汽车机械基础（第4版）课件 项目2 任务2.3 汽车后桥主减速器齿轮传动分析

李亚杰汽车机械基础项目2

汽车机械传动装置认知任务2.3汽车后桥主减速器齿轮传动分析汽车后桥主减速器【任务描述】齿轮传动是一种啮合传动，是应用极为广泛和特别重要的一种机械传动形式，它可以用于传递空间任意轴之间的运动和动力。在汽车传动部分中，常用齿轮传动来传递动力、改变转速或方向。学习主减速器的工作原理，有利于学习汽车动力传递知识。1.齿轮传动的组成与传动比一、齿轮传动的组成、传动比与特点齿轮传动由主动齿轮、从动齿轮直接啮合传动组成。汽车后桥齿轮主动齿轮从动齿轮齿轮传动的传动比：设主动齿轮的齿数为z1，转速为n1；从动齿轮的齿数为z2，转速为n2，则传动比

i为：☻需要专用设备和刀具制造齿轮，成本较高；优点☻传动效率高，工作可靠性使用寿命长；☻传动比稳定，传动准确可靠；☻适用功率、速度和尺寸范围大；☻结构紧凑，体积小。缺点☻制造和安装精度要求较高，精度低时噪声和振动较大；☻不适用于两轴间距离较大的传动；2.齿轮传动的特点☻没有过载保护作用。☻可用来传递空间任意两轴之间的传动；二、齿轮传动的类型2.空间齿轮传动（两轴不平形）圆柱齿轮传动相交轴齿轮传动交错轴齿轮传动1.平面齿轮传动（两轴平形）（一）根据一对齿轮是否在同一平面运动分类外啮合内啮合齿轮齿条直齿斜齿弧齿（曲齿）直齿斜齿人字齿锥齿轮传动准双曲面齿轮传动交错轴斜齿轮传动蜗杆传动1.开式齿轮传动（二）根据齿轮的工作条件分类

齿轮传动没有防尘罩或机壳，齿轮完全暴露在外边。这种传动不仅外界杂物极易侵入，而且润滑不良，轮齿也容易磨损，故只宜用于低速或低精度场合，如水泥搅拌机。2.半开式齿轮传动

齿轮传动有简单的防护罩但不封闭，有时还把大齿轮的部分齿轮进入油池中。它的工作条件虽有改善，但仍不能做到严密防止外界杂物侵入，润滑条件也不算最好。卷扬机3.闭式齿轮传动齿轮传动装在经过精确加工而且封闭严密的箱体内，故密封条件好，且易于保证良好的润滑，使用寿命长，多用于较重要的场合，如汽车变速箱齿轮、减速器齿轮。（一）渐开线直齿圆柱齿轮传动1.渐开线的形成及性质三、常用的齿轮传动渐开线的性质：①

发生线长度等于它所对应的基圆弧长。②

渐开线上任意点的法线，必定与基圆相切。③

渐开线的形状取决于基圆的大小。④

基圆内无渐开线。2.渐开线齿廓的压力角渐开线齿廓上某点的法线与速度方向线所夹的锐角αk称为该点的压力角。3.渐开线直齿圆柱齿轮各部分的名称（1）齿顶圆da：齿顶圆柱面与端平面的交线。（2）齿根圆df：齿根圆柱面与端平面的交线。（3）分度圆d：齿轮计算和加工基准的圆。（4）齿厚s：分度圆上轮齿两侧齿廓间的弧度称为齿厚。（5）槽宽e：分度圆上齿槽两侧齿廓间的弧长。（6）齿距p：相邻两齿同侧齿廓间的弧长。

p

＝s+e（7）齿顶高ha：齿顶圆与分度圆之间的径向距离。

ha

＝（da-d）/2（8）齿根高hf：齿根圆与分度圆之间的径向距离。

hf

＝（d-df）/2（9）齿高h：齿根圆与齿顶圆之间的径向距离。

h

＝

ha+hf（1）齿数z（2）模数

m

分度圆直径:令:

渐开线齿廓在分度圆上的压力角—齿轮压力角。m为标准值（3）压力角标准压力角=20°4.渐开线直齿圆柱齿轮主要参数分度圆周长:5.标准渐开线直齿圆柱齿轮的几何尺寸当模数确定后，齿轮的齿顶高、齿根高和齿高可以表示为ha*：齿顶高系数，c*：顶隙系数，c：顶隙（mm）。式中：正常齿：ha*＝1.0，c*＝0.25；短齿：ha*＝0.8，c*＝0.3。按国家标准：标准齿轮（具有标准模数和标准压力角的直齿圆柱齿轮）：标准中心距（两齿轮轮心之间的距离）：齿顶圆直径和齿根圆直径计算公式为：例2-1已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮的中心距

a=160mm，齿数z1=20，z2=60，求模数和分度圆直径。解：求得模数为再由公式

求得分度圆直径为因为是标准直齿圆柱齿轮传动，所以，由公式例2-2一对标准渐开线直齿圆柱齿轮，主动齿轮齿数z1=19，从动齿轮齿数z2=81，试计算传动比。并判断该齿轮传动是减速增扭，还是增速减扭?因为传动比即小齿轮带大齿轮。所以，该齿轮传动是减速增扭传动。解：（二）斜齿圆柱齿轮传动

螺旋角β越大，轮齿就越倾斜，传动的平稳性也越好。

螺旋角β：螺旋线的切线与轴线的夹角β称为斜齿轮的螺旋角。它表示轮齿的倾斜程度。

接触线是斜直线，逐渐接触，逐渐脱开，传动平稳，冲击和噪声小。1.斜齿圆柱齿轮齿面的形成（二）斜齿圆柱齿轮传动判断旋向时，将齿轮轴线垂直放置，轮齿自右向左上升者为左旋，轮齿自左向右上升者为右旋。2.斜齿圆柱齿轮轮齿螺旋线方向的判定

从啮合开始时起，接触线长度由零逐渐增大，到某一位置后又逐渐减小，直至脱离啮合。所以，斜齿轮啮合是逐渐进入和逐渐退出的，且斜齿轮啮合的时间比直齿轮长，故斜齿轮传动平稳、噪声小、承载能力强。（三）直齿圆柱齿轮与斜齿圆柱齿轮传动的特点及应用锥齿轮传动传递两相交轴之间的运动和动力，常见轴交角为90,加工和安装比较困难，一般用于轻载、低速场合。（四）锥齿轮传动斜齿锥齿轮传动弧齿锥齿轮传动1.锥齿轮传动的类型直齿锥齿轮传动

直齿锥齿轮在汽车机械中广泛应用于减速机构。弧齿锥齿轮应用于轿车驱动桥的主减速器和差速器中。2.锥齿轮传动的特点及应用（五）蜗杆传动1.蜗杆传动的组成蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成。通常蜗杆、蜗轮轴线在空间成直角交错（90º），用以传递两轴间的运动和动力。蜗杆蜗轮蜗杆蜗轮啮合时是线接触，而不是点接触。2.蜗杆传动的传动比

蜗杆的头数为z1，蜗轮的齿数为z2，则传动比

i为：3.蜗杆传动的特点①传动比大，在动力传动中，一般传动比为8～100；在分度机构中，传动比可达1000。②传动平稳，噪声小，结构紧凑。③可以实现自锁。当蜗杆导程角小于蜗杆蜗轮啮合轮齿间的当量摩擦角时，传动具有自锁性，可实现反向自锁，即只能蜗杆带动蜗轮，而不能由蜗轮带动蜗杆。④磨损较严重，因此蜗轮齿圈部分常用减摩性能好的有色金属（如青铜）制造，成本较高。⑤传动效率较低，故大功率连续传动一般不用。圆柱蜗杆传动环面蜗杆传动锥蜗杆传动4.蜗杆传动的类型单头蜗杆多头蜗杆

