【正文】 密切，這使得重卡輪邊減速器行業(yè)的發(fā)展需求增大。 為了提高汽車行駛平順性和通過性，現(xiàn)在汽車的驅(qū)動(dòng)橋也在不斷的改進(jìn)。與獨(dú)立懸架相配合的斷開式驅(qū)動(dòng)橋相對(duì)與非獨(dú)立懸架配合的整體式驅(qū)動(dòng)橋在平順性和通過性方面都得到改進(jìn)。 對(duì)于重型載貨汽車來說，要傳遞的轉(zhuǎn)矩較乘用車和客車，以及輕型商用車都要大得多，以便能夠以較低的成本運(yùn)輸較多的貨物，所以選擇功率 較大的發(fā)動(dòng)機(jī)，這就對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)有較高的要求，而驅(qū)動(dòng)橋在傳動(dòng)系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。隨著目前國際上石油價(jià)格的上漲，汽車的經(jīng)濟(jì)性日益成為人們關(guān)心的話題，這不僅僅只對(duì)乘用車，對(duì)于載貨汽車，提高其燃油經(jīng)濟(jì)性也是各商用車生產(chǎn)商來提高其產(chǎn)品市場競爭力的一個(gè)法寶。為了降低油耗，不僅要在發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)節(jié)上節(jié)油，而且也需要從傳動(dòng)系中減少能量的損失。這就必須在發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出之后，在從發(fā)動(dòng)機(jī) — 傳動(dòng)軸 — 驅(qū)動(dòng)橋這一動(dòng)力輸送環(huán)節(jié)中尋找減少能量在傳遞的過程中的損失。在這一環(huán)節(jié)中，發(fā)動(dòng)機(jī)是動(dòng)力的輸出者，也是整個(gè)機(jī)器的心臟，而驅(qū)動(dòng)橋則是將動(dòng)力 轉(zhuǎn)化為能量的最終執(zhí)行者。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)相同的情況下，采用性能優(yōu)良且與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配性比較高的驅(qū)動(dòng)橋便成了有效節(jié)油的措施之一 ]1[ 。所以設(shè)計(jì)新型的驅(qū)動(dòng)橋成為新的課題。 目的及意義 為了提高裝載量和通過性，有些重型汽車及全部中型以上的越野汽車都是采用多橋驅(qū)動(dòng)，常采用的有 4 6 88等驅(qū)動(dòng)型式。在多橋驅(qū)動(dòng)的情況下，動(dòng)力經(jīng)分動(dòng)器傳給各驅(qū)動(dòng)橋的方式有兩種。相應(yīng)這兩種動(dòng)力傳遞方式，多橋驅(qū)動(dòng)汽車各驅(qū)動(dòng)橋的布置型式分為非貫通式與貫通式。前者為了把動(dòng)力經(jīng)分動(dòng)器傳給各驅(qū)動(dòng)橋 ，需分別由分動(dòng)器經(jīng)各驅(qū)動(dòng)橋自己專用的傳動(dòng)軸傳遞動(dòng)力，這樣不僅使傳動(dòng)軸的數(shù)量增多，且造成各驅(qū)動(dòng)橋的零件特別是橋殼、半軸等主要零件不能通用。而對(duì) 88汽車來說，這種非貫通式驅(qū)動(dòng)橋就更難于布置了。 為了解決上述問題，現(xiàn)代多橋驅(qū)動(dòng)汽車都是采用貫通式驅(qū)動(dòng)橋的布置形式。 2 設(shè)計(jì)路線和設(shè)計(jì)內(nèi)容 本課題的設(shè)計(jì)思路可分為以下幾點(diǎn)：首先選擇初始方案，東風(fēng) 300 屬于重型貨車，采用后橋驅(qū)動(dòng)附輪邊減速器，所以設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)需要符合重型貨車的結(jié)構(gòu)要求；接著選擇各部件的結(jié)構(gòu)形式；最后選擇各部件的具體參數(shù)，設(shè)計(jì)出各主要尺寸。