差速器（中轴、后轴）锻造锥齿轮的技术讨论

woodee

搞了8年的差速器锥齿轮锻造技术服务，有些问题需要跟同行探讨。  

先看看目前经改进能达到的水平：  
   
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下来有时间，会对一些设计图纸经常出现的问题，逐一讨论。望同好者积极参与。  
  

jxgzlyh

准备好学习。那个测音的是叫什么，我正准备想买一个，用手机测噪音好像不太准确。手上刚好有一套国外的样品，也看了下接触区，跟楼主的接触比较类似

DD99

从接触印痕来看还是挺好的。我们也是采用精锻的多，并且也是能锻则必锻的。跳动控制在0.05左右好像也是这样子，再提高就很难了。
就其差速齿轮的工作转速来说应该不高的，车走直线时行星齿基本是不自转的。试验测试噪声时转速比使用时高出很多，所以所测噪声也是有裕度的。不知楼主计算过这种情况没有，就是假如车辆以60到80码的速度行驶时，如果方向偏离15度（或者多少度）时差速有多大行星轮的自转速度有多少呢。还有如果车辆原地360度转弯看上去差速最大，但因速度低此时的噪声可能还不是最大的。哪种情况最要考虑的呢？
从您的视频上看齿轮的齿好像比较高，这些齿轮标准上都是推荐的齿顶高系数为0.8的，您具体计算的是多少可以介绍下吗？对精锻齿越高越困难的。

yzgys

woodee

DD99 发表于 2023-12-15 13:10
从接触印痕来看还是挺好的。我们也是采用精锻的多，并且也是能锻则必锻的。跳动控制在0.05左右好像也是这样 ...

是的，清华大学车辆工程系教材、以及哈工大的学生毕业论文，都能看到他们把齿高系数定为0.8。  

从教材的计算公式推演，能够看出是沿袭了欧美汽车先行国家的经验公式，而这些经验公式，是以早期刨齿机加工锥齿轮为基础的。
刨齿机加工锥齿轮，不存在齿顶倒圆问题；而锻造锥齿轮，齿顶必出倒圆，哪怕你把模腔弄成尖角的。  
  
下面一个常见实例，9:14，M=8的差速器直齿轮副。  
当h*=0.8，齿顶不做倒圆：  
  
工作点重合度为1.0459，两齿交替时的啮合情况：  
  
  
当h*=0.8，齿顶做倒圆R1.25：  
  
工作点重合度为0.9322，两齿交替时的啮合情况：  
  
明显发生非齿面接触，接触强度大大降低。  
   
当h*加大到0.87，齿顶仍做倒圆R1.25：  
   
工作点重合度为1.0232，两齿交替时的啮合情况：  
  
  
这说明齿高系数取0.8，对于锻造锥齿轮是不够的，必须适当加大。否则会出现齿顶倒圆面传递扭力，接触强度大大降低，易发生损坏情况。  
   
其实对差速器锥齿轮副，由于工作时相对转速很低，啮合噪音不是主要考虑因素。反而是齿高系数不够、或齿顶没有锻造饱满，用啮合噪音大能够检查出来，才是上滚动机的意义所在。  
  

woodee

jxgzlyh 发表于 2023-12-15 09:00
准备好学习。那个测音的是叫什么，我正准备想买一个，用手机测噪音好像不太准确。手上刚好有一套国外的样品 ...

噪音计声级计，网上很容易搜到。  

从您图片看，出现有的齿左右齿面印痕高低错落，这是齿面与中心轴孔发生偏斜、以及滚动机两轴线不在同一平面造成的。  

woodee

锥齿轮侧隙  

  
各国标准侧隙的定义是明确的，如国标：  
  
一般所谓侧隙，是指法向侧隙，其数值为齿宽中部周隙乘以压力角余弦（Jn=Jt*cosAn）。   
就是说，当两齿轮处于理论安装位置时，侧隙应该已经存在。
  
然而，在有些企业的设计、制造和检测中，特别是在有些车桥主机厂的检测中，存在一个概念：锥齿轮副先不带侧隙，两齿轮向后移动一段距离，产生了侧隙。  
对于8级精度的锻造锥齿轮，这种方法是可行的。
但需要留意：两齿轮向后退一定距离后，重合度随之减小；距离过大，重合度会小于1。  
比如5楼的例子，当我们事先以0侧隙设计和制造，在装配时，大轮后移0.3、小轮后移0.2来定安装距，固然可以得到0.3的侧隙，但重合度由1.0232降至1.0005。  
工作点重合度为1.0005，两齿交替时的啮合情况：  

   
还有广泛使用的“轴向侧隙”的概念，为避免误解，还是改称为“轴向窜量”比较合适。  
  

woodee

woodee 发表于 2023-12-17 23:02
锥齿轮侧隙  

  

两齿轮向后退一定距离后，啮合区明显向大端移动。（7楼图片）

jxgzlyh

“锥齿轮副先不带侧隙，两齿轮向后移动一段距离，产生了侧隙。  ”
这样子不太好，安装距改变了，影响到压力角。我更倾向于设计制造时就有侧隙，然后安装时，受各种误差的影响，应该对两齿轮进行轴向调整，达到最佳效果

woodee

jxgzlyh 发表于 2023-12-18 19:58
“锥齿轮副先不带侧隙，两齿轮向后移动一段距离，产生了侧隙。  ”
这样子不太好，安装距改变了，影响到压 ...

是啊，本应在设计和制造时，两齿轮处于安装位置就已经留有侧隙。  

我也一直这么做。  
只是，一些车桥主机厂的装配检测部门，所用的检测准则，是认定事先不留侧隙。这没办法。