2453 帶輪邊減速器的驅(qū)動橋設(shè)計

2453 帶輪邊減速器的驅(qū)動橋設(shè)計,帶輪邊,減速器,驅(qū)動,設(shè)計 帶輪邊減速器的驅(qū)動橋設(shè)計緒論汽車的驅(qū)動后橋位于傳動系統(tǒng)的末端，其基本功用是增大由傳送軸或直接由變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，再將轉(zhuǎn)矩分配給左右驅(qū)動車輪，并使左右驅(qū)動輪有汽車行駛運動所要求的差速功能；同時，驅(qū)動后架或承載車身之間的鉛垂力，縱向力橫向力及其力矩。一般的驅(qū)動后前由主減速器總成，差速器總成，橋殼總成及半軸總成等零部件組成。威力提高汽車平順性和通過性，現(xiàn)在汽車的驅(qū)動橋也在不斷地改進。與獨立懸架相配合的斷開式驅(qū)動橋相對與非獨立懸架配合的整體式驅(qū)動橋在平順性和通過性方面都得到改進。隨著時代的發(fā)展和科技進步，驅(qū)動橋?qū)玫竭M一步的發(fā)展。展望將來需要開發(fā)汽車驅(qū)動橋智能化設(shè)計軟件，設(shè)計新驅(qū)動橋只需輸入相關(guān)參數(shù)，系統(tǒng)將自動生成三維圖和二維圖，以達到效率高，強度低，匹配佳的最優(yōu)方案。驅(qū)動橋是汽車傳動系統(tǒng)中主要總成之一。驅(qū)動橋的設(shè)計是否合理將直接關(guān)系到汽車使用性能的好壞。因此設(shè)計中要保證：所選擇的主減速器比應(yīng)保證汽車在給定使用條件下有最佳的動力性和燃油經(jīng)濟性。（1） 檔左右輛車輪的附著系數(shù)不同時，驅(qū)動橋必須能合理的解決左右車輪的轉(zhuǎn)矩分配問題，以充分利用汽車的牽引力；（2） 據(jù)有必要的離地間隙以滿足通過性想需要；（3） 驅(qū)動橋的各零部件在滿足足夠的強度和剛度的條件下，應(yīng)力求做到質(zhì)量輕，特別是應(yīng)盡可能做到非簧載質(zhì)量，以改善汽車的平順性;（4） 能承受和傳遞作用于車輪上的各種力和轉(zhuǎn)矩；（5） 齒輪及其它傳動部件應(yīng)工作平穩(wěn)，噪聲??；（6） 對顫動見應(yīng)良好的潤滑，傳動效率要高；（7） 結(jié)構(gòu)簡單，拆裝調(diào)整方便；（8） 設(shè)計中應(yīng)盡量滿足“三化” 。即產(chǎn)品系列化，零部件通用化，零件設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化的要求。1 驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)方案分析驅(qū)動橋的功用是：①將傳動裝置傳來的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩通過主減速器、差速器、半軸等傳到驅(qū)動車輪，實現(xiàn)降速增大轉(zhuǎn)矩；②通過主減速器圓錐齒輪副或雙曲面齒輪副改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向；③通過差速器實現(xiàn)兩側(cè)車輪差速作用，保證內(nèi)、外側(cè)車輪以不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向；④通過橋殼承受作用于路面和車架或車身之間的垂直力、縱向力和橫向力，以及制動力矩和反作用力矩等。驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)形式與驅(qū)動車輪的懸架結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，可分為斷開時和非斷開式兩類。驅(qū)動車輪采用獨立懸架時，應(yīng)選用斷開式驅(qū)動橋；驅(qū)動車輪采用非獨立懸架時，則應(yīng)選用非斷開式驅(qū)動橋。斷開式驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)特點是沒有連接左右驅(qū)動車輪的剛性整體外殼或梁，主減速器、差速器及其殼體安裝在車架或車身上，通過萬向傳動裝置驅(qū)動車輪。此時主減速器、差速器和部分車輪裝置的質(zhì)量均為簧上質(zhì)量。兩側(cè)的驅(qū)動車輪經(jīng)獨立懸架與車架或車身作彈性連接，因此可以彼此獨立地相對于車架或車身上下擺動。為了防止車輪跳動時因輪距變化而使萬向傳動裝置與獨立懸架導(dǎo)向裝置產(chǎn)生運動干涉，在設(shè)計車輪傳動裝置時，應(yīng)采用滑動花鍵軸或允許軸向適量移動的萬向傳動機構(gòu)。1-主減速器；2-半軸；3-彈性元件；4-減振器；5-車輪；6-擺臂；7-擺臂軸非斷開式驅(qū)動橋的橋殼是一根支承在左右驅(qū)動車輪上的剛性空心梁，主減速器、差速器和半軸等所有傳動件都裝在其中。此時，驅(qū)動橋、驅(qū)動車輪均屬于簧下質(zhì)量。整體式橋殼具有較大的強度和剛度且便于主減速器的裝配、調(diào)整和維修,因此普遍應(yīng)用于各類汽車上。當(dāng)車輪采用非獨立懸架時，采用的為非斷開式驅(qū)動橋。整個驅(qū)動橋通過彈性懸架和車架連接，由于半軸套管與主減速器殼是剛性連成一體的，兩側(cè)半軸和驅(qū)動車輪不可能在橫向平面內(nèi)作相對運動，故為整體式驅(qū)動橋。1-后橋殼；2-差速器殼；3-差速器行星齒輪；4-差速器半軸齒輪；5-半軸；6-主減速器從動齒輪齒圈；7-主減速器主動小齒輪與非斷開式驅(qū)動橋比較，斷開式驅(qū)動橋能顯著減少汽車的簧下質(zhì)量，從而改善汽車的行駛平順性，提高了平均行駛速度；減小了汽車行駛時作用于車輪和車橋上的動載荷，提高了零部件的使用壽命，增加了汽車的離地間隙；由于驅(qū)動車輪與路面的接觸情況及對各種地形的適應(yīng)性較好，增強了車輪的抗側(cè)滑能力；若與之配合的獨立懸架導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計合理，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。但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。斷開式驅(qū)動橋在乘用車和部分越野汽車上應(yīng)用廣泛。非斷開式驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)簡單，成本低，工作可靠，廣泛應(yīng)用于各種商用車和部分乘用車上。但由于其簧下質(zhì)量較大，對汽車的行駛平順性和降低動載荷有不利的影響。2 驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案的選擇2.1 有關(guān)驅(qū)動橋設(shè)計的基本參數(shù)設(shè)計車型為某重型卡車，滿載橋荷 19.5 噸，輪胎規(guī)格 12.0-20，車輪直徑為 1125mm，車輪中心距為 1840mm。該車最高時速為 72km/h，發(fā)動機型號WD615·67 增壓中冷，功率為 206KW，扭矩 1070N.m。變速箱速比分別為：12.42、8.226 設(shè)計車型為某重型卡車，滿載橋荷 19.5 噸，輪胎規(guī)格 12.0-20，車輪直徑為 1125mm，車輪中心距為 1840mm。該車最高時速為 72km/h，發(fā)動機型號 WD615·67 增壓中冷，功率為 206KW，扭矩 1070N.m。