汽車主減速器的對(duì)比分析與設(shè)計(jì)

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1、密級(jí)：公開 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 論文題目： 汽車主減速器的對(duì)比分析與設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 車輛工程0701班 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 開題時(shí)間： 2011 年 3 月 15 日 1.課題研究的目的及意義 汽車主減速器是驅(qū)動(dòng)橋最重要的組成部分，其功用是將萬(wàn)向傳動(dòng)裝置傳來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩傳遞給驅(qū)動(dòng)車輪，是汽車傳動(dòng)系中減

2、小轉(zhuǎn)速、增大扭矩的主要部件。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置的汽車來(lái)說(shuō)，主減速器還有改變動(dòng)力傳輸方向的作用。汽車正常行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速通常在200至3000r/min左右，如果將這么高的轉(zhuǎn)速只靠變速箱來(lái)降低下來(lái)，那么變速箱內(nèi)齒輪副的傳動(dòng)比則需要很大，齒輪的半徑也相應(yīng)加大，也就是說(shuō)變速箱的尺寸會(huì)加大。另外，轉(zhuǎn)速下降，扭矩必然增加，也加大了變速箱與變速箱后一級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)負(fù)荷。所以，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，可以使主減速器前面的傳動(dòng)部件，如變速箱、分動(dòng)器、萬(wàn)向傳動(dòng)裝置等傳遞的扭矩減小，同時(shí)也減小了變速箱的尺寸和質(zhì)量，而且操控靈敏省力。 2.汽車主減速器發(fā)展現(xiàn)狀 改革開放以來(lái)，中國(guó)的汽

3、車工業(yè)得到了長(zhǎng)足發(fā)展，尤其是加入WTO以后，我國(guó)的汽車市場(chǎng)對(duì)外開發(fā)，汽車工業(yè)逐漸成為世界汽車整體市場(chǎng)的一個(gè)重要組成部分。同樣，車用減速器也隨著整車的發(fā)展不斷成長(zhǎng)和成熟起來(lái)。 隨著高速公路網(wǎng)狀況的改善和國(guó)家環(huán)保法規(guī)的完善，環(huán)保、舒適、快捷成為客車和貨車市場(chǎng)的主旋律。對(duì)整車主要總成之一的驅(qū)動(dòng)橋而言，小速比、大扭矩、傳動(dòng)效率高、成本低逐漸成為客車和貨車主減速器技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。 產(chǎn)品上，國(guó)內(nèi)卡車市場(chǎng)用戶主要以承載能力強(qiáng)、齒輪疲勞壽命高、結(jié)構(gòu)先進(jìn)、易維護(hù)等特點(diǎn)的產(chǎn)品為首選。目前己開發(fā)的產(chǎn)品，如陜西漢德引進(jìn)德國(guó)撇N公司技術(shù)的485單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋，一汽集團(tuán)和東風(fēng)公司的13噸級(jí)系列車橋?yàn)榇淼闹鳒p速器技術(shù)

4、，都是在有效吸收國(guó)外同類產(chǎn)品新技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求開發(fā)出來(lái)的高性能、高可靠性、高品質(zhì)的車橋產(chǎn)品。這些產(chǎn)品基本代表了國(guó)內(nèi)車用減速器發(fā)展的方向。通過(guò)整合和平臺(tái)化開發(fā)，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)形成了457、460、480、500等眾多成型穩(wěn)定產(chǎn)品，并被用戶廣泛認(rèn)可和使用。設(shè)計(jì)開發(fā)上，CAD、CAE、等計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，以及AUTOCAD、UG16、CATIA、等設(shè)計(jì)軟件先后應(yīng)用于主減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和齒輪加工中，有限元分析、數(shù)模建立、虛擬試驗(yàn)分析等也被采用;齒輪設(shè)計(jì)也初步實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)編程的電算化。新一代減速器設(shè)計(jì)開發(fā)的突出特點(diǎn)是:不僅在產(chǎn)品性能參數(shù)上進(jìn)一步進(jìn)設(shè)計(jì)上完全遵從模塊化設(shè)計(jì)原則，產(chǎn)品配套實(shí)現(xiàn)車型的

5、平臺(tái)化，造型和結(jié)構(gòu)更加合理，更宜于組織批量生產(chǎn)，更適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)不斷發(fā)展，更能應(yīng)對(duì)頻繁的車型換代和產(chǎn)品系列化的特點(diǎn)，這些都對(duì)基礎(chǔ)件產(chǎn)品提出愈來(lái)愈高的配套要求，需要在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上不斷地進(jìn)行二次開發(fā)和持續(xù)改進(jìn)，以滿足快速多變的市場(chǎng)需求。 與國(guó)外相比，我國(guó)的車用減速器開發(fā)設(shè)計(jì)不論在技術(shù)上、制造工藝上，還是在成本控制上都存在不小的差距，尤其是齒輪制造技術(shù)缺乏獨(dú)立開發(fā)與創(chuàng)新能力，技術(shù)手段落后(國(guó)外己實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)編程化、電算化)。目前比較突出的問(wèn)題是，行業(yè)整體新產(chǎn)品開發(fā)能力弱、工藝創(chuàng)新及管理水平低，企業(yè)管理方式較為粗放，相當(dāng)比例的產(chǎn)品仍為中低檔次，缺乏有國(guó)際影響力的產(chǎn)品品牌，行業(yè)整體散亂情況依然嚴(yán)重。這需要我

6、們加快技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)進(jìn)步的步伐，提高管理水平，加快與國(guó)際先進(jìn)水平接軌，開發(fā)設(shè)計(jì)適應(yīng)中國(guó)國(guó)情的高檔車用減速器總成，由仿制到創(chuàng)新，早日縮小并消除與世界先進(jìn)水平的差距。近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)汽車生產(chǎn)廠家，如重汽集團(tuán)、福田汽車、江淮汽車等通過(guò)與國(guó)外卡車巨頭，如沃爾沃、通用、五十鈴、現(xiàn)代、奔馳、雷諾等進(jìn)行合資合作，在車橋減速器的開發(fā)上取得了顯著的進(jìn)步。目前，上汽集團(tuán)、東風(fēng)、一汽、北汽等各大汽車集團(tuán)也正在開展合作項(xiàng)目，希望早日實(shí)與世界先進(jìn)技術(shù)的接軌，爭(zhēng)取設(shè)計(jì)開發(fā)的新突破。 總體來(lái)說(shuō)，車用減速器發(fā)展趨勢(shì)和特點(diǎn)是向著六高、二低、二化方向發(fā)展，即高承載能力、高齒面硬度、高精度、高速度、高可靠性、高傳動(dòng)效率，低噪聲、低

7、成本，標(biāo)準(zhǔn)化、多樣化，計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)廣泛應(yīng)用。從發(fā)動(dòng)機(jī)的大馬力、低轉(zhuǎn)速的發(fā)展趨勢(shì)以及商用車的最高車速的提升來(lái)看，公路用車橋減速器應(yīng)該向小速比方向發(fā)展:在最大輸出扭矩相同時(shí)齒輪的使用壽命要求更高(齒輪疲勞壽命平均可達(dá)50萬(wàn)次以上)；在額定軸荷相同時(shí)，車橋的超載能力更強(qiáng);主減速器齒輪使用壽命更長(zhǎng)、噪音更低、強(qiáng)度更大，潤(rùn)滑密封性能更好；整體剛性好，速比范圍寬。 3.課題研究的內(nèi)容 汽車主減速器結(jié)構(gòu)多種多樣，主要是根據(jù)其齒輪類型、主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪的安置方法以及減速型式的不同而異。例如： 3.1主減速器齒輪的類型 在現(xiàn)代汽車驅(qū)動(dòng)橋上，主減速器采用得最廣泛的是螺旋錐齒輪和雙曲

