【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 部件，如變速箱、分動(dòng)器、萬(wàn)向傳動(dòng)裝置等傳遞的扭矩減小，同時(shí)也減小了變速箱的尺寸和質(zhì)量，而且操控靈敏省力。 國(guó)內(nèi)主減速器發(fā)展現(xiàn)狀改革開放以來，中國(guó)的汽車工業(yè)得到了長(zhǎng)足發(fā)展，尤其是加入WTO以后，我國(guó)的汽車市場(chǎng)對(duì)外開發(fā)，汽車工業(yè)逐漸成為世界汽車整體市場(chǎng)的一個(gè)重要組成部分。同樣，車用減速器也隨著整車的發(fā)展不斷成長(zhǎng)和成熟起來。隨著高速公路網(wǎng)狀況的改善和國(guó)家環(huán)保法規(guī)的完善，環(huán)保、舒適、快捷成為客車和貨車市場(chǎng)的主旋律。對(duì)整車主要總成之一的驅(qū)動(dòng)橋而言，小速比、大扭矩、傳動(dòng)效率高、成本低逐漸成為客車和貨車主減速器技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。產(chǎn)品上，國(guó)內(nèi)卡車市場(chǎng)用戶主要以承載能力強(qiáng)、齒輪疲勞壽命高、結(jié)構(gòu)先進(jìn)、易維護(hù)等特點(diǎn)的產(chǎn)品為首選。目前己開發(fā)的產(chǎn)品，如陜西漢德引進(jìn)德國(guó)撇N公司技術(shù)的485單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋，一汽集團(tuán)和東風(fēng)公司的13噸級(jí)系列車橋?yàn)榇淼闹鳒p速器技術(shù)，都是在有效吸收國(guó)外同類產(chǎn)品新技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求開發(fā)出來的高性能、高可靠性、高品質(zhì)的車橋產(chǎn)品。這些產(chǎn)品基本代表了國(guó)內(nèi)車用減速器發(fā)展的方向。通過整合和平臺(tái)化開發(fā)，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)形成了45460、480、500等眾多成型穩(wěn)定產(chǎn)品，并被用戶廣泛認(rèn)可和使用。設(shè)計(jì)開發(fā)上，CAD、CAE、C胡等計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，以及AUT優(yōu)AD、UG1CATIA、PR于E等設(shè)計(jì)軟件先后應(yīng)用于主減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和齒輪加工中，有限元分析、數(shù)模建立、虛擬試驗(yàn)分析等也被采用。齒輪設(shè)計(jì)也初步實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)編程的電算化。新一代減速器設(shè)計(jì)開發(fā)的突出特點(diǎn)是:不僅在產(chǎn)品性能參數(shù)上進(jìn)一步進(jìn)設(shè)計(jì)上完全遵從模塊化設(shè)計(jì)原則，產(chǎn)品配套實(shí)現(xiàn)車型的平臺(tái)化，造型和結(jié)構(gòu)更加合理，更宜于組織批量生產(chǎn)，更適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)不斷發(fā)展，更能應(yīng)對(duì)頻繁的車型換代和產(chǎn)品系列化的特點(diǎn)，這些都對(duì)基礎(chǔ)件產(chǎn)品提出愈來愈高的配套要求，需要在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上不斷地進(jìn)行二次開發(fā)和持續(xù)改進(jìn)，以滿足快速多變的市場(chǎng)需求。