汽車設(shè)計(jì)課件5

1、第五章第五章 驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì) 第五章第五章 驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)5-1概述概述5-2驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)方案分析驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)方案分析5-3主減速器設(shè)計(jì)主減速器設(shè)計(jì)5-4差速器設(shè)計(jì)差速器設(shè)計(jì)5-5車輪傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)車輪傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)5-6驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)5-7驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)元件驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)元件5-1概述概述 驅(qū)動(dòng)橋處于動(dòng)力傳動(dòng)系的末端。 基本功能：增大由傳動(dòng)軸或變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，并將動(dòng)力合理地分配給左、右驅(qū)動(dòng)輪；承受作用于路面和車架或車身之間的垂直力、縱向力和橫向力。 組成：驅(qū)動(dòng)橋一般由主減速器、差速器、車輪傳動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)橋殼等組成。 驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)滿足如下驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)滿足如下基本要求基本要求

2、： 1）所選擇的主減速比應(yīng)能保證汽車具有最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。 2）外形尺寸要小，保證有必要的離地間隙。 3）齒輪及其它傳動(dòng)件工作平穩(wěn)，噪聲小。 4）在各種轉(zhuǎn)速和載荷下具有高的傳動(dòng)效率。 5）在保證足夠的強(qiáng)度、剛度條件下，應(yīng)力求質(zhì)量小，尤其是簧下質(zhì)量應(yīng)盡量小，以改善汽車平順性。 6）與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)，對(duì)于轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋，還應(yīng)與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)相協(xié)調(diào)。 7）結(jié)構(gòu)簡單，加工工藝好，制造容易，拆裝、調(diào)整方便。5-2驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)方案分析驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)方案分析 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式與驅(qū)動(dòng)車輪的懸架形式密切相關(guān)。 非斷開式驅(qū)動(dòng)橋(或稱為整體式)，即驅(qū)動(dòng)橋殼是一根連接左右驅(qū)動(dòng)車輪的剛性空心梁(見右圖)，而主減整

3、器、差速器及車輪傳動(dòng)裝置(由左右半軸組成)都裝在它里面。 非獨(dú)立懸架 斷開式驅(qū)動(dòng)橋無剛性的整體外殼，主減速器及其殼體裝在車架或車身上，兩側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪裝置采用萬向節(jié)傳動(dòng)（見右圖）。為了防止運(yùn)動(dòng)干涉，應(yīng)采用滑動(dòng)花鍵軸或一種允許兩軸能有適量軸向移動(dòng)的萬向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 獨(dú)立懸架 特點(diǎn)及應(yīng)用 非斷開式驅(qū)動(dòng)橋： 結(jié)構(gòu)簡單、制造工藝好、成本低、工作可靠、維修調(diào)整容易，廣泛應(yīng)用于各種載貨汽車、客車及多數(shù)的越野汽車和部分小轎車上。但整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋均屬于簧下質(zhì)量，對(duì)汽車平順性和降低動(dòng)載荷不利。 斷開式驅(qū)動(dòng)橋： 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，但它大大增加了離地間隙；減小了簧下質(zhì)量，從而改善了行駛平順性，提高了汽車的平均車速；減小了汽

4、車在行駛時(shí)作用于車輪和車橋上的動(dòng)載荷，提高了零部件的使用壽命；由于驅(qū)動(dòng)車輪與地面的接觸情況及對(duì)各種地形的適應(yīng)性較好，大大增加了車輪的抗側(cè)滑能力；與之相配合的獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)得合理，可增中汽車的不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)，提高汽車的操縱穩(wěn)定性。這種驅(qū)動(dòng)橋在轎車和高通過性的越野汽車上應(yīng)用相當(dāng)廣泛。5-3主減速器設(shè)計(jì)主減速器設(shè)計(jì) 一、主減速器結(jié)構(gòu)方案分析一、主減速器結(jié)構(gòu)方案分析 結(jié)構(gòu)形式主要是根據(jù)齒輪類型、減速形式的不同而不同。 齒輪主要有螺旋錐齒輪、雙曲面齒輪、圓柱齒輪和蝸輪蝸桿等形式。 減速形式可分為單級(jí)減速、雙級(jí)減速、雙速減速、單雙級(jí)貫通、單雙級(jí)減速配以輪邊減速等。 螺旋錐齒輪傳動(dòng) 螺旋錐齒輪傳動(dòng)（圖5

