《《主減速器設(shè)計(jì)》教學(xué)設(shè)計(jì)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《主減速器設(shè)計(jì)》教學(xué)設(shè)計(jì)（25頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 第三章 主減速器設(shè)計(jì) 一、主減速器結(jié)構(gòu)方案分析 主減速器的結(jié)構(gòu)形式主要是根據(jù)齒輪類型、 減速形式的不同而不 同。 主減速器的齒輪主要有螺旋錐齒輪、 雙曲面齒輪、圓柱齒輪和蝸輪蝸桿等形式。 1. 螺旋錐齒輪傳動 螺旋錐齒輪傳動 ( 圖 5-3a) 的主、從動齒輪軸線垂直相交于一點(diǎn)，齒輪并不同時(shí)在全長上嚙合，而是逐漸從一端連續(xù)平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向另一 端。另外，由于輪齒端面重疊的影響，至少有兩對以上的輪齒同時(shí)嚙合，所以它工作平穩(wěn)、能承受較大的負(fù)荷、制造也簡單。但是在工作中噪聲大，對嚙合精度很敏感， 齒輪副錐頂稍有不吻合便會使工作條件急劇變

2、壞，并伴隨磨損增大和噪聲增大。 為保證齒輪副的正確嚙合，必須將支承軸承預(yù)緊，提高支承剛度，增大殼體剛度。 圖 5—3 主減速器齒輪傳動形式 a) 螺旋錐齒輪傳動 b) 雙曲面齒輪傳動 c) 圓柱齒輪傳動 d) 蝸桿傳動 2. 雙曲面齒輪傳動 雙曲面齒輪傳動 ( 圖 5-3b) 的主、從動齒輪的軸線相互垂直而不相交，主動齒輪軸線相對從動齒輪軸線在空間偏移一距離 E，此距離稱為偏移距。由于偏移距 E 的存在，使主動齒輪螺旋角 1 大于從動齒輪螺旋角

3、2 ( 圖 5—4) 。根據(jù)嚙合面上法向力相等，可求出主、從動齒輪圓周力之比 F1 cos F2 cos  1 2 【中文 word 文檔庫】 -專業(yè)海量 word 文檔免費(fèi)下載： (5-1) 圖 5-4 雙曲面齒輪副受力情況 式中 ,F 1、F2 分別為主、從動齒輪的圓周力； β1、β2 分別為主、從動 齒輪的螺旋角。 螺旋角是指在錐齒輪節(jié)錐表面展開圖上的齒線任意一點(diǎn) A 的切 線 TT 與該點(diǎn)和節(jié)錐頂點(diǎn)連線之間的夾角。在齒面寬中點(diǎn)處的螺旋角稱為中點(diǎn)螺旋角 ( 圖 5—4)

4、 。通常不特殊說明，則螺旋角系指中點(diǎn)螺旋角。 雙曲面齒輪傳動比為 F2 r2 r2 cos 2 i0 s r1 cos 1 F1 r1 (5-2) 式中， i0 s 為雙曲面齒輪傳動比； r1 、 r2 分別為主、從動齒輪平均分度 圓半徑。 螺旋錐齒輪傳動比 i0 L 為 r2 i0 L r1 (5-3) 令 K cos 2 cos 1 ，則 i0s Ki 0L 。由于 1 > 2 ，所以系數(shù) K>1，一般 為 1.25 ～1.50 。 這說明： 1) 當(dāng)雙曲面齒輪與螺旋錐齒

5、輪尺寸相同時(shí)， 雙曲面齒輪傳動有更大的傳動比。 2) 當(dāng)傳動比一定， 從動齒輪尺寸相同時(shí)， 雙曲面主動齒輪比相應(yīng)的螺旋錐齒輪有較大的直徑， 較高的輪齒強(qiáng)度以及較大的主動齒輪軸和軸承剛度。 3) 當(dāng)傳動比一定， 主動齒輪尺寸相同時(shí)， 雙曲面從動齒輪直徑比相應(yīng)的螺旋錐齒輪為小，因而有較大的離地間隙。 另外，雙曲面齒輪傳動比螺旋錐齒輪傳動還具有如下優(yōu)點(diǎn)： 1) 在工作過程中，雙曲面齒輪副不僅存在沿齒高方向的側(cè)向滑動，而且還有沿齒長方向的縱向滑動。 縱向滑動可改善齒輪的磨合過程，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齒輪的 1 大于從動

6、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) 雙曲面齒輪傳動的主動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 【中文 word 文檔庫】 -專業(yè)海量 word 文檔免費(fèi)下載： 強(qiáng)度提高。 4) 雙曲面主動齒輪的變 1 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)，有利于增加傳動比。 5) 雙曲面齒輪傳動的主動齒輪較大，加工時(shí)所需刀盤刀頂距較大，因而切削刃壽命較長。 6) 雙曲面主動齒輪軸布置

