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图3-4 主减速器主动锥齿轮的受力简图
3.4.1 锥齿轮的轴向力和径向力计算 ⑴齿宽中点处的圆周力为：
P=2T/d 3-9
式中：T——作用在该齿轮上的转矩，作用在主减速器主动齿轮上的当量转矩，经计算知T为5100 N.m；dm为该齿轮齿面宽中点的分度圆直径，d1m=84.85mm, d2m=410.71mm；
所以，P1=115940N, P2=118150N ⑵主动锥齿轮的轴向力和径向力
表3-5 螺旋锥齿轮轴向力及径向力
主动齿轮螺旋方向：左 主动齿轮旋转方向旋转方向： 顺时针 轴向力A 主动齿轮 A= 径向力R 主动齿轮 R=P?tan?sin??sin?cos?? cos?从动齿轮 A=P?tan?cos??sin?sin?? cos?从动齿轮 R=P?tan?sin??sin?cos?? cos?
P?tan?cos??sin?sin?? cos?根据表3-5可算出主、从动锥齿轮的轴向力和径向力，即： 主动锥齿轮：A=127.81KN R=41.35KN 从动锥齿轮：A=41.35kN R=127.81kN 3.4.2 锥齿轮轴承的载荷计算与轴承强度校核
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轴承的轴向载荷，就是上述的齿轮轴向力，而轴承的径向载荷则是上述齿轮径向力、圆周力及轴向力这三者所引起的轴向径向支承反力的向量和。当主减速器的齿轮尺寸、支承型式和轴承位置已确定，则可计算出轴承的径向载荷。
图3-5 主减速器轴承的布置尺寸
（a）悬臂式支承的主动锥齿轮；（b）骑马式支承的主动锥齿轮；（c）骑马式支承、单级减
速的从动锥齿轮
（1）悬臂式支承主动锥齿轮的轴承径向载荷
如图3-9 (a)所示，轴承A,B的径向载荷分别为RA，RB
RA=
1a ?pb?2??Rb?0.5Ad1m?2 （3-10）
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RB=
1a?pc?2??Rc?0.5Ad1m?2 （3-11）
式中：P,A,R——见表3-5；d1m为主动锥齿轮齿面宽中点的分度圆直径 （2）骑马式（跨置式）主,从动锥齿轮轴承的径向载荷 如图3-9 (c)所示,轴承C,D的径向载荷分别为RC，RD
1a1RD=
aRC=
?pb?2??Rb?0.5Ad2m?2?pc?2??Rb?0.5Ad2m?2 （3-12） （3-13）
式中：P,A,R——见表3-5；d2m为从动锥齿轮齿面宽中点的分度圆直径； 此重卡的主减速器轴承均采用跨置式,经过计算得主动齿轮径向载荷
为RA =66.55KN, RB =50.85KN;从动齿轮的径向载荷RC =67.07KN, RD =50.22KN。
（3）主减速器轴承的寿命计算
当求出轴承的径向载荷R和轴向载荷A以后，即可按下式求轴承的当量动载荷Q： Q=XR+YA N （3-14） 式中：X——径向系数；Y——轴向系数
对单列圆锥滚子轴承来说，当参数e见轴承手册或产品样本。
额定寿命L：
AA?e时，X=1,Y=0；当?e时，X=0.4，Y值及判断RR?ftC??×106 （3-15） LA=??fQ??p?式中：C——额定动载荷，N；其值查轴承手册；ft——温度系数，取0.95；
fp——载荷系数，取1.2；ε——寿命系数，对滚子轴承取ε=10/3； 在实际计算中，常以工作小时数表示轴承的额定寿命：
?Lh?L （3-16） 60n式中：n——轴承的计算转速，r/min；对于无轮边减速的驱动桥来说，主减速器从动锥齿轮轴承的计算转速
n2=
2.66vam r/min （3-17） rr20
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式中：rr——轮胎滚动半径，m；
Vam——汽车的平均行驶速度，km/h；对于货车取30~35km/h。
主减速器主动齿轮和两级减速的中间轴齿轮的轴承的计算载荷，可根据上式乘以相应的减速比求得。
主动锥齿轮轴承A,B采用双列圆锥滚子轴承，一下为其寿命计算： ①轴承A选用轴承型号为352212E，因 LA=1.9×108；Lh=2.8×103 h
②轴承B选用轴承型号351306E，因 LB=2.9×108；Lh=3.7×103h
从动锥轴承C,D采用单列圆锥滚子的寿命计算： ③轴承C选用32314型号轴承，因=1.6×1012；Lh=1.2×108h ④轴承D选用32314型号轴承，因LD=1.9×1011；Lh=7.2×107h
经校核可得所选轴承满足设计要求。
A?e，X=0.4，Y=1.6 轴承A的额定寿命： RA?e，X=1，Y=0 轴承B的额定寿命： RA?e，所以X=1,Y=0轴承C的额定寿命：LC RA?e，所以X=1,Y=0轴承D的额定寿命： R3.5 主减速器齿轮的材料及热处理
汽车驱动桥主减速器的工作相当繁重，与传动系其他齿轮比较，它具有载荷大、作用时间长、载荷变化多、带冲击等特点。其损坏形式主要有齿板弯曲折断、齿面疲劳点蚀(剥落)、磨损和擦伤等。据此对驱动桥齿轮的材料及热处理应有以下要求：
（1）具有高的弯曲疲劳强度和表面接触疲劳强度以及较好的齿面耐磨性，故齿表面应有高的硬度；
（2）轮齿芯部应有适当的韧性以适应冲击载荷，避免在冲击载荷下轮齿根部折断； （3）钢材的锻造、切削与热处理等加工性能良好，热处理变形小或变形规律性易控制，
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以提高产品质量、减少制造成本并降低废品率；
（4）选择齿轮材料的合金元素时要适应我国的情况。例如，为了节约镍、铬等我国发展了以锰、钒、硼、钛、钼、硅为主的合金结构钢系统。
汽车主减速器和差速器圆锥齿轮与双曲面齿轮目前均用渗碳合金钢制造。常用的钢号有20CrMnTi，22CrMnMo，20CrNiMo，20MnVB和20Mn2TiB。
用渗碳合金钢制造齿轮，经渗碳、淬火、回火后，轮齿表面硬度可高达HRC58～64，而芯部硬度较低，当端面模数m>8时为HRC29~45，当m<8时为HRC32~45。
对于渗碳层深度有如下的规定：当端面模数m≤5时，为0.9~1.3mm；m>5～8时，为1.0~1.4mm；m>8时，为1.2~1.6mm。
由于新齿轮润滑不良，为了防止齿轮在运行初期产生胶合、咬死或擦伤，防止早期磨损，圆锥齿轮与双曲面齿轮副(或仅大齿轮)在热处理及精加工(如磨齿或配对研磨)后均予以厚度为0.005~0.010~0.020mm的磷化处理或镀铜、镀锡。这种表面镀层不应用于补偿零件的公差尺寸，也不能代替润滑。
对齿面进行喷丸处理有可能提高寿命达25%。对于滑动速度高的齿轮，为了提高其耐磨性可进行渗硫处理。渗硫处理时的温度低，故不会引起齿轮变形。渗硫后摩擦系数可显著降低，故即使润滑条件较差，也会防止齿轮咬死、胶合和擦伤等现象产生。
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