单级主减速器及差速器的结构设计
单级主减速器及差速器的结构设计[20191208102908]
摘 要
本文在比较分析各类主减速器结构、组成、功用的基础上，以齿型为准双曲面齿轮的单级主减速器为例，选定了主减速器主、从动锥齿轮的支承方案，并按发动机最大转矩和最低档传动比确定了主减速器锥齿轮的基本参数，进而对锥齿轮应力强度进行了校核；基于主减速器动力传递过程中的差速作用，本文对与减速器为一体的差速器的结构、差速原理及转矩分配等进行了简述；在完成了差速器主要结构参数选型的基础上，对行星齿轮和半轴齿轮的参数、行星齿轮数目、行星齿轮轴直径、及支承长度等进行了设计计算，同时初步完成了行星齿轮等构件的强度校核。
关键字:主减速器差速器行星齿轮设计参数
目 录
1、引言 1
2、主减速器 2
2.1主减速器概述 2
2.2国内外主减速器的发展现状及作用 4
（1）国内外主减速器发展现状 4
（2）主减速器的作用 4
2.3主减速器的设计 5
(1) 主减速器结构方案分析 5
(2) 主减速器主、从动锥齿轮的支承方案选择 5
(3) 主动锥齿轮的支承 5
(4)从动锥齿轮的支承方案 6
(5)齿轮啮合位置与轴承预紧度的调节 6
2.4主减速器基本参数的选择与设计计算 7
（1）齿轮计算载荷的确定 7
（2）主减速器齿轮基本参数的选择 9
3、差速器 13
3.1差速器概述 13
3.2差速器结构以及原理 14
3.3差速器基本参数的选择与设计计算 16
（1）行星齿轮数目的选择 16
（2）行星齿轮球面半径 的选择 16
（3）行星齿轮和半轴齿轮齿数的选择 16
（4）确定行星齿轮和半轴齿轮的参数 17
3.4差速器齿轮强度计算 19
小结 20
参考文献 21
致谢 22
1、引言
本课题属于汽车技术领域，具体设计涉及的是单级主减速器及差速器的结构设计。
随着人们经济水平与科学技术的日益提高，越来越多的人会综合考虑汽车的环保性能、舒适性能以及快捷性能等因素。因此也就有越来越多的人们对于汽车各方面的性能的要求越来越高，而传动系统是汽车正常行驶的最重要的部分之一，所以对传动系统的组成元素进行设计是很必要的。以汽车主减速器的设计为例，汽车主减速器的发展趋势逐渐变成要求有较小的传动比、较大的扭矩、较高的传动效率以及较低的成本。我国汽车设计行业目前主要是广泛吸取国外先进技术，结合自身的实际情况，努力开发设计出具有高承载能力、较高的齿轮的疲劳寿命、优化的结构以及便于维护等特点的产品。目前我国很多成型产品都得到了用户的广泛认可与支持，这些成型产品主要有457、460、480、500等。我国新设计的减速器不同于以往的地方是：不仅对产品的性能参数进行了很好的改善，设计上也是完全按照模块化设计的原则，使产品配套逐步实现平台化，使得汽车的造型及其结构更加合理，组织批量生产更加方便，也适应了科技发展的脚步，能赶得上车型换代的速度和产品系列化的特点，这些都对基础产品的配套要求越来越高，需要不停的进行产品设计的开发和改进，以满足日益变化的市场需求。
本次设计的主要目的是通过准双曲面齿轮式单级主减速器及差速器的结构设计，进一步巩固以往学习过的专业知识，使自己的综合设计能力得到提高等。
2、主减速器
2.1主减速器概述
