14吨商用车主减速器设计
随着工业和国防现代化的发展，对公路运输车辆提出了更高的要求。汽车主减速器是汽车驱动桥中的主要总成结构之一，是汽车传动系最主要的传动部件。主减速器是起降低转速、增大转矩作用的主要部件。它是依靠齿数少的齿轮带齿数多的齿轮来实现减速的。本文主要介绍了主减速器及其减速形式的选择，还有主从动齿轮等部件的尺寸参数计算以及强度验算校核。本设计为商用车主减速器的研究和设计起到一定的参考意义。
关键词 驱动桥，主减速器，参数确定，载荷计算
目 录
1 绪论 1
1.1 驱动桥介绍 1
1.2 主减速器介绍 1
1.3 驱动桥形式选择 1
2 设计原始参数 2
3 主减速器结构设计 2
3.1 主减速器减速形式 2
3.2 主减速器齿轮形式 3
3.3 齿轮的支撑形式 4
3.4 主减速器支承轴承的预紧及预紧力的调整 5
3.5 锥齿轮啮合调整 6
3.6 润滑 6
4 主减速比及齿轮计算载荷的确定 7
4.1 主减速比 7
4.2 从动齿轮的计算转矩 8
4.3 主动齿轮的计算转矩 9
5 齿轮参数计算强度校核 9
5.1齿轮的主要参数 9
5.2几何尺寸参数 11
5.3 齿轮材料 12
5.4 齿轮的强度计算 13
6 轴承和花键的计算 16
6.1作用在主减速器主动齿轮上的力 16
6.2主减速器轴承载荷的计算 18
6.3轴承寿命计算 19
6.4 花键的计算 20< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
br /> 结 论 22
致 谢 23
参 考 文 献 24
1 绪论
1.1 驱动桥介绍
汽车驱动桥是汽车的一大总成，承载着汽车的满载簧荷重及地面经车轮、车架及车身经悬架给予的铅垂力、纵向力、横向力及其力矩，以及冲击载荷；驱动桥还传递着传动系中的最大转矩，桥壳还承受着反作用力矩。汽车驱动桥结构型式和设计参数除对汽车的可靠性与耐久性有重要影响外，也对汽车的行驶性能如动力性、经济性、平顺性、通过性、机动性和操动稳定性等有直接影响。另外，汽车驱动桥在汽车的各种总成中也是涵盖机械零件、部件、分总成等的品种最多的大总成。例如，驱动桥包含主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置（半轴及轮边减速器）、桥壳和各种齿轮。由上述可见，汽车驱动桥设计涉及的机械零部件及元件的品种极为广泛，对这些零部件、元件及总成的制造也几乎要设计到所有的现代机械制造工艺。
1.2 主减速器介绍
主减速器是汽车传动系中减小转速、增大扭矩的主要部件，它依靠齿数少的锥齿轮带动齿数多的锥齿轮。对发动机纵置的汽车，其主减速器还利用锥齿轮传动以改变动力方向。由于汽车在各种道路上行使时，其驱动轮上要求必须具有一定的驱动力矩和转速，在动力向左右驱动轮分流的差速器之前设置一个主减速器后，便可使主减速器前面的传动部件如变速器、万向传动装置等所传递的扭矩减小，从而可使其尺寸及质量减小、操纵省力。
1.3 驱动桥形式选择
驱动桥的结构型式按工作特性分，可以归并为两大类，即非断开式驱动桥和断开式驱动桥。当驱动车轮采用非独立悬架时，应该选用非断开式驱动桥；当驱动车轮采用独立悬架时，则应该选用断开式驱动桥。独立悬架驱动桥结构较复杂，但可以大大提高汽车在不平路面上的行驶平顺性。
（1）非断开式驱动桥
普通非断开式驱动桥，结构简单、造价低廉、工作可靠，广泛用在各种载货汽车、客车和公共汽车上，在多数的越野汽车和部分轿车上也采用这种结构。他们的具体结构、特别是桥壳结构虽然各不相同，但是有一个共同特点，即桥壳是一根支承在左右驱动车轮上的刚性空心梁，齿轮及半轴等传动部件安装在其中。这时整个驱动桥、驱动车轮及部分传动轴均属于簧下质量，汽车簧下质量较大，这是它的一个缺点。
（2）断开式驱动桥
