吉大汽车设计课件第五章总结

二、普通锥齿轮差速器
3. 设计
（2）强度计算
齿轮弯曲应力
w

2TKs Km KV mb2d2 Jn
103
汽车工程系
第五章 驱动桥设计
第四节 差速器设计 三、摩擦片式差速器
结构
传递转矩
汽车工程系
第五章 驱动桥设计
第四节 差速器设计 四、强制锁止式差速器
结构
传递转矩
汽车工程系
第五章 驱动桥设计
第四节 差速器设计 五、滑块凸轮式差速器
第五章 驱动桥设计
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节
概述 驱动桥结构方案分析 主减速器设计 差速器设计 车轮传动装置设计 驱动桥壳设计 驱动桥的结构元件
汽车工程系
第五章 驱动桥设计
汽车工程系
第一节 概述
一、设计要求
所选i0应保证汽车有最佳的动力性和燃料经济性 外形尺寸小，保证hmin 工作平稳，噪声小 质量小 传动效率高 桥壳应当有足够的刚度和强度，保证齿轮正确啮合， 并承受和传递车轮与悬架之间的各种力 与悬架导向机构运动协调，对转向驱动桥，还应与转 向机构运动相协调 结构简单，工艺性好，制造容易，拆装调整方便
典型材料
20CrMnTi、20MnVB、20MnTiB、22CrNiMo、 16SiMn2WMoV
第五章 驱动桥设计
汽车工程系
第三节 主减速器设计
六、锥齿轮的材料
渗碳合金钢优点：
渗碳后，表面硬、耐磨、抗压、芯部软，所以这种材料的弯曲 强度、表面接触强度、承受冲击载荷的能力↑。 切削加工、锻造性能好。
第五章 驱动桥设计
第三节 主减速器设计 三、锥齿轮主要参数的选择
5.中点螺旋角β
影响因素
汽车工程系
第五章 驱动桥设计
汽车工程系
第三节 主减速器设计
三、锥齿轮主要参数的选择
5.中点螺旋角β
选取原则 轿车的β值选用大些的值,使之工作平稳,噪声低 货车的β值选小些,防止轴向力大 推荐值 35º～40º
第五章 驱动桥设计
渗碳合金钢缺点：
⒈热处理费用高； ⒉芯部在大压力作用下可能有塑性变形； ⒊若渗碳层与芯部含碳量相差过多，会发生硬化层剥落现象。
其他问题：
⒈热处理后及精加工以后，表面镀铜、锡或作厚0.005～0.020 磷化处理,防止新齿轮胶合、咬死、擦伤、早期磨损. ⒉齿面喷丸处理. 可↑25%寿命。 ⒊滑动速度高的齿轮进行渗硫处理,提高耐磨性能
16T d 3
3）半轴扭转角θ
L—半轴长度 G—材料剪切弹性模量 IP—半轴断面极惯性矩
T L180 GI P
[θ] 6°～15 ° /米
第五章 驱动桥设计
汽车工程系
第五节 车轮传动装置设计
二、半轴计算
2．半浮式半轴 1）纵向力FX2最大和侧向力FY2为0
此时垂向力FZ2 纵向力 半轴弯曲应力和扭转应力
锥齿轮大端端面模数m：
m

2 A0 Z1
sin
1

2 A0 Z2
sin

2
第五章 驱动桥设计
第四节 差速器设计
二、普通锥齿轮差速器
3. 设计
（1）主要参数选择
行星齿轮和半轴齿轮齿数 压力角
汽车工程系
行星齿轮轴直径d、支承长度L d T0 103 1.1[ c ]nrd
第五章 驱动桥设计
第四节 差速器设计
结构
汽车工程系
第五章 驱动桥设计
汽车工程系
第五节 车轮传动装置设计
一、半轴结构形式
第五章 驱动桥设计
汽车工程系
第五节 车轮传动装置设计
二、半轴计算
1．全浮式半轴
1）计算载荷 按车轮附着力矩确定：T