主减速器的作用是通过差速器的差速作用将发动机传过来的转速降低，同时增加传过来的转矩，当发动机摆放的方向和汽车行驶的反向一致时，采用圆锥齿轮的主减速器，被传输过来的转矩方向可以改变。[13]
汽车主减速器的结构形式有很多种类型，具体分类见表2-1[11]。
表2-1 汽车主减速器的类型
分类依据 主减速器类型
按照主减速器齿轮的对数 单级和双级主减速器
按照主传动比档数 单速式和双速式
按照齿轮的结构类型不同 圆柱齿轮式、锥齿轮式和准双曲面齿轮式
(1) 螺旋锥齿轮传动
螺旋锥齿轮传动的特点：主动锥齿轮与从动锥齿轮的轴线互相垂直且相交，齿轮的啮合主要是从齿轮一端转向另一端。当它运行的时候，轮齿的端面会重叠，会有很大的噪声，此外，螺旋锥齿轮对啮合精度的要求非常高，当齿轮副锥顶有一点点不吻合时，螺旋锥齿轮的工作条件就会快速的变的很差，还使得磨损的程度增大[5]。
(2) 准双曲面齿轮传动
准双曲面齿轮在传动时，它的主动锥齿轮与从动锥齿轮的轴线，虽然互相垂直但是并没有相交，而且它们的轴线还可以在空间进行相对的移动，移动的距离我们叫作偏移距[13]。
准双曲面齿轮具有以下特点:
? 在同样的条件下传动时，准双曲面齿轮与螺旋锥齿轮的传动比相比较，还是前者大。
? 将传动比取一个定值，主动齿轮的尺寸取一样的值时，从动锥齿轮的直径比相应的螺旋锥齿轮的直径要小，这也是它离地间隙很大的原因所在。
曲线锥齿轮之所以不如准双曲面齿轮的原因是：准双曲面齿轮的工作稳定性好、轮齿的弯曲强度、接触强度也相对比较高，而且，它的主动锥齿轮和从动锥齿轮的轴线可以相对的进行移动[12]。
众所周知，金无足赤，准双曲面齿轮也存在缺点，在它工作时，齿面之间会有较大的滑动，同时齿面间要承受很大的压力，齿面的油膜很容易被破坏。因此，准双曲面齿轮传动必须采用含防刮伤、抗极压的添加剂的准双曲面齿轮油，不可以用其他油代替。单级主减速器及差速器的结构总成见图2-1。
图2-1 单级主减速器及差速器的结构总成
本次设计的单级主减速器的传动过程是：由输入轴输入的动力首先传到主减速器的主动锥齿轮18、从动锥齿轮7上，经过主减速器后，加大了传来的动力的转矩，同时降低了它的转速，还改变了动力的传递方向，动力经差速器壳5被输送到行星齿轮轴24上，行星齿轮轴又将动力传到行星齿轮21上，行星齿轮通过公转与自转实现转矩分配，使两边的车轮具有不同的转速，之后动力又被传给了半轴齿轮23，动力通过与半轴齿轮相连的半轴最终到达了汽车的驱动轮。在装配过程中，我们要注意一些问题：装配前，各个密封件必须浸透油；装配时，圆锥滚子轴承要有一定的预紧度；支承螺栓与从动锥齿轮端面之间的间隙要维持在0.3—0.5mm；轮齿啮合间隙应该在0.15—0.40mm；螺栓与螺母紧固时，不得用不合适的旋转工具或扳手；双曲面齿轮油加注1.5升。
单级主减速器的特点有：
① 整体布局简单，质小体轻，传动效率好，轿车以及一般的轻中型货车大多采用单级主减速器；
② 采用准双曲面齿轮传动；
③ 采用飞溅润滑；
④ 传动比不能满足重型车辆的需求。
2.2国内外主减速器的发展现状及作用
（1）国内外主减速器发展现状
在上个世纪末，汽车诞生了，在这期间它已经走过了一百多年。这一百多年，汽车有了翻天覆地的发展。与此同时，汽车工业也造就了很多伟大而杰出的人才，他们通过努力建立了很多著名的汽车公司，这些公司在各国经济中都很有分量。
