0068-九吨级驱动桥主减速器设计【CAD图+文献翻译+说明书】
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CAD图+文献翻译+说明书
九吨级驱动桥主减速器设计【
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九吨级驱动桥主减速器设计
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驱动桥设计【
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驱动桥主减速器设计
主减速器】【
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九吨级驱动桥主减速器设计
摘要：主减速器、差速器、半轴和桥壳是驱动桥内部组成最重要的四个部分，我们都知道，驱动桥其最重要也是其最基础的功能，是为了能够增大从传动轴或变速器两方面所传来的转矩，然后再把转矩分配给所需的驱动车轮使用，让驱动车轮具有我们想要的那种差速功能；此外，其还要具有能经受各种力或者力矩的能力。
作为汽车最重要的组成部分，驱动桥的好与不好将会直接影响我们设计汽车的整体性能，而对于大型载货汽车来说，其就会显得更加重要。为了能达到汽车在重载的高效率和高效益，我们要为汽车安装一个具有高效率的驱动桥。而我们还应考虑其地的一些问题，比如其最小离地间隙，所以我们设计时的齿轮要小些。判断各种原因后，本次设计我决定选用一款双级主减速器，参照我们传统的设计方法来进行。本设计我的首要目标，就是确定的设计部件的结构和参数；我又参考了其他主减速器结构，给出了本次总体设计方案；最后，我还为主、从动锥齿轮也进行了使用寿命的校核工作。本次设计决定选用圆弧锥齿轮来作为汽车的主减速器。
关键字：圆弧锥齿轮；主减速器；驱动桥；货车
- 内容简介：
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毕业设计开题报告毕 业 设 计 开 题 报 告1结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述一、概述随着我国工业化建设的高速发展，西部大开发，公路条件不断完善，运输也大型化，专业化高速发展，尤其是高等级公路的不断建设，国家对大型基建项目的大量投入，必将重型货车的广泛应用创造很好的条件，促进重型载货货车向大型化发展。考虑到目前国内只有八级重型载货货车供求基本平衡，供给略大于需求，大吨级的载货汽车必将成为需求的热点。重型汽车从2004年到2006年一直处于高速攀升阶段，市场规模从2004年的39万辆上升到2006年的70万辆，近几年其所占比例不断增加。2005年及以后的几年内，重型汽车所需桥总成将会形成一下产品格局：公路运输以9t级以上单级减速驱动桥、承载轴为主；工程、港口等用车以10t级以上双极减速驱动桥为主。但又考虑到市场需求和企业成本利益的问题，9t级的重型已经能满足国内外需求，因此9t级重型车车桥设计势在必行。汽车的驱动桥位于传动系的末端123，其基本功用是增大由传动轴或直接由变速器出传来的转矩，将传动矩分配给左右驱动车轮，并使左右驱动车轮具有汽车行驶运动学所要求的差速功能：同时驱动桥还要承受作用于路面和车架或承载式车身之间的铅垂力，纵向力和横向力及其力矩，在一般的汽车的结构中，驱动桥包括主减速器，（又称主传动器）、差速器、驱动桥的传动装置及桥壳等部件。汽车主减速器是汽车传动中的最重要的部件之一。它能够将万向传动装置产来的发动机转矩传给驱动车轮，以实现降速增扭。主减速器对提高汽车行驶平稳性和其通过性有着独特的作用，是汽车设计的重点之一45。(1)主减速器作用主减速器的作用将变速器输出的动力再次减速，以增加转矩，之后将动力传递给差速器67。(2)主减速器分类单级主减速器：大部分汽车的主减速器为单级主减速器，减速型式为普通斜齿轮式或锥形齿轮式。其中锥形齿轮式主减速器，广泛的应用于后驱汽车的后轿中，变速器输出动力经过传动轴传给主动锥齿轮，经从动锥齿轮减速后传给差速器。普通斜齿轮式主减速器应用于前驱汽车的变速器中。注：对于前驱汽车的变速器中的主减速器，如果发动机在机舱在横置，则主减速器为普通斜齿轮式；如果发动机在机舱内纵置，则主减速器为锥形齿轮式，如桑塔纳、帕萨特等。双级主减速器：在重型货车上，常采用双级主减速器。 第一级为锥形齿轮减速，第二级为普通斜齿轮减速8910。主减速器的齿轮有弧齿锥齿轮，双曲面齿轮，圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形式。在此选用准双曲面齿轮传动，双曲面齿轮与弧齿锥齿轮尺寸相同时，双曲面齿轮齿轮传动具有更大的传动比。此外由于偏移距地存在，使得双曲面齿轮比相应的弧齿锥齿轮的尺寸要小，从而可以获得更大的离地间隙。还有就是双曲面传动的主动锥齿轮的螺旋角较大，同时啮合的齿数较多，重合度更大，即可提高传动的平稳性111213。 汽车主减速器有单级式、双级式等几种。由于单级式主减速 器结构简单、质量小、尺寸紧凑以及造价低。