1 2
m2' G2rr (

0.8)
2 ) 半轴扭转切应力τ
d—半轴直径 [τ] 500～700MPa
⒈锥齿轮齿面上作用力
汽车工程系
第五章 驱动桥设计
汽车工程系
第三节 主减速器设计
五、锥齿轮轴承的载荷计算
2. 锥齿轮轴承上的载荷
已知条件： 齿轮的尺寸； 轴承在轴上的安装位置及尺寸； 作用在齿轮上的力 轴向力/径向力—作用在水平面上； 圆周力—作用在垂直面上
第五章 驱动桥设计
第三节 主减速器设计 五、锥齿轮轴承的载荷计算
1）两齿轮轴线交错，永不相交。 2）小齿轮中心线偏移E。 3） β1 >β2；
β定义：齿轮齿宽中点的切线和中点与齿轮中心 （锥顶）连线之间的夹角。 4）沿齿长方向有附加的纵向滑动Vs Vs对使用的影响：改善磨合过程，使运转平稳性 增强；磨损加速，η减小，抗胶合能力下降
第五章 驱动桥设计
第三节 主减速器设计 一、主减速器结构方案分析
结构
传递转矩
汽车工程系
第五章 驱动桥设计
第四节 差速器设计 六、蜗轮式差速器
结构
传递转矩
汽车工程系
第五章 驱动桥设计
第四节 差速器设计 七、牙嵌式差速器
结构
传递转矩
汽车工程系
第五章 驱动桥设计
第四节 差速器设计 八、轴间差速器
结构
汽车工程系
第五章 驱动桥设计
第四节 差速器设计 九、粘性联轴器及其布置
第五章 驱动桥设计
第三节 主减速器设计 三、锥齿轮主要参数的选择
3. 主从动锥齿轮齿面宽b1和b2
⑵初选b值
汽车工程系
第五章 驱动桥设计
第三节 主减速器设计 三、锥齿轮主要参数的选择
4.双曲面齿轮副偏移距E
影响因素
汽车工程系
原则
负荷小可取大
第五章 驱动桥设计
第三节 主减速器设计 三、锥齿轮主要参数的选择
⑴从动齿轮背面设置加强筋。 ⑵从动齿轮背面，主减速器壳体上布置支承销。 ⑶轴承有一定的予紧度。
第五章 驱动桥设计
第三节 主减速器设计 二、主从动锥齿轮的支承方案
3、 齿轮允许的偏移量
汽车工程系
第五章 驱动桥设计
汽车工程系
第三节 主减速器设计
三、锥齿轮主要参数的选择
⒈主从动锥齿轮齿数z1、z2
为磨损均匀， z1、z2之间避免有公约数 为得到理想的齿面重合度和高轮齿弯曲强度，主从 动齿数和不少于40 为啮合平稳、噪声小和具有高的疲劳强度，对于乘 用车Z1不少于9，商用车不少于6 对于不同的主传动比，Z1\Z2应用适宜的搭配
2.单位齿长圆周力p
汽车工程系
第五章 驱动桥设计
第三节 主减速器设计 四、锥齿轮强度计算
3.齿轮强度
汽车工程系
第五章 驱动桥设计
第三节 主减速器设计 五、锥齿轮轴承的载荷计算
⒈锥齿轮齿面上作用力
汽车工程系
第五章 驱动桥设计
第三节 主减速器设计 五、锥齿轮轴承的载荷计算
⒈锥齿轮齿面上作用力
轴向力和径向力
5、单双级减速配轮边减速器
汽车工程系
第五章 驱动桥设计
第三节 主减速器设计 二、主从动锥齿轮的支承方案
1、 主动锥齿轮的支承
汽车工程系
第五章 驱动桥设计
汽车工程系
第三节 主减速器设计
二、主从动锥齿轮的支承方案
2、 从动锥齿轮的支承
