【正文】 的轉(zhuǎn)速只靠變速箱來降低下來，那么變速箱內(nèi)齒輪副的傳動比則需要很大，齒輪的半徑也相應(yīng)加大，也就是說變速箱的尺寸會加大。另外，轉(zhuǎn)速下降，扭矩必然增加，也加大了變速箱與變速箱后一級傳動機(jī)構(gòu)的傳動負(fù)荷。所以，在動力向左右驅(qū)動輪分流的差速器之前設(shè)置一個主減速器，可以使主減速器前面的傳動部件，如變速箱、分動器、萬向傳動裝置等傳遞的扭矩減小，同時也減小了變速箱的尺寸和質(zhì)量，而且操控靈敏省力。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2 主減速器的工作原理 從變速器或分動器經(jīng)萬向傳動裝置輸入驅(qū)動橋的轉(zhuǎn)矩首先傳到主減速器，主減速器的一對齒輪增大轉(zhuǎn)矩并 相應(yīng)降低轉(zhuǎn)速，以及當(dāng)發(fā)動機(jī)縱置時還具有改變轉(zhuǎn)矩的旋轉(zhuǎn)方向。 國內(nèi)主減速器的狀況 現(xiàn)在國家大力發(fā)展高速公路網(wǎng)，環(huán)保、舒適、快捷成為汽車市場的主旋律。對整車主要總成之一的驅(qū)動橋而言，小速比、大扭矩、傳動效率高、成本低逐漸成為汽車主減速器技術(shù)的發(fā)展趨勢。 在產(chǎn)品上，國內(nèi)汽車市場用戶主要以承載能力強(qiáng)、齒輪疲勞壽命高、結(jié)構(gòu)先進(jìn)、易維護(hù)等特點(diǎn)的產(chǎn)品為首選。目前己開發(fā)的產(chǎn)品，如陜西漢德引進(jìn)德國撇 N公司技術(shù)的 485 單級減速驅(qū)動橋，一汽集團(tuán)和東風(fēng)公司的 13 噸級系列車橋?yàn)榇淼闹鳒p速器技術(shù)，都是在有效吸收國外同 類產(chǎn)品新技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對國內(nèi)市場需求開發(fā)出來的高性能、高可靠性、高品質(zhì)的車橋產(chǎn)品。這些產(chǎn)品基本代表了國內(nèi)車用減速器發(fā)展的方向。通過整合和平臺化開發(fā)，目前國內(nèi)市場形成了 45460、 480、 500 等眾多成型穩(wěn)定產(chǎn)品，并被用戶廣泛認(rèn)可和使用。設(shè)計(jì)開發(fā)上，CAD、 CAE 等計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，以及 AUT 優(yōu) AD、 UG1 CATIA、 proE 等設(shè)計(jì)軟件先后應(yīng)用于主減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和齒輪加工中，有限元分析、數(shù)模建立、虛擬試驗(yàn)分析等也被采用 。齒輪設(shè)計(jì)也初步實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)編程的電算化。新一代減速器設(shè)計(jì)開發(fā)的突出特點(diǎn)是 :不僅在 產(chǎn)品性能參數(shù)上進(jìn)一步進(jìn)設(shè)計(jì)上完全遵從模塊化設(shè)計(jì)原則，產(chǎn)品配套實(shí)現(xiàn)車型的平臺化，造型和結(jié)構(gòu)更加合理，更宜于組織批量生產(chǎn)，更適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)不斷發(fā)展，更能應(yīng)對頻繁的車型換代和產(chǎn)品系列化的特點(diǎn)，這些都對基礎(chǔ)件產(chǎn)品提出愈來愈高的配套要求，需要在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上不斷地進(jìn)行二次開發(fā)和持續(xù)改進(jìn)，以滿足快速多變的市場需求。 國內(nèi)與國外差距 我國的車用減速器開發(fā)設(shè)計(jì)不論在技術(shù)上、制造工藝上，還是在成本控制上都存在不小的差距，尤其是齒輪制造技術(shù)缺乏獨(dú)立開發(fā)與創(chuàng)新能力，技術(shù)手段落中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 3 后 (國外己實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)編程化、電算化 )。