广泛用在主减速比i07.6的各种中、小型汽车上12。虽然这次设计的为汽车主传动比7.6，但考虑到离地间隙，这次设计的为双级的主减速器。二、国内外主减速器的发展现状在产品上，国内汽车市场用户主要以承载能力强、齿轮疲劳寿命高、结构先进、易维护等特点的产品为首选。目前己开发的产品，如陕西汉德引进德国撇N公司技术的485单级减速驱动桥，一汽集团和东风公司的13吨级系列车桥为代表的主减速器技术，都是在有效吸收国外同类产品新技术的基础上，针对国内市场需求开发出来的高性能、高可靠性、高品质的车桥产品。这些产品基本代表了国内车用减速器发展的方向。通过整合和平台化开发，目前国内市场形成了457、460、480、500等众多成型稳定产品，并被用户广泛认可和使用。设计开发上，CAD、CAE等计算机应用技术，以及AUT优AD、UG16、CATIA、proE等设计软件先后应用于主减速器的结构设计和齿轮加工中，有限元分析、数模建立、虚拟试验分析等也被采用;齿轮设计也初步实现了计算机编程的电算化。新一代减速器设计开发的突出特点是:不仅在产品性能参数上进一步进设计上完全遵从模块化设计原则，产品配套实现车型的平台化，造型和结构更加合理，更宜于组织批量生产，更适应现代工业不断发展，更能应对频繁的车型换代和产品系列化的特点，这些都对基础件产品提出愈来愈高的配套要求，需要在产品设计上不断地进行二次开发和持续改进，以满足快速多变的市场需求1415。 在西欧，带轮边减速的双级主减速器后驱动桥只占整个产品的40%，且有呈下降趋势，在美国只占10%。其原因是这些地区的道路较好，采用单级减速双曲线螺旋锥齿轮副成本较低，故大部分均采用这种结构。国外汽车驱动桥已普遍采用限滑差速器N一Pin牙嵌式或多片摩擦盘式、湿式行车制动器等先进技术。限滑差速器大大减少了轮胎的磨损，而湿式行车制动器则提高了主机的安全性能，简化了维修工作。国内仅一部分车使用N。一Pin牙嵌式差速器。限滑差速器成本较高，因而在多数国产驱动桥上一直没有得到应用。目前向国内提供限滑差速器的制造商主要是美国TraCtech公司和德国采埃孚公司。美国Tractech公司在苏州的工厂即将建成投产，主要生产牙嵌式、多片摩擦盘式和比例扭矩(三周节)差速器(锁紧系数3.5)。国内如徐工、鼎盛天工等主机制造商等原来自制一部分牙嵌式差速器，后因质量不过关而放弃。亚洲、非洲和南美国家则采用带轮边减速的双级主减速器的驱动桥，用于非道路和恶劣道路使用的车辆。因此可以得出结论:一个国家的道路愈差，则采用带轮边减速双级主减速器驱动桥愈多，反之，则愈少。国内有几个制造商生产比例扭矩差速器，但均为单周节，锁紧系数138，较三周节要小得多。徐州良羽传动机械有限公司在停车制动器(液压)上也做了一些工作，主要用于重型卡车产品，但国产此类产品的可靠性还有待提高1617。三、国内主减速器发展趋势现在国家大力发展高速公路网，环保、舒适、快捷成为汽车市场的主旋律。对整车主要总成之一的驱动桥而言，小速比、大扭矩、传动效率高、成本低逐渐成为汽车主减速器技术的发展趋势。我国的车用减速器开发设计不论在技术上、制造工艺上，还是在成本控制上都存在不小的差距，尤其是齿轮制造技术缺乏独立开发与创新能力，技术手段落后(国外己实现计算机编程化、电算化)。目前比较突出的问题是，行业整体新产品开发能力弱、工艺创新及管理水平低，企业管理方式较为粗放，相当比例的产品仍为中低档次，缺乏有国际影响力的产品品牌，行业整体散乱情况依然严重。这需要我们加快技术创新、技术进步的步伐，提高管理水平，加快与国际先进水平接轨，开发设计适应中国国情的高档车用减速器总成，由仿制到创新，早日缩小并消除与世界先进水平的差距。目前，上汽集团、东风、一汽、北汽等各大汽车集团也正在开展合作项目，希望早日实与世界先进技术的接轨，争取设计开发的新突破18。参考文献：1 王望予.汽车设计.第3版.北京:机械工业出版社，2002.1272 余志生.汽车理论.北京:机械工业出版社，2002.963 陈家瑞.汽车构造.下册.北京:机械工业出版社，2002.854 吉林大学汽车工程系.汽车构造.人民交通出版社，2006.1-105 成伟华.汽车概论.重庆大学出版社，2008.6-106 王望予.汽车设计.第4版.机械工业出版社，2005.137-1647 王树风.汽车构造.国防工业出版社，2010.235-2458 余志生.汽车理论.第3版.机械工业出版社，2000.84-889 凌凯.汽车原理.北京邮电大学出版社，2005.52-5810 刘增禄.陆战机动平台概论.国防工业出版社，2009.18-2211 陈波.汽车构造.北京理工大学出版社，2011.91-9512 赵学敏，王玉东.汽车底盘构造与维修.国防工业出版社，2003.112-13413 刘海江，于信汇，沈斌等.汽车齿轮.