6、，將一根貫通軸穿過中橋井通向后橋。但這種結(jié)構(gòu)受主動齒輪最少齒數(shù)和偏移距大小的限制，而且主動齒輪的工藝性差，通常主動齒輪的最小齒數(shù)是8，因此主減速比的最大值只能在5左右，故多用于輕型汽車的貫通式驅(qū)動橋。當(dāng)用于大型汽車時(shí)刷需增設(shè)輪邊減速器或加大分動器傳動比。
蝸輪傳動為布置貫通橋帶來極大方便，且其工作平滑無聲，在結(jié)構(gòu)質(zhì)量較小的情況下也可得到大的傳動比，適于各種噸位貫通橋的布置和汽車的總體布置。但由于需用青銅等有色金屬為材料而未得到推廣。
雙級貫通式主減速器
用于主減速比i0>5的中、重型汽車的貫通橋。它又有錐齒輪—圓柱齒輪式和圓柱齒輪錐齒輪式兩種結(jié)構(gòu)型式。
錐齒輪—圓柱齒輪雙級貫通式主減速
7、器的特點(diǎn)是有較大的總主減速比(因兩級減速的減速比均大于1)，但結(jié)構(gòu)的高度尺寸大，特別是主動錐齒輪的工藝性差，而從動錐齒輪又需要采用懸臂式安置，支承剛度差，拆裝也不方便。
與錐齒輪—圓柱齒輪式雙級貫通式主減速器相比，圓柱齒輪—錐齒輪式雙級貫通式主減速器的結(jié)構(gòu)緊湊，高度尺寸減小，但其第一級的斜齒圓柱齒輪副的減速比較小，有時(shí)甚至等于1。為此，有些汽車在采用這種結(jié)構(gòu)布置的同時(shí)，為了加大驅(qū)動橋的總減速比而增設(shè)輪邊減速器；而另一些汽車則將從動錐齒輪的內(nèi)孔做成齒圈并裝入一組行星齒輪減速機(jī)構(gòu)，以增大主減速比。
推薦精選
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按齒輪及其布置型式，輪邊減速器有行星齒輪式及普通圓柱齒輪式兩
8、種類型。
3.2.2 主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算
主減速比i0、驅(qū)動橋的離地間隙和計(jì)算載荷，是主減速器設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)，應(yīng)在汽車總體設(shè)計(jì)時(shí)就確定。
????1．主減速比i0的確定
????主減速比對主減速器的結(jié)構(gòu)型式、輪廓尺寸、質(zhì)量大小以及當(dāng)變速器處于最高檔位時(shí)汽車的動力性和燃料經(jīng)濟(jì)性都有直接影響。i0的選擇應(yīng)在汽車總體設(shè)計(jì)時(shí)和傳動系的總傳動比iT一起由整車動力計(jì)算來確定?？衫迷诓煌琲0下的功率平衡田來研究i0對汽車動力性的影響。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，對發(fā)動機(jī)與傳動系參數(shù)作最佳匹配的方法來選擇i0值，可使汽車獲得最佳的動力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。
對于具有很大功率儲備的轎車、長途公共汽車尤
9、其是競賽車來說，在給定發(fā)動機(jī)最大功率Pemax及其轉(zhuǎn)速np，的情況下，所選擇的i0值應(yīng)能保證這些汽車有盡可能高的最高車速vamax。這時(shí)i0值應(yīng)按下式來確定：
式中rr——車輪的滾動半徑，m；
????igh——變速器量高檔傳動比。
對于其他汽車來說，為了得到足夠的功率儲備而使最高車速稍有下降，i0一般選擇比上式求得的大10％~25％，即按下式選擇：
式中iFh——分動器或加力器的高檔傳動比
iLB一一輪邊減速器的傳動比。
????根據(jù)所選定的主減速比i0值，就可基本上確定主減速器的減速型式（單級、雙級等以及是否需要輪邊減速器），并使之與汽車總布置所要求的離地間隙相適應(yīng)。
10、
2．主減速齒輪計(jì)算載荷的確定
通常是將發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩配以傳動系最低檔傳動比時(shí)和驅(qū)動車輪打滑時(shí)這兩種情況下作用于主減速器從動齒輪上的轉(zhuǎn)矩(Tje、Tjh)的較小者，作為載貨汽車和越野汽車在強(qiáng)度計(jì)算中用以驗(yàn)算主減速器從動齒輪最大應(yīng)力的計(jì)算載荷。即
????