主減速 采用雙級(jí)減速， 主要是因?yàn)椋炌ㄊ降臏p速器，如果主減速器做成一級(jí)，又不能采取渦輪蝸桿傳動(dòng)，會(huì)引起貫通軸與齒輪軸的干涉 。 輪邊減速器一般為雙級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋中安裝在輪轂中間或附近的第二級(jí)減速器采用輪邊減速器可以使中間主減速器的外形尺寸減小 ,保證車輛具有足夠的離地間隙 ,由于輪邊是最后的一級(jí)減速，其前面的半軸差速器及主減速器的從動(dòng)輪等零件的尺寸都可以減小，由于采用輪邊減速器的驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)相對(duì)較復(fù)雜成本較高，只有當(dāng)驅(qū)動(dòng)橋總減速比大于 12 的工程機(jī)械、重型車和對(duì)離地間隙有特殊要求的越野車才推薦采用輪邊減速器。 在貫通式驅(qū)動(dòng)橋的 布置中，各橋的傳動(dòng)軸布置在同一縱向鉛垂平面內(nèi)，并且各驅(qū)動(dòng)橋不是分別用自己的傳動(dòng)軸與分動(dòng)器直接聯(lián)接，而是位于分動(dòng)器前面的或后面的各相鄰兩橋的傳動(dòng)軸，是串聯(lián)布置的。汽車前后兩端的驅(qū)動(dòng)橋的動(dòng)力，是經(jīng)分動(dòng)器并貫通中間橋而傳遞的。其優(yōu)點(diǎn)是，不僅減少了傳動(dòng)軸的數(shù)量，而且提高了各驅(qū)動(dòng)橋零件的相互通用性，并且簡化了結(jié)構(gòu)、減小了體積和質(zhì)量。這對(duì)于汽車的設(shè)計(jì) (如汽車的變型 )、制造和維修，都帶來方便。 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式有多種，基本形式有三種如下： (1)中央單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋。此是驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)中最為簡單的一種，是驅(qū)動(dòng)橋的基本形 式， 在載重汽車中占主導(dǎo)地位。一般在主傳動(dòng)比小于 6 的情況下，應(yīng)盡量采用中央單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋。目前的中央單級(jí)減速器趨于采用雙曲線螺旋傘齒輪，主動(dòng)小齒輪采用騎馬式支承， 有差速鎖裝置供選用。 (2)中央雙級(jí)驅(qū)動(dòng)橋。在國內(nèi)目前的市場上，中央雙級(jí)驅(qū)動(dòng)橋主要有 2 種類型：一類如伊頓系列產(chǎn)品，事先就在單級(jí)減速器中預(yù)留好空間，當(dāng)要求增大牽引力與速比時(shí)，可裝入圓柱行星齒輪減速機(jī)構(gòu)，將原中央單級(jí)改成中央雙級(jí)驅(qū)動(dòng)橋，這種改制 “ 三化 ”（即系列化，通用化，標(biāo)準(zhǔn)化）程度高， 橋殼、主減速器等均可通用，錐齒輪直徑不變；另一類如洛克 威爾系列產(chǎn)品，當(dāng)要增大牽引力與速比時(shí)，需要改制第一級(jí)傘齒輪后，再裝入第二級(jí)圓柱直齒輪或斜齒輪，變成要求的中央雙級(jí)驅(qū)動(dòng)橋，這時(shí)橋殼可通用，主減速器不通用， 錐齒輪有 2 個(gè)規(guī)格。由于上述中央雙級(jí)減速橋均是在中央單級(jí)橋的速比超出一定數(shù)值或牽引總質(zhì)量較大時(shí)，作為系列產(chǎn)品而派生出來的一種型號(hào)，它們很難變型為前驅(qū)動(dòng)橋，使用受到一定限制；因此，綜合來說，雙級(jí)減速橋一般均 3 不作為一種基本型驅(qū)動(dòng)橋來發(fā)展，而是作為某一特殊考慮而派生出來的驅(qū)動(dòng)橋存在。 (3)中央單級(jí)、輪邊減速驅(qū)動(dòng)橋。輪邊減速驅(qū)動(dòng)橋較為廣泛地用于油田、建筑工 地、礦山等非公路車與軍用車上。 