【正文】 ，調(diào)整汽車在產(chǎn)品系列中的檔次，以便改善其市場競爭地位并獲得更大的經(jīng)濟效益 了解輕型商用車主減速器的基本結(jié)構(gòu)，基本形狀，工作原理和設計方法，再依據(jù)現(xiàn)有生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)車型的主減速器作為設計原型，在給定變速器輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及最高車速、最大爬坡度等條件下，獨立設計出符合要求的主減速器 。 主動錐齒輪的支承 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。為了方便拆裝，應使靠近齒輪的軸承的軸徑比另一軸承的支承軸徑大些。 (a)主動錐齒輪懸臂式 (b)主動錐齒輪跨置式 (c)從動錐齒輪 圖 主減速器錐齒輪的支承形式 跨置式支承結(jié)構(gòu) (圖 b)的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，又使軸承負荷減小，齒輪嚙合條 件改善，因此齒輪的承載能力高于懸臂式?？缰檬街С兄械膶蜉S承都為圓柱滾子軸承，并且內(nèi)外圈可以分離或根本不帶內(nèi)圈。從動錐齒輪多用圓錐滾子軸承支承。 在具有大的主傳動比和徑向尺寸較大的從動錐齒輪的主減速器中，為了限制從動錐齒輪因受軸向力作用而產(chǎn)生偏移，在從動錐齒輪的外緣背面加設輔助支承 (圖 )。 主減速器的齒輪主要有螺旋錐齒輪 、雙曲面齒輪、圓柱齒輪和蝸輪蝸桿等形式 。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 ： F F2 主、從動齒輪的圓周力 ,N。通常不特殊說明，則螺旋角系指中點螺旋角。 8 圓柱齒輪傳動 圓柱齒輪傳動 (圖 )一般采用斜齒輪，廣泛應用于發(fā)動機橫置且前置前驅(qū)動的轎車驅(qū)動橋 (圖 )和雙級主減速器貫通式驅(qū)動橋。 (4)能傳遞大的載荷，使用壽命長。 圖 發(fā)動機橫置且前置前驅(qū)動轎車驅(qū)動橋 主減速器的減速形式 主減速器的減速形式可分為單級減速、雙級減速、雙速減速、單雙級貫通、單雙級減速配以輪邊減速等 [9]。 雙級主減速器 雙級主減速器與單級相比，在保證離地間隙相同時可得到大的傳動比， i0 一般為7～ 12。對于第一級為錐齒輪、第二級為圓柱齒輪的雙級主減速器，可有縱向水平 (圖 )、斜向 (圖 )和垂向 (圖 )三種布置方案。雙速主減速器的高低擋減速比是根據(jù)汽車的使用條件、發(fā)動機功率及變速器各擋速比的大小來選定的。雙速主減速器主要在一些單橋驅(qū)動的重型汽車上采用 [10]。雙曲面齒輪式單級貫通式主減速器 (圖 )是利用雙曲面齒輪副軸線偏移的特點，將一根貫通軸穿過中橋并通向后橋。它使用于各種噸位多橋驅(qū)動汽車的貫通式驅(qū)動橋的布置。根據(jù)齒輪的組合方式不同，可分為錐齒輪一圓柱齒輪式和圓柱齒輪一錐齒輪式兩種形式。這樣，不僅使驅(qū)動橋的中間尺寸減小，保證了足夠 12 的離地間隙 ，而且可得到較大的驅(qū)動橋總傳動比。 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)。 表 車驅(qū)動橋齒輪的許用應力 計算載荷 主減速器齒輪的 許用彎曲應力 主減速器齒輪的 許用接觸應力 差速器齒輪的許用彎曲應力 jeT ， ?jT 中的較小者 700 2800 980 jmT 1750 主減速器齒輪參數(shù)的選擇 主、從動 齒數(shù)的選擇 選擇主、從動錐齒輪齒數(shù)時應考慮如下因素：為了磨合均勻， z1， z2 之間應避免有公約數(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 z1 一般不小于 6；主傳動比 i0 較大時， z1 盡量取得小一些，以便得到滿意的離地間隙。 m，取 ?jT ， jeT 較小的 ， jeT =。螺旋方向與錐齒輪的旋轉(zhuǎn)方向影響其所受的軸向力的方向。 法向壓力角 a 的選擇 壓力角可以提高齒輪的強度，減少齒輪不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)，但對于尺寸小的 齒輪，大壓力角易使齒頂變尖及刀尖寬度過小，并使齒輪的端面重疊系數(shù)下降，一般對于 “格里森 ”制主減速器螺 旋錐齒輪來說，載貨汽車可選用 20176。 