评价网 > 科教论文 > 工学毕业论文 > 交通物流论文 > 正文

运动型多功能车（SUV）汽车后桥设计及三维建模(7)

2013-09-28 01:11 齿弯曲强度

锥齿轮轮齿的齿根弯曲应力为

                          (2-21)

式中，σ_w——锥齿轮轮齿的齿根弯曲应力(MPa)；

T_c——所计算齿轮的计算转矩(N·m)，对于从动齿轮，T_c=和，对于主动齿轮，T_c还要按式(2-9)换算；

——过载系数，一般取1；

——尺寸系数，它反映了性质的不均匀性，与齿轮尺寸及热处理等因素有关，当≥1.6mm时，=(／25.4)。

——齿面载荷分配系数，跨置式结构：=1.0～1.1，悬臂式结构：=1.10～1.25；

——质量系数，当轮齿接触良好，齿距及径向跳动精度高时，=1.0；

b——所计算的齿轮齿面宽(mm)；

D——所讨论齿轮大端分度圆直径(mm)；

——所计算齿轮的轮齿弯曲应力综合系数。

上述按计算的最大弯曲应力不超过700MPa；按计算的疲劳弯曲应力不应超过210MPa，破坏的循环次数——次。

结合本例题，因为从动齿轮受力大，所以应该计算从动齿轮轮齿弯曲强度：

（1）按计算的最大弯曲应力：

其中，T_c=1574.91 N·m，k_s=0.63，悬臂式支承结构k_m取1.10，J_w=0.25，其他参数取值同前。

则σ_w =2×1574.91×0.63×1.10×10³/（4×30×175×0.238）=436.7 Mpa<[σ_w]，此计算结果满足要求。

（2）按T_cf计算的疲劳接触应力：

其中T_cf=723.885 N·m，k_s=0.63，悬臂式支承结构k_m取1.10，J_w=0.135，其他参数取值同前计算：

则σ_w =2×723.885×0.63×1.10×10³/（4×30×175×0.135）=353.8993Mpa<[σ_w]，此计算结果也满足要求。

3） 轮齿接触强度

锥齿轮轮齿的齿面接触应力为

                             (2-22)

式中，——锥齿轮轮齿的齿面接触应力(MPa)；

——主动锥齿轮大端分度圆直径(mm)；

b取和的较小值(mm)；

——尺寸系数，它考虑了齿轮尺寸对淬透性的影响，通常取1.0；

——齿面品质系数，它取决于齿面的表面粗糙度及表面覆盖层的性质(如镀铜、磷化处理等)，对于制造精确的齿轮，取1.0；

——综合弹性系数，针对钢齿轮，取232.6N／mm；

J_J——齿面接触强度的综合系数，取法见参考文献[1]；

上述按计算的最大接触应力不应超过2800MPa，按计算的疲劳接触应力不应超过1750MPa。主、从动齿轮的齿面接触应力是相同的，破坏的循环次数——次。

结合本设计，计算主动齿轮轮齿接触强度。

（1）按计算的最大接触应力：

其中，T_z=547.7 N·m，悬臂式支承结构k_m取1.10，J_J=0.135，其他参数取值同前。

得σ_J 小于许用应力，此计算结果满足要求。

（2）按T_cf计算的疲劳接触应力：

其中，T_z=270 N·m，悬臂式支承结构k_m取1.10，J_J=0.135，其他参数取值同前。

得σ_J小于许用应力，此计算结果也满足要求

2.3.6锥齿轮的材料选择

汽车驱动桥锥齿轮的工作条件非常恶劣，与传动系其它齿轮相比较，具有载荷大、作用时间长、变化多、有冲击等特点。其损坏形式主要有轮齿根部弯曲折断、齿面疲劳点蚀（剥落）、磨损和擦伤等。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（我国矿藏量少），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、20Mn2TiB、20CrMnMo、22CrNiMo和l6SiMn2WMoV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。经过渗碳、淬火、回火后，轮齿表面硬度应达到58~64HRC，而心部硬度较低，当端面模数m＞8时为29~45HRC，当端面模数m≤8时为32~45HRC。对渗碳层有如下规定：

当端面模数m≤5时，厚度为0.9~1.3mm

         m=5~8时，厚度为1.0~1.4mm

         m＞8时，厚度为1.2~1.6mm

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、胶合或咬死，锥齿轮在热处理及精加工后，作厚度为0.005～0.020mm的磷化处理或镀铜、镀锡处理。对齿面进行应力喷丸处理，可提高25％的齿轮寿命。对于滑动速度高的齿轮，可进行渗硫处理以提高耐磨性。渗硫后摩擦因数可显著降低，即使润滑条件较差，也能防止齿面擦伤、咬死和胶合。

                            
3 对称锥齿轮式差速器设计 3.1 差速器齿轮主要参数选择

1）行星齿轮数

行星齿轮数n需根据承载情况来选择。本设计中取：=4。

2）行星齿轮球面半径的 的确定

行星齿轮球面半径反映了差速器锥齿轮节锥距的大小和承载能力，可根据经验公式来确定

                      (3-1)

式中，为行星齿轮球面半径系数，=2.5；为差速器计算