【正文】 葉片底部，將葉片推出。與此同時進(jìn)氣缸對應(yīng)的氣缸分別處于排氣狀態(tài)。主減速器類型較多，有單級、雙級、雙速、輪邊減速器等。這樣 ,當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向行駛時 ,由于外側(cè)車輪要比內(nèi)側(cè)車輪移過的距離大 ,將使外側(cè)車輪在滾動的同時產(chǎn)生滑拖 ,而內(nèi)側(cè)車輪在滾動的同時產(chǎn)生 滑轉(zhuǎn)。為提高汽車在壞路上的通過能力 ,某些越野汽車及高級轎車上裝置防滑差速器。這種支承方式將使半軸外端承受彎矩。 17 第 3 章 葉片式馬達(dá)的計(jì)算與選型 葉片式氣馬達(dá)主要參數(shù)為：額定功率（ kW），額定扭矩 （ N 根據(jù)上述所求的額定功率和額定轉(zhuǎn)矩可確定型號為 的葉片式氣動馬達(dá)，其參數(shù)如 表 所示。 2）、從動齒輪的支承 從動錐齒輪采用圓錐滾子軸承支承（如圖 示）。 對于從動錐齒輪齒面寬 2b ，推薦不大于節(jié)錐 2A 的 倍，即 22 Ab ? ，而且 2b應(yīng)滿足 tmb 102? ，對于汽車主減速器圓弧齒輪推薦采用： 22 Db ? =?117=18mm （ ） 一般習(xí)慣使錐齒輪的小齒輪齒面寬比大齒輪稍大，使其在大齒輪齒面兩端都超出一些，通常小齒輪的齒面加大 10%較為合適，在此取 1b = =20mm 4) 中點(diǎn)螺旋角 ? 齒錐齒輪副的中點(diǎn)螺旋角是相等的，選 ? 時應(yīng)考慮它對齒面重合度 ? ，輪齒強(qiáng)度和軸向力大小的影響， ? 越大，則 ? 也越大，同時嚙合的齒越多，傳動越平穩(wěn)，噪聲越低，而且輪齒的強(qiáng)度越高， ? 應(yīng)不小于 ，在 ～ 時效果最好，但 ? 過大，會導(dǎo)致軸向力增大。滲碳合金鋼的優(yōu)點(diǎn)是表面可得到含碳量較高的硬化層（一般碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 %～ %），具有相當(dāng)高的耐磨性和抗壓性，而芯部較軟，具有良好的韌性。 載荷作用點(diǎn)的位置、載荷在齒間的分布、有效齒面寬、應(yīng)力集中系數(shù)及慣性系數(shù)等對彎曲應(yīng)力計(jì)算的影響。它可分為普通錐齒輪式差速器、摩擦片式差速器和強(qiáng)制鎖止式差速器。 5) 行星齒輪節(jié)錐角 ? 、模數(shù) m 和節(jié)圓直徑 d 的初步確定 行星齒輪和半軸齒輪的節(jié)錐角 1? 、 2? 計(jì)算如下： ?3 3 .71501a rc ta n1 ??? ?56 .30115a rc ta n2 ??? 6) 大端模數(shù) m 及節(jié)圓直徑 d 的計(jì)算 i n01 i n2 11 0 ????? ?ZAm mm 取 3mm 分度圓直徑 mzd? ， 300131 ???? mzd 行 mm 451532 ???? mzd 半 mm 7) 壓力角 ? 過去汽車差速器齒輪都選用壓力角， ?20 這時齒高系數(shù)為 1，而最少齒數(shù)為 13。在此結(jié)構(gòu)中，如車輪中心和軸承中心重合，即當(dāng) b=0 時，縱向力 2Y 與垂直力 2Z ，由車輪傳至軸殼，而側(cè)向力2Y 產(chǎn)生的彎矩 rY2 作用在半軸上。半浮式半軸可以用結(jié)構(gòu)簡單得圓錐面 和鍵來固定輪轂。半軸齒輪齒數(shù)取 14~25；半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比多在 ~2范圍內(nèi)；左、右半軸齒輪的齒數(shù)和必須能被行星齒輪的數(shù)目所整除，否則將不能安裝。差速器按其結(jié)構(gòu)特征可分為齒輪式、凸輪式、蝸輪式和牙嵌自由輪式等多種形式。 m —— 端面模數(shù)， 3mm。 d. 選擇合金材料時，盡量少用含鎳、鉻呀的材料，而選用含錳、釩、硼、鈦、鉬、硅等元素的合金鋼。另外，齒面過寬也會引起裝配空間減小。但是跨置式支承增加了導(dǎo)向軸承支座，使主減速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本提高。 