【正文】 客上下車的方便，可將輪邊減速器 6 的主動齒輪置于其從動齒輪的垂直下方；有些雙層公共汽車為了進一步降低車廂地板高度，在采用圓柱齒輪輪邊減速器的同時，將主減速器及差速器總成也移到一個驅(qū) 動車輪的旁邊。 斷開式驅(qū)動橋 斷開式驅(qū)動橋區(qū)別于非斷開式驅(qū)動橋的明顯特點在于前者沒有一個連接左右驅(qū)動車輪的剛性整體外殼或梁。另外，它又總是與獨立懸掛相匹配，故又稱為獨立懸掛驅(qū)動橋。主減速器、差速器與傳動軸及一部分驅(qū)動車輪傳動裝置的質(zhì)量均為簧上質(zhì)量。 汽車懸掛總成的類型及其彈性元件與減振裝置的工作特性是決定汽車行駛平順性的主要因素，而汽車簧下部分質(zhì)量的大小，對其平順性也有顯著的影響。但是，由于斷開式驅(qū)動橋及與其相配的獨立懸掛的結構復雜，故這種結構主要見于對行駛平順性要求較高的一部分轎車及一些越野汽車上，且后者多屬于輕型以下的越野汽車或多橋驅(qū)動的重型越野汽車。 驅(qū)動橋結構組成 在多數(shù)汽車中，驅(qū)動橋包括主減速器、差速器、驅(qū)動車輪的傳動裝置（半軸）及橋 殼等部件如圖 所示。 外廓尺寸小，保證汽車具有足夠的離地間隙，以滿足通過性的要求。 在各種載荷和轉(zhuǎn)速工況下有較高的傳動效率。 與懸架導向機構運動協(xié)調(diào)。 主減速器結構方案的確定 主減速比的計算 主減速比 0i 對主減速器的結構形式、輪廓尺寸、質(zhì)量大小影響很大。 0i 的選擇應在汽車總體設計時和傳動系統(tǒng)的總傳動比一起由整車動力計算來確定。通過優(yōu)化設計，對發(fā)動機與傳動系參數(shù)作最佳匹配的方法來選擇 0i 值，可是汽車獲得最佳的動力性和燃料經(jīng)濟性。這時 0i 值應按下式來確定 [5]： 0i =ghapr iv nrmax （ ）r —— 車輪的滾動半徑， r = m ghi —— 變速器最高檔傳動比 （為直接檔）。 主減速器的齒輪類型 按齒輪副結構型式分，主減 速器的齒輪傳動主要有螺旋錐齒輪式傳動、雙曲面齒輪式傳動、圓柱齒輪式傳動（又可分為軸線固定式齒輪傳動和軸線旋轉(zhuǎn)式齒輪傳動即行星齒輪式傳動）和蝸桿蝸輪式傳動等形式。 在現(xiàn)代貨車車驅(qū)動橋中，主減速器采用得最廣泛的是螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪。螺旋錐齒輪的重合度大，嚙合過程是由點到線，因此，螺旋錐齒輪能承受大的載 荷，而且工作平穩(wěn)，即使在高速運轉(zhuǎn)時其噪聲和振動也是很小的。和螺旋錐齒輪相比，雙曲面齒輪的優(yōu)點有： 尺寸相同時，雙曲面齒輪有更大的傳動比。 當傳動比一定，主動齒輪尺寸相同時，雙曲面從動齒輪的直徑較小，有較大的離地間隙。 雙曲面齒輪傳動有如下缺點： 長方向的縱向滑動使摩擦損失增加，降低了傳動效率。 雙曲面主動齒輪具有較大的軸向力，使其軸承負荷增大。 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。本次設計采用螺旋錐齒輪。 圖 螺旋錐齒輪傳動 主減速器的減速形式 主減速器的減速形式分為單級減速、雙級減速、單級貫通、雙級貫通、主減速及輪邊減速等。通常單極減速器用于主減速比 io≤ 的各種中小型汽車 上 10 （ a） 單級主減速器 （ b） 雙級主減速器 圖 主減速器 如圖 （ a）所示， 單級減速驅(qū)動車橋是驅(qū)動橋中結構最簡單的一種，制造工藝較簡單，成本較低，是驅(qū)動橋的基本型，在貨車車上占有重要地位。 