與國(guó)外相比，我國(guó)的車用減速器開發(fā)設(shè)計(jì)不論在技術(shù)上、制造工藝上，還是在成本控制上都存在不小的差距，尤其是齒輪制造技術(shù)缺乏獨(dú)立開發(fā)與創(chuàng)新能力，技術(shù)手段落后(國(guó)外己實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)編程化、電算化)。目前比較突出的問題是，行業(yè)整體新產(chǎn)品開發(fā)能力弱、工藝創(chuàng)新及管理水平低，企業(yè)管理方式較為粗放，相當(dāng)比例的產(chǎn)品仍為中低檔次，缺乏有國(guó)際影響力的產(chǎn)品品牌，行業(yè)整體散亂情況依然嚴(yán)重。這需要我們加快技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)進(jìn)步的步伐，提高管理水平，加快與國(guó)際先進(jìn)水平接軌，開發(fā)設(shè)計(jì)適應(yīng)中國(guó)國(guó)情的高檔車用減速器總成，由仿制到創(chuàng)新，早日縮小并消除與世界先進(jìn)水平的差距。近幾年來，國(guó)內(nèi)汽車生產(chǎn)廠家，如重汽集團(tuán)、福田汽車、江淮汽車等通過與國(guó)外卡車巨頭，如沃爾沃、通用、五十鈴、現(xiàn)代、奔馳、雷諾等進(jìn)行合資合作，在車橋減速器的開發(fā)上取得了顯著的進(jìn)步。目前，上汽集團(tuán)、東風(fēng)、一汽、北汽等各大汽車集團(tuán)也正在開展合作項(xiàng)目，希望早日實(shí)與世界先進(jìn)技術(shù)的接軌，爭(zhēng)取設(shè)計(jì)開發(fā)的新突破?？傮w來說，車用主減速器發(fā)展趨勢(shì)和特點(diǎn)是向著六高、二低、二化方向發(fā)展，即高承載能力、高齒面硬度、高精度、高速度、高可靠性、高傳動(dòng)效率，低噪聲、低成本，標(biāo)準(zhǔn)化、多樣化，計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)廣泛應(yīng)用。從發(fā)動(dòng)機(jī)的大馬力、低轉(zhuǎn)速的發(fā)展趨勢(shì)以及商用車的最高車速的提升來看，公路用車橋減速器應(yīng)該向小速比方向發(fā)展:在最大輸出扭矩相同時(shí)齒輪的使用壽命要求更高(齒輪疲勞壽命平均可達(dá)50萬(wàn)次以上)。在額定軸荷相同時(shí)，車橋的超載能力更強(qiáng)。主減速器齒輪使用壽命更長(zhǎng)、噪音更低、強(qiáng)度更大，潤(rùn)滑密封性能更好。整體剛性好，速比范圍寬。2. 主減速器結(jié)構(gòu)方案分析 主減速器齒輪的類型分析由一對(duì)錐齒輪組成的相交軸間的齒輪傳動(dòng)，又稱傘齒輪傳動(dòng)（圖21）。它的運(yùn)動(dòng)與一對(duì)頂點(diǎn)重合的圓錐摩擦輪組成并作純滾動(dòng)的摩擦輪傳動(dòng)相同，其摩擦錐即相當(dāng)于圓錐齒輪傳動(dòng)的節(jié)錐。節(jié)錐母線與軸線間的夾角 δ稱為節(jié)錐角。錐齒輪傳動(dòng)軸線間的夾角=δ1+δ2，可根據(jù)需要來決定,通常為90176。傳動(dòng)比為 式中n、Z、d分別為轉(zhuǎn)速、齒數(shù)和齒輪大端節(jié)圓直徑,腳標(biāo)1指小輪，2指大輪。 