同济大学出版社，1997.2-1714 John Fenton.Hand book of Automotive powertrain and Chassis.London:Professional Engineering Publishing,1998:4615 LechnerG.NaunheimerH.Automotive.Transmissions:Fundamental,selection,Design and Application.Berlin:Springer,1999:8716 J.Vogwell.Analysis of a vehicle wheel shaft faiure. EngineeringAnalysis,1998(5):10317 MakotoAkama.BayesiananalysisofmodelsoftheShinkansenvehicleaxle,2002,(1):7518 林家让.汽车构造底盘篇M.电子工业出版社，2004.1-7 毕 业 设 计 开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：一、本课题要研究或解决的问题 1、主减速器的选择； 2、主减速器齿轮的选择； 3、主减速器载荷的确定； 4、主减速器结构的参数选择； 5、主减速器结构的设计； 6、设计图纸一张。二、本课题拟采用的研究手段本次设计主要是查阅近几年来有关国内外主减速器设计的文献资料，结合所学专业知识，在指导教师的指导下，通过比较不同方案和方法选取最佳方案进行减速器的设计，主要对减速器的结构参数进行校核计算：然后利用CAD画出图纸，并编写说明书。为减小驱动轮的外廓尺寸,目前主减速器中基本不用直齿圆锥齿轮。实践和理论分析证明，螺旋锥齿轮不发生根切的最小齿数比直齿齿轮的最小齿数少。显然采用螺旋锥齿轮在同样传动比下，主减速器的结构就比较紧凑。此外，它还具有运转平稳、噪声较小等优点。因而在汽车上曾获得广泛的应用。近年来，双曲面齿轮在广泛应用到轿车的基础上，愈来愈多的在轻、中型、重型货车上得到采用。在现代汽车发展中，对主减速器的要求除了扭矩传输能力、机械效率和重量指标外，它的噪声性能已成为关键性的指标。噪声源主要来自主、被动齿轮。噪声的强弱基本上取决于齿轮的加工方法。区别于常规的加工方法，采用磨齿工艺，采用适当的磨削方法可以消除在热处理中产生的变形。因此，与常规加工方法相比，磨齿工艺可获得很高的精度和很好的重复性。汽车在行驶过程中的使用条件是千变万化的。为了扩大汽车对这些不同使用条件的适应范围，在某些中型车辆上有时将主减速器做成双速的，它既可以得到大的主减速比又可得到所谓多档高速，以提高汽车在不同使用条件下的动力性和燃料经济性。三、本课题的研究步骤 1、熟悉相关资料和参考图； 2、确定基本参数和主要结构尺寸； 3、设计计算； 4、绘制设计图； 5、编写说明书； 6、准备及答辩。毕 业 设 计 开 题 报 告指导教师意见： 指导教师： 年 月 日所在系审查意见： 系主任： 年 月 日毕业设计中期报告 毕 业 设 计 中 期 报 告系名学生姓名论文（设计）题目：九吨级驱动桥主减速器设计本人在该论文（设计）中具体应完成的工作：1、 主减速器的选择；2、 主减速器齿轮的选择；3、 主减速器载荷的确定；4、 主减速器结构的参数选择5、 主减速器结构的设计；6、设计图纸一张。1. 简述毕业设计开始以来所做的具体工作和取得的进展（1）通过指导教师确定课题内容，完成开题报告的撰写。（2）搜集整理相关设计、文献，对设计命题有了进一步的认识。（3）学习CAD绘图等相关软件，并着手本次设计的CAD图纸。（4）查找与阅读设计相关的合适的英文文献，对其进行翻译工作。毕 业 设 计 中 期 报 告2.目前存在的问题，下一步的主要研究任务，具体设想与安排一设计过程中遇到的主要问题及解决方法遇到的问题：1. 在进行外文文献翻译时，无法确定某些专业名词的释义以及选择适当的符号。2.设计基本全部在纸张上撰写，在CAD软件上进行需要用命令符号对软件进行操控，有一定难度。解决方法：1.通过参考专业书籍和网络搜索，查询与文献相关词汇，导师帮助修改语法错误。2.查找相关书籍、文献进行阅读了解。3.通过请教老师同学和自行查找相关资料视频学习CAD相关功能二后续工作安排1继续搜罗相关资料，完善设计中的不足之处。2调整设计结构，使其结构变得合理，层次分明；3.用CAD绘图软件对草图进行绘制，整理并完善设计说明书内容，为答辩做准备。毕 业 设 计 中 期 报 告3.指导教师对该学生前期研究工作的评价（是否同意继续研究工作） 指导教师亲笔签字： 年 月 日备注：1、本表由学生填写，指导教师亲笔签署意见。 2、以上各项句间距可以根据实际内容需要调整。中北大学信息商务学院2017届毕业设计说明书 毕业设计说明书九吨级驱动桥主减速器设计 九吨级驱动桥主减速器设计 摘要：主减速器、差速器、半轴和桥壳是驱动桥内部组成最重要的四个部分，我们都知道，驱动桥其最重要也是其最基础的功能，是为了能够增大从传动轴或变速器两方面所传来的转矩，然后再把转矩分配给所需的驱动车轮使用，让驱动车轮具有我们想要的那种差速功能；此外，其还要具有能经受各种力或者力矩的能力。作为汽车最重要的组成部分，驱动桥的好与不好将会直接影响我们设计汽车的整体性能，而对于大型载货汽车来说，其就会显得更加重要。为了能达到汽车在重载的高效率和高效益，我们要为汽车安装一个具有高效率的驱动桥。而我们还应考虑其地的一些问题，比如其最小离地间隙，所以我们设计时的齿轮要小些。判断各种原因后，本次设计我决定选用一款双级主减速器，参照我们传统的设计方法来进行。