前置前驱AMT主减速器设计
目 录
1 绪论 1
1.1 课题背景及目的 1
1.2 课题国内外的研究发展状况 1
1.3 课题研究意义 2
1.4 课题研究的主要内容 2
2 主减速器设计部分 2
2.1 主减速器的介绍 2
2.2 主要参数 3
2.3 主减速器齿轮计算载荷的确定 3
2.4 主减速器齿轮基本参数的选择 5
2.5 直齿锥齿轮的几何尺寸计算 6
2.6 主减速器锥齿轮强度计算 7
2.7 齿轮材料的选择和热处理 10
3 差速器的设计 10
3.1 差速器的结构形式选择 10
3.2 差速器齿轮的基本参数选择 10
3.3 锥齿轮尺寸计算 11
3.4 差速器齿轮的强度计算 13
4 轴的设计 14
4.1 主动锥齿轮轴设计 14
4.2 行星齿轮轴的设计 15
4.3 半轴的设计 16
5 用Pro/E对组件建模及装配 20
5.1 从动锥齿轮的建模 20
5.2 差速器壳的建模 28
5.3 主动锥齿轮轴的建模 30
5.4 主减速器的装配 30
结论 34
致谢 35
参考文献 36
1 绪论
1.1 课题背景及目的
自动变速器的出现取消了驾驶员对离合器和换挡操纵杆的操纵，相对于其它自动变速器，AMT既有机械式变速器传动效率高、燃油经济性好等优点，又具有液力自 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
动变速器（AT）操控简便、换挡舒适优势，极大的减少了驾驶员的劳动强度。对于变速器而言，主减速器的设计影响汽车的动力性、经济性以及寿命等诸多方面。为了能够使所设计的主减速器达到预期的要求，设计合理的参数，并能使各零部件协调工作就显得尤为重要了。因此，本课题的研究尤为重要，本文将对前置前驱AMT主减速器进行设计。
1.2 课题国内外的研究发展状况
1.2.1 国内主减速器研究概况
我们都知道，我国的汽车工业起步较晚，所以在生产技术与国外有差距也是在情理之中，其中包括技术、制造及成本。行业整体研发新产品能力弱、对于企业的管理并没有较好的方法，许多生产出来的产品达不到预期要求，这些都是当前所存在的问题。
刘春喜通过自己的学习和对齿轮方面的理解，使用计算机对齿轮进行辅助设计，他主要针对的是降低双曲面齿轮在运动过程中的噪声。他对齿面重叠系数有自己的理解，通过计算和对比发现，齿轮在传动过程中会工作的非常平稳，并且此时的噪声也比其他的小了很多，这主要是由于齿面重叠系数达到合适的值以后，有利于齿轮的传动。于是他通过计算机建立了齿轮优化模型，还对模型进行了编程，一套全新的齿轮传动优化的方法便出现了[1]。
王锐曾提出：虽然我国对于减速器的计算已经发展了不少年，目前也是以良好的势头继续发展，但技术较发达国家落后不少，这也正是我们不断前进的动力，减速器生产过程中也暴露了很多问题，技术的落后会带来很多负面影响，生产的效率低，成本降不下来，这对减速器价格有着很大的影响[2]。
1.2.2 国外主减速器研究概况
在早期的时候，齿轮设计并没有完善，其中最主要的问题就是齿面曲率修正量，为了能够得到预想的啮合质量。工作人员往往要花费大量的时间和精力，不断的试切
才能达到预先设想，这样就出现了一个弊端，那就是对工作人员经验的要求较高。为
了减少甚至消除这种情况，美国的利特文教授提出了局部综合法，他并没有按照传统的格里森技术进行研究。通过他自己研究的方法，使用二阶接触参数，能够很好的控制齿轮的啮合性能[3]。
三维制图软件的出现无疑冲击了传统的手工设计，它大大的减少了设计人员绘图的工作量，使用参数化设计齿轮，只要使用绘图软件设计出一个齿轮，就能过通过对参数的修改，使其成为其他同类型的齿轮，换言之就是针对于同一类型的齿轮，一个模型适用于多种齿轮。国外许多大型的汽车生产企业都使用了这种方法，这对齿轮生产技术的的进步起到了巨大的推进作用。
