表2-2 载货汽车驱动桥主减速器主动锥齿轮齿数
传动比(z2/z1)
推荐主动锥齿轮最小齿数z1
主动锥齿轮允许范围z1
1.50~1.75
14
12~16
1.75~2.00
13
11~15
2.00~2.50
11
10~13
2.50~3.00
10
9~11
3.00~3.50
10
9~11
3.50~4.00
10
9~11
4.00~4.50
9
8~10
4.5~5.0
8
7~9
5.00~6.00
7
6~8
6.00~7.50
6
5~7
7.50~10.00
5
5~6
参照详见参考文献[1],选择从动锥齿轮齿数。
根据本设计例题传动比,查表2-2可以选择主动锥齿轮齿数为z1 =14,查表6-3可以选择从动锥齿轮齿数为z2 =43,重新计算传动比i0=3.07,可以反算出计算转矩Tc=min[Tce ,Tcs]=1574.91 N·m。
2)从动锥齿轮大端分度圆直径D2和端面模数ms的选择。
对于单级主减速器,D2对驱动桥壳尺寸有影响,D2大将影响桥壳离地间隙;D2小则影响跨置式主动齿轮的前支承座的安装空间和差速器的安装。
D2可根据经验公式初选
(2-10)式中,D2——从动锥齿轮大端分度圆直径(mm);
KD2——直径系数,一般为13.0~16.0;
。
ms由下式计算
(2-11)式中,ms——齿轮端面模数。
同时,ms还应满足
(2-12)式中,——模数系数,取0.3~0.4。最后取(6-8) 、(6-9)计算结果的较小值。
也可以根据主动锥齿轮的计算转矩计算主动锥齿轮大端模数:
(2-13)根据本设计例题各参数,直径系数KD2可取为15.0,从动锥齿轮的计算转矩计算转矩Tc=min[Tce ,Tcs]=1574.91 N·m,则D2=175mm,根据式(2-11)从动锥齿轮端面模数ms=4mm,通过式(2-12)进行验算取较小值并取整为ms≈4mm。同理可得主动锥齿轮:mz=4.5mm,则主动锥齿轮大端分度圆直径D1= mz×z1=63mm。
3)主、从动锥齿轮齿面宽b1和b2
锥齿轮齿面过宽并不能增大齿轮的强度和寿命,反而会导致因锥齿轮轮齿小端齿沟变窄引起的切削刀头顶面宽过窄及刀尖圆角过小。这样,不但减小了齿根圆角半径,加大了应力集中,还降低了刀具的使用寿命。此外,在安装时有位置偏差或由于制造、热处理变形等原因,使齿轮工作时载荷集中于轮齿小端,会引起轮齿小端过早损坏和疲劳损伤。另外,齿面过宽也会引起装配空间的减小。但是齿面过窄,轮齿表面的耐磨性会降低。
从动锥齿轮齿面宽推荐b2不大于其节锥距A2的0.3倍,即b2≤0.3A2,但b2应满足b2≤10ms,一般也推荐b2=0.155D2。对于螺旋锥齿轮,b1一般比b2大10%。
则根据本设计例题各参数,按照齿轮的计算载荷来计算并圆整得:b2=27 mm,b1=30 mm。
4)双曲面齿轮副偏移距E及偏移方向选择
E值过大将使齿面纵向滑动过大,从而引起齿面早期磨损和擦伤;E值过小,则不能发挥双曲面齿轮传动的特点。一般对于轿车和轻型货车E≤0.2D2且E≤40%A2;对于中、重型货车、越野车和大客车,E≤(0.10~0.12) D2。另外,主传动比越大,则E也应越大,但应保证齿轮不发生根切。
双曲面齿轮的偏移可分为上偏移和下偏移两种。由从动齿轮的锥顶向其齿面看去,并使主动齿轮处于右侧,如果主动齿轮在从动齿轮中心线的上方,则为上偏移;在从动齿轮中心线下方,则为下偏移。如果主动齿轮处于左侧,则情况相反。图6-8a、b为主动齿轮轴线下偏移情况,图6-8c、d为主动齿轮轴线上偏移情况。
则根据本设计例题各参数,E≤0.2D2=32mm且E≤40%A2=29.5mm,考虑到载货汽车,尽量取小值,可取为E=0.15D2=30mm,由于采用双曲面齿轮,因此选择主动锥齿轮下偏移,左旋,从动锥齿轮右旋。
图2-6 双曲面齿轮的偏移和螺旋方向
a)、b)主动齿轮轴线下偏移 c)、d)主动齿轮轴线上偏移
5)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,双曲面齿轮副的中点螺旋角是不相等的,而且β1>β2, β1与β2之差称为偏移角ε。
选择β时,应考虑它对齿面重合度εF、轮齿强度和轴向力大小的影响。β越大,则εF也越大,同时啮合的齿数越多,传动就越平稳,噪声越低,而且轮齿的强度越高。一般εF应不小于1.25,在1.5~2.0时效果最好。但是β过大,齿轮上所受的轴向力也会过大。
汽车主减速器弧齿锥齿轮螺旋角或双曲面齿轮副的平均螺旋角一般为35°~40°。轿车选择较大的β值以保证较大的εF,使运转平稳,噪声低;货车选用较小β值以防止轴向力过大,通常取35°。
也可以根据“格里森”制推荐预选主从动锥齿轮螺旋角名义值公式进行预选:
(2-14)螺旋角名义值还需要按照选用的标准刀号进行反算螺旋角,最终得到的螺旋角名义值
与β1之差不超过5°,详见参考文献[1]。 (2-15)其中ε——双曲面齿轮传动偏移角的近似值
(2-16)平均螺旋角
(2-17)双曲面齿轮中点螺旋角具体选取结果,必须经过繁琐计算才能确定,详见后面计算程序计算结果。
6)螺旋方向
从锥齿轮锥顶看,齿形从中心线上