汽車主減速器三維及二維設(shè)計(jì)【含三維SolidWorks、CAD圖紙、說明書】

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汽車正常行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速通常在2000至3000r/min左右，如果將這么高的轉(zhuǎn)速只靠變速箱來降低下來，那么變速箱內(nèi)齒輪副的傳動(dòng)比則需很大，而齒輪副的傳動(dòng)比越大，兩齒輪的半徑比也越大，換句話說，也就是變速箱的尺寸會越大。主減速器是汽車傳動(dòng)系中減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩的主要部件，它是依靠齒數(shù)少的錐齒輪帶動(dòng)齒數(shù)多的錐齒輪。對發(fā)動(dòng)機(jī)縱置的汽車，其主減速器還利用錐齒輪傳動(dòng)以改變動(dòng)力方向。由于汽車在各種道路上行使時(shí)，其驅(qū)動(dòng)輪上要求必須具有一定的驅(qū)動(dòng)力矩和轉(zhuǎn)速，在動(dòng)力向左右驅(qū)動(dòng)輪分流的差速器之前設(shè)置一個(gè)主減速器后，便可使主減速器前面的傳動(dòng)部件如變速器、萬向傳動(dòng)裝置等所傳遞的扭矩減小，從而可使其尺寸及質(zhì)量減小、操縱省力[1]。 汽車主減速器總成是汽車傳動(dòng)系的重要部件之一,其功用是降速增矩(將輸入的轉(zhuǎn)矩增大并相應(yīng)降低轉(zhuǎn)速),并可改變發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的傳遞方向,以適應(yīng)汽車的行駛方向。主減速器總成對裝配精度的要求很高,其制造和裝配質(zhì)量對驅(qū)動(dòng)橋乃至整車的性能有很大的影響。 由于受到傳統(tǒng)制造、裝配工藝和測控手段限制,主減速器的裝配質(zhì)量往往滿足不了高質(zhì)量汽車的要求。近年國內(nèi)許多車橋生產(chǎn)廠家先后使用了成套制造設(shè)備和主減速器柔性裝配線,使制造和裝配質(zhì)量有了一定的提高,但針對其裝配精度的檢測,目前尚缺乏自動(dòng)化測控設(shè)備。 對于載貨汽車來說，要傳遞的轉(zhuǎn)矩較乘用車和客車，以及輕型商用車都要大得多，以便能夠以較低的成本運(yùn)輸較多的貨物，所以選擇功率較大的發(fā)動(dòng)機(jī)，這就對傳動(dòng)系統(tǒng)有較高的要求，而主減速器在傳動(dòng)系統(tǒng)中起著非常重要的作用。 隨著目前國際上石油價(jià)格的上漲，汽車的經(jīng)濟(jì)性日益成為人們關(guān)心的話題，這不僅僅只對乘用車，對于重型載貨汽車，提高其燃油經(jīng)濟(jì)性也是各商用車生產(chǎn)商來提高其產(chǎn)品市場競爭力的一個(gè)法寶，因?yàn)橹匦洼d貨汽車所采用的發(fā)動(dòng)機(jī)都是大功率，大轉(zhuǎn)矩的，裝載質(zhì)量在十噸以上的載貨汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)，最大功率在140KW以上，最大轉(zhuǎn)矩也在700Nm以上，百公里油耗是一般都在34L左右。為了降低油耗，不僅要在發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)節(jié)上節(jié)油，而且也需要從傳動(dòng)系中減少能量的損失。 主減速器是汽車傳動(dòng)系中減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩的主要部件，它是依靠齒數(shù)少的錐齒輪帶動(dòng)齒數(shù)多的錐齒輪。對于重型卡車來說，要傳遞的轉(zhuǎn)矩較乘用車、客車，以及輕型商用車都要大得多，以便能夠以較低的成本運(yùn)輸較多的貨物，所以選擇功率較大的發(fā)動(dòng)機(jī)，這就對傳動(dòng)系統(tǒng)有較高的要求，而主減速器在傳動(dòng)系統(tǒng)中起著非常重要的作用。 因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)相同的情況下，采用性能優(yōu)良且與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配性比較高的傳動(dòng)系便成了有效節(jié)油的措施之一。所以設(shè)計(jì)新型的主減速器已成為了新的課題。 根據(jù)汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求和實(shí)際的車輪、道路以及他們之間的相互關(guān)系表明：汽車在行駛過程中左右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過的形成往往是由差別的。