畢業(yè)設(shè)計(jì)-汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 如下優(yōu)點(diǎn)： 1)在工作過(guò)程中，雙曲面齒輪副不僅存在沿齒高方向的側(cè)向滑動(dòng)，而且還有沿齒長(zhǎng)方向的縱向滑動(dòng)。縱向滑動(dòng)可改善齒輪 的磨合過(guò)程，使其具有更高的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。 2)由于存在偏移距，雙曲面齒輪副使其主動(dòng)齒輪的 1? 大于從動(dòng)齒輪的 2? ，這樣同時(shí)嚙合的齒數(shù)較多，重合度較大，不僅提高了傳動(dòng)平穩(wěn)性，而且使齒輪的彎曲強(qiáng)度提高約 30％。 3)雙曲面齒輪傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪直徑及螺旋角都較大，所以相嚙合輪齒的當(dāng)量曲率半徑較相應(yīng)的螺旋錐齒輪為大，其結(jié)果使齒面的接觸強(qiáng)度提高。 4)雙曲綿主動(dòng)齒輪的變大，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)， 有利于增加傳動(dòng)比。 5)雙曲面齒輪傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪較大，加工時(shí)所需刀盤(pán)刀頂距較大，因而切削刃壽命較長(zhǎng)。 6)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(chē)車(chē)身高度，并可減小車(chē)身地板中部凸起通道的高度。 但是，雙曲面齒輪傳動(dòng)也存在如下缺點(diǎn)： 1)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 96％，螺旋錐齒輪副的傳動(dòng)效率約為 99％。 2)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。 3)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。 鞍山科技大學(xué) 本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 16 頁(yè) 4)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)用普通潤(rùn)滑油即可。 由于雙曲面齒輪具有一系列的優(yōu)點(diǎn)，因而它比螺旋錐齒輪應(yīng)用更廣泛。 一般情況下，當(dāng)要求傳動(dòng)比大于 4． 5而輪廓尺寸又有限時(shí)，采用雙曲面齒輪傳動(dòng)更合理。這是因?yàn)槿绻３种鲃?dòng)齒輪軸徑不變，則雙曲面從動(dòng)齒輪直徑比螺旋錐齒輪小。當(dāng)傳動(dòng)比小于 2時(shí)，雙曲面主動(dòng)齒輪相對(duì)螺旋錐齒輪主動(dòng)齒輪顯得過(guò)大，占據(jù) 了過(guò)多空間，這時(shí)可 選用螺旋錐齒輪傳動(dòng)，因?yàn)楹笳呔哂休^大的差速器可利用空間。對(duì)于中等傳動(dòng)比，兩種齒輪傳動(dòng)均可采用。 圓柱齒輪傳動(dòng) 圓柱齒輪傳動(dòng) (圖 )一般采用斜齒輪，廣泛應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)橫置且前置前驅(qū)動(dòng)的轎車(chē)驅(qū)動(dòng)橋和雙級(jí)主減速器貫通式驅(qū)動(dòng)橋。 蝸桿傳動(dòng) 蝸桿 (圖 )傳動(dòng)與錐齒輪傳動(dòng)相比有如下優(yōu)點(diǎn)： 1)在輪廓尺寸和結(jié)構(gòu)質(zhì)量較小的情況下，可得到較大的傳動(dòng)比 (可大于 7)。 2)在任何轉(zhuǎn)速下使用均能工作得非常平穩(wěn)且無(wú)噪聲。 3)便于汽車(chē)的總布置及貫通式多橋驅(qū)動(dòng)的布置。 4)能傳遞大的 載荷，使用壽命長(zhǎng)。 5)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便，調(diào)整容易。 但是由于蝸輪齒圈要求用高質(zhì)量的錫青銅制作，故成本較高；另外，傳動(dòng)效率較低。蝸桿傳動(dòng)主要用于生產(chǎn)批量不大的個(gè)別重型多橋驅(qū)動(dòng)汽車(chē)和具有高轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)的大客車(chē)上。 主減速器主、從動(dòng)錐齒輪的支承方案 主減速器中必須保證主、從動(dòng)齒輪具有良好的嚙合狀況，才能使它們很好的工作。