1.3 课题研究意义
当汽车在道路上正常行驶时，发动机的转速一般都不会很低，如果靠变速箱来降低转速，使得齿轮传动比加大，间接的造成了齿轮的半径增加。转速的下降会造成扭矩的加大，传动负荷就被加大了。所以，主减速器的存在就显得尤为重要。直齿锥齿轮的优势很明显，传动平稳、并且噪声小等，加工质量直接影响汽车主减速器、差速器的整体性能。随着计算机技术的进步，运用Pro/E软件设计主减速器及差速器，不但能可以提高设计质量，还可以加快设计速度并节省时间。由于AMT有良好的应用前景，因此对前置前驱AMT主减速器的设计具有重要意义。
1.4 课题研究的主要内容
（1）主减速器及差速器结构的设计
（2）主减速器及差速器齿轮与齿轮轴的设计与校核
（3）使用Pro/E软件对主减速器及差速器的部件进行建模
（4）完成主减速器及差速器各组件的装配。
本次设计通过给定的参数进行计算，得出主减速器与差速器组件的各参数，并通过Pro/E软件实现主减速器与差速器的各组件的建模与装配。
2 主减速器设计部分
2.1 主减速器的介绍
主减速器起到起到降低发动机转速，并增大发动机扭矩的作用，对于发动机 采取纵向布置的汽车来说，它还可以利用锥齿轮的结构形式来改变动力的传递方向。动力传递由主动锥齿轮到从动锥齿轮，然后经差速器壳到行星齿轮轴，再到行星齿轮和半轴齿轮，最后由半轴将动力输出。螺旋锥齿轮这种形式的主减速器在汽车上的使用较多，因为螺旋锥齿轮在工作中同时啮合齿数较多，所以它的承重能力要优于普通的齿轮，并且在这过程中动力传递的非常平稳，同时具有发出的噪声也不大等优点[4]。为了更简洁明了的表达主减速器齿轮间的运动状况，本文将主减速器的螺旋锥齿轮简化成直齿锥齿轮。
2.2 主要参数
表2.1 轿车主要参数
主要参数 数值
车轮滚动半径（m） 0.29
发动机最大转矩（Nm） 155/3500
发动机最大有效功率（kw） 74/5200
最高车速（km） 185
满载质量（kg） 1600
变速器最高档传动比 0.8
变速器一档传动比 3.455
其中：i0为主减速比
r为车轮的滚动半径
n是汽车最高车速时的发动机转速
2.7 齿轮材料的选择和热处理
1 绪论 1
1.1 课题背景及目的 1
1.2 课题国内外的研究发展状况 1
1.3 课题研究意义 2
1.4 课题研究的主要内容 2
2 主减速器设计部分 2
2.1 主减速器的介绍 2
2.2 主要参数 3
2.3 主减速器齿轮计算载荷的确定 3
2.4 主减速器齿轮基本参数的选择 5
2.5 直齿锥齿轮的几何尺寸计算 6
2.6 主减速器锥齿轮强度计算 7
2.7 齿轮材料的选择和热处理 10
3 差速器的设计 10
3.1 差速器的结构形式选择 10
3.2 差速器齿轮的基本参数选择 10
3.3 锥齿轮尺寸计算 11
3.4 差速器齿轮的强度计算 13
4 轴的设计 14
4.1 主动锥齿轮轴设计 14
4.2 行星齿轮轴的设计 15
4.3 半轴的设计 16
5 用Pro/E对组件建模及装配 20
5.1 从动锥齿轮的建模 20
5.2 差速器壳的建模 28
5.3 主动锥齿轮轴的建模 30
5.4 主减速器的装配 30
结论 34
致谢 35
参考文献 36
1 绪论
1.1 课题背景及目的
自动变速器的出现取消了驾驶员对离合器和换挡操纵杆的操纵，相对于其它自动变速器，AMT既有机械式变速器传动效率高、燃油经济性好等优点，又具有液力自 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
动变速器（AT）操控简便、换挡舒适优势，极大的减少了驾驶员的劳动强度。对于变速器而言，主减速器的设计影响汽车的动力性、经济性以及寿命等诸多方面。为了能够使所设计的主减速器达到预期的要求，设计合理的参数，并能使各零部件协调工作就显得尤为重要了。因此，本课题的研究尤为重要，本文将对前置前驱AMT主减速器进行设计。