例如，轉(zhuǎn)彎時(shí)外側(cè)的車輪的行程總要比內(nèi)側(cè)的長。在左右車輪行程不等的情況下，如果采用一根整體的驅(qū)動(dòng)車輪軸將動(dòng)力傳給左右車輪，則會由于左右驅(qū)動(dòng)車輪的轉(zhuǎn)速雖相等而行程卻又不同的這一運(yùn)動(dòng)學(xué)上的矛盾，引起某一驅(qū)動(dòng)車輪產(chǎn)生滑移或滑轉(zhuǎn)。 為了消除由于左右車輪在運(yùn)動(dòng)學(xué)上的不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生的這些弊病，汽車左右驅(qū)動(dòng)輪間都裝由差速器，后者保證了汽車驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)車輪在行程不等時(shí)具有以不同速度旋轉(zhuǎn)的特性，從而滿足了汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求。 同樣情況也發(fā)生在多驅(qū)動(dòng)橋中，前、后驅(qū)動(dòng)橋之間，中、后驅(qū)動(dòng)橋之間等會因車輪滾動(dòng)半徑不同而導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)橋間的功率循環(huán)，從而使傳動(dòng)系的載荷增大，損傷其零件，增加輪胎的磨損和燃料的消耗等，因此一些多驅(qū)動(dòng)橋的汽車上也裝了軸間差速器。 差速器的結(jié)構(gòu)型使選擇，應(yīng)從所設(shè)計(jì)汽車的類型及其使用條件出嘎，以滿足該型汽車在給定的使用條件下的使用性能要求。 2．主減速器設(shè)計(jì)的要求 驅(qū)動(dòng)橋中主減速器的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下基本要求[1]： 1、所選擇的主減速比應(yīng)能保證汽車既有最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。 2、外型尺寸要小，保證有必要的離地間隙；齒輪其它傳動(dòng)件工作平穩(wěn)，噪音小。 3、在各種轉(zhuǎn)速和載荷下具有高的傳動(dòng)效率；與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與動(dòng)協(xié)調(diào)。 4、在保證足夠的強(qiáng)度、剛度條件下，應(yīng)力求質(zhì)量小，以改善汽車平順性。 5、結(jié)構(gòu)簡單，加工工藝性好，制造容易，拆裝、調(diào)整方便。 3．主減速器的結(jié)構(gòu)形勢分析 3.1主減速器的減速形式與齒輪類型 為了滿足不同的使用要求，主減速器的結(jié)構(gòu)形式也是不同的。 主減速器的減速型式分為單級減速、雙級減速、雙速減速、單級貫通、雙級貫通、主減速及輪邊減速等。減速型式的選擇與汽車的使用類型及使用條件有關(guān)有時(shí)也與制造廠已有的產(chǎn)品系列及制造條件有關(guān)，但它主要取決于動(dòng)力性、經(jīng)經(jīng)濟(jì)性等整車能所要求的主減速比的大小及驅(qū)動(dòng)橋下的離地間隙、驅(qū)動(dòng)橋的數(shù)目及布置型式等。 根據(jù)主減速器的使用目的和要求的不同，其結(jié)構(gòu)形式也有很大差異。按主減速器所處的位置可分為中央主減速器和輪邊減速器，按參加減速傳動(dòng)的齒輪副可分為單級式主減速器和雙級式主減速器。按主減速器速比的變化可分為單速主減速器和雙速主減速器兩種。單級式主減速器應(yīng)用于轎車和一般輕、中型載貨汽車。雙級式主減速器應(yīng)用于大傳動(dòng)比的中、重型汽車上，若其第二級減速器齒輪有兩副，并分置于兩側(cè)車輪附近，實(shí)際上成為獨(dú)立部件，則稱輪邊減速器。 由于本設(shè)計(jì)是重型卡車主減速器，由于它的主傳動(dòng)比比較大，故選用二級主減速器。 現(xiàn)代汽車的主減速器，廣泛采用螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪。螺旋錐齒輪傳動(dòng)的主、從動(dòng)齒輪軸線垂直相交于一點(diǎn)，齒輪并不同時(shí)在全長上嚙合，而是逐漸從一端連續(xù)平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向另一端。另外，由于輪齒端面重疊的影響，至少有兩對以上的輪齒同時(shí)嚙合，所以它工作平穩(wěn)、能承受較大的負(fù)荷、制造也簡單。