汽车主减速器的自动加工综合设计

1、毕业设计计（论文文）任务务书专业 班级级姓名一、课题题名称：汽车主主减速器器的自动动加工综综合设计计二、主要要技术指指标：11、性能能规格尺尺寸两轴轴线中心心距：700.008；中心高高：800.11； 2、装配配尺寸滚动动轴承：js66 K7 ； 齿轮轮与轴：32HH7/hh6； 销联接：4H77/ kk6；键键联接：10NN9/jjs9； 3、外形形尺寸长：2333宽：两轴端端距中心心高：通通过计算算或从图图中量取取4、安装装尺寸孔孔的定位位尺寸：1333和74 孔径48三、工作作内容和和要求：本设计计建立了了合理的的动力分分析模型型，针对对汽车主主减速器器中的齿齿轮、传传动机构构、支承承

2、、键、蜗杆及及轴进行行准确的的受力分分析。计计算并校校核主要要零件的的强度及及其寿命命，分析析结果可可以看到到各零件件性能指指标均符符合要求求。利用用CADD等软件件画出主主减速器器的各零零件图及及装配图图。四、主要要参考文文献：1 黄劲枝枝 主编编.机械械设计基基础.北北京:机机械工业业出版社社,20001.72 林晓新新 主编编.工程程制图.北京:机械工工业出版版社,220011.73 任金泉泉 主编编.机械械设计课课程设计计.西安安:西安安交通大大学出版版社,220022.1224 吴宗泽泽 主编编.机械械设计实实用手册册.北京京:高等等教育出出版社,20003.1115 林穆义义 张福

3、福生 主主编 车辆底底盘构造造与设计计冶金金工业出出版社 20007年6 冯晋祥祥 吾际际璋 主主编 自动变变速器结结构原理理图册机械工工业出版版社 220044年7濮濮良贵 纪名刚刚 主编编 机机械设计计（第第八版）高等教教育出版版社 220077年学 生（签签名） 年 月 日日 指 导导 教师师（签名名） 年年 月 日 教研室室主任（签名） 年 月月 日系 主主 任任（签名名） 年年 月 日毕业设计计（论文文）开题题报告设计（论论文）题题目汽车主减减速器的的自动加加工综合合设计选题的背背景和意意义：近年来，公路运运输行业业迫于日日益增长长的经济济压力，要求更更大的装装运体积积、更高高的运营

4、营效率和和更快的的行车速速度，导导致发动动机功率率要求急急剧提高高。然而而，车装装制动系系统的功功率却由由于多种种因素的的限制不不能同步步提高而而达到相相应的技技术要求求。汽车车主减速速器是驱驱动桥最最重要的的组成部部分，其其功用是是将万向向传动装装置传来来的发动动机转矩矩传递给给驱动车车轮，是是汽车传传动系中中减小转转速、增增大扭矩矩的主要要部件。对发动动机纵置置的汽车车来说，主减速速器还有有改变动动力传输输方向的的作用。所以，在动力力向左右右驱动轮轮分流的的差速器器之前设设置一个个主减速速器，可可以使主主减速器器前面的的传动部部件，如如变速箱箱、分动动器、万万向传动动装置等等传递的的扭矩减

5、减小，同同时也减减小了变变速箱的的尺寸和和质量，而且操操控灵敏敏省力。课题研究究的主要要内容：1.分析析主减速速器的结结构和功功能；2.分析析最常用用的对称称式行星星齿轮差差速器的的结构、作用和和工作原原理，列列举主减减速器传传动性能能的评价价指标。在此基基础上，从摩擦擦的角度度分析差差速器内内摩擦力力矩的组组成，建建立内摩摩擦力矩矩的计算算模型；分析差差速器的的转矩分分配性能能，建立立两侧半半轴齿轮轮的转矩矩分配关关系，总总结出差差速器内内摩擦力力矩随主主减速器器输入转转矩变化化的规律律。3.主减减速器总总体设计计及部分分零件图图，4.分析析自动加加工的工工作原理理及自动动加工的的过程。主要

6、研究究（设计计）方法法论述：1.本文文主要运运用文字字论述的的方法主主，同时时理论与与实践相相结合；2.从设设计观点点出发论论述各项项性能指指标和设设计参数数之间的的关系；3.力求求以多种种多样的的形式详详尽的表表述知识识点。四、设计计（论文文）进度度安排：时间（迄迄止日期期）工 作 内 容容20099.8.2220099.8.4熟悉课题题，明确确任务要要求，调调研，收收集资料料，写出出开题报报告。开开始进行行外文翻翻译20099.8.4220099.8.5完善开题题报告，并提交交指导老老师20099.8.6220099.8.8拟写“汽汽车主减减速器的的自动加加工综合合设计”的提纲，摘要和和绪

7、论20099.8.9220099.8.12撰写“汽汽车主减减速器的的设计步步骤及过过程、其其自动加加工的程程序及过过程”20099.8.1320009.88.144完成论文文的结论论，感谢谢辞和参参考文献献的编写写20099.8.15提交初步步完成的的毕业论论文20099.8.1620009.88.188在指导老老师的帮帮助下进进行修改改，进一一步完善善初稿20099.8.1920009.88.300翔实相关关论点、论据，积极准准备毕业业论文的答答辩五、指导导教师意意见： 指导教教师签名名： 年年 月 日六、系部部意见： 系主主任签名名： 年 月月 日汽车主减减速器的的自动加加工综合合设计目录

8、摘 要1Absttracct1第1章绪绪论21.1引引言21.2 国内主减减速器发发展现状状22第2章 主减速速器结构构方案分分析32.1 主减速速器齿轮轮的类型型分析32.1.1螺旋旋锥齿轮轮传动32.1.2 双双曲面齿齿轮传动动552.1.3 圆圆柱齿轮轮传动52.1.4 蜗蜗杆传动动72.2主主减速器器的分级级112.2.1 单单级主减减速器112.2.2双级级主减速速器1112.2.3贯通通式主减减速器1112.2.4单双双级减速速配轮边边减速器器133第3章 主减速速器主、从动锥锥齿轮的的支承方方案153.1 主动锥锥齿轮的的支承1553.2 从动锥锥齿轮的的支承166第4章 主减速