1955年我国生产了61辆汽车，这一事实结束了我国不能生产汽车的历史。通过几十年的努力，我国的汽车工业逐渐有了自己的特色。我国汽车的数量也有了翻天覆地的变化，建国时只有几万辆汽车，而现在汽车的数量却有上千万辆。这些数据的变化，都源自于我国人民谦虚好学，虚心学习并借鉴很多发达国家关于汽车设计的先进技术，所以我们国家汽车工业的产量和质量才得到了很大的发展和提高。
虽然我国在汽车工业上有了突飞猛进的提高，但是我国设计用在汽车上减速器的能力还不如国外一些发达国家，这些不仅体现在技术、制造工艺上，还体现在成本控制上，最关键的是我国不能独立开发设计齿轮，即便通过借鉴设计出了产品，但也缺乏创新力。此外，我国产品开发设计的技巧不及国外（国外已经实现计算机编程化、电算化）。现在值得关注的是，我国汽车行业对于开发新产品的能力还很弱，只是在借鉴的基础上稍加修改，并没有自己本身的工艺创新；还有一点值得引起注意的是：在我国，汽车行业整体的管理水平比较低，企业的管理也比较粗放，导致一些产品被认为是中低档次，使我们国家有国际影响力的产品品牌很少。这些问题都在提醒我们要在进行提高汽车设计的技术水平，同时也要注重创新；加快提高管理水平的速度，早点加入国际先进水平的行列，早日缩小与世界先进水平的差距。
（2）主减速器的作用
汽车传动系统主要是传递发动机的动力，使之满足汽车行驶的需要[10]。发动机的特性不能满足汽车行驶的需求及其如何布置它的结构在一般的机械式传动中的变速器不能被解决，因此，我们需要开发设计出能够解决这个问题的新产品。主减速器在汽车传动系统中起减速增矩的作用；当发动机放置的方向与汽车行驶方向一致时，主减速器里的圆锥齿轮可以改变动力的传递方向。齿轮的半径会随着变速箱内齿轮副的传动比的变化而变化，虽然发动机的转速是依靠变速箱来降低，但是变速箱内齿轮副的传动比也会受到发动机转速的影响。当汽车在正常情况下行驶时，发动机会有很高的转速，若只依靠变速箱来降低发动机的转速，那么变速器的尺寸以及变速器与其后面的传动机构的传动负荷都需要被增加。那么如何解决这一问题呢？经过研究后，我们知道，主减速器有减速增矩的作用，所以在差速器的前面增加一个主减速器，经过主减速器后，它前面的传动元件传递的扭矩就会减小，这样主减速器会减小变速器传来的扭矩，变速器的尺寸和质量也会跟着减小，这样就可以解决前面变速器不能解决的问题了。
2.3主减速器的设计
(1) 主减速器结构方案分析
因为准双曲面齿轮拥有很多优点，所以它被用在很多车上。当所需要的传动比比4.5大而且轮廓尺寸的大小又有限制时，通常我们都会采用准双曲面齿轮传动。中等传动比的传动，无论是准双曲面齿轮还是螺旋锥齿轮都可以采用[8]。
鉴于这几年轿车、轻型货车大都采用准双曲面齿轮，一些中、重型货车也逐渐倾向于采用准双曲面齿轮了。本次设计选用的是准双曲面齿轮传动。
(2) 主减速器主、从动锥齿轮的支承方案选择
主减速器的主、从动齿轮只有在良好的啮合状况下才能很好的工作。为了使齿轮能够精确的啮合，我们必须要严格要求齿轮的加工质量，谨慎的进行装配调整，精确的计算轴承、主减速器壳体以及齿轮的支承刚度。
(3) 主动锥齿轮的支承