1? 1? =176。根據(jù)這些情況，對于 主減速器 齒輪的材料及熱處理應有以下要求： （ 1） 具有較高的疲勞彎曲強度和表面接觸疲勞強度，以及較好的齒面耐磨性，故 齒 表面應有高的硬度； （ 2） 輪齒心部應有適當?shù)捻g性以適應沖擊載荷，避免在沖擊載荷下輪齒根部折斷； （ 3） 鋼材的鍛造、切削與熱處理等加工性能良好，熱處理變形小或變形規(guī)律易于控制，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量、縮短制造時間、減少生產(chǎn)成本并將低廢品率； （ 4） 選擇齒輪材料的合金元素時要適合我國的情況。這種表面不應用于補償零件的公差尺寸，也不能代替潤滑。 按上式計算一檔時： 0 8 245249 3 ?????p N／ mm 表 許用單位齒長上的圓周力 [p] (N／ mm) 一檔 二檔 直接檔 轎車 893 536 321 載貨汽車 1429 250 公共汽車 982 214 牽引汽車 536 250 由表可知 p[p]=1429 N／ mm，因此錐齒輪的表面耐磨性滿足要求。 主減速器的軸承選擇 軸承的計算主要是計算軸承的壽命。該法向力可分解為沿齒輪切向方向的圓周力、沿齒輪軸線方向的軸向力及垂直于齒輪軸線的徑向力。作用 在主減速器主動錐齒輪上的當量轉(zhuǎn)矩可按下式計算 [13]： 313333332223111m a x 100100100100100 1 ?????????????????? ????????????????????????????? TRgRiRTgiTgiTgied fiffiffiffifTT ? () 式中： maxeT ——發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，在此取 245N 經(jīng)計算 Td= 表 圓錐齒輪軸向力與徑向力 主動齒輪 軸向力 徑向力 螺旋方向 旋轉(zhuǎn) 方向 右 順時針 )c oss ins in( t a nc os 221 ????? ???? PA )s ins inc os( t a nc os 221 ????? ???? PR 21 左 反時針 )c o ss ins in( t a nc o s 112 ????? ???? PA )s ins inc os( t a nc os 112 ????? ???? PR 右 左 反時針 順時針 )c oss ins in( t a nc os 111 ????? ???? PA )c oss ins in( t a nc os 222 ????? ???? PA )s ins inc os( t a nc os 111 ????? ???? PR )s ins in( t a nc os 222 ???? ???? PR 主動齒輪的螺旋方向為左；旋轉(zhuǎn)方向為順時針： )c oss ins in( t a nc os 111 ????? ???? PA = () )s ins inc os( t a nc os 111 ????? ???? PR = () 式中： α ——齒廓表面的法向壓力角 20? ； γ 1——主動齒輪的節(jié)錐角 ? ； γ 2——從動齒輪的節(jié)錐角 ? 。當主減速器的齒輪尺寸，支承形式和軸承位置已初步確定，計算出齒輪的軸向 力、徑向力圓周力后，則可計算出軸承的徑向載荷。對于載貨汽車和公共汽車可取 30～ 35 km/h，在此取 35 km/h。 () 所以 hL39。 所以軸承 A 符合使用要求。 按當量轉(zhuǎn)矩求出軸承的徑向載荷 R 及軸向載荷 A 以后，即可按下式求軸承的當量動載荷 Q : YAXRQ ?? N 式中： X ——徑向系數(shù)； Y——軸向系數(shù)。 （ ） 式中： n ——軸承計算轉(zhuǎn)速， min/r ；可根據(jù)汽車的平均行駛速度 amv 計算。為此，在驅(qū)動橋的左右車輪間都裝有輪間差速器。如圖 所示， 差速器殼 3 與行星齒輪軸 5 連成一體，形成行星架。 圖 差速器差速原理 當行星齒輪只是隨同行星架繞差速器旋轉(zhuǎn)軸線公轉(zhuǎn)時，顯然，處在同一半徑 r 上的 A、 B、 C 三點的圓周速度都相等（圖 ）， 其值為 0? r 。因此在汽車轉(zhuǎn)彎行駛或其它行駛情況下，都可以借行星齒輪以相應轉(zhuǎn)速自轉(zhuǎn)，使兩側(cè)驅(qū)動車輪以不同轉(zhuǎn)速在地面上滾動而無滑動。