【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 .....XXXIV 其他花鍵的選擇 ...................................................................................................... XXXV 齒圈轂與內(nèi)齒圈嚙合處花鍵的選擇 ................................................................. XXXV 齒圈轂和橋殼總成 ......................................................................................... XXXV 7UG 建模 ............................................................................................................................. XXXV UG簡(jiǎn)介 .................................................................................................................. XXXV UG模型示圖 ..........................................................................................................XXXVI 8 行星輪加工工藝設(shè)計(jì) .................................................................................................. XXXVIII 選擇毛坯尺寸 ...................................................................................................... XXXVIII 擬定工藝路線 ........................................................................................................ XXXIX 定位基準(zhǔn)的選擇 ........................................................................................... XXXIX 加工階段的劃分 ........................................................................................... XXXIX 確定工藝路線 .............................................................................................. XXXIX 結(jié)論 ....................................................................................................................................... XLII 參考文獻(xiàn) ...............................................................................................................................XLIII 致 謝 .................................................................................................................................XLIV II 引 言 輪邊減速器在國(guó)內(nèi)外都已發(fā)展多年，目前技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但國(guó)內(nèi)的研究與國(guó)外的先進(jìn)國(guó)家相比仍有一段差距。 本文設(shè)計(jì)的輪邊減速器采用技術(shù)較為成熟的行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，與普通齒輪傳動(dòng)相比他有很多優(yōu)點(diǎn)，如可以減小體積和重量，并且可以達(dá)到較高的變比。 本文根據(jù) 已給出的部分參數(shù)，設(shè)計(jì)了模數(shù)為 5 的一級(jí)行星齒輪減速器。