差速器计算部分

06091606赵贵权7、G178kw/6000rmpFF横置条件：(1)假设地面的附着系数足够大；(2)发动机到主传动主动齿轮的传动系数；(3)车速度允许误差为±3%；(4)工作情况：每天工作16小时，连续运转，载荷较平稳;(5)工作环境：湿度和粉尘含量设为正常状况，环境最高温度为30度；(6)要求齿轮使用寿命为17年〔每年按300天计,每天平均十小时〕；(7)生产批量：中等；(8)半轴齿轮，行星齿轮齿数，可参考同类车型选定，也可自己设计；(9)差速器转矩比------1.4之间选取；(10)平安系数为n=1.2-----1.35之间选取；〔11〕主传动比3.2-3.8选取；在此取3.8；(12)其余参数查相关手册；第一章主减速器齿轮设计1主减速器齿轮主要参数的选择主减速器齿轮的主要参数有主、从动齿轮齿数和、从动锥齿轮大端分度圆直径和端面模数主、从动锥齿轮齿面宽等。〔1〕选定主减速器从动齿轮类型、精度及其材料1〕类型:根据题目要求选用单级主减速器从动齿轮选用标准斜齿圆柱齿轮，有较大的冲击载荷故加工成齿面。2)精度等级：家用轿车属于轻型轿车，应选用7级精度。材料：驱动桥齿轮的工作条件是相当恶劣的，与传动系的其它齿轮相比，具有载荷大，作用时间长，载荷变化多，带冲击等特点。其损坏形式主要有齿轮根部弯曲折断、齿面疲劳点蚀〔剥落〕、磨损和擦伤等。根据这些情况，对于驱动桥齿轮的材料及热处理应有以下要求：①具有较高的疲劳弯曲强度和外表接触疲劳强度，以及较好的齿面耐磨性，故齿外表应有高的硬度；②轮齿心部应有适当的韧性以适应冲击载荷，防止在冲击载荷下轮齿根部折断；③钢材的锻造、切削与热处理等加工性能良好，热处理变形小或变形规律易于控制，以提高产品的质量、缩短制造时间、减少生产本钱并将低废品率；④选择齿轮材料的合金元素时要适合我国的情况。综上所述主减速器主动齿轮选用渗碳合金钢制造。在此，齿轮所采用的钢为20CrMnTi，查表机械设计根底(第五版)表11-1有：热处理方式：渗碳淬火，其洛式硬度为56~62HRC，接触疲劳极限1500MPa，弯曲疲劳极限850MPa。〔2〕主减速器主动齿轮的支撑方案选择主减速器中必须保证主、从动齿轮具有良好的啮合状况，才能使它们很好的工作。齿轮的正确啮合，除与齿轮的加工质量、装配调整及轴承、主减速器壳体的刚度有关外，与齿轮的支撑刚度也密切相关。主动齿轮的支撑主动齿轮的支撑可分为悬臂式支撑〔如图1-2-1〕和骑马式支撑〔如图1-2-2〕两种。悬臂式支撑结构的特点是在齿轮大端一侧采用较长的轴颈，其上安装两个圆锥滚子轴承。为了减小悬臂长度和增加两支撑件的距离，以改善支撑刚度，应使两轴承圆锥滚子的大端朝外，使作用在齿轮上离开锥顶的轴向力由靠近齿轮的轴承承受，而反向轴向力那么由另一轴承承受。为了尽可能地增加支撑刚度，支撑距离应大于2.5倍的悬臂长度，且应比齿轮节圆直径的70%还大，另外靠近齿轮的轴颈应不小于悬臂的尺寸。为了方便拆装，应使靠近齿轮的轴承轴颈比另一轴承的支撑轴颈大些。靠近齿轮的支撑轴承有时也采用圆柱滚子轴承，这时另一轴承必须采用能承受双向轴向力的双列圆锥滚子轴承。支撑刚度除了与轴承形式、轴颈大小、支撑距离和悬臂长度有关以外，还与轴承与轴及轴承与座孔之间的配合紧度有关。悬臂式支撑结构简单，支撑刚度较差，用于传递转矩较小的轿车、轻型货车的单级主减速器及许多双级主减速器中。本设计采用骑马式支撑结构。