《驱动桥设计》PPT课件

第 五 章 驱 动 桥 设 计 第 五 章 驱 动 桥 设 计 5-1概 述 5-2驱 动 桥 的 结 构 方 案 分 析 5-3主 减 速 器 设 计 5-4差 速 器 设 计 5-5车 轮 传 动 装 置 设 计 5-6驱 动 桥 壳 设 计 5-7驱 动 桥 的 结 构 元 件 5-1概 述 驱 动 桥 处 于 动 力 传 动 系 的 末 端 。 基 本 功 能 ： 增 大 由 传 动 轴 或 变 速 器 传 来 的 转 矩 ， 并 将动 力 合 理 地 分 配 给 左 、 右 驱 动 轮 ； 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 。 组 成 ： 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 。 1） 所 选 择 的 主 减 速 比 应 能 保 证 汽 车 具 有 最 佳 的 动 力 性 和 燃 料 经 济 性 。 2） 外 形 尺 寸 要 小 ， 保 证 有 必 要 的 离 地 间 隙 。 3） 齿 轮 及 其 它 传 动 件 工 作 平 稳 ， 噪 声 小 。 4） 在 各 种 转 速 和 载 荷 下 具 有 高 的 传 动 效 率 。 5） 在 保 证 足 够 的 强 度 、 刚 度 条 件 下 ， 应 力 求 质 量 小 ， 尤 其 是 簧 下 质量 应 尽 量 小 ， 以 改 善 汽 车 平 顺 性 。 6） 与 悬 架 导 向 机 构 运 动 协 调 ， 对 于 转 向 驱 动 桥 ， 还 应 与 转 向 机 构 运动 相 协 调 。 7） 结 构 简 单 ， 加 工 工 艺 好 ， 制 造 容 易 ， 拆 装 、 调 整 方 便 。驱 动 桥 设 计 基 本 要 求 5-2驱 动 桥 的 结 构 方 案 分 析 非 断 开 式 驱 动 桥(或 称 为 整 体 式 )， 即 驱动 桥 壳 是 一 根 连 接 左右 驱 动 车 轮 的 刚 性 空心 梁 (见 右 图 )， 而 主 减整 器 、 差 速 器 及 车 轮传 动 装 置 (由 左 右 半 轴组 成 )都 装 在 它 里 面 。 非 独 立 悬 架 断 开 式 驱 动 桥 无 刚 性 的 整 体 外 壳 ， 主减 速 器 及 其 壳 体 装 在 车架 或 车 身 上 ， 两 侧 驱 动车 轮 装 置 采 用 万 向 节 传动 （ 见 右 图 ） 。 为 了 防止 运 动 干 涉 ， 应 采 用 滑动 花 键 轴 或 一 种 允 许 两轴 能 有 适 量 轴 向 移 动 的万 向 传 动 机 构 。 独 立 悬 架 特 点 及 应 用 非 断 开 式 驱 动 桥 ： 结 构 简 单 、 制 造 工 艺 好 、 成 本 低 、 工 作 可 靠 、 维 修 调 整容 易 ， 广 泛 应 用 于 各 种 载 货 汽 车 、 客 车 及 多 数 的 越 野 汽 车和 部 分 小 轿 车 上 。 但 整 个 驱 动 桥 均 属 于 簧 下 质 量 ， 对 汽 车 平 顺 性 和 降 低 动载 荷 不 利 。 特 点 及 应 用断 开 式 驱 动 桥 ： 结 构 复 杂 ， 成 本 较 高 ， 但 它 大 大 增 加 了 离 地 间 隙 ； 减 小 了 簧 下 质 量 ， 从 而 改 善 了 行 驶 平 顺 性 ， 提 高 了 汽 车 的 平 均 车 速 ；减 小 了 汽 车 在 行 驶 时 作 用 于 车 轮 和 车 桥 上 的 动 载 荷 ， 提 高 了 零 部 件 的 使 用寿 命 ； 由 于 驱 动 车 轮 与 地 面 的 接 触 情 况 及 对 各 种 地 形 的 适 应 性 较 好 ， 大 大增 加 了 车 轮 的 抗 侧 滑 能 力 ； 与 之 相 配 合 的 独 立 悬 架 导 向 机 构 设 计 得 合 理 ， 可 增 中 汽 车 的 不 足 转向 效 应 ， 提 高 汽 车 的 操 纵 稳 定 性 。 这 种 驱 动 桥 在 轿 车 和 高 通 过 性 的 越 野 汽 车 上 应 用 相 当 广 泛 。 5-3主 减 速 器 设 计 一 、 主 减 速 器 结 构 方 案 分 析 结 构 形 式 主 要 是 根 据 齿 轮 类 型 、 减 速 形 式 的 不 同 而 不 同 。 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 。 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 。 1.螺 旋 锥 齿 轮 传 动 螺 旋 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 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 。 