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1、前言主減速器是汽車傳動系中減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩的主要部件。對發(fā)動機縱置的汽車來說,主減速器還利用錐齒輪傳動以改變動力方向。汽車正常行駛時，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速通常在2000至3000r/min左右，如果將這么高的轉(zhuǎn)速只靠變速箱來降低下來，那么變速箱內(nèi)齒輪副的傳動比則需很大，而齒輪副的傳動比越大，兩齒輪的半徑比也越大，換句話說，也就是變速箱的尺寸會越大。另外，轉(zhuǎn)速下降，而扭矩必然增加，也就加大了變速箱與變速箱后一級傳動機構(gòu)的傳動負荷。所以，在動力向左右驅(qū)動輪分流的差速器之前設(shè)置一個主減速器，可使主減速器前面的傳動部件如變速箱、分動器、萬向傳動裝置等傳遞的扭矩減小，也可以使變速箱的尺寸、質(zhì)量減小，操縱省力。

2、現(xiàn)代汽車的主減速器，廣泛采用螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪。雙曲面齒輪工作時，齒面間的壓力和滑動較大，齒面油膜易被破壞，必須采用雙曲面齒輪油潤滑，絕不允許用普通齒輪油代替，否則將使齒面迅速擦傷和磨損，大大降低使用壽命。主減速器的種類繁多:有單級式和雙級式；有單速式和雙速式；還有貫通式和輪邊式等。本文主要對轎車的單級主減速器進行設(shè)計。1課題背景及意義主減速器是很多不同大小的齒輪組合而成的。也許你見過可變速的自行車，它的后輪齒輪就是好幾個大小不一的齒輪組合起來的， 自行車通過鏈條傳動， 腳蹬處的齒輪大于后輪齒輪，則車速塊，相反則省力也就是扭力大。機動車的減速器是夾在發(fā)動機和傳動軸之間的設(shè)備。1、首先發(fā)動機

3、轉(zhuǎn)速是很高的，每分鐘好幾千轉(zhuǎn)，不可能讓發(fā)動機直接連接傳動軸，否則車輪也會達到每分鐘幾千轉(zhuǎn)，那是很恐怖的2、發(fā)動機通過小齒輪帶動減速器的大齒輪，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)速的下降和動力的傳遞3、當(dāng)減速器里不同大小的齒輪連接發(fā)動機時，傳遞到車輪的動力則不同：發(fā)動機的小帶減速器的最大齒輪，則扭力最大，也就是機動車的一、而檔位；發(fā)動機的小帶減速器的最小齒輪，則車輛速度最高。本文對汽車的主減速器進行設(shè)計主要是為了是汽車或得最佳的動力性能， 能充分的利用發(fā)動機傳遞過來的轉(zhuǎn)矩，由于今年了石油資源的緊缺，所以對減速器進行設(shè)計，使轎車或得最佳的動力性，對于提高汽車在市場上的競爭力有很大幫助。對于不同的轎車選用不同的主減速器和主減

4、速形式，提高和改善汽車的性能，本文主要是對轎車的單級主減速器的主動錐齒輪和從動錐齒輪進行設(shè)計。主減速器減速形式：設(shè)計要求為單級主減速器，單級主減速器由一對錐齒輪傳動，具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、成本低、使用簡單等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于主減速比i00 的各種轎車和輕、中型轎車上（對于2總體方案設(shè)計主減速器的結(jié)構(gòu)形式主減速器齒輪的類型：現(xiàn)代汽車單級主減速器中多采用螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪兩種。1）螺旋錐齒輪，其主、從動齒輪軸線垂直相交于一點，且兩者的螺旋角1和2相等,可知螺旋錐齒輪的傳動比為:iol歷(2-1)式中：小、2l螺旋錐齒輪主、從動齒輪的平均分度圓半徑。2）雙曲面齒輪如圖2-1所示，主、從動齒輪軸線偏

