汽車后驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u5677汽車后驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算案例 1245131.1主減速器的設(shè)計(jì) 2111451.1.2主減速器齒輪參數(shù)的計(jì)算與強(qiáng)度的校核 3224981.2差速器的設(shè)計(jì) 10124881.2.1概述 1022581.2.2工作原理 10278921.2.3主要零部件結(jié)構(gòu)方案的確定 11165141.2.4差速器主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 18137571.2.5齒輪參數(shù)的計(jì)算與強(qiáng)度校核 2034611.2.6差速器齒輪的材料 24157021.3半軸的設(shè)計(jì) 25169731.1.1概述 25277971.1.2計(jì)算載荷的確定 2578211.1.3半軸桿部直徑的計(jì)算 2676991.1.4半軸強(qiáng)度計(jì)算 2674891.1.5半軸花鍵強(qiáng)度的計(jì)算及校核 27312671.4橋殼的設(shè)計(jì) 2864411.4.1概述 2831431.4.2靜彎曲應(yīng)力的計(jì)算 28119811.4.3受沖擊載荷時(shí)橋殼的強(qiáng)度計(jì)算 29200461.4.4受最大牽引力時(shí)橋殼的強(qiáng)度計(jì)算 30108791.4.5緊急制動(dòng)時(shí)的橋殼強(qiáng)度計(jì)算 311.1主減速器的設(shè)計(jì)1.1.1概述主減速器是汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中主要部件，一般來說其作用是減速增矩，但是一些汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)是縱向安裝的，這時(shí)主減速器不僅可以減速增矩，還可以改變動(dòng)力的傳遞方向，為各個(gè)檔位提供一個(gè)共同的傳動(dòng)比。1.1.2主減速器齒輪參數(shù)的計(jì)算與強(qiáng)度的校核齒輪計(jì)算載荷的確定按照汽車最低擋傳動(dòng)比和發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩確定計(jì)算轉(zhuǎn)矩（1.1）公式中是發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩由表2.1可知為365；為超載系數(shù)，計(jì)算時(shí)??；為最低檔的傳動(dòng)比，即==5.86×1.967=21.247；n為驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目，由表2.1可知該汽車為四驅(qū)車所以數(shù)值為2;代入數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算按照汽車打滑時(shí)轉(zhuǎn)矩確定計(jì)算轉(zhuǎn)矩（1.2）公式中為最大負(fù)荷[18]，一般，越野車型一般=M總+（800~1000）；為附著系數(shù)，對(duì)于越野汽車計(jì)算時(shí)取=1.0；為車輪滾動(dòng)半徑由前文可知0.388m；為傳動(dòng)效率，為輪邊傳動(dòng)比，計(jì)算時(shí)取0.96和1。代入數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算，==一般來說齒輪的疲勞損壞依據(jù)需要計(jì)算平均轉(zhuǎn)矩:=（1.3）公式中為滾動(dòng)阻力系數(shù)，計(jì)算時(shí)?。粸槠骄榔履芰ο禂?shù)，計(jì)算時(shí)?。粸樾阅軈?shù)：為汽車的總重量，即；為牽引車滿的載總重，計(jì)算時(shí)取。（1.4）而=11.96＜16時(shí)，即取=0。代入數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算：===832.65MBEDEquation.3主減速器齒輪參數(shù)的選擇①主、從動(dòng)齒數(shù)的選擇由于本次設(shè)計(jì)的后驅(qū)動(dòng)橋選用的是普通單級(jí)主減速器，參考=5.86，應(yīng)可能使主動(dòng)齒輪的齒數(shù)取得小，這樣可以得到合理的離地間隙，對(duì)于越野車來說，為了降低噪聲，提高強(qiáng)度，要大于6。同時(shí)主、從動(dòng)齒輪的齒數(shù)之要大于40且齒數(shù)之間不應(yīng)該有公約數(shù)，這樣齒輪才會(huì)嚙合平穩(wěn)。