本设计我的首要目标，就是确定的设计部件的结构和参数；我又参考了其他主减速器结构，给出了本次总体设计方案；最后，我还为主、从动锥齿轮也进行了使用寿命的校核工作。本次设计决定选用圆弧锥齿轮来作为汽车的主减速器。 关键字：圆弧锥齿轮；主减速器；驱动桥；货车Design of the main reducer of nine ton drive axle Abstract: Drive from the main bridge general reducer, differential, axle and axle housing is composed of four parts, its basic function is to increase the drive shaft or by direct torque transmission to the torque distribution to the left and right wheels, and the left and right wheels can have driving the differential kinematics in addition, function; also can take effect on the road and the frame or a carriage between the vertical force, longitudinal force and lateral force. As one of the four major automobile drive axle assembly, its performance will have a direct impact on vehicle performance, and it is particularly important for the truck. When a large high-power engine torque output to meet the current truck fast, heavy load high efficiency, need high efficiency, must be an efficient and reliable collocation drive bridge. Considering there must be sufficient ground clearance, the size of the internal gear drive axle can not be too large, so a two-stage main reducer. According to the traditional design method of main drive axle reducer of 9 ton truck drive axle main reducer design. Firstly, determine the main structure type the main components and To design parameters; and then refer to the similar driving axle main reducer structure, determine the overall design plan; at the end of the main, driven bevel gear check the life-span. This paper does not use the traditional hypoid gear as truck main reducer, instead of using the arc bevel gear. Key words: truck; drive axle; double speed reducer; arc bevel gear 目 录摘要.I Abstract.II 目录.III1 绪论.11.1 驱动桥结构分析.12 主减速器设计.32.1 主减速器概述.32.2 主减速器齿轮的支承方式.32.3 主减速器轴承预紧.42.4 锥齿轮啮合的调整.42.5 润滑.52.6 主减速器的结构形式.52.6.1 主减速器的齿轮类型.52.6.2 主减速比的确定.52.6.3 主、从动锥齿轮支承型式.62.7 主减速器参数的选择与计算.72.7.1 主减速器齿轮载荷的计算.72.7.2 主减速器齿轮基本参数的选择.82.7.3 主减速器圆弧锥齿轮尺寸计算.92.7.4 主减速器圆弧锥齿轮强度计算.102.7.5 主减速器齿轮材料及其热处理.142.7.6 主减速器轴承的计算.153 技术经济分析.224 结论.23参考文献.24致谢.25附录.26III1 绪论1.1 驱动桥结构的方案与分析本次设计课题是一款9吨级的主减速器，这样一个级别的驱动桥，通常运用的是非独立悬架，这种结构的驱动桥的桥壳往往是支撑在一根空心梁，而空心梁有架在两车轮上，主减速器就装在这根空心梁里面，设计成这样的驱动桥，驱动车轮就属于是簧下质量了。