差速器計算部分

06091606趙貴權7、G178kw/6000rmpFF橫置條件：(1)假設地面的附著系數(shù)足夠大；(2)發(fā)動機到主傳動主動齒輪的傳動系數(shù)；(3)車速度允許誤差為±3%；(4)工作情況：每天工作16小時，連續(xù)運轉，載荷較平穩(wěn);(5)工作環(huán)境：濕度和粉塵含量設為正常狀況，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,每天平均十小時〕；(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，也可自己設計；(9)差速器轉矩比------1.4之間選?。?10)平安系數(shù)為n=1.2-----1.35之間選?。弧?1〕主傳動比3.2-3.8選??；在此取3.8；(12)其余參數(shù)查相關手冊；第一章主減速器齒輪設計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、從動齒輪齒數(shù)和、從動錐齒輪大端分度圓直徑和端面模數(shù)主、從動錐齒輪齒面寬等?！?〕選定主減速器從動齒輪類型、精度及其材料1〕類型:根據(jù)題目要求選用單級主減速器從動齒輪選用標準斜齒圓柱齒輪，有較大的沖擊載荷故加工成齒面。2)精度等級：家用轎車屬于輕型轎車，應選用7級精度。材料：驅動橋齒輪的工作條件是相當惡劣的，與傳動系的其它齒輪相比，具有載荷大，作用時間長，載荷變化多，帶沖擊等特點。其損壞形式主要有齒輪根部彎曲折斷、齒面疲勞點蝕〔剝落〕、磨損和擦傷等。根據(jù)這些情況，對于驅動橋齒輪的材料及熱處理應有以下要求：①具有較高的疲勞彎曲強度和外表接觸疲勞強度，以及較好的齒面耐磨性，故齒外表應有高的硬度；②輪齒心部應有適當?shù)捻g性以適應沖擊載荷，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)品的質量、縮短制造時間、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要適合我國的情況。綜上所述主減速器主動齒輪選用滲碳合金鋼制造。在此，齒輪所采用的鋼為20CrMnTi，查表機械設計根底(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?！?〕主減速器主動齒輪的支撐方案選擇主減速器中必須保證主、從動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，除與齒輪的加工質量、裝配調整及軸承、主減速器殼體的剛度有關外，與齒輪的支撐剛度也密切相關。主動齒輪的支撐主動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。懸臂式支撐結構的特點是在齒輪大端一側采用較長的軸頸，其上安裝兩個圓錐滾子軸承。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，支撐距離應大于2.5倍的懸臂長度，且應比齒輪節(jié)圓直徑的70%還大，另外靠近齒輪的軸頸應不小于懸臂的尺寸。為了方便拆裝，應使靠近齒輪的軸承軸頸比另一軸承的支撐軸頸大些?？拷X輪的支撐軸承有時也采用圓柱滾子軸承，這時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以外，還與軸承與軸及軸承與座孔之間的配合緊度有關。懸臂式支撐結構簡單，支撐剛度較差，用于傳遞轉矩較小的轎車、輕型貨車的單級主減速器及許多雙級主減速器中。本設計采用騎馬式支撐結構?！?〕主、從動錐齒輪齒數(shù)和選擇主、從動錐齒輪齒數(shù)時應考慮如下因素：對于單級主減速器，當較大時，那么應盡量使主動齒輪的齒數(shù)取值小些，以得到滿意的驅動橋離地間隙。當≥6時，的最小值可取為5，但為了嚙合平穩(wěn)及提高疲勞強度，最好大于5。當較小(如=3.5~5)時，引可取為7~12，但這時常常會因主、從動齒輪齒數(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、從動齒輪的齒數(shù)，之間應防止有公約數(shù)；為了得到理想的齒面重疊系數(shù)，其齒數(shù)之和對于載貨汽車應不少于40，對于轎車應不少于50。根據(jù)以上原那么，查閱相關資料?。褐鲃虞嘄X數(shù)=17；從動輪齒數(shù)=57；主傳動比i；齒數(shù)比：u=57/17=3.353；2、總體設計〔1〕各參數(shù)確實定各級轉速：發(fā)動機輸出轉速=4500r/min變速箱輸出轉速〔主減速器輸入轉速〕主減速器輸出轉速各級功率：主減速器主動齒輪的功率：發(fā)動機輸出功率：各級轉矩：主動齒輪的轉矩：〔2〕按齒根彎曲疲勞強度設計按機械設計公式〔6-26〕······〔3〕確定公式中各計算參數(shù)：1〕因載荷有較重沖擊，由機械設計表〔6-3〕查得使用系數(shù)，故初選載荷系數(shù)2〕——主動齒輪上的轉矩=3〕——螺旋角系數(shù)，由圖(6-28)查取：=0.90;為分度圓螺旋角一般選8°-20°﹙從減小齒輪的振動和噪音角度來考慮，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〕硬齒面且非對稱布置取6〕——齒形系數(shù)，標準齒輪，變形系數(shù)X=0，且按當量齒數(shù)由圖〔6-19〕查得=2.92，=2.24當量齒數(shù)：和均大于17，滿足不根切條件。