主減速器設(shè)計(jì)

本文格式為Word版，下載可任意編輯——主減速器設(shè)計(jì)遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

0前言

目前，國內(nèi)各類1000萬噸級以上露天鐵礦、銅礦等礦山正在大規(guī)模擴(kuò)建對大噸位和超大噸位礦用自卸車的需求將不斷擴(kuò)大。由于，礦用汽車是高行業(yè)壁壘與高利潤的矛盾統(tǒng)體：(1)礦車行業(yè)進(jìn)人的技術(shù)壁壘高，礦用汽車載重量從25噸到360噸每個(gè)系列至少有5個(gè)基本車型根據(jù)用途又可改裝出運(yùn)煤車灑水車等車型各個(gè)系列技術(shù)通用性差不同噸位車型間能通用的部件很啦這些決定了礦用車的高研發(fā)費(fèi)用和試制費(fèi)用一般企業(yè)無法插足即使國內(nèi)廠家生產(chǎn)一個(gè)系列的某些產(chǎn)品，再擴(kuò)張都很困難。國內(nèi)廠家甚至一個(gè)系列的產(chǎn)品都很難做全。(2)礦用汽車進(jìn)人的資金壁壘高，技術(shù)壁壘高導(dǎo)致研發(fā)周期長，產(chǎn)品品種多，加之批量小，元器件質(zhì)量大，單臺售價(jià)高等原因，使礦用車研發(fā)生產(chǎn)資產(chǎn)專用性高．滾動資金占用高資金回收慢。這個(gè)特點(diǎn)決定了能介入這個(gè)行業(yè)的企業(yè)必需要有雄厚的資金并做好長期投資的準(zhǔn)備。(3)礦用汽車對工業(yè)基礎(chǔ)及人才需求有特定的要求，正由于如此少數(shù)幾家國際巨頭一直主導(dǎo)著這個(gè)行業(yè)。也因此，國內(nèi)生產(chǎn)礦用車的廠商也是為數(shù)不多，不過自主研發(fā)礦用車也將代替長期進(jìn)口的現(xiàn)狀?？傊瑖鴥?nèi)解決一個(gè)系列產(chǎn)品自主研發(fā)問題，就等同于降低了中國礦用車的成本。礦用車的零部件生產(chǎn)為成批生產(chǎn)，如北方重工已建成年產(chǎn)量為1000臺生產(chǎn)基地[21]。由此可以看出中國已成為礦用車領(lǐng)域的先頭軍。

本設(shè)計(jì)是礦用車驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)及輪邊減速器設(shè)計(jì)，本說明書對“驅(qū)動橋設(shè)計(jì)〞及其主要零部件的結(jié)構(gòu)選擇與強(qiáng)度計(jì)算進(jìn)行說明。對于各種不同類型和用途的汽車，正確得確定汽車驅(qū)動橋總成，并成功地將它們組合成一個(gè)整體，機(jī)組成驅(qū)動橋，是本設(shè)計(jì)的主要組成部分。

汽車的驅(qū)動橋處于傳動系的末端，基本功用是增大有傳動軸或直接由變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)矩分派給左、右驅(qū)動車輪，并使左右驅(qū)動車輪具有汽車行駛運(yùn)動學(xué)所要求的差速器功能；同時(shí)，驅(qū)動橋還要承受作用與路面和車架或車廂之間的鉛垂力、縱向力和橫向力。

驅(qū)動橋還傳遞著傳動系中的最大轉(zhuǎn)矩，橋殼還承受著反作用力矩。汽車驅(qū)動橋結(jié)型式和設(shè)計(jì)參數(shù)除對汽車的可靠性與耐久性有重要影響外，也對汽車的行駛性能如動力性、經(jīng)濟(jì)性、平順性、通過性、機(jī)動性和操動穩(wěn)定性等有直接影響。

在一般汽車的機(jī)械式傳動中，有了變速器（有時(shí)還有副變速器或分動器）還不能完全解決發(fā)動機(jī)特性與汽車行駛要求間的矛盾和結(jié)構(gòu)布置上的問題。首先是絕大部分發(fā)動機(jī)在汽車上是縱向布置，為使其轉(zhuǎn)矩能傳給左右驅(qū)動車輪，必需有驅(qū)動橋的主減速器來改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，同時(shí)還得由驅(qū)動橋差速器來解決左右驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，同時(shí)還得