9、速器齿轮轮基本参参数的选选择166第5章 主减速速器齿轮轮强度计计算1175.1齿齿面接触触疲劳强强度计算算1175.2齿齿根弯曲曲疲劳强强度计算算1885.3结结论199第6章轴轴与滚动动轴承的的强度计计算1996.1轴轴的强度度计算196.2滚滚动轴承承的强度度计算221第7章锥锥齿轮的的材料223第8章 零件的的自动加加工224第9章 结论论25感 谢 辞226参考文献献27汽车主减减速器的的自动加加工综合合设计摘要: 主减速速器是汽汽车传动动系中减减小转速速、增大大扭矩的的主要部部件，其其性能对对整车质质量有着着直接影影响，它它是驱动动桥最重重要的组组成部分分，其功功用是将将万向传传动

10、装置置传来的的发动机机转矩传传递给驱驱动车轮轮，是汽汽车传动动系中减减小转速速、增大大扭矩的的主要部部件。对对发动机机纵置的的汽车来来说，主主减速器器还有改改变动力力传输方方向的作作用。与与国外相相比，我我国的车车用减速速器开发发设计不不论在技技术上、制造工工艺上，还是在在成本控控制上都都存在不不小的差差距，尤尤其是齿齿轮制造造技术缺缺乏独立立开发与与创新能能力，技技术手段段落后。目前比比较突出出的问题题是，行行业整体体新产品品开发能能力弱、工艺创创新及管管理水平平低，企企业管理理方式较较为粗放放，相当当比例的的产品仍仍为中低低档次，缺乏有有国际影影响力的的产品品品牌，行行业整体体散乱情情况依

11、然然严重。关键词：主减速速器；机机械结构构设计Autoomottivee auutommatiic pproccesssingg off thhe mmainn reeduccer inttegrrateed ddesiignAbsttracct:RReduucerr iss thhe mmainn trranssmisssioon llinees tto rreduuce vehhiclle sspeeed, inccreaasedd toorquue oof tthe maiin ccompponeentss, tthe perrforrmannce of thee veehiccle h

12、ass a dirrectt immpacct oon tthe quaalitty, it is thee drrivee axxle of thee moost impporttantt coompoonennt oof tthe uniiverrsall fuuncttionn iss too drrivee maass to traansffer thee ennginne ttorqque to thee drrivee whheells, in thee auutommotiive powwer traain to redducee sppeedd annd iincrreasse

13、 tthe torrquee off thhe mmainn coompoonennts. Puurchhasee off mootorr veehiccless foor tthe lonngittudiinall, tthe maiin rreduucerr allso chaangeed tthe rolle oof tthe dirrecttionn off poowerr trranssmisssioon. Commparred witth fforeeignn coounttriees, Chiinas mmotoor rreduucerr deesiggn, wheetheer

14、iin ttechhnollogyy, mmanuufaccturringg prroceessees, or in terrms of cosst cconttroll arre sstilll aa laargee gaap, in parrticculaar tthe lacck oof ggearr maanuffactturiing tecchnoologgy ddeveeloppmennt aand innnovaatioon ccapaacitty oof aan iindeepenndennt, bacckwaard tecchnoologgy. At preesennt, t

15、hee moore proominnentt prrobllem is thaat tthe inddusttry as a wwholle wweakk neew pprodductt deevellopmmentt, pproccesss innnovvatiion andd maanaggemeent of loww leevell off coorpooratte ggoveernaancee iss moore exttenssivee, aa coonsiiderrablle ppropporttionn off thhe pprodductts iis sstilll llow

16、levvel, thhe llackk off innterrnattionnal infflueencee off thhe pprodductt brrandd, iinduustrry aas aa whholee sccatttereed iis sstilll vveryy seerioous. KKeywwordds: fiinall drrivee； MMechhaniicall sttruccturre ddesiign1. 绪绪论1.1引引言汽车主减减速器是是驱动桥桥最重要要的组成成部分，其功用用是将万万向传动动装置传传来的发发动机转转矩传递递给驱动动车轮，是汽车车传动系系中

17、减小小转速、增大扭扭矩的主主要部件件。对发发动机纵纵置的汽汽车来说说，主减减速器还还有改变变动力传传输方向向的作用用。汽车车正常行行驶时，发动机机的转速速通常在在2000至30000rr/miin左右右，如果果将这么么高的转转速只靠靠变速箱箱来降低低下来，那么变变速箱内内齿轮副副的传动动比则需需要很大大，齿轮轮的半径径也相应应加大，也就是是说变速速箱的尺尺寸会加加大。另另外，转转速下降降，扭矩矩必然增增加，也也加大了了变速箱箱与变速速箱后一一级传动动机构的的传动负负荷。所所以，在在动力向向左右驱驱动轮分分流的差差速器之之前设置置一个主主减速器器，可以以使主减减速器前前面的传传动部件件，如变变速

18、箱、分动器器、万向向传动装装置等传传递的扭扭矩减小小，同时时也减小小了变速速箱的尺尺寸和质质量，而而且操控控灵敏省省力。1.2国国内主减减速器发发展现状状改革开放放以来，中国的的汽车工工业得到到了长足足发展，尤其是是加入WWTO以以后，我我国的汽汽车市场场对外开开发，汽汽车工业业逐渐成成为世界界汽车整整体市场场的一个个重要组组成部分分。同样样，车用用减速器器也随着着整车的的发展不不断成长长和成熟熟起来。随着高速速公路网网状况的的改善和和国家环环保法规规的完善善，环保保、舒适适、快捷捷成为客客车和货货车市场场的主旋旋律。对对整车主主要总成成之一的的驱动桥桥而言，小速比比、大扭扭矩、传传动效率率高

19、、成成本低逐逐渐成为为客车和和货车主主减速器器技术的的发展趋趋势。产品上，国内卡卡车市场场用户主主要以承承载能力力强、齿齿轮疲劳劳寿命高高、结构构先进、易维护护等特点点的产品品为首选选。目前前己开发发的产品品，如陕陕西汉德德引进德德国撇NN公司技技术的4485单单级减速速驱动桥桥，一汽汽集团和和东风公公司的113吨级级系列车车桥为代代表的主主减速器器技术，都是在在有效吸吸收国外外同类产产品新技技术的基基础上，针对国国内市场场需求开开发出来来的高性性能、高高可靠性性、高品品质的车车桥产品品。这些些产品基基本代表表了国内内车用减减速器发发展的方方向。通通过整合合和平台台化开发发，目前前国内市市场形