7〕——修正應力系數(shù)，按當量齒數(shù)由圖〔6-20〕查得=1.53，由機械設計根底(第五版)表11-1查得主動齒輪的彎曲疲勞強度極限MPa由公式〔6-16〕計算彎曲疲勞許用應力式中——彎曲疲勞強度極限，由機械設計根底(第五版)表11-1查得MPa——彎曲疲勞強度系數(shù)，按應力循環(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=——彎曲疲勞強度計算的最小系數(shù)，對于普通齒輪和多數(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)計算彎曲疲勞許用應力計算小、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〕計算〔按小齒輪設計模數(shù)〕==按7級精度由圖〔6-7〕查得動載系數(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〕，選取第一系列標準模數(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==驗證最小離地間隙h=車輪滾動半徑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度確定公式中各計算參數(shù)：1〕——彈性系數(shù)，按鍛鋼由表〔6-5〕查得2〕——接觸強度重合度系數(shù)，按端面重合度由圖〔6-13〕查得3〕——節(jié)點區(qū)域系數(shù)，按螺旋角且標準齒輪變位系數(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〕接觸疲勞許用應力式中：由圖〔6-15〕按不允許出現(xiàn)點蝕，查得接觸疲勞壽命系數(shù)=0.91，——試驗齒輪的接觸疲勞極限，由表〔11-1〕查得==1500MPa——接觸疲勞強度計算的最小平安系數(shù)，對于普通齒輪和多數(shù)工業(yè)用齒輪，按一般可靠度要求，取=1計算接觸疲勞許用應力==1365MPa==1380MPa將確定出的各項數(shù)值代入接觸強度校核公式，得所以接觸強度滿足。這樣設計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結構緊湊，防止浪費?！?〕標準斜齒圓柱齒輪主要幾何尺寸：表1-3-1名稱及代號公式及說明計算結果法面模數(shù)由強度計算或結構設計確定，并取標準值m=4齒數(shù)比u=u=當量齒數(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第二章差速器的設計2、差速器總體設計〔1〕傳動比的分配一檔變比：主傳動比：總傳動比：〔2〕各運動參數(shù)的計算行星動齒輪的扭矩：半軸齒輪扭矩：差速器轉矩比為、動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矩較高轉矩半軸齒輪許用平安轉矩為：差速器殼收到的轉速半軸齒輪轉速即〔3〕選定差速器從動齒輪類型、精度及其材料1〕類型:根據(jù)題目要求選用單級主減速器從動齒輪選用標準直齒錐齒輪，有較大的沖擊載荷故加工成齒面。2)精度等級：由于差速器輪輪齒要求精度低，輕型汽車所用的齒輪傳動的精度等級范圍為5~8，應選用7級精度。。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，查表機械設計根底(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?！?〕行星齒輪差速器確實定1〕行星齒輪數(shù)目的選擇依照《汽車工程手冊》，轎車多用2個行星齒輪，貨車汽車和越野汽車多用4個，少數(shù)轎車用4個行星齒輪；根據(jù)條件，本設計取2個行星齒輪。2〕行星齒輪球面半徑確實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，對于有四個行星齒輪的轎車和公路用車取小值，對于有兩個行星齒輪的轎車及有四個行星齒輪的越野車和礦用車取大值；本設計有兩個行星齒輪的轎車取大值，取.。——主減速器從動齒輪所傳遞的扭矩，=1=mm3〕預選其節(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度，行星齒輪的齒數(shù)應盡量少，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；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、計算如下：當量齒數(shù)：滿足不根切條件合理6〕大端模數(shù)及分度圓直徑的計算由表〔6-1〕，選取第一系列標準模數(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定mm式中注解：—差速器傳遞的轉矩—行星齒輪數(shù)；n=2—為行星齒輪支撐面中點到錐頂?shù)木嚯xmm〔=，為半軸齒輪齒面寬中點處的直徑，而=〕；—20CrMnTi鋼支撐面的許用擠壓應力，取為69N/mm?！?〕差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計算表2-2-3序號名稱及代號計算公式