【正文】 輪軸線相對從動齒輪軸線在空間偏移一距離 E，此距離稱為偏移距。由于偏移距正的存在，使主動齒輪螺旋角 1? 大于從動齒輪螺旋角 2? 。根據(jù)嚙合面上法向力相等，可求出主、從動齒輪圓周力之比 2121 coscos???FF 式中， F1 、 F2 分別為主、從動 齒輪的圓周力； 1? 、 2? 分別為主、從動齒輪的螺旋角。 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的切線與該點和節(jié)錐頂點連線之間的夾角。在齒面寬中點處的螺旋角稱為中點螺旋角。通常不特殊說明，則螺旋角系指中點螺旋角。雙曲面齒輪傳動比為 112211220 c osc os ??rrrF rFi s ?? 式中， si0 為 雙曲面齒輪傳動比； 1r 、 2r 分別為主、從動齒輪平均分度圓半徑。 螺旋錐齒輪傳動比為 120 rriL? 令 12 cos/cos ???K ，則 Ls Kii 00 ? 。由于 21 ??? ，所以系數(shù) 1?K ，一般上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SANTANA轎車主減速器設(shè)計與分析 8 為 1． 25～ 1． 50。這說明： 1)當(dāng)雙曲面齒輪與螺旋錐齒輪尺寸相同時，雙曲面齒輪傳動有更大的傳動比。 2)當(dāng)傳動比一定，從動齒輪尺寸相同時，雙曲面主動齒輪比相 應(yīng)的螺旋錐齒輪有較大的直徑，較高的輪齒強(qiáng)度以及較大的主動齒輪軸和軸承剛度。 3)當(dāng)傳動比一定，主動齒輪尺寸相同時，雙曲面從動齒輪直徑比相應(yīng)的螺旋錐齒輪為小，因而有較大的離地間隙。 此外， 雙曲面齒輪傳動的優(yōu)點： 1)在工作過程中，雙曲面齒輪副不僅存在沿齒高方向的側(cè)向滑動，而且還有沿齒長方向的縱向滑動。縱向滑動可改善齒輪的磨合過程，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齒輪的 1? 大于從動齒輪的 2? ，這樣同時嚙合的齒數(shù)較多，重合度較大，不僅提高了傳動平穩(wěn)性，而且使齒輪的彎曲強(qiáng)度提高約 30％。 3)雙曲面齒輪傳動的主動齒輪直徑及螺旋角都較大，所以相嚙合輪齒的當(dāng)量曲率半徑較大，其結(jié)果使齒面的接觸強(qiáng)度提高。 4)雙曲綿主動齒輪的變大，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)，有利于增加傳動比。 5)雙曲面齒輪傳動的主動齒輪較大，加工時所需刀盤刀頂距較大，因而切削刃壽命較長。 6)雙曲面主動齒輪軸布置在從動齒輪中心上方，便于實現(xiàn)多軸驅(qū)動橋的貫通，增大傳動軸的離地高度。布置 在從動齒輪中心下方可降低萬向傳動軸的高度，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，雙曲面齒輪傳動也存在如下缺點： 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SANTANA轎車主減速器設(shè)計與分析 9 1)沿齒長的縱向滑動會使摩擦損失增加，降低傳動效率。雙曲面齒輪副傳動效率約為 96％。 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)雙曲面齒輪傳動必須采用可改善油膜強(qiáng)度和防刮傷添加劑的特種潤滑油 。 主減速器的常見故障 1．油封漏油 其 原因是：油封失效，或是拆裝油封方法不對，導(dǎo)致油封損壞而漏油。 2．主減速器齒輪過早磨損 造成齒輪過早損壞的原因有：（ 1） 所用潤滑油規(guī)格不對或因其它原因造成的潤滑油不良。主減速器齒輪在工作時，由于其傳動特點所致 ，齒間不僅有滾動，而且還有縱向滑移， 使齒面間壓力加大， 不易形成良好的潤滑油膜，如果不按規(guī)定 加注油膜強(qiáng)度高的雙曲線齒輪油，就不能保證齒輪的正常潤滑，致使齒輪使用壽命減短。（ 2） 差速器殼與主減速器從動齒輪的連接螺栓松動。后橋差速器殼與主減速器從動齒輪之間是用螺栓連接的，當(dāng)車輛前進(jìn)時，從 動齒輪受到的力作用在齒 輪靠近受力點的螺栓處， 因此使齒輪受力點對稱處的螺栓松動。當(dāng)螺栓預(yù)緊力不足時，從 動齒輪的圓周上多數(shù)螺栓逐 漸松動，齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)生搖擺和沖擊，從而嚴(yán)重地破壞了主減速器主、 從動齒輪的嚙合面與嚙合間隙，使主減速器齒輪早期損壞。 （ 3）齒輪嚙合面不正確及齒側(cè)間隙過小。