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 双 曲 面 齿 轮 传 动 双 曲 面 齿 轮 传 动 （ 图 5-3 b） 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 。 2 双 曲 面 齿 轮 传 动由 于 偏 移 距 E的 存 在 ， 使主 动 齿 轮 螺 旋 角 1大 于 从 动 齿轮 螺 旋 角 2（ 见 右 图 ） 。偏 移 角 =1- 2螺 旋 角 是 指 在 锥 齿 轮 节 锥表 面 展 开 图 上 的 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 。 通常 不 特 殊 说 明 ， 则 螺 旋 角 系 指中 点 螺 旋 角 。 根 据 啮 合 面 上 法 向 力 相 等 ，2121 coscosFF F1、 F2分 别 为 主 、 从 动 齿 轮 的 圆 周 力 齿 轮 传 动 比 11 2211 220 coscosrrrF rFi s r1、 r2分 别 为 主 、 从 动 齿 轮 平 均 分 度 圆 半 径 令 K=cos2/cos1。 由 于 1 2， 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 。 （ 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 1大于 从 动 齿 轮 的 2， 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 。 与 螺 旋 锥 齿 轮 传 动 相 比 ， 双 曲 面 齿 轮 传 动 具 有 如 下 优 点 ： （ 4） 双 曲 面 主 动 齿 轮 的 1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 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 。与 螺 旋 锥 齿 轮 传 动 相 比 ， 双 曲 面 齿 轮 传 动 具 有 如 下 优 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 添 加 剂 的 特种 润 滑 油 ， 螺 旋 锥 齿 轮 传 动 用 普 通 润 滑 油 即 可 。双 曲 面 齿 轮 传 动 也 存 在 如 下 缺 点 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 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 螺 旋 锥 齿 轮 传 动 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 。 主 减 速 器 齿 轮 的 选 择 ： 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 （ 见 右 图 ） 和双 级 主 减 速 器 贯 通 式 驱 动 桥 。 4 蜗 杆 传 动 与 锥 齿 传 动 相 比 ， 蜗 杆 （ 图 5 3d） 传 动 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 。 减 速 形 式1.单 级 主 减 速 器 单 级 主 减 速 器 （ 见 右 图 ） 可 由 一对 圆 锥 齿 轮 、 一 对 圆 柱 齿 轮 或 由 蜗 轮杆 组 成 ， 具 有 结 构 简 单 、 质 量 小 、 成本 低 、 使 用 简 单 等 优 点 。 但 是 其 主 传动 比 i0不 能 太 大 ， 一 般 i07， 进 一 步 提高 i0将 增 大 从 动 齿 轮 直 径 ， 从 而 减 小离 地 间 隙 ， 且 使 从 动 齿 轮 热 处 理 困 难 。 单 级 主 减 速 器 广 泛 应 用 于 轿 车 和 轻 、 中 型 货 车 的 驱 动 桥 中 。 减 速 形 式2 双 级 主 减 速 器 与 单 级 主 减 速 器 相比 ， 在 保 证 离 地 间 隙相 同 时 可 得 到 大 的 传动 比 ， i0一 般 为 7 12。 但 是 尺 寸 、 质 量 均较 大 ， 成 本 较 高 。 它主 要 应 用 于 中 、 重 型货 车 、 越 野 车 和 大 客车 上 。 