3204 某載重汽車單級(jí)后驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3204 某載重汽車單級(jí)后驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),載重汽車,單級(jí)后,驅(qū)動(dòng),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) I某載重汽車單級(jí)后驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)摘 要載重汽車驅(qū)動(dòng)橋是汽車的各種總成中涵蓋機(jī)械零件、部件、分總成等的品種最多的大總成，驅(qū)動(dòng)橋在傳動(dòng)系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。本次設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)給定的汽車相關(guān)參數(shù)，確定驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)方案，分別計(jì)算出主減速器,差速器,驅(qū)動(dòng)半軸和驅(qū)動(dòng)橋殼的主要參數(shù)并確定其結(jié)構(gòu)尺寸，并進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算得出來(lái)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，用 AUTOCAD 軟件繪出驅(qū)動(dòng)橋二維 CAD 圖；再用 CATIA 軟件繪制驅(qū)動(dòng)橋各零件三維圖，利用各零件圖進(jìn)行分總成差速器裝配和驅(qū)動(dòng)橋總裝配，使得設(shè)計(jì)結(jié)果更加直觀，明確。然后運(yùn)用 CATIA 有限元分析模塊對(duì)橋殼進(jìn)行受力分析，再對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，使得設(shè)計(jì)的橋殼更加安全可靠。關(guān)鍵詞 驅(qū)動(dòng)橋；差速器；CATIAIIAbstractTruck drive axle is large assembly of mechanical parts, components, sub-assembly and so on that assembly in the car. driving axle plays an important role in the drive system.By the use of given parameters to determine the structure of the program drive axle, and to calculate the parameters of the final drive， differential, drive axle and drive axle housing .And then to identify the main parameters of the structure size, and strength calculation. Drawing AUTOCAD by the data that have been calculated. Use CATIA software, the drive axle parts drawing three-dimensional maps. Moreover, assemble the differential and drive axle, thus making the design more intuitive and more clear. And then use finite element analysis module for stress analysis on the axle housing, and to evaluate the results of the analysis, making the design of the bridge safer and more secure shell.Key words： drive axle；differential ； CATIAIII目 錄引言 ......................................................................11 總體結(jié)構(gòu)方案擬定 .......................................................21.1 設(shè)計(jì)參數(shù) ...........................................................21.2 驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)要求 ...................................................21.3 驅(qū)動(dòng)橋的分類 .......................................................31.3.1 非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋 ..................................................31.3.2 斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋 ....................................................41.4 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)方案的確定 ...............................................52 主減速器設(shè)計(jì) ...........................................................62.1 主減速器結(jié)構(gòu)的選擇 .................................................62.1.1 按齒輪類型分 ....................................................62.1.2 按減速器形式的不同 ...............................................92.1.3 結(jié)構(gòu)方案的確定 .................................................122.2 主減速器主、從動(dòng)錐齒輪的支承方案 ..................................122.2.1 主動(dòng)錐齒輪的支承 ...............................................132.2.2 從動(dòng)錐齒輪的支承 ...............................................142.3 主減速器計(jì)算載荷的確定 ............................................142.3.1 主減速器齒輪的設(shè)計(jì)載荷的確定 ...................................142.3.2 主減速器齒輪基本參數(shù)的選擇 .....................................162.3.3 