8、面齒輪。在雙級(jí)主減速器中，通常還要加一對(duì)圓柱齒輪（多采用斜齒圓柱齒輪），或一組行星齒輪。在輪邊減速器中則常采用普通平行軸式布置的斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)或行星齒輪傳動(dòng)。在某些公共汽車、無(wú)軌電車和超重型汽車的主減速器上，有時(shí)也采用蝸輪傳動(dòng)。 3.2主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承型式及安置方法 現(xiàn)在汽車主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承型式有以下兩種：懸臂式，跨置式。 3.3主減速器的軸承預(yù)緊及齒輪嚙合調(diào)整 支承主減速器齒輪的圓錐滾子軸承需預(yù)緊以消除安裝的原始間隙、磨合期間該間隙的增大及增強(qiáng)支承剛度。預(yù)緊力的大小與安裝形式、載荷大小、軸承剛度特性及使用轉(zhuǎn)速有關(guān)。 主動(dòng)錐齒輪軸承預(yù)緊度的調(diào)整，可通過(guò)精選兩軸承內(nèi)圈

9、間的套筒長(zhǎng)度、調(diào)整墊圈厚度、軸承與軸肩之間的調(diào)整墊片等方法進(jìn)行。近年來(lái)采用波形套筒調(diào)整軸承預(yù)緊度極為方便，波形套筒安裝在兩軸承內(nèi)圈間或軸承與軸肩間。 3.4主減速器的減速型式 主減速器的減速型式分為單級(jí)減速、雙級(jí)減速、雙速減速、單級(jí)貫通、雙級(jí)貫通、主減速及輪邊減速等。 正如上面我們看的一樣，減速器的類型很多，那么每種類型的主減速器都適用什么類型的車呢？是不是有種減速器是完美無(wú)缺的？本課題就是來(lái)解決這些問(wèn)題的。其實(shí)每種類型都有它的優(yōu)缺點(diǎn)，我們本課題要研究的內(nèi)容就是要通過(guò)分析設(shè)計(jì)，在齒輪副抗疲勞強(qiáng)度、主減速器噪聲、制造成本、整體尺寸等方面，找出不同類型的減速器的優(yōu)缺點(diǎn)。了解了他們的優(yōu)缺點(diǎn)后我

10、們就能更好更充分的利用它們，為汽車優(yōu)化設(shè)計(jì)提供方便。 4.完成課題的實(shí)驗(yàn)條件、預(yù)計(jì)設(shè)計(jì)過(guò)程中可能遇到的問(wèn)題以及解決的方法和措施 由于對(duì)專業(yè)知識(shí)的不熟練，可能需要查閱眾多的資料。在設(shè)計(jì)中，對(duì)各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件的查閱可能會(huì)遇到難題，比如查閱不到之類。在后來(lái)的制圖過(guò)程可能有相當(dāng)長(zhǎng)的學(xué)習(xí)階段，在這過(guò)程中能學(xué)習(xí)到CAD/CAXA等應(yīng)用軟件。在這些學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的難題，向老師和同學(xué)請(qǐng)教。 5.畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)施計(jì)劃 第1-4周：查閱資料，分析課題研究的內(nèi)容，外文翻譯，寫開題報(bào)告； 第5-6周：比較分析各種不同類型主減速器的優(yōu)缺 第7-8周：分析確定幾種不同類型的主減速器，并繪制出草圖 第9-10周：具體數(shù)

11、據(jù)計(jì)算 第11-15周：確定主減速器總裝配圖并繪制總裝配圖： 均為計(jì)算機(jī)繪圖； 第16-17周：撰寫畢業(yè)論文，準(zhǔn)備答辯。 參考文獻(xiàn)及有關(guān)資料 [1] 孫恒等.機(jī)械原理.北京：高等教育出版社，2006 [2] 濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì).北京：高等教育出版社，2006 [3] 王望予.汽車設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 [4] 陳家瑞.汽車構(gòu)造.上下冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009 [5] 李俊玲，羅永革.Automotive Engineering English.北京：機(jī)械工業(yè)出版

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17、gn Of Final Drive 學(xué) 院：機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級(jí)：車輛工程0701班 學(xué) 號(hào)：070104031 學(xué) 生 姓 名：柳春麗 指 導(dǎo) 教 師：金嘉琦（教授） 2011年 6 月 摘 要 汽車主減速器作為汽車驅(qū)動(dòng)橋中重要的傳力部件，是汽車最關(guān)鍵的部件之一。它承擔(dān)著在汽車傳動(dòng)系中減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩的作用，同時(shí)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，可以使主減速器前面的傳動(dòng)部件，如變速箱、分動(dòng)器、萬(wàn)向傳動(dòng)裝置等傳遞的扭矩減小，同時(shí)也減小了變速箱的尺寸和質(zhì)量，而且操控靈敏省力。汽車主減速器結(jié)構(gòu)

18、多種多樣，主要是根據(jù)其齒輪類型、主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪的安置方法以及減速型式的不同而異。按照主減速器齒輪的類型分為：螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪；按照主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承型式及安置方法分為：懸臂式和跨置式；按照主減速器減速形式分為：?jiǎn)渭?jí)減速、雙級(jí)減速、雙速減速、貫通式主減速器和輪邊減速等。 主減速器設(shè)計(jì)的好壞關(guān)系到汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性以及噪聲、壽命等諸多方面。如何協(xié)調(diào)好各方關(guān)系、合理匹配設(shè)計(jì)參數(shù)，以達(dá)到滿足使用要求的最優(yōu)目標(biāo)，是主減速器設(shè)計(jì)中最重要的問(wèn)題。通常主減速器優(yōu)化設(shè)計(jì)多是僅從某一角度考慮，單一的改善其某一方面參數(shù)，而沒(méi)有將其參數(shù)優(yōu)化有效結(jié)合起來(lái)，因此，本文是通過(guò)設(shè)計(jì)不同類型的主減速器，進(jìn)行

19、分析比較，看看各種類型的主減速器都適應(yīng)何種汽車，或者是說(shuō)每種類型的主減速器采用什么樣的構(gòu)件合適，以便能優(yōu)化設(shè)計(jì)主減速器，使其能夠適應(yīng)現(xiàn)在汽車的發(fā)展趨勢(shì)，向著小速比、大扭矩、傳動(dòng)效率高、成本低等客車和貨車主減速器技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)發(fā)展。 關(guān)鍵詞：汽車主減速器；設(shè)計(jì)；對(duì)比；分析 Abstract The final drive as that part of a power transmission system of the drive bridge is one of the key components of the car. Its function is decreasing s

20、peed and increasing torque in the power train.At the same time. Designing a final drive before the differential which drive the power to two drive wheel may make drive train components before final drive ,such as transmission, power divider and universal driven device and so on,decrease the torque t

21、hey transmit, but also reduced the size and quality of transmission , and control quickly and easily. The structure of final drive is various and is based mainly on the gear type, the settle mothod of bevel pinion gear and drive gear vary according to. According to the type of final drive wheel: spi

22、ral bevel gear and hypoid gear; According to the supporting form and settle mothod of bevel pinion gear: cantilever type and supports on both ends of the gear. According to the down form of final drive: single reduction final drive, double reduction final drive, two speed final drive, penetrable fin