目前比較 突出的問題是，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)整體散亂情況依然嚴(yán)重。這需要我們加快技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)進(jìn)步的步伐，提高管理水平，加快與國際先進(jìn)水平接軌，開發(fā)設(shè)計(jì)適應(yīng)中國國情的高檔車用減速器總成，由仿制到創(chuàng)新，早日縮小并消除與世界先進(jìn)水平的差距。目前，上汽集團(tuán)、東風(fēng)、一汽、北汽等各大汽車集團(tuán)也正在開展合作項(xiàng)目，希望早日實(shí)與世界先進(jìn)技術(shù)的接軌，爭取設(shè)計(jì)開發(fā)的新突破。 課題研究內(nèi)容 汽車主減速器是 汽車驅(qū) 動橋中的一個重要部件，汽車驅(qū)動橋處于動力傳動系的末端，其基本功能是增大由傳動軸或變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，并將動力合理的分配給左、右驅(qū)動輪，另外還承受作用于路面和車架或車身之間的垂直立、縱向力和橫向力。驅(qū)動橋一般由主減速器、差速器、 半軸 和驅(qū)動橋殼組成。 本次設(shè)計(jì)主要先了解驅(qū)動橋的原理，對 BJ2022 汽車 驅(qū)動橋中的主減速器、差速器、半軸等重要部件等進(jìn)行了詳細(xì)的 設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)汽車設(shè)計(jì)的原則與步驟，進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算， 還對各部件進(jìn)行了強(qiáng)度的校核 。 在本設(shè)計(jì)中還采用了 AutoCAD 繪圖軟件 進(jìn)行了零件 圖的繪制，通過對 AutoCAD 的編輯工具與命令的運(yùn)用，掌握了從 AutoCAD 基礎(chǔ) 零件的繪制到 各類零件圖的創(chuàng)建與繪制的方法，并且理解了機(jī)械圖繪制的工作流程。為今后更好的學(xué)習(xí)和掌握各種應(yīng)用軟件和技能打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 4 第二章 主減速器的設(shè)計(jì) 主減速器概述 汽車主減速器有單級式、雙級式 等幾種。由于單級式主減速器結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、尺寸緊湊以及造價低。 廣泛用在主減速比 0 ? 的各種中、小型汽車上 。這次設(shè)計(jì)的為四輪驅(qū)動越野汽車 ， 主傳動比 不到 ，故這次設(shè)計(jì)采 用單級 主減速器。 單級主減速器有螺旋錐齒輪、雙曲面齒輪等兩種形式。 主減速器的齒輪有弧齒錐齒輪、雙曲面齒輪、 圓柱齒輪和蝸輪蝸桿等形式。在此選用準(zhǔn)雙曲面齒輪傳動，雙曲面齒輪與弧齒錐齒輪尺寸相同時，雙曲面齒輪齒輪傳動具有更大的傳動比。此外由于偏移距地存在，使得雙曲面齒輪比相應(yīng)的弧齒錐齒輪的尺寸要小，從而可以獲得更大的離地間隙。還有就是雙曲面?zhèn)鲃拥闹鲃渝F齒輪的螺旋角較大，同時嚙合的齒數(shù)較多，重合度更大，即可提高傳動的平穩(wěn)性。 主減速器方案的選擇 因?yàn)槿绻３种鲃育X輪軸徑不變，則雙曲面從動齒輪直徑比螺 旋錐齒輪小。所以一般情況下，當(dāng)要求傳動比大于 而輪廓尺寸又有限時，采用雙曲面齒輪傳動更合理。 主減速器 主 從動齒輪的支承方案 主動雙曲面錐齒輪 對于在轎車和裝載質(zhì)量在 2T 以 下的載貨汽車上，由于載荷較小，主減速器主動齒輪的軸線偏轉(zhuǎn)角 ? 的絕對值不大，所以主動錐齒輪最好采用結(jié)構(gòu)簡單，布置方便及成本較低的懸臂式支承， 這樣既保證了支承剛度又能使結(jié)構(gòu)簡單，方便中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 5 制造。 從動雙曲面錐齒輪 從動錐齒輪的支承選擇跨置式的，這種支承可以增大 支承剛度，使軸承負(fù)荷減小，齒輪嚙合條件改善。 基本參數(shù) 的 選擇與計(jì)算載荷的確定 齒輪計(jì)算載荷的確定 由于汽車行駛時傳動系載荷的不穩(wěn)定性，因此要準(zhǔn)確地算出主減速器齒輪的計(jì)算載荷是比較困難的。