變速箱速比分別為：12.42、8.226、6.08、4.53、3.36、2.47、1.81、1.35、1.00、12.99（倒檔） 。6.08、4.53、3.36、2.47、1.81、1.35、1.00、12.99（倒檔） 。2.2 驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案的確定在選擇驅(qū)動橋打總成結(jié)構(gòu)形式時，需要從所設(shè)計的汽車類型以及應(yīng)用和生產(chǎn)條件上出發(fā),并結(jié)合所設(shè)計汽車的其它元部件，特別是要與汽車道懸架結(jié)構(gòu)形式與特性相適應(yīng)，以共同保證整個汽車與其使用性能的實現(xiàn)。對于一般汽車驅(qū)動橋的各項基本要求，雖然通用于各種汽車的驅(qū)動橋，但是對于不同類型和用途的汽車來說，其重要程度是不一樣的。因此，在設(shè)計過程中當(dāng)選擇其一具體汽車驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)形式時，必須要從前面所說的各項需求中，找到對所設(shè)計的既定用途的汽車的獨特使用性能有直接影響的主要之處，從而保證所設(shè)計的汽車的最重要的使用性能的實現(xiàn)。另外，一些主恩們用途的汽車，也需要結(jié)合其使用特點提出一些特定的要求。比如，在設(shè)計多橋驅(qū)動的汽車時，應(yīng)要求各驅(qū)動橋盡量做到通用化，以減少零件特別是主要零件的品種，提高互換性能；對于在設(shè)計大型公共汽車和無軌電車的驅(qū)動橋時應(yīng)當(dāng)盡量降低驅(qū)動橋的高度，以降低車廂底板，試車可上下車方便。 驅(qū)動橋總成的結(jié)構(gòu)形式，按照其總體布置來說共有三種，即普通的非斷開式驅(qū)動橋、帶有擺動半軸的非斷開式驅(qū)動橋和斷開式驅(qū)動橋。按照其工作特性，他們可分為兩大類，即非斷開式驅(qū)動橋和斷開式驅(qū)動橋。驅(qū)動橋的質(zhì)量及其懸掛質(zhì)量與非懸掛質(zhì)量的分配，驅(qū)動橋總成結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度以及其工作特性等，以上訴形式的不同能夠有較大差異。非斷開式與斷開式著兩大類驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)形式的選擇，又與汽車懸架總成結(jié)構(gòu)形式的選擇有密切的關(guān)系。當(dāng)驅(qū)動車輪采用非獨立懸架時，驅(qū)動橋應(yīng)該選擇非斷開式，即驅(qū)動橋殼是一根支撐在左、右驅(qū)動輪上的剛性空心梁，而主減速器、差速器及半軸等傳動機件都裝在其中。當(dāng)驅(qū)動橋采用獨立懸架時，則應(yīng)選用斷開式驅(qū)動橋。這種驅(qū)動橋沒有剛性的整體外殼，主減速器及差速器總成是選址在車架橫梁或車廂底板上的并與傳動軸及一部分驅(qū)動橋傳動裝置的質(zhì)量同屬于汽車的懸掛質(zhì)量，而兩側(cè)驅(qū)動輪可以彼此獨立的相對于車架或車廂做彈性聯(lián)系。因此，兩側(cè)驅(qū)動車輪可以彼此獨立地相對車廂或車架做上下擺動，相應(yīng)就要求驅(qū)動車輪的的傳動裝置及其外面的殼或者套管做相應(yīng)地擺動。普通的非斷開式驅(qū)動橋，由于其結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、工作可靠，最廣泛的應(yīng)用在各種載貨汽車上，在多數(shù)越野汽車和部分轎車上也采用這種結(jié)構(gòu)。整個驅(qū)動橋和驅(qū)動車輪的質(zhì)量以及傳動軸的部分質(zhì)量都是屬于汽車的非懸掛質(zhì)量，使得汽車的非懸掛質(zhì)量較大，這是普通非斷開式驅(qū)動橋的一個弱點。采用單級主減速器可以大大減少驅(qū)動橋的質(zhì)量。此外，用高強度的球墨鑄鐵來鑄造主減速器殼，也可以減少質(zhì)量并達到改進鑄造工藝的目的。普通的非斷開式驅(qū)動橋的質(zhì)量在很大程度上還取決于橋殼的結(jié)構(gòu)形式，采用鋼板沖壓-焊接的整體式橋殼機鋼管擴制式橋殼，均可顯著的減少驅(qū)動橋的質(zhì)量。斷開式驅(qū)動橋，由于其屬于非懸掛部分的質(zhì)量較小，并且它又與獨立懸架相匹配，致使驅(qū)動車輪與地面的接觸情況及對各種地形的適應(yīng)性比較好，由此可大大地減少汽車在不平路面上行駛時的振動和車身的傾斜；減少車輪和車橋上的動載荷，提高汽車的行駛的平順性和平均行駛速度；減少零件的損壞，提高汽可靠性并延長使用壽命。但是，由于斷開式驅(qū)動橋及與之相配的獨立懸架的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故而這種結(jié)構(gòu)主要用于對刑事平順性要求較高的一部分轎車以及一越野車上，并且后者多屬于輕型以下的越野汽車或多橋驅(qū)動的重型越野汽車。圖 2-1 驅(qū)動橋的總體布置型式簡圖(a)普通非斷開式驅(qū)動橋；(b)帶有擺動半軸的非斷開式驅(qū)動橋；(c)斷開式驅(qū)動橋驅(qū)動橋的輪廓尺寸組要取決于其主減速器的結(jié)構(gòu)形式。在汽車的輪胎尺寸和驅(qū)動橋的在校離地間隙已經(jīng)確定的情況下，也就限制了主減速器從動齒輪直徑的大小。對于常見的主減速器齒輪——普通的螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪傳動來說，在模數(shù)已定的情況下，從動齒輪的齒數(shù)越少，則它的直徑就越小，并且由此使主減速器的垂向輪廓尺寸也越小，但齒輪齒數(shù)的選擇有一定的范圍。在給定主減速比的條件下，若果單級主減速器不能滿足驅(qū)動橋下面的離地間隙要求，則可以采用雙級減速結(jié)構(gòu)。而雙級主減速器的質(zhì)量和制造成本等指標(biāo)都要比單級主減速器差，因此僅推薦用于主減速比大于 7.6 且裝載質(zhì)量在 6 噸以上的大型汽車上。因此根據(jù)重型汽車的特點和經(jīng)濟性，本次可設(shè)選用非獨立懸架驅(qū)動橋、雙級主減速器。2.3 驅(qū)動橋傳動方案的確定主減速器的減速形式可以分為單及減速、雙級減速、雙速減速、單雙級貫通、雙級貫通式、單級或雙級減速配以輪邊減速等。減速行駛的選擇與汽車類型及使用條件有關(guān)，有時也與制造廠已有的產(chǎn)品系列及制造條件有關(guān)，但它主要取決于動力性、燃油經(jīng)濟性等整車性能所需求的主減速比的大小以及驅(qū)動橋下的離地間隙；驅(qū)動橋的數(shù)目及布置形式等。若僅就主減速器比的大小對于選擇主減速形式的影響而言，通常主減速比 對于貫通式驅(qū)動 )時，07.6i?05.i?應(yīng)采用單級減速；當(dāng) 時，可采用雙級減速；當(dāng) 且要求有較大07.612i?012i?的離地間隙時，需要配以輪邊減速器。（1） 單級主減速器由于單級主減速器具有機構(gòu)簡單體積及質(zhì)量小且制造成本 低等優(yōu)點，因此慣犯用于主減速器比的各種中小型汽車上。單級主減速器都是采用一對螺旋錐齒輪或雙曲面齒輪，也可采用渦輪傳動減速。（2）雙級主減速器與單級主減速器相比，由于雙級主減速器由兩級齒輪減速組成，使其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，質(zhì)量加大；又由于雙級主減速器的齒輪及軸承數(shù)量的增多和材料消耗及加工工時的增加，制造成本也顯著增加，因此只有在主減速器速比 較大時0i且采用單及減速不能滿足既定的主減速比和離地間隙等要求時才??07.612i?