【導(dǎo)讀】目前,國內(nèi)減速器行業(yè)重點骨干企業(yè)的產(chǎn)品品種、規(guī)格及參數(shù)覆蓋范圍近幾年都。汽車行業(yè)提供傳動裝置配套的重任，部分產(chǎn)品還出口至歐美及東南亞地區(qū)。機技術(shù)、信息技術(shù)和自動化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，主減速器將有更進一步的發(fā)展。速器的研究能極大地促進我國的汽車工業(yè)的發(fā)展。主減速器是傳動系的一部分，與差速器，車輪傳動裝置和橋殼共同組成驅(qū)動橋。單級貫通、雙級貫通、主減速及輪邊減速等。在某些公共汽車、無軌電車和超重型汽車的主減。面重疊的影響，至少有兩對以上的輪齒同時嚙合，因此，螺旋錐齒輪能承受大的負荷。單級雙曲面齒輪其主、從動齒輪軸線不相交而呈空間交叉。主動齒輪軸相對于從動齒輪軸有向上或向下的偏移，稱為上偏置或下偏置。這個偏移量稱為雙曲面齒輪的偏移距[3]。當偏移距大到一定程度時，可使一個齒輪軸。其增大的程度與偏移距的大小。泛用在主減速比i<、小型汽車上。單級主減速器都是采用一對螺旋

　　

【正文】 93 50 .9 6md d b m m?? ? ? ? ? ? ? 齒寬中點處的圓周力 F Z＝12mTd () 式中： T —— 作用在該齒輪上的轉(zhuǎn)矩，作用在主減速器主動錐齒 輪上的當量轉(zhuǎn)矩。 d1m—— 該齒輪的齒面寬中點處的分度圓直徑。 按 ()計算主減速器主動錐齒輪齒寬中點處的圓周力 F Z = 2 ? = 30 雙曲面齒輪所受的軸向力和徑向力 圖 主動錐齒輪齒面的受力圖 如圖 ，主動錐齒輪螺旋方向為左旋，從錐頂看旋轉(zhuǎn)方向為逆時針， FT 為作用在節(jié)錐面上的齒面寬中點 A 處的法向力，在 A 點處的螺旋方向的法平面內(nèi) ， FT 分解成兩個相互垂直的力 FN 和 fF ， FN 垂直于 OA 且位于 ∠ OO′A所在的平面， fF 位于以 OA 為切線的節(jié)錐切平面內(nèi)。 fF 在此平面內(nèi)又可分為沿切線方向的圓周力 F 和沿節(jié)圓母線方向的力 Fs。 F 與 fF 之間的夾角為螺旋角 ? ， FT 與 fF 之間的夾角為法向壓力角 ? ，這樣就有： ?? c osc osTFF ? （ ） ??? c os/t a ns in FFF TN ?? （ ）??? t a ns inc os FFF TS ?? （ ） 于是，作用在主動錐齒輪齒面上的軸向力 A 和徑向力 R 分別為 ? ?1 1 11s i n c o s t a n s i n s i n c o sc o s Za z N S FF F F? ? ? ? ? ??? ? ? ? （ ） ? ?1 1 11c o s s i n t a n c o s s i n s i nc o s ZNSrz FF F F? ? ? ? ? ??? ? ? ? （ ） 由式（ ）可計算 ? ?1 5 . 3 8 ta n 2 2 . 5 s in 1 4 . 4 8 s in 4 1 . 2 9 c o s 1 4 . 4 8c o s 4 6 . 4 7azF ? ? ? ? ? ? ?? 由式（ ）可 計算 31 rzF ? ?1 5 . 3 8 ta n 2 2 . 5 c o s 1 4 . 4 8 s in 4 1 . 2 9 s in 1 4 . 4 8 5 . 2 7c o s 4 6 . 4 7 KN? ? ? ? ? ? ?? 軸承載荷的計算及軸承的選擇 軸承的軸向載荷就是上述的齒輪的軸向力。但如果采用圓錐滾子軸承作支承時，還應(yīng)考慮徑向力所應(yīng)起的派生軸向力的影響。而軸承的徑向載荷則是上述齒輪的徑向力，圓周力及軸向力這三者所引起的軸承徑向支承反力的向量和。當主減速器的齒輪尺寸，支承形式和軸承位置已確定，則可計算出軸承的徑向載荷 [7]。 對于采用懸臂式的主動錐齒輪和從動錐齒輪的軸承載荷，如圖 所示 。 圖 主減速器軸承的布置尺寸 (1)主動齒輪軸承的選擇 初選 a=60,b=20 軸承 A， B 的徑向載荷分別為 ? ? ? ?22 12Z r z a z mArF a b F a b FdFa a a??? ? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ? ? （ ） 22 12az mZ r zBr FdF b F bF a a a????? ? ??? ???? ?? （ ） 已知 aZF =， RZF =， a=60mm,b=20mm, 所以由式（ ）和（ ）得 : 軸承 A 的徑向力 32 ? ? ? ?221 5 . 3 8 6 0 2 0 5 . 2 7 6 0 2 0 1 5 . 3 8 6 1 . 2 5 2 0 . 