23、al drive and hub reduction gear and so on. The final drive design in relation to the dynamic quality ,economy and noise, life and so on. How to appropriately, the relationship between matches the design parameters to meet the needs of the best aim is the final drive in the design of the most import

24、ant problem. Usually optimum design of the final drive is only from a perspective, a single improve its some one parameter, and not to put their argument to optimize effectiveness , Therefore, this text is designed by different types of the final drive, an analysis and comparison to see all kinds of

25、 gear have to adapt to any kind of car, or is that each type of the final drive what kind of members to adopt appropriate to optimize designs the final drive which can accommodate now the trend towards smaller than the speed of transmission, torque and high efficiency, low cost etc coach and freight

26、 the main gear technology the trend of development. Keywords: final drive; design ; contrast ; analysis I 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 引言 1 1.1課題研究的目的及意義 1 1.2汽車主減速器發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.3課題研究的內(nèi)容 3 1.3.1主減速器齒輪的類型 3 1.3.2主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承型式及安置方法 3 1.3.3主減速器的軸承預(yù)緊及齒輪嚙合調(diào)整 4 1.3.4主減速器的減速型式 4 第2章 汽車

27、主減速器概述 5 2.1主減速器的功用 5 2.2主減速器的分類 5 第3章 主減速器的對(duì)比分析 6 3.1主減速器結(jié)構(gòu)方案分析 6 3.1.1螺旋錐齒輪傳動(dòng) 6 3.1.2雙曲面齒輪傳動(dòng) 7 3.1.3圓柱齒輪傳動(dòng) 9 3.1.4蝸桿傳動(dòng) 9 3.1.5單級(jí)主減速器 10 3.1.6雙級(jí)主減速器 11 3.1.7雙速主減速器 13 3.1.8貫通式主減速器 15 3.1.9單雙級(jí)減速配輪邊減速器 18 3.2主減速器主、從動(dòng)錐齒輪的支承方案 20 3.2.1主動(dòng)錐齒輪的支承 20 3.2.2從動(dòng)錐齒輪的支承 21 第4章 單級(jí)主減速器的設(shè)計(jì) 23 4.1結(jié)

28、構(gòu)設(shè)計(jì) 23 4.1.1主減速器齒輪的類型 23 4.1.2主、從動(dòng)齒輪的支承方案 23 4.2基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷的確定 23 4.2.1齒輪計(jì)算載荷的確定 23 4.2.2錐齒輪主要參數(shù)的選擇 24 4.3主減速器錐齒輪的強(qiáng)度校核 26 4.3.1齒輪彎曲強(qiáng)度 26 4.3.2輪齒接觸強(qiáng)度 28 4.4繪圖 28 第5章 結(jié)論 32 參 考 文 獻(xiàn) 33 致 謝 35 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第1章 引言 1.1課題研究的目的及意義 汽車主減速器是驅(qū)動(dòng)橋最重要的組成部分，其功用是將萬(wàn)向傳動(dòng)裝置傳來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩傳遞給驅(qū)動(dòng)車輪，是汽車傳動(dòng)

29、系中減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩的主要部件。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置的汽車來(lái)說(shuō)，主減速器還有改變動(dòng)力傳輸方向的作用。汽車正常行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速通常在200至3000r/min左右，如果將這么高的轉(zhuǎn)速只靠變速箱來(lái)降低下來(lái)，那么變速箱內(nèi)齒輪副的傳動(dòng)比則需要很大，齒輪的半徑也相應(yīng)加大，也就是說(shuō)變速箱的尺寸會(huì)加大。另外，轉(zhuǎn)速下降，扭矩必然增加，也加大了變速箱與變速箱后一級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)負(fù)荷。所以，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，可以使主減速器前面的傳動(dòng)部件，如變速箱、分動(dòng)器、萬(wàn)向傳動(dòng)裝置等傳遞的扭矩減小，同時(shí)也減小了變速箱的尺寸和質(zhì)量，而且操控靈敏省力[1]。 1.2汽車主減速器發(fā)展現(xiàn)狀 改革開放

30、以來(lái)，中國(guó)的汽車工業(yè)得到了長(zhǎng)足發(fā)展，尤其是加入WTO以后，我國(guó)的汽車市場(chǎng)對(duì)外開發(fā)，汽車工業(yè)逐漸成為世界汽車整體市場(chǎng)的一個(gè)重要組成部分。同樣，車用減速器也隨著整車的發(fā)展不斷成長(zhǎng)和成熟起來(lái)[3]。 隨著高速公路網(wǎng)狀況的改善和國(guó)家環(huán)保法規(guī)的完善，環(huán)保、舒適、快捷成為客車和貨車市場(chǎng)的主旋律。對(duì)整車主要總成之一的驅(qū)動(dòng)橋而言，小速比、大扭矩、傳動(dòng)效率高、成本低逐漸成為客車和貨車主減速器技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。 產(chǎn)品上，國(guó)內(nèi)卡車市場(chǎng)用戶主要以承載能力強(qiáng)、齒輪疲勞壽命高、結(jié)構(gòu)先進(jìn)、易維護(hù)等特點(diǎn)的產(chǎn)品為首選。目前己開發(fā)的產(chǎn)品，如陜西漢德引進(jìn)德國(guó)撇N公司技術(shù)的485單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋，一汽集團(tuán)和東風(fēng)公司的13噸級(jí)系列車橋

31、為代表的主減速器技術(shù)，都是在有效吸收國(guó)外同類產(chǎn)品新技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求開發(fā)出來(lái)的高性能、高可靠性、高品質(zhì)的車橋產(chǎn)品。這些產(chǎn)品基本代表了國(guó)內(nèi)車用減速器發(fā)展的方向。通過(guò)整合和平臺(tái)化開發(fā)，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)形成了457、460、480、500等眾多成型穩(wěn)定產(chǎn)品，并被用戶廣泛認(rèn)可和使用。設(shè)計(jì)開發(fā)上，CAD、CAE、等計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，以及AUTOCAD、UG16、CATIA、等設(shè)計(jì)軟件先后應(yīng)用于主減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和齒輪加工中，有限元分析、數(shù)模建立、虛擬試驗(yàn)分析等也被采用，齒輪設(shè)計(jì)也初步實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)編程的電算化。新一代減速器設(shè)計(jì)開發(fā)的突出特點(diǎn)是：不僅在產(chǎn)品性能參數(shù)上進(jìn)一步進(jìn)設(shè)計(jì)上完全遵從模塊化設(shè)計(jì)原則

32、，產(chǎn)品配套實(shí)現(xiàn)車型的平臺(tái)化，造型和結(jié)構(gòu)更加合理，更宜于組織批量生產(chǎn)，更適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)不斷發(fā)展，更能應(yīng)對(duì)頻繁的車型換代和產(chǎn)品系列化的特點(diǎn)，這些都對(duì)基礎(chǔ)件產(chǎn)品提出愈來(lái)愈高的配套要求，需要在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上不斷地進(jìn)行二次開發(fā)和持續(xù)改進(jìn)，以滿足快速多變的市場(chǎng)需求。 與國(guó)外相比，我國(guó)的車用減速器開發(fā)設(shè)計(jì)不論在技術(shù)上、制造工藝上，還是在成本控制上都存在不小的差距，尤其是齒輪制造技術(shù)缺乏獨(dú)立開發(fā)與創(chuàng)新能力，技術(shù)手段落后(國(guó)外己實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)編程化、電算化)。目前比較突出的問(wèn)題是，行業(yè)整體新產(chǎn)品開發(fā)能力弱、工藝創(chuàng)新及管理水平低，企業(yè)管理方式較為粗放，相當(dāng)比例的產(chǎn)品仍為中低檔次，缺乏有國(guó)際影響力的產(chǎn)品品牌，行業(yè)整體散亂情

