【《2.0T普通乘用车主减速器的设计计算过程案例》4200字】

2.0T普通乘用车主减速器的设计计算过程案例目录TOC\o"1-3"\h\u54042.0T普通乘用车主减速器的设计计算过程案例 1246521.1主减速器的结构形式 1273271.1.1主减速器的齿轮类型 1172991.1.2主减速器的减速形式 1235531.1.3主从动齿轮的支承形式 2183401.2基本参数选择与计算 2196841.2.1主减速比的确定 2286331.2.2齿轮计算载荷的确定 334041.3齿轮的设计与校核 517101.3.1主、从动齿轮齿数的选择 5141501.3.2斜齿轮材料选择 5229031.3.3按齿根弯曲疲劳强度设计 5308221.3.4校核齿面的接触强度 8263031.4轴承的选择与校核 8264181.4.1轴承的载荷计算 8155091.4.22轴承型号的确定 9主减速器的结构形式驱动桥的重要部件之一便是主减速器。在发动机横置时，是发动机传递动力时增矩过程和减速过程的重要零部件。主减速器的齿轮类型分为双极减速器和单级减速器是依据主减速器的数量来划分的。分为单速式和双速式是按传动比。其中，本次设计的主减速器，选用的是单级圆柱齿轮式主减速器，齿轮形式选用斜齿圆柱齿轮，因为它的维修和拆装方便，简单结构，能使汽车空间利用率大大增加，所以普通乘用车上经常用到。本次设计的汽车车型是发动机前置前驱的普通乘用车，需要设计前桥成为转向驱动桥，横置的发动机布置形式，只需要确定怎样进行减速增矩发动机的输出动力。通过考虑经济因素，本次主减速器的齿轮设计采用的是普通斜齿圆柱齿轮，为的是节约生产制造和减少维护修理主减速器的成本。主减速器的减速形式查找资料得，本次设计的普通乘用车型主减速器的传动比小于7，简单结构的单级主减速器的选用，一定会比多级主减速器少了很多零部件，节约生产制造和维护修理主减速器的成本，因此这种主减速器的应用相当广泛。单级普通斜齿圆柱齿轮主减速器的选取，会增加主减速器的使用寿命，会使得整车的价格更便宜，减少了不必要的零部件，结构设计简单方便，机械效率也会有所提高。主从动齿轮的支承形式需要确保在啮合时主动齿轮从动齿轮十分的平稳，来保证平稳的啮合，如何支撑和固定两个齿轮显得尤为重要。齿轮的固定一方面要考虑的是主减速器零部件工作时的热胀冷缩现象，另一方面需要考虑的是其整体的刚度。（1）主动斜齿圆柱齿轮的支承通过查找相关资料，采用悬臂式来支撑主动齿轮的方案，会使得其结构简单，但齿轮的运作过程会不平稳；采用跨置式支撑主动齿轮的方案，这种方案会使得结构相对复杂，空间占用也会大大增加，但是齿轮运转过程也会相对平稳。此外还会提高轴承的使用寿命。因为本次设计选取是前置前驱形式的普通乘用车，工作环境相当恶劣，为了主减速器使用寿命的提高，为了主减速器维修成本的减少和维修次数的降低，选用了复杂结构但是能延长工作寿命的主动齿轮跨置式支撑形式。（2）从动斜齿圆柱齿轮的支承从动齿轮所受的弯矩比主动齿轮所受的弯矩大，因此设计从动齿轮支承需要对其支撑形式更加深入。在设计过程中，为了提高刚度，需要c+d的数值减小，从动斜齿轮大端面分度圆直径的0.7倍值应该小于或等于该值。c处数值大于d处数值，可以增强从动齿轮在运转过程中的平稳性能。基本参数选择与计算主减速比的确定主减速比是在进行主减速器设计的时候的一个非常重要的参数。其取值将会影响主减速器的质量，尺寸轮廓，以及结构形式等方面。主减速器减速比的确定，需要考虑如何让汽车的加速性能最好，油耗最低。的计算公式为以下公式：上面的公式中，字母所代表的含义为——汽车以公里/小时为单位的车辆行驶的最高速度,本次设计的车型最大车速为245km/h；上面的公式中，字母根据经验值，变速箱的最大的齿轮传动比是0.9。