在本次设计中，计算主动锥齿轮的基本参数时发现齿轮小头处的距离比8mm小，因此将其与轴制成一体，并支承结构选择悬臂式，主动锥齿轮轴的两边有两个圆锥滚子轴承支承，它的同一侧也有两个圆锥滚子轴承支承，主动锥齿轮在轴承的外面。这种支承的结构比较简单，但支承的刚度也不大，多应用于负荷较小的轻型车[3]。
跨置式支承结构与悬臂式结构不同，它是主动锥齿轮的前后端都有支承，支承刚度比悬臂式大，大负荷的单级主减速器采用的比较多。跨置式支承结构主动齿轮轴的长度较短的原因是齿轮大端一侧轴径上的两个相对安装的圆锥滚子轴承之间的距离很小，这样传动轴夹角就变小了，方便整车布置。当传递的转矩较大时，优先采用跨置式支承结构。
本次设计采用悬臂式支承结构。
(4)从动锥齿轮的支承方案
从动齿轮的支承多数选择圆锥滚子轴承，且让圆锥滚子大端向内，目的是提高它的支承刚度。在本次设计中，为了保证齿轮正常工作，在从动锥齿轮的反面安装了支承螺栓，这样从动锥齿轮就不会有太大的变形。
(5)齿轮啮合位置与轴承预紧度的调节
锥齿轮的啮合调整主要是通过主、从动两锥齿轮的轴向位置来调节的。在主动锥齿轮轮齿上涂上红丹粉与润滑油的混合物，使其正反往复转动，因此从动锥齿轮的轮齿两边工作面上会有红色印迹，如果这个印迹的位置在齿高的中间且靠近较小的那一边，占齿面宽度的60%以上，这时齿轮的啮合就是正确的，从动锥齿轮正确的啮合印迹位置见图2-2[4]。
（a） （b）
图2-2 从动锥齿轮正确啮合的印迹位置
（a）正转工作的情况 （b）逆转工作的情况
装配主减速器的时候要注意圆锥滚子轴承的预紧度，预紧度不能太大也不能太小，如果发现预紧度不合适就要进行调整。调节轴承预紧度的目的是为了减小齿轮轴的轴向位移，这种轴向位移是轴向力引起的，而轴向力是锥齿轮传动时产生的；同时还可以增加支承刚度，这样齿轮就能够正确的啮合，因而也就会平稳的进行运转。轴承的预紧度是否恰当关系到一对齿轮能否准确的啮合，但是预紧度如果太大就会使传动效率变低，磨损轴承的速度也会被加快，因此我们可以通过弹簧秤来测轴承的摩擦力矩，进而看看预紧度是否合适，它的最佳值要通过试验来确定。预紧度调整的方法如表2-2[2]。
表2-2 轴承预紧度调整方法
预紧度需要调整的元件 预紧度调整方法
主动锥齿轮轴承 两轴承内圈之间的套筒长度，调整垫片，垫圈厚度、轴承内圈轴肩之间的调整垫片，垫圈厚度
从动齿轮轴承 调整螺母，差速器壳与轴承间的调整垫片，主减速器壳和轴承盖间的调整垫片
在本次设计中，对于主动锥齿轮的前端支撑在两个圆锥滚子轴承上的预紧度，我们可以通过增加或减少调整垫片的厚度来调节轴承预紧度，这些调整垫片是装在轴承内座圈之间的隔离套里的。在从动锥齿轮两边的圆锥滚子轴承用它两边的调整螺母进行调整。需要特别注意的是:在齿轮啮合调整的前面进行轴承预紧度的调整，轴承预紧度调节最方便的是用波形套筒[1]。
2.4主减速器基本参数的选择与设计计算
（1）齿轮计算载荷的确定
根据发动机的参数确定从动锥齿轮的计算转矩 [2]：
式中： 为计算转矩，N?m；n为计算驱动桥数，n=1； 为主减速器传动比， =4.11； 为变速器1档传动比， =1； 为分动器传动比，没有分动器，则 =1；发动机的传动效率用 表示，在本次设计中取 =0.9；液力变矩器变矩系数设为k，在此取值为k=1； 为发动机最大转矩， =155N?m；性能系数 =0的汽车的动载系数 =1； >0的汽车 =2或由下面的计算公式确定
摘 要