20、成成了4557、4460、4800、5000等众众多成型型稳定产产品，并并被用户户广泛认认可和使使用。设设计开发发上，CCAD、CAEE、C胡胡等计算算机应用用技术，以及AAUT优优AD、UG116、CCATIIA、PPR于EE等设计计软件先先后应用用于主减减速器的的结构设设计和齿齿轮加工工中，有有限元分分析、数数模建立立、虚拟拟试验分分析等也也被采用用;齿轮轮设计也也初步实实现了计计算机编编程的电电算化。新一代代减速器器设计开开发的突突出特点点是:不不仅在产产品性能能参数上上进一步步进设计计上完全全遵从模模块化设设计原则则，产品品配套实实现车型型的平台台化，造造型和结结构更加加合理，更宜于于

21、组织批批量生产产，更适适应现代代工业不不断发展展，更能能应对频频繁的车车型换代代和产品品系列化化的特点点，这些些都对基基础件产产品提出出愈来愈愈高的配配套要求求，需要要在产品品设计上上不断地地进行二二次开发发和持续续改进，以满足足快速多多变的市市场需求求。与国外相相比，我我国的车车用减速速器开发发设计不不论在技技术上、制造工工艺上，还是在在成本控控制上都都存在不不小的差差距，尤尤其是齿齿轮制造造技术缺缺乏独立立开发与与创新能能力，技技术手段段落后(国外己己实现计计算机编编程化、电算化化)。目目前比较较突出的的问题是是，行业业整体新新产品开开发能力力弱、工工艺创新新及管理理水平低低，企业业管理方

22、方式较为为粗放，相当比比例的产产品仍为为中低档档次，缺缺乏有国国际影响响力的产产品品牌牌，行业业整体散散乱情况况依然严严重。这这需要我我们加快快技术创创新、技技术进步步的步伐伐，提高高管理水水平，加加快与国国际先进进水平接接轨，开开发设计计适应中中国国情情的高档档车用减减速器总总成，由由仿制到到创新，早日缩缩小并消消除与世世界先进进水平的的差距。近几年年来，国国内汽车车生产厂厂家，如如重汽集集团、福福田汽车车、江淮淮汽车等等通过与与国外卡卡车巨头头，如沃沃尔沃、通用、五十铃铃、现代代、奔驰驰、雷诺诺等进行行合资合合作，在在车桥减减速器的的开发上上取得了了显著的的进步。目前，上汽集集团、东东风、

23、一一汽、北北汽等各各大汽车车集团也也正在开开展合作作项目，希望早早日实与与世界先先进技术术的接轨轨，争取取设计开开发的新新突破。总体来说说，车用用主减速速器发展展趋势和和特点是是向着六六高、二二低、二二化方向向发展，即高承承载能力力、高齿齿面硬度度、高精精度、高高速度、高可靠靠性、高高传动效效率，低低噪声、低成本本，标准准化、多多样化，计算机机技术、信息技技术、自自动化技技术广泛泛应用。从发动动机的大大马力、低转速速的发展展趋势以以及商用用车的最最高车速速的提升升来看，公路用用车桥减减速器应应该向小小速比方方向发展展:在最最大输出出扭矩相相同时齿齿轮的使使用寿命命要求更更高(齿齿轮疲劳劳寿命平

24、平均可达达50万万次以上上);在在额定轴轴荷相同同时，车车桥的超超载能力力更强;主减速速器齿轮轮使用寿寿命更长长、噪音音更低、强度更更大，润润滑密封封性能更更好;整整体刚性性好，速速比范围围宽。2. 主主减速器器结构方方案分析析2.1 主减速速器齿轮轮的类型型分析2.1.1锥齿齿轮传动动由一对锥锥齿轮组组成的相相交轴间间的 HYPERLINK /wiki/%E9%BD%BF%E8%BD%AE%E4%BC%A0%E5%8A%A8 齿轮轮传动，又称伞伞齿轮传传动（图图2-1）。它的的运动与与一对顶顶点重合合的圆锥锥摩擦轮轮组成并并作纯滚滚动的 HYPERLINK /wiki/%E6%91%A9%E

25、6%93%A6%E8%BD%AE%E4%BC%A0%E5%8A%A8 摩摩擦轮传传动相同同，其摩摩擦锥即即相当于于圆锥齿齿轮传动动的节锥锥。节锥锥母线与与轴线间间的夹角角 称为节节锥角。锥齿轮轮传动轴轴线间的的夹角=1+2，可可根据需需要来决决定,通通常为990。 HYPERLINK /wiki/%E4%BC%A0%E5%8A%A8%E6%AF%94 传动比比为 式中n、Z、dd分别为为转速、齿数和和 HYPERLINK /wiki/%E9%BD%BF%E8%BD%AE 齿轮大端端节圆直直径,脚脚标1指指小轮，2指大大轮。 图2-11 锥齿齿轮传动动示意图图当=90时 分类类按齿齿线形状状锥齿

26、轮轮传动可可分为直直齿、斜斜齿和曲曲线齿锥锥齿轮传传动，其其中直齿齿的和曲曲线齿的的应用较较广。按按轮齿两两端齿高高变化情情况（图图2-2）锥齿轮轮轮齿可可分为以以下4种种：等高齿齿的,从从大端到到小端齿齿高不变变，常用用于摆线线齿锥齿齿轮，加加工这种种齿的刀刀具与 HYPERLINK /wiki/%E6%9C%BA%E5%BA%8A 机机床的调调整都比比较简单单；正常收收缩齿的的，顶锥锥顶点、节锥顶顶点和根根锥顶点点三者重重合，直直齿锥齿齿轮中还还用这种种齿，但但齿根圆圆角小，不利于于齿根强强度和切切齿刀具具的寿命命；等顶隙隙收缩齿齿的,顶顶锥母线线与相啮啮合轮齿齿的根锥锥母线相相平行,由大

