【正文】 約 ，而 NGW 型最佳傳動比為 3～ 9[2]，因此選用 NGW 型行星齒輪傳動系統(tǒng)。 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文 ） 2 2 NGW 型是動力傳動中應(yīng)用最多，傳動功率最大的一種行星傳動。他由內(nèi)外嚙合和共享行星輪組成，它的結(jié)構(gòu)簡單，軸向尺寸小，工藝性好，效率高，雖然傳動比比較小，但可通過多級串聯(lián)組成傳 動比大的輪系。本設(shè)計中所需傳動比較小，因此不用串聯(lián)，只需要一級就足夠。 行星齒輪傳動的主要特點(diǎn)是體積小，承載能力大，工作平穩(wěn)；但大功率高速行星齒輪傳動結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，要求制造精度高。行星齒輪傳動中有些類型效率高，但傳動比不大。另一些類型則傳動比可以很大，但效率較低，用它們作減速器時，其效率隨傳動比的增大而減小；作增速器時則有可能產(chǎn)生自鎖。行星齒輪傳動應(yīng)用廣泛，并可與無級變速器、液力耦合器和液力變矩器等聯(lián)合使用，進(jìn)一步擴(kuò)大使用范圍。 行星輪作為減速器可以安置在輪邊，則稱為輪邊減速器。輪邊減速器一般分為普通圓柱齒輪 減速器和行星齒輪減速器，由于普通齒輪減速器有很多不可避免的缺陷，因此采用較少。 有的輪邊減速器設(shè)置在車輪的輪轂內(nèi)，使得整個驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)更加緊湊，同時降低主減速器，半軸，差速器的負(fù)荷，減小傳動部件的結(jié)構(gòu)尺寸，保證后橋具有足夠的離地間隙。同時提高了車輛的通過性能以及降低了整車的裝備質(zhì)量。 工作原理 圖 11 汽車輪邊減速器結(jié)構(gòu)圖 1半軸套管； 2齒圈座； 3內(nèi)齒圈； 4行星齒輪； 5行星架； 6行星齒輪軸； 7太陽輪； 8鎖緊螺母； 9螺栓； 10螺釘； 11輪轂； 12半軸； 13制動器 根據(jù)我 們選擇的 NGW型輪邊減速器簡單介紹一下其工作原理。 輪邊減速器主要是由太陽輪、行星輪、齒圈和行星輪架組成，一般其主動件太陽輪與半軸相連，被動件行星輪架與車輪相連，齒圈與橋殼相接，采用輪邊減速器是為了提高汽車的驅(qū)動力，以滿足或修正整個傳動系統(tǒng)力的匹配。目前采用的輪邊減速器，就是為滿足整個傳動系統(tǒng)匹配的需要，而增加的一套降速增扭的齒輪傳動裝置。從發(fā)動機(jī)經(jīng)離合器、變速器和分動器把動力傳遞到前、后橋的主減速器，再從主減速器的輸出端傳遞到輪邊減速器及車輪，以驅(qū)動汽車行駛。在這一過程中，輪邊減速器的工作原理就是把主減速 器傳遞的轉(zhuǎn)速和扭矩經(jīng)過其降速增扭后，再傳遞到驅(qū)動車輪，以便使車輪在地面附著力的反作用下，產(chǎn)生較大驅(qū)動力。從而減少了輪邊減速器前面各個零件的受力。 如圖 11所示：太陽輪 7通過花鍵與半軸 12 相連接，并隨半軸轉(zhuǎn)動。齒圈 3 與齒圈座 2用螺釘 10連接，而齒圈座 2被鎖緊螺母 8固定在半軸套管 l上不能轉(zhuǎn)動。在中心齒輪 7和齒圈 3之間裝有三個行星齒輪 4，行星齒輪通過圓錐磙子軸承和 6 支撐在行星架 5 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文 ） 3 3 上。行星架 5用螺栓 9與輪轂 1l 相連。差速器的動力從半軸 12 經(jīng)中心齒輪 行星齒輪行星架 5 轉(zhuǎn)給輪轂而驅(qū)動車輪旋轉(zhuǎn) [3]。 （二） 國內(nèi) 外發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展前景 國內(nèi)外現(xiàn)狀 我國早在南北朝時代，祖沖之就發(fā)明了有行星齒輪的差動式指南針，因此我國行星齒輪傳動的應(yīng)用比歐美各國早一千多年。