1.2 课题国内外的研究发展状况
1.2.1 国内主减速器研究概况
我们都知道，我国的汽车工业起步较晚，所以在生产技术与国外有差距也是在情理之中，其中包括技术、制造及成本。行业整体研发新产品能力弱、对于企业的管理并没有较好的方法，许多生产出来的产品达不到预期要求，这些都是当前所存在的问题。
刘春喜通过自己的学习和对齿轮方面的理解，使用计算机对齿轮进行辅助设计，他主要针对的是降低双曲面齿轮在运动过程中的噪声。他对齿面重叠系数有自己的理解，通过计算和对比发现，齿轮在传动过程中会工作的非常平稳，并且此时的噪声也比其他的小了很多，这主要是由于齿面重叠系数达到合适的值以后，有利于齿轮的传动。于是他通过计算机建立了齿轮优化模型，还对模型进行了编程，一套全新的齿轮传动优化的方法便出现了[1]。
王锐曾提出：虽然我国对于减速器的计算已经发展了不少年，目前也是以良好的势头继续发展，但技术较发达国家落后不少，这也正是我们不断前进的动力，减速器生产过程中也暴露了很多问题，技术的落后会带来很多负面影响，生产的效率低，成本降不下来，这对减速器价格有着很大的影响[2]。
1.2.2 国外主减速器研究概况
在早期的时候，齿轮设计并没有完善，其中最主要的问题就是齿面曲率修正量，为了能够得到预想的啮合质量。工作人员往往要花费大量的时间和精力，不断的试切
才能达到预先设想，这样就出现了一个弊端，那就是对工作人员经验的要求较高。为
了减少甚至消除这种情况，美国的利特文教授提出了局部综合法，他并没有按照传统的格里森技术进行研究。通过他自己研究的方法，使用二阶接触参数，能够很好的控制齿轮的啮合性能[3]。
三维制图软件的出现无疑冲击了传统的手工设计，它大大的减少了设计人员绘图的工作量，使用参数化设计齿轮，只要使用绘图软件设计出一个齿轮，就能过通过对参数的修改，使其成为其他同类型的齿轮，换言之就是针对于同一类型的齿轮，一个模型适用于多种齿轮。国外许多大型的汽车生产企业都使用了这种方法，这对齿轮生产技术的的进步起到了巨大的推进作用。
1.3 课题研究意义
当汽车在道路上正常行驶时，发动机的转速一般都不会很低，如果靠变速箱来降低转速，使得齿轮传动比加大，间接的造成了齿轮的半径增加。转速的下降会造成扭矩的加大，传动负荷就被加大了。所以，主减速器的存在就显得尤为重要。直齿锥齿轮的优势很明显，传动平稳、并且噪声小等，加工质量直接影响汽车主减速器、差速器的整体性能。随着计算机技术的进步，运用Pro/E软件设计主减速器及差速器，不但能可以提高设计质量，还可以加快设计速度并节省时间。由于AMT有良好的应用前景，因此对前置前驱AMT主减速器的设计具有重要意义。
1.4 课题研究的主要内容
（1）主减速器及差速器结构的设计
（2）主减速器及差速器齿轮与齿轮轴的设计与校核
（3）使用Pro/E软件对主减速器及差速器的部件进行建模
（4）完成主减速器及差速器各组件的装配。
本次设计通过给定的参数进行计算，得出主减速器与差速器组件的各参数，并通过Pro/E软件实现主减速器与差速器的各组件的建模与装配。
2 主减速器设计部分
2.1 主减速器的介绍
主减速器起到起到降低发动机转速，并增大发动机扭矩
2.2 主要参数
表2.1 轿车主要参数
主要参数 数值
车轮滚动半径（m） 0.29
发动机最大转矩（Nm） 155/3500
发动机最大有效功率（kw） 74/5200
最高车速（km） 185
满载质量（kg） 1600
变速器最高档传动比 0.8
变速器一档传动比 3.455
其中：i0为主减速比
r为车轮的滚动半径
n是汽车最高车速时的发动机转速
2.7 齿轮材料的选择和热处理
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