減速器錐錐齒輪的的工作條條件是相相當(dāng)惡劣劣的，與與傳動(dòng)系系的其它它齒輪相相比，具具有載荷荷大，作作用時(shí)間間長(zhǎng)，載載荷變化化多，帶帶沖擊等等特點(diǎn)。其其損壞形形式主要要有齒輪輪根部彎彎曲折斷斷、齒面面疲勞點(diǎn)點(diǎn)蝕（剝剝落）、磨磨損和擦擦傷等。根根據(jù)這些些情況，對(duì)對(duì)于主減減速器齒齒輪的材材料及熱熱處理應(yīng)應(yīng)有以下下要求：（1）具有有較高的的疲勞彎彎曲強(qiáng)度度和表面面接觸疲疲勞強(qiáng)度度，以及及較好的的齒面耐耐磨性，故故齒表面應(yīng)有有高的硬硬度；（2）輪齒齒心部應(yīng)應(yīng)有適當(dāng)當(dāng)?shù)捻g性性以適應(yīng)應(yīng)沖擊載載荷，避避免在沖沖擊載荷荷下輪齒齒根部折折斷；

37、（3）鋼材材的鍛造造、切削削與熱處處理等加加工性能能良好，熱熱處理變變形小或或變形規(guī)規(guī)律易于于控制，以以提高產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)質(zhì)量、縮縮短制造造時(shí)間、減減少生產(chǎn)產(chǎn)成本并并將低廢廢品率；（4）選擇擇齒輪材材料的合合金元素素時(shí)要適適合我國(guó)國(guó)的情況況。汽車主減速速器用的的螺旋錐錐齒輪以以及差速速器用的的直齒錐錐齒輪，目目前都是是用滲碳碳合金鋼鋼制造。在在此，齒齒輪所采采用的鋼鋼為200CrMMnTii用滲碳碳合金鋼鋼制造的的齒輪，經(jīng)經(jīng)過(guò)滲碳碳、淬火火、回火火后，輪輪齒表面面硬度應(yīng)應(yīng)達(dá)到55864HHRC，而而心部硬硬度較低低，當(dāng)端端面模數(shù)數(shù)8時(shí)為29945HHRC。對(duì)于滲碳深深度有如如下的規(guī)規(guī)定：當(dāng)當(dāng)端面模

38、模數(shù)m5時(shí)， 為0.991.33mm 當(dāng)端面面模數(shù)mm58時(shí)，為為1.001.44mm由于新齒輪輪接觸和和潤(rùn)滑不不良，為為了防止止在運(yùn)行行初期產(chǎn)產(chǎn)生膠合合、咬死死或擦傷傷，防止止早期的的磨損，圓圓錐齒輪輪的傳動(dòng)動(dòng)副（或或僅僅大大齒輪）在在熱處理理及經(jīng)加加工（如如磨齒或或配對(duì)研研磨）后后均予與與厚度00.00050.0010mmm的磷磷化處理理或鍍銅銅、鍍錫錫。這種種表面不不應(yīng)用于于補(bǔ)償零零件的公公差尺寸寸，也不不能代替替潤(rùn)滑。1、單位齒齒長(zhǎng)上的的圓周力力 在汽車主減減速器齒齒輪的表表面耐磨磨性，常常常用其其在輪齒齒上的假假定單位位壓力即即單位齒齒長(zhǎng)圓周周力來(lái)估估算，即即： (3.66)式中：p

39、單位位齒長(zhǎng)上上的圓周周力，NN/mmm； PP作作用在齒齒輪上的的圓周力力，N，按發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)最最大轉(zhuǎn)矩矩Te maxx和最大大附著力力矩G2rr兩種載載荷工況況進(jìn)行計(jì)計(jì)算。按發(fā)動(dòng)機(jī)最最大轉(zhuǎn)矩矩計(jì)算時(shí)時(shí)： (3.77) 式中：Te maax發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)輸出的的最大轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，在在此取2245NNm； ig 變速器器的傳動(dòng)動(dòng)比； d1 主動(dòng)齒齒輪節(jié)圓圓直徑，在在此取449mmm。按上式計(jì)算算一檔時(shí)時(shí)： NNmm表3.3 許用單單位齒長(zhǎng)長(zhǎng)上的圓圓周力p (NNmm)類別檔位類別檔位一檔二檔直接檔轎車893536321載貨汽車1429250公共汽車982214牽引汽車536250由表可知pppp=114299