將數(shù)據(jù)代入式（ 35）得， T=制動盤用合金鋼制造并固定在車輪上，隨車輪轉(zhuǎn)動。 半浮式半軸的內(nèi)端與全浮式的一樣，不承受彎扭。此時加大油門不僅不能使汽車前進(jìn) ,反而浪費(fèi)燃油 ,加速機(jī)件磨損 ,尤其使輪胎磨損加劇。其作用是在汽車轉(zhuǎn)彎或在不平坦的路面上行駛時，使前后驅(qū)動車輪之間產(chǎn)生差速作用。為了適應(yīng)驅(qū)動輪獨(dú)立上下跳動的需要，差速器與車輪之間的半軸各段之間用萬向節(jié)連接。通過活塞連桿帶動曲軸 6 旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子與定子偏心安裝，偏心距為 e。 3) 工作安全，不受振動、高溫、電磁、輻射等影響，適用于惡劣的工作環(huán)境，在易燃、易爆、高溫、振動、潮濕、粉塵等不利條件下均能正常工作。而本設(shè)計(jì)是以壓縮空氣為動力，所以利用氣動馬達(dá)將氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，作為驅(qū)動裝置。 表 與氫燃料電池電動汽車的特性比較 由此可見，氣動汽車在制造、使用和安全性等方面都具有很強(qiáng)的競爭力和實(shí)用 5 性，特別是壓縮空氣動力汽車具有良好的環(huán)保特性和較低的制造成本，這些獨(dú)特的特性必將在未來社會發(fā)揮其獨(dú)特作用。澳大利亞 Engineair 公司更是依賴壓縮空氣動力發(fā) 動機(jī)開發(fā)研制了一系列車型。 插電 式混合動力能大幅消減尾氣排放， 但造價較高 ，若要推廣則需要改良基礎(chǔ)設(shè)施，如大規(guī)模建立充電站。 長期以來，資源緊缺、環(huán)境污染嚴(yán)重成為困擾人類的巨大難題，而隨著人類文明的進(jìn)步，城市的規(guī)模也在逐漸擴(kuò)大，在城市中穿梭著的車輛數(shù)量與日俱增，車輛排放的尾氣的處理問題成為城市污染的巨大難題。本課題設(shè)計(jì)的空氣動力車就是這樣一款以壓縮空氣為動力，尾氣排放為零的真正“綠色環(huán)保”小車。利用壓縮空氣作為推動汽車的動力，與傳統(tǒng)的燃燒汽油或者利用化學(xué)電池提供動力相比有著以 2 下幾點(diǎn)優(yōu)勢 [2]。 5）、結(jié)構(gòu)簡單 因?yàn)闅鈩影l(fā)動機(jī)是可以無級變速 ， 又可以帶負(fù)荷起動 ， 所以不必 安 裝變速箱 、散熱器、 傳動軸 等 。目前國外的研究工作主要集中在法國工程 Guy Negre 領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，他們已獲得相關(guān)的專利 20余項(xiàng)，其設(shè)計(jì)出的氣動汽車已經(jīng)定型并投入了商業(yè)生產(chǎn)。即主減速器的主動齒輪將發(fā)動機(jī)的能量傳遞給差速器殼上的從動錐齒輪，從動錐齒輪帶動差速器殼旋轉(zhuǎn)，將動力傳遞給半軸齒輪，最后半軸齒輪帶動半軸使輪轂旋轉(zhuǎn)，汽車啟 動。 氣動馬達(dá)也稱為 風(fēng)動馬達(dá) ，是指將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能的裝置?？梢蚤L時間滿載連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，溫升較小。 葉片就是靠此氣壓推力及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時的離心力的綜合作用而保證運(yùn)轉(zhuǎn)過程中較緊密地抵在定子內(nèi)壁上。圖 為一小型活塞式氣馬達(dá)的特性曲線。 單級主減速器由一對減速齒輪實(shí)現(xiàn)減速的裝置，稱為單級減速器。即使是汽車直線行駛 ,也會因路面不平或雖然路面平直但輪胎滾動半徑不等（輪胎制造誤差、磨損不同、受載不均或氣壓不等）而引起車輪的滑動。防滑差速器的特點(diǎn)是 ,當(dāng)一側(cè)驅(qū)動輪 在壞路上滑轉(zhuǎn)時 ,能使大部分甚至全部轉(zhuǎn)矩傳給在良好路面上的驅(qū)動輪 ,以充分利用這一驅(qū)動輪的附著力來產(chǎn)生足夠的驅(qū)動力 ,使汽車順利起步或繼續(xù)行駛。