但是隨著時代的發(fā)展，我國漸漸落后于西方發(fā)達(dá)國家，目前已經(jīng)有了很大的差距，但是我們正在努力發(fā)展，自主創(chuàng)新 [4]。 現(xiàn)在已經(jīng)有許多專家，學(xué)者及工程技術(shù)人員做了相關(guān)的研究。但是與國外先進(jìn)的技術(shù)相比還是有很大的差距。我國自主研發(fā)的減速器大都是中小功率的，以齒輪傳動、蝸桿傳動為主，并且存在產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)，功率與重量比小，或者傳動比大而機(jī)械效率過低，可靠性低，使用壽命不夠長，且新產(chǎn)品研發(fā)周期長等很多缺陷。因此，如何改進(jìn)設(shè)計方法，提高設(shè)計質(zhì)量是裝載機(jī)行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。 目前我國新頒布了 NGW－ L 型（ JB179976）、 NGWZ型（ JB372284）、 NGWS型（ JB372384）和 NGWL型（ JB342484）四個行星齒輪減速器標(biāo)準(zhǔn)。并且組織了專業(yè)化成批生產(chǎn)，在國內(nèi)進(jìn)行了推廣應(yīng)用。 自中國加入 WTO后，我國的汽車行業(yè)迅猛發(fā)展，車用減速器也隨著時代的腳步逐漸成長成熟起來。進(jìn)年來輪邊減速器部分也不斷踴躍出很多新的很有創(chuàng)意的設(shè) 計，雖然這些設(shè)計離最終成型使用還有一些差距，但是，足見我們在創(chuàng)新設(shè)計上，已經(jīng)邁出了一大步。 但是相比于國外先進(jìn)的技術(shù)，我們還有待于進(jìn)一步的提高，增加自主創(chuàng)新的能力。 目前我國所使用的減速機(jī)主要是從德國，英美進(jìn)口的，自主研發(fā)的減速機(jī)一般很少在大型礦用車上使用 [4]。 發(fā)展趨勢 目前隨著電子技術(shù)的發(fā)展，非公用車已向著智能化，無人化發(fā)展。越來越多的電控系統(tǒng)以及液壓系統(tǒng)被運(yùn)用到礦用車上來，使得礦用車的操作越來越簡易方便，產(chǎn)量也更大。例如卡特彼勒系列非公用車就有很多人性化的輔助系統(tǒng)。如：全自動的緩 行制動，發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速由電控單元根據(jù)傳感器和節(jié)氣閥所給出的數(shù)據(jù)自動調(diào)節(jié)。變速器也有自動檔，可以自動改變車速。在機(jī)械硬件方面卡特彼勒也可以稱得上業(yè)界內(nèi)的航母，他的機(jī)械部分設(shè)計簡便，人性化，強(qiáng)度高，使用壽命長，且維修方便。 目前行星齒輪都向著大功率，大傳動比、小體積、高機(jī)械效率以及使用壽命長的方向發(fā)展。 二、 課題背景及開展研究 的意 義 （一） 課題背景 本文是根據(jù) TYQ4190 型汽車已知參數(shù)和工作環(huán)境等已知條件所設(shè)計的輪邊減速器。減速器任務(wù)就是在滿足傳動速比，傳動效率和傳動強(qiáng)度的條件下，設(shè)計出結(jié)構(gòu)簡單，效率高，成本低 ，易加工，工藝性好的傳動機(jī)構(gòu)。 主要工作任務(wù)就是根據(jù)已知條件選擇齒輪副的齒數(shù)和模數(shù)，并校核其齒輪副的齒面接觸強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度。同時還要設(shè)計其連接件和其他的一些零配件，如連接用的花鍵，和支撐用的軸和軸承等。還要考慮到固定用的擋圈和連接螺栓等。在設(shè)計的同時，還要考 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文 ） 4 4 慮其裝配條件，如裝配順序，裝配基準(zhǔn)和公差等。