主減速器錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算 .........................................202.3.4 主減速器軸承的載荷計(jì)算 .........................................212.3.5 主減速器齒輪材料的選擇與熱處理 .................................252.4 主動(dòng)錐齒輪軸花鍵強(qiáng)度 ..............................................262.4.1 主動(dòng)錐齒輪軸材料屬性 ............................................262.4.2 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初選軸徑 ..............................................262.4.3 主動(dòng)錐齒輪花鍵強(qiáng)度計(jì)算 .........................................263 差速器設(shè)計(jì) ............................................................283.1 差速器概述 ........................................................283.2 對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 ..............................29IV3.3 對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ................................303.3.1 行星齒輪數(shù)目的選擇 .............................................303.3.2 行星齒輪球面半徑 球R的確定 .....................................303.3.3 行星齒輪與半軸 齒輪齒數(shù)的選擇 ....................................303.3.4 差速器圓錐齒輪模數(shù)及半軸齒輪節(jié)圓直徑的初步確定 .................313.3.5 壓力角 ?.......................................................313.3.6 行星齒輪的軸孔長(zhǎng)度和孔徑 .......................................313.4 差速 器殼體材料及形式的選擇 ..........................................334 半軸及驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì) ....................................................344.1 半軸設(shè)計(jì) ..........................................................344.1.1 半軸的結(jié)構(gòu)型式 .................................................344.1.2 半軸的尺寸設(shè)計(jì)及校核 ...........................................354.1.3 半軸花鍵的選擇和強(qiáng)度計(jì)算 .......................................354.1.4 半軸材料的選擇 .................................................364.2 驅(qū)動(dòng)橋殼的設(shè)計(jì) ....................................................364.2.1 驅(qū)動(dòng)橋殼結(jié)構(gòu)方案分析 ...........................................364.2.3 橋殼的受力分析與強(qiáng)度計(jì)算 .......................................385 驅(qū)動(dòng)橋三維實(shí)體建模 ....................................................415.1 差速器建模 ........................................................415.1.1 行星齒輪建模 ....................................................415.1.2 半軸齒輪建模 ...................................................445.1.3 差速器裝配 .....................................................455.2 主減速器建模 ......................................................475.2.1 主減速器主動(dòng)錐齒輪建模 .........................................475.2.2 主減速器從動(dòng)齒輪建模 ...........................................505.2.3 主減速器其它零件的建模 .........................................505.3 驅(qū)動(dòng)橋總裝配 ......................................................516 基于 CATIA 驅(qū)動(dòng)橋殼的受力分析 ..........................................526.1 橋殼受力分析模型的建立 ............................................526.2 橋殼結(jié)構(gòu)受力分析 ..................................................536.3.1 受力分析方案 ...................................................536.3.2 結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析 .................................................53結(jié)論 .....................................................................56致謝 .....................................................................57參考文獻(xiàn) .................................................................58V附錄 A....................................................................59附錄 B....................................................................741引言本次課題為載重汽車單級(jí)后驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。