【正文】 大為減小，使它們的尺寸可以減小。當(dāng)主減速比大于12時，一般的整體式雙級主減速器難以達(dá)到要求，此時常采用輪邊減速器。錐齒輪一圓柱齒輪式雙級貫通式主減速器()可得到較大的主減速比，但是結(jié)構(gòu)高度尺寸大，主動錐齒輪工藝性差，從動錐齒輪采用懸臂式支承，支承剛度差，拆裝也不方便[11]。對于中、重型多橋驅(qū)動的汽車，由于主減速比較大，多采用雙級貫通式主減速器。另外，它還具有工作平滑無聲、便于汽車總布置的優(yōu)點。蝸輪蝸桿式單級貫通式主減速器( b)在結(jié)構(gòu)質(zhì)量較小的情況下可得到較大的速比。但是這種結(jié)構(gòu)受主動齒輪最少齒數(shù)和偏移距大小的限制，而且主動齒輪工藝性差，主減速比最大值僅在5左右，故多用于輕型汽車的貫通式驅(qū)動橋上。根據(jù)減速齒輪形式不同，單級貫通式主減速器又可分為雙曲面齒輪式及蝸輪蝸桿式兩種結(jié)構(gòu)。(a) (b) (c) (d) (e) 雙級主減速器布置方案貫通式主減速器( a,b)根據(jù)其減速形式可分成單級和雙級兩種。由于雙速主減速器無換擋同步裝置，因此其主減速比的變換是在停車時進(jìn)行的。大的主減速比用于汽車滿載行駛或在困難道路上行駛，以克服較大的行駛阻力并減少變速器中間擋位的變換次數(shù)；小的主減速比則用于汽車空載、半載行駛或在良好路面上行駛，以改善汽車的燃料經(jīng)濟性和提高平均車速。它與普通變速器相配合，可得到雙倍于變速器的擋位。在具有錐齒輪和圓柱齒輪的雙級主減速器中分配傳動比時，～，～，這樣可減小錐齒輪嚙合時的軸向載荷和作用在從動錐齒輪及圓柱齒輪上的載荷，同時可使主動錐齒輪的齒數(shù)適當(dāng)增多，使其支承軸頸的尺寸適當(dāng)加大，以改善其支承剛度，提高嚙合平穩(wěn)性和工作可靠性。 整體式雙級主減速器有多種結(jié)構(gòu)方案：第一級為錐齒輪，第二級為圓柱齒輪()；第一級為錐齒輪，第二級為行星齒輪；第一級為行星齒輪，第二級為錐齒輪()；第一級為圓柱齒輪，第二級為錐齒輪()。但是尺寸、質(zhì)量均較大，成本較高。單級主減速器廣泛應(yīng)用于轎車和輕、中型貨車的驅(qū)動橋中。 單級主減速器 單級主減速器可由一對圓錐齒輪、一對圓柱齒輪或由蝸輪蝸桿組成，具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、成本低、使用簡單等優(yōu)點。蝸桿傳動主要用于生產(chǎn)批量不大的個別重型多橋驅(qū)動汽車和具有高轉(zhuǎn)速發(fā)動機的大客車上[8]。結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，調(diào)整容易。(3)便于汽車的總布置及貫通式多橋驅(qū)動的布置。 蝸桿傳動蝸桿()傳動與錐齒輪傳動相比有如下優(yōu)點：(1)在輪廓尺寸和結(jié)構(gòu)質(zhì)量較小的情況下，可得到較大的傳動比(可大于7)。由于β1β2，所以系數(shù)K1，～[7]。雙曲面齒輪傳動比為： ()式中：i0s 雙曲面齒輪傳動比；r1 主動齒輪平均分度圓半徑，mm；r2 從動齒輪平均分度圓半徑，mm。在齒面寬中點處的螺旋角稱為中點螺旋角()。β1 、β2 主、從動齒輪的螺旋角。由于偏移距E的存在，使主動齒輪螺旋角β1大于從動齒輪螺旋角β2。螺旋錐齒輪傳動螺旋錐齒輪傳動()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。 主減速器齒輪的類型分析主減速器的結(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。輔助支承與從動錐齒輪背面之間的間隙，應(yīng)保證偏移量達(dá)到允許極限時能制止從動錐齒輪繼續(xù)變形。為了使載荷能盡量均勻分配在兩軸承上，應(yīng)盡量使尺寸c等于或大于尺寸d。為了增加支承剛度，兩軸承的圓錐滾子大端應(yīng)向內(nèi)，以減小尺寸c+d。 從動錐齒輪的支承 從動錐齒輪輔助支承 主、從動錐齒輪的許用偏移量從動錐齒輪的支承( c)，其支承剛度與軸承的形式、支承間的距離及軸承之間的分布比例有關(guān)。