【《汽车断开式后驱动桥的主减速器分析设计案例》4000字】

汽车断开式后驱动桥的主减速器分析设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u14387汽车断开式后驱动桥的主减速器分析设计案例 143911.1主减速器的结构型式拟定 1172001.1.1主减速器比的分析与确定 1197311.1.2主减速器减速型式确定 229121.1.4主减速器主、从动齿轮齿轮的支承形式 4186351.2主减速器基本参数的设计计算与校核 4171611.2.1主减速器计算载荷的确定 4108811.2.2主减速器齿轮基本参数的确定 6267411.3主减速器齿轮材料选择及润滑 9114431.1.1主减速器齿轮材料 951501.1.2主减速器的润滑 101.1主减速器的结构型式拟定1.1.1主减速器比的分析与确定主减速器之于驱动桥的地位是首屈一指的，所以设计上不可马虎。现代汽车驱动桥设计中，在确定该结构齿轮类型及减速型式时，首先应该先大体确定些许原始数据，这些数据里起决定性的有以下：其一为主减速器比、其二为驱动桥离地间隙。在整个汽车设计中都是决定性的数据，它的大小将限制整个主减速器质量、结构形式选择、尺寸形状等。结合上述，本次设计的首要难关是确定合理的主减速比。说到合理的主减速比选取，这个数值一定不是凭空捏造的，汽车有自己一定的规律特性，的选取必须符合发动机外特性曲线，这样汽车动力性才可得到保障。通过以前汽车理论知识的学习，计算主减速器比时，多用最高档位行驶时的最高车速为约束，此时计算得到的是满足动力性这一要素的。在主减速比已经计算出后，还要考虑到车速，对于一些有要求的汽车来说，最高车速不可低于限制规则。参考《汽车理论》，确定如下：（3-1）参考设计汽车参数得:=5000rpm；=230km/h；=0.75；通过查看《汽车理论》[7]，在计算时轮胎滚动半径大致等于轮胎自由半径，即汽车滚动半径=0.3461m代入以上数值计算得：1.1.2主减速器减速型式确定现实生活中，汽车的种类有形形色色很多种，人们对它们要求不同，乘用车载人，货车拉货，而目的的不同，也导致结构上或大或小的差异，为了更为满足要求，主减速器演变出了千变万化的减速型式，让人们更好的依据目的选型。这是一个大致的选型参照依据，而除了这些，驱动桥的数目、对越障能力的要求，都是必不可缺的参考因素。单级及双级主减速器是目前市面上最寻常的，由于本次设计我是为中型轿车设计的，轿车相对而言，不需要那么高的通过性，整车质量也追求轻化，结合上述，显而易见，更轻更小的单级主减速器是更为优异的抉择。同时按经验公式，，也同样印证了选择是合理的。观看下图3-1，了解该结构构成。1.1.3主减速器齿轮类型选择在考虑完减速型式后，齿轮型式的选择也是一个棘手的问题，现下主要的齿轮类型即如下图3-2，这是能找到的最普及的类型，弧齿锥齿轮、双曲面齿轮、圆柱齿轮、蜗轮蜗杆，这4类结构的传动形式依次详见下图a、b、c、d，它们不同的传动形式，也就意味着适应车型不同，合理选择，可更好优化整车。这只是就单级主减速器而言的，双级的话，结构上再额外加一对斜齿圆柱齿轮，即可满足要求。综上所述，采用圆柱齿轮的单级主减速器符合中型轿车要求。图3-SEQ图3-\*ARABIC2主减速器齿轮传动形式1.1.4主减速器主、从动齿轮齿轮的支承形式齿轮的支承刚度影响齿轮的啮合情况，需要进行合理抉择。悬臂式（REF_Ref1938\h图3-3（a））与跨置式支承（REF_Ref1938\h图3-3（b））为目前主减速器齿轮的两种主要支承形式。通过查阅相关资料，对这两种结构进行分析，跨置式这种支承形式同比另一种承载能力更大，即能够在缩小安装空间的情况下，还能有较大刚度。但同样性能上的优越势必使得结构复杂化了，合理的布置是一个难关，性价比也降低了。考虑到本次设计车为中型轿车，日常工况不会过于差，传递的转矩极限也不会过高，显然悬臂式能在满足要求的情况下，简化结构，是更优选择。（b）图3-SEQ图3-\*ARABIC3主动锥齿轮两种支承形式而从动齿轮的支承形式（REF_Ref1938\h图3-3）则是没有过多选择，结构上普遍采用轴承大端向内最为寻常的圆锥滚子轴承来实现支承目的。这样选取不是毫无依据的，主减速器作为关键结构，其强度要有保障，而安装加强肋板不可谓是一种好办法，而额外安装须得空间足够，那么c与d占用空间就不可过大，采用上述结构很好的解决了问题。出于对载荷是否均布的考虑，c值应不小于d，这可有效缓冲载荷，同时，主减速器从动齿轮还对这两个值有一定约束，分度圆直径的7成数值，是它们和的下限，这样才是优异的布局。1.2主减速器基本参数的设计计算与校核1.2.1主减速器计算载荷的确定通过研究发现，汽车的工况相当复杂多变，这也导致一些数值确定上很是困难，而在计算主减速器时，一个重要参数计算载荷就很难直接利用公式确定。通过日积月累的经验总结，人们推测出一种经验公式，也被称作格里森法，通过这个方法可大致确定计算载荷，计算误差是可以控制在范围内的。