7、在從動齒輪中心上方，便于實(shí)現(xiàn)多軸驅(qū)動橋的貫通，增大傳動軸的離地高度。布置在從動齒輪中心下方可降低萬向傳動軸的高度， 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。 但是，雙曲面齒輪傳動也存在如下缺點(diǎn)： 1) 沿齒長的縱向滑動會使摩擦損失增加， 降低傳動效率。 雙曲面齒輪副傳動效率約為 96％，螺旋錐齒輪副的傳動效率約為 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) 雙曲面主動齒輪具有較大的軸向力，使其軸承負(fù)荷增大。 4) 雙曲面齒輪傳動必須采用可改善油膜強(qiáng)度和防刮傷添加劑的特種潤滑油，螺旋錐齒輪傳動用普通

8、潤滑油即可。 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)要求傳動比大于 4.5 而輪廓尺寸又有限時(shí)， 采用雙曲面齒輪傳動更合理。 這是因?yàn)槿绻３种鲃育X輪軸徑不變， 則雙曲面從動齒輪直徑比螺旋錐齒輪小。 當(dāng)傳動比小于 2 時(shí)，雙曲面主動齒輪相對螺旋錐齒輪主動齒輪顯得過大， 占據(jù)了過多空間， 這時(shí)可選用螺旋錐齒輪傳動， 因?yàn)楹笳呔哂休^大的差速器可利用空間。 對于中等傳動比，兩種齒輪 傳動均可采用。3．圓柱齒輪傳動 圓柱齒輪傳動 ( 圖 5—3c) 一般采用斜齒輪，廣泛應(yīng)用于發(fā)動機(jī)橫 置且前置前驅(qū)動的轎 車驅(qū)動橋

9、( 圖 5—5) 和雙級主減速器貫通式驅(qū)動橋。 【中文 word 文檔庫】 -專業(yè)海量 word 文檔免費(fèi)下載： 圖 5—5 發(fā)動機(jī)橫置且前置前驅(qū)動轎車驅(qū)動橋 4．蝸桿傳動 蝸桿 ( 圖 5—

10、3d) 傳動與錐齒輪傳動相比有如下優(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)且無噪聲。 3) 便于汽車的總布置及貫通式多橋驅(qū)動的布置。 4) 能傳遞大的載荷，使用壽命長。 5) 結(jié)構(gòu)簡單，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，傳動效率較低。 蝸桿傳動主要用于生產(chǎn)批量不大的個(gè)別重型多橋驅(qū)動汽車和具有高轉(zhuǎn)速發(fā)動機(jī)的大客車上。 主減速器的減速形式可分為單級減速、雙級減速、雙速減速、單雙級貫通、單雙級減速

11、配以輪邊減速等。 【中文 word 文檔庫】 -專業(yè)海量 word 文檔免費(fèi)下載： 1. 單級主減速器 單級主減速器 ( 圖 5—6) 可由一對圓錐齒輪、一對圓柱齒輪或由蝸輪蝸桿組成， 具有結(jié)構(gòu)簡單、 質(zhì)量小、成本低、使用簡單等優(yōu)點(diǎn)。但是其主傳動比 i 0 不能太大，一般 i0 ≤7，進(jìn)一步提高 i 0 將增大從動齒輪直徑，從而減小離地間隙，且使從動齒輪熱處理困難。 單級主減速器廣泛應(yīng)用于轎車和輕、 中型貨車的驅(qū)動橋中。 2. 雙級主減速器 雙級主減速器 ( 圖 5—7) 與單級相比，在保證離地間隙相同時(shí)可得到大

12、的傳動比， i 0 一般為 7～12。但是尺寸、質(zhì)量均較大，成本較高。它主要應(yīng)用于中、重型貨車、越野車和大客車上。 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 ( 圖 5—8a) ；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 圖 5— 6 單級主減速器 級為錐齒輪 ( 圖 5—8b) ；第一級為圓柱齒輪，第二級為錐齒輪 ( 圖 5—8c) 。 對于第一級為錐齒輪、 第二級為圓柱齒輪的雙級主減速器， 可有縱向水平 ( 圖 5—8d) 、斜向 ( 圖 5—8e) 和垂向 ( 圖 5—8f) 三種布置方案。 縱向水平布置可以使總成

13、的垂向輪廓尺寸減小， 從而降低汽車的質(zhì)心高度，但使縱向尺寸增加， 用在長軸距汽車上可適當(dāng)減小傳動軸長度，但不利于短軸距汽車的總布置，會使傳動軸過短，導(dǎo)致萬向傳動軸夾角加大。 垂向布置使驅(qū)動橋縱向尺寸減小， 可減小萬向傳動軸夾角，但由于主減速器殼固定在橋殼的上方， 不僅使垂向輪廓尺寸增大，而且降低了橋殼剛度， 不利于齒輪工作。這種布置可便于貫通式驅(qū)動橋的布置。斜向布置對傳動軸布置和提高橋殼剛度有利。 在具有錐齒輪和圓柱齒輪的雙級主減速器中分配傳動比時(shí)， 圓柱齒輪副和錐齒輪副傳動 比的比值一般為 1.4 ～2.O，而且錐齒輪副傳動比一般為 1.7 ～3.3 ，這樣可減小錐齒輪嚙合時(shí)的軸

