《主減速器開發(fā)方法的案例探析》4400字

主減速器開發(fā)方法的案例分析綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u20162主減速器開發(fā)方法的案例分析綜述 1107971.1主減速比的運(yùn)算 1114341.2主減速器的減速方式與結(jié)構(gòu) 349061.2.1.主減速器的齒輪類型 3207871.2.2.主減速器減速的方法 3205281.2.3主動(dòng)錐齒輪和從動(dòng)錐齒輪支承方式的選擇 4160921.3計(jì)算負(fù)荷 511033根據(jù)驅(qū)動(dòng)輪的滑動(dòng)力矩，計(jì)算出以下公式 630881.1.3、疲勞損壞扭矩 7196671.4選擇主減速器齒輪參數(shù) 785791.4.1、主動(dòng)齒輪的齒數(shù)和從動(dòng)齒輪的齒數(shù) 7227131.4.5.螺旋方向 8257831.4.6.法向壓力角 9306071.5主減速器螺旋錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算 9305921.6主減速器螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 10305791.6.1.錐齒輪輪齒的齒根彎曲應(yīng)力 10155431.6.2錐齒輪輪齒齒面接觸應(yīng)力計(jì)算 1141641.7主減速器軸承計(jì)算 1149941.7.1.錐齒輪齒面上的作用力 1162181.7.2.錐齒輪的軸向力與徑向力 1214951.7.1.主減速器錐齒輪軸承載荷的計(jì)算 1349091.8主減速器齒輪材料的選擇和熱處理 151.1主減速比的運(yùn)算機(jī)動(dòng)車部件中的驅(qū)動(dòng)橋只是傳動(dòng)系結(jié)構(gòu)中的一小部分。通過變速箱傳遞或者從驅(qū)動(dòng)軸傳遞的轉(zhuǎn)矩經(jīng)驅(qū)動(dòng)橋的作用而進(jìn)一步的增加，并且讓兩端分別分配到驅(qū)動(dòng)輪上，以確保兩個(gè)車輪在車輛行駛過程中產(chǎn)生差速，并且，驅(qū)動(dòng)橋承擔(dān)了從道路傳遞到車身的力和力矩的承載功能。主要零件是主減速器，差速器，傳遞動(dòng)力機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)橋殼。在設(shè)計(jì)主減速器時(shí)，最高檔位車輛的質(zhì)量，整體尺寸，結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟(jì)性和性能會受到主減速比的影響。所以，最終傳動(dòng)比的選擇非常重要。任務(wù)書中列出參數(shù)表3-1設(shè)計(jì)車型參數(shù)名稱參數(shù)單位整車尺寸8550*2550*3450Mm軸數(shù)3根額定載質(zhì)量13000Kg整備質(zhì)量12000Kg最高車速85Km/h最大爬坡度≥35度有些參數(shù)任務(wù)書中沒有給出，本次設(shè)計(jì)參考一汽解放J6L中卡2020款質(zhì)惠版?zhèn)}柵式載貨車，本次設(shè)計(jì)中用到的具體參數(shù)如下表3-2所示：表3-2名稱參數(shù)單位車輪滾動(dòng)半徑0.43m后軸載荷11500Kg變速器1檔傳動(dòng)比7.323變速器最高檔傳動(dòng)比0.755功率不足則是因?yàn)樽罡哕囁龠^高所導(dǎo)致，所以通常在使用中采用最小值110%~125%，公式如2-1：(3-1)式中：m85km/h0.755經(jīng)計(jì)算本次設(shè)計(jì)傳動(dòng)比6.51.2主減速器的減速方式與結(jié)構(gòu)1.2.1.主減速器的齒輪類型齒輪的類型主要包括的有蝸輪蝸桿和弧齒錐齒輪與圓柱齒輪以及雙曲面齒輪這是目前在機(jī)動(dòng)車行業(yè)中常見的四種主減速器的類型。下根據(jù)圖3-1得出。圖3-1雙曲面齒輪的優(yōu)點(diǎn)是，主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪的軸線是豎直的，但是它們不相交，而且主動(dòng)齒輪的軸線在與被動(dòng)齒輪的軸線相比的特定位置處上下移動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)是它具有更大的齒輪比并可以獲得更大的離地間隙。