中型客車(chē)主減速器設(shè)計(jì)專(zhuān)項(xiàng)說(shuō)明書(shū)

1、主減速器設(shè)計(jì)Abstract: Currently, car have come into every field of human society, especially in the industrial, agricultural, commercial and international trade, national defence construction .On the main reducer, it is an important component of the car, located in the terminalof vehicle transmission syst

2、em, also an important part of the drive axle.Its basic function is a universal transmission device transmits the engine torque through the main reducer, reduce speed, increase torque; the conical gear pair changing torque transmission direction . The assembly precision of main reducer assembly pair

3、is high, the manufacturing and assembly quality of the drive axle and the vehicle has a crucial role in drive axle and even the car.Key words： automobile/ main reducer / conical gear pair摘要：目前，汽車(chē)以進(jìn)入人類(lèi)社會(huì)日勺各個(gè)領(lǐng)域特別是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)與國(guó)際 貿(mào)易、國(guó)防建設(shè)。對(duì)主減速器而言，它是汽車(chē)勺一種重要構(gòu)成部分，位于汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)勺末端， 也是驅(qū)動(dòng)橋中勺一種重要部分，其基本功用是將萬(wàn)向傳動(dòng)裝置傳來(lái)勺發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)

4、矩通 過(guò)主減速器，實(shí)現(xiàn)減少轉(zhuǎn)速、增大轉(zhuǎn)矩；通過(guò)圓錐齒輪副變化轉(zhuǎn)矩勺傳遞方向2主 減速器勺總成對(duì)裝配精度規(guī)定很高，其制造與裝配質(zhì)量對(duì)驅(qū)動(dòng)橋乃至整個(gè)汽車(chē)有至 關(guān)重要勺作用。核心詞：汽車(chē)/主減速器/圓錐齒輪副1緒論1.1研究目勺及意義隨著汽車(chē)工業(yè)勺發(fā)展和汽車(chē)技術(shù)勺提高，主減速器勺設(shè)計(jì)和制造工藝都在日益 完善。主減速器和其她汽車(chē)總成同樣，除了廣泛采用新技術(shù)外，在構(gòu)造設(shè)計(jì)中日益 朝著“零件原則化、部件通用化、產(chǎn)品系列化”勺方向發(fā)展及生產(chǎn)組織專(zhuān)業(yè)化目勺 邁進(jìn)。應(yīng)采用能以幾種典型日勺零部件，以不同方案組合日勺設(shè)計(jì)措施和生產(chǎn)方式達(dá)到 主減速器產(chǎn)品日勺系列化或變形日勺目日勺，或力求做到將某一類(lèi)型日勺主減速器以更

5、多或 增減不多勺零件，用到不同勺性能、不同噸位、不同用途勺許多變形汽車(chē)上。主減速器是汽車(chē)最重要勺系統(tǒng)之一，是為汽車(chē)傳播動(dòng)力所設(shè)計(jì)勺。通過(guò)本課題設(shè)計(jì)， 使我們對(duì)所學(xué)過(guò)勺基本理論和專(zhuān)業(yè)知識(shí)進(jìn)行一次全面勺，系統(tǒng)勺回憶和總結(jié)，提高 我們獨(dú)立思考能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作勺工作作風(fēng)。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及趨勢(shì)目前國(guó)內(nèi)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)在技術(shù)方面還很落后，離世界先進(jìn)水平尚有一段距離。雖然 中國(guó)汽車(chē)行業(yè)處在黃金期，但千萬(wàn)不能覺(jué)得中國(guó)勺汽車(chē)行業(yè)已經(jīng)走到了世界勺最前 端，我們?cè)诎l(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)、新產(chǎn)品研發(fā)、新材料運(yùn)用等方面還相對(duì)落后。對(duì)于中國(guó)主減速器產(chǎn)業(yè)發(fā)展浮現(xiàn)勺問(wèn)題中，許多狀況不容樂(lè)觀，如產(chǎn)業(yè)構(gòu) 造不合理、產(chǎn)業(yè)集中于勞動(dòng)力密集型產(chǎn)品；技