綜上，選取主動(dòng)齒輪齒數(shù)為，從動(dòng)齒輪齒數(shù)為。②節(jié)圓直徑及模數(shù)根據(jù)從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，按經(jīng)驗(yàn)公式：（1.5）公式中為計(jì)算轉(zhuǎn)矩，；為直徑系數(shù)，計(jì)算時(shí)??；代入數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算，，取。由公式，為了驗(yàn)證可以用下式驗(yàn)算：（1.6）公式中為模數(shù)系數(shù)，計(jì)算時(shí)取；為計(jì)算轉(zhuǎn)矩，??；所以，=。查找機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)GB/T12368-1990可得，取=5mm，所以有：。③齒面寬的選擇按照設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，齒輪面寬度：，取。一般來說主動(dòng)錐齒輪齒面比從動(dòng)錐齒輪齒面大10%~20%左右，所以取。④齒輪螺旋方向的選擇主動(dòng)錐齒輪的螺旋方向和從齒輪螺旋方向一般來說是相反的，本次設(shè)計(jì)從動(dòng)錐齒輪螺旋方向確定為右旋，主動(dòng)錐齒輪螺旋方向確定為左旋。⑤螺旋角的選擇螺旋角的取值要滿足重合度大于1.25的要求，按照設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，螺旋角選用35°最為合適。⑥法向壓力角α的選擇選擇法向壓力一般取得大一些，但是太大容易使齒頂變尖，使重合度降低，所以取值時(shí)要適中，按照設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)取α＝20°。⑦主、從動(dòng)錐齒輪參數(shù)的具體計(jì)算各參數(shù)如表1.1所示：表1.1主、從錐齒輪參數(shù)表序號(hào)參數(shù)名稱計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果1主動(dòng)錐齒輪齒數(shù)72從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)453模數(shù)54齒面寬5工作齒高查表1.2，H1取1.5606全齒高查表1.2，H2取1.733EIBEDEquation.37軸交角8節(jié)錐角9面錐角10節(jié)錐距11齒頂高查表1.2，ka取0.270=6.65mm=1.35mm12齒根高==2.35mm=7.65mm13周節(jié)14節(jié)圓直徑15根錐角==16理論弧齒厚查表1.2，Sk取0.818=27.05mm=4.09mm17齒側(cè)間隙B=0.305~0.4060.4mm18螺旋角=35°19法向壓力角表1.2汽車螺旋錐齒輪的H1、H2、Ka以及Sk主動(dòng)齒輪齒數(shù)Z156789從動(dòng)輪最小齒數(shù)Zmin3534333231齒工作高系數(shù)H11.4301.5001.5601.6101.650齒全高系數(shù)H21.5881.6661.7331.7881.832大齒輪齒頂高系數(shù)Ka0.1600.2150.2700.3250.380弧齒厚Sk0.7880.8030.8180.8370.860螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算如表1.3所示，給出了主減速器和差速器齒輪的許用應(yīng)力數(shù)值：表1.3齒輪的許用應(yīng)力計(jì)算載荷（N/mm2）錐齒輪的許用接觸應(yīng)力錐齒輪的許用彎曲應(yīng)力差速器齒輪的許用彎曲應(yīng)力28007009801750210.9210.9①單位齒長(zhǎng)上的圓周力單位齒長(zhǎng)上的圓周力可以評(píng)估齒輪的表面耐磨性，計(jì)算公式如下：（1.7）按照發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)：（1.8）公式中為最大轉(zhuǎn)矩，由表2.1可知計(jì)算時(shí)?。粸橛杀?.1可知，變速器的最低檔傳動(dòng)比為1.967；為節(jié)圓直徑，計(jì)算時(shí)??；為齒面寬，取42mm。按最大附著力矩計(jì)算時(shí)：（1.9）公式中同（式1.2）說明，取17167.15N；為附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取1；為輪胎的滾動(dòng)半徑，取0.388m；代入數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算=1691.64N／mm對(duì)于載貨汽車和越野汽車而言[p]=2000N/mm，經(jīng)計(jì)算這兩種工況下的圓周力都低于許用值，校核成功。②輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算及校核輪齒的彎曲應(yīng)力為：（1.10）公式中為汽車的超載系數(shù)，計(jì)算時(shí)取1；為尺寸系數(shù)=；為載荷分配系數(shù)計(jì)算時(shí)，??；為質(zhì)量系數(shù)，計(jì)算時(shí)取[19]；為齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩，從動(dòng)齒輪取和來計(jì)算；對(duì)主動(dòng)齒輪來說：，代入數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算，MBEDEquation.3MBEDEquation.3；為齒輪計(jì)算彎曲應(yīng)力的綜合系數(shù)，通過圖1.1所示，可查出，。圖1.1彎曲強(qiáng)度綜合系數(shù)代入數(shù)據(jù)，按照計(jì)算：；；按照計(jì)算：；；通過計(jì)算，由表1.2可知，計(jì)算的齒輪彎曲應(yīng)力在許用范圍內(nèi)，滿足校核。③齒面接觸強(qiáng)度的計(jì)算及校核齒面的接觸應(yīng)力（N／mm）為：（1.11）公式中，，，同（式1.10）下說明；為表面質(zhì)量系數(shù)，取1；為齒輪材料的彈性系數(shù)[20]，查找資料??；為主動(dòng)齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩分別為，MBEDEquation.3；為節(jié)圓直徑，由表1.1可知??；b為齒面寬，由表1.1可知??；為計(jì)算接觸強(qiáng)度的綜合系數(shù)，通過圖1.3所示，可查出。圖1.3接觸強(qiáng)度綜合系數(shù)代入數(shù)據(jù)，按照計(jì)算，；按照計(jì)算，；通過計(jì)算，由表1.2可知，齒輪齒面接觸強(qiáng)度也在許用范圍內(nèi)，滿足校核。1.1.3主減速器齒輪材料及熱處理本設(shè)計(jì)主減速器齒輪所采用的鋼為20CrMnTi用滲碳合金鋼[21]。熱處理為滲碳、淬火、回火，在對(duì)齒面進(jìn)行噴丸處理和滲硫處理，即可達(dá)到設(shè)計(jì)要求。1.2差速器的設(shè)計(jì)1.2.1概述差速器是整個(gè)后驅(qū)橋的關(guān)鍵部件，它的主要作用是用來差速的，即允許左、右兩邊車輪以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)[21]。結(jié)合越野車型的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用防滑差速器，具體結(jié)構(gòu)選用帶摩擦片式自鎖差速器，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，反應(yīng)迅速，工作平穩(wěn)。1.2.2工作原理摩擦片式自鎖差速器是利用主、從動(dòng)摩擦片發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦力矩，使轉(zhuǎn)矩重新分配，來實(shí)現(xiàn)限滑的功能，其基本結(jié)構(gòu)如圖1.4所示。1—差速器左殼2—蝶形彈簧3—主動(dòng)摩擦片4—從動(dòng)摩擦片5—壓力環(huán)6—行星齒輪7—十字軸8—半軸齒輪9—差速器右殼圖1.4摩擦片式自鎖差速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖汽車直線行駛兩側(cè)車輪無轉(zhuǎn)速差時(shí)，半軸齒輪8和差速器殼1、9轉(zhuǎn)速相等，與差速器外殼1、9相連的主動(dòng)摩擦片3和與半軸齒輪相連都從動(dòng)摩擦片4不會(huì)發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)大部分轉(zhuǎn)矩平均分配給兩個(gè)半軸，這與普通對(duì)稱式錐齒輪差速器相同；當(dāng)汽車打滑或轉(zhuǎn)彎有轉(zhuǎn)速差時(shí)，行星齒輪8開始自轉(zhuǎn)，導(dǎo)致差速器殼1、9的轉(zhuǎn)速與左右半軸齒輪8的轉(zhuǎn)速不相等，從動(dòng)摩擦片4和主動(dòng)摩擦片3之間會(huì)產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)十字軸7對(duì)壓力環(huán)的V型楔槽產(chǎn)生一個(gè)軸向壓力，在這個(gè)軸向壓力的作用下將主動(dòng)摩擦片3和從動(dòng)摩擦片4壓緊產(chǎn)生摩擦力矩，力矩方向與快轉(zhuǎn)的半軸旋轉(zhuǎn)方向相反，與慢轉(zhuǎn)的半軸旋轉(zhuǎn)方向相同，在摩擦力矩的作用下，轉(zhuǎn)矩重新分配，使得轉(zhuǎn)速慢的力矩增加，達(dá)到限滑的目的。