【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 （ 11） 車(chē)輪滾動(dòng)半徑 390mm 6 第二章 主減速器的設(shè)計(jì) 主減速器的結(jié)構(gòu)型式的選擇 主減速器的結(jié)構(gòu)型式，主要是根據(jù)其齒輪類(lèi)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異。 主減速器的 減速型式 主減速器的減速型式分為單級(jí)減速、雙級(jí)減速、雙速減速、單級(jí)貫通、雙級(jí)貫通、主減速及輪邊減速等。 (1)單級(jí)主減速器 如圖 。由于單級(jí)主減速器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、尺寸緊湊及制造成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，廣泛用在主減速比 i、小型汽車(chē)上。單級(jí)主減速器都是采用一對(duì)螺旋錐齒輪或雙曲面齒輪，也有采用蝸輪傳動(dòng)的。 圖 單極主減速器 圖 雙級(jí)主減速器 (2)雙級(jí)減速 如圖 所示為雙級(jí)主減速器。 由兩級(jí)齒輪減速器組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量加大 ，制造成本也顯著增加，因此僅用于主減速比較大 (i≤ 12)且采用單級(jí)減速不能滿足既定的主減速比和離地間隙要求的重型汽車(chē)上。 (3)雙速主減速器 7 雙速主減速器 用于載荷及道路狀況變化大、使用條件非常復(fù)雜的重型載貨汽車(chē)。會(huì)加大驅(qū)動(dòng)橋的質(zhì)量，提高制造成本，并要增設(shè)較復(fù)雜的操縱裝置 所以本車(chē)不采用。 (4)單級(jí)貫通式主減速器、雙級(jí)貫通式主減速器 單級(jí)貫通式主減速器、雙級(jí)貫通式主減速器用于多橋驅(qū)動(dòng)汽車(chē)上 ,本車(chē)為單橋驅(qū)動(dòng)。 (5)主減速器附輪邊減速器 主減速器附輪邊減速器應(yīng)用于礦山、水利及其他大型工程等所用的重 型汽車(chē)，工程和軍事上用的重型牽引越野汽車(chē)及大型公共汽車(chē)等。 綜上所述，本車(chē)采用單級(jí)主減速器。 主減速器齒輪的類(lèi)型的選擇 在現(xiàn)代汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋上，主減速器采用得最廣泛的是螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪。圓柱齒輪傳動(dòng)應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)橫置的前置前驅(qū)動(dòng)乘用車(chē)和雙級(jí)主減速器驅(qū)動(dòng)橋。在某些公共汽車(chē)、無(wú)軌電車(chē)和超重型汽車(chē)的主減速器上，有時(shí)也采用蝸輪傳動(dòng)。 (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(lèi)型 （ 1） 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(chē)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(zhǎng)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 [2]。 （ 2） 雙曲面齒輪 8 其主、從動(dòng)齒輪軸線不相交而呈空間交叉。其空間交叉角也都是采用 90186。主動(dòng)齒輪軸相對(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。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(guò)。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 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(guò)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。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(wú)噪聲，強(qiáng)度也高。雙曲面齒輪的偏移距還給汽車(chē)的總布置帶來(lái)方便。 （ 3） 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(chē)驅(qū)動(dòng)橋，在此不采用。 (4)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) 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(wú)噪聲； ③ 便于汽車(chē)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(zhǎng)。 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。 