【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 從動(dòng)錐齒輪的支承方案 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。 主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承型式及安置方法 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 如圖 (a)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。為了增強(qiáng)支承剛度，應(yīng)使兩軸承支承中心間的距離 b齒輪齒面寬中點(diǎn)的懸臂長(zhǎng)度 a 大兩倍以上，同時(shí)尺寸 b應(yīng)比齒輪節(jié)圓直徑的 70%還大，并使齒輪軸徑大于或至小等于懸臂長(zhǎng) a。當(dāng)采用一對(duì)圓錐滾子軸承支承時(shí)，為了減小懸臂長(zhǎng)度 a和增大支承間的距離 b，應(yīng)使兩軸承圓錐滾子的小端相向朝內(nèi)，而大端朝外，以使 b 拉長(zhǎng)、 a 縮短，從而增強(qiáng)支承剛度。這樣也便于 結(jié)構(gòu)布置、軸承預(yù)緊度的調(diào)整及軸承潤(rùn)滑。應(yīng)注意，對(duì)圓錐滾子軸承來(lái)說(shuō)，由于潤(rùn)滑油只能從圓錐滾子的小端在離心力作用下流向大端，因此在殼體上應(yīng)有通入兩軸承間的進(jìn)油道及使?jié)櫥头祷貧んw的回油道。 另外，為了拆裝方便起見(jiàn)，應(yīng)使主動(dòng)錐齒輪后軸承（即緊靠齒輪大端的軸承）的支承軸徑大于其前軸承（即位于驅(qū)動(dòng)橋前部的軸承）的支承軸徑，或名義尺寸雖同但公差有別。支承剛度也隨軸承與軸及軸承與座孔之間的配合進(jìn)度的增加而增大。 （ 2） 騎馬式 如圖 (b)所示， 齒輪前、后兩端的軸頸均以軸承支承，故又稱(chēng)兩端支承式。騎馬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(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。此外，由于大端一側(cè)的前軸承及后軸承之間的距離很小，可以縮短主動(dòng)錐齒輪軸的長(zhǎng)度，使布置更緊湊，這有利于減小傳動(dòng)軸夾 9 角及整車(chē)布置。起碼是支承的導(dǎo)向軸承都采用圓柱滾子式的，并且其內(nèi)外圈可以分離（有時(shí)不帶內(nèi)圈），以利于拆裝。為了進(jìn)一步增強(qiáng)剛度，應(yīng)盡可能地減小齒輪大端一側(cè)的兩軸承間的距離，增大支承軸徑，適當(dāng)提高軸承的配合緊度。 圖 主減速器主動(dòng)齒輪的支承形式及安置方法 （ a） 懸臂式支承 （ b） 騎馬式支承 裝載質(zhì)量為 2t 以上的汽車(chē)主減速器主動(dòng)齒輪都是采用騎馬式支承，因?yàn)樵趥鬟f較大的轉(zhuǎn)矩的情況下懸臂式支撐難以滿(mǎn)足支撐剛度的要求。但是騎馬式支承增加了導(dǎo)向軸承支座，是主減速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工成本提高 ]5[ 。 在本設(shè)計(jì)中，由于 我們?cè)O(shè)計(jì)的重型載重汽車(chē)，由工作條件決定的 采用騎馬式支承。 主減速器從動(dòng)錐齒輪的支承型式及安置方法 主減速器從動(dòng)錐齒輪的支承剛度依軸承的型式、支承間的距離和載荷在軸承之間的 分布即載荷離兩端軸承支承中心間的距離 c 和 d（見(jiàn)圖 ）之比例而定。為了增強(qiáng)支承剛度，支承間的距離應(yīng)盡量縮小。然而，為了使從動(dòng)錐齒輪背面的支承凸緣有足夠的位置設(shè)置加強(qiáng)筋 (一般不應(yīng)少于 6 條 ,切應(yīng)一直延伸到差速器軸承座近處 )及增強(qiáng)支承的穩(wěn)定性，距離（ dc? ）應(yīng)不小于從動(dòng)錐齒輪節(jié)圓直徑的 70％ 。兩端支承多采用圓錐滾子軸承，安裝時(shí)應(yīng)使它們的圓錐滾子大端相向朝內(nèi)，小端相背朝外。為了使載荷能盡量均勻分布在兩個(gè)軸承上，并且讓出位置來(lái)加強(qiáng)從動(dòng)錐齒輪連接凸緣的剛性，應(yīng)盡量使尺寸 c 等于或 大于尺 寸 d 。 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。