上面的公式中，字母所代表的含义为——车轮的滚动半径，单位一般用m表示。本次设计的车型轮胎为：230/40R19，所以：；上面的公式中，字母所代表的含义为——最大输出功率进行时所对应的发动机的工作转速，单位一般用r/min表示，此次设计的车型转速为6000r/min：将以上算得的值全部代入公式可以求得：最后算得主减速比为齿轮计算载荷的确定在汽车行驶过程中，因为不同的路况和天气等方面的影响，运转时的工况也不是一成不变的。转矩和载荷的不稳定性，使得确定准确的齿轮的载荷非常困难。因此需要考虑两种特殊情况，将发动机所能达到的最大扭矩和正常行驶时在良好路面上产生打滑的转矩，可以取两种情况下的最小值时所显示的最大计算载荷，查阅相关设计手册可以通过得到如下公式：上面的公式中，字母所代表的含义为——当汽车满载的时候，可以给水平地面驱动桥的最大负载。满载时汽车的总重量是:。算得最大计算负荷是；；上面的公式中，字母所代表的含义为——由发动机至所计算的主减速器设计，从动部分齿轮机构之间的传动系最低档的不同传动比。经计算得；；上面的公式中，字母所代表的含义为——发动机所能达到的最大转矩，由已知条件可知=240N·m。上面的公式中，字母所代表的含义为——车轮的滚动半径，单位一般为m。通过上面计算可得车轮的滚动半径为0.319m；上面的公式中，字母所代表的含义为——主减速器从动齿轮和驱动桥的传动效率，在这里可以取=0.99上面的公式中，字母所代表的含义为——驱动桥和主减速器从动齿轮的传动比，在本次设计选用的车型中，取值为1。上面的公式中，字母所代表的含义为——附着系数，取值为；；上面的公式中，字母n所代表的含义为——该次设计的车型的驱动桥数量n=1；上面的公式中，字母所代表的含义为——超载安全系数，因为本次设计的车型中，故：上面的公式中，字母所代表的含义为——传输效率；将上述所有已知数值带入到公式中可以求得：因为汽车行驶时的工况变化情况复杂，并非一成不变，发动机输出的转矩也一样会不停改变，为了进行校核工作，要求计算平均转矩：N·m上面的公式中，字母所代表的含义为——平均爬坡实验能力的相关系数，此次研究设计的为普通乘用车，取为0.080；上面的公式中，字母所代表的含义为——汽车满载时的总重量，单位一般为N；上面的公式中，字母所代表的含义为——车轮的滚动管理半径，单位一般为米，取值为0.309m；上面的公式中，字母所代表的含义为——被拖的拖车的总重量，因为本次设计中并没有牵引车，无需考虑；上面的公式中，字母所代表的含义为——路面滚动阻力系数，本次设计的轿车取值范围为0.01-0.015，这里取0.015其中：上面的公式中，字母所代表的含义为——汽车的性能系数，该值可由下面公式确定当时，取经计算,则取代入公式中各项参数可得：齿轮的设计与校核主、从动齿轮齿数的选择在进行齿轮齿数的选择时，需要确保齿轮不能够发生根切现象，另外还要确保它能够平稳的在啮合过程中运转，所以需要对主，从动齿轮的齿数进行相应的限制，要求主动齿轮的齿数大于9。主，从动齿轮齿轮齿数和大于40。为了给大小齿轮齿数取值，选取主减速器的传动结构比为4.1。初选主动齿轮齿数是,从动齿轮齿数是，取整即斜齿轮材料选择本次设计选取硬齿面的齿轮来进行，这样设计为了齿轮的使用寿命的提高。查阅齿轮设计手册，在进行硬齿面齿轮设计时，设计弯曲疲劳强度应先进行，具体计算要求如下所示：先齿轮的许用应力的计算，进行计算时应该按照齿轮的材料。制造主，从动齿轮时，一般企业原材料都是采取20CrMnTi合金钢，达到57～65HRC的硬度则需要经过淬火等热处理。