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SY-025-BY-3
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
學(xué)生姓名
張鵬
系部
汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)、班級(jí)
車輛07-9班
指導(dǎo)教師姓名
田芳
職稱
實(shí)驗(yàn)員
從事
專業(yè)
汽車運(yùn)用技術(shù)
是否外聘
□是□否
題目名稱
重型卡車主減速器設(shè)計(jì)
一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義
汽車正常行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速通常在2000至3000r/min左右，如果將這么高的轉(zhuǎn)速只靠變速箱來降低下來，那么變速箱內(nèi)齒輪副的傳動(dòng)比則需很大，而齒輪副的傳動(dòng)比越大，兩齒輪的半徑比也越大，換句話說，也就是變速箱的尺寸會(huì)越大。另外，轉(zhuǎn)速下降，而扭矩必然增加，也就加大了變速箱與變速箱后一級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)負(fù)荷。所以，在動(dòng)力向左右驅(qū)動(dòng)輪分流的差速器之前設(shè)置一個(gè)主減速器，可使主減速器前面的傳動(dòng)部件如變速箱、分動(dòng)器、萬象傳動(dòng)裝置等傳遞的扭矩減小，也可以使變速箱的尺寸、質(zhì)量減小，操縱省力。
主減速器是汽車傳動(dòng)系中減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩的主要部件，它是依靠齒數(shù)少的錐齒輪帶動(dòng)齒數(shù)多的錐齒輪。對(duì)于重型卡車來說，要傳遞的轉(zhuǎn)矩較乘用車、客車，以及輕型商用車都要大得多，以便能夠以較低的成本運(yùn)輸較多的貨物，所以選擇功率較大的發(fā)動(dòng)機(jī)，這就對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)有較高的要求，而主減速器在傳動(dòng)系統(tǒng)中起著非常重要的作用。
隨著目前國際上石油價(jià)格的上漲，汽車的經(jīng)濟(jì)性日益成為人們關(guān)心的話題，這不僅僅只對(duì)乘用車，對(duì)于重型載貨汽車，提高其燃油經(jīng)濟(jì)性也是各商用車生產(chǎn)商來提高其產(chǎn)品市場(chǎng)競爭力的一個(gè)法寶，因?yàn)橹匦洼d貨汽車所采用的發(fā)動(dòng)機(jī)都是大功率，大轉(zhuǎn)矩的，裝載質(zhì)量在十噸以上的載貨汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)，最大功率在140KW以上，最大轉(zhuǎn)矩也在700N.m以上，百公里油耗是一般都在34L左右。為了降低油耗，不僅要在發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)節(jié)上節(jié)油，而且也需要從傳動(dòng)系中減少能量的損失。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)相同的情況下，采用性能優(yōu)良且與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配性比較高的傳動(dòng)系便成了有效節(jié)油的措施之一。所以設(shè)計(jì)新型的主減速器已成為了新的課題。
現(xiàn)代汽車的主減速器，廣泛采用螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪。螺旋錐齒輪傳動(dòng)的主、從動(dòng)齒輪軸線垂直相交于一點(diǎn)，齒輪并不同時(shí)在全長上嚙合，而是逐漸從一端連續(xù)平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向另一端。另外，由于輪齒端面重疊的影響，至少有兩對(duì)以上的輪齒同時(shí)嚙合，所以它工作平穩(wěn)、能承受較大的負(fù)荷、制造也簡單。但是在工作中噪聲大，對(duì)嚙合精度很敏感，齒輪副錐頂稍有不吻合便會(huì)使工作條件急劇變壞，并伴隨磨損增大和噪聲增大。為保證齒輪副的正確嚙合，必須將支承軸承預(yù)緊，提高支承剛度，增大殼體剛度。根據(jù)嚙合面上法向力相等，可求出主、從動(dòng)齒輪圓周力之比。一般情況下，當(dāng)要求傳動(dòng)比大于4．5而輪廓尺寸又有限時(shí)，采用雙曲面齒輪傳動(dòng)更合理。這是因?yàn)槿绻３种鲃?dòng)齒輪軸徑不變，則雙曲面從動(dòng)齒輪直徑比螺旋錐齒輪小。當(dāng)傳動(dòng)比小于2時(shí)，雙曲面主動(dòng)齒輪相對(duì)螺旋錐齒輪主動(dòng)齒輪顯得過大，占據(jù)了過多空間，這時(shí)可選用螺旋錐齒輪傳動(dòng)，因?yàn)楹笳呔哂休^大的差速器可利用空間。對(duì)于中等傳動(dòng)比，兩種齒輪傳動(dòng)均可采用。圓柱齒輪傳動(dòng)一般采用斜齒輪，廣泛應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)橫置且前置前驅(qū)動(dòng)的轎車驅(qū)動(dòng)橋和雙級(jí)主減速器貫通式驅(qū)動(dòng)橋。