整 体 式 双 级 主 减 速 器 有 多 种 结 构 方 案 ： 第 一 级 为 锥 齿 轮 ， 第 二 级 为 圆 柱 齿 轮 （ 图 5-8a） ； 第 一 级 为 锥 齿 轮 ， 第 二 级 为 行 星 齿 轮 ； 第 一 级 为 行 星 齿 轮 ， 第 二 级 为 锥 齿 轮（ 图 5-8b） ； 第 一 级 为 圆 柱 齿 轮 ， 第 二 级 为 锥 齿 轮 （ 图 5-8c） 。 对 于 第 一 级 为 锥 齿 轮 、 第 二 级 为 圆 柱 齿 轮 的 双 级 主 减 速 器 ， 可 有 纵 向 水 平 （ 图5-8d） 、 斜 向 （ 图 5-8e） 和 垂 向 （ 图 5-8f） 三 种 布 置 方 案 。 纵 向 水 平 布 置 可 以 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 。 垂 直 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 。斜 向 布 置 对 传 动 轴 布 置 和 提 高 桥 壳 刚 度 有 利 。 第 一 级 为 锥 齿 轮 、 第 二 级 为 圆 柱 齿 轮 的 双 级 主 减 速 器 3 双 速 主 减 速 器 双 速 主 减 速 器 的 换 挡 是 由 远 距 离 操 纵 机 构 实 现 的 ， 一 般 有 电 磁 式 、 气 压式 和 电 气 压 综 合 式 操 纵 机 构 。 4 贯 通 式 主 减 速 器 4 贯 通 式 主 减 速 器 单 级 双 曲 面 齿 轮 式 ：蜗 轮 蜗 杆 式 ： 在 结 构 质 量 较 小 的 情 况 下 可 得 到 较 大 的 速 比 。 它 使 用 于各 种 吨 位 多 桥 驱 动 汽 车 的 贯 通 式 驱 动 桥 的 布 置 。 另 外 ，它 还 具 有 工 作 平 滑 无 声 、 便 于 汽 车 总 布 置 的 优 点 。 受 主 动 齿 轮 最 少 齿 数 和 偏 移 距 大 小 的 限 制 ， 而 且 主 动 齿轮 工 艺 性 差 ， 多 用 于 轻 型 汽 车 的 贯 通 式 驱 动 桥 上 。 锥 齿 轮 一 圆 柱 齿 轮 式 ： 双 级 圆 柱 齿 轮 锥 齿 轮 式 ： 可 得 到 较 大 的 主 减 速 比 ， 但 是 结 构 高 度 尺 寸 大 ，主 动 锥 齿 轮 工 艺 性 差 ， 从 动 锥 齿 轮 采 用 悬 臂 式 支承 ， 支 承 刚 度 差 ， 拆 装 也 不 方 便 。 结 构 紧 凑 ， 高 度 尺 寸 减 小 ， 有 利 于 降 低 车 厢 地 板及 整 车 质 心 高 度 5 单 双 级 减 速 配 轮 边 减 速 器 不 仅 使 驱 动 桥 的 中 间 尺寸 减 小 ， 保 证 了 足 够 的 离 地间 隙 ， 而 且 可 得 到 较 大 的 驱动 桥 总 传 动 比 。 另 外 ， 半 轴 、差 速 器 及 主 减 速 器 从 动 齿 轮等 零 件 由 于 所 受 载 荷 大 为 减小 ， 使 它 们 的 尺 寸 可 以 减 小 1） 单 级 减 速 轮 边 减 速 器 5 单 双 级 减 速 配 轮 边 减 速 器2） 双 级 减 速 轮 边 减 速 器 5 单 双 级 减 速 配 轮 边 减 速 器3） 圆 柱 齿 轮 减 速 轮 边 减速 器 二 、 主 减 速 器 主 、 从 动 锥 齿 轮 的 支 承 方 案 正 确 啮 合 加 工 质 量装 配 调 整轴 承 、 主 减 速 器 壳 体 刚 度齿 轮 的 支 承 刚 度 1.主 动 锥 齿 轮 的 支 承 :分 悬 臂 式 支 承 和 跨 置 式 支 承 两 种 。悬 臂 式 ：支 承 距 离 b应 大 于 2.5倍 的 悬 臂 长 度 a， 且应 比 齿 轮 节 圆 直 径 的 70%还 大 ， 另 外 靠 近 齿轮 的 轴 径 应 不 小 于 尺 寸 a。 支 承 刚 度 除 了 与 轴 承 开 式 、 轴 径 大 小 、支 承 间 距 离 和 悬 臂 长 度 有 关 以 外 ， 还 与 轴 承与 轴 及 轴 承 与 座 孔 之 间 的 配 合 紧 度 有 关 。结 构 简 单 ， 支 承 刚 度 较 差 ， 用 于 传 递 转矩 较 小 的 轿 车 、 轻 型 货 车 的 单 级 主 减 速 器 及许 多 双 级 主 减 速 器 中 。 二 、 主 减 速 器 主 、 从 动 锥 齿 轮 的 支 承 方 案 跨 置 式 ： 增 加 支 承 刚 度 ， 减 小 轴 承 负 荷 ， 改 善 齿 轮 啮 合 条 件 ， 增 加 承 载 能 力 ，布 置 紧 凑 ， 但 是 主 减 速 器 壳 体 结 构 复 杂 ， 加 工 成 本 提 高 。 在 需 要 传 递 较 大 转 矩 情 况 下 ， 最 好 采 用 跨 置 式 支 承 。 