33、況依然嚴(yán)重。這需要我們加快技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)進(jìn)步的步伐，提高管理水平，加快與國(guó)際先進(jìn)水平接軌，開發(fā)設(shè)計(jì)適應(yīng)中國(guó)國(guó)情的高檔車用減速器總成，由仿制到創(chuàng)新，早日縮小并消除與世界先進(jìn)水平的差距。近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)汽車生產(chǎn)廠家，如重汽集團(tuán)、福田汽車、江淮汽車等通過(guò)與國(guó)外卡車巨頭，如沃爾沃、通用、五十鈴、現(xiàn)代、奔馳、雷諾等進(jìn)行合資合作，在車橋減速器的開發(fā)上取得了顯著的進(jìn)步。目前，上汽集團(tuán)、東風(fēng)、一汽、北汽等各大汽車集團(tuán)也正在開展合作項(xiàng)目，希望早日實(shí)與世界先進(jìn)技術(shù)的接軌，爭(zhēng)取設(shè)計(jì)開發(fā)的新突破。 總體來(lái)說(shuō)，車用減速器發(fā)展趨勢(shì)和特點(diǎn)是向著六高、二低、二化方向發(fā)展，即高承載能力、高齒面硬度、高精度、高速度、高可靠性、高

34、傳動(dòng)效率，低噪聲、低成本，標(biāo)準(zhǔn)化、多樣化，計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)廣泛應(yīng)用。從發(fā)動(dòng)機(jī)的大馬力、低轉(zhuǎn)速的發(fā)展趨勢(shì)以及商用車的最高車速的提升來(lái)看，公路用車橋減速器應(yīng)該向小速比方向發(fā)展：在最大輸出扭矩相同時(shí)齒輪的使用壽命要求更高(齒輪疲勞壽命平均可達(dá)50萬(wàn)次以上) [4]；在額定軸荷相同時(shí)，車橋的超載能力更強(qiáng);主減速器齒輪使用壽命更長(zhǎng)、噪音更低、強(qiáng)度更大，潤(rùn)滑密封性能更好；整體剛性好，速比范圍寬[5]。 1.3課題研究的內(nèi)容 汽車主減速器結(jié)構(gòu)多種多樣，主要是根據(jù)其齒輪類型、主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪的安置方法以及減速型式的不同而異。例如： 1.3.1主減速器齒輪的類型 在現(xiàn)代汽車驅(qū)動(dòng)橋上

35、，主減速器采用得最廣泛的是螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪。在雙級(jí)主減速器中，通常還要加一對(duì)圓柱齒輪（多采用斜齒圓柱齒輪），或一組行星齒輪。在輪邊減速器中則常采用普通平行軸式布置的斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)或行星齒輪傳動(dòng)。在某些公共汽車、無(wú)軌電車和超重型汽車的主減速器上，有時(shí)也采用蝸輪傳動(dòng)[6]。 1.3.2主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承型式及安置方法 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(duì)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因素之一[7]。 現(xiàn)在汽車主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承型式有以下兩種： （1）懸臂式 齒輪以其輪齒大端一側(cè)的軸頸懸臂式地支承于

36、一對(duì)軸承上。為了增強(qiáng)支承剛度，應(yīng)使兩軸承支承中心間的距離齒輪齒面寬中點(diǎn)的懸臂長(zhǎng)度大兩倍以上，同時(shí)比齒輪節(jié)圓直徑的70%還大，并使齒輪軸徑大于等于懸臂長(zhǎng)。當(dāng)采用一對(duì)圓錐滾子軸承支承時(shí)，為了減小懸臂長(zhǎng)度和增大支承間的距離，應(yīng)使兩軸承圓錐滾子的小端相向朝內(nèi)，而大端朝外，以縮短跨距，從而增強(qiáng)支承剛度。 （2）跨置式 齒輪前、后兩端的軸頸均以軸承支承，故又稱兩端支承式。跨置式支承使支承剛度大為增加，使齒輪在載荷作用下的變形大為減小，約減小到懸臂式支承的1/30以下。而主動(dòng)錐齒輪后軸承的徑向負(fù)荷比懸臂式的要減小至1/5~1/7。齒輪承載能力較懸臂式可提高10%左右。裝載質(zhì)量為2t以上的汽車主減速器主動(dòng)

37、齒輪都是采用跨置式支承。但是跨置式支承增加了導(dǎo)向軸承支座，是主減速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本提高[8]。轎車和裝載質(zhì)量小于2t的貨車，常采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量較小、成本較低的懸臂式結(jié)構(gòu)。 1.3.3主減速器的軸承預(yù)緊及齒輪嚙合調(diào)整 支承主減速器齒輪的圓錐滾子軸承需預(yù)緊以消除安裝的原始間隙、磨合期間該間隙的增大及增強(qiáng)支承剛度。預(yù)緊力的大小與安裝形式、載荷大小、軸承剛度特性及使用轉(zhuǎn)速有關(guān)。 主動(dòng)錐齒輪軸承預(yù)緊度的調(diào)整，可通過(guò)精選兩軸承內(nèi)圈間的套筒長(zhǎng)度、調(diào)整墊圈厚度、軸承與軸肩之間的調(diào)整墊片等方法進(jìn)行。近年來(lái)采用波形套筒調(diào)整軸承預(yù)緊度極為方便，波形套筒安裝在兩軸承內(nèi)圈間或軸承與軸肩間[9]。 1.3.4

38、主減速器的減速型式 主減速器的減速型式分為單級(jí)減速、雙級(jí)減速、雙速減速、單級(jí)貫通、雙級(jí)貫通、主減速及輪邊減速等[10]。 正如上面我們看的一樣，減速器的類型很多，那么每種類型的主減速器都適用什么類型的車呢？是不是有種減速器是完美無(wú)缺的？本課題就是來(lái)解決這些問(wèn)題的。其實(shí)每種類型都有它的優(yōu)缺點(diǎn)，我們本課題要研究的內(nèi)容就是要通過(guò)分析設(shè)計(jì)，在齒輪副抗疲勞強(qiáng)度、主減速器噪聲、制造成本、整體尺寸等方面，找出不同類型的減速器的優(yōu)缺點(diǎn)。了解了他們的優(yōu)缺點(diǎn)后我們就能更好更充分的利用它們，為汽車優(yōu)化設(shè)計(jì)提供方便。 第2章 汽車主減速器概述 2.1主減速器的功用

39、汽車主減速器是驅(qū)動(dòng)橋最重要的組成部分，其功用是： 1）將萬(wàn)向傳動(dòng)裝置傳來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩傳遞給驅(qū)動(dòng)車輪； 2）減小汽車傳動(dòng)系中的轉(zhuǎn)速、增大扭矩的主要部件； 3）當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí)還具有改變轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)方向的作用[11]； 2.2主減速器的分類 按參加減速傳動(dòng)的齒輪副數(shù)目分，有單級(jí)式主減速器和雙級(jí)式主減速器。在雙級(jí)式主減速器中，若第二級(jí)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)立的部件，則稱為輪邊減速器[12]。 按主減速器主傳動(dòng)比擋數(shù)分，有單速式和雙速式。前者的傳動(dòng)比是固定的，后者有兩個(gè)傳動(dòng)比供駕駛員選擇，以適應(yīng)不同行駛條件的需要。 按齒輪副結(jié)構(gòu)形式分，有圓柱齒輪式（又分為軸線固定