它僅承受徑向力，尺寸根據(jù)布置位置而定，是易損壞的一個軸承[5]。另外，因主、從動齒輪之間的空間很小，致使主動齒輪的導(dǎo)向軸承尺寸受到限制，有時甚至布置不下或使齒輪拆裝困難。此外，由于齒輪大端一側(cè)軸頸上的兩個相對安裝的圓錐滾子軸承之間的距離很小，可以縮短主動齒輪軸的長度，使布置更緊湊，并可減小傳動軸夾角，有利于整車布置。懸臂式支承結(jié)構(gòu)簡單，支承剛度較差，用于傳遞轉(zhuǎn)矩較小的轎車、輕型貨車的單級主減速器及許多雙級主減速器中?？拷X輪的支承軸承有時也采用圓柱滾子軸承，這時另一軸承必須采用能承受雙向軸向力的雙列圓錐滾子軸承。為了盡可能地增加支承剛度，且應(yīng)比齒輪節(jié)圓直徑的70％還大，另外靠近齒輪的軸徑應(yīng)不小于尺寸a。懸臂式支承結(jié)構(gòu)( a)的特點是在錐齒輪大端一側(cè)采用較長的軸頸，其上安裝兩個圓錐滾子軸承。齒輪的正確嚙合，除與齒輪的加工質(zhì)量、裝配調(diào)整及軸承、主減速器殼體的剛度有關(guān)以外，與齒輪的支承剛度密切相關(guān)。首先確定主減速器的結(jié)構(gòu)形式；其次，據(jù)所給汽車參數(shù)合理的分配主減速器主、從動齒輪模數(shù)，齒數(shù)，計算出主減速器的相關(guān)數(shù)據(jù)，并對主減速器齒輪進(jìn)行強度校核；然后選擇合適該汽車使用的差速器類型，并對行星齒輪和半軸齒輪模數(shù)，齒數(shù)進(jìn)行合理的分配并計算校核， 最后，利用Pro/E建模ANSYS軟件對主減速器的主要零件進(jìn)行分析校核，設(shè)計出符合該汽車使用的主減速器，并繪制出裝配圖和零件圖。 a. 提高汽車的技術(shù)水平，使其使用性能更好，更安全，更可靠，更經(jīng)濟，更舒適，更機動，更方便，動力性更好，污染更少。 設(shè)計的主要內(nèi)容設(shè)計出小型低速載貨汽車主減速器、差速器、等傳動裝置及橋殼等部件。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。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(yīng)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。目前，上汽集團(tuán)、東風(fēng)、一汽、北汽等各大汽車集團(tuán)也正在開展合作項目，希望早日實與世界先進(jìn)技術(shù)的接軌，爭取設(shè)計開發(fā)的新突破[3]。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，加快與國際先進(jìn)水平接軌，開發(fā)設(shè)計適應(yīng)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(jìn)水平的差距。與國外相比，我國的車用減速器開發(fā)設(shè)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。齒輪設(shè)計也初步實現(xiàn)了計算機編程的電算化。通過整合和平臺化開發(fā)，目前國內(nèi)市場形成了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。目前己開發(fā)的產(chǎn)品，如陜西漢德引進(jìn)德國公司技術(shù)的485單級減速驅(qū)動橋，一汽集團(tuán)和東風(fēng)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。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。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。