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图1.4
1.5.3 被动齿CATIA建模
图1.5
1.6 主减速器弧齿锥齿轮与准双曲面齿轮强度计算及材料选择 1.6.1 单位齿长上的圆周力
在汽车工业的实践中，主减速器齿轮的表面耐磨性常常用轮齿上单位齿长的圆周P来估算：
2?Tceigp??103,DF1
(1.13)
式中 Tce—主动锥齿轮的计算载荷，N.m； D1—主动锥齿轮分度圆直径，mm；
, F—主动锥齿轮的齿面宽，mm。
许用单位齿长的圆周力见下表。在现代汽车设计中，由于材质和加工工艺的提高，单位齿长上的圆周力有时高出表中所列数值20％—25％。
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表1.2 单位齿长的圆周力 汽车类别 按发动机最大转矩计算时/N?mm 一挡 直接挡 按驱动轮打滑轮胎与地面的转矩计算时附着系数 /N?mm 轿车 货车 大客车 牵引车
P1?2?1125?6.32?103?1282N/M?1429N/M126?88 2?1125?1P2??103?202.9N/M?250N/M126?88
?1?1893 1429 982 536 321 250 214 250 893 1429 0.85 0.85 0.85 0.85 因为:主动P=1282N.m，而许用应力为1429N.m； 被动P=202.9N.m，而许用应力为250N.m；所以合格。 1.6.2 轮齿抗弯强度计算
准双曲面卤轮轮齿(包括主、从动齿轮)的弯曲应力可以用以下表达式：
?1?1 (1.14)
?w?2TK0KSKm?103KvmsbDJ
?w—弯曲应力，N／mm2；
T—所讨论的齿轮上的计算转矩，N.m；对于从动齿轮按Tce和Tcs的较小者及Tcf计算，对于主动齿轮，需将计算转矩换到主动齿轮上；
ms—端面模数，mm；
b—所讨论的齿轮的齿面宽，mm； D—该齿轮大端分度圆直径，mm；
Ko—齿根抗弯强度和齿面接触强度的过载系数，对于汽车，取1；
Ks—齿根抗弯强度和齿面接触强度的尺寸系数，它反映了材料性质的不均匀性。与齿
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轮尺寸及热处理等因素有关，当取Ks ＝0.5；本次计算
msms>1.6 mm时，Ks＝(M s／25.4)
0.25．当
ms<1.6 mm时，
=15.552，故Ks=0.88；
Kv—质量系数，它与齿轮精度(齿形误差、周节误差、齿圈径向跳动)及齿轮分度圆上的切线速度对齿间载荷的影响有关，接触好、周节及同轴度精确的情况下，取Kv＝1； J—所讨论齿轮的轮齿弯曲应力的综合系数(几何系数)，其数值按有关图表查取，本次计算J=0.271。
对于汽车主减速器齿轮，不应超过材料强度极限的75％,汽车主减速器齿轮承受的是交变载荷，主要的损坏形式是疲劳，其表现是齿根疲劳折断和齿面点蚀引起的剥落。当要求汽车行驶20万公里以上时，齿轮的应力循环次数已经超过了材料的耐久疲劳次数，所以，按Tcf计算的弯曲应力不应超过材料的疲劳极限。 1、主动齿轮齿抗弯强度计算 当T=min[Tce，Tcs] 时：
31102?26299.?9?10.?8?8???322.4M4pa?w1?88?12?61?44.?110.?2590%
70M0pa
查表得[
?w]=700Mpa,故计算合格。
当T=Tcf时：
38102?1278?9?10.?8???14M1pa?210Mpaw1?88?14?12?64.?110.25
查表得[
?w]=210Mpa,故计算合格。
2、被动齿轮齿抗弯强度计算 当T=min[Tce，Tcs] 时，计算被动齿轮：
31102?26299.?9?10.?8?8???354Mpa?700Mpa81?40.?2590% w1?80?51?
查表得[
?w]=700Mpa,故计算合格。
当T=Tcf时，计算被动齿轮：
38102?1278?9?10.?8???155Mpa?210Mpaw1?80?14?51?80.25
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查表得[
?w]=210Mpa,故计算合格。
1.6.3 轮齿接触强度计算
准双曲面齿轮轮齿的齿面接触应力为：
?j?
CpD12TpK0KsKmKfKVbJ?103 (1.15)
2?j—齿面接触应力，N／mm；
Tp—主动齿轮计算转矩，N.m；
Ks—尺寸系数，它考虑了齿轮的尺寸对淬透性的影响，在缺乏经验的情况下,可取尺Ks＝1；
Kf—表面品质系数，它取决于齿面最后加工的性质(如铣齿，研齿，磨齿等)及表面覆盖层的性质(如镀铜，磷化处理等)。一般情况下，对于制造精确的齿轮可取Kf =1。 Ko，Km，Kv—见上式说明；
b—齿面宽，取齿轮副中的较小值，(一般为大齿轮齿面宽)； Dl—主动齿轮分度圆直径，mm； Cp—综合弹性系数，钢对钢的齿轮为234N
1/2/mm；
J—齿面接触强度的综合系数，其数值按有关图表查取, 本次计算J=0.16。 1、主动齿轮轮齿接触强度计算
当T=min[Tce，Tcs] 时，计算主动齿轮：
26299.9?7110N?m4.11?90% ??2342?7110?1?0.88?1?1?103?1750Mpa?2500Mpaj1261?88?0.16
TZ1?查表得[
?j]=2800Mpa,故计算合格。
当T=Tcf时，计算主动齿轮：
TZ2?12789?3457.4N?m4.11?90% 1261?88?0.163??2342?3457.4?1?0.88?1?10?1220.88Mpa?1750Mpaj
查表得[
?j]=1750Mpa,故计算合格。
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