但是在工作中噪聲大，對嚙合精度很敏感，齒輪副錐頂稍有不吻合便會使工作條件急劇變壞，并伴隨磨損增大和噪聲增大。為保證齒輪副的正確嚙合，必須將支承軸承預(yù)緊，提高支承剛度，增大殼體剛度。根據(jù)嚙合面上法向力相等，可求出主、從動(dòng)齒輪圓周力之比。一般情況下，當(dāng)要求傳動(dòng)比大于4．5而輪廓尺寸又有限時(shí)，采用雙曲面齒輪傳動(dòng)更合理。這是因?yàn)槿绻３种鲃?dòng)齒輪軸徑不變，則雙曲面從動(dòng)齒輪直徑比螺旋錐齒輪小。當(dāng)傳動(dòng)比小于2時(shí)，雙曲面主動(dòng)齒輪相對螺旋錐齒輪主動(dòng)齒輪顯得過大，占據(jù)了過多空間，這時(shí)可選用螺旋錐齒輪傳動(dòng)，因?yàn)楹笳呔哂休^大的差速器可利用空間。對于中等傳動(dòng)比，兩種齒輪傳動(dòng)均可采用。圓柱齒輪傳動(dòng)一般采用斜齒輪，廣泛應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)橫置且前置前驅(qū)動(dòng)的轎車驅(qū)動(dòng)橋和雙級主減速器貫通式驅(qū)動(dòng)橋。 本設(shè)計(jì)的雙級主減速器第一級選取螺旋錐齒輪，第二級選取圓柱齒輪。 3.2主減速器主、從動(dòng)錐齒輪的支承方案 在殼體結(jié)構(gòu)及軸承型式已定的情況下，主減速器主動(dòng)齒輪的支承型式及安置方法，對其支承剛度影響很大，這是齒輪能否正確嚙合并具有較高使用壽命的重要元素之一。 3.2.1主動(dòng)錐齒輪的支承 主動(dòng)錐齒輪的支承形式可分為懸臂式支承和騎馬式支承兩種。查閱資料、文獻(xiàn)，經(jīng)方案論證，采用懸臂式支承結(jié)構(gòu)（如圖3.1（a）所示）。 1—調(diào)整墊片 2—調(diào)整墊圈 （a）懸臂式支承 （b）騎馬式支承 圖3.1 主動(dòng)錐齒輪的支承型式 3.2.2從動(dòng)錐齒輪的支承 主減速器從動(dòng)錐齒輪的支承剛度依軸承的型式，支承間的距離和載荷在軸承之間的分布即載荷離兩端軸承支承中心間的距離c和d（如圖3.2）之比例而定。為了增強(qiáng)支承剛度，支承間的距離應(yīng)盡量縮小。但為了使從動(dòng)錐齒輪背面的支承突緣有足夠的位置設(shè)置加強(qiáng)筋及增強(qiáng)支承的穩(wěn)定性，距離c+d應(yīng)不小于從動(dòng)錐齒輪節(jié)園直徑的70％.兩端支承多采用圓錐滾子軸承，安裝時(shí)應(yīng)使它們的圓錐滾子大端相向超內(nèi)朝內(nèi)，而小端相背朝外。為了使載荷能盡量均勻分在兩個(gè)軸承上，并且讓出位置來加強(qiáng)從動(dòng)齒輪連接突緣的剛性，應(yīng)盡量使尺寸c等于或大于d。為了防止從動(dòng)齒輪在軸向載荷作用下的偏移，圓錐滾子軸承也應(yīng)預(yù)緊。由于從動(dòng)錐齒輪軸承是裝在差速器殼上，尺寸較大，足以保證剛度。 圖3.2從動(dòng)錐齒輪的支承型式 參考文獻(xiàn) [1] 劉惟信主編. 汽車設(shè)計(jì)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2001 [2] 吉林工業(yè)大學(xué)汽車教研室編.汽車設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1981 [3] 仙波正莊（日）．行星齒輪傳動(dòng)及應(yīng)用[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998 [4] 吳宗澤、羅圣國主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，1999 [5] 姚貴升主編.汽車金屬材料應(yīng)用手冊[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2000 [6] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊委員會編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第3卷[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 [7] 陳家瑞主編.汽車構(gòu)造（下）[M]．北京:人民交通出版社.2000 [8] 殷沈綿主編.汽車底盤構(gòu)造與檢修[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006 [9] 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