汽车主减速器锥齿轮设计计算.docx
《汽车主减速器锥齿轮设计计算.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车主减速器锥齿轮设计计算.docx（37页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
汽车主减速器锥齿轮设计计算
4.2.1主动弧齿锥齿轮组合强度计算
对弧齿锥齿轮进行静力分析计算[4]，具体计算过程如下：
已知几何参数：
法向压力角：
n=20°
中点螺旋角：
m=35°
齿数：
z主=20z从=48
齿数比：
u=2.4
大端模数：
me=8.9167㎜
齿顶高：
ha主=10.453㎜
ha从=4.705㎜
名称
代号
计算公式
说明
主动齿轮
大端分度
d
主
d
主
mez
8.916720178.334
㎜
主
圆直径
分锥角
δ
主
arctan（z主/z从）22.61986°
锥距
R
R
d
主
/2sin
主
178.334/2sin22.61986
㎜
231.8342
齿宽
b
b
70㎜
中点模数
mm
mm
me（1
0.5
R）8.9176（1
0.50.3）
7.579195㎜
中点法向
mnm
mnm
mmcosm
7.579195
cos35
㎜
模数
正交（∑=90°）锥齿轮齿根弯曲应力计算公式
FtKAKvKFYX
F
bmtJ
名称符号计算说明
作用于大
端分度圆
上的切向
力
使用系数
动载系数
齿向载荷
分布系数
尺寸系数
齿宽
大端端面
模数
几何系数
计算的齿
根弯曲应
力
已知转矩：
T主
15000Nm
公式
2000
T主
2000
15000
5.11-2
Ft
168223.6702N
d主
178.334
已知转矩：
T主
7500Nm
Ft
Ft
2000
T主
2000
7500
N
d主
178.334
84111.8351
已知转矩：
T主
6000Nm
Ft
2000
T主
2000
6000
67289.48808N
d主
178.334
KA
KA=1
查表
5.9-1
KV
KV=1
P5-119
说明
KF
KF
1.1
查图
5.11-1
YX
YX
0.76
查图
5.11-3
b
b
70㎜
mt
mt
8.9167
J主
0.2991
查图
J
J从
0.2893
5.11-4
转矩：
T主
15000Nm时
P5-124
F
168223.6702
1
1
1.1
0.76
中
F主
70
8.9167
0.2991
753.3118Mpa
式5.11-3
168223.6702
1
1
1.1
0.76
Mpa
F从
70
8.9167
0.2893
778.83014
齿轮的弯
曲许用应
力[5]
转矩：
T主
7500Nm
时
84111.8351
1
1
1.1
0.76
Mpa
F主
70
8.9167
376.6559
0.2991
84111.8351
1
1
1.1
0.76
F从
70
8.9167
389.4151Mpa
0.2893
转矩：
T主
6000Nm
时
67289.488081
1
1.1
0.76
F主
70
8.9167
301.3248Mpa
0.2991
67289.488081
1
1.1
0.76
F从
70
8.9167
311.5322Mpa
0.2893
F
KN
FE
S
其中：
1.KN寿命系数（弯曲疲劳寿命系数查图10-18
KN1.15）
2.FE轮齿的疲劳极限，图纸上给的齿轮表面硬度
F
为HRC58~64
弯曲疲劳极限值用
FE代入,查图
10-20（d）得，
FE=1050Mpa
3.
S疲劳强度安全系数一般取
1.25~1.5,因此取
S
1.3
参考《机
械设计
第八版》
高等教育出版社，P205
所以，
1.15
1050
928.85MPa
1.3
比较计算结果：
取F计算值大者比较
弯曲强
输入1.5104Nm：
度满足
计算弯曲应力778.8Mpa
许用弯曲应力928.8Mpa
设计要
求
弯曲强度
输入7500Nm：
计算弯曲应力389.4Mpa许用弯曲应力928.8Mpa满足设计要求
弯曲强度
输入6000Nm：
计算弯曲应力311.5Mpa许用弯曲应力928.8Mpa满足设计
要求
齿面接触应力计算公式：
3
ZE
1.5FtmaxKAKvKHZXZR
H
bd主I
弹性系数
ZE
一对钢制齿轮：
ZE189.8N/mm2
转矩：
T主
15000Nm时
Ftmax
168223.6702N
主动轮运
Ftmax
转矩：
T主
7500Nm时
转中最大
切向力
Ftmax
84111.8351
转矩：
T主
6000Nm时
Ftmax
67289.48808
使用系数
KA
KA
1
锥齿轮动
KV
KV
1
载系数
齿向载荷
KH
KH
1
分布系数
有效齿宽
b
b70㎜
Ft主
Ftmax
见P5-125说
明
一般取
FtmaxFt主
见表5.9-1
见P5-119
说明
查表5.11-1
主动轮大
端分度圆
d主
d主
178.334㎜
直径
见P5-125
尺寸系数
ZX
ZX
1
说明
表面状况
见P5-125
ZR
ZR
1
系数
几何系数I
I
0.117
查图5.11-12
转矩：
T主
15000Nm时
计算齿面
接触应力
齿轮的许
用接触应
力[5]
1.5168223.67021111
H189.8
70178.3340.117
2494.746163MPa
转矩：
T主
7500Nm时
H
1.5
84111.8351
1
1
1
1
H189.8
70178.3340.117
1764.051929MPa
转矩：
T主
6000Nm时
1.567289.488081111
H189.8
70178.3340.117
1577.816246MPa
H
KNlim
参考《机械
S
设计第八
其中：
版》高等教
1.KN寿命系数（弯曲疲劳寿命系数查图
10-18
育出版社，
KN
1.15）
P205
2.