断开式驱动桥区别于非断开式驱动桥的明显特点在于前者没有一个连接左右驱动车轮的刚性整体外壳或梁。断开式驱动桥的桥壳是分段的，并且彼此之间可以做相对运动，所以这种桥称为断开式的。断开式驱动桥的簧下质量较小，又与独立悬挂相配合，致使驱动车轮与地面的接触情况及对各种地形的适应性比较好，减小车轮和车桥上的动载荷及零件的损坏。但是，由于与其相配的独立悬挂的结构复杂，故这种结构主要见于对行驶平顺性要求较高的一部分轿车及一些越野汽车上。
由于本设计车辆为中型商用车，所以选用非断开式驱动桥。
2 设计原始参数
项目
参数
单位
轮胎滚动半径
508
发动机最大功率
155
发动机最大转矩
658
变速器最大传动比
6.938
-
汽车满载质量
14000
最大功率转速
2500
最大车速
100
轮距
1370
钢板弹簧中心距离
0.9
3 主减速器结构设计
3.1 主减速器减速形式
主减速器的减速形式分为单级减速、双级减速、单级贯通、双级贯通、主减速及轮边减速等。减速形式的选择与汽车的类型及使用条件有关，有时也与制造厂的产品系列及制造条件有关，但它主要取决于由动力性、经济性等整车性能所要求的主减速比的大小及驱动桥下的离地间隙、驱动桥的数目及布置形式等。通常单极减速器用于主减速比小于7.6的各种中小型汽车上。
如图3.1所示，单级减速驱动车桥是驱动桥中结构最简单的一种，制造工艺较简单，成本较低，是驱动桥的基本型，在货车车上占有重要地位。目前货车车发动机向低速大扭矩发展的趋势使得驱动桥的传动比向小速比发展；随着公路状况的改善，特别是高速公路的迅猛发展，许多货车使用条件对汽车通过性的要求降低，因此，产品不必像过去一样，采用复杂的结构提高其的通过性；与带轮边减速器的驱动桥相比，由于产品结构简化，单级减速驱动桥机械传动效率提高，易损件减少，可靠性增加。
与单级主减速器相比，由于双级主减速器由两级齿轮减速组成，使其结构复杂、质量加大；主减速器的齿轮及轴承数量的增多和材料消耗及加工的工时增加，制造成本也显著增加，只有在主减速比较大（大于7.6）且采用单级主减速器不能满足既定的主减速比和离地间隙等要求时才采用。本次设计货车主减速比=4.875，所以采用单级主减速器。
从动齿轮齿数
1 绪论 1
1.1 驱动桥介绍 1
1.2 主减速器介绍 1
1.3 驱动桥形式选择 1
2 设计原始参数 2
3 主减速器结构设计 2
3.1 主减速器减速形式 2
3.2 主减速器齿轮形式 3
3.3 齿轮的支撑形式 4
3.4 主减速器支承轴承的预紧及预紧力的调整 5
3.5 锥齿轮啮合调整 6
3.6 润滑 6
4 主减速比及齿轮计算载荷的确定 7
4.1 主减速比 7
4.2 从动齿轮的计算转矩 8
4.3 主动齿轮的计算转矩 9
5 齿轮参数计算强度校核 9
5.1齿轮的主要参数 9
5.2几何尺寸参数 11
5.3 齿轮材料 12
5.4 齿轮的强度计算 13
6 轴承和花键的计算 16
6.1作用在主减速器主动齿轮上的力 16
6.2主减速器轴承载荷的计算 18
6.3轴承寿命计算 19
6.4 花键的计算 20< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
br /> 结 论 22
致 谢 23
参 考 文 献 24
1 绪论
1.1 驱动桥介绍
汽车驱动桥是汽车的一大总成，承载着汽车的满载簧荷重及地面经车轮、车架及车身经悬架给予的铅垂力、纵向力、横向力及其力矩，以及冲击载荷；驱动桥还传递着传动系中的最大转矩，桥壳还承受着反作用力矩。汽车驱动桥结构型式和设计参数除对汽车的可靠性与耐久性有重要影响外，也对汽车的行驶性能如动力性、经济性、平顺性、通过性、机动性和操动稳定性等有直接影响。另外，汽车驱动桥在汽车的各种总成中也是涵盖机械零件、部件、分总成等的品种最多的大总成。例如，驱动桥包含主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置（半轴及轮边减速器）、桥壳和各种齿轮。由上述可见，汽车驱动桥设计涉及的机械零部件及元件的品种极为广泛，对这些零部件、元件及总成的制造也几乎要设计到所有的现代机械制造工艺。