2.从 动 锥 齿 轮 的 支 承 支 承 刚 度 与 轴 承 的 形 式 、 支 承 间 的 距 离 及 轴 承 之 间 的 分 布 比 例 有 关 。 为 了 增 加 支 承 刚 度 ， 减 小 尺 寸 c d； 为 了 增 强 支 承 稳 定 性 ， c d应 不 小 于 从 动 锥 齿 轮 大 端 分 度 圆 直 径 的 70%； 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.从 动 锥 齿 轮 的 支 承 辅 助 支 承 限 制 从 动 锥 齿 轮 因 受 轴 向 力 作 用 而 产 生偏 移 。 许 用 偏 移 量 三 、 主 减 速 器 锥 齿 轮 主 要 参 数 的 选 择 主 要 参 数 ：主 、 从 动 锥 齿 轮 齿 数 z1和 z2从 动 锥 齿 轮 大 端 分 度 圆 直 径 D2和 端 面 模 数 ms主 、 从 动 锥 齿 轮 齿 面 宽 b1和 b2双 曲 面 齿 轮 副 的 偏 移 距 E中 点 螺 旋 法 向 压 力 角 三 、 主 减 速 器 锥 齿 轮 主 要 参 数 的 选 择 1.主 、 从 动 锥 齿 轮 齿 数 z1和 z2 1） 为 了 磨 合 均 匀 ， z1、 z2之 间 应 避 免 有 公 约 数 。2） 为 了 得 到 理 想 的 齿 面 重 合 度 和 高 的 轮 变 曲 强 度 ， 主 、 从 动 齿 轮 齿数 和 应 不 少 于 40。3） 为 了 啮 合 平 稳 、 噪 声 小 和 具 有 高 的 疲 劳 强 度 ， 对 于 轿 车 ， z1一 般 不少 于 9； 对 于 货 车 ， z 1一 般 不 少 于 6。4） 当 主 传 动 比 i0较 大 时 ， 尽 量 使 z1取 得 少 些 ， 以 便 得 到 满 意 的 离 地 间隙 。5） 对 于 不 同 的 主 传 动 比 ， z1和 z2应 适 宜 搭 配 。 三 、 主 减 速 器 锥 齿 轮 主 要 参 数 的 选 择 2.从 动 锥 齿 轮 大 端 分 度 圆 直 径 根 据 经 验 公 式 初 选 而 m s 3.主 、 从 动 锥 齿 轮 齿 面 宽 b 1和 b2 从 动 锥 齿 轮 面 宽 b2推 荐 不 大 于 其 节 锥 距 A2的 0.3倍 ， 即 b2 0.3A2，而 且 b2应 满 足 b2 10ms， 一 般 也 推 荐 b2=0.155D2。 对 于 螺 旋 锥 齿 轮 ， b1一 般 比 b2大 10%32 2 TKD cD zDms 22/ 3 TKm cms 4.双 曲 面 齿 轮 副 偏 移 距 E分 为 上 偏 移 和 下 偏 移 两 种 。 下 偏 移 上 偏 移 5.中 点 螺 旋 角 偏 移 角 ： 1与 2之 差 考 虑 ： 齿 面 重 合 度 F、 轮 齿 强 度 和 轴 向 力 大 小 。 越 大 ， 则 F也 越 大 ， 同 时 啮 合 的 齿 数 越 多 ， 传 动 就 越 平 稳 ， 噪 声越 低 ， 而 且 轮 齿 的 强 度 越 高 。 一 般 F应 不 小 于 1.25， 在 1.52.0时 效 果 最好 。 汽 车 主 减 速 器 弧 齿 锥 齿 轮 螺 旋 角 或 双 曲 面 齿 轮 副 的 平 均 螺 旋 角 一 般为 35 40 。 轿 车 选 用 较 大 的 值 以 保 证 较 大 的 F， 使 运 转 平 稳 ， 噪声 低 ； 货 车 选 用 较 小 值 以 防 止 轴 向 力 过 大 ， 通 常 取 35 。 6.螺 旋 方 向 当 变 速 器 挂 前 进 挡 时 ， 应 使 主 动 齿 轮 的 轴 向 力 离 开 锥 顶 方 向 ， 这 样可 使 主 、 从 动 齿 轮 有 分 离 趋 势 ， 防 止 轮 齿 卡 死 而 损 坏 。7.法 向 压 力 角 对 于 弧 齿 锥 齿 轮 ， 轿 车 ： 一 般 选 用 14 30 或 16 ； 货 车 ： 为20 ； 重 型 货 车 ： 为 22 30 。 对 于 双 曲 面 齿 轮 ， 大 齿 轮 轮 齿 两 侧 压 力 角 是 相 同 的 ， 但 小 齿 轮 轮 齿两 侧 的 压 力 角 是 不 等 的 ， 选 取 平 均 压 力 角 时 ， 轿 车 为 19 或 20 ， 货车 为 20 或 22 30 。 