【正文】 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(zhǔn)雙曲面齒輪式傳動。 在現(xiàn)代貨車車驅(qū)動橋中，主減速器采用得最廣泛的是螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪。 螺旋錐齒輪主、從動齒輪軸線交于一點，交角都采用 90 度。螺旋錐齒輪的重合度大，嚙合過程是由點到線，因此，螺旋錐齒輪能承受大的載 荷，而且工作平穩(wěn)，即使在高速運轉(zhuǎn)時其噪聲和振動也是很小的。 雙曲面齒輪主、從動齒輪軸線不相交而呈空間交叉。和螺旋錐齒輪相比，雙曲面齒輪的優(yōu)點有： 尺寸相同時，雙曲面齒輪有更大的傳動比。 傳動比一定時，如果主動齒輪尺寸相同，雙曲面齒輪比螺旋錐齒輪有較大軸徑，較高的輪齒強度以及較大的主動齒輪軸和軸承剛度。 當(dāng)傳動比一定，主動齒輪尺寸相同時，雙曲面從動齒輪的直徑較小，有較大的離地間隙。 工作過程中，雙曲面齒輪副既存在沿齒高方向的側(cè)向滑動，又有沿齒長方向的 9 縱向滑動，這可以改善齒輪的磨合過程，使其具有 更高的運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。 雙曲面齒輪傳動有如下缺點： 長方向的縱向滑動使摩擦損失增加，降低了傳動效率。 齒面間有大的壓力和摩擦功，使齒輪抗嚙合能力降低。 雙曲面主動齒輪具有較大的軸向力，使其軸承負(fù)荷增大。 雙曲面齒輪必須采用可改善油膜強度和防刮傷添加劑的特種潤滑油。 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，螺旋錐齒輪能承受大的載荷，而且工作平穩(wěn)，即使在高速運轉(zhuǎn)時其噪聲和 振動也是很小的。本次設(shè)計采用螺旋錐齒輪。 如圖 。 圖 螺旋錐齒輪傳動 主減速器的減速形式 主減速器的減速形式分為單級減速、雙級減速、單級貫通、雙級貫通、主減速及輪邊減速等。減速形式的選擇與汽車的類型及使用條件有關(guān)，有時也與制造廠的產(chǎn)品系列及制造條件有關(guān)，但它主要取決于由動力性、經(jīng)濟(jì)性等整車性能所要求的主減速比 io 的大小及驅(qū)動橋下的離地間隙、驅(qū)動橋的數(shù)目及布置形式等。通常單極減速器用于主減速比 io≤ 的各種中小型汽車 上 10 （ a） 單級主減速器 （ b） 雙級主減速器 圖 主減速器 如圖 （ a）所示， 單級減速驅(qū)動車橋是驅(qū)動橋中結(jié)構(gòu)最簡單的一種，制造工藝較簡單，成本較低，是驅(qū)動橋的基本型，在貨車車上占有重要地位。目前貨車車發(fā)動機向低速大扭矩發(fā)展的趨勢使得驅(qū)動橋的傳動比向小速比發(fā)展；隨著公路狀況的改善，特別是高速公路的迅猛發(fā)展，許多貨車使用條件對汽車通過性的要求降低，因此，產(chǎn)品不必像過去一樣，采用復(fù)雜的結(jié)構(gòu)提高其的 通過性；與帶輪邊減速器的驅(qū)動橋相比，由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡化，單級減速驅(qū)動橋機械傳動效率提高，易損件減少，可靠性增加。 如圖 2..2（ b）所示，與單級主減速器相比，由于雙級主減速器由兩級齒輪減速組成，使其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量加大；主減速器的齒輪及軸承數(shù)量的增多和材料消耗及加工的工時增加，制造成本也顯著增加，只有在主減速比 0i 較大（ 12≤0i ）且采用單級主減速器不能滿足既定的主減速比和離地間隙等要求時才采用。通常僅用在裝在質(zhì)量 10t 以上的 重型汽車上 本次設(shè)計貨車主減速比 0i =，所以采用單 級 主減速器。 