9 像圓柱齒輪傳動(dòng)只在節(jié)點(diǎn)處一對(duì)齒廓表面為純滾動(dòng)接觸而在其他嚙合點(diǎn)還伴隨著沿齒廓的滑動(dòng)一樣，螺旋錐齒輪與雙曲面齒輪傳動(dòng)都有這種沿齒廓方向的滑動(dòng)。此外，雙曲面齒輪傳動(dòng)還具有沿齒長(zhǎng)方向的縱向滑動(dòng)。這種滑動(dòng)促使齒輪副沿整個(gè)齒面都能較好地嚙合，因而更促使其工作平穩(wěn)和無(wú)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)的溫度升高，因而需要用專(zhuān)門(mén)的雙曲面齒乾油來(lái)潤(rùn)滑，且其傳動(dòng)效率比螺旋錐齒輪略低，達(dá) 96％。其傳動(dòng)效率與倔移距有關(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。螺旋錐齒輪也是一樣，其效率可達(dá) 99％。兩種齒輪在載荷作用下對(duì)安裝誤差的敏感性本質(zhì)上是相同的。如果螺旋錐齒輪的螺旋角與相應(yīng)的雙曲面主、從動(dòng)齒輪螺旋角的平均值相同，則雙曲面主動(dòng)齒輪的螺旋角比螺旋錐齒輪的大，而其從動(dòng)齒輪的螺旋角則比螺旋錐齒輪的小，因而雙曲面主動(dòng)齒輪的軸向力比螺旋錐齒輪的大，而從動(dòng) 齒輪的 軸向力比螺旋錐齒輪的小。兩種齒輪都在同樣的機(jī)床上加工，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(pán)刀頂距較大，因而刀刃壽命較長(zhǎng)。 由于本車(chē)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，所以不采用螺旋錐齒。綜上所述各種齒輪類(lèi)型的優(yōu)缺點(diǎn) ,本文設(shè)計(jì)的 SC1050 輕型車(chē)主減速器采用雙曲面齒輪。 主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承形式 在殼體結(jié)構(gòu)及軸承型式已定的情況下，主減速器主動(dòng)齒輪的支承型式及安置方法，對(duì)其支承剛度影響很大，這是齒輪能否正確嚙合并具有較高使用壽命的重要因素之一 ,現(xiàn)在汽車(chē)主 減速器主動(dòng)錐齒輪的支承型式有以下兩種： （ 1） 懸臂式 圖 懸臂式支承 如圖 所示，齒輪以其輪齒大端一側(cè)的軸頸懸臂式地支承于一對(duì)軸承上。 支承距離 b 應(yīng)大于 倍的懸臂長(zhǎng)度 a，且應(yīng)比齒輪節(jié)圓直徑的 70%還大，另外靠近齒輪的軸徑應(yīng)不小于尺寸 a。支承剛度除了與軸承開(kāi)式、軸徑大小、支承間距離和懸臂長(zhǎng)度有關(guān)以外，還與軸承與軸及軸承與座孔之間的配合緊度有關(guān)。 當(dāng)采用一對(duì)圓錐滾子軸 10 承支承時(shí)，為了減小懸臂長(zhǎng)度和增大支承間的距離，應(yīng)使兩軸承圓錐滾子的小端相 向朝內(nèi)，而大端朝外，以縮短跨距，從而增強(qiáng)支承剛度。 其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，支承剛度較差，用于傳遞轉(zhuǎn)矩較小的轎車(chē)、輕型貨車(chē)的單級(jí)主減速器及許多雙級(jí)主減速器中。 （ 2） 跨置式 如圖 所示， 齒輪前、后兩端的軸頸均以軸承支承，故又稱兩端支承式?？缰檬街С惺怪С袆偠却鬄樵黾?，使齒輪在載荷作用下的變形大為減小，約減小到懸臂式支承的 1／ 30 以下．而主動(dòng)錐齒輪后軸承的徑向負(fù)荷比懸臂式的要減小至 1/5~1/7。齒輪承載能力較懸臂式可提高 10%左右。 圖 跨置式 支承 裝載質(zhì)量較大的汽車(chē)主減速器主動(dòng)齒輪都是采用跨置 式支承。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。乘用車(chē)和裝載質(zhì)量小的商用車(chē)，常采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量較小、成本較低的懸臂式結(jié)構(gòu)。 SC1050作為輕型貨汽車(chē) ,采用結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的懸臂式支承，以降低其成本。 主減速器從動(dòng)錐齒輪的支承形式及安置方法 圖 從動(dòng)雙曲面齒輪的支承 主減速器從動(dòng)雙曲面齒輪的支承剛度依軸承的形式、支承間的距離和載荷在支承之間的分布而定。為了增加支承剛度，支承間的距離應(yīng)盡可能縮小。兩端支承多采用 11 圓錐滾子軸承，安裝時(shí)應(yīng)使他們的圓錐滾子的大端相向朝內(nèi)， 小端相背朝外。為了防止從動(dòng)齒輪在軸向載荷作用下的偏移，圓錐滾子軸承也應(yīng)預(yù)緊 。但為了增加支承剛度，應(yīng)當(dāng)減小尺寸 c＋ d；為了使載荷均勻分配，應(yīng)盡量使尺寸 c 等于或大于尺寸 d。 球面圓錐滾子軸承具有自動(dòng)調(diào)位的性能，對(duì)軸的歪斜的敏感性較小，這一點(diǎn)當(dāng)主減速器從動(dòng)齒輪軸承的尺寸大時(shí)極為重要。向心推力軸承不需要調(diào)整，但僅見(jiàn)于某些小排量轎車(chē)的主減速器中。