40、Nmm，因因此錐齒齒輪的表表面耐磨磨性滿足足要求。2、輪齒的的彎曲強(qiáng)強(qiáng)度計(jì)算算 汽車主減速速器螺旋旋錐齒輪輪輪齒的的計(jì)算彎彎曲應(yīng)力力w(Nmm2)為： (3.88)式中：齒輪計(jì)計(jì)算轉(zhuǎn)矩矩；K0超超載系數(shù)數(shù)，1.0； KKs尺寸寸系數(shù)； Kmm載荷荷分配系系數(shù)取KKm =1； Kvv質(zhì)量量系數(shù)，對(duì)對(duì)于汽車車驅(qū)動(dòng)橋橋齒輪，檔檔齒輪接接觸良好好、節(jié)及及徑向跳跳動(dòng)精度度高時(shí)，取取1；J計(jì)算算彎曲應(yīng)應(yīng)力用的的綜合系系數(shù)，查查表得，J=0.2按Tje計(jì)計(jì)算：主動(dòng)錐齒輪輪彎曲應(yīng)應(yīng)力w1=4399.2 Nmm7700 Nmm從動(dòng)錐齒輪輪彎曲應(yīng)應(yīng)力w2=6666.677 Nmm7000 Nmm按Tjm計(jì)計(jì)算：主

41、動(dòng)錐齒輪輪彎曲應(yīng)應(yīng)力w1=1066.711 Nmm2100.9NNmm從動(dòng)錐齒輪輪彎曲應(yīng)應(yīng)力w2=1611.222 Nmm2100.9NNmm綜上所述計(jì)計(jì)算的齒齒輪滿足足彎曲強(qiáng)強(qiáng)度的要要求。3、輪齒的的接觸強(qiáng)強(qiáng)度計(jì)算算 螺旋錐齒輪輪齒面的的計(jì)算接接觸應(yīng)力力j（Nmm）為為： (3.99) 式中：（6）行星星齒輪安安裝孔直直徑及其其深度LL的確定定 行星齒輪安安裝孔與與行星齒齒輪名義義直徑相相同，而而行星齒齒輪安裝裝孔的深深度L就就是行星星齒輪在在其軸上上的支承承長(zhǎng)度，如圖3.6所示示。 圖圖3.66 安裝裝孔直徑徑及其深深度L =266（mmm） =24 mm （3.34）式中：差速器器傳遞的

42、的轉(zhuǎn)矩669899.5； n行星齒齒輪數(shù)44； 行行星齒輪輪支承面面中點(diǎn)到到錐頂?shù)牡木嚯x，mmm. ，是半軸軸齒輪齒齒面寬 中中點(diǎn)處的的直徑，l=36mmm； 支承承面的許許用擠壓壓應(yīng)力，取取為699MPaa.。4、差速器器齒輪的的幾何尺尺寸計(jì)算算表3.6差差速器用用直齒錐錐齒輪的的幾何尺尺寸，表表中計(jì)算算用的弧弧齒厚系系數(shù)如如圖3.8，取取=-0.004855。切向修正系數(shù) 切向修正系數(shù)圖4.4 汽車差差速器直直齒錐齒齒輪切向向修正系系數(shù)（弧弧齒系數(shù)數(shù)） 表3.66汽車差差速器直直齒錐齒齒輪的幾幾何尺寸寸計(jì)算表表（長(zhǎng)度度單位mmm）序號(hào)項(xiàng)目計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果1行星齒輪齒齒數(shù)10，應(yīng)應(yīng)盡量取取最