因此，這種半袖除傳 15 遞扭矩外，還局部地承受彎矩，故稱為 半浮式半軸。 m） 。 表 葉片式氣馬達(dá)參數(shù) 型號 減速比 額定功率 kW 額定轉(zhuǎn)速 rpm 額定扭矩 啟動扭矩 耗氣量 m3 工作壓力 MPa 1120 51 65 8 19 第 4 章 汽車驅(qū)動橋的設(shè)計(jì)計(jì)算 本次設(shè)計(jì)采用的主減速器為單級主減速器，單級主減速器具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、尺寸緊湊、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，而廣泛應(yīng)用于主傳動比 0 7i? 的轎車和一般輕、中型載貨汽車。為了增加支承剛 度，兩軸承的圓錐滾子大端應(yīng)向內(nèi)，以減小尺寸 c+d。 汽車主減速器弧齒錐齒輪的平均螺旋角為 35176。因此，這類材料的彎曲強(qiáng)度、表面接觸強(qiáng)度和承受沖擊的能力均較好。計(jì)算彎曲應(yīng)力時本 應(yīng)采用輪齒中點(diǎn)圓周力與中點(diǎn)端面 28 模數(shù)，今用大端模數(shù)，而在綜合系數(shù)中進(jìn)行修正。 普通齒輪式差速器的傳動機(jī)構(gòu)為齒輪式?，F(xiàn)在大都選用 0322 ?? 的壓力角，齒高系數(shù)為 ，最少齒數(shù)可減少至 10。假如車輪與軸承中心間距離 b 不等于零，雖然縱向力 2X 及垂直力 2Z 經(jīng)軸承傳給軸殼，但力 2X 與 2Z 所形成的彎矩仍然由半軸承擔(dān)，不過 b 值要比半浮式的小。它得最大優(yōu)點(diǎn)式結(jié)構(gòu)簡單。在此為 計(jì)算得 ?BR 24mm 3) 預(yù)選其節(jié)錐距 31 BRA )~(0 ? BR?? ? mm 4) 行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)的選擇 為了得到較大的模數(shù)，以使齒輪有較高的強(qiáng)度，行星齒輪的齒數(shù)應(yīng)盡量少，但一般不少于 10。 差速器是個差速傳動機(jī)構(gòu)，用來在兩輸出軸間分配轉(zhuǎn)矩，并保證兩輸出軸有可能以不同的角速度轉(zhuǎn)動，用來保證各驅(qū)動輪在各種運(yùn)動條件下的動力傳遞，避免輪胎與地面間打滑。 b —— 計(jì)算齒輪的齒面寬， 18mm、 20mm。 c. 鍛造性能、切削加工性能以 及熱處理性能良好，熱處理后變形小或變形規(guī)律易控制。此外，安裝時有位置偏差或由于制造、熱處理變形等原因使齒輪工作時載荷集中于輪齒小端，會引起輪齒小端過早損壞和疲勞損傷。此外，由于齒輪大端一側(cè)軸頸上的兩個相對安裝的圓錐滾子軸承之間的距離很小，可以縮短主動齒輪軸的長度，使布置更緊湊，并可減小傳動軸夾角，有利于整車布置。 小車勻速運(yùn)動所需的扭矩為： T Fr? () 式中： F—小車勻速運(yùn)動所需牽引力 ， ； r—車輪滾動半徑， 。 圖 浮鉗盤式制動器 本次設(shè)計(jì)的小車 采用浮鉗盤式制動器（圖 ），它由液壓控制，主要零部件有制動盤、分泵、制動鉗、油管等。因而，半軸的兩端都是花鍵，可以換頭使用。這是因?yàn)樵谀酀袈访嫔系能囕喤c路面之間的附著力較小 ,路面只能 通過此輪對半軸作用較小的反作用力矩 ,因此差速器分配給此輪的轉(zhuǎn)矩也較小 ,盡管另一驅(qū)動輪與良好路面間的附著力較大 ,但因平均分配轉(zhuǎn)矩的特點(diǎn) ,使這一驅(qū)動輪也只能分到與滑轉(zhuǎn)驅(qū)動輪等量的轉(zhuǎn)矩 ,以致驅(qū)動力不足以克服行駛阻力 ,汽車不能前進(jìn) ,而動力則消耗在滑轉(zhuǎn)驅(qū)動輪上。有的多橋驅(qū)動的汽車，在分動器內(nèi)或在貫通式傳動的軸間也裝有差速器，稱為橋間差速器。為了與獨(dú)立懸架相配合，將主減速器殼固定在車架（或車身）上，驅(qū)動橋殼分段并通過鉸鏈連接，或除主減速器殼外不再有驅(qū)動橋殼的其它部分。壓縮空氣由進(jìn)氣口（圖中未畫出）進(jìn)入配氣閥套 1 及配氣閥 2，經(jīng)配氣閥及配氣閥套上的孔進(jìn)入氣缸 3（圖示進(jìn)入氣缸 I 和Ⅱ），推動活塞 4 及連 桿組件 5 運(yùn)動。