畢業(yè)論文八噸的載重汽車驅(qū)動(dòng)橋差速器設(shè)計(jì)說明

1、1前言本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是八噸載重汽車驅(qū)動(dòng)橋差速器設(shè)計(jì)。在我國，隨著汽車工業(yè)高速發(fā)展,汽車重要零部件也得到相應(yīng)的發(fā)展，因而車橋系統(tǒng)也有了比較大的發(fā)展。為了能在競(jìng)爭(zhēng)激烈的車橋產(chǎn)品市場(chǎng)中占有份額, 各車橋生產(chǎn)廠家紛紛推出了承載能力強(qiáng)、技術(shù)含量高的車橋總成。汽車中的驅(qū)動(dòng)橋和從動(dòng)橋統(tǒng)稱車橋。其中驅(qū)動(dòng)橋位于傳動(dòng)系的末端，其基本功用是將萬向傳動(dòng)裝置傳來的動(dòng)力折過90°角，改變力的傳遞方向，并由主減速器降低轉(zhuǎn)速，增大轉(zhuǎn)矩后，經(jīng)差速器分配給左右半軸和驅(qū)動(dòng)輪。驅(qū)動(dòng)橋一般由主減速器、差速器、驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置與橋殼等部件組成。汽車驅(qū)動(dòng)橋既是動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)，又是行走機(jī)構(gòu)，還起著支撐汽車荷重的作用。驅(qū)動(dòng)橋承受

2、著作用于路面和車架或車廂之間的鉛垂力以與它們之間的縱向力與橫向力。鉛垂力由懸架的彈性元件來傳遞，縱向力與橫向力也能由懸架的某些類型的彈性元件來傳遞。懸架的彈性元件為不能傳遞縱向力、橫向力的鋼板彈簧時(shí)（如螺旋彈簧、扭桿彈簧、油氣彈簧、空氣彈簧或其他），這些力可以通過懸架的導(dǎo)向裝置、封閉式傳動(dòng)軸的套管或特設(shè)的傳力桿來傳遞。根據(jù)懸架結(jié)構(gòu)的不同，車橋分為非斷開式和斷開式兩種。驅(qū)動(dòng)車輪采用獨(dú)立懸架時(shí)，應(yīng)選用斷開式驅(qū)動(dòng)橋；驅(qū)動(dòng)車輪采用非獨(dú)立懸架時(shí)，則選用非斷開式驅(qū)動(dòng)橋。非斷開式驅(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地相連一個(gè)整體梁，因而兩側(cè)的半軸和驅(qū)動(dòng)輪相關(guān)地?cái)[動(dòng)，通過彈性元件與車架

3、相連。主減速器將輸入的轉(zhuǎn)矩增大降低轉(zhuǎn)速，在發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí)還具有改變轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)方向的作用。因?yàn)槭褂靡蟮牟煌?，主減速器的結(jié)構(gòu)也是不同的。按參加減速傳動(dòng)的齒輪副數(shù)目分為單級(jí)式主減速器和雙級(jí)式主減速器。其中的雙級(jí)式主減速器又可分為整體式主減速器和分開式主減速器兩種。若雙級(jí)式主減速器的第二級(jí)減速器齒輪有兩副，并分別置于兩側(cè)車輪附近，則稱為輪邊減速器；有兩個(gè)檔位主減速器稱為雙速主減速器。單級(jí)主減速器常由一對(duì)圓錐齒輪組成。這種主減速器結(jié)構(gòu)較簡單，質(zhì)量小、成本低、使用簡單。但是主傳動(dòng)比不能太大，一般不大于7.0,如果進(jìn)一步提高傳動(dòng)比將會(huì)增大從動(dòng)齒輪直徑，從而減小離地間隙（降低通過性），并且會(huì)使從動(dòng)齒輪熱處理復(fù)雜

4、。在選擇主減速器形式的時(shí)候要考慮的因素有：汽車類型、使用條件、驅(qū)動(dòng)橋的離地間隙、驅(qū)動(dòng)橋數(shù)與其布置形式和主傳動(dòng)比。其中傳動(dòng)比的大小可以影響汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。因而在通常狀況下單級(jí)主減速器廣泛用于乘用車和輕、中型商用車上。與單級(jí)主減速器相比，采用雙級(jí)主減速器可以在保證離地間隙一樣的情況下得到更大的傳動(dòng)比，但是尺寸大，質(zhì)量較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，傳動(dòng)效率低。汽車行駛時(shí)，左右車輪在同一時(shí)間所滾過的路程往往不等：在轉(zhuǎn)彎時(shí)，、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側(cè)車輪；在不平路面上行駛時(shí)，由于路面波形不同也會(huì)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(fù)荷、胎面磨

5、損程度不同以與制造誤差等因素，左右車輪也會(huì)因滾動(dòng)半徑不同而使左、右車輪行程不等。若驅(qū)動(dòng)橋的左、右車輪采用剛性連接，行駛時(shí)的過程中會(huì)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)輪在路面上滑移或滑轉(zhuǎn)，因而加劇輪胎磨損與功率和燃料的消耗或者導(dǎo)致轉(zhuǎn)向和操縱性能惡化。汽車左右驅(qū)動(dòng)輪間裝有輪間差速器可以防止這些現(xiàn)象的發(fā)生，保證驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)車輪在行程不等時(shí)可以具有不同的旋轉(zhuǎn)角速度以滿足汽車行駛的要求；在有些多橋驅(qū)動(dòng)汽車上還裝有軸間差速器，用以提高通過性，同時(shí)避免在驅(qū)動(dòng)橋間產(chǎn)生功率循環(huán)與由此引起的附加載荷，使傳動(dòng)系零件損壞、輪胎磨損和燃料消耗增加。差速器的作用用是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(dòng)。差速器有很多結(jié)構(gòu)形式，

6、按其結(jié)構(gòu)特征不同，分為齒輪式、凸輪式、渦輪式和牙嵌自由式等多種形式。半軸將差速器半軸齒輪的輸出轉(zhuǎn)矩傳到驅(qū)動(dòng)輪或輪邊減速器上。在非斷開式驅(qū)動(dòng)橋，半軸一般是實(shí)心的；在斷開式驅(qū)動(dòng)橋，一般要采用萬向傳動(dòng)裝置給驅(qū)動(dòng)輪傳遞動(dòng)力；在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋，半軸一般需要分為半軸和外半軸兩段，中間用等角速萬向節(jié)相連接?，F(xiàn)代汽車基本上采用全浮式和半浮式兩種半軸支撐形式。驅(qū)動(dòng)橋橋殼也是汽車上的主要零部件之一，其中，非斷開式驅(qū)動(dòng)橋的橋殼的作用是支撐汽車載重并將載荷傳給車輪。同時(shí)作用在驅(qū)動(dòng)車輪上的各種力（如牽引力、制動(dòng)力、側(cè)向力和垂向力）也經(jīng)過橋殼傳到懸架與車架或車廂上。因此，橋殼既是傳力件又是承載件。它也是主減速器、差速器與驅(qū)動(dòng)