本文在比较分析各类主减速器结构、组成、功用的基础上，以齿型为准双曲面齿轮的单级主减速器为例，选定了主减速器主、从动锥齿轮的支承方案，并按发动机最大转矩和最低档传动比确定了主减速器锥齿轮的基本参数，进而对锥齿轮应力强度进行了校核；基于主减速器动力传递过程中的差速作用，本文对与减速器为一体的差速器的结构、差速原理及转矩分配等进行了简述；在完成了差速器主要结构参数选型的基础上，对行星齿轮和半轴齿轮的参数、行星齿轮数目、行星齿轮轴直径、及支承长度等进行了设计计算，同时初步完成了行星齿轮等构件的强度校核。
关键字:主减速器差速器行星齿轮设计参数
目 录
1、引言 1
2、主减速器 2
2.1主减速器概述 2
2.2国内外主减速器的发展现状及作用 4
（1）国内外主减速器发展现状 4
（2）主减速器的作用 4
2.3主减速器的设计 5
(1) 主减速器结构方案分析 5
(2) 主减速器主、从动锥齿轮的支承方案选择 5
(3) 主动锥齿轮的支承 5
(4)从动锥齿轮的支承方案 6
(5)齿轮啮合位置与轴承预紧度的调节 6
2.4主减速器基本参数的选择与设计计算 7
（1）齿轮计算载荷的确定 7
（2）主减速器齿轮基本参数的选择 9
3、差速器 13
3.1差速器概述 13
3.2差速器结构以及原理 14
3.3差速器基本参数的选择与设计计算 16
（1）行星齿轮数目的选择 16
（2）行星齿轮球面半径 的选择 16
（3）行星齿轮和半轴齿轮齿数的选择 16
（4）确定行星齿轮和半轴齿轮的参数 17
3.4差速器齿轮强度计算 19
小结 20
参考文献 21
致谢 22
1、引言
本课题属于汽车技术领域，具体设计涉及的是单级主减速器及差速器的结构设计。
随着人们经济水平与科学技术的日益提高，越来越多的人会综合考虑汽车的环保性能、舒适性能以及快捷性能等因素。因此也就有越来越多的人们对于汽车各方面的性能的要求越来越高，而传动系统是汽车正常行驶的最重要的部分之一，所以对传动系统的组成元素进行设计是很必要的。以汽车主减速器的设计为例，汽车主减速器的发展趋势逐渐变成要求有较小的传动比、较大的扭矩、较高的传动效率以及较低的成本。我国汽车设计行业目前主要是广泛吸取国外先进技术，结合自身的实际情况，努力开发设计出具有高承载能力、较高的齿轮的疲劳寿命、优化的结构以及便于维护等特点的产品。目前我国很多成型产品都得到了用户的广泛认可与支持，这些成型产品主要有457、460、480、500等。我国新设计的减速器不同于以往的地方是：不仅对产品的性能参数进行了很好的改善，设计上也是完全按照模块化设计的原则，使产品配套逐步实现平台化，使得汽车的造型及其结构更加合理，组织批量生产更加方便，也适应了科技发展的脚步，能赶得上车型换代的速度和产品系列化的特点，这些都对基础产品的配套要求越来越高，需要不停的进行产品设计的开发和改进，以满足日益变化的市场需求。
本次设计的主要目的是通过准双曲面齿轮式单级主减速器及差速器的结构设计，进一步巩固以往学习过的专业知识，使自己的综合设计能力得到提高等。
2、主减速器
2.1主减速器概述
主减速器的作用是通过差速器的差速作用将发动机传过来的转速降低，同时增加传过来的转矩，当发动机摆放的方向和汽车行驶的反向一致时，采用圆锥齿轮的主减速器，被传输过来的转矩方向可以改变。[13]