蝸桿傳動(dòng)與錐齒輪傳動(dòng)相比有如下優(yōu)點(diǎn)：在輪廓尺寸和結(jié)構(gòu)質(zhì)量較小的情況下，可得到較大的傳動(dòng)比(可大于7)；在任何轉(zhuǎn)速下使用均能工作得非常平穩(wěn)且無噪聲；便于汽車的總布置及貫通式多橋驅(qū)動(dòng)的布置；能傳遞大的載荷，使用壽命長；結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，調(diào)整容易。但是由于蝸輪齒圈要求用高質(zhì)量的錫青銅制作，故成本較高；另外，傳動(dòng)效率較低。蝸桿傳動(dòng)主要用于生產(chǎn)批量不大的個(gè)別重型多橋驅(qū)動(dòng)汽車和具有高轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)的大客車上。
主減速器中單級(jí)主減速器多采用一對(duì)弧齒輪或雙曲面齒輪傳動(dòng)也有一對(duì)圓柱齒輪傳動(dòng)或蝸桿傳動(dòng)的。雙級(jí)主減速器的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是由兩級(jí)齒輪減速組成的減速器。與單級(jí)主減速器相比，雙擊主減速器在保證離地間隙相同時(shí)可得到更大的傳動(dòng)比，i。一般為7~12；但其尺寸、質(zhì)量均較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本也顯著增加，因此主要應(yīng)用在總質(zhì)量較大的商用車上。
根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，雙級(jí)主減速器分為整體式和分開式兩種。分開式雙級(jí)主減速器的第一級(jí)設(shè)于驅(qū)動(dòng)橋中部，稱為中央減速器；第二級(jí)設(shè)于輪邊，稱為輪邊減速器。整體式雙級(jí)主減速器有多種結(jié)構(gòu)方案：第一級(jí)為錐齒輪，第二級(jí)為圓柱齒輪：第一級(jí)為錐齒輪，第二級(jí)為行星齒輪；第一級(jí)為行星齒輪，第二級(jí)為圓柱齒輪；第一級(jí)為圓柱齒輪，第二級(jí)為錐齒輪。對(duì)于第一級(jí)為錐齒輪，第二級(jí)為圓柱齒輪的雙級(jí)主減速器，可有縱向水平布置、斜向布置和垂直布置三種布置方案。
當(dāng)主減速的第一級(jí)采用螺旋錐齒輪時(shí)，這種布置使從動(dòng)圓柱齒輪軸的中心線與其他齒輪軸的中心線位于同一水平面內(nèi)，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，為了減小傳動(dòng)軸的夾角，應(yīng)使主動(dòng)錐齒輪前端稍微抬起，因此該平面只是近似的平行于地面。當(dāng)?shù)谝患?jí)采用雙曲面齒輪時(shí)，則第二級(jí)兩圓柱齒輪的中心線也位于同一水平面內(nèi)，并與雙曲面主動(dòng)齒輪軸的中心線平行，為減小傳動(dòng)軸夾角，也應(yīng)使主動(dòng)錐齒輪前端稍微抬起。
這種縱向-水平布置使總成的垂向輪廓尺寸縮小而縱向尺寸則增加，用在長軸距的汽車上可減小傳動(dòng)軸的長度。但不利于短軸距汽車的總布置，因會(huì)使傳動(dòng)軸過短，使傳動(dòng)軸夾角加大。這種結(jié)構(gòu)可將主減速器和差速器組合為一個(gè)大總成并從整體式橋殼前面的開孔裝入橋殼內(nèi)，拆裝方便。
垂向布置的錐齒輪-圓柱齒輪式雙級(jí)主減速器拆裝時(shí)需移開車廂，并且橋殼在中部上方開孔，會(huì)顯著地降低其垂向剛度，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起半軸由于受彎而過載和齒輪齒合變差。斜向布置的錐齒輪-圓柱齒輪式雙級(jí)主減速器與垂向布置型式中該接合面為水平面的情況相比，對(duì)改善橋殼的垂向剛性有好處，而與縱向-水平布置型式相比，其縱向尺寸有所減小。在某些重型汽車上，有時(shí)采用錐齒輪-行星齒輪式雙級(jí)主減速器或行星齒輪-錐齒輪式雙級(jí)主減速器。在上述雙級(jí)主減速器的各種結(jié)構(gòu)中，用的最廣泛的是錐齒輪-圓柱齒輪式雙級(jí)主減速器，且錐齒輪副總是作為第一級(jí)減速齒輪。但在多橋驅(qū)動(dòng)的汽車上，為了貫通式驅(qū)動(dòng)橋的布置方便，常常將圓柱齒輪副作為第一級(jí)，而螺旋錐齒輪副或雙曲面齒輪副則作為第二級(jí)。
錐齒輪—圓柱齒輪式雙級(jí)主減速器在分配傳動(dòng)比時(shí)，通常將圓柱齒輪副和錐齒輪副傳動(dòng)比的比值取在1.4~2.0范圍內(nèi)，而且錐齒輪副傳動(dòng)比一般為1.7~3.3，這樣可以減小錐齒輪齒合時(shí)的軸向力和作用在從動(dòng)錐齒輪及圓柱齒輪上的載荷，同時(shí)可使主動(dòng)錐齒輪的齒數(shù)適當(dāng)增多，使其支承軸頸的尺寸適當(dāng)加大，改變支承剛度，提高齒合平穩(wěn)性和工作可靠性。
主減速器的減速型式分為單級(jí)減速、雙級(jí)減速、雙速減速、單級(jí)貫通、雙級(jí)貫通、主減速及輪邊減速等。減速型式的選擇與汽車的使用類型及使用條件有關(guān)有時(shí)也與制造廠已有的產(chǎn)品系列及制造條件有關(guān)，但它主要取決于動(dòng)力性、經(jīng)經(jīng)濟(jì)性等整車能所要求的主減速比的大小及驅(qū)動(dòng)橋下的離地間隙、驅(qū)動(dòng)橋的數(shù)目及布置型式等。