當(dāng)然，還要了解一下目前我國的輪邊減速器發(fā)展?fàn)顩r，已考慮其細(xì)節(jié)問題，可以達(dá)到與市場結(jié)合。 根據(jù)陜西同力重工有限公司的市場調(diào)查表明我國非公用車的工作環(huán)境普遍為車輛行駛路面工程道路，路面松軟，硬實(shí)度差，道路阻力大 ，道路附著系數(shù)小。且運(yùn)營環(huán)境的空氣質(zhì)量也很差，揚(yáng)塵濃度很高，對作業(yè)工人的身體傷害很大，還有就是承載運(yùn)輸量大，作業(yè)強(qiáng)度高 [5]。 縱觀國內(nèi)減速器的發(fā)展現(xiàn)狀，我們在保持行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，技術(shù)創(chuàng)新的同時，應(yīng)當(dāng)看我我們存在的問題。要采取積極地應(yīng)對方案力爭在較短時間內(nèi)能有所進(jìn)展。目前，我國該行業(yè)存在的問題是，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、缺乏有國際影響力的產(chǎn)品品牌、行業(yè)整體散、亂情況依然較為嚴(yán)重。因此，我國的發(fā)展之路仍是任重道遠(yuǎn)。 （二） 研究 的意義 傳動系統(tǒng)通常由變速裝置，起停和換向裝置，制動裝置及安全保護(hù)裝置等基本部分組成。變速裝置是傳動系統(tǒng)中很重要的組成部分，它的設(shè)計的好壞直接關(guān)系到傳動效率，燃油消耗率，汽車的使用壽命，甚至能否啟動。而輪邊減速器是傳動系統(tǒng)的最后一部分，它起到了減速增扭和改變傳動方向的作用，直接將動力傳輸?shù)捷喬ド?，因此輪邊減速器的設(shè)計也至關(guān)重要。尤其是大型非公用車，由于空間限制，必須將更多的傳動比分配到驅(qū)動橋上，因此輪邊減速器可以大大的改善整車的結(jié)構(gòu)和性能。 一般說來，輪邊減速器的設(shè)計應(yīng)該滿足以下要求： 保證汽車在各種使用工 況下對速比的變化要求，這一速度變化應(yīng)從零到最高車速。在發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不變的情況下，可獲得倒檔行駛。汽車在轉(zhuǎn)彎的時候，能差速，保證轉(zhuǎn)彎正常。 保證汽車具有最佳的動力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。為了使變速器，分動器，傳動軸等總成不致因承受過大扭矩而使它們尺寸過大，重量過重，應(yīng)將其傳動比以盡可能的比率分配給驅(qū)動橋，采用較大的傳動比，使其達(dá)到所需要的減速要求 [22]。 輪邊減速器設(shè)計的主要任務(wù)是： 從各方面考慮，選擇合適的尺寸，提出整體設(shè)計方案。 各零部件合理布置，對其強(qiáng)度，剛度，壽命進(jìn)行校核，使其結(jié)構(gòu)合理，性能優(yōu)良。 滿足傳 動比條件，同心條件，裝配條件和鄰接條件。 對于兩級或多級定軸齒輪傳動減速器，傳動比分配的原則如下 : 使各級齒輪傳動的承載能力相接近 使各級齒輪傳動中的大齒輪浸油深度大致相等，以實(shí)現(xiàn)油池潤滑 使減速器獲得最小外形尺寸和重量 輪邊減速器作為傳動系的最后一個環(huán)節(jié) ,他承載著最大的扭矩 ,他的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)合理與否直接影響著整車的性能 ,因此輪邊減速器的設(shè)計至關(guān)重要。我所設(shè)計的輪邊減速器結(jié)構(gòu)簡單 ,體積小巧 ,質(zhì)量輕便 ,使用和更換都很方便 ,對于提高整車的速比 ,減輕質(zhì)量 ,較小燃油消耗率等方面都起了很大的作用。 