齒輪的正確嚙合，除與齒輪的加工質(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)。 主動(dòng)錐齒輪的支承 a)主動(dòng)錐齒輪懸臂式 b)主動(dòng)錐齒 輪跨置式 c)從動(dòng)錐齒輪 鞍山科技大學(xué) 本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 17 頁(yè) 圖 主減速器錐齒輪的支承形式 主動(dòng)錐齒輪的支承形式可分為懸臂式支承和跨置式支承兩種。懸臂式支承結(jié)構(gòu) (圖)的特點(diǎn)是在錐齒輪大端一側(cè)采用較長(zhǎng)的軸頸，其上安裝兩個(gè)圓錐滾子軸承。為了減小懸臂長(zhǎng)度 a和增加兩支承間的距離凸 b，以改善支承剛度，應(yīng)使兩軸承圓錐滾子的大端朝外，使作用在齒輪上離開(kāi)錐頂?shù)妮S向力由靠近齒輪的軸承承受，而反向軸向力則由另一軸承承受。為了盡可能地增加支承剛度，支承距離 b 應(yīng)大于 2． 5倍的懸臂長(zhǎng)度 a，且應(yīng)比齒輪節(jié)圓直徑的 70％還大，另外靠近齒輪的軸徑應(yīng)不小于尺寸 a。 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些。靠近齒輪的支承軸承有時(shí)也采用圓柱滾子軸承，這時(shí)另一軸承必須采用能承受雙向軸向力的雙列圓錐滾子軸承。支承剛度除了與軸承形式、軸徑大小、支承間距離和懸臂長(zhǎng)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)。 跨置式支承結(jié)構(gòu) (圖 )的特點(diǎn)是在錐齒輪的兩端均有軸承支承，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)軸頸上的兩個(gè)相對(duì)安裝的圓錐滾子軸承之間的距離很小，可以縮短 主動(dòng)齒輪軸的長(zhǎng)度，使布置更緊湊，并可減小傳動(dòng)軸夾角，有利于整車(chē)布置。但是跨置式支承必須在主減速器殼體上有支承導(dǎo)向軸承所需要的軸承座，從而使主減速器殼體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工成本提高。另外，因主、從動(dòng)齒輪之間的空間很小，致使主動(dòng)齒輪的導(dǎo)向軸承尺寸受到限制，有時(shí)甚至布置不下或使齒輪拆裝困難。跨置式支承中的導(dǎo)向軸承都為圓柱滾子軸承，并且內(nèi)外圈可以分離或根本不帶內(nèi)圈。它僅承受徑向力，尺寸根據(jù)布置位置而定，是易損壞的一個(gè)軸承。在需要傳遞較大轉(zhuǎn)矩情況下，最好采用跨置式支承。 從動(dòng)錐齒輪的支承 從動(dòng)錐齒輪的支承 (圖 )，其支承剛度與軸承的形式、支承間的距離及軸承之間的分布比例有關(guān)。從動(dòng)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)，以減小尺寸 c+d。為了使從動(dòng)錐齒輪背面的差速器殼體處有足夠的位置設(shè)置加強(qiáng)肋以增強(qiáng)支承穩(wěn)定性， c+d 應(yīng)不小于從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑的 70％。為了使載荷能盡量均勻分配在兩軸承上，應(yīng)盡量使尺寸 c等于或大于尺寸 d。 圖 從動(dòng)錐齒輪輔助支承 圖 主、從動(dòng)錐齒輪的許用偏移量 在具有大的主傳動(dòng)比和徑向尺寸較大的從動(dòng)錐齒輪的主減速器中 ，為了限制從動(dòng)錐齒輪因受軸向力作用而產(chǎn)生偏移，在從動(dòng)錐齒輪的外緣背面加設(shè)輔助支承 (圖 )。輔助支承與從動(dòng)錐齒輪背面之間的間隙，應(yīng)保證偏移量達(dá)到允許極限時(shí)能制止從動(dòng)錐齒輪繼續(xù)變形。主、從動(dòng)齒輪受載變形或移動(dòng)的許用偏移量如（圖 ）所示。 鞍山科技大學(xué) 本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 18 頁(yè) 主減速器錐齒輪主要參數(shù)選擇 主減速比 i0 的確定 對(duì)具有較大功率儲(chǔ)備的轎車(chē)，尤其是賽車(chē)，在給定發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 Pemax 及其轉(zhuǎn)速np 時(shí)，所選擇的 i0 應(yīng)能保證汽車(chē)有盡可能的最高速 Vamax，這時(shí) i0 由下式確定： ghpr iVa nri ?? m a （ ） 式中， i0 —— 汽車(chē)主減速器的主減速比 rr —— 車(chē)輪的滾動(dòng)半徑（ m） np —— 為最大功率轉(zhuǎn)速（ r/min） Vamax —— 純發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)要求汽車(chē)達(dá)到的最高速度（ km/h） igh —— 汽車(chē)變速器最高擋傳動(dòng)比 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得： ?????i 選擇減速器的形式： 由一對(duì)螺旋錐齒輪或雙曲面齒輪組成；在前橫置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)上則由一對(duì)斜齒圓柱齒輪組成；對(duì)貫通式驅(qū)動(dòng)橋也有采用蝸輪 — 蝸 桿傳動(dòng)的。