由于從動(dòng)錐齒輪軸承是裝在差速器殼上，尺寸較大，足以保證剛度。球面圓錐滾子軸承（見(jiàn)圖 （ b） ）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（圖 （ c） ）。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)主減速器從動(dòng)齒輪才可以安裝在向心球軸承上（見(jiàn) 10 圖 （ d） ）。 圖 主減速器從動(dòng)錐齒輪的支承型式及安置方法 轎車(chē)和輕型貨車(chē)汽車(chē)主減速器從動(dòng)錐齒輪采用無(wú)輻式結(jié)構(gòu)并用細(xì)牙螺釘以精度較高的緊配合固定在差速器殼的突緣上（見(jiàn)圖 （ a）（ b） ）。這種方法對(duì)增強(qiáng)剛性效果較好，中型和重型汽車(chē)主減速?gòu)膭?dòng)錐齒輪多采用有輻式結(jié)構(gòu)并有螺栓或鉚釘與差速器殼突緣連結(jié)（見(jiàn)圖 （ c） ）。 (a) (b) (c) 圖 主減速器從動(dòng)錐齒輪的止推裝置 當(dāng)從動(dòng)錐齒輪的徑向尺寸較大時(shí)，在大的負(fù)荷下會(huì)產(chǎn)生較大的變形，這是常采用能限制從動(dòng)錐齒輪因受軸向力而產(chǎn)生便宜的止推裝置，對(duì)從動(dòng)錐齒輪的外緣背面加以支承。圖 （ a）（ b）（ c） 分別 為不可調(diào)整的（由銷(xiāo)及青銅止推板組成）、可調(diào)整的（由青銅止推塊及調(diào)整螺栓組成）和滾輪式的止推裝置結(jié)構(gòu)圖。止推裝置的支承面位置應(yīng) 11 進(jìn)行計(jì)算，其正確位置應(yīng)使當(dāng)從動(dòng)錐齒輪在載荷作用下的偏移量達(dá)到容許極限時(shí)，即與從動(dòng)錐齒輪背面接觸，以制止從動(dòng)錐齒輪繼續(xù)變形。主減速器主、從動(dòng)錐齒輪在載荷作用下的偏移量容許極限值見(jiàn)圖 。 由該圖可知，支撐面與從動(dòng)錐齒輪背面間的安裝間隙應(yīng)不大于 。 圖 在載荷作用下主減速器錐齒輪的容許極限偏移量 主減速的軸承預(yù)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(yù)緊以消除安裝的原始間隙、磨合期間該間隙的增大及增強(qiáng)支承剛度。預(yù)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(dòng)錐齒輪軸承預(yù)緊度的調(diào)整，可通過(guò)精選兩軸承內(nèi)圈間的套筒長(zhǎng)度、調(diào)整墊圈厚度、軸承與軸間之間的調(diào)整墊片等方法進(jìn)行。近年來(lái)采用波形套筒調(diào)整軸承預(yù)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。 其上有波紋區(qū)或其他易產(chǎn)生軸向變形的部分。因該區(qū)段的曲線平坦而使軸承預(yù)緊度保持在規(guī)定范圍內(nèi)。但每拆裝一次需在套的一端加裝一薄墊片，以使波形套再次在塑性區(qū)工作。波形套由冷撥低碳無(wú)縫鋼管制造。一個(gè)新的波形套拆裝 4 次就會(huì)因塑性太小而報(bào)廢。主減速器從動(dòng)錐齒輪軸承的預(yù)緊是用軸承外側(cè)的調(diào)整螺母、或差速器殼與軸承間的調(diào)整墊片、或主減速殼與軸承蓋間的調(diào)整墊片進(jìn)行調(diào)整。 在調(diào)整軸承預(yù)緊度之后，還應(yīng)進(jìn)行主減速器齒輪的嚙合調(diào)整。因齒面接觸區(qū)和齒側(cè)間隙的正確調(diào)整是保證齒輪正確嚙合、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)和延長(zhǎng)齒輪壽命的重要條件。為此，在齒輪支 承的結(jié)構(gòu)上應(yīng)保證主、從動(dòng)齒輪能進(jìn)行軸向調(diào)整?？刹捎迷鰷p主減速器殼與軸承座之間的調(diào)整墊片或增減主動(dòng)錐齒輪與其后軸承間的調(diào)整墊片等方法對(duì)主動(dòng)錐齒輪作軸向調(diào)整。 主減速器的減速型式 12 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。