如圖 2..2（ b）所示，與單級主減速器相比，由于雙級主減速器由兩級齒輪減速組成，使其結構復雜、質(zhì)量加大；主減速器的齒輪及軸承數(shù)量的增多和材料消耗及加工的工時增加，制造成本也顯著增加，只有在主減速比 0i 較大（ 12≤0i ）且采用單級主減速器不能滿足既定的主減速比和離地間隙等要求時才采用。 主減速器主從動錐齒輪的支承形式及安裝方法 ： ① 懸臂式 懸臂式支承結構如圖 所示，其特點是在錐齒輪大端一側采用較長的軸徑，其上安裝兩個圓錐滾子軸承。懸臂式支承結構簡單，支承剛度較差，多用 于 傳遞轉(zhuǎn) 11 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。 主減速器從動錐齒輪的支承形式及安裝方式的選擇 從動錐齒輪只有跨置式一種支撐形式 如圖 所示 ，兩端支承多采用圓錐滾子軸承，安裝時應使它們的圓錐滾子大端相向朝內(nèi)，而 小端相向朝外。主減速器從動錐齒輪采用無輻式結構并用細牙螺釘以精度較高的緊配固定在差速器殼的凸緣上 ，從動齒輪節(jié)圓直徑較大時采用螺栓和差速器殼固定在一起 [6]。 差速器結構方案的確定 根據(jù)汽車行駛運動學的要求和實際的車輪、道路以及它們之間的相互聯(lián)系表明：汽車在行駛過程中左右車輪在同一時間內(nèi)所滾過的行程往往是有差別的。另外，即使汽車作直線行駛，也會由于左右車輪在同一時間內(nèi)所滾過的路面垂向波形的不同，或由于左右車輪輪胎氣壓、輪胎負荷、胎面磨損程度的不同以及制造誤差等因素引起左右車輪外徑不同或滾動半徑不相等而要求 車輪行程不等。這不僅會是輪胎過早磨、無益地消耗功率和燃料及使驅(qū)動車輪軸超載等，還會因為不能按所要求的瞬時中心轉(zhuǎn)向而使操縱性 變壞。為了消除由于左右車輪在運動學上的不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生的這些弊病，汽車左右驅(qū)動輪間都有差速器，后者保證了汽車驅(qū)動橋兩側車輪在行程不等時具有以下不同速度旋轉(zhuǎn)的特性，從而滿足了汽車行駛運動學的要求。 差速器的結構型式有多種，大多數(shù)汽車都屬于公路運輸車輛，對于在公路上和市區(qū)行駛的汽車來說，由于路面較好，各驅(qū)動車輪 與路面的附著系數(shù)變化很小，因此幾乎都采用了結構簡單、工作平穩(wěn)、制造方便、用于公路汽車也很可靠的普通對稱式圓錐行星齒輪差速器，作為安裝在左、右驅(qū)動車輪間的所謂輪間差速器使用；對于經(jīng)常行駛在泥濘、松軟土路或無路地區(qū)的越野汽車來說，為了防止因某一側驅(qū)動車輪滑轉(zhuǎn)而陷車，則可采用防滑差速器。自鎖式差速器又有多種結構式的高摩擦式和自由輪式的以及變傳動比式的 [7]。 半軸形式的確定 驅(qū)動車輪的傳動裝置置位于汽車傳動系的末端，其功用是將轉(zhuǎn)矩由差速器半軸齒輪傳給驅(qū)動車輪。在一般非斷開式驅(qū)動橋上，驅(qū)動車輪的傳動裝置就是半軸，這時半軸將差速器半鈾齒輪與輪轂連接起來。根據(jù)半軸外端支撐形式分為半浮式， 3/4 浮式，全浮式。 具有結構簡單、質(zhì)量小、尺寸緊湊、造價低廉等優(yōu)點。 