【正文】 個(gè)主減速器后，就能夠 使主減速器前面的傳動(dòng)部件 （ 如變速器、萬向傳動(dòng)裝置等 ） 所傳遞的扭矩 增大 ，從而可使其尺寸及質(zhì)量減小、操縱省力 [1]。 (2) 選用 主減速器 在各種轉(zhuǎn)速和載荷下具有高的傳動(dòng)效率 ，其次 與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的 運(yùn) 動(dòng) 要 協(xié)調(diào) 。 (4) 在保證 驅(qū)動(dòng)橋 足夠的強(qiáng)度、剛度 的必要要求 下，應(yīng) 保證 質(zhì)量 要 小，以改善汽車 的 平順性。 主減速器的結(jié)構(gòu) 型 式 主減速器的結(jié)構(gòu) 型 式主要是根據(jù)齒輪類型、減 速器 型 式 差別 而不同。另外，由于 受到 輪齒端面重疊的影響， 任何時(shí)候都 至少有兩對(duì)以上的輪齒同時(shí)嚙合，所以它工作平穩(wěn)、能承受較大的負(fù)荷 而且 制造也簡(jiǎn)單。 因而 必須將支承軸承預(yù)緊，提高 軸承的 支承剛度， 同時(shí) 增 加 殼體 的 剛度 ，以 保證齒輪副的正確嚙合 。這是與 螺旋 錐齒輪傳動(dòng)不同之處。 雙曲面齒輪與 螺旋 錐齒輪的尺寸相同的條件下，雙曲面齒輪傳動(dòng)可以得到更大的傳 動(dòng)比； 從另一個(gè)角度說，當(dāng)傳動(dòng)比一定、從動(dòng)齒輪尺寸相同時(shí)，雙曲面主動(dòng)齒輪比螺旋 錐齒輪的直徑更大 ，從而有較高的輪齒強(qiáng)度，較大的主動(dòng)齒輪軸和 較大的 軸承剛度；再?gòu)牡谌齻€(gè)角度看，當(dāng)傳動(dòng)比和主動(dòng)齒輪尺寸一定時(shí)，雙曲面從動(dòng)齒輪直徑比相應(yīng)的 螺旋 錐齒輪小，因而能夠 增大主減速器殼處的離地間隙。 （ 3） 圓柱齒輪傳動(dòng) (圖 c)結(jié)構(gòu)在發(fā)動(dòng)機(jī)橫置或者 前置前驅(qū)動(dòng)的乘用車驅(qū)動(dòng)橋和雙級(jí)主 減速器驅(qū)動(dòng)橋以及輪邊減速器 上 得到了廣泛的應(yīng)用，這里的 齒輪均為斜齒輪。但是 其缺點(diǎn)也是很明顯 ，蝸桿蝸輪傳動(dòng)效率較低，成本較高，要求采用價(jià)格高的材料（蝸輪齒圈要求用高質(zhì)量錫青銅）。 主減速器的減速型式 主減速器的減速 型 式 有很多種。 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 （ 1） 單級(jí)主減速器 單級(jí)主減速器 (圖 )一般由 一對(duì)圓錐齒輪、一對(duì)圓柱齒輪或 者 由蝸輪蝸桿組成，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、成本低、使用簡(jiǎn)單等 諸多 優(yōu)點(diǎn)。 單級(jí)主減速器 的諸多優(yōu)點(diǎn)使之 廣泛應(yīng)用于轎車和輕、中型貨車的驅(qū)動(dòng)橋中。但是 其 尺寸、質(zhì)量均較大，成本 也 較高。 整體式雙級(jí)主減速器有多種結(jié)構(gòu)方案：第一級(jí)為錐齒輪，第二級(jí)為圓柱齒輪；第一級(jí)為錐齒輪，第二級(jí)為行星齒輪；第一級(jí)為行星齒輪，第二級(jí)為錐齒輪；第一級(jí)為圓柱齒輪，第二級(jí)為錐齒輪。 縱向水平布置可以使 減速器 總成 的垂向輪廓尺寸減小，從而 使的 汽車的質(zhì)心高度降低 ，但 是也 使 得 縱向尺寸增加， 這種形式 用在長(zhǎng)軸距 的汽 車上可適當(dāng)減小傳動(dòng)軸長(zhǎng)度，但 是卻 不利于短軸距汽車的總 體 布置，會(huì)使 得 傳動(dòng)軸過短， 從而引起 萬向傳動(dòng)軸濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 夾角加大。這種布置可便于貫通式驅(qū)動(dòng)橋的布置。 