6、術(shù)密集型產(chǎn)品明顯落后于發(fā)達(dá)工 業(yè)國(guó)家；生產(chǎn)要素決定性作用正在削弱；產(chǎn)業(yè)能源消耗大、產(chǎn)出率低、環(huán)境污 染嚴(yán)重、對(duì)自然資源破壞力大；公司總體規(guī)模偏小、技術(shù)創(chuàng)新能力單薄、管理 水平落后等。中國(guó)主減速器產(chǎn)業(yè)發(fā)展已到了岔口；中國(guó)驅(qū)動(dòng)橋生產(chǎn)公司急需選擇發(fā)展方向。目前國(guó)產(chǎn)工業(yè)車(chē)輛主減速器勺品種較單一，規(guī)格較少，供貨周期 較長(zhǎng)，特別是牽引車(chē)等批量較少勺車(chē)輛，大多借用其他流動(dòng)機(jī)械如叉車(chē)、裝載 機(jī)勺主減速器，由于構(gòu)造型式和工況規(guī)定不完全一致很難使整車(chē)勺動(dòng)力及傳動(dòng) 系統(tǒng)達(dá)到抱負(fù)勺匹配規(guī)定，因而應(yīng)大力倡導(dǎo)工業(yè)車(chē)輛主減速器勺專(zhuān)業(yè)化、系列 化生產(chǎn)。從目前世界汽車(chē)產(chǎn)業(yè)勺發(fā)呈現(xiàn)狀和趨勢(shì)來(lái)看，大跨國(guó)公司勺優(yōu)勢(shì)越來(lái)越明顯， 國(guó)內(nèi)

7、已經(jīng)失去了獨(dú)立發(fā)展民族汽車(chē)工業(yè)勺國(guó)際環(huán)境，只有充足吸納各國(guó)技術(shù)所長(zhǎng)勺 合資合伙才是減少研究開(kāi)發(fā)成本、縮短新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)/生產(chǎn)周期、增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力勺現(xiàn)實(shí)有 效途徑。而主減速器又是汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)勺一種重要部分，它勺質(zhì)量狀況也在一定限 度上影響著整個(gè)汽車(chē)日勺質(zhì)量，因此，我們應(yīng)在構(gòu)造合理日勺基本上，進(jìn)一步優(yōu)化使其 構(gòu)造緊湊、效率高、噪音小，同步還要考慮其經(jīng)濟(jì)性。隨著汽車(chē)向采用大功率發(fā)動(dòng)機(jī)和輕量化方向發(fā)展以及路面條件勺改善，近年來(lái)主 減速比有減小勺趨勢(shì)，以滿足高速行駛勺規(guī)定。為減小驅(qū)動(dòng)輪勺外廓尺寸,目前主減速器中基本不用直齒圓錐齒輪。實(shí)踐和理論 分析證明，螺旋錐齒輪不發(fā)生根切勺最小齒數(shù)比直齒齒輪勺最小齒數(shù)少。顯然

8、采用 螺旋錐齒輪在同樣傳動(dòng)比下，主減速器勺構(gòu)造就比較緊湊。此外，它還具有運(yùn)轉(zhuǎn)平 穩(wěn)、噪聲較小等長(zhǎng)處。因而在汽車(chē)上曾獲得廣泛勺應(yīng)用。近年來(lái)，準(zhǔn)雙曲面齒輪在 廣泛應(yīng)用到轎車(chē)勺基本上，愈來(lái)愈多勺在中型、重型貨車(chē)上得到采用。在現(xiàn)代汽車(chē)發(fā)展中，對(duì)主減速器勺規(guī)定除了扭矩傳播能力、機(jī)械效率和重量指 標(biāo)外，它勺噪聲性能已成為核心性勺指標(biāo)。噪聲源重要來(lái)自主、被動(dòng)齒輪。噪聲勺 強(qiáng)弱基本上取決于齒輪勺加工措施。區(qū)別于常規(guī)勺加工措施，采用磨齒工藝，采用 合適勺磨削措施可以消除在熱解決中產(chǎn)生勺變形。因此，與常規(guī)加工措施相比，磨 齒工藝可獲得很高勺精度和較好勺反復(fù)性。汽車(chē)在行駛過(guò)程中勺使用條件是千變?nèi)f化勺。為了擴(kuò)大汽車(chē)對(duì)

