重型汽车双级主减速器设计

1 引言
1.1 概述
主减速器是汽车驱动桥中的重要部件。

驱动桥主要包括主减速器总成、差速器、驱动桥壳等。

主减速器的功用是将输入的转矩增大并相应降低转速，以及当发动机纵向布置时还具有改变旋转方向的作用。

为满足不同的使用要求，主减速器的结构形式也是不同的。

按参加减速传动的齿轮副数目分，有单级式主减速器和双级式主减速器，在双级式主减速器中，若第二级减速器齿轮有两对，并分置于两侧车轮附近，实际上成为独立部件，则称为轮边减速器。

按主减速器传动比挡数分，有单速式减速器和双速式减速器，前者的传动比是固定的，后者有两个传动比供驾驶员选择，以适应不同行驶条件的需要。

按齿轮副结构形式分，减速器有圆柱齿轮式、圆锥齿轮式和准双曲面齿轮式等。

1.2 主减速器发展趋势
20世纪70－80年代，世界上减速器技术有了很大的发展，且与新技术革命的发展紧密结合。

通用减速器的发展趋势如下：
①高水平、高性能。

圆柱齿轮普遍采用渗碳淬火、磨齿，承载能力提高4倍以上，体积小、重量轻、噪声低、效率高、可靠性高。

②积木式组合设计。

基本参数采用优先数，尺寸规格整齐，零件通用性和互换性强，系列容易扩充和花样翻新，利于组织批量生产和降低成本。

③型式多样化，变型设计多。

摆脱了传统的单一的底座安装方式，增添了空心轴悬挂式、浮动支承底座、电动机与减速器一体式联接，多方位安装面等不同型式，扩大使用范围。

促使减速器水平提高的主要因素有：
①理论知识的日趋完善，更接近实际（如齿轮强度计算方法、修形技术、变形计算、优化设计方法、齿根圆滑过渡、新结构等）。

②采用好的材料，普遍采用各种优质合金钢锻件，材料和热处理质量控制水平提高。

③结构设计更合理。

④加工精度提高到ISO5－6级。

⑤轴承质量和寿命提高。

⑥润滑油质量提高。

自20世纪60年代以来，我国先后制订了JB1130－70《圆柱齿轮减速器》等一批通用减速器的标淮，除主机厂自制配套使用外，还形成了一批减速器专业生产厂。

目前，全国生产减速器的企业有数百家，年产通用减速器25万台左右，对发展我国的机械产品作出了贡献。

20世纪60年代的减速器大多是参照苏联20世纪40－50年代的技术制造的，后来虽有所发展，但限于当时的设计、工艺水平及装备条件，其总体水平与国际水平有较大差距。

改革开放以来，我国引进一批先进加工装备，通过引进、消化、吸收国外先进技术和科研攻关，逐步掌握了各种高速和低。

速重载齿轮装置的设计制造技术。

材料和热处理质量及齿轮加工精度均有较大提高，通用圆柱齿轮的制造精度可从JB179－60的8－9级提高到GB10095－88的6级，高速齿轮的制造精度可稳定在4－5级。

部分减速器采用硬齿面后，体积和质量明显减小，承载能力、使用寿命、传动效率有了较大的提高，对节能和提高主机的总体水平起到很大的作用。

我国自行设计制造的高速齿轮减（增）速器的功率已达42000kW ，齿轮圆周速度达150m/s以上。

但是，我国大多数减速器的技术水平还不高，老产品不可能立即被取代，新老产品并存过渡会经历一段较长的时间。

1.3 汽车主减速器的作用组成及分类
1.3.1 主减速器的作用
汽车正常行驶时，发动机的转速通常在2000至3000r/min左右，如果将这么高的转速只靠变速箱来降低下来，那么变速箱内齿轮副的传动比则需很大，而齿轮副的传动比越大，两齿轮的半径比也就越大。

换句话说，也就是变速箱的尺寸也会越大。

另外，转速下降，而扭矩必然增加，也就加大了变速箱与变速箱后一级传动机构的传动负荷。

所以，在动力向左右驱动轮分流的差速器之前设置一个主减速器，
可使主减速器前面的传动部件如变速箱、分动器、万向传动装置等传递的扭矩减小，也可使变速箱的尺寸质量减小，并且使操纵省力。