7、車輪傳動(dòng)裝置的外殼。目前我國的汽車產(chǎn)業(yè)正在蓬勃的發(fā)展，特別是貨車產(chǎn)業(yè),后輪驅(qū)動(dòng)汽車的平衡性和操作性隨之都有較大的提高。顧名思義，后輪驅(qū)動(dòng)汽車在加速的時(shí)候，牽引力將不會(huì)由前輪發(fā)出，所以在加速轉(zhuǎn)彎時(shí)，司機(jī)會(huì)感到橫向握持力變大，操作性能變好。后橋驅(qū)動(dòng)的維修也很廉價(jià)，雖然構(gòu)造和車型的不同使得這種費(fèi)用有很大的差別。在設(shè)計(jì)變速器出現(xiàn)故障時(shí)，后輪驅(qū)動(dòng)的汽車不需要對(duì)差速器進(jìn)行維修，但是前輪驅(qū)動(dòng)的汽車來說就應(yīng)該加以維修了，因?yàn)閮刹考亲鲈谝黄鸬摹Ｋ院筝嗱?qū)動(dòng)不但會(huì)使得乘車更加安全、舒適，也會(huì)使的維修費(fèi)用降低，從而獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益本次設(shè)計(jì)的思路可分為以下幾點(diǎn)：首先要選擇初始設(shè)計(jì)方案，本車屬于中型載重貨車，因而要

8、采用后橋驅(qū)動(dòng)，而且驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)形式要符合中型貨車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求；接著選擇各部件結(jié)構(gòu)形式；最后選擇各部件具體參數(shù)，設(shè)計(jì)出各部件主要尺寸，畫出圖紙。驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)：首先探究驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)組成、功用、工作特點(diǎn)與設(shè)計(jì)要求，詳細(xì)地分析了驅(qū)動(dòng)橋總成的結(jié)構(gòu)型式與布置方法；接著設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋車輪的傳動(dòng)裝置和橋殼的結(jié)構(gòu)形式與計(jì)算。載重汽車所要傳遞的轉(zhuǎn)矩比乘用車和客車以與輕型商用車都要大得多，為了能夠以較低的成本運(yùn)輸較多的貨物，所以必然需要選擇功率較大的發(fā)動(dòng)機(jī)，這就需要穩(wěn)定的傳動(dòng)系統(tǒng)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)橋在傳動(dòng)系統(tǒng)中又起著極其重要的作用。發(fā)動(dòng)機(jī)一樣時(shí)，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)橋可以較大幅度的降低油耗。因而設(shè)計(jì)新型的驅(qū)

9、動(dòng)橋成為當(dāng)務(wù)之急。本次所設(shè)計(jì)得出的驅(qū)動(dòng)橋是在通過設(shè)計(jì)計(jì)算得出來的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，繪制出二維CAD圖，力求使它在制造工藝性，工作穩(wěn)定可靠性上盡可能的優(yōu)良，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡單。為了使得經(jīng)濟(jì)效益好，設(shè)計(jì)得出的驅(qū)動(dòng)橋降低了制造成本費(fèi)用，由于結(jié)構(gòu)簡單，使得驅(qū)動(dòng)橋使用過程中的維護(hù)成本大大降低。驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也符合貨車的整體結(jié)構(gòu)要求。綜上，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品達(dá)到了結(jié)構(gòu)簡單，修理、維修方便，零件制造工藝性好，制造容易，經(jīng)濟(jì)效益好的設(shè)計(jì)要求。2總體方案的論證2.1 驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)要求在不同用途不同型號(hào)的汽車中，驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式也各不一樣，但是在使用時(shí)對(duì)它們的基本要求卻是一致的。所以對(duì)驅(qū)動(dòng)橋的基本要求可以歸納為以下幾點(diǎn)：(1)選擇的

10、主減速比應(yīng)能使汽車在給定使用條件下具有最佳的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性；(2)在各種載荷與轉(zhuǎn)速的狀況下有較高的傳動(dòng)效率；(3) 在兩驅(qū)動(dòng)車輪的角速度不同時(shí)，能將轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)且連續(xù)不斷的傳遞到兩個(gè)驅(qū)動(dòng)車輪上；(4) 當(dāng)左、右兩驅(qū)動(dòng)車輪的附著系數(shù)不同時(shí)，能充分利用汽車的牽引力；(5)能承受和傳遞路面與車架或車廂之間的鉛垂力、縱向力和橫向力與其力矩；(6)驅(qū)動(dòng)橋各零部件在滿足強(qiáng)度高、剛性好、工作可靠與使用壽命長的條件下，盡量質(zhì)量小，特別是非懸掛質(zhì)量應(yīng)盡量減小，減小不平路面給驅(qū)動(dòng)橋的沖擊載荷以改善汽車的平順性；(7) 輪廓尺寸不能太大，便于汽車的總布置同時(shí)與所要求的驅(qū)動(dòng)橋離地間隙相適應(yīng)；(8)齒輪與其他傳動(dòng)機(jī)件工作平

11、穩(wěn)，無噪聲或低噪聲；(9)設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋總成與零部件時(shí)盡量滿足零件的標(biāo)準(zhǔn)化、部件的通用化和產(chǎn)品的系列化與汽車變形的要求；(10)結(jié)構(gòu)簡單，修理、保養(yǎng)便捷；機(jī)件工藝性好，制造簡單。2.2 驅(qū)動(dòng)橋總成的結(jié)構(gòu)型式選擇汽車的驅(qū)動(dòng)橋處于傳動(dòng)系的末端，其基本功能將萬向傳動(dòng)裝置傳來的動(dòng)力折過90°角，改變力的傳遞方向，并由主減速器降低轉(zhuǎn)速，增大轉(zhuǎn)矩后，經(jīng)差速器分配給左右半軸和驅(qū)動(dòng)輪，達(dá)到差速的要求；同時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋還要承受作用于路面或車廂之間的垂直力、縱向力和橫向力。驅(qū)動(dòng)橋一般由主減速器、差速器、車輪傳動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)橋殼（或梁）等組成。圖2.1驅(qū)動(dòng)橋的總體布置形式簡圖a) 普通的非斷開式驅(qū)動(dòng)橋b) 帶有搖擺

