汽車輪邊減速器設(shè)計(jì)

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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）任 務(wù) 書畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：汽車輪邊減速器設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）要求及原始數(shù)據(jù)（資料）：要求：1.根據(jù)原始數(shù)據(jù)和有關(guān)資料，進(jìn)行文獻(xiàn)檢索、調(diào)查研究工作；2.綜合應(yīng)用所學(xué)基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)，制定最佳設(shè)計(jì)方案；3.所設(shè)計(jì)的輪邊減速器總成應(yīng)滿足 1250 型載重車的各項(xiàng)性能要求；4.設(shè)計(jì)圖紙要求布局合理，正確清晰，符合國(guó)家制圖標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)規(guī)定；5.畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書要求內(nèi)容完整、層次清晰、文理通順，具體按照太原理工大學(xué)畢業(yè)論文規(guī)范撰寫；6.通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，掌握輪邊減速器的結(jié)構(gòu)型式、設(shè)計(jì)方法；7.獨(dú)立按時(shí)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)所承擔(dān)的各項(xiàng)任務(wù)。原始數(shù)據(jù)（資料）：1、質(zhì)量參數(shù)：(kg)載質(zhì)量 整備質(zhì)量 總質(zhì)量 掛車質(zhì)量 半掛鞍座質(zhì)量12000 7000 19000 35000 11000尺寸參數(shù)： (mm)外形尺寸 5980×2500×3030 軸距 3400 接近角/離去角(度)18/32車箱內(nèi)部尺寸輪距 2027/1820 最小離地間隙 2402、其它參數(shù)：1)、最高車速：98km/h2)、最大爬坡度(%)：30 3)、車輪及輪胎：12.00R204)、軸數(shù)：2畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）主要內(nèi)容：1. 結(jié)合 4190 型牽引車的相關(guān)參數(shù)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，進(jìn)行輪邊減速器總成的設(shè)計(jì)；2. 確定輪邊減速器的結(jié)構(gòu)類型；3. 確定輪邊減速器總成的主要性能參數(shù)；4. 輪邊減速器總成的設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析、制圖；5. 其他相關(guān)零部件的設(shè)計(jì)；6. 結(jié)合本課題查閱并翻譯 1 萬(wàn)印刷符合的英文資料；7. 模擬申請(qǐng)專利一份8. 編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。學(xué)生應(yīng)交出的設(shè)計(jì)文件（論文）：1. 輪邊減速器總成圖紙一套；2.畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書。 （按太原理工大學(xué)學(xué)生畢業(yè)論文撰寫規(guī)范寫）主要參考文獻(xiàn)（資料）：1 吉林大學(xué)汽車工程系編著.汽車構(gòu)造(下冊(cè)) 第五版. 北京：人民交通出版社2 王望予.汽車設(shè)計(jì)(第 4 版).北京：機(jī)械工業(yè)出版社3 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(上.中冊(cè)).北京：化學(xué)工業(yè)出版社4(日)武田信之 著.方泳龍 譯.載貨汽車設(shè)計(jì).北京：人民交通出版社5 高維山.驅(qū)動(dòng)橋.北京：人民交通出版社6 QC/T 265-2004《汽車零部件編號(hào)規(guī)則》專業(yè)班級(jí) 學(xué)生 要求設(shè)計(jì)（論文）工作起止日期 2011-3-21---2011-6-17 指導(dǎo)教師簽字 日期 2011-3-21 教研室主任審查簽字 日期 系主任批準(zhǔn)簽字 日期 ITYQ4190 型 汽 車 輪 邊 減 速 器 設(shè) 計(jì)摘 要本 文 根 據(jù) TYQ4190 型 半 掛 牽 引 車 的 設(shè) 計(jì) 要 求 ， 完 成 了 輪 邊 減 速 器 的 設(shè) 計(jì) 。 由 于 車 速要 求 較 高 ， 且 其 載 重 量 大 ， 對(duì) 其 結(jié) 構(gòu) 的 強(qiáng) 度 要 求 較 高 。 對(duì) 比 已 有 車 型 并 考 慮 各 種 傳 動(dòng) 的 優(yōu)缺 點(diǎn) 選 取 輪 邊 減 速 器 的 類 型 為 NGW 行 星 齒 輪 減 速 器 ， 根 據(jù) 分 配 的 傳 動(dòng) 比 ， 初 步 確 定 齒 數(shù) ，然 后 按 照 扭 矩 特 性 和 輪 齒 的 彎 曲 強(qiáng) 度 公 式 計(jì) 算 出 齒 輪 副 的 模 數(shù) 。 計(jì) 算 出 基 礎(chǔ) 參 數(shù) 以 后 根 據(jù)該 參 數(shù) 設(shè) 計(jì) 齒 輪 副 的 其 它 尺 寸 和 輪 邊 減 速 器 的 結(jié) 構(gòu) 參 數(shù) 。 對(duì) 該 齒 輪 副 進(jìn) 行 效 率 檢 驗(yàn) 和 強(qiáng) 度校 核 。 同 時(shí) 對(duì) 軸 承 和 連 接 花 鍵 的 選 擇 和 設(shè) 計(jì) ， 并 進(jìn) 行 了 強(qiáng) 度 校 和 。在 輪 邊 減 速 器 校 驗(yàn) 合 格 后 ， 運(yùn) 用 UG 對(duì) 輪 邊 減 速 器 進(jìn) 行 三 維 建 模 ， 創(chuàng) 建 的 輪 邊 減 速 器三 維 實(shí) 體 模 型 可 以 直 觀 的 看 到 各 零 件 之 間 的 匹 配 是 否 合 理 ， 有 無(wú) 干 涉 ， 是 對(duì) 設(shè) 計(jì) 尺 寸 的 初步 檢 驗(yàn) ， 而 且 也 是 對(duì) 零 件 仿 真 分 析 和 加 工 的 一 個(gè) 基 礎(chǔ) 。 