27、端端到小端端齿顶间间隙相等等；双重收收缩齿的的，顶锥锥顶点、节锥顶顶点和根根锥顶点点皆不重重合，而而顶锥母母线与相相啮合轮轮齿的根根锥母线线相平行行。后两两种齿的的齿根圆圆角较大大，在弧弧齿圆锥锥齿轮中中常用。 图22-2 齿高形形式直齿锥齿齿轮传动动这种种 HYPERLINK /wiki/%E4%BC%A0%E5%8A%A8 传动运转转平稳性性差，通通常适用用于平均均节圆速速度vmm5米米/秒,它的承承载能力力比较低低,但制制造比较较方便，故应用用较广。 曲线齿齿锥齿轮轮传动又称称螺旋锥锥齿轮传传动，具具有斜齿齿渐进接接触的啮啮合特点点,且重重合度较较大，故故传动平平稳,噪噪声小，承载能能力

28、强；最少齿齿数可到到5,因因而可获获得较大大的传动动比(可可达100)和较较小的 HYPERLINK /wiki/%E6%9C%BA%E6%9E%84 机机构尺寸寸。但是是加工曲曲线齿圆圆锥齿轮轮的机床床比较复复杂。曲曲线齿圆圆锥齿轮轮传动通通常用于于vm5米/秒的场场合,用用经过磨磨齿的齿齿轮,vvm可大大于400米/秒秒。这种种传动应应用广泛泛，尤其其是高速速重载的的场合如如 HYPERLINK /wiki/%E6%B1%BD%E8%BD%A6 汽车、机机床的差差速齿轮轮。曲线线齿锥齿齿轮按齿齿线形状状分为弧弧齿锥齿齿轮和摆摆线齿锥锥齿轮（图2-3）。弧齿锥锥齿轮：齿线呈呈圆弧状状。这种种

29、齿轮最最早是在在格利森森（Glleasson）机床上上加工的的,故也也叫格利利森锥齿齿轮。因因为齿线线呈圆弧弧，容易易磨齿，可获得得高精度度的齿轮轮。摆线齿齿圆锥齿齿轮：齿齿线是长长幅外摆摆线的一一段ABB，切齿齿时是连连续回转转分齿，一个齿齿轮只要要一道工工序就可可完成粗粗切和精精切加工工，生产产率较高高，但不不易 HYPERLINK /wiki/%E7%A3%A8%E5%89%8A 磨削削，精度度受到限限制。 图2-33 曲线线齿锥齿齿轮的类类型过齿宽宽中点作作齿线的的切线ttt与节节锥母线线的夹角角m称为为螺旋角角。一般般取m335400,最常常用的是是35。配对对的齿轮轮螺旋角角大小相

30、相等，而而旋向相相反。m=00的螺旋旋齿轮称称为零度度锥齿轮轮。经磨磨削的零零度锥齿齿轮的vvm50米米/秒。这种齿齿轮传动动可用于于直接代代替直齿齿圆锥齿齿轮传动动，而不不必改变变支承和和箱体的的结构。2.1.2 双双曲面齿齿轮传动动由两个节节曲面为为双曲面面（双曲曲线的回回转曲面面）的齿齿轮组成成的交错错轴间的的齿轮传传动（见见图2-4）。两交错错轴-和-之间的的最短垂垂直距离离为O11O2,它等于于两双曲曲体颈部部半径之之和直线线-通过OO1O22线上的的C点并并垂直于于O1OO2，它它与轴-和-间的夹夹角为 1和 2。当当直线-分别绕绕轴-和-回转时时，即得得双曲面面体1和和2，它它们

31、沿-接触。如果双双曲面体体1和 2间有有足够的的摩擦力力，就可可实现交交错轴间间的摩擦擦传动。若沿直直线-方向做做出轮齿齿,这种种齿轮就就是双曲曲面齿轮轮。因此此，双曲曲面齿轮轮的接触触线是直直线。通通常，实实现传动动并不需需要一对对整个的的双曲面面体，而而仅截取取它的某某一部分分即可，如图双曲面面齿轮传传动原理理中的的 1和和2， 1和22。双曲曲面齿轮轮制造非非常困难难, 通通图2-44双曲面面齿轮传传动常都用与与双曲面面很接近近的准双双曲面齿齿轮来代代替。这这种齿轮轮的外形形和弧齿齿锥齿轮轮很相象象。其啮啮合是渐渐进接触触，运转转平稳性性好。两两轮的轴轴线偏置置一个距距离，大大小齿轮轮都

32、易实实现两侧侧支承，轮齿接接触较好好。准双双曲面齿齿轮传动动接触区区域较大大，滑动动速度较较小，因因而传动动的效率率比螺旋旋齿轮传传动高，磨损较较小。这这类齿轮轮传动主主要用于于汽车后后桥中。2.1.3 圆圆柱齿轮轮传动用于传递递平行轴轴间动力力和运动动的一种种齿轮传传动。圆圆柱齿轮轮传动的的传递功功率和速速度适用用范围大大，功率率可从小小于千分分之一瓦瓦到100万千瓦瓦，速度度可从极极低到 3000米秒秒。这种种传动工工作可靠靠，寿命命长，传传动效率率高（可可达0.99以以上），结构紧紧凑，运运转维护护简单。但加工工某些精精度很高高的齿轮轮，需要要使用专专用的或或高精度度的机床床和刀具具，因

33、而而制造工工艺复杂杂，成本本高；而而低精度度齿轮则则常发生生噪声和和振动，无过载载保护作作用。类型型 按按轮齿与与齿轮轴轴线的相相对关系系，圆柱柱齿轮传传动可分分为直齿齿圆柱齿齿轮传动动、斜齿齿圆柱齿齿轮传动动和人字字齿圆柱柱齿轮传传动3种种。按啮啮合形式式可分为为:外啮啮合齿轮轮传动，由两个个相啮合合的外齿齿轮组成成，两轮轮转向相相反；内内啮合齿齿轮传动动，由一一个内齿齿轮和一一个外齿齿轮组成成，两轮轮转向相相同；齿齿轮齿条条啮合传传动，由由一个外外齿轮和和齿条组组成，可可将齿轮轮的转动动变为齿齿条的直直线运动动，而且且外齿轮轮的节圆圆圆周速速度等于于齿条的的移动速速度。齿廓廓形成 如图图2