14、向載荷和作用在從動錐齒輪及圓柱齒 輪上的載荷，同時(shí)可使主動錐齒輪的齒數(shù)適當(dāng)增多， 使其支承軸頸的尺寸適當(dāng)加大，以改善其支承剛度，提高嚙合平穩(wěn)性和工作可靠性。 3. 雙速主減速器 雙速主減速器 ( 圖 5—9) 內(nèi)由齒輪的不同組合可獲得兩種傳動比。它與普通變速器相配合， 可得到雙倍于變速器的擋位。 雙速主減速器的高低擋減速比是根據(jù)汽車的使用條件、 發(fā)動機(jī)功率及變速器各擋速 【中文 word 文檔庫】 -專業(yè)海量 word 文檔免費(fèi)下載： 比的大小來選定的。 大的主減速比用于汽車滿載行駛或在困難道路上行駛，以克服較大的行駛阻力并減少變速器中間

15、擋位的變換次數(shù)； 小的主減速比則用于汽車空載、 半載行駛或在良好路面上行駛， 以改善汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性和提高平均車速。 圖 5-7 雙級主減速器 【中文 word 文檔庫】 -專業(yè)海量 word 文

16、檔免費(fèi)下載： 圖 5-8 雙級主減速器布置方案 雙速主減速器可以由圓柱齒輪組 ( 圖 5-9a) 或行星齒輪組 ( 圖 5-9b) 構(gòu)成。圓柱齒輪式雙速主減速器結(jié)構(gòu)尺寸和質(zhì)量較大，可獲得 的主減速比較大。只要更換圓柱齒輪軸、去掉一對圓柱齒輪，即可變 型為普通的雙級主減速器。 行星齒輪式雙速主減速器結(jié)構(gòu)緊湊， 質(zhì)量較小，具有較高的剛度和強(qiáng)度， 橋殼與主減速器殼都可與非雙速通用，但需加強(qiáng)行星輪系和差速器的潤滑。

17、 圖 5—9 雙速主減速器 a) 圓柱齒輪式 b) 行星齒輪式 1- 太陽輪 2- 齒圈 3- 行星齒輪架 4- 行星齒輪 5- 接合齒輪 對于行星齒輪式雙速主減速器， 當(dāng)汽車行駛條件要求有較大的牽 引力時(shí)，駕駛員通過操縱機(jī)構(gòu)將嚙合套及太陽輪推向右方 ( 圖示位置) ，接合齒輪 5 的短齒與固定在主減速器上的接合齒環(huán)相接合，太陽輪 1 就與主減速器殼聯(lián)成一體，并與行星齒輪架 3 的內(nèi)齒環(huán)分離， 【中文 word 文檔庫】

18、-專業(yè)海量 word 文檔免費(fèi)下載： 而僅與行星齒輪 4 嚙合。于是，行星機(jī)構(gòu)的太陽輪成為固定輪，與從動錐齒輪聯(lián)成一體的齒圈 2 為主動輪，與差速器左殼聯(lián)在一起的行星齒輪架 3 為從動件，行星齒輪起減速作用，其減速比為 (1+a) ，a 為太陽輪齒數(shù)與齒圈齒數(shù)之比。 在一般行駛條件下， 通過操縱機(jī)構(gòu)使嚙合套及太陽輪移到左邊位置， 嚙合套的接合齒輪 5 與固定在主減速器殼上的接合齒環(huán)分離， 太陽輪 1 與行星齒輪 4 及行星齒輪架 3 的內(nèi)齒環(huán)同時(shí)嚙合，從而使行星齒輪無法自轉(zhuǎn)， 行星齒輪機(jī)構(gòu)不再起減速作用。顯然，此時(shí)雙速主減速器相當(dāng)于一個(gè)單級主減速器。 雙速主減速器

19、的換擋是由遠(yuǎn)距離操縱機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，一般有電磁 式、氣壓式和電一氣壓綜合式操縱機(jī)構(gòu)。 由于雙速主減速器無換擋同 步裝置，因此其主減速比的變換是在停車時(shí)進(jìn)行的。 雙速主減速器主 要在一些單橋驅(qū)動的重型汽車上采用。 4．貫通式主減速器 貫通式主減速器 ( 圖 5-10 ，圖 5-1 1) 根據(jù)其減速形式可分成單級和雙級兩種。單級貫通式主減速器具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小，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等優(yōu)點(diǎn)，主要用于輕型多橋驅(qū)動的汽車上。 根據(jù)減速齒輪形式不同， 單級貫通式主減速器又可分為雙曲面齒輪式及蝸輪蝸桿式兩種結(jié)構(gòu)。雙曲面

20、齒輪式單級貫通式主減速器 ( 圖 5-lOa) 是利用雙曲面齒輪副軸 線 偏 移 的 特 【中文 word 文檔庫】 -專業(yè)海量 word 文檔免費(fèi)下載： 圖 5—10 單級貫通式主減速器 a) 雙曲