43、小值值=102半軸齒輪齒齒數(shù)=14225，且且需滿足足式（44.5）=183模數(shù) =5mmm4齒面寬F=(0.250.330)AA;b10mm18mm 55工作齒高=8mm6全齒高8.95117壓力角 222.58軸交角 9909節(jié)圓直徑； 10節(jié)錐角，=29.00511節(jié)錐距=54mmm12周節(jié)=3.14416=15.7708mmm13齒頂高;=5.277mm=2.722mm14齒根高=1.7888-;=1.7888-=3.677mm;=6.222mm15徑向間隙=-=0.1888+0.0511=0.9991mmm16齒根角=;=4.033; =6.8217面錐角；=35.887=64.91

44、8根錐角；=25.002=54.11319外圓直徑；mmmm20節(jié)圓頂點(diǎn)至至齒輪外外緣距離離mmmm21理論弧齒厚厚 =8.699 mmm=7.0118 mmm22齒側(cè)間隙=0.122700.1778 mmm=0.0.15mmm5、差速器器齒輪的的強(qiáng)度計(jì)計(jì)算相嚙合另一齒輪齒數(shù)差速器齒輪輪的尺寸寸受結(jié)構(gòu)構(gòu)限制，而而且承受受的載荷荷較大，它它不像主主減速器器齒輪那那樣經(jīng)常常處于嚙嚙合狀態(tài)態(tài)，只有有當(dāng)汽車車轉(zhuǎn)彎或或左右輪輪行駛不不同的路路程時(shí)，或或一側(cè)車車輪打滑滑而滑轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時(shí)，差差速器齒齒輪才能能有嚙合合傳動(dòng)的的相對(duì)運(yùn)運(yùn)動(dòng)，所所以差速速器齒輪輪主要進(jìn)進(jìn)行彎曲曲強(qiáng)度計(jì)計(jì)算，而而對(duì)于疲疲勞壽命命則不予予考

45、慮。相嚙合另一齒輪齒數(shù)求綜求綜合系數(shù)的齒輪齒數(shù)圖3.8彎彎曲計(jì)算算用綜合合系數(shù)JJ 汽汽車差速速器齒輪輪的彎曲曲應(yīng)力為為： （3.35）式中：T差速速器一個(gè)個(gè)行星齒齒輪給予予一個(gè)半半軸齒輪輪的轉(zhuǎn)矩矩，； （3.36） =110488.422；n差速速器行星星齒輪數(shù)數(shù)目4；半軸齒齒輪齒數(shù)數(shù)18；超載系系數(shù)1.0；質(zhì)量系系數(shù)1.0；尺寸系系數(shù)=00.66661；載荷分分配系數(shù)數(shù)1.11；F齒面面寬188mm；m模數(shù)數(shù)5mmm；J計(jì)算算汽車差差速器齒齒輪彎曲曲應(yīng)力的的總和系系數(shù)0.2255，見(jiàn)圖圖3.88。以計(jì)算得：=766.37 MPaaPrreprroceessoorEElemmentt Tyy

46、pessAddd/EEditt/Deelette命令令，出現(xiàn)現(xiàn)如圖55.2所所示的EElemmentt Tyypess的對(duì)話話框。 圖圖5.22 單元類類型對(duì)話話框單擊Addd按鈕,彈出LLibrraryy off Ellemeent Typpes對(duì)對(duì)話框選選擇好自自己要定定義的元元素類型型,單擊擊OK按按鈕即可可,如圖圖5.33所示。圖5.3 定義元元素類型型定義完元素素類型后后應(yīng)該定定義材料料的屬性性。由于于材料是是各向同同性的線線彈性材材料，其其材料參參數(shù)的定定義步驟驟為選擇擇Maiin MMenuuPrreprroceessoorMMateeriaal PProppsMMateeria

47、al MModeels命令，彈出出Deffinee Maaterriall Moodell Beehavviorr對(duì)話框框，如圖圖5.44所示。在在右側(cè)列列表框中中依次選選擇SttruccturralLinnearrEllastticIsootroopicc命令。雙雙擊Issotrropiic將彈彈出5.4所示示的對(duì)話話框。在在EX文文本框中中輸入彈彈性模量量“1.004E111”，在PPRXYY文本框框中輸入入泊松比比“0.224”。圖5.4 材料屬屬性定義完材料料屬性后后就可以以對(duì)齒輪輪模型進(jìn)進(jìn)行網(wǎng)格格劃分了了。網(wǎng)格格劃分又又分為自自由網(wǎng)格格和映射射網(wǎng)格。本本設(shè)計(jì)使用用的是自自由網(wǎng)格格，因