12、式半軸的非斷開式驅(qū)動(dòng)橋c)斷開式驅(qū)動(dòng)橋在選擇驅(qū)動(dòng)橋總成的結(jié)構(gòu)型式時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮所涉與汽車的類型與使用、生產(chǎn)條件，同時(shí)也要和所設(shè)計(jì)汽車的其他部件，尤其是與懸架的結(jié)構(gòu)型式與特性相適應(yīng)，這樣才能保證整個(gè)汽車預(yù)期使用性能的實(shí)現(xiàn)。在上文里提到的一般汽車驅(qū)動(dòng)橋的各項(xiàng)基本要求，盡管通用于各種汽車的驅(qū)動(dòng)橋，但是因?yàn)槠嚨念愋秃陀猛居泻芏嗖煌?，因而個(gè)重要程度是不一樣的。綜上就可以得出，因?yàn)樵O(shè)計(jì)中選擇的結(jié)構(gòu)型式為具體汽車驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式，所以必須從以上所提到的各項(xiàng)要求中，找出所設(shè)計(jì)的汽車的獨(dú)特使用性能有直接重要影響的主要幾點(diǎn)，從而保證所設(shè)計(jì)汽車的最重要的使用性能的實(shí)現(xiàn)2。驅(qū)動(dòng)橋總成的結(jié)構(gòu)型式，按其總體布置分類共有三

13、種，普通的非斷開式驅(qū)動(dòng)橋、帶有擺動(dòng)半軸的非斷開式驅(qū)動(dòng)橋和斷開式驅(qū)動(dòng)橋。按其工作特性分類，又可歸并為兩大類，非斷開式驅(qū)動(dòng)橋和斷開式驅(qū)動(dòng)橋。汽車驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式與其所用的懸架密切相關(guān)。若是采用非獨(dú)立懸架時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋應(yīng)為非斷開式，即驅(qū)動(dòng)橋殼（或梁）是一根剛性梁，非斷開式驅(qū)動(dòng)橋又可分為普通的非斷開式驅(qū)動(dòng)橋、帶有擺動(dòng)半軸的非斷開式驅(qū)動(dòng)橋；若是采用獨(dú)立懸架時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋應(yīng)為斷開式用以保證運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)，這種狀況下主減速器和差速器分別裝在車架或車身上，車輪傳動(dòng)裝置要采用萬向傳動(dòng)裝置。2.3 非斷開式驅(qū)動(dòng)橋普通的非斷開式驅(qū)動(dòng)橋，具有結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉、工作可靠的諸多優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛的應(yīng)用在各種載貨汽車與公共汽車上，同時(shí)現(xiàn)

14、在的大部分越野汽車和部分轎車上也采用這種結(jié)構(gòu)。圖2.2非斷開式驅(qū)動(dòng)橋示意圖1輪轂2橋殼3半軸4差速器5主減速器普通非斷開式驅(qū)動(dòng)橋的橋殼是一根支承在左、右驅(qū)動(dòng)車輪上的剛性空心梁，而主減速器、差速器與半軸等傳動(dòng)機(jī)件都裝在橋殼中。因而在這時(shí)，整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋和驅(qū)動(dòng)車輪的質(zhì)量以與傳動(dòng)軸的部分質(zhì)量都屬于汽車的非懸掛質(zhì)量，導(dǎo)致汽車的非懸掛質(zhì)量較大，這是普通非斷開式驅(qū)動(dòng)橋的一個(gè)很顯著的缺點(diǎn)。這種非斷開式驅(qū)動(dòng)橋和輪轂、制動(dòng)器與制動(dòng)鼓的總質(zhì)量，大約能占一般載貨汽車底盤質(zhì)量的11%-16%。通過以上的探究發(fā)現(xiàn)，若采用單級(jí)主減速器代替雙級(jí)主減速器，可以大大的減小驅(qū)動(dòng)橋的質(zhì)量。此外，用球墨鑄鐵代替普通的可鍛鑄鐵來鑄造主減速

15、器殼不僅能滿足強(qiáng)度要求，也可以減小驅(qū)動(dòng)橋的質(zhì)量并且改進(jìn)鑄造工藝。另外普通非斷開式驅(qū)動(dòng)橋的質(zhì)量也在很大程度上受橋殼的結(jié)構(gòu)型式的影響。同時(shí)，非斷開式驅(qū)動(dòng)橋的輪廓尺寸取決于其主減速器的結(jié)構(gòu)型式。由于一般汽車的輪胎尺寸和驅(qū)動(dòng)橋下的最小離地間隙已經(jīng)確定，因而就限制了主減速器從動(dòng)齒輪直徑的大小。對(duì)于最常見的主減速齒輪普通的螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪來說，由于模數(shù)（由強(qiáng)度與壽命來確定）已定，從動(dòng)齒輪的齒數(shù)愈少它的直徑就愈小，因而會(huì)導(dǎo)致主減速器的垂向輪廓尺寸也愈小，又因?yàn)辇X輪齒數(shù)的選擇是有一定圍的。所以給定主減速比的情況下，如果單級(jí)主減速器不能夠滿足驅(qū)動(dòng)橋離地間隙要求，就要改用雙級(jí)減速結(jié)構(gòu)。但是雙級(jí)主減速器的質(zhì)量

16、和制造成本等諸多性能指標(biāo)都比單級(jí)主減速器差，因此一般只用于主減速比大于7.6且裝載質(zhì)量在6t以上的大型汽車上。一般的雙級(jí)主減速器，通常要把兩級(jí)減速齒輪放在一個(gè)主減速器殼，也可以將第二級(jí)減速齒輪移向驅(qū)動(dòng)車輪并靠近輪轂，作為輪邊減速器。2.4 斷開式驅(qū)動(dòng)橋若果僅從外觀上看，斷開式驅(qū)動(dòng)橋區(qū)別于非斷開式驅(qū)動(dòng)橋的一個(gè)很明顯特點(diǎn)就是前者沒有一個(gè)用于連接左右驅(qū)動(dòng)車輪的剛性整體外殼或梁。斷開式驅(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)，因而這種橋稱為斷開式驅(qū)動(dòng)橋。另外，由于斷開式驅(qū)動(dòng)橋總是與獨(dú)立懸掛相匹配，因此又被稱為獨(dú)立懸掛驅(qū)動(dòng)橋。斷開式驅(qū)動(dòng)橋的中段，主減速器與差速器總成懸置在車架橫梁或車廂底板上，并

