驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì) §4-1主減速器設(shè)計(jì)

1、第第4 4章章 驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)4-1 4-1 主減速器的設(shè)計(jì)主減速器的設(shè)計(jì) 一、概述一、概述 （一）功能（一）功能降速、增扭、改變轉(zhuǎn)矩傳遞的方向降速、增扭、改變轉(zhuǎn)矩傳遞的方向?qū)︱?qū)動(dòng)輪進(jìn)行差速對(duì)驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)行差速 承受作用于路面和車架之間的縱向力、橫向力和垂直承受作用于路面和車架之間的縱向力、橫向力和垂直力力 （二）組成（二）組成 一般由主減速器、差速器、車輪傳動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)橋一般由主減速器、差速器、車輪傳動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)橋殼等組成。殼等組成。（三）驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)的基本要求（三）驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)的基本要求1、主減速比的選定要考慮動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性、主減速比的選定要考慮動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性2、差速器一方面要保

2、證驅(qū)動(dòng)輪按要求差速滾動(dòng)，、差速器一方面要保證驅(qū)動(dòng)輪按要求差速滾動(dòng)，另一方面要保證扭矩傳遞平穩(wěn)、連續(xù)另一方面要保證扭矩傳遞平穩(wěn)、連續(xù)3、當(dāng)左右驅(qū)動(dòng)輪地面附著力不一致時(shí)，應(yīng)考慮如、當(dāng)左右驅(qū)動(dòng)輪地面附著力不一致時(shí)，應(yīng)考慮如何充分利用汽車牽引力何充分利用汽車牽引力4、在保證可靠性的前提下，降低非簧載質(zhì)量。、在保證可靠性的前提下，降低非簧載質(zhì)量。二、驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)方案分析二、驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)方案分析（一）非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋（一）非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造工藝性好、成本低、工作可結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造工藝性好、成本低、工作可靠、維修調(diào)整容易，廣泛應(yīng)用于各種載貨汽車、靠、維修調(diào)整容易，廣泛應(yīng)用于各種載貨汽車、客車及多數(shù)的越野

3、汽車和部分小轎車上。但整個(gè)客車及多數(shù)的越野汽車和部分小轎車上。但整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋均屬于簧下質(zhì)量，對(duì)汽車平順性和降低動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋均屬于簧下質(zhì)量，對(duì)汽車平順性和降低動(dòng)載荷不利。載荷不利。（二）（二）斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高，但它大大地增加了離地間隙；結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高，但它大大地增加了離地間隙；減小了簧下質(zhì)量，從而改善了行駛平順性，提高了汽減小了簧下質(zhì)量，從而改善了行駛平順性，提高了汽車的平均車速；車的平均車速；減小了汽車在行駛時(shí)作用于車輪和車橋上的動(dòng)載荷，減小了汽車在行駛時(shí)作用于車輪和車橋上的動(dòng)載荷，提高了零部件的使用壽命；提高了零部件的使用壽命； 由于驅(qū)動(dòng)車輪與地面的接觸情況及對(duì)各

4、種地形的適由于驅(qū)動(dòng)車輪與地面的接觸情況及對(duì)各種地形的適應(yīng)性較好，大大增強(qiáng)了車輪的抗側(cè)滑能力；應(yīng)性較好，大大增強(qiáng)了車輪的抗側(cè)滑能力；與之相配合的獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)得合理，可增與之相配合的獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)得合理，可增加汽車的不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)，提高汽車的操縱穩(wěn)定性。加汽車的不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)，提高汽車的操縱穩(wěn)定性。這種驅(qū)動(dòng)橋在轎車和高通過(guò)性的越野汽車上應(yīng)用相這種驅(qū)動(dòng)橋在轎車和高通過(guò)性的越野汽車上應(yīng)用相當(dāng)廣泛。當(dāng)廣泛。三、主減速器設(shè)計(jì)三、主減速器設(shè)計(jì)（一）主減速器結(jié)構(gòu)方案分析（一）主減速器結(jié)構(gòu)方案分析1、分類、分類 根據(jù)齒輪類型不同分：根據(jù)齒輪類型不同分：u螺旋錐齒輪螺旋錐齒輪u雙曲面齒輪雙曲面齒輪u圓柱

