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机械毕业设计全套

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CL02-068@重型卡车主减速器及差速器的设计,机械毕业设计全套

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毕业设计（论文） 开题报告 学生姓名 张鹏 系部 汽车与交通工程学院 专业、班级 车辆 07-9 班 指导教师姓名 田芳 职称 实验员 从事 专业 汽车运用技术 是否 外聘 是否 题目名称 重型卡车主减速器设计 一、 课题研究 现状 、 选题 目的 和意义 汽车正常行驶时，发动机的转速通常在 2000 至 3000r/min 左右，如果将这么高的转速只 靠变速箱 来降低下来，那么变速箱内齿轮副的传动比则需很大，而齿轮副的传动比越大，两齿轮的半径比也越大，换句话说，也就是变速箱的尺寸会越大。另外，转速下降，而扭矩必然增加， 也就加大了变速箱与变速箱后一级传动机构的传动负荷。所以，在动力向左右驱动轮分流的 差速器 之前设置一个主减速器，可使主减速器前面的传动部件如变速箱、分动器、 万象传动装置 等传递的扭矩减小，也可以使变速箱的尺寸、质量减小，操纵省力。 主减速器是汽车传动系中减小转速、增大扭矩的主要部件，它是依靠齿数少的锥齿轮带动齿数多的锥齿轮。对于重型卡车来说，要传递的转矩较乘用车 、 客车，以及轻型商用车都要大得多，以便能够以较低的成本运输较多的货物，所以选择功率较大的发动机，这就对传动系统有较高的要求，而主减速器在传动系统中起着非 常重要的作用。 随着目前国际上石油价格的上涨，汽车的经济性日益成为人们关心的话题，这不仅仅只对乘用车，对于重型载货汽车，提高其燃油经济性也是各商用车生产商来提高其产品市场竞争力的一个法宝，因为重型载货汽车所采用的发动机都是大功率，大转矩的，装载质量在十吨以上的载货汽车的发动机，最大功率在 140KW 以上，最大转矩也在 700N.m 以上，百公里油耗是一般都在34L 左右。为了降低油耗，不仅要在发动机的环节上节油，而且也需要从传动系中减少能量的损失。因此，在发动机相同的情况下，采用性能优良且与发动机匹配性比较高的传动 系便成了有效节油的措施之一。所以设计新型的主减速器已成为了新的课题。 现代汽车的主减速器，广泛采用螺旋锥齿轮和双曲面齿轮。 螺旋锥齿轮传动的主、从动齿轮轴线垂直相交于一点，齿轮并不同时在全长上啮合，而是逐渐从一端连续平稳地转向另一端。另外，由于轮齿端面重叠的影响，至少有两对以上的轮齿同时啮合，所以它工作平稳、能承受较大的负荷、制造也简单。但是在工作中噪声大，对啮合精度很敏感，齿轮副锥顶稍有不吻合便会使工作条件急剧变坏，并伴随磨损增大和噪声增大。为保证齿轮副的正确啮合，必须将支承轴承预紧，提高支承刚度，增大壳体 刚度。根据啮合面上法向力相等，可求出主、从动齿轮圆周力之比。一般情况下，当要求传动比大于 4 5 而轮廓尺寸又有限时，采用双曲面齿轮传动更合理。这是因为如果保持主动齿轮轴径不变，则双曲面从动齿轮直径比螺旋锥齿轮小。当传动比小于 2 时，双曲面主动齿轮相对螺旋锥齿轮主动齿轮显得过大，占据了过多空间，这时可选用螺旋锥齿轮传动，因为后者具有较大的差速器可利用空间。对于中等传动比，两种齿轮传动均可采用。圆柱齿轮传动一般采用斜齿轮，广泛应用于发动机横置且前置前驱动的轿车驱动桥和双级主减速器贯通式驱动桥。蜗杆传动与锥齿轮传动相 比有如下优点：在轮廓尺寸和结构质量较小的情况下，可得SY-025-BY-3 nts 到较大的传动比 (可大于 7)；在任何转速下使用均能工作得非常平稳且无噪声；便于汽车的总布置及贯通式多桥驱动的布置；能传递大的载荷，使用寿命长；结构简单，拆装方便，调整容易。但是由于蜗轮齿圈要求用高质量的锡青铜制作，故成本较高；另外，传动效率较低。