广西科技大学主减速器设计全解Word下载.docx

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1.2概述..................................................4

1.3主减速器设计.............................................5

1.3.1主减速器结构方案分析..............................5

1.3.单级主减速器传动形式分析............................5

1.4主减速器主、从动锥齿轮的支承方案..........................8

1.4.1主动锥齿轮的支承..................................8

1.4.2从动锥齿轮的支承选择..............................9

第二章主减速器设计...........................................11

2.1按日常行驶转矩MGF确定从动锥齿轮计算....................11

2.1.2按发动机最大使用转矩来确定从动锥齿轮计算载荷MG.........11

2.1.3按驱动轮打滑转矩确定从动锥齿轮计算载荷..................12

2.2锥齿轮主要参数的选择.....................................12

2.2.3齿面宽b的选取..........................................13

2.2.2从动锥齿轮大端节圆直径和端面模数的选择...................13

2.2.1主从动锥齿轮齿数Z1、Z2的选择...........................13

2.2.7主减速器齿轮的几何参数..................................14

2.2.螺旋角βm的选择.............................................14

2.2.6齿轮法向压力角的选择.....................................14

2.3.1单位齿长上圆周力..........................................16

2.3.2轮齿的弯曲疲劳强度计算..................................16

2.3.3轮齿接触强度的计算......................................17

第一章总体方案设计

1.1车型参数

本设计的车型：

中型轿车

参考车型：

君越2014款2.0TSIDI精英技术型

型号：

2.0TSIDI

牌号：

君越

生产厂家：

上汽通用别克

本设计车型的主要参数：

外型尺寸（长

宽

高）：

5005×

1858×

1500

前后轮距：

1580/1576mm

车重：

1770kg

满载轴荷分配（前/后）（kg）：

973/797

最小离地间隙：

163mm

发动机最大扭矩：

350/2000—5000（N.m/r/min）

发动机最大功率：

187kw

变速器速比：

：

一档4.584，二档2.964，三档1.912，四档1.446，五档1.000，六档0.746

主减速器速比：

4.778

轮胎类型与规格：

235/50R18

1.2概述

驱动桥是位于传动系末端能改变来自变速器的转速和转矩，并将它们传递给驱动轮的机构。

驱动桥一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳等组成，转向驱动桥还有等速万向节。

另外，驱动桥还要承受作用于路面和车架或车身之间的垂直力，纵向力和横向力，以及制动力矩和反作用力。

主减速器：

主减速器是汽车传动系中减小转速、增大扭矩的主要部件。

差速器：

在两输出轴间分配转矩并保证两输出轴可能以不同的转速旋转。

半轴：

半轴是差速器与驱动轮之间传递扭矩的实心轴，其内端一般通过花键与半轴齿轮连接，外端与轮毂连接。

。

驱动桥壳：

支承汽车整体质量，并承受由车轮传来的由路面不平引起的反力和反力矩，并经悬架传递给支架或车身

减速器是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将发动机机的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。

在目前用于传递动力与运动的机构中，减速器的应用范围相当广泛。

几乎在各式机械的传动系统中都可以见到它的踪迹，从交通工具的船舶、汽车、机车，建筑用的重型机具，机械工业所用的加工机具及自动化生产设备，到日常生活中常见的家电，钟表等等.其应用从大动力的传输工作，到小负荷，精确的角度传输都可以见到减速器的应用，且在工业应用上，减速器具有减速及增加转矩功能。

因此广泛应用在速度与扭矩的转换设备

减速器和齿轮的设计与制造技术的发展，在一定程度上标志着一个国家的工业水平，因此，开拓和发展减速器和齿轮技术在我国有广阔的前景

1.3主减速器设计

1.3.1主减速器结构方案分析

汽车的主减速器有单级主减速和双级主减速器，减速型式的选择与汽车的类型及使用条件有关，有时也与制造厂已有的产品系列及制造条件有关，但它主要取决于由动力性、经济性等整车性能所要求的主减速比i0的大小及驱动桥下的离地间隙、驱动桥的数目及布置型式等。

主减速器的结构形式主要是根据齿轮类型、减速形式的不同而不同。

主减速器的齿轮主要有螺旋锥齿轮、双曲面齿轮、圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形式。

本车型采用单级主减速器，由于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等优点，因而广泛地用在主减速比i0≤7.6的各种中小型汽车上。