在貫通式驅(qū)動(dòng)橋的布置中，各橋的傳動(dòng)軸布置在同一縱向鉛垂平面內(nèi)，并且各驅(qū)動(dòng)橋不是分別用自己的傳動(dòng)軸與分動(dòng)器直接聯(lián)接，而是位于分動(dòng)器前面的或后面的各相鄰兩橋的傳動(dòng)軸，是串聯(lián)布置的。汽車前后兩端的驅(qū)動(dòng)橋的動(dòng)力，是經(jīng)分動(dòng)器并貫通中間橋而傳遞的。其優(yōu)點(diǎn)是，不僅減少了傳動(dòng)軸的數(shù)量，而且提高了各驅(qū)動(dòng)橋零件的相互通用性，并且簡化了結(jié)構(gòu)、減小了體積和質(zhì)量。這對(duì)于汽車的設(shè)計(jì) (如汽車的變型 )、制造和維修，都帶來方便 ]2[ 。 4 第 2 章 總體方案的確定 隨著科技的發(fā)展，汽車行業(yè)也越來越被重視，重型汽車的工作條件也越來越惡劣。近年來大多數(shù)重型汽車都向大功率和大扭矩方向發(fā)展，主要采取貫通式兩級(jí)減速的驅(qū) 動(dòng)橋，以滿足惡劣的工作環(huán)境 。 驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求 驅(qū)動(dòng)橋是汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中主要總成之一。驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)是否合理直接關(guān)系到汽車使用性能的好環(huán)。因此，設(shè)計(jì)中要保證 : （ 1） 所選擇的主減速比應(yīng)能滿足汽車在給定條件下具有最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性； （ 2） 差速器在保證左、右驅(qū)動(dòng)車輪能以汽車運(yùn)動(dòng)學(xué)所要求的差速滾動(dòng)外并能 將轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)而連續(xù)不斷（無脈動(dòng)）地傳遞給左右驅(qū)動(dòng)車輪； （ 3） 當(dāng)左、右驅(qū)動(dòng)車輪與地面的附著系數(shù)不同時(shí)，應(yīng)能充分地利用汽車的牽引力； （ 4） 能承受和傳遞路面和車架或車廂間的鉛垂力，縱向力和橫向力，以及驅(qū)動(dòng)時(shí)的反作用力和制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)力矩； （ 5） 驅(qū)動(dòng)橋各零部件在保證其強(qiáng)度、剛度、可靠性及壽命的前提下應(yīng)力求減小簧下質(zhì)量，以減小不平路面對(duì)驅(qū)動(dòng)橋的沖擊載荷，從而改善汽車的平順性； （ 6）輪廓尺寸不大以便于汽車的總體布置并與所要求的驅(qū)動(dòng)橋離地間隙相適應(yīng)； （ 7）齒輪與其他傳動(dòng)機(jī)件工作平穩(wěn)、無噪聲； （ 8） 驅(qū)動(dòng)橋總成及零部 件的設(shè)計(jì)應(yīng)能盡量滿足零件的標(biāo)準(zhǔn)化、部件的通用化和產(chǎn)品的系列化及汽車變型的要求； （ 9）在各種載荷及轉(zhuǎn)速工況下有高的傳動(dòng)效率； （ 10） 結(jié)構(gòu)簡單、維修方便，機(jī)件工藝性好，制造容易。 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式選擇 在貫通式驅(qū)動(dòng)橋的布置中，各橋的驅(qū)動(dòng)軸布置在同一縱向鉛垂平面內(nèi)，并且各驅(qū)動(dòng)橋不是分別用自己傳動(dòng)軸與分動(dòng)器直接聯(lián)接，而是位于分動(dòng)器前面的或后面的各相鄰兩橋的傳動(dòng)軸，是串聯(lián)布置的。汽車前后兩端的驅(qū)動(dòng)橋（第一、第四橋）的動(dòng)力，是經(jīng)分動(dòng)器并貫通中間橋（分別穿過第二，第三橋）而傳遞的。