从机械设计手册中可以检查接触疲劳极限应力：；极限弯曲疲劳应力可以从机械设计手册中得到。；按齿根弯曲疲劳强度设计1）确定齿轮的许用弯曲应力由上述公式可知主，从动齿轮的许用弯曲应力，（）可由下式计算求得其中：上面的公式中，重要传输效应是=1.7～2.9，选用重要传输效应=1.8；字母所代表的含义为——抗弯曲强度系数。一般传输效应为=1.2～1.6；上面的公式中，字母所代表的含义为——试验的齿轮齿根处的弯曲产生疲劳强度极限，可以选取；；上面的公式中，字母所代表的含义为--应取采用国家标准设计时，试验的齿轮应力修正系数。；上面的公式中，字母所代表的含义为——计算弯曲疲劳强度时取的寿命系数，选取；；在公式中带入相关数值可得：2)主动齿轮名义转矩的计算N·m载荷系数K的选取此次设计的齿轮非直齿圆柱齿轮并且有较高加工精度，可以取K=1.51。4）选择合适的齿宽系数：齿宽系数的选取太大不行，太小也不行，当齿宽系数过大时，虽然可以减轻整体的重量，减小齿轮的尺寸。但是使用寿命会降低。经过查阅机械设计手册可以得知应参照如下进行选取：齿轮为软齿面的时候对称布置=0.85～1.45；非对称布置=0.62～1.22；开式传动机构或者进行悬臂结构布置或=0.35～0.45。当齿轮为硬齿面齿轮时，值要比上述取值范围缩小一半。由于本次设计为硬齿面，对称布置，故取=0.9，并取螺旋角为；5）复合系数的确定因为主从动齿轮有着相同的和材料加工和设计，则具有相同的，这可以通过主动齿轮的设计进行校核，即：查阅相关资料可以得=4.58将上述参数带入公式，可求得：将齿轮模数取整为4.1mm中心距如下为：6）表3-1为主从动斜齿轮的所有参数表表3-1主、从动圆柱斜齿轮参数参数符号主动斜齿圆柱齿轮从动斜齿圆柱齿轮齿根圆直径32.812161.809齿顶高ha=h2=（1+0.1）4.44.4法面模数4齿根高hf1=hf2=（1+0.25-0.1）4.64.6齿顶圆直径50.412179.409齿数Z1，Z21041法面压力角20°端面模数4.2当量齿数10.1336.03分度圆直径41.612170.609基圆直径44.495182.431螺旋角16°端面压力角20.74°校核齿面的接触强度查阅机械设计手册齿轮校核部分，可用公式进行接触强度校核时：是齿轮的弹性系数，可以取在公式3中带入上述数值可以求得：取，，，将这些值带入上述公式中：综上所述，859.079MPa<1071MPa,所以，齿轮的接触疲劳强度满足设计要求。轴承的选择与校核轴承的载荷计算轴承型号是进行计算的第一步。确定载荷时，需要分析齿轮的受力情况，主要报括圆周力，径向力，轴向力。通过这些力来计算轴承反力。a/b/c/d的数值如下：。轴承A：轴向力Fa=Faz径向力Fr=在上述式中中带入数值可得：Fr=3976N，Fa=2876N轴承B：轴向力Fa=0径向力Fr=在上述式中带入数值可得：Fr=1498N，Fa=0N轴承C：轴向力Fa=Faz径向力Fr=在上述式中带入数值可得：Fr=2283N，Fa=2752N轴承D：轴向力Fa=0径向力Fr=在上述式中带入数值可得有：3.4.2轴承型号的确定首先计算当量动载荷P=0.89通过查找相关资料，可找得普通斜齿圆柱齿轮圆锥滚子轴承e=0.38，由于0.691>0.38，得>e，翻阅相关资料查的X=0.6,Y=1.78；载荷系数为。则动载荷P可由以下公式求得P=fp（XFr+YFa）在该公式中带入相关数值可得：P=7593N查阅轴承设计的相关设计标准，有下面公式表示轴承应有的基本额定动负荷C′rC′r=上面的公式中，字母n所代表的含义为—轴承转速，经过上述计算可得n=5500r/min；上面的公式中，字母ε