例如：

轿车、轻型载货汽车都是采用单级主减速器，大多数中型轿车也采用这种型式。

1.3.2单级主减速器传动形式分析

1.弧齿锥齿轮传动

弧齿锥齿轮传动（图5-3a）的主、从动齿轮轴线垂直相交于一点，齿轮并不同时在全长上啮合，而是逐渐从一端连续平稳地转向另一端。

另外，由于轮齿端面重叠的影响，至少有两对以上的轮齿同时啮合，所以它工作平稳、能承受较大的负荷、制造也简单。

但是在工作中噪声大，对啮合精度很敏感，齿轮副锥顶稍有不吻合便会使工作条件急剧变坏，并伴随磨损增大和噪声增大。

为保证齿轮副的正确啮合，必须将支承轴承预紧，提高支承刚度，增大壳体刚度。

图5—3主减速器齿轮传动形式

a）螺旋锥齿轮传动b）双曲面齿轮传动c）圆柱齿轮传动d）蜗杆传动

2.双曲面齿轮传动

双曲面齿轮传动（图5-3b）的主、从动齿轮的轴线相

互垂直而不相交，主动齿轮轴线相对从动齿轮轴线在空间偏移一距离E，此距离称为偏移距。

由于偏移距E的存在，使主动齿轮螺旋角

大于从动齿轮螺旋角

（图5—4）。

根据啮合面上法向力相等，可求出主、从动齿轮圆周力之比

（5-1）

图5-4双曲面齿轮副受力情况

式中,F1、F2分别为主、从动齿轮的圆周力；

β1、β2分别为主、从动齿轮的螺旋角。

螺旋角是指在锥齿轮节锥表面展开图上的齿线任意一点A的切线TT与该点和节锥顶点连线之间的夹角。

在齿面宽中点处的螺旋角称为中点螺旋角（图5—4）。

通常不特殊说明，则螺旋角系指中点螺旋角。

双曲面齿轮传动比为

（5-2）

式中，

为双曲面齿轮传动比；

、

分别为主、从动齿轮平均分度圆半径。

螺旋锥齿轮传动比

为

（5-3）

令

，则

由于

>

，所以系数K>

1，一般为1.25～1.50。

这说明：

1）当双曲面齿轮与螺旋锥齿轮尺寸相同时，双曲面齿轮传动有更大的传动比。

2）当传动比一定，从动齿轮尺寸相同时，双曲面主动齿轮比相应的螺旋锥齿轮有较大的直径，较高的轮齿强度以及较大的主动齿轮轴和轴承刚度。

3）当传动比一定，主动齿轮尺寸相同时，双曲面从动齿轮直径比相应的螺旋锥齿轮为小，因而有较大的离地间隙。

另外，双曲面齿轮传动比螺旋锥齿轮传动还具有如下优点：

1）在工作过程中，双曲面齿轮副不仅存在沿齿高方向的侧向滑动，而且还有沿齿长方向的纵向滑动。

纵向滑动可改善齿轮的磨合过程，使其具有更高的运转平稳性。

2）由于存在偏移距，双曲面齿轮副使其主动齿轮的

大于从动齿轮的

，这样同时啮合的齿数较多，重合度较大，不仅提高了传动平稳性，而且使齿轮的弯曲强度提高约30％。

3）双曲面齿轮传动的主动齿轮直径及螺旋角都较大，所以相啮合轮齿的当量曲率半径较相应的螺旋锥齿轮为大，其结果使齿面的接触强度提高。

4）双曲面主动齿轮的变

大，则不产生根切的最小齿数可减少，故可选用较少的齿数，有利于增加传动比。

5）双曲面齿轮传动的主动齿轮较大，加工时所需刀盘刀顶距较大，因而切削刃寿命较长。

6）双曲面主动齿轮轴布置在从动齿轮中心上方，便于实现多轴驱动桥的贯通，增大传动轴的离地高度。

布置在从动齿轮中心下方可降低万向传动轴的高度，有利于降低轿车车身高度，并可减小车身地板中部凸起通道的高度。

但是，双曲面齿轮传动也存在如下缺点：

1）沿齿长的纵向滑动会使摩擦损失增加，降低传动效率。

双曲面齿轮副传动效率约为96％，螺旋锥齿轮副的传动效率约为99％。

2）齿面间大的压力和摩擦功，可能导致油膜破坏和齿面烧结咬死，即抗胶合能力较低。

3）双曲面主动齿轮具有较大的轴向力，使其轴承负荷增大。

4）双曲面齿轮传动必须采用可改善油膜强度和防刮伤添加剂的特种润滑油，螺旋锥齿轮传动用普通润滑油即可。

由于双曲面齿轮具有一系列的优点，因而它比螺旋锥齿轮应用更广泛。

一般情况下，当要求传动比大于4.5而轮廓尺寸又有限时，采用双曲面齿轮传动更合理。

这是因为如果保持主动齿轮轴径不变，则双曲面从动齿轮直径比螺旋锥齿轮小。

当传动比小于2时，双曲面主动齿轮相对螺旋锥齿轮主动齿轮显得过大，占据了过多空间，这时可选用螺旋锥齿轮传动，因为后者具有较大的差速器可利用空间。

对于中等传动比，两种齿轮

传动均可采用。

3．圆柱齿轮传动

圆柱齿轮传动（图5—3c）一般采用斜齿轮，广泛应用于发动机横置且前置前驱动的轿

车驱动桥（图5—5）和双级主减速器贯通式驱动桥。

图5—5发动机横置且前置前驱动轿车驱动桥

4．蜗杆传动

蜗杆（图5—3d）传动与锥齿轮传动相比有如下优点：

1）在轮廓尺寸和结构质量较小的情况下，可得到较大的传动比（可大于7）。

2）在任何转速下使用均能工作得非常平稳且无噪声。

3）便于汽车的总布置及贯通式多桥驱动的布置。

4）能传递大的载荷，使用寿命长。

5）结构简单，拆装方便，调整容易。

但是由于蜗轮齿圈要求用高质量的锡青铜制作，故成本较高；

另外，传动效率较低。

蜗杆传动主要用于生产批量不大的个别重型多桥驱动汽车和具有高转速发动机的大客车上。

表1-2从动轮的选择

类型

弧齿锥齿轮

双曲面齿轮

优点

由于螺旋角较大，摩擦损失较小，传动效率高达99%，抗胶合能力强，轴承负荷小，润滑成本低。

工作平稳、能承受较大的负荷、制造也简单。

两者尺寸相同时，此种齿轮传动比i0大，当i0一定且从动齿轮尺寸相同时，此类齿轮直径大，轮齿强度大，刚度大。

当i0一定，主动齿轮尺寸相同，此类齿轮Hmin较大。

此类齿轮有侧向滑动和纵向滑动，纵向滑动可使其运转平稳。

β1>

β2，重合度大，可提高传动平稳性和弯曲强度。

其主动齿轮较大，加工时所需刀盘刀顶距较大，因而切削