同時，選擇輕型貨車減速器設(shè)計作為畢業(yè)設(shè)計題目，可以對大學(xué)四年所學(xué)的基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程進(jìn)行一次系統(tǒng)的復(fù)習(xí)，更最重要的是培養(yǎng)了我們綜合分析問題、理論聯(lián)系實際的能力，培養(yǎng)我們調(diào)查研究，正確熟練運用國家標(biāo)準(zhǔn)、手冊、圖冊等資料、工具的能力, 鍛煉自己的設(shè)計計算、數(shù)據(jù)處理、編寫技術(shù)資料、繪圖等獨立工作能力,為以后的工作打下基礎(chǔ)。在我國傳統(tǒng)的設(shè)計方式中以手工繪圖或采用AutoCAD 繪制二維平面圖，做出成品進(jìn)行試驗為主，無法滿足快速設(shè)計的需求，造成產(chǎn)品開發(fā)周期長、設(shè)計成本高。第1章 緒 論輕型貨車在汽車行業(yè)中占有較大的比重，而主減速器是輕型貨車的一個重要部件，其設(shè)計的成功與否決定著車輛的動力性、舒適性、經(jīng)濟性等多方面的設(shè)計要求。這就對主減速器設(shè)計人員提出較高的要求。利用PRO/E及ANSYS軟件對主減速器的主要零件進(jìn)行建模和分析校核，能夠大大提高設(shè)計的效率和質(zhì)量，為輕型貨車的研發(fā)縮短了寶貴的時間。 國內(nèi)外主減速器研究現(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。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。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(jìn)、易維護(hù)等特點的產(chǎn)品為首選。這些產(chǎn)品基本代表了國內(nèi)車用減速器發(fā)展的方向。設(shè)計開發(fā)上，設(shè)計軟件先后應(yīng)用于主減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)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。新一代減速器設(shè)計開發(fā)的突出特點是:不僅在產(chǎn)品性能參數(shù)上進(jìn)一步進(jìn)設(shè)計上完全遵從模塊化設(shè)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(yīng)現(xiàn)代工業(yè)不斷發(fā)展，更能應(yīng)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(shè)計上不斷地進(jìn)行二次開發(fā)和持續(xù)改進(jìn)，以滿足快速多變的市場需求。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，缺乏有國際影響力的產(chǎn)品品牌，行業(yè)整體散亂情況依然嚴(yán)重。近幾年來，國內(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?？傮w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(biāo)準(zhǔn)化、多樣化，計算機技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)廣泛應(yīng)用。在額定軸荷相同時，車橋的超載能力更強。整體剛性好，速比范圍寬。使設(shè)計出的產(chǎn)品使用方便，材料使用最少，經(jīng)濟性能最高。 b. 改善汽車的經(jīng)濟效果，調(diào)整汽車在產(chǎn)品系列中的檔次，以便改善其市場競爭地位并獲得更大的經(jīng)濟效益了解輕型商用車主減速器的基本結(jié)構(gòu)，基本形狀，工作原理和設(shè)計方法，再依據(jù)現(xiàn)有生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)車型的主減速器作為設(shè)計原型，在給定變速器輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及最高車速、最大爬坡度等條件下，獨立設(shè)計出符合要求的主減速器。 