????
式中Temax——發(fā)動機(jī)量大轉(zhuǎn)矩，N?m；
iTL——由發(fā)動機(jī)到所計(jì)算的主減速器從動齒輪之間的傳動系最低檔傳動比；
???? ——上述傳動部分的效率，取 =0.9；
????K0——超載系數(shù)，對于一般載貨汽車、礦用汽車和越野汽車以及液力傳動的各類汽車取K0=1；
????n——該車的驅(qū)動橋數(shù)目；
????G2—
11、—汽車滿載時(shí)一個(gè)驅(qū)動橋給水平地面的最大負(fù)荷，N；對后橋來說還應(yīng)考慮到汽車加速時(shí)的負(fù)荷增大量；
???? ——輪胎對路面的附著系數(shù)，對于安裝一般輪胎的公路用汽車，取 =0.85；對越野汽車取 =1.0；對于安裝專門的肪滑寬輪胎的高級轎車取 =1.25；
????rr—一車輪的滾動半徑，m；
， 一一分別為由所計(jì)算的主減速器從動齒輪到驅(qū)動輪之間的傳動效率和減速比(例如輪邊減速器等)。
上面求得的計(jì)算載荷，是最大轉(zhuǎn)矩而不是正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩，不能用它作為疲勞損壞的依據(jù)。對于公路車輛來說，使用條件較非公路車輛穩(wěn)定，其正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩是根據(jù)所謂平均比牽引力的值來確定的，即主減速器從動齒輪的平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tj
12、m (N?m)為
????
式中Ga——汽車滿載總重，N；
????GT——所牽引的掛車滿載總重，N，但僅用于牽引車；
????fR——道路滾動阻力系數(shù)，計(jì)算時(shí)轎車取fR＝0.010~0.015；載貨汽車取0.015~0.020；越野汽車取0.020~0.035；
????fH——汽車正常使用時(shí)的平均爬坡能力系數(shù)。通常，轎車取0.08；載貨汽車和城市公共汽車取0.05~0.09；長途公共汽車取0.06~0.10，越野汽車取0.09~0.30。
汽車或汽車列車的性能系數(shù)：
fP——汽車或汽車列車的性能系數(shù)：
式中fP計(jì)算為負(fù)時(shí)，取0值。
當(dāng)計(jì)算主減速器主動齒輪時(shí)，應(yīng)將式（
13、9-10）~（9-12）各式分別除以該齒輪的減速比及傳動效率。
3．主減速器齒輪基本參數(shù)的選擇
（1）齒數(shù)的選擇
對于單級主減速器，當(dāng)i0較大時(shí)，則應(yīng)盡量使主動齒輪的齒數(shù)取值小些，以得到滿意的驅(qū)動橋離地間隙。當(dāng)i0≥6時(shí)，z1的最小值可取為5，但為了嚙合平穩(wěn)及提高疲勞強(qiáng)度，z1最好大于5。當(dāng)i0較小(如i0=3.5~5)時(shí)，引可取為7~12，但這時(shí)常常會因主、從動齒輪齒數(shù)太多、尺寸太大而不能保證所要求的橋下離地間隙。為了磨合均勻，主、從動齒輪的齒數(shù)z1，z2之間應(yīng)避免有公約數(shù)；為了得到理想的齒面重疊系數(shù)，其齒數(shù)之和對于載貨汽車應(yīng)不少于40，對于轎車應(yīng)不少于50。對于普通的雙級主減速器來說
14、，由于第一級的減速比i01比第二級的i02小些(通常i02／i01=1.4~2.0)，這時(shí)第一級主動錐齒輪的齒數(shù)可選得較大，約在9~15范圍內(nèi)。第二級圓柱齒輪傳動的齒數(shù)和可選在58~78的范圍內(nèi)。對于雙曲面齒輪單級貫通式主減速器來說，通常主動齒輪的最小齒數(shù)為8。
（2）節(jié)圓直徑的選擇
可根據(jù)從動錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩中取較小值按經(jīng)驗(yàn)公式選出：
式中 d2——從動錐齒輪的節(jié)圓直徑，mm；
Kd2——直徑系數(shù)，取K=13~16；
Tj——計(jì)算轉(zhuǎn)矩，N?m。
（3）齒輪端面模數(shù)的選擇
d2選定后，可按式m=d2/z2算出從動錐齒輪大端端面模數(shù)，并用下式校核：
式中Tj——計(jì)算轉(zhuǎn)矩，
15、N?m；
????Km——模數(shù)系數(shù)，取Km=0.3~0.4。
（4）齒面寬的選擇
汽車主減速器螺旋錐齒輪與雙曲面齒輪的從動齒輪齒面寬F(mm)推薦為：
????F=0.155d 2
式中d2——從動齒輪節(jié)圓直徑，mm。