所以说主减速器是驱动桥中重要的传力部件，其基本功用是降低传动轴输入的转速，同时增大由传动轴或直接由变速器传来的转矩。

达到减速增扭动作用。

还具有改变转矩旋转方向的作用。

经过减速以后，再将转矩分配给左、右车轮，并使左右车轮能够正常行驶。

1.3.2 主减速器的分类
主减速器的结构形式也是不同的。

按参加减速传动的齿轮副数目分，有单级式主减速器和双级式主减速器，在双级式主减速器中，若第二级减速器齿轮有两对，并分置于两侧车轮附近，实际上成为独立部件，则称为轮边减速器。

按主减速器传动比挡数分，有单速式减速器和双速式减速器，前者的传动比是固定的，后者有两个传动比供驾驶员选择，以适应不同行驶条件的需要。

按齿轮副结构形式分，减速器有圆柱齿轮式、圆锥齿轮式和准双曲面齿轮式等。

1.3.3 主减速器的组成
双级主减速器由两级齿轮组构成。

一般由螺旋锥齿轮和圆柱齿轮和若干齿轮轴及轴承组成。

锥齿轮可以在减速增矩的同时改变传动的方向，在减速器中作用非常重要。

近年来，以准双曲面齿轮为代表的锥齿轮广泛用于中型、重型货车上。

这是因为准双曲面齿轮与普通锥齿轮齿轮相比，不仅齿轮的工作平稳性更好，轮齿的弯曲强度和接触强度更高，还具有主动齿轮的轴线可相对从动齿轮轴线偏移的特点。

当主动锥齿轮轴线向下偏移时，在保证一定离地间隙的情况下，可降低主动锥齿轮和传动轴的位置，因而使车身和整个重心降低。

这有利于提高汽车行驶稳定性。

在近些年来的汽车驱动桥上，应用最广泛的主减速器锥齿轮是格里森制或奥利康制螺旋锥齿轮。

因为其主动与从动齿轮的轴线不相交而呈90度角度夹角，这对于增强支撑刚度，保证齿轮的正确啮合从而提高齿轮寿命有很大益处。

双级减速器中的圆柱齿轮一般选用斜齿圆柱齿轮。

因为斜齿轮可以抵消一部分因使用锥齿轮而产生的轴向力，且使传动工作过程更加平稳。

1.4 国内外发展动态
随着科技的发展，汽车主减速器也有了长足的进步，汽车的主减速器已广泛采用双曲面齿轮。

双曲面齿轮有的也叫准双曲面齿轮，是螺旋锥齿轮的一种，一般的锥齿轮是齿轮轴线垂直相交，而准双曲面齿轮的轴线垂直不相交，有一定的偏置量。

双曲面齿轮传动主减速器主要有以下几个方面的特点：同样体积能够实现较大的传动比；小轮的螺旋角加大，因此提高了小轮的强度；因为偏置量的存在会改变整个地盘的重心高度，所以一般采用下偏置来提高平稳性。

但是对于越野车来说要采用上偏置来提高越野性能。

在制造工艺上，齿轮普遍采用渗碳淬火，磨齿，承载能力进步4倍以上，使减速器体积小，重量轻，噪声低，效率更高，可靠性更高。

在设计上，与日益成熟的计算机设计相结合，可以更快捷，更科学，更可靠。

总体来说，车用减速器发展趋势和特点是向着六高、二低、二化方向发展，即高承载能力、高齿面硬度、高精度、高速度、高可靠性、高传动效率，低噪声、低成本，标准化、多样化，计算机技术、信息技术、自动化技术广泛应用。

从发动机的大马力、低转速的发展趋势以及商用车的最高车速的提升来看，公路用车桥减速器应该向小速比方向发展:在最大输出扭矩相同时齿轮的使用寿命要求更高(齿轮疲劳寿命平均可达50万次以上);在额定轴荷相同时，车桥的超载能力更强;主减速器齿轮使用寿命更长、噪音更低、强度更大，润滑密封性能更好;整体刚性好，速比范围宽。

