五菱汽车驱动桥设计说明书

精品文档 I欢迎下载I欢迎下载I欢迎下载 五菱汽车驱动桥设计 摘要 驱动桥作为汽车的重要的组成部分处于传动系的末端 其基本功用是减速增 扭 并将转矩经差速器分配给左 右驱动车轮 使左 右驱动车轮具有汽车行驶 运动学所要求的差速功能 本设计根据设计任务书的要求 熟悉其组成和要求 进行驱动桥总成方案分析 结构设计和方案论证 通过由主要功能部件向外设计 的方法进行设计 根据后驱动桥的工作要求 分析驱动桥的运动原理 由给定参 数分析汽车的结构 工作受力情况 再根据轻型汽车后驱动桥设计要求 选择满 足驱动桥在工作条件下的传动型式 进行传动比计算 主减速器中主 从动齿轮 类型的选择及各项参数的选取与计算 主 从动齿轮的支承方式选择 差速器设 计计算以及驱动桥壳设计的设计 最后对半轴的强度进行了校核 整体设计使驱 动桥壳离地有足够的间隙 质量尽量小 传递效率高 最终完成驱动桥的整体设 计 本驱动桥设计结构合理 符合实际应用 具有很好的动力性和经济性 驱动 桥总成及零部件的设计能满足零件的标准化 部件的通用化和产品的系列化的要 求 修理 保养方便 工艺性好 制造容易 成本低 关键词 驱动桥 主减速器 差速器 半轴 驱动桥壳 WULING VEHICLES DRIVE AXLE DESIGN 精品文档 II欢迎下载II欢迎下载II欢迎下载 ABSTRACT As an important component of an automobile drive axle is at the end of the driveline of which the basic use is reducing the speed and increasing the torque Then the torque will be allocated to the left and right drive wheels though the differential so that the two wheels have differential function requested by Automobile Driving kinematics The work accoring to the requirements of design being conversant with compositions and requirements of the drive axle and analyses the final drive axle project designs structure demonstrates project The drive axle design adopts the method that designs main function unit first then the others According to rear drive axle working requirement the design gives the analysis of the movement principle of the drive axle From the given parameter the design anal sizes the structure and the force while working On the base of requirements from light vehicles rear drive axle The design chooses a drive system that fulfils drive axle under working calculates drive ratio Then it also chooses driving gear driven gear type in the main reducer each parameter and calculates the chosen parameter The supporting modes for driving gear and driven gear brace design of differential structure form will be considered later Besides the design of half axis strength checking the design of drive axle housing will be also concluded General design makes rear axle housing have enough interspaces its mass smallest high transfer efficiency Finally the whole design of drive axle is completed The design of drive axle has a rational construction and is tally with the actual use It has great power performance and fuel economy Drive axle