21、面齒輪式 b) 蝸輪蝸桿式 點(diǎn)，將一根貫通軸穿過中橋并通向后橋。 但是這種結(jié)構(gòu)受主動齒輪最 少齒數(shù)和偏移距大小的 限制，而且主動齒輪工藝性差，主減速比最大值僅在 5 左右，故多用 于輕型汽車的貫通式驅(qū) 動橋上。當(dāng)用于大型汽車時(shí)， 可通過增設(shè)輪邊減速器或加大分動器速比等方法來加大總減速 比。蝸輪蝸桿式單級貫通式主減速器 ( 圖 5—10b) 在結(jié)構(gòu)質(zhì)量較小的情況下可得到較大的 速比。它使用于各種噸位多橋驅(qū)動汽車的貫通式驅(qū)動橋的布置。 另外，它還具有工作平滑無 聲、便于汽車總布置的優(yōu)點(diǎn)。 如蝸桿下置式布置方案被用于大客車的貫通式驅(qū)動橋中，可降

22、低車廂地板高度。 對于中、重型多橋驅(qū)動的汽車，由于主減速比較大，多采用雙級貫通 式主減速器。根據(jù)齒輪的組合方式不同， 可分為錐齒輪一圓柱齒輪式 和圓柱齒輪一錐齒輪式兩種形式。 錐齒輪一圓柱齒輪式雙級貫通式主 減速器 ( 圖 5—11a) 可得到較大的主減速比，但是結(jié)構(gòu)高度尺寸大， 主動錐齒輪工藝性差，從動錐齒輪采用懸臂式支承，支承剛度差，拆 裝也不方便。圓柱齒輪一錐齒輪式雙級貫通式主減速器 ( 圖 5—11b) 的第一級圓柱齒輪副具有減速和貫通的作用。 有時(shí)僅用作貫通用． 將 其速比設(shè)計(jì)為 1。在設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)中、 后橋錐齒輪的布置、 旋轉(zhuǎn)方向、

23、 雙曲面齒輪的偏移方式以及圓柱齒輪副在錐齒輪副前后的布置位置 等因素來確定 錐齒輪的螺旋方向， 所選的螺旋方向應(yīng)使主、 從動錐齒輪有相斥的軸 【中文 word 文檔庫】 -專業(yè)海量 word 文檔免費(fèi)下載： 向力。這種結(jié)構(gòu)與前者 相比，結(jié)構(gòu)緊湊， 高度尺寸減小，有利于降低車廂地板及整車質(zhì)心高度。

24、 圖 5—11 雙級貫通式主減速器 a) 錐齒輪一圓柱齒輪式 b) 圓柱齒輪一錐 齒輪式 1- 貫通軸 2- 軸間差速器 5. 單雙級減速配輪邊減速器 在設(shè)計(jì)某些重型汽車、 礦山自卸車、 越野車和大型公共汽車的驅(qū)動橋時(shí)，由于傳動系總傳動比較大，為了使變速器、分動器、傳動軸等總 【中文 word 文檔庫】 -專業(yè)海量 word 文檔免費(fèi)下載： 成所受載荷盡量小， 往往將驅(qū)動橋的速比分配得較大。 當(dāng)主減速比大 于 12 時(shí)，一般

25、的整體式雙級主減速器難以達(dá)到要求，此時(shí)常采用輪邊減速器 ( 圖 5—12) 。這樣，不僅使驅(qū)動橋的中間尺寸減小，保證了 足 夠 的 離 地 間 隙 ， 圖 5—12 輪邊減速器 【中文 word

26、 文檔庫】 -專業(yè)海量 word 文檔免費(fèi)下載： a) 圓柱行星齒輪式 b) 圓錐行星齒輪式 c) 普通外嚙 合圓柱齒輪式 1- 輪輞 2- 環(huán)齒輪架 3- 環(huán)齒輪 4- 行星齒輪 5- 行星齒輪架 6- 行星齒輪軸 7- 太陽輪 8- 鎖緊螺母 9 、10- 螺栓 11- 輪轂 12- 接合輪 13- 操縱機(jī)構(gòu) 14- 外圓錐齒輪 15- 側(cè)蓋 而且可得到較大的驅(qū)動橋總傳動比。另外，半軸、差速器及主減速器 從動齒輪等零件由于所受載荷大為減小， 使它們的尺寸可以減小。 但是由于每個(gè)驅(qū)動輪旁均設(shè)一輪邊減速器，使結(jié)

27、構(gòu)復(fù)雜，成本提高，布置輪轂、軸承、車輪和制動器較困難。 圓柱行星齒輪式輪邊減速器 ( 圖 5-12a) 可以在較小的輪廓尺寸條件下獲得較大的傳動比， 且可以布置在輪轂之內(nèi)。 作驅(qū)動齒輪的太陽輪連接半軸，內(nèi)齒圈由花鍵連接在半軸套管上， 行星齒輪架驅(qū)動輪轂。行星齒輪一般為 3～5 個(gè)均勻布置，使處于行星齒輪中間的太陽輪得 到自動定心。圓錐行星齒輪式輪邊減速器 ( 圖 5-1 2b) 裝于輪轂的外 側(cè)，具有兩個(gè)輪邊減速比。當(dāng)換擋用接合輪 12 位于圖示位置時(shí)，輪 邊減速器位于低擋；當(dāng)接合輪被專門的操縱機(jī)構(gòu) 1 3 移向外側(cè)并與側(cè) 蓋 1 5 的花鍵孔內(nèi)齒相接合，使半軸直