1.5 该项目的研究意义与目的
本项目的题目是，EQ1090货车双级主减速器设计，通过该项目，我们可以了解汽车的主要构造，及各个构件部件的作用，对本科期间的课程，有更好的消化。

2 双级主减速器的选择与设计
2．1 双级主减速器的选择
2.1.1 双级主减速器的方案分析
主减速器是汽车传动系中减小转速、增大扭矩的主要部件，它是依靠齿数少的锥齿轮带动齿数多的锥齿轮。

对发动机纵置的汽车，其主减速器还利用锥齿轮传动以改变动力方向。

由于汽车在各种道路上行使时，其驱动轮上要求必须具有一定的
驱动力矩和转速，在动力向左右驱动轮分流的差速器之前设置一个主减速器后，便可使主减速器前面的传动部件如变速器、万向传动装置等所传递的扭矩减小，从而可使其尺寸及质量减小、操纵省力。

驱动桥中主减速器设计应满足如下基本要求：
a）所选择的主减速比应能保证汽车既有最佳的动力性和燃料经济性。

b）外型尺寸要小，保证有必要的离地间隙；齿轮其它传动件工作平稳，噪音小。

c）在各种转速和载荷下具有高的传动效率；与悬架导向机构与动协调。

d）在保证足够的强度、刚度条件下，应力求质量小，以改善汽车平顺性。

e）结构简单，加工工艺性好，制造容易，拆装、调整方便。

主减速器的结构形式主要是根据齿轮类型、减速形式的不同而不同。

按齿轮副结构型式分，主减速器的齿轮传动主要有螺旋锥齿轮式传动、双曲面齿轮式传动、圆柱齿轮式传动（又可分为轴线固定式齿轮传动和轴线旋转式齿轮传动即行星齿轮式传动）和蜗杆蜗轮式传动等形式。

对一些载质量较大的载货汽车和公共汽车，越野车来说，根据发动机特性和使用条件，要求主减速器具有较大的传动比，由一对锥形齿轮构成的单级主减速器已不能保证足够的离地间隙，这时则需要用两对减速齿轮降速增矩的双级主减速器。

2.1.2 双级主减速器传动形式
整体式双级主减速器主要有三种结构方案：
a）第一级螺旋齿轮或双曲面齿轮、第二级圆柱齿轮(图2.1a)
图2.1a 减速器结构1
b)第一级行星齿轮、第二级螺旋或双曲面齿轮(图2.1b)
图2.1b 减速器结构2
c）第一级圆柱、第二级螺旋或双曲面齿轮(图2.1c)
图2.1c 减速器结构3
2.1.3 双级主减速器布置形式
a）纵向水平布置：使总成的垂向轮廓尺寸减小，从而降低汽车的质心高度，但使纵向尺寸增加，用在长轴距汽车上可适当减小传动轴长度，但不利于短轴距汽车的总布置，会使传动轴过短，导致万向传动轴夹角加大(图2.2a)。

图2.2a 齿轮布置方案1
b ）垂向布置：使驱动桥纵向尺寸减小，可减小万向传动轴夹角，但由于主减速器壳固定在桥壳的上方，不仅使垂向轮廓尺寸增大，而且降低了桥壳刚度，不利于齿轮工作。

这种布置可便于贯通式驱动桥的布置。

（图2.2b ）
图2.2b 齿轮布置方案2
c ）斜向布置：有利传动轴布置和提高桥壳刚度（图2.2c ）
图2.2c 齿轮布置方案3
2.1.4 双级主减速器的结构
图2.3所示的双级主减速器仿真图。