（5）雙曲面齒輪的偏移距E
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%(接近于從動齒輪節(jié)圓直徑d 2的20%)；而載貨汽車、越野汽車和公共汽車等重負(fù)荷傳動，E則不應(yīng)超過從動齒輪節(jié)錐距A0的20%（或取E值為d：的10%~12%，且一般不超過12%）。傳動比愈大則正也應(yīng)愈大，大傳動比的雙曲面齒輪傳動，偏移距E可達(dá)從動齒輪節(jié)圓直徑
16、d2的20％～30％。但當(dāng)E大干d2的20％時(shí)，應(yīng)檢查是否存在根切。
（6）雙曲面齒輪的偏移方向
它是這樣規(guī)定的，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)，這時(shí)如果主動齒輪在從動齒輪中心線上方時(shí)，則為上偏移，在下方時(shí)則為下偏移。雙曲面齒輪的偏移方向與其輪齒的螺旋方向間有一定的關(guān)系：下偏移時(shí)主動齒輪的螺旋方向?yàn)樽笮瑥膭育X輪為右旋；上偏移時(shí)主動齒輪為右旋，從動齒輪為左旋。
（7）螺旋錐齒輪與雙曲面齒輪的螺旋方向
分為“左旋”與“右旋”兩種。對著齒面看去，如果輪齒的彎曲方向從其小端至大端為順時(shí)針走向時(shí)，則稱為右旋齒，反時(shí)針時(shí)則稱為左旋齒。主、從動齒輪的螺旋方向是不同的。
螺旋
17、錐齒輪與雙曲面齒輪在傳動時(shí)所產(chǎn)生的軸向力，其方向決定于齒輪的螺旋方向和旋轉(zhuǎn)方向。判斷齒輪的旋轉(zhuǎn)方向是順時(shí)針還是逆時(shí)針時(shí)，要向齒輪的背面看去。而判斷軸向力的方向時(shí)，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；右旋齒輪的軸向力的方向用右手法則判斷。判斷時(shí)伸直拇指的指向?yàn)檩S向力的方向，而其他手指握起來后的旋向就是齒輪旋轉(zhuǎn)的方向。
（8）螺旋角的選擇
螺旋角是在節(jié)錐表面的展開圖上定義的。節(jié)錐齒線(節(jié)錐表而與齒廓表面的交線)上任一點(diǎn)的螺旋角，是該點(diǎn)處的切線和節(jié)錐頂點(diǎn)與該點(diǎn)的連線之間的夾角。螺旋錐齒輪與雙曲面齒輪的螺旋角沿節(jié)錐齒線是變化的，齒面寬中點(diǎn)處的螺旋角稱為齒輪的中點(diǎn)螺旋角或名義螺旋角
18、。
螺旋錐齒輪傳動主、從動齒輪的中點(diǎn)螺旋角或名義螺旋角是相等的。
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（9）齒輪法向壓力角的選擇
格里森制規(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則應(yīng)分別選用20°、22°30′的法向壓力角。對于雙曲面齒輪，由于其主動齒輪輪齒兩側(cè)的法向壓力角不等，因此應(yīng)按平均壓力角考慮，載貨汽車選用22°30′的平均壓力角，轎車選用19°的平均壓力角。當(dāng)zl≥8時(shí)，其平均壓力角均選用21°15′。
3.2.3 主減速器圓弧齒螺旋錐齒輪與雙曲面齒輪的強(qiáng)度計(jì)算
1）單位齒長上的圓周力
式中p——單位齒長上的圓角力，N／mm；
P——
19、作用在齒輪上的圓周力，N，按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Teamx和最大附著力矩兩種載荷工況進(jìn)行計(jì)算；
F—一從動齒輪的齒面寬，mm。
按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)：
式中Temax——發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，N?m；
ig——變速器傳動比，常取1檔及直接檔進(jìn)行計(jì)算；
d1——主動齒輪節(jié)圓直徑，mm。
對于多橋驅(qū)動汽車應(yīng)考慮驅(qū)動橋數(shù)及分動器傳動比。
按最大附著力矩計(jì)算時(shí)：
式中G2一—驅(qū)動橋?qū)λ降孛娴呢?fù)荷，N；
——輪胎與地面的附著系數(shù)；
rr——輪胎的滾動半徑，m；
d2——主減速器從動齒輪節(jié)圓直徑，mm。
許用單位齒長上的圓周力如下表。
許用單位齒長上的圓周力
????按發(fā)動機(jī)最
20、大轉(zhuǎn)矩計(jì)算????按最大附著力矩計(jì)算????附著系數(shù)
????1檔????2檔????直接檔????????
