车辆与动力工程学院毕业设计说明书
F2?2T2 （3-21） Dm2 Dm2?D2?b2sin?2 （3-22） 式中：T2——从动齿轮上的转矩；
Dm2——从动齿轮齿面宽中点处的分度圆直径； D2——从动齿轮分度圆直径； b2——齿面宽； ?2 ——从动轮节锥角。 代入得：
F2?2T22?916.29??16.02?103N ?3Dm2114.41?10对于弧齿锥齿轮副，作用在主、从动齿轮上的圆周力是相等的。
二、圆锥齿轮的轴向力与径向力的计算
由以上可知，选取的主动齿轮螺旋方向是左旋，从动齿轮为右旋。则
主动齿轮： ?——法向压力角 ?——中点螺旋角。 ?——节锥角。 F——切向力。 轴向力： Faz?F
?tg?sin??sin?cos??=12.22×103 （3-23）cos?F?tg?cos??sin?sin??=4.32×103 （3-24）
cos?径向力： FRz?从动齿数： ?..?.?..F——同上 轴向力： Fac?F?tg?sin??sin?cos??=-9.61×103 （3-25） cos?F?tg?cos??sin?sin??=8.70×103 （3-26） cos?径向力： FRc?
以上计算中，公式中的节锥角?，算小齿轮时用面锥角代替，算大齿轮使用根锥角代替。
21
车辆与动力工程学院毕业设计说明书
A
a b D2
C
D B
c
d
图3-2 单机主减速器轴承布置尺寸
三、锥齿轮轴承载荷
当锥齿轮齿面上所受的圆周力、轴向力和径向力计算确定后，根据主减速器齿轮轴承的布置尺寸，即可求出轴承所受的载荷。图3-2为单级主减速器悬臂式支撑的尺寸布置图，各轴承载荷计算如下 轴承A：
?F?a?b???FRz?a?b?FazDm1?4径向力：? ?????=5.534?10 （3-27）
aa2a????4轴向力：Faz?5.401 ?1022 轴承B：
?Fb??FRzbFazDm1?4?径向力：?????=5.0955?10 （3-28)
2a??a??a轴向力：零。
轴承C：
22FacDm2??Fd??FRcd径向力：?=6.9655?104 （3-29）????????c?d??c?d2?c?d??轴向力：Fac?3.407×103
轴承D：
22 22
车辆与动力工程学院毕业设计说明书
2?FacDm?Fc??FRcc2径向力：?=6.738?104 （3-30）???????c?d???c?d2?c?d??2轴向力：零。
§3.4 齿轮材料的选择
汽车驱动桥锥齿轮的工作条件是相当恶劣的，与传动系其它齿轮比较，具有载荷大、作用时间长、变化多、有冲击等特点，是传动系中的薄弱环节。驱动桥齿轮材料应满足如下要求：
1、具有高的弯曲疲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、可加工性及热处理性能良好，热处理后变形小或变形规律易控制；
4、选择齿轮材料时，尽量少用含镍、铬元素的材料，而是选用含锰、钒、硼、钛等元素的合金钢。
汽车主减速器与差速器齿轮基本上都是用渗碳合金钢制造。我国目前用于制造主减速器锥齿轮的合金钢是：20CrMnTi、22CrNiMo和16SiMn2WmoV。为了减少镍铬元素的消耗，近年来我国采用新材料20MnVB和20MnTiB作为驱动桥的齿轮材料。
渗碳合金钢的优点是表面可得到含碳量很高的硬化层，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，这种材料的弯曲强度，表面接触强度和承受冲击的能力较好。
为改善新齿轮的磨合，防止其在运行初期出现早期磨损、擦伤、胶合或咬死，锥齿轮在热处理及精加工后，均作厚度为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，可提高轮齿寿命的25%。对于滑动速度高的齿轮可渗硫处理，以提高其耐磨性。渗硫后摩擦系数可显著降低，这样即使润滑条件较差，也能防止齿面擦伤，咬死和胶合。
23
车辆与动力工程学院毕业设计说明书
第四章 差速器设计
§4.1差速器原理
差速器由行星齿轮、行星齿轮轴、半轴齿轮、差速器壳体组成。如下图所示。
1、2-半轴齿轮 3-差速器壳 4-行星齿轮 5-行星齿轮轴 6-主减速器从动齿轮
A、B分别为两半轴齿轮与行星齿轮啮合点，C为行星齿轮回转中心，它们到差速器轴线的距离相等，当行星齿轮随差速器转动时，三点圆周速度相等，此时差速器不起作用，而半轴角速度与差速器壳体的角速度相等。当行星齿轮绕行星齿轮轴以角速度?自转时，A、B两点的线速度为
?1r??0r??cr?2r??0r??cr
两式相加有?1??2?2?0
即左、右两半轴齿轮转速之和总是等于差速器壳体转速的２倍。 在齿轮差速器中，由主减速器传来的转矩M0，经差速器壳、行星齿轮轴和行星齿轮传给半轴齿轮。行星齿轮相当于一个等臂杠杆，而两半轴齿轮的半径相等。因此，当行星齿轮无自转时，总是将转矩M0平均分配给左、右两半轴齿轮，即M1＝M2＝M0/2。
如果行星齿轮自转，设?1>?2,设行星齿轮所受摩擦力距Mr与其转向相反，此力矩使转速快的半轴转矩M1减小，使转速慢的半轴转矩M2增大。因此，当左、右驱动轮存在转速差时， M1?1?M0?Mr? （4-1） 2 24
车辆与动力工程学院毕业设计说明书
M2?1?M0?Mr? （4-2） 2左、右车轮上的转矩之差等于差速器内的摩擦力矩Mr。 差速器性能常以锁紧系数K表示
K?M2?M1Mr ?M0M0差速器内摩擦力矩Mr与其输出转矩M0之比第一位差速器锁紧系数K，快慢半轴的转矩之比M2/M1定义为转矩比，以Kb表示
Kb?M2/M1?1?K 1?K目前广泛使用的对称式锥齿轮差速器的内摩擦力矩很小，其锁紧系数
K?0.05?0.15，转矩比Kb?1.1?1.4。可以认为，无论两半轴转速是否相等，
差速器都可将传动转矩平均分配到左、右两半轴上。
§4.2差速器的形式
齿轮式差速器分为圆锥齿轮式和圆柱齿轮式两大类，其中两半轴齿轮直径相等的称为对称式差速器，直径不相等的称为不对称式差速器。不对称式差速器只用在具有高越野性能汽车的各驱动桥之间，使驱动桥间扭矩的分配与该桥上锁受载荷成正比。同一驱动桥上左、右驱动轮之间的差速器都为对称式，其中对称式圆锥齿轮差速器结构简单、效率高等优点，且其工作性能可满足一般要求，目前正被广泛应用。
对称式圆锥齿轮差速器，常以锁紧系数表征差速器性能。 K?M2?M1Mr （4-3） ?M0M0又M1?M2?M0、M1?则
11?M0?Mr?、M2??M0?Mr? 22
M21?K （4-4） ?M11?K锁紧系数K取决于内摩擦力矩Mr,一般K=0.05～ 0.15。
25