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6 主减速器锥齿轮轴承的载荷计算 （1）锥齿轮齿面上的作用力
锥齿轮在工作过程中，相互啮合的齿面上作用有一法向力。该法向力可分解为沿齿轮切向方向的圆周力、沿齿轮轴线方向的轴向力及垂直于齿轮轴线的径向力。
(1) 齿宽中点处的圆周力 齿宽中点处的圆周力为
F＝
2T N (3-14) Dm2式中：T——作用在该齿轮上的转矩，作用在主减速器主动锥齿轮上的当量转矩，
Td=5241 N·ｍ；
Dm2——该齿轮的齿面宽中点处的分度圆直径.
Dm2?D2?bsin?2 （3-15）
按上式主减速器从动锥齿轮齿宽中点处的圆周力
2?4686.4F==31.37 KN
350?55?sin77.12?由F1/F2?cos?1/cos?2可知，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。
图3-7 主动轮齿面的受力图
（2）锥齿轮的轴向力和径向力
如图3-7，主动锥齿轮螺旋方向为左旋，从锥顶看旋转方向为逆时针，FT 为作用在节锥面上的齿面宽中点A处的法向力，在A点处的螺旋方向的法平面内，FT分解成两个相互垂直的力FN和Ff，FN垂直于OA且位于∠OO′A所在的平面，Ff位于以OA
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:载货汽车驱动桥若干部件的设计
为切线的节锥切平面内。Ff在此平面内又可分为沿切线方向的圆周力F和沿节圆母线方向的力Fs。F与Ff之间的夹角为螺旋角?，FT与Ff之间的夹角为法向压力角?，这样就有：
F?FTcos?cos? （3-16） FN?FTsin??Ftan?/cos? （3-17） FS?FTcos?sin??Ftan? （3-18） 于是，作用在主动锥齿轮齿面上的轴向力Faz和径向力FRz分别为 Faz?FNsin??FScos??F?tan?sin??sin?cos?? （3-19） cos?F?tan?cos??sin?sin?? （3-20） cos? FRz?FNcos??FSsin??有式（3-19）可计算Faz?24.52KN 有式（3-20）可计算FRz=8.69KN
式（3-14）～式（3-20）参考《汽车设计》。
（2）主减速器锥齿轮轴承载荷的计算
轴承的轴向载荷就是上述的齿轮的轴向力。但如果采用圆锥滚子轴承作支承时，还应考虑径向力所应起的派生轴向力的影响。而轴承的径向载荷则是上述齿轮的径向力，圆周力及轴向力这三者所引起的轴承径向支承反力的向量和。当主减速器的齿轮尺寸，支承形式和轴承位置已确定，则可计算出轴承的径向载荷。
对于采用骑马式的主动锥齿轮和从动锥齿轮的轴承径向载荷，如图3-8所示
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图3-8 主减速器轴承的布置尺寸及载荷计算公式
根据上式已知Faz?24.52KN，FRz=8.69KN，并由于a?2.5b，c?d,c?d?70ò，所有取
RAX=
a=108mm ，b=43mm，c=130mm，d=115mm
2轴承A的径向力
2?31370(0.108?0.0425)??8690?(0.108?0.0425)24520?0.08???? ???0.1080.1082?0.108????=43.82KN
其轴向力为RA y =24.52KN
?31370?0.0425??8690?0.042524520?0.08???? 轴承B的径向力RBx=? ??0.1080.1082?0.108????22 =13.1KN
轴承B的径向力RBy=0KN 轴承C的径向力RcX=
18500?0.35??31370?0.115???18310?0.115???0.115?0.13? ??0.115?0.132?(0.115?0.13)????22 =15.0KN
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轴承C的轴向力Rcy=18.5KN 轴承D的径向力Rdx=
18500?0.35??31370?0.13???18310?0.13?? ?????0.115?0.13??0.115?0.132?(0.115?0.13)?22 =34.0KN 轴承D的轴向力Rdy=0KN
根据计算得出各轴承所受的载荷，以及所选轴的直径的大小为50mm，所以轴承A，B都采用圆锥滚子轴承，查表得：选择圆柱滚子轴承30210（内径50，外径90）此轴承的额定动载荷Cr为73.2KN，同时满足轴承A，B的要求。
对于从动齿轮的轴承C，D的径向力由计算公式较核，轴承C，D均采用圆柱滚子轴承30212（内径60mm，外径110mm），此轴承的额定动载荷Cr为73.2KN，同时满足轴承C，D的要求。此节计算内容参考了《汽车设计》关于主减速器的有关计算和《机械设计》和《机械设计指导》关于轴承的选择。
7主减速器锥齿轮的材料
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：
a）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。
b）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。 c）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。
d）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。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。
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第四章 差速器设计
汽车在行驶过程中左，右车轮在同一时间内所滚过的路程往往不等。转弯时内、外两侧车轮行程显然不同，外侧车轮滚过的距离大于内侧的车轮；汽车在不平路面上行驶时，由于路面波形不同也会造成两侧车轮滚过的路程不等；即使在平直路面上行驶，由于轮胎气压、轮胎负荷、胎面磨损程度不同以及制造误差等因素的影响，也会引起左、右车轮因滚动半径的不同而使左、右车轮行程不等。如果驱动桥的左、右车轮刚性连接，则行驶时不可避免地会产生驱动轮在路面上的滑移或滑转。这不仅会加剧轮胎的磨损与功率和燃料的消耗，而且可能导致转向和操纵性能恶化。为了防止这些现象的发生，汽车左、右驱动轮间都装有轮间差速器，从而保证了驱动桥两侧车轮在行程不等时具有不同的旋转角速度，满足了汽车行驶运动学要求。
差速器用来在两输出轴间分配转矩，并保证两输出轴有可能以不同的角速度转动。差速器有多种形式，在此设计普通对称式圆锥行星齿轮差速器。
1 对称式圆锥行星齿轮差速器的差速原理
图4-1 差速器差速原理
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