total and the design of intermediate product can get the requirements for standardization in parts generalized in assembly systematization in products On one hand with good technological efficiency it is very convenient for mending and upkeep On the other 精品文档 III欢迎下载III欢迎下载III欢迎下载 hand it is easy made with low cost KEYKEY WORDSWORDS Drive axle the main reducer differential axle drive axle housing 精品文档 I欢迎下载I欢迎下载I欢迎下载 目 录 主要符号 1 前言 3 第 1 章 驱动桥总成的结构型式与布置 4 1 1 总体方案论证 4 1 2 驱动桥分类 4 1 2 1 非断开式驱动桥 4 1 2 2 断开式驱动桥 6 第 2 章 主减速器设计 9 2 1 主减速器结构分析 9 2 1 1 圆弧齿双曲面齿轮传动 9 2 1 2 结构型式 9 2 2 主减速器主 从动锥齿轮的支承方案 10 2 2 1 主动锥齿轮的支承 10 2 2 2 从动锥齿轮的支承 10 2 3 主减速器锥齿轮设计 10 2 3 1 主减速比的确定 10 2 3 2 主减速器齿轮计算载荷的确定 11 2 4 主减速器齿轮基本参数的选择 13 2 4 1 齿数的选择 13 2 4 2 从动锥齿轮节圆直径的选择 13 2 4 3 从动锥齿轮端面模数的选择 13 2 4 4 双曲面齿轮齿宽 F 的选择 14 2 4 5 双曲面齿轮的偏移距离 14 2 4 6 双曲面齿轮的偏移方向及螺旋方向 15 2 4 7 螺旋角的选择 15 2 4 8 齿轮法向压力角的选择 16 2 5 主减速器圆弧齿双曲面齿轮的几何尺寸计算 16 2 6 双曲面齿轮的强度计算 24 精品文档 II欢迎下载II欢迎下载II欢迎下载 2 6 1 单位齿长上的圆周力 24 2 6 2 轮齿的弯曲强度计算 25 2 6 3 轮齿的齿面接触强度计算 25 2 7 主减速器齿轮的材料及热处理 26 2 8 主减速器轴承的计算 27 2 8 1 作用在主减速器主动齿轮上的力 27 2 8 2 主减速器轴承的当量载荷 28 2 8 3 计算主减速器轴承的额定寿命 29 2 9 主减速器的润滑 29 第 3 章 差速器设计 31 3 1 差速器结构形式选择 31 3 2 对称式圆锥行星齿轮差速器的设计 31 3 2 1 差速器齿轮的基本参数选择 32 3 2 2 差速器齿轮的几何尺寸计算 34 3 3 差速器齿轮的材料 36 3 4 差速器齿轮的强度计算 36 第 4 章 半轴设计 38 4 1 半轴的型式 38 4 2 半轴的设计与计算 39 4 2 1 全浮式半轴计算载荷的确定 39 4 2 2 全浮式半轴杆部直径的初选 39 4 2 3 半轴的结构设计及材料与热处理 40 4 2 4 半轴的强度计算 40 第 5 章 驱动桥壳的设计 41 结论 45 参考文献 46 致谢 47 精品文档 1欢迎下载1欢迎下载1欢迎下载 主要符号 大齿轮节锥距 0 A 从动锥齿轮中点锥距A 轴承的额定动载荷C 分别为主 从动双曲面齿轮的外圆直径 01 d 02 d 分别为主 从动双曲面齿轮的节圆直径 1 d 2 d 双曲面齿轮偏移距E 双曲面齿轮的从动齿轮齿面宽F 汽车正常使用时的平均爬坡能力系数 H f 汽车或汽车系列的性能系数 p f 道路滚动阻力系数 R f 后轴对水平地面的荷重 2 G 汽车满载总重量 a G 分别为主 从动齿轮的齿顶高 1 h 2 h 分别为主 从动齿轮的齿根高 1 h 2 h 齿工作高 g h 齿工作高系数 1 H 齿全高系数 1 H 驱动桥主减速比 0 i 分动器高档传动比 FH i 变速器 1 档传动比 B i 轮边减速器传动比 LB i 传动系低档传动比 Tl i 双曲面齿轮轮齿弯曲计算用综合系数J 双曲面齿轮的从动齿轮齿顶高系数 a K 双曲面齿轮强度计算用表面质量系数 f K 双曲面齿轮强度计算用载荷分配系数 m K 双曲面齿轮强度计算用超载系数 0 K 双曲面齿轮强度计算用尺寸系数 s K 精品文档 2欢迎下载2欢迎下载2欢迎下载 双曲面齿轮强度计算用质量系数 v K 轴承的额定寿命 L 齿轮模数 端面模数 m 发动机最大功率下的转速 p n 发动机最大功率maxeP 单位齿长上的圆周力P 刀盘的名义半径 d r 车轮的滚动半径 r r 发动机转矩 e T 发动机最大转矩 maxe T 计算转矩 j T 发动机最大转矩配以传动系最低挡传 je T 动比时作用在主减速器从动齿轮上的计算转 矩 驱动车轮滑转时作用在主减速器从动齿轮上 jm T 的计算转矩 主减速器从动齿轮的平均计算转矩 jm T 齿轮齿数Z 齿轮压力角 中点螺旋角或名义螺旋角 分别为双曲面齿轮主 从动齿轮的节锥角 1 2 分别为主 从动齿轮的面锥角 01 02 分别为主 从动齿轮的根锥角 1R 2R 