5、移了一個距離E,稱為偏移距，。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為：F1cos1F2cos2(2-2)式中：F1、F2一雙曲面齒輪主、從動齒輪的圓周力;齒輪的螺旋角。1、2雙曲面齒輪主、從動圖2-1雙曲面齒輪嚙合時受力分析Figure2-1Ofthehypoidgearmeshstressanalysis雙曲面齒輪傳動比為:F2r2s2scos2iosF1/r1scos1(2-3)式中：E、巳一雙曲面齒輪主、從動齒輪的圓周力;1、2一雙曲面齒輪主、從動齒輪的螺旋角;rs2s雙曲面齒輪主、從動齒輪的平均分度圓半徑令 Kcos2/cos1,則iosKr2s/r1s0由于12,所以

6、K1,通常為。雙曲面齒輪通常要求io6時，6=,當(dāng) 1016時，取Temazfi=0)（1）齒輪最大應(yīng)力計算時，齒輪計算載荷為：從動錐齒輪：Tce=（1TL=i1i0=6X=,K0=1,n=1,T=）；Tcs=(G2=0.6mag17640,=,m2=,LB=,皿=1)；取 Tc=3870作為計算載荷。主動錐齒輪：Tz=J=(G=)。10G(2)齒輪疲勞壽命計算時，齒輪計算載荷為:工產(chǎn)760(fR=,fH=,fi=0一，0195G-(因為a=*3000*140=所以取fi=0)-Temaz主動錐齒輪：Tzf-165。(G=)主減速器齒輪基本參數(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

7、數(shù) ZI和 z2、從動錐齒輪大端分度圓直徑 d2、端面模數(shù) m、齒面寬 b2、雙曲面齒輪副的偏移距E、中點螺旋角、法向壓力角等。1)齒數(shù)的選擇選擇主、從動錐齒輪齒數(shù)時應(yīng)考慮如下因素：(1)為了磨合均勻，ZI、Z2之間應(yīng)避免有公約數(shù)；(2)為了得到理想的重合系數(shù)和高的輪齒彎曲強度，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度，對于轎車，乙一般不少于6;(4)當(dāng)主傳動比較大時，盡量使ZI取得少些，以便得到滿意的離地間隙。當(dāng)i06時,乙可取最小值并等于5,但為了嚙合平穩(wěn)并提高疲勞強度常大于5;當(dāng)i較小時(5),ZI可取712。表2-1汽車主減速器主動錐齒輪齒數(shù)Figu

8、re2-1Caradvocatereduceractivebevelgeargear傳動比(Z2/Z1)ZI推薦ZI允許范圍768657重新計算傳動比 io=,返回（2-6）、（2-7）和（2-8）計算得:T 產(chǎn) Tz=840Tc產(chǎn) Tzf-1642）從動錐齒輪大端分度圓（也稱節(jié)圓）直徑 d2和端面模數(shù) ms對于單級主減速器，d2對驅(qū)動橋殼尺寸有影響，d2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可根據(jù)經(jīng)驗公式初選：d2KD23Tc（2-10）式中：d2從動錐齒輪大端分度圓直徑（mm）;KD2一直徑系數(shù)，一般為；兀一從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩（Nm）,T

9、cminTce,Tcs。d2確定后，端面模數(shù) ms可由 msd2/z2進行計算，并用下式進行校核（取較小者）：msKm3Tc（2-11）式中：Km為模數(shù)系數(shù)（Km通常為）。表2-2錐齒輪模數(shù)（mmFigure2-2Bevelgearmodule（mm）12345678910111214161820222528303236404550注：1、表中模數(shù)指錐齒輪大端端面模數(shù)；2、該表適用于直齒、斜齒及曲面錐齒輪。本設(shè)計范例：d2=220mm（KD2=14）;ms=;利用（2-11）式校核計算得：ms=（Km=）；對照表2-2取 ms=（對于螺旋齒輪端面模數(shù)用 m 表示）；反算 d2=216mm本設(shè)計

10、范例：根據(jù)之前計算得到的主減速器傳動、比 io=,查表2-1取4=7,Z2=36,3）從動錐齒輪齒面寬b2一般要求 b2小于10倍的端面模數(shù)。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推薦值為：b2=d2（2-12）對于主動錐齒輪齒面寬通常較從動錐齒輪齒面寬大10%本設(shè)計范例：b2=0b1=4）錐齒輪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、從動錐齒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，判斷軸向力方向時，可以用手勢法則，左旋齒輪的軸向力的方向用左手法則判斷，右旋齒輪用右手法則判斷；判斷時四指握起的旋向與齒輪