四 、 主 减 速 器 锥 齿 轮 强 度 计 算 （ 一 ） 计 算 载 荷 的 确 定 格 里 森 齿 制 锥 齿 轮 计 算 载 荷 （ 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 距 Tce （ 2） 按 驱 动 轮 打 滑 转 矩 确 定 从 动 锥 齿 轮 的 计 算 转 矩 T cs （ 3） 按 汽 车 日 常 行 驶 平 均 转 矩 确 定 从 动 锥 齿 轮 的 计 算 转 矩 TcFn iiikTkT fedce 01max mm rcs i rmGT 22 ni rFT mm rtcF n iikTkT fedce 1max mm rcs ii rmGT o 22 nii rFT mm rtcF o 四 、 主 减 速 器 锥 齿 轮 强 度 计 算 （ 一 ） 计 算 载 荷 的 确 定 当 计 算 锥 齿 轮 最 大 应 力 时 ， Tc=minTce， Tcs；当 计 算 锥 齿 轮 的 疲 劳 寿 命 时 ， Tc取 TcF。主 动 锥 齿 轮 的 计 算 转 矩 : 对 于 弧 齿 锥 轮 副 ， G取 95%； 对 于 双 曲 面 齿 轮 副 ， 当 i0 6时 ， G取 85%， 当 i0 6时 ， G取90%。 Gcz iTT 0 （ 二 ） 主 减 速 器 锥 齿 轮 的 强 度 计 算 轮 齿 损 坏 形 式 主 要 有 :弯 曲 疲 劳 折 断 、 过 载 折 断 、 齿 面 点 蚀 及 剥 落 、 齿 面 胶合 、 齿 面 磨 损 等 。 1.单 位 齿 长 圆 周 力按 发 动 机 最 大 转 矩 计 算 时 按 驱 动 轮 打 滑 转 矩 计 算 时 单 位 齿 长 圆 周 力 许 用 值 pbFp 2 102 321max bDn iikTkp fged 102 322 22 mm ribD rmGp 2.轮 齿 弯 曲 强 度 齿 根 弯 曲 应 力 : 从 动 齿 轮 :按 T=minTce， Tcs计 算 的 最 大 弯 曲 应 力 不 超 过 700MPa；按 TcF计 算 的 疲 劳 弯 曲 应 力 不 应 超 过 210MPa， 破 坏 的 循 环 次 数 为 6 106。 3.轮 齿 接 触 强 度 齿 面 接 触 应 力 按 minT ce， Tcs计 算 的 最 大 接 触 应 力 不 应 超 过 2800MPa， 按 TcF计 算 的疲 劳 接 触 应 力 不 应 超 过 1750MPa。 主 、 从 动 齿 轮 的 齿 面 接 触 应 力 是 相 同 的 。 102 30 JbDmk kkkT Ws msW v 102 301 bJk kkkkTDC JV fmszpJ 五 、 主 减 速 器 锥 齿 轮 轴 承 的 载 荷 计 算1.锥 齿 轮 齿 面 上 的 作 用 力 左 旋 锥 齿 轮 啮 合 齿 面 上 作 用 的 法 向 力 可 分 解 为 ： 沿 齿 轮 切 线 方 向 的 圆 周 力 、 沿 齿轮 轴 线 方 向 的 轴 向 力 及 垂 直 于 齿 轮 轴 线 的 径 向 力 。（ 1） 齿 宽 中 点 处 的 圆 周 力 2121 cos/cos/ FF 五 、 主 减 速 器 锥 齿 轮 轴 承 的 载 荷 计 算1.锥 齿 轮 齿 面 上 的 作 用 力 左 旋 锥 齿 轮 啮 合 齿 面 上 作 用 A点 的 法 向 力 Ft可 分 解 为 ： 相 互 垂 直 的 两 个 力 FN和 Ff.FN垂 直 于 OA且 在 OOA平 面 内 ， Ff位 于 以 OA为 切 线 的 节 锥 切 平 面 内 。 Ff分 解 为 沿 切 线 方 向 的 圆 周 力 F和 沿 节 锥 母 线 方 向 的 力 Fs。 F与 Ff之 间 夹 角 为 螺 旋 角 ， F T与 Ff之 间 夹 角 为 法 向 压 力 角 （ 2） 锥 齿 轮 的 轴 向 力 和 径 向 力 轴 向 力 Faz和 径 向 力 Frz coscosTFF cos/tansin FFF TN tansincos FFF TS cossin SNAz FFF sincos SNRz FFF 齿 面 上 的 轴 向 力 和 径 向 力 2.锥 齿 轮 轴 承 的 载 荷轴 承 上 的 载 荷 六 、 锥 齿 轮 的 材 料 要 求 ： 1） 具 有 高 的 弯 曲 疲 劳 强 度 和 表 面 接 触 疲 劳 强 度 ， 齿 面 具 有 高 的 硬 度以 保 证 有 高 的 耐 磨 性 。2） 轮 齿 芯 部 应 有 适 当 的 韧 性 以 适 应 冲 击 载 荷 ， 避 免 在 冲 击 载 荷 下 齿根 折 断 。3） 锻 造 性 能 、 切 削 加 工 性 能 及 热 处 理 性 能 良 好 ， 热 处 理 后 变 形 小 或变 形 规 律 易 控 制 。4） 选 择 合 金 材 料 时 ， 尽 量 少 用 含 镍 、 铬 元 素 的 材 料 ， 而 选 用 含 锰 、钒 、 硼 、 钛 、 钼 、 硅 等 元 素 的 合 金 钢 。 