定子兩端有密封蓋，密封蓋上有弧形槽與進(jìn)、排氣孔 A、 B 及葉片底部相通。實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的時間短，速度快，沖擊 性小，而且不需卸負(fù)荷。傳統(tǒng)的汽車已內(nèi)燃機(jī)作為驅(qū)動器，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。 汽車性能對比 為了進(jìn)一步說明以壓縮空氣為動力的氣動汽車的特點(diǎn)．以人們普遍看好的氫燃料電池電動汽車作為全面的比較對象，表 列出了壓縮空氣動力汽車與氫燃料電池電動汽車常用的使用特性的對比情況 [6]。這種汽車貯存超低溫液氮 ,液氮通過管道輸送到發(fā)動機(jī)中 ,迅速汽化成氣體 ,體積急劇膨脹 ,推動活塞驅(qū)動汽車。未來幾年，二氧化碳排放量將受到各國的嚴(yán)厲限制，低耗能汽車是大勢所趨。綜上所述，空氣動力車的設(shè) 計(jì)課題的研究目的就是為了設(shè)計(jì)出一款能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的綠色汽車。具體工作如下： 首先，本文分析了國內(nèi)外壓縮空氣動 力車的發(fā)展現(xiàn)狀；在此基礎(chǔ)上，本文設(shè)計(jì)了一臺以葉片式氣動馬達(dá)作為發(fā)動機(jī)的壓縮空氣動力小車。 1）、零污染 空氣動力車與傳統(tǒng)燃油動力車不同，依靠壓縮空氣膨脹做功輸出動力，真正做到無污染、零排放。又因氣動發(fā)動機(jī)可以正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn) ， 所以不需要倒檔。美國人 Roger Lee 也提出了類似的專利。 2）、發(fā)動機(jī)馬達(dá)的選擇。一般作為更復(fù)雜裝置或機(jī)器的旋轉(zhuǎn)動力源。 5) 具有較高的起動力矩，可以直接帶 載荷 起動。壓縮空氣另一路經(jīng) A 孔進(jìn)入相應(yīng)的密封工作容積?？梢娀钊綒怦R達(dá)也具有軟特性的特點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)簡單，重 量輕，東風(fēng) BQl090 型等輕、中型載重汽車上應(yīng)用廣泛。 車輪滑動時不僅加劇輪胎磨損、增加功率和燃料消耗 ,還會使汽車轉(zhuǎn)向困難、制動性能變差。 (4) 半軸 半軸是將差速器傳來的扭矩再傳給車輪，驅(qū)動車輪旋轉(zhuǎn)，推動汽車行駛的實(shí)心軸。這種結(jié)構(gòu)型式主要用于小客車。當(dāng)氣動馬達(dá)的這兩個機(jī)構(gòu)參數(shù)確定下來后，氣動馬達(dá)的型號也就確定下來了，而氣動馬達(dá) 的特性主要與這兩個參數(shù)有關(guān)。例如，乘用車（一般 0 3~ ? )、總重量較小的商用車都采用單級主減速器。為了使從動錐齒輪背面的差速器殼體處有足夠的位置設(shè)置加強(qiáng)肋以增強(qiáng)支承穩(wěn)定性， c+d 應(yīng)不小于從動錐齒輪大端分度圓直徑的 70%?！?40176。由于鋼本身有 較低的含碳量，使鍛造性能和切削加工性能較好。按圖 21 選取小齒輪的 J ＝ . 按上式 48 8333181 31 ????? ??????N/ 2mm 700N/ 2mm 32 ???? ?????? N/ 2mm 700N/ 2mm 所以主減速器齒輪滿足彎曲 強(qiáng)度要求。齒輪差速器要圓錐齒輪式和圓柱齒輪式兩種。某些重型汽車也可選用 ?25 壓力角。由于 3/4 浮式半軸承受載荷情況與半軸式相似，一般也僅用在轎車和輕型車上 3) 全浮式半軸 全浮式半軸除傳遞扭矩外，其他力和力矩均由軸殼承受。由此可見，半浮式半軸 bX2 所受得載荷較大，故它只用于轎車和輕型客貨兩用汽車上。 3 eBB MKR ? = 3522? = 式中： BK — 行星齒輪球面半徑系數(shù)， BK =~（有四個行星齒輪的轎車和公路用貨車取小值；有 2 個行星齒輪的轎車，以及越野汽車、礦用汽車取大值）；在此取 eM — 差