對(duì)于載重汽車而言，最為重要的是驅(qū)動(dòng)橋，它的性能的好壞直接影響整車性能。當(dāng)采用大功率發(fā)動(dòng)機(jī)輸出大的轉(zhuǎn)矩以滿足目前載重汽車的快速、重載的高效率、高效益的需要時(shí)，必須要搭配一個(gè)高效、可靠的驅(qū)動(dòng)橋。所以采用傳動(dòng)效率高的單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋已成為未來(lái)重載汽車的發(fā)展方向。 汽車的驅(qū)動(dòng)橋位于傳動(dòng)系的末端，其基本功用是增大由變速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)矩分配給左、右驅(qū)動(dòng)輪，并使左、右驅(qū)動(dòng)車輪具有汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)所要求的差速功能；同時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋還要求承受作用于路面和車架或承載車身之間的鉛垂力、縱向力和橫向力及其轉(zhuǎn)矩。驅(qū)動(dòng)橋一般由主減速器，差速器，車輪傳動(dòng)裝置和橋殼等組成。對(duì)于載重汽車，要傳遞的轉(zhuǎn)矩較乘用車和客車，以及輕型商用車都要大得多，以便能夠以較低的成本運(yùn)輸較多的貨物，所以選擇功率較大的發(fā)動(dòng)機(jī)，這就對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)有較高的要求，而驅(qū)動(dòng)橋在傳動(dòng)系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。在發(fā)動(dòng)機(jī)相同的情況下，采用性能優(yōu)良且與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配性比較高的驅(qū)動(dòng)橋便成了有效節(jié)油的措施之一。所以設(shè)計(jì)新型的驅(qū)動(dòng)橋成為新的課題。計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，應(yīng)用于工業(yè)的各大領(lǐng)域。在汽車設(shè)計(jì)中，三維軟件CATIA 的應(yīng)用不僅縮短了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，減少了繁瑣的數(shù)據(jù)管理以及數(shù)據(jù)交換引發(fā)的錯(cuò)誤，而且提高了企業(yè)生產(chǎn)率，加快了產(chǎn)品創(chuàng)新。在建造物理樣機(jī)之前建立電子樣機(jī)并進(jìn)行測(cè)試能節(jié)省大量的開(kāi)發(fā)成本和開(kāi)發(fā)時(shí)間。汽車工業(yè)正在向電子模型裝配的方向發(fā)展。CATIA 給汽車設(shè)計(jì)帶來(lái)的技術(shù)創(chuàng)新和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。CATIA 為汽車設(shè)計(jì)師和工程師提供了豐富的功能，包括 3D 實(shí)體造型、曲面造型和線架造型。系統(tǒng)提供的創(chuàng)新技術(shù)可以自動(dòng)進(jìn)行 3D 設(shè)計(jì)的參數(shù)化。系統(tǒng)還具有靈活的混合建模、虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、以流程驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)和在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行有限元分析等能力。本次課題，在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算得出來(lái)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，繪出二維 CAD 圖，再繪出驅(qū)動(dòng)橋 CATIA 三維圖，使得設(shè)計(jì)更為直觀。21 總體結(jié)構(gòu)方案擬定1.1 設(shè)計(jì)參數(shù)(1) 后輪距： 1740mm；(2) 雙后胎規(guī)格： 9.0－2.0；(3) 發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩： 372N.m／1200～1400 r／min；(4) 后軸荷： 7000kg；(5) 變速器一擋傳動(dòng)比： ig1=7.64；(6) 主傳動(dòng)比： i0＝6.143；(7) 后懸架板簧托板中心距：1160mm。1.2 驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)要求驅(qū)動(dòng)橋處于動(dòng)力傳動(dòng)系的末端，其基本功能是增大有傳動(dòng)軸或變速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩，并將動(dòng)力合理的分配給左、右驅(qū)動(dòng)輪，另外還承受作用于路面和車架或車身之間的垂直力、縱向力和橫向力。驅(qū)動(dòng)橋一般由轉(zhuǎn)減速器、差速器、車輪傳動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)橋殼等組成。驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)滿足如下的基本要求：(1) 選擇的主減速比應(yīng)能保證汽車具有最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。(2) 外型尺寸要小，保證有必要的離地間隙。(3) 齒輪及其它傳動(dòng)件工作平穩(wěn)，噪聲小。(4) 在各種轉(zhuǎn)速和載荷下具有高的傳動(dòng)效率。(5) 在保證足夠的強(qiáng)度、剛度條件下，應(yīng)力求質(zhì)量小，尤其是彈簧下質(zhì)量應(yīng)盡力小，以改善汽車平順性。(6) 與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)，對(duì)于轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋，還應(yīng)與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)相協(xié)調(diào)。(7) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工工藝性好，制造容易，拆裝、調(diào)整方便。31.3 驅(qū)動(dòng)橋的分類驅(qū)動(dòng)橋分為非斷開(kāi)式與斷開(kāi)式兩大類。1.3.1 非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋也稱為整體式驅(qū)動(dòng)橋，其半軸套管與主減速器殼均與軸殼剛性的相連一個(gè)整體梁，因而兩側(cè)的半軸和驅(qū)動(dòng)輪相關(guān)的擺動(dòng)，通過(guò)彈性元件與車架相連。它由驅(qū)動(dòng)橋殼、主減速器、差速器和半軸組成。