轮胎与路面的附着系数 汽车传动系效率 T 轮边减速器的传递效率 B 接触应力 j 弯曲应力 w 前 言 近几年来 我国汽车工业发展迅猛 从 2000 年到 2003 年 全国商用车年销售 精品文档 3欢迎下载3欢迎下载3欢迎下载 量由 77 万辆增加到了 121 万辆 总增长率高达 56 3 汽车工业的发展带动了零部 件及相关产业的发展 作为汽车关键零部件之一的车桥系统也得到相应的发展 汽车车桥是汽车的重要大总成 它包括驱动桥与从动桥 其中驱动桥处于动 力传动系的末端 其基本功能是增大由传动轴或变速器传来的转矩 并将动力合 理的分配给左 右驱动轮 另外还承受作用于路面和车架或车身之间的垂直力 纵向力和横向力 驱动桥的结构型式主要有断开式驱动桥和非断开式驱动桥两种 主减速器的 结构形式主要是根据其齿轮类型 减速型式的不同而异 采用双曲面齿轮的主减 速器 相对于其他齿轮平稳性更好 且主动齿轮轴线可相对从动齿轮轴线偏移的 特点可降低车身的整个重心 从而有利于提高汽车行驶的稳定性 而其减速型式 采用单级主减速器具有体积小 重量轻 传动效率高等特点 因而被大多数汽车 所采用 对称式锥齿轮差速器工作平稳 制造方便 故目前大多数汽车均采用此 种型式 半轴的型式主要取决于半轴的支承型式 它主要包括半浮式半轴 全浮 式半轴和 3 4 浮式半轴三种 全浮式半轴因结构简单 质量小 尺寸紧凑 造价 低廉而被广泛用于微 中型客车与商用车 驱动桥壳又分为整体式桥壳和分段式 桥壳 目前被普遍应用于各类汽车的整体式桥壳 具有较大的强度与刚度 且便 于主减速器的装配 调整与维修 汽车驱动桥的设计过程涵盖了齿轮 轴承 圆锥磙子轴承 圆柱滚子轴承 各种油封 调整垫片 垫圈 各种螺栓 螺母 垫圈 轮毂等零件的尺寸与技术 参数的设计计算与选用 同时 在汽车驱动桥的制造过程中也涵盖了很多加工工 艺 例如 铸造 锻造 焊接 热处理 粉末冶金等各种热加工工艺 车 铣 刨 磨 拉削 冷滚压 或挤压 喷丸处理 冷冲 配对研磨等冷加加工工艺 镀铜 镀锡 镀锌 磷化处理 渗硫处理等表面加工工艺等 随着汽车工业的发展及汽车技术的提高 驱动桥的设计 制造工艺都在日益 完善 驱动桥也和其他汽车一样 除了广泛采用新技术外 在结构设计中日益朝 着零件标准化 部件通用化 产品系列化的方向发展及生产组织的专业化目标前 进 采用能以几种典型的零部件 以不同方案组合的设计方法和生产方式达到驱 动桥产品的系列化或变型的目的 或力求做到将某一基型的驱动桥已更换获增减 不多的零件 用到不同性能 不同吨位 不同用途并由单桥到多桥驱动的许多变 精品文档 4欢迎下载4欢迎下载4欢迎下载 型汽车上 从近几年国内外的汽车发展趋势已经可以看到未来汽车驱动桥的发展趋势 其已经向重载 多联驱动桥 以及不断提升驱动桥附件技术含量的方向发展 例 如 驱动桥的噪声主要来自齿轮及其传动部件 提高齿轮及其他传动部件的加工 精度 装配精度 增强齿轮支撑刚度 采用运转平稳 无噪声的双面齿轮作主减 速器齿轮 当高通过性汽车选用牙嵌式自有轮差速器时采用消声环结构 增强桥 壳及主减速器壳的刚度以避免其受载变形后破坏齿轮的正常啮合等等 都是降低 驱动桥工作噪声的有效措施 随着计算机技术的发展 汽车驱动桥在可靠性设计 优化设计等方面也取得 了一定的进步 从而在保证产品的优良性能 减小体积与质量 降低产品造价等 方面有了新的发展 综合分析 虽然汽车科技发展迅速 但在目前的状态下车桥的结构变化不大 为了适应市场的需要 适应国家法律 法规的需要 车桥技术的进展主要是 改变 桥壳的制造工艺以提高制造的效率 增加车桥附件的技术含量以提高车辆行驶安 全性 提高车桥的自润滑能力以提高车桥的使用寿命 降低车桥成本以提高车 桥的竞争力等方面开发 车桥 从最大限度上满足车桥高速发展的需要 以生产出适合市场需要的车桥 第 1 章 驱动桥总成的结构型式与布置 1 1 总体方案论证 驱动桥处于动力传动系的末端 其基本功能是增大由传动轴或变速器传来的 转矩 并将动力合理地分配给左 右驱动轮 另外还承受作用于路面和车架或车 身之间的垂直力力和横向力 驱动桥一般由主减速器 差速器 车轮传动装置和 驱动桥壳等组成 1 2 驱动桥的分类 精品文档 5欢迎下载5欢迎下载5欢迎下载 驱动桥的结构型式按工作特性分 可以归并为两大类 即非断开式驱动桥和 断开式驱动桥 当驱动车轮采用非独立悬架时 应该选用非断开式驱动桥 当驱 动车轮采用独立悬架时 则应该选用断开式驱动桥 因此 前者又称为非独立悬 架驱动桥 后者称为独立悬架驱动桥 独立悬架驱动桥结构可以大大提高汽车在 不平路面上的行驶平顺性 1 2 1 非断开式驱动桥 普通非断开式驱动桥 由于结构简单 造价低廉 工作可靠 广泛用在各种 载货汽车 客车和公共汽车上 在多数的越野汽车和部分轿车上也采用这种结构 他们的具体结构 特别是桥壳结构虽然各不相同 但是有一个共同特点 即桥壳 是一根支承在左右驱动车轮上的刚性空心梁 齿轮及半轴等传动部件安装在其中 这时整个驱动桥 驱动车轮及部分传动轴均属于簧下质量 汽车簧下质量较大 这是它的一个缺点 驱动桥的轮廓尺寸主要取决于主减速器的型式 在汽车轮胎尺寸和驱动桥下 的最小离地间隙已经确定的情况下 也就限定了主减速器从动齿轮直径的尺寸 在给定速比的条件下 如果单级主减速器不能满足离地间隙要求 可该用双级结 构 