lim轮齿的疲劳极限，接触疲劳极限值用
Hlim
H代入,图纸上给的齿轮表面硬度为HRC58~64查
图10-21（e）得，lim=1650Mpa
3.S疲劳强度安全系数对接触疲劳强度计算，
一般去SSH1
1.151650
所以，1897.5MPa
1
比较计算结果
取接触应力H较大者比较
计算接触应力
2494.75Mpa>许用接触应力
接触强度不
输入1.5104Nm：
满足设计要
1897.5Mpa
求
输入7500Nm：
计算接触应力
1764.05Mpa
许用接触应力
接触强度满
1897.5Mpa
足设计要求
输入6000Nm：
计算接触应力
1577.82Mpa
许用接触应力
接触强度满
1897.5Mpa
足设计要求
主动弧齿锥齿轮组合在不同输入扭矩下的数据对比
计算结果
齿根弯曲应力（Mpa）
齿面接触应力（Mpa）
输入扭矩/Nm
主动弧齿
从动弧齿
1.5104
F主=753.3118
F从=778.8301
H=2494.7462
7500
F主=376.6559
F从=389.4151
H=1764.0519
6000
F主=301.3248
F从=311.5322
H=1577.8162
4.2.2直齿锥齿轮组合强度计算
对直齿锥齿轮进行静力分析计算[4]，具体计算过程如下：
已知几何参数：
法向压力角：
n
27.5
齿数：
z行9
z半14
大端模数：
me
9.616㎜
说明：
因为行星齿轮在差速器的工作中经常起等臂推力杆的作用，只有左、右启动
车轮有转速差速时行星齿轮和半轴齿轮之间才有相对滚动。
差速器齿轮主要进行弯
曲强度计算，而对于疲劳寿命则不予考虑。
名称代号计算说明
大端分度圆直
de行de行mez行9.616986.544㎜
径
分锥角
行
行
arctanz行
arctan
9
32.7352o
z半
14
外锥距
R
Re
de行/2sin
行
80.0211㎜
e
齿宽
b
b
24.0063㎜
中点分度圆直
dm行
dm行
de行（10.5
R）73.5624㎜
径
Temax1.5104Nm
输入转矩
Temax
Temax=7500Nm
Temax=6000Nm
传动比
iTL
iTL
2.4
超载系数
K0
对于一般载货汽车、矿用汽车取K01
汽车差速器齿轮的弯曲应力为：
2103TK0KSKm
wKvFz2m2J
输入转矩为1.5104Nm时：
Tje
Temax
iTL
K0
T/n
=1.5
104
2.4
1
0.9/1=32400Nm
输入转矩为7500Nm时：
计算转矩
Tj
K0T/n
TjeTemaxiTL
=75002.41
0.9/1=16200Nm
输入转矩为6000Nm时：
TjeTemaxiTLK0T/n
=60002.410.9/1=12960Nm
差速器一个行星输入转矩为1.5104Nm，
T
齿轮给予一个半
此处的n为
驱动桥的
数目，n=1，
T为传动
部分的效率取0.9
n是差速器
行星齿轮
轴齿轮的转矩
Tj
0.6
T
4860Nm
n
Tj
0.6
输入转矩为7500Nm，T
2430Nm
n
Tj
0.6
输入转矩为6000Nm，T
1944Nm
n
和齿轮尺寸及热处理等有关
尺寸系数
Ks
4
4
m
9.616
Ks
0.7844
25.4
25.4
载荷分布系数
KmKm1.15
对于汽车驱动桥齿轮，当轮齿接触良好、周节
质量系数KV
及径向跳动精度高时，可取KV1
计算齿轮的齿面
F
F
29㎜
宽
计算弯曲应力用
J行
0.226
J半
0.216
J
的综合系数
输入转矩为1.5
104
Nm，
W行
2103TK0KsKm
1033.437Mpa
KFz半m2J行
V
W半
2103TK0KsKm
1081.281Mpa
汽车差速器齿轮
KVFz半m2J半
W
的弯曲应力
输入转矩为7500Nm，
W行
2103TK0KsKm
516.719Mpa
KFz半m2J行
V
W半
2103TK0KsKm
540.641Mpa
KVFz半m2J半
数目，n=4
端面模数
m1.6时
用此公式
由齿轮手
册查得
齿轮的弯曲许用应力
输入转矩为6000Nm，
2103TK0KsKm
413.375Mpa
W行
2
KVFz半mJ行
W半
2103TK0KsKm
423.513Mpa
KVFz半m2J半
F
KNFE
参考《机械
S
设计第八
1.KN寿命系数（弯曲疲劳寿命系数查图10-18
版》高等教
KN
1.15）
育出版社，
2.
FE轮齿的疲劳极限，弯曲疲劳极限值用
P205
FFE代入，图纸上给的齿轮表面硬度为
HRC58~64查图10-20（d）得，FE=1050Mpa
3.S疲劳强度安全系数一般取1.25~1.5因
此取S
1.3
所以，
1.15
1050
928.85MPa
1.3
比较计算结果
取计算的弯曲应力
W最大值比较
输入转矩为1.5
计算弯曲应力1081.28Mpa>许用弯曲应力928.85Mpa
弯曲强度
×104Nm，
不合格
输入转矩为
计算弯曲应力
540.64Mpa
<
许用弯曲应力
弯曲强度
7500Nm，
928.85Mpa
合格
输入转矩为
计算弯曲应力
423.51Mpa
<
许用弯曲应力
弯曲强度
6000Nm，
928.85Mpa
合格
直齿锥齿轮组合在不同输入扭矩下的数据对比
计算结果齿根弯曲应力（Mpa）
输入扭矩/Nm行星齿轮半轴齿轮
1.51041033.4371081.281
7500
516.719
540.641
6000
413.375
423.513
升级会员 