5、-3a）的主、從動(dòng)齒輪軸線垂直相交于一點(diǎn)，齒輪并不同時(shí)在全長上嚙合，而是逐漸從一端連接平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向另一端。另外，由于輪齒端面重疊的影響，至少有兩對(duì)以上的輪齒同時(shí)嚙合，所以它工作平穩(wěn)、能承受較大的負(fù)荷、制造也簡單。 但是,工作中噪聲大，對(duì)嚙合精度很敏感，齒輪副錐頂稍有不吻合便會(huì)使工作條件急劇變壞，并伴隨磨損增大和噪聲增大。 為保證齒輪副的正確嚙合，必須將支承軸承預(yù)緊，提高支承剛度，增大殼體剛度。2雙曲面齒輪傳動(dòng) 雙曲面齒輪傳動(dòng)（圖5-3 b）的主、從動(dòng)齒輪的軸線相互垂直而不相交，主動(dòng)齒輪軸線相對(duì)從動(dòng)齒輪軸線在空間偏移一距離E,此距離稱為偏移距。 由于偏移距E的存在，使主動(dòng)齒輪螺旋角1大于從動(dòng)齒輪螺

6、旋角2（見右圖）。 螺旋角是指在錐齒輪節(jié)錐表面展開圖上的任意一點(diǎn)A的切線TT與該點(diǎn)和節(jié)錐頂點(diǎn)連線之間的夾角。在齒面寬中點(diǎn)處的螺旋角稱為中點(diǎn)螺旋角。通常不特殊說明，則螺旋角系指中點(diǎn)螺旋角。 根據(jù)嚙合面上法向力相等， 2121coscosFFF1、F2分別為主、從動(dòng)齒輪的圓周力 齒輪傳動(dòng)比 112211220coscosrrrFrFisr1、r2分別為主、從動(dòng)齒輪平均分度圓半徑 令K=cos2/cos1。由于12，所以系數(shù)K1，一般為1.251.50。這說明 （1）當(dāng)雙曲面齒輪與螺旋錐齒輪尺寸相同時(shí)，雙曲面齒輪傳動(dòng)有更大的傳動(dòng)比。 （2）當(dāng)傳動(dòng)比一定，從動(dòng)齒輪尺寸相同時(shí)，雙曲面主動(dòng)齒輪比相應(yīng)的螺旋

7、錐齒輪有較大的直徑，較高的輪齒強(qiáng)度以及較大的主動(dòng)齒輪軸和軸承剛度。 （3）當(dāng)傳動(dòng)比一定，主動(dòng)齒輪尺寸相同時(shí)，雙曲面從動(dòng)齒輪直徑比相應(yīng)的螺旋錐齒輪為小，因而有較大的離地間隙。與螺旋錐齒輪傳動(dòng)相比，雙曲面齒輪傳動(dòng)具有如下優(yōu)點(diǎn)： （1）在工作過程中，雙曲面齒輪副不僅存在沿齒高方向的側(cè)向滑動(dòng)，而且還有沿齒長方向的縱向滑動(dòng)。縱向滑動(dòng)可改善齒輪的磨合過程，使其具有更高的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。 （2）由于存在偏移距，雙曲面齒輪副使其主動(dòng)齒輪的1大于從動(dòng)齒輪的2，這樣同時(shí)嚙合的齒數(shù)較多，重合度較大，不僅提高了傳動(dòng)平穩(wěn)性，而且使齒輪的彎曲強(qiáng)度提高約30%。 （3）雙曲面齒輪傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪直徑及螺旋角都較大，所以相嚙合輪齒