第2章 主減速器結(jié)構(gòu)方案確定 輕型貨車參數(shù)車型：東風(fēng)EQ1060F驅(qū)動形式：42裝載質(zhì)量：3噸總質(zhì)量：6噸發(fā)動機最大功率：71kw 轉(zhuǎn)速：3200轉(zhuǎn)/分發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩：245 轉(zhuǎn)速：2200轉(zhuǎn)/分輪胎型號：—16主減速器比：i0=變速器傳動比ig 低檔— ；高檔 V擋—最高車速：90 km/h 主減速器主、從動錐齒輪的支承方案主減速器中必須保證主、從動齒輪具有良好的嚙合狀況，才能使它們很好的工作。 主動錐齒輪的支承主動錐齒輪的支承形式可分為懸臂式支承和跨置式支承兩種。為了減小懸臂長度倪和增加兩支承間的距離b，以改善支承剛度，應(yīng)使兩軸承圓錐滾子的大端朝外，使作用在齒輪上離開錐頂?shù)妮S向力由靠近齒輪的軸承承受，而反向軸向力則由另一軸承承受。為了方便拆裝，應(yīng)使靠近齒輪的軸承的軸徑比另一軸承的支承軸徑大些。支承剛度除了與軸承形式、軸徑大小、支承間距離和懸臂長度有關(guān)以外，還與軸承與軸及軸承與座孔之間的配合緊度有關(guān)[4]。 (a)主動錐齒輪懸臂式 (b)主動錐齒輪跨置式 (c)從動錐齒輪 主減速器錐齒輪的支承形式跨置式支承結(jié)構(gòu)( b)的特點是在錐齒輪的兩端均有軸承支承，這樣可大大增加支承剛度，又使軸承負(fù)荷減小，齒輪嚙合條件改善，因此齒輪的承載能力高于懸臂式。但是跨置式支承必須在主減速器殼體上有支承導(dǎo)向軸承所需要的軸承座，從而使主減速器殼體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工成本提高?？缰檬街С兄械膶?dǎo)向軸承都為圓柱滾子軸承，并且內(nèi)外圈可以分離或根本不帶內(nèi)圈。在本設(shè)計中，由于載荷量超過2噸，故采用跨置式。從動錐齒輪多用圓錐滾子軸承支承。為了使從動錐齒輪背面的差速器殼體處有足夠的位置設(shè)置加強肋以增強支承穩(wěn)定性，c+d應(yīng)不小于從動錐齒輪大端分度圓直徑的70％。在具有大的主傳動比和徑向尺寸較大的從動錐齒輪的主減速器中，為了限制從動錐齒輪因受軸向力作用而產(chǎn)生偏移，在從動錐齒輪的外緣背面加設(shè)輔助支承()。主、[6]。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。 (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 主減速器齒輪傳動形式雙曲面齒輪傳動雙曲面齒輪傳動()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。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： ()式中：FF2 主、從動齒輪的圓周力,N。螺旋角是指在錐齒輪節(jié)錐表面展開圖上的齒線任意一點A的切線TT與該點和節(jié)錐頂點連線之間的夾角。通常不特殊說明，則螺旋角系指中點螺旋角。螺旋錐齒輪傳動比i0L為： ()令，則i0s=Ki0L。圓柱齒輪傳動圓柱齒輪傳動()一般采用斜齒輪，廣泛應(yīng)用于發(fā)動機橫置且前置前驅(qū)動的轎車驅(qū)動橋()和雙級主減速器貫通式驅(qū)動橋。(2)在任何轉(zhuǎn)速下使用均能工作得非常平穩(wěn)且無噪聲。(4)能傳遞大的載荷，使用壽命長。但是由于蝸輪齒圈要求用高質(zhì)量的錫青銅制作，故成本較高；另外，傳動效率較低。 發(fā)動機橫置且前置前驅(qū)動轎車驅(qū)動橋 主減速器的減速形式主減速器的減速形式可分為單級減速、雙級減速、雙速減速、單雙級貫通、單雙級減速配以輪邊減速等[9]。但是其主傳動比i0不能太大，一般i0≤7，進(jìn)一步提高i0將增大從動齒輪直徑，從而減小離地間隙，且使從動齒輪熱處理困難。