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王順昊：礦用車驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)及輪邊減速器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

有驅(qū)動橋的差速器來解決左右驅(qū)動車輪間的轉(zhuǎn)矩分派問題和差速要求。其次是由于變速器的主要任務(wù)僅在于通過選擇適當(dāng)?shù)臋n位數(shù)及各檔傳動比，以使內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)矩－－轉(zhuǎn)速特性能適應(yīng)汽車在各種行駛阻力下對動力性與經(jīng)濟(jì)性的要求，而驅(qū)動橋主減速器（還有輪邊減速器）的作用則在于當(dāng)變速器處于最高檔（尋常為直接檔，有時(shí)還有超速擋）時(shí)，使汽車有足夠的牽引力、適當(dāng)?shù)牡淖罡哕囁俸土己玫娜加徒?jīng)濟(jì)性。為此，則需將經(jīng)過變速器、傳動軸傳來的動力，通過驅(qū)動橋的主減速器，進(jìn)行進(jìn)一步增大轉(zhuǎn)矩、降低轉(zhuǎn)速的變化。因此，想使汽車傳動系設(shè)計(jì)得合理，首先必需選擇好傳動系的總傳動比，并恰當(dāng)?shù)貙⑺峙山o變速器和驅(qū)動橋。后者的減速器比稱為主減速比。當(dāng)變速器處于最高檔位時(shí)，汽車的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性主要取決于主減速比。在汽車的總布置設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)該車的工作條件及發(fā)送機(jī)、傳動系、輪胎等有關(guān)參數(shù)，選擇適合的主減速比來保證汽車具有良好動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。有時(shí)汽車設(shè)計(jì)得具有幾種主減速比提供選擇，以滿足不同使用條件及變型車的需要。由于發(fā)動機(jī)功率的提高，汽車的整備質(zhì)量的減小和路面狀況的改善，主減速比有往小的方向發(fā)展的趨勢。選擇主減速比是要考慮到使汽車既能滿足高速行駛的要求，又能在常用車速范圍降低發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)速、減小燃料消耗量，提高發(fā)動機(jī)壽命并改善震動及噪聲的特性等[1]。

目前我國正在大力發(fā)展汽車產(chǎn)業(yè),采用后輪驅(qū)動汽車的平衡性和操作性都將會有很大的提高。后輪驅(qū)動的汽車加速時(shí)，司機(jī)就會感到有更大的橫向握持力，操作性能變好。維修費(fèi)用低也是后輪驅(qū)動的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，這種費(fèi)用將會有很大的區(qū)別。

后輪驅(qū)動必然會使得乘車更加安全、舒適，從而帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

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遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

1總體方案論證

驅(qū)動橋處于動力傳動系的末端，驅(qū)動橋一般由主減速器、差速器、半軸和驅(qū)動橋殼(有時(shí)有輪邊減速器)等組成如圖1-1，轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋還有等速萬向節(jié)。其基本功能是：將萬向傳動裝置傳來的發(fā)動機(jī)傳來的轉(zhuǎn)矩通過主減速器、差速器、半軸等傳到驅(qū)動車輪實(shí)現(xiàn)降低轉(zhuǎn)速、增大轉(zhuǎn)矩；通過主減速器圓錐齒輪副改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向；通過差速器實(shí)現(xiàn)兩側(cè)車輪差速作用，保證內(nèi)、外側(cè)車輪以不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向。

1－半軸2－圓錐滾子軸承3－支承螺栓4－主減速器從動錐齒輪5－油封6－主減速器主動錐齒輪7－彈簧座8－墊圈9－輪轂10－調(diào)整螺母

圖1-1驅(qū)動橋Fig.1-1driveaxles

設(shè)計(jì)驅(qū)動橋時(shí)應(yīng)當(dāng)滿足如下基本要求：

1)所選擇的主減速比應(yīng)能保證汽車具有最正確的動力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。2)外形尺寸要小，保證有必要的離地間隙。3)齒輪及其它傳動件工作平穩(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，特別是簧下質(zhì)量應(yīng)盡量小，以改善汽車平順性。