汽车主减速器的结构形式有很多种类型，具体分类见表2-1[11]。
表2-1 汽车主减速器的类型
分类依据 主减速器类型
按照主减速器齿轮的对数 单级和双级主减速器
按照主传动比档数 单速式和双速式
按照齿轮的结构类型不同 圆柱齿轮式、锥齿轮式和准双曲面齿轮式
(1) 螺旋锥齿轮传动
螺旋锥齿轮传动的特点：主动锥齿轮与从动锥齿轮的轴线互相垂直且相交，齿轮的啮合主要是从齿轮一端转向另一端。当它运行的时候，轮齿的端面会重叠，会有很大的噪声，此外，螺旋锥齿轮对啮合精度的要求非常高，当齿轮副锥顶有一点点不吻合时，螺旋锥齿轮的工作条件就会快速的变的很差，还使得磨损的程度增大[5]。
(2) 准双曲面齿轮传动
准双曲面齿轮在传动时，它的主动锥齿轮与从动锥齿轮的轴线，虽然互相垂直但是并没有相交，而且它们的轴线还可以在空间进行相对的移动，移动的距离我们叫作偏移距[13]。
准双曲面齿轮具有以下特点:
? 在同样的条件下传动时，准双曲面齿轮与螺旋锥齿轮的传动比相比较，还是前者大。
? 将传动比取一个定值，主动齿轮的尺寸取一样的值时，从动锥齿轮的直径比相应的螺旋锥齿轮的直径要小，这也是它离地间隙很大的原因所在。
曲线锥齿轮之所以不如准双曲面齿轮的原因是：准双曲面齿轮的工作稳定性好、轮齿的弯曲强度、接触强度也相对比较高，而且，它的主动锥齿轮和从动锥齿轮的轴线可以相对的进行移动[12]。
众所周知，金无足赤，准双曲面齿轮也存在缺点，在它工作时，齿面之间会有较大的滑动，同时齿面间要承受很大的压力，齿面的油膜很容易被破坏。因此，准双曲面齿轮传动必须采用含防刮伤、抗极压的添加剂的准双曲面齿轮油，不可以用其他油代替。单级主减速器及差速器的结构总成见图2-1。
图2-1 单级主减速器及差速器的结构总成
本次设计的单级主减速器的传动过程是：由输入轴输入的动力首先传到主减速器的主动锥齿轮18、从动锥齿轮7上，经过主减速器后，加大了传来的动力的转矩，同时降低了它的转速，还改变了动力的传递方向，动力经差速器壳5被输送到行星齿轮轴24上，行星齿轮轴又将动力传到行星齿轮21上，行星齿轮通过公转与自转实现转矩分配，使两边的车轮具有不同的转速，之后动力又被传给了半轴齿轮23，动力通过与半轴齿轮相连的半轴最终到达了汽车的驱动轮。在装配过程中，我们要注意一些问题：装配前，各个密封件必须浸透油；装配时，圆锥滚子轴承要有一定的预紧度；支承螺栓与从动锥齿轮端面之间的间隙要维持在0.3—0.5mm；轮齿啮合间隙应该在0.15—0.40mm；螺栓与螺母紧固时，不得用不合适的旋转工具或扳手；双曲面齿轮油加注1.5升。
单级主减速器的特点有：
① 整体布局简单，质小体轻，传动效率好，轿车以及一般的轻中型货车大多采用单级主减速器；
② 采用准双曲面齿轮传动；
③ 采用飞溅润滑；
④ 传动比不能满足重型车辆的需求。
2.2国内外主减速器的发展现状及作用
（1）国内外主减速器发展现状
在上个世纪末，汽车诞生了，在这期间它已经走过了一百多年。这一百多年，汽车有了翻天覆地的发展。与此同时，汽车工业也造就了很多伟大而杰出的人才，他们通过努力建立了很多著名的汽车公司，这些公司在各国经济中都很有分量。
