【正文】 率；與懸架導向機構(gòu)與動協(xié)調(diào)。 d）在保證足夠的強度、剛度條件下，應力求質(zhì)量小，以改善汽車平順性。 e）結(jié)構(gòu)簡單，加工工藝性好，制造容易，拆裝、調(diào)整方便。 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。 螺旋錐齒輪傳動 圖 31 螺旋錐齒輪傳動 按齒輪副結(jié)構(gòu)型式分，主減速器的齒輪傳動主要有螺旋錐齒輪式傳動、雙曲面齒輪式傳動、圓柱齒輪式傳動（又可分為軸線固定式齒輪傳動和軸線旋轉(zhuǎn)式 齒輪傳動即行星齒輪式傳動）和蝸桿蝸輪式傳動等形式。 在發(fā)動機橫置的汽車驅(qū)動橋上，主減速器往往采用簡單的斜齒圓柱齒輪；在發(fā)動黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 8 機縱置的汽車驅(qū)動橋上，主減速器往往采用圓錐齒輪式傳動或準雙曲面齒輪式傳動。 為了減少驅(qū)動橋的外輪廓尺寸，主減速器中基本不用直齒圓錐齒輪而采用螺旋錐齒輪。因為螺旋錐齒輪不發(fā)生根切（齒輪加工中產(chǎn)生輪齒根部切薄現(xiàn)象，致使齒輪強度大大降低）的最小齒數(shù)比直齒輪的最小齒數(shù)少，使得螺旋錐齒輪在同樣的傳動比下主減速器結(jié)構(gòu)較緊湊。此外，螺旋錐齒輪還具有運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小等優(yōu)點，汽車上獲得廣泛應用。 近年來，有些汽車的主減速器采用準雙曲面錐齒輪（車輛行業(yè)中簡稱雙曲面?zhèn)鲃樱﹤鲃?。準雙曲面錐齒輪傳動與圓錐齒輪相比，準雙曲面齒輪傳動不僅工作平穩(wěn)性更好，彎曲強度和接觸強度更高，同時還可使主動齒輪的軸線相對于從動齒輪軸線偏移。當主動準雙曲面齒輪軸線向下偏移時，可降低主動錐齒輪和傳動軸位置，從而有利于降低車身及整車重心高度，提高汽車行使的穩(wěn)定性。東風 EQ1090E 型汽車即采用下偏移準雙曲面齒輪。但是，準雙曲面齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩時，齒面間有較大的相對滑動，且齒面間壓力很大，齒面油膜很容易被破壞。為減少摩擦，提高效率，必須采 用含防刮傷添加劑的雙曲面齒輪油，絕不允許用普通齒輪油代替，否則將時齒面迅速擦傷和磨損，大大降低使用壽命。 查閱文獻 [1]、 [2]，經(jīng)方案論證，主減速器的齒輪選用螺旋錐齒輪傳動形式（如圖 31 示）。螺旋錐齒輪傳動的主、從動齒輪軸線垂直相交于一點，齒輪并不同時在全長上嚙合，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捏合，所以它工作平穩(wěn)、能承受較大的負荷、制造也簡單。為保證齒輪副的正確嚙合，必須將支承軸承預緊，提高支承剛度，增大殼體剛度。 結(jié)構(gòu)形 式 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。 按參加減速傳動的齒輪副數(shù)目分，有單級式主減速器和雙級式主減速器、雙速主減速器、雙級減速配以輪邊減速器等。雙級式主減速器應用于大傳動比的中、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，實際上成為獨立部件，則稱輪邊減速器。單級式主減速器應用于轎車和一般輕、中型載貨汽車。單級主減速器由一對圓錐齒輪組成，具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、成本低、使用簡單等優(yōu)點。 查閱文獻 [1]、 [2]，經(jīng)方案論證，本設計主減速器采用單級主減速器。 主 減速器主、從動錐齒輪的支承方案 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 9 主減速器中心必須保證主從動齒輪具有良好的嚙合狀況，才能使它們很好地工作。齒輪的正確嚙合，除了與齒輪的加工質(zhì)量裝配調(diào)整及軸承主減速器殼體的剛度有關以外，還與齒輪的支承剛度密切相關。 主動錐齒輪的支承 圖 32 主動錐齒輪跨置式 主動錐齒輪的支承形式可分為懸臂式支承和跨置式支承兩種。查閱資料、文獻，經(jīng)方案論證，采用跨置式支承結(jié)構(gòu)（如圖 32 示）。