在双级主减速器中 通常把两级减速器齿轮放在一个主减速器壳体内 也可 以将第二级减速齿轮作为轮边减速器 对于轮边减速器 越野汽车为了提高离地 间隙 可以将一对圆柱齿轮构成的轮边减速器的主动齿轮置于其从动齿轮的垂直 上方 公共汽车为了降低汽车的质心高度和车厢地板高度 以提高稳定性和乘客 上下车的方便 可将轮边减速器的主动齿轮置于其从动齿轮的垂直下方 有些双 层公共汽车为了进一步降低车厢地板高度 在采用圆柱齿轮轮边减速器的同时 将主减速器及差速器总成也移到一个驱动车轮的旁边 在少数具有高速发动机的大型公共汽车 多桥驱动汽车和超重型载货汽车上 图 1 1 非断开式驱动桥 精品文档 6欢迎下载6欢迎下载6欢迎下载 1 主减速器 2 套筒 3 差速器 4 7 半轴 5 调整螺母 6 调整垫片 8 桥壳 1 2 2 断开式驱动桥 断开式驱动桥 如图 2 2 区别于非断开式驱动桥的明显特点在于前者没有 一个连接左右驱动车轮的刚性整体外壳或梁 断开式驱动桥的桥壳是分段的 并 且彼此之间可以做相对运动 所以这种桥称为断开式的 另外 它又总是与独立 悬挂相匹配 故又称为独立悬挂驱动桥 这种桥的中段 主减速器及差速器等是 悬置在车架横粱或车厢底板上 或与脊梁式车架相联 主减速器 差速器与传动 轴及一部分驱动车轮传动装置的质量均为簧上质量 两侧的驱动车轮由于采用独 立悬挂则可以彼此致立地相对于车架或车厢作上下摆动 相应地就要求驱动车轮 的传动装置及其外壳或套管作相应摆动 汽车悬挂总成的类型及其弹性元件与减振装置的工作特性是决定汽车行驶平 顺性的主要因素 而汽车簧下部分质量的大小 对其平顺性也有显著的影响 断 开式驱动桥的簧下质量较小 又与独立悬挂相配合 致使驱动车轮与地面的接触 情况及对各种地形的适应性比较好 由此可大大地减小汽车在不平路面上行驶时 的振动和车厢倾斜 提高汽车的行驶平顺性和平均行驶速度 减小车轮和车桥上 的动载荷及零件的损坏 提高其可靠性及使用寿命 但是 由于断开式驱动桥及 与其相配的独立悬挂的结构复杂 故这种结构主要见于对行驶平顺性要求较高的 一部分轿车及一些越野汽车上 且后者多属于轻型以下的越野汽车或多桥驱动的 重型越野汽车 图 1 2 断开式驱动桥 精品文档 7欢迎下载7欢迎下载7欢迎下载 由于非断开式驱动桥结构简单 造价低廉 工作可靠 查阅资料 参照国内 相关货车的设计 最后本课题选用非断开式驱动桥 其结构如图 1 3 所示 图 1 3 驱动桥 1 半轴 2 圆锥滚子轴 3 支承螺栓 4 主减速器从动锥齿轮 5 油封 6 主减速器主动锥齿轮 7 弹簧座 8 垫圈 9 轮毂 10 调整螺母 精品文档 8欢迎下载8欢迎下载8欢迎下载 第 2 章 主减速器的设计 2 1 主减速器结构方案分析 主减速器的结构形式主要是根据齿轮类型 减速形式的不同而不同 2 1 1 圆弧齿双曲面齿轮传动 按齿轮副结构型式分 主减速器的齿轮传动主要有螺旋锥齿轮式传动 双曲 面齿轮式传动 圆柱齿轮式传动 又可分为轴线固定式齿轮传动和轴线旋转式齿 轮传动即行星齿轮式传动 和蜗杆蜗轮式传动等形式 在发动机横置的汽车驱动桥上 主减速器往往采用简单的斜齿圆柱齿轮 在 发动机纵置的汽车驱动桥上 主减速器往往采用圆锥齿轮式传动或准双曲面齿轮 式传动 双曲面齿轮传动特点是主 从动齿轮轴线不相交而呈空间交叉 其空间交叉 角采用 90 夹角 主动齿轮轴相对于从动齿轮轴有向上或向下的偏移 称为上偏 置或下偏置 该偏移量称为双曲面齿轮的偏移量 当偏移距达到一定程度时 可 使一个齿轮轴从另一个齿轮轴的上面或下面通过 这样就能在每个齿轮的两侧布 置尺寸紧凑的支承 这对于增强支承刚度 保证齿轮正确啮合 从而提高齿轮寿 命大有益处 并且可使驱动桥外廓尺寸小 结构紧凑 保证汽车具有足够的离地 间隙 以满足通过性要求 双曲面齿轮还具有运转平稳 噪声小等优点 2 1 2 结构形式 为了满足不同的使用要求 主减速器的结构形式也是不同的 按参加减速传 动的齿轮副数目分 有单级式主减速器和双级式主减速器 双速主减速器 双级 减速配以轮边减速器等 双级式主减速器应用于大传动比的中 重型汽车上 若 其第二级减速器齿轮有两副 并分置于两侧车轮附近 实际上成为独立部件 则 称轮边减速器 单级式主减速器应用于轿车和一般轻 中型载货汽车 单级主减 速器由一对圆锥齿轮组成 具有结构简单 质量小 成本低 使用简单等优点 本设计主减速器采用单级主减速器 其传动比一般小于等于 7 0 i 精品文档 9欢迎下载9欢迎下载9欢迎下载 2 2 主减速器主 从动锥齿轮的支承方案 主减速器中心必须保证主从动齿轮具有良好的啮合状况 才能使它们很好地 工作 齿轮的正确啮合 除了与齿轮的加工质量装配调整及轴承主减速器壳体的 刚度有关以外 还与齿轮的支承刚度密切相关 2 2 1 主动锥齿轮的支承 主动锥齿轮的支承形式可分为悬臂式支承和骑马式支承两种 悬臂式支承结 构简单 布置方便 结构紧凑及成本较低 并且也能满足本课题设计要求 经方 案论证 主减速器主动锥齿轮采用悬臂式支承 2 2 2 从动锥齿轮的支承 从动锥齿轮采用圆锥滚子轴承骑马式支承 为了增加支承刚度 两轴承的圆 锥滚子大端应向内 以减小尺寸 c d 为了使从动锥齿轮背面的差速器壳体处有 足够的位置设置加强肋以增强支承稳定性 c d 应不小于从动锥齿轮大端分度圆 直径的 