【正文】 齒輪帶齒數(shù)多的齒輪來實(shí)現(xiàn)減速的，采用圓錐齒輪傳動(dòng)則可以改變轉(zhuǎn) 矩旋轉(zhuǎn)方向。當(dāng)采用圓柱齒輪副進(jìn)行輪邊減速時(shí)，可以通過調(diào)節(jié)兩齒輪的相互位置，改變車輪軸線與半軸之間的上下位置關(guān)系。 主減速器的結(jié)構(gòu) 目前 ，轎車和一般輕，中型貨車采用單級主減速器，即可滿足汽車動(dòng)力性要求。由于偏移距正的存在，使主動(dòng)齒輪螺旋角 1? 大于從動(dòng)齒輪螺旋角 2? 。這說明： 1)當(dāng)雙曲面齒輪與螺旋錐齒輪尺寸相同時(shí)，雙曲面齒輪傳動(dòng)有更大的傳動(dòng)比。 5)雙曲面齒輪傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪較大，加工時(shí)所需刀盤刀頂距較大，因而切削刃壽命較長。 主減速器的常見故障 1．油封漏油 其 原因是：油封失效，或是拆裝油封方法不對，導(dǎo)致油封損壞而漏油。 3．主動(dòng)齒輪的后軸承過早磨損 產(chǎn)生的原因是：軸承的預(yù)緊力不夠、主動(dòng)齒輪的軸向間隙過大，或軸承孔變形等。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SANTANA轎車主減速器設(shè)計(jì)與分析 11 Unigraphics 系統(tǒng)簡介 Unigraphics（簡稱 UG）是美國 EDS公司推出的一套集 CAD/CAM/CAE于一體的軟件系統(tǒng)。另外它所提供的二次開發(fā)語言 UG/Open GRIP， UG/Open API簡單易學(xué)，實(shí)現(xiàn)功能多，便于用戶開發(fā)專用 CAD系統(tǒng)。 5．領(lǐng)先的鈑金件制造 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SANTANA轎車主減速器設(shè)計(jì)與分析 13 可在成型或展開的情況下設(shè)計(jì)或修改產(chǎn)品結(jié)構(gòu) ， 折彎工序可仿真工藝成型過程 ， 鈑料展開幾何自動(dòng)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)相關(guān) ， 可在一幅工程圖中直接展示產(chǎn)品設(shè)計(jì)和 鈑料展開幾何 。同時(shí)在進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析的過程中，通過計(jì)算機(jī)的 CAD 軟件 建立 SANTANA 轎車 主減速器 的三維實(shí)體模型。 33176。 根錐角 f? 12176。如圖 圖 實(shí)體生成 第四步：成型特征及其他特征建立 ? 倒角： 進(jìn)入構(gòu)建倒角菜單：選擇倒角圖標(biāo) →選中所要倒角的邊或孔→偏置：輸入具體的值 。 ? 建立草圖： 在所選擇的草圖平面上，按圖標(biāo) 對草圖分別進(jìn)行形狀約束和尺寸約束，上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SANTANA轎車主減速器設(shè)計(jì)與分析 27 繪制出如圖 所示的輪廓。 ? 完成從動(dòng)齒輪建模 從動(dòng)軸的模型建立 第一 步： 創(chuàng)建新零件文件 新建文件 output shaft： 文件→新建或 ，文件名（ N） → output shaft；單位→毫米 第二步：打開應(yīng)用模塊的實(shí)體模型 進(jìn)入建模應(yīng)用模塊： → 第三步：建立草圖 sketch_000，并生成實(shí)體外型輪廓 ? 建立需要用的基準(zhǔn)平面： 選擇基準(zhǔn)面圖標(biāo) ，彈出基準(zhǔn)面對話框，并在 Z、 X 平面上建立基準(zhǔn)上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SANTANA轎車主減速器設(shè)計(jì)與分析 31 面。 