17、與傳動(dòng)軸與一部分驅(qū)動(dòng)車輪傳動(dòng)裝置的質(zhì)量共同屬于汽車的懸掛質(zhì)量，而兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)車輪則通過獨(dú)立懸架的彈性元件與車架或車廂彈性聯(lián)接。因此，兩側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪都能夠彼此獨(dú)立的相對(duì)于車架或車廂做上下擺動(dòng)，相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置與其外面的殼或套管也做對(duì)應(yīng)的擺動(dòng)。所以斷開式驅(qū)動(dòng)橋又稱為“帶有擺動(dòng)式半軸的驅(qū)動(dòng)橋”。圖2.3斷開式驅(qū)動(dòng)橋1主減速器2半軸3彈性元件4減振器5驅(qū)動(dòng)車輪6擺臂 7擺臂軸2.5 多橋驅(qū)動(dòng)的布置眾所周知，為了提高汽車的裝載量和通過性,一些重型汽車與所有的越野汽車上都是采用多橋驅(qū)動(dòng)，其中最常采用的有4×4、6×6、8×8等驅(qū)動(dòng)型式，而各驅(qū)動(dòng)橋又采用貫通式和非貫通式兩中

18、布置。圖2.4非貫通式驅(qū)動(dòng)橋與貫通式驅(qū)動(dòng)橋的布置簡圖a)6×6汽車非貫通式驅(qū)動(dòng)橋的布置b)8×8汽車貫通式驅(qū)動(dòng)橋的布置2.6 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)方案的確定由于本次設(shè)計(jì)載重汽車的驅(qū)動(dòng)橋，首先應(yīng)該考慮的是結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉、工作可靠。普通非斷開式驅(qū)動(dòng)橋可以很好的滿足這個(gè)要求，所以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)和積累的經(jīng)驗(yàn)，最后本設(shè)計(jì)選用非斷開式驅(qū)動(dòng)橋。其結(jié)構(gòu)如下圖。圖2.5 非斷開式驅(qū)動(dòng)橋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3 主減速器設(shè)計(jì)主減速器在汽車傳動(dòng)系中的

19、作用是減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩。它通過齒數(shù)少的錐齒輪帶動(dòng)齒數(shù)多的錐齒輪達(dá)到以上的作用。在發(fā)動(dòng)機(jī)縱置的汽車中，其主減速器還通過錐齒輪傳動(dòng)來改變動(dòng)力方向。由于汽車需要行使各種道路上，其驅(qū)動(dòng)輪上必須要具有一定的驅(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，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，從而可使其尺寸與質(zhì)量減小、操縱省力1。驅(qū)動(dòng)橋中主減速器的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下基本要求：(1) 所計(jì)算的主減速比應(yīng)能保證汽車有最優(yōu)的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。(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)。(3) 設(shè)計(jì)外型輪廓尺寸

20、要盡量小，保證必要的離地間隙，以提高汽車的通過性；齒輪與其它傳動(dòng)件工作平穩(wěn)，噪音要盡量小。(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。(5)力求達(dá)到結(jié)構(gòu)簡單，加工工藝性好，制造容易，拆裝、調(diào)整方便，便于維護(hù)，使用壽命長。3.1 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。3.1.1主減速器齒輪的類型（1）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)，齒輪不同時(shí)在全長上嚙合，而是從一端逐漸連續(xù)平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向另一端。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

21、較大的負(fù)荷而且制造也簡單。但是缺點(diǎn)也很明顯，工作中噪聲很 大，對(duì)嚙合精度特別的敏感，齒輪副錐頂如果發(fā)生不吻合就會(huì)使齒輪的工作條件產(chǎn)生急劇變壞，就會(huì)產(chǎn)生磨損增大和噪聲增大等不利影響。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。圖3.1主減速器齒輪四種傳動(dòng)形式a) 螺旋錐齒輪傳動(dòng) b) 雙曲面齒輪傳動(dòng) c)圓柱齒輪傳動(dòng) d)蝸桿傳動(dòng)（2）雙曲面齒輪傳動(dòng)(圖3.1 b)的特點(diǎn)是主、從動(dòng)齒輪的軸線相互垂直而不相交，并且主動(dòng)齒輪軸相對(duì)于從動(dòng)齒輪軸線向上或向下偏移一個(gè)距離，稱為偏移距E。這是與螺旋錐齒輪傳動(dòng)不同之處。存在偏移距會(huì)使的主動(dòng)齒輪螺旋角大于從動(dòng)齒輪螺旋

22、角，這里將兩螺旋角之差稱為偏移角。雙曲面齒輪與螺旋錐齒輪的尺寸一樣的條件下，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)齒輪尺寸一樣時(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；再從第三個(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。但是，雙曲面齒輪傳動(dòng)也有其缺點(diǎn)，那就是摩擦較嚴(yán)重，另外在工作過程中， 除了沿齒高方面的側(cè)向滑動(dòng)之外，還有沿齒長方向的縱向滑動(dòng)，從而大大降低傳動(dòng)效率。（3）圓柱齒輪傳動(dòng)(圖3.1 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

23、驅(qū)動(dòng)橋和雙級(jí)主減速器驅(qū)動(dòng)橋以與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。（4）蝸桿蝸輪傳動(dòng)(圖3.1 d)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于在輪廓尺寸較小、結(jié)構(gòu)質(zhì)量較小的情況下能夠得到較大的傳動(dòng)比（傳動(dòng)比可大于7），并且工作平穩(wěn)、噪聲低；便于汽車的總體布置，適宜把多驅(qū)動(dòng)橋汽車的驅(qū)動(dòng)橋布置成貫通式；同時(shí)可以傳遞大的載荷，使用壽命長；而且結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，調(diào)整容易。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）。由于以上特點(diǎn)，蝸桿蝸輪傳動(dòng)僅在生產(chǎn)批量不大的少數(shù)場(chǎng)合得到應(yīng)用。3.1.2 主減速器的減速型式主減速器的減速型式有很多種。大致可分為單級(jí)減速

24、、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3.2)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)簡單、質(zhì)量小、成本低、使用簡單等諸多優(yōu)點(diǎn)。但是其主傳動(dòng)比不能太大，一般是i07，進(jìn)一步提高i0會(huì)增大從動(dòng)齒輪直徑，從而減小離地間隙，且使從動(dòng)齒輪熱處理困難。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。圖3.2 單級(jí)主減速器（2）雙級(jí)主減速器雙級(jí)主減速器(圖3.3)與單級(jí)主減速器相比，在保證離地間隙一樣時(shí)能夠得到大的傳動(dòng)比，i0一般可以達(dá)到712。但是其尺寸、質(zhì)量均較大，成本也較高。它主要應(yīng)用于中、重型貨車、越野車