由于單級(jí)主減速器具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、尺寸緊湊及制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，因此，它廣泛的用在主減速比小于7.6的各種中、小型汽車上。由兩級(jí)齒輪減速組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，質(zhì)量加大，制造成本也顯著增加，因此僅用于主減速比較大且采用單級(jí)減速不能滿足既定的主減速比和離地間隙要求的重型汽車上。綜合分析重型卡車主減速器設(shè)計(jì)采用雙級(jí)主減速器，結(jié)構(gòu)方案確定為一級(jí)錐齒輪，第二級(jí)圓柱齒輪。布置型式為縱向-水平布置。
本次設(shè)計(jì)是通過合理整合已有的設(shè)計(jì)，閱讀大量文獻(xiàn)，掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的基本步驟和要求，以及傳統(tǒng)機(jī)械制圖的步驟和規(guī)則，掌握制動(dòng)器總成的相關(guān)設(shè)計(jì)方法，以及進(jìn)一步扎實(shí)汽車設(shè)計(jì)基本知識(shí)，學(xué)會(huì)用CAD進(jìn)行基本二維制圖，同時(shí)提高分析問題和解決問題的能力。
二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題
基本內(nèi)容：
一、主減速器的結(jié)構(gòu)方案形式，齒輪類型和減速形式。
二、主減速器類型的選取與確定
三、主減速器的主、從動(dòng)齒輪的支撐方案。
四、主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算；主減速器的主減速比、計(jì)算載荷的確定齒輪的幾何尺寸、強(qiáng)度計(jì)算與校核，軸的強(qiáng)度計(jì)算與校核。
五、差速器的設(shè)計(jì)計(jì)算等
擬解決的主要問題：
一、主減速器的結(jié)構(gòu)特征、工作原理
二、雙級(jí)主減速器與單級(jí)主減速器的區(qū)別
三、雙級(jí)主減速器的齒輪選取與布置等
四、雙級(jí)主減速器的基本參數(shù)的選擇
五、雙級(jí)主減速器的一級(jí)齒輪主減速比與二級(jí)齒輪主減速比的計(jì)算
六、一級(jí)齒輪與二級(jí)齒輪齒數(shù)、齒高、齒厚等的計(jì)算
七、齒輪的校核
八、差速器齒輪的計(jì)算等
九、軸的計(jì)算與校核等
差速器主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇和確定
三、技術(shù)路線（研究方法）
編寫設(shè)計(jì)說明書
、C A D繪圖
差速器主要參數(shù)計(jì)算
否
是
校核
是
否
齒輪尺寸等計(jì)算
校核
齒輪強(qiáng)度、疲勞等計(jì)算
等計(jì)算
主減速比、傳動(dòng)比
雙級(jí)主減速器主要結(jié)構(gòu)參數(shù)
的選擇和確定
主減速器類型的選取與確定
差速器的類型選取與確定
查閱資料文獻(xiàn)，了解主減速及差速
器的結(jié)構(gòu)特征、工作原理
四、進(jìn)度安排
1）調(diào)研、查閱參考資料，了解主減速器的功能、主要結(jié)構(gòu)。撰寫開題報(bào)告。 第2周（3月1日～3月11日）
（2）開題。第2周（3月11日）
（3）分析并確定主減速器的具體結(jié)構(gòu)形式，主要零部件及相互位置關(guān)系。根據(jù)給定的設(shè)計(jì)參數(shù)，按照有關(guān)的設(shè)計(jì)要求和順序進(jìn)行具體結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)計(jì)算及其他有關(guān)參數(shù)的選配，針對(duì)給定的設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)選主減速器的總體方案。第3周（3月12日～3月20日）
（4）進(jìn)行主減速器零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算。第4～5周（3月21日～4月2日）
（5）完成部分設(shè)計(jì)圖紙，折合0# 圖紙1張，完成說明書初稿。第6周～8周（4月3日～4月22日）
（6）中期檢查。第8周（4月22日）
（7）完成主減速器裝配圖、主要零件圖，完成設(shè)計(jì)說明書 第9~13周（4月23日～5月27日）
（8）設(shè)計(jì)及說明書初稿提交。第13周（5月27日）
（9）畢業(yè)設(shè)計(jì)審核、修改。 第14～16周（5月28日～6月17日）
（10）畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。 第17周（6月18日～6月 20日）
五、參考文獻(xiàn)
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[3] 李秀珍主編.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第4版[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006,4.
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六、備注
指導(dǎo)教師意見：
簽字： 年 月 日