圖 第 2 個(gè)凸墊生成 ? 建立草圖： 在所選擇的草 圖平面上，按圖標(biāo) 對草圖分別進(jìn)行形狀約束和尺寸約束，繪制出如圖 所示的輪廓。如圖 所示。 圖 錐齒輪受力分解圖 對于 斜 錐齒輪，其受力一般都視為作用在平均分度圓上，即齒寬中點(diǎn)處的分度圓上 。它將求解域看成是由許多稱為有限元的小的互連子域組成，對每一單元假定一個(gè)合適的 (較簡單的）近似解，然后推導(dǎo)求解這個(gè)域總的滿足條件 (如結(jié)構(gòu)的平衡條件），從而得到問題的解。 首先將主動(dòng)錐齒輪的中心軸固定在 X軸上，使其只繞 X軸旋轉(zhuǎn)；將從動(dòng)錐齒輪的中心線固定在 Y軸上，使其只繞 Y軸旋轉(zhuǎn)，接著在從 動(dòng)軸的軸肩施加一個(gè) mN? 的載荷 （由 前面計(jì)算 得到） ， 選用材料的 彈性模量和泊松比 分別為 MPa206 和 ， 最后用 ANSYS軟件進(jìn)行 分析 ， 結(jié)果如下圖 。 注意點(diǎn) ： (1) 此時(shí)屬初調(diào)嚙合間隙 ， 一般只通過調(diào)整大螺母調(diào)整。 調(diào)整原則： (1) 調(diào)整時(shí)應(yīng)先調(diào)好主、從動(dòng)錐齒輪軸承預(yù)緊度、嚙合間隙，然后調(diào)整嚙合印痕。 就這樣 ， 根據(jù)嚙合印痕部位反復(fù)調(diào)整，直至符合技術(shù)要求。你們所傳授我們的并不只有書本上的知識(shí)，更傳授了我們在學(xué)習(xí)中應(yīng)有的學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)方法，這將在我今后的人生中受益無窮。 畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成意味著我的大學(xué)生活即將結(jié)束?！绊斶M(jìn)主”，即當(dāng)嚙合印痕偏向齒頂時(shí)，將主動(dòng)齒輪向從動(dòng)齒輪移近 ； 若此時(shí)齒側(cè)間隙過小，則將從動(dòng)齒上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SANTANA轎車主減速器設(shè)計(jì)與分析 48 輪向外移開。 主、從動(dòng)錐齒輪嚙合印痕和齒側(cè)間隙 的調(diào)整 嚙合印痕反映了主減速器齒輪的受力承載情況，主減速器的調(diào)整應(yīng)以嚙合印痕為主。 (2) 調(diào)整大螺母調(diào)整。通過對齒輪齒根彎曲應(yīng)力和齒面接觸應(yīng)力的分析，優(yōu)化齒輪結(jié)構(gòu)參數(shù)，提高齒輪的承載載力和使用壽命。 圖 主 、從 動(dòng) 錐齒輪 對齊部分 ? 定位組件：選中主動(dòng)錐齒輪，選擇定位組件圖標(biāo) →在對話框中選擇平移 →測量兩個(gè)對齊平面的距離，在 Y 軸上進(jìn)行平移 ，最后進(jìn)行位置調(diào)整，如圖 所示。汽車在前進(jìn)時(shí)，被齒對主齒的作用力所產(chǎn)生的軸向分力是由下軸承承受；而在倒擋時(shí)，被齒對主齒的作用力所產(chǎn)生的軸向分力由主齒傳遞給上軸承。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SANTANA轎車主減速器設(shè)計(jì)與分析 37 圖 繞點(diǎn)旋轉(zhuǎn)后實(shí)體生成 ? 求和： 進(jìn)入求和菜單：選擇求和圖標(biāo) →選擇小的實(shí)體以及大的實(shí)體→保留目標(biāo)體 →確認(rèn)。如圖 所示。 圖 實(shí)體生成 ? 變換命令做繞點(diǎn)旋轉(zhuǎn)： 進(jìn)入變換命令菜單：編輯 →變換→選中上步所做實(shí)體→繞點(diǎn)旋轉(zhuǎn)→選中圓心→確認(rèn)→角度 12→確認(rèn)→選擇復(fù)制→直到出現(xiàn)一周實(shí)體，如圖 所示。