第一级为锥齿轮传动，第二级为圆柱斜齿轮传动。

第一级从动锥齿轮16加热后套在中间轴14的凸缘上并用铆钉铆紧。

第二级主动圆柱齿轮与中间轴制成一体。

中间轴两端通过锥形轴承支承在主减速器壳上，由于其右端靠近从动锥齿轮受力大，故该端的轴承大于左端的轴承。

圆柱从动齿轮夹在两半差速器壳之间，用螺栓与差速器壳紧固在一起。

图2.3双级主减速器仿真图
1-第二级从动齿轮；2-差速器壳；3-调整螺母；4、15-轴承盖；5-第二级主动齿轮；6、7、8、13-调整垫片；9-第一级主动锥齿轮轴；10-轴承座；11-第一级主动锥齿轮；12-主减速器壳；14-中间轴；16-第一级从动锥齿轮；17-后盖
双级主减速器主要有如下结构特点：
(1)第一级为圆锥齿轮传动，其调整装置与单级主减速器类同。

(2)第二级为圆柱齿轮传动。

圆柱齿轮多采用斜齿或人字齿，传力干稳。

人字齿轮传动消除斜齿轮产生轴向力的缺点。

(3)由于双级减速，减小了从动锥齿轮的尺寸，其背面一般不需要止推装置。

(4)主动锥齿轮后方的空间小，常为悬臂式支承。

(5)因有中间轴，故多了一套调整装置。

但第二级圆柱齿轮的轴向移动只能调整齿的啮合长度，使啮合副互相对正，不能调整啮合印痕和间隙。

(6)双级主减速器的减速比为两对齿轮副减速比的乘积。

设第一级的减速比为01i 、第二级的减速比为02i ，则双级主减速器的总传动比0i ＝01i .02i 。

主减速器也需要调整，调整方法参考东风EQ1090E 主减速器的调整，第一级主动锥齿轮轴承预紧度用轴肩前面调整垫片8调整；轴向位置用调整垫片7移动轴承座10来调整；中
间轴轴承预紧度及从动锥齿轮的轴向位置利用轴两端轴承盖处的垫片6和13调整；垫片厚度增减--调整预紧度；垫片等量地从一边调到另一边--调整从动锥齿轮的轴向位置。

由于一般中重型载货汽车和大型客车，越野车需要较大的传动比，增大离地间隙，提高汽车通过性，所以本设计采用纵向水平布置的第一级螺旋齿轮、第二级圆柱齿轮的双级主减速器。

2.2 双级主减速器的设计
已知数据：
EQ1090货车；
自重4000Kg；
满载质量9000Kg；
最高车速100Km/h；
一档传动比i g1=6.24；
发动机最大扭矩T max=31Kgf⋅m；
滚动半径r=0.5m。

2.2.1 传动比的分配
设一级减速齿轮的传动比为i1；二级减速齿轮的传动比为i2。

根据汽车二级主减速器的传动比分配要求，有：i2/i1=1.4~2.0 且i1⨯i2=7.63
∴根据上述两式可初选得：i1≈2.2 ; i2≈3.4
2.2.2 一级减速即螺旋锥齿轮的设计
主减速器锥齿轮的主要参数有主、从动锥齿轮齿数z11和z12、从动锥齿轮大端
、主、从动锥齿轮齿面宽b11和b12、中点螺旋角β、分度圆直径D12和端面模数m
s
法向压力角α等。

1．主、从动锥齿轮齿数z11和z12
选择主、从动锥齿轮齿数时应考虑如下因素：
1)为了磨合均匀,z11、z12之间应避免有公约数；
2)为了得到理想的齿面重合度和高的轮齿弯曲强度，主、从动齿轮齿数和应不
小于40；
3)为了啮合平稳、噪声小和具有高的疲劳强度，对于货车，z 11一般不少于6；
4)当主传动比i 1较大时，尽量使z 11取得小些，以便得到满意的离地间隙；
5) z 11和z 12应有适宜的搭配。

根据《汽车设计课程设计手册》138页表6-4、6-5：选一级减速齿轮的主动齿轮齿数为Z 11=11，从动锥齿轮的齿数Z 12=25；
∴i 1=25/11=2.2727。

则i 2=7.63/2.2727=3.36
i 2/i 1=1.4772,符合要求。

2计算载荷的确定：
a ：按发动机最大转矩和最低档传动比确定从动锥齿轮的计算转矩
T ce = n
i i KdTemaxKi 0
f 1 (2.1) 其中通过已知数据并查表可得：
T emax =31Kgf •m ⨯9.81=304N •m ；K d =1；η=90%；K=1；i 1=6.24；i 0=2.2727；i f =1；
n=1。