圖21 錐齒輪傳動(dòng)示意圖　　當(dāng)=90176。時(shí) 　　分類　按齒線形狀錐齒輪傳動(dòng)可分為直齒、斜齒和曲線齒錐齒輪傳動(dòng)，其中直齒的和曲線齒的應(yīng)用較廣。按輪齒兩端齒高變化情況（圖22）錐齒輪輪齒可分為以下4種：①等高齒的,從大端到小端齒高不變，常用于擺線齒錐齒輪，加工這種齒的刀具與機(jī)床的調(diào)整都比較簡(jiǎn)單；②正常收縮齒的，頂錐頂點(diǎn)、節(jié)錐頂點(diǎn)和根錐頂點(diǎn)三者重合，直齒錐齒輪中還用這種齒，但齒根圓角小，不利于齒根強(qiáng)度和切齒刀具的壽命；③等頂隙收縮齒的,頂錐母線與相嚙合輪齒的根錐母線相平行,由大端到小端齒頂間隙相等；④雙重收縮齒的，頂錐頂點(diǎn)、節(jié)錐頂點(diǎn)和根錐頂點(diǎn)皆不重合，而頂錐母線與相嚙合輪齒的根錐母線相平行。后兩種齒的齒根圓角較大，在弧齒圓錐齒輪中常用。 　　 圖22 齒高形式直齒錐齒輪傳動(dòng)　這種傳動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性差，通常適用于平均節(jié)圓速度vm＜5米/秒,它的承載能力比較低,但制造比較方便，故應(yīng)用較廣。 　　曲線齒錐齒輪傳動(dòng)　又稱螺旋錐齒輪傳動(dòng)，具有斜齒漸進(jìn)接觸的嚙合特點(diǎn),且重合度較大，故傳動(dòng)平穩(wěn),噪聲小，承載能力強(qiáng)；最少齒數(shù)可到5,因而可獲得較大的傳動(dòng)比(可達(dá)10)和較小的機(jī)構(gòu)尺寸。但是加工曲線齒圓錐齒輪的機(jī)床比較復(fù)雜。曲線齒圓錐齒輪傳動(dòng)通常用于vm＞5米/秒的場(chǎng)合,用經(jīng)過磨齒的齒輪,vm可大于40米/秒。這種傳動(dòng)應(yīng)用廣泛，尤其是高速重載的場(chǎng)合如汽車、機(jī)床的差速齒輪。曲線齒錐齒輪按齒線形狀分為弧齒錐齒輪和擺線齒錐齒輪（圖23）。①弧齒錐齒輪：齒線呈圓弧狀。這種齒輪最早是在格利森（Gleason）機(jī)床上加工的,故也叫格利森錐齒輪。因?yàn)辇X線呈圓弧，容易磨齒，可獲得高精度的齒輪。②擺線齒圓錐齒輪：齒線是長(zhǎng)幅外擺線的一段AB，切齒時(shí)是連續(xù)回轉(zhuǎn)分齒，一個(gè)齒輪只要一道工序就可完成粗切和精切加工，生產(chǎn)率較高，但不易磨削，精度受到限制。 圖23 曲線齒錐齒輪的類型　過齒寬中點(diǎn)作齒線的切線tt與節(jié)錐母線的夾角βm稱為螺旋角。一般取βm＝35176?！?0176。,最常用的是35176。配對(duì)的齒輪螺旋角大小相等，而旋向相反。βm=0的螺旋齒輪稱為零度錐齒輪。經(jīng)磨削的零度錐齒輪的vm≤50米/秒。這種齒輪傳動(dòng)可用于直接代替直齒圓錐齒輪傳動(dòng)，而不必改變支承和箱體的結(jié)構(gòu)。 雙曲面齒輪傳動(dòng)由兩個(gè)節(jié)曲面為雙曲面（雙曲線的回轉(zhuǎn)曲面）的齒輪組成的交錯(cuò)軸間的齒輪傳動(dòng)（見圖24）。兩交錯(cuò)軸ⅠⅠ和ⅡⅡ之間的最短垂直距離為O1O2,它等于兩雙曲體頸部半徑之和直線ⅢⅢ通過O1O2線上的C點(diǎn)并垂直于O1O2，它與軸ⅠⅠ和ⅡⅡ間的夾角為 1和 2。當(dāng)直線ⅢⅢ分別繞軸ⅠⅠ和ⅡⅡ回轉(zhuǎn)時(shí)，即得雙曲面體1和2，它們沿ⅢⅢ接觸。如果雙曲面體1和 2間有足夠的摩擦力，就可實(shí)現(xiàn)交錯(cuò)軸間的摩擦傳動(dòng)。若沿直線ⅢⅢ方向做出輪齒,這種齒輪就是雙曲面齒輪。因此，雙曲面齒輪的接觸線是直線。