如圖 所示。 ? 建立草圖： ? 在所選擇的草圖平面上，繪制出從動(dòng)齒輪的橫截面大致輪廓； ? 按圖標(biāo) 對草圖分別進(jìn)行形狀約束和尺寸約束，得到從動(dòng)齒輪的橫截面圖，如圖 所示。 頂錐角 a? 18176。 大小齒輪選用材料 CrMnMo20 ， 6256 ??HRC ，希望齒輪 能夠長期工作。 UG 的目標(biāo)是用最新的數(shù)學(xué)技術(shù)，即自適應(yīng)局部網(wǎng)格加密、多重網(wǎng)格和并行計(jì)算，為復(fù)雜應(yīng)用問題的求解提供一個(gè)靈活的可再使用的軟件基礎(chǔ)。 3．直觀的二維繪圖 對制圖員來講，簡單并富于邏輯性 ， 剖視圖自動(dòng)相關(guān)于模型和剖切線位置 ， 正交視圖的計(jì)算和定位可簡便的由一次鼠標(biāo)操作完成 ， 自動(dòng)隱藏線消除 ， 自動(dòng)尺寸排列 —— 不需要了解設(shè)計(jì)意圖 ， 自動(dòng)工程圖草圖尺寸標(biāo)注。尤其 UG軟件 PC版本的推出，為 UG在我國的普及起到了良好的推動(dòng)作用。 有些在同一車架上生產(chǎn)轎車和運(yùn)動(dòng)休閑車，其底盤的參數(shù)變換也是利用了雙曲線齒輪這一特性。 （ 3）齒輪嚙合面不正確及齒側(cè)間隙過小。 3)雙曲面主動(dòng)齒輪具有較大的軸向力，使其軸承負(fù)荷增大。 3)雙曲面齒輪傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪直徑及螺旋角都較大，所以相嚙合輪齒的當(dāng)量曲率半徑較大，其結(jié)果使齒面的接觸強(qiáng)度提高。 螺旋錐齒輪傳動(dòng)比為 120 rriL? 令 12 cos/cos ???K ，則 Ls Kii 00 ? 。輸入軸前端的固定螺母把墊圈、叉形凸緣、軸承內(nèi)圈、預(yù)緊調(diào)整墊片、隔離套管、軸承內(nèi)圈和齒輪前后位置調(diào)整墊 片等固定在齒輪的前端面上。與圓錐齒輪相比，準(zhǔn)雙曲面齒輪不僅工作平穩(wěn)性更好，彎曲強(qiáng)度和接觸強(qiáng)度更高，同時(shí)還可使主動(dòng)齒輪的軸線相對于從動(dòng)齒輪軸線偏移。這樣布置的好處是可以減小半軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩，有利于減小半軸上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SANTANA轎車主減速器設(shè)計(jì)與分析 6 的尺寸和質(zhì)量。 可使主減速器前面的傳動(dòng)部件，如變速器、 分動(dòng)器、萬向傳動(dòng)裝置 等所傳遞的轉(zhuǎn)矩減小， 也可 使 變速箱的尺寸質(zhì)量減小，操縱省力。 汽車工業(yè)的發(fā)展帶動(dòng)了相關(guān)行業(yè)的進(jìn)步，促進(jìn)了國家工業(yè)水平的提高。 本課題是以 SANTANA 轎車主減速器為例， SANTANA 轎車 采用的是 單級主減速器，它具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕和傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)。 另一方面，通過錐齒輪的受力圖分析，算出 中點(diǎn)處分度圓上的切向力以及 齒寬中點(diǎn)處的軸向力 的大小 ， 運(yùn)用有限元分析法對 主動(dòng)錐齒輪與從動(dòng)錐齒輪進(jìn)行強(qiáng)度分析， 有限元分析法讓強(qiáng)度大小變得更為直觀，更容易理解齒輪的受力區(qū)域。根據(jù)我國《汽車工業(yè)振興規(guī)劃綱要》，今后汽車工業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)是獨(dú)立自主地開發(fā)汽車及零部件。