采用。通常僅用在裝載質(zhì)量 10 噸以上的重型汽車上。當(dāng)主減速比在上述范圍內(nèi)時，采用雙級主減速器不僅可以使錐齒輪副的傳動比減小，是主減速從動齒輪的半徑減小從而使驅(qū)動橋的徑向尺寸減小，使離地間隙增大，使軸承的軸向負(fù)荷減小，還可以使大型汽車在不設(shè)置副變速器的情況下，增加傳動系的傳動比，從而提高其牽引性，以適應(yīng)汽車在壞路面上和坡路上滿載行駛的需要。由于汽車的總布置參數(shù)，如汽車的軸距傳動系尤其是傳動軸的尺寸參數(shù)和布置型式以及驅(qū)動橋本身的設(shè)計特點等對雙級主減速器的結(jié)構(gòu)布置有直接的影響，因此雙級主減速器應(yīng)有不同的布置形式與這些不同的汽車總布置參數(shù)相適應(yīng)。根據(jù)雙級主減速器第二級減速形式的不同，它可以分為錐齒輪—圓柱齒輪式、錐齒輪—行星齒輪式和圓柱齒輪—錐齒輪式等三種結(jié)構(gòu)形式，前兩種結(jié)構(gòu)應(yīng)用于非貫通式驅(qū)動橋；后一種應(yīng)用于貫通式。整體式雙級主減速器有多種結(jié)構(gòu)方案：第一級為錐齒輪，第二級為圓柱齒輪；第一級為錐齒輪，第二級為行星齒輪；第一級為行星齒輪，第二級為錐齒輪；第一級為圓柱齒輪，第二級為錐齒輪。（3）雙級主減速器對于載荷及道路狀況變化較大、使用條件非常復(fù)雜的載貨汽車來說，選擇一種主減速比來使汽車在滿載甚至牽引并爬坡或通過極壞路面時具有足夠的動力性，而在平直而良好的路面上單車空載行駛時又有較高的車速和滿意的燃油經(jīng)濟性，是非常困難的。為了解決這一矛盾，提高汽車對各種使用條件的適應(yīng)性，在某些汽車上，主要是一些重型汽車上有時采用具有兩種主減速比并可根據(jù)行駛條件來選擇其黨委的雙級主減速器。兩種主減速比與變速器各檔相配合，就可得到兩倍于變速器的檔位，顯然這種雙級主減速器比僅在變速器中設(shè)置超速檔，即今改變傳動比而不增加檔位數(shù)，對于提高汽車在各種實用條件下的動力性、燃油經(jīng)濟性更為有利。雙級主減速器的大、小兩種主減速比，是根據(jù)汽車的使用條件、發(fā)動機功率變速器各檔傳動比的大小選定的。其大的主減速器比用于汽車滿載形式與壞路面上，以克服大的地面阻力并減少變速器中間檔位的變換次數(shù)；而小的主減速器比用于汽車空載或低載荷在平直且良好的路面上高速行駛，以改善汽車的燃油經(jīng)濟性、降低傳動系載荷。雙級主減速器由兩級齒輪減速構(gòu)成，第一級減速都采用一對論選錐齒輪或雙曲面齒輪，而根據(jù)第二級減速形式的不同，雙擊主減速器分為錐齒輪—行星齒輪式和錐齒輪—圓柱齒輪式兩種。（4）貫通式主減速器貫通式主減速器根據(jù)其減速形式可分為單級和雙級兩種。單級貫通式主減速器一般多用于輕噸位多橋驅(qū)動的汽車上，他主要優(yōu)點是使傳動系結(jié)構(gòu)簡單，主減速器的體積及質(zhì)量小，并可使中后橋的大部分零件尤其是使橋殼、半軸等主要零件具有互換性。對于中、重型多橋驅(qū)動的汽車來說，由于主減速比較大，采用雙曲面齒輪式單級貫通式主減速器難以達到主減速比 5 的要求，而采用渦輪傳動又要消耗大量的有色金屬，使材料費用提高；同時，為簡化傳動系結(jié)構(gòu)并使多橋驅(qū)動汽車各驅(qū)動橋零件特別是橋殼等主要零件盡可能通用，多采用雙級貫通式主減速器。根據(jù)減速齒輪形式的不同，單級貫通式主減速器又有雙曲面齒輪式和渦輪式兩種結(jié)構(gòu)形式；雙級貫通式主減速器主要由一對圓柱齒輪和一對螺旋齒輪火雙曲面齒輪組成。根據(jù)這兩對齒輪組合時前后次序的不同，他又可以分為錐齒輪—圓柱齒輪式和圓柱齒輪—錐齒輪式兩種結(jié)構(gòu)形式。（5）單級（或雙級）主減速器附輪邊減速器再設(shè)計重型汽車、大型公共汽車的驅(qū)動橋時，為了使變速器、分動器、傳動軸等總成不致因承受過大轉(zhuǎn)矩而使它們的尺寸及質(zhì)量過大，應(yīng)將傳動系的傳動比以盡可能大的比率分配給驅(qū)動橋。這就導(dǎo)致一些重型汽車，大型公共汽車驅(qū)動橋的主減速比往往要求很大。當(dāng)其值大于 時，一般結(jié)構(gòu)的主減速器難于12達到要求，因此許多重型汽車、大型公共汽車往往采用單級（或雙級）主減速器附加輪邊減速器的結(jié)構(gòu)形式，將驅(qū)動橋的一部分減速比分配給安裝在輪轂中間或近旁的輪邊減速器。這不僅僅使驅(qū)動橋的中間部分主減速器的尺寸減小，保證了足夠的離地間隙，而且可以得到比較大的驅(qū)動橋總減速比（其值往往在左右） ；猶豫半軸位于輪邊減速器前，其所承受的轉(zhuǎn)矩也大為減少，因16~2而半軸、差速器及主減速器從動齒輪等零件的尺寸也可以減小。但是輪邊減速器在驅(qū)動橋上就需要兩套，使其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，因此只有當(dāng)驅(qū)動橋的總減速比大于 時才推薦采用。12根據(jù)計劃書，本次設(shè)計的某重型貨車給定的參數(shù)，因此采用主減速器附輪邊減速器。車型 離地間隙微型小型 120~9中級 3轎車高級 10~6微型 輕型 92中型 1075載貨汽車重型 超重型 23~4微型 輕型 8越野汽車重型 中型 03 主減速器的基本參數(shù)選擇及設(shè)計計算3.1 主減速比的確定主減速比 的大小，對于減速器的結(jié)構(gòu)形式，輪廓尺寸及質(zhì)量大小影響很0i大.主減速比的 選擇，由汽車的整車動力計算來確定。要求主減速器有較大的傳動比是，由一對錐齒輪構(gòu)成的單級主減速器已經(jīng)不能保證足夠的離地間隙，這時需要用兩對齒輪的降速雙級主減速器。雙級主減速器魚單級相比，在保證離地間隙相同時可以得到大的傳動比， 一般為0i。7~12整體式雙級主減速器由多種結(jié)構(gòu)方案：第一級為錐齒輪，第二級為圓柱齒小型 180~2客車中型 大型 9輪；第一級為錐齒輪，第二級為行星齒輪；第一級為行星齒輪，第二級為錐齒輪；第一級為圓柱齒輪，第二級為錐齒輪。根據(jù)設(shè)計要求，選取第二種結(jié)構(gòu)，即第一級為錐齒輪，第二級為行星齒輪。在給定發(fā)動機的最大功率 級其轉(zhuǎn)速 時，所選擇的 應(yīng)盡可能的滿maxePpn0i足最高車速 。這時的 值由下式確定maxv0i(3.1)0max.37rpgHivi?式中： ——車輪的滾動半徑， ；r——變速器最高檔的傳動比，通常為 ；gHi 1——最大功率時的發(fā)動機轉(zhuǎn)速， ；pn/inr——汽車的最高車速， 。maxvkmh為了得到足夠的功率儲備而使最高車速稍有下降， 一般選的比要求的大0i。采用輪胎地規(guī)格為 ，直徑 。采用發(fā)動機型號為10%~2512~01.25D?WD615-67 增壓中冷，其最大功率 ，轉(zhuǎn)速 。變速器max6Pkw4/minpnr最高檔的傳動比為 。理論值gHi?，為了獲得更大的轉(zhuǎn)矩，設(shè)計值取 。因此 max72/vkh max60/vkh?(3.2)??0max15%0.37rpgHnivi??01.25402. 1.636i ????根據(jù)雙級錐齒輪——星星齒輪減速器的常用速比選擇初設(shè)值。初選第一級，雙曲面元錐齒輪的傳動比取 ；第二級，輪邊減速器的傳動比取 。