主減速器主、從動齒輪嚙合印跡不正確，行車時，其動力傳動由齒輪小端逐漸移向大端 ，齒的其余部分不承受符合，應(yīng)力集中在齒的大端，這樣就加劇了齒輪的磨損，甚至折斷齒上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SANTANA轎車主減速器設(shè)計與分析 10 輪。 3．主動齒輪的后軸承過早磨損 產(chǎn)生的原因是：軸承的預(yù)緊力不夠、主動齒輪的軸向間隙過大，或軸承孔變形等。 主減速器目前的現(xiàn)狀 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。雙曲面齒輪工作時，齒面間的壓力和滑動較大，齒面油膜易被破壞，必須采用雙曲面齒輪油潤滑，絕不允許用普通齒輪油代替，否則將使齒面迅速擦傷和磨損，大大降低使用壽命。 轎 車上的主減速器一般采用雙曲線齒輪。這是因為雙曲線齒輪與螺旋錐齒輪比較，前者運(yùn)轉(zhuǎn)噪音少，工作更平穩(wěn)，輪齒強(qiáng)度較高，而且還具有主動齒輪軸線可以相對從動齒輪軸線偏移的特點，這一點對于汽車的技術(shù)性能非常重要，工程師可以在不改變發(fā)動機(jī)的位置尺寸就可以直接改變 驅(qū)動橋的離地間隙，也就是改變整部車的離地間隙。 例如有些汽車主減速器的雙曲線齒輪的偏移距達(dá) 30 多毫米，在保持一定的離地間隙情況下，可降低主動齒輪和傳動軸的位置，使車身重心降低，有利于提高汽車高速行駛的平穩(wěn)性。 有些在同一車架上生產(chǎn)轎車和運(yùn)動休閑車，其底盤的參數(shù)變換也是利用了雙曲線齒輪這一特性。由于有這些優(yōu)點，目前汽車的驅(qū)動橋已經(jīng)趨向于用雙曲線齒輪，實際上近年進(jìn)口汽車基本上是采用雙曲線齒輪，國產(chǎn)汽車也有許多車型采用雙曲線齒輪，并已經(jīng)越來越多地在中、重型貨車上得到采用。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SANTANA轎車主減速器設(shè)計與分析 11 Unigraphics 系統(tǒng)簡介 Unigraphics（簡稱 UG）是美國 EDS公司推出的一套集 CAD/CAM/CAE于一體的軟件系統(tǒng)。它的功能覆蓋了從概念設(shè)計到產(chǎn)品生產(chǎn)的整個過程，并且廣泛地運(yùn)用在汽車、航天、模具加工及設(shè)計和醫(yī)療器械行業(yè)等方面。它提供了強(qiáng)大的實體建模技術(shù)，提供了高效能的曲面建構(gòu)能力，能夠完成最復(fù)雜的造型設(shè)計。除此之外，裝配功能、 2D出圖功能、模具加工功能與PDM之間的緊密結(jié)合，使得 UG在工業(yè)界成為一套無可匹敵的高級 CAD/CAM系統(tǒng)。 UG公司的產(chǎn)品主要有為機(jī)械制造企業(yè)提供包括從設(shè)計、 分析到制造應(yīng)用的 Unigraphics軟件、基于 Windows的設(shè)計與制圖產(chǎn)品 Solid Edge、集團(tuán)級產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) iMAN、產(chǎn)品可視化技術(shù) ProductVision以及被業(yè)界廣泛使用的高精度邊界表示的實體建模核心 Parasolid在內(nèi)的全線產(chǎn)品。 UG自從 1990年進(jìn)入我國以來，以其強(qiáng)大的功能和工程背景，已經(jīng)在我國航空、航天、汽車、模具和家電等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。尤其 UG軟件 PC版本的推出，為 UG在我國的普及起到了良好的推動作用。 UG軟件不僅具有強(qiáng)大的實體造型、曲面造型、虛擬裝配和產(chǎn)生工程圖等設(shè)計功能；而且，在設(shè)計過程中可進(jìn) 行有限元分析、機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析、動力學(xué)分析和仿真模擬，提高設(shè)計的可靠性；同時，可用建立的三維模型直接生成數(shù)控代碼，用于產(chǎn)品的加工，其后處理程序支持多種類型數(shù)控機(jī)床。另外它所提供的二次開發(fā)語言 UG/Open GRIP， UG/Open API簡單易學(xué)，實現(xiàn)功能多，便于用戶開發(fā)專用 CAD系統(tǒng)。 具體來說， UG軟件的特點如下： 1．建模的靈活性 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SANTANA轎車主減速器設(shè)計與分析 12 復(fù)合建模 ： 無需草圖 ， 需要時可進(jìn)行全參數(shù)設(shè)計 ， 無需定義和參數(shù)化新曲線 —— 可直接利用實體邊緣 。 