計(jì)算了其參數(shù)，并且對(duì)太陽(yáng)輪和內(nèi)齒圈的齒面和齒根分別進(jìn)行了強(qiáng)度校核。并且設(shè)計(jì)了連接件，如花鍵，螺栓等。并且用 UG建立了三維實(shí)體模型，并組裝成裝配圖，以察看其配合程度。 II 1 緒論 輪邊減速器是傳動(dòng)系統(tǒng)中的最后一級(jí)，所受到的扭矩最大，所以其強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)合理與否對(duì)于整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)有很大的影響。輪邊減速器的設(shè)計(jì)受到很多條件的限制，如安裝尺寸條件和傳動(dòng)方向等，因此在設(shè)計(jì)輪邊減速器時(shí)要綜合考慮各種約束條件。 一般 輪邊減速器有普通直齒和行星齒輪傳動(dòng)兩種結(jié)構(gòu)形式，但由于普通直齒傳動(dòng)有很多不可避免的缺點(diǎn)已經(jīng)很少使用。如速比的限制，安裝尺寸的限制，傳動(dòng)方向的限制等，因此本文中所設(shè)計(jì)的輪邊減速器采用的是行星齒輪傳動(dòng)。 輪邊減速器文獻(xiàn)綜述 國(guó)內(nèi)外載貨汽車的驅(qū)動(dòng)橋?yàn)榱藢?shí)現(xiàn)更好的降速增扭的作用，一般采用雙級(jí)減速器，在雙級(jí)式主減速器中，若第二級(jí)減速器齒輪有兩幅，并分置于兩側(cè)車輪附近，實(shí)際上成為獨(dú)立部件，稱為輪邊減速器，在重型載貨汽車上該裝置廣泛采用行星齒輪傳動(dòng)，輪邊減速器是載貨汽車傳動(dòng)系中最后一級(jí)減速增扭裝置。行星減速器與普通 齒輪減速器相比，具有重量輕、體積小和傳動(dòng)比大的優(yōu)點(diǎn)。輪邊減速器設(shè)置在車輪的輪轂內(nèi)，使得整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)更加緊湊，同時(shí)降低主減速器、半軸、差速器的負(fù)荷，減小傳動(dòng)部件的結(jié)構(gòu)尺寸，保證后橋具有足夠的離地間隙，提高了車輛的通過(guò)性能以及降低整車裝備質(zhì)量 [1]。 輪邊減速器分類及工作原理 輪邊減速器的分類 通過(guò)傳動(dòng)將動(dòng)力機(jī)的速度降低，使之滿足執(zhí)行系統(tǒng)的需求的傳動(dòng)裝置稱為減速器。減速器是變速器的一種，還有增速器。 由一系列相互嚙合的齒輪所組成的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)稱為輪系，它是一種變速裝置，在傳動(dòng)系統(tǒng)中實(shí) 現(xiàn)定傳動(dòng)比變速或者有級(jí)變傳動(dòng)比變速，即在輸入軸與輸出軸之間獲得預(yù)期的傳動(dòng)比大小和轉(zhuǎn)向關(guān)系。根據(jù)輪系在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中各輪幾何軸線在空間的相對(duì)位置關(guān)系是否固定，可將輪系分為定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系。 本文將要設(shè)計(jì)的輪邊減速器是行星齒輪傳動(dòng)，它屬于周轉(zhuǎn)輪系。當(dāng)輪系運(yùn)動(dòng)時(shí)，至少有一個(gè)齒輪的軸線是繞其它定軸齒輪的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的輪系稱為周轉(zhuǎn)輪系。 周轉(zhuǎn)輪系由行星輪，行星架，中心輪（太陽(yáng)輪）三個(gè)基本部件構(gòu)成。周轉(zhuǎn)輪系按其自由度的數(shù)目可以分為兩種基本類型： 差動(dòng)輪系，具有兩個(gè)自由度的周轉(zhuǎn)輪系。在三個(gè)基本構(gòu)件中，必須給定兩個(gè)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)，才 能求出第三個(gè)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)。 行星輪系，即具有一個(gè)自由度的周轉(zhuǎn)輪系。三個(gè)基本部件中，任意一個(gè)固定，在任意一個(gè)作為輸入，剩下的作為輸出件。 行星齒輪減速器安結(jié)構(gòu)可分為如下三種： 2K－ H， 3K， K－ H－ V（ K－中心輪， H－行星架， V－輸出軸） 2K－ H型傳動(dòng)方式簡(jiǎn)便，采用較普遍，零配件采購(gòu)也更方便。因此在本輪邊減速器的設(shè)計(jì)中也II 采用 2K－ H 型。 2K－ H 型傳動(dòng)中，有正號(hào)機(jī)構(gòu)和符號(hào)機(jī)構(gòu)之分，且他還可分為更多種的形式。如：NGW， NW， WW， NN， ZUWGW。