【文章內(nèi)容簡介】 重型汽車發(fā)動機向低速大轉矩發(fā)展的趨勢，使得驅動橋的傳動比向小速比發(fā)展； (3) 隨著公路狀況的改善，特別是高速公路的迅猛發(fā)展，重型汽車使用條件對汽車通過性的要求降低。因此，重型汽車不必像過去一樣，采用復雜的結構提高通過性； (4) 與帶輪邊減速器的驅動橋相比，由于產(chǎn)品結構簡化，單級 減速驅動橋機械傳動效率提高，易損件減少，可靠性提高。 單級橋產(chǎn)品的優(yōu)勢為單級橋的發(fā)展拓展了廣闊的前景。從產(chǎn)品設計的角度看， 重型車產(chǎn)品在主減速比小于 6 的情況下，應盡量選用單級減速驅動橋。 所以此設計采用單級驅動橋再配以鑄造整體式橋殼。圖 21Meritor 單后驅動橋為中國重汽引進的美國 ROCKWELL 公司 13 噸級單級減速橋的外形圖。 圖 21 Meritor（ 美馳 ） 單后驅動橋 4 3 主減速器設計 主減速器的結構形式 主減速器的結構形式主要是根據(jù)其齒輪的類型，主動齒輪和從動齒輪的安置方法以及減速形式的不同而異。 主減速器的齒輪類型 主減速器的齒輪有弧齒錐齒輪，雙曲面齒輪，圓柱齒輪和蝸輪蝸桿等形式。在此選用弧齒錐齒輪傳動，其特點是主、從動齒輪的軸線垂直交于一點。由于輪齒端面重疊的影響，至少有兩個以上的輪齒同時嚙合，因此可以承受較大的負荷，加之其輪齒不是在齒的全長上同時嚙合，而是逐漸有齒的一端連續(xù)而平穩(wěn)的地轉向另一端，所以工作平穩(wěn)，噪聲和振動小。而弧齒錐齒輪還存在一些缺點，比如對嚙合精度比較敏感，齒輪副的錐頂稍有不吻合就會使工作條件急劇變壞，并加劇齒輪的磨損和使噪聲增大；但是當主傳動比一定時，主動齒輪尺寸相同時，雙曲面齒輪比相應的弧齒錐齒輪小，從而可以得到更大的離地間隙，有利于實現(xiàn)汽車的總體布置。另外，弧齒錐齒輪與雙曲面錐齒輪相比，具有較高的傳動效率，可達 99%。 主減速器的減速形式 由于 i=＜ 6，一般采用單級主減速器，單級減速驅動橋產(chǎn)品的優(yōu)勢：單級減速驅動車橋是驅動橋中結構最簡單的一種，制造工藝較簡單，成本較低，是驅動橋的基本型，在重型汽車上占有重要地位；目前重型汽車發(fā)動機向低速大扭矩發(fā)展的趨勢使得驅動橋的傳動比向小速比發(fā)展；隨著公路狀況的改善，特別是高速公 路的迅猛發(fā)展，許多重型汽車使用條件對汽車通過性的要求降低，因此，重型汽車產(chǎn)品不必像過去一樣，采用復雜的結構提高其的通過性；與帶輪邊減速器的驅動橋相比，由于產(chǎn)品結構簡化，單級減速驅動橋機械傳動效率提高，易損件減少，可靠性增加。 主減速器主，從動錐齒輪的支承形式 作為一個 13 噸級的驅動橋，傳動的轉矩較大，所以主動錐齒輪采用騎馬式支承。裝于輪齒大端一側軸頸上的軸承，多采用兩個可以預緊以增加支承剛度的圓錐滾子軸承，其中位于驅動橋前部的通常稱為主動錐齒輪前軸承，其后部緊靠齒輪背面的那個齒輪稱為主動錐齒輪 后軸承；當采用騎馬式支承時，裝于齒輪小端一側軸頸上的軸承一般 5 稱為導向軸承。導向軸承都采用圓柱滾子式，并且內(nèi)外圈可以分離（有時不帶內(nèi)圈），以利于拆裝。 主減速器的基本參數(shù)選擇與設計計算 主減速器計算載荷的確定 1. 按發(fā)動機最大轉矩和最低擋傳動比確定從動錐齒輪的計算轉矩Ｔ ce nKiTT ToTLece /m a x ????? mN? （ 31） 式中 TLi —— 發(fā)動機至所計算的主減速器從動錐齒輪之間的傳動系的最低擋傳動比，在此取 ，此數(shù)據(jù)此參考斯太爾 ； maxeT —— 發(fā)動機的輸出的最大轉矩，此數(shù)據(jù)參考斯太爾 取 830 mN? ； T? —— 傳動系上傳動部分的傳動效率，在此取 ； n —— 該汽車的驅動橋數(shù)目在此取 1； oK —— 由于猛結合離合器而產(chǎn)生沖擊載荷時的超載系數(shù)，對于一般的載貨汽車，礦用汽車和越野汽車以及液力傳動及自動變速器的各類汽車取 oK =，當性能系數(shù) pf 0時可取 oK =； ???????????????????????16T gm0 . 