減速器的選擇與汽車(chē)的類(lèi)型及使用條件有關(guān)，有時(shí)也與制造廠已有的產(chǎn)品系列及制造條件有關(guān)，但它主要取決于由動(dòng)力性，經(jīng)濟(jì)性等整車(chē)性能所要求的 主減速比 0i 的大小及驅(qū)動(dòng)橋下的離地間隙、驅(qū)動(dòng)橋的數(shù)目及布置 型式等。 (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 級(jí) 主減速器 圖 雙級(jí)主減速器 圖 雙速主減速器 (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 )且采用單級(jí)減速不能滿(mǎn)足既定的主減速比和離地間隙要求的重型汽車(chē)上，本車(chē)不采用。 (3)雙速主減速器 如圖 ， 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)（或雙級(jí)）主減速器附輪邊減速器 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，要求有高的動(dòng)力性，而車(chē)速則可相對(duì)較低，因此其傳動(dòng)系的低檔總傳動(dòng)比都很大。在設(shè)計(jì)上述重型汽車(chē)、大型公共汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)橋時(shí)，為了使變速器、分動(dòng)器、傳動(dòng)軸等總成不致因承受過(guò)大轉(zhuǎn)矩而使它們的尺寸及質(zhì)量過(guò)大，應(yīng)將傳 13 動(dòng)系的傳動(dòng)比以盡可能大的比率分配給驅(qū)動(dòng)橋。這就導(dǎo)致了一些重型汽車(chē)、大型公共汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)橋的主減速比往往要求很大。當(dāng)其值大于 12 時(shí)，則需采用單級(jí) (或雙級(jí) )主減速器附加輪邊 減速器的結(jié)構(gòu)型式，將驅(qū)動(dòng)橋的一部分減速比分配給安裝在輪轂中間或近旁的輪邊減速器。這樣以來(lái)，不僅使驅(qū)動(dòng)橋中間部分主減速器的輪廓尺寸減小，加大了離地間隙，并可得到大的驅(qū)動(dòng)橋減速比 (其值往往在 16~26 左右 )，而且半軸、差速器及主減速器從動(dòng)齒輪等零件的尺寸也可減小。但輪邊減速器在一個(gè)橋上就需要兩套，使驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本提高，因?yàn)橹挥挟?dāng)驅(qū)動(dòng)橋的減速比大于 12 時(shí)，才推薦采用 ]6[ 。 如圖 所示 為貫通式雙級(jí)主減速器 。 圖 貫通式 雙級(jí)主減速器 綜合考慮整車(chē)成本和驅(qū)動(dòng) 橋的研發(fā)與制造成本及輸入?yún)?shù)主減速比的實(shí)際情況，選擇雙級(jí)貫通式主減速器附輪邊減速器。因?yàn)?貫通式的減速器，如果主減速器做成一級(jí)，又不能采取渦輪蝸桿傳動(dòng)，會(huì)引起貫通軸與齒輪軸的干涉 。 主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷的確定 主減速比 0i 的確定 主減速比對(duì)主減速器的結(jié)構(gòu)型式、輪廓尺寸、質(zhì)量大小以及當(dāng)變速器處于最高檔位時(shí)汽車(chē)的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性都有直接影響。 0i 的選擇應(yīng)在汽車(chē)總體設(shè)計(jì)時(shí)和傳動(dòng) 14 系的總傳動(dòng)比 Ti 一起由整車(chē)動(dòng)力計(jì)算來(lái)確定。可利用在不同下 0i 的功率平衡圖來(lái)研究 0i對(duì)汽車(chē)動(dòng)力性的影響。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系參數(shù)作最佳匹配的方法來(lái)選擇 0i 值，可使汽車(chē)獲得最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。 