〔3〕主、从动锥齿轮齿数和选择主、从动锥齿轮齿数时应考虑如下因素：对于单级主减速器，当较大时，那么应尽量使主动齿轮的齿数取值小些，以得到满意的驱动桥离地间隙。当≥6时，的最小值可取为5，但为了啮合平稳及提高疲劳强度，最好大于5。当较小(如=3.5~5)时，引可取为7~12，但这时常常会因主、从动齿轮齿数太多、尺寸太大而不能保证所要求的桥下离地间隙。为了磨合均匀，主、从动齿轮的齿数，之间应防止有公约数；为了得到理想的齿面重叠系数，其齿数之和对于载货汽车应不少于40，对于轿车应不少于50。根据以上原那么，查阅相关资料取：主动轮齿数=17；从动轮齿数=57；主传动比i；齿数比：u=57/17=3.353；2、总体设计〔1〕各参数确实定各级转速：发动机输出转速=4500r/min变速箱输出转速〔主减速器输入转速〕主减速器输出转速各级功率：主减速器主动齿轮的功率：发动机输出功率：各级转矩：主动齿轮的转矩：〔2〕按齿根弯曲疲劳强度设计按机械设计公式〔6-26〕······〔3〕确定公式中各计算参数：1〕因载荷有较重冲击，由机械设计表〔6-3〕查得使用系数，故初选载荷系数2〕——主动齿轮上的转矩=3〕——螺旋角系数，由图(6-28)查取：=0.90;为分度圆螺旋角一般选8°-20°﹙从减小齿轮的振动和噪音角度来考虑，目前采用大螺旋角，故取=15°)4)——重合度系数，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〕——齿宽系数，由表〔6-6〕硬齿面且非对称布置取6〕——齿形系数，标准齿轮，变形系数X=0，且按当量齿数由图〔6-19〕查得=2.92，=2.24当量齿数：和均大于17，满足不根切条件。7〕——修正应力系数，按当量齿数由图〔6-20〕查得=1.53，由机械设计根底(第五版)表11-1查得主动齿轮的弯曲疲劳强度极限MPa由公式〔6-16〕计算弯曲疲劳许用应力式中——弯曲疲劳强度极限，由机械设计根底(第五版)表11-1查得MPa——弯曲疲劳强度系数，按应力循环次数N由图〔6-21〕渗碳淬火合金钢查得=0.90其中由公式〔6-21〕有=——弯曲疲劳强度计算的最小系数，对于普通齿轮和多数工业用齿轮，按一般可靠度要求，取代入上述确定参数计算弯曲疲劳许用应力计算小、大齿轮的并加以比拟小齿轮数值大将上述确定参数代入式〔3〕计算〔按小齿轮设计模数〕==按7级精度由图〔6-7〕查得动载系数=1.12；由图〔6-10〕查得齿向载荷分布系数=1.08；由表〔6-4〕按7级精度查得齿间载荷分布系数=1.2；由公式〔6-1〕K=××××××修正：由表〔6-1〕，选取第一系列标准模数m=4中心距取a=154确定螺旋角=16°齿轮主要几何尺寸：分度圆直径==验证最小离地间隙h=车轮滚动半径r–大齿轮分度圆半径mm>190mm合格齿宽取〔为保证轮齿有足够的齿合宽度〕〔3〕校核齿面接触疲劳强度确定公式中各计算参数：1〕——弹性系数，按锻钢由表〔6-5〕查得2〕——接触强度重合度系数，按端面重合度由图〔6-13〕查得3〕——节点区域系数，按螺旋角且标准齿轮变位系数X=0由图〔6-14〕查得4〕——螺旋角系数，5〕前面已求得=2.835，，=40，由公式〔6-11〕接触疲劳许用应力式中：由图〔6-15〕按不允许出现点蚀，查得接触疲劳寿命系数=0.91，——试验齿轮的接触疲劳极限，由表〔11-1〕查得==1500MPa——接触疲劳强度计算的最小平安系数，对于普通齿轮和多数工业用齿轮，按一般可靠度要求，取=1计算接触疲劳许用应力==1365MPa==1380MPa将确定出的各项数值代入接触强度校核公式，得所以接触强度满足。