將主減速器布置在動(dòng)力向驅(qū)動(dòng)輪分流之前的位置，有利于減小其前面的傳動(dòng)部件（如離合器、變速器、傳動(dòng)軸等）所傳遞的轉(zhuǎn)矩，從而減小這些部件的尺寸和質(zhì)量。 2．按主減速器傳動(dòng)比擋 數(shù)分，有單速式和雙速式。它具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕和傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)嚙合面上法向力相等，可求出主、從動(dòng)齒輪圓周力之比 2121 coscos???FF 式中， F1 、 F2 分別為主、從動(dòng) 齒輪的圓周力； 1? 、 2? 分別為主、從動(dòng)齒輪的螺旋角。 2)當(dāng)傳動(dòng)比一定，從動(dòng)齒輪尺寸相同時(shí)，雙曲面主動(dòng)齒輪比相 應(yīng)的螺旋錐齒輪有較大的直徑，較高的輪齒強(qiáng)度以及較大的主動(dòng)齒輪軸和軸承剛度。 6)雙曲面主動(dòng)齒輪軸布置在從動(dòng)齒輪中心上方，便于實(shí)現(xiàn)多軸驅(qū)動(dòng)橋的貫通，增大傳動(dòng)軸的離地高度。 2．主減速器齒輪過早磨損 造成齒輪過早損壞的原因有：（ 1） 所用潤滑油規(guī)格不對或因其它原因造成的潤滑油不良。 主減速器目前的現(xiàn)狀 現(xiàn)代汽車的主減速器，廣泛采用螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪。它的功能覆蓋了從概念設(shè)計(jì)到產(chǎn)品生產(chǎn)的整個(gè)過程，并且廣泛地運(yùn)用在汽車、航天、模具加工及設(shè)計(jì)和醫(yī)療器械行業(yè)等方面。 具體來說， UG軟件的特點(diǎn)如下： 1．建模的靈活性 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SANTANA轎車主減速器設(shè)計(jì)與分析 12 復(fù)合建模 ： 無需草圖 ， 需要時(shí)可進(jìn)行全參數(shù)設(shè)計(jì) ， 無需定義和參數(shù)化新曲線 —— 可直接利用實(shí)體邊緣 。 6．集成的數(shù)字分析 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 ， 硬干涉檢查和軟干涉檢查 ， 運(yùn)動(dòng)仿真和分析 ， 動(dòng)畫過程中的動(dòng)態(tài)干涉檢查。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，需要通過不 斷地查找資料， 獨(dú)立分析，來解決各種問題，使自我能力得到很大提高。 3176。 72176。如圖 黑色部分 圖 倒角生成 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SANTANA轎車主減速器設(shè)計(jì)與分析 25 ? 簡單孔： ? 進(jìn)入構(gòu)建孔特征菜單：選擇打孔圖標(biāo) →選擇簡單孔→選中所得實(shí)體的底面→參數(shù)：直徑 8MM，深度 10MM，頂錐角 0 ? 定位 : （點(diǎn)到面距離）→選擇圓心在基準(zhǔn)面上→距離為 0。 圖 草圖建立 ? 生成實(shí)體： 生成所畫輪廓的實(shí)體，步驟同前。 圖 基 準(zhǔn)面建立 ? 建立需要用的基準(zhǔn)軸： 選擇基準(zhǔn)軸圖標(biāo) ，彈出基準(zhǔn)軸對話框，并在 Z、 X 平面上建立基準(zhǔn)軸。 圖 草圖生成 ? 生成實(shí)體： 生成所畫輪廓的實(shí)體，步驟同前。 圖 鏡像復(fù)制后實(shí)體 同樣的方法對第 2 個(gè)凸墊進(jìn)行鏡像復(fù)制 ? 倒角： 進(jìn)入構(gòu)建倒角菜單：選擇倒角圖標(biāo) →選中所要倒角的邊或孔→偏置：輸入具