他們的傳動(dòng)比范圍和傳動(dòng)效率，以及傳動(dòng)功率范圍都有很大的不同。根 據(jù)本次要設(shè)計(jì)的輪邊減速器的傳動(dòng)比為大約 ，而 NGW型最佳傳動(dòng)比為 3～ 9[2]，因此選用 NGW 型行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)。 NGW 型是動(dòng)力傳動(dòng)中應(yīng)用最多，傳動(dòng)功率最大的一種行星傳動(dòng)。他由內(nèi)外嚙合和共用行星輪組成，它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸向尺寸小，工藝性好，效率高，雖然傳動(dòng)比比較小，但可通過(guò)多級(jí)串聯(lián)組成傳動(dòng)比大的輪系。本設(shè)計(jì)中所需傳動(dòng)比較小，因此不用串聯(lián)，只需要一級(jí)就足夠。 行星齒輪傳動(dòng)的主要特點(diǎn)是體積小，承載能力大，工作平穩(wěn)；但大功率高速行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，要求制造精度高。行星齒輪傳動(dòng)中有些類型效率高，但傳動(dòng)比不大 。另一些類型則傳動(dòng)比可以很大，但效率較低，用它們作減速器時(shí)，其效率隨傳動(dòng)比的增大而減??；作增速器時(shí)則有可能產(chǎn)生自鎖。行星齒輪傳動(dòng)應(yīng)用廣泛，并可與無(wú)級(jí)變速器、液力耦合器和液力變矩器等聯(lián)合使用，進(jìn)一步擴(kuò)大使用范圍。 行星輪作為減速器可以安置在輪邊，則稱為輪邊減速器。輪邊減速器一般分為普通圓柱齒輪減速器和行星齒輪減速器，由于普通齒輪減速器有很多不可避免的缺陷，因此采用較少。 有的輪邊減速器設(shè)置在車輪的輪轂內(nèi)，使得整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)更加緊湊，同時(shí)降低主減速器，半軸，差速器的負(fù)荷，減小傳動(dòng)部件的結(jié)構(gòu)尺寸，保證后橋具有足夠 的離地間隙。同時(shí)提高了車輛的通過(guò)性能以及降低了整車的裝備質(zhì)量。 工作原理 圖 11汽車輪邊減速器結(jié)構(gòu)圖 1半軸套管； 2齒圈座； 3內(nèi)齒圈； 4行星齒輪； 5行星架； 6行星齒輪軸； 7太陽(yáng)輪； 8鎖緊螺母； 9螺栓； 10螺釘； 11輪轂； 12半軸； 13制動(dòng)器 根據(jù)我們選擇的 NGW 型輪邊減速器簡(jiǎn)單介紹一下其工作原理。 輪邊減速器主要是由太陽(yáng)輪、行星輪、齒圈和行星輪架組成，一般其主動(dòng)件太陽(yáng)輪與半軸相連，II 被動(dòng)件行星輪架與車輪相連，齒圈與橋殼相接，采用輪邊減速器是為了提高汽車的 驅(qū)動(dòng)力，以滿足或修正整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)力的匹配。目前采用的輪邊減速器，就是為滿足整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)匹配的需要，而增加的一套降速增扭的齒輪傳動(dòng)裝置。從發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)離合器、變速器和分動(dòng)器把動(dòng)力傳遞到前、后橋的主減速器，再?gòu)闹鳒p速器的輸出端傳遞到輪邊減速器及車輪，以驅(qū)動(dòng)汽車行駛。在這一過(guò)程中，輪邊減速器的工作原理就是把主減速器傳遞的轉(zhuǎn)速和扭矩經(jīng)過(guò)其降速增扭后，再傳遞到驅(qū)動(dòng)車輪，以便使車輪在地面附著力的反作用下，產(chǎn)生較大驅(qū)動(dòng)力。從而減少了輪邊減速器前面各個(gè)零件的受力。 如圖 11 所示：太陽(yáng)輪 7 通過(guò)花鍵與半軸 12相連接，并隨半軸轉(zhuǎn)動(dòng) 。齒圈 3與齒圈座 2 用螺釘10 連接，而齒圈座 2被鎖緊螺母 8固定在半軸套管 l上不能轉(zhuǎn)動(dòng)。在中心齒輪 7和齒圈 3之間裝有三個(gè)行星齒輪 4，行星齒輪通過(guò)圓錐滾子軸承和 6 支撐在行星架 5 上。行星架 5 用螺栓 9 與輪轂 1l相連。差速器的動(dòng)力從半軸 12 經(jīng)中心齒輪 行星齒輪 行星架 5 轉(zhuǎn)給輪轂而驅(qū)動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn) [3]。 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展前景 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 我國(guó)早在南北朝時(shí)代，祖沖之就發(fā)明了有行星齒輪的差動(dòng)式指南針，因此我國(guó)行星齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用比歐美各國(guó)早一千多年。