8、的當(dāng)量曲率半徑較相應(yīng)的螺旋錐齒輪為大，其結(jié)果使齒面的接觸強(qiáng)度提高。 （4）雙曲面主動(dòng)齒輪的1變大，則不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)可減少，故可選用較少的齒數(shù)，有利于增加傳動(dòng)比。 （5）雙曲面齒輪傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪較大，加工時(shí)所需刀盤刀頂距較大，因而切削刃壽命較長。 （6）雙曲面主動(dòng)齒輪軸布置從動(dòng)齒輪中心上方，便于實(shí)現(xiàn)多軸驅(qū)動(dòng)橋的貫通，增大傳動(dòng)軸的離地高度。布置在從動(dòng)齒輪中心下方可降低萬向傳動(dòng)軸的高度，有利于降低轎車車身高度，并可減小車身地板中部凸起通道的高度。雙曲面齒輪傳動(dòng)也存在如下缺點(diǎn)： （1）沿齒長的縱向滑動(dòng)會(huì)使摩擦損失增加，降低傳動(dòng)效率。雙曲面齒輪副傳動(dòng)效率約為96%，螺旋錐齒輪副的傳動(dòng)效率約為99%

9、。 （2）齒面間大的壓力和摩擦功，可能導(dǎo)致油膜破壞和齒面燒結(jié)咬死，即抗膠合能力較低。 （3）雙曲面主動(dòng)齒輪具有較大的軸向力，使其軸承負(fù)荷增大。 （4）雙曲面齒輪傳動(dòng)必須采用可改善油膜強(qiáng)度和防刮添加劑的特種潤滑油，螺旋錐齒輪傳動(dòng)用普通潤滑油即可。 一般情況下，當(dāng)要求傳動(dòng)比大于4.5而輪廓尺寸又有限時(shí)，采用雙曲面齒輪傳動(dòng)更合理。這是因?yàn)槿绻３种鲃?dòng)齒輪軸徑不變，則雙曲面從動(dòng)齒輪直徑比螺旋齒輪小。 當(dāng)傳動(dòng)比小于2時(shí)，雙曲面主動(dòng)齒輪相對(duì)螺旋錐齒輪主動(dòng)齒輪顯得過大，占據(jù)了過多空間，這時(shí)可選用螺旋錐齒輪傳動(dòng)，因?yàn)槁菪F齒輪傳動(dòng)具有較大的差速器可利用空間。 對(duì)于中等傳動(dòng)比，兩種齒輪傳動(dòng)均可采用。 3圓柱齒輪

10、傳動(dòng) 圓柱齒輪傳動(dòng)（圖5-3c）一般采用斜齒輪，廣泛應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)橫置且前置前驅(qū)動(dòng)的轎車驅(qū)動(dòng)橋（見右圖）和雙級(jí)主減速器貫通式驅(qū)動(dòng)橋。4蝸桿傳動(dòng) 與錐齒傳動(dòng)相比，蝸桿（圖5 3d）傳動(dòng)有如下優(yōu)點(diǎn)： （1）在輪廓尺寸和結(jié)構(gòu)質(zhì)量較小的情況下，可得到較大的傳動(dòng)比（可大于7）。 （2）在任何轉(zhuǎn)速下使用均能工作得非常平穩(wěn)且無噪聲。 （3）便于汽車的總布置及貫通式多橋驅(qū)動(dòng)的布置。 （4）能傳遞大的載荷，使用壽命長。 （5）結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，調(diào)整容易。 但是由于蝸輪齒圈要求用高質(zhì)量的錫青銅制作，故成本較高；另外，傳動(dòng)效率較低。 蝸桿傳動(dòng)主要用于生產(chǎn)批量不大的個(gè)別重型多橋驅(qū)動(dòng)汽車和具有高轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)的大客車上。減