通常是將發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩配以傳動系最低擋傳動比時和驅(qū)動車輪在良好路面上開始滑轉(zhuǎn)時這兩種情況下作用在主減速器從動齒輪上的轉(zhuǎn)矩的較小者，作為載貨汽車和越野汽車在強(qiáng)度計(jì)算中用以驗(yàn)算主減速器從動齒輪最大應(yīng)力的載荷。 1）、按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最低擋傳動比確定從動錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 ceT ： m ax 1 0d e fce K T ki i iT n ?? (21) 式中， ceT 為計(jì)算轉(zhuǎn)矩 (N m)； dK 為猛接離合器所產(chǎn)生的動載系數(shù)，液力自動變矩器： dK =1，具有手動操縱的機(jī)械變速器的高性能賽車： dK =3，一般情況下取 dK =2。本文取 dK =2； maxeT 為發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩， maxeT =180N m， k 為液力變矩器變矩系數(shù)， k = ； 1i 為低擋傳動比， 1i = ； fi 為分動器傳動比，fi =； oi 為總傳動比， oi =； ? 為傳動效率， ? =； n 為計(jì)算驅(qū)動橋數(shù)； n =2。帶入公式得： 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 6 mNT ce ????????? 2）、 按驅(qū)動輪打滑轉(zhuǎn)矩確定從動錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 csT 39。22 rcs mmG m rT i????? ? (22) 式中： 39。2m — 負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù) ； 2G — 汽車滿載時一個驅(qū)動橋給水平地面的最大負(fù)荷，對后橋來說還應(yīng)考慮到汽車加速時的負(fù)荷增大量； 14600N； ? — 輪胎對路面的附著系數(shù)，對于安裝一般輪胎的公路用汽車，取 ?? ；對越野汽車取 ?? ；對于安裝專門的肪滑寬輪胎的高級轎車取 ?? ；此車 ?取 1； r— 車輪的滾動半徑； ； m? ， mi — 分別為由所計(jì)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 (例如輪邊減速器等 )。該車無輪邊減速器，故 97%m? ? ， 1mi ? ； 帶入公式得： 1 4 6 0 0 1 .2 1 0 .3 6 5 6 5 9 2 .5 81 0 .9 7csT N m? ? ?? ? ?? 3）、 按汽車日常行駛平均轉(zhuǎn)矩確定從動錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 cfT 汽車的類型很多，行駛工況又非常復(fù)雜，轎車一般在高速輕載條件下工作，而礦用汽車和越野汽車則常在高負(fù)荷低車速條件下工作，沒有簡單的公式可算出汽車的正常持續(xù)使用轉(zhuǎn)矩。但對于公路車國內(nèi)來說，使用條件較非公路車輛穩(wěn)定，其正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩根據(jù)所謂平均比牽扯引力的值來確定， 即主減速器從動齒輪的平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩： 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 7 () ()a T rc f R H pmmG G rT f f fin??? ? ??? (23) 式中： aG －汽車滿載總重量 ； TG－所牽引的掛車的滿載總重量，但僅用于牽引車的計(jì)算； Rf －道路滾動陰力系數(shù)，計(jì)算時對于轎車可取 10 ~ 15Rf ＝ ；對于載貨汽車可取 ~； 對于越野汽車可取 ~； Hf －汽車正常使用時的平均爬坡能力系數(shù)，通常對轎車取 載貨汽車和城市 公共汽車取 ~；對長途公共汽車取 — ；對越野汽車取 － ； Pf －汽車或汽車列車的性能系數(shù)； Pf ＝ ])([1001m a xeTaT GG ?? 當(dāng)m ax0 .1 9 5( ) 16aTeGGT ? ?時，取 0Pf ? 