汽车减速器毕业设计

摘要随着工业和国防现代化的发展，无论对公路运输还是非公路运输的车辆都提出更高的要求。主减速器是汽车传动部分的重要部件之一，是汽车传动系最主的部件之一。主要作用是依靠齿数少的锥齿轮带动齿数多的锥齿轮降速增矩，对发动机纵置的汽车，其主减速器还利用锥齿轮传动以改变动力方向。为满足不同的使用要求，主减速器的结构形式也是不一样的。本文设计的是轻型卡车主减速器的设计，设计主要包括：主减速器结构的选择、主、从动锥齿轮的设计、轴承的设计与校核，轴的设计与校核等。主减速器对提高汽车形式平稳性和其通过性有着独特的作用，是汽车设计的重点之一。关键词：主减速器齿轮轴承设计校核AbstractWiththedevelopmentofindustryandnationaldefensemodernizationregardlessofthehighwaytransportationornon-roadtransportvehiclesareputforwardhigherrequirements.Automobilemainreducerisautomotivedriveaxleofthemainassemblystructureisoneofthemaintransmissioncomponents,automotivetransmissionsystem.Automobilemainreducerinthetransmissionlinesusetovehiclespeed,increasedthetorque,itislessdependentonthebevelofmoregeardriveoflessbevelgear.Purchaseofthelongitudinalengineautomobiles,themainbevelgearreduceralsousedtochangethedrivingforceforthedirectionoftransmission.Automobilemainreducehasdifferentstrcturetofitdifferentrequirement.Thedesignmainlyincludes:maingearboxstructureschoice.host、drivenbevelgear’sdesign,bearing’sdesignandcheck,axis’sdesignandcheck.Automobilemainreducertoreducerthecardrivinganddifferentialstabilityanditsthoughsexhasauniquefunction,isoneofthefocalpointsofautomotivedesign.Keyword:AutomobilemainreduceGearBearingDesignCheck.第一章绪论1.1.1主减速器概述主减速器功用是在传动系中降低转速，增大转矩并改变转矩旋转方向（90°）.另外它布置在动力向驱动轮分流之前的位置。这样，有利于减小前面传动部件（如变速器、传动轴等）所传递的转矩，从而可以减小这些部件的尺寸和质量。在现代汽车驱动桥上，主减速器种类很多，包括单级减速、双级减速、双速减速、单级贯通、双级贯通、主减速及轮边减速等。其中应用得最广泛的是采用螺旋锥齿轮和双曲面齿轮的单级主减速器。在双级主减速器中，通常还要加一对圆柱齿轮（多采用斜齿圆柱齿轮），或一组行星齿轮。在轮边减速器中则常采用普通平行轴式布置的斜齿圆柱齿轮传动或行星齿轮传动。在某些公共汽车、无轨电车和超重型汽车的主减速器上，有时也采用蜗轮传动。目前随着物价的上涨，人们日益关注汽车经济性，这不仅仅只对乘用车，对于轻型载货汽车，轻型载货汽车所采用的发动机都是大功率，大转矩的。因此提高其燃油经济性也是各商用车生产商来提高其产品市场竞争力的一个法宝因此，在发动机相同的情况下，采用性能优良且与发动机匹配性比较高的传动系便成了有效节油的措施之一。