驱动桥结构有三种类型【1】：1)中央型单级桥 这种驱动桥在驱动桥的类别中是最基本的。往往在主传动比7的情况采用此类驱动桥。2)中央型双级桥 在我国这种类型的驱动桥一共有2种类型：一种是伊顿式，在设计的初期，其中就预留好了固定的空间，在里面能装入一个齿轮结构，而放入这个结构后，原来的单级就会变成双级，而恰好锥齿轮的直径又是不会改变的；另一种就是洛克威尔式，它在需要增大其牵引力的时候，就需要去改变第一级的齿轮，完了再装进第二级齿轮，这样就变成了我们所要求的那种双级驱动桥，而往往这样的桥壳还会是通用的，而主减速器就不是了。作为一种衍生出来的型号，它是很难再变形的，因此它的运用受到了很大的限制；所以，相比较而言，这样的双级驱动桥，通常我们都不会把它作为基本型的驱动桥来谋求发展，而我们往往会把它作为一种特殊演变出来的驱动桥来使用。3)中央单级和轮边减速驱动桥。目前此类减速桥我们把它都分为2种：一种是锥行星式；一种是柱行星式。锥行星式。 其通常是一种轮边形式的减速器，而且它的减速比也会是一个定值，它经常和单级桥组成一种配套的产品系列。这种桥和中央双级减速桥的分别就是：它减小了半轴传递出来的转矩，再把提高的转矩嫁加到两端上。这种设计类型通常都是用在军用车上。柱行星式。 柱行星齿轮形式的减速器，一般它的速比也是在之间。只是因为它的轮边速比较大，所以，其减速器的速比大多都是，因此大锥齿轮就能够取一个较小一点的直径，来保证我们的重汽所需要的大多的离地问隙。但是它的缺点是要比其他类型的质量都大，花费的钱也相对要多一点，而且在其内部还会有其他别的传动方式，如果是要长时间的驾驶，则就会引起我们的车辆过热；所以，它相比其他一般的中央单级减速器要更差一点。单级桥系列的优点就是其发展开拓了较大的市场前景。从产品设计的方面来看，通常它的主减速比在7时，人们大多运用的就是这种单级驱动桥【2】。为了满足本次设计所需的最小离地间隙，根据查阅有关资料显示表明，本次设计借鉴采用的将是双级主减速器。下图所示的就是单级和双级两中类型的主减速器。 （a）单级 （b） 双级 图1-1 主减速器的形式结构图 2 主减速器设计2.1 主减速器齿轮的支承方式主减速器支承方法有悬臂式与跨置式。如图2-1所示。跨置式地特点是：它在其两端的轴上面都加上了一个轴承，这样做的好处就是能够增加它的刚度，会使它的负荷变小，改善了其运行的条件。所以这样的齿轮能承受的更多、更大的力。还有就是如果在其齿轮大端面的轴颈上，相背安装2个同样的圆锥滚子轴承，它们之间的距离就会变的更小，这样我们就可以来缩短其主动齿轮轴得最终长度了。悬臂式地特点是：在其大端会有一根很长的轴，而且上面还会安装有一对相同的滚子轴承。它们轴承的大端都会朝外，这样就可以缩小长度和加长支承的距离，好处就是改善了其刚度。为使拆装更加的方便，应该将靠近齿轮轴承方向的轴径比另一端轴承的支承轴直径设计的大一些。我们这次的设计选用的就是悬臂式。 从动锥齿轮，其相对而言我们更多采用的还会是圆锥滚子轴承，因为这样的选择在设计上就能够减小尺寸；距离+不能小于其从动齿轮大端分度圆直径的65%。为了使载荷能够更加平均的分布在两轴承上【4】，我们要尽量让。之所以这次设计我们决定运用悬臂式，这是因为它没有太复杂的结构，能够在大多数的传递转矩相对较小的轿车和较多轻型货车中得以运用。 （1）悬臂式 （2）跨置式图2-1 主减速器锥齿轮的支承形式2.2 主减速器轴承的预紧为了提高轴承的刚度，我们可以减少轴承的位移，这样就会使得其齿轮能够正确地啮合，而它们也会相应的具备适当的安装预紧度。但是如果其预紧度在装配时太紧的话，它的传动效率就会大大的降低，还有就是这样的装配方式也会加快其主要零件的磨损。用预紧力矩来度量其预紧度【5】。预紧力矩的值是依据科学试验后确定的。轴承的预紧力矩我们通常设定为。 我们试着调整其上安装轴承的预紧度，可以再尝试着调整一下后面的旋转叉形凸缘，都调整了后，如果还是觉得其预紧度太过于松弛，这时我们则可以缩减其垫片原来具有的厚度；反之我们可以再来增加其垫片原本具有的厚度。2.3 锥齿轮啮合的调整在我们已经调整了圆锥滚子轴承的预紧度后，我们还需要调整其锥齿轮的啮合状态。调整的方法有以下两种。（1）调整齿面的啮合印迹，这种方法是将红色颜料第一时间涂在轮齿的齿上面，随后我们用手将主动齿轮来回往复转动几次，这样从动锥齿轮的两个工作面上就会显现出红色痕迹。如果从动锥齿轮的齿面上的啮合印迹，是在其齿高的中间或者偏向于齿轮的小端，而且还能够占有其宽度的60%甚至以上，这种情况我们就认为是正确的啮合状态。（2）调整啮合缝隙的方法，第一我们可以调整其轴承最外侧的螺母，这样就会从根本上改变其相对的位置。还有就是其缝隙的选择范围一定是要在0.15mm0.40mm之间。这样我们已经调整好了的预紧度就相对不会再发生变化，记得一面拧进去的数要等于另一面拧出来的数。2.4 润滑 其双曲面齿轮在其工作状态中，它会产生相对的滑动；而且齿面间所存在的压力也会比较大，从而导致使用中的齿面油膜很容易就会被其破坏掉，这种情况下我们通常会运用一种含有防刮伤添加剂的特种润滑油，这样就会减少其齿轮间的摩擦，提高其传动效率。