14.i 23i?3.2 汽車驅(qū)動橋的最小離地間隙汽車驅(qū)動橋的最小離地間隙見表 3.2.1表 3.2.1 汽車驅(qū)動橋最小離地間隙(mm)3.3 主減速器主從動錐齒輪的支承方案主減速器中必須保證主從動齒輪具有良好的嚙合狀態(tài)，才能使它們很好的工作。齒輪的正確嚙合，出于齒輪的加工質(zhì)量，裝配調(diào)整及軸承，主減速器殼體的剛度有關(guān)以外，還與齒輪的支承剛度密切相關(guān)。3.3.1 主動錐齒輪的支承在殼體結(jié)構(gòu)及軸承形式已定的情況下，主減速器主動齒輪的支承形式及安裝方法對其支承剛度影響很大，這是齒輪能否正確嚙合并具有較高使用壽命的重要因素之一。主動錐齒輪的支承形式可以分為懸臂式支承和騎馬式支承兩種。懸臂式支承的主要特點是在錐齒輪大端采用較長短軸頸，其上安裝兩個圓錐滾子軸承。為了減小懸臂長度 和增加兩支承間的距離 ，以改善支承剛度，應(yīng)ab使兩軸承圓錐滾子的大端朝外，使作用在齒輪上離開追定的軸向力有靠近齒輪的軸承承受，而反向軸向力則由另一軸承承受。為了盡可能的增加支承剛度，支承距離 應(yīng)大于 2.5 倍懸臂長度 ，且應(yīng)比齒輪節(jié)圓直徑的 大，另外靠ba70%近齒輪點軸徑應(yīng)不小于尺寸 。為了方便拆裝，應(yīng)使靠近齒輪的軸承的軸徑比另一軸承的支承軸徑大。靠近齒輪的支承軸成有時也采用圓柱滾子軸承，而另一個軸承必須采用能承受雙向軸向力的雙列圓錐滾子軸承。支承剛度除與軸承形式，軸徑大小，支承間距離和懸臂長度有關(guān)以外，還與軸承與軸及軸承與座孔之間的配合緊度有關(guān)。懸臂式支承結(jié)構(gòu)簡單，支承剛度差，用于傳遞轉(zhuǎn)矩小的轎車，輕型貨車的單級主減速器。騎馬式支承結(jié)構(gòu)的特點是在錐齒輪的兩端均有軸承支撐，這樣可大大增加支承剛度，又使軸承負(fù)荷減小，齒輪嚙合條件改善，因此齒輪的承載能力高于懸臂式。此外由于齒輪大端一側(cè)軸徑上的兩個相對安裝的圓錐滾子軸承之間的距離很小，可以縮短主動齒輪軸的長度，使布置更緊湊，并可以減小傳動軸夾角，有利于整車布置。但是，由于騎馬式支承增設(shè)了導(dǎo)向軸承支座，使主減速器殼的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工成本高，有時因為空間有限布置不下或使齒輪拆裝困難。在需要傳遞較大轉(zhuǎn)矩的情況下，最好采用跨置式支承。通過對上述兩種主動錐齒輪支承形式的比較，某重型貨車采用第二種支承結(jié)構(gòu)騎馬式。3.3.2 從動錐齒輪的支承主減速器從動錐齒輪的支承剛度依軸承的形式，支承間的距離和載荷在軸承之間的分布即載荷離兩端軸承支承中心間的距離 和 之比例而定。為了增cd強支承剛度，支承間的距離 應(yīng)盡量減小。然而，為了使從動錐齒輪背面??cd?的支承凸緣有足夠的位置加強筋及增強支承的穩(wěn)定性，距離 應(yīng)該不小于??c?從動錐齒輪節(jié)圓直徑的 70%。兩端支承多采用圓錐滾子軸承，安裝時應(yīng)使它們的圓錐滾子大端朝內(nèi)相向，小端朝外相背，為了使載荷能精良均勻的分布在兩個軸承上，并且讓出位置來加強從動錐齒輪連接凸圓的剛度，應(yīng)盡量使尺寸不小于尺寸 。從動錐齒輪的支承，其支承剛度與軸承的形式，支承間的距cd離及軸承之間的分布比列有關(guān)。從動錐齒輪多用圓錐滾子軸承支承。為了增加支承剛度，兩軸承的圓錐滾子大端應(yīng)向內(nèi)，以減小 。為了使從動錐齒輪??cd?北面的差速器殼體處有足夠的位置設(shè)置加強筋以增強穩(wěn)定性， 應(yīng)不小于??c從動錐齒輪大端分度圓直徑的 70%。為了使載荷盡量均勻分配在兩軸承上，應(yīng)盡量使尺寸 等于或大于尺寸 。cd在具有大的主傳動比和徑向尺寸較大的從動錐齒輪的主減速器中，為了限制從動錐齒輪因受軸向力作用而產(chǎn)生偏移，在從動錐齒輪的外緣背面加設(shè)輔助支承。輔助支承與從動錐齒輪背面之間的間隙，應(yīng)保證偏移量達到允許極限時能制止從動錐齒輪繼續(xù)變形。主從動齒輪受載荷變形或移動的許用偏移量如。3.4 主減速器齒輪計算載荷的確定由于汽車行駛時傳動系統(tǒng)的載荷不穩(wěn)定，因此要準(zhǔn)確的算出主減速器齒輪的計算載荷是比較困難的。通常是將發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩配以傳動系最低檔傳動比時和驅(qū)動輪在良好路面上開始滑行時這兩種情況下作用在主減速器從動錐齒輪上的轉(zhuǎn)矩 、 的較小者，作為載貨汽車和越野汽車在強度計算中用以鹽酸jeTj?主減速器從動錐齒輪最大應(yīng)力的計算載荷，即(3.3)max0/jeTLiKn??(3.4)2rjLBGi?式中： ---- 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩， ；maxeTNm? ---- 產(chǎn)生沖擊載荷時的超載系數(shù)，對于一般載貨汽車，礦用汽車0K和越野汽車以及液力傳動及自動變速的各類汽車均都取 ；01K?----傳動系有關(guān)傳動部分的傳動效率， ；T? .9T?---- 該汽車的驅(qū)動橋數(shù)目， ；n 2n?---- 汽車載滿時一個驅(qū)動橋給水平地面的最大負(fù)荷（對后驅(qū)動橋2G來說應(yīng)考慮到汽車最大加速時的復(fù)合增大量） ，N；---- 輪胎對路面的附著系數(shù)，對于安裝一般輪胎的公路用汽車，取?；對于越野汽車，取 ；對于安裝防滑寬輪胎的高級轎車，計算0.85?1.0??時可取 ；1.2----車輪的滾動半徑， ；r m分別為由說計算的主減速器從動齒輪到驅(qū)動輪之間的傳動效率LB?i和傳動比。根據(jù)所采用的 WD615-67 增壓中冷發(fā)動機型號，確定發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩為，以及最低檔傳速比 ；取max107eTN??12.4TLi???0.95LB將已知數(shù)據(jù)代入上式23LBi 107.0.9/58jeTNm???195.8276.3j???、由上兩式求得的計算載荷為最大轉(zhuǎn)矩而不是正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩，不能用它作為疲勞損壞的依據(jù)。3.5 主減速器齒輪基本參數(shù)的選擇主減速器錐齒輪的主要參數(shù)有主、從動錐齒輪齒數(shù) 、 ，從動錐齒輪大1z2端分度圓直徑 和端面模數(shù) ，主、從動錐齒輪面寬 和 ，雙曲面齒輪副的2dmF偏移距 ，中點螺旋角 ，法向壓力角 等。E??3.5.1 主從動錐齒輪齒數(shù) 和 1z2選擇主從動錐齒輪齒數(shù)時應(yīng)考慮如下因素（1）為了磨合均勻，之間應(yīng)該避免有公約數(shù)；（2）為了得到理想的齒面重合度和高的輪齒彎曲強度，主從動齒輪數(shù)和應(yīng)不小于 40；（3）為了嚙合平穩(wěn)，噪聲小何具有高的疲勞強度，對于貨車， 一般不少于1z6；（4）當(dāng)主傳動比 較大時，盡量使 取得小一些，以便得到滿意的離地間隙；0i1z（5）對于不同的主傳動比， 和 應(yīng)有適宜的搭配。2對于單級主減速器，當(dāng) 較大時應(yīng)盡量使主動齒輪的齒數(shù) 取小些，以得到滿0i 1z意的驅(qū)動橋離地間隙。當(dāng) 時， 最小值可以取 5。當(dāng) 較小（ ）時，6?1z0i3.5~可取 。為了得到理想的齒面重疊系數(shù)，對于其齒數(shù)和，貨車應(yīng)不少于 ，7~12 40轎車應(yīng)不少于 。