齒輪前、后兩端的軸頸均以軸承支承，故又稱兩端 支承式?？缰檬街С惺怪С袆偠却鬄樵黾?，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．而主動錐齒輪后軸承的徑向負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齒輪都是采用 跨置式 支承。本課題所設計的貨車裝載質(zhì)量為 5t，所以選用 跨置式 。 圖 33 從動錐齒輪支撐形式 從動錐齒輪的支承 從動錐齒輪采用圓錐滾子軸承支承（如圖 33 示）。為了增加支承剛 度，兩軸承的圓錐滾子大端應向內(nèi)，以減小尺寸 c+d。為了使從動錐齒輪背面的差速器殼體處有黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 10 足夠的位置設置加強肋以增強支承穩(wěn)定性， c+d 應不小于從動錐齒輪大端分度圓直徑的 70%。為了使載荷能均勻分配在兩軸承上，應是 c 等于或大于 d。 主減速器錐齒輪設計 主減速比 i 0、驅(qū)動橋的離地間隙和計算載荷，是主減速器設計的原始數(shù)據(jù)，應在汽車總體設計時就確定。 主減速比 i 0的確定 主減速比對主減速器的結(jié)構(gòu)型 式、輪廓尺寸、質(zhì)量大小以及當變速器處于最高檔位時汽車的動力性和燃料經(jīng)濟性都有直接影響。 i0 的選擇應在汽車總體設計時和傳動系的總傳動比 i 一起由整車動力計算來確定?？衫迷诓煌?i0 下的功率平衡田來研究 i0 對汽車動力性的影響。通過優(yōu)化設計，對發(fā)動機與傳動系參數(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)濟性。 對于具有很大 功率儲備的轎車、長途公共汽車尤其是競賽車來說，在給定發(fā)動機最大功率 amaxP 及其轉(zhuǎn)速 pn 的情況下，所選擇的 i0 值應能保證這些汽車有盡可能高的最高車速 amaxv 。這時 i0 值應按下式來確定： rp0amax ghrni = vi () 式中 r —— 車輪的滾動半徑， r = igh—— 變速器量高檔傳動比。 igh =1 對于其他汽車來說，為了得到足夠的功率儲備而使最高車速稍有下降， i0 一般選擇比上式求得的大 10％～ 25％，即按下式選擇： rp0a m a x g h F h L Brni = ( 0 .3 7 7 ~ 0 .4 7 2 ) v i i i () 式中 i—— 分動器或加力器的高檔傳動比 iLB—— 輪邊減速器的傳動比。 根據(jù)所選定的主減速比 i0值，就可基本上確定主減速器的減速型式（單級、雙級黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 11 等以及是否需要輪邊減速器），并使之與汽車總布置所要求的離地間隙相適應。 把 nn=3000r/n , amaxv =85km/h , rr = , igh=1代入（ 31） 計算出 i0 = 從動錐齒輪計算轉(zhuǎn)矩 Tce Tce= d emax 1 f 0k T ki i i ηn () 式中： Tce— 計算轉(zhuǎn)矩， Nm； Temax— 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩； Temax =430 Nm n— 計算驅(qū)動橋數(shù)， 1； if— 變速器傳動比， if=； i0— 主減速器傳動比， i0=； η — 變速器傳動效率，η =； k— 液力變矩器變矩系數(shù)， K=1； Kd— 由于猛接離合器而產(chǎn)生的動載系數(shù)， Kd=1； i1— 變速器最低擋傳動比， i1=1； 代入式（ 33），有： Tce=10190 Nm 主動錐齒輪計 算轉(zhuǎn)矩 T= Nm 主減速器錐齒輪的主要參數(shù)選擇 1)主、從動錐齒輪齒數(shù) z1和 z2 選擇主、從動錐齒輪齒數(shù)時應考慮如下因素； 為了嚙合平穩(wěn)、噪音小和具有高的疲勞強度，大小齒輪的齒數(shù)和不少于 40 在轎車主減速器中，小齒輪齒數(shù)不小于 8。 查閱資料，經(jīng)方案論證，初定主動齒輪齒數(shù) z1=8，從動齒輪齒數(shù) z2=38。 