蜗杆传动主要用于生产批量不大的个别重型多桥驱动汽车和具有高转速发动机的大客车上。 主减速器中单级主减速器多采用一对弧齿轮或双曲面齿轮传动也有一对圆柱齿轮传动或蜗杆传动的。双级主减速器的主要结构特点是由两级齿轮减速组 成的减速器。与单级主减速器相比，双击主减速器在保证离地间隙相同时可得到更大的传动比， i。一般为 712；但其尺寸、质量均较大，结构复杂，制造成本也显著增加，因此主要应用在总质量较大的商用车上。 根据结构特点不同，双 级 主减速器分为整体式和分开式两种。分开式双级主减速器的第一级设于驱动桥中部，称为中央减速器；第二级设于轮边，称为轮边减速器。整体式双级主减速器有多种结构方案：第一级为锥齿轮，第二级为圆柱齿轮：第一级为锥齿轮，第二级为行星齿轮；第一级为行星齿轮，第二级为圆柱齿轮；第一级为圆柱齿轮，第二级为锥齿轮。对 于第一级为锥齿轮，第二级为圆柱齿轮的双级主减速器，可有纵向水平布置、斜向布置和垂直布置三种布置方案。 当主减速的第一级采用螺旋锥齿轮时，这种布置使从动圆柱齿轮轴的中心线与其他齿轮轴的中心线位于同一水平面内，在实际设计中，为了减小传动轴的夹角，应使主动锥齿轮前端 稍微抬起，因此该平面只是近似的平行于地面。当第一级采用双曲面齿轮时，则第二级两圆柱齿轮的中心线也位于同一水平面内，并与双曲面主动齿轮轴的中心线平行，为减小传动轴夹角，也应使主动锥齿轮前端稍微抬起。 这种纵向 -水平布置使总成的垂向轮廓尺寸缩小而纵向尺寸则 增加，用在长轴距的汽车上可减小传动轴的长度。但不利于短轴距汽车的总布置，因会使传动轴过短，使传动轴夹角加大。这种结构可将主减速器和差速器组合为一个大总成并从整体式桥壳前面的开孔装入桥壳内，拆装方便。 垂向布置的锥齿轮 -圆柱齿轮式双级主减速器拆装时需移开车厢，并且桥壳在中部上方开孔，会显著地降低其垂向刚度，严重时会引起半轴由于受弯而过载和齿轮齿合变差。斜向布置的锥齿轮 -圆柱齿轮式双级主减速器与垂向布置型式中该接合面为水平面的情况相比，对改善桥壳的垂向刚性有好处，而与纵向 -水平布置型式相比，其纵向尺寸有所减小。 在某些重型汽车上，有时采用锥齿轮 -行星齿轮式双级主减速器或行星齿轮 -锥齿轮式双级主减速器 。在上述双级主减速器的各种结构中，用的最广泛的是锥齿轮 -圆柱齿轮式双级主减速器，且锥齿轮副总是作为第一级减速齿轮。但在多桥驱动的汽车上，为了贯通式驱动桥的布置方便，常常将圆柱齿轮副作为第一级，而螺旋锥齿轮副或双曲面齿轮副则作为第二级。 锥齿轮 圆柱齿轮式双级主减速器在分配传动比时，通常将圆柱齿轮副和锥齿轮副传动比的比值取在 1.42.0 范围内，而且锥齿轮 副传动比一般为 1.73.3，这样可以减小锥齿轮齿合时的轴向力和作用 在从动锥齿轮及圆柱齿轮上的载荷，同时可使主动锥齿轮的齿数适当增多，使其支承轴颈的尺寸适当加大，改变支承刚度，提高齿合平稳性和工作可靠性。 主减速器的减速型式分为单级减速、双级减速、双速减速、单级贯通、双级贯通、主减速及轮边减速等。减速型式的选择与汽车的使用类型及使用条件有关有时也与制造厂已有的产品系列及制造条件有关，但它主要取决于动力性、经经济性等整车能所要求的主减速比的大小及驱动桥下的 离地间隙、驱动桥的数目及布置型式等。 由于单级主减速器具有结构简单、质 量小、尺寸紧凑及制造成本低等优点，因此，它广泛的nts 用在主减速比小于 7.6 的各种中、小型汽车上。由两级齿轮减速组成，结构复杂，质量加大，制造成本也显著增加，因此仅用于主减速比较大且采用单级减速不能满足既定的主减速比和离地间隙要求的重型汽车上。 综合分析 重型卡车主减速器设计采用双级主减速器 ，结构方案确定为 一级 锥齿轮，第二级圆柱齿轮 。 布置型式为纵向 -水平布置。 本次设计是通过合理整合已有的设计，阅读大量文献，掌握机械设计的基本步骤和要求，以及传统机械制图的步骤和规则，掌握制动器总成的相关设计方法，以及进一步扎实汽车设 计基本知识，学会用 CAD 进行基本二维制图，同时提高分析问题和解决问题的能力。 