轎車????893????536????321????893????0.85
貨車????1429????????250????1429????0.85
公共汽車????982????????214????????0.85
牽引汽車????536????????250????????0.65
2）輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算
汽車主減速器螺旋錐齒輪與雙曲面齒輪輪齒的計(jì)算彎曲應(yīng)力??(N／mm2)為
式中Tj——齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，N?m，對于主動齒輪還需將上述計(jì)算轉(zhuǎn)矩?fù)Q算到主
21、動齒輪上；
K0—一超載系數(shù)；
Ks——尺寸系數(shù)，反映材料性質(zhì)的不均勻性，與齒輪尺寸及熱處理等有關(guān)。當(dāng)端面模數(shù)m≥1.6mm時(shí)，Ks= ；
Km——載荷分配系數(shù)，當(dāng)兩個(gè)齒輪均用騎馬式支承型式時(shí)，Km＝1.00~1.10；當(dāng)一個(gè)齒輪用騎馬式支承時(shí)，Km＝1.10~1.25。支承剛度大時(shí)取小值；
Kv——質(zhì)量系數(shù)，對于汽車驅(qū)動橋齒輪，當(dāng)輪齒接觸良好、周節(jié)及徑向跳動精度高時(shí)，可取Kv＝1；
F一—計(jì)算齒輪的齒面寬，mm；
Z——計(jì)算齒輪的齒數(shù)；
m——端面模數(shù)，mm；
J—一計(jì)算彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)，見圖9—61～圖9—64。
汽車主減速器齒輪的損壞形式主要是疲勞損壞，而疲勞壽命主
22、要與日常行駛轉(zhuǎn)矩即平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩有關(guān)，Tj或升Tjh只能用來檢驗(yàn)最大應(yīng)力，不能作為疲勞壽命的計(jì)算依據(jù)。
3)輪齒的接觸強(qiáng)度計(jì)算
圓錐齒輪與雙曲面齒輪齒面的計(jì)算接觸應(yīng)力??(MPa)為
式中T1、T1max——分別為主動齒輪的工作轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩，N?m；
Cp——材料的彈性系數(shù)，對于鋼制齒輪副取232.6N1/2／mm；
d1——主動齒輪節(jié)圓直徑，mm；
Kf——表面質(zhì)量系數(shù)，對于制造精確的齒輪可取Kf=1；
F——齒面寬，mm，取齒輪副中的較小值(一般為從動齒輪齒面寬)；
J一一計(jì)算接觸應(yīng)力的綜合系數(shù)，可由圖9—65一圖9—68查取。
主、從動齒輪的接觸應(yīng)力是相同的。當(dāng)
23、按日常行駛轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)，許用接觸應(yīng)力為1750MPa；當(dāng)按計(jì)算轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)，許用接觸應(yīng)力為2800MPa。計(jì)算時(shí)應(yīng)將上述計(jì)算轉(zhuǎn)矩?fù)Q算到主動齒輪上。
3.2.4 主減速器齒輪的材料及熱處理
汽車驅(qū)動橋主減速器的工作相當(dāng)繁重，與傳動系其他齒輪比較，它具有載荷大、作用時(shí)間長、載荷變化多、帶沖擊等特點(diǎn)。其損壞形式主要有齒板彎曲折斷、齒面疲勞點(diǎn)蝕(剝落)、磨損和擦傷等。據(jù)此對驅(qū)動橋齒輪的材料及熱處理應(yīng)有以下要求：