∴T ce =3880N ·m
b:按驱动轮打滑转矩确定从动锥齿轮的计算转矩Tcs ηϕm
m r
cs
i r m G T ’
22= (2.2) 式中T cs 为计算转矩N.m ；G 2为满载状况下一个驱动桥上的静载荷N ， m2′为汽
车最大加速度时的后轴负荷转移系数，由于是货车，所以：m'2=1.1～1.2；φ为轮
胎与路面间的附着系数；r r 为车轮滚动半径m ；i m 为主减速器从动齿轮到车轮之间
的传动比；ηm 为主减速器主动齿轮到车轮之间的传动效率。

根据已知数据，取：
ϕ=0.85；i m =3.36；m'2=1.1;r=0.5m;
ηm =90%; G 2=6300
∴T cs =973.958
3按汽车日常行驶平均转矩确定从动锥齿轮的计算转矩T cf
T cf =n
i f f f r G m i H R a η)(1++ (2.3) G a =9000*9.8=88200N;r=0.5;fr=0.016;f H =0.07;f i =0;i m =3.36
η=90%;n=1.
∴T cf =1254.1667
式中，T cf 为计算转矩N.m ；Ft 为汽车日常行驶平均牵引力N 。

用式(2.1)和式(2.2)求得的计算转矩是从动锥齿轮的最大转矩，不同于用式(2.3)求得的日常行驶平均转矩。

当计算锥齿轮最大应力时，计算转矩Tc 取前面两种的较小值，即T c =min[T ce ,T cs ]；当计算锥齿轮的疲劳寿命时，Tc 取Tcf 。

主动锥齿轮的计算转矩为
式中，T z 为主动锥齿轮的计算转矩（N.m ）；i o 为主传动比；ηG 为主、从动锥齿轮间的传动效率。

计算时，对于弧齿锥齿轮福，ηG 取95%；对于双曲面齿轮副，当i o >6时，ηG 取85%，当i o <=6时，ηG 取90%.
∴T c =973.958时，T z =476.163
T c =1254.1667时，T z =613.1555
2 .从动锥齿轮大端分度圆直径D 12和端面模数m s
D 12对驱动桥壳尺寸有影响，D 12大将影响桥壳的离地间隙；D 12小则影响跨置式主动齿轮的前支承座的安装空间和差速器的安装。

D 12可根据经验公式初选 322
T K D c D = (2.4) 代入数值得D 12=250
式中，D 2为从动锥齿轮大端分度圆直径（mm ）；2D K 为直径系数，一般为13.0～
15.3；T c 为从动锥齿轮的计算转矩（m N •）。