转动时，齿轮中的润滑油会在进入其本身油道后，经过多个轴承座孔再进入滚子轴承的大端，然后经过回油管道流回到主减速器壳里。还有在做设计的时候加油孔要设计到加油顺手的地方，而放油孔则是要设计在桥壳的最下方。差速器壳面上要开上一个孔，以方便润滑油的出入，让两者之间保持相对的润滑。主减速器壳体上要安装有一个塞子，这是用来防止温度一下子升高后，引发气压升高导致渗漏用的【7】。2.5 主减速器的结构的形式主减速器结构，主要是根据它本身的装配方式区分开来的。2.5.1 主减速器齿轮的类型主减速器齿轮，本次选用的是圆弧锥齿轮。这是因为其轮齿端面重叠的关系，在有至少两个以上的轮齿在一起啮合时，它所能承受更多更大的负载，其轮齿也不是同步的啮合，而是逐步的啮合，因此其有工作平稳的优点，而它的噪声和振动也相对低一点。但是它也会有一些一眼能看出来的缺点，就比如它对啮合精度要求会特别高，在大多数的时候，其齿轮副的锥顶出现一些稍稍不吻合的迹象， 它的工作条件就可能会马上变坏，这种类似的情况则会加剧磨损，还有就是这种情况产生后噪声也会随之增大；但是如果在其主传动比也不变，而主动齿轮也保持一样时，弧齿锥齿轮要比其双曲面齿轮小一些，这样我们就能得到我们想要的距离地面的最小间隙了，相较而言这样更加有利于我们来实现汽车的总体设计【8】。还有就是，我们选择的圆弧锥齿轮也有更加好的传动效率，其效率最好时能够达到99%。2.5.2 主减速比确定的方式我们都知道，主减速比能够影响汽车的各种性能。例如它的动力性。所以，我们通常会在做设计时，由整车设计的动力系统来选取。而对汽车动力性的影响我们可以在不同的下计算。经过大量的优化工作，做最好的匹配后来选择我们所需要的值，这样我们就可以使汽车能够达到最好的性能要求。为了汽车能够有我们所需要的大功率，最高车速我们大多时后选取得都要比最小值大，以下面的方程式来选择计算： （2-1） 计算中：汽车轮胎的半径,我们所知轮胎为：，查看相关的汽车手册 取。 传动比，此处取 减速器传动比，此处取传动比的配比，通常我们选用的一级要比选用的二级小些，这样，计算后的一级齿轮的齿数就可以在范围内选择。二级的齿数和也将会在之内择取。我们选择z1取14，z2取27，这样，这样在之内，符合要求【9】。2.5.3 主，从动锥齿轮在设计中的形式 在本次设计中，我们选用的是悬臂式支承方式。2.6 基本参数的选择和计算2.6.1 齿轮载荷的计算与确定一般在最大转矩作用时，也就是在传动系一档时，还有就是在车轮发生打滑时，这两种情况下，选取作用在从动齿轮上（）的较小者，当作计算中用以验算最大应力的计算载荷。即： （） （2-2） （） （2-3）式中：发动机最大转矩；一档传动比；根据已给的原始数据可知 取； 超载系数，取； 数目为1； 初取：= 传动效率与速比，在此取和。公路车辆使用的条件好，所以平均计算转矩是： =（） （2-4）式中：汽车满载总重； 取； 汽车一般在，可初取 ； 一般取能初取； 汽车的性能系数 （2-5）当 时，取2.6.2 齿轮参数的选择（1）节圆直径 根据计算转矩选出： （2-6）式中：直径系数，取；取，较小的选项。计算得，=，初取。 （2）模数的计算 在选好以后，用式子来计算出它的模数，再用公式来校核一下： （3）齿宽的择用 其齿面宽度为：，可初取。（4）锥齿轮的旋转状况 通常情况下，一个为右旋逆时针，另一个与其相反，这样就会使得两个齿轮产生的轴向力呈现有一种相互背离的关系。（5）螺旋角地选择 螺旋角在选取是，我们应该使之相当大，这样更容易使。因为越大其传动的平稳性就会越好而且还能够降低其旋转是产生的噪音。但是，如果选取的螺旋角太大，也会引起轴的力变大，所以我们需要有一个适当的范围。这时我们一般会选用螺旋角为。（6）压力角 普通车为，重载汽车为，2.6.3 圆弧锥齿轮尺寸的计算在汽车齿轮参数已经确定后，我们就可以按照表2-1来计算我们所需要的基本尺寸了。表2-1 圆弧锥齿轮计算用表序号项 目计 算 公 式计 算 结 果1主动齿轮齿数132从动齿轮齿数253模数104齿面宽b2=40b1=445工作齿高176全齿高=18.8807法向压力角=22.58轴交角=909节圆直径=130=25010节锥角arctan=90-=27.47=62.5311节锥距A=A=140.9112周节t=3.1416 t=31.41613齿顶高=11.345mm=5.655mm14齿根高=7.535mm=13.225mm15径向间隙c=c=1.88016齿根角=3.06=5.3617面锥角；=32.83=65.5918根锥角=24.41=57.1719齿顶圆直径=150.13=255.2220节锥顶点止齿轮外缘距离=119.767=59.98321理论弧齿厚=21.096mm=10.32mm22齿侧间隙B=0.3050.4060.356mm23螺旋角=352.6.4 强度的计算在要计算强度之前，我们要先清楚地了解一下齿轮它被破坏的各种形式。 （1） 齿轮寿命齿轮有多种多样的损坏形式，而我们经常见到的大概有以下几种折断、点蚀、剥落、胶合还有磨损。它们的特点和影响因素大致如下： 1）轮齿折断 这种损坏方式可以分为疲劳折断和过载折断。 疲劳折断：我们要用的齿轮，如果它长时间的作用在大的而且不时变换的载荷下是，它的根部就必然会经受各种大的应力及力矩。