28、接驅(qū)動輪邊減速器殼及輪轂時(shí)，輪邊減速器位于高擋。 普通外嚙合圓柱齒輪式輪邊減速器， 根據(jù)主、從動齒輪相對位置的不同，可分為主動齒輪上置和下置兩種形式。 主動齒輪上置式輪邊 減速器主要用于高通過性的越野汽車上， 可提高橋殼的離地間隙； 主動齒輪下置式輪邊減速器 ( 圖 5-12c) 主要用于城市公共汽車和大客車上，可降低車身地板高度和汽車質(zhì)心高度，提高了行駛穩(wěn)定性，方便了乘客上、下車。 二、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)

29、以外， 與齒輪的支承剛度密切相關(guān)。 1. 主動錐齒輪的支承 主動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 5-13a) 的特點(diǎn)是在錐齒輪大端一側(cè)采用較長的軸頸，其上安裝兩個(gè)圓錐滾子軸承。 為了減小懸臂長度倪和增加兩支承間的距離 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

30、 【中文 word 文檔庫】 -專業(yè)海量 word 文檔免費(fèi)下載： 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)。 圖 5—13 主減速器錐齒輪的支承形式 a) 主動錐齒輪懸臂式 b) 主動錐齒輪跨置式 c) 從 動錐齒輪 懸臂式支承結(jié)構(gòu)簡單，支承剛度較差

31、，用于傳遞轉(zhuǎn)矩較小的轎車、輕型貨車的單級主減速器及許多雙級主減速器中。 跨置式支承結(jié)構(gòu) ( 圖 5-13b) 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，并可減小傳動軸夾角， 有利于整車布置。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、從動齒輪之間的空間很小，致使主動齒輪的導(dǎo)向軸承尺寸受到限制，有時(shí)甚至布置不下或使

32、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。 2. 從動錐齒輪的支承 從動錐齒輪的支承 ( 圖 5-13c) ，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)不小于從動錐齒輪大端分度圓直徑的70％。為了使載荷能盡量

33、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。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 ( 圖 5-14) 。輔助支承與從動錐齒 【中文 word 文檔庫】 -專業(yè)海量 word 文檔免費(fèi)下載： 輪背面之間的間隙， 應(yīng)保證偏移量達(dá)到允許極限時(shí)能制止從動錐齒輪 繼續(xù)變形。主、從動齒輪受載變形或移動的許用偏移量如圖 5-15 所示。

34、 圖 5—14 從動錐齒輪輔助支承 圖 5—15 主、從 動錐齒輪的許用偏移量 三、主減速器錐齒輪主要參數(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) z1 和 z2 、從動 錐齒輪大端分度圓直徑 D 2 和端面模數(shù) ms 主、從動錐齒輪齒面寬 b1 和 b2 、雙曲面齒輪副的偏移距 E、中點(diǎn)螺旋角 、法向壓力角 等。 1. 主、從動錐齒輪齒數(shù) z1 和 z2 選擇主、從動錐齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)考慮如下因素： 1) 為了磨合均勻， z1 、 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，

35、 主、從動齒 輪齒數(shù)和應(yīng)不少于 40。 3) 為了嚙合平穩(wěn)、，噪聲小和具有高的疲勞強(qiáng)度， 對于轎車， z1 一 般不少于 9；對于貨 車， z1 一般不少于 6。 4) 當(dāng)主傳動比主。較大時(shí)，盡量使 z1 取得少些，以便得到滿意的離地間隙。 5) 對于不同的主傳動比， z1 和 z2 應(yīng)有適宜的搭配。 2. 從動錐齒輪大端分度圓直徑 D2 和端面模數(shù) m。 對于單級主減速器， D2 對驅(qū)動橋殼尺寸有影響， D 2 大將影響橋 殼離地間隙； D2 小則 影響跨置式主動齒輪的前支承座的安裝空間和差速器的安裝。 D2

36、可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式初選 D2 K D 2 3 Tc 【中文 word 文檔庫】 -專業(yè)海量 word 文檔免費(fèi)下載： (5-4) 式中，為 D 2 從動錐齒輪大端分度圓直徑 (mm)； K D 2 為直徑系數(shù)，一般 為 13.0 ～15.3 ；Tc 為從動錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 (Nm)，Tc min Tce ,Tcs ( 見本節(jié)計(jì)算載荷確定部分 ) 。 ms 由下式計(jì)算 ms D 2 z2 (5-5) 式中， ms 為齒輪端面模數(shù)。 同時(shí)， ms 還應(yīng)滿足 m s K m 3

37、 T c (5-6) 式中， K m 為模數(shù)系數(shù)，取 0.3 ～0.4 。 3. 主、從動錐齒輪齒面寬 b1 和 b2 錐齒輪齒面過寬并不能增大齒輪的強(qiáng)度和壽命， 反而會導(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窄及刀尖圓角過小。這樣，不但減小了齒根圓角半徑，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， 會引起輪齒小端過早損壞和疲勞損傷。另外，齒面過寬也會引起裝配空間的減小。 但是齒面過窄，輪齒表面的耐磨性會降低。 從動錐齒輪齒面寬 b2 推薦不