本次也采用此法，根据《汽车底盘设计》[2]，计算如下：通过发动机最大转矩以及最低档传动比来确定（3-2）查资料得：=1；；计算驱动桥数为：；液力变矩器变矩系数为：,其中为最大变矩系数()，在此取2.0，计算得；分动器传动比为：未使用分动器，=1；主减速器传动比为：1.782；发动机的最大转矩计算如下：，参数为转矩的适应系数，其取值一般在之间，结合设计条件在此取1.1，为已知的发动机的最大功率（kw），根据已给汽车参数得=174kw，代入得N·m；变速器一挡传动比在此通过计算取：代入上述数值计算得：=5111.883按驱动轮打滑扭矩确定从动齿轮计算转矩（3-3）查资料得：=9028.25N；；；汽车后桥的负荷转移系数为：；轮胎与地面间的附着系数为：；代入以上数值计算得：=3187.17按日常行驶平均（当量）转矩确定从动锥齿轮计算转矩（3-4）式中：—为汽车日常行驶平均（当量）牵引力，N；意义同前；查资料得：数值同前；汽车日常行驶平均（当量）牵引力为：，其中为道路滚动阻力系数，在此取0.01，为日常公路坡度系数，在此取0.08，为汽车总质量，计算公式为，是汽车整备质量（，为轿车人均整备质量，在此取0.26，为5人座取值5），是乘客和驾驶员质量，每人以65kg计，是行李质量，每人按7kg计，代入得kg，为汽车的性能系数，计算如下，将上述代入得N代入以上数据计算得：N·m上述3种方法中的前两种方法用于确定最大计算转矩，应取它们之中较小的数值，即确定的最大计算转矩1.2.2主减速器齿轮基本参数的确定（1）相关齿轮齿数的选择齿数和选取都有一定参考依据，为使所以齿轮的每一个齿在啮合过程中相互完美啮合，以求它们可自动啮合，在拟定齿数时需令它们无公约数。同时还应满足大齿轮、小齿轮齿数相加大于等于40，这样才能使重合系数更为理想，此举还可提高轮齿弯曲强度。在达到上述要求的前提下，通常主动齿轮齿数，这是针对轿车，而货车的，这些限制条件将很大程度降低噪音，并使得啮合更为平稳。斜齿轮设计计算1）按轮齿弯曲疲劳强度设计根据《机械设计》[6]得到模数的计算步骤如下：（3-5）确定公式中的各参数值：①确定轮齿的许用弯曲应力按《机械设计》[6]计算步骤如下：（3-6）根据参考资料得：=420MPa；=2；；弯曲疲劳强度计算的寿命系数为：=1；代入以上数值计算得：MPa因两齿轮除尺寸形状不同外，其余相同，故相同。②计算小齿轮的名义转矩（3-7）数值同前，代入数值计算得：③选取载荷系数这个数值确定一般与齿轮精度密不可分，当精度较高时，数值上可适当小点。结合选取的齿轮精度为7级，故而结合描述拟定为。④确定与初步令,再按公式计算；则；⑤齿宽系数的选择：是齿轮中相当关键的一个数值，选择时，考虑的也要面面俱到。因考虑其取大取小带来的不同影响，当选定大点的数值时，其在一定程度时减小了直径，这间接导致传动的中心距变小了，同样也减轻了整个传动装置的质量，当然箱体也得到了减轻，有利同时也有弊，当选大值时，其齿宽是变大了，强度相应高了，但安装也更麻烦了，更为槽糕的是冲击载荷更加不可控了。根据经验及参考文献：硬齿面悬臂式的；⑥确定复合系数由《机械设计》[6]图10-17查得=4.18；取15；将上述计算的参数代入式（3-5）得，模数为：mm计算完模数后，还要按一定标准取值；在此由《机械设计》[6]表可知，2.96mm趋近3mm，故而3mm是合理取值。确定了模数后，中心距也可以计算了，如下：再用中心距反求得到⑦计算其它几何尺寸，因强度要求取=29，取=36校核齿面的接触强度在确定了基础参数后，进行必要校核，在此按《机械设计》[6]计算：（3-8）式中：；--为弹性系数，因其为钢制，；其余数值同前，将上述数值代入得：MPa要确定是否达标，还要与进行比较。而的计算根据《机械设计》[6]可得，其中（为保险起见，安全系数尽可能小），，MPa显而易见，该部件满足要求主减速器齿轮参数表表3-SEQ表3-\*ARABIC1主减速器齿轮参数表1.3主减速器齿轮材料选择及润滑1.1.1主减速器齿轮材料上述阐述了主减速器的设计计算，顾名思义，计算是在设计里占大头的，但主减速器作为机构，仅仅是依靠合理的尺寸结构，是不能够长期在恶劣工况下工作的，它需要承受很大的冲击。基于这些，我们不光要完善计算，还要在材料上多下功夫。在考虑时可将下列几个要求着重考量：较高的弯曲疲劳强度、达标的表面接触疲劳强度；另一个轮齿芯部这个重要位置必须有较优良的韧性；还要考虑到加工时所选材料性能是否良好等。查阅资料得应用于主减速器传动的斜齿圆柱齿轮的材料目前市面上多采用渗碳合金钢。这里选用的型号是20CrMnTi，这种材料经过特殊热处理后，其硬度远远满足要求。通常在一对新齿轮使用前期，齿面可能发生胶合、擦伤等恶性毁坏，为此在齿轮制造时可以在齿面上镀一层铜或者锡，除此之外还可在齿轮表面做磷化处理，这样可一定程度上提升其强度，但这种处理方法并不能补偿零件的尺寸公差。1.1.2主减速器的润滑考虑了设计、材料后，润滑也是必不可少的一环，主减速器长期啮合工作，工况恶劣，齿轮若是啮合时润滑不当，可能刚性断裂，轴承也是较为脆弱的部件，也要给