【《某电动越野车主减速器的设计与计算过程案例》2500字】

某电动越野车主减速器的设计与计算过程案例目录TOC\o"1-3"\h\u16401某电动越野车主减速器的设计与计算过程案例 1113161.1减速比的分配 1238511.2运动和动力参数计算 1298451.3齿轮的参数计算 21.1减速比的分配根据现有车型（参考特斯拉Model3）考虑到单级主减速器的传动比过大，会导致其外廓尺寸过大，不符合最小离地间隙的要求，所以主减速器选择双级斜齿圆柱齿轮。通过查阅相关的文献可以得到，当和接近时，中心距可以取得最小值，主减速器结构最为紧凑。因此，此处可使==2.24==5.0181.2运动和动力参数计算高速轴处的功率，转速及扭矩： （3-1）中间轴处的功率，转速及扭矩：查得各零件传动效率值为：轴承，齿轮 （3-2） （3-3） （3-4）低速轴功率，转速及扭矩: （3-5） （3-6） （3-7）1.3齿轮的参数计算首先开始进行的是高速级齿轮设计计算。（1）主减速器的齿轮通过翻阅资料，采用斜齿圆柱齿轮传动：减速器的小齿轮：17CrNiMo6，热处理方式为渗碳淬火，齿面的硬度为54~62HRC；减速器的大齿轮：17CrNiMo6，热处理方式为渗碳淬火，齿面的硬度为54~62HRC。通过查阅相关资料可得，=1650，=1650；=1050，=1050。查得接触寿命系数为：0.96，0.98；查得弯曲寿命系数为：0.92，0.91。其中： 60×1800×10×260×8=2.246×109 （3-8） 60×1800×10×260×8=2.246×109 （3-9）通过查阅机械设计手册，取安全系数如下：、，于是 （3-10） （3-11） （3-12） （3-13）（2）通过分析失效的形式，从而确定设计的准则考虑到本设计的主减速器齿轮是在封闭的主减速器箱体中传动的，属于闭式传动形式，又因为本主减速器的齿轮为硬面齿轮，所以齿根的疲劳折断是最有可能的失效形式，同时也可能会发生齿面的疲劳强度的破坏。所以本主减速器齿轮采用弯曲疲劳强度进行设计，再确定了主要参数之后，进行齿面的接触疲劳强度的校核。（3）通过主减速器齿轮的弯曲疲劳强度进行计算齿轮的主要参数下式（4-14）为齿轮的设计式： （3-14）式中齿宽系数，为齿数，为齿轮螺旋角，为复合齿形系数。下式（4-15）是小齿轮的转矩的计算式： （3-15）通过查阅相关书籍进行初选，考虑到以电动机作为驱动的方式，载荷有轻微冲击，所以选取载荷系数K=1.4。 （3-16）齿宽系数通过查表可得，硬齿面齿轮选取=0.4。初选=17，=2.24×17=38，，则： =24.698 （3-17） =55.205 （3-18）通过查阅机械设计手册，可得两轮复合齿形系数为=1.97由于，将高速级小齿轮的参数代入计算，于是 （3-19）通过查阅机械设计手册可得，取标准模数=7mm，则 （3-20）为便于箱体孔的加工和校核，取中心距220mm。下面则进行螺旋角的修正: （3-21）（4）选择齿轮精度等级 136mm （3-22）齿轮传动啮合宽度： （3-23）取55mm，，取=65mm。为高速级小齿轮齿厚，为高速级大齿轮齿厚。齿轮的圆周速度： （3-24）通过查阅相关书籍可得，选择7级精度。（5）精确的计算计算载荷式中：为载荷系数，取=1.25；为动载系数，取=1.06；为齿间载荷分配系数，取=1.1；为齿间载荷分布系数；由于减速器轴刚度较大，取=1.1； =1.25×1.06×1.1×1.1=1.6 （3-25） =1.6×2600N·m=4160N·m （3-26） =61.18kN （3-27）（6）齿轮接触疲劳强度校核 （3-28）节点区域系数通过查阅相关书籍可以得到，标准齿轮=2.26；弹性系数通过查阅相关书籍可得，；重合度系数通过计算可得，=0.94；因为小齿轮的许用齿面接触疲劳应力比较小，所以可以将=1440MPa代入，于是可得 （3-29）=1386.87MPa＜[σH1结论：齿面接触疲劳强度足够。