25、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，有、與、又能夠有縱向水平、斜向和垂向三種布置方案。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，這種形式用在長軸距的汽車上可適當(dāng)減小傳動(dòng)軸長度，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)軸夾角加大。垂向布置能夠使驅(qū)動(dòng)橋縱向尺寸減小，同時(shí)可以減小萬向傳動(dòng)軸夾角，但是由于主減速器殼固定在橋

26、殼的上方，不但會(huì)使的垂向輪廓尺寸增大，而且也使得橋殼剛度降低，這不利于齒輪工作。這種布置可便于貫通式驅(qū)動(dòng)橋的布置。斜向布置有利于傳動(dòng)軸的布置和橋殼剛度的提高。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1.42.0之間，而錐齒輪副傳動(dòng)比一般在1.73.3之間，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)錐齒輪以與圓柱齒輪上的載荷，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。圖3.3 雙級(jí)主減速器（3）雙速主減速器在雙速主減速器通過齒輪的不同組合能夠獲得兩種傳動(dòng)比。所以它與普

27、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。雙速主減速器一般應(yīng)用在一些單橋驅(qū)動(dòng)的重型汽車上。（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。單級(jí)貫通式主減速器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，體積小，質(zhì)量小，并能夠使中、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，主要用于輕型多橋驅(qū)動(dòng)的汽車上。（5）單雙級(jí)減速配輪邊減速器在設(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。當(dāng)主減速比大于12時(shí)，一般的整體式雙級(jí)主減速器就很難達(dá)到要求，此時(shí)

28、經(jīng)常采用輪邊減速器。另外，由于半軸、差速器與主減速器從動(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。但是由于每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪旁均需要設(shè)置一個(gè)輪邊減速器，就使的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本提高，布置輪轂、軸承、車輪和制動(dòng)器就會(huì)產(chǎn)生較大困難。3.1.3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)。3.2 主減速器主、從動(dòng)錐齒輪的支承方案主減速器為了能夠使各部件很好的工作，就必須保證主、從動(dòng)齒輪具有良好的嚙合狀況，。齒輪的正確良好嚙合，除了與齒輪的加工質(zhì)量、裝配調(diào)整與軸承、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)。3.2.1主動(dòng)錐齒輪的支承主動(dòng)錐齒輪的支承形

29、式可分為兩種：懸臂式支承和跨置式支承。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3.4a)的特點(diǎn)是在錐齒輪大端一側(cè)采用較長的軸頸，在軸頸上安裝兩個(gè)圓錐滾子軸承。為了減小懸臂的長度a同時(shí)又增加兩支承間的距離b，以增加支承剛度，就要使兩圓錐滾子軸承的大端朝外，使作用在齒輪上的離開錐頂?shù)妮S向力由靠近齒輪的那個(gè)軸承承受，而反向軸向力則是由另一個(gè)軸承承受。為了使支承剛度盡可能地增加，支承距離b應(yīng)大于2.5倍的懸臂長度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。同時(shí)為了拆裝更加方便，應(yīng)使靠近齒輪的軸承的軸徑比

30、另一個(gè)軸承的支承軸徑大些。靠近齒輪的支承軸承有時(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?？缰檬街С薪Y(jié)構(gòu)(圖3.4b)的特點(diǎn)是在錐齒輪的兩端均有軸承支承，這樣就可以大大增加軸承的支承剛度，同時(shí)又能使軸承負(fù)荷減小，而且齒輪嚙合條件改善，因此齒輪的承載能力就會(huì)高于懸臂式齒輪的承載能力。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。跨置式支承中的導(dǎo)向軸承都是圓柱滾子軸承，并且外圈可以分離或者根本不帶圈。由于它僅僅需要承受徑向力，尺寸也能夠根據(jù)布

31、置位置而定，是不容易損壞的一個(gè)軸承。由于本次設(shè)計(jì)需要傳遞較大轉(zhuǎn)矩，且兼顧經(jīng)濟(jì)性，故而選用跨置式支承。3.2.2從動(dòng)錐齒輪的支承2從動(dòng)錐齒輪的支承(圖3.4c)，其支承剛度與軸承的型式、支承間的距離與軸承之間的分布比例有關(guān)。從動(dòng)錐齒輪很多情況下采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，以減小尺寸c+d的大小。為了使從動(dòng)錐齒輪背面的差速器殼體有足夠的位置用來設(shè)置加強(qiáng)肋以增強(qiáng)支承穩(wěn)定性，c+d不應(yīng)小于從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑的70%。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。在具有大的主傳動(dòng)比和有徑向尺寸較大的從動(dòng)錐齒輪的主減速器中，為了避免從

32、動(dòng)錐齒輪因受軸向力作用而產(chǎn)生偏移，通常在從動(dòng)錐齒輪的外緣背面加設(shè)輔助支承(圖3.5)。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。主、從動(dòng)齒輪受載變形或移動(dòng)的許用偏移量如圖3.6所示。圖3.5 從動(dòng)齒輪輔助支撐 圖3.6 主、從動(dòng)錐齒輪的許用偏移量3.3 主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算3.3.1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、輪廓尺寸與質(zhì)量大小都有很大的影響。主減速比i0的選擇，應(yīng)當(dāng)在汽車總體設(shè)計(jì)時(shí)和傳動(dòng)系的總傳動(dòng)比i0一起，由整車的動(dòng)力計(jì)算來確定。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

33、參數(shù)。對(duì)于貨車和具有很大功率儲(chǔ)備的轎車、長途公共汽車來說，在給定發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率pamax與其轉(zhuǎn)速np的情況下，所選擇的 i0值應(yīng)能保證汽車有盡可能高的最高車速vamax。這時(shí)值i0應(yīng)按下式來確定： （3.1）式中： 車輪的滾動(dòng)半徑：=0.509m；最大功率時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：=2900r/min；汽車的最高車速：=90km/h；變速器量高檔傳動(dòng)比,通常為1；按照（3.1）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。根據(jù)所選定的主減速比i0值，就能夠基本上確定主減速器的減速型式（單級(jí)、雙級(jí)等），并使之與汽車總布置所要求的離地間隙相適