幾何特征 ： 具有凸墊、鍵槽、凸臺、斜角、挖殼等特征、用戶自定義特征 、 引用模式 。 光順倒圓 : 業(yè)界最好的倒圓技術(shù) ，可自適應(yīng)于切口、陡峭邊緣及兩非鄰接面等幾何構(gòu)形，變半徑倒圓的最小半徑值可退化至極限零。 2．協(xié)同化裝配建模 可提供自頂向下、自底向上兩種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)定義方式并可在上下文中設(shè)計 /編輯 ， 高級的裝配導(dǎo)航工具 ，可圖示裝配樹結(jié)構(gòu)， 可方便快速的確定部件位置 ，對裝配件的簡化表達(dá)，隱藏或關(guān)掉特定組件。 局部著色 ，強(qiáng)大的零件間的相關(guān)性 ， 配對條件 ，零件間的表達(dá)式（ 關(guān)系） ， 協(xié)同化團(tuán)隊工作 ， 可方便的替換產(chǎn)品中任一零部件，刷新部 件以取得最新的工作版本，團(tuán)隊成員可并行設(shè)計產(chǎn)品中各 子裝配或零件。 3．直觀的二維繪圖 對制圖員來講，簡單并富于邏輯性 ， 剖視圖自動相關(guān)于模型和剖切線位置 ， 正交視圖的計算和定位可簡便的由一次鼠標(biāo)操作完成 ， 自動隱藏線消除 ， 自動尺寸排列 —— 不需要了解設(shè)計意圖 ， 自動工程圖草圖尺寸標(biāo)注。 4．被業(yè)界證實的數(shù)控加工 2— 5 軸銑 ，車加工， 線切割，鈑金件制造 ， 刀軌仿真和驗證 ， 刀具庫／標(biāo)準(zhǔn)工藝數(shù)據(jù)庫功能 。 5．領(lǐng)先的鈑金件制造 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SANTANA轎車主減速器設(shè)計與分析 13 可在成型或展開的情況下設(shè)計或修改產(chǎn)品結(jié)構(gòu) ， 折彎工序可仿真工藝成型過程 ， 鈑料展開幾何自動與產(chǎn)品設(shè)計相關(guān) ， 可在一幅工程圖中直接展示產(chǎn)品設(shè)計和 鈑料展開幾何 。 6．集成的數(shù)字分析 機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)分析 ， 硬干涉檢查和軟干涉檢查 ， 運(yùn)動仿真和分析 ， 動畫過程中的動態(tài)干涉檢查。 7．廣泛的用戶開發(fā)工具 用戶命令宏 ， 高級編程語言 ， 可自定義裁剪的用戶界面 。 8．內(nèi)嵌的工程電子表格 可與其他表格軟件交換數(shù)據(jù) ， 可簡便定義零件系列 ， 可方便修改表達(dá)式 ， 可生成扇形圖、直方圖和曲線圖等 。 9．照片真實效果渲染 利用基于數(shù)字的設(shè)計審視，加快產(chǎn)品上市時間 ， 快速成型。 10．可分階段實施的數(shù)據(jù)管理 業(yè)界最緊密的 CAD/CAM/CAE 與 PDM 集成 ， 可管理 CAD 數(shù)據(jù)以及整個產(chǎn)品開發(fā)周期中所有相關(guān)數(shù)據(jù) 。 UG 的目標(biāo)是用最新的數(shù)學(xué)技術(shù)，即自適應(yīng)局部網(wǎng)格加密、多重網(wǎng)格和并行計算，為復(fù)雜應(yīng)用問題的求解提供一個靈活的可再使用的軟件基礎(chǔ)。 研究的意義 本課題是以 SANTANA 轎車主減速器為例， 將汽車專業(yè)知識與先進(jìn)的CAD、 CAE 知識相結(jié)合具有一定意義 ， 要求深入研究其結(jié)構(gòu)和工作原理，上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SANTANA轎車主減速器設(shè)計與分析 14 完成主減速器各部件的技術(shù)參數(shù)計算和運(yùn)動分析。同時在進(jìn)行設(shè)計與分析的過程中，通過計算機(jī)的 CAD 軟件 建立 SANTANA 轎車 主減速器 的三維實體模型。在整個畢業(yè)設(shè)計的過程中，需要通過不 斷地查找資料， 獨立分析，來解決各種問題，使自我能力得到很大提高。 以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的信息處理技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用是當(dāng)代新技術(shù)革命中最偉大的成就。 CAD 的普遍運(yùn)用使制造業(yè)的設(shè)計、備料、加工、裝配、運(yùn)輸、銷售實現(xiàn)了自動化 ， 使科技人員甩掉了畫圖板和計算尺以及翻閱工具書的繁瑣勞動，極大地提高了勞