48、為為它可以以通過(guò)SSmarrtsiize自自己控制制網(wǎng)格的的劃分精精度。SSmarrtsiize是是ANSSYS提提供的強(qiáng)強(qiáng)大的自自動(dòng)網(wǎng)格格劃分工工具,它它有自己己的內(nèi)部部計(jì)算機(jī)機(jī)制,使使用Smmarttsizze在很很多情況況下更有有利于在在網(wǎng)格生生成過(guò)程程中生成成形狀合合理的單單元。SSmarrtsiize算算法首先先對(duì)待劃劃分網(wǎng)格格的面或或體的所所有線估估算單元元邊長(zhǎng)。然然后對(duì)幾幾何體中中的彎曲曲近似區(qū)區(qū)域的線線進(jìn)行細(xì)細(xì)化。由由于所有有的線和和面在網(wǎng)網(wǎng)格劃分分開(kāi)始時(shí)時(shí)已經(jīng)指指定大小小，生成成網(wǎng)格的的質(zhì)量與與待劃分分網(wǎng)格的的面或體體順序無(wú)無(wú)關(guān)。網(wǎng)格后模型型如圖5.55：圖5.5 網(wǎng)格化化分

49、加載步驟如如下:Soluttionn/Annalyysiss Tyype/Neww Annalyysiss/Sttatiic；Soluttionn/Deefinne LLoadds/AApplly/SStruuctuurall/Diispllaceemennt/OOn AAreaas；對(duì)螺栓孔進(jìn)進(jìn)行約束束，對(duì)軸軸承孔進(jìn)進(jìn)行Y方方向的約約束； 圖5.6 螺栓孔孔施加約約束（4）加載載、求解解后查看看結(jié)果軸承所受的的力為：徑向力力RB=90062.3N，軸軸向力AA=36698.3N查看變形結(jié)結(jié)果： Genneraal PPosttProoc/PPlott Reesullts/Ploot RRes

50、uultss/Coontoour Ploot/NNodaal SSoluu/DOOF SSoluutioon; 變形如如面分析析下圖。圖5.7 位移變變形圖變形量分析析：，總總方向最最大變形形為0.11889mmm，可見(jiàn)見(jiàn)住加速速器殼體體的變形形量很小小，充分分滿足剛剛度要求求。圖5.8 應(yīng)力分分布圖應(yīng)力結(jié)果分分析：數(shù)值顯顯示，藍(lán)藍(lán)色部位位應(yīng)力值值最小，紅紅色部位位應(yīng)力值值最大。應(yīng)應(yīng)力最大大值為1129MMPa。球墨鑄鐵的的抗拉強(qiáng)強(qiáng)度為3200MPaa，無(wú)論是是單個(gè)方方向的最最大應(yīng)力力，還是是綜合應(yīng)應(yīng)力值均均充分滿滿足強(qiáng)度度要求。通過(guò)有有限元分分析可知知，所設(shè)設(shè)計(jì)的主主減速器器殼體及選選用的材

51、材料均符符合要求求。5.3主減減速器主主動(dòng)錐齒齒輪的有有限元分分析1、主減速速器主動(dòng)動(dòng)錐齒輪輪的有限限元受力力分析：（1）將PProE模型型導(dǎo)入AANSYYS如圖圖5.99； 圖5.9 主動(dòng)錐錐齒輪（2）對(duì)模模型進(jìn)行行定義網(wǎng)網(wǎng)格類型型，定義義材料屬屬性，網(wǎng)網(wǎng)格劃分分20；主動(dòng)錐齒輪輪的材料料選用220CrrMnTTi，材料的屬屬性如表表5.11所示。表5.1 20CCrMnnTi的的材料屬屬性彈性模量（GPa）泊松比抗拉強(qiáng)度（MMPa）密度（g/cm）2060.38007.85導(dǎo)入了零件件的實(shí)體體模型后后,緊接接著定義義該模型型各項(xiàng)屬屬性。依依次展開(kāi)開(kāi)Maiin MMeunnPrreprroc