1955年我国生产了61辆汽车，这一事实结束了我国不能生产汽车的历史。通过几十年的努力，我国的汽车工业逐渐有了自己的特色。我国汽车的数量也有了翻天覆地的变化，建国时只有几万辆汽车，而现在汽车的数量却有上千万辆。这些数据的变化，都源自于我国人民谦虚好学，虚心学习并借鉴很多发达国家关于汽车设计的先进技术，所以我们国家汽车工业的产量和质量才得到了很大的发展和提高。
虽然我国在汽车工业上有了突飞猛进的提高，但是我国设计用在汽车上减速器的能力还不如国外一些发达国家，这些不仅体现在技术、制造工艺上，还体现在成本控制上，最关键的是我国不能独立开发设计齿轮，即便通过借鉴设计出了产品，但也缺乏创新力。此外，我国产品开发设计的技巧不及国外（国外已经实现计算机编程化、电算化）。现在值得关注的是，我国汽车行业对于开发新产品的能力还很弱，只是在借鉴的基础上稍加修改，并没有自己本身的工艺创新；还有一点值得引起注意的是：在我国，汽车行业整体的管理水平比较低，企业的管理也比较粗放，导致一些产品被认为是中低档次，使我们国家有国际影响力的产品品牌很少。这些问题都在提醒我们要在进行提高汽车设计的技术水平，同时也要注重创新；加快提高管理水平的速度，早点加入国际先进水平的行列，早日缩小与世界先进水平的差距。
（2）主减速器的作用
汽车传动系统主要是传递发动机的动力，使之满足汽车行驶的需要[10]。发动机的特性不能满足汽车行驶的需求及其如何布置它的结构在一般的机械式传动中的变速器不能被解决，因此，我们需要开发设计出能够解决这个问题的新产品。主减速器在汽车传动系统中起减速增矩的作用；当发动机放置的方向与汽车行驶方向一致时，主减速器里的圆锥齿轮可以改变动力的传递方向。齿轮的半径会随着变速箱内齿轮副的传动比的变化而变化，虽然发动机的转速是依靠变速箱来降低，但是变速箱内齿轮副的传动比也会受到发动机转速的影响。当汽车在正常情况下行驶时，发动机会有很高的转速，若只依靠变速箱来降低发动机的转速，那么变速器的尺寸以及变速器与其后面的传动机构的传动负荷都需要被增加。那么如何解决这一问题呢？经过研究后，我们知道，主减速器有减速增矩的作用，所以在差速器的前面增加一个主减速器，经过主减速器后，它前面的传动元件传递的扭矩就会减小，这样主减速器会减小变速器传来的扭矩，变速器的尺寸和质量也会跟着减小，这样就可以解决前面变速器不能解决的问题了。
2.3主减速器的设计
(1) 主减速器结构方案分析
因为准双曲面齿轮拥有很多优点，所以它被用在很多车上。当所需要的传动比比4.5大而且轮廓尺寸的大小又有限制时，通常我们都会采用准双曲面齿轮传动。中等传动比的传动，无论是准双曲面齿轮还是螺旋锥齿轮都可以采用[8]。
鉴于这几年轿车、轻型货车大都采用准双曲面齿轮，一些中、重型货车也逐渐倾向于采用准双曲面齿轮了。本次设计选用的是准双曲面齿轮传动。
(2) 主减速器主、从动锥齿轮的支承方案选择
主减速器的主、从动齿轮只有在良好的啮合状况下才能很好的工作。为了使齿轮能够精确的啮合，我们必须要严格要求齿轮的加工质量，谨慎的进行装配调整，精确的计算轴承、主减速器壳体以及齿轮的支承刚度。
(3) 主动锥齿轮的支承
在本次设计中，计算主动锥齿轮的基本参数时发现齿轮小头处的距离比8mm小，因此将其与轴制成一体，并支承结构选择悬臂式，主动锥齿轮轴的两边有两个圆锥滚子轴承支承，它的同一侧也有两个圆锥滚子轴承支承，主动锥齿轮在轴承的外面。这种支承的结构比较简单，但支承的刚度也不大，多应用于负荷较小的轻型车[3]。