主減速器主從動錐齒輪的支承形式及安裝方法 ： ① 懸臂式 懸臂式支承結(jié)構(gòu)如圖 所示，其特點是在錐齒輪大端一側(cè)采用較長的軸徑，其上安裝兩個圓錐滾子軸承。為了減小懸臂長度 a 和增加兩端的距離 b，以改善支承剛度，應(yīng)使兩軸承圓錐滾子向外。懸臂式支承結(jié)構(gòu)簡單，支承剛度較差，多用 于 傳遞轉(zhuǎn) 11 矩 較小的轎車、輕型貨車的單級主減速器及許多雙級主減速器中。 圖 主動 錐齒輪懸臂式支承 圖 主動錐齒輪騎馬式支承 ② 騎馬式 騎馬式支承結(jié)構(gòu)如圖 所示，其特點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，在需要傳遞較大轉(zhuǎn)矩情況下，最好采用騎馬式支承。 主減速器從動錐齒輪的支承形式及安裝方式的選擇 從動錐齒輪只有跨置式一種支撐形式 如圖 所示 ，兩端支承多采用圓錐滾子軸承，安裝時應(yīng)使它們的圓錐滾子大端相向朝內(nèi)，而 小端相向朝外。為了防止從動錐齒輪在軸向載荷作用下的偏移，圓錐滾子軸承應(yīng)用兩端的調(diào)整螺母調(diào)整。主減速器從動錐齒輪采用無輻式結(jié)構(gòu)并用細(xì)牙螺釘以精度較高的緊配固定在差速器殼的凸緣上 ，從動齒輪節(jié)圓直徑較大時采用螺栓和差速器殼固定在一起 [6]。 本次設(shè)計主動錐齒輪 采用 懸臂式支撐（圓錐滾子軸承） ， 從動錐齒輪 采用 騎馬式支撐（圓錐滾子軸承） 。 差速器結(jié)構(gòu)方案的確定 根據(jù)汽車行駛運動學(xué)的要求和實際的車輪、道路以及它們之間的相互聯(lián)系表明：汽車在行駛過程中左右車輪在同一時間內(nèi)所滾過的行程往往是有差別的。例如，拐彎時外側(cè)車 輪行駛總要比內(nèi)側(cè)長。另外，即使汽車作直線行駛，也會由于左右車輪在同一時間內(nèi)所滾過的路面垂向波形的不同，或由于左右車輪輪胎氣壓、輪胎負(fù)荷、胎面磨損程度的不同以及制造誤差等因素引起左右車輪外徑不同或滾動半徑不相等而要求 車輪行程不等。在左右車輪行程不等的情況下，如果采用一根整體的驅(qū)動車輪軸 12 將動力傳給左右車輪，則會由于左右車輪的轉(zhuǎn)速雖然相等而行程卻又不同的這一運動學(xué)上的矛盾，引起某一驅(qū)動車輪產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)或滑移。這不僅會是輪胎過早磨、無益地消耗功率和燃料及使驅(qū)動車輪軸超載等，還會因為不能按所要求的瞬時中心轉(zhuǎn)向而使操縱性 變壞。此外，由于車輪與路面間尤其在轉(zhuǎn)彎時有大的滑轉(zhuǎn)或滑移，易使汽車在轉(zhuǎn)向時失去抗側(cè)滑能力而使穩(wěn)定性變壞。為了消除由于左右車輪在運動學(xué)上的不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生的這些弊病，汽車左右驅(qū)動輪間都有差速器，后者保證了汽車驅(qū)動橋兩側(cè)車輪在行程不等時具有以下不同速度旋轉(zhuǎn)的特性，從而滿足了汽車行駛運動學(xué)的要求。 差速器的結(jié)構(gòu)型式選擇，應(yīng)從所設(shè)計汽車的類型及其使用條件出發(fā)，以滿足該型汽車在給定的使用條件下的使用性能要求。 差速器的結(jié)構(gòu)型式有多種，大多數(shù)汽車都屬于公路運輸車輛，對于在公路上和市區(qū)行駛的汽車來說，由于路面較好，各驅(qū)動車輪 與路面的附著系數(shù)變化很小，因此幾乎都采用了結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)、制造方便、用于公路汽車也很可靠的普通對稱式圓錐行星齒輪差速器，作為安裝在左、右驅(qū)動車輪間的所謂輪間差速器使用；對于經(jīng)常行駛在泥濘、松軟土路或無路地區(qū)的越野汽車來說，為了防止因某一側(cè)驅(qū)動車輪滑轉(zhuǎn)而陷車，則可采用防滑差速器。