所以设计新型的主减速器已成为了新的课题1.1.2设计主减速器时应满足的如下基本要求：1)选取适当的主减速器，以保证汽车在给定的条件下有最佳动力性和燃油经济性；2)外廓尺寸小，保证汽车足够的离地间隙，以满足通过性要求；3)齿轮及其他传动件工作工作平稳，噪声小；4)在各种载荷和工况下有较高的传动效率；5)具有足够的刚度和强度，以承受和传递作用于路面和车架或车身间的各种力和力矩；在此条件下，尽可能的降低质量，尤其是簧下质量，减少不平路面的冲击载荷，提高汽车的行驶平顺性；6)与悬架的导向机构运动协调；7)结构简单，加工工艺性好，制造容易、维修、调整方便。第二章减速器设计的主要内容2.1主减速器的结构型式的选择主减速器的结构型式，主要是根据其齿轮类型、主动齿轮和从动齿轮的安置方法以及减速型式的不同而异2.1.1主减速器的齿轮类型主减速器的齿轮有弧齿锥齿轮、双曲面齿轮、圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形式。在现代汽车驱动桥上，主减速器采用得最广泛的是螺旋锥齿轮和双曲面齿轮。圆柱齿轮传动应用于发动机横置的前置前驱动乘用车和双级主减速器驱动桥。在某些公共汽车、无轨电车和超重型汽车的主减速器上，有时也采用蜗轮传动。(a)螺旋锥齿轮（b）双曲面齿轮传动(c)圆柱齿轮传动（d）蜗杆传动图2.3主减速器的几种齿轮类型弧齿锥齿轮传动特点是主从动齿轮的轴线垂直交于一点。由于齿轮端面重叠的影响，至少有两对以上的齿轮同时啮合，因此可以承受较大的负荷，加之其齿轮不是在齿的全长上同时啮合，而是逐渐地由齿的一端连续而平稳地转向另一端，所以工作平稳，噪声和震动小，但弧齿锥齿轮对啮合精度很敏感，齿轮副锥顶稍不吻合就会使工作条件急剧变坏，并加剧齿轮的磨损和使噪声增大。双曲面齿轮特点是主、从动齿轮的轴线相互垂直而不相交，且主动齿轮轴线相对从动齿轮轴线向上或向下偏移一距离E，称为偏移距，偏移距的存在可以改善齿轮的磨合过程，使其具有更高的运转平稳性，有利于实现汽车的总体布置。较弧齿锥齿轮相比，当双曲面齿轮于弧齿锥齿轮尺寸相同时，它具有更大的传动比；传动比一定，从动齿轮齿轮相同时，双曲面齿轮比相应的弧齿锥齿轮有更大的直径和较高的轮齿强度及较大的主动齿轮轴和轴承刚度；传动比一定，主动齿轮齿轮相同时，双曲面齿轮比相应的弧齿锥齿轮的尺寸要小，从而可以获得更大的离地间隙；双曲面齿轮的主动齿轮的螺旋角增大，同时啮合的齿数较多，重合度更大，即可提高传动的平稳性，又可以使齿轮的弯曲强度提高约30%,降低齿面间的接触力。但是双曲面齿轮沿齿长的纵向滑动会使摩擦损失增加，降低传动效率而且它的压力和摩擦功较大，可能导致油膜破坏和齿面烧结咬死，抗胶合能力较低。因此，需要选用可改善油膜强度和带有防刮伤添加剂的双曲面齿轮油来润滑。圆柱齿轮传动广泛用于发动机横置的前置前驱动乘用车驱动桥和双击主减速器驱动桥以及轮边减速器。蜗杆传动轮廓尺寸小及质量小，并可获得较大的传动比（通常=8~4）；工作平稳，无噪声；其主要缺点使涡轮齿圈要求使用昂贵的有色金属合金（青铜）制造，材料成本高；此外，传动效率较低。由于本车的主减速器传动比大于5，且采用双曲面齿轮可以增大离地间隙，所以不采用螺旋锥齿。综上所述各种齿轮类型的优缺点,本文设计的轻型商用车主减速器采用双曲面齿轮2.1.2主减速器的减速形式影响减速形式选择的因素有汽车类型、使用条件、驱动桥处的离地间隙、驱动桥数和布置形式以及主传动比。其中，的大小影响汽车的动力性和经济性。单级主减速器具有结构简单、质量小、尺寸紧凑及制造成本低的优点，广泛用在主减速比≤7.0的汽车中。例如，乘用车（一般=3~4.5）、总质量较小的商用车都采用单级主减速器。单级主减速器多采用一对弧齿锥齿轮或双曲面齿轮传动，也有采用一对圆柱齿轮传动或蜗杆传动的。2.1.3主减速器主、从动锥齿轮的支承方案主减速器中心必须保证主从动齿轮具有良好的啮合状况，才能使它们很好地工作。