【文章內(nèi)容簡介】 .... 23 基本參數(shù)選擇與計算載荷的確定 ............................................................................ 23 IV 齒輪計算載荷的確定 ..................................................................................... 23 錐齒輪主要參數(shù)的選擇 ................................................................................. 24 主減速器錐齒輪的強度校核 .................................................................................... 26 齒輪彎曲強度 ................................................................................................. 26 輪齒接觸強度 ................................................................................................. 28 繪圖 ............................................................................................................................ 28 第 5 章 結(jié)論 ............................................................................................................................ 32 參 考 文 獻 ............................................................................................................................ 33 致 謝 .................................................................................................................................. 35 沈陽 工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 1 第 1 章 引言 課題研究的目的及意義 汽車主減速器是驅(qū)動 橋最重要的組成部分，其功用是將萬向傳動裝置傳來的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩傳遞給驅(qū)動車輪，是汽車傳動系中減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩的主要部件。對發(fā)動機縱置的汽車來說，主減速器還有改變動力傳輸方向的作用。汽車正常行駛時，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速通常在 200 至 3000r/min 左右，如果將這么高的轉(zhuǎn)速只靠變速箱來降低下來，那么變速箱內(nèi)齒輪副的傳動比則需要很大，齒輪的半徑也相應加大，也就是說變速箱的尺寸會加大。另外，轉(zhuǎn)速下降，扭矩必然增加，也加大了變速箱與變速箱后一級傳動機構(gòu)的傳動負荷。所以，在動力向左右驅(qū)動輪分流的差速器之前設置一個主減速器，可以 使主減速器前面的傳動部件，如變速箱、分動器、萬向傳動裝置等傳遞的扭矩減小，同時也減小了變速箱的尺寸和質(zhì)量，而且操控靈敏省力 [1]。 汽車主減速器發(fā)展現(xiàn)狀 改革開放以來，中國的汽車工業(yè)得到了長足發(fā)展，尤其是加入 WTO 以后，我國的汽車市場對外開發(fā)，汽車工業(yè)逐漸成為世界汽車整體市場的一個重要組成部分。同樣，車用減速器也隨著整車的發(fā)展不斷成長和成熟起來 [3]。 隨著高速公路網(wǎng)狀況的改善和國家環(huán)保法規(guī)的完善，環(huán)保、舒適、快捷成為客車和貨車市場的主旋律。對整車主要總成之一的驅(qū)動橋而言，小速比、大扭矩、傳動效率高、 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。 產(chǎn)品上，國內(nèi)卡車市場用戶主要以承載能力強、齒輪疲勞壽命高、結(jié)構(gòu)先進、易維護等特點的產(chǎn)品為首選。目前己開發(fā)的產(chǎn)品，如陜西漢德引進德國撇 N公司技術(shù)的 485 單級減速驅(qū)動橋，一汽集團和東風公司的 13 噸級系列車橋為代表的主減速器技術(shù)，都是在有效吸收國外同類產(chǎn)品新技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對國內(nèi)市場需求開發(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)品基本代表了國內(nèi)車用減速器發(fā)展的方向。