38、大于其節(jié)錐距 A2 的 0.3 倍，即 b2 ≤ 0.3 A2 , 而 b2 應(yīng)滿足 b2 ≤10ms，一般也推薦 b2 =0.155 D2 。對于螺旋錐齒輪， b1 一般比 b2 大 10％。 4. 雙曲面齒輪副偏移距 E E值過大將使齒面縱向滑動過大， 從而引起齒面早期磨損和擦傷；E值過小，則不能發(fā)揮雙曲面齒輪傳動的特點(diǎn)。一般對于轎車和輕型 貨車 E≤0.2 D 2 且 ≤ ％ A2 ；對于中、重型貨車、越野車和大客車， E 40 E≤(0.10 ～0.12) D 2 ，且 E≤20％ A2 。另外，主傳動比越大，則 E 也 應(yīng)越大，但應(yīng)保證齒輪不發(fā)生根

39、切。 雙曲面齒輪的偏移可分為上偏移和下偏移兩種。 由從動齒輪的錐 頂向其齒面看去， 并使主動齒輪處于右側(cè)， 如果主動齒輪在從動齒輪中心線的上方，則為上偏移；在從動齒輪中心線下方，則為下偏移。如果主動齒輪處于左側(cè)，則情況相反。圖 5-16a 、b 為主動齒輪軸線下偏移情況，圖 5-16c 、d 為主動齒輪軸線上偏移情況。 【中文 word 文檔庫】 -專業(yè)海量 word 文檔免費(fèi)下載： 圖 5—16 雙曲面齒輪的偏移和螺旋方向

40、 a) 、b) 主動齒輪軸線下偏移 c) 、d) 主動齒輪 軸線上偏移 5. 中點(diǎn)螺旋角 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 1 > 2 , 1 與 2 之差稱為偏移角 ( 圖 5-4) 。 選擇 時(shí)，應(yīng)考慮它對齒面重合度 F 、輪齒強(qiáng)度和軸向力大小的 影響。 越大，則 F 也越大，同時(shí)嚙合的齒數(shù)越多，傳動就越平穩(wěn)， 噪聲越低，而且輪齒的強(qiáng)度越高。 一般 F 應(yīng)不小于 1.25 ，在 1.5 ～2.0 時(shí)效果最

41、好。但是 過大，齒輪上所受的軸向力也會過大。 汽車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 35～ 40。轎車選仔較大的 值以保證較大的 F ，使運(yùn)轉(zhuǎn) 平穩(wěn)，噪聲低；貨車選用較小 值以防止軸向力過大，通常取 35。 6. 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、 從動錐旨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)變速導(dǎo)掛前進(jìn)擋時(shí)， 應(yīng)使主動齒輪的軸向力離開錐頂方向，這樣可使主、從動齒輪有分離趨勢，號止輪齒卡死而損壞。 7. 法向壓力角 法向壓力角大一些可

42、以增加輪齒強(qiáng)度， 減少齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)。但對于小尺寸的齒輪， 壓力角大易使齒頂變尖及刀尖寬度過小，并使齒輪端面重合度下降。因此，對于輕負(fù)荷工作的齒輪一般采用小壓力角，可使齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低。對于弧齒錐齒輪，轎車： 一般選用 1430′或 16；貨車： 為 20；重型貨車： 為 22 30′。對于雙曲面齒輪，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)，轎車為 19或 【中文 word 文檔庫】 -專業(yè)海量 word 文檔免費(fèi)下載： 20，貨車為 20?；?2230′。 四、主減速器錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算

43、 ( 一) 計(jì)算載荷的確定 汽車主減速器錐齒輪的切齒法主要有格里森和奧利康兩種方法，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。 (1) 按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最低擋傳動比確定從動錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn) 矩 Tce K d Te max ki1i f i 0 Tce n (5-7) 式中，為計(jì)算轉(zhuǎn)矩 (Nm)；其它見表 4-1 的注釋。 (2) 按驅(qū)動輪打滑轉(zhuǎn)矩確定從動錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 G2 m2 r r Tcs (5-8)  im m 式中， Tcs 為計(jì)算轉(zhuǎn)矩 (Nm)；其它見表 4-1 的注釋。 (

44、3) 按汽車日常行駛平均轉(zhuǎn)矩確定從動錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 TcF TcF  Ft rr i m m n (5-9) 式中， TcF 為計(jì)算轉(zhuǎn)矩 (Nm)； Ft 為汽車日常行駛平均牽引力 (N) ；其它見表 4-1 的注釋。 用式 (5-7) 和式 (5-8) 求得的計(jì)算轉(zhuǎn)矩是從動錐齒輪的最大轉(zhuǎn)矩，不同于用式 (5-9) 求得的日常行駛平均轉(zhuǎn)矩。當(dāng)計(jì)算錐齒輪最大應(yīng)力時(shí)，計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tc 取前面兩種的較小值，即 Tc min Tce ,Tcs ；當(dāng)計(jì)算錐齒輪的疲勞壽命時(shí)， Tc 取 TcF 。 主動錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩為 Tc Tz i0