3/4 浮式半軸 的結構特點是半軸外端僅有一個軸承并裝在驅(qū)動橋殼半軸套管的端部，直接支撐著輪轂，而半軸則以其端部與輪轂想固定 ，因其側向力引起彎矩使軸承有歪斜的趨勢，這將急劇降低軸承的壽命， 所以 未得到推廣。 根據(jù)相關車型及設計要求，本設計采用全浮半軸。且橋殼與主減速器殼分作兩體，主減速器齒輪及差速器均裝在獨立的主減速殼里，構成單獨的總成，調(diào)整好后再由橋殼中部前面裝入橋殼內(nèi)，并與橋殼用螺栓固定在一起。其主要缺點是橋殼不能做成復雜而理想的斷面，壁厚一定，故難于調(diào)整應力分布。其制造工藝簡單、材料 利用率高、廢品率低生產(chǎn)率高極、及制造成本低等優(yōu)點外，還有足夠的強度和剛度，特別是其質(zhì)量小，但是比有些鑄造橋殼可靠，由于鋼板沖壓焊接整體式橋殼有一系列優(yōu)點，近年來不但應用于轎車，輕型貨車、中型載貨車上得到了廣泛的應用。 本章小結 本章首先確定了主減速比， 用以 確定其它參數(shù)?；敬_定了驅(qū)動橋四個組成部分主減速器、差速器、半軸、橋殼的結構。即 14 nKiTT TTLeje /η0m a x = = ( mN? ) () LBLBrj irGT ??= η 2 =( mN? ) () 式中： maxeT —— 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩 255 mN? ； TLi —— 由發(fā)動機到所計算的主加速器從動齒輪之間的傳動系最低檔傳動比； TLi = 0i 1i == 根據(jù)同類型車型的變速器傳動比選取 1i = Tη —— 上述傳動部分的效率，取 Tη =； 0K —— 超載系數(shù)，取 0K =； n—— 驅(qū)動橋數(shù)目 1； 2G —— 汽車滿載時驅(qū)動橋給水平地面的最大負荷， N；但后橋來說還應考慮到汽車加速時負荷增大量，可初?。? 2G = 滿G =81144N LBLBi,? —— 分別為由所計算的主減速器從動齒輪到驅(qū)動輪之間的傳動效率和減速比 ,分別取 和 1。對于公路車輛來說，使用條件較非公路用車輛穩(wěn)定，其正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩是根據(jù)所謂平均牽引力的值來確定的，即主 減 速器的平均計算轉(zhuǎn)矩為 jmT = )(η )( PHRLBLB rTa fffni rGG ++?? ?+= ( mN? ) () 式中： aG —— 汽車滿載總重 117600N； TG —— 所 牽引的掛車滿載總重 ,N, 僅用于牽引車取 TG =0； Rf —— 道路滾動阻力系數(shù)，貨車通常取 ～ ，可初取 Rf =； Hf —— 汽車正常使用時的平均爬坡能力系數(shù)。對于不同的主傳動比， 1z 和 2z 應有適宜的搭配。 齒輪端面模數(shù) ~)~( 33 ==?=jmt TKm,由 GB/T123681990，取=tm 6mm。 表 主減速器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 14 2 從動齒輪齒數(shù) 2z 29 3 模數(shù) m 6 4 齒面寬 F 1F =28mm 2F =44mm 5 工作齒高 mHhg 1= =gh 6 全齒高 mHh 2= h =6mm 7 法向壓力角 α α =20176。 9 節(jié)圓直徑 d =m z =1d 84mm 2d =174mm 10 節(jié)錐角 =1γarctan21zz 2γ =90176。 