重型货车减速器设计

汽车主减速器是驱动桥最重要的组成部分，其功用是将万向传动装置传来的发动机转矩传递给驱动车轮，是汽车传动系中减小转速、增大扭矩的主要部件。对发动机纵置的汽车来说，主减速器还有改变动力传输方向的作用。与国外相比，我国的车用减速器开发设计不论在技术上、制造工艺上，还是在成本控制上都存在不小的差距，尤其是齿轮制造技术缺乏开发与创新能力，技术手段落后。目前比较突出的问题是，行业整体新产品开发能力弱、工艺创新及管理水平低，企业管理方式较为粗放，相当比例的产品仍为中低档次，缺乏有国际影响力的产品品牌，行业整体散乱情况依然严重。本课题设计的是重型货车双级减速器，它由两对齿轮副组成，i0较大，可以增大离地间隙，提高了汽车的通过性，本文首先确定主要部件的结构型式和主要设计参数；然后参考类似驱动桥的结构，确定出总体设计方案；最后对主，从动锥齿轮的强度进行校核以及对支承轴承进行了寿命校核。本文采用双曲面锥齿轮作为重型货车的主减速器，希望这能作为一个课题继续研究下去。

总体来说，车用减速器发展趋势和特点是向着六高、二低、二化方向发展，即高承载能力、高齿面硬度、高精度、高速度、高可靠性、高传动效率，低噪声、低成本，标准化、多样化。

关键字：  重型货车    驱动桥    双级减速器  锥齿轮 

Abstract

The automobile main gear box is the driving axle most important constituent, its function is the motor torque which transmits the rotary transmission device transmits for actuates the wheel, is in the automobile power transmission reduces the rotational speed, to increase the torque the major component. The automobile which vertical sets to the engine, the main gear box also has the change power transmission direction function. With overseas compares, our country's Che Yong reduction gear development design, no matter technically, in fabrication technology, has not the small disparity in the cost control, particularly the gear technique of manufacture lacks the independent development and innovation ability, the technological means is backward. At present the quite prominent question is, profession whole new product development ability is weak, the craft innovation and the management level are low, the business management way is more extensive, perspective's product still for the low scale, deficient had the international influence product brand, the profession whole scattered in disorder situation is still serious. This topic is designed two-stage reducer heavy truck , which formed by the two pairs of gears, i0 greater ground clearance can be increased to improve the car's passing ability, this paper identify the main components of the structure type and the main design parameters ; and then refer to a similar drive axle of the structure, determine the overall design scheme; Finally, the driving and driven bevel gears and check the strength of the life of the supporting bearings checked. In this paper, double-curved bevel gear reducer as the main heavy truck , hoping that this will be pursued as a topic.

Generally speaking, the vehicle is turns toward six high, two low, two directions with the reduction gear trend of development and the characteristic to develop, namely high bearing capacity, high tooth face degree of hardness, high accuracy, high velocity, redundant reliability, high transmission efficiency, low noise, low cost, standardization, diversification.

Keywords: Heavy truck  drive axle   Doublestage reducer  bevel gear

第一章 绪论

1.1 引言

现代汽车驱动桥上，主减速器的功用是将输入的转矩增大并相应减低转速，以及档发动机纵置时具有改变转矩传递方向的作用。单级主减速器主要由主动齿轮和从动齿轮组成。在双级主减速器中，通常还要加一组行星齿轮或一对圆柱齿轮。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。主减速器采用最广泛的是螺旋锥齿轮和双曲面齿轮。在某些公共汽车和重型货车上有时也选用涡轮传动。

结合本设计题目，本人可综合运用《机械原理》、《汽车构造》、《汽车理论》、《汽车设计》、《机械设计》等专业课程知识和国内外相关杂志、论文、期刊，以及各种机械设计手册，通过对双级主减速器工作状况和设计要求对其结构形状进行分析，得出总体方案，按总体方案对各零部件的运动关系进行分析得出双级主减速器的整体结构尺寸，然后以各个系统为模块分别进行具体零部件的设计校核计算，得出各零部件的具体尺寸，再重新调整整体结构，不断反复计算从而使减速器的性能主要使寿命和稳定性及润滑情况进行优化设计。努力达到设计要求，达到综合训练的效果。由于本题目和工程一线实际情况相近，让我与实际工程相接处，提高解决实际问题的能力。