（1）具有高的彎曲疲勞強(qiáng)度和表面接觸疲勞強(qiáng)度以及較好的齒面耐磨性，故齒表面應(yīng)有高的硬度；
（2）輪齒芯部應(yīng)有適當(dāng)?shù)捻g性以適應(yīng)沖擊載荷，避免在沖擊載荷下輪齒根部折斷；
（3）鋼材的鍛造
24、、切削與熱處理等加工性能良好，熱處理變形小或變形規(guī)律性易控制，以提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少制造成本并降低廢品率；
（4）選擇齒輪材料的合金元素時(shí)要適應(yīng)我國的情況。例如，為了節(jié)約鎳、鉻等我國發(fā)展了以錳、釩、硼、鈦、鉬、硅為主的合金結(jié)構(gòu)鋼系統(tǒng)。
汽車主減速器和差速器圓錐齒輪與雙曲面齒輪目前均用滲碳合金鋼制造。常用的鋼號有20CrMnTi，22CrMnMo，20CrNiMo，20MnVB和20Mn2TiB。
用滲碳合金鋼制造齒輪，經(jīng)滲碳、淬火、回火后，輪齒表面硬度可高達(dá)HRC58～64，而芯部硬度較低，當(dāng)端面模數(shù)m>8時(shí)為HRC29~45，當(dāng)m<8時(shí)為HRC32~45。
對于滲碳層深度有如下的規(guī)定：
25、當(dāng)端面模數(shù)m≤5時(shí)，為0.9~
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1.3mm；m>5～8時(shí)，為1.0~1.4mm；m>8時(shí)，為1.2~1.6mm。
由于新齒輪潤滑不良，為了防止齒輪在運(yùn)行初期產(chǎn)生膠合、咬死或擦傷，防止早期磨損，圓錐齒輪與雙曲面齒輪副(或僅大齒輪)在熱處理及精加工(如磨齒或配對研磨)后均予以厚度為0.005~0.010~0.020mm的磷化處理或鍍銅、鍍錫。這種表面鍍層不應(yīng)用于補(bǔ)償零件的公差尺寸，也不能代替潤滑。
對齒面進(jìn)行噴丸處理有可能提高壽命達(dá)25%。對于滑動速度高的齒輪，為了提高其耐磨性可進(jìn)行滲硫處理。滲硫處理時(shí)的溫度低，故不會引起齒輪變形。滲硫后摩擦系數(shù)可顯著降低，故即使?jié)櫥瑮l件較差
26、，也會防止齒輪咬死、膠合和擦傷等現(xiàn)象產(chǎn)生。
3.2.5 主減速器的潤滑
主減速器及差速器的齒輪、軸承以及其他摩擦表面均需潤滑，其中尤其應(yīng)注意主減速器主動錐齒輪的前軸承的潤滑，因?yàn)槠錆櫠虏荒芸繚櫥偷娘w濺來實(shí)現(xiàn)。為此，通常是在從動齒輪的前端近主動齒輪處的主減速殼的內(nèi)壁上設(shè)一專門的集油槽，將飛濺到殼體內(nèi)壁上的部分潤滑油收集起來再經(jīng)過進(jìn)油孔引至前軸承圓錐滾子的小端處，由于圓錐滾子在旋轉(zhuǎn)時(shí)的泵油作用，使?jié)櫥陀蓤A錐浪子的小端通向大端，并經(jīng)前軸承前端的回油孔流回驅(qū)動橋殼中間的油盆中，使?jié)櫥偷玫窖h(huán)。這樣不但可使軸承得到良好的潤滑、散熱和清洗，而且可以保護(hù)前端的油封不被損壞。為了保證有足夠的潤滑油能流進(jìn)差速器，有的采用專門的導(dǎo)油匙。
為了防止因溫度升高而使主減速器殼和橋殼內(nèi)部壓力增高所引起的謂油，應(yīng)在主減速器殼上或橋殼上裝置通氣塞，后者應(yīng)避開油濺所及之處。加油孔應(yīng)設(shè)置在加油方便之處，抽孔位置也決定了油面位置低處，但也應(yīng)考慮到汽車在通過障礙時(shí)放油塞不易被撞掉。
（注：可編輯下載，若有不當(dāng)之處，請指正，謝謝!）
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汽車主減速器設(shè)計(jì)