70 为了使载荷能均匀分配在两轴承上 应是 c 等于或大于 d 2 3 主减速器锥齿轮设计 主减速比 驱动桥的离地间隙和计算载荷 是主减速器设计的原始数据 0 i 应在汽车总体设计时就确定 2 3 1 主减速比的确定 0 i 主减速比的大小 对主减速器的结构型式 轮廓尺寸 质量大小以及当变 0 i 速器处于最高档位时汽车的动力性和燃料经济性都有直接影响 的选择应在汽 0 i 车总体设计时和传动系的总传动比 i 一起由整车动力计算来确定 可利用在不同 下的功率平衡图来研究对汽车动力性的影响 通过优化设计 对发动机与传 0 i 0 i 动系参数作最佳匹配的方法来选择值 可使汽车获得最佳的动力性和燃料经济 0 i 性 对于具有很大功率储备的轿车 长途公共汽车尤其是竞赛车来说 在给定发 动机最大功率及其转速的情况下 所选择的值应能保证这些汽车有尽 maxa P maxa v 0 i 可能高的最高车速 这时值应按下式来确定 amax v 0 i 精品文档 10欢迎下载10欢迎下载10欢迎下载 2 1 FHFHgHa Pr iiiv n i max 0 42 0 式中 车轮的滚动半径 m r 最大功率时的发动机转速 r min P n 汽车的最高车速 km h maxa v 变速器量高档传动比 1 gH i gH i 对于其他汽车来说 为了得到足够的功率储备而使最高车速稍有下降 一 0 i 般选择比上式求得的大 10 25 即按下式选择 2 2 LBFHgHa Pr iiiv n i max 0 式中 分动器或加力器的高档传动比 1 FH i FH i 轮边减速器的传动比 1 LB i LB i 将 5500r n 115km h 0 24m 1 代入 2 2 有 4 92 P n maxa v r r gH i 0 i 主减速比16 取 a G T G maxe TmN max 195 0 e Ta T GG 0 p f 将 14700N 0N 71 0 24 0 016 0 08 代入 a G T G maxe TmN r R f H f 2 5 有 349 13 jm TmN 2 4 主减速器齿轮基本参数的选择 2 4 1 齿数的选择 精品文档 12欢迎下载12欢迎下载12欢迎下载 对于单级主减速器 当较大时 则应尽量使主动齿轮的齿数取得小些 0 i 1 Z 以得到塞满的驱动桥间隙 当6 时 的最小值可取为 5 但为了啮合平稳及 0 i 1 Z 提高疲劳强度 最好大于 5 在保证桥下离地间隙时 为了磨合均匀 主 从 1 Z 动齿轮的齿数 之间应避免有公约数 为了得到理想的齿面重叠系数 其 1 Z 2 Z 齿数之和应不少于 40 取主动齿轮的齿数 8 1 Z 由得 39 56 取 41 1 2 0 Z Z i 2 Z 2 Z 2 4 2 从动锥齿轮节圆直径的选择 双曲面齿轮从动齿轮的节圆直径 可根据该齿轮的计算转矩 按经验公式选 出 2 6 jd Tkd 2 2 式中 从动锥齿轮的节圆直径 mm 2 d 直径系数 取 16 2 d K 2 d K 计算转矩 按式 2 4 2 5 求得 并取其中较小者 j TmN 将 16 438 0984代入 2 6 有 121 5189mm 2 d K j TmN 2 d 2 4 3 从动锥齿轮端面模数的选择 从动锥齿轮节圆直径选定后 可按算出大端端面模数 并进行 2 d 3 mj mKT 校核 将 代入 有 m 3 038 为了保证齿轮的强度取 m 6 2 d 2 z 22 Z dm 则 246mm 48mm 22 mzd 11 mzd 用下式进行校核 2 7 3 mj mKT 式中 齿轮大端端面模数 mm m 模数系数 取 0 4 m K m K 从动齿轮的计算转矩 j T N m 将 0 4 438 0984代入 2 7 有 3 037mm 满足要求 m K j T N m m 2 4 4 双曲面齿轮齿宽 F 的选择 对于汽车工业 主减速器双曲面齿轮的从动齿轮齿面宽 F 为 2 8 2 15 0 dF 式中 从动齿轮节圆直径 mm 2 d 精品文档 13欢迎下载13欢迎下载13欢迎下载 将 246mm 代入 2 8 有 F 37 2mm 2 d 齿面宽过大和过小 都会降低齿轮的强度和寿命 齿面宽不能超过端面模数 m 的 10 倍 否则 不但不能提高齿轮的强度和耐久性 还会给制造带来困难 2 4 5 双曲面齿轮的偏移距离 在双曲面齿轮传动中 小齿轮中心线对大齿轮中心线的偏移的大小及偏移方 向是该传动的重要参数 选择值时应考虑到 值过大 将导致齿面纵向滑动的增大 从而引起齿 E E 面的早期磨损或擦伤 值过小则不能充分发挥双曲面齿轮的特点 对轿车 轻E 型载货汽车的主减速器来说 值不应超过从动齿轮节锥距的 40 传动比愈E 0 A 大则偏移距也应愈大 大传动比的双曲面齿轮传动 偏移距可达从动齿轮节E E 圆直径的 20 30 但偏移距大于从动齿轮节圆直径的 20 时 应检查是否存E 在根切 对于微型乘用汽车 有 2 9 将 2 136 0 dE 246mm 代入 2 9 得 33 6mm 2 dE 2 4 6 双曲面齿轮的偏移方向及螺旋方向 双曲面齿轮偏移方向的规定 由从动齿轮的锥顶向其齿面看去并使主动齿轮 处于右侧 这时如果主动齿轮在从动齿轮中心线的下方则称为下偏移 如图 2 1 