6)與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動協(xié)調(diào)，對于轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋，還應(yīng)與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動協(xié)調(diào)。7)結(jié)構(gòu)簡單，加工工藝性好，制造簡單，拆裝，調(diào)整便利。

隨著汽車向采用大功率發(fā)動機(jī)和輕量化方向的發(fā)展以及路面條件的改善，近年來主減

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王順昊：礦用車驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)及輪邊減速器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

速比有減小的趨勢[2]。

1.1驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案分析

驅(qū)動橋分?jǐn)嚅_式和非斷開式兩類。驅(qū)動車輪采用獨(dú)立懸架時(shí)，應(yīng)選用斷開式驅(qū)動橋；驅(qū)動車輪采用非獨(dú)立懸架時(shí)，則應(yīng)選用非斷開式驅(qū)動橋。

斷開式驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是沒有連接左右驅(qū)動車輪的剛性整體外殼或梁，主減速器、差速器及其殼體安裝在車架或車身上，通過萬向傳動裝置驅(qū)動車輪。此時(shí)，主減速器、差速器和部分車輪傳動裝置的質(zhì)量均為簧上質(zhì)量。兩側(cè)的驅(qū)動車輪經(jīng)獨(dú)立懸架與車架或車身作彈性連接，因此可以彼此獨(dú)立地相對于車架或車身上下?lián)u擺。為防止車輪跳動時(shí)因輪距變化而使萬向傳動裝置與獨(dú)立懸架導(dǎo)向裝置產(chǎn)生運(yùn)動干擾，在設(shè)計(jì)車輪傳動裝置時(shí)應(yīng)用滑動花鍵軸或允許軸向適量移動的萬向傳動裝置。

普通非斷開式驅(qū)動橋，由于結(jié)構(gòu)簡單、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)雖然各不一致，但是有一個(gè)共同特點(diǎn)，即橋殼是一根支承在左右驅(qū)動車輪上的剛性空心梁，齒輪及半軸等傳動部件安裝在其中。這時(shí)整個(gè)驅(qū)動橋、驅(qū)動車輪及部分傳動軸均屬于簧下質(zhì)量，汽車簧下質(zhì)量較大，這是它的一個(gè)缺點(diǎn)。

斷開式驅(qū)動橋區(qū)別于非斷開式驅(qū)動橋的明顯特點(diǎn)在于前者沒有一個(gè)連接左右驅(qū)動車輪的剛性整體外殼或梁。斷開式驅(qū)動橋的橋殼是分段的，并且彼此之間可以做相對運(yùn)動，所以這種橋稱為斷開式的。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。兩側(cè)的驅(qū)動車輪由于采用獨(dú)立懸掛則可以彼此致立地相對于車架或車廂作上下?lián)u擺，相應(yīng)地就要求驅(qū)動車輪的傳動裝置及其外殼或套管作相應(yīng)搖擺。

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。斷開式驅(qū)動橋的簧下質(zhì)量較小，又與獨(dú)立懸掛相協(xié)同，致使驅(qū)動車輪與地面的接觸狀況及對各種地形的適應(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載荷及零件的損壞，提高其可靠性及使用壽命。但是，由于斷開式驅(qū)動橋及與其相配的獨(dú)立懸掛的結(jié)構(gòu)繁雜，故這種結(jié)構(gòu)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

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遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

汽車或多橋驅(qū)動的重型越野汽車[5]。

本設(shè)計(jì)選擇整體式驅(qū)動橋，并且?guī)в行行驱X輪的輪邊減速器。

1.2設(shè)計(jì)參數(shù)

主減速器傳動比io?3.272，發(fā)動機(jī)給定轉(zhuǎn)速n

p?2325r/min，輪胎的滾動半徑

mm，rr?874mm，發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Tmax?1766N?M，驅(qū)動橋數(shù)n?1，輪胎的直徑d?