34、-5所示，平面SS沿半径径为rbb的基圆圆柱作纯纯滚动时时，其上上与基圆圆柱母线线NN平平行的某某一条直直线KKK的轨迹迹所形成成的渐开开线曲面面即渐开开线直齿齿圆柱齿齿轮的齿齿面。若若直线KKK与母母线NNN成一角角度b，则则所形成成的轨迹迹为一渐渐开线螺螺旋面，即渐开开线斜齿齿圆柱齿齿轮的齿齿面，b为基基圆柱上上的螺旋旋角。图2-55 渐开开线圆柱柱齿轮齿齿廓曲面面的形成成图2-66 斜齿齿和人字字齿圆柱柱齿轮的的受力分分析啮合特特点 由齿廓廓曲面形形成过程程可知，渐开线线直齿圆圆柱齿轮轮啮合时时，齿廓廓曲面的的接触线线是与轴轴线平行行的直线线，在啮啮合过程程中整个个齿宽同同时进入入和退出

35、出啮合，轮齿上上所受的的力也是是突然加加上或卸卸掉，故故传动平平稳性差差，冲击击和噪声声大。渐渐开线斜斜齿圆柱柱齿轮啮啮合时，齿面的的接触线线是逐渐渐由短变变长，以以后又逐逐渐由长长变短，直至脱脱离啮合合，轮齿齿上所受受的力也也是逐渐渐由小到到大，再再由大到到小，同同时啮合合的轮齿齿对数多多，故传传动较平平稳，冲冲击和噪噪声小，适用于于高速和和重载传传动。但但斜齿圆圆柱齿轮轮传动时时产生轴轴向分力力FX(图2-6)，它由轴轴和轴承承承担。为减小小传动时时的轴向向分力FFX，螺螺旋角不不宜过大大，一般般取分度度圆柱上上的螺旋旋角8155。人字字齿圆柱柱齿轮的的一部分分齿宽为为右螺旋旋齿，另另一部

36、分分为左螺螺旋齿。根据制制造方法法不同，左、右右螺旋齿齿中间有有带退刀刀槽和不不带退刀刀槽的两两种结构构。前者者可在普普通滚齿齿机上加加工，后后者需用用专用设设备加工工。人字字齿轮除除具有斜斜齿轮的的长处外外，由于于其两部部分轮齿齿的左、右螺旋旋角大小小相等，方向相相反，可可使轴向向力F X互相相抵消；但是制制造稍困困难些。人字齿齿圆柱齿齿轮传动动常用于于传递大大功率、大转矩矩的重型型机械中中，其螺螺旋角可可比斜齿齿轮大些些：155455，常用用30左右。一一对渐开开线标准准直齿轮轮的正确确啮合条条件是：两齿轮轮分度圆圆上的压压力角相相等，1=2=；模数数相等，m1=m2=m。斜斜齿轮除除这两

37、个个条件外外，还应应满足：外啮合合时两齿齿轮分度度圆柱上上的螺旋旋角大小小相等，方向相相反，1-2；内内啮合时时，螺旋旋角大小小相等，方向相相同，12。主要参参数和几几何尺寸寸 齿齿轮的几几何尺寸寸计算有有模数制制和径节节制两种种方法，中国使使用模数数制。渐开开线标准准直齿圆圆柱齿轮轮的主要要参数有有:模数数m、压压力角、齿数数Z、齿齿顶高系系数h奮奮和径向向间隙系系数c*。这 5个参参数除齿齿数Z外外，均制制订有标标准。模模数mp，p为为周节，齿轮的的径向尺尺寸都做做成模数数的倍数数，故模模数是计计算齿轮轮尺寸的的最主要要参数。压力角角 通常常指齿轮轮分度圆圆上的压压力角，中国标标准规定定2

38、00，也允允许使用用25压力角角。其他他国家也也有采用用14.5、155和222.5等压力力角。齿齿轮的齿齿高取为为模数的的倍数，在标准准齿轮中中取齿顶顶高haa=h奮奮m，齿齿根高hhf=hha+cc=h奮奮m+ccm。中中国标准准规定正正常齿hh奮=11，短齿齿h奮=0.88；c为为径向间间隙，cc=cmm，其作作用是为为了避免免一齿轮轮的齿顶顶与另一一齿轮的的齿底相相碰和用用以储存存润滑油油。中国国标准规规定正常常齿c=0.225，短短齿c=0.33。渐开线线斜齿圆圆柱齿轮轮的主要要参数与与直齿圆圆柱齿轮轮基本相相同，但但斜齿圆圆柱齿轮轮加工时时，是沿沿齿向进进刀，故故法面参参数取为为标

39、准值值。端面面参数与与法面参参数的关关系相应应为脚标t、n相应应表示端端面和法法面的参参数。斜斜齿轮的的齿数ZZ与法面面齿形的的当量齿齿数Znn的关系系为Znn=Z/coss3。渐渐开线外外啮合标标准直齿齿圆柱齿齿轮的主主要尺寸寸（图22-7）为：分分度圆直直径d=mZ；齿顶圆圆直径dda=dd+2hha；齿齿根圆直直径dff=d-2hff。结构型式式 齿齿顶圆直直径较小小（daa5000毫米米）时一一般用锻锻造齿轮轮，有实实心和辐辐板式齿齿轮等型型式。齿齿根圆直直径到键键槽的距距离小于于222.5mmn时，应采用用轴齿轮轮结构。齿顶圆圆直径较较大(dda44006000毫米)时可采采用铸造造

40、齿轮、镶圈齿齿轮、焊焊接齿轮轮，甚至至剖切齿齿轮。剖切切齿轮轮轮辐数和和齿数应应为双数数，在齿齿间剖分分。图2-77 渐开开线外啮啮合标准准直齿圆圆柱齿轮轮传动2.1.4 蜗蜗杆传动动由蜗杆与与蜗轮互互相啮合合组成的的交错轴轴间的齿齿轮传动动（图22-8）。通常常两轴的的交错角角为900。一般般蜗杆为为主动件件，蜗轮轮为从动动件。蜗蜗杆传动动的传动动比大，工作平平稳，噪噪声小，结构紧紧凑，可可以实现现自锁。但一般般的蜗杆杆传动效效率较低低，蜗轮轮常须用用较贵的的有色金金属（如如青铜）制造。蜗杆传传动广泛泛用于分分度机构构和中小小功率的的传动系系统。单单级蜗杆杆传动的的传动比比常用 8880。在