11、旋轉(zhuǎn)方向相同，其拇指所指方向則為軸向力的方向如圖7所示。當(dāng)變速器掛前進擋時，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，防止輪齒卡死而損壞。圖2-4錐齒輪螺旋方向Figure2-4Spiralbevelgeardirection5）雙曲面齒輪副偏移距E及偏移方向的選擇轎車、輕型客車和輕型載貨汽車主減速器的E值，不應(yīng)超過從動齒輪節(jié)錐距A0的40%（接近于從動齒輪大端分度圓直徑d2的20%;而載貨汽車、越野汽車和公交車等重負荷傳動，E則不應(yīng)超過從動齒輪節(jié)錐距A的20%或取E為d2的10吐12%一股不超過12%。傳動比越大則E也應(yīng)越大，大傳動比的雙曲面齒輪傳動，E可達到d2的2

12、0%-30%但此時需要檢查是否存在根切。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8a、b為下偏移，圖8c、d為上偏移。本設(shè)計范例：考慮到為轎車，取E=d2=X220=,并采用主動錐齒輪下偏移，考慮到發(fā)動機為逆時針旋轉(zhuǎn)（輸出端），主動錐齒輪選擇左旋，從動錐齒輪選擇右旋。6）中點螺旋角螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪螺旋角沿齒寬是變化的，因此，常用齒面寬中點處的螺旋角來表示，稱為中點螺旋角或名義螺旋角。螺旋錐齒輪副的中點螺旋角是相等的，而

13、雙曲面齒輪副由于存在偏移距E,而使其中點螺旋角不相等，且主動齒輪螺旋角1要比從動齒輪螺旋角2大,兩者之差稱為偏移角（如圖2所示）。選擇時，應(yīng)考慮它對齒面重合度F、輪齒強度和軸向力大小的影響。越大，則F也越大，同時嚙合的齒數(shù)越多，傳動就越平穩(wěn)，噪聲越低，而且輪齒的強度越高。一般F應(yīng)不小于，在時效果最好。但是過大，齒輪上所受的軸向力也會過大。“格里森”制齒輪推薦用下式預(yù)選主動齒輪螺旋角的名義值：1255產(chǎn)90E-（2-13）式中：1一主動齒輪名義（中點）螺旋角的預(yù)選值；乙、Z2一主、從動齒輪齒數(shù)；d2一從動齒輪的分度圓直徑;E一雙曲面齒輪副的偏移距。對于雙曲面齒輪，所得螺旋角名義值還需按照選用的標

14、準刀號進行反算，最終得到的螺旋角名義值1與預(yù)選值；之差不超過5。本設(shè)計范例：對于螺旋齒輪1=35。7）齒輪法向壓力角的選擇格里森制齒輪規(guī)定轎車主減速器螺旋錐齒輪選用14。30或16。的法向壓力角，載貨汽車和重型汽車選用20?；?2。30的法向壓力角；對于雙曲面齒輪轎車選用19的平均壓力角，載貨汽車選用2230的平均壓力角。當(dāng)乙8時，其平均壓力角均選用21。15。本設(shè)計范例：螺旋錐齒輪=20。8）銃刀盤名義直徑Q的選擇刀盤名義直徑可按從動齒輪分度圓直徑 d2直接按表3選?。罕?-3螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪名義刀盤半徑的選擇Figure2-3ofspiralbevelgearsandhypoidge

15、arnominalknifedishradiusofchoice本設(shè)計范例：由于2為216mm故查表2-3,選擇 rd=。主減速器錐齒輪強度計算輪齒損壞形式主要有彎曲疲勞折斷、過載折斷、齒面點蝕及剝落、齒面膠合、齒面磨損等。按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩計算時有：p2Temaxig103（2-15）d1b2式中：Temax一發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，；ig變速器傳動比，通常取I檔及直接檔進行計算；d1一主動齒輪分度圓直徑（mm）,對于雙曲面齒輪有：d1mzZ1msC0s2乙;對螺旋齒輪有 d1mz按最大附著力矩計算時有:cosp2G103d2b2(2-16)式中：G2滿載下驅(qū)動橋上的靜載荷，N;一輪胎與地面的附著系數(shù)