（7）齿轮弯曲疲劳应力的校核 （3-30） =1.21 （3-31）式中，为螺旋角系数。 =0.76 （3-32）带入式中得 （3-33） （3-34）结论：轮齿弯曲疲劳应力强度足够。（8）减速器的高速级齿轮的几何尺寸计算见下表。高速级齿轮的几何尺寸计算表代号名称高速级小齿轮高速级大齿轮齿数z1738法向模数/mm77法向压力角螺旋角分度圆直径d/mm=136=304齿顶高/mm=7=7齿根高/mm=8.75齿全高h/mm=15.75齿顶圆直/mm=150=328齿根圆直径/mm顶隙c/mm=0.25×7=1.75标准中心距a/mm传动比i=2.24接下来进行的便是主减速器低速级齿轮的设计：（1）主减速器低速齿轮均采用斜齿传动，材料选择：低速小齿轮：17CrNiMo6，热处理为渗碳淬火，齿面的硬度54-62HRC；低速大齿轮：17CrNiMo6，热处理为渗碳淬火，齿面的硬度54-62HRC。通过查阅机械设计手册可得，=1650，=1650；=1050，=1050。查得接触寿命系数为：查得弯曲寿命系数为：其中： （3-35） （3-36）查表取安全系数如下：，于是 （3-37） （3-38） （3-39） （3-40）（2）通过分析失效的形式，从而确定设计的准则考虑到本设计的主减速器齿轮是在封闭的主减速器箱体中传动的，属于闭式传动形式，又因为本主减速器的齿轮为硬面齿轮，所以齿根的疲劳折断是最有可能的失效形式，同时也可能会发生齿面的疲劳强度的破坏。所以本主减速器齿轮采用弯曲疲劳强度进行设计，再确定了主要参数之后，进行齿面的接触疲劳强度的校核。（3）通过主减速器齿轮的弯曲疲劳强度进行计算齿轮的主要参数下式（4-41）为齿轮的设计式： （3-41）小齿轮转矩 （3-42） （3-43）通过查阅机械设计手册进行初选，考虑到通过电动机驱动，载荷有轻微的冲击，所以取载荷系数K=1.4。 =1.4×5592.62=6711.14N·m （3-44）通过查阅机械设计手册，齿宽系数可得，硬齿面取=0.4初选，，则 =24.698 （3-45） =55.205 （3-46）通过查阅机械设计手册可得两轮复合齿形系数为。由于 =0.0065 （3-47）将低速级小齿轮的参数代入计算，于是得： （3-48）查表得，取标准模数，则 （3-49）取中心距则： （3-50）（4）选择齿轮精度等级 （3-51）齿轮传动啮合宽度 （3-52）取，，取。为低速级的小齿轮齿厚，为低速级的大齿轮齿厚。通过计算齿轮圆周速度为： （3-53）查阅机械设计手册可得，可选择7级精度。（5）精确的计算计算载荷式中：为载荷系数，取=1.25；为动载系数，取=1.06；为齿间载荷分配系数，取=1.1；为齿间载荷分布系数；由于减速器轴刚度较大，取=1.1； （3-54） （3-55） 82.72kN （3-56）（6）验算轮齿接触疲劳承载能力 （3-57）节点区域系数通过查阅机械设计手册可得，标准的齿轮=2.26；弹性系数通过查阅相关的书籍可得，；重合度系数通过计算可得,=0.94；由于主减速器低速级的小齿轮的许用齿面接触疲劳应力比较小，所以将=1380MPa代入公式，可得： （3-58）所以可得，低速级齿轮的接触疲劳应力符合要求。（7）齿轮弯曲疲劳应力的校核 （3-59） =2.83 （3-60）式中，为螺旋角系数。 =0.77 （3-61）代入式中得 （3-62） （3-63）所以可得，经过校核，低速级齿轮的弯曲疲劳应力符合要求。（8）低速级齿轮的几何尺寸计算见下表4.2