汽车设计 第五章

②E≤40%A2 ②E≤20%A2
①E≤(0.10.12)D2
⑷双曲面齿轮的偏移 种类：上偏移、下偏移 定义：从被动齿轮锥顶向齿面看过去，使主动齿轮在右侧，若主动 齿轮在从动齿轮中心线上方时，则为上偏移，在从动齿轮中心线下方时 为下偏移。 上、下偏移时的共同点： 下偏移时主动齿轮螺旋方向总是左旋，从动齿轮为右旋
小 低 大 减小 增加 大
居中 居中 居中 居中 居中 居中
大 高 小 增加 减小 小*
*主减速器及其壳体的质量落在桥壳上方，使之刚度下降，不利于齿 轮正确啮合。
7. 单双级减速配轮边减速器
方 案
轮边减速用一对斜齿圆柱齿轮
主动齿轮在上方 主动齿轮在下方
轮边减速用行星齿轮
特 点
从动齿轮、差速器及 半轴载荷 从动齿轮、差速 器、半轴尺寸 h min 结构 I0 刚度 制造 应用 小 小 大 简单 小 小 容易 越野车 小 小 小 简单 小 小 容易 大客车 小 小 大 复杂 紧凑 大（ >15 ） 大 困难 重货、越野车
⑴选取 b 值的影响因素：
⑵初选 b 值
b 推荐方法 1 2 3
b2 ≤0.3 A2 ≤10ms ≈0.155D2
b1
备注
A2——从动齿轮节锥距
=(1+10%)b2
A2
ms 2
2 Z12 Z 2
2 D12 D2 A 4 4 D1 ms Z1
D2 ms Z 2 ms 2
非断开式
断开式
*行驶时车轮与路面保持良好接触时，抗侧滑能力增强。
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第三节 主减速器设计
一 主减速器结构方案分析
1 主减速器的分类
分类 根据齿轮类型不同分类 根据减速形式不同分类
名称 螺旋锥 双 曲 圆 柱 蜗 轮 单 级 双级减速 双 速 单 双 单 双 级 减 齿轮 面 齿 齿轮 蜗杆 减速 整 体 分开 减速 级 贯 速 配 轮 边 轮 通 减速 式 式
方案
特点
结构 i0 制造精度 拆装 质量 成本 简单 小 稍低 容易 小 低 复杂 大 高 困难 大 高 简单 小 稍低 容易 小 低
*第一级用圆锥、第二级用行星齿轮，特点一样（图中未画）
2) 双级中第一级圆锥，第二级圆柱的三种布置方案
方案 纵向水平布置 斜向布置 垂向布置
特点
高度尺寸 汽车质心高度 长度尺寸 传动轴长度 传动轴夹角 桥壳刚度
(1) 双曲面齿轮的传动比
根据一对齿轮啮合面上法向力应相等的原则和双曲面齿轮 β1>β2 条件，可求得圆周力之比为： F F 1 2 F F 1N cos α cos β 2 N cos α cos β 1 2 ∵β 1>β 2 系数 K>1，约为 1.25——1.50
F2 cos 2 K F1 cos 1
横向力。
二、组成
由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳或梁 组成。
三、驱动桥设计应满足下述基本要求
1．I0的选择应保证汽车有最佳的动力性和燃料经济性；
2．外形尺寸小，保证hmin； 3．工作平稳，噪声小； 4．质量小、以改善汽车的行驶平顺性； 5．传动效率高； 6．桥壳应当有足够的刚度和强度，保证齿轮正确啮合，并承受和 传递车轮与悬架之间的各种力和力矩；
2 齿轮传动方案分析
形式 特点
简图
螺旋锥齿轮
双曲面齿轮
斜齿圆拄齿轮 蜗轮蜗杆
3、不同传动方案间的分析比较
结构特点 两齿轮轴线 啮合的齿数 工作平稳性 承受负荷能力 制造 要求啮合精度* 工作噪声 两齿轮螺旋角 螺旋锥齿轮 垂直相交 多 好 较大 简单 高 磨损后↑ 双曲面齿轮 垂直不相交 多 好 较大 简单 高 低 斜齿圆柱齿轮 平行 少 较好 较差 简单 稍低 高 蜗轮蜗杆 垂直不相交 多 好 较大 锡青铜 稍低 低 低 普通 高 高 大（>7） 可以 有 少量大客车
⑵满足重合度要求，又希望 Z1 和 Z2 取多些。也可以通过↑β 来弥补因 Z1 和 Z2 少带来的重合度小的缺陷，但此时轴向力↑，轴承寿命↓ ⑶受轮齿根切限制，要求货车的 Z1min ≥6 为运转平稳，噪声小，疲劳强度↑，轿车 Z1min >9 ⑷为使各齿之间都有相互啮合的机会，实现自动磨合，要求 Z1 和 Z2 不
二 主从动锥齿轮的支承方案
⒈主动锥齿轮的支承
方案 特点
支承点 要求尺寸 b* 锥轴承布置① 轴的刚度 齿轮承载能力 轴承负荷 结构 制造 拆装 设计布置 轴向长度 应用
悬臂式
跨置式
备 注
2 长 大端朝外 小 小 大 简单 容易 容易 容易 长 轿车 轻货
3 短 大端朝外 大 大 小 复杂紧凑 困难 困难 困难 短 重型汽车
β
β 1 =β
普通 低 低 小 不能 有 客 货
2
β 1 >β
2
β 1 =β
高 普通 低 低 小 不能 有 F F
2
η
对润滑油的要求 抗弯强度 接触强度 传动比 用于贯通多桥驱动 ① 工作时轴向力 应用