11、速形式減速形式1.單級(jí)主減速器 單級(jí)主減速器（見右圖）可由一對(duì)圓錐齒輪、一對(duì)圓柱齒輪或由蝸輪桿組成，具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、成本低、使用簡單等優(yōu)點(diǎn)。但是其主傳動(dòng)比i0不能太大，一般i07，進(jìn)一步提高i0將增大從動(dòng)齒輪直徑，從而減小離地間隙，且使從動(dòng)齒輪熱處理困難。 單級(jí)主減速器廣泛應(yīng)用于轎車和輕、中型貨車的驅(qū)動(dòng)橋中。2雙級(jí)主減速器 與單級(jí)主減速器相比，在保證離地間隙相同時(shí)可得到大的傳動(dòng)比，i0一般為712。 但是尺寸、質(zhì)量均較大，成本較高。它主要應(yīng)用于中、重型貨車、越野車和大客車上。v整體式雙級(jí)主減速器有多種結(jié)構(gòu)方案：第一級(jí)為錐齒輪，第二級(jí)為圓柱齒輪（圖5-8a）；第一級(jí)為錐齒輪，第二級(jí)為行星齒

12、輪；第一級(jí)為行星齒輪，第二級(jí)為錐齒輪（圖5-8b）；第一級(jí)為圓柱齒輪，第二級(jí)為錐齒輪（圖5-8c）。v對(duì)于第二級(jí)為錐齒輪、第二級(jí)為圓柱齒輪的雙級(jí)主減速器，可有縱向水平（圖5-8d）、斜向（圖5-8e）和垂向（圖5-8f）三種布置方案。 縱向水平布置可以使總成的垂向輪廓尺寸減小，從而降低汽車的質(zhì)心高度，但使縱向尺寸增加，用在長軸距汽車上可適當(dāng)減小傳動(dòng)軸長度，但不利于短軸距汽車的總布置，會(huì)使傳動(dòng)軸過短，導(dǎo)致萬向傳動(dòng)軸夾角加大。 垂直布置使驅(qū)動(dòng)橋縱向尺寸減小，可減小萬向傳動(dòng)軸夾角，但由于主減速器殼固定在橋殼的上方，不僅使垂向輪廓尺寸增大，而且降低了橋殼剛度，不利于齒輪工作。這種布置可便于貫通式驅(qū)動(dòng)橋

13、的布置。 斜向布置對(duì)傳動(dòng)軸布置和提高橋殼剛度有利。 3雙速主減速器 雙速主減速器的換擋是由遠(yuǎn)距離操縱機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，一般有電磁式、氣壓式和電氣壓綜合式操縱機(jī)構(gòu)。 4貫通式主減速器 單級(jí) 雙曲面齒輪式 ：蝸輪蝸桿式 ： 在結(jié)構(gòu)質(zhì)量較小的情況下可得到較大的速比。它使用于各種噸位多橋驅(qū)動(dòng)汽車的貫通式驅(qū)動(dòng)橋的布置。另外，它還具有工作平滑無聲、便于汽車總布置的優(yōu)點(diǎn)。 受主動(dòng)齒輪最少齒數(shù)和偏移距大小的限制，而且主動(dòng)齒輪工藝性差，多用于輕型汽車的貫通式驅(qū)動(dòng)橋上。 錐齒輪一圓柱齒輪式： 雙級(jí) 圓柱齒輪錐齒輪式： 可得到較大的主減速比，但是結(jié)構(gòu)高度尺寸大，主動(dòng)錐齒輪工藝性差，從動(dòng)錐齒輪采用懸臂式支承，支承剛度差，拆

14、裝也不方便。 結(jié)構(gòu)緊湊，高度尺寸減小，有利于降低車廂地板及整車質(zhì)心高度 5單雙級(jí)減速配輪邊減速器 不僅使驅(qū)動(dòng)橋的中間尺寸減小，保證了足夠的離地間隙，而且可得到較大的驅(qū)動(dòng)橋總傳動(dòng)比。另外，半軸、差速器及主減速器從動(dòng)齒輪等零件由于所受載荷大為減小，使它們的尺寸可以減小 二、主減速器主、從動(dòng)錐齒輪的支承方案 正確嚙合 加工質(zhì)量裝配調(diào)整軸承、主減速器殼體剛度齒輪的支承剛度 1.主動(dòng)錐齒輪的支承:分懸臂式支承分懸臂式支承和跨置式支承跨置式支承兩種。懸臂式：懸臂式： 支承距離b應(yīng)大于2.5倍的懸臂長度a，且應(yīng)比齒輪節(jié)圓直徑的70%還大，另外靠近齒輪的軸徑應(yīng)不小于尺寸a。 支承剛度除了與軸承開式、軸徑大小、