40、式和軸線旋轉(zhuǎn)式即行星齒輪式、錐齒輪式和準(zhǔn)雙曲面式）。 第3章 主減速器的對(duì)比分析 3.1主減速器結(jié)構(gòu)方案分析 主減速器的結(jié)構(gòu)形式主要是根據(jù)齒輪類型、減速形式的不同而不同。 主減速器的齒輪主要有螺旋錐齒輪、雙曲面齒輪、圓柱齒輪和蝸輪蝸桿等形式。 3.1.1螺旋錐齒輪傳動(dòng) 螺旋錐齒輪傳動(dòng)(圖3-1a)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(zhǎng)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(duì)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(jiǎn)單。但是在工作中噪聲大，對(duì)嚙合精度很敏感，

41、齒輪副錐頂稍有不吻合便會(huì)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。 圖3-1 主減速器齒輪傳動(dòng)形式 a)螺旋錐齒輪傳動(dòng) b)雙曲面齒輪傳動(dòng) c)圓柱齒輪傳動(dòng) d)蝸桿傳動(dòng) 3.1.2雙曲面齒輪傳動(dòng) 雙曲面齒輪傳動(dòng)(圖3-1b)的主、從動(dòng)齒輪的軸線相互垂直而不相交，主動(dòng)齒輪軸線相對(duì)從動(dòng)齒輪軸線在空間偏移一距離E，此距離稱為偏移距[13]。由于偏移距E的存在，使主動(dòng)齒輪螺旋角大于從動(dòng)齒輪螺旋角(圖3-2)。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。

42、 (3-1) 其中，F(xiàn)1、F2分別為主、從動(dòng)齒輪的圓周力； β1、β2分別為主、從動(dòng)齒輪的螺旋角。 圖3-2雙曲面齒輪副受力情況 螺旋角是指在錐齒輪節(jié)錐表面展開圖上的齒線任意一點(diǎn)A的切線TT與該點(diǎn)和節(jié)錐頂點(diǎn)連線之間的夾角。在齒面寬中點(diǎn)處的螺旋角稱為中點(diǎn)螺旋角(圖3-2)。通常不特殊說(shuō)明，則螺旋角系指中點(diǎn)螺旋角。 雙曲面齒輪傳動(dòng)比： (3-2) 式中，為雙曲面齒輪傳動(dòng)比；、分別為主、從動(dòng)齒輪平均分度圓半

43、徑。 螺旋錐齒輪傳動(dòng)比為： （3-3） 令，則。由于>，所以系數(shù)K>1，一般為1.25~1.50。 這說(shuō)明： 1）當(dāng)雙曲面齒輪與螺旋錐齒輪尺寸相同時(shí)，雙曲面齒輪傳動(dòng)有更大的傳動(dòng)比。 2）當(dāng)傳動(dòng)比一定，從動(dòng)齒輪尺寸相同時(shí)，雙曲面主動(dòng)齒輪比相應(yīng)的螺旋錐齒輪有較大的直徑，較高的輪齒強(qiáng)度以及較大的主動(dòng)齒輪軸和軸承剛度。 3）當(dāng)傳動(dòng)比一定，主動(dòng)齒輪尺寸相同時(shí)，雙曲面從動(dòng)齒輪直徑比相應(yīng)的螺旋錐齒輪為小，因而有較大的離地間隙。 另外，雙曲面齒輪傳動(dòng)比螺旋錐齒輪傳動(dòng)還具有如下優(yōu)點(diǎn)： 1）在工作過(guò)程中，雙曲面齒輪副不僅存在沿齒高方向

44、的側(cè)向滑動(dòng)，而且還有沿齒長(zhǎng)方向的縱向滑動(dòng)?？v向滑動(dòng)可改善齒輪的磨合過(guò)程，使其具有更高的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。 2）由于存在偏移距，雙曲面齒輪副使其主動(dòng)齒輪的大于從動(dòng)齒輪的，這樣同時(shí)嚙合的齒數(shù)較多，重合度較大，不僅提高了傳動(dòng)平穩(wěn)性，而且使齒輪的彎曲強(qiáng)度提高約30%。 3）雙曲面齒輪傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪直徑及螺旋角都較大，所以相嚙合輪齒的當(dāng)量曲率半徑較相應(yīng)的螺旋錐齒輪為大，其結(jié)果使齒面的接觸強(qiáng)度提高。 4）雙曲面主動(dòng)齒輪的變大，則不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)可減少，故可選用較少的齒數(shù)，有利于增加傳動(dòng)比。 5）雙曲面齒輪傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪較大，加工時(shí)所需刀盤刀頂距較大，因而切削刃壽命較長(zhǎng)[14 ]。 6）雙曲面主動(dòng)齒

45、輪軸布置在從動(dòng)齒輪中心上方，便于實(shí)現(xiàn)多軸驅(qū)動(dòng)橋的貫通，增大傳動(dòng)軸的離地高度。布置在從動(dòng)齒輪中心下方可降低萬(wàn)向傳動(dòng)軸的高度，有利于降低轎車車身高度，并可減小車身地板中部凸起通道的高度。 但是，雙曲面齒輪傳動(dòng)也存在如下缺點(diǎn)： 1）沿齒長(zhǎng)的縱向滑動(dòng)會(huì)使摩擦損失增加，降低傳動(dòng)效率。雙曲面齒輪副傳動(dòng)效率約為96%，螺旋錐齒輪副的傳動(dòng)效率約為99%。 2）齒面間大的壓力和摩擦功，可能導(dǎo)致油膜破壞和齒面燒結(jié)咬死，即抗膠合能力較低。 3）雙曲面主動(dòng)齒輪具有較大的軸向力，使其軸承負(fù)荷增大。 4）雙曲面齒輪傳動(dòng)必須采用可改善油膜強(qiáng)度和防刮傷添加劑的特種潤(rùn)滑油，螺旋錐齒輪傳動(dòng)用普通潤(rùn)滑油即可。 由于雙曲

46、面齒輪具有一系列的優(yōu)點(diǎn)，因而它比螺旋錐齒輪應(yīng)用更廣泛。 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(duì)螺旋錐齒輪主動(dòng)齒輪顯得過(guò)大，占據(jù)了過(guò)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(duì)于中等傳動(dòng)比，兩種齒輪傳動(dòng)均可采用。 3.1.3圓柱齒輪傳動(dòng) 圓柱齒輪傳動(dòng)(圖3-1c)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(圖3-3)和雙級(jí)主減速器貫通式驅(qū)動(dòng)橋。 3.1.4蝸桿傳動(dòng) 蝸桿(圖3-1d)傳動(dòng)與錐齒輪