2r =63176。 2δ =63176。 2γa =66176。 2γf =58176。 螺旋錐齒輪螺旋方向 主、從動錐齒輪的螺旋方向是相反的。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。 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(qū)動汽車前進。螺旋角應足夠大以使 ≥Fm 。在一 般機械制造用的標準制中，螺旋角推薦用 35176。對于貨車弧齒錐齒輪，α一般選用 20176。在進行強度計算之前應首先了解齒輪的破壞形式及其影響因素。它們的主要特點及影響因素分述 如下： （ 1）輪齒折斷 主要分為疲勞折斷及由于彎曲強度不足而引起的過載折斷。 ① 疲勞折斷：在長時間較大的交變載荷作用下，齒輪根部經(jīng)受交變的彎曲應力。隨著載荷循環(huán)次數(shù)的增加，裂紋不斷擴大，最后導致輪齒部分地或整個地斷掉。 ② 過載折斷：由于設計不當或齒輪的材料及熱處理不符合要求，或由于偶然性的峰值載荷的沖擊，使載荷超過了齒輪彎曲強度所允許的范圍，而引起輪齒的一次性突然折斷。齒根圓角盡可能加大，根部及齒面要光潔。它主要由于表面接觸強度不足而引起的。由于接觸區(qū)產(chǎn)生很大的表面接觸應力，常常在節(jié)點附近，特別在小齒輪節(jié)圓以下的齒根區(qū)域內(nèi)開始，形成極小的齒面裂紋進而發(fā)展成淺凹坑，形成這種凹坑或麻點的現(xiàn)象就稱為點蝕。在齒輪繼續(xù)工作時，則擴大凹坑的尺寸及數(shù)目，甚至會逐漸使齒面成塊剝落，引起噪音和較大的動載荷。減小齒面壓力和提高潤滑效果是提高抗點蝕的有效方法，為此可增大節(jié)圓直徑及增大螺旋角，使齒面的曲率半徑增大，減小其接觸應力。 ：發(fā)生在滲碳等表面淬硬的齒面上，形成沿齒面寬方向分布的較點蝕 18 更深的凹坑。造成齒面剝落的主要原因是表面層強度不夠。當滲碳齒輪熱處理不當使?jié)B碳層中含碳濃度的梯度太陡時，則一部分滲碳層齒面形成的硬皮也將從齒輪心部剝落下來。它多出現(xiàn)在齒頂附近，在與節(jié)錐齒線的垂直方向產(chǎn)生撕裂或擦傷痕跡。 （ 4）齒面磨損 這是輪齒齒面間相互滑動、研磨或劃痕所造成的損壞現(xiàn)象。研磨磨損是由于齒輪傳動中的剝落顆粒、裝配中帶入的雜物，如未清除的型砂、氧化皮等以及油中不潔物所造成的不正常磨損，應予避免。 汽車驅(qū)動橋的齒輪， 承受的是交變負荷，其主要損壞形式是疲勞。在要求使用壽命為 20 萬千米或以上時，其循環(huán)次數(shù)均以超過材料的耐久疲勞次數(shù)。 主減速器螺旋錐齒輪的強度計算 在完成主減速器齒輪的幾何計算之后，應對其強度進行計算，以保證其有足夠的強度和壽命以及安全可靠性地工作。 螺旋錐齒輪的強度計算： (1)主減速器螺旋錐齒輪的強度計算 ① 單位齒長上的圓周力 FPp= () 式中： p —— 單位齒長上的圓周力， N/mm。 ② 輪齒的彎曲強度計算。 20 圖 彎曲計算用綜合系數(shù) J jeT 作用下： 從動齒輪上的應力 2σw =700MPa； jmT 作用下： 從動齒輪上的應力 39。1σw 39。 汽車主減速器齒輪的損壞形式主要時疲勞損壞，而疲勞壽命主要與日常行駛轉(zhuǎn)矩即平均計算轉(zhuǎn)矩 jmT 有關， jmje TT或 只能用來檢驗最大應力，不能作為疲勞壽命的