通常，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)并不需要一對(duì)整個(gè)的雙曲面體，而僅截取它的某一部分即可，如圖[雙曲面齒輪傳動(dòng)原理]中的 1和2， 1和2。雙曲面齒輪制造非常困難, 通圖24雙曲面齒輪傳動(dòng)常都用與雙曲面很接近的準(zhǔn)雙曲面齒輪來代替。這種齒輪的外形和弧齒錐齒輪很相象。其嚙合是漸進(jìn)接觸，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性好。兩輪的軸線偏置一個(gè)距離，大小齒輪都易實(shí)現(xiàn)兩側(cè)支承，輪齒接觸較好。準(zhǔn)雙曲面齒輪傳動(dòng)接觸區(qū)域較大，滑動(dòng)速度較小，因而傳動(dòng)的效率比螺旋齒輪傳動(dòng)高，磨損較小。這類齒輪傳動(dòng)主要用于汽車后橋中。 圓柱齒輪傳動(dòng)用于傳遞平行軸間動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的一種齒輪傳動(dòng)。圓柱齒輪傳動(dòng)的傳遞功率和速度適用范圍大，功率可從小于千分之一瓦到10萬(wàn)千瓦，速度可從極低到 300米／秒。這種傳動(dòng)工作可靠，壽命長(zhǎng)，傳動(dòng)效率高（），結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)簡(jiǎn)單。但加工某些精度很高的齒輪，需要使用專用的或高精度的機(jī)床和刀具，因而制造工藝復(fù)雜，成本高；而低精度齒輪則常發(fā)生噪聲和振動(dòng)，無過載保護(hù)作用。　　類型 　按輪齒與齒輪軸線的相對(duì)關(guān)系，圓柱齒輪傳動(dòng)可分為直齒圓柱齒輪傳動(dòng)、斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)和人字齒圓柱齒輪傳動(dòng)3種。按嚙合形式可分為:外嚙合齒輪傳動(dòng)，由兩個(gè)相嚙合的外齒輪組成，兩輪轉(zhuǎn)向相反；內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)，由一個(gè)內(nèi)齒輪和一個(gè)外齒輪組成，兩輪轉(zhuǎn)向相同；齒輪齒條嚙合傳動(dòng)，由一個(gè)外齒輪和齒條組成，可將齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)辇X條的直線運(yùn)動(dòng)，而且外齒輪的節(jié)圓圓周速度等于齒條的移動(dòng)速度?！　↓X廓形成 　如圖25所示，平面S沿半徑為rb的基圓柱作純滾動(dòng)時(shí)，其上與基圓柱母線NN平行的某一條直線KK的軌跡所形成的漸開線曲面即漸開線直齒圓柱齒輪的齒面。若直線KK與母線NN成一角度βb，則所形成的軌跡為一漸開線螺旋面，即漸開線斜齒圓柱齒輪的齒面，βb為基圓柱上的螺旋角。圖25 漸開線圓柱齒輪齒廓曲面的形成圖26 斜齒和人字齒圓柱齒輪的受力分析　　嚙合特點(diǎn) 　由齒廓曲面形成過程可知，漸開線直齒圓柱齒輪嚙合時(shí)，齒廓曲面的接觸線是與軸線平行的直線，在嚙合過程中整個(gè)齒寬同時(shí)進(jìn)入和退出嚙合，輪齒上所受的力也是突然加上或卸掉，故傳動(dòng)平穩(wěn)性差，沖擊和噪聲大。漸開線斜齒圓柱齒輪嚙合時(shí)，齒面的接觸線是逐漸由短變長(zhǎng)，以后又逐漸由長(zhǎng)變短，直至脫離嚙合，輪齒上所受的力也是逐漸由小到大，再由大到小，同時(shí)嚙合的輪齒對(duì)數(shù)多，故傳動(dòng)較平穩(wěn)，沖擊和噪聲小，適用于高速和重載傳動(dòng)。但斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)時(shí)產(chǎn)生軸向分力FX(圖26)，它由軸和軸承承擔(dān)。為減小傳動(dòng)時(shí)的軸向分力FX，螺旋角不宜過大，一般取分度圓柱上的螺旋角β＝8176。～15176。人字齒圓柱齒輪的一部分齒寬為右螺旋齒，另一部分為左螺旋齒。根據(jù)制造方法不同，左、右螺旋齒中間有帶退刀槽和不帶退刀槽的兩種結(jié)構(gòu)。前者可在普通滾齒機(jī)上加工，后者需用專用設(shè)備加工。人字齒輪除具有斜齒輪的長(zhǎng)處外，由于其兩部分輪齒的左、右螺旋角大小相等，方向相反，可使軸向力F X互相抵消；但是制造稍困難些。人字齒圓柱齒輪傳動(dòng)常用于傳遞大功率、大轉(zhuǎn)矩的重型機(jī)械中，其螺旋角可比斜齒輪大些：β＝15176。～45176。，常用30176。左右。　　一對(duì)漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒輪的正確嚙合條件是：兩齒輪分度圓上的壓力角相等，α1=α2=α；模數(shù)相等，m1=m2=m。斜齒輪除這兩個(gè)條件外，還應(yīng)滿足：外嚙合時(shí)兩齒輪分度圓柱上的螺旋角大小相等，方向相反，β1＝β2；內(nèi)嚙合時(shí)，螺旋角大小相等，方向相同，β1＝β2?！　≈饕獏?shù)和幾何尺寸 　齒輪的幾何尺寸計(jì)算有模數(shù)制和徑節(jié)制兩種方法，中國(guó)使用模數(shù)制?！　u開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的主要參數(shù)有:模數(shù)m、壓力角α、齒數(shù)Z、齒頂高系數(shù)h奮和徑向間隙系數(shù)c*。這 5個(gè)參數(shù)除齒數(shù)Z外，均制訂有標(biāo)準(zhǔn)。模數(shù)m＝p／π，p為周節(jié)，齒輪的徑向尺寸都做成模數(shù)的倍數(shù)，故模數(shù)是計(jì)算齒輪尺寸的最主要參數(shù)。壓力角α 通常指齒輪分度圓上的壓力角，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定α＝20176。，也允許使用25176。壓力角。176。、15176。176。等壓力角。齒輪的齒高取為模數(shù)的倍數(shù)，在標(biāo)準(zhǔn)齒輪中取齒頂高h(yuǎn)a=h奮m，齒根高h(yuǎn)f=ha+c=h奮m+cm。中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定正常齒h奮=1，短齒h奮=；c為徑向間隙，c=cm，其作用是為了避免一齒輪的齒頂與另一齒輪的齒底相碰和用以儲(chǔ)存潤(rùn)滑油。中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定正常齒c=，短齒c=?！　u開線斜齒圓柱齒輪的主要參數(shù)與直齒圓柱齒輪基本相同，但斜齒圓柱齒輪加工時(shí)，是沿齒向進(jìn)刀，故法面參數(shù)取為標(biāo)準(zhǔn)值。端面參數(shù)與法面參數(shù)的關(guān)系相應(yīng)為腳標(biāo)t、n相應(yīng)表示端面和法面的參數(shù)。斜齒輪的齒數(shù)Z與法面齒形的當(dāng)量齒數(shù)Zn的關(guān)系為Zn=Z/cos3β。　　漸開線外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的主要尺寸（圖27）為：分度圓直徑d=mZ；齒頂圓直徑da=d+2ha；齒根圓直徑df=d2hf。結(jié)構(gòu)型式 　齒頂圓直徑較?。╠a500