普通非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、工作可靠，廣泛用在各種載貨汽車、客車和公共汽車上，在多數(shù)的越野汽車和部分轎車上也采用這種結(jié)構(gòu)。他們的具體結(jié)構(gòu)、特別是橋殼結(jié)構(gòu)雖然各不相同，但是有一個(gè)共同特點(diǎn)，即橋殼是一根支承在左右驅(qū)動(dòng)車輪上的剛性空心梁，齒輪及半軸等傳動(dòng)部件安裝在其中。這時(shí)整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋、驅(qū)動(dòng)車輪及部分傳動(dòng)軸均屬于簧下質(zhì)量，汽車簧下質(zhì)量較大，這是它的一個(gè)缺點(diǎn)。驅(qū)動(dòng)橋的輪廓尺寸主要取決于主減速器的型式。在汽車輪胎尺寸和驅(qū)動(dòng)橋下的最小離地間隙已經(jīng)確定的情況下，也就限定了主減速器從動(dòng)齒輪直徑的尺寸。在給定速比的條件下，如果單級(jí)主減速器不能滿足離地間隙要求，可該用雙級(jí)結(jié)構(gòu)。在雙級(jí)主減速器中，通常把兩級(jí)減速器齒輪放在一個(gè)主減速器殼體內(nèi)，也可以將第二級(jí)減速齒輪作為輪邊減速器。對(duì)于輪邊減速器：越野汽車為了提高離地間隙，可以將一對(duì)圓柱齒輪構(gòu)成的輪邊減速器的主動(dòng)齒輪置于其從動(dòng)齒輪的垂直上方；公共汽車為了降低汽車的質(zhì)心高度和車廂地板高度，以提高穩(wěn)定性和乘客上下車的方便，可將輪邊減速器的主動(dòng)齒輪置于其從動(dòng)齒輪的垂直下方；有些雙層公共汽車為了進(jìn)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(shí)，將主減速器及差速器總成也移到一個(gè)驅(qū)動(dòng)車輪的旁邊。在少數(shù)具有高速發(fā)動(dòng)機(jī)的大型公共汽車、多橋驅(qū)動(dòng)汽車和超重型載貨汽車上，有時(shí)采用蝸輪式主減速器，它不僅具有在質(zhì)量小、尺寸緊湊的情況下可以得到大的傳動(dòng)比以及工作平滑無(wú)聲的優(yōu)點(diǎn)，而且對(duì)汽車的總體布置很方便。4圖 1.1 非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋1.3.2 斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋驅(qū)動(dòng)橋采用獨(dú)立懸架，即主減速器殼固定在車架上，兩側(cè)的半軸和驅(qū)動(dòng)輪能在橫向平面相對(duì)與車體有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的則稱為斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋。斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋區(qū)別于非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋的明顯特點(diǎn)在于前者沒(méi)有一個(gè)連接左右驅(qū)動(dòng)車輪的剛性整體外殼或梁。斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋的橋殼是分段的，并且彼此之間可以做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以這種橋稱為斷開(kāi)式的。另外，它又總是與獨(dú)立懸掛相匹配，故又稱為獨(dú)立懸掛驅(qū)動(dòng)橋。這種橋的中段，主減速器及差速器等是懸置在車架橫粱或車廂底板上，或與脊梁式車架相聯(lián)。主減速器、差速器與傳動(dòng)軸及一部分驅(qū)動(dòng)車輪傳動(dòng)裝置的質(zhì)量均為簧上質(zhì)量。兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)車輪由于采用獨(dú)立懸掛則可以彼此致立地相對(duì)于車架或車廂作上下擺動(dòng)，相應(yīng)地就要求驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置及其外殼或套管作相應(yīng)擺動(dòng)。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(duì)其平順性也有顯著的影響。斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋的簧下質(zhì)量較小，又與獨(dú)立懸掛相配合，致使驅(qū)動(dòng)車輪與地面的接觸情況及對(duì)各種地形的適應(yīng)性比較好，由此可大大地減小汽車在不平路面上行駛時(shí)的振動(dòng)和車廂傾斜，提高汽車的行駛平順性和平均行駛速度，減小車輪和車橋上的動(dòng)載荷及零件的損壞，5提高其可靠性及使用壽命。但是，由于斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋及與其相配的獨(dú)立懸掛的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故這種結(jié)構(gòu)主要見(jiàn)于對(duì)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(dòng)的重型越野汽車。圖 1.2 斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋1.4 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)方案的確定作為載重汽車，首先應(yīng)該考慮的是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、工作可靠。普通非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋就符合這個(gè)要求，這種橋廣泛用在各種載貨汽車、客車和公共汽車上。根據(jù)本次設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和前人的經(jīng)驗(yàn)，最后本課題選用非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋。其結(jié)構(gòu)如圖 2.3 所示：1－半軸 2－圓錐滾子軸承 3－支承螺栓 4－主減速器從動(dòng)錐齒輪 5－油封 6－主減速器主動(dòng)錐齒輪 7－彈簧座 8－墊圈 9－輪轂 10－調(diào)整螺母 圖 1.3 非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋62 主減速器設(shè)計(jì)主減速器是汽車傳動(dòng)系中減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩的主要部件，它是依靠齒數(shù)少的錐齒輪帶動(dòng)齒數(shù)多的錐齒輪。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置的汽車，其主減速器還利用錐齒輪傳動(dòng)以改變動(dòng)力方向。由于汽車在各種道路上行使時(shí)，其驅(qū)動(dòng)輪上要求必須具有一定的驅(qū)動(dòng)力矩和轉(zhuǎn)速，在動(dòng)力向左右驅(qū)動(dòng)輪分流的差速器之前設(shè)置一個(gè)主減速器后，便可使主減速器前面的傳動(dòng)部件如變速器、萬(wàn)向傳動(dòng)裝置等所傳遞的扭矩減小，從而可使其尺寸及質(zhì)量減小、操縱省力。