若它承受的最高应力超出了我们选择的材料能够耐久的最高极限，则其就会在其齿根处会产生些许的裂纹。而随着载荷来回作用次数的增加，小裂纹就会变成大裂纹，最终将会导致轮齿断裂。 过载折断：有时会因为我们的设计不当或者材料的热处理不符我们设计的要求，还有就是因为突然间的产生大载荷冲击，使得其承受能力超出了齿轮弯曲强度所许可的最大范围，从而引发了轮齿的突然性折断，这种现象就是过载折断。因为在我们工人装配过程中有诸多因素，在运作中会出现一端沿斜向齿端的折断现象。 2）轮齿被破坏的情况 点蚀和剥落是齿轮齿面破坏主要形式之一【13】，大约占了他们报废率的七成以上。点蚀：这种损坏情况，是由于其两个轮齿的两个表面经过了多次高压碰撞后，所引发的表面被极大损坏的后果。因为在两个齿轮的接触区域会产上非常大大的表面接触应力，所以在齿轮节点的附近，特别的是在那些小齿轮节圆下的齿根区域会首先开始出现此类现象，直至它成形为一个浅的凹坑，而成为这种凹坑的现象我们就称之为点蚀。而减小齿轮齿面的压力是可以能降低点蚀形成率的，还有就是增大齿轮的直径和增大其螺旋角，这样齿面的曲率半径就会随之增大，从而就会导致其接触应力减小。我们在设计师适当增加齿宽也是一种非常有效的方法。齿面的剥落：形成齿面剥落的主要原因是因为其表面的抗冲击强度太小。例如齿轮的渗碳层没有达到标注厚度和在其心部的硬度也没有达到要求，这些都是会引发这种现象的。 3）齿面相互胶合的状况 在高温的作用下，导致齿轮的两个齿相互产生摩擦，在加上受多重因素的共同作用后，两个金属齿轮就会粘连在一起，而其分开后撕下来，而造成的在其表面上的损坏现象，我们就称之为胶合。这种现象经常出现在齿顶周围，产生的撕裂痕迹会处在节圆的垂直方向上。 4）齿面的磨损 齿面磨损其实是因为两个轮齿相互滑动而引发的一种破坏形式【14】。在我们规定范围内磨损是设计和科学所允许地。研磨磨损的原因是有细小的颗粒或者有空气中的杂物进入，例如没有清洗掉的砂石和氧化皮引起的种种非正常磨损，我们都应使之避免发生。汽车的主减速器和其差速器的两种类齿轮，在我们的新车磨合期间在其长期使用中，按照其设计时所规定的里程数更换其中的润滑油，而且我们要进行清洗工作，这些都是为了防止出现不正常磨损而有效且合理的方法。汽车的齿轮的损坏形式主要是疲劳破坏。形式是齿根的疲劳折断，还有就是由于表面点蚀所引发的剥落。在汽车的使用寿命需求中，它的需求次数都是超出材料耐久疲劳的最大次数。所以，许可弯曲应力在设计中不要大于.表2-2 汽车驱动桥齿轮的许用应力 计算载荷 主减速器齿轮的许用弯曲应力主减速器齿轮的许用接触应力差速器齿轮的许用弯曲应力按式（2-2）、式（2-3）计算出的最大计算转矩Tje，Tj中的较小者7002800980按式（2-4）计算出的平均计算转矩Tjm210.91750210.9 表中，汽车的与其实不是连续载荷，在计算中我们只能用它来检验我们所求的最大应力，而不能把其看作是疲劳损坏的重要依据。（2） 齿轮强度的计算1. 圆周力 主减速器轮齿表面的耐磨性，一般我们会用轮齿上的设想压力来计算，如下式 （2-7）计算中：作用在上面的圆周力 本次取. 按第一种情况算时： （2-8）计算中：最大转矩，在这取； 变速器的传动比； 主动齿轮的节圆直径，本次取.按上式 按第二种情况算时： （2-9）式中：满载的最大负荷，在这里用； 轮胎和地面的附着系数，本次取： 轮胎的滚动半径，在此取按上式=但是因为有其发动机的转矩的制约，这里的p，是在最大时候也不允许超过1096 N/mm，即符合我们的规定。2.轮齿的弯曲强度计算齿轮的应力： N/ （2-10）式中：该齿轮的计算转矩，Nm; ，超载系数；在此取当时，在此。支承刚度大时取最小值。 在这取;计算齿轮的齿面宽，mm;计算齿轮的齿数；端面模数，mm;择用小齿轮的，大齿轮.按上式能计算出在作用下作用下 所以满足其要求。图2-2 弯曲综合系数J3) 轮齿的表面接触强度计算锥齿轮的齿面接触应力为 N/ （2-11）式中：主动齿轮的计算转矩；取/mm; ，见式(2.10)下的说明； 尺寸系数，在这取； 表面质量系数，在这取； 可用图选择按上式 上述的两者相等，所以都满足要求。上述资料参考了汽车车桥设计图2-3 接触综合系数2.6.5 齿轮的材料及其热处理驱动桥齿轮，它们所要工作地方都是条件恶劣的环境，它们与其它部位所用的齿轮来比较的话，其所具有得特点是运动负荷大种类多、冲击力大。它的损坏种类有折断、点蚀等等。我们根据种种情况，对其所用材料及其热处理提出了下面几点要求：1).心部要特别含有合适的韧性，不然就有极大的可能性在大的冲击下被折断；2).钢材的锻造性及热处理加工性能要极其的优良，在热处理之后它的变形两要最小，还有就是其变形的规律我们要能较容易的掌控；3.在选择我们所需的材料时，要细心的考虑我们国家的工业状况【16】。对与我这次设计的主减速器而言，我们所选用的是双面锥齿轮，材料我们选用的是由于是选用的齿轮是新齿轮，因此我们会碰到其接触和润滑不良的状况，为了更好地防新齿轮在其磨合期产生咬死等现象，还有就是为了预防齿轮早期的磨损，我们所选用的新齿轮要在各种加工步骤与经热处理都完成后，在其表面上做镀铜或着镀锡的加工处理。