45、 G (5-10) 式中， Tz 為主動錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 (Nm)； i 0 為主傳動比； G 為主、 從動錐齒輪間的傳動效率。計(jì)算時(shí)，對于弧齒錐齒輪副， G 取 95％； 對于雙曲面齒輪副，當(dāng) i0 >6 時(shí)， G 取 85％，當(dāng) i 0 ≤6 時(shí)， G 取 90％。 ( 二) 主減速器錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 在選好主減速器錐齒輪主要參數(shù)后， 可根據(jù)所選擇的齒形計(jì)算錐齒輪的幾何尺寸， 而后根據(jù)所確定的計(jì)算載荷進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算， 以保證錐齒輪有足夠的強(qiáng)度和壽命。 【中文 word 文檔庫】 -專業(yè)海量 word 文檔免費(fèi)下載：

46、輪齒損壞形式主要有彎曲疲勞折斷、 過載折斷、齒面點(diǎn)蝕及剝落、齒面膠合、齒面磨損等。下面所介紹的強(qiáng)度驗(yàn)算是近似的，在實(shí)際設(shè)計(jì)中還要依據(jù)臺架和道路試驗(yàn)及實(shí)際使用情況等來檢驗(yàn)。 1. 單位齒長圓周力 主減速器錐齒輪的表面耐磨性常用輪齒上的單位齒長圓周力來 估算 p  F b2 (5-11) 式中， p 為輪齒上單位齒長圓周力； F 為作用在輪齒上的圓周力； b2 為從動齒輪齒面寬。 按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí) 2k d Te max ki g i f 103 p nD1b2 (5-12

47、) 式中， i g 為變速器傳動比； D1 為主動錐齒輪中點(diǎn)分度圓直徑 (mm)；其 它符號同前。 按驅(qū)動輪打滑轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí) 2G2 m2 rr p D 2 b2im m (5-13) 式中符號同前。 許用的單位齒長圓周力 [ p ] 見表 5-1 。在現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)中，由于材質(zhì)及加工工藝等制造質(zhì)量的提高， [ p ] 有時(shí)高出表中數(shù)值的 20％～25％。 表 5—1 單位齒長圓周力許用值 [ p ]

48、 2. 輪齒彎曲強(qiáng)度 錐齒輪輪齒的齒根彎曲應(yīng)力為 【中文 word 文檔庫】 -專業(yè)海量 word 文檔免費(fèi)下載： w 2Tk0 ks km 103 kvmsbDJ w (5-14) 式中， w 為錐齒輪輪齒的齒根彎曲應(yīng)力 (MPa)； T 為所計(jì)算齒輪的計(jì) 算轉(zhuǎn)矩 (Nm)，對于從動齒輪， T min Tce , Tcs 和 TcF ，對于主動齒輪， T 還要按式 (5-10) 換算； k0 為過載系數(shù)，一般取 1； ks 為尺寸系數(shù)，它反映了材料性質(zhì)的

49、不均勻性， 與齒輪尺寸及熱處理等因素有關(guān)， 當(dāng) ms ≥1.6mm時(shí)， ks =( ms ／25.4) 0.25 ，當(dāng) ms <1.6mm時(shí)， ks =0.5 ； km 為齒面載荷分配系數(shù)，跨置式結(jié)構(gòu)： km =1.0 ～1.1 ，懸臂式結(jié)構(gòu)： km =1.10 ～ 1.25 ； kv 為質(zhì)量系數(shù)，當(dāng)輪齒接觸良好，齒距及徑向跳動精度高時(shí)， kv =1.0 ；b 為所計(jì)算的齒輪齒面寬 (mm)；D 為所討論齒輪大端分度圓直徑 (mm)；． j w 為所計(jì)算齒輪的輪齒彎曲應(yīng)力綜合系數(shù)，取法見參考文獻(xiàn) [10] 。 上述按 min Tce ,Tcs 計(jì)算的最大彎曲應(yīng)力不超過 700MPa

50、；按 TcF 計(jì)算的疲勞彎曲應(yīng)力不應(yīng)超過 210MPa，破壞的循環(huán)次數(shù)為 6 106 。 3. 輪齒接觸強(qiáng)度 錐齒輪輪齒的齒面接觸應(yīng)力為 c p 2TZ k0 km k f 103 j D1 kvbj j (5-15) 式中， j 為錐齒輪輪齒的齒面接觸應(yīng)力 (MPa)； D1 為主動錐齒輪大端分度圓直徑 (mm)；b 取 b1 和 b2 的較小值 (mm)； ks 為尺寸系數(shù)，它考慮了齒輪尺寸對淬透性的影響，通常取 1.0 ； k f 為齒面品質(zhì)系數(shù)，它取決于齒面的表面粗糙度及表面覆蓋層的性質(zhì) ( 如鍍銅、磷化處理等 ) ，對于

51、制造精確的齒輪， k f 取 1.0 ； c p 為綜合彈性系數(shù)，鋼對鋼齒輪， 1 c p 取 232.6N 2 ／mm,j j 為齒面接觸強(qiáng)度的綜合系數(shù)，取法見參考文獻(xiàn) [10] ； k0 、 km 、 kv 見式 (5-14) 的說明。 上述按 min Tce ,Tcs 計(jì)算的最大接觸應(yīng)力不應(yīng)超過 2800MPa，按 TcF 計(jì)算的疲勞接觸應(yīng)力不應(yīng)超過 1750MPa。主、從動齒輪的齒面接觸應(yīng)力是相同的。 五、主減速器錐齒輪軸承的載荷計(jì)算 1. 錐齒輪齒面上的作用力 錐齒輪在工作過程中， 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