9、這些不同使用條 件勺適應(yīng)范疇，在某些中型車(chē)輛上有時(shí)將主減速器做成雙速勺，它既可以得到大勺 主減速比又可得到所謂多檔高速，以提高汽車(chē)在不同使用條件下勺動(dòng)力性和燃料經(jīng) 濟(jì)性。1.3本課題研究?jī)?nèi)容HG1090型商用車(chē)勺主減速器構(gòu)造三維建模、主減速器齒輪勺計(jì)算與校核、主減 速器殼體勺計(jì)算與校核、構(gòu)造方案分析與優(yōu)化。重要設(shè)計(jì)參數(shù):額定裝載質(zhì)量5000 Kg、 最大總質(zhì)量8930 Kg、最高車(chē)速110 Km/h、比功率15 Kw/t、比轉(zhuǎn)矩40 Nm/t，設(shè) 計(jì)時(shí)可參照解放CA1091型貨車(chē)勺參數(shù)。（1）分析主減速器勺性能規(guī)定和參數(shù)勺選擇；（要考慮到設(shè)計(jì)勺可行性、安全性、經(jīng)濟(jì)性）（2）根據(jù)前位同窗選好日勺

10、參數(shù)和設(shè)計(jì)好日勺構(gòu)造進(jìn)行繪制三維圖形；（3）對(duì)重要零部件構(gòu)造強(qiáng)度校核、優(yōu)化；（可以運(yùn)用Solidworks進(jìn)行應(yīng)力強(qiáng) 度等分析）（4）撰寫(xiě)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)闡明書(shū)；2主減速器構(gòu)造及工作原理簡(jiǎn)介主減速器是汽車(chē)傳動(dòng)系中減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩勺重要部件，它是依托齒數(shù)少勺 錐齒輪帶動(dòng)齒數(shù)多勺錐齒輪。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置勺汽車(chē)，其主減速器還運(yùn)用錐齒輪傳動(dòng) 以變化動(dòng)力方向。由于汽車(chē)在多種道路上行使時(shí)，其驅(qū)動(dòng)輪上規(guī)定必須具有一定勺 驅(qū)動(dòng)力矩和轉(zhuǎn)速，在動(dòng)力向左右驅(qū)動(dòng)輪分流勺差速器之前設(shè)立一種主減速器后，便 可使主減速器前面勺傳動(dòng)部件如變速器、萬(wàn)向傳動(dòng)裝置等所傳遞勺扭矩減小，從而 可使其尺寸及質(zhì)量減小、操縱省力。主減速設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如

11、下基本規(guī)定：（1）所選擇勺主減速比應(yīng)能保證汽車(chē)既有最佳勺動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。（2）外型尺寸要小，保證有必要勺離地間隙；齒輪其他傳動(dòng)件工作平穩(wěn)，噪音 小。（3）在多種轉(zhuǎn)速和載荷下具有高勺傳動(dòng)效率；與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與動(dòng)協(xié)調(diào)。（4）在保證足夠勺強(qiáng)度、剛度條件下，應(yīng)力求質(zhì)量小，以改善汽車(chē)平順性。（5）構(gòu)造簡(jiǎn)樸，加工工藝性好，制造容易，拆裝、調(diào)節(jié)以便。3主減速器構(gòu)造方案分析及選擇3.1構(gòu)造形式選擇主減速器位適應(yīng)使用規(guī)定發(fā)展有多種構(gòu)造型式：如單級(jí)主減速器、雙級(jí)主減速 器、雙速主減速器和單級(jí)主減速器加輪邊減速器。（1）單級(jí)主減速器常由一對(duì)圓錐齒輪所構(gòu)成。這對(duì)錐齒輪勺傳動(dòng)比是根據(jù)整 車(chē)動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性勺規(guī)定來(lái)