5 26 0 6 0 2 6 0ArF K N? ? ?? ? ? ??? ? ? ?? ? ? ??? ? ? ? 軸承 B 的徑向力 8 20 20 8 5 60 60 2 60BrF ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ??? ? ? ?KN 軸承 A， B 的徑向載荷分別為 azFF?? KN 0BaF ? 對于軸承 A， B，承受軸向載荷和徑向載荷所以采用圓錐滾子軸承，所承受的當量動載荷 Q=XR+YA Q—— 當量動載荷 X—— 徑向系數(shù) Y—— 軸向系數(shù) 1 6 .5 80 .8 12 0 .5 2A eR ? ? ? 此時 X=， Y=[6] 所以 Q=+= 根據(jù)公式： 610tpfCL fQ ????????? () 式中 : tf —— 為溫度系數(shù)，在此取 。 pf —— 為載荷系數(shù)，在此取 ε—— 壽命指數(shù)，取 ε=103 所以 L = 103 3 61 8 4 .8 1 0 101 .2 3 1 .4 2???? ??????=1011 s 假設(shè)汽車行駛十萬公里大修，對于無輪邊減速器的驅(qū)動橋來說，主減速器的主動錐齒輪軸承的計算轉(zhuǎn)速 2n 為 rvn r? () 33 式中： r —— 輪胎的滾動半徑為 464mm n—— 軸承計算轉(zhuǎn)速 amv —— 汽車的平均行駛速度， km/h。對于載貨汽車和公共汽車可取 30～ 35 km/h，在此取 35km/h。 所以有上式可得 n = ? = r/min 所以軸承能工作的額定軸承壽命： 60 hL nL? h () 式中 : n —— 軸承的計算轉(zhuǎn)速， r/min。 由上式可得軸承 A 的使用壽命 71 0 0 0 0 0 6 0 2 0 0 . 6 5 3 . 4 1 035Lr??? ? ? 代入公式 ()得 103761. 03. 4 10 101. 2 31 .4 2C???? ? ?????? C= A,B 軸承選 30210 GB/T 29794[6] 對于軸承 C，承受徑向載荷和徑向載荷所以采用圓錐滾子軸承 ，所承受的當量動載荷Q=XR+YA Q—— 當量動載荷 X—— 徑向系數(shù) Y—— 軸向系數(shù) 0AR? Q= 根據(jù)公式 ()得 103 10 ???? ? ?????? C= B 軸承選 30216GB/T 29794[6] 34 本章小結(jié) 本章 介紹 了 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主減速器的減速形式， 由于本車是 中 型載貨汽車， 通過對比決定采用單級主減速器 ； 然后對 采用何種 齒輪 類型進行了討論，最后根據(jù)實際情況決定采用雙曲面齒輪。以上問題解決后，對齒輪的具體參數(shù)進行了設(shè)計計算，并對其進行了校核。校核合格以后，進行了軸承的選擇 和校核 。 35 第 3章 差速器設(shè)計 差速器結(jié)構(gòu)形式的選擇 汽車在行駛過程中左，右車輪在同一時間內(nèi)所滾過的路程往往不等。例如，轉(zhuǎn)彎時內(nèi)、外兩側(cè)車輪行程顯然 不同，即外側(cè)車輪滾過的距離大于內(nèi)側(cè)的車輪；汽車在不平路面上行駛時，由于路面波形不同也會造成兩側(cè)車輪滾過的路程不等；即使在平直路面上行駛，由于輪胎氣壓、輪胎負荷、胎面磨損程度不同以及制造誤差等因素的影響，也會引起左、右車輪因滾動半徑的不同而使左、右車輪行程不等。如果驅(qū)動橋的左、右車輪剛性連接，則行駛時不可避免地會產(chǎn)生驅(qū)動輪在路面上的滑移或滑轉(zhuǎn)。這不僅會加劇輪胎的磨損與功率和燃料的消耗，而且可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)向和操縱性能惡化。為了防止這些現(xiàn)象的發(fā)生，汽車左、右驅(qū)動輪間都裝有輪間差速器，從而保證了驅(qū)動橋兩側(cè)車輪在行程不等 時具有不同的旋轉(zhuǎn)角速度，滿足了汽車行駛運動學要求。 差速器用來在兩輸出軸間分配轉(zhuǎn)矩，并保證兩輸出軸有可能以不同的角速度轉(zhuǎn)動。差速器主要有以下幾種形式。 （ 1） 對稱式圓錐行星齒輪差速器 普通的對稱式圓錐行星齒輪差速器由差速器左、右殼， 2 個半軸齒輪， 4 個行星齒輪 (少數(shù)汽車采用 3 個行星齒輪，小型、微型汽車多采用 2 個行星齒輪 )，行星齒輪軸 (不少裝 4 個行星齒輪的差逮器采用十字軸結(jié)構(gòu) )，半軸齒輪及行星齒輪墊片等組成。由于其結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)、制造方便、用在公路汽車上也很可靠等優(yōu)點，最廣泛地用在轎車、客車和各種公路用載貨汽車上 ．