在 具有錐齒輪和圓柱齒輪的雙級(jí)主減速器中 ，在 分配傳動(dòng)比時(shí)，圓柱齒輪 副和錐齒輪副傳動(dòng)比的比值一般 在 ～ ，而 錐齒輪副傳動(dòng)比一般 在 ～ ，這樣 能夠 減小錐齒輪嚙合時(shí)的軸向載荷和作用在從動(dòng)錐齒輪 以 及圓柱齒輪上的載荷，同時(shí) 又 可使主動(dòng)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 了 嚙合 的 平穩(wěn)性和工作 的 可靠性。 所以 它與普通變速器相配合 的時(shí)候 ， 能夠 得到雙倍于 普通 變速器的擋位。 （ 4） 貫 通式 主減速器 貫通式主減速器根據(jù) 減速 型 式 的不同 可分成單級(jí)和雙級(jí)兩種 形式 。 （ 5） 單雙級(jí)減速配輪邊減速器 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 在設(shè)計(jì) 重型汽車 、礦山自卸車、越野車和大型公共汽車的驅(qū)動(dòng)橋時(shí)，由于傳動(dòng)系統(tǒng)的 總傳動(dòng) 比 大，為了使變速器、分動(dòng)器、傳動(dòng)軸等總成所受載荷盡量 的減 小，往往要 將驅(qū)動(dòng)橋的 減 速比分配得較大。另外， 由于 半軸、差速器及主減速 器從動(dòng)齒輪等零件 所 承受的 載荷大為減小，使它們的尺寸可以 盡量 減小。 結(jié)構(gòu)方案的確定 根據(jù) 以上 各種 型 式不同的特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)選用單級(jí) 螺旋錐 齒輪傳動(dòng) 。齒輪的正確 良好 嚙合，除 了 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，還與齒輪的支承剛度 存在 密切 的 相關(guān)。 圖 3 .4 主減速器錐齒輪的 幾種 支撐形式 a) 主動(dòng)錐齒輪懸臂式 b) 主動(dòng)錐齒輪跨置式 c) 從動(dòng)錐齒輪 懸臂式支承結(jié)構(gòu) (圖 a)的特點(diǎn)是在錐齒輪大端一側(cè)采用較長(zhǎng)的軸頸， 在軸頸上 安裝兩個(gè)圓錐滾子軸承。為了 使 支承剛度 盡可能地增加，支承距離 b應(yīng)大于 a，且應(yīng) 大于 齒輪節(jié)圓直徑的 70%，另外靠近齒輪的軸徑應(yīng)不小于尺寸 a?？拷X輪的支承軸承有時(shí)也 可以 采用圓柱滾子軸承，這 樣的話 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[1]。此外，由于齒輪大端一側(cè)軸頸上的兩個(gè)相對(duì)安裝的圓錐滾子軸承之間 距離很小， 就能夠 縮短主動(dòng)齒輪軸的長(zhǎng)度，使 的 布置更緊湊，并 且能夠 減小傳動(dòng)軸夾角， 這些都 有利于整車布置。 由于 它僅 僅需要 承受徑向力，尺寸 也能夠 根據(jù)布置位置而定，是 不容易 損壞的一個(gè)軸承。 從動(dòng)錐齒輪的支承 [2] 從動(dòng)錐齒輪的支承 (圖 c)，其支承剛度與軸承的 型 式、支承間的距離及軸承之間的分布比例有關(guān)。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 的大小 。為了使載荷能 夠 盡量 平 均 的 分配在兩軸承上，應(yīng) 當(dāng) 盡量使尺寸 c等于或大于尺寸 d。輔 助支承與從動(dòng)錐齒輪背面之間 存在的 間隙，應(yīng) 當(dāng)能夠 保證偏移量達(dá)到允許極限時(shí)能制止從動(dòng)錐齒輪繼續(xù) 發(fā)生 變形。 圖 從動(dòng)齒輪輔助支撐 圖 主、從動(dòng)錐齒輪的許用偏移量 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算 主減速器比的確定 主減速比的大小，對(duì)主減速器的結(jié)構(gòu)型式、輪廓尺寸及質(zhì)量大小 都有很大的影響 。驅(qū)動(dòng)橋的 主減速比 i0是主減速器設(shè)計(jì)的依據(jù)，是設(shè)計(jì)主減速器時(shí)的原始參數(shù)。