41、在分度机机构或手手动机构构中蜗杆杆传动的的传动比比可达3300，用于传传递运动动时可达达到15500。图2-88 蜗杆杆传动的的类型类型 蜗杆传传动有多多种类型型，如表表2-11所示。表2-11 蜗杆杆传动的的类型圆柱蜗杆杆传动是是蜗杆分分度曲面面为圆柱柱面的蜗蜗杆传动动。其中中常用的的有阿基基米德圆圆柱蜗杆杆传动和和圆弧齿齿圆柱蜗蜗杆传动动（图22-9）。阿基米米德蜗杆杆的端面面齿廓为为阿基米米德螺旋旋线，其其轴面齿齿廓为直直线。阿阿基米德德蜗杆可可以在车车床上用用梯形车车刀加工工，所以以制造简简单，但但难以磨磨削，故故精度不不高。在在阿基米米德圆柱柱蜗杆传传动中，蜗杆与与蜗轮齿齿面的接接触

42、线与与相对滑滑动速度度之间的的夹角很很小，不不易形成成润滑油油膜，故故承载能能力较低低。弧齿圆圆柱蜗杆杆传动是是一种蜗蜗杆轴面面(或法法面)齿齿廓为凹凹圆弧和和蜗轮齿齿廓为凸凸圆弧的的蜗杆传传动。在在这种传传动中，接触线线与相对对滑动速速度之间间的夹角角较大，故易于于形成润润滑油膜膜，而且且凸凹齿齿廓相啮啮合，接接触线上上齿廓当当量曲率率半径较较大，接接触应力力较低，因而其其承载能能力和效效率均较较其他圆圆柱蜗杆杆传动为为高。主要要参数 各类类圆柱蜗蜗杆传动动的参数数和几何何尺寸基基本相同同。图22-100为阿基基米德圆圆柱蜗杆杆传动的的主图2-99 圆柱柱蜗杆传传动的主主要类型型要参数。通过

43、蜗蜗杆轴线线并垂直直于蜗轮轮轴线的的平面，称为中中间平面面。在中中间平面面上，蜗蜗杆的齿齿廓为直直线，蜗蜗轮的齿齿廓为渐渐开线，蜗杆和和蜗轮的的啮合相相当于齿齿条和渐渐开线齿齿轮的啮啮合。因因此，蜗蜗杆传动动的参数数和几何何尺寸计计算大致致与齿轮轮传动相相同，并并且在设设计和制制造中皆皆以中间间平面上上的参数数和尺寸寸为基准准。图2-110 阿阿基米德德圆柱蜗蜗杆传动动的主要要参数蜗杆的轴轴向齿距距pX应应与蜗轮轮的端面面周节ppt相等等，因此此蜗杆的的轴向模模数应与与蜗轮的的端面模模数相等等，以mm表示，m应取取为标准准值。蜗蜗杆的轴轴向压力力角应等等于蜗轮轮的端面面压力角角，以表示，通常标

44、标准压力力角200。蜗杆相当当于螺旋旋，其螺螺旋线也也分为左左旋和右右旋、单单头和多多头。通通常蜗杆杆的头数数Z1=144，头数数越多效效率越高高；但头头数太多多，如ZZ144，分度度误差会会增大，且不易易加工。蜗轮的的齿数ZZ2=iiZ1，i为蜗蜗杆传动动的传动动比，ii=n11/n22=Z22/Z11。对于于一般传传递动力力的蜗杆杆传动，Z2=2780。当Z22277时，蜗蜗轮齿易易发生根根切；而而Z2太太大时，可能导导致蜗轮轮齿弯曲曲强度不不够。以以d1表表示蜗杆杆分度圆圆直径，则蜗杆杆分度圆圆柱上的的螺旋升升角可按下下式求出出在上式中中引入qq=Z11/tgg，则可可求得蜗蜗杆的分分度

45、圆直直径为dd1=qqm。式式中q称称为蜗杆杆特性系系数。为为了限制制滚刀的的数目，标准中中规定了了与每个个模数搭搭配的qq值。通通常q=6117。蜗蜗轮分度度圆直径径d2=Z2mm。失失效形式式和计算算准则 在蜗蜗杆传动动中，蜗蜗轮轮齿齿的失效效形式有有点蚀、磨损、胶合和和轮齿弯弯曲折断断。但一一般蜗杆杆传动效效率较低低，滑动动速度较较大，容容易发热热等，故故胶合和和磨损破破坏更为为常见。为为了避免免胶合和和减缓磨磨损，蜗蜗杆传动动的材料料必须具具备减摩摩、耐磨磨和抗胶胶合的性性能。一一般蜗杆杆用碳钢钢或合金金钢制成成，螺旋旋表面应应经热处处理（如如淬火和和渗碳），以便便达到高高的硬度度(H

46、RRC455633)，然然后经过过磨削或或珩磨以以提高传传动的承承载能力力。蜗轮轮多数用用青铜制制造，对对低速不不重要的的传动，有时也也用黄铜铜或铸铁铁。为了了防止胶胶合和减减缓磨损损，应选选择良好好的润滑滑方式，选用含含有抗胶胶合添加加剂的润润滑油。对于蜗蜗杆传动动的胶合合和磨损损，还没没有成熟熟的计算算方法。齿面接接触应力力是引起起齿面胶胶合和磨磨损的重重要因素素，因此此仍以齿齿面接触触强度计计算为蜗蜗杆传动动的基本本计算。此外，有时还还应验算算轮齿的的弯曲强强度。一一般蜗杆杆齿不易易损坏，故通常常不必进进行齿的的强度计计算，但但必要时时应验算算蜗杆轴轴的强度度和刚度度。对闭闭式传动动还应