52、eessoorEElemmentt TyypessAddd/EEditt/Deelette命令令，出現(xiàn)現(xiàn)如圖55.100所示的的Eleemennt TTypees的對(duì)對(duì)話框。 圖圖5.110 單單元類型型對(duì)話框框單擊Addd按鈕,彈出LLibrraryy off Ellemeent Typpes對(duì)對(duì)話框選選擇好自自己要定定義的元元素類型型,單擊擊OK按按鈕即可可,如圖圖5.111所示示。圖5.111 定義元元素類型型定義完元素素類型后后應(yīng)該定定義材料料的屬性性。由于于材料是是各向同同性的線線彈性材材料，其其材料參參數(shù)的定定義步驟驟為選擇擇Maiin MMenuuPrreprroceessoor

53、MMateeriaal PProppsMMateeriaal MModeels命令，彈出出Deffinee Maaterriall Moodell Beehavviorr對(duì)話框框，如圖圖5.112所示示。在右右側(cè)列表表框中依依次選擇擇StrructturaalLLineearElaastiicIIsottroppic命命令。雙雙擊Issotrropiic將彈彈出5.12所所示的對(duì)對(duì)話框。在在EX文文本框中中輸入彈彈性模量量“2.006E111”，在PPRXYY文本框框中輸入入泊松比比“0.33”。圖5.122 定義材材料屬性性定義完材料料屬性后后就可以以對(duì)齒輪輪模型進(jìn)進(jìn)行網(wǎng)格格劃分了了。網(wǎng)格格

54、劃分又又分為自自由網(wǎng)格格和映射射網(wǎng)格。本本設(shè)計(jì)使用用的是自自由網(wǎng)格格，因?yàn)闉樗梢砸酝ㄟ^(guò)SSmarrtsiize自自己控制制網(wǎng)格的的劃分精精度。SSmarrtsiize是是ANSSYS提提供的強(qiáng)強(qiáng)大的自自動(dòng)網(wǎng)格格劃分工工具,它它有自己己的內(nèi)部部計(jì)算機(jī)機(jī)制,使使用Smmarttsizze在很很多情況況下更有有利于在在網(wǎng)格生生成過(guò)程程中生成成形狀合合理的單單元。SSmarrtsiize算算法首先先對(duì)待劃劃分網(wǎng)格格的面或或體的所所有線估估算單元元邊長(zhǎng)。然然后對(duì)幾幾何體中中的彎曲曲近似區(qū)區(qū)域的線線進(jìn)行細(xì)細(xì)化。由由于所有有的線和和面在網(wǎng)網(wǎng)格劃分分開(kāi)始時(shí)時(shí)已經(jīng)指指定大小小，生成成網(wǎng)格的的質(zhì)量與與待劃分分網(wǎng)

55、格的的面或體體順序無(wú)無(wú)關(guān)。網(wǎng)格后模型型如圖5.113：圖5.133 網(wǎng)格格化分（3）加載載步驟如如下:Soluttionn/Annalyysiss Tyype/Neww Annalyysiss/Sttatiic；Soluttionn/Deefinne LLoadds/AApplly/SStruuctuurall/Diispllaceemennt/OOn AAreaas；選擇主動(dòng)錐錐齒輪的的兩個(gè)端端面進(jìn)行行約束，這這里有AALL DOFF(全約約束)、UX（X方向位移）、UY（Y方向位移）、UZ（Z方向位移）、ROTX（X方向旋轉(zhuǎn)）、ROTY（Y方向旋轉(zhuǎn)）、ROTZ（Z方向旋轉(zhuǎn)），根據(jù)實(shí)際分析，