本設計即使用普通錐齒輪差速器。 （ 2） 行星齒輪球面半徑 BR （ mm）的確定 圓錐行星齒輪差速器的尺寸通常決定于行星齒輪背面的球面半徑 BR ，它就是行星齒輪的安裝尺寸，實際上代表了差速器圓錐齒輪的節(jié)錐距，在一定程度上表征了差速器的強度。半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比多在～ 2 范圍內(nèi)。 r c t a n。3022? 的壓力角，齒高系數(shù)為 ，最少齒數(shù)可減至10，并且再小齒輪（行星齒輪）齒頂不變尖的情況下還可由切相修正加大半軸齒輪齒厚，從而使行星齒輪 與半軸齒輪趨于等強度。2d 是半軸齒輪齒面寬 中點處的直 徑 239。 b≤10m 18mm 5 工作齒高 mhg ? gh =8mm 6 全齒高 ?? mh 7 壓力角 ? 176。 mzzh a?????????????????????? 2122 1ah = 2ah = 14 齒根高 1fh = 1ah 。 2? =176。 2R? =176。239。叉形凸緣螺栓孔的距離為 104mm，螺栓孔距離叉形凸緣邊緣的距離為 15mm。 主減速器蓋的基本尺寸的確定 主減速器蓋的寬度為 28mm，連接螺栓的距離為 123mm，螺栓孔中心距主減速器蓋邊緣的距離為 14mm，與叉形凸緣接觸的直徑為 42mm。 Pro/E（ Pro/Engineer操作軟件）是美國參數(shù)技術公司 （ Parametric Technology Corporation，簡稱 PTC）的重要產(chǎn)品。 1988 年， 的 Pro/ENGINEER 誕生了。 Pro/ENGINEER 還提供了全面、集成緊密的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。 單一數(shù)據(jù)庫 ： Pro/Engineer 是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫上 ，不像 一些傳統(tǒng)的 CAD/CAM 系統(tǒng)建立在多個數(shù)據(jù)庫上。這就意味著在 產(chǎn)品開發(fā)過程 中某一處進行的修改，能夠擴展到整個設計中，同時自動更新所有的工程文 34 檔，包括裝配體、設計圖紙，以及制造數(shù)據(jù)。例如：設計特征有弧、圓角、倒角等等，它們對工程人員來說是很熟悉的，因而易于使用。為了實現(xiàn)這種效率，必須允許多個學科的工程師同時對同一產(chǎn)品進行開發(fā)。 易于使用 ：菜單以直觀的方式聯(lián)級出現(xiàn)，提供了邏輯選項和預先選取的最普通選項，同時還提供了簡短的菜單描述和完整的在線幫助，這種形式使得容易學習 和使用 [15]。 在工具欄內(nèi)單擊 按鈕，或者依次在主菜單上單擊 “插入”→ “模型基準”→ “曲線”，系統(tǒng)彈出“曲線選項”菜單管理器，如圖 所示； 圖 “曲線選項”菜單管理器 在“曲線選項”菜單管理器中依次單擊 “從方程”→ “完成”。 圖 “旋轉(zhuǎn)”特征定義面板 （ 7）創(chuàng)建掃引軌跡線如圖 ； 圖 繪制二維草圖 （ 8）創(chuàng)建掃描混合截面如圖 ； 40 圖 完成后的截面 （ 9） 在“掃描混合”特征定義操控面板內(nèi)單擊 按鈕，完成第一個輪齒的創(chuàng)建，完成后的特征如圖 所示； 圖 完成后的齒輪特征 （ 10）列陣齒輪如圖 ； 圖 完成后的齒輪 用上述方法 創(chuàng)建主減速器從動錐齒輪如下圖： 41 圖 完成后的 從動錐 齒輪 本章小結(jié) 本章介紹了 PRO/E 的發(fā)展歷史和其特點與優(yōu)勢，對主減速器殼體 ,然后對 主減速器主動錐齒輪 和從動錐齒輪 進行建模。1960 年美國的 教授在一篇論文中首先使用有限元法（ THE FANATE ELEMENT METHOD）一詞，以后這一名稱得到廣泛承認 。 有限元法的應用 在工程技術領域中，根據(jù)分析的目的，有限單元法的應用可以分為三大類： 一是進行靜力分析，也就是求 解不隨時間變化的系統(tǒng)平衡問題。 三是進行瞬時動態(tài)分析。上述的有限單元法三大應用領域也包含 了機械與汽車結(jié)構(gòu)有限元分析的主要應用范圍。 有限單元法最初應用于航空器的強度計算，但隨著研究的深入，有限單元法不僅應用于力學問題的分析計算，還在其他科學技術領域中得到廣泛應用，成為一種應用廣泛、實用高效的數(shù)值