但是隨著時(shí)代的發(fā)展，我國(guó)漸漸落后于西方發(fā)達(dá)國(guó)家 ，目前已經(jīng)有了很大的差距，但是我們正在努力發(fā)展，自主創(chuàng)新 [4]。 現(xiàn)在已經(jīng)有許多專家，學(xué)者及工程技術(shù)人員做了相關(guān)的研究。但是與國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)相比還是有很大的差距。我國(guó)自主研發(fā)的減速器大都是中小功率的，以齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)為主，并且存在產(chǎn)品質(zhì)量不過(guò)關(guān)，功率與重量比小，或者傳動(dòng)比大而機(jī)械效率過(guò)低，可靠性低，使用壽命不夠長(zhǎng)，且新產(chǎn)品研發(fā)周期長(zhǎng)等很多缺陷。因此，如何改進(jìn)設(shè)計(jì)方法，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量是裝載機(jī)行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。 目前我國(guó)新頒布了 NGW－ L 型（ JB179976）、 NGWZ 型（ JB372284）、 NGWS 型（ JB372384）和 NGWL型（ JB342484）四個(gè)行星齒輪減速器標(biāo)準(zhǔn)。并且組織了專業(yè)化成批生產(chǎn)，在國(guó)內(nèi)進(jìn)行了推廣應(yīng)用。 自中國(guó)加入 WTO后，我國(guó)的汽車行業(yè)迅猛發(fā)展，車用減速器也隨著時(shí)代的腳步逐漸成長(zhǎng)成熟起來(lái)。進(jìn)年來(lái)輪邊減速器部分也不斷踴躍出很多新的很有創(chuàng)意的設(shè)計(jì)，雖然這些設(shè)計(jì)離最終成型使用還有一些差距，但是，足見(jiàn)我們?cè)趧?chuàng)新設(shè)計(jì)上，已經(jīng)邁出了一大步。 但是相比于國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)，我們還有待于進(jìn)一步的提高，增加自主創(chuàng)新的能力。 目前我國(guó)所使用的減速機(jī)主要是從德國(guó)，英美進(jìn)口的，自主研發(fā)的減速機(jī)一 般很少在大型礦用車上使用 [4]。 發(fā)展趨勢(shì) 目前隨著電子技術(shù)的發(fā)展，非公用車已向著智能化，無(wú)人化發(fā)展。越來(lái)越多的電控系統(tǒng)以及液壓系統(tǒng)被運(yùn)用到礦用車上來(lái)，使得礦用車的操作越來(lái)越簡(jiǎn)易方便，產(chǎn)量也更大。例如卡特彼勒系列非公用車就有很多人性化的輔助系統(tǒng)。如：全自動(dòng)的緩行制動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由電控單元根據(jù)傳感器和節(jié)氣閥所給出的數(shù)據(jù)自動(dòng)調(diào)節(jié)。變速器也有自動(dòng)檔，可以自動(dòng)改變車速。在機(jī)械硬件方面卡特彼勒也可以稱得上業(yè)界內(nèi)的航母，他的機(jī)械部分設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便，人性化，強(qiáng)度高，使用壽命長(zhǎng)，且維修方便。 II 目前行星齒輪都向著 大功率，大傳動(dòng)比、小體積、高機(jī)械效率以及使用壽命長(zhǎng)的方向發(fā)展。 課題背景及開(kāi)展研究 的意 義 課題背景 本文是根據(jù) TYQ4190 型汽車已知參數(shù)和工作環(huán)境等已知條件所設(shè)計(jì)的輪邊減速器。減速器任務(wù)就是在滿足傳動(dòng)速比，傳動(dòng)效率和傳動(dòng)強(qiáng)度的條件下，設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率高，成本低，易加工，工藝性好的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 主要工作任務(wù)就是根據(jù)已知條件選擇齒輪副的齒數(shù)和模數(shù)，并校核其齒輪副的齒面接觸強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度。同時(shí)還要設(shè)計(jì)其連接件和其他的一些零配件，如連接用的花鍵，和支撐用的軸和軸承等。還要考慮到固定用的擋圈和 連接螺