这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，防止浪费。〔4〕标准斜齿圆柱齿轮主要几何尺寸：表1-3-1名称及代号公式及说明计算结果法面模数由强度计算或结构设计确定，并取标准值m=4齿数比u=u=当量齿数为分度圆螺旋角一般选8°-20°=16°大端分度圆直径==中心距aa=154mm齿宽系数硬齿面齿宽系数齿顶高=m=4mm齿根高=··m=5mm全齿高=+·m=9mm顶隙CC=-·mC=1mm齿顶圆直径齿根圆直径=mm=mm第二章差速器的设计2、差速器总体设计〔1〕传动比的分配一档变比：主传动比：总传动比：〔2〕各运动参数的计算行星动齿轮的扭矩：半轴齿轮扭矩：差速器转矩比为、动载荷影响取平安系数；···········〔2-2-1〕····〔2-2-2〕联立〔2-2-1〕〔2-2-2〕式得，N·m;为半轴齿轮所接收的转矩较高转矩半轴齿轮许用平安转矩为：差速器壳收到的转速半轴齿轮转速即〔3〕选定差速器从动齿轮类型、精度及其材料1〕类型:根据题目要求选用单级主减速器从动齿轮选用标准直齿锥齿轮，有较大的冲击载荷故加工成齿面。2)精度等级：由于差速器轮轮齿要求精度低，轻型汽车所用的齿轮传动的精度等级范围为5~8，应选用7级精度。。3〕材料：差速器齿轮与主减速器齿轮一样，根本上都是用渗碳合金钢制造。目前用于制造差速器锥齿轮的材料为20CrMnTi、22CrMnTi和20CrMo等，故齿轮所采用的钢为20CrMnTi，查表机械设计根底(第五版)表11-1有：热处理方式：渗碳淬火，其洛式硬度为56~62HRC，接触疲劳极限1500MPa，弯曲疲劳极限850MPa。〔4〕行星齿轮差速器确实定1〕行星齿轮数目的选择依照《汽车工程手册》，轿车多用2个行星齿轮，货车汽车和越野汽车多用4个，少数轿车用4个行星齿轮；根据条件，本设计取2个行星齿轮。2〕行星齿轮球面半径确实定差速器的尺寸通常决定于，它就是行星齿轮的安装尺寸，可根据公式来确定，其中，——行星齿轮球面半径系数=2.52~2.99，对于有四个行星齿轮的轿车和公路用车取小值，对于有两个行星齿轮的轿车及有四个行星齿轮的越野车和矿用车取大值；本设计有两个行星齿轮的轿车取大值，取.。——主减速器从动齿轮所传递的扭矩，=1=mm3〕预选其节锥距=mm4〕行星齿轮与半轴齿轮齿数的选择为了得到较大的模数，以使齿轮有较高的强度，行星齿轮的齿数应尽量少，但一般不少于10。半轴齿轮齿数取14~25；半轴齿轮与行星齿轮的齿数比多在1.5~2范围内；左、右半轴齿轮的齿数和必须能被行星齿轮的数目所整除，否那么将不能安装。取行星齿轮=16半轴齿轮=245〕行星齿轮分度圆锥角、模数和分度圆直径的初步确定行星齿轮和半轴齿轮的节锥角、计算如下：当量齿数：满足不根切条件合理6〕大端模数及分度圆直径的计算由表〔6-1〕，选取第一系列标准模数m=3mm分度圆直径，mmmm7〕压力角现在大都选用的压力角，齿高系数为0.8，最少齿数可减少至10,所以初定压力角为8)行星齿轮安装孔直径及其深度确实定mm式中注解：—差速器传递的转矩—行星齿轮数；n=2—为行星齿轮支撑面中点到锥顶的距离mm〔=，为半轴齿轮齿面宽中点处的直径，而=〕；—20CrMnTi钢支撑面的许用挤压应力，取为69N/mm。〔5〕差速器直齿锥齿轮的几何尺寸计算表2-2-3序号名称及代号计算公式