某越野車后驅(qū)動(dòng)橋的主減速器設(shè)計(jì)計(jì)算案例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(lái)說(shuō)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。1.2主減速器齒輪參數(shù)的計(jì)算與強(qiáng)度的校核主減速器齒輪計(jì)算載荷的確定按發(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)矩/n（3.1）式中：——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩365；——傳動(dòng)系最低檔傳動(dòng)比==5.86×3.967=23.247；變速器最低檔傳動(dòng)比=3.967；——傳動(dòng)部分的效率，取=0.9；——超載系數(shù)，取=1.0；n——驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目2;代入相應(yīng)數(shù)據(jù)計(jì)算得=36523.24710.9/2=3818.25按驅(qū)動(dòng)輪在良好路面上打滑轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩（3.2）式中：——汽車滿載時(shí)給水平地面的最大負(fù)荷，N；=×9.8×55％=17167.15N，越野車型一般=M總+（800~1000）；——附著系數(shù)，越野汽車，取=1.0；——車輪滾動(dòng)半徑，0.388m；——傳動(dòng)效率和傳動(dòng)比，取0.96和1。==6938.39MBEDEquation.3式（3.1）和式（3.2）計(jì)算的轉(zhuǎn)矩是最大轉(zhuǎn)矩而不是正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩，所以不能用它作為疲勞損壞依據(jù)，所以還需要計(jì)算平均轉(zhuǎn)矩:=（3.3）式中：——汽車滿載總重N,=2285×9.8=22393N；——牽引車滿載總重，N，取=0；——道路滾動(dòng)阻力系數(shù)，取=0.034;——平均爬坡能力系數(shù)。取=0.15；——汽車性能系數(shù)（3.4）而=11.96＜16時(shí)，即取=0。===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(lái)說(shuō)，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)=7，從動(dòng)齒輪齒數(shù)=45。②從動(dòng)錐齒輪節(jié)圓直徑及端面模數(shù)的選擇根據(jù)從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，按經(jīng)驗(yàn)公式：（3.5）式中：——直徑系數(shù)，取=13～16；——計(jì)算轉(zhuǎn)矩，，取，較小的。取=3818.25。計(jì)算得，=203.19～250.07mm，初取=225mm。選定后，可按式=225/45=5，用下式校核（3.6）式中：——模數(shù)系數(shù)，取=0.3~0.4；——計(jì)算轉(zhuǎn)矩，，取;==4.6~6.3由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)：GB/T12368-1990，=5mm，滿足校核。所以有：=35mm=225mm。③螺旋錐齒輪齒面寬的選擇按照設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，齒輪面寬度：b2=0.155=34.875mm，取b=35mm。一般來(lái)說(shuō)主動(dòng)錐齒輪齒面比從動(dòng)錐齒輪齒面大10%，所以取=38。④螺旋錐齒輪螺旋方向主、從齒輪螺旋方向是相反的，為了防止輪齒之間卡死，一般來(lái)說(shuō)，選取主動(dòng)錐齒輪為左旋，從動(dòng)錐齒輪為右旋。⑤螺旋角的選擇螺旋角的取值應(yīng)足夠大，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°。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)錐齒輪幾何計(jì)算計(jì)算結(jié)果如表3.1所示；表3.1主減速器齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表序號(hào)項(xiàng)目計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果1主動(dòng)齒輪齒數(shù)72從動(dòng)齒輪齒數(shù)453模數(shù)54齒面寬=38mm=35mm5工作齒高查表3.2，H1取1.5608mm6全齒高查表3.2，H2取1.733EIBEDEquation.3=9mm7法向壓力角=20°8軸交角=90°9節(jié)圓直徑=EIBEDEquation.335mm=225mm10節(jié)錐角arctan=90°-=8.84°=81.16°11節(jié)錐距A==A=113.86mm12周節(jié)t=3.1416t=31.14mm13齒頂高查表3.2，ka取0.270=6.65mm=1.35mm14齒根高==2.35mm=7.65mm15徑向間隙c=c=1mm16齒根角=1.18°=3.8417面錐角=12.68°=82.34°18根錐角===7.66°=77.32°19外圓直徑==48.14mm=35.41mm20節(jié)錐頂點(diǎn)止齒輪外緣距離=111.48mm=16.17mm21理論弧齒厚查表3.2，Sk取0.818=27.05mm=4.09mm22齒側(cè)間隙B=0.305~0.4060.4mm23螺旋角=35°表3.2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3.3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3.3齒輪的許用應(yīng)力計(jì)算載荷（N/mm2）主減速器齒輪的許用彎曲應(yīng)力主減速器齒輪的許用接觸應(yīng)力差速器齒輪的許用彎曲應(yīng)力和中較小者7002800980210.91750210.9①單位齒長(zhǎng)上的圓周力（3.7）式中：——單位齒長(zhǎng)上的圓周力，N/mm；P——作用在齒輪上的圓周力，N，——從動(dòng)齒輪齒面寬，35mm;按照發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)：（3.8）式中：——發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩，取365；——變速器的最低檔傳動(dòng)比，取3.967；——主動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑，取35mm.；按最大附著力矩計(jì)算時(shí)：（3.9）式中：——同（式3.2）說(shuō)明；——輪胎與地面的附著系數(shù)，取1；——輪胎的滾動(dòng)半徑，取0.388m；代入數(shù)據(jù)=1691.64N／mm。②輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算輪齒的彎曲應(yīng)力為：（3.10）式中：——齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩MBEDEquation.3，對(duì)從動(dòng)齒輪而言，取{}min較小的者即和來(lái)計(jì)算；對(duì)主動(dòng)齒輪，=723.97MBEDEquation.3=157.87MBEDEquation.3；——超載系數(shù)，取1；——尺寸系數(shù)==0.666；——載荷分配系數(shù)取=1；——質(zhì)量系數(shù)，取1；J——計(jì)算彎曲應(yīng)力的綜合系數(shù)，見(jiàn)圖3.1，=0.25，=0.18圖3.1彎曲強(qiáng)度計(jì)算綜合系數(shù)J按計(jì)算：主動(dòng)錐齒輪彎曲應(yīng)力=574.82N／mm<700N／mm從動(dòng)錐齒輪彎曲應(yīng)力=687.18N／mm<700N／mm按計(jì)算：主動(dòng)錐齒輪彎曲應(yīng)力=125.78N／mm<210.9N／mm從動(dòng)錐齒輪彎曲應(yīng)力=156.48N／mm<210.9N／mm通過(guò)計(jì)算，由表3.2可知，計(jì)算的齒輪滿足彎曲強(qiáng)度的要求。③輪齒的接觸強(qiáng)度計(jì)算螺旋錐齒輪齒面的計(jì)算接觸應(yīng)力（N／mm）為：（3.11）式中：——主動(dòng)齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩分別為=723.97MBEDEquation.3，=157.87MBEDEquation.3——材料的彈性系數(shù)，取232.6；——主動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑，35mm；，，，同（式3.10）下說(shuō)明；——表面質(zhì)量系數(shù)，取1；b——齒面寬，35mm；J——計(jì)算應(yīng)力的綜合系數(shù)，J=0.134，見(jiàn)圖