34、應(yīng)。由得出的i0值確定本設(shè)計(jì)選用單級(jí)主減速器。3.3.2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=(N·m)(3.2)式中：發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩：=390N·m；液力變矩器變矩系數(shù)：=1；動(dòng)載系數(shù)：=1；變速器一檔傳動(dòng)比：=7.64；分動(dòng)器傳動(dòng)比：=1；主減速器傳動(dòng)比：=6.183；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；計(jì)算驅(qū)動(dòng)橋數(shù)：n=1；（2）按驅(qū)動(dòng)輪打滑扭矩確定從動(dòng)輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩=（3.3）式中：后驅(qū)動(dòng)橋在滿載狀態(tài)下的靜載荷：=40000N；汽車最大加速度時(shí)的后軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)：=1.1；車輪的滾動(dòng)半徑：標(biāo)準(zhǔn)中輪胎外直徑

35、1018mm，滾動(dòng)半徑=0.509m；輪胎與路面之間的附著系數(shù)：=0.85；主減速器從動(dòng)齒輪到車輪間的傳動(dòng)比：=1；主減速器從動(dòng)齒輪到車輪間的傳動(dòng)效率：=0.95；（3）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=(N·m) （3.4）式中：汽車總質(zhì)量：=7100；道路滾動(dòng)阻力系數(shù)：=0.015；公路坡度系數(shù)：=0.05；汽車性能系數(shù)：=0；在強(qiáng)度校核時(shí)取=min,即=16580.580N·m計(jì)算主動(dòng)錐齒輪時(shí)，應(yīng)將以上各式分別除以該對(duì)齒輪的減速比與傳動(dòng)效率。3.3.3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：

36、為了磨合均勻,z1、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。本次設(shè)計(jì)選擇z1=7，z2=44。（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。(3.5)式中：直徑系數(shù)：=15.3；計(jì)算載荷：=16580.580N·m；從

37、動(dòng)齒輪大端分度圓直徑；=(mm)(3.6)校核模數(shù)：(3.7)式中: km為模數(shù)系數(shù)，為0.30.4，本次取0.4；計(jì)算得m=10.1998.91,所以合格.（3）主、從動(dòng)錐齒輪齒面寬度b1、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與刀尖圓角過小。這樣，不但減小了齒根圓半徑，加大了應(yīng)力集中，同時(shí)還降低了刀具的使用壽命。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。另外，齒面過寬也會(huì)引起裝配空間的減小。但是如果齒面過窄，輪齒表面的耐磨性又會(huì)降

38、低。從動(dòng)錐齒輪齒面寬b2推薦不大于其節(jié)錐距A0的0.3倍，即b20.3A0，而且b2應(yīng)滿足b210 m，一般也推薦b2=0.155D2。對(duì)于螺旋錐齒輪，b1一般比b2大10%。(mm) (3.8)(mm) (3.9)（4）中點(diǎn)螺旋角選擇時(shí)，必須要考慮它對(duì)齒面重合度、輪齒強(qiáng)度和軸向力大小的影響。中點(diǎn)螺旋角越大，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。汽車主減速器螺旋錐齒輪螺旋角或雙曲面齒輪副的平均螺旋角一般為35°40°。貨車一般選用較小值以防止軸向力過大，通常取35°。螺旋方向?yàn)椋褐鲃?dòng)左旋，從動(dòng)右旋。（5）法向壓力角法

39、向壓力角大一些可以增加輪齒強(qiáng)度，使得齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)減少。但是對(duì)于小尺寸的齒輪，壓力角過大易使齒頂變尖與刀尖寬度過小，并使齒輪端面重合度下降。因此，本設(shè)計(jì)選取=20°30。3.3.4主減速器圓弧錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算表3.1 主減速器圓弧錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表項(xiàng) 目計(jì) 算 公 式計(jì) 算 結(jié) 果主動(dòng)齒輪齒數(shù)Z17從動(dòng)齒輪齒數(shù)Z244端面模數(shù)m8.867齒面寬b=66.519 mm=60.472mm工作齒高17.734mm全齒高=19.95 mm法向壓力角=軸交角=90°節(jié)圓直徑=65.023 mm=390.143 mm節(jié)錐角arctan=90°-=9.039

40、°=80.961°周節(jié)t=3.1416t=27.857mm節(jié)錐距A=取A=207.0mm齒根高=10.833mm齒頂高=8.667mm徑向間隙c=c=2.167mm齒根角=2.996°面錐角=12.035°=83.956°根錐角=6.043°=77.967°齒頂圓直徑=81.976mm=394.336mm節(jié)錐頂點(diǎn)至齒輪外緣距離=193.223mm=23.694mm理論弧齒厚=15.707mm=6.214mm3.3.5主減速器錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算（1）單位齒長上圓周力按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算：P=1364.484(N·m)（

41、3.10）式中：發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩：=390N·m；變速器傳動(dòng)比：=7.64；主動(dòng)錐齒輪分度圓直徑：=m=65.023mm；從動(dòng)齒輪齒面寬：=60.472mm；上式計(jì)算得：P=1364.484N·mP=1429Mpa，所以齒輪表面耐磨性合格。（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：=(Mpa) （3.11）式中：齒面載荷分布系數(shù)：=1；過載系數(shù)：一般取1；尺寸系數(shù)：=0.7696；質(zhì)量系數(shù)：=1；齒輪齒面寬度：=60.472mm；從動(dòng)錐齒輪分度圓直徑：=390.143mm；綜合系數(shù)：=0.27；計(jì)算得：=449.651Mpa=700Mpa，所以，齒輪彎曲強(qiáng)度合格

42、。（3）齒輪接觸強(qiáng)度計(jì)算錐齒輪輪齒的齒面接觸應(yīng)力為：= =2589.508(Mpa) （3.12）式中：材料彈性系數(shù)：=mm;主動(dòng)齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩：； 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算=3010.42N·m；過載系數(shù)：=1；尺寸系數(shù)：=1；齒面載荷系數(shù)：=1；質(zhì)量系數(shù)：=1；b齒寬：b=min、；齒面接觸應(yīng)力的綜合系數(shù)：=0.19； 計(jì)算得：=2589.508Mpa=2800Mpa; 主、從動(dòng)齒輪的齒面接觸應(yīng)力是一樣的，經(jīng)過上式校核，齒輪的接觸強(qiáng)度合格。3.4 主減速器軸承的載荷計(jì)算3.4.1錐齒輪齒面上的作用力錐齒輪在工作過程中，相互嚙合的齒面上作用有一個(gè)法向力。該法向力可以分解為沿齒輪切向方向的