15、支承間距離和懸臂長度有關(guān)以外，還與軸承與軸及軸承與座孔之間的配合緊度有關(guān)。 結(jié)構(gòu)簡單，支承剛度較差，用于傳遞轉(zhuǎn)矩較小的轎車、輕型貨車的單級(jí)主減速器及許多雙級(jí)主減速器中。 跨置式：跨置式： 增加支承剛度，減小軸承負(fù)荷，改善齒輪嚙合條件，增加承載能力，布置緊湊，但是主減速器殼體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工成本提高。 在需要傳遞較大轉(zhuǎn)矩情況下，最好采用跨置式支承。 2.從動(dòng)錐齒輪的支承從動(dòng)錐齒輪的支承 支承剛度與軸承的形式、支承間的距離及軸承之間的分布比例有關(guān)。 為了增加支承剛度，減小尺寸cd； 為了增強(qiáng)支承穩(wěn)定性，cd應(yīng)不小于從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑的70%； 為了使載荷均勻分配，應(yīng)盡量使尺寸c等于或大于尺寸d

16、。輔助支承 限制從動(dòng)錐齒輪因受軸向力作用而產(chǎn)生偏移。 許用偏移量 三、主減速器錐齒輪主要參數(shù)的選擇三、主減速器錐齒輪主要參數(shù)的選擇 主要參數(shù)：主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)z1和z2、從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑D2和端面模數(shù)ms、主、從動(dòng)錐齒輪齒面寬b1和b2、雙曲面齒輪副的偏移距E、中點(diǎn)螺旋、法向壓力角等。 1.主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)z1和z2 1）為了磨合均勻，z1、z2之間應(yīng)避免有公約數(shù)。2）為了得到理想的齒面重合度和高的輪變曲強(qiáng)度，主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)和應(yīng)不少于40。3）為了嚙合平穩(wěn)、噪聲小和具有高的疲勞強(qiáng)度，對(duì)于轎車，z1一般不少于9；對(duì)于貨車，z1一般不汪于6。4）當(dāng)主傳動(dòng)比i0較大時(shí)，盡量使z1取得少

17、些，以便得到滿意的離地間隙。5）對(duì)于不同的主傳動(dòng)比，z1和z2應(yīng)適宜搭配。2.從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式初選 而ms 3.主、從動(dòng)錐齒輪齒面寬b1和b2 從動(dòng)錐齒輪面寬b2推薦不大于其節(jié)錐距A2的0.3倍，即b20.3A2，而且b2應(yīng)滿足b210ms，一般也推薦b2=0.155D2。對(duì)于螺旋錐齒輪，b1一般比b2大10%4.雙曲面齒輪副偏移距E分為上偏移和下偏移兩種。 下偏移上偏移5.中點(diǎn)螺旋角 偏移角 ：1與2之差 考慮：齒面重合度F、輪齒強(qiáng)度和軸向力大小。 越大，則F也越大，同時(shí)嚙合的齒數(shù)越多，傳動(dòng)就越平穩(wěn)，噪聲越低，而且輪齒的強(qiáng)度越高。一般F應(yīng)不小于1.25，在1.52.0時(shí)

18、效果最好。 汽車主減速器弧齒錐齒輪螺旋角或雙曲面齒輪副的平均螺旋角一般為3540。轎車選用較大的值以保證較大的F，使運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低；貨車選用較小值以防止軸向力過大，通常取35。6.螺旋方向 當(dāng)變速器掛前進(jìn)擋時(shí)，應(yīng)使主動(dòng)齒輪的軸向力離開錐頂方向，這樣可使主、從動(dòng)齒輪有分離趨勢(shì)，防止輪齒卡死而損壞。7.法向壓力角 對(duì)于弧齒錐齒輪，轎車：一般選用1430或16；貨車：為20；重型貨車：為2230。 對(duì)于雙曲面齒輪，大齒輪輪齒兩側(cè)壓力角是相同的，但小齒輪輪齒兩側(cè)的壓力角是不等的，選取平均壓力角時(shí)，轎車為19或20，貨車為20或2230。 四、主減速器錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算四、主減速器錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算 （一）計(jì)