52、方向的圓周力、 沿齒輪軸線方向的軸向力及垂直于齒輪軸線的徑向力。 【中文 word 文檔庫】 -專業(yè)海量 word 文檔免費(fèi)下載： (1) 齒寬中點(diǎn)處的圓周力 . 齒寬中點(diǎn)處的圓周力 F 為 2T F D m2 （ 5-16 ） 式中，T 為作用在從動齒輪上的轉(zhuǎn)矩 ; Dm2 為從動齒輪齒寬中點(diǎn)處的分度圓直徑，由式 (5-17) 確定，即 Dm 2 D2 b2 sin 2 (5-17) 式中， D 2 為從動齒輪大端分度圓直徑； b2 為從動齒輪齒面寬； 2 為從 動齒輪節(jié)錐角。 由 F1cos

53、 1 可知，對于弧齒錐齒輪副，作用在主、從動 F2 cos 2 齒輪上的圓周力是相等的； 對于雙曲面齒輪副， 它們的圓周力是不等的。 (2) 錐齒輪的軸向力和徑向力圖 5-1 7 為主動錐齒輪齒面受力圖。 其螺旋方向?yàn)樽笮?從錐頂看旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針。 FT 為作用在節(jié)錐面上的齒面寬中點(diǎn) A 處的法向力。在 A 點(diǎn)處的螺旋方向的法平面內(nèi)， FT 分解成兩個(gè)相互垂直的力 FN 和 F f 。FN 垂直于 OA且位于∠ OOA所在的平面， F f 位于以 OA為切線的節(jié)錐切平面內(nèi)。 F f 在此切平面內(nèi)又可分解成沿切線方向的圓周力 F 和沿節(jié)錐母線方向的力 Fs 。F 與

54、Ff 之間的 夾角為螺旋角 ， FT 與 F f 之間的夾角為法向壓力角 。這樣有 F FT cos cos (5-18) FN FT sin F tan cos (5-19) Fs FT cos sin F tan (5-20) 于是作用在主動錐齒輪齒面上的軸向力 Faz 和徑向力 Frz 分別為 Faz FN sin Fs cos (5-21) Frz FN cos Fs sin (5-22) 若主

55、動錐齒輪的螺旋方向和旋轉(zhuǎn)方向改變時(shí)， 主、從動齒輪齒面上所受的軸向力和徑向力見表 5-2 。 表 5-2 齒面上的軸向力和徑向力 軸承上的載荷確定后， 很容易根據(jù)軸承型號來計(jì)算其壽命， 或根據(jù)壽命要求來選擇軸承型號。 【中文 word 文檔庫】 -專業(yè)海量 word 文檔免費(fèi)下載： 六、錐齒輪的材料 驅(qū)動橋錐齒輪的工作條件是相當(dāng)惡劣的，與傳動系其它齒輪相比，具有載荷大、作用時(shí)間長、變化多、有沖擊等特點(diǎn)。它是傳動系中的薄弱環(huán)節(jié)。錐齒輪材料應(yīng)滿足如下要求： 1) 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

56、高的耐磨性。 2) 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。 3) 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。 4) 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、硅等元素的合金鋼。 汽 車主減速器 錐齒輪目前常 用滲碳 合金鋼制 造，主要有 20CrMnTi、20MnVB、20MnTiB、22CrNiMo和 l 6SiMn2WMoV等。 滲碳合金鋼的優(yōu)點(diǎn)是表面可得到含碳量較高的硬化層 ( 一般碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.8 ％一 1.2 ％) ，具有相當(dāng)高的耐磨性和抗壓性， 而芯

57、部較軟，具有良好的韌性，故這類材料的彎曲強(qiáng)度、表面接觸強(qiáng)度和承受沖擊的能力均較好。 由于較低的含碳量， 使鍛造性能和切削加工性能較好。其主要缺點(diǎn)是熱處理費(fèi)用高，表面硬化層以下的基底較軟，在承受很大壓力時(shí)可能產(chǎn)生塑性變形， 如果滲透層與芯部的含碳量相差過多，便會引起表面硬化層剝落。 為改善新齒輪的磨合， 防止其在運(yùn)行初期出現(xiàn)早期的磨損、 擦傷、膠合或咬死，錐齒輪在熱處理及精加工后， 作厚度為 0.005 ～0.020mm的磷化處理或鍍銅、鍍錫處理。對齒面壺行應(yīng)力噴丸處理，可提高 25％的齒輪壽命。 對于滑動速度高的齒輪， 可進(jìn)行滲硫處理以擊高耐磨性。滲硫后摩擦因數(shù)可顯著降低，即使?jié)櫥瑮l件較差，也能防止齒面擦傷、咬死習(xí)膠合。 【中文 word 文檔庫】 -專業(yè)海量 word 文檔免費(fèi)下載：