因此，在該結(jié)構(gòu)中選擇螺旋錐齒輪做為它的傳動(dòng)齒輪。螺旋錐齒輪的優(yōu)點(diǎn)是，中心齒輪和從動(dòng)齒輪之間的兩條軸線互相垂直并且相交與一個(gè)點(diǎn)。由于齒輪的端面的重疊，導(dǎo)致最少兩個(gè)齒輪對彼此一起嚙合，從而它們可以承擔(dān)更大的負(fù)荷。另外，齒輪齒不在齒的整個(gè)長度上一起嚙合，而是從齒的另一端逐漸連續(xù)且穩(wěn)定地嚙合，旋轉(zhuǎn)到另一端，使工作穩(wěn)定，噪音和振動(dòng)小。1.2.2.主減速器減速的方法在設(shè)計(jì)最終驅(qū)動(dòng)的減速形式時(shí)，必須考慮所有因素，例如車輛類型，工作條件以及驅(qū)動(dòng)橋與地面之間的距離。最終傳動(dòng)比與驅(qū)動(dòng)橋的位置和數(shù)量也很重要。中央單級減速器這種類型的齒輪箱不僅具有簡單的結(jié)構(gòu)，而且它的質(zhì)量相比更低以及它的體積相比更小，因?yàn)樯a(chǎn)過程的復(fù)雜性低，所以它的生產(chǎn)的制造與成本價(jià)格相對便宜。當(dāng)今常見的車輛。雙曲線齒輪或一對螺旋錐齒輪通常是此類型最終傳動(dòng)的齒輪。雙級主減速器對比單級主減速器，兩級齒輪的主減速器廣泛應(yīng)用在要求使用大的傳動(dòng)比的驅(qū)動(dòng)橋。但是它的不足是體積比較大而且它的結(jié)構(gòu)更加的復(fù)雜，重量更大和成本高昂。在重型車輛中可見。雙級貫通式主減速器有時(shí)在重型車輛的驅(qū)動(dòng)橋的構(gòu)造中使用多橋結(jié)構(gòu)。所以應(yīng)該選擇主傳動(dòng)比相對比較大的一種，在這樣的條件里，需要選用一個(gè)雙級貫通式主減速器。雙速主減速器這種類型減速器的好處是在變化減速器的內(nèi)齒輪組合來調(diào)整兩個(gè)齒輪比。發(fā)動(dòng)機(jī)性能，車輛行駛條件和不同的傳動(dòng)比會影響減速齒輪的高低檔選擇。當(dāng)?shù)缆窏l件復(fù)雜或由于高阻力而使車輛滿載時(shí)，通常選擇大的傳動(dòng)比以減少換檔頻率。如果當(dāng)機(jī)動(dòng)車承載著比較輕的物品或者遇到比較好的道路時(shí)，為了增加燃油的經(jīng)濟(jì)性可以考慮選擇小傳動(dòng)比。經(jīng)過以上的對比我選擇中央單級主減速器。單級減速器是由錐齒輪構(gòu)成，所以它具有相對簡單的結(jié)構(gòu)，相對較低的質(zhì)量，以及較低的生產(chǎn)制作成本。1.2.3主動(dòng)錐齒輪和從動(dòng)錐齒輪支承方式的選擇圖3-2主動(dòng)錐齒輪跨置式圖3-3主動(dòng)錐齒輪懸臂式支承形式圖3-4從動(dòng)錐齒輪支撐形式在使用支承的方法上，如圖3-2、圖3-3、圖3-4?？缰檬绞菍⑤S承安裝在錐齒輪的兩端。該方法的好處是，它可以增加支撐剛度，并且由于負(fù)載被分擔(dān)，因此它減少了使連接更容易的支撐力，在這方面要比懸臂式更好。設(shè)計(jì)相對緊湊，并且整體尺寸較小。這是因?yàn)榘惭b在連桿軸頸上的一對軸承之間的距離很小，進(jìn)一步縮短了齒輪軸的長度。該支撐方式的不足之處是需要安裝軸承座；因此，該支撐方式更加困難與復(fù)雜，大型而且昂貴。我選擇懸臂式支撐方案，與跨置式相比，懸臂式適用于低扭矩的末端減速器。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對簡單。1.3計(jì)算負(fù)荷1.1.1、從動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩QUOTETce的計(jì)算最大發(fā)動(dòng)機(jī)功率計(jì)算如下：（3-2）式中：25000kg9.80.0285km/h——為汽車正面投影面積，根據(jù)整車尺寸計(jì)算得8.7975即：用下式計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩：（3-3）式中：α——為轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)取1.3——為最大功率轉(zhuǎn)速取2600r/min計(jì)算得：根據(jù)最低齒輪比和最大發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，計(jì)算出以下公式(3-4)