二、 设计（论文） 的基本内容 、 拟解决的主要问题 基本内容 ： 一、 主减速器的结构方案形式，齿轮类型和减速形式。 二、 主减速器类型的选取与确定 三、 主减速器的主、从动齿轮的支撑方案 。 四、 主减速器的基本参数选择与设计计算；主减速器的主减速比、计算载荷的确定齿轮的几何尺寸、强度 计算与校核，轴的强度计算与校核。 五、 差速器的设计计算等 拟解决的主要问题： 一、主减速器的结构特征、工作原理 二、双级 主减速器与单级主减速器的区别 三、双级主减速器的齿轮选取与布置 等 四、双级主减速器的基本参数的选择 五、双级主减速器的一级齿轮主减速比与 二级齿轮主减速比的计算 六、一级齿轮与二级齿轮齿数、齿高、齿厚等的计算 七、齿轮的校核 八、差速器齿轮的计算等 九、轴的计算与校核等 nts 三、 技术路线 （ 研究方法 ） 查阅资料文献，了解主减速 及差速 器 的结构特征、工作原理 主减速器类型的选取与确定 差速器的类型选取与确定 差速器主要结构参数的选择和确定 双级主 减速器主要结构参数 的选择和确定 编写设计说明书 、 C A D 绘图 校核 等计算 主减速比、传动比 齿轮强度、疲劳等计算 齿轮尺寸等计算 校核 否 是 是 否 差速器 主要参数 计算 nts 四、 进度安排 1） 调研、查阅参考资料，了解 主减速器 的功能、主要结构。 撰写开题报告。 第 2 周（ 3 月 1 日3 月 11 日） （ 2） 开题。 第 2 周（ 3 月 11 日） （ 3） 分析并确定 主减速器 的具体结构形式，主要零部件及相互位置关系。根据给定的设计参数，按照有关的设计要求和顺序进行具体结构尺寸参数计算及其他有关参数的选配 ， 针对给定的设计参 数优选 主减速器 的总体方案。 第 3 周（ 3 月 12 日 3 月 20 日） （ 4）进行主减速器零部 件的设计计算。 第 4 5 周 （ 3 月 21 日 4 月 2 日） （ 5）完成部分设计图纸， 折合 0# 图纸 1 张，完成说明书初稿 。 第 6 周 8 周（ 4 月 3 日 4 月22 日） （ 6）中期检查。第 8 周（ 4 月 22 日） （ 7） 完成主减速器装配图、主要零件图，完成设计说明书 第 913 周（ 4 月 23 日 5 月 27 日） （ 8）设计及说明书初稿提交。第 13 周（ 5 月 27 日） （ 9）毕业设计审核、修改。 第 14 16 周（ 5 月 28 日 6 月 17 日） （ 10）毕业设计答辩。 第 17 周（ 6 月 18 日 6 月 20 日） 五、 参考文献 1 刘惟信主编 .汽车车桥 设计 M. 北京：清华大学出版社， 2004,4. 2 刘惟信主编 .汽车设计 M. 北京：清华大学出版社， 2001,7. 3 李秀珍主编 .机械设计基础第 4 版 M.北京：机械工业出版社， 2006,4. 4 唐增宝主编 .机械设计课程设计 M.武汉：华中科技大学出版社， 1998,6. 5 陈家瑞主编 .汽车构造第四版 M.北京：人民交通出版社， 2006,1. 6 王望予编 .汽车设计 M. 北京：机械工业出版社， 2000,5. 7 张龙主编 .机械设计课程设计手册 M.北 京：国防工业出版社， 2006,5. 8 清华大学汽车工程系本书编写组编著 . 汽车构造 M.北京：人民邮电出版社， 2000,3. 9 吉林工业大学汽车教研室编 .汽车设计 M.北京：机械工业出版社， 1981. 10 刘惟信编著 .汽车传动系的结构分析与设计计算 M. 北京：清华大学出版社， 2004,9. 11 钱可强主编 .机械制图 M.北京：高等教育出版社， 2004,4. 12 成大先主编 .机械设计手册第四版第 2 卷 M.北京：化学工业出版社， 2003,9 13 Deebe Ferris.A Ward s Spe