47、傳動(dòng)相比有如下優(yōu)點(diǎn)： 1)在輪廓尺寸和結(jié)構(gòu)質(zhì)量較小的情況下，可得到較大的傳動(dòng)比(可大于7)。 2)在任何轉(zhuǎn)速下使用均能工作得非常平穩(wěn)且無(wú)噪聲。 3)便于汽車的總布置及貫通式多橋驅(qū)動(dòng)的布置。 4)能傳遞大的載荷，使用壽命長(zhǎng)。 5)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便，調(diào)整容易。 但是由于蝸輪齒圈要求用高質(zhì)量的錫青銅制作，故成本較高；另外，傳動(dòng)效率較低。 蝸桿傳動(dòng)主要用于生產(chǎn)批量不大的個(gè)別重型多橋驅(qū)動(dòng)汽車和具有高轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)的大客車上。 主減速器的減速形式可分為單級(jí)減速、雙級(jí)減速、雙速減速、單雙級(jí)貫通、單雙級(jí)減速配以輪邊減速等。 圖3-3 發(fā)動(dòng)機(jī)橫置且前置前驅(qū)動(dòng)轎車驅(qū)動(dòng)橋 3.1.5單

48、級(jí)主減速器 單級(jí)主減速器(圖3-4)可由一對(duì)圓錐齒輪、一對(duì)圓柱齒輪或由蝸輪蝸桿組成，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、成本低、使用簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。但是其主傳動(dòng)比不能太大，一般≤7，進(jìn)一步提高將增大從動(dòng)齒輪直徑，從而減小離地間隙，且使從動(dòng)齒輪熱處理困難。 單級(jí)主減速器廣泛應(yīng)用于轎車和輕、中型貨車的驅(qū)動(dòng)橋中。 圖3-4 單級(jí)主減速器 3.1.6雙級(jí)主減速器 雙級(jí)主減速器(圖3-5)與單級(jí)相比，在保證離地間隙相同時(shí)可得到大的傳動(dòng)比，但是由于兩級(jí)齒輪減速器組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，質(zhì)量加大，制造成本也顯著增加，因此僅用于主減速比較大(7.6

49、的重型汽車上。以往在某些中型載貨汽車上雖有采用，但在新設(shè)計(jì)的現(xiàn)代中型載貨汽車上已很少見。這是由于隨著發(fā)動(dòng)機(jī)功率的提高、車輛整備質(zhì)量的減小以及路面狀況的改善，中等以下噸位的載貨汽車往具有更高車速的方向發(fā)展，因而需采用較小主減速比的緣故。 圖3-5雙級(jí)主減速器 整體式雙級(jí)主減速器有多種結(jié)構(gòu)方案：第一級(jí)為錐齒輪，第二級(jí)為圓柱齒輪(圖3-6a)；第一級(jí)為錐齒輪，第二級(jí)為行星齒輪；第一級(jí)為行星齒輪，第二級(jí)為錐齒輪(圖3-6b)；第一級(jí)為圓柱齒輪，第二級(jí)為錐齒輪(圖3-6c)。對(duì)于第一級(jí)為錐齒輪、第二級(jí)為圓柱齒輪的雙級(jí)主減速器，可有縱向水平(圖3-6d)、斜向(圖3-6e)和垂向(圖3-6f)

50、三種布置方案。 縱向水平布置可以使總成的垂向輪廓尺寸減小，從而降低汽車的質(zhì)心高度，但使縱向尺寸增加，用在長(zhǎng)軸距汽車上可適當(dāng)減小傳動(dòng)軸長(zhǎng)度，但不利于短軸距汽車的總布置，會(huì)使傳動(dòng)軸過(guò)短，導(dǎo)致萬(wàn)向傳動(dòng)軸夾角加大。垂向布置使驅(qū)動(dòng)橋縱向尺寸減小，可減小萬(wàn)向傳動(dòng)軸夾角，但由于主減速器殼固定在橋殼的上方，不僅使垂向輪廓尺寸增大，而且降低了橋殼剛度，不利于齒輪工作。這種布置可便于貫通式驅(qū)動(dòng)橋的布置。斜向布置對(duì)傳動(dòng)軸布置和提高橋殼剛度有利。 在具有錐齒輪和圓柱齒輪的雙級(jí)主減速器中分配傳動(dòng)比時(shí)，圓柱齒輪副和錐齒輪副傳動(dòng)比的比值一般為1.4~2.0，而且錐齒輪副傳動(dòng)比一般為1.7~3.3，這樣可減小錐齒輪嚙合時(shí)

51、的軸向載荷和作用在從動(dòng)錐齒輪及圓柱齒輪上的載荷，同時(shí)可使主動(dòng)錐齒輪的齒數(shù)適當(dāng)增多，使其支承軸頸的尺寸適當(dāng)加大，以改善其支承剛度，提高嚙合平穩(wěn)性和工作可靠性。 圖3-6雙級(jí)主減速器布置方案 3.1.7雙速主減速器 雙速主減速器(圖3-7)內(nèi)由齒輪的不同組合可獲得兩種傳動(dòng)比。它與普通變速器相配合，可得到雙倍于變速器的擋位。雙速主減速器的高低擋減速比是根據(jù)汽車的使用條件、發(fā)動(dòng)機(jī)功率及變速器各擋速比的大小來(lái)選定的。大的主減速比用于汽車滿載行駛或在困難道路上行駛，以克服較大的行駛阻力并減少變速器中間擋位的變換次數(shù)；小的主減速比則用于汽車空載、半載行駛或在良好路面上行駛，以改善汽車的燃料經(jīng)濟(jì)

52、性和提高平均車速。 對(duì)于載荷及道路狀況變化大、使用條件非常復(fù)雜的重型載貨汽車來(lái)說(shuō)，要想選擇一種主減速比來(lái)使汽車在滿載甚至牽引井爬陡坡或通過(guò)壞路面時(shí)具有足夠的動(dòng)力性，而在平直而良好的硬路面上單車空載行駛時(shí)又有較高的車速和滿意的然料經(jīng)濟(jì)性，是非常困難的[15]。為了解決這一矛盾，提高汽車對(duì)各種使用條件的適應(yīng)性，有的重型汽車采用具有兩種減速比并可根據(jù)行駛條件來(lái)選擇檔位的雙速主減速器。它與變速器各檔相配合，就可得到兩倍于變速器的檔位。顯然，它比僅僅在變速器中設(shè)置超速檔，即僅僅改變傳動(dòng)比而不增加檔位數(shù)，更為有利。當(dāng)然，用雙速主減速器代替半衰期的超速檔，會(huì)加大驅(qū)動(dòng)橋的質(zhì)量，提高制造成本，并要增設(shè)較復(fù)雜的

53、操縱裝置，因此它有時(shí)被多檔變速器所代替。 雙速主減速器可以由圓柱齒輪組(圖3-7a)或行星齒輪組(圖3-7b)構(gòu)成。圓柱齒輪式雙速主減速器結(jié)構(gòu)尺寸和質(zhì)量較大，可獲得的主減速比較大。只要更換圓柱齒輪軸、去掉一對(duì)圓柱齒輪，即可變型為普通的雙級(jí)主減速器。行星齒輪式雙速主減速器結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量較小，具有較高的剛度和強(qiáng)度，橋殼與主減速器殼都可與非雙速通用，但需加強(qiáng)行星輪系和差速器的潤(rùn)滑。 圖3-7 雙速主減速器 a)圓柱齒輪式 b)行星齒輪式 1-太陽(yáng)輪 2-齒圈 3-行星齒輪架 4-行星齒輪 5-接合齒輪 對(duì)于行星齒輪式雙速主減速器，當(dāng)汽車行駛條件要求有較大的牽引力時(shí)