驅(qū)動(dòng)橋中主減速器、差速器設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下基本要求：(1) 所選擇的主減速比應(yīng)能保證汽車既有最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。(2) 外型尺寸要小，保證有必要的離地間隙；齒輪其它傳動(dòng)件工作平穩(wěn)，噪音小。(3) 在各種轉(zhuǎn)速和載荷下具有高的傳動(dòng)效率；與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與動(dòng)協(xié)調(diào)。(4) 在保證足夠的強(qiáng)度、剛度條件下，應(yīng)力求質(zhì)量小，以改善汽車平順性。(5) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工工藝性好，制造容易，拆裝、調(diào)整方便。2.1 主減速器結(jié)構(gòu)的選擇主 減 速 器 的 結(jié) 構(gòu) 形 式 主 要 是 根 據(jù) 齒 輪 類 型 、 減 速 器 形 式 不 同 而 不 同 。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。2.1.1 按齒輪類型分1、 螺 旋 錐 齒 輪 傳 動(dòng)螺 旋 錐 齒 輪 傳 動(dòng) (圖 3.1a)的 主 、 從 動(dòng) 齒 輪 軸 線 垂 直 相 交 于 一 點(diǎn) ， 齒 輪 并 不 同 時(shí)在 全 長(zhǎng) 上 嚙 合 ， 而 是 逐 漸 從 一 端 連 續(xù) 平 穩(wěn) 地 轉(zhuǎn) 向 另 一 端 。 另 外 ， 由 于 輪 齒 端 面 重 疊的 影 響 ， 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 、制 造 也 簡(jiǎn) 單 。 但 是 在 工 作 中 噪 聲 大 ， 對(duì) 嚙 合 精 度 很 敏 感 ， 齒 輪 副 錐 頂 稍 有 不 吻 合 便會(huì) 使 工 作 條 件 急 劇 變 壞 ， 并 伴 隨 磨 損 增 大 和 噪 聲 增 大 。 為 保 證 齒 輪 副 的 正 確 嚙 合 ，必 須 將 支 承 軸 承 預(yù) 緊 ， 提 高 支 承 剛 度 ， 增 大 殼 體 剛 度 。7a)螺 線 錐 齒 輪 傳 動(dòng) b) 雙 曲 面 齒 輪 傳 動(dòng) c)圓 柱 齒 輪 傳 動(dòng) d)蝸 桿 傳 動(dòng)圖 2.1 主 減 速 器 齒 輪 傳 動(dòng) 形 式2、 雙 曲 面 齒 輪 傳 動(dòng)雙 曲 面 齒 輪 傳 動(dòng) (圖 2.1b)的 主 、 從 動(dòng) 齒 輪 的 軸 線 相 互 垂 直 而 不 相 交 ， 主 動(dòng) 齒輪 軸 線 相 對(duì) 從 動(dòng) 齒 輪 軸 線 在 空 間 偏 移 一 距 離 E， 此 距 離 稱 為 偏 移 距 。 由 于 偏 移 距正 的 存 在 ， 使 主 動(dòng) 齒 輪 螺 旋 角 大 于 從 動(dòng) 齒 輪 螺 旋 角 。 根 據(jù) 嚙 合 面 上 法 向 力 相1?2?等 ， 可 求 出 主 、 從 動(dòng) 齒 輪 圓 周 力 之 比（ 2.1）2121cos?F式 中 、 ——分 別 為 主 、 從 動(dòng) 齒 輪 的 圓 周 力 ；F12、 ——分 別 為 主 、 從 動(dòng) 齒 輪 的 螺 旋 角 。?螺 旋 角 是 指 在 錐 齒 輪 節(jié) 錐 表 面 展 開(kāi) 圖 上 的 齒 線 任 意 一 點(diǎn) A 的 切 線 TT 與 該 點(diǎn)和 節(jié) 錐 頂 點(diǎn) 連 線 之 間 的 夾 角 。 在 齒 面 寬 中 點(diǎn) 處 的 螺 旋 角 稱 為 中 點(diǎn) 螺 旋 角 。 通 常 不 特殊 說(shuō) 明 ， 則 螺 旋 角 系 指 中 點(diǎn) 螺 旋 角 。 雙 曲 面 齒 輪 傳 動(dòng) 比 為 ：（ 2.2）?12120cosrFis?式 中 ——為 雙 曲 面 齒 輪 傳 動(dòng) 比 ；is0、 ——分 別 為 主 、 從 動(dòng) 齒 輪 平 均 分 度 圓 半 徑 。r12螺 旋 錐 齒 輪 傳 動(dòng) 比 為 ：8（ 2.3）120irL?令 ， 則 。 由 于 ， 所 以 系 數(shù) K>1， 一 般 為12cos/??KsKi21??1． 25～ 1． 50。 這 說(shuō) 明 ：(1) 當(dāng) 雙 曲 面 齒 輪 與 螺 旋 錐 齒 輪 尺 寸 相 同 時(shí) ， 雙 曲 面 齒 輪 傳 動(dòng) 有 更 大 的 傳 動(dòng) 比 。(2) 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 相 應(yīng) 的 螺 旋 錐 齒輪 有 較 大 的 直 徑 ， 較 高 的 輪 齒 強(qiáng) 度 以 及 較 大 的 主 動(dòng) 齒 輪 軸 和 軸 承 剛 度 。(3) 當(dāng) 傳 動(dòng) 比 一 定 ， 主 動(dòng) 齒 輪 尺 寸 相 同 時(shí) ， 雙 曲 面 從 動(dòng) 齒 輪 直 徑 比 相 應(yīng) 的 螺 旋 錐齒 輪 為 小 ， 因 而 有 較 大 的 離 地 間 隙 。另 外 ， 雙 曲 面 齒 輪 傳 動(dòng) 比 螺 旋 錐 齒 輪 傳 動(dòng) 還 具 有 如 下 優(yōu) 點(diǎn) ：(1) 在 工 作 過(guò) 程 中 ， 雙 曲 面 齒 輪 副 不 僅 存 在 沿 齒 高 方 向 的 側(cè) 向 滑 動(dòng) ， 而 且 還 有沿 齒 長(zhǎng) 方 向 的 縱 向 滑 動(dòng) 。 縱 向 滑 動(dòng) 可 改 善 齒 輪 的 磨 合 過(guò) 程 ， 使 其 具 有 更 高 的 運(yùn) 轉(zhuǎn) 平穩(wěn) 性 。(2) 由 于 存 在 偏 移 距 ， 雙 曲 面 齒 輪 副 使 其 主 動(dòng) 齒 輪 的 大 于 從 動(dòng) 齒 輪 的 ，1?2?這 樣 同 時(shí) 嚙 合 的 齒 數(shù) 較 多 ， 重 合 度 較 大 ， 不 僅 提 高 了 傳 動(dòng) 平 穩(wěn) 性 ， 而 且 使 齒 輪 的 彎曲 強(qiáng) 度 提 高 約 30％ 。(3) 雙 曲 面 齒 輪 傳 動(dòng) 的 主 動(dòng) 齒 輪 直 徑 及 螺 旋 角 都 較 大 ， 所 以 相 嚙 合 輪 齒 的 當(dāng) 量曲 率 半 徑 較 相 應(yīng) 的 螺 旋 錐 齒 輪 為 大 ， 其 結(jié) 果 使 齒 面 的 接 觸 強(qiáng) 度 提 高 。(4) 雙 曲 綿 主 動(dòng) 齒 輪 的 變 大 ， 則 不 產(chǎn) 生 根 切 的 最 小 齒 數(shù) 可 減 少 ， 故 可 選 用 較 少的 齒 數(shù) ， 有 利 于 增 加 傳 動(dòng) 比 。由 于 雙 曲 面 齒 輪 具 有 一 系 列 的 優(yōu) 點(diǎn) ， 因 而 它 比 螺 旋 錐 齒 輪 應(yīng) 用 更 廣 泛 。一 般 情 況 下 ， 當(dāng) 要 求 傳 動(dòng) 比 大 于 4.5 而 輪 廓 尺 寸 又 有 限 時(shí) ， 采 用 雙 曲 面 齒 輪傳 動(dòng) 更 合 理 。 這 是 因 為 如 果 保 持 主 動(dòng) 齒 輪 軸 徑 不 變 ， 則 雙 曲 面 從 動(dòng) 齒 輪 直 徑 比 螺 旋錐 齒 輪 小 。 