其優(yōu)點(diǎn)是，不僅減少了傳動(dòng)軸的數(shù) 量，而且提高了各驅(qū)動(dòng)橋零件的相互通用性，并且簡化了結(jié)構(gòu)、減小了體積和質(zhì)量。這對(duì)于汽車的設(shè)計(jì)、制造和維修、都帶來方便 ]3[ 。 5 主減速的結(jié)構(gòu)型式選擇 （ 1） 主減速器齒輪類型選擇 選擇雙曲面齒輪， 目的是降低質(zhì)心，相同尺寸下承載能力大，傳動(dòng)平穩(wěn)。 在雙級(jí)主減速器中，通常還要加一對(duì)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)。 （ 2） 主減速器主從動(dòng)齒輪的支撐形式選擇 主、從動(dòng)齒輪的支撐形式 ，選擇 騎馬 式，相對(duì)于懸臂式，剛度大，載荷能力強(qiáng)。 （ 4） 主減速器的減速型式選擇 主減速器設(shè)置成了兩級(jí)減速，主要是因?yàn)?，貫通式的減速器，如果主減速器做成一級(jí)，又不能采取渦輪蝸桿傳動(dòng)，會(huì)引起貫通軸與齒輪軸的干涉 。 （ 5） 主減速的調(diào)整 主減速器的調(diào)整是通過軸承預(yù)緊，錐齒輪嚙合 半軸的選擇 半軸制成實(shí)心軸，利用全浮式支撐，目的是為了使半軸只承受轉(zhuǎn)矩，反力和彎矩由橋殼以及差速器殼承受。 本章小結(jié) 本章通過對(duì)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)要求的分析，確定了總體方案，貫通式雙級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋，其中，對(duì) 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式和主減速器的結(jié)構(gòu)型式的分析，還有半軸的選擇，分別確定各自的型式，做一個(gè)總體方案的確定。 6 第 3章 貫通橋主減速器設(shè)計(jì) 主減速器的結(jié)構(gòu)型式 主減速器的結(jié)構(gòu)型式，主要是根據(jù)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已。 主減速器的齒輪類型 主減速器的齒輪有弧齒錐齒輪、雙曲面齒輪、圓柱齒輪和渦輪蝸桿等形式。 在現(xiàn)代汽車的驅(qū)動(dòng)橋上，主減速器采用得最廣泛的是“格里森”制或“奧利康”制的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)。見圖（ ） (a)螺旋錐齒輪 (b)雙曲面齒輪 (c)圓柱齒輪傳動(dòng) (d)蝸桿傳動(dòng) 圖 主減速器的幾種齒輪類型 (a)螺旋錐齒輪 其主、從動(dòng)齒輪軸線相交于一點(diǎn)。交角可以是任意的，但在絕大多數(shù)的汽車驅(qū)動(dòng)橋上，主減速齒輪副都是采用 90186。交角的布置。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，因此，螺旋錐齒輪能承受大的負(fù)荷。加之其輪齒不是在齒的全長上同時(shí)嚙合，而是逐漸地由齒的一端連續(xù)而平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向另 — 端，使得其工作平穩(wěn)，即使在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，噪聲和振動(dòng)也是很小的。 (b)雙曲面齒輪 雙曲面齒輪如圖 （ b） 所示，其主、從動(dòng)齒輪的軸線不相交而呈空間交叉。其 7 空間交叉角（即將一軸線平移，使之與另一軸線相交的交角）也都是采用 90176。主動(dòng)軸相對(duì)于從動(dòng)齒輪軸有向上或向下的偏移，稱為上偏置或下偏置。這個(gè)偏移量稱為雙曲面齒輪的偏移距，如圖 所示。當(dāng)偏移距大到一定程度時(shí)，可使一個(gè)齒輪軸從另一個(gè)齒輪軸旁通過。這樣就能在每個(gè)齒輪的兩邊布置尺寸緊凄的支承。