54、，駕駛員通過(guò)操縱機(jī)構(gòu)將嚙合套及太陽(yáng)輪推向右方(圖示位置)，接合齒輪5的短齒與固定在主減速器上的接合齒環(huán)相接合，太陽(yáng)輪1就與主減速器殼聯(lián)成一體，并與行星齒輪架3的內(nèi)齒環(huán)分離，而僅與行星齒輪4嚙合。于是，行星機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)輪成為固定輪，與從動(dòng)錐齒輪聯(lián)成一體的齒圈2為主動(dòng)輪，與差速器左殼聯(lián)在一起的行星齒輪架3為從動(dòng)件，行星齒輪起減速作用，其減速比為(1+a)，a為太陽(yáng)輪齒數(shù)與齒圈齒數(shù)之比。在一般行駛條件下，通過(guò)操縱機(jī)構(gòu)使嚙合套及太陽(yáng)輪移到左邊位置，嚙合套的接合齒輪5與固定在主減速器殼上的接合齒環(huán)分離，太陽(yáng)輪1與行星齒輪4及行星齒輪架3的內(nèi)齒環(huán)同時(shí)嚙合，從而使行星齒輪無(wú)法自轉(zhuǎn)，行星齒輪機(jī)構(gòu)不再起減速作用。

55、顯然，此時(shí)雙速主減速器相當(dāng)于一個(gè)單級(jí)主減速器。 雙速主減速器的換擋是由遠(yuǎn)距離操縱機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，一般有電磁式、氣壓式和電一氣壓綜合式操縱機(jī)構(gòu)。由于雙速主減速器無(wú)換擋同步裝置，因此其主減速比的變換是在停車時(shí)進(jìn)行的。雙速主減速器主要在一些單橋驅(qū)動(dòng)的重型汽車上采用。 3.1.8貫通式主減速器 貫通式主減速器(圖3-8，圖3-9)根據(jù)其減速形式可分成單級(jí)和雙級(jí)兩種。分別是單級(jí)貫通式主減速器和雙級(jí)貫通式主減速器。 單級(jí)貫通式主減速器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，質(zhì)量小，并可使中、后橋的大部分零件，尤其是使橋殼、半軸等主要零件具有互換性等優(yōu)點(diǎn)，主要用于輕型多橋驅(qū)動(dòng)的汽車上。根據(jù)減速齒輪形式不同，單級(jí)貫通式主減

56、速器又可分為雙曲面齒輪式及蝸輪蝸桿式兩種結(jié)構(gòu)。雙曲面齒輪式單級(jí)貫通式主減速器(圖3-8a)是利用雙曲面齒輪副軸線偏移的特點(diǎn)，將一根貫通軸穿過(guò)中橋并通向后橋。但是這種結(jié)構(gòu)受主動(dòng)齒輪最少齒數(shù)和偏移距大小的限制，而且主動(dòng)齒輪工藝性差，主減速比最大值僅在5左右，故多用于輕型汽車的貫通式驅(qū)動(dòng)橋上。當(dāng)用于大型汽車時(shí)，可通過(guò)增設(shè)輪邊減速器或加大分動(dòng)器速比等方法來(lái)加大總減速比。 螺桿式單級(jí)貫通式主減速器(圖3-8b)在結(jié)構(gòu)質(zhì)量較小的情況下可得到較大的速比。它使用于各種噸位多橋驅(qū)動(dòng)汽車的貫通式驅(qū)動(dòng)橋的布置。另外，它還具有工作平滑無(wú)聲、便于汽車總布置的優(yōu)點(diǎn)。如蝸桿下置式布置方案被用于大客車的貫通式驅(qū)動(dòng)橋中，可降

57、低車廂地板高度。 圖3-8 單級(jí)貫通式主減速器 a) 雙曲面齒輪式 b)蝸輪蝸桿式 圖3-9 雙級(jí)貫通式主減速器 a)錐齒輪一圓柱齒輪式 b)圓柱齒輪一錐齒輪式 1-貫通軸 2-軸間差速器 對(duì)于中、重型多橋驅(qū)動(dòng)的汽車，由于主減速比較大，多采用雙級(jí)貫通式主減速器。根據(jù)齒輪的組合方式不同，可分為錐齒輪一圓柱齒輪式和圓柱齒輪一錐齒輪式兩種形式。錐齒輪一圓柱齒輪式雙級(jí)貫通式主減速器(圖3-9a)可得到較大的主減速比，但是結(jié)構(gòu)高度尺寸大，主動(dòng)錐齒輪工藝性差，從動(dòng)錐齒輪采用懸臂式支承，支承剛度差，拆裝也不方便。圓柱齒輪一錐齒輪式雙級(jí)貫

58、通式主減速器(圖3-9b)的第一級(jí)圓柱齒輪副具有減速和貫通的作用。有時(shí)僅用作貫通用．將其速比設(shè)計(jì)為1。在設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)中、后橋錐齒輪的布置、旋轉(zhuǎn)方向、雙曲面齒輪的偏移方式以及圓柱齒輪副在錐齒輪副前后的布置位置等因素來(lái)確定錐齒輪的螺旋方向，所選的螺旋方向應(yīng)使主、從動(dòng)錐齒輪有相斥的軸向力。這種結(jié)構(gòu)與前者相比，結(jié)構(gòu)緊湊，高度尺寸減小，有利于降低車廂地板及整車質(zhì)心高度。 3.1.9單雙級(jí)減速配輪邊減速器 在設(shè)計(jì)某些重型汽車、礦山自卸車、越野車和大型公共汽車的驅(qū)動(dòng)橋時(shí)，由于傳動(dòng)系總傳動(dòng)比較大，為了使變速器、分動(dòng)器、傳動(dòng)軸等總成所受載荷盡量小，往往將驅(qū)動(dòng)橋的速比分配得較大。當(dāng)主減速比大于12時(shí)，一般的整

59、體式雙級(jí)主減速器難以達(dá)到要求，此時(shí)常采用輪邊減速器(圖3-10)。這樣，不僅使驅(qū)動(dòng)橋的中間尺寸減小，保證了足夠的離地間隙，而且可得到較大的驅(qū)動(dòng)橋總傳動(dòng)比。另外，半軸、差速器及主減速器從動(dòng)齒輪等零件由于所受載荷大為減小，使它們的尺寸可以減小。但是由于每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪旁均設(shè)一輪邊減速器，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本提高，布置輪轂、軸承、車輪和制動(dòng)器較困難。 圓柱行星齒輪式輪邊減速器(圖3-10a)可以在較小的輪廓尺寸條件下獲得較大的傳動(dòng)比，且可以布置在輪轂之內(nèi)。作驅(qū)動(dòng)齒輪的太陽(yáng)輪連接半軸，內(nèi)齒圈由花鍵連接在半軸套管上，行星齒輪架驅(qū)動(dòng)輪轂。行星齒輪一般為3～5個(gè)均勻布置，使處于行星齒輪中間的太陽(yáng)輪得到自動(dòng)定心。圓錐

60、行星齒輪式輪邊減速器(圖3-10b)裝于輪轂的外側(cè)，具有兩個(gè)輪邊減速比。當(dāng)換擋用接合輪12位于圖示位置時(shí)，輪邊減速器位于低擋；當(dāng)接合輪被專門的操縱機(jī)構(gòu)13移向外側(cè)并與側(cè)蓋15的花鍵孔內(nèi)齒相接合，使半軸直接驅(qū)動(dòng)輪邊減速器殼及輪轂時(shí)，輪邊減速器位于高擋。 圖3-10 輪邊減速器 a)圓柱行星齒輪式 b)圓錐行星齒輪式 c)普通外嚙合圓柱齒輪式 1-輪輞 2-環(huán)齒輪架 3-環(huán)齒輪 4-行星齒輪 5-行星齒輪架 6-行星齒輪 7-太陽(yáng)輪 8-鎖緊螺母 9、10-螺栓 11-輪轂 12-接合輪 13-操縱機(jī)構(gòu) 14-外圓錐齒輪 15-側(cè)蓋 普通外嚙合