19、算載荷的確定 格里森齒制錐齒輪計(jì)算載荷 （1）按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最低擋傳動(dòng)比確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)距Tce （2）按驅(qū)動(dòng)輪打滑轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tcs （3）按汽車日常行駛平均轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩TcF當(dāng)計(jì)算錐齒輪最大應(yīng)力時(shí)， Tc=minTce，Tcs；當(dāng)計(jì)算錐齒輪的疲勞壽命時(shí)，Tc取TcF。主動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩: 對(duì)于弧齒錐輪副，G取95%； 對(duì)于雙曲面齒輪副，當(dāng)i06時(shí)，G取85%，當(dāng)i06時(shí)，G取90%。 （二）主減速器錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 輪齒損壞形式主要有:彎曲疲勞折斷、過載折斷、齒面點(diǎn)蝕及剝落、齒面膠合、齒面磨損等。 1.單位齒長圓周力按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí) 按驅(qū)動(dòng)

20、輪打滑轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí) 單位齒長圓周力許用值p2.輪齒彎曲強(qiáng)度 齒根彎曲應(yīng)力: 從動(dòng)齒輪:按T=minTce，Tcs計(jì)算的最大彎曲應(yīng)力不超過700MPa；按TcF計(jì)算的疲勞彎曲應(yīng)力不應(yīng)超過210MPa，破壞的循環(huán)次數(shù)為6106。 3.輪齒接觸強(qiáng)度 齒面接觸應(yīng)力 按minTce，Tcs計(jì)算的最大接觸應(yīng)力不應(yīng)超過2800MPa，按TcF計(jì)算的疲勞接觸應(yīng)力不應(yīng)超過1750MPa。 主、從動(dòng)齒輪的齒面接觸應(yīng)力是相同的。五、主減速器錐齒輪軸承的載荷計(jì)算五、主減速器錐齒輪軸承的載荷計(jì)算1.錐齒輪齒面上的作用力 錐齒輪嚙合齒面上作用的法向力可分解為：沿齒輪切線方向的圓周力、沿齒輪軸線方向的軸向力及垂直于齒輪軸線的

21、徑向力。（1）齒寬中點(diǎn)處的圓周力 （2）錐齒輪的軸向力和徑向力 軸向力Faz和徑向力Frz 齒面上的軸向力和徑向力 2.錐齒輪軸承的載荷軸承上的載荷 4）選擇合金材料時(shí)，盡量少用含鎳、鉻元素的材料，而選用含錳、釩、硼、鈦、鉬、硅等元素的合金鋼。 汽車主減速器錐齒輪目前常用滲碳合金鋼制造，主要有20CrMnTi、20MnVB、20MnTiB、22CrNiMo和16SiMn2WmoV等。六、錐齒輪的材料六、錐齒輪的材料 要求：要求： 1）具有高的彎曲疲勞強(qiáng)度和表面接觸疲勞強(qiáng)度，齒面具有高的硬度以保證有高的耐磨性。2）輪齒芯部應(yīng)有適當(dāng)?shù)捻g性以適應(yīng)沖擊載荷，避免在沖擊載荷下齒根折斷。3）鍛造性能、切削