双曲面齿轮的偏移方向与其齿轮的螺旋方向之间有一定的关系 下偏移时主动齿 轮的螺旋方向总是左旋 从动齿轮右旋 上偏移时主动齿轮的螺旋方向为右旋 从动齿轮为左旋 图 3 1 下偏移 选双曲面齿轮为下偏移 则主动齿轮的螺旋方向为左旋 从动齿轮为右旋 2 4 7 螺旋角的选择 精品文档 14欢迎下载14欢迎下载14欢迎下载 双曲面齿轮的螺旋角是在节锥表面的展开图上定义的 齿轮上任一点 C 处 的螺旋角 是该点处的切线 T 与该点和节锥顶点的连线 OL 之间的夹角 格里森 制推荐用下式来近似的预选主动齿轮螺旋角的名义值 2 10 21 2 1 90525 d E Z Z 式中 主动齿轮的名义 中点 螺旋角的预选值 1 主 从动齿轮齿数 1 Z 2 Z 从动齿轮的节圆直径 mm 2 d 双曲面齿轮的偏移量 m E 将 41 8 33 6mm 246mm 代入 2 10 有 48 78 2 Z 1 ZE 2 d 1 对于双曲面齿轮传动 当确定了主动齿轮的螺旋角之后 可用下式近似的确 定从动齿轮的名义螺旋角 2 11 12 式中 双曲面齿轮传动偏移角的近似值 2 12 22 sin 2 Fd E 双曲面齿轮的偏移距 mm E 双曲面从动齿轮的节圆直径 mm 2 d 双曲面从动齿轮的齿面宽 mm F 将 48 78 33 6mm 246mm F 37 2mm 代入 2 11 2 12 有 1 E 2 d 14 03 34 75 2 双曲面齿轮传动的平均螺旋角为 2 13 2 21 将 48 78 34 75 代入 2 13 有 41 8 1 2 2 4 8 齿轮法向压力角的选择 加大压力角可以提高轮齿的强度 减少齿轮不产生根切的最小齿数 但对尺 寸小的齿轮 大压力角易使齿顶变尖及刀尖宽度过小 并使齿轮的端面重叠系数 下降 所以对轻负荷齿轮一般采用小压力角 使齿轮运转平稳 噪音低 格里森 制双曲面齿轮传动中 微型乘用车选用的平均压力角 0322 精品文档 15欢迎下载15欢迎下载15欢迎下载 2 5 主减速器圆弧齿双曲面齿轮的几何尺寸计算 表 3 1 是 格里森 制圆弧齿双曲面齿轮的几何尺寸计算过程 计算公式结果 11 Z 8 22 Z 41 3 1 2 0 195 4F37 2 5E33 6 62 d 246 7d r 95 25 81 48 78 91 1 1415 102 cot1 2 3 i 0 24 112 sin i 0 972387 122 6 4 11 2 0 m R 101 913600 13 5 11 sin 12 i 0 320587 14 cos i 0 947219 15 14 9 13 1 313169 16 3 12 20 3872 171 15 16 m R 26 765930 18 0 02 1 1 06 R T 1 22 19 12 17 10 451 40593 20 5 tan 19 0 0744340 07836510 081607 21 2 1 0 20 1 0027661 0030661 016660 精品文档 16欢迎下载16欢迎下载16欢迎下载 22 20 sin 21 0 0742300 0781250 080269 23 4 73 4 98 4 62 242 5 17 22 sin 12 0 3101960 3091730 308697 252 tan 0 3262910 3251010 324446 261 22 tan 25 0 2274960 2403090 247403 271 cos 0 9750860 9723190 970733 282 24 sin 27 0 3181220 3179750 317914 292 cos 0 9480500 9481000 948120 301 15 29 tan 28 1 1477331 1481061 148263 31 28 9 30 0 000397 0 002100 0 002150 32 3 31 0 000397 0 000420 0 000430 331 sin 24 22 32 0 3102250 3092060 308662 341 tan 0 3263050 3251400 324507 351 22 tan 34 0 2274730 2402810 247357 361 12 82 13 53 13 90 371 cos 0 9750910 9723250 970743 381 33 sin 37 0 3181500 3180070 317965 39 18 51 18 50 18 505 401 cos 0 9480400 9480880 948102 411 15 31 40 tan 38 1 1414301 1414251 141375 421 48 81 48 80 48 805 431 cos 0 6589710 6589720 658989 精品文档 17欢迎下载17欢迎下载17欢迎下载 442 42 39 30 28 30 22 30 20 452 cos 00 8640110 8640050 863982 462 tan 0 5827160 5827320 582793 472 22 cot 33 0 2392780 2526630 260055 482 76 5 75 81 75 48 492 sin 0 