帶入公式得： 2 9 2 0 0 0 . 3 6 5 ( 0 . 0 3 0 . 2 0 ) 1 2 6 3 . 5 81 0 . 9 7 2cfT N m?? ? ? ? ??? 在上述確定從動錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩的三種方法中，第 2 兩種方法用于確定最大計(jì)算轉(zhuǎn)矩，應(yīng)該取他們之中較小的數(shù)值。設(shè) cmT 是確定的最大計(jì)算轉(zhuǎn)矩，則 min( , )cm ce csT T T? cmT 用于進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算和用做選擇錐齒輪主要參數(shù)的依據(jù)。利用第 3 種方法確定的計(jì)算轉(zhuǎn)矩（日常行駛平均轉(zhuǎn)矩） cfT 則用來進(jìn)行錐齒輪的疲勞強(qiáng)度計(jì)算。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 4）、主動錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩為： 0cZGTT i?? (24) 式中， ZT 為主動錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 ( mN? )； cT 為從動錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩即c csTT? ； 0i 為主傳動比； G? 為主、從動錐齒輪間的傳動效率。計(jì)算時，對于弧齒錐齒輪副， G? 取 95%；對于雙曲面齒輪副，當(dāng) 0 6i? 時， G? 取 85%，當(dāng) 0 6i ? 時，G? 取 90%。本文取 90%。將各數(shù)據(jù)代入公式得： 6 5 9 2 .5 8 1 6 0 9 .9 14 .5 5 0 .9ZT N m? ? ?? 主減速器齒輪基本參數(shù)的選擇 在選定主減速比，主減速器的減速形式，齒輪類型及計(jì)算載荷以后，可根據(jù)這些已知參數(shù)選擇主減速器齒輪的最主要的幾項(xiàng)參數(shù)。 主減速器錐齒輪的主要參數(shù)有主、從動齒輪的齒數(shù) 1Z 和 2Z ，主、從動錐齒輪大端分度圓直徑 1d 、 2d ，端面模數(shù) tm ，主、從動錐齒輪齒面寬 1b 和 2b ，中點(diǎn)螺旋角 ? ，法向壓力角 ? 等。 1）、主、從動錐齒輪齒數(shù) 1Z 和 2Z 選擇主、從動錐齒輪齒數(shù)時應(yīng)考慮如下因素： 1)為了磨合均勻， 1Z 、 2Z 之間應(yīng)避免有公約數(shù)； 2)為了得到理想的齒面重合度和高的輪齒彎曲強(qiáng)度，主、從動齒輪齒數(shù)和應(yīng)不少于 40； 3)為了嚙合平穩(wěn)、噪聲小和具有高的疲勞強(qiáng)度，對于轎車， 1Z 一般不少于 9；中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 對于貨車， 1Z 一般不少于 6； 4)當(dāng)主傳動比主較大時，盡量使 1Z 取得少些，以便得到滿意的離地間隙； 5)對于不同的主傳動比， 1Z 和 2Z 應(yīng)有適宜的搭配 。 傳動比（12ZZ ） 推薦的主動齒輪最小齒數(shù)（ 1Z ） 主動齒輪齒數(shù)允許范圍（ 2Z ） 17 15－ 19 15 12－ 16 11 10－ 14 10 9－ 12 9 8－ 10 8 7－ 9 7 6－ 9 6 5－ 8 6 5－ 7 5 5－ 6 表 參考表 ，選取 1Z =8 ， 2Z =37 2）、從動錐齒輪大端分度圓直徑 2d 和端面模數(shù) tm 2d 可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式初選，即 2 32 dCd K T? (25) 式中：2dK—— 直徑系數(shù)，一般取 ～ ； cT —— 從動錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，為 ceT 和 csT 中的較小者。 所以 2 332 ( 1 3 1 6 ) 6 5 9 2 .5 8 2 4 3 .7 6 3 0 0 .0 1dcd K T m m m m? ? ? ? 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 初選 2 250mmd