22、加工性能及熱處理性能良好，熱處理后變形小或變形規(guī)律易控制。5-4差速器設(shè)計(jì)差速器設(shè)計(jì)作用：在兩輸出軸間分配轉(zhuǎn)矩，并保證兩輸出軸有可能以不同角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。按結(jié)構(gòu)特征可分為：齒輪式、凸輪式、蝸輪式和牙嵌自由輪式等。 一、差速器結(jié)構(gòu)形式選擇（一）對(duì)稱錐齒輪式差速器 鎖緊系數(shù)k: 差速器的內(nèi)摩擦力矩與差速器殼接受的轉(zhuǎn)矩之比 鎖緊系數(shù)k一般為0.05!0.15，兩半軸轉(zhuǎn)矩比kb為1.111.35， 1.普通錐齒輪式差速器 2.摩擦片式差速器 鎖緊系數(shù)k可達(dá)0.6，kb可達(dá)4。這種差速器結(jié)構(gòu)簡單，工作平穩(wěn)，可明顯提高汽車通過性。3.強(qiáng)制鎖止式差速器 假設(shè)42型汽車一驅(qū)動(dòng)輪行駛在低附著系數(shù)min的路面上，另一

23、驅(qū)動(dòng)輪行駛在高附著系數(shù)的路面上。 裝有普通錐齒輪差速器的汽車所能發(fā)揮的最大牽引力Ft為： 裝有強(qiáng)制鎖止式差速器的汽車所能發(fā)揮的最大牽引力Ft為： 采用差速鎖將普通錐齒輪差速器鎖住，可使汽車的牽引力提高(+min )/2min倍，從而提高了汽車通過性。 （二）滑塊凸輪式差速器 凸輪式差速器的半軸轉(zhuǎn)矩比kb可達(dá)2.3.33.00，差速器鎖緊系數(shù)k達(dá)0.40.5。 （三）蝸輪式差速器 半軸轉(zhuǎn)矩比kb可高達(dá)5.679.00，鎖緊系數(shù)k達(dá)0.70.8。 kb降到2.6543.00，k降到0.450.50時(shí)，可提高該差速器的使用壽命。 （四）牙嵌式自由輪差速器半軸轉(zhuǎn)矩比kb是可變的，最大可為無窮大。 二、

24、普通錐齒輪差速器齒輪設(shè)計(jì) （一）差速器齒輪主要參數(shù)選擇 1.行星齒輪數(shù)n 根據(jù)承載情況來選擇。通常情況下，轎車：n=2；貨車或越野車：n=4。2.行星齒輪球面半徑Rb根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 行星齒輪節(jié)錐距A0 3.行星齒輪和半軸齒輪數(shù)z1、z2 行星齒輪的齒數(shù)z1一般不少于10。半軸齒輪齒數(shù)z2在1425選用。大多數(shù)汽車的半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比z2/z1在1.52.0的范圍內(nèi)。兩半軸齒輪數(shù)和必須能被行星齒輪數(shù)整除。 4.行星齒輪和半軸齒輪節(jié)錐角1、2及模數(shù)m行星齒輪和半軸齒輪節(jié)錐角1、2 錐齒輪大端端面模數(shù)m 5.壓力角 大都采用角為2230、齒高系數(shù)為0.8的齒形。某些重型貨車和礦用車采用25壓力

25、角，以提高齒輪強(qiáng)度。 6.行星齒輪軸直徑d及支承長度L （二）差速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算主要應(yīng)進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算 T=0.6T0 當(dāng)T0=minTce，Tcs時(shí)，w=980MPa；當(dāng)T0=TcF時(shí)，w=980MPa。 材料為20CrMnTi、20CrMoTi、22CrMnMo和20CrMo 三、粘性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)及在汽車上的布置 1.粘性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)和工作原理 依靠硅油的粘性阻力來傳遞動(dòng)力,所能傳遞的轉(zhuǎn)矩與聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)、硅油粘度及輸入軸、輸出軸的轉(zhuǎn)速差有關(guān)。 2.粘性聯(lián)軸器在車上的布置 作為軸間差速器限動(dòng)裝置的簡圖 5-5車輪傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)車輪傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)基本功用基本功用：接受從差速器傳來的轉(zhuǎn)矩并將其傳給車輪。