16、，按表10查得;r一輪胎的滾動半徑，md2一主減速器從動齒輪分度圓半徑，mm許用的單位齒長圓周力p見表10。參數(shù)類別、Temaxig,7p10d1b22G2r公p10d2b2輪胎與地面的附著系數(shù)I檔n檔出檔轎車893536321893載貨汽車14292501429公交車982214牽引汽車536250表2-4許用單位齒長上的圓周力p注：在現(xiàn)代汽車設(shè)計中，由于材料及加工工藝等制造質(zhì)量的提高，計算所得的數(shù)據(jù)20%-25%p值允許高出表中本設(shè)計范例：對螺旋齒輪有:按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩計算有：d1=42mm;p=mm：p,滿足設(shè)計要求;按最大附著力矩計算有：p=mmcp,滿足設(shè)計要求。輪齒彎曲強度：錐齒輪

17、的計算彎曲應(yīng)力w(N/mrm)為:2Tkkskm103kvmb2dJ(2-17)式中：w錐齒輪輪齒的齒根彎曲應(yīng)力(MPa)；T 一所計算齒輪的計算轉(zhuǎn)矩；從動齒輪按 Tc=min(Tce,Tcs)和Lf計算，主動齒輪按 Tz和 Tzf計算(一般由于從動齒輪受力較主動齒輪大，常只校核從動齒輪）；ko一過載系數(shù)，一般取1；ks一尺寸系數(shù)，它反映了材料性質(zhì)的不均勻性，與齒輪尺寸及熱處理等因素有關(guān),當(dāng) m 學(xué)時，ks=（m/。km齒面載荷分配系數(shù)，跨置式結(jié)構(gòu)：km=,懸臂式結(jié)構(gòu)：km=；kv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，kv=;一所計算的齒輪齒面寬（mm）；d一所討論齒輪大端分度圓直

18、徑（mm）；J 一所計算齒輪的輪齒彎曲應(yīng)力綜合系數(shù)，取法見圖10-圖13。上述按工或 Tz計算的最大彎曲應(yīng)力不超過700MPa按g或 Tzf計算的疲勞彎曲應(yīng)力f不應(yīng)超過210MPa（破壞的循環(huán)次數(shù)一次）。輪齒接觸強度：錐齒輪輪齒的齒面接觸應(yīng)力為Cp產(chǎn) kokmkskf103d1kvbJ式中：j錐齒輪輪齒的齒面接觸應(yīng)力（MPa）;Tz一主動齒輪計算轉(zhuǎn)矩（N/m）;d1一主動錐齒輪大端分度圓直徑（mm）;b取口和 b2的較小值（mm）,通常取從動齒輪的 b2；一尺寸系數(shù)，它考慮了齒輪尺寸對淬透性的影響，通常?。籯f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

19、制造精確的齒輪，kf?。籆p一綜合彈性系數(shù)，針對鋼齒輪取/mmJ 一齒面接觸強度的綜合系數(shù)，取法見；(2-18)、見式（2-17）的說明。主、從動齒輪的齒面接觸應(yīng)力是相同的，按 Tz計算的最大接觸應(yīng)力不應(yīng)超過2800MPa按 Tzf計算的疲勞接觸應(yīng)力f不應(yīng)超過1750MPa（破壞的循環(huán)次數(shù)一次）。齒輪尺寸的調(diào)整：如果上述計算所得到的彎曲應(yīng)力和接觸應(yīng)力超過了他們許用應(yīng)力，則應(yīng)加大齒輪尺寸，使其計算的應(yīng)力在許用應(yīng)力的范圍內(nèi)。加大后的齒輪尺寸，可以近似地按照以下兩式求得。按彎曲強度:d2.75-W,w按接觸強度:di5,j錐齒輪的材料及熱處理：汽車主減速器錐齒輪的工作條件非常惡劣，與傳動系其它齒輪相