這對(duì)于增強(qiáng)支承剛度、保證輪齒正確嚙合從而提高齒輪壽命大有好處。雙曲面齒輪的偏移距使得其主動(dòng)齒輪的螺旋角大于從動(dòng)齒輪的螺旋角。因此，雙曲面?zhèn)鲃?dòng)齒輪副的法向模數(shù)或法向周節(jié)雖相等，但端面模數(shù)或端面周節(jié)是不等的。主動(dòng)齒輪的端面模數(shù)或端面周節(jié)大于從動(dòng)齒輪的。這一情況就使得雙曲面齒輪傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪比相應(yīng)的螺旋錐齒輪傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪有更大的直徑和更好的強(qiáng)度和剛度。其增大的程度與偏移距的大小有關(guān)。另外，由于雙曲面?zhèn)鲃?dòng)的主動(dòng)齒輪的直徑及螺旋角都較大，所以相嚙合齒輪的當(dāng)量曲率半徑較相應(yīng)的螺旋錐齒輪當(dāng)量曲率半徑為大，從而使齒面間的接觸應(yīng)力降低 。隨偏移距的不同，雙曲面齒輪與接觸應(yīng)力相當(dāng)?shù)穆菪F齒輪比較，負(fù)荷可提高至 175％ 。雙曲面主動(dòng)齒輪的螺旋角較大，則不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)可減少，所以可選用較少的齒數(shù)，這有利于大傳動(dòng)比傳動(dòng)。當(dāng)要求傳動(dòng)比大而輪廓尺寸又有限時(shí)，采用雙曲面齒輪更為合理。因?yàn)槿绻３謨煞N傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪直徑一樣，則雙曲面從動(dòng)齒輪的直徑比螺旋錐齒輪的要小，這對(duì)于主減速比 .540?i 的傳動(dòng)有其優(yōu)越性。當(dāng)傳動(dòng)比小于 2 時(shí)，雙曲面主動(dòng)齒輪相對(duì)于螺旋錐齒輪主動(dòng)齒輪就顯得過大，這時(shí)選用螺旋錐齒輪更合理，因?yàn)楹笳呔哂休^大 的差速器可利用空間。 此外，雙曲面齒輪傳動(dòng)還具有沿齒長方向的縱向滑動(dòng)。這種滑動(dòng)有利于磨合，促使齒輪副沿整個(gè)齒面都能較好的嚙合，因?yàn)楦偈蛊涔ぷ髌椒€(wěn)和無噪聲。但雙曲面齒輪的縱向滑動(dòng)產(chǎn)生較多的熱量，使接觸點(diǎn)升高，因而需要專門的雙曲面齒輪油來潤滑，且傳動(dòng)效率比螺旋錐齒輪略低，達(dá) 96％ 。其傳動(dòng)效率與偏移距有關(guān)，特別是與所傳遞的負(fù)荷大小及傳動(dòng)比有關(guān)。負(fù)荷大時(shí)效率高。兩種齒輪都在同樣的機(jī)床加工，加工成本基本相同。然而雙曲面?zhèn)鲃?dòng)的小齒輪較大，所以刀盤頂距較大，因?yàn)榈度袎勖^長。 由于雙曲面主動(dòng)齒輪螺旋角的增大，還導(dǎo)致其進(jìn) 入嚙合的平均齒數(shù)要比螺旋錐齒輪相應(yīng)的齒數(shù)多，因而雙曲面齒輪傳動(dòng)比螺旋錐齒輪傳動(dòng)工作得更加平穩(wěn)、無噪聲，強(qiáng)度也高。雙曲面齒輪的偏移距還給汽車的總布置帶來方便。 (c)圓柱齒輪傳動(dòng) 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，在此不采用。 (d)蝸桿傳動(dòng) 與錐齒傳動(dòng)相比，蝸桿傳動(dòng)有如下優(yōu)點(diǎn) ： 8 (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 ]4[ 。 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。在此不采用。 由于本車的主減速器傳動(dòng)比大于 5，且采用雙曲面齒輪可以增大離地間隙， 降低質(zhì)心，相同尺寸下承載能力大，傳動(dòng)平穩(wěn) 。綜上所述各種齒輪類型的優(yōu)缺點(diǎn) ,本文設(shè)計(jì)的東風(fēng) 300 主減速器采用雙曲面齒輪。 主減速器主