T c =min[T ce , T cs ](见本节计算载荷确定部分)
s m 由下式计算
z D m s 22/= （2.5）
式中，m s 为齿轮端面模数。

同时，s m 还应满足
3T K m c m s = (2.6)
式中，K m 为模数系数，取0.3～0.4。

∴计算并圆整，得m s =10。

3 主、从动锥齿轮齿面宽b 1和b 2
锥齿轮齿面过宽并不能增大齿轮的强度和寿命，反而会导致因锥齿轮轮齿小端齿沟变窄引起的切削刀头顶面宽过窄及刀尖圆角过小。

这样，不但减小了齿根圆半径，加大了应力集中，还降低了刀具的使用寿命。

此外，在安装时有位置偏差或由于制造、热处理变形等原因，使齿轮工作时载荷集中于轮齿小端，会引起轮齿小端过早损坏和疲劳损伤。

另外，齿面过宽也会引起装配空间的减小。

但是齿面过窄，轮齿表面的耐磨性会降低。

从动锥齿轮齿面宽b 2推荐不大于其节锥距A 2的0.3倍，即b 2<=0.3A2，而且b 2应满足b 2<=10 m s ，一般也推荐b 2=0.155D 2。

对于螺旋锥齿轮，b 1一般比b 2大10%。

∴b 2=40，所以主动锥齿轮齿面宽b 1=44
4.中点螺旋角β
螺旋角沿齿宽是变化的，轮齿大端的螺旋角最大，轮齿小端的螺旋角最小。

弧齿锥齿轮副的中点螺旋角是相等的，双曲面齿轮副的中点螺旋角是不相等的，而且β1>β2,β1与β2之差称为偏移角ε因拟采用螺旋锥齿轮故不考虑偏移角。

选择β时，应考虑它对齿面重合度εF 、轮齿强度和轴向力大小的影响。

β越大，则εF 也越大，同时啮合的齿数越多，传动就越平稳，噪声越低，而且轮齿的强度越高。

一般εF 应不小于1.25，在1.5～2.0时效果最好。

但是β过大，齿轮上所受的轴向力也会过大。

汽车主减速器弧齿锥齿轮螺旋角或双曲面齿轮副的平均螺旋角一般为35°～40°。

轿车选用较大的β值以保证较大的εf ，使运转平稳，噪声低；货车选用较小声值以防止轴向力过大，通常取β=35°。

5螺旋方向
从锥齿轮锥顶看，齿形从中心线上半部向左倾斜为左旋，向右倾斜为右旋。

主、从动锥齿轮的螺旋方向是相反的。

螺旋方向与锥齿轮的旋转方向影响其所受轴向力的方向。

当变速器挂前进挡时，应使主动齿轮的轴向力离开锥顶方向，这样可使主、从动齿轮有分离趋势，防止轮齿卡死而损坏.为使其能与斜齿圆柱齿轮得到较好的配合，减少轴向及径向力，故主动轮左旋，从动锥齿轮的旋向选右旋。

6法向压力角。

法向压力角大一些可以增加轮齿强度，减少齿轮不发生根切的最少齿数。

但对于小尺寸的齿轮，压力角大易使齿顶变尖及刀尖宽度过小，并使齿轮端面重合度下降。

因此，对于轻负荷工作的齿轮一般采川小压力角， 町使齿轮运转平稳，噪小低。

对于弧齿锥齿轮，轿车:α一般选用14°30′或16°；货车:α为20°；重型货车:α为22°30′。

对于双曲面齿轮，大齿轮轮齿两侧压力角是相同的，但小齿轮轮齿两侧的压力角是不等的，选取平均压力角时，轿车为19°或20°，货车为20°或22°30′。

因为EQ1090为中型货车，故可取其法向压力角为20º。

根据上述数据可得:
从动锥齿轮：齿顶高5.3， 齿全高18.88 ， 齿侧间隙0.35，理论齿厚12. 主动锥齿轮：大端分度圆直径110，旋向左旋，齿顶高11.65，齿全高18.88，齿侧间隙0.35，理论弧齿厚19.4。

2.2.3主减速器锥齿轮的强度计算
（1) 单位齿长圆周力
主减速器锥齿轮的表面耐磨性长用轮齿上的单位齿长圆周力来估算
b F p 2= = 213max 102b D i T g e ⨯ (2.7)
式中，F 为作用在轮齿上的圆周力；b2为从动齿轮的齿面宽。