齿轮的正确啮合，除了与齿轮的加工质量装配调整及轴承主减速器壳体的刚度有关以外，还与齿轮的支承刚度密切相主动锥齿轮的支承形式的支撑形式可分为悬臂式支撑和跨置式支撑两种。悬臂式支撑支撑结构简单，支撑刚度较差，用于传递转矩较小的主减速器上。跨置式支撑的结构特点是锥齿轮两端的轴上均有轴承，这样可大大增加支撑刚度，又使轴承符合减小，齿轮啮合条件改善，因此齿轮的承载能力高于悬臂式。从动齿轮的支撑形式多用圆锥滚子轴承支撑。为了增加支承刚度，支承间的距离应尽可能缩小。两端支承多采用圆锥滚子轴承，安装时应使他们的圆锥滚子的大端相向朝内，小端相背朝外。为了防止从动齿轮在轴向载荷作用下的偏移，圆锥滚子轴承也应预紧。但为了增加支承刚度，应当减小尺寸c＋d；为了使载荷均匀分配，应尽量使尺寸c等于或大于尺寸d。2.2主减速器的基本参数的计算2.2.1主减速器传动比的计算0i0i0i0i0i对于具有很大功率储备的轿车、客车、长途公共汽车，尤其是对竞赛汽车来说，在给定发动机最大功率的情况下，所选择的i0值应能保证这些汽车有尽可能高的最高车速。这时值应按下式来确定：=0.377=6.7（2.1）式中：——车轮的滚动半径，在此选用轮胎型号为7.00-168PR，滚动半径为0.368m；——最大功率时发动机转速，3600；——汽车的最高车速，95；——变速器最高档传动比，通常为0.784。所求的值应与同类汽车的主减速比比较，并考虑到主、从动主减速齿轮有可能的齿数，对值予以校正并最终确定=6.72.2.2主减速器计算载荷的确定（1）按发动机最大转矩和最低挡传动比确定从动锥齿轮的计算转矩=7964.2(2-2)式中：——变速器一挡传动比，在此取4.717——主减速器传动比在此取6.7；——发动机的输出的最大转矩，在此取280，——由于猛结合离合器而产生冲击载荷时的超载系数，对于一般的载货汽车，矿用汽车和越野汽车以及液力传动及自动变速器的各类汽车取=1.0，当性能系数0时可取=2.0；——该汽车的驱动桥数目在此取1；——传动系上传动部分的传动效率，在此取0.9。（2）按驱动轮打滑转矩确定从动锥齿轮的计算转矩maxav0i0imaxrpagHrnvirrpnminrmaxavkmhgHi0i0iceTmax100/ceeTTTiiknmN1i0imaxeTmN0k0kpf0knTcsT=（2.3）式中：——汽车满载时一个驱动桥给水平地面的最大负荷，在此取30772N——轮胎对路面的附着系数，对于安装一般轮胎的公路用汽车，可以取=0.85；r——车轮的滚动半径，在此选用轮胎型号为7.00-168PR，则有其滚动半径为0.368m；——分别为所计算的主减速器从动锥齿轮到驱动车轮之间的传动效率和传动比，取0.9，由于没有轮边减速器取1.0。------汽车最大加速度时的后轴负荷转移系数，乘用车0.80~0.85，商用车0.75~0.90；（3）按汽车日常行驶平均转矩确定从动锥齿轮的计算转矩==1581.5N.m(2.4)式中：——汽车满载时的总重量，在此取43953N;——所牵引的挂车满载时总重量，N，但仅用于牵引车的计算；——道路滚动阻力系数，对于载货汽车可取0.015～0.020；在此取0.018；——汽车正常行驶时的平均爬坡能力系数，在此取0.07；——汽车的性能系数在此取0；csT2GrmimLBLBicfT()NaTrcfRHPLBLBGGrTfffminaGTGRfHfpf，——分别为所计算的主减速器从动锥齿轮到驱动车轮之间的传动效率和传动比，取1.0，由于没有轮边减速器取1.0；——该汽车的驱动桥数目在此取1；——车轮的滚动半径，在此选用轮胎型号为7.00-168PR，则有其滚动半径为0.368m。由式（2-2）和（2-3）求得的计算转矩，是作用到从动锥齿轮上的最大转矩，不同于用式（2-4）求得的日常行驶平均转矩。当计算从动锥齿轮最大应力时，计算转矩Tc应取前面两种的较小值，即Tc=min[Tce,Tcs];（