這種摩擦片式自鎖差速器具有以下優(yōu)點(diǎn)：由于壓力環(huán)的存在，可以感知轉(zhuǎn)矩的變化[22]，工作時(shí)反應(yīng)迅速。結(jié)構(gòu)尺寸小，布置容易。零件數(shù)量較少，制造難度和制造成本相對(duì)較低。在此基礎(chǔ)上可以實(shí)現(xiàn)電控，為電控摩擦片式自鎖差速器的開發(fā)有實(shí)際意義。1.2.3主要零部件結(jié)構(gòu)方案的確定如圖1.5所示為帶摩擦片式自鎖差速器結(jié)構(gòu)示意圖：1—蝶形彈簧2—主動(dòng)摩擦片3—從動(dòng)摩擦片4—壓力環(huán)5—半軸齒輪6—行星齒輪7—十字軸8—差速器殼圖1.5摩擦片式自鎖差速器壓力環(huán)壓力環(huán)是摩擦片式自鎖差速器中用來傳遞軸向壓力的部件，有左、右兩個(gè)對(duì)稱部分組成，這兩部分合在一起可以包裹差速器齒輪機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖1.6所示。圖1.6壓力環(huán)（左半部）其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和作用是：設(shè)計(jì)有45°的v型槽。這個(gè)v型楔面的主要作用是在不同工況下，將作用在上面的圓周力轉(zhuǎn)化為對(duì)主、從摩擦片的軸向壓力。外側(cè)設(shè)計(jì)有與差速器殼相配合的鍵，起到定位和傳遞動(dòng)力的作用。3、兩個(gè)摩擦力矩合在一起構(gòu)成內(nèi)球面，包裹差速器的齒輪機(jī)構(gòu)，起到保護(hù)作用。主、從動(dòng)摩擦片當(dāng)量摩擦半徑是主、從動(dòng)摩擦片重要的設(shè)計(jì)參數(shù)，計(jì)算公式為：（1.12）公式中D為摩擦片外徑mm；d為摩擦片內(nèi)徑mm。當(dāng)時(shí)，當(dāng)量摩擦半徑（1.13）主、從動(dòng)摩擦片基本形狀如圖1.7所示：a主動(dòng)摩擦片b從動(dòng)摩擦片圖1.7主、從動(dòng)摩擦片主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：主動(dòng)摩擦片外圈和從動(dòng)摩擦片內(nèi)圈上有鍵，可以分別與差速器外殼和半軸的槽相配合，從而實(shí)現(xiàn)摩擦片組的徑向定位和傳遞動(dòng)力。蝶形彈簧碟形彈簧受力變形所產(chǎn)生的彈性力來壓緊摩擦片，它可以保持相對(duì)穩(wěn)定的彈性力，其基本形狀如圖1.8：圖1.8蝶形彈簧碟性彈簧在工作時(shí)的變形力F0可以用下面公式來計(jì)算：（1.14）公式中為蝶形彈簧的厚度，mm；為變形量，mm；為材料的彈性模量，Mpa；為泊松比；為計(jì)算系數(shù)；為自由半徑，mm；為內(nèi)錐高，mm。高厚比與蝶形彈簧的彈性特性有關(guān)，如圖1.9所示：圖1.9碟形彈簧的性能曲線如圖1.9所示在之間有性能曲線有一個(gè)最大值和最小值，為保證碟形彈簧在工作時(shí)產(chǎn)生的變形力穩(wěn)定和工作輕便[22]，所以高厚比在之間取值、。行星齒輪軸本次設(shè)計(jì)采用的是整體式行星齒輪軸，其主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是有四個(gè)支承行星齒輪的面，在軸頸處銑有可供行星齒輪潤(rùn)滑的面，如圖1.10所示：圖1.10整體式行星齒輪軸半軸齒輪與行星齒輪半軸齒輪在軸端圓周上設(shè)計(jì)有鍵槽，其作用主要是用來與從動(dòng)摩擦片的鍵相配合，如圖1.11所示；而行星齒輪無論是在結(jié)構(gòu)上，還是在形狀上都與普通差速器的行星齒輪沒有什么區(qū)別。a立體圖b零件簡(jiǎn)圖圖1.11半軸齒輪差速器殼帶摩擦片式自鎖差速器殼體在外觀上與普通差速器沒有太大的區(qū)別，但是在殼內(nèi)部開設(shè)有有凹槽，分別與主動(dòng)摩擦片及壓力環(huán)的外鍵相配合，實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖1.12所示。a差速器右殼b差速器左殼圖1.12差速器殼鎖緊系數(shù)的計(jì)算如圖1.13所示為壓力環(huán)的受力分析圖，對(duì)從圖中可知，其圓周力為：（1.15）公式中為差速器殼傳遞的轉(zhuǎn)矩，；為壓力環(huán)的當(dāng)量作用半徑，m。圖1.13壓力環(huán)受力分析圖由圖可得：（1.16）公式中為十字軸對(duì)壓力環(huán)軸向壓力，N；為十字軸面與壓力環(huán)v型槽的角度。