1 9 5 016T gm0 . 1 9 5 T gm0 . 1 9 516100 1e m a xae m a xae m a xa當當pf （ 32） am —— 汽車滿載時的總質量在此取 20210 gK ； 所以 830 1020210?? =4716 ? pf =〈 0 即 oK = 由以上各參數(shù)可求 Tce Tce = 1 4 30 ???? = mN? 2. 按驅動輪打滑轉矩確定從動錐齒輪的計算轉矩 csT 6 LBLBr irGTcs ?? ?? /2 mN? （ 33） 式中 2G —— 汽車滿載時一個驅動橋給水平地面的最大負荷，預設后橋所承載 130000N的負荷 。 ?—— 輪胎對地面的附著 系數(shù)，對于安裝一般輪胎的公路用車，取 ? =；對于越野汽車取 ；對于安裝有專門的防滑寬輪胎的高級轎車，計算時可取。 r —— 車輪的滾動半徑，在此選用輪胎型號為 ，滾動半徑為 ； LB? ， LBi —— 分別為所計算的主減速器從動錐齒輪到驅動車輪之間的傳動效率和傳動比， LB? 取 ，由于沒有輪邊減速器 LBi 取 所以 LBLBrcs irGT ?? ?? /2 = 5 30 0 00 ? ?? = mN? 3. 按汽車日常行駛平均轉矩確定從動錐齒輪的計算轉矩 cfT 對于公路車輛來說，使用條件較非公路車輛穩(wěn)定，其正常持續(xù)的轉矩根據(jù)所謂的平均牽引力的值來確定： ? ? mN )( ??????? PHRLBLB rTacf fffni rGGT ? （ 34） 式中： aG —— 汽車滿載時的總重量，參考斯太爾 ； TG —— 所牽引的掛車滿載時總重量， N，但僅用于牽引車的計算； Rf —— 道路滾動阻力系數(shù)，對于載貨汽車可取 ~；在此取 Hf —— 汽車正常行駛時的平均爬坡能力系數(shù)，對于載貨汽車可取 ~ 在此取 pf —— 汽車的性能系數(shù)在此取 0； LB? ， LBi ， n—— 見式（ 31），（ 33）下的說明。 所以 ? ? )(PHRLBLB rTacf fffni rGGT ?? ????? 7 = ? ? 5 00 0 0 00 ???? ?= mN? 式（ 31）～式（ 34）參考《汽車車橋設計》式（ 310）～式（ 312）。 主減速器基本參數(shù)的選 擇 主減速器錐齒輪的主要參數(shù)有主、從動齒輪的齒數(shù) 1z 和 2z ，從動錐齒輪大端分度圓直徑 2D 、端面模數(shù) tm 、主從動錐齒輪齒面寬 1b 和 2b 、中點螺旋角 ? 、法向壓力角 ? 等。 1. 主、從動錐齒輪齒數(shù) 1z 和 2z 選擇主、從動錐齒輪齒數(shù)時應考慮如下因素： 1）為了磨合均勻， 1z ， 2z 之間應避免有公約數(shù)。 2）為了得到理想的齒面重合度和高的輪齒彎曲強度，主、從動齒輪齒數(shù)和應不小于 40。 3）為了嚙合平穩(wěn)，噪聲小和具有高的疲勞強度對于商用車 1z 一般不小于 6。 4）主傳動比 0i 較 大時， 1z 盡量取得小一些，以便得到滿意的離地間隙。 5）對于不同的主傳動比， 1z 和 2z 應有適宜的搭配。 根據(jù)以上要求參考《汽車車橋設計》中表 312 表 413 取 1z =9 2z =40 1z + 2z =49〉 40 2. 從動錐齒輪大端分度圓 直徑 2D 和端面模數(shù) tm 對于單級主減速器，增大尺寸 2D 會影響驅動橋殼的離地間隙，減小 2D 又會影響跨置式主動齒輪的前支承座的安裝空間和差速器的安裝。 2D 可根據(jù)經(jīng)驗公式初選，即 32 2 cD TKD ? （ 35） 2DK —— 直徑系數(shù)，一般取 ～ Tc —— 從動錐齒輪的計算轉矩， mN? ，為 Tce 和 Tcs 中的較小者 所以 2D =（ ～ ） 3 =（ ～ ） mm 8 初選 2D =450mm 則 tm = 2D / 2z =450/40= 有參考《機械設計手冊》中 tm 選取 12 則 2D =480mm 根據(jù) tm = 3 cm TK 來校核 sm =12 選取的是否合適，其中 mK =（ ～ ） 此處， tm =（ ～ ） 3 =（ ～ ），因此滿足校核。 