辽宁工程技术大学毕业设计（论文）
?T—上述传动部分的效率，取?T=0.9；
G2— 汽车满载时一个驱动桥给水平地面的最大负荷。G2=46746N；
?LB、iLB —分别为有所计算的主减速器从动齿轮到驱动轮之间的传动效率和减速
LB比，??LB=0.9、i=6；
GG—主减速锥齿轮间的传动效率，计算时对于弧齿锥齿轮副，?取95%,对于双曲
面
齿轮副，当i0>6时，?G取85%,当i0<6时，?G取90%。此处?G=95%。 其余参数以上已确定。 4)锥齿轮主要参数的选择
主减速器锥齿轮的主要参数有主、从东锥齿轮数z1和z2、从动锥齿轮大端分度圆直径D2端面模数ms、主从动锥齿轮齿面宽b1和b2、中点螺旋角?、法向压力角?等。 (1)主、从动锥齿轮齿数z1和z2
选择主、从动锥齿轮齿数时应考虑如下因素： a)为了磨合均匀， z1、z2 之间应避免公约数。
b)为了得到理想的吃面重合度和高的轮齿弯曲度，主、从动齿轮齿数和应不少于40。 c)为了啮合平稳、噪声小和具有高的疲劳强度，对于乘用车 ，z1一般不少于9；对于 商用车，z1一般不少于6。
d)主传动比i0较大时，i0尽量取得小些，以便得到满意的离地间隙。 e)对于不同的主传动比，z1和z2应该适宜的搭配。
查阅资料，经方案论证，主减速器的传动比为3，初定主动齿轮齿数z1=13，从动齿轮齿数z2=45。
(2)主、从动锥齿轮齿形参数计算
D2可根据经验公式初选， 从动锥齿轮大端分度圆直径，即
D2?Kd23Tc (2-5)
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Kd2—直径系数，一般为13.0 ～15.3；
Tc— 从动锥齿轮的计算转矩（N?M），Tc=min（Tje、Tj?）；
代入（2-5） D2??13~16?314572?317~390mm 初选D2=380mm。 则齿轮的模数为
ms?D2/z2?380/45?8.44mm (2-6) 取
ms?8mm2
所以选从动锥齿轮大端分度圆为 D根据 校核
ms?8mm=360mm。
(2-7)
ms?Km3Tc选取的是否合适，其中Km=(0.3～0.4)
此时 ms=7.327～9.77mm ，所以满足校核。 (3)中点螺旋角β
螺旋角沿齿宽是变化的，轮齿大端的螺旋角最大，轮齿小端的螺旋角最小。弧齿锥齿轮副的中点螺旋角是相等的双曲面齿轮副的中心点螺旋角是不相等的。汽车主减速器弧齿锥齿轮螺旋角的平均螺旋角一般为35°～40°。乘用车选用较大的β值以保证较大的?F,使运转平稳，噪声低；商用车选用较小的β值以保证较大的?F，使运转平稳，噪音低。取?=35°。 (4)法向压力角?
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。也但对于小尺寸的齿轮，压力角大易使齿顶变尖及刀尖宽度过小，并使齿轮端面重合度下降。为使齿轮运转平稳，噪音低。对于货车弧齿锥齿轮，?一般选用2030。 (5) 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
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离趋势，防止轮齿卡死而损坏[6][8]。
按照文献中的设计计算方法进行设计和计算，结果见表3-1。(单位：mm)
表3-1主、从动锥齿轮参数
Tab.3-1The parameters of driving and driven bevel gear
参 数
分度圆直径 齿顶高
符 号 D=mz
**ha?ha?m
主动锥齿轮 从动锥齿轮
104 8
360 8 10 366 354
0''' 齿根高 齿顶圆直径 齿根圆直径 齿根角
hf?1.25m 10 122 84.79
dan?dn?2hacos?ndfn?dn?2hfcos?n?f?arctanhfR
3316
16636
0''' 分锥角
?z1??n?arctan??z???2?
735354
0''' 顶锥角 根锥角 锥距
?an??n??f?fn??n??f
19224 131037
0'''0''' 764955 705725
0'''0'''2mz12?z2R?2
187.36 12.56 75
12.56 70
分度圆齿厚 齿宽 螺旋方向 螺旋方向
s??m/2
B=0.155d2
主动齿轮为左旋，从动齿轮为右旋，两齿轮轴向力有相互斥离趋势 向齿轮背面看去，通常主动齿轮为顺时针，从动齿轮为逆时针
2.4 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：
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1)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。 2)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。
3)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。
4)选择合金材料是，尽量少用含镍、铬呀的材料，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等[23]。
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，这类材料的弯曲强度、表面接触强度和承受冲击的能力均较好。由于钢本身有较低的含碳量，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较高，表面硬化层以下的基底较软，在承受很大压力时可能产生塑性变形，如果渗碳层与芯部的含碳量相差过多，便会引起表面硬化层的剥落。
为改善新齿轮的磨合，防止其在余兴初期出现早期的磨损、擦伤、胶合或咬死，锥齿轮在热处理以及精加工后，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。对于滑动速度高的齿轮，可进行渗硫处理以提高耐磨性。渗硫后摩擦因数可显著降低，这样即使润滑条件较差，也能是防止齿轮面擦伤、咬死和胶合。
2.5 主减速器锥齿轮的强度计算
2.5.1 单位齿长圆周力
按发动机最大转矩计算时
2?Temax?i0?1032?1766?2.46?103p???990N/mmd?F13?9?7511 (2-8) 式中：
ig—变速器传动比，常取一挡传动比，ig=2.46；
D1—主动锥齿轮中点分度圆直径mm；D1=117mm； F1— 从动齿轮的齿面宽，mm； 其它符号同前。
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按驱动轮打滑的转矩计算
2G2???rr?1032?47700?9.8?0.85?0.874?103p???1369N/mmd?F70?360?3.727?6?0.922 按照文献[2]，P≤[P]=1429 N/mm，锥齿轮的表面耐磨性满足要求。
2.5.2 齿轮弯曲强度
锥齿轮轮齿的齿根弯曲应力为：
?w?式中：
σw—锥齿轮轮齿的齿根弯曲应力，MPa；
2Tk0kskm×103 (2-9)
kvmsFDJwT—齿轮的计算转矩，Nm； k0—过载系数，一般取1；
ks—尺寸系数，ms>1.6mm,则Ks??ms/25.4?0.25?0.779；
km—齿面载荷分配系数，跨置式结构，km=1； kv—质量系数，取1；
F—所计算的齿轮齿面宽；F1=75mm,F2=70mm； D—所讨论齿轮大端分度圆直径；D=360mm； Jw—齿轮的轮齿弯曲应力综合系数，取0.345； 对于从动齿轮：Tc=min（Tje、Tj?）=14572N?m和TTc=Tz=3519N?m
cf=4953N?m，对于主动齿轮，
将各参数代入式（2-9），有：
主动锥齿轮， 从动锥齿轮，
?w1??w2?2?1457?2?10.7?7931.1?10?35M9Pa1?8?70?36?00.345 2?495?3?10.7?791.31?10?12M2Pa1?8?70?36?00.345
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