這時(shí)值 i0應(yīng)按下式來確定： )(190 m a x0 mmiv nri gha pr ?????? （ ） 式中： r —— 車輪的滾動(dòng)半徑 ： r =； pn —— 最大功率時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 ： pn =2900r/min； maxav —— 汽車的最高車速 ： maxav =90km/h； ghi —— 變速器量高檔傳動(dòng)比 ,通常為 1； 按照 （ ） 求得的 i0值應(yīng)與同類汽車的主減速 比相比較，并考慮到主從動(dòng)主減速 齒輪可能有的齒數(shù)，對(duì) i0值予以校正并最后確定下來。 由得出的 i0值確定 本 設(shè)計(jì)選用單級(jí)主減速器。m ) () 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 式中 ： maxeT —— 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩： maxeT =390Nm ) （ ） 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 式中： G —— 汽車總質(zhì)量： G =7100kg ； ff —— 道路滾動(dòng)阻力系數(shù)： ff =； hf —— 公路坡度 系數(shù)： hf =； jf —— 汽車性能系數(shù)： pf =0； 在強(qiáng)度校核時(shí)取 cT =min[ ceT , csT ],即 cT =ceT = 主減速器齒輪基本參數(shù)的 選擇 （ 1） 主動(dòng)錐齒輪齒數(shù) z1，從動(dòng)齒輪齒數(shù) z2 選擇主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)考慮如下因素：為了磨合均勻 ,z z2之間應(yīng)避免有公約數(shù) ； 為了得到理想的齒面重合度和高的輪齒彎曲強(qiáng)度，主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)和應(yīng)不小于 40； 為了嚙合平穩(wěn)、噪聲小和具有高的疲勞強(qiáng)度，對(duì)于貨車， z1一般不少于 6；當(dāng)主傳動(dòng)比 i0較大時(shí)，盡量使 z1取得小些，以便得到滿意的離地間隙 ； 對(duì)于不同的主傳動(dòng)比， z1和 z2應(yīng)有適宜的搭配 。 （ 2） 從動(dòng)齒輪大端分度圓直徑 D2,端面模數(shù) m 對(duì)于單級(jí)主減速器， D2對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼尺寸有影響， D2大將影響橋殼的離地間隙； D2小則影響跨置式主動(dòng)齒輪的前支承座的安裝空間和差速器的安裝。m ； 2D —— 從動(dòng)齒輪大端分度圓直徑 ； m = ??ZD(mm) () 校核模數(shù)： )( 6 5 8 33 mmTkm cm ???? 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 () 式中 : km為模數(shù)系數(shù)，為 ～ ，本次取 ； 計(jì) 算 得 m=＞ ,所以合格 . （ 3） 主、從動(dòng)錐齒輪齒面寬度 b b2 錐齒輪齒面 設(shè)計(jì) 過寬并不能 使 齒輪的強(qiáng)度和壽命 增大 ，反而會(huì) 引起 因錐齒輪輪齒小端齒溝變窄 導(dǎo)致 的切削刀頭頂面寬 度 過窄及刀尖圓角過小。此外，在安裝時(shí) 存在 位置偏差或由于制造、熱處理變形等原因，使齒輪工作時(shí)載荷 都 集中于輪齒小端，會(huì)引起輪齒小端過早 的 損壞和 產(chǎn)生 疲 勞損傷。但是 如果 齒面過窄，輪齒表面的耐磨性 又 會(huì)降低。對(duì)于螺旋錐齒輪， b1一般比 b2 大 10%。 