5、齒輪圓柱齒輪u蝸輪蝸桿蝸輪蝸桿 根據(jù)減速形式不同分：根據(jù)減速形式不同分：?jiǎn)渭?jí)減速單級(jí)減速雙擊減速：整體式、分開(kāi)式雙擊減速：整體式、分開(kāi)式雙速減速雙速減速單雙級(jí)貫通單雙級(jí)貫通單雙級(jí)減速配輪邊減速單雙級(jí)減速配輪邊減速2 2、齒輪方案設(shè)計(jì)、齒輪方案設(shè)計(jì)3 3、雙曲面齒輪傳動(dòng)、雙曲面齒輪傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)雙曲面齒輪與螺旋錐齒輪尺寸相同時(shí)，雙曲面當(dāng)雙曲面齒輪與螺旋錐齒輪尺寸相同時(shí)，雙曲面齒輪傳動(dòng)有更大的傳動(dòng)比。齒輪傳動(dòng)有更大的傳動(dòng)比。當(dāng)傳動(dòng)比一定，從動(dòng)齒輪尺寸相同時(shí)，雙曲面主當(dāng)傳動(dòng)比一定，從動(dòng)齒輪尺寸相同時(shí)，雙曲面主動(dòng)齒輪比相應(yīng)的螺旋錐齒輪有較大的直徑，較高動(dòng)齒輪比相應(yīng)的螺旋錐齒輪有較大的直徑，較高的輪

6、齒強(qiáng)度以及較大的主動(dòng)齒輪軸和軸承剛度。的輪齒強(qiáng)度以及較大的主動(dòng)齒輪軸和軸承剛度。當(dāng)傳動(dòng)比一定，主動(dòng)齒輪尺寸相同時(shí)，雙曲面從當(dāng)傳動(dòng)比一定，主動(dòng)齒輪尺寸相同時(shí)，雙曲面從動(dòng)齒輪直徑比相應(yīng)的螺旋錐齒輪為小，因而有較動(dòng)齒輪直徑比相應(yīng)的螺旋錐齒輪為小，因而有較大的離地間隙。大的離地間隙。沿齒長(zhǎng)的縱向滑動(dòng)會(huì)使摩擦損失增加，降低傳動(dòng)沿齒長(zhǎng)的縱向滑動(dòng)會(huì)使摩擦損失增加，降低傳動(dòng)效率。雙曲面齒輪副傳動(dòng)效率約為效率。雙曲面齒輪副傳動(dòng)效率約為9696，螺旋錐，螺旋錐齒輪副的傳動(dòng)效率約為齒輪副的傳動(dòng)效率約為9999。齒面間大的壓力和摩擦功，可能導(dǎo)致油膜破壞和齒面間大的壓力和摩擦功，可能導(dǎo)致油膜破壞和齒面燒結(jié)咬死，即抗膠合

7、能力較低。齒面燒結(jié)咬死，即抗膠合能力較低。雙曲面主動(dòng)齒輪具有較大的軸向力，使其軸承負(fù)雙曲面主動(dòng)齒輪具有較大的軸向力，使其軸承負(fù)荷增大。荷增大。雙曲面齒輪傳動(dòng)必須采用可改善油膜強(qiáng)度和防刮雙曲面齒輪傳動(dòng)必須采用可改善油膜強(qiáng)度和防刮傷添加劑的特種潤(rùn)滑油，螺旋錐齒輪傳動(dòng)用普通傷添加劑的特種潤(rùn)滑油，螺旋錐齒輪傳動(dòng)用普通潤(rùn)滑油即可。潤(rùn)滑油即可。雙曲面主動(dòng)齒輪的螺旋角較大，則不產(chǎn)生根切的雙曲面主動(dòng)齒輪的螺旋角較大，則不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)可減少，故可選用較少的齒數(shù)，有利于最小齒數(shù)可減少，故可選用較少的齒數(shù)，有利于增加傳動(dòng)比。增加傳動(dòng)比。雙曲面齒輪傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪較大，加工時(shí)所需刀雙曲面齒輪傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪較大，加