式中：QUOTEN?m；；QUOTETemaxQUOTEkd—猛踩離合器而產(chǎn)生的動(dòng)載系數(shù)，QUOTEkd；QUOTEi1—變速器傳動(dòng)比，；，；，；，；，??；所以，1.1.2、計(jì)算轉(zhuǎn)矩根據(jù)驅(qū)動(dòng)輪的滑動(dòng)力矩，計(jì)算出以下公式(3-5)式中：；；0.8；，，，，；故，1.1.3、疲勞損壞扭矩=）（3-6）式中：；=0；，取；，初??；，取=0經(jīng)計(jì)算1.4選擇主減速器齒輪參數(shù)1.4.1、主動(dòng)齒輪的齒數(shù)和從動(dòng)齒輪的齒數(shù)選用齒數(shù)的時(shí)候，請遵守以下的幾個(gè)原則：和的商需要是無理數(shù)，并確保它可以正常工作；主動(dòng)輪和從動(dòng)輪上的所有齒數(shù)量大于或者等于40，應(yīng)該保證適合的抗彎強(qiáng)度條件和齒面的相應(yīng)重疊。中型貨車大多數(shù)情況下；確保驅(qū)動(dòng)橋與地面之間有相應(yīng)遠(yuǎn)的距離，在比較大時(shí)，通常。取，通過驗(yàn)證后符合取用原則.1.4.2.從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑和端面模數(shù)該值應(yīng)始終保持不變。如果太大，則會增加軸箱的尺寸，并影響到地面的間隙。如果它太小，則增加了拆卸和組裝差速器的難度，并減小了安裝空間。參閱機(jī)械構(gòu)造手冊。可以得到以下公式進(jìn)行計(jì)算：QUOTED2=KD23式中：；11.0～16；，，；故初選=370則QUOTED2=KD23取=10mm，則1.4.1.主、從動(dòng)錐齒輪齒面寬QUOTEb1和QUOTEb2由公式可知道，值應(yīng)該小于或者等于錐節(jié)距的0.3倍，由經(jīng)驗(yàn)公式=0.155，并且必須同時(shí)滿足。因?yàn)榇朔桨甘褂寐菪F齒輪，因此通常使。如上所述=0.155，取60mm；=1.1=66mmQUOTE螺旋角隨著面的寬度而變化，并逐漸朝著大端增長。1.4.4.中點(diǎn)螺旋角QUOTE螺旋角隨著面的寬度而變化，中點(diǎn)螺旋角一般使用范圍是35°?45。為了盡可能使軸向力減小，這種結(jié)構(gòu)需要35°1.4.5.螺旋方向從錐齒輪錐尖端看，左右旋轉(zhuǎn)之間的差異在于中心線偏離一半的方向。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)牢記主齒輪與輔助齒輪的螺旋方向相反，這與軸向力有關(guān)。一般情況下，小錐齒輪適用于左旋，大錐齒輪適用于右旋。1.4.6.法向壓力角輪齒的強(qiáng)度與正常壓力之間存在著正相關(guān)的關(guān)系?？梢酝ㄟ^增加壓力角來避免咬邊。這次選擇使用雙曲面齒輪，一般情況下的值為是20或者22.5，所以選用22.5。1.5主減速器螺旋錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算表3-3主減速器齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表名稱解釋計(jì)算公式數(shù)值QUOTED2=KD23（主動(dòng)錐齒輪齒寬）=0.15560（從動(dòng)錐齒輪齒寬）=1.166取22.5°（工作齒高）15.6（全齒高）17.33（從動(dòng)齒輪節(jié)錐角）9.6921（主動(dòng)齒輪節(jié)錐角）80.048(節(jié)圓直徑）齒頂高（從動(dòng)齒輪分度圓直徑）72.3077（主動(dòng)齒輪分度圓直徑）410徑向間隙1.731.6主減速器螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算預(yù)先設(shè)計(jì)主齒輪減速器并完成計(jì)算。為了確認(rèn)強(qiáng)度符合要求，需要檢查耐磨性并檢查減速齒輪是否可靠地工作1.6.1.