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量及體積小、造價(jià)低，廣泛用于主減速比 ?i 的各種中、小型汽車(chē)及帶有輪邊減速器的重型汽車(chē)，雙曲面齒輪單級(jí)主減速器用于貫通橋時(shí)應(yīng)使 50?i 。 主減速器錐齒輪的主要參數(shù)有主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù) z1和 z從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑 D2和端面模數(shù) Mn 、主、從動(dòng)錐齒輪齒面寬 b1 和 b雙曲面齒輪副的偏移距 E、中點(diǎn)螺旋角β、法向壓力角α等。 主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù) z1 和 z2 選擇主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)考慮如下因素： 1)為了磨合均勻 ,z z2之間應(yīng)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(qiáng)度，主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)和應(yīng)不小于40。 3)為了嚙合平穩(wěn)、噪聲小和具有高的疲勞強(qiáng)度，對(duì)于貨車(chē)， z1一般不少于 6。 4)當(dāng)主傳動(dòng)比 0i 較大時(shí)，盡量使 z1取得小些，以便得到滿(mǎn)意的離地間隙。 5)對(duì)于不同的主傳動(dòng)比， z1 和 z2應(yīng)有適宜的搭配。 鞍山科技大學(xué) 本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 19 頁(yè) 1Z 取 11； 2Z 取 49，12ZZ ==0i 從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑 2D 和端面模數(shù) ms 對(duì)于單級(jí)主減速器， D2 對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼尺寸有影響， D2 大將影響橋殼的離地間隙； D2小則影響跨置式主動(dòng)齒輪的前支承座的安裝空間和差速器的安裝。 D2 可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式初選 32 2 TKD cD? =— （ ） 式中， D2 為從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑（ mm）； 2 DK 為直徑系數(shù)，一般為 ～ ；Tc 為從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩（ N? m）。 Tc=min[Tce, Tcs] 初取 2D = 由下式計(jì)算 zDms 22 /?= 式中， ms —— 為齒輪端面模數(shù)。 同時(shí)， ms 還應(yīng)滿(mǎn)足 3 TKm cms ? =— （ ） 式中， Km—— 為模數(shù)系數(shù)，取 ～ 。 主、從動(dòng)錐齒輪齒面寬 b1 和 b2 錐齒輪齒面過(guò)寬并不能增大齒輪的強(qiáng)度和壽命，反而會(huì)導(dǎo)致因錐齒輪輪齒小端齒溝變窄引起的切削刀頭頂面寬過(guò)窄及刀尖圓角過(guò)小。這樣，不但減小了齒根圓半徑，加大了應(yīng)力集中，還降低了刀具的使用壽命。此外，在安裝時(shí)有位置偏差或由于制造、熱處理變形等原因，使齒輪工作時(shí)載荷集中于輪齒小端，會(huì)引起輪齒小端過(guò)早損壞和疲勞損傷。另外，齒面過(guò)寬也會(huì)引起裝配空間的減小。但是齒面過(guò)窄，輪齒表面的耐磨性會(huì)降低。 從動(dòng)錐齒輪齒面寬 b2 推薦不大于其節(jié)錐距 A2 的 倍，即 b2=，而且 b2應(yīng)滿(mǎn)足 b2=10 ms ，一般也推薦 b2=。對(duì)于螺旋錐齒輪， b1 一般比 b2 大 10%。