3. 主，從動錐齒輪齒面寬 1b 和 2b 錐齒輪齒面過寬并不能增大齒輪的強度和壽命，反而會導致因錐齒輪輪齒小端齒溝變窄引起的切削刀頭頂面過窄及刀尖 圓角過小，這樣不但會減小了齒根圓角半徑，加大了集中應力，還降低了刀具的使用壽命。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。另外，齒面過寬也會引起裝配空間減小。但齒面過窄，輪齒表面的耐磨性和輪齒的強度會降低。 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 應滿足 tmb 102? ，對于汽車主減速器圓弧齒輪推薦采用： 22 Db ? =?480= 在此取 75mm 一般習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 =80mm . ? 螺旋角沿齒寬是變化的，輪齒大端的螺旋角最大，輪齒小端螺旋角最小，弧齒錐齒輪副的中點螺旋角是相等的，選 ? 時應考慮它對齒面重合度 ? ，輪齒強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，而且輪齒的強度越高， ? 應不小于 ，在 ～ 時效果最好，但 ? 過大，會導致軸向力增大。 汽車主減速器弧齒錐齒輪的平均螺旋角為 35176?！?40176。，而商用車選用較小的 ? 值以防止軸向力過大，通常取 35176。 5. 螺旋方向 9 主、從動錐齒輪的螺旋方向是相反的。螺旋方向與錐齒輪的旋轉方向影響其所受的軸向力的方向，當變速器掛前進擋時，應使主動錐齒輪的軸向力離開錐頂方向，這樣可使主、從動齒輪有分離的趨 勢，防止輪齒因卡死而損壞。所以主動錐齒輪選擇為左旋，從錐頂看為逆時針運動，這樣從動錐齒輪為右旋，從錐頂看為順時針，驅動汽車前進。 6. 法向壓力角 加大壓力角可以提高齒輪的強度，減少齒輪不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)，但對于尺寸小的齒輪，大壓力角易使齒頂變尖及刀尖寬度過小，并使齒輪的端面重疊系數(shù)下降，一般對于“格里森”制主減速器螺旋錐齒輪來說，規(guī)定重型載貨汽車可選用 176。的壓力角。 主減速器圓弧錐齒輪的幾何尺寸計算 表 31 主減速器圓弧錐齒輪的幾何尺寸計算用表 序 號 項 目 計 算 公 式 計 算 結 果 1 主動齒輪齒數(shù) 1z 9 2 從動齒輪齒數(shù) 2z 40 3 端面模數(shù) m 12㎜ 4 齒面寬 b 1b =80㎜ 2b =75㎜ 5 工作齒高 mhh ag *2? ?gh ㎜ 6 全齒高 ? ?mchh a *2 ?? h =㎜ 7 法向壓力角 ? ? =176。 8 軸交角 ? ? =90176。 9 節(jié)圓直徑 d =m z ?1d 108㎜ 2d =480㎜ 10 10 節(jié)錐角 ?1? arctan21zz 2? =90176。 1? 1? =176。 2? =176。 11 節(jié)錐距 A0 =11sin2 ?d =22sin2 ?d A0 =㎜ 12 周節(jié) t= m t=㎜ 13 齒頂高 mhh aa *? ah =㎜ 14 齒根高 fh =? ?mcha ** ? fh = ㎜ 15 徑向間隙 c= mc* c=㎜ 16 齒根角 0arctan Ahff ?? f?= 176。 17 面錐角 211 fa ??? ?? 122 fa ??? ?? 1a? =176。 2a? =176。 18 根錐角 1f? = 11 f??? 2f? = 22 f?? ? 1f? =176。 2f? =176。 19 齒頂圓直徑 1111 cos2 ?aa hdd ?? 2ad = 221 cos2 ?ahd ? 1ad =㎜ 2ad =㎜ 20 節(jié)錐頂點止齒輪外緣距離 1121 sin2 ?ak hdA ?? 212 dAk ? 22sin?ah? 1kA =㎜ 2kA =㎜ 21 理論弧齒厚 21 sts ?? mSs k?2 1s = 2s = 22 齒側間隙 B=～ 23 螺旋角 ? ? =351