汽 车 主 减 速 器 锥 齿 轮 目 前 常 用 渗 碳 合 金 钢 制 造 ， 主 要 有 20CrMnTi、20MnVB、 20MnTiB、 22CrNiMo和 16SiMn2WmoV等 。 5-4差 速 器 设 计 22 /TTkb kkkb 11 作 用 ： 在 两 输 出 轴 间 分 配 转 矩 ， 并 保 证 两 输 出 轴 有 可 能 以 不 同 角 速 度 转 动 。按 结 构 特 征 可 分 为 ： 齿 轮 式 、 凸 轮 式 、 蜗 轮 式 和 牙 嵌 自 由 轮 式 等 。 一 、 差 速 器 结 构 形 式 选 择（ 一 ） 对 称 锥 齿 轮 式 差 速 器 锁 紧 系 数 k: 差 速 器 的 内 摩 擦 力 矩与 差 速 器 壳 接 受 的 转 矩 之 比 锁 紧 系 数 k一 般 为 0.050.15， 两 半 轴 转 矩 比 kb为 1.111.35， 1.普 通 锥 齿 轮 式 差 速 器 半 轴 的 转 矩 比 ： 11 bbkkk 2.摩 擦 片 式 差 速 器 锁 紧 系 数 k可 达 0.6， kb可 达4。 这 种 差 速 器 结 构 简 单 ， 工 作平 稳 ， 可 明 显 提 高 汽 车 通 过 性 。 tanz fTTr 0d frr 3.强 制 锁 止 式 差 速 器 假 设 4 2型 汽 车 一 驱 动 轮 行 驶 在 低 附 着 系 数 min的 路 面 上 ， 另 一 驱 动 轮 行驶 在 高 附 着 系 数 的 路 面 上 。 装 有 普 通 锥 齿 轮 差 速 器 的 汽 车 所 能 发 挥 的 最 大 牵 引 力 Ft为 ： 装 有 强 制 锁 止 式 差 速 器 的 汽 车 所 能 发 挥 的 最 大 牵 引 力 F t为 ： 采 用 差 速 锁 将 普 通 锥 齿 轮 差 速 器 锁 住 ， 可 使 汽 车 的 牵 引 力 提 高( + min )/2 min倍 ， 从 而 提 高 了 汽 车 通 过 性 。 min2min2min2 22 GGGFt )(222 min2min22 GGGtF （ 二 ） 滑 块 凸 轮 式 差 速 器 （ 二 ） 滑 块 凸 轮 式 差 速 器 凸 轮 式 差 速 器 的 半 轴 转 矩 比 kb可 达 2.3.33.00， 差 速 器 锁 紧 系 数 k达 0.40.5。 )sin()(90sin)2(90sin 211221 FFF )sin()sin( 22221111 rFTrFT )sin()2cos( )sin()2cos( 121 21212 rrTTkb )sin( )sin()2(90sin )sin( )sin()2(90sin 21 2222 21 1211 FrT FrT （ 三 ） 蜗 轮 式 差 速 器 半 轴 转 矩 比 kb可 高 达5.679.00， 锁 紧 系 数 k达0.70.8。 kb降 到 2.6543.00， k降 到0.450.50时 ， 可 提 高 该 差 速器 的 使 用 寿 命 。 （ 四 ） 牙 嵌 式 自 由 轮 差 速 器半 轴 转 矩 比 kb是 可 变 的 ， 最 大 可 为 无 穷 大 。 二 、 普 通 锥 齿 轮 差 速 器 齿 轮 设 计 （ 一 ） 差 速 器 齿 轮 主 要 参 数 选 择 1.行 星 齿 轮 数 n 根 据 承 载 情 况 来 选 择 。 通 常 情 况 下 ， 轿 车 ： n=2； 货 车 或 越 野 车 ： n=4。2.行 星 齿 轮 球 面 半 径 Rb根 据 经 验 公 式 行 星 齿 轮 节 锥 距 A0 3.行 星 齿 轮 和 半 轴 齿 轮 数 z 1、 z2 行 星 齿 轮 的 齿 数 z1一 般 不 少 于 10。 半 轴 齿 轮 齿 数 z2在 1425选 用 。 大 多 数 汽 车的 半 轴 齿 轮 与 行 星 齿 轮 的 齿 数 比 z2/z1在 1.52.0的 范 围 内 。两 半 轴 齿 轮 数 和 必 须 能 被 行 星 齿 轮 数 整 除 。 4.行 星 齿 轮 和 半 轴 齿 轮 节 锥 角 1、 2及 模 数 m行 星 齿 轮 和 半 轴 齿 轮 节 锥 角 1、 2 锥 齿 轮 大 端 端 面 模 数 m 5.压 力 角 大 都 采 用 角 为 22 30 、 齿 高 系 数 为 0.8的 齿 形 。某 些 重 型 货 车 和 矿 用 车 采 用 25 压 力 角 ， 以 提 高 齿 轮 强 度 。 6.行 星 齿 轮 轴 直 径 d及 支 承 长 度 L （ 二 ） 差 速 器 齿 轮 强 度 计 算主 要 应 进 行 弯 曲 强 度 计 算 T=0.6T0 当 T0=minTce， Tcs时 ， w=980MPa；当 T0=TcF时 ， w=210MPa。 