轴承形式：圆锥滚子轴承 轴承安装：大端朝内，缩短（c+d）,刚度↑。 加强刚度的其他措施：
第五章 驱动桥设计
第三节 主减速器设计 三、锥齿轮主要参数的选择
7.法向压力角α
影响因素
汽车工程系
第五章 驱动桥设计
第三节 主减速器设计 三、锥齿轮主要参数的选择
7.法向压力角α
推荐
汽车工程系
第五章 驱动桥设计
第三节 主减速器设计 四、锥齿轮强度计算
1.计算载荷
汽车工程系
第五章 驱动桥设计
第三节 主减速器设计 四、锥齿轮强度计算
汽车工程系
第三节 主减速器设计
三、锥齿轮主要参数的选择
6.螺旋方向
从锥齿轮锥顶看过去，看中心线上半部齿形倾斜方向，若齿形 从中心向右倾斜，称为右旋，向左倾斜称为左旋。一对啮合齿 轮的螺旋方向相反
螺旋方向与齿轮旋转方向二者合在一起影响轴向力方向。前进 档位，应使主动齿轮的轴向力离开锥顶方向； 4x2汽车，一般主动齿轮均为左旋，从动齿轮为右旋。
2. 锥齿轮轴承上的载荷
求支点反力举例：
汽车工程系
第五章 驱动桥设计
汽车工程系
第三节 主减速器设计
六、锥齿轮的材料
要求
弯曲疲劳强度、接触疲劳强度、齿面硬度高耐磨 芯部有适当韧性，↑抗冲击载荷能力 锻造、切削加工、热处理性能良好，热处理后变形小，或变形 规律易控制 尽量少选含镍、铬元素的材料，应选含锰、钒、硼、钛、钼、 硅等元素的合金钢
第五章 驱动桥设计
汽车工程系
第四节 差速器设计
二、普通锥齿轮差速器
3. 设计
（1）主要参数选择
行星齿轮数n：轿车2，货车4 行星齿轮球面半径Rb
Rb影响：锥齿轮节锥距的尺寸和其承载能力
第五章 驱动桥设计
汽车工程系
第四节 差速器设计
二、普通锥齿轮差速器
3. 设计
（1）主要参数选择
行星齿轮和半轴齿轮齿数
汽车工程系
第五章 驱动桥设计
第三节 主减速器设计 五、锥齿轮轴承的载荷计算
⒈锥齿轮齿面上作用力
法向力Fr的分解过程
汽车工程系
第五章 驱动桥设计
汽车工程系
第三节 主减速器设计
五、锥齿轮轴承的载荷计算
⒈锥齿轮齿面上作用力
分解后各力求解公式（径向力FrZ、轴向力FaZ）
第五章 驱动桥设计
第三节 主减速器设计 五、锥齿轮轴承的载荷计算
轮齿有足够大的强度,为此模数取大,结果在齿数不变的条件 下,尺寸↑,质量↑；
结构尺寸小、紧凑,保证能安装下,要求齿数Z1取少些；
两半轴齿轮齿数和能被行星齿轮数整除,以保证能装配。Z1、 Z2的选取范围: Z1≮10，Z2=12～25
节锥角γ1、γ2、模数m：行星齿轮γ1=arctan(Z1/Z2)，半 轴齿轮 γ2=arctan(Z2/Z1)4、减速形式汽来自工程系第五章 驱动桥设计
汽车工程系
第三节 主减速器设计
一、主减速器结构方案分析
4、减速形式——双级主减速器的三种方案
第五章 驱动桥设计
汽车工程系
第三节 主减速器设计
一、主减速器结构方案分析
4、减速形式——第一级圆锥、第二级圆柱
第五章 驱动桥设计
第三节 主减速器设计 一、主减速器结构方案分析
第五章 驱动桥设计
汽车工程系
第三节 主减速器设计
三、锥齿轮主要参数的选择