20、比較，具有載荷大、作用時間長、變化多、有沖擊等特點。其損壞形式主要有輪齒根部彎曲折斷、齒面疲勞點蝕（剝落）、磨損和擦傷等。它是傳動系中的薄弱環(huán)節(jié)。錐齒輪材料及熱處理應(yīng)滿足如下要求：1）具有高的彎曲疲勞強度和表面接觸疲勞強度，齒面具有高的硬度以保證有高的耐磨性；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，盡量少用我國礦藏量少的元素的合金鋼（如鍥、銘等），而選用含鈕、銳、硼、鈦、鋁、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、20MnVB2

21、0Mn2TiR20CrMnMo22CrNiMo和l6SiMn2WMoV等，經(jīng)過滲碳、淬火、回火后，輪齒表面硬度應(yīng)達到5864HRC而心部硬度較低， 當(dāng)端面模數(shù)m8時為2945HRC當(dāng)端面模數(shù)m08時為3245HRC對滲碳層有如下規(guī)定：當(dāng)端面模數(shù)m05時，厚度為m=58時，厚度為m8時，厚度為為改善新齒輪的磨合，防止其在運行初期出現(xiàn)早期的磨損、擦傷、膠合或咬死，錐齒輪在熱處理(2-19)(2-20)及精加工后，作厚度為的磷化處理或鍍銅、鍍錫處理。對齒面進行應(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，可進行滲硫處理以提高耐磨性。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

22、面擦傷、咬死和膠合。主減速器軸承的計算在進行軸承計算前可先進行主動齒輪軸的計算，在進行軸承的選型和強度驗算：由軸受到的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力二萼0300Mp可彳$Do24.25mm選取花鍵軸基本參數(shù) Do為8X26mr31mrK7mm(zdDB),花鍵長度L63mm驗算花鍵擠壓強度：T=49MP滿足小于50100M用勺要求。調(diào)DdDd,zL42整 D0為28mm主動齒輪軸承選擇：考慮到拆裝方便，應(yīng)使 DBDA,選則軸承B的型號為32007X(DB=35mm)軸承A的型號為320/32X(DA=32mm。3.結(jié)論汽車的單級主減速器在汽車動力傳動中有很大的作用，起著不可替代的作用，乘用車和貨車的主減速器的形式和

23、從動錐齒輪的支撐形式各不相同，在設(shè)計的時候應(yīng)該進行區(qū)分。在課程設(shè)計的過程中，參考了大量的資料和實物，對于提高我們的實踐能力有很大幫助。汽車的單級主減速器的設(shè)計主要取決于該車的發(fā)動機扭矩和其裝載質(zhì)量，因此對轎車的主減速器進行設(shè)計以提高汽車的動力性能有很大幫助。參考文獻1過學(xué)迅，鄧亞東.汽車設(shè)計M.北京：人民交通出版社，20052劉惟信.汽車設(shè)計M.北京：清華大學(xué)出版社，20013王望予.汽車設(shè)計M.北京：機械工業(yè)出版社，20045朱孝錄.中國機械設(shè)計大典（第4卷）M.江西：江西科學(xué)技術(shù)出版社，20026機械工程手冊編委會.機械工程手冊（第二版）M.北京：機械工業(yè)出版社，1996目錄前言錯誤!未定

24、義書簽1課題背景及意義錯誤!未定義書簽2總體方案設(shè)計錯誤!未定義書簽主減速器的結(jié)構(gòu)形式錯誤!未定義書簽主減速器齒輪的類型：錯誤!未定義書簽主減速器減速形式：錯誤!未定義書簽主減速器主動錐齒輪的支承方式：錯誤!未定義書簽主減速器從動錐齒輪的支承方式及調(diào)整：錯誤!未定義書簽2.2主減速器基本參數(shù)的選擇與計算錯誤!未定義書簽主減速比的確定：錯誤!未定義書簽主減速齒輪計算載荷的確定：錯誤!未定義書簽主減速器齒輪基本參數(shù)的選擇：錯誤!未定義書簽主減速器錐齒輪強度計算錯誤!未定義書簽按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩計算時有：錯誤!未定義書簽輪齒彎曲強度：錯誤!輪齒接觸強度：錯誤!齒輪尺寸的調(diào)整：錯誤!錐齒輪的材料及熱處理:錯誤!主減速器軸承的計算錯誤!未定義書簽。3.結(jié)論錯誤!未定義書簽。參考文獻錯誤!未定義書簽。