車輛工程畢業設計-驅動橋及輪邊減速器設計(留存版)

　　

【正文】 ?SY 、 ?SY 重合度系數 ??Y 螺旋角系數 ??Y （ 2）彎曲疲勞極限應力： aF mp2201lim ?? aF mp2202lim ?? 壽命系數 NN YY ? 安全系數 ?Fs 故 ： ? ? ????FNaF s FYmp ?? ? ? ???? FNaF s FYmp ?? 因 為經過核算實用疲勞強度 ＜許用應力，所以 滿足彎曲疲勞強度。 = amvS (225) 所以 hL39。 本章小結 本章根據所給參數確定了主減速器計算載荷、并根據有關的機械設計、機械制造的標準對齒輪參數進行合理的選擇，最后對螺旋錐齒輪的相關幾何尺寸參數進行列表整理，并且對主動、從動齒輪進行強度校核。 當行星齒輪 4 除公轉外，還繞本身的軸 5 以角速度 4? 自轉時（圖），嚙合點 A 的圓周速度為 1? r = 0? r + 4? r ，嚙合點 B 的圓周速度為 2? r = 0? r 4? r 。 3. 行星齒輪節錐角 ? 、模數 m 和節圓直徑 d 的初步確定 行星齒輪和半軸齒輪的節錐角 1? 、 2? 計算如下： ??? rc ta n1? ??? 1220a rc ta n2? 式中： 1Z 、 2Z — 分別為行星齒輪和半軸齒輪齒數。2o? =176。 由于車輪承受的縱向力 2X ，側向力 2Y 值的大小受車輪與地面最大附著力的限制，即有 22222 YXZ ??? 故縱向力最大時不會有側向力作用，而側向力最大時也不會有縱向力作用。~15176。 根據上式 22 ???? RL XX =66248 N 36 若按發動機最大轉矩計算，即 reRL riTXX /m a x22 ???? (42) 式中： ? —— 差速器的轉矩分配系數，對于普通圓錐行星齒輪差速器取 ； maxeT —— 發動機最大轉矩， 1500N239。 b≤10m 18mm 5 工作齒高 mhg ? gh =8mm 6 全齒高 ?? mh 7 壓力角 ? 176。由于其具有結構簡單、工作平穩、制造方便、用于公路汽車上也很可靠等優點，故廣泛用于各類車輛上。為了防止這些現象的發生，汽車左、右驅動輪間都裝有輪間差速器，從而保證了驅動橋兩側車輪在行程不等時具有不同的旋轉角速度， 滿足了汽車行駛運動學要求。 汽車主減速器用的螺旋錐齒輪以及差速器用的直齒錐齒輪，目前都是用滲碳合金鋼制造。 （ 1） 齒寬中點處的圓周力 齒寬中點處的圓周力為： F ＝ mdT2 (215) 式中： T —— 作用在該齒輪上的轉矩，作用在主減速器主動錐齒輪上的當量轉矩； md —— 該齒輪的齒面寬中點處的分 度圓直徑。計算彎曲應力 時本應采用輪齒中點圓周力與中點端面模數，今用大端模數，而在綜合系數中進行修正。汽車主減速器及差速器齒輪在新車跑合期及長期使用中按規定里程更換規定的潤滑油并進行清洗是防止不正常磨損的有效方法。一般首先產生在幾個齒上。 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、齒面點蝕及剝落、齒面膠合、齒面磨損等。 7. 偏心距 E 值過大將使齒面縱向滑動過大，從而引起齒面早期磨損和擦傷； E 值過小，則不能發揮雙曲面齒輪傳動的特點。 2D 可根據 經驗 公式初 選 ，即 32 2 cD TKD ? （ 24） 2DK —— 直徑系數，一般取 ～ ； Tc —— 從動錐齒輪的計算轉 矩， mN? ，為 Tce 和 Tcs 中的較小者。 2. 從動錐齒輪的支承 主減速器從動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。雙曲面齒輪的偏移距還給汽車的總布置帶來方便。 雙曲面齒輪傳動的特點是主從動齒輪的軸線相互垂直但不相交，且主動齒輪軸線相對從動齒輪軸線向上或向下偏移一距離 E，稱為偏移距，如圖 21 所示。 I 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軸或直接由變速器傳來的轉矩，再將轉矩分配給左右驅動車輪，并使左右驅動車輪具有汽車行駛運動所要求的差速功能 :同時，驅動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。 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。 圖 21 雙曲面齒輪的偏移距和偏移方向 由于雙曲面主動齒輪螺旋 角的增大，還導致其進入嚙合的平均齒數要比螺旋錐齒輪相應的齒數多，因而雙曲面齒輪傳動比螺旋錐齒輪傳動工作得更加平穩、無噪聲，強度也高。但是騎馬式支承增加了導向軸承支座，是主減速器結構復雜，成本提高。 根據以上要求，這里取 1z =9 2z =37，能夠滿足條件： 1z +2z =46〉 40 9 2. 從動錐齒輪大端分度圓直徑 2D 和端面模數 tm 對 于雙 級主減 速器，增大尺寸 2D 會 影 響驅動橋殼的 離地 間 隙， 減 小 2D 又會 影 響 跨置式主 動齒輪 的前支承座的安 裝 空 間 和差速器的安 裝 。對于弧齒錐齒輪這里取 а＝ 20176。在進行 強度計算之前應首先了解齒輪的破壞形式及其影響因素。由于接觸區產生很大的表面接觸應力，常常在節 點附近，特別在小齒輪節圓以下的齒根區域內開始，形成極小的齒面裂紋進而發展成淺凹坑，形成這種凹坑或麻點的現象就稱為點蝕。