8、工時(shí)所需刀盤刀頂距較大，因而切削刃壽命較長(zhǎng)。盤刀頂距較大，因而切削刃壽命較長(zhǎng)。雙曲面主動(dòng)齒輪軸布置在從動(dòng)齒輪中心上方，便雙曲面主動(dòng)齒輪軸布置在從動(dòng)齒輪中心上方，便于實(shí)現(xiàn)多軸驅(qū)動(dòng)橋的貫通，增大傳動(dòng)軸的離地高于實(shí)現(xiàn)多軸驅(qū)動(dòng)橋的貫通，增大傳動(dòng)軸的離地高度。布置在從動(dòng)齒輪中心下方可降低萬(wàn)向傳動(dòng)軸度。布置在從動(dòng)齒輪中心下方可降低萬(wàn)向傳動(dòng)軸的高度，有利于降低轎車車身高度，并可減小車的高度，有利于降低轎車車身高度，并可減小車身地板中部凸起通道的高度。身地板中部凸起通道的高度。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：沿齒長(zhǎng)的縱向滑動(dòng)會(huì)使摩擦損失增加，降低傳動(dòng)沿齒長(zhǎng)的縱向滑動(dòng)會(huì)使摩擦損失增加，降低傳動(dòng)效率。雙曲面齒輪副傳動(dòng)效率約為效率。

9、雙曲面齒輪副傳動(dòng)效率約為9696，螺旋錐，螺旋錐齒輪副的傳動(dòng)效率約為齒輪副的傳動(dòng)效率約為9999。齒面間大的壓力和摩擦功，可能導(dǎo)致油膜破壞和齒面間大的壓力和摩擦功，可能導(dǎo)致油膜破壞和齒面燒結(jié)咬死，即抗膠合能力較低。齒面燒結(jié)咬死，即抗膠合能力較低。雙曲面主動(dòng)齒輪具有較大的軸向力，使其軸承負(fù)雙曲面主動(dòng)齒輪具有較大的軸向力，使其軸承負(fù)荷增大。荷增大。雙曲面齒輪傳動(dòng)必須采用可改善油膜強(qiáng)度和防刮雙曲面齒輪傳動(dòng)必須采用可改善油膜強(qiáng)度和防刮傷添加劑的特種潤(rùn)滑油，螺旋錐齒輪傳動(dòng)用普通傷添加劑的特種潤(rùn)滑油，螺旋錐齒輪傳動(dòng)用普通潤(rùn)滑油即可潤(rùn)滑油即可4 4、減速形式、減速形式雙級(jí)主減速的三種方案雙級(jí)主減速的三種方案

10、5、單雙級(jí)減速配輪邊減速單雙級(jí)減速配輪邊減速（二）主從動(dòng)錐齒輪的支承方案（二）主從動(dòng)錐齒輪的支承方案1 1、主動(dòng)齒輪的支承、主動(dòng)齒輪的支承2 2、從動(dòng)錐齒輪的支承、從動(dòng)錐齒輪的支承三、錐齒輪主要參數(shù)的選擇三、錐齒輪主要參數(shù)的選擇（一）主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)（一）主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)z z1 1和和z z2 2 為得到理想的齒面重合度和高齒輪彎曲強(qiáng)度，為得到理想的齒面重合度和高齒輪彎曲強(qiáng)度，主從動(dòng)齒數(shù)和不少于主從動(dòng)齒數(shù)和不少于4040（二）從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑（二）從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑D D2 2和端面模數(shù)和端面模數(shù)m ms s（三）主、從動(dòng)錐齒輪齒面寬（三）主、從動(dòng)錐齒輪齒面寬b b1 1和

11、和b b2 2b b取大，影響裝配空間取大，影響裝配空間b b取小，齒輪耐磨性下降，壽命下降取小，齒輪耐磨性下降，壽命下降（四）雙曲面齒輪副偏移距（四）雙曲面齒輪副偏移距E E（五）中點(diǎn)螺旋角（五）中點(diǎn)螺旋角影響因素影響因素（六）螺旋方向（六）螺旋方向左旋左旋右旋右旋（七）法向壓力角（七）法向壓力角四、錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算四、錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算（一）計(jì)算載荷（一）計(jì)算載荷（二）單位齒長(zhǎng)圓周力（二）單位齒長(zhǎng)圓周力 主減速器錐齒輪的表面耐磨性長(zhǎng)用輪齒上的單主減速器錐齒輪的表面耐磨性長(zhǎng)用輪齒上的單位齒長(zhǎng)圓周力來(lái)估算位齒長(zhǎng)圓周力來(lái)估算 式中，式中，F(xiàn) F為作用在輪齒上的圓周力；為作用在輪齒上的圓周力；b2b2為