將式（1.15）代入式（1.16）中，M0為差速器殼傳遞轉(zhuǎn)矩有：（1.17）摩擦元件所產(chǎn)生的摩擦力矩為：（1.18）公式中為差速器某一側(cè)摩擦力矩，；為主、從摩擦片起作用的面數(shù)；為摩擦系數(shù)；為平均摩擦半徑，m。發(fā)生差速時(shí)，慢轉(zhuǎn)側(cè)和快轉(zhuǎn)側(cè)的驅(qū)動(dòng)力矩分別為：（1.19）（1.20）內(nèi)摩擦力矩可以表示為：（1.21）將式（1.18）式（1.19）以及式（1.20）代入式（1.21）中，有（1.22）則鎖緊系數(shù)（1.23）1.2.4差速器主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算鎖緊系數(shù)和單側(cè)摩擦力矩、預(yù)緊力矩的分析計(jì)算①理論鎖緊系數(shù)根據(jù)鎖緊系數(shù)的選擇原則，考慮到越野車型特點(diǎn)，鎖緊系數(shù)一般取0.5。②單側(cè)摩擦力矩的確定為差速器殼體作用轉(zhuǎn)矩：（1.24）根據(jù)鎖緊系數(shù)公式（1.25）即③預(yù)緊力矩預(yù)緊力矩不僅是產(chǎn)生預(yù)緊力的原因，也是當(dāng)汽車某一側(cè)車輪打滑時(shí)，保障另一側(cè)在車輪輪能夠有足夠的驅(qū)動(dòng)力使汽車行駛[23]，即有：（1.26）公式中為預(yù)緊力矩，N.m；為汽車總重量由表2.1可知為；為道路滾動(dòng)阻力系數(shù)，計(jì)算時(shí)可??；為輪胎的滾動(dòng)半徑，由前文可知??；代入數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算：由此可知，當(dāng)取值高于88.65N.m時(shí)就可以產(chǎn)生工作時(shí)所需要的內(nèi)摩擦力矩，所以差速器的預(yù)緊力矩取。主、從摩擦片尺寸參數(shù)的計(jì)算①摩擦片內(nèi)外徑d、D，厚度h以及平均摩擦半徑的確定按照經(jīng)驗(yàn)公式選用:（1.27）公式中為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩365；為直徑系數(shù)，對(duì)于越野車型而言取8；代入數(shù)據(jù)計(jì)算得D=152.83mm，對(duì)照表1.4選取D=160mm，d=110mm，h=1.5mm，外、內(nèi)花鍵應(yīng)該與差速器殼、半軸齒輪上的鍵槽配合，具體尺寸大小鍵半軸齒輪花鍵的設(shè)計(jì)說明。表1.4摩擦片尺寸選取表外徑D（mm）內(nèi)徑d(mm)內(nèi)外徑之比d/D1601100.6871801250.6942001400.700由于，所以摩擦片平均摩擦半徑=67.5mm。②單側(cè)摩擦片組數(shù)及材料選擇單側(cè)摩擦片組為3組，摩擦片的材料確定為石棉材料[24]。壓力環(huán)v型槽角和壓力環(huán)作用當(dāng)量半徑rp的確定①根據(jù)實(shí)際情況和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，選取v型槽角為45°。②壓力環(huán)作用當(dāng)量半徑rp由公式（1.23）可算出（1.28）確定碟型彈簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)①內(nèi)外徑d和D的選擇為了使工作平穩(wěn)，可采用與主、從摩擦片相同的內(nèi)徑和外徑，即外徑為160mm，內(nèi)徑為110mm。②厚度δ和內(nèi)錐高h(yuǎn)的選擇厚度為了方便可與主、從摩擦片的厚度相同，即為；由前文可知，為了滿足摩擦片式自鎖差速器的工作要求，一般取在間[25],所以h=（）δ=（7~9.89）mm，選取h=8mm。1.2.5齒輪參數(shù)的計(jì)算與強(qiáng)度校核（1）行星齒輪數(shù)目的選擇對(duì)于越野車型來說，為了使差速器工作時(shí)更為平穩(wěn)，一般選用4個(gè)行星齒輪。（2）球面半徑和節(jié)錐距的確定根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：（1.29）公式中為球面半徑系數(shù)，取2.99；為取，由前文可知，=3818.25；代入數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算，取=46mm。節(jié)錐距：（1.30）代入數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算，取。（3）齒數(shù)的選擇按照選擇原則，要想四個(gè)行星齒輪與兩個(gè)半軸齒輪嚙合，則它們齒輪齒數(shù)之和必須能被行星齒個(gè)數(shù)四整除，為了提高強(qiáng)度，行星齒輪的齒數(shù)盡可能小與半軸齒輪齒數(shù)。