12、選定勺。它構(gòu)造簡(jiǎn)樸，質(zhì)量輕，因此在也許條件下 盡量采用單級(jí)主減速器日勺型式。然而單級(jí)主減速器日勺傳動(dòng)比一般位3.56.7，太大 日勺傳動(dòng)比將會(huì)使從動(dòng)錐齒輪日勺尺寸過(guò)大，影響驅(qū)動(dòng)橋殼下日勺離地間隙。離地間隙越 小，汽車(chē)通過(guò)性就越差，這也就限制了從動(dòng)錐齒輪勺最大尺寸。（2）雙級(jí)主減速器是由第一級(jí)圓錐齒輪副和第二級(jí)圓柱齒輪副或第一級(jí)圓柱 齒輪副和第二級(jí)圓錐齒輪副所構(gòu)成。采用雙級(jí)主減速器可達(dá)到兩種目勺：一是可獲 得較大勺傳動(dòng)比6-10,其二是采用雙級(jí)減速器后，第二級(jí)勺傳動(dòng)比可以小某些， 由此第二級(jí)勺從動(dòng)齒輪尺寸在差速器安裝尺寸容許狀況下可相應(yīng)減小，由此減少了 橋殼勺外形尺寸，增長(zhǎng)了離地間隙。而雙級(jí)主減

13、速器勺重量及制導(dǎo)致本都比單級(jí)主 減速器要高勺多。（3）雙速主減速器內(nèi)由齒輪勺不同組合可獲得兩種傳動(dòng)比。汽車(chē)在良好路面 上行駛時(shí)，使用較小勺傳動(dòng)比，在困難勺路上行駛或需要較大勺牽引力（爬坡）時(shí)， 則使用較大勺傳動(dòng)比。它與五擋變速器配合使用，可使汽車(chē)有十個(gè)檔位，使汽車(chē)獲 得良好勺使用性能，同步，該減速器勺成本也相稱高勺。（4）單級(jí)主減速器加輪邊減速器：越野車(chē)、重型礦用自卸車(chē)和重型貨車(chē)需要 減速比更大勺驅(qū)動(dòng)橋，同步也要很大勺離地間隙，因此發(fā)展了輪邊減速器。于是驅(qū) 動(dòng)橋提成兩次減速具有兩個(gè)減速比-主減速器傳動(dòng)比和輪邊減速器比。相對(duì)這時(shí) 勺主減速器傳動(dòng)比要比沒(méi)有輪邊減速器勺主減速器傳動(dòng)比要小勺多。其成果

14、時(shí)驅(qū)動(dòng) 橋中央部分勺外形尺寸減小諸多，相對(duì)地增長(zhǎng)了離地間隙。同步，在主減速器后和 輪邊減速器前勺零件如差速器、半軸等載荷大大減少，其零件尺寸也相應(yīng)地減小。 它能縮短橋中心到連接傳動(dòng)軸凸緣間地距離，能減少傳動(dòng)軸地夾角。固然，這種減 速器構(gòu)造復(fù)雜，制造裝配精度規(guī)定高，成本自然也是一般主減速器勺幾倍。對(duì)于本設(shè)計(jì)中，其傳動(dòng)比為6左右，因此我們采用單級(jí)主減速器。汽車(chē)主減速器廣泛采用勺是螺旋圓錐齒輪，它涉及圓弧齒錐齒輪、準(zhǔn)雙曲面齒 輪、延擺線齒錐齒輪等多種形式。圓弧齒錐齒輪傳動(dòng)，制造簡(jiǎn)樸，廣泛應(yīng)用在汽車(chē)主減速器上，以對(duì)圓弧齒錐齒 輪嚙合時(shí)，輪齒并不在全長(zhǎng)上嚙合，而是逐漸從一端持續(xù)平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向另一端，并有 幾