1.2 本设计基本参数

设计的车型：重型货车

轮距：前轮距：2010/2010 后轮距：1860/1860mm

驱动形式：    8X4

轴距：1800+4700+1350mm

整车重量：11.605吨

额定载重：19.2吨

最大总质量：31吨

最高车速：90KM/h

1档传动比：11.02

最大输出功率：250KW

马力：340马力

扭矩：1425N·m

最大扭矩转速：1300

额定转速：2100RPM

轮胎规格：11.00R20

前进挡个数：9

第2章 双级主减速器结构方案分析

主减速器是汽车传动系中减小转速、增大扭矩的主要部件，它是依靠齿数少的锥齿轮带动齿数多的锥齿轮。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。由于汽车在各种道路上行使时，其驱动轮上要求必须具有一定的驱动力矩和转速，在动力向左右驱动轮分流的差速器之前设置一个主减速器后，便可使主减速器前面的传动部件如变速器、万向传动装置等所传递的扭矩减小，从而可使其尺寸及质量减小、操纵省力。

驱动桥中主减速器设计应满足如下基本要求：

a）所选择的主减速比应能保证汽车既有最佳的动力性和燃料经济性。

b）外型尺寸要小，保证有必要的离地间隙；齿轮其它传动件工作平稳，噪音小。

c）在各种转速和载荷下具有高的传动效率；与悬架导向机构与动协调。

d）在保证足够的强度、刚度条件下，应力求质量小，以改善汽车平顺性。

e）结构简单，加工工艺性好，制造容易，拆装、调整方便。

2.1 双级主减速器的齿轮类型

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。

按齿轮副结构型式分，主减速器的齿轮传动主要有螺旋锥齿轮式传动、双曲面齿轮式传动、圆柱齿轮式传动（又可分为轴线固定式齿轮传动和轴线旋转式齿轮传动即行星齿轮式传动）和蜗杆蜗轮式传动等形式。

主减速器的齿轮有螺旋锥齿轮，双曲面齿轮，圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形式。

在此第一级齿轮选用螺旋锥齿轮传动。其特点是主、从动齿轮的轴线垂直交于一点，齿轮并不同时在全长上啮合，而是逐渐从一端连接平稳地转向另一端。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,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。第二级齿轮选用圆柱齿轮传动。

 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。

2.2 主减速器的减速形式

主减速器的减速形式可分为单级减速、双级减速、双速减速、单双级贯通、单双级减速配以轮边减速等，本课题主要是分析双级主减速器的减速形式。2.2.1双级主减速器传动形式

    整体式双级主减速器主要有三种结构方案：

a）第一级螺旋齿轮或双曲面齿轮、第二级圆柱齿轮(图2.2—1a)

b)第一级行星齿轮、第二级螺旋或双曲面齿轮(图2.2—1b)

    c）第一级圆柱、第二级螺旋或双曲面齿轮(图2.2—1c)

     图2.2—1a                  图2.2—1b                   图2.2—1c

由于一般中重型载货汽车和大型客车，越野车需要较大的传动比，增大离地间隙，提高汽车通过性，所以本设计采用纵向水平布置的第一级螺旋齿轮、第二级圆柱齿轮的双级主减速器。

2.2.2双级主减速器布置形式

    a）纵向水平布置：使总成的垂向轮廓尺寸减小，从而降低汽车的质心高度，但使纵向尺寸增加，用在长轴距汽车上可适当减小传动轴长度，但不利于短轴距汽车的总布置，会使传动轴过短，导致万向传动轴夹角加大(图2.2—2a)。

    b）垂向布置：使驱动桥纵向尺寸减小，可减小万向传动轴夹角，但由于主减速器壳固定在桥壳的上方，不仅使垂向轮廓尺寸增大，而且降低了桥壳刚度，不利于齿轮工作。这种布置可便于贯通式驱动桥的布置。（图2.2—2b）

c）斜向布置：有利传动轴布置和提高桥壳刚度（图2.2—3c）

           图2.2—2a                图2.2—2b              图2.2—2c

第三章 双级主减速器主、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关。