綜上所訴，本次設(shè)計(jì)初定行星齒輪齒數(shù)，半軸齒輪齒數(shù)，且，滿足設(shè)計(jì)條件。（4）齒輪模數(shù)m及半軸齒輪節(jié)圓直徑d的計(jì)算由公式的得節(jié)錐角：（1.31）則模數(shù)可用下面計(jì)算公式得出：（1.32）由計(jì)算可知，查找機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)GB/T12368-1990可得，可取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)=5；節(jié)圓直徑d即可由下式求得：（1.33）（5）壓力角對(duì)于差速器的齒輪來說，選用，齒高系數(shù)為0.8。（6）齒輪安裝孔直徑及其深度L的計(jì)算安裝孔的直徑與十字軸端直徑相同，深度L就是行星齒輪在其軸上的支承長(zhǎng)度，如圖1.14所示。圖1.14安裝孔直徑及其深度L由公式可得：（1.34）（1.35）（1.36）公式中為支承面中點(diǎn)到錐頂?shù)木嚯x，mm，，是半軸齒輪齒面寬中點(diǎn)處的直徑，=80mm；由前文可知為3818.25；n為行星齒輪個(gè)數(shù)4；[]為支承面的許用擠壓應(yīng)力，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)取為69MPa；代入數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算得：mmL=1.1×20.07=22.07mm差速器齒輪各參數(shù)的計(jì)算表1.5差速器齒輪參數(shù)表序號(hào)參數(shù)名稱計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果1行星齒輪齒數(shù)102半軸齒輪齒數(shù)163模數(shù)54壓力角22.30°5工作齒高8mm7齒頂高8全齒高h(yuǎn)=8.911mm9節(jié)圓直徑10軸交角90°11節(jié)錐角12根錐角13節(jié)錐距14齒面寬15齒根高差速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算齒輪的彎曲應(yīng)力為：（1.37）公式中T為計(jì)算轉(zhuǎn)矩：==572.73（1.38）==124.89（1.39）為載荷分配系數(shù)，計(jì)算時(shí)取1.1；為超載系數(shù)，計(jì)算時(shí)取1.0；為尺寸系數(shù)；為質(zhì)量系數(shù)，計(jì)算時(shí)取1.0；為齒輪的齒面寬11.65mm；為模數(shù)5；為行星齒輪數(shù)目4；為半軸齒輪齒數(shù)16；為彎曲應(yīng)力的綜合系數(shù)，通過圖1.15所示，可查出。圖1.15彎曲綜合系數(shù)J按照計(jì)算得：=按照計(jì)算得：=所以由表1.3可知，差速器齒輪強(qiáng)度滿足要求。1.2.6差速器齒輪的材料一般來說，差速器齒輪的材料基本上都是滲碳合金鋼制造的，其中20CrMnTi這種材料很常見，被廣泛應(yīng)用齒輪的制作，用這種材料做出來的齒輪，表面有硬度高且耐磨，中心韌性強(qiáng)。1.3半軸的設(shè)計(jì)1.1.1概述半軸是一根實(shí)心軸，主要是將差速器的轉(zhuǎn)矩傳給車輪，其內(nèi)端一般通過花鍵與半軸齒輪連接，外端通過花鍵與凸緣連接。根據(jù)車型的特點(diǎn)，所以采用全浮式結(jié)構(gòu)。1.1.2計(jì)算載荷的確定一般來說全浮式半軸的計(jì)算載荷要考慮以下工況：如圖1.16所示為全浮半軸支撐示意圖；圖1.16全浮式半軸支承示意圖按最大附著力計(jì)算，即（1.40）公式中為驅(qū)動(dòng)力（地面切向反作用力）；為附著系數(shù)計(jì)算取0.8；為質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，后驅(qū)動(dòng)橋在此取1.3；為同（式1.2）說明，取17167.15N。根據(jù)上式按最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算，即（1.41）公式中由表2.1可知為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，；為傳動(dòng)效率，計(jì)算時(shí)??；為傳動(dòng)系統(tǒng)最低檔傳動(dòng)比，由前文可知為；為轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)，計(jì)算時(shí)取；為滾動(dòng)半徑，計(jì)算時(shí)取。