15、種齒同步參與嚙合，因此它比直齒輪能承受更大地載荷，并且平穩(wěn)無(wú)聲。但其對(duì) 齒合精度很敏感，齒輪副錐頂稍有不吻合便使工作條件急劇變壞，隨著磨損、增大 和噪聲增大。為保證齒輪副日勺對(duì)日勺齒合，必須將軸承頂緊，提高支承剛度，增大殼 體剛度。圓弧齒錐齒輪一般采用格里森制。雙曲面齒輪傳動(dòng)與圓弧齒錐齒輪傳動(dòng)不同之處，在于主、從動(dòng)軸線不相交而有 一偏移距E。由于存在偏移距，從而積極齒輪螺旋角P 1與從動(dòng)輪螺旋角P 2不等，且 P1 P 2。此時(shí)兩齒輪切向力馬與F之比，可根據(jù)嚙合面上法向力彼此相等勺條件求 出。F /F = cosP /cos P設(shè)。與r分別為主、從動(dòng)輪平均分度圓半徑，雙曲面勺傳動(dòng)比農(nóng)為.F r

16、r cos P TOC o 1-5 h z 1_- 2_2222osF rr cos Pi ii i祜二同師岳錐岳松住丹 甘住丹 W，= r / r yK K = cos P / cos P r|l對(duì)于圓弧齒錐齒牝傳動(dòng)，其傳動(dòng)比d 21，令r2，則i = Kr / r = i K os 21 d系數(shù)一般為1.251.5。這闡明當(dāng)雙曲面齒輪尺寸與螺旋錐齒輪尺寸相稱時(shí)，雙 曲面?zhèn)鲃?dòng)有更大勺傳動(dòng)比，當(dāng)傳動(dòng)比一定，從動(dòng)輪尺寸相似時(shí)，雙曲面積極齒輪比 圓弧齒錐齒輪有較大直徑，較高勺齒輪強(qiáng)度及較大勺積極齒輪軸和軸承剛度，當(dāng)傳 動(dòng)比和積極齒輪尺寸一定期，雙曲線從動(dòng)錐齒輪直徑比相應(yīng)螺旋齒輪為小，因而離 地間隙

17、較大。雙曲面齒輪副在工作過(guò)程中，除了有沿齒高方向勺側(cè)向滑動(dòng)之外，尚有沿齒長(zhǎng) 方向勺縱向滑動(dòng)?？v向滑動(dòng)可改善齒輪勺摩合過(guò)程，并使其工作安靜平滑。然而縱 向滑動(dòng)可使摩擦損失增長(zhǎng)，減少傳動(dòng)效率，因而偏移距不應(yīng)過(guò)大。雙曲面齒輪傳 動(dòng)齒面間大勺壓力和大勺摩擦功，也許導(dǎo)致油膜破壞和齒面燒結(jié)咬死。因此，雙曲 面齒輪傳動(dòng)必須采用可改善油膜強(qiáng)度和避免齒面燒結(jié)勺特殊雙曲面潤(rùn)滑油?？紤]到生產(chǎn)條件、材料問(wèn)題、以及經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題，我們選擇采用格里森螺旋錐齒 輪。3.2螺旋錐齒輪傳動(dòng)圖1螺旋錐齒輪傳動(dòng)按齒輪副構(gòu)造型式分，主減速器日勺齒輪傳動(dòng)重要有螺旋錐齒輪式傳動(dòng)、雙曲面 齒輪式傳動(dòng)、圓柱齒輪式傳動(dòng)（又可分為軸線固定式齒輪傳動(dòng)和軸線旋轉(zhuǎn)式齒輪傳 動(dòng)即行星齒輪式傳動(dòng)）和蝸桿蝸輪式傳動(dòng)等形式。在發(fā)動(dòng)機(jī)橫置勺汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋上，主減速器往往采用簡(jiǎn)樸勺斜齒圓柱齒輪；在發(fā) 動(dòng)機(jī)縱置勺汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋上，主減速器往往采用圓錐齒輪式傳動(dòng)或準(zhǔn)雙曲面齒輪式傳 動(dòng)。為了減少驅(qū)動(dòng)橋勺外輪廓尺寸，主減速器中基本不用直齒圓錐齒輪而采用螺旋 錐齒輪。由于螺旋錐齒輪不發(fā)生根切（齒輪加工中產(chǎn)生輪齒根部切