1.2 主减速器介绍
主减速器是汽车传动系中减小转速、增大扭矩的主要部件，它依靠齿数少的锥齿轮带动齿数多的锥齿轮。对发动机纵置的汽车，其主减速器还利用锥齿轮传动以改变动力方向。由于汽车在各种道路上行使时，其驱动轮上要求必须具有一定的驱动力矩和转速，在动力向左右驱动轮分流的差速器之前设置一个主减速器后，便可使主减速器前面的传动部件如变速器、万向传动装置等所传递的扭矩减小，从而可使其尺寸及质量减小、操纵省力。
1.3 驱动桥形式选择
驱动桥的结构型式按工作特性分，可以归并为两大类，即非断开式驱动桥和断开式驱动桥。当驱动车轮采用非独立悬架时，应该选用非断开式驱动桥；当驱动车轮采用独立悬架时，则应该选用断开式驱动桥。独立悬架驱动桥结构较复杂，但可以大大提高汽车在不平路面上的行驶平顺性。
（1）非断开式驱动桥
普通非断开式驱动桥，结构简单、造价低廉、工作可靠，广泛用在各种载货汽车、客车和公共汽车上，在多数的越野汽车和部分轿车上也采用这种结构。他们的具体结构、特别是桥壳结构虽然各不相同，但是有一个共同特点，即桥壳是一根支承在左右驱动车轮上的刚性空心梁，齿轮及半轴等传动部件安装在其中。这时整个驱动桥、驱动车轮及部分传动轴均属于簧下质量，汽车簧下质量较大，这是它的一个缺点。
（2）断开式驱动桥
断开式驱动桥区别于非断开式驱动桥的明显特点在于前者没有一个连接左右驱动车轮的刚性整体外壳或梁。断开式驱动桥的桥壳是分段的，并且彼此之间可以做相对运动，所以这种桥称为断开式的。断开式驱动桥的簧下质量较小，又与独立悬挂相配合，致使驱动车轮与地面的接触情况及对各种地形的适应性比较好，减小车轮和车桥上的动载荷及零件的损坏。但是，由于与其相配的独立悬挂的结构复杂，故这种结构主要见于对行驶平顺性要求较高的一部分轿车及一些越野汽车上。
由于本设计车辆为中型商用车，所以选用非断开式驱动桥。
2 设计原始参数
项目
参数
单位
轮胎滚动半径
508
发动机最大功率
155
发动机最大转矩
658
变速器最大传动比
6.938
-
汽车满载质量
14000
最大功率转速
2500
最大车速
100
轮距
1370
钢板弹簧中心距离
0.9
3 主减速器结构设计
3.1 主减速器减速形式
主减速器的减速形式分为单级减速、双级减速、单级贯通、双级贯通、主减速及轮边减速等。减速形式的选择与汽车的类型及使用条件有关，有时也与制造厂的产品系列及制造条件有关，但它主要取决于由动力性、经济性等整车性能所要求的主减速比的大小及驱动桥下的离地间隙、驱动桥的数目及布置形式等。通常单极减速器用于主减速比小于7.6的各种中小型汽车上。
如图3.1所示，单级减速驱动车桥是驱动桥中结构最简单的一种，制造工艺较简单，成本较低，是驱动桥的基本型，在货车车上占有重要地位。目前货车车发动机向低速大扭矩发展的趋势使得驱动桥的传动比向小速比发展；随着公路状况的改善，特别是高速公路的迅猛发展，许多货车使用条件对汽车通过性的要求降低，因此，产品不必像过去一样，采用复杂的结构提高其的通过性；与带轮边减速器的驱动桥相比，由于产品结构简化，单级减速驱动桥机械传动效率提高，易损件减少，可靠性增加。
与单级主减速器相比，由于双级主减速器由两级齿轮减速组成，使其结构复杂、质量加大；主减速器的齿轮及轴承数量的增多和材料消耗及加工的工时增加，制造成本也显著增加，只有在主减速比较大（大于7.6）且采用单级主减速器不能满足既定的主减速比和离地间隙等要求时才采用。本次设计货车主减速比=4.875，所以采用单级主减速器。
从动齿轮齿数
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