雙級主減速器第一級主動錐齒輪 可選在 范圍內(nèi)，第二50 1z9級圓柱齒輪副的齒數(shù)和可選在（ ）的范圍內(nèi)。58~7本次設(shè)計為雙級主減速器第一機雙曲面圓錐齒輪傳動比 按照以上齒輪1i=4.2齒數(shù)的選擇原則，取， 則 。1=4z2160iz?3.5.2 節(jié)圓直徑 的選擇2d可根據(jù)從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩 （為 、 之中的較小者）按經(jīng)驗公式選出jTjej?從動錐齒輪節(jié)圓直徑： (3.5)32djK?式中： ----從動錐齒輪的節(jié)圓直徑， ；2dm---- 計算轉(zhuǎn)矩；按式（3.2） （3.3）求得并取得其中的較小值。jT----直徑系數(shù) ， 。在確定主減速器齒輪計算載荷中，2dK213~6dK?求得 ， ，因此取 ，取5980je?76.5j? 1726.5980jj jeTT????。215dK?則 321576.180dm???3.5.3 齒輪端面模數(shù) 選擇m從動錐齒輪節(jié)圓直徑 選定后，可按 算出大端模數(shù)，并用下式校核22/z3mjKT?式中： ---- 齒輪的大端模數(shù)， ；----從動齒輪的計算轉(zhuǎn)矩 ，按式（3.2） （3.3）求得，并取其jTN?中較校者；---- 模數(shù)系數(shù)，取mK0.3~4mK?經(jīng)計算 ，取 。180/63?校核 ， 符合要求。從而可以得到34.72.5mjT?.0.?主動錐齒輪節(jié)圓直徑 ， 。1d1456mz??3.5.4 主從動錐齒輪齒面寬 和F通常推薦錐齒輪與雙曲面齒輪傳動從動齒輪的齒寬 為其節(jié)距 的 倍，即F0A.3，但 不應(yīng)該超過端面模數(shù)的 倍，即 ，對于汽車工業(yè)，主0.3FA?F101m?減速器圓弧齒錐齒輪推薦采用（3.7）20.15d?式中： ---- 從動齒輪節(jié)圓直徑， ；2d經(jīng)計算， 。.87.9Fm?吃面寬過大或過小，都會降低齒輪的強度和壽命。齒面寬大于上述規(guī)定，不但不能提高齒輪的強度和耐久性，還會給制造帶來困難。因為齒面寬的加大只能從延長小端著手，輪齒延長的結(jié)果使小端齒溝變窄，結(jié)果是切削刀頭的頂面寬或刀盤刀頂距過窄及刀尖的圓角過小，這樣不但減小了齒根圓角半徑從而加大了應(yīng)力集中，還降低了刀具的使用壽命。如果在安裝時有位置偏差或由于制造，熱處理變形等原因，使齒輪工作時使負(fù)荷集中于齒輪小端，則易引起小端的過早損壞和疲勞。另外，齒面寬過大也會引起裝配空間的減小。一般習(xí)慣是使小齒輪齒面比大齒輪齒面寬稍大，使其在大齒輪輪齒兩端都超出一些。通常小齒輪的齒面寬加大 10%較為合適。小齒輪輪齒的這種加長，改善了小齒輪輪齒強度，因而允許小齒輪輪齒略減薄，大齒輪輪齒略加厚這樣會給加工帶來好處，因為小齒輪輪齒減薄，允許采用刀頂距寬的小齒輪刀盤，同時保證了大小齒輪間的強度均衡。另外，由于雙曲面齒面的幾何特性，雙曲面小齒輪齒面寬比大齒輪齒面寬要大。而汽車差速器行星齒輪的齒面寬一般比半軸齒輪的齒面要小。通過計算 。??10%27.930.6Fm????3.5.5 雙曲面齒輪的偏移距 E主動齒輪軸線相對于從動齒輪軸線的偏移距離稱為雙曲面齒輪的偏移距 。E選擇 值應(yīng)考慮到： 值過大，將導(dǎo)致齒面縱向滑動的增大，從而引起齒面的EE早期磨損或擦傷； 值過小則不能充分發(fā)揮雙曲面齒輪的特點。對于轎車，輕型載貨汽車的主減速器來說， 值不應(yīng)該超過從動齒輪節(jié)錐距 的 ；而對0A4%于中型及以上的載貨汽車，越野汽車和公共汽車等重負(fù)荷傳動， 值則不應(yīng)超E過從動齒輪節(jié)錐距 的 。傳動比越大則偏移距越大，大傳動比的雙曲面齒0A2%輪傳動，偏移距 可以達到從動齒輪節(jié)圓直徑 的 ，根據(jù)某重型系E2d0~3列汽車，選 218%1.6dm???3.5.6 螺旋角 的選擇?主動齒輪與從動齒輪的螺旋角 是在節(jié)錐表面的展開圖上定義的。如圖所?示，齒線上任意一點 處的螺旋角，是改點處的切線 與該點和節(jié)錐定點的連cT線 之間的夾角。OL主動齒輪與從動齒輪的螺旋角式沿著節(jié)錐齒線變化的，大端的螺旋角 較?大，小端的螺旋角 較小，齒面寬中點出的螺旋角 稱為齒輪的中點螺旋角，??也是該齒輪的名義螺旋角。螺旋錐齒輪傳動住從動齒輪的中點螺旋角或名義螺旋角是相等的。選擇齒輪的螺旋角時，應(yīng)考慮它對齒面重疊系數(shù) ，齒輪強度Fm和軸向力的大小的影響。螺旋角應(yīng)該足夠大以使 不小于 1.25。因 越大，F(xiàn)傳動就越平穩(wěn)，噪聲就越低。當(dāng) 時可得到可很好的結(jié)果。螺旋角過大2.0Fm?會引起軸向力過大，因此應(yīng)有一個適當(dāng)?shù)姆秶允过X輪的軸向力不太大而又得到盡可能大的重疊效果。汽車主減速器錐齒輪的螺旋角多在 范圍內(nèi)。轎車應(yīng)選用較大35~40o??值，以保證有較大的 ，以使運轉(zhuǎn)平穩(wěn)噪聲低。載貨汽車選用較小值以防止軸Fm向力過大。通常，螺旋角齒輪用 的居多。在一般機械制造用的標(biāo)準(zhǔn)中，中點o螺旋角為 。35o??3.5.7 螺旋方向的選擇主動錐齒輪與從動錐齒輪在傳動時所產(chǎn)生的軸向力，其方向取決于齒輪的螺旋方向和旋轉(zhuǎn)方向。判斷齒輪的旋轉(zhuǎn)方向是順時針還是逆時針，要向齒輪的背面看去。而判斷軸向力的方向是，則可以用左右手法則來判斷，左旋齒輪的軸向力方向用左手法則判斷；右旋齒輪的軸向力的方向由右手法則判斷。判斷時伸直拇指的指向為軸向力的方向，其它手指握起來后的指向就是齒輪旋轉(zhuǎn)方向。從錐齒輪錐頂看，齒形從中心線上半部分向左傾斜為左旋，向右傾斜為右旋。主、從動齒輪的螺旋方向是相反的。檔變速器掛前進檔時，應(yīng)該使主動齒輪的軸向力離開錐頂方向，這樣可以使主、從動齒輪右分離趨勢，防止卡死而損壞。本次齒輪選擇為左旋。3.5.8 法向壓力角 的選?加大法向壓力角可以提高齒輪的強度，減少齒輪不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)。但對于尺寸小的齒輪，大壓力角易使齒頂變尖及刀尖寬度過小,并使齒輪的端面重疊系數(shù)下降。所以對輕負(fù)荷齒輪一般采用小壓力角，使齒輪運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音低。對于弧齒錐齒輪，轎車: 一般選用 或 ；貨車： 為 ；重型?`1430o6o?20o貨車： 為 。?`203o對于雙曲面齒輪，大齒輪輪齒兩側(cè)壓力角是相等的，但是小齒輪輪齒兩側(cè)的壓力角是不等的，選取平均壓力角時，轎車為 或 ，貨車為 或19o2020o。`203o某重型貨車的主減速器齒輪的法向壓力角 。o??3.6 主減速器錐齒輪強度計算根據(jù)《格里森》制圓錐齒輪與雙曲面齒輪的強度計算，通常有以下幾種：3.6.1 單位齒長上的圓周力在汽車工業(yè)中，主減速器齒輪的表面耐磨性，常常用在其齒輪上的假定單位壓力即單位齒長上的圓周力來估算，即（3.8）PpF?式中： ---- 作用在齒輪上的圓周力，按發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩 和最p maxeT大附著力矩 兩種公況下計算 , ；2rG?N----從動齒輪點齒面寬， 。Fm發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩計算時為：（3.9）3ax210gTipdF??