47、进进行热平平衡计算算。如果果热平衡衡计算不不能满足足要求，则在箱箱体外侧侧加设散散热片或或采用强强制冷却却装置。蜗蜗杆和蜗蜗轮结构构 一一般蜗杆杆与轴制制成一体体，称为为蜗杆轴轴（图22-111）。蜗蜗轮的结结构型式式（图22-122）可分分为 33种形式式。整体式式：用于于铸铁和和直径很很小的青青铜蜗轮轮。齿圈压压配式：轮毂为为铸铁或或铸钢，轮缘为为青铜。螺栓联联接式：轮缘和和轮毂采采用铰制制孔，用用螺栓联联接，这这种结构构装拆方方便。图2-111蜗杆杆的结构构形式图2-112 涡涡轮的结结构形式式2.2主主减速器器的分级级主减速器器一般用用来改变变传动方方向，降降低转速速，增大大扭矩，保证

48、汽汽车有足足够的驱驱动力和和适当的的速度。主减速速器类型型较多，有单级级、双级级、双速速、轮边边减速器器等。22.2.1 单单级主减减速器由一对减减速齿轮轮实现减减速的装装置，称称为单级级减速器器。其结结构简单单，重量量轻，东东风BQQl0990型等等轻、中中型载重重汽车上上应用广广泛。2.2.2双级级主减速速器对一些载载重较大大的载重重汽车，要求较较大的减减速比，用单级级主减速速器传动动，则从从动齿轮轮的直径径就必须须增大，会影响响驱动桥桥的离地地间隙，所以采采用两次次减速。通常称称为双级级减速器器。双级级减速器器有两组组减速齿齿轮，实实现两次次减速增增扭。为提提高锥形形齿轮副副的啮合合平稳

49、性性和强度度，第一一级减速速齿轮副副是螺旋旋锥齿轮轮。二级级齿轮副副是斜齿齿圆柱齿齿轮。主动动圆锥齿齿轮旋转转，带动动从动圆圆锥齿轮轮旋转，从而完完成一级级减速。第二级级减速的的主动圆圆柱齿轮轮与从动动圆锥齿齿轮同轴轴而一起起旋转，并带动动从动圆圆柱齿轮轮旋转，进行第第二级减减速。因因从动圆圆柱齿轮轮安装于于差速器器外壳上上，所以以，当从从动圆柱柱齿轮转转动时，通过差差速器和和半轴即即驱动车车轮转动动。2.2.3贯通通式主减减速器贯通式主主减速器器(图22-133，图2-14)根据其其减速形形式可分分成单级级和双级级两种。单级贯贯通式主主减速器器具有结结构简单单，体积积小，质质量小，并可使使中

50、、后后桥的大大部分零零件，尤尤其是使使桥壳、半轴等等主要零零件具有有互换性性等优点点，主要要用于轻轻型多桥桥驱动的的汽车上上。根据据减速齿齿轮形式式不同，单级贯贯通式主主减速器器又可分分为双曲曲面齿轮轮式及蜗蜗轮蜗杆杆式两种种结构。双曲面面齿轮式式单级贯贯通式主主减速器器(图2-13aa)是利利用双曲曲面齿轮轮副轴线线偏移的的特点，将一根根贯通轴轴穿过中中桥并通通向后桥桥。但是是这种结结构受主主动齿轮轮最少齿齿数和偏偏移距大大小的限限制，而而且主动动齿轮工工艺性差差，主减减速比最最大值仅仅在5左左右，故故多用于于轻型汽汽车的贯贯通式驱驱动桥上上。当用用于大型型汽车时时，可通通过增设设轮边减减速

51、器或或加大分分动器速速比等方方法来加加大总减减速比。蜗轮蜗蜗杆式单单级贯通通式主减减速器(图2-13bb)在结结构质量量较小的的情况下下可得到到较大的的速比。它使用用于各种种吨位多多桥驱动动汽车的的贯通式式驱动桥桥的布置置。另外外，它还还具有工工作平滑滑无声、便于汽汽车总布布置的优优点。如如蜗杆下下置式布布置方案案被用于于大客车车的贯通通式驱动动桥中，可降低低车厢地地板高度度。图2-113 单级贯贯通式主主减速器器a)双曲曲面齿轮轮式 b)蜗蜗轮蜗杆杆式对于中、重型多多桥驱动动的汽车车，由于于主减速速比较大大，多采采用双级级贯通式式主减速速器。根根据齿轮轮的组合合方式不不同，可可分为锥锥齿轮一

52、一圆柱齿齿轮式和和圆柱齿齿轮一锥锥齿轮式式两种形形式。锥锥齿轮一一圆柱齿齿轮式双双级贯通通式主减减速器(图2-14aa)可得得到较大大的主减减速比，但是结结构高度度尺寸大大，主动动锥齿轮轮工艺性性差，从从动锥齿齿轮采用用悬臂式式支承，支承刚刚度差，拆装也也不方便便。圆柱柱齿轮一一锥齿轮轮式双级级贯通式式主减速速器(图图2-114b)的第一一级圆柱柱齿轮副副具有减减速和贯贯通的作作用。有有时仅用用作贯通通用将将其速比比设计为为1。在在设计中中应根据据中、后后桥锥齿齿轮的布布置、旋旋转方向向、双曲曲面齿轮轮的偏移移方式以以及圆柱柱齿轮副副在锥齿齿轮副前前后的布布置位置置等因素素来确定定锥齿轮轮的螺

53、旋旋方向，所选的的螺旋方方向应使使主、从从动锥齿齿轮有相相斥的轴轴向力。此结构与与前者相相比，结构紧紧凑，高高度尺寸寸减小，有利于于降低车车厢地板板及整车车质心高高。图2-114 双级贯贯通式主主减速器器a)锥齿齿轮一圆圆柱齿轮轮式 b)圆圆柱齿轮轮一锥齿齿轮式1-贯通通轴 2-轴轴间差速速器2.2.4单双双级减速速配轮边边减速器器在设计某某些重型型汽车、矿山自自卸车、越野车车和大型型公共汽汽车的驱驱动桥时时，由于于传动系系总传动动比较大大，为了了使变速速器、分分动器、传动轴轴等总成成所受载载荷尽量量小，往往往将驱驱动桥的的速比分分配得较较大。当当主减速速比大于于12时时，一般般的整体体式双级