通過整合和平臺化開發(fā)，目前國內(nèi)市場形成了 45 460、 480、 500 等眾多成型穩(wěn)定產(chǎn)品， 并被用戶廣泛認可和使用。設計沈陽 工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 2 開發(fā)上， CAD、 CAE、等計算機應用技術(shù)，以及 AUTOCAD、 UG1 CATIA、等設計軟件先后應用于主減速器的結(jié)構(gòu)設計和齒輪加工中，有限元分析、數(shù)模建立、虛擬試驗分析等也被采用 ， 齒輪設計也初步實現(xiàn)了計算機編程的電算化。新一代減速器設計開發(fā)的突出特點是 ： 不僅在產(chǎn)品性能參數(shù)上進一步進設計上完全遵從模塊化設計原則，產(chǎn)品配套實現(xiàn)車型的平臺化，造型和結(jié)構(gòu)更加合理，更宜于組織批量生產(chǎn)，更適應現(xiàn)代工業(yè)不斷發(fā)展，更能應對頻繁的車型換代和產(chǎn)品系列化的特點，這些都對基礎(chǔ)件產(chǎn)品提出愈來愈高的配套要 求，需要在產(chǎn)品設計上不斷地進行二次開發(fā)和持續(xù)改進，以滿足快速多變的市場需求。 與國外相比，我國的車用減速器開發(fā)設計不論在技術(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)缺乏獨立開發(fā)與創(chuàng)新能力，技術(shù)手段落后 (國外己實現(xiàn)計算機編程化、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，相當比例的產(chǎn)品仍為中低檔次，缺乏有國際影響力的產(chǎn)品品牌，行業(yè)整體散亂情況依然嚴重。這需要我們加快技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)進步的步伐，提高管理水平，加快與國際先進水平接 軌，開發(fā)設計適應中國國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水平的差距。近幾年來，國內(nèi)汽車生產(chǎn)廠家，如重汽集團、福田汽車、江淮汽車等通過與國外卡車巨頭，如沃爾沃、通用、五十鈴、現(xiàn)代、奔馳、雷諾等進行合資合作，在車橋減速器的開發(fā)上取得了顯著的進步。目前，上汽集團、東風、一汽、北汽等各大汽車集團也正在開展合作項目，希望早日實與世界先進技術(shù)的接軌，爭取設計開發(fā)的新突破。 總體來說，車用減速器發(fā)展趨勢和特點是向著六高、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 傳動效率，低噪聲、低成本，標準化、多樣化，計算機技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)廣泛應用。從發(fā)動機的大馬力、低轉(zhuǎn)速的發(fā)展趨勢以及商用車的最高車速的提升來看，公路用車橋減速器應該向小速比方向發(fā)展 ： 在最大輸出扭矩相同時齒輪的使用壽命要求更高 (齒輪疲勞壽命平均可達 50 萬次以上 ) [4]；在額定軸荷相同時，車橋的超載能力更強 。主減速器齒輪使用壽命更長、噪音更低、強度更大，潤滑密封性能更好；整體剛性好，速比范圍寬 [5]。 沈陽 工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 3 課題研究的內(nèi)容 汽車主減速器結(jié)構(gòu)多種多樣，主要是根據(jù)其齒輪類型、主動齒輪和從動齒輪的安置方法以 及減速型式的不同而異。例如： 主減速器齒輪的類型 在現(xiàn)代汽車驅(qū)動橋上，主減速器采用得最廣泛的是螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪。在雙級主減速器中，通常還要加一對圓柱齒輪（多采用斜齒圓柱齒輪），或一組行星齒輪。在輪邊減速器中則常采用普通平行軸式布置的斜齒圓柱齒輪傳動或行星齒輪傳動。在某些公共汽車、無軌電車和超重型汽車的主減速器上，有時也采用蝸輪傳動 [6]。 主減速器主動錐齒輪的支承型式及安置方法 在殼體結(jié)構(gòu)及軸承型式已定的情況下，主減速器主動齒輪的支承型式及安置方法，對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 [7]。 現(xiàn)在汽車主減速器主動錐齒輪的支承型式有以下兩種： （ 1） 懸臂式 齒輪以其輪齒大端一側(cè)的軸頸懸臂式地支承于一對軸承上。為了增強支承剛度，應使兩軸承支承中心間的距離齒輪齒面寬中點的懸臂長度大兩倍以上，同時比齒輪節(jié)圓直徑的 70%還大，并使齒輪軸徑大于等于懸臂長。當采用一對圓錐滾子軸承支承時，為了減小懸臂長度和增大支承間的距離，應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，從而增強支承剛度。 （ 2） 跨置式 齒輪前、后兩端的軸頸均以軸承支承，故又稱兩端支 承式。 跨置式 支承使支承剛度大為增加，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 。 而主動錐齒輪后軸承的徑向負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。裝載質(zhì)量為 2t 以上的汽車主減速器主動齒輪都是采用 跨置式 支承。但是 跨置式 支承增加了導向軸承支座，是主減速器結(jié)構(gòu)復雜，成本提高 [8]。轎車和裝載質(zhì)量小于 2t 的貨車，常采用結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量較小、成本較低的懸臂式結(jié)構(gòu)。 沈陽 工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 4 主減速器的軸承預緊及齒輪嚙合調(diào)整 支承主減速器齒輪的圓錐滾子軸承需預緊以消除安裝的原始間 隙、磨合期間該間隙的增大及增強支承剛度。預緊力的大小與安裝形式、載荷大小、軸承剛度特性及使用轉(zhuǎn)速有關(guān)。 主動錐齒輪軸承預緊度的調(diào)整，可通過精選兩軸承內(nèi)圈間的套筒長度、調(diào)整墊圈厚度、軸承與軸肩之間的調(diào)整墊片等方法進行。近年來采用波形套筒調(diào)整軸承預緊度極為方便，波形套筒安裝在兩軸承內(nèi)圈間或軸承與軸肩間 [9]。 主減速器的減 速型式 主減速器的減速型式分為單級減速、雙級減速、雙速減速、單級貫通、雙級貫通、主減速及輪邊減速等 [10]。 正如上面我們看的一樣，減速器的類型很多，那么每種類型 的主減速器都適用什 么類型的車呢？ 是不是有種減速器是完美無缺的？本課題就是來解決這些問題的。其實每種類型都有它的優(yōu)缺點，我們本課題要研究的內(nèi)容就是要通過分析設計，在齒輪副抗疲勞強度、主減速器噪聲、制造成本、整體尺寸等方面，找出不同類型的減速器的優(yōu)缺點。了解了他們的優(yōu)缺點后我們就能更好更充分的利用它們，為汽車優(yōu)化設計提供方便。 沈陽 工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 5 第 2 章 汽車主減速器概述 主減速器的功用 汽車主減速器是驅(qū)動橋最重要的組成部分，其功用是 ： 1） 將萬向傳動裝置傳來的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩傳遞給驅(qū)動車輪 ； 2）減小 汽車傳動系中 的轉(zhuǎn)速、增大 扭矩的主要部件 ； 3）當發(fā)動機縱置時還具有改變轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)方向的作用 [11]； 主減速器 的分類 按參加減速傳動的齒輪副數(shù)目分，有單級式主減速器和雙級式主減速器。在雙級式主減速器中，若第二級減速器齒輪有兩副，并分置于兩側(cè)車輪附近，實際上成為獨立的部件，則稱為輪邊減速器 [12]。 按主減速器主傳動比擋數(shù)分，有單速式和雙速式。前者的傳動比是固定的，后者有兩個傳動比供駕駛員選擇，以適應不同行駛條件的需要。 按齒輪副結(jié)構(gòu)形式分，有圓柱齒輪式（又分為軸線固定式和軸線旋轉(zhuǎn)式即行星齒輪式、錐齒輪式和準雙曲面式 ） 。 沈陽 工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 6 第 3 章 主減速器的對比分析 主減速器結(jié)構(gòu)方案分析 主減速器的結(jié)構(gòu)形式主要是根據(jù)齒輪類型、減速形式的不同而不同。 主減速器的齒輪主要有螺旋錐齒輪、雙曲面齒輪、圓柱齒輪和蝸輪蝸桿等形式。 螺旋錐齒輪傳動 螺旋錐齒輪傳動 (圖 31a)的主、從動齒輪軸線垂直相交于一點，齒輪并不同時在全長上嚙合，而是逐漸從一端連續(xù)平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向另一端。另外，由于輪齒端面重疊的影響，至少有兩對以上的輪齒同時嚙合，所以它工作平穩(wěn)、能承受較大的負荷、制造也簡單。但是在工作中噪聲大，對嚙合精度很敏感，齒輪副錐頂稍有不吻合便會使工作條件急劇變壞，并伴隨磨損增大和噪聲增大。為保證齒輪副的正確嚙合，必須將支承軸承預緊，提高支承剛度，增大殼體剛度。 圖 31 主減速器齒輪傳動形式 a)螺旋錐齒輪傳動 b)雙曲面齒輪傳動 c)圓柱齒輪傳動 d)蝸桿傳動 沈陽 工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 7 雙曲面齒輪傳動 雙曲面齒輪傳動 (圖 31b)的主、從動齒輪的軸線相互垂直而不相交，主動齒輪軸線相對從動齒輪軸線在空間偏移一距離 E，此距離稱為偏移距 [13]。由于偏移距 E 的存在，使主動齒輪螺旋角 1? 大于從動齒輪螺旋角 2? (圖 32)。根據(jù)嚙合面上法向 力相等，可求出主、從動齒輪圓周力之比 。 2121 coscos???FF