有些越野汽車也采用了這種結(jié)構(gòu)，但用到越野汽車上需要采取防滑措施。例如加進摩擦元件以增大其內(nèi)摩擦，提高其鎖緊系數(shù)；或加裝可操縱的、能強制鎖住差速器的裝置 —— 差速鎖等。 由于整速器殼是裝在主減速器從動齒輪上，故在確定主減速界從動齒輪尺寸時，應(yīng)考慮差速器的安裝。差速器殼的輪廓尺寸也受到從動齒輪及主動齒輪導(dǎo)向軸承支座的限制。 （ 2）強制鎖止式防滑差速器 強制鎖止式防滑差速器就是在普通的圓錐齒輪差速器上加裝差速鎖，必要時將差速器鎖住。此時左、右驅(qū)動車輪可以傳遞由附著力決定的全部轉(zhuǎn)矩。 當汽車駛?cè)胼^好的路面時 ，差速器的鎖止機構(gòu)應(yīng)即時松開，否則將產(chǎn)生與無差速器時一樣的問題，例如使轉(zhuǎn)彎困難、輪胎加速磨損、使傳動系零件過載和消耗過多的功率等。 36 （ 3）自鎖式差速器 為了充分利用汽車的牽引力，保證轉(zhuǎn)矩在驅(qū)動車輪間的不等分配以提高抗滑能力，并避免上述強制鎖止式差速器的缺點，創(chuàng)造了各種類型的自鎖式差速器。 用以評價自鎖式差速器性能的主要參數(shù)，是它的鎖緊系數(shù)。為了提高汽車的通過性，似乎是鎖緊系數(shù)愈大愈好，但是過大的鎖緊系數(shù)如前所述，不但對汽車轉(zhuǎn)向操縱的輕便靈活性、行駛的穩(wěn)定性、傳動系的載荷、輪胎磨損和燃料消耗等，有不同程度的不良影響，而且無助于進一步提高驅(qū)動車輪抗滑能力。因此設(shè)計高通過性汽車差速器時，應(yīng)正確選擇鎖緊系數(shù)值。 因為本車屬于輕型載貨汽車，主要在較好的路面上行駛，所以采用成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單的對稱式圓錐行星齒輪差速器。 對稱式圓錐行星齒輪差速器的差速原理 圖 差速器差速原理 如圖 所示，對稱式錐齒輪差速器是一種行星齒輪機構(gòu)。差速器殼 3 與行星齒輪軸 5 連成一體，形成行星架。因為它又與主減速器從動齒輪 6 固連在一起，固為主動件，設(shè)其角速度為 0? ；半軸齒輪 1 和 2 為從動件，其角速度為 1? 和 2? 。 A、 B 兩點分別為行星齒輪 4 與半軸齒輪 1 和 2 的嚙合點。行星齒輪的中心點為 C， A、 B、 C三點到差速器旋轉(zhuǎn)軸線的距離均為 r 。 當行星齒輪只是隨同行星架繞差速器旋轉(zhuǎn)軸線公轉(zhuǎn)時，顯然，處在同一半徑 r 上的 A、 B、 C 三點的圓周速度都相等，其值為 0? r 。于是 1? = 2? = 0? ，即差速器不起差速作用，而半軸角速度等于差速器殼 3 的角速度。 當行星齒輪 4除公轉(zhuǎn)外，還繞本身的軸 5 以角速度 4? 自轉(zhuǎn)時（圖 ），嚙合點A 的圓周速度為 1? r = 0? r + 4? r ，嚙合點 B的圓周速度為 2? r = 0? r 4? r 。于是 37 1? r + 2? r =（ 0? r + 4? r ） +( 0? r 4? r ) 即 1? + 2? =2 0? （ ） 若角速度以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù) n 表示，則 021 2nnn ?? （ ） 式（ ）為兩半軸齒輪直徑相等的對稱式圓錐齒輪差速器的 運動特征方程式，它表明左右兩側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速之和等于差速器殼轉(zhuǎn)速的兩倍，而與行星齒輪轉(zhuǎn)速無關(guān)。因此在汽車轉(zhuǎn)彎行駛或其它行駛情況下，都可以借行星齒輪以相應(yīng)轉(zhuǎn)速自轉(zhuǎn)，使兩側(cè)驅(qū)動車輪以不同轉(zhuǎn)速在地面上滾動而無滑動。 由式（ ）還可以得知： ① 當任何一側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速為零時，另一側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速為差速器殼轉(zhuǎn)速的兩倍； ② 當差速器殼的轉(zhuǎn)速為零（例如中央制動器制動傳動軸時），若一側(cè)半軸齒輪受其它外來力矩而轉(zhuǎn)動，則另一側(cè)半軸齒輪即以相同的轉(zhuǎn)速反向轉(zhuǎn)動。 對稱式圓 錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu) 普通的對稱式圓錐齒輪差速器由差速器左右殼，兩個半軸齒輪，四個行星齒輪，行星齒輪軸，半軸齒輪墊片及行星齒輪墊片等組成。如圖 32 所示。由于