高（99%）
低（96%） 双曲面齿轮油 比螺旋齿轮高 30% 较高 较大 可以 有 轿车 越野车
*当啮合精度不高时（锥顶错开百分之几毫米），齿的端部应力集中 加剧，导致接触、弯曲应力迅速增加；噪声加大，磨损加速。 所以要求： a. 齿轮的制造装配精度要高， 允许 0.075 mm b. 结构上的措施如： 轴承予紧； 增加两壳的刚度； 增加主减速器主动齿轮刚度。
D2 பைடு நூலகம்s= Z 2
3 ms=Km Tc
Tc=min[Tce、Tcs]
Km=0.3~0.4
⒊
主、从动锥齿轮齿面宽b1和b2
① 切削刀头顶面宽度和刀尖圆角 在 D2（或 D1）取定条件下，如果 b 值过宽——刀头顶面宽度窄，刀 尖圆角小。带来下述两个问题： Ⅰ 刀具寿命↓ Ⅱ 齿根圆角半径减小，应力集中↑，影响轮齿强度 ② b 取大，影响装配空间不足 ③ b 取大以后，由于安装位置误差、热处理变形等原因，使载荷集中于 小端——小端过早损坏和疲劳损伤 ④ b 过窄：齿轮耐磨性↓，寿命↓
轴偏转角是悬臂式 1/30 以下，∴齿轮啮合 条件好，承载能力强。 减速器壳铸造加工难
影响传动轴夹角
*悬臂式要求 b>2.5a,以利于刚度↑。 ⑴选用圆锥滚子轴承，予紧力可调、轴承磨损后可以调整恢复的优点。
⒉ 从动锥齿轮的支承
轴承形式：圆锥滚子轴承 轴承安装：大端朝内，缩短（c+d）,刚度↑。 加强刚度的其他措施： ⑴从动齿轮背面设置加强筋。 ⑵从动齿轮背面，主减速器壳体上布置支承销。 ⑶轴承有一定的予紧度。
应有大于 1 的公约数
⑸Z1+Z 2>40，用来保证有足够的弯曲强度，能平稳工作，噪声低，疲劳 强度↑
⒉ 从动锥齿轮大端分度圆直径D2和端面模数ms
⑴影响因素
参数 影响
h min 弯曲强度 差速器安装
⑵ 初定 D2
D2 小 大 大
备注
见（ 5-14）式
3 D2=KD2 Tc
mm
KD2--直径系数 13.0～15.3 Tc--计算转矩 ⑶ 初选端面模数 ms
轴向力方向随齿轮转动方向改变而变化，对于双曲面齿轮及螺旋齿轮， 轴向力指向锥顶时，可能卡死，因此要求轴向力背离锥顶。另外，双曲面 主动齿轮轴向力更大一些，使轴承受力↑，寿命降低↓。
4.双曲面齿轮 特点： 1）两齿轮轴线交错，永不相交。 2）小齿轮中心线偏移E。 3） β 1 >β 2 中点β 定义：齿线在齿宽中点的切线和中点与齿轮中心（锥顶） 连线之间的夹角。 4）沿齿长方向有附加的纵向滑动Vs
从动锥齿轮的辅助支承
主、从动锥齿轮的允许偏移量：
三 主减速器锥齿轮主要参数的选择
⒈主从动锥齿轮齿数 Z1 和 Z2 选取 Z1 和 Z2 的主要影响因素有： hmin；重合系数；齿轮轮齿根切；齿轮强度；工作平稳性；噪声等。 应遵守下述原则选取 Z1 和 Z2：
⑴满足 hmin 要求，Z1 和 Z2 尽可能取少些
r2 s i0 s r1s K
和
r2 L i0 L r1
可知：双曲面从动齿轮分度圆半径要小，∴hmin↑
(2) 比较双曲面齿轮传动与螺旋锥齿轮传动的优缺点 优点：
① 双曲面齿轮副工作时，既有沿齿高方向的侧向滑动，又有沿齿 长方向的纵向滑动，纵向滑动可以改善齿轮的磨合过程，从而提高 其运转的平稳性。 ② 由于偏移距 E 的存在，使 12 ，同时啮合的齿数增多，重合度 较大，传动平稳性提高，使齿轮的弯曲强度增加30%。 ③ 主动齿轮直径和 1都较大，相啮合轮齿的当量曲率半径较相应 的螺旋锥齿轮大，齿面的接触强度提高。 ④ 1 大，主动齿轮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 在相同的传动比和主动齿轮节圆直径下，双曲面齿轮传动的从 动齿轮较小，最小离地间隙hmin可以提高。 ⑥ 主动轴可布置在从动齿轮中心的上、下方： 上置时：用于贯通式驱动桥中，可增大传动轴的离地高度。 下置时：可降低万向传动和车身高度，减少车身地板中部凸起 的通道高度。
则
双曲面齿轮传动比 ios
F r r cos 2 r ios 2 2 2 K 2 F1r1 r1 cos 1 r1
螺旋锥齿轮传动比 ioL
ioL r2 r1
∴ios=Kiol
上式说明下述问题： ① 两种齿轮的主从动齿轮平均分度圆半径 r1、r2 相同时， 双 曲面齿轮拥有更大的传动比。
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非断开式
断开式
第二节 驱动桥的结构方案分析
一、结构类型
二、不同类型的结构特点
形式 特点
结 构 成 本 制造工艺性 维 修 调 整 可 靠 性 离 地 间 隙 簧 下 质 量 动 载 荷 抗侧滑 能力 * 应 用 简单 低 好 容易 好 小 大 大 弱 广泛 复杂 较高 较好 较容易 好 大 小 小 强 越野车 轿车