26、非斷開式驅(qū)動(dòng)橋：半軸斷開式驅(qū)動(dòng)橋和轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋： 萬向傳動(dòng)裝置一、結(jié)構(gòu)形式分析 根據(jù)其車輪端的支承方式分為：半浮式、3/4浮式和全浮式三種形式。 半浮式半軸：除傳遞轉(zhuǎn)矩外，其外端還承受由路面對(duì)車輪的反力所引起的全部力和力矩。結(jié)構(gòu)簡單，所受載荷較大，適用于轎車和輕型貨車及輕型客車。 3/4浮式半軸： 理論上來說，半軸只承受轉(zhuǎn)矩，作用于驅(qū)動(dòng)輪上的其它反力和彎矩全由橋殼來承受。主要用于中、重型貨車上。 全浮式半軸： 基本功用基本功用：接受從差速器傳來的轉(zhuǎn)矩并將其傳給車輪。非斷開式驅(qū)動(dòng)橋：半浮式半軸：除傳遞轉(zhuǎn)矩外，其外端還承受由路面對(duì)車輪的反力所引起的全部力和力矩。結(jié)構(gòu)簡單，所受載荷較大，適用于轎車和輕

27、型貨車及輕型客車。 3/4浮式半軸： 理論上來說，半軸只承受轉(zhuǎn)矩，作用于驅(qū)動(dòng)輪上的其它反力和彎矩全由橋殼來承受。主要用于中、重型貨車上。 全浮式半軸： 二、半軸計(jì)算 1.全浮式計(jì)算載荷 半軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 半軸的扭轉(zhuǎn)角 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力宜為500700MPa，轉(zhuǎn)角宜為每米長度615。 2.半浮式半軸 應(yīng)考慮如下三種載荷工況： （1）縱向力Fx2最大，側(cè)向力Fy2為0： 合成應(yīng)力 （2）側(cè)向力Fy2最大，縱向力Fx2=0，此時(shí)意味著發(fā)生側(cè)滑 （3）汽車通過不平路面，垂向力Fz2最大，縱向力Fx2=0，側(cè)向力Fy2=0： 外輪上的垂直反力Fz2o和內(nèi)輪上的垂直反力Fz2i 外輪上側(cè)向力Fy2o和內(nèi)輪上側(cè)向力

28、Fy2i 外輪半軸的彎曲應(yīng)力o和內(nèi)輪半軸的彎曲應(yīng)力i 垂直力最大值Fz2 半軸彎曲應(yīng)力 半浮式半軸的許用合成應(yīng)力為600750MPa。 3.3/4浮式半軸計(jì)算與半浮式類似，只是危險(xiǎn)斷面位于半軸與輪轂相配表面的內(nèi)端。 應(yīng)對(duì)連接半軸和半軸齒輪的花鍵進(jìn)行擠壓力和鍵齒切應(yīng)力驗(yàn)算。擠壓應(yīng)力不大于200MPa，切應(yīng)力不大于73MPa。三、半軸可靠性設(shè)計(jì) 1.可靠度計(jì)算 2.可靠性設(shè)計(jì) 式中 四、計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1）初選 2）半軸的桿部直徑應(yīng)小于或等于半軸花鍵的底徑。3）半軸在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量增大各過渡部分的圓角半徑，以減小應(yīng)力集中。4）對(duì)于桿部較粗且外端凸緣也較大時(shí)，可采用兩端用花鍵連接的結(jié)構(gòu)。5）設(shè)計(jì)全浮式半軸桿部的強(qiáng)度儲(chǔ)備應(yīng)低于驅(qū)動(dòng)橋其它傳力零件的強(qiáng)度儲(chǔ)備，使半軸起一個(gè)“熔絲”的作用。半浮式半軸直接安裝車輪，應(yīng)視為保安件。 5-6驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)要求： 1）應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證主減速器齒輪嚙合正常并不使半軸產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力。 2）在保證強(qiáng)度和剛度的前提下，盡量減小質(zhì)量以提高汽車行駛平順性。 3）保證足夠的離地間隙。 4）結(jié)構(gòu)工藝性好，成本低。 5）保護(hù)裝于其上的傳動(dòng)系部件和防止泥水浸入。 6）拆裝、調(diào)整、維修方