2）主、從動錐齒輪齒形參數(shù)計算 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 12 按 照文獻 [3]中的設計計算方法進行設計和計算，結(jié)果見表 31。 從動錐齒輪分度圓直徑 dm2=14 310190 = 取 dm2=304mm 齒輪端面模數(shù) 22/ 30 4 / 38 8m d z? ? ? 表 31主、從動錐齒輪參數(shù) 參 數(shù) 符 號 主動錐齒輪 從動錐齒輪 分度圓直徑 d=mz 64 304 齒頂高 ha=。h2= 齒根高 hf= 齒頂圓直徑 da=d+2hacosδ 90 376 齒根圓直徑 df=d2hfcosδ 60 270 齒頂角 θ a 2176。 41′ 3176。 21′ 齒根角 θ f=arctan Rh2 3176。 21′ 2176。 41′ 分錐角 δ =arctan21zz 14176。 76176。 頂錐角 δ a 15176。 41′ 78176。 21′ 根錐角 δ f 11176。 39′ 74176。 19′ 錐距 R= d2sinδ 132 132 分度圓齒厚 S= 9 9 齒寬 B= 47 47 3）中點螺旋角β 弧齒錐齒輪副的中點螺旋角是相等的。汽車主減速器弧齒錐齒 輪螺旋角的平均螺旋角一般為 35176。～ 40176。貨車選用較小的β值以保證較大的ε F，使運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音低。取β =35176。 4）法向壓力角α 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 13 法向壓力角大一些可以增加輪齒強度，減少齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)，也可以使齒輪運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音低。對于貨車弧齒錐齒輪，α一般選用 20176。 5) 螺旋方向 從錐齒輪錐頂看，齒形從中心線上半部向左傾斜為左旋，向右傾斜為右旋。主、從動錐齒輪的螺旋方向是相反的。螺旋方向與錐齒輪的旋轉(zhuǎn)方向影響其所受軸向力的方向。當變速器掛前進擋時，應使主動齒輪的軸向力離開錐頂方向，這樣可以使主、從動齒輪有 分離趨勢，防止輪齒卡死而損壞。 主減速器錐齒輪的材料 驅(qū)動橋錐齒輪的工作條件是相當惡劣的，與傳動系其它齒輪相比，具有載荷大、作用時間長、變化多、有沖擊等特點。因此，傳動系中的主減速器齒輪是個薄弱環(huán)節(jié)。主減速器錐齒輪的材料應滿足如下的要求： 具有高的彎曲疲勞強度和表面接觸疲勞強度，齒面高的硬度以保證有高的耐磨性。 齒輪芯部應有適當?shù)捻g性以適應沖擊載荷，避免在沖擊載荷下齒根折斷。 鍛造性能、切削加工性能以及熱處理性能良好，熱處理后變形小或變形規(guī)律易控制。 選擇合金材料是，盡量少用含 鎳、鉻呀的材料，而選用含錳、釩、硼、鈦、鉬、硅等元素的合金鋼。 汽車主減速器錐齒輪與差速器錐齒輪目前常用滲碳合金鋼制造，主要有20CrMnTi、 20MnVB、 20MnTiB、 22CrNiMo 和 16SiMn2WMoV。滲碳合金鋼的優(yōu)點是表面可得到含碳量較高的硬化層（一般碳的質(zhì)量分數(shù)為 %～ %），具有相當高的耐磨性和抗壓性，而芯部較軟，具有良好的韌性。因此，這類材料的彎曲強度、表面接觸強度和承受沖擊的能力均較好。由于鋼本身有較低的含碳量，使鍛造性能和切削加工性能較好。其主要缺點是熱處理費用較高 ，表面硬化層以下的基底較軟，在承受很大壓力時可能產(chǎn)生塑性變形，如果滲碳層與芯部的含碳量相差過多，便會引起表面硬化層的剝落。 為改善新齒輪的磨合，防止其在余興初期出現(xiàn)早期的磨損、擦傷、膠合或咬死，錐齒輪在熱處理以及精加工后，作厚度為 ～ 的磷化處理或鍍銅、鍍錫處理。對齒面進行應力噴丸處理，可提高 25%的齒輪壽命。對于滑動速度高的齒輪，可進行滲硫處理以提高耐磨性。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 14 主減速器錐齒輪的強度計算 單位齒長圓周力 按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩計算時 P= d em ax g f 3122k T ki i η 10n