三、 主要研究內(nèi)容 本 課題主要根據(jù) TYQ4190 車輛結(jié)構(gòu)及性能要求，完成輪邊減速器的設(shè)計； 設(shè)計內(nèi)容主要包括： 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文 ） 5 5 輪邊減速器結(jié)構(gòu)形式的選擇： 輪邊減速器齒輪基本參數(shù)的選擇； 輪邊減速器主要尺寸的計算； 輪邊減速器主要配合及緊固件設(shè)計； 繪制輪邊減速器三維模型。 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文 ） 6 6 第二章 齒輪傳動的參數(shù)設(shè)計計算 一、 已知條件 軸距 3400mm；整備質(zhì)量 :7000kg；總質(zhì)量： 19000kg；最高車速： 98km/h.； 最大爬坡度： 30%；發(fā)動機(jī)最大功率： 196/2200kw/rpm； 最大扭矩 /轉(zhuǎn)速： 1100/13001600Nm/rpm； 輪胎尺寸 表 21輪胎尺寸 圖 新胎充氣后 輪胎最大使用尺寸 規(guī)格 斷面寬度 外直徑 斷面寬度 外直徑 一般花紋 加深花紋 一般花 紋 加深花紋 0 315 1125 1135 337 1125 1135 輪輞 ：中心孔直徑： 281 螺孔直徑： 16 螺孔對稱直徑： 335 二、 設(shè)計計算 （一） 配傳動比 主減速比對于主減速器的結(jié)構(gòu)形式、輪廓尺寸、質(zhì)量大小以及當(dāng)變速器處于最高檔位時汽車的動力性和燃料經(jīng)濟(jì)性 都有直接影響。 i0 的選擇應(yīng)在汽車總體設(shè)計時和傳動系統(tǒng)總傳動比 it 一起由整車動力計算來確定。可利用發(fā)動機(jī)在不同 i0 下的功率平衡圖來研究 i0對汽車動力性的影響。通過優(yōu)化設(shè)計，對發(fā)動機(jī)與傳動系統(tǒng)參數(shù)作最佳匹配的方法來選擇i0值，可使汽車獲得最佳的動力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。 所選擇的 i0值應(yīng)能保證汽車能達(dá)到設(shè)計要求的最高車速 vamax， 在給定發(fā)動機(jī)最大功率及其 np的情況下。這時 i0值應(yīng)按下式來確定： 0 m a x ipa ghrnivi? 式中 rr車輪的滾動半徑， m。 igh變速器的最高檔傳動比。 將已知的汽車參數(shù)帶入得到 普通雙級主減速器的第一級的減速比 i01 比第二級的減速比 i02 稍小些，通常i02/i01=，輪邊減速器作為雙級主減速器的第二級，參考同類車型并考慮盡量發(fā)揮輪邊減速器的優(yōu)點(diǎn)，選取較大的輪邊減速比。所以在分配減速比時選擇如下： 0i? LBi ? （二） 選取行星齒輪傳動的傳動類型和傳動簡圖 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文 ） 7 7 行星輪式減速器類型很多，按其基本構(gòu)件代號可分為 2ZX、 3Z 和 ZXF 三大類 (其中Z— 中心輪 )。其他各種復(fù)雜的周轉(zhuǎn)輪系，大抵可以看成這三類輪系的聯(lián)合貨組合機(jī)構(gòu)。按傳動機(jī)構(gòu)中齒輪的嚙合方式、又可分為許多傳動形式，如 NGW 型、 NW 型、 NN 型、 WW 型、ZUWGW 型、 NGWN 型、 N型等（其中 N— 內(nèi)嚙合， W— 外嚙合， G— 公用齒輪， ZU— 錐齒輪）。其傳動類型與傳動特點(diǎn)如表 21[2]。 表 22傳動類型與傳動特點(diǎn) 傳 動 類 型 機(jī) 構(gòu)簡圖 傳 動 特 性 應(yīng)用特點(diǎn) 類 組 性 傳動比范圍 傳動比推薦值 傳遞功率KW 2ZX 負(fù) 號 機(jī) 構(gòu) NGW ~ ibaX = ~ 9 不限 廣泛地用于動力及輔助傳動中，工作制度不限，可作為減速、增速和差速裝置 軸向尺寸小，便于串聯(lián)多級傳動，工藝性好 NW 1~50 ibaX = 5~25 不限 iaXb 7時，徑向尺寸比NGW 型小，可推薦采用 工作制度不限 NN ? 1700 一個行星輪時