當(dāng) 傳 動(dòng) 比 小 于 2 時(shí) ， 雙 曲 面 主 動(dòng) 齒 輪 相 對(duì) 螺 旋 錐 齒 輪 主 動(dòng) 齒 輪 顯 得 過(guò)大 ， 占 據(jù) 了 過(guò) 多 空 間 ， 這 時(shí) 可 選用螺旋錐齒輪傳動(dòng)，因?yàn)楹笳呔哂休^大的差速器可利用空間。對(duì)于中等傳動(dòng)比，兩種齒輪傳動(dòng)均可采用。3、 圓 柱 齒 輪 傳 動(dòng)圓 柱 齒 輪 傳 動(dòng) (圖 2.3c)一 般 采 用 斜 齒 輪 ， 廣 泛 應(yīng) 用 于 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 橫 置 且 前 置 前 驅(qū) 動(dòng)9的 轎 車 驅(qū) 動(dòng) 橋 和 雙 級(jí) 主 減 速 器 貫 通 式 驅(qū) 動(dòng) 橋 。4、 蝸 桿 傳 動(dòng)蝸 桿 (圖 2.3d)傳 動(dòng) 與 錐 齒 輪 傳 動(dòng) 相 比 有 如 下 優(yōu) 點(diǎn) ：(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(dòng) 比 (可 大 于 7)；(2) 在 任 何 轉(zhuǎn) 速 下 使 用 均 能 工 作 得 非 常 平 穩(wěn) 且 無(wú) 噪 聲 ；(3) 便 于 汽 車 的 總 布 置 及 貫 通 式 多 橋 驅(qū) 動(dòng) 的 布 置 ；(4) 能 傳 遞 大 的 載 荷 ， 使 用 壽 命 長(zhǎng) ；(5) 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 ， 拆 裝 方 便 ， 調(diào) 整 容 易 ；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(dòng) 效 率較 低 。蝸桿傳動(dòng)主要用于生產(chǎn)批量不大的個(gè)別重型多橋驅(qū)動(dòng)汽車和具有高轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)的大客車上。2.1.2 按減速器形式的不同主 減 速 器 的 減 速 形 式 可 分 為 單 級(jí) 減 速 、 雙 級(jí) 減 速 、 雙 速 減 速 、 單 雙 級(jí) 貫 通 、 單雙 級(jí) 減 速 配 以 輪 邊 減 速 等 。1、 單 級(jí) 主 減 速 器單 級(jí) 主 減 速 器 (圖 2.2)可 由 一 對(duì) 圓 錐 齒 輪 、 一 對(duì) 圓 柱 齒 輪 或 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 優(yōu) 點(diǎn) 。 但 是 其 主 傳 動(dòng) 比 扎 不 能 太 大 ，一 般 ≤7， 進(jìn) 一 步 提 高 將 增 大 從 動(dòng) 齒 輪 直 徑 ， 從 而 減 小 離 地 間 隙 ， 且 使 從 動(dòng) 齒 輪0i0i熱 處 理 困 難 。單 級(jí) 主 減 速 器 廣 泛 應(yīng) 用 于 轎 車 和 輕 、 中 型 貨 車 的 驅(qū) 動(dòng) 橋 中 。10圖 2.2 單 級(jí) 主 減 速 器2、 雙 級(jí) 主 減 速 器雙 級(jí) 主 減 速 器 (圖 2.3)與 單 級(jí) 相 比 ， 在 保 證 離 地 間 隙 相 同 時(shí) 可 得 到 大 的 傳 動(dòng) 比 ，一 般 為 7～ 12。 但 是 尺 寸 、 質(zhì) 量 均 較 大 ， 成 本 較 高 。 它 主 要 應(yīng) 用 于 中 、 重 型 貨 車 、0i越 野 車 和 大 客 車 上 。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 。對(duì) 于 第 一 級(jí) 為 錐 齒 輪 、 第 二 級(jí) 為 圓 柱 齒 輪 的 雙 級(jí) 主 減 速 器 ， 可 有 縱 向 水 平 、 斜向 和 垂 向 三 種 布 置 方 案 ?？v 向 水 平 布 置 可 以 使 總 成 的 垂 向 輪 廓 尺 寸 減 小 ， 從 而 降 低 汽 車 的 質(zhì) 心 高 度 ， 但使 縱 向 尺 寸 增 加 ， 用 在 長(zhǎng) 軸 距 汽 車 上 可 適 當(dāng) 減 小 傳 動(dòng) 軸 長(zhǎng) 度 ， 但 不 利 于 短 軸 距 汽 車的 總 布 置 ， 會(huì) 使 傳 動(dòng) 軸 過(guò) 短 ， 導(dǎo) 致 萬(wàn) 向 傳 動(dòng) 軸 夾 角 加 大 。 垂 向 布 置 使 驅(qū) 動(dòng) 橋 縱 向 尺寸 減 小 ， 可 減 小 萬(wàn) 向 傳 動(dòng) 軸 夾 角 ， 但 由 于 主 減 速 器 殼 固 定 在 橋 殼 的 上 方 ， 不 僅 使 垂向 輪 廓 尺 寸 增 大 ， 而 且 降 低 了 橋 殼 剛 度 ， 不 利 于 齒 輪 工 作 。 這 種 布 置 可 便 于 貫 通 式驅(qū) 動(dòng) 橋 的 布 置 。 斜 向 布 置 對(duì) 傳 動(dòng) 軸 布 置 和 提 高 橋 殼 剛 度 有 利 。在 具 有 錐 齒 輪 和 圓 柱 齒 輪 的 雙 級(jí) 主 減 速 器 中 分 配 傳 動(dòng) 比 時(shí) ， 圓 柱 齒 輪 副 和 錐 齒11輪 副 傳 動(dòng) 比 的 比 值 一 般 為 1． 4～ 2． 0， 而 且 錐 齒 輪 副 傳 動(dòng) 比 一 般 為1． 7～ 3． 3， 這 樣 可 減 小 錐 齒 輪 嚙 合 時(shí) 的 軸 向 載 荷 和 作 用 在 從 動(dòng) 錐 齒 輪 及 圓 柱 齒 輪上 的 載 荷 ， 同 時(shí) 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 嚙 合 平 穩(wěn) 性 和 工 作 可 靠 性 。圖 2.3 雙 級(jí) 主 減 速 器3、 雙 速 主 減 速 器雙 速 主 減 速 器 內(nèi) 由 齒 輪 的 不 同 組 合 可 獲 得 兩 種 傳 動(dòng) 比 。 它 與 普 通 變 速 器 相 配 合 ，可 得 到 雙 倍 于 變 速 器 的 擋 位 。雙 速 主 減 速 器 可 以 由 圓 柱 齒 輪 組 或 行 星 齒 輪 組 構(gòu) 成 。 圓 柱 齒 輪 式 雙 速 主 減 速 器結(jié) 構(gòu) 尺 寸 和 質(zhì) 量 較 大 ， 可 獲 得 的 主 減 速 比 較 大 。 只 要 更 換 圓 柱 齒 輪 軸 、 去 掉 一 對(duì) 圓柱 齒 輪 ， 即 可 變 型 為 普 通 的 雙 級(jí) 主 減 速 器 。 行 星 齒 輪 式 雙 速 主 減 速 器 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 ， 質(zhì)量 較 小 ， 具 有 較 高 的 剛 度 和 強(qiáng) 度 ， 橋 殼 與 主 減 速 器 殼 都 可 與 非 雙 速 通 用 ， 但 需 加 強(qiáng)行 星 輪 系 和 差 速 器 的 潤(rùn) 滑 。雙 速 主 減 速 器 主 要 在 一 些 單 橋 驅(qū) 動(dòng) 的 重 型 汽 車 上 采 用 。4、 貫 通 式 主 減 速 器貫 通 式 主 減 速 器 根 據(jù) 其 減 速 形 式 可 分 成 單 級(jí) 和 雙 級(jí) 兩 種 。 單 級(jí) 貫 通 式 主 減 速 器具 有 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 ， 體 積 小 ， 質(zhì) 量 小 ， 并 可 使 中 、 后 橋 的 大 部 分 零 件 ， 尤 其 是 使 橋 殼 、半 軸 等 主 要 零 件 具 有 互 換 性 等 優(yōu) 點(diǎn) ， 主 要 用 于 輕 型 多 橋 驅(qū) 動(dòng) 的 汽 車 上 。