跨置式支承结构与悬臂式结构不同，它是主动锥齿轮的前后端都有支承，支承刚度比悬臂式大，大负荷的单级主减速器采用的比较多。跨置式支承结构主动齿轮轴的长度较短的原因是齿轮大端一侧轴径上的两个相对安装的圆锥滚子轴承之间的距离很小，这样传动轴夹角就变小了，方便整车布置。当传递的转矩较大时，优先采用跨置式支承结构。
本次设计采用悬臂式支承结构。
(4)从动锥齿轮的支承方案
从动齿轮的支承多数选择圆锥滚子轴承，且让圆锥滚子大端向内，目的是提高它的支承刚度。在本次设计中，为了保证齿轮正常工作，在从动锥齿轮的反面安装了支承螺栓，这样从动锥齿轮就不会有太大的变形。
(5)齿轮啮合位置与轴承预紧度的调节
锥齿轮的啮合调整主要是通过主、从动两锥齿轮的轴向位置来调节的。在主动锥齿轮轮齿上涂上红丹粉与润滑油的混合物，使其正反往复转动，因此从动锥齿轮的轮齿两边工作面上会有红色印迹，如果这个印迹的位置在齿高的中间且靠近较小的那一边，占齿面宽度的60%以上，这时齿轮的啮合就是正确的，从动锥齿轮正确的啮合印迹位置见图2-2[4]。
（a） （b）
图2-2 从动锥齿轮正确啮合的印迹位置
（a）正转工作的情况 （b）逆转工作的情况
装配主减速器的时候要注意圆锥滚子轴承的预紧度，预紧度不能太大也不能太小，如果发现预紧度不合适就要进行调整。调节轴承预紧度的目的是为了减小齿轮轴的轴向位移，这种轴向位移是轴向力引起的，而轴向力是锥齿轮传动时产生的；同时还可以增加支承刚度，这样齿轮就能够正确的啮合，因而也就会平稳的进行运转。轴承的预紧度是否恰当关系到一对齿轮能否准确的啮合，但是预紧度如果太大就会使传动效率变低，磨损轴承的速度也会被加快，因此我们可以通过弹簧秤来测轴承的摩擦力矩，进而看看预紧度是否合适，它的最佳值要通过试验来确定。预紧度调整的方法如表2-2[2]。
表2-2 轴承预紧度调整方法
预紧度需要调整的元件 预紧度调整方法
主动锥齿轮轴承 两轴承内圈之间的套筒长度，调整垫片，垫圈厚度、轴承内圈轴肩之间的调整垫片，垫圈厚度
从动齿轮轴承 调整螺母，差速器壳与轴承间的调整垫片，主减速器壳和轴承盖间的调整垫片
在本次设计中，对于主动锥齿轮的前端支撑在两个圆锥滚子轴承上的预紧度，我们可以通过增加或减少调整垫片的厚度来调节轴承预紧度，这些调整垫片是装在轴承内座圈之间的隔离套里的。在从动锥齿轮两边的圆锥滚子轴承用它两边的调整螺母进行调整。需要特别注意的是:在齿轮啮合调整的前面进行轴承预紧度的调整，轴承预紧度调节最方便的是用波形套筒[1]。
2.4主减速器基本参数的选择与设计计算
（1）齿轮计算载荷的确定
根据发动机的参数确定从动锥齿轮的计算转矩 [2]：
式中： 为计算转矩，N?m；n为计算驱动桥数，n=1； 为主减速器传动比， =4.11； 为变速器1档传动比， =1； 为分动器传动比，没有分动器，则 =1；发动机的传动效率用 表示，在本次设计中取 =0.9；液力变矩器变矩系数设为k，在此取值为k=1； 为发动机最大转矩， =155N?m；性能系数 =0的汽车的动载系数 =1； >0的汽车 =2或由下面的计算公式确定
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