蜗杆的头数一般取z1=1～4。当传动比大于40或要求蜗杆自锁时，常取

z1=1（单头蜗杆）；当传递功率较大时，为提高传动效率，常取

z1=2～4。蜗杆有单头、双头和多头多种形式。蜗杆头数越多，加工精度越难保证。右旋蜗杆（1）蜗杆螺旋方向的判定蜗杆与斜齿圆柱齿轮一样，也有左旋和右旋之分，如图所示。判断旋向时，将蜗杆轴线垂直放置，螺旋线左高右低为左旋，螺旋线左低右高为右旋。5.蜗杆传动旋转方向的判定左旋蜗杆（2）蜗轮旋转方向的判定当已知蜗杆的螺旋方向和转动方向时，可根据螺旋副的运动规律，用“左右手法则”来确定蜗轮的旋转方向。当蜗杆为右旋时，则用右手四指沿着蜗杆转动方向弯曲，与大拇指所指方向相反的方向为蜗轮的旋转方向（即蜗轮上啮合点的线速度方向），因此，蜗轮逆时针旋转。当蜗杆为左旋时，则用左手按同样的方法判定。四、齿轮传动的失效形式齿轮在传动过程中，在载荷的作用下，如果齿轮发生折断、齿面损坏等现象，则齿轮就失去了正常的工作能力，这种现象称之为失效。齿轮传动的失效主要是轮齿失效。（a）齿面点蚀（b）齿面磨损（c）齿面胶合（d）齿面塑性变形（e）轮齿折断五、齿轮的结构

齿轮结构一般由轮缘、轮毂和轮辐三部分组成，其中轮缘的齿面、轮毂的内孔是主要的功能面。齿轮轴实心式腹板式轮辐式当齿轮的齿根圆直径与轴径相差很小时，采用齿轮轴；当齿轮的齿顶圆直径da≤200mm时，采用实心式结构；当齿轮的齿顶圆直径da为200～500mm时，采用腹板式结构；当齿轮的齿顶圆直径da>500mm时，采用轮辐式结构。螺旋传动属于典型的机械传动方式，它是靠螺旋与螺纹牙面旋合实现回转运动与直线运动转换的机械传动。螺旋千斤顶采用的就是螺旋传动。螺旋传动在汽车上的典型应用是汽车循环球式转向器。汽车循环球式转向器【知识拓展】1.螺旋传动的组成螺旋传动由螺杆1和螺母2组成。螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺旋副，传递运动和动力的一种机械传动。它可以把回转运动转变为直线运动。

1—螺杆2—螺母★按用途不同分类

（1）传力螺旋传动（2）传导螺旋传动（3）调整螺旋传动2.螺旋传动的类型螺旋压力机螺旋千斤顶（1）传力螺旋传动

传力螺旋传动以传递动力为主，可实现用较小的转矩产生较大的轴向力。如各种起重机、螺旋千斤顶、压力装置等。

传力螺旋主要承受很大的轴向力，一般为间歇机构，每次工作时间较短，速度较低，通常具有自锁能力。车床的进给螺旋

传导螺旋传动以传递运动为主，有时也承受较大的轴向力。如车床的进给螺旋。

传导螺旋常需在较长的时间内连续工作。因此要求有较高的效率和精度，一般不要求自锁。车床丝杠（2）传导螺旋传动调整螺旋

调整螺旋传动用以调整、固定零件的相对位置，如带传导滑道装置和摆架式定期张紧装置中的螺旋。调整螺旋不经常转动，一般在空载下调整。滑道式张紧装置摆架式张紧装置（3）调整螺旋传动★按摩擦性质不同分类

虎钳（1）滑动螺旋传动a.滑动螺旋传动的形式。

螺杆转动，螺母移动，如虎钳。螺母固定，螺杆转动并移动，螺旋千斤顶。螺旋千斤顶b.滑动螺旋传动的特点。结构简单，制造方便，承载能力强，将较小的回转力矩转变成较大的轴向力，降速传动比大，能达到较高的传动精度，工作平稳，易于自锁。摩擦损失大，传动效率低，一般用于传递中、小功率。（2）滚动螺旋传动a.滚动螺旋传动的形式。在螺杆和螺母的螺旋面上加工出弧形螺旋槽，形成滚道，放入滚珠。当螺杆与螺母相对转动时，滚珠沿滚道滚动，即为滚动螺旋传动（滚珠丝杠传动）。滚动螺旋传动丝杠（螺杆）螺母滚珠滚珠循环装置滚动螺旋传动丝杠（螺杆）螺母滚珠滚珠循环装置b.滚动螺旋传动的特点。用滚动摩擦代替滑动摩擦，摩擦阻力小，传动效率高90%以上，传动精度高，具有传动的可逆性（转动变移动、移动变转动），运动平稳，寿命长。结构复杂，抗冲击性能差，不宜传递大载荷。主要用于传动要求精度高，受力不大的场合。序号汽车后桥主减速器齿轮传动分析1齿轮传动类型分析

汽车后桥主减速器采用的是

齿轮传动。这种齿轮传动中的齿轮副采用

角垂直布置方式，所以可以将动力的传递方向改变。

2主减速器的