在 三 維 圖 合 理 無(wú) 干 涉 的 情 況 下 用CAD 軟 件 繪 制 圖 紙 完 成 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 。關(guān) 鍵 詞 ： 半 掛 牽 引 車 ， 輪 邊 減 速 器 ， UG， 行 星 齒 輪IIDesigning the wheel-side planetary reducer of theTYQ4190AbstractIn this article,it introduces the designing of the wheel-side planetary reducer of TYQ4190 semi-trailer towing vehicle. According to the high speed and the large loads, we need a higher strength of its structure. Reference to existing models and consider the advantages and disadvantages of various transmission , selection the NGW planetary gear reducer. According to the given parameters, choose the best gear numbers and the m. Principle is that make sure the size of the structure is as small as possible. Calculated all parts of the structure’s size, and then check it’s strength. Design the structure forms of the bearings and the spline.After the completion of mechanical design, we have to establish the main parts of the three-dimensional model with UG software. While establishing the three-dimensional of the gears, we can check the reasonableness of a planetary gear. And it is the base of simulation analysis and processing.Key words: semi-trailer towing vehicle , wheel-side planetary reducer, UG, planetary gearII目錄摘 要 .IAbstractII引 言 11 緒 論 21.1 輪 邊 減 速 器 文 獻(xiàn) 綜 述 21.1.1 輪 邊 減 速 器 分 類 及 工 作 原 理 21.1.2 國(guó) 內(nèi) 外 發(fā) 展 現(xiàn) 狀 和 發(fā) 展 前 景 41.2 課 題 背 景 及 開(kāi) 展 研 究 的 意 義 .51.2.1 課 題 背 景 .51.2.2 研 究 的 意 義 .51.3 主 要 研 究 內(nèi) 容 62 齒 輪 傳 動(dòng) 的 參 數(shù) 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 .72.1 已 知 條 件 .72.2 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 .72.2.1 分 配 傳 動(dòng) 比 .72.2.2 選 取 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 的 傳 動(dòng) 類 型 和 傳 動(dòng) 簡(jiǎn) 圖 82.2.3 配 齒 計(jì) 算 .112.2.4 初 步 計(jì) 算 齒 輪 的 主 要 參 數(shù) 123 驗(yàn) 算 和 效 率 的 計(jì) 算 173.1.裝 配 條 件 的 驗(yàn) 算 173.2 傳 動(dòng) 效 率 的 計(jì) 算 174 行 星 齒 輪 的 強(qiáng) 度 校 核 204.1 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 的 受 力 分 析 .204.2 太 陽(yáng) 輪 -行 星 輪 齒 輪 副 強(qiáng) 度 的 校 核 .214.2.1 齒 面 接 觸 強(qiáng) 度 的 校 核 計(jì) 算 214.3 行 星 輪 -內(nèi) 齒 圈 齒 輪 副 的 校 核 304.3.1 齒 面 接 觸 強(qiáng) 度 的 校 核 計(jì) 算 30II4.3.2 齒 根 彎 曲 強(qiáng) 度 的 校 核 計(jì) 算 325 軸 承 載 荷 和 壽 命 的 校 核 .345.1 承 載 軸 承 的 選 用 345.2 行 星 輪 軸 軸 承 的 校 核 346 花 鍵 的 選 擇 和 計(jì) 算 366.1 主 動(dòng) 軸 花 鍵 的 選 擇 及 強(qiáng) 度 計(jì) 算 .366.1.1 花 鍵 副 齒 數(shù) 與 模 數(shù) 的 確 定 366.1.2 花 鍵 副 的 強(qiáng) 度 計(jì) 算 366.2 其 他 花 鍵 的 選 擇 376.2.1 齒 圈 轂 與 內(nèi) 齒 圈 嚙 合 處 花 鍵 的 選 擇 .376.2.2 齒 圈 轂 和 橋 殼 總 成 377UG 建 模 .387.1 UG 簡(jiǎn) 介 387.2 UG 模 型 示 圖 388 行 星 輪 加 工 工 藝 設(shè) 計(jì) .418.1 選 擇 毛 坯 尺 寸 418.2 擬 定 工 藝 路 線 428.2.1 定 位 基 準(zhǔn) 的 選 擇 428.2.2 加 工 階 段 的 劃 分 428.2.3 確 定 工 藝 路 線 .42結(jié) 論 44參 考 文 獻(xiàn) 45致 謝 46附 錄 A 中 英 文 翻 譯 471引 言輪 邊 減 速 器 在 國(guó) 內(nèi) 外 都 已 發(fā) 展 多 年 ， 目 前 技 術(shù) 已 經(jīng) 比 較 成 熟 ， 但 國(guó) 內(nèi) 的 研 究 與 國(guó) 外的 先 進(jìn) 國(guó) 家 相 比 仍 有 一 段 差 距 。本 文 設(shè) 計(jì) 的 輪 邊 減 速 器 采 用 技 術(shù) 較 為 成 熟 的 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 結(jié) 構(gòu) ， 與 普 通 齒 輪 傳 動(dòng) 相比 他 有 很 多 優(yōu) 點(diǎn) ， 如 可 以