12根 據(jù) 減 速 齒 輪 形 式 不 同 ， 單 級(jí) 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) 。 雙 曲 面 齒 輪 式 單 級(jí) 貫 通 式 主 減 速 器 是 利 用 雙 曲 面 齒 輪 副 軸 線 偏 移 的特 點(diǎn) ， 將 一 根 貫 通 軸 穿 過(guò) 中 橋 并 通 向 后 橋 。 但 是 這 種 結(jié) 構(gòu) 受 主 動(dòng) 齒 輪 最 少 齒 數(shù) 和 偏移 距 大 小 的 限 制 ， 而 且 主 動(dòng) 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(dòng) 橋 上 。 當(dāng) 用 于 大 型 汽 車 時(shí) ， 可 通 過(guò) 增 設(shè) 輪 邊 減 速 器 或 加 大分 動(dòng) 器 速 比 等 方 法 來(lái) 加 大 總 減 速 比 。 蝸 輪 蝸 桿 式 單 級(jí) 貫 通 式 主 減 速 器 在 結(jié) 構(gòu) 質(zhì) 量 較小 的 情 況 下 可 得 到 較 大 的 速 比 。 它 使 用 于 各 種 噸 位 多 橋 驅(qū) 動(dòng) 汽 車 的 貫 通 式 驅(qū) 動(dòng) 橋 的布 置 。 另 外 ， 它 還 具 有 工 作 平 滑 無(wú) 聲 、 便 于 汽 車 總 布 置 的 優(yōu) 點(diǎn) 。 如 蝸 桿 下 置 式 布 置方 案 被 用 于 大 客 車 的 貫 通 式 驅(qū) 動(dòng) 橋 中 ， 可 降 低 車 廂 地 板 高 度 。5、 單 雙 級(jí) 減 速 配 輪 邊 減 速 器在 設(shè) 計(jì) 某 些 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 總 傳 動(dòng) 出 敷 大 ， 為 了 使 變 速 器 、 分 動(dòng) 器 、 傳 動(dòng) 軸 等 總 成 所 受 載 荷 盡 量 小 ， 往往 將 驅(qū) 動(dòng) 橋 的 速 比 分 配 得 較 大 。 當(dāng) 主 減 速 比 大 于 12 時(shí) ， 一 般 的 整 體 式 雙 級(jí) 主 減速 器 難 以 達(dá) 到 要 求 ， 此 時(shí) 常 采 用 輪 邊 減 速 器 。 這 樣 ， 不 僅 使 驅(qū) 動(dòng) 橋 的 中 間 尺 寸 減 小 ，保 證 了 足 夠 的 離 地 間 隙 ， 而 且 可 得 到 較 大 的 驅(qū) 動(dòng) 橋 總 傳 動(dòng) 比 。 另 外 ， 半 軸 、 差 速 器及 主 減 速 器 從 動(dòng) 齒 輪 等 零 件 由 于 所 受 載 荷 大 為 減 小 ， 使 它 們 的 尺 寸 可 以 減 小 。 但 是由 于 每 個(gè) 驅(qū) 動(dòng) 輪 旁 均 設(shè) 一 輪 邊 減 速 器 ， 使 結(jié) 構(gòu) 復(fù) 雜 ， 成 本 提 高 ， 布 置 輪 轂 、 軸 承 、車 輪 和 制 動(dòng) 器 較 困 難 。2.1.3 結(jié)構(gòu)方案的確定根據(jù)各種形式不同的特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)選用單級(jí)準(zhǔn)雙曲面齒輪傳動(dòng)2.2 主減速器主、從動(dòng)錐齒輪的支承方案主 減 速 器 中 必 須 保 證 主 、 從 動(dòng) 齒 輪 具 有 良 好 的 嚙 合 狀 況 ， 才 能 使 它 們 很 好 的 工作 。 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 ， 還 與 齒 輪 的 支 承 剛 度 密 切 相 關(guān) 。132.2.1 主動(dòng)錐齒輪的支承主 動(dòng) 錐 齒 輪 的 支 承 形 式 可 分 為 懸 臂 式 支 承 和 跨 置 式 支 承 兩 種 。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 輪圖 2.4 主 減 速 器 錐 齒 輪 的 支 撐 形 式懸 臂 式 支 承 結(jié) 構(gòu) (3.4a)的 特 點(diǎn) 是 在 錐 齒 輪 大 端 一 側(cè) 采 用 較 長(zhǎng) 的 軸 頸 ， 其 上 安 裝兩 個(gè) 圓 錐 滾 子 軸 承 。 為 了 減 小 懸 臂 長(zhǎng) 度 a 和 增 加 兩 支 承 間 的 距 離 凸 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(kāi) 錐 頂 的 軸 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 盡 可 能 地 增 加 支 承 剛 度 ，支 承 距 離 b 應(yīng) 大 于 2． 5 倍 的 懸 臂 長(zhǎng) 度 a， 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。 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 。 靠 近 齒 輪 的 支 承 軸 承 有 時(shí) 也 采 用 圓 柱 滾 子 軸 承 ， 這 時(shí)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 。 支 承 剛 度 除 了 與 軸 承 形式 、 軸 徑 大 小 、 支 承 間 距 離 和 懸 臂 長(zhǎng) 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) 。跨 置 式 支 承 結(jié) 構(gòu) (圖 2.4b)的 特 點(diǎn) 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 。 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 的 距離 很 小 ， 可 以 縮 短 主 動(dòng) 齒 輪 軸 的 長(zhǎng) 度 ， 使 布 置 更 緊 湊 ， 并 可 減 小 傳 動(dòng) 軸 夾 角 ， 有 利于 整 車 布 置 。 跨 置 式 支 承 中 的 導(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 。 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(gè) 軸 承 。本 次 設(shè) 計(jì) 需 要 傳 遞 較 大 轉(zhuǎn) 矩 ， 選 用 跨 置 式 支 承 。142.2.2 從動(dòng)錐齒輪的支承從 動(dòng) 錐 齒 輪 的 支 承 (圖 2.4c)， 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) 。 從 動(dòng) 錐 齒 輪 多 用 圓 錐 滾 子 軸 承 支 承 。 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。 為 了 使 從 動(dòng) 錐 齒 輪 背 面 的 差 速 器殼 體 處 有 足 夠 的 位 置 設(shè) 置 加 強(qiáng) 肋 以 增 強(qiáng) 支 承 穩(wěn) 定 性 ， c+d 應(yīng) 不 小 于 從 動(dòng) 錐 齒 輪 大端 分 度 圓 直 徑 的 70％ 。 