序 号 项 目 计 算 公 式(有的) 计 算 结 果
1 主动齿轮齿数
Z1 Z2
16
2 从动齿轮齿数 33
3 端面模数
m
10
4 齿面宽
b
b1?56mmb2?51mmhg?17㎜
5 齿工作高
hg?H1m
h=H2m
6 全齿高
h=18.88㎜
?=22°
7 法向压力角
?
?
8 轴交角
?=90°
d1?160mmd2=330mm
9 节圆直径
d=mz
10 节锥角
?1?arctan
z1 z2?1=25°52′
?2=64°8′
A0=183㎜
?2=90°-?1
11
节锥距
A0=
d1d2=
2sin?12sin?2t=3.1416
12 周节
m
t=31.416㎜
13 齿顶高 ha=hg-h2;h2=5.5m 11.5㎜ 5.5㎜
11
14 齿根高 hf=1.888m-ha
7.38㎜ 13.38㎜
15 径向间隙
c=h-hg c=1.88㎜
16 齿根角
?f?arctanhf A0?f=2°19′
?f=4°11′ ?a1=30°3′ ?a2=66°26′
17 面锥角
?a1??1??f2 ?a2??2??f1 ?f1=?1??f1
?f1=23°34′ ?f2=59°35′
da1=181㎜
18 根锥角
?f2=?2??f2
da1?d1?2ha1cos?1
19 齿顶圆直径
da2=d1?2ha2cos?2
da2=335㎜ Ak1=160㎜
节锥顶点止齿轮外缘
20
距离
Ak1?d2?ha1sin?1 2Ak2=75㎜
s1?t?s2
21
理论弧齿厚
s1=18.82mm
s2?Skm
s2=12.6mm
22 齿侧间隙 B=0.305～0.406
0.32mm
23 螺旋角
? ?=35°
12
5.中点螺旋角?
螺旋角沿齿宽是变化的，轮齿大端的螺旋角最大，轮齿小端螺旋角最小，弧齿锥齿轮副的中点螺旋角是相等的，选?时应考虑它对齿面重合度?，轮齿强度和轴向力大小的影响，?越大，则?也越大，同时啮合的齿越多，传动越平稳，噪声越低，而且轮齿的强度越高，?应不小于1.25，在1.5～2.0时效果最好，但?过大，会导致轴向力增大。汽车主减速器弧齿锥齿轮的平均螺旋角为35°～40°，而商用车选用较小的?值以防止轴向力过大，通常取35°。 6.法向压力角α
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，也可以使齿轮运转平稳，噪音低。对于货车弧齿锥齿轮，α一般选用20°。 7.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，这样可以使主、从动齿轮有分离趋势，防止轮齿卡死而损坏。
3.4 主减速器螺旋锥齿轮的材料选择[1]
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。因此，传动系中的主减速器齿轮是个薄弱环节。主减速器锥齿轮的材料应满足如下的要求：
具有高的弯曲疲劳强度和表面接触疲劳强度，齿面高的硬度以保证有高的耐磨性; 齿轮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;
锻造性能、切削加工性能以及热处理性能良好，热处理后变形小或变形规律易控制; 选择合金材料是，尽量少用含镍、铬的材料，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与差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。在此，齿轮所采用的钢为20CrMnTi.汽车主减速器用的螺旋锥齿轮以及差速器用的直齿锥齿轮，目前都是用渗碳合金钢制造。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。因此，这类材
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料的弯曲强度、表面接触强度和承受冲击的能力均较好。
3.5 主减速器螺旋锥齿轮的强度计算
在完成主减速器齿轮的几何计算之后，应对其强度进行计算，以保证其有足够的强度和寿命以及安全可靠性地工作。汽车驱动桥的齿轮，承受的是交变负荷，其主要损坏形式是疲劳。其表现是齿根疲劳折断和由表面点蚀引起的剥落。在要求使用寿命为20万千米或以上时，其循环次数均以超过材料的耐久疲劳次数。因此，驱动桥齿轮的许用弯曲应力不超过210.9N／mm。见表3.2 汽车驱动桥齿轮的许用应力。
表 3.2汽车驱动桥齿轮的许用应力 N／mm
2主减速器齿轮的许用弯曲应
700 210.9
主减速器齿轮的许用接触应力 差速器齿轮的许用弯曲应力
2800 1750
980 210.9
3.5.1 单位齿长圆周力 按发动机最大转矩计算时
P=
Temax?ig?1000 N／mm （3.4）
d1/2?F式中： ig——变速器传动比，常取一挡传动比，ig=7.64；
d1——主动齿轮分度圆直径,为160。
将各参数代入式（3.4）中，有：
P=1100 N/mm
P≤[P]=1429 N/mm，锥齿轮的表面耐磨性满足要求。 3.5.2 齿轮弯曲强度
锥齿轮轮齿的齿根弯曲应力为：
σw=
2?103?Tj?k0?ks?kmkv?F?Z?m?j2 N/mm2 （3.5）
式中：σw——从动锥齿轮轮齿的齿根弯曲应力，N/mm2；
T——齿轮的计算转矩，Nm；
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k0——过载系数，一般取1； ks——尺寸系数，0.792；
km——齿面载荷分配系数，悬臂式结构，km=1.1； kv——质量系数，取1； F——所计算的齿轮齿面宽； Z——所讨论齿轮齿数；
Jw——齿轮的轮齿弯曲应力综合系数，取主动0.245,从动0.24 [1]；
m——模数。
对于主动锥齿轮： T=2692.5 Nm；
Tjm=2291.57 Nm;
对于从动锥齿轮: T=5371.53 Nm；
Tjm=4571.65 Nm； 将各参数代入式（3.5），有：
主动锥齿轮，σw =213.71MPa；σwm=197.21MPa； 从动锥齿轮，σw =231.71MPa；σwm=181.90 MPa；
根据设计要求主从动锥齿轮的σw≤[σw]=700MPa，σwm≤[σwm]=210.9 Mpa;所以轮齿弯曲强度满足要求。 3.5.3 轮齿接触强度
锥齿轮轮齿的齿面接触应力为：
cpD12Tzk0kskmkf×103 (3.6)
kvbJj式中：σj——锥齿轮轮齿的齿面接触应力，MPa；
D1——锥齿轮大端分度圆直径，mm；主动:160mm; 从动:330mm; b——主、从动锥齿轮齿面宽； kf——齿面品质系数，取1.1；
cp——综合弹性系数，取232.6N1/2/mm； ks——尺寸系数，取1.0；
Jj——齿面接触强度的综合系数，主动取0.245；从动取0.24;
Tz——主动锥齿轮计算转矩: Tz=2692.5 N?m; 从动: Tz=5371.53 N?m; Tz m=2291.57 N?m; Tz m=4571.65N?m;
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