2. 从动齿轮大端分度圆直径D2和端面模数ms
影响因素
参数 D2 影响
h min
小
弯曲强度
大
跨置式支撑 大
备注 见（5-14）式
第五章 驱动桥设计
汽车工程系
第三节 主减速器设计
三、锥齿轮主要参数的选择
2. 从动齿轮大端分度圆直径D2和端面模数ms
汽车工程系
第二节 驱动桥结构方案分析
断开和非断开式
第五章 驱动桥设计
第三节 主减速器设计 一、主减速器结构方案分析
1、分类
汽车工程系
第五章 驱动桥设计
第三节 主减速器设计 一、主减速器结构方案分析
2、齿轮传动方案
汽车工程系
第五章 驱动桥设计
汽车工程系
第三节 主减速器设计
一、主减速器结构方案分析
3、双曲面齿轮
⑵ 初定D2 D2 K D2 3 Tc
KD2--直径系数 13.0～15.3 Tc--计算转矩 Tc=min[Tce、Tcs] ⑶ 初选ms
ms D2 z2 ms Km 3 Tc
第五章 驱动桥设计
汽车工程系
第三节 主减速器设计
三、锥齿轮主要参数的选择
3. 主从动锥齿轮齿面宽b1和b2
⑴影响选取b值的因素： 切削刀头顶面宽度和刀尖圆角：在D2（或D1）取定条件下， 如果b值取大则刀头顶面宽度窄，刀尖圆角小。带来下述两 个问题： Ⅰ 刀具寿命↓； Ⅱ 齿根圆角半径减小，应力集中↑，影响轮齿强度 b取大，影响装配空间不足 b取大以后，由于安装位置误差、热处理变形等原因，使载 荷集中于小端——小端过早损坏和疲劳损伤 b取小些，齿轮耐磨性↓，寿命↓
第五章 驱动桥设计
第一节 概述
二、分类
汽车工程系
形式
结构 简图
非断开式
断开式
结构 ① 用刚性整体外壳连接左 特点 右车轮
②车轮传动装置为半轴
应用
非独立悬架
①没有刚性整体外壳 ②两侧驱动轮可以独立相对
车架或车身作上下摆动 ③ 车轮传动装置为万向节传
动 ④ 桥壳固定在车架（身）上
独立悬架
第五章 驱动桥设计
第五章 驱动桥设计
第四节 差速器设计 一、差速器结构形式
汽车工程系
第五章 驱动桥设计
第四节 差速器设计 二、普通锥齿轮差速器
⒈转矩分配
汽车工程系
第五章 驱动桥设计
第四节 差速器设计 二、普通锥齿轮差速器
2. 锁紧系数和转矩比
差速器锁紧系数定义为 K=Tr/To
汽车工程系
ω1+ω2=2ω0 若ω2=0 则ω1=2ω0； 若ω0=0 则ω1=-ω2 由力矩平衡条件得：T1+T2=To ；若慢转半轴转矩 为T2，则 T2-T1=Tr（Tr—内磨檫力矩)
4.双曲面齿轮副偏移距E
推荐
汽车工程系
第五章 驱动桥设计
汽车工程系
第三节 主减速器设计
三、锥齿轮主要参数的选择
4.双曲面齿轮副偏移距E
偏移分类：上偏移、下偏移
定义：从从动齿轮锥顶向齿面看过去，使主动齿轮在右侧， 若主动齿轮在从动齿轮中心线上方时，则为上偏移，在从 动齿轮中心线下方时为下偏移。 上、下偏移时的共同点：下偏移时主动齿轮螺旋方向总是 左旋，从动齿轮为右旋
合成应力
第五章 驱动桥设计
汽车工程系
第五节 车轮传动装置设计
二、半轴计算
2．半浮式半轴 2）侧向力FY2最大和纵向力FX2为0
外轮与内轮上的垂直反力