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在 具 有 大 的 主 傳 動(dòng) 比 和 徑 向 尺 寸 較 大 的 從 動(dòng) 錐 齒 輪 的 主 減 速 器 中 ， 為 了 限 制 從動(dòng) 錐 齒 輪 因 受 軸 向 力 作 用 而 產(chǎn) 生 偏 移 ， 在 從 動(dòng) 錐 齒 輪 的 外 緣 背 面 加 設(shè) 輔 助 支 承(圖 2.5)。 輔 助 支 承 與 從 動(dòng) 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(shí)能 制 止 從 動(dòng) 錐 齒 輪 繼 續(xù) 變 形 。 主 、 從 動(dòng) 齒 輪 受 載 變 形 或 移 動(dòng) 的 許 用 偏 移 量 如 圖 2.5所 示 。圖 2.5 從動(dòng)齒輪輔助支撐 圖 2.5 主、從動(dòng)錐齒輪的許用偏移量2.3 主減速器計(jì)算載荷的確定2.3.1 主減速器齒輪的設(shè)計(jì)載荷的確定1、 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最低檔傳動(dòng)比確定從動(dòng)齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 ceT= (2.4)文獻(xiàn)[1]ceTnikfd?01max15式中 ——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩： =372N·m;maxeTmaxeTn——計(jì)算驅(qū)動(dòng)橋數(shù)：n=1;——變速器一檔傳動(dòng)比： =7.64;1i 1i——分動(dòng)器傳動(dòng)比： =1；f f——主減速器傳動(dòng)比： =6.143;0i 0i——從發(fā)動(dòng)機(jī)到主減速器從動(dòng)齒輪之間的傳動(dòng)效率： =0.9；? ?K——液力變矩器變矩系數(shù)：K=1;——?jiǎng)虞d系數(shù)： =1;dkdk代入上式得： =15713.008 N·mceT2、 按驅(qū)動(dòng)輪打滑扭矩確定從動(dòng)輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tcs= （2.5）文獻(xiàn)[1]smriG??2?式中： ——后驅(qū)動(dòng)橋在滿載狀態(tài)下的靜載荷： =70000N;2G2G——汽車最大加速度時(shí)的后軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)： =1.1；m? m?——輪胎與路面之間的附著系數(shù)： =0.85;??——車輪的滾動(dòng)半徑：GB/T 2977-2008 標(biāo)準(zhǔn)中 9.00-20 公路型輪胎外直r徑 1018mm，滾動(dòng)半徑 =0.509m;r——主減速器從動(dòng)齒輪到車輪間的傳動(dòng)比： =1；mi mi——主減速器從動(dòng)齒輪到車輪間的傳動(dòng)效率： =0.95;? ?代入上式得： =34366.073N·mcsT3、 按汽車日常行駛平均轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩= = （2.6）文獻(xiàn)[1]cfnirFmt?nirffGgmjhr??)(16式中：G——汽車總質(zhì)量：G=9100 ；gk——道路滾動(dòng)阻力系數(shù)： =0.015；f f——公路坡度系數(shù)： =0.05；h h——汽車性能系數(shù)： =0pf pf代入上式得： =3105.811N·mcfT在強(qiáng)度校核時(shí)取 =min[ , ],即 = =15713.008N·mcesTce2.3.2 主減速器齒輪基本參數(shù)的選擇1、 主動(dòng)錐齒輪齒數(shù) ，從動(dòng)齒輪齒數(shù)1Z2Z選 擇 主 、 從 動(dòng) 錐 齒 輪 齒 數(shù) 時(shí) 應(yīng) 考 慮 如 下 因 素 ：(1) 為 了 磨 合 均 勻 ,z1、 z2 之 間 應(yīng) 避 免 有 公 約 數(shù) 。(2) 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。(3) 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。(4) 當(dāng) 主 傳 動(dòng) 比 io 較 大 時(shí) ， 盡 量 使 z1 取 得 小 些 ， 以 便 得 到 滿 意 的 離 地 間 隙 。(5) 對(duì) 于 不 同 的 主 傳 動(dòng) 比 ， z1 和 z2 應(yīng) 有 適 宜 的 搭 配 。本次設(shè)計(jì)選擇 =7， =43。1z22、 從動(dòng)齒輪大端分度圓直徑 ,端面模數(shù) m2D對(duì)于單級(jí)主減速器，D 2 對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼尺寸有影響，D 2 大將影響橋殼的離地間隙；D 2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。= (2.7) 文獻(xiàn)[1]2k3cT式中 ——直徑系數(shù) =15.3；2Dk2D——計(jì)算載荷 =15713.008N·m；cTc17——各參數(shù)代入上式得 =383.217mm；2D2Dm= =8.912 取 m=8.91mm2Z校核模數(shù)：m= mk3cT式中—— 為模數(shù)系數(shù)，為 0.3～0.4，本次取 0.3計(jì)得 =10.0＞9 所以合格.mk3、 主、從動(dòng)錐齒輪齒面寬度 、1b2錐 齒 輪 齒 面 過(guò) 寬 并 不 能 增 大 齒 輪 的 強(qiáng) 度 和 壽 命 ， 反 而 會(huì) 導(dǎo) 致 因 錐 齒 輪 輪 齒 小端 齒 溝 變 窄 引 起 的 切 削 刀 頭 頂 面 寬 過(guò) 窄 及 刀 尖 圓 角 過(guò) 小 。 這 樣 ， 不 但 減 小 了 齒 根 圓半 徑 ， 加 大 了 應(yīng) 力 集 中 ， 還 降 低 了 刀 具 的 使 用 壽 命 。 此 外 ， 在 安 裝 時(shí) 有 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 集 中 于 輪 齒 小 端 ， 會(huì) 引 起 輪 齒 小端 過(guò) 早 損 壞 和 疲 勞 損 傷 。 另 外 ， 齒 面 過(guò) 寬 也 會(huì) 引 起 裝 配 空 間 的 減 小 。 但 是 齒 面 過(guò) 窄 ，輪 齒 表 面 的 耐 磨 性 會(huì) 降 低 。從動(dòng)錐齒輪齒面寬 b2 推薦不大于其節(jié)錐距 A2 的 0.3 倍，即 b2<=0.3A2，而且 b2 應(yīng)滿足b2<=10 m ，一般也推薦 b2=o.155D2。對(duì)于螺旋錐齒輪，b1 一般比 b2 大 10%。s=0.155 =59.398mm =1.1 =65.34mm2D124、 雙曲面齒輪副偏移距 E對(duì)于輕型載貨汽車 E＜0.2 ∴ 取 E=0.1 =38.3217mm(上偏移)2D2D5、 中點(diǎn)螺旋角 ?選 擇 β 時(shí) ， 應(yīng) 考 慮 它 對(duì) 齒 面 重 合 度 εF、 輪 齒 強(qiáng) 度 和 軸 向 力 大 小 的 影 響 。 β 越大 ， 則 εF 也 越 大 ， 同 時(shí) 嚙 合 的 齒 數(shù) 越 多 ， 傳 動(dòng) 就 越 平 穩(wěn) ， 噪 聲 越 低 ， 而 且 輪 齒 的強(qiáng) 度 越 高 。 一 般 εF 應(yīng) 不 小 于 1.25， 在 1.5～ 2.0 時(shí)