此类的方法现在还不能运在弥补公差和代替零件之间的润滑。我们对齿面做喷丸处理，这种处理方法能够提高我们齿轮的使用寿命。这是由于渗硫的温度会较低，这种方式不会引起齿轮的形变。而且在渗硫之后，也能够防止齿轮种种不良现象的产生【17】。2.6.6 轴承的计算轴承的主要计算通常都是为了计算齿轮的使用寿命，我们要先根据其主减速器的尺寸，初步拟定我们所将来要用轴承的型号，之后我们再进行轴承寿命结果的验算。(1) 计算主动齿轮及其上面的力轮齿齿面中心所受的圆周力 （2-12）式中：主动齿轮的当量转矩； 分度圆的直径。注：汽车在它运行的过程中，因为我们需要换挡的需求，这时发动机也能够时时为我们处于最佳转矩，所以其工作转矩也就会经常处于交变的变化中。应该按照它们当量转矩来算出。 主减速器上面的最大转矩可以用这个公式来求： （2-13）式中：变速器，档使用率为； 变速器的传动比为变速器在，档的利用率。对于螺旋锥齿轮 = （2-14） （2-15） 计算中：分度圆的两个直径； b从动齿轮齿面宽 在这我们取；计算得：锥齿轮的轴向和径向力我们规定主动齿轮的旋向这次是左旋： （2-16） （2-17） 从动齿轮为右旋： （2-18） （2-19）式中：齿廓表面的法向压力角； 主、从动齿轮的节锥角2，。（2）计算轴承载荷 轴承的径向载荷 图2-3（a）所示 （2-20） = （2-21） （a） （b） 图2-3 轴承所布置的尺寸其尺寸为：悬臂式主动齿轮式中：圆周力； 主动齿轮的轴向力； 主动齿轮的径向力； 主动齿轮齿面宽中点的分度圆直径。双级减速器的从动齿轮的轴承径向载荷轴承C和D横向载荷 （2-22） （2-23）式中：圆周力； 从动齿轮的轴向力； 从动齿轮的径向力； 分别代表圆周、轴向和径向三个力； 二级的节圆直径； 的分度圆的直径。 （2-24） （2-25） （2-26）式中：计算转矩，为第二级减速主动齿轮的当量转矩T1di01，其中T1d为主动锥齿轮的当量转矩，i01是主减速器第一级减速的主减速比。斜齿圆柱齿轮的螺旋角；初选为法向压力角。初选为（1）对于轴承A 我在此选用型轴承。此轴承的额定动载荷，径向力 轴向力，所以 由机械设计6中表13.5可查得当量动载荷 （2-27）式中：冲击载荷系数在此取1.2有上式可得 所以由公式 s （2-28）式中:为温度系数，在此取;为载荷系数，在此取。所以=此外对于驱动桥来说，轴承的计算转速为 （2-29）式中：轮胎的滚动半径，m 汽车平均的速度，在此取。所以有上式可得=而主动锥齿轮的计算转速因此轴承的额定轴承寿命： （2-30） 式中: 轴承的计算转速，。有上式可得轴承A的使用寿命大修里程我们定为100000公里，这样算出的预期寿命是 = （2-31）所以=和比较，故轴承符合使用要求。（2）对于轴承B，在此选用30315型轴承。在此径向力轴向力，所以=由机械设计6中表13-5可查得，额定动载荷当量动载荷 式中：冲击载荷系数在此取有上式可得到 所以由公式 式中:为温度系数，在此取;为载荷系数，在此取。所以=所以轴承能工作的额定轴承寿命： 式中: 轴承的计算转速，r/min。由上式可得轴承B的使用寿命因此符合。（3） 对于轴承C，选用30312型号，轴向力，径向力，并且，由机械设计6中表13-5可查得所以 所以由公式 式中:为温度系数，在此取; 为载荷系数，在此取。所以=所以轴承能工作的额定轴承寿命【19】【20】： 式中: 轴承的计算转速，r/min。由上式可得轴承B的使用寿命因此这根轴承它是符合我们所求的。（4）对于轴承D,选用的型号同为30312，轴向力，径向力并且,由机械设计6中表13-5可查得 所以所以由公式 s 式中:为温度系数，在此取; 为载荷系数，在此取。所以=所以轴承能工作的额定轴承寿命： h 式中: 轴承的计算转速，r/min。由上式可得轴承D的使用寿命最后检验，轴承符合使用要求。 其中的计算参考了汽车车桥设计1和汽车设计3中的相关计算。3 技术和经济分析本次设计采用的是双级主减速器，最主要的原因是为了最小离地间隙。本设计的传动比是，相对来说还是比较大的，如果采用单级的主减速器，我们所要设计的齿轮的半径就会变大比较大，最终最小离地间隙也会变小，这样就会影响了所设计汽车的通过性。如果采用我们所设计的双级的就可也大大减小齿轮半径，因此将会有更好的离地间隙，假如在没有设置副变速器的汽车上，想要能够增大它的传动比，来提升汽车的牵引性，就能够适应陡坡路或者不好路面上，我们的汽车在满载时的各种需求。普通的锥齿轮式，因为它具有更加的简单的设计结构，所以被大多的汽车厂认可，这样在制造方面就会减少他们的运营成本。所以这种类型被广泛的运用到各种重型载货汽车上。而我们这次绝定要采用圆弧锥齿轮，是因为圆弧锥齿轮能够负担我们设计时所需要的更大载荷，且其轮齿的啮合过程也是非常有特点，它的啮合不是在齿上同时啮合，而是由轮齿的小端逐渐啮合它的大端的，所以它的工作会更加的平稳，基本上不会产生噪音。同时，圆弧锥齿轮的传动能力也要比双曲面齿轮要好的多。所以，在大多数的载货汽车上，齿轮的工作条件都会很不好，所以采用圆弧锥齿轮会更好一
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