9725460 9695320 967797 502 cos 0 2327110 2449650 251732 51 17 12 32 37 27 40820027 48373927 527500 52 12 50 437 940622416 033311404 849602 53 51 52 465 348822443 517050432 377102 54 12 45 49 90 54016190 82099490 981390 55 43 51 35 79 39935375 37430973 336593 5601 41 55 46 54 tan 53 0 0813660 0756510 070959 5701 4 65 4 30 4 05 5801 cos 0 9967430 9971510 997492 59 41 56 51 0 0033890 0031420 002942 60 46 56 52 0 0001080 0001060 000102 61 54 55 7188 83026845 56976672 2652 62 54 55 61 0 0015500 0022560 002644 63 59 60 62 0 0050440 0055040 005688 64 41 46 63 110 6803101 506795 8934 精品文档 18欢迎下载18欢迎下载18欢迎下载 65 64 58 d r 111 0420101 795796 0932 66 7 65 0 8577840 9356880 991225 67 3 50 1 0 3 左 0 0503464右 0 8 68 5 17 35 34 35 37 左 96 920860右 0 240120 69 40 67 左 37 1 018477 70m 49 51 Z 26 641032 71 12 47 Z 70 0 137891 72m 49 A 12 105 304728 730 49 A 0 5 6 123 992945 74 73 72 18 688217 75gm k 12 45 h 2 8 144765 76 12 46 7 0 623665 77 49 76 45 0 496584 78i 45 79i sin 0 7071 80 i 78 22 0 22 5 81 i cos 2 0 923900 82 i tan 2 0 414213 83 77 82 1 198923 精品文档 19欢迎下载19欢迎下载19欢迎下载 84 10560 83 2 D 316 5096 85a K 0 15 86 1 150 85 b K 1 872 75 85 m h 1 221715 882 75 86 0 05 m h 8 194765 89 双重收缩齿 2 84 85 标准收缩齿 2 3438 87 72 倾根锥母线收缩齿 大齿轮齿顶角 2 85 TTR 1 39 886692 2 3438 87 72 267 543562 2 3438 88 72 2 307 430244 222 3 0 1905 84 18 R s T 4 为负值 故 R T 84 TR 即用双重收缩齿 5 按双重收缩齿公式计算 见 2 89 及 见 91 2 47 4764 2 84 85 269 0620 2 84 89 902 sin 0 01381 912 84 89 269 0620 922 sin 0 078187 932 87 74 90 h 1 479800 942 88 74 92 h 9 655941 95 0 150 75 0 05C 1 271715 96 93 94 h 11 1357 97 96 95 g h 9 863985 9802 48 89 76 21 9902 sin 0 971300 10002 cos 0 237858 1012 48 91 R 70 93 精品文档 20欢迎下载20欢迎下载20欢迎下载 1022 sin R 0 945291 1032 cos R 0 326228 1042 cot R 0 345109 10502 93 50 6 0 5 d 240 745026 106 70 74 50 31 345454 10702 106 93 49 x 29 913308 108 72 90 87 99 0 2364 109 72 92 88 102 0 040935 1100 71 108 Z 0 377291 111 71 109 R Z 0 096956 112 12 70 104 111 10766 113 5 sin 112 0 302409 114 2 cos1 113 0 953178 115 113 tan 114 0 317264 11601 sin 103 114 0 310953 11701 18 1 11801 cos 0 950425 11901 tan 0 327172 120 102 111 95 103 3 617296 1210 5 113 120 114 G 6 865083 122 38 67 tan 69 左 0 015718 123 cos 0 9 0 999876 124 39 123 左cos 17 63 0 952937 精品文档 21欢迎下载21欢迎下载21欢迎下载 