后者又分為強制鎖止式和自然鎖止式兩類。自鎖式差速器又有多種結(jié)構(gòu)式的高摩擦式和自由輪式的以及變傳動比式的 [7]。 本次設(shè)計選用：普通錐齒輪式差速器，因為它結(jié)構(gòu)簡單，工作平穩(wěn)可靠，適用于本次設(shè)計的汽車驅(qū)動橋。 半軸形式的確定 驅(qū)動車輪的傳動裝置置位于汽車傳動系的末端，其功用是將轉(zhuǎn)矩由差速器半軸齒輪傳給驅(qū)動車輪。其結(jié)夠型式與驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)型式密切相關(guān)，在斷開式驅(qū)動橋和轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中，驅(qū)動車輪的傳動裝置包括半軸和萬向接傳動裝置且多采用等速萬向節(jié)。在一般非斷開式驅(qū)動橋上，驅(qū)動車輪的傳動裝置就是半軸，這時半軸將差速器半鈾齒輪與輪轂連接起來。在裝有輪邊減速器的驅(qū)動橋上，半軸將半軸齒輪與輪邊減速器的主動齒輪連接起來。根據(jù)半軸外端支撐形式分為半浮式， 3/4 浮式，全浮式。 半浮式半軸 以其靠近外端的軸頸直接支撐在置于橋殼外端內(nèi)孔中的軸承上，而端部則以 具有圓錐面的軸頸及鍵與輪轂相固定。 具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、尺寸緊湊、造價低廉等優(yōu)點。主要用于質(zhì)量較小，使用條件好，承載負(fù)荷也不大的轎車和輕型載貨汽車。 3/4 浮式半軸 的結(jié)構(gòu)特點是半軸外端僅有一個軸承并裝在驅(qū)動橋殼半軸套管的端部，直接支撐著輪轂，而半軸則以其端部與輪轂想固定 ，因其側(cè)向力引起彎矩使軸承有歪斜的趨勢，這將急劇降低軸承的壽命， 所以 未得到推廣。 13 全浮式半軸 的外端和以兩個軸承支撐于橋殼的半軸套管上的輪轂相聯(lián)接，由于其工作可靠， 廣泛應(yīng)用于輕型 及 以上的各類汽車上。 根據(jù)相關(guān)車型及設(shè)計要求，本設(shè)計采用全浮半軸。 橋殼形式的確定 整體式橋殼的特點是將整個橋殼制成一個整體，橋殼猶如一個整體的空心梁，其強度及剛度都比較好。且橋殼與主減速器殼分作兩體，主減速器齒輪及差速器均裝在獨立的主減速殼里，構(gòu)成單獨的總成，調(diào)整好后再由橋殼中部前面裝入橋殼內(nèi)，并與橋殼用螺栓固定在一起。使主減速器和差速器的拆裝、調(diào)整、維修、保養(yǎng)等都十分方便。其主要缺點是橋殼不能做成復(fù)雜而理想的斷面，壁厚一定，故難于調(diào)整應(yīng)力分布。 鋼板沖壓焊接整體式橋殼是由鋼板沖壓焊接成的橋殼主體、兩端再焊上帶凸緣的半軸套管及鋼板彈簧座組成。其制造工藝簡單、材料 利用率高、廢品率低生產(chǎn)率高極、及制造成本低等優(yōu)點外，還有足夠的強度和剛度，特別是其質(zhì)量小，但是比有些鑄造橋殼可靠，由于鋼板沖壓焊接整體式橋殼有一系列優(yōu)點，近年來不但應(yīng)用于轎車，輕型貨車、中型載貨車上得到了廣泛的應(yīng)用。本次設(shè)計驅(qū)動橋殼就選用鋼板沖壓焊接式整體橋殼。 本章小結(jié) 本章首先確定了主減速比， 用以 確定其它參數(shù)。對主減速器型式確定中主要從主減速器齒輪的類型、主減速器的減速形式、主減速器主動錐齒輪的支承形式及安裝方式的選擇、從動錐齒輪的支承方式和安裝方式的選擇，從而確定逐步給出驅(qū)動橋各個總成的基本結(jié) 構(gòu)，分析了驅(qū)動橋各總成結(jié)構(gòu)組成。基本確定了驅(qū)動橋四個組成部分主減速器、差速器、半軸、橋殼的結(jié)構(gòu)。 