56、應(yīng)用ALL DOF(全約束)；施加載荷操操作如下下：Sooluttionn/Deefinne LLoadds/AApplly/SStruuctuurall/Foorcee/Moomennt/OOn NNodees，施施加的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩為116900.2NNm圖5.144 力的的加載（4）查看看變形結(jié)結(jié)果： Genneraal PPosttProoc/PPlott Reesullts/Ploot RResuultss/Coontoour Ploot/NNodaal SSoluu/DOOF SSoluutioon; 變形如如面分析析下圖。圖5.155 總方向向位移變變形狀況況圖5.166 位移變變形圖變

57、形量分析析：，總總方向最最大變形形為0.190074mmm，可見(jiàn)見(jiàn)主減速速器主動(dòng)動(dòng)錐齒輪輪的變形形量很小小，充分分滿足剛剛度要求求。查看列表應(yīng)應(yīng)力獲取取最大應(yīng)應(yīng)力：執(zhí)行Utillityy Meenu/Lisst/Ressultts/Noddal Sollutiion 命令，把把各個(gè)節(jié)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)應(yīng)力值以以列表的的形式輸輸出如下下圖；圖5.177 總方向向應(yīng)力狀狀況圖5.188 應(yīng)力力分布圖圖應(yīng)力結(jié)果分分析：數(shù)值顯顯示，藍(lán)藍(lán)色部位位應(yīng)力值值最小，紅紅色部位位應(yīng)力值值最大。應(yīng)應(yīng)力最大大值為118922Pa。20CrMMnTii的抗拉拉強(qiáng)度為為，無(wú)論是是單個(gè)方方向的最最大應(yīng)力力，還是是綜合應(yīng)應(yīng)力值均均充

58、分滿滿足強(qiáng)度度要求。通過(guò)有有限元分分析可知知，所設(shè)設(shè)計(jì)的主主減速器器主動(dòng)錐錐齒輪及及選用的的材料均均符合要要求。5.4主減減速器從從動(dòng)錐齒齒輪的有有限元分分析1、主減速速器從動(dòng)動(dòng)錐齒輪輪的有限限元受力力分析：（1）將PProE模型型導(dǎo)入AANSYYS如圖圖5.119；圖5.199 從動(dòng)錐齒齒輪（2）對(duì)模模型進(jìn)行行定義網(wǎng)網(wǎng)格類型型，定義義材料屬屬性，網(wǎng)網(wǎng)格劃分分； 從動(dòng)錐齒輪輪的材料料選用220CrrMnTTi，材料的屬屬性如表表5.11所示。導(dǎo)入了零件件的實(shí)體體模型后后,緊接接著定義義該模型型各項(xiàng)屬屬性。依依次展開(kāi)開(kāi)Maiin MMeunnPrreprroceessoorEElemmentt

59、TyypessAddd/EEditt/Deelette命令令，出現(xiàn)現(xiàn)如圖55.200所示的的Eleemennt TTypees的對(duì)對(duì)話框。 圖圖5.220 單單元類型型對(duì)話框框單擊Addd按鈕，彈出LLibrraryy off Ellemeent Typpes對(duì)對(duì)話框選選擇好自自己要定定義的元元素類型型,單擊擊OK按按鈕即可可,如圖圖5.221所示示。 圖5.221 定定義元素素類型定義完元素素類型后后應(yīng)該定定義材料料的屬性性。由于于材料是是各向同同性的線線彈性材材料，其其材料參參數(shù)的定定義步驟驟為選擇擇Maiin MMenuuPrreprroceessoorMMateeriaal PProp

60、psMMateeriaal MModeels命令，彈出出Deffinee Maaterriall Moodell Beehavviorr對(duì)話框框，如圖圖5.222所示示。在右右側(cè)列表表框中依依次選擇擇StrructturaalLLineearElaastiicIIsottroppic命命令。雙雙擊Issotrropiic將彈彈出5.22所所示的對(duì)對(duì)話框。在在EX文文本框中中輸入彈彈性模量量“2.006E111”，在PPRXYY文本框框中輸入入泊松比比“0.33”。圖5.222 定義義材料屬屬性定義完材料料屬性后后就可以以對(duì)齒輪輪模型進(jìn)進(jìn)行網(wǎng)格格劃分了了。網(wǎng)格格劃分又又分為自自由網(wǎng)格格和映射射網(wǎng)