只有當(dāng)采用直齒或人字齒圓柱齒輪時(shí)，由于無(wú)軸向力，雙級(jí)主減速器的從動(dòng)齒輪才可以安裝在向心球軸承上。 綜上所述，由于本車(chē)為輕型載貨汽車(chē)，主減速器從動(dòng)齒輪不宜采向心球軸承，應(yīng)采用圓 錐滾子軸承支承，并用螺栓與差速器殼突緣連結(jié)。 主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算 主減速器計(jì)算載荷的確定 （ 1） 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最低擋傳動(dòng)比確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 ceT nkiiTT Tece /001m a x ?????? mN? （ ） 式中 : 1i —— 變速器一擋傳動(dòng)比，在此取 15. 0i —— 主減速器傳動(dòng)比在此取 . maxeT —— 發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出的最大轉(zhuǎn)矩，在此取 102 mN? . 0k —— 由于猛結(jié)合離合器而產(chǎn)生沖擊載荷時(shí)的超載系數(shù)，對(duì)于一般的載貨汽車(chē)，礦用汽車(chē)和越野汽車(chē)以及液力傳動(dòng)及自動(dòng)變速器的各類(lèi)汽車(chē)取 0k =，當(dāng)性能系數(shù) pf 0 時(shí)可取 0k =； ???????????????????????16T gm0 . 1 9 5 016T gm0 . 1 9 5 T gm0 . 1 9 5161001e m a xae m a xae m a xa當(dāng)當(dāng)pf （ ） am —— 汽車(chē)滿載時(shí)的總質(zhì)量在此取 7105 gK . 所以由式（ ）得： 0 1071 0519 ???? 12 即 pf 0 所以 0k = n —— 該汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目在此取 1； T? —— 傳動(dòng)系上傳動(dòng)部分的傳動(dòng)效率，在此取 。 根據(jù)以上參數(shù)可以由 (）得： mNT ce ??????? （ 2） 按驅(qū)動(dòng)輪打滑轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 csT 2 /r LB LBcsT G r i? ?? （ ） 式中： 2G —— 汽車(chē)滿載時(shí)一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋給水 平地面的最大負(fù)荷，在此取 69629N， ? —— 輪胎對(duì)路面的附著系數(shù)，對(duì)于安裝一般輪胎的公路用汽車(chē)，取? =；對(duì)越野汽車(chē)取 ? =；對(duì)于安裝專(zhuān)門(mén)的肪滑寬輪胎的高級(jí)轎車(chē)取 ? =；在此取 ? =； r —— 車(chē)輪的滾動(dòng)半徑為 ； LB? ， LBi —— 分別為所計(jì)算的主減速器從動(dòng)錐齒輪到驅(qū)動(dòng)車(chē)輪之間的傳動(dòng)效率和傳動(dòng)比， LB? 取 ，由于沒(méi)有輪邊減速器 LBi 取 。 所以由公式（ ）得 : mNT cs ??? ???? 0 8 9 6 29 （ 3） 按汽車(chē)日常行駛平均轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 cfT 對(duì)于公路車(chē)輛來(lái)說(shuō)，使用條件較非公路車(chē)輛穩(wěn)定，其正常持續(xù)的轉(zhuǎn)矩根據(jù)所 謂的平均牽引力的值來(lái)確定： ? ?() Na T rc f R H PL B L BG G rT f f f min?? ???? ? ? （ ） 式中： aG —— 汽車(chē)滿載時(shí)的總重量，在此取 69629N。 TG —— 所牽引的掛車(chē)滿載時(shí)總重量，但僅用于牽引車(chē)的計(jì)算； 13 Rf —— 道路滾動(dòng)阻力系數(shù)，對(duì)于載貨汽車(chē)可取 ~；在此取 ； Hf —— 汽車(chē)正常行駛時(shí)的平均爬坡能力系數(shù)，對(duì)于載貨汽車(chē)可取 ~在此取 ； pf —— 汽車(chē)的性能系數(shù)在此取 0； LB? ， LBi —— 分別為所計(jì)算的主減速器從動(dòng)錐齒輪到驅(qū)動(dòng)車(chē)輪之間的傳動(dòng)效率和傳動(dòng)比， LB? 取 ，由于沒(méi)有輪邊減速器 LBi 取 ； n —— 該汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目在此取 1； r —— 車(chē)輪的滾動(dòng)半徑，在此選用輪胎型號(hào)為 ，滾動(dòng)半徑為 。 所以由式（ ）得： ? ? )( PHRLBLB rTacf fffni rGGT ?? ????? mN ?????? ?? 1)( 29 主減速器基本參數(shù)的選擇 （ 1）