中點(diǎn)螺旋角 β 越大，則 齒面重合度 也越大，同時(shí)嚙合的齒數(shù)越多，傳動(dòng)就越平穩(wěn)，噪聲也 越低，而且輪齒的強(qiáng)度越高。 ～40176。貨車 一般 選用較小 值以防止軸向力過大，通常取 35176。螺旋方向 為 ：主動(dòng)左旋，從動(dòng)右旋。但是 對(duì)于小尺寸的齒輪，壓力角 過 大易使齒頂變尖及刀尖寬度過小，并使齒輪端面重合度下降。30 ′ 。 節(jié)圓直徑 d =mz ?1d mm 2d = mm 節(jié)錐角 ?1? arctan 21zz 2? =90176。 2? =176。 面錐角 211 fa ??? ?? 122 fa ??? ?? 1a? =176。 根錐角 1f?= 11 f??? 2f? = 22 f?? ? 1f? =176。 齒頂圓直徑 1111 co s2 ?aa hdd ?? 2ad = 222 cos2 ?ahd ? 1ad = 2ad = 節(jié)錐頂點(diǎn) 至 齒輪外緣距離 1121 sin2 ?ak hdA ?? 212 dAk ? 22sin?ah? 1kA = 2kA = 理論弧齒厚 21 sts ?? mSs k?2 1s = 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 2s = 主減速器 錐齒輪的 強(qiáng)度 計(jì)算 （ 1） 單位齒長(zhǎng)上圓周力 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算： P= 3321m a x ??? ????????bnD ikiTk fged ? =( Nm ； gi —— 變速器傳動(dòng)比： gi =； 1D —— 主動(dòng)錐齒輪分度圓直徑： 1D =m1z =； 2b —— 從動(dòng)齒輪齒面寬： 2b =； 上式 計(jì)算 得： P= （ 2） 齒輪的彎曲強(qiáng)度計(jì)算 從動(dòng)錐齒輪輪齒的齒根彎曲應(yīng)力為： w? = 3320 176 5802102 ????? ??????wvmsc Jm bDk kkkT ? (Mpa) （ ） 式中： mk —— 齒面載荷分布系數(shù)： mk =1； 0k —— 過載系數(shù)：一般取 1； sk —— 尺寸系數(shù)： sk =； 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 vk —— 質(zhì)量系數(shù)： vk =1； b —— 齒輪齒面寬度： b =2b =； 2D —— 從動(dòng)錐齒輪分度圓直徑： 2D =； wJ —— 綜合系數(shù)： wJ =； 計(jì)算 得 ： w? =＜ [ w? ]=700Mpa， 所以，齒輪彎曲強(qiáng)度合格。 zT —— 主動(dòng)齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩： zT ； 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算 zT = 主、從動(dòng)齒輪的齒面接觸應(yīng)力是相同的 ， 經(jīng)過上式校核，齒輪的接觸強(qiáng)度合格 。該法向力 可以 分解為沿齒輪切向方向的圓周力、沿齒輪軸線方向的軸向力及垂直于齒輪軸線的徑向力。汽車在行駛過程中，變速器擋位 需要不停的 改變，且發(fā)動(dòng)機(jī)也不全處于最大轉(zhuǎn)矩狀態(tài)， 因而 主減速器齒輪的工作轉(zhuǎn)矩處于經(jīng)常 的 變化 之 中。 313333332223111m a x1001001001001001?????????????????? ????????????????????????????? TRgRiRTgiTgiTgied fiffiffiffifTT ? 333 )(5)(2)([100 1{390 ?????????? 3)(15 ??? + 313 ]})( ?? ? (Nm ； 1if ， 2if … iRf —— 變速器 在各擋的使用率 ； 依次為 %， 2%， 5%， 15%， %； 1gi ， 2gi