式中： ----辦俗氣的傳動比，常取一檔及直接檔的； gi---- 發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩，maxeT----從動齒輪的節(jié)圓直徑， 。2dm3107.426.1/892pN???對于多驅(qū)動汽車還應(yīng)該考慮驅(qū)動橋數(shù)及分動器傳動比。按最大附著力矩計算時（3.10）3210rGpdF???式中： ---- 汽車滿載時一個驅(qū)動橋給水平地面的最大負(fù)荷， ；對于后2G橋驅(qū)動還應(yīng)考慮最大加速時的負(fù)荷增加量；----輪胎與地面之間的附著系數(shù)， ； ?85??----輪胎的滾動半徑， ；r m主減速器從動齒輪節(jié)圓直徑， 。2d31950.815071.4/79pN???3.6.2 輪齒的彎曲強的計算汽車主減速器主動齒輪與從動齒輪輪齒的計算曲應(yīng)力為（3.10）3021jsmwVTKFzJ???式中： 齒輪的計算轉(zhuǎn)矩， ；對于從動齒輪，按 、 兩者之間的較小者計jT jejT?算，對于主動齒輪需要將上述轉(zhuǎn)矩?fù)Q到主動齒輪上；超載系數(shù)，見式（3.3）下的說明；0K尺寸系數(shù)，反映材料性質(zhì)的不均勻性，與齒輪齒數(shù)與熱處理等有關(guān)。s當(dāng)端面模數(shù) ，1.6m?440.6325.smK??載荷分配系數(shù)，當(dāng)兩個齒輪均用騎馬式支承形式時， ；當(dāng)一個齒輪用騎K馬式支承時。支承剛度大時取小值；質(zhì)量系數(shù)，對于汽車驅(qū)動橋齒輪，當(dāng)齒輪接觸良好、周節(jié)及徑向跳動v精度高時，可取 ； 1vK? 計算齒輪的齒面寬度；F計算齒輪的齒數(shù)； z端面模數(shù)；m計算彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)， （查表語汽車工程手冊 4-9-32 得J） ；0.168?3 2227.5610.348.7/94w Nm????按 、 中的較小值計算時，汽車主減速器齒輪的許用彎曲應(yīng)力為jeTj?（按不超過材料強度極限的 75%） 。270/Nm計算彎曲應(yīng)力 ，因此齒輪的彎曲強度合??22483.7/70/wwNmNm?????格。3.6.3 主動錐齒輪輪齒的齒面強度的計算主動齒輪與從動齒輪輪齒齒面的計算接觸應(yīng)力為 012pjzsmfj vCTKdFJ??式中： ----主動齒輪計算轉(zhuǎn)矩，見式（3.11）下對的說明；jzT----材料的彈性系數(shù)，對于鋼制齒輪副取， ；pC 123.6/Nm----主動齒輪節(jié)圓直徑， ；1dm、 、 ----見式（3.11）下的說明；0Kvm----尺寸系數(shù)，見式（3.11）下的說明；s表面質(zhì)量系數(shù)，一般情況下，對于制造精確的齒輪可取，f；1fK?----齒面寬，去齒輪副中的較小值（一般為從動齒輪齒面寬） ；F----計算接觸應(yīng)力的綜合系數(shù)， （查表于汽車工程手冊 4-9-35 得J）0.214?按 、 中較小者計算時，汽車主減速器齒輪的許用接觸應(yīng)力為 。jeTj? 280/Nm計算接觸應(yīng)力 ，因此齒輪的接觸應(yīng)力222507./80/j jNmNm?????????合格。3.7 主減速器齒輪的材料及熱處理汽車驅(qū)動橋主減速器的工作相當(dāng)繁重，與傳動系其他齒輪比較，它具有載荷大、作用時間長、載荷變化多、帶沖擊等特點。其算壞形式主要有輪齒根部彎曲折斷、齒面疲勞點蝕（剝落） 、磨損和擦傷等。根據(jù)這些情況，對于驅(qū)動橋齒輪的材料及熱處理應(yīng)有以下要求：1.具有高的彎曲疲勞強度和表面接觸疲勞強度，以及較好的齒面耐磨性，故齒輪表面應(yīng)有高的硬度；2.輪齒芯部應(yīng)有適當(dāng)?shù)仨g性以適應(yīng)沖擊載荷，避免在沖擊載荷下輪齒根部折斷；3.鋼材的鍛造、切削與熱處理等加工性能良好，熱處理過后變形小或變形規(guī)律易控制，以提高產(chǎn)品質(zhì)量、縮短制造時間、減少生產(chǎn)成本并降低廢品率；4.選擇齒輪材料的合金元素要適應(yīng)我國的情況。例如，為了節(jié)約鎳、鉻等元素，我國發(fā)展了以錳、釩、硼、鈦、鉬、硅為主的合金機構(gòu)鋼系統(tǒng)。汽車主減速器用的螺旋錐齒輪以及差速器用的直齒齒輪，目前都是用滲碳合金鋼制造。其鋼號主要有 20CrMnTi、22MnMo、20CrNiMo、20MnVB 和 20MnTiB 等。由于新齒輪潤滑不良，為了防止齒輪在運動初期產(chǎn)生膠合、咬死或擦傷，防止早期磨損，圓錐齒輪與雙曲面齒輪的傳動副（或僅僅大齒輪）在熱處理及精加工后均予以厚度 的磷化處理或鍍銅、鍍錫。這種表面鍍層不應(yīng)0.5~.2m用于補償零件的公差尺寸，也不能代替潤滑。齒面進行噴丸處理可以提高壽命達 25%。對于滑動速度高的齒輪，為提高其耐磨性，可以進行滲硫處理。滲硫處理時的溫度低，故而不會引起齒輪變形。滲硫之后摩擦系數(shù)可以顯著降低，即使?jié)櫥瑮l件較差，也會防止之輪膠合、咬死和擦傷等現(xiàn)象的產(chǎn)生。4 差速器的設(shè)計汽車在行駛過程中左右輪在同一時間內(nèi)滾動過的行程常常是不同的。在轉(zhuǎn)彎時為滿足運動學(xué)的要求，汽車的外側(cè)車輪的形成總比內(nèi)側(cè)長。另外，即使汽車作直線行駛，也會由于左右車輪在同一時間內(nèi)所滾過的路面垂向波形的不同，或左右車輪輪胎氣壓、負(fù)荷、胎面磨損程度的不同以及制造誤差等因素，一起左右車輪滾動半徑不相等，而導(dǎo)致車輪形成不等。在左右車輪形成不等的情況下，如果采用整體的驅(qū)動車輪軸將動力傳給左右車輪，則會由于左右驅(qū)動車輪的轉(zhuǎn)速雖相等而行程卻又不同的這一矛盾，引起某一驅(qū)動車輪產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)或滑移。其結(jié)果不僅使輪胎過早磨損，無益的消耗功率和燃料以及使驅(qū)動車輪軸超載等，還會因為不能按所要求的瞬時中心轉(zhuǎn)向而是使操縱性變壞。此外，由于車輪與路面間尤其在轉(zhuǎn)彎時有大的滑轉(zhuǎn)或滑移，易使汽車在轉(zhuǎn)向時失去抗側(cè)滑的能力而使穩(wěn)定性也變壞。為了消除由于左右驅(qū)動車輪在運動學(xué)上的不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生的這些弊病，汽車左右驅(qū)動輪之間都裝有差速器，以保證汽車驅(qū)動橋兩側(cè)車輪在形成不等時能以不同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。差速器用來在兩輸出軸之間分配轉(zhuǎn)矩，并保證兩輸出軸有可能 以不同角速度轉(zhuǎn)動。差速器按其結(jié)構(gòu)特征可分為齒輪式、凸輪式、蝸輪式、和牙嵌自由輪式等多種形式。4.1 差速器結(jié)構(gòu)形式選擇4.1.1 齒輪式差速器 汽車差速器的結(jié)構(gòu)形式很多，但用得最廣泛的是對稱式圓錐形性差速器。對稱式圓錐行星齒輪差速器具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量較小等優(yōu)點。它又可分為普通錐齒輪式差速器、摩擦片式差速器和強制鎖制式差速器等。