對(duì)于具有很大功率儲(chǔ)備的轎車(chē)、長(zhǎng)途公共汽車(chē)尤其是競(jìng)賽車(chē)來(lái)說(shuō)，在給定發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 maxeP 及其轉(zhuǎn)速 pn 的情況下，所選擇的 0i 值應(yīng)能保證這些汽車(chē)有盡可能高的最高車(chē)速 maxaV 。這時(shí) 0i 值應(yīng)按下式來(lái)確定： ghapr iV nrim a x0? () 式中 : r —— 車(chē)輪的滾動(dòng)半徑， 東風(fēng) 300 輪胎為 ， 經(jīng)計(jì)算， 車(chē)論的滾動(dòng)半徑為 ； 9R20,半徑為 ghi —— 變速器量高檔傳動(dòng)比。 ghi =1 對(duì)于其他汽車(chē)來(lái)說(shuō)，為了得到足夠的功率儲(chǔ)備而使最高車(chē)速稍有下降， 0i 一般選擇比上式求得的大 10％～ 25％ ，即按下式選擇： ? ?LBfhghapr iiiV nrim a x0~? () 式中 :r —— 車(chē)輛的滾動(dòng)半徑， m； Fhi —— 分動(dòng)器或加力器的高檔傳動(dòng)比； 1 ghi —— 變速器最高檔傳動(dòng)比； 1 LBi —— 輪邊減速器的傳動(dòng)比。 根據(jù)所選定的主減速比 0i 值，就可基本上確定主減速器的減速型式（單級(jí)、雙級(jí)等以及是否需要輪邊減速器），并使之與汽車(chē)總布置所要求的離地間隙相適應(yīng) ]7[ 。 把 pn =3000r/n , maxaV =95km/h , r =, ghi =1 代入 計(jì)算出 0i =（ ~） 根據(jù)表 選擇汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋離地間隙 根據(jù)表 汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋最小離地間隙為 300mm。 15 表 汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋離地間隙 車(chē) 型 離地間 隙 /mm 轎 車(chē) 微 型 120~190 小 型 中 級(jí) 120~230 高 級(jí) 130~160 載貨汽車(chē) 微型、輕型 190~220 中 型 210~275 重型、超重型 230~345 越野汽車(chē) 微型、輕型 220~280 中型、重型 280~400 客 車(chē) 小 型 180~220 中型、大型 210~290 主減速器齒輪計(jì)算載荷的確定 通常是將發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩配以傳動(dòng)系最低檔傳動(dòng)比時(shí)和驅(qū)動(dòng)車(chē)輪打 滑時(shí)這兩種情況下用于主減速器從動(dòng)齒輪上的轉(zhuǎn)矩（ ceT ， csT ）的較小者，作為載貨汽車(chē)和越野汽車(chē)在強(qiáng)度計(jì)算中用以鹽酸主減速器從動(dòng)齒輪最大應(yīng)力的計(jì)算載荷。 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 從動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩 n KiTT TTLece ?0m a x? () 式中 : ceT —— 計(jì)算轉(zhuǎn)矩， mN? ； maxeT —— 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩； maxeT =1500 mN? ； n —— 計(jì)算驅(qū)動(dòng)橋數(shù)， 2； TLi —— 由發(fā)動(dòng)機(jī)到所計(jì)算的主減速器從動(dòng)齒輪之間的傳動(dòng)系最低檔傳動(dòng)比；TLi = T? —— 上述傳動(dòng)部分的效率 ，取 ? =； 0K —— 超載系數(shù)，對(duì)于一般載貨汽車(chē)、礦用汽車(chē)和越野汽車(chē)以及液力傳動(dòng)的各類(lèi)汽車(chē)取 0K =1； 16 代入式，有： . ?????ceT mN? 當(dāng)計(jì)算主減速器主動(dòng)齒輪時(shí)，應(yīng)將式除以該對(duì)齒輪的減速比及傳動(dòng)效率，即 主動(dòng)錐齒輪 計(jì)算轉(zhuǎn)矩 ， T= mN? 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 ：