錐齒輪輪齒的齒根彎曲應(yīng)力(3-9)式中：QUOTETc=，，；，；，；，k=1.1；，大齒輪；；，；；；按計(jì)算齒輪的彎曲強(qiáng)度計(jì)算經(jīng)過校核主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪符合要求。1.6.2錐齒輪輪齒齒面接觸應(yīng)力計(jì)算(3-10)式中：；；；b=60mm；，取232.6；，取1.0；；，查表知0.16；，；、、見式(3-9)代入計(jì)算如下：經(jīng)過校核主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪接觸強(qiáng)度符合要求。1.7主減速器軸承計(jì)算應(yīng)該先選好軸承型號的同時(shí)，必須考慮主減速器的大小，接著從工作條件和軸承負(fù)載，檢查軸承壽命是否與標(biāo)準(zhǔn)壽命一致。確定承載負(fù)荷時(shí)，必須想到待考慮到的齒輪的力，其中有軸向力與圓周力以及徑向力，在此基礎(chǔ)上準(zhǔn)確計(jì)算出軸承的反作用力。1.7.1.錐齒輪齒面上的作用力齒面寬中點(diǎn)圓周力P計(jì)算如下(3-11)式中：—。因?yàn)樽兯倨髟谲囕v行駛時(shí)會不斷變化，因此變速器的工作扭矩不是恒定的。在查看數(shù)據(jù)之后，可以通過實(shí)驗(yàn)確定疲勞損傷是軸承損傷的主要類型。因此，我們通常在計(jì)算公式中使用當(dāng)量轉(zhuǎn)矩。T1d(3-12)式中：，，，，，，，；，，，，，，，；,，，，，，，，。針對螺旋錐齒輪(3-13)（3-14）式中：F，?。?，；QUOTE；代入，1.7.2.錐齒輪的軸向力與徑向力當(dāng)主動(dòng)齒輪向左螺旋時(shí)，它是順時(shí)針的方向：（3-15）（3-16）從動(dòng)齒輪右螺旋：（3-17）（3-18）式中：，°，°；°。1.7.1.主減速器錐齒輪軸承載荷的計(jì)算懸臂型用作小齒輪的支撐，從動(dòng)小齒輪用作滑橇型。兩個(gè)小齒輪軸承的徑向載荷如圖2-1和2-3所示。軸承A，B徑向載荷計(jì)算如下（3-19）（3-20）由，，，，，計(jì)算得(1)軸承A采用型，其結(jié)構(gòu)為圓錐滾子，通過查表得，它的額定動(dòng)載荷圖3-5圓錐滾子軸承動(dòng)載荷計(jì)算表由上圖參數(shù)代入計(jì)算可得：當(dāng)量動(dòng)載荷P=5955.7N(3-21)式中：，取1.2；，取1.0；計(jì)算，得在這種設(shè)計(jì)中，驅(qū)動(dòng)軸在車輪側(cè)沒有變速箱，因此從動(dòng)齒輪軸承進(jìn)行扭矩計(jì)算是（平均速度為35km/h）：

主動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速Q(mào)UOTE為代替計(jì)算公稱軸承壽命：如果每10Wkm維修一次車輛，則預(yù)計(jì)使用壽命為：：(3-22)QUOTELh>Lh'，經(jīng)論證軸承是達(dá)標(biāo)的。(2)軸承B采用型，代入計(jì)算，可知當(dāng)量動(dòng)載荷同理，計(jì)算得：，經(jīng)論證軸承是達(dá)標(biāo)的對于從動(dòng)齒輪軸承根據(jù)上述方法進(jìn)行校核后達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。1.8主減速器齒輪材料的選擇和熱處理錐齒輪的工作環(huán)境是非常糟糕的，損壞的主要方式是齒輪齒根彎曲和折斷，齒面疲勞磨損等。齒輪材料以及熱處理的要求驅(qū)動(dòng)橋齒輪大致需要：（1）為了具備更高的抗彎曲疲勞性以及與表面接觸疲勞性和更加優(yōu)秀的齒表面的耐磨性，齒表面必須具備更高的硬度；（2）齒輪齒內(nèi)部的必須具備適當(dāng)?shù)娜犴g性，以適應(yīng)沖擊載荷以及阻止齒根在沖擊載荷的情況下發(fā)生斷裂現(xiàn)象。（3）這種鋼具備鍛造和切削以及熱處理等優(yōu)點(diǎn)的優(yōu)越性能，對于熱處理的變形較小以及它的形態(tài)變化規(guī)律更加容易掌控，不但進(jìn)一步增強(qiáng)了產(chǎn)品的質(zhì)量，大大的減少產(chǎn)品的生產(chǎn)制造的時(shí)間，而且還減少了成本的生產(chǎn)價(jià)格（4）在選用適合的齒輪材料的合金元素時(shí)，應(yīng)