54、级主减速速器难以以达到要要求，此此时常采采用轮边边减速器器(图2-15)。这样样，不仅仅使驱动动桥的中中间尺寸寸减小，保证了了足够的的离地间间隙，而而且可得得到较大大的驱动动桥总传传动比。另外，半轴、差速器器及主减减速器从从动齿轮轮等零件件由于所所受载荷荷大为减减小，使使它们的的尺寸可可以减小小。但是是由于每每个驱动动轮旁均均设一轮轮边减速速器，使使结构复复杂，成成本提高高，布置置轮毂、轴承、车轮和和制动器器较困难难。图2-115 轮边减减速器a)圆柱柱行星齿齿轮式 b)圆锥行行星齿轮轮式 cc)普通通外啮合合圆柱齿齿轮式1-轮辋辋 22-环齿齿轮架 3-环齿轮轮 44-行星星齿轮 5-行星齿

55、齿轮架 6-行星齿齿轮轴 7-太阳轮轮8-锁锁紧螺母母 99、100-螺栓栓 111-轮轮毂 12-接合轮轮 113-操操纵机构构 114-外外圆锥齿齿轮 15-侧盖圆柱行星星齿轮式式轮边减减速器(图2-15aa)可以以在较小小的轮廓廓尺寸条条件下获获得较大大的传动动比，且且可以布布置在轮轮毂之内内。作驱驱动齿轮轮的太阳阳轮连接接半轴，内齿圈圈由花键键连接在在半轴套套管上，行星齿齿轮架驱驱动轮毂毂。行星星齿轮一一般为335个个均匀布布置，使使处于行行星齿轮轮中间的的太阳轮轮得到自自动定心心。圆锥行星星齿轮式式轮边减减速器(图2-15bb)装于于轮毂的的外侧，具有两两个轮边边减速比比。当换换挡用

56、接接合轮112位于于图示位位置时，轮边减减速器位位于低挡挡；当接接合轮被被专门的的操纵机机构133移向外外侧并与与侧盖115的花花键孔内内齿相接接合，使使半轴直直接驱动动轮边减减速器壳壳及轮毂毂时，轮轮边减速速器位于于高挡。普通外啮啮合圆柱柱齿轮式式轮边减减速器，根据主主、从动动齿轮相相对位置置的不同同，可分分为主动动齿轮上上置和下下置两种种形式。主动齿齿轮上置置式轮边边减速器器主要用用于高通通过性的的越野汽汽车上，可提高高桥壳的的离地间间隙；主主动齿轮轮下置式式轮边减减速器(图2-15cc)主要要用于城城市公共共汽车和和大客车车上，可可降低车车身地板板高度和和汽车质质心高度度，提高高了行驶驶

57、稳定性性，方便便了乘客客上、下下车。3. 主主减速器器主、从从动锥齿齿轮的支支承方案案主减速器器中必须须保证主主、从动动齿轮具具有良好好的啮合合状况，才能使使它们很很好的工工作。齿齿轮的正正确啮合合，除与与齿轮的的加工质质量、装装配调整整及轴承承、主减减速器壳壳体的刚刚度有关关以外，与齿轮轮的支承承刚度密密切相关关。3.1主主动锥齿齿轮的支支承主动锥齿齿轮的支支承形式式可分为为悬臂式式支承和和跨置式式支承两两种。悬臂式支支承结构构(图33-1aa)的特特点是在在锥齿轮轮大端一一侧采用用较长的的轴颈，其上安安装两个个圆锥滚滚子轴承承。为了了减小悬悬臂长度度倪和增增加两支支承间的的距离bb，以改改

58、善支承承刚度，应使两两轴承圆圆锥滚子子的大端端朝外，使作用用在齿轮轮上离开开锥顶的的轴向力力由靠近近齿轮的的轴承承承受，而而反向轴轴向力则则由另一一轴承承承受。为为了尽可可能地增增加支承承刚度，支承距距离b应应大于22.5倍的的悬臂长长度a，且应比比齿轮节节圆直径径的700还大大，另外外靠近齿齿轮的轴轴径应不不小于尺尺寸a。为了方方便拆装装，应使使靠近齿齿轮的轴轴承的轴轴径比另另一轴承承的支承承轴径大大些。靠靠近齿轮轮的支承承轴承有有时也采采用圆柱柱滚子轴轴承，这这时另一一轴承必必须采用用能承受受双向轴轴向力的的双列圆圆锥滚子子轴承。支承刚刚度除了了与轴承承形式、轴径大大小、支支承间距距离和悬

59、悬臂长度度有关以以外，还还与轴承承与轴及及轴承与与座孔之之间的配配合紧度度有关。悬臂式式支承结结构简单单，支承承刚度较较差，用用于传递递转矩较较小的轿轿车、轻轻型货车车的单级级主减速速器及许许多双级级主减速速器中。图3-11 主主减速器器锥齿轮轮的支承承形式a)主动动锥齿轮轮悬臂式式 bb)主动动锥齿轮轮跨置式式 cc)从动动锥齿轮轮跨置式支支承结构构(图33-1bb)的特特点是在在锥齿轮轮的两端端均有轴轴承支承承，这样样可大大大增加支支承刚度度，又使使轴承负负荷减小小，齿轮轮啮合条条件改善善，因此此齿轮的的承载能能力高于于悬臂式式。此外外，由于于齿轮大大端一侧侧轴颈上上的两个个相对安安装的圆

60、圆锥滚子子轴承之之间的距距离很小小，可以以缩短主主动齿轮轮轴的长长度，使使布置更更紧凑，并可减减小传动动轴夹角角，有利利于整车车布置。但是跨跨置式支支承必须须在主减减速器壳壳体上有有支承导导向轴承承所需要要的轴承承座，从从而使主主减速器器壳体结结构复杂杂，加工工成本提提高。另另外，因因主、从从动齿轮轮之间的的空间很很小，致致使主动动齿轮的的导向轴轴承尺寸寸受到限限制，有有时甚至至布置不不下或使使齿轮拆拆装困难难。跨置置式支承承中的导导向轴承承都为圆圆柱滚子子轴承，并且内内外圈可可以分离离或根本本不带内内圈。它它仅承受受径向力力，尺寸寸根据布布置位置置而定，是易损损坏的一一个轴承承。在需需要传递