12、從動(dòng)為從動(dòng)齒輪的齒面寬。齒輪的齒面寬。bFp2（三）齒輪強(qiáng)度（三）齒輪強(qiáng)度五、錐齒輪軸承的載荷計(jì)算五、錐齒輪軸承的載荷計(jì)算（一）錐齒輪齒面上的作用力（一）錐齒輪齒面上的作用力 錐齒輪在工作過(guò)程中，相互嚙合的齒面上作錐齒輪在工作過(guò)程中，相互嚙合的齒面上作用有一法向力。該法向力可分解為沿齒輪切線方用有一法向力。該法向力可分解為沿齒輪切線方向的圓周力、沿齒輪軸線方向的軸向力及垂直于向的圓周力、沿齒輪軸線方向的軸向力及垂直于齒輪軸線的徑向力。齒輪軸線的徑向力。（一）齒寬中點(diǎn)處的圓周力（一）齒寬中點(diǎn)處的圓周力 齒寬中點(diǎn)處的圓周力齒寬中點(diǎn)處的圓周力F F為為 F=2T/DF=2T/Dm2m2 T T 作用

13、在從動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩作用在從動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩 D Dm2m2從動(dòng)齒輪齒寬中點(diǎn)分度圓直徑從動(dòng)齒輪齒寬中點(diǎn)分度圓直徑 （二）錐齒輪的軸向力和徑向力（二）錐齒輪的軸向力和徑向力 F=F F=FT Tcoscos coscos F FN N=F=FT Tsina=Ftanasina=Ftanacos cos Fs=F Fs=FT Tcossin=Ftan cossin=Ftan 于是作用在主動(dòng)錐齒輪齒面上的軸向力于是作用在主動(dòng)錐齒輪齒面上的軸向力FazFaz和徑向力和徑向力FrzFrz分別為分別為 F Fazaz=F=FN Nsin+Fscos sin+Fscos F Frzrz=F=FN NcosFssin

14、 cosFssin 六、錐齒輪的材料六、錐齒輪的材料 錐齒輪材料應(yīng)滿足如下要求：錐齒輪材料應(yīng)滿足如下要求：（一）具有高的彎曲疲勞強(qiáng)度和表面接觸疲勞強(qiáng)度，（一）具有高的彎曲疲勞強(qiáng)度和表面接觸疲勞強(qiáng)度，齒面具有高的硬度以保證有高的耐磨性。齒面具有高的硬度以保證有高的耐磨性。（二）輪齒芯部應(yīng)有適當(dāng)?shù)捻g性以適應(yīng)沖擊載荷，（二）輪齒芯部應(yīng)有適當(dāng)?shù)捻g性以適應(yīng)沖擊載荷，避免在沖擊載荷下齒根折斷。避免在沖擊載荷下齒根折斷。（三）鍛造性能、切削加工性能及熱處理性能良好，（三）鍛造性能、切削加工性能及熱處理性能良好，熱處理后變形小或變形規(guī)律易控制。熱處理后變形小或變形規(guī)律易控制。（四）選擇合金材料時(shí)，盡量少用含鎳

15、、鉻元素的（四）選擇合金材料時(shí)，盡量少用含鎳、鉻元素的材料，而選用含錳、釩、硼、鈦、鉬、硅等元素材料，而選用含錳、釩、硼、鈦、鉬、硅等元素的合金鋼。的合金鋼。 汽車主減速器錐齒輪目前常用滲碳合金鋼制汽車主減速器錐齒輪目前常用滲碳合金鋼制造，主要有造，主要有20CrMnTi20CrMnTi、20MnVB20MnVB、20MnTiB20MnTiB、22CrNiMo22CrNiMo和和16SiMn2WMoV16SiMn2WMoV等。等。滲碳合金鋼的優(yōu)點(diǎn)：滲碳合金鋼的優(yōu)點(diǎn)：滲碳后，表面硬、耐磨、抗壓、芯部軟，所以這滲碳后，表面硬、耐磨、抗壓、芯部軟，所以這種材料的彎曲強(qiáng)度、表面接觸強(qiáng)度、承受沖擊載種材料的彎曲強(qiáng)度、表面接觸強(qiáng)度、承受沖擊載荷的能力提高。荷的能力提高。切削加工、鍛造性能好。切削加工、鍛造性能好。滲碳合金鋼的缺點(diǎn)：滲碳合金鋼的缺點(diǎn)： 熱處理費(fèi)用較高熱處理費(fèi)用較高 芯部在大壓力的作用下可能有塑性變形芯部在大壓力的作用下可能有塑性變形 若滲碳層與若滲碳層與芯部含碳量相差過(guò)多，會(huì)發(fā)生