43、圓周力、沿齒輪軸線方向的軸向力與垂直于齒輪軸線的徑向力。對(duì)于圓錐齒輪的齒面中點(diǎn)的分度圓直徑，為了計(jì)算作用在齒輪的圓周力，首先需要確定計(jì)算轉(zhuǎn)矩。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。實(shí)踐表明，軸承的主要損壞形式為疲勞損傷，所以應(yīng)按輸入的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩Td進(jìn)行計(jì)算。+(N·m)（3.13）式中：發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，在此取390N·m；，變速器在各擋的使用率；依次為0.5%，2%，5%，15%，77.5%；，變速器各擋的傳動(dòng)比；依次為7.64，5.58，3.82，2.53，1；，變速器在各擋時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)的利用

44、率；主、從動(dòng)齒輪齒面寬中點(diǎn)處的分度圓直徑、(mm)(3.14)(mm)(3.15)（1）齒寬中點(diǎn)處的圓周力齒寬中點(diǎn)處的圓周力為：=(KN)(3.16)式中：作用在該齒輪上的轉(zhuǎn)矩，作用在主減速器主動(dòng)錐齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩，=451.4 N·；該齒輪的齒面寬中點(diǎn)處的分度圓直徑。（2）錐齒輪的軸向力和徑向力圖3.7 主動(dòng)錐齒輪齒面的受力圖如上圖3.7，主動(dòng)錐齒輪螺旋方向?yàn)樽笮瑥腻F頂看旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針，法向力FT 作用在節(jié)錐面上的齒面寬中點(diǎn)A處，在A點(diǎn)處螺旋方向的法平面，F(xiàn)T可以分解成兩個(gè)相互垂直的力FN和Ff，F(xiàn)N垂直于OA并且位于OOA所在平面，F(xiàn)f位于以O(shè)A為切線的節(jié)錐切平面。Ff在這個(gè)

45、平面又可分解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之間的夾角就是螺旋角，F(xiàn)T與Ff之間的夾角就是法向壓力角，于是就有： （3.17） （3.18） （3.19）所以可以得出，作用在主動(dòng)錐齒輪齒面上的軸向力和徑向力分別為：(N) （3.20）(N) （3.21）3.4.2 錐齒輪軸承載荷的計(jì)算在確定了錐齒輪齒面上所受的圓周力、軸向力和徑向力之后，只要根據(jù)主減速器齒輪軸承的布置尺寸，就能夠求出軸承所受的載荷。軸承的軸向載荷就是上面所說的齒輪的軸向力。但若是采用圓錐滾子軸承作支承時(shí)，還應(yīng)考慮到徑向力所引起的派生軸向力的影響。而軸承徑向載荷即為上述齒輪的徑向力，圓周力與軸向力三者所引

46、起的軸承徑向支承反力的向量和。當(dāng)主減速器的齒輪尺寸，支承形式和軸承位置都已經(jīng)確定的狀況下，就能夠簡單的計(jì)算出軸承的徑向載荷。采用跨置式的主動(dòng)錐齒輪和從動(dòng)錐齒輪的軸承所承受的徑向載荷，如下圖3.8所示圖3.8 主減速器軸承的布置尺寸軸承A，B的徑向載荷分別為R= =(N) （3.22） =(N) （3.23）根據(jù)上式已知=13248.5N，=6682.5N，其中a=146mm ，b=92mm，c=54mm；所以軸承A的徑向力=3290.723N。其軸向力為0。軸承B的徑向力=7998.54N。 綜上所述：(1) 軸承A，采用圓柱滾子軸承N208E(徑40，外徑80)。(2) 軸承B，是一對(duì)軸承，

47、對(duì)于成對(duì)安裝的軸承組的計(jì)算當(dāng)量載荷時(shí)徑向動(dòng)載荷系數(shù)X和軸向動(dòng)載荷系數(shù)Y值按雙列軸承選用。在此選用30212型軸承。(3) 對(duì)于從動(dòng)齒輪的軸承C，D的徑向力由計(jì)算公式較核，軸承C，D均采用30216(徑80，外徑140)。3.5 主減速器錐齒輪的材料1與傳動(dòng)系其他齒輪比較,主減速器錐齒輪的工作相當(dāng)繁重，它具有載荷大、作用時(shí)間長、載荷變化多、有沖擊等特點(diǎn)。其損壞形式主要有輪齒根部彎曲折斷、齒面疲勞點(diǎn)蝕、磨損和擦傷等。根據(jù)這些情況，對(duì)驅(qū)動(dòng)橋齒輪的材料與熱處理應(yīng)有以下要求：(1) 具有高的彎曲疲勞強(qiáng)度和表面接觸疲勞強(qiáng)度，以與較好的齒面耐磨性，故齒表面應(yīng)有高的硬度；(2) 鋼材的鍛造、切削與熱處理等加工

48、性能良好，熱處理變形小或變形規(guī)律易控制，以提高產(chǎn)品質(zhì)量、縮短制造時(shí)間、減小生產(chǎn)成本并降低廢品率；(3) 輪齒芯部應(yīng)有適當(dāng)?shù)捻g性以適應(yīng)沖擊載荷，避免在沖擊載荷下輪齒根部折斷；(4) 選擇齒輪材料的合金元素要適應(yīng)我國的情況。例如，為了節(jié)約鎳、鉻等元素，我國發(fā)展了以錳、釩、鈦、鉬、硅為主的合金結(jié)構(gòu)鋼系統(tǒng)。汽車主減速器用的螺旋錐齒輪與雙曲面齒輪以與差速器用的直齒錐齒輪，目前都是用滲碳合金鋼制造，其鋼號(hào)主要有：21CrMnTi, 22CrMnMo, 20CrNiMo, 20MnVB和20Mn2TiB等。由于新齒輪潤滑不良，為了防止齒輪在運(yùn)行初期產(chǎn)生膠合、咬死或擦傷，防止早期磨損，圓錐齒輪傳動(dòng)副（或僅僅大

49、齒輪）在熱處理與精加工后均予以厚度為0.0050.0100.020mm的磷化處理或鍍銅、鍍錫。這種表面鍍層不應(yīng)用于補(bǔ)償零件的公差尺寸，也不能代替潤滑。對(duì)齒面進(jìn)行噴丸處理有可能提高壽命達(dá)25%。對(duì)于滑動(dòng)速度高的齒輪，為了提高其耐磨性，可以進(jìn)行滲硫處理。滲硫處理時(shí)的溫度低，故不會(huì)引起齒輪變形。滲硫后摩擦系數(shù)可顯著降低，故即使?jié)櫥瑮l件較差，也會(huì)防止齒輪咬死、膠合和擦傷等現(xiàn)象產(chǎn)生1。3.6 主減速器的潤滑因?yàn)楣ぷ鳝h(huán)境的影響，主減速器齒輪與其軸承，都需要有良好潤滑,否則極易引起早期磨損。其中尤其應(yīng)當(dāng)注意主減速器主動(dòng)錐齒輪的前軸承的潤滑。若果軸承距離油面以與齒輪都較遠(yuǎn)，又有后軸承相隔，就會(huì)使得潤滑條件極差

