☆南华大学机械工程学院毕业设计(论文)☆
I------------齿面接触强度得的综合系数，它反映了共轭齿面的诱导半
径，载荷作用点及其在齿间的分配、有效齿面宽度、应力集中系数及惯性系数的影响等，由相关的图表可查取。 将数据代入公式得：
2342?3604?11425.4?1?1.12753?r???103?3481350.2653604 ?2334.98Nmm2?[?r]?[2800]故，齿轮接触强度符合安全要求，通过验证！
4.主减速器齿轮材料的选择及表面热处理
驱动桥锥齿轮的工作条件是相当繁重的，与传动系的其它齿轮相比，具有载荷大、作用时间长、变化多、有冲击力等特点。它是传动系的薄弱环节。锥齿轮材料应满足以下要求：
（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）轮齿芯应有适当的韧性以适应冲击载荷，避免杂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，尽量少用镍、铬元素的材料，而选用锰、钒、硼、钛、钼、硅等元素的合金钢。
根据以上要求，我们选用20CrMnTi的渗碳合金钢作为驱动桥锥齿轮的材料。 它的优点是表面摁扣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，故材料的弯曲强度、表面接触强度和承受冲击的能力较好。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层较软，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，防止其在运动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。
在齿轮热处理时，考虑到从动齿轮轮齿的使用频率比主动齿轮轮齿要低，为了
第 16 页 共 75 页
☆南华大学机械工程学院毕业设计(论文)☆
均衡零件的使用寿命及经济性，我们可以使从动齿轮的硬度弱小于主动齿轮。主动齿轮齿面硬度在60HRC以上，配对的从动齿轮只需在58—60HRC之间。
5主减速器锥齿轮支承方案及轴承支承力计算
1）.主减速器锥齿轮支承方案
主减速器中必须保证主、从动齿轮具有良好的啮合状况，才能使它们很好的工作。齿轮的正确啮合，除于齿轮的加工质量、装配调整及轴承、主减速器壳体的刚度有关以外，还与齿轮的支承刚度密切相关。 （1）主动锥齿轮的支承
主动锥齿轮的支承形式可分为悬臂式支承和跨臂式支承两种。见图2-1，2-2。
图2-1 主齿轮悬臂式支承示意图
第 17 页 共 75 页
☆南华大学机械工程学院毕业设计(论文)☆
图2-1 主齿轮跨越式支承示意图
悬臂式支承结构的特点是在锥齿轮大端一侧采用较长的轴颈，其上安装两个圆锥滚子轴承。为了减小悬臂长度a和增加两支承间的距离b，以改善支承刚度，应使两轴承圆锥滚子的大端朝外，使作用在齿轮上离开锥顶的轴向力由靠近齿轮的轴承承受，而反向轴承力则由另一轴承承受。为了尽可能的增加支承刚度支承距离b应大于2.5倍的悬臂长度a，且应比齿轮节圆直径的70%还大，另外靠近齿轮的轴径应不小于尺寸a。为了方便拆装，应使靠近齿轮的轴承的轴径比另一轴承的支承轴径大些。靠近齿轮的支承轴承有时也采用圆柱滚子轴承，这时另一轴承必须采用能承受双向轴向力的双列圆锥滚子轴承。支承刚度除了与轴承形式、轴径大小、支承间距离和悬臂长度有关以外，还与轴承与轴及轴承与座孔之间的配合紧度有关。
悬臂式支承结构简单，支承刚度较差，用于传递转矩较小的轿车、轻型货车的单级主减速器及许多双级主减速器中。
跨越式支承得特点是锥齿轮得两端均用轴承支承，这样布置增加了支承刚度，同时又使轴承负荷减小，齿轮啮合条件改善，因此齿轮的承载能力较悬臂式的高。然而因主动齿轮和从动齿轮之间得空间很小，致使主动齿轮小端处的支承座和轴承的尺寸受到限制。增加了主齿轮小端前支承，也给主减速器壳体的铸造及加工带来困难。
在需要传递较大扭矩情况下，悬臂式支承难以满足刚度要求，而壳体中的空
第 18 页 共 75 页
☆南华大学机械工程学院毕业设计(论文)☆
间又允许安装轴承的支承时，才采用跨置式支承。
这里我们设计的轻型乘用车，故只需采用悬臂式支承形式。
（2）从动锥齿轮的支承(图2-3)
图2-3 从动齿轮跨越式支承
从动锥齿轮的支承，其支承刚度与轴承的形式、支承间的距离及轴承之间的分布比例有关。从动锥齿轮多用圆锥滚子轴承支承。为了增加支承刚度，两轴承的圆锥滚子大端应向内，以减小尺寸c+d。为了使从动锥齿轮背面的差速器壳体处有足够的位置设置加强肋以增强支承稳定性，c+d应不小于从动锥齿轮大端分度圆直径的70%。为了使载荷能尽量均匀分配在两轴承上，应尽量使尺寸c等于或大于尺寸d。
从动锥齿轮得支承刚度亦甚重要，可用轴承外侧的螺母予以调节，使轴承具有一定的预紧力,亦有在大锥齿轮的背面装置支承销以及从动锥齿轮与差速器装合后其支承座与桥壳之间有配合尺寸。这些措施是保证从动齿轮的支承具有足够的刚度。
为提高主动齿轮的支承刚度，将小齿轮轴端锁紧螺母旋紧，给轴承一个预紧力。在实践中对轴承的预紧是为了消除安装的原始间隙及磨合期间该间隙的增大。然而过大的预紧力将会降低传动效率，缩短轴承的寿命，还会导致轴承发热而损坏。
第 19 页 共 75 页
☆南华大学机械工程学院毕业设计(论文)☆
通常轴承预紧力的大小是用轴承的摩擦力矩来衡量，即在轴承预紧后测量轴承开始转动时的必要力矩。预紧后轴承摩擦力矩的合理值应根据实验确定。 轴承预紧力的调整，可通过两轴间精选垫片厚度、精选支承套筒宽度、轴承与轴肩之间安装调整垫片等方法进行。上面所述的用精选支承套筒和垫片来调整轴承预紧力的过程中，为得到适当的预紧力，常要反复调整多次。现在我设计采用弹性波形套筒（见图2-4）来调整主减速器主动锥齿轮的轴承预紧力，这是一种调整迅速并保持预紧力在一定范围内的精确有效的方法。弹性波形套是安置在两轴承内圈或轴承与轴肩间，其上又一波纹区或其他容易产生轴向变形的部分，使其最大轴向支承力在较宽的轴向变形幅度里保持较小的范围内，以满足轴承预紧力保持在规定范围内并使调节迅速。
图2-4 弹性波形套结构
波形套使用的材料是冷拔低碳无缝钢管，工作原理是利用低碳钢的塑性变形，即当轴承预紧后，波形套是在超过弹性极限的状态下工作的，如下图所示。若A点为流动点，则零件的工作必须在A点以后。由于利用波形套的塑性变形，因此每拆一次，套的一端就加一薄的垫圈，以使波形套工作时再次处于流动状态。一个新的波形套只能拆装3—4次就会因流动点过分降低而使轴承夹紧力太小而报废，此时必须更换新套，这也是波形套的主要缺点，但好在其成本不高。
第 20 页 共 75 页