普通錐輪輪式差速器結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)可靠，所以廣泛應(yīng)用于一般使用條件的汽車啟動橋中。圖 4.1 為期示意圖，圖中 為主減速器從動錐齒輪的轉(zhuǎn)0?速即差速器殼的轉(zhuǎn)速； 、 分別為左、右驅(qū)動車輪的轉(zhuǎn)速及差速器的左、右1?2半周齒輪的角加速度。當(dāng)汽車在平坦路面上直線行駛時，左、右驅(qū)動車輪之間不產(chǎn)生相對運動。在圖 4.1 中以 表示行星齒輪軸對行星齒輪的作用力，由于行星志倫在公轉(zhuǎn)的F過程中其輪齒推動左右半軸齒輪的輪齒并使得它們一起繞半軸中心線旋轉(zhuǎn)，則左右半軸齒輪給行星齒輪以 的反作用。對于對稱式圓錐行星齒輪差速器來/2說，半軸齒輪點節(jié)圓半徑 r 相同，故傳給左右半軸的轉(zhuǎn)矩亦相等，并均等于，因此汽車在平坦路面上直線行駛時，傳給左右驅(qū)動車輪點轉(zhuǎn)矩是相等的。/2Fr4.1.2 差速器的鎖緊系數(shù)與轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)通常采用系數(shù) 21TK?式中： ----快轉(zhuǎn)一側(cè)的半軸齒輪上的轉(zhuǎn)矩；1T----慢轉(zhuǎn)一側(cè)的半軸齒輪上的轉(zhuǎn)矩。2表示兩側(cè)驅(qū)動車輪的轉(zhuǎn)矩可能相差的最大倍數(shù)，因為它也說明了迫使差速器工作所需的轉(zhuǎn)矩大小，即差速器“鎖緊”的程度，故被稱為差速器的鎖緊系數(shù)。因 ，故鎖緊系數(shù) 。21T?1K?差速器的轉(zhuǎn)矩分配特性可用轉(zhuǎn)矩分配系數(shù) 來表示?20T?式中： ----差速器殼上的轉(zhuǎn)矩。0T由于慢轉(zhuǎn)一側(cè)的半軸車輪上的轉(zhuǎn)矩 小于差速器殼上的轉(zhuǎn)矩 ，故 。2T0T<1? 系數(shù) 及 對汽車性能有直接影響。在汽車設(shè)計中是根據(jù)汽車的類型、性能K?要求、延長有關(guān)傳動零件使用壽命和減少輪胎磨損等方面考慮，鎖緊系數(shù) 的K值有不宜過大。主要取決于差速器的結(jié)構(gòu)形式。普通的圓錐行星齒輪式差速器的鎖緊系數(shù) ，轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)K=1.~5，故可近似的看成它是將轉(zhuǎn)矩平均分配給左右驅(qū)動車輪。這樣的0.5~.6??分配比列對于在良好路面上行駛的汽車來說是適當(dāng)?shù)?。但?dāng)汽車越野行駛或在泥濘、冰雪路面上行駛時，且一側(cè)驅(qū)動車輪與地面的附著系數(shù)很小時，即使另一側(cè)驅(qū)動車輪與路面有良好的附著系數(shù)其驅(qū)動轉(zhuǎn)矩也不得不隨著附著系數(shù)小的一側(cè)同地減少，使汽車無法發(fā)揮出良好驅(qū)動車輪點潛在牽引力，甚至有使車不能前進的危險。當(dāng)驅(qū)動橋裝有搞摩擦差速器時，由于搞摩擦差速器具有大的 值和 值，K?能使地面附著良好的驅(qū)動車橋比附著不良好的驅(qū)動車橋有更大的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，故通過性就好些。有時鎖緊系數(shù)過大，例如當(dāng)采用差速緊鎖裝置將左、右半軸連成一體時，會使鎖緊系數(shù) 增至 ，這時，似乎全部轉(zhuǎn)矩會穿到一個半軸上而K?使其過載，但在一般的情況下，其載荷不應(yīng)超過該側(cè)驅(qū)動車輪與地面的最大附著力。對搞摩擦式自鎖差速器來說更是如此，既它不會使半軸有明顯過載。4.2 差速器齒輪設(shè)計4.2.1 茶樹其齒輪主要參數(shù)選擇1.行星齒輪數(shù)目的選擇轎車通常用 2 個行星齒輪，載貨汽車和越野汽車多用 4 個行星齒輪，少數(shù)汽車采用 3 個行星齒輪。本差速器選擇 4 個行星齒輪。2.行星齒輪球面半徑 的確定BR圓錐行星齒輪茶樹其的結(jié)構(gòu)尺寸，通常取決于行星齒輪背面的球面半徑，它就是行星齒輪點安裝尺寸，實際上也代表了茶樹其圓錐齒輪的節(jié)錐距，BR因此在一定程度上也表示了茶樹其的強度。球面半徑 可按如下的經(jīng)驗公式確BR定： 3BjRKT?式中： ----行星齒輪球面半徑系數(shù)， ,對于有 4 個BK2.5~.9BK?行星齒輪的轎車各公路載貨汽車取小值；----計算轉(zhuǎn)矩，取式 3.3、式 3.4 計算值較小者, jT Nm?32.5176.2.9BRm???差數(shù)器行星齒輪球面半徑 確定以后，可以根據(jù)下式預(yù)選其節(jié)錐距B??0.98~.BAR?23.75??3.行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)的選擇為了獲得較大的模數(shù)從而使齒輪有較高的強度，應(yīng)使行星齒輪齒數(shù)盡量少，但一般不應(yīng)少于 10。半軸齒輪的齒數(shù)采用 。大多數(shù)汽車的半軸齒輪于行14~25星齒輪的齒數(shù)比在 之間。在任何圓錐行星齒輪差速器中，左、右兩半軸1.5~2齒輪齒數(shù)之和，必須能被行星齒輪的數(shù)目所整除，以便行星齒輪能均勻地分布于半軸齒輪的軸線周圍，否則差速器將無法安裝。即應(yīng)滿足安裝條件為 2LRzIn??式中： ----左、右半軸齒輪帶齒數(shù)，對于對稱式圓錐行星齒輪2LRz差速器來說；、----行星齒輪數(shù)目；n任意整數(shù)。12z?I取 , 。44.差速器圓錐齒輪模數(shù)及半軸齒輪節(jié)圓直徑的初步確定首先初步求出行星齒輪與半軸齒輪的節(jié)錐角 、1?2(4.6)112arctnz??1t6.574o (4.7)221arctnz??24t63.o式中： ----分別為行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)。在按下式初步求出圓1z2錐齒輪的大端斷面模數(shù) m00122sinsiAzz???3.75i.9??式中： ---- 已在前面初步確定。0A1z2去近似值， ，節(jié)預(yù)圓直徑 即可根據(jù)齒數(shù) 及模數(shù) 由下式求得3.5m?dzmmz?根據(jù)前面初步確定的模數(shù)和齒數(shù)求得 ， 。142284d?5.壓力角 ?汽車差速器齒輪過去都選用壓力角 ，這是齒高系數(shù)為 1，而最少齒數(shù)0o為 13。目前大都選用 的壓力角，齒高系數(shù)為 。 ，最少齒數(shù)可減少到2.5o .810，并且在小齒輪齒頂不變尖的條件下，還可以由切向修正加大半周齒輪的齒厚，從而使行星齒輪與半軸齒輪趨于等強度。由于這種齒形的最少齒數(shù)比壓力角為的少，故可用較大的模數(shù)以提高齒輪的強度。某些重型汽車和礦用汽車的差速器也采用壓力角。6.行星齒輪的安裝孔徑 及其深度?L(4.10)??301.cTnl???372652.171.94.m??式中： ---- 差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩， ， 為計算轉(zhuǎn)矩，取式0T0.6jTj（3.3） （3.4）計算值較小者，01726.51035.94TNm????----行星齒輪數(shù)目， ； nn----行星齒輪支承面中點這錐頂?shù)木嚯x， ； ，l `20.5ld?