材 料 为 20CrMnTi、 20CrMoTi、 22CrMnMo和 20CrMo 三 、 粘 性 联 轴 器 结 构 及 在 汽 车 上 的 布 置 1.粘 性 联 轴 器 结 构 和 工 作 原 理 依 靠 硅 油 的 粘 性 阻 力 来 传 递 动 力 ,所能 传 递 的 转 矩 与 联 轴 器 的 结 构 、 硅 油粘 度 及 输 入 轴 、 输 出 轴 的 转 速 差 有 关 。 2.粘 性 联 轴 器 在 车 上 的 布 置 作 为 轴 间 差 速 器 限 动 装 置 的 简 图 5-5车 轮 传 动 装 置 设 计基 本 功 用 ： 接 受 从 差 速 器 传 来 的 转 矩 并 将 其 传 给 车 轮 。非 断 开 式 驱 动 桥 ： 半 轴断 开 式 驱 动 桥 和 转 向 驱 动 桥 ： 万 向 传 动 装 置 5-5车 轮 传 动 装 置 设 计一 、 结 构 形 式 分 析 根 据 其 车 轮 端 的 支 承 方 式 分 为 ： 半 浮 式 、 3/4浮 式 和 全 浮 式 三 种 形 式 。 半 浮 式 半 轴 ： 除 传 递 转 矩 外 ， 其 外 端 还 承 受 由 路 面 对 车 轮 的 反 力 所 引 起 的 全部 力 和 力 矩 。 结 构 简 单 ， 所 受 载 荷 较 大 ， 适 用 于 轿 车 和 轻 型 货车 及 轻 型 客 车 。 5-5车 轮 传 动 装 置 设 计3/4浮 式 半 轴 ： 理 论 上 来 说 ， 半 轴 只 承 受转 矩 ， 作 用 于 驱 动 轮 上 的 其 它 反 力 和 弯 矩 全 由 桥 壳来 承 受 。 主 要 用 于 中 、 重型 货 车 上 。 全 浮 式 半 轴 ： 二 、 半 轴 计 算 1.全 浮 式计 算 载 荷 半 轴 的 扭 转 应 力 半 轴 的 扭 转 角 扭 转 切 应 力 宜 为 500700MPa， 转 角 宜 为 每 米 长 度 6 15 。 rrGm 2221 M pGIlM 180 316dM 二 、 半 轴 计 算 2.半 浮 式 半 轴 应 考 虑 如 下 三 种 载 荷 工 况 ： （ 1） 纵 向 力 Fx2最 大 ， 侧 向 力 Fy2为 0： 合 成 应 力 32 3 22221632d rF d FFa rx zx 22 4 h （ 2） 侧 向 力 Fy2最 大 ， 纵 向 力 Fx2=0， 此 时 意 味 着 发 生 侧 滑 外 轮 上 的 垂 直 反 力 Fz2o和 内 轮 上 的 垂 直 反 力 Fz2i 外 轮 上 侧 向 力 Fy2o和 内 轮 上 侧 向 力 Fy2i 外 轮 半 轴 的 弯 曲 应 力 o和 内 轮 半 轴 的 弯 曲 应 力 i )(0.5GF F-GF 122z20 z2o2z2i Bhg12y20 12y2iFF oz izFF 3 22 3 220 )(32 )(32 d aFrF d aFrF izriyi ozroy （ 3） 汽 车 通 过 不 平 路 面 ， 垂 向 力 Fz2最 大 ， 纵 向 力 Fx2=0， 侧 向 力 Fy2=0： 垂 直 力 最 大 值 Fz2 半 轴 弯 曲 应 力 半 浮 式 半 轴 的 许 用 合 成 应 力 为 600750MPa。 3. 3/4浮 式 半 轴计 算 与 半 浮 式 类 似 ， 只 是 危 险 断 面 位 于 半 轴 与 轮 毂 相 配 表 面 的 内 端 。 应 对 连 接 半 轴 和 半 轴 齿 轮 的 花 键 进 行 挤 压 力 和 键 齿 切 应 力 验 算 。 挤 压 应 力 不 大 于 200MPa， 切 应 力 不 大 于 73MPa。 3232 1632 d akGd aFz 22 21kGFz 三 、 半 轴 可 靠 性 设 计 1.可 靠 度 计 算 2.可 靠 性 设 计 式 中 02)( 2236222 BAA drdrr 四 、 半 轴 的 结 构 设 计 1） 初 选 2） 半 轴 的 杆 部 直 径 应 小 于 或 等 于 半 轴 花 键 的 底 径 。3） 半 轴 在 结 构 设 计 时 应 尽 量 增 大 各 过 渡 部 分 的 圆 角 半 径 ， 以减 小 应 力 集 中 。4） 对 于 杆 部 较 粗 且 外 端 凸 缘 也 较 大 时 ， 可 采 用 两 端 用 花 键 连接 的 结 构 。5） 设 计 全 浮 式 半 轴 杆 部 的 强 度 储 备 应 低 于 驱 动 桥 其 它 传 力 零件 的 强 度 储 备 ， 使 半 轴 起 一 个 “ 熔 丝 ” 的 作 用 。 半 浮 式 半 轴 直接 安 装 车 轮 ， 应 视 为 保 安 件 。 