125 1 117 36 1 cos 4 225 0 997224 126 113 67 68 右右0 001807 0 482047 127 123 124 右 右 1 049257 128 68 87 68 左右97 214218 129 118 125 右 0 953071 130 74 127 19 608742 1310 128 130 129 75 126 B 左115 917459 132 4 127 130 19 423318 133i 128 132 129 75 126 B 右74 599535 134 121 131 122 782542 13501 119 134 d 0 5 80 342020 136 70 100 12 99 108 437622 1370 5 sin 136 0 309856 1380 18 05 1390 cos 0 950783 140 99 110 95 100 3 808852 141 5 137 140 139 R G 6 947231 1421 sin 100 139 R 0 226151 1431R 13 06 1441 cos R 0 972683 1451 tan R 0 238658 146min B 0 152 147max B 0 203 148 90 92 0 091997 精品文档 22欢迎下载22欢迎下载22欢迎下载 149 96 4 148 7 713412 150i 73 4 A 86 792945 2 6 双曲面齿轮的强度计算 2 6 1 单位齿长上的圆周力 在汽车工业中 主减速器齿轮的表面耐磨性 常常用在其轮齿上的假定单位 压力即单位齿长上的圆周力来估算 即 2 14 F P p mmN 式中 作用在齿轮上的圆周力 按发动机最大转矩和最大附着力矩两p maxe T 种载荷工况进行计算 N 从动齿轮的齿面宽 mm F 将 F 37 2mm 代入 2 14 有 5 026257pmmN 按发动机最大转矩计算时 2 15 F d iT p ge 2 10 1 3 max mmN 式中 发动机最大转矩 maxe TN m 变速器传动比 g i 主动齿轮节圆直径 mm 1 d 将 71 3 428 48mm F 37 2mm 代入 2 15 有 maxe TN m g i 1 d 272 6120pmmN 按最大附着力矩计算时 2 16 F d G p r 2 10 1 3 2 mmN 式中 汽车满载时一个驱动桥给水平地面的最大负荷 2 GN 轮胎与地面的附着系数 轮胎的滚动半径 m r r 主减速器从动齿轮节圆直径 mm 2 d 精品文档 23欢迎下载23欢迎下载23欢迎下载 将 12250N 0 85 0 24mm 246mm 代入 2 16 有 559 8118 2 G r r 2 dp mmN 2 6 2 轮齿的弯曲强度计算 汽车主减速器双曲面齿轮轮齿的计算弯曲应力为 2 17 JFzmK KKKT V mSj w 2 0 3 102 2 mmN 式中 该齿轮的计算转矩 j TmN 超载系数 对载货汽车取 1 0 K 0 K 尺寸系数 反应材料性质的不均匀性 与齿轮尺寸与热处理等有关 S K 当端面模数时 0 6972 m1 6mm 4 4 25 m KS S K 载荷分配系数 当一个齿轮用骑马式支承时 1 10 1 25 取 m K m K 1 20 m K 质量系数 对于汽车驱动桥齿轮 当轮齿接触良好 周节及径向跳动 V K 精度高时 可取 1 V K 计算齿轮的齿面宽 mm F 计算齿轮的齿数 Z 端面模数 mm m 计算弯曲应力的综合系数 他综合考虑了齿形系数 对于小齿轮J 0 318 大齿轮 0 25 JJ 将 438 0984 2 0 6972 1 20 1 F j TmN 0 K S K m K V K 37 2mm 8 41 6 代入 2 17 有 小齿轮弯曲强度为 1 Z 2 Zm 430 3361 大齿轮弯曲强度为 109 4774926 1w 2 mmN 2w 2 mmN 2 6 3 轮齿的齿面接触强度计算 双曲面齿轮轮齿齿面的计算接触应力为 2 18 3 max1 1 3 0max1 1 102 T T FJK KKKKT d C V fmS P j f 2 mmN 式中 主动齿轮最大转矩 max1 TmN 主动齿轮工作转矩 1 TmN 材料的弹性系数 对于钢制齿轮副取 232 6 P CmmN 2 1 精品文档 24欢迎下载24欢迎下载24欢迎下载 主动齿轮接圆直径 mm 1 d 见式 2 17 下的说明 0 K V K m K 尺寸系数 它考虑了齿轮尺寸对其淬透性的影响 在缺乏经验的情况 S K 下 可取 1 S K 表面质量系数 决定于齿面最后加工的性质 即表面粗糙度及表面覆 f K 盖层的性质 一般情况下 对于制造精确的齿轮可取 1 f K F 齿面宽 mm 取齿轮副中的较小值 J 计算接触应力的综合系数 它综合地考虑了啮合齿面的相对曲率半径 载荷作用位置 轮齿间的载荷分配 有效齿宽及惯性系数等因素的影 响 取 J 0 1820 常常将式 2 18 简化为 2 19 FJK KKKKT d C V fmSjZ P j f 3 0 1 102 2 mmN 式中 主动齿轮计算转矩 jZ T mN 主 从动齿轮的