50、，它的潤滑就不能靠潤滑油的飛濺來實(shí)現(xiàn)，就必須采取加強(qiáng)潤滑的專門措施來實(shí)現(xiàn)。通常需要在從動(dòng)錐齒輪的前端靠近主動(dòng)齒輪的地方在主減速器殼壁上設(shè)置一個(gè)專門的集油槽，該集油槽能夠把由齒輪的旋轉(zhuǎn)甩出而飛濺到殼體前面壁上潤滑油收集起來，再通過進(jìn)油孔引到前軸承圓錐滾子小端。由于圓錐滾子在旋轉(zhuǎn)的時(shí)候有泵油的作用，就會(huì)使的潤滑油經(jīng)由圓錐滾子的小端流向向大端。同時(shí)主動(dòng)錐齒輪前軸承的前面應(yīng)有回油孔，該回油孔使得經(jīng)過前軸承的潤滑油能夠再流回驅(qū)動(dòng)橋殼中間的油盆中。這時(shí)，只要潤滑軸承的進(jìn)出油孔保持暢通無阻，就能使?jié)櫥偷玫窖h(huán)，不僅能夠使軸承得到良好潤滑、散熱和清洗，而且也能夠保護(hù)前端的油封不會(huì)因潤滑油有壓力而漏油和損壞2

51、。在設(shè)計(jì)中必須要考慮到要使足夠的潤滑油流進(jìn)差速器中，從而保證其摩擦表面有良好的潤滑，為此在差速器殼上都設(shè)有很多的通油口。為了防止溫度升高導(dǎo)致主減速器殼和橋殼的部壓力增高，從而引發(fā)減速器漏油的現(xiàn)象，需要在主減速器殼上或橋殼上裝置通氣塞。同時(shí)需要注意的是，通氣塞的位置要避開油濺與之處以防止油漏出。加油孔與塞要設(shè)在加油方便的地方，同時(shí)保證油孔的位置就是油面的位置。為了方便放油時(shí)能放盡，放油孔與塞應(yīng)設(shè)在橋殼的最低的位置，但也應(yīng)保證汽車在通過障礙時(shí)放油塞不會(huì)因?yàn)楸慌鲎捕撀洹? 差速器設(shè)計(jì)在汽車非直線行駛時(shí)候，左右車輪在同一時(shí)間所滾過的路程基本不會(huì)相等。若是驅(qū)動(dòng)橋的左右車輪采用剛性連接，則行駛時(shí)就會(huì)不可

52、避免地產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)輪在路面上滑移或滑轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。這不僅會(huì)輪胎磨損增大，也會(huì)使功率和燃油的消耗增大，并且會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)向和操縱性能的惡化。為了防止以上這些不利現(xiàn)象的發(fā)生，汽車左右驅(qū)動(dòng)輪之間都裝有輪間差速器，用來保證驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)車輪在行程不等時(shí)候能夠具有不同的旋轉(zhuǎn)角速度，同時(shí)滿足汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求；在大部分的多橋驅(qū)動(dòng)汽車上還常裝有軸間差速器，用來提高通過性，同時(shí)避免在驅(qū)動(dòng)橋間產(chǎn)生功率循環(huán)以與由此引起的載荷，使傳動(dòng)系零件容易損壞，增大輪胎磨損與增加燃料消耗等。差速器按照結(jié)構(gòu)特征的不同，能夠分為齒輪式，凸輪式，蝸輪式和牙嵌自由輪等多種形式。圖4.1 差速器動(dòng)力流向示意圖4.1對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu)齒輪式差

53、速器有錐齒輪式和圓柱齒輪式兩種形式。錐齒輪式差速器因?yàn)榫哂薪Y(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量較小、制造容易、工作平穩(wěn)可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)因而而被廣泛采用。錐齒輪式差速器又可以分為普通錐齒輪式差速器、摩擦片式差速器和強(qiáng)制鎖止式差速器等很多種形式。假設(shè)差速器殼體的角速度為W0，兩個(gè)半軸的角速度分別為W1和W2，則有以下：+=2 (4.1)當(dāng)某一側(cè)的半軸不轉(zhuǎn)，例如W2=0時(shí)，另一側(cè)的半軸角速度就為W1=2W2；當(dāng)差速器殼體不轉(zhuǎn)的時(shí)候，左右半軸產(chǎn)生反方向等速運(yùn)動(dòng)。設(shè)差速器殼體受到的轉(zhuǎn)矩為T0，另外T1，T2分別是轉(zhuǎn)速快和轉(zhuǎn)速慢時(shí)半軸對(duì)差速器殼體產(chǎn)生的反轉(zhuǎn)矩，Tr為差速器產(chǎn)生的摩擦力矩，則根據(jù)力矩的平衡有以下結(jié)果：-=（4.2）

54、+=（4.3）通常我們以差速器鎖緊系數(shù)來表現(xiàn)出差速器的性能，其中K定義為K=，由以上幾個(gè)方程就能夠得出下面的公式：=0.5（1-K） (4.4)=0.5（1+K） (4.5)由上式可知，在不計(jì)差速器的摩擦力矩，即k=0的狀況下, 差速器通過差速器殼體傳入的轉(zhuǎn)矩就能平均分配給左右半軸；在計(jì)摩擦力矩的狀況時(shí)，轉(zhuǎn)速慢的半軸上轉(zhuǎn)矩T2比T1大。所以慢、快轉(zhuǎn)半軸的轉(zhuǎn)矩比為：= （4.6）在本式中 一般取0.33-0.67。本次設(shè)計(jì)為中型的載重貨車，根據(jù)實(shí)際情況考慮，本設(shè)計(jì)選擇對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器。普通的對(duì)稱式圓錐齒輪差速器由差速器的左右兩個(gè)殼，半軸齒輪兩個(gè)，行星齒輪四個(gè)，行星齒輪軸一個(gè)，半軸齒輪墊片與行星齒輪墊片等部件組成。如下圖所示。由于這種差速器具有結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)、制造方便、應(yīng)用在公路汽車上也很可靠等諸多的優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛用于各類車輛上。圖4.2 普通的對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器1，12-軸承；2-螺母；3，14-鎖止墊片；4-差速器左殼；5，13-螺栓；6-半軸齒輪墊片；7-半軸齒輪；8-行星齒輪軸；9-行星