5-6驱 动 桥 壳 设 计 1） 应 具 有 足 够 的 强 度 和 刚 度 ， 以 保 证 主 减 速 器 齿 轮 啮 合 正 常 并 不 使 半轴 产 生 附 加 弯 曲 应 力 。 2） 在 保 证 强 度 和 刚 度 的 前 提 下 ， 尽 量 减 小 质 量 以 提 高 汽 车 行 驶 平 顺 性 。 3） 保 证 足 够 的 离 地 间 隙 。 4） 结 构 工 艺 性 好 ， 成 本 低 。 5） 保 护 装 于 其 上 的 传 动 系 部 件 和 防 止 泥 水 浸 入 。 6） 拆 装 、 调 整 、 维 修 方 便 。 设 计 要 求 ： 一 、 驱 动 桥 壳 结 构 方 案 分 析 可 分 为 可 分 式 、 整 体 形 工 和 组 合 式 三 种 形 式 。 1.可 分 式 桥 壳 结 构 简 单 ， 制 造 工 艺 性好 ， 主 减 速 器 支 承 刚 度 好 。 但 拆 装 、 调 整 、 维 修 很不 方 便 ， 桥 壳 的 强 度 和 刚 度受 结 构 的 限 制 ， 曾 用 于 轻 型汽 车 上 ， 现 已 较 少 使 用 。 2.整 体 式 桥 壳 具 有 强 度 和 刚 度 较 大 ， 主 减 速 器拆 装 、 调 整 方 便 等 优 点 。 按 制 造 工 艺不 同 可 分 为 铸 式 ： 钢 板 冲 压 焊 接 式 ： 扩 张 成 形 式 ： 强 度 和 刚 度 较 大 ，但 质 量 大 ， 加 工 面多 ， 制 造 工 艺 复 杂 ，主 要 用 于 中 、 重 型货 车 上 。 桥 壳 质 量 小 ， 材 料 利 用 率 高 ， 制 造 成 本 低 ， 适于 大 最 生 产 ， 广 泛 应 用 于 轿 车 和 中 、 小 型 货 车及 部 分 重 型 货 车 上 。 3.组 合 式 桥 壳 优 点 ： 从 动 齿 轮 轴 承 的 支 承 刚 度 较 好 ， 主 减 速 器 的 装 配 、 调 整 比 可 分 式桥 壳 方 便 ， 然 而 要 求 有 较 高 的 加 工 精 度 ， 常 用 于 轿 车 、 轻 型 货 车 中 。 二 、 驱 动 桥 壳 强 度 计 算 全 浮 式 半 轴 的 驱 动 桥 强 度 计 算 的 载 荷 工 况 ： 与 半 轴 强 度 计 算 的 三 种 载 荷 工 况 相 同 。 危 险 断 面 ： 钢 板 弹 簧 座 内 侧 附 近 ； 桥 壳 端 部 的 轮 毂 轴 承 座 根 部 （ 1） 当 牵 引 力 或 制 动 力 最 大 时 ， 桥 壳 钢 板 弹 簧 座 处 危 险 断 面 二 、 驱 动 桥 壳 强 度 计 算 （ 2） 当 侧 向 力 最 大 时 （ 3） 当 汽 车 通 过 不 平 路 面 时 桥 壳 内 、 外 板 簧 座 处 断 面 桥 壳 的 许 用 弯 曲 应 力 为 300500MPa， 许 用 扭 转 切 应 力 为 150400MPa。 可锻 铸 铁 桥 壳 取 较 小 值 ， 钢 板 冲 压 焊 接 壳 取 较 大 值 。 5-7驱 动 桥 的 结 构 元 件 一 、 支 承 轴 承 的 预 紧 目 的 ： 提 高 主 减 速 器 锥 齿 轮 的 支 承 刚 度 ， 改 善 齿 轮 啮 合 的 平 稳 性 。危 害 ： 预 紧 力 过 大 ， 会 使 轴 承 工 作 条 件 变 坏 ， 降 低 传 动 率 ， 加 速 轴 承 的 磨 损 ，还 会 导 致 轴 承 过 热 而 损 坏 等 。 轴 向 具 有 弹 性 的 波 形 套 筒 从 动 锥 齿 轴 滚 锥 轴 承 预 紧 力 主 动 锥 齿 轮 轴 承 预 紧 力 轴 承 外 侧 的 调 整 螺 母 ； 主 减 速 器 壳 与 轴 承 盖 之 间 的 调 整 垫 片 二 、 锥 齿 轮 啮 合 调 整 在 轴 承 预 紧 度 调 整 后 ， 须 进 行 锥 齿 轮 啮 合 调整 ， 以 保 证 齿 轮 副 啮 合 印 迹 正 常 ， 并 使 齿 轮 大 端处 齿 侧 间 隙 在 适 当 的 范 围 内 （ 一 般 为0.10.35mm） 。 主 减 速 器 锥 齿 轮 正 确 的 啮 合 印 迹 位 于 齿 高 中部 稍 偏 小 端 。主 动 锥 齿 轮 ： 可 加 、 减 主 减 速 器 壳 与 轴 承 之 间 的调 整 垫 片 从 动 锥 齿 轮 ： 轴 承 外 两 调 整 螺 母 旋 进 、 旋 出 相 同的 角 度 ； 将 主 减 速 器 壳 一 侧 的 垫 片 的 一 部 分 取 出放 到 另 一 侧三 、 润 滑 螺 旋 锥 齿 轮 主 减 速 器 ： 加 注 一 般 的 齿 轮 油双 曲 面 齿 轮 主 减 速 器 ： 必 须 加 注 双 曲 面 齿 轮 油 。 加 油 孔 ， 放 油 孔 ， 通 气 塞 主 动 锥 齿 轮 上 的 后 轴 承 润 滑 。