研磨磨損是由于齒輪傳動中的剝落顆粒、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，應予避免。 載荷作用點的位置、載荷在齒間的分布、有效齒面寬、應力集中系數及慣性系數等對彎曲應力計算的影響。該法向力可 分解為沿齒輪切向方向的圓周力、沿齒輪軸線方向 的軸向力及垂直于齒輪軸線的徑向力。根據這些情況，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表面接觸疲勞強度，以及較好的齒面耐磨性，故齒表面應有高的硬度； (2) 輪齒心部應有適當的韌性以適應沖擊載荷，避免輪齒折斷； (3) 鋼材的鍛造、切削與熱處理等加工性能良好，熱處理變形 小或變形規律易于控制，以提高產品的質量、縮短制造時間、減少生產成本并將低廢品率； (4) 選擇齒輪材料的合金元素時要適合我國的情況。這不僅會加劇輪胎的磨損與功率和燃料的消 27 耗，而且可能導致轉向和操縱性能惡化。 圖 32 普通的對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 齒輪 ； 8右外殼；9十字軸； 10螺栓 如圖 32 所示。 差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計算 表 ３ .1 汽車差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計算表（長度單位 mm） 序號 項目 計算公式 計算結果 1 行星齒輪齒數 1z ≥10，應盡量取最小值 1z =12 2 半軸齒輪齒數 2z =14～ 25，且需滿足式（ ） 2z =20 3 模數 m m =5mm 續表 31 汽車差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計算表（長度單位 mm） 序號 項目 計算公式 計算結果 4 齒面寬 F=(～ )A0 。2102 sin2 ?? hd ?? ?? mm ?? mm 21 理論弧齒厚 21 sts ?? ? ? mhhts ?? ???? t a n2 39。m —— 汽車加速或減速時的質量轉移系數，可取 ～ 在此取 。滿足條件。 全浮式半軸只承受轉矩，只計算在上述第一種工 況下轉矩 ，如圖 為全浮半軸支撐示意圖 。 18 根錐角 111 ??? ??R ； 222 ??? ??R 1R?=176。 4. 大端模數 m 及節圓直徑 d 的計算 i n12 572s i n2 110 ???? ?ZAm 取 5mm 分度圓直徑 mzd? mmmzd 601251 ????行 1002052 ???? mzd 半 mm 5. 壓力角 ? 過去汽車差速器齒輪都選用 ?20 壓力角，這時齒高系數為 1，而最少齒數為13。于是 1? r + 2? r =（ 0? r + 4? r ） +( 0? r 4? r ) 即 1? + 2? =2 0? （ 31） 28 若角速度以每分鐘轉數 n 表示，則 021 2nnn ?? （ 32） 式（ 32）為兩半軸齒輪直徑相等的對稱式圓錐齒輪差速器的運動特征方程式，它表明左右兩側半軸齒輪的轉速之 和等于差速器殼轉速的兩倍，而與行星齒輪轉速無關。對主減速器齒輪的材料及熱處理，主減速器的潤滑給以說明。 == h 和 hL 比較， hL 〉 hL39。 主減速器軸承載荷的計算 軸承的計算主要是計算軸承的壽命。經驗算以上兩數據都在許用范圍內。它多出現在齒 14 頂附近，在與節錐齒線的垂直方向產生撕裂或擦傷痕跡。齒根圓角盡可能加大，根部及齒面要光潔。 2a? =176。螺旋方向與錐齒輪的旋轉方向影響其所受的軸向力的方向。 （ 2） 為 了得到理想的 齒面 重合度和高的 輪齒彎 曲 強 度，主、 從動齒輪齒數和 應 不小于 40。當采用一對圓錐滾子軸承支承時，為了減小懸臂長度和增大支承間的距離，應使兩軸承圓錐滾子的小端相向朝內，而大端朝外，以縮短跨距，從而增強支承剛度。雙曲面主動齒輪的螺旋角較大，則不產生根切的 3 最少齒數可減少，所以可選用較少的齒數，這有利于大傳動比傳動。因此，設計中要保證 :所選擇的主減速比應保證汽車在給定使用條件下有最佳的動力性能和燃料經濟性： (1) 當左、右兩車輪的附著系數不同時，驅動橋必須能合理的解決左右車輪的轉矩分配問題，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性的要求； (3) 驅動橋的各零部件在滿足足 夠的強度和剛度的條件下，應力求做到質量輕，特別是應盡可能做到非簧載質量，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矩； (5) 齒輪及其它傳動部件應工作平穩，噪聲小； 2 (6) 對傳動件應進行良好的潤滑，傳動效率要高； (7) 結構簡單，拆裝調整方便。 關鍵詞 ： 驅動橋 主減速器 差速器 輪邊減速器 II Abstract Drive 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, fortability 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 highpowered 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