根據(jù)上式=11809.23N所以取兩種工況中最小的值，取8926.91N所以，（1.42）1.1.3半軸桿部直徑的計(jì)算按照設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，直徑d可由下面公式得出：（1.43）公式中T為半軸承受的最大轉(zhuǎn)矩，由前文可知數(shù)值為。代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：=(31.01~32.98)mm，取32mm。1.1.4半軸強(qiáng)度計(jì)算半軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力公式為：（1.44）公式中T同式（1.43）下說明；d為半軸桿部的直徑；為剪切許用應(yīng)力，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》取[26]；代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：=<，強(qiáng)度在許可范圍內(nèi)。最大扭轉(zhuǎn)角可由下式算出：（1.45）公式中T同式（1.43）下說明；為半軸長(zhǎng)度，計(jì)算時(shí)??；G為剪切彈性模量；為半軸橫截面的極慣性矩，；代入數(shù)據(jù)計(jì)算得最大扭轉(zhuǎn)角，按照設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)扭轉(zhuǎn)角宜選為，符合設(shè)計(jì)要求。1.1.5半軸花鍵強(qiáng)度的計(jì)算及校核花鍵在工作時(shí)所受的剪切應(yīng)力可用下式來計(jì)算：（1.46）花鍵在工作時(shí)所受的擠壓應(yīng)力可用下式來計(jì)算：（1.47）公式中為半軸花鍵外徑查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，計(jì)算時(shí)?。粸榛ㄦI孔內(nèi)徑，計(jì)算時(shí)取；為花鍵齒數(shù)，計(jì)算時(shí)取；同式（1.43）下說明3461.64；為花鍵長(zhǎng)度計(jì)算??；為花鍵齒寬計(jì)算??；載荷不均勻系數(shù)，計(jì)算時(shí)取。代入數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算：==根據(jù)查找資料，當(dāng)轉(zhuǎn)矩最大時(shí)，花鍵的剪切應(yīng)力要低于71.05Mpa，擠壓應(yīng)力要低于196Mpa，根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)可知，剪切應(yīng)力和擠壓應(yīng)力都在許可范圍內(nèi)，所以校核成功，半軸的零件圖如圖1.17所示：圖1.17半軸零件圖1.1.6半軸材料與熱處理本次設(shè)計(jì)半軸采用20CrMnTi，這種材料有較高的疲勞強(qiáng)度和良好的韌性，作為半軸材料效果很好[27]。半軸的熱處理采用頻感應(yīng)淬火，然后對(duì)表面進(jìn)行噴丸處理，可提高靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度。1.4橋殼的設(shè)計(jì)1.4.1概述后驅(qū)動(dòng)橋殼主要是將主減速器總成、差速器總成和半軸包裹住，起到支承保護(hù)作用，本次設(shè)計(jì)按照車型的特點(diǎn)選用整體式橋殼。1.4.2靜彎曲應(yīng)力的計(jì)算計(jì)算簡(jiǎn)圖如1.18所示。圖1.18靜彎曲計(jì)算彎矩圖靜載荷時(shí)，在彈簧座之間的彎矩為（1.48）公式中為同（式1.2）說明，取；兩個(gè)彈簧之間的距離，計(jì)算時(shí)??；為整個(gè)車輪的重力，N；為兩個(gè)后輪的距離，由表2.1可知為1.585m。一般來說由于遠(yuǎn)小于，計(jì)算可以忽略：所以靜彎曲應(yīng)力：MPa（1.49）公式中為抗彎彎曲截面系數(shù)，查找《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，根據(jù)車型大小鋼板彈簧座附近橋殼的截面初取，。=39279.9mm（1.50）扭轉(zhuǎn)截面系數(shù):=78559.8mm（1.51）代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：=78.67MPa1.4.3受沖擊載荷時(shí)橋殼的強(qiáng)度計(jì)算按照公式：（1.52）公式中為動(dòng)載荷系數(shù)，計(jì)算取；為由（式1.49）可知，數(shù)值為。所以計(jì)算得。1.4.4受最大牽引力時(shí)橋殼的強(qiáng)度