第 3 章 主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計計算 主減速齒輪計算載荷的計算 通常是將發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩配以傳動系最低檔傳動比時和驅(qū)動車輪打滑時這兩種情況下作用于主減速器從動齒輪上的轉(zhuǎn)矩 ( jjeTT, )的較小者，作為載貨汽車計算中用以驗算主減速器從動齒輪最大應(yīng)力的計算載荷。即 14 nKiTT TTLeje /η0m a x = = ( mN? ) () LBLBrj irGT ??= η 2 =( mN? ) () 式中： maxeT —— 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩 255 mN? ； TLi —— 由發(fā)動機到所計算的主加速器從動齒輪之間的傳動系最低檔傳動比； TLi = 0i 1i == 根據(jù)同類型車型的變速器傳動比選取 1i = Tη —— 上述傳動部分的效率，取 Tη =； 0K —— 超載系數(shù)，取 0K =； n—— 驅(qū)動橋數(shù)目 1； 2G —— 汽車滿載時驅(qū)動橋給水平地面的最大負(fù)荷， N；但后橋來說還應(yīng)考慮到汽車加速時負(fù)荷增大量，可初?。? 2G = 滿G =81144N LBLBi,? —— 分別為由所計算的主減速器從動齒輪到驅(qū)動輪之間的傳動效率和減速比 ,分別取 和 1。 由式 ()，式 ()求得的計算載荷，是最大轉(zhuǎn)矩而不是正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩， 不能用它作為疲勞損壞依據(jù)。對于公路車輛來說，使用條件較非公路用車輛穩(wěn)定，其正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩是根據(jù)所謂平均牽引力的值來確定的，即主 減 速器的平均計算轉(zhuǎn)矩為 jmT = )(η )( PHRLBLB rTa fffni rGG ++?? ?+= ( mN? ) () 式中： aG —— 汽車滿載總重 117600N； TG —— 所 牽引的掛車滿載總重 ,N, 僅用于牽引車取 TG =0； Rf —— 道路滾動阻力系數(shù)，貨車通常取 ～ ，可初取 Rf =； Hf —— 汽車正常使用時的平均爬坡能力系數(shù)。貨車通常取 ～ ，可初取Hf =； Pf —— 汽車 性能系數(shù) ])([1001 m a xe TaP T GGf += () 當(dāng) m ax)(eTaT GG + =16 時，取 Pf =0 15 主減速器齒輪參數(shù)的選擇 選擇主、從動錐齒輪齒數(shù)時應(yīng)考慮如下因素：為了磨合均勻， 1z ， 2z 之間應(yīng)避免有公約數(shù)；為了得到理想的齒面重合度和高的輪齒彎曲 強度，主、從動齒輪齒數(shù)和應(yīng)不小于 40；為了嚙合平穩(wěn)，噪聲小和具有高的疲勞強度對于商用車 1z 一般不小于 6；主傳動比 0i 較大時， 1z 盡量取得小一些，以便得到滿意的離地間隙。對于不同的主傳動比， 1z 和 2z 應(yīng)有適宜的搭配。初定主動齒輪齒數(shù) 1z =14，從動齒輪齒數(shù) 2z =29。 齒輪端面模數(shù) ~)~( 33 ==?=jmt TKm,由 GB/T123681990，取=tm 6mm。 主減速器齒輪的具體參數(shù)如表 。 表 主減速器齒輪的幾何尺寸計算用表 序號 項 目 計 算 公 式 計 算 結(jié) 果 1 主動齒輪齒數(shù) 1z 14 2 從動齒輪齒數(shù) 2z 29 3 模數(shù) m 6 4 齒面寬 F 1F =28mm 2F =44mm 5 工作齒高 mHhg 1= =gh 6 全齒高 mHh 2= h =6mm 7 法向壓力角 α