按发动机最大转矩计算时
式中，ig 为变速器传动比；D1为主动锥齿轮中点分度圆直径（mm ）。

带入数值，得p=854.61。

比较查表所得[p]=1429，可知符合要求。

按驱动轮打滑转矩计算时：
带入数值得：p=1467.6。

比较查表所得[p]=1429，但1.25[p]=1786，于是p 小于1.25[p]，
符合要求。

（2）轮齿弯曲强度
锥齿轮轮齿的齿根弯曲应力为
10230⨯=J b D m K K K K T W s m
s W v σ (2.8)
式中：σw —弯曲应力，N /mm 2；
M —所讨论的齿轮上的计算转矩，N .m ，对于从动齿轮，M=11723.88 N.m 和
Mcf=2170.19N.m ；对于主动齿轮，M=1987.44和M cf =367.89N.m ；
K 0—超载系数，对于汽车K 0=1；
K s —尺寸系数，它反映了材料性质的不均匀性，与齿轮尺寸及热处理等因素
有关，当m s ≥1.6mm 时，K s =（m s /25.4）0.25=0.792121；
K m —齿面载荷分配系数，对于悬臂式支承，K m =1.0～1.25，主动齿轮，取
1.2；对于骑马式支承，K m =1.0～1.1，从动齿轮取1.05;
K v —质量系数，它与齿轮精度及齿轮分度圆上的切线速度对齿间载荷的影响
有关，接触好，周节及同心度准确时，取K v =1；
m s —端面模数，10mm ；
b —所讨论的齿轮的齿面宽,主动齿轮b=44mm ；从动齿轮b=40mm;
Z —所讨论的齿轮的齿数,z 1=11,z 2=25
J —所讨论的齿轮的轮齿弯曲应力的综合系数，取J 大齿轮J=0.206，小齿轮J=0.273；
上述按min[T ce ,T cs ]计算的最大弯曲应力700492≤=w σ符合要求；按T cf 计算的疲劳弯曲应力197=σ≤210Mpa 符合要求。

所以，锥齿轮的设计可以满足设计需要，可用。

（3）轮齿接触强度
锥齿轮轮齿的齿面接触应力为
102301
⨯=bJ k k k k k T D C J V f m s z p J σ (2.9) 式中，σJ 为锥齿轮轮齿的齿面接触应力(MPa)；D 1为主动锥齿轮大端分度圆直径(mm)；b 取b 1和b 2的较小值(mm)；J 为齿面接触强度的综合系数；k s 、k 0、k m 、k v 等为系数
K 0—超载系数，对于汽车K 0=1；
K s—尺寸系数，它反映了材料性质的不均匀性，与齿轮尺寸及热处理等因素有关，当m s≥1.6mm时，K s =（ms /25.4）0.25=0.792121；
K m—齿面载荷分配系数，对于悬臂式支承，K m =1.0～1.25，主动齿轮，取1.2；对于骑马式支承，K m =1.0～1.1，从动齿轮取1.05;
K V—质量系数，它与齿轮精度及齿轮分度圆上的切线速度对齿间载荷的影响有关，接触好，周节及同心度准确时，取K V=1；
计算并查表得，T c按min[T ce,T cs]计算的最大接触应力1374.27Mpa不超过许用
σ1750Mpa，亦符应力[2800]，符合要求，按T cf计算的疲劳接触应力=
=]
870σ
≤
[
合要求，主、从动齿轮的齿面接触应力是相同的.所以锥齿轮符合要求。

锥齿轮的材料及处理方法
驱动桥锥齿轮的工作条件是相当恶劣的，与传动系其它齿轮相比，具有载荷大、作用时间长、变化多、有冲击等特点。

它是传动系中的薄弱环节。

锥齿轮材料应满足如下要求：
1)具有高的弯曲疲劳强度和表面接触疲劳强度，齿面具有高的硬度以保证有高的耐磨性。

2)轮齿芯部应有适当的韧性以适应冲击载荷，避免在冲击载荷下齿根折断。

3)锻造性能、切削加工性能及热处理性能良好，热处理后变形小或变形规律易控制。

4)选择合金材料时，尽量少用含镍、铬元素的材料，而选用含锰、钒、硼、钛、钼、硅等元素的合金钢。

汽车主减速器锥齿轮目前常用渗碳合金钢制造，主要有20CrMnTi、20MnVB、20MnTiB、22CrNiMo和16SiMn2WMoV等。

渗碳合金钢的优点是表面可得到含碳量较高的硬化层(一般碳的质量分数为0.8％～1．2％)，具有相当高的耐磨性和抗压性，而芯部较软，具有良好的韧性，故这类材料的弯曲强度、表面接触强度和承受冲击的能力均较好。

由于较低的含碳量，使锻造性能和切削加工性能较好。

其主要缺点是热处理费用高，表面硬化层以下的基底较软，在承受很大压力时可能产生塑性变形，如果渗透层与芯部的含碳量相差过多，便会引起表面硬化层剥落。

为改善新齿轮的磨合，防止其在运行初期出现早期的磨损、擦伤、胶合。