為半軸齒輪面寬中點處的直徑，而 ；`2d `220.8d?----支承面的需用擠壓應(yīng)力，取為 。??c?69MPa行星齒輪安裝孔的直徑 與行星齒輪軸的名義直徑相同，而行星齒輪安裝?孔的深度就是行星齒輪在其軸上的支承長度。故通常?。?.11）1.Lm?273.9?4.2.2 差速器直齒錐齒輪強度計算差速器齒輪的尺寸受結(jié)構(gòu)限制，而且承受的載荷較大，它不像朱加速器齒輪那樣經(jīng)常處于嚙合狀態(tài)，只有當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎或左、右輪行駛不同的路程時，或一側(cè)車輪打滑而滑轉(zhuǎn)時，差速器齒輪才有嚙合的相對運動。因此對于差速器齒輪主要應(yīng)進行彎曲強度計算，對疲勞強度不予考慮。汽車差速器齒輪的彎曲應(yīng)力為（4.12）3021smWvLTKFzJ???式中： ---- 差速器行星齒輪數(shù)目， ；n4n?---- 差速器一個行星齒輪給與一個半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩，T，其計算式為 ， ；Nm?0n?135.928.4TNm?---- 半軸齒輪齒數(shù)， ；2Lz Lz?---- 計算汽車小哈俗氣齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)，取J。0.4J?3221058.910.6348.174W MPa?????按 、 兩種計算轉(zhuǎn)矩中較小者計算時，彎曲應(yīng)力 不應(yīng)大于 ，jeTj? W?980MPa，故齒輪強度合格。??348.1980WWMPaPa?????差速器齒輪與主減速器齒輪一樣，基本上都是以能夠滲碳合金鋼制造，目前用于制造差速器齒輪的材料為 20CrMnTi、20CrMoTi、22CrMnMo 和 20CrMo 等。由于差速器齒輪輪齒要求的精度較低，所以精鍛差速器齒輪工藝已被廣泛應(yīng)用。5 驅(qū)動車輪傳動裝置的設(shè)計驅(qū)動車輪傳動裝置的結(jié)構(gòu)形式與驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)形式密切相關(guān),在斷開式驅(qū)動橋和轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中,驅(qū)動車輪的傳動裝置包括半軸和萬向節(jié)傳動裝置,且多采用等速萬向節(jié);在一般德非斷開式驅(qū)動橋上,驅(qū)動車輪的傳動裝置就是半軸,半軸將差速器的半軸齒輪和車輪的輪轂連接起來.在裝有輪邊減速器的驅(qū)動橋上,驅(qū)動車輪的傳動裝置還包括輪邊減速器,這時半軸將半軸齒輪與輪邊減速器的主動齒輪連接起來.5.1 半軸形式的選擇半軸形式主要取決于半軸的支承形式.普通非斷開式驅(qū)動橋的半軸，根據(jù)其外端支承形式或受力狀況的不同而分為全浮式、3/4 浮式和全浮式三種。5.1.1 半浮式半軸半浮式半軸以靠近外端的軸頸直接支承在置于橋殼外端內(nèi)孔中的軸承上，而端部則以具有錐面的軸頸及鍵與車輪輪轂相固定，或以突緣直接與車輪輪盤及制動鼓相聯(lián)接)。因此，半浮式半軸除傳遞轉(zhuǎn)矩外，還要承受車輪傳來的彎矩。由此可見，半浮式半軸承受的載荷復(fù)雜，但它具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、尺寸緊湊、造價低廉等優(yōu)點。用于質(zhì)量較小、使用條件較好、承載負(fù)荷也不大的轎車和輕型載貨汽車。5.1.2 3/4 浮式半軸3/4 浮式半軸的結(jié)構(gòu)特點是半軸外端僅有一個軸承并裝在驅(qū)動橋殼半軸套管的端部，直接支承著車輪輪轂，而半軸則以其端部與輪轂相固定。由于一個軸承的支承剛度較差，因此這種半軸除承受全部轉(zhuǎn)矩外，彎矩得由半軸及半軸套管共同承受，即 3/4 浮式半軸還得承受部分彎矩，后者的比例大小依軸承的結(jié)構(gòu)型式及其支承剛度、半軸的剛度等因素決定。側(cè)向力引起的彎矩使軸承有歪斜的趨勢，這將急劇降低軸承的壽命。可用于轎車和輕型載貨汽車，但未得到推廣。5.1.3 全浮式半軸全浮式半軸的外端與輪轂相聯(lián)，而輪轂又由一對軸承支承于橋殼的半軸套管上。多采用一對圓錐滾子軸承支承輪轂，且兩軸承的圓錐滾子小端應(yīng)相向安裝并有一定的預(yù)緊，調(diào)好后由鎖緊螺母予以鎖緊，很少采用球軸承的結(jié)構(gòu)方案。由于車輪所承受的垂向力、縱向力和側(cè)向力以及由它們引起的彎矩都經(jīng)過輪轂、輪轂軸承傳給橋殼，故全浮式半軸在理論上只承受轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩。但在實際工作中由于加工和裝配精度的影響及橋殼與軸承支承剛度的不足等原因，仍可能使全浮式半軸在實際使用條件下承受一定的彎矩，彎曲應(yīng)力約為5～70MPa。具有全浮式半軸的驅(qū)動橋的外端結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，需采用形狀復(fù)雜且質(zhì)量及尺寸都較大的輪轂，制造成本較高，故轎車及其他小型汽車不采用這種結(jié)構(gòu)。但由于其工作可靠，故廣泛用于輕型以上的各類汽車上。5.2 半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及材料熱處理在半軸的機構(gòu)設(shè)計中，為了使花鍵的內(nèi)徑不至于過多地小于半軸的桿部直徑，常常將半軸加工花鍵的端部設(shè)計得粗一些，并且適當(dāng)?shù)販p少花鍵槽的深度，因此花鍵齒數(shù)必須相應(yīng)增多，一般為 10 齒到 18 齒。半軸的強度，尤其是其花鍵強度與疲勞極限的關(guān)系比與它的強度極限的關(guān)系更為密切，交變負(fù)荷能使半軸的疲勞強度大為降低，因此提高半軸疲勞強度的方法之一，是使半軸不受彎曲力矩的作用。半軸的破壞形式多為扭轉(zhuǎn)疲勞破壞，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計上應(yīng)盡量增大各過渡部分的圓角半徑，這對減小應(yīng)力集中很有效。對于重型汽車來說，半軸的桿部直徑較粗，外端凸緣也較大，這時當(dāng)無較大鍛造設(shè)備時，可以不要凸緣而采用兩端都是花鍵式的。這時為了簡化工藝，可將兩端花鍵的尺寸參數(shù)選為相同的。在現(xiàn)代汽車的半軸，廣泛采用漸開線花鍵，但也有采用矩形或梯形花鍵的。半軸多采用含鉻的中碳合金如40Cr、40CrMnMo、40CrMnSi、40CrMoA、35CrMnSi、35CrMnTi 等制造。40MnB 是我國的新鋼種，作為半軸材料效果很好，過去半軸都采用調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)后要求桿部硬度 HB388~444（突緣部分可降至 HB248） 。近些年來多采用高頻、中頻感應(yīng)淬火，使半軸表面淬硬達 HRC52~63，硬化層約為半徑的 1/3，心部硬度為HRC30~35;不淬火區(qū)（突緣等）的硬度可在 HB248 降至 HB277 的范圍。由于硬化層的強度較高，加之在半軸表面形成大的殘余應(yīng)力，以及采用噴丸處理、滾壓半軸突緣根部過渡圓角等工藝，使半軸的靜強度尤其是疲勞強度大為提高。由于采用這些先進工藝，采用 40 或 45 號中碳鋼的半軸