1 1 3 61 5 ???b 中點(diǎn)螺旋角 β 螺旋角沿齒寬是變化的，輪齒大端的螺旋角最大，輪齒小端的螺旋角最小。弧齒錐齒輪副的中點(diǎn)螺旋角是相等的，雙曲面齒輪副的中點(diǎn)螺旋角是不相等的，而且β 1β 2,β 1 與β 2之差稱(chēng)為偏移角 ? 。 選擇β時(shí)，應(yīng)考慮它對(duì)齒面重合度ε F、輪齒強(qiáng)度和軸向力大小的影響。β越大，則ε F也越大，同時(shí)嚙合的齒數(shù)越多，傳動(dòng)就越平穩(wěn)，噪聲越低，而且輪齒的強(qiáng)度越高。 鞍山科技大學(xué) 本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 20 頁(yè) 一般ε F 應(yīng)不小于 ，在 ～ 時(shí)效果最好。但是β過(guò)大，齒輪上所受的軸向力也會(huì)過(guò)大。 a)、 b)主動(dòng) 齒輪軸線下偏移 c)、 d)主動(dòng)齒輪軸線上偏移 圖 雙曲面齒輪的偏移和螺旋方向 汽車(chē)主減速器弧齒錐齒輪螺旋角或雙曲面齒輪副的平均螺旋角一般為 0035 40 轎車(chē)選用較大的β值以保證較大的 f? ，使運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低；貨車(chē)選用較小聲值以防止軸向力過(guò)大，通常取 35176。 螺旋方向 從錐齒輪錐頂看，齒形從中心線上半部向左傾斜為左旋，向右傾斜為右旋。主、從動(dòng)錐齒輪的螺旋方向是相反的。螺旋方向與錐齒輪的旋轉(zhuǎn)方向影響其 所受軸向力的方向。當(dāng)變速器掛前進(jìn)擋時(shí)，應(yīng)使主動(dòng)齒輪的軸向力離開(kāi)錐頂方向，這樣可使主、從動(dòng)齒輪有分離趨勢(shì)，防止輪齒卡死而損壞。 法向壓力角 法向壓力角大一些可以增加輪齒強(qiáng)度，減少齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)。但對(duì)于小尺寸的齒輪，壓力角大易使齒頂變尖及刀尖寬度過(guò)小，并使齒輪端面重合度下降。因此，對(duì)于輕負(fù)荷工作的齒輪一般采川小壓力角， 町使齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪小低。對(duì)于弧齒錐齒輪，轎車(chē) :α一般選用 01430? 或 16176。；貨車(chē) :α為 20176。；重型貨車(chē) :α為 02230? 。對(duì)于雙曲面齒輪，大齒輪輪齒兩側(cè)壓力角是相同的，但小齒輪輪齒兩側(cè)的壓力角是不等的，選取平均壓力角時(shí)，轎車(chē)為 19176。或 20176。，貨車(chē)為 20176。或 02230? 。這里取 03220 ??? 主減速器錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算 計(jì)算載荷的確定 汽車(chē)主減速器錐齒輪的切齒法有格里森和奧里 康兩種方法，這里僅介紹格里森齒制錐齒輪計(jì)算載荷的三種確定方法。 鞍山科技大學(xué) 本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 21 頁(yè) （ 1）按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最低檔傳動(dòng)比確定從動(dòng) 錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 TCE n iiikTkT fedce ?01m a x? =（ ） 式中， maxeT 為計(jì)算轉(zhuǎn)矩 230（ ）； dk 為猛接離合器所產(chǎn)生的動(dòng)載系數(shù)，貨車(chē)： dk =1； maxeT 為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩； n 為計(jì)算驅(qū)動(dòng)橋數(shù)； 1i 為變速器一檔傳動(dòng)比； η 為發(fā)動(dòng)機(jī)到萬(wàn)向傳動(dòng)軸之間的傳動(dòng)效率 。 （ 2)按驅(qū)動(dòng)輪打滑轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tcs 22 11 90 7 5 40 9 23 47 . 8rcsm mGm rT i ?? ??? ? ??’ （ ） 式中，Tcs為計(jì)算轉(zhuǎn)矩（ N.m）； G2 為滿(mǎn)載狀況下一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋上的靜載荷 11907（ N）； ?2m 為汽車(chē)最大加速度時(shí)的后軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，轎車(chē)： m2′