61、圓柱齒輪式輪邊減速器，根據(jù)主、從動(dòng)齒輪相對(duì)位置的不同，可分為主動(dòng)齒輪上置和下置兩種形式。主動(dòng)齒輪上置式輪邊減速器主要用于高通過(guò)性的越野汽車上，可提高橋殼的離地間隙；主動(dòng)齒輪下置式輪邊減速器(圖3-10c)主要用于城市公共汽車和大客車上，可降低車身地板高度和汽車質(zhì)心高度，提高了行駛穩(wěn)定性，方便了乘客上、下車。 3.2主減速器主、從動(dòng)錐齒輪的支承方案 主減速器中必須保證主、從動(dòng)齒輪具有良好的嚙合狀況，才能使它們很好的工作。齒輪的正確嚙合，除與齒輪的加工質(zhì)量、裝配調(diào)整及軸承、主減速器殼體的剛度有關(guān)以外，與齒輪的支承剛度密切相關(guān)。 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

62、承和跨置式支承兩種。 懸臂式支承結(jié)構(gòu)(圖3-11a)的特點(diǎn)是在錐齒輪大端一側(cè)采用較長(zhǎng)的軸頸，其上安裝兩個(gè)圓錐滾子軸承。為了減小懸臂長(zhǎng)度倪和增加兩支承間的距離b，以改善支承剛度，應(yīng)使兩軸承圓錐滾子的大端朝外，使作用在齒輪上離開錐頂?shù)妮S向力由靠近齒輪的軸承承受，而反向軸向力則由另一軸承承受。為了盡可能地增加支承剛度，支承距離b應(yīng)大于2.5倍的懸臂長(zhǎng)度a，且應(yīng)比齒輪節(jié)圓直徑的70％還大，另外靠近齒輪的軸徑應(yīng)不小于尺寸a。為了方便拆裝，應(yīng)使靠近齒輪的軸承的軸徑比另一軸承的支承軸徑大些。靠近齒輪的支承軸承有時(shí)也采用圓柱滾子軸承，這時(shí)另一軸承必須采用能承受雙向軸向力的雙列圓錐滾子軸承。 圖3-11

63、 主減速器錐齒輪的支承形式 a)主動(dòng)錐齒輪懸臂式 b)主動(dòng)錐齒輪跨置式 c)從動(dòng)錐齒輪 懸臂式支承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，支承剛度較差，用于傳遞轉(zhuǎn)矩較小的轎車、輕型貨車的單級(jí)主減速器及許多雙級(jí)主減速器中。 跨置式支承結(jié)構(gòu)(圖3-11b)的特點(diǎn)是在錐齒輪的兩端均有軸承支承，這樣可大大增加支承剛度，又使軸承負(fù)荷減小，齒輪嚙合條件改善，因此齒輪的承載能力高于懸臂式。此外，由于齒輪大端一側(cè)軸頸上的兩個(gè)相對(duì)安裝的圓錐滾子軸承之間的距離很小，可以縮短主動(dòng)齒輪軸的長(zhǎng)度，使布置更緊湊，并可減小傳動(dòng)軸夾角，有利于整車布置。但是跨置式支承必須在主減速器殼體上有支承導(dǎo)向軸承所需要的軸承座，從而使主減速器殼體結(jié)構(gòu)復(fù)

64、雜，加工成本提高。另外，因主、從動(dòng)齒輪之間的空間很小，致使主動(dòng)齒輪的導(dǎo)向軸承尺寸受到限制，有時(shí)甚至布置不下或使齒輪拆裝困難?？缰檬街С兄械膶?dǎo)向軸承都為圓柱滾子軸承，并且內(nèi)外圈可以分離或根本不帶內(nèi)圈。它僅承受徑向力，尺寸根據(jù)布置位置而定，是易損壞的一個(gè)軸承。 3.2.2從動(dòng)錐齒輪的支承 從動(dòng)錐齒輪的支承(圖3-11c)，其支承剛度與軸承的形式、支承間的距離及軸承之間的分布比例有關(guān)。從動(dòng)錐齒輪多用圓錐滾子軸承支承。為了增加支承剛度，兩軸承的圓錐滾子大端應(yīng)向內(nèi)，以減小尺寸c+d。為了使從動(dòng)錐齒輪背面的差速器殼體處有足夠的位置設(shè)置加強(qiáng)肋以增強(qiáng)支承穩(wěn)定性，c+d應(yīng)不小于從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑的70

65、％。為了使載荷能盡量均勻分配在兩軸承上，應(yīng)盡量使尺寸c等于或大于尺寸d。在具有大的主傳動(dòng)比和徑向尺寸較大的從動(dòng)錐齒輪的主減速器中，為了限制從動(dòng)錐齒輪因受軸向力作用而產(chǎn)生偏移，在從動(dòng)錐齒輪的外緣背面加設(shè)輔助支承(圖3-12)。輔助支承與從動(dòng)錐齒輪背面之間的間隙，應(yīng)保證偏移量達(dá)到允許極限時(shí)能制止從動(dòng)錐齒輪繼續(xù)變形。主、從動(dòng)齒輪受載變形或移動(dòng)的許用偏移量如圖3-13所示。 圖3-12 從動(dòng)錐齒輪輔助支承 圖3-13 主、從動(dòng)錐齒輪的許用偏移量 第4章 單級(jí)主減速器的設(shè)計(jì) 4.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1.1主減速器齒輪的類型 雙曲面齒輪與弧齒錐齒輪相比

66、具有一下優(yōu)點(diǎn)： 當(dāng)雙曲面齒輪與螺旋錐齒輪尺寸相同時(shí)，雙曲面齒輪傳動(dòng)有更大的傳動(dòng)比。當(dāng)傳動(dòng)比一定，從動(dòng)齒輪尺寸相同時(shí)，雙曲面主動(dòng)齒輪比相應(yīng)的螺旋錐齒輪有較大的直徑，較高的輪齒強(qiáng)度以及較大的主動(dòng)齒輪軸和軸承剛度。當(dāng)傳動(dòng)比一定，主動(dòng)齒輪尺寸相同時(shí)，雙曲面從動(dòng)齒輪直徑比相應(yīng)的螺旋錐齒輪為小，因而有較大的離地間隙。 在工作過(guò)程中，可改善齒輪的磨合過(guò)程，使其具有更高的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。，重合度較大，不僅提高了傳動(dòng)平穩(wěn)性，而且使齒輪的彎曲強(qiáng)度提高約30%。 根據(jù)這些優(yōu)點(diǎn)，主減速器齒輪選取雙曲面齒輪。 4.1.2主、從動(dòng)齒輪的支承方案 主動(dòng)錐齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩不是很大，所以我們選取懸臂式支承，這樣既保證了支承剛度又能使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便制造。 從動(dòng)錐齒輪的支承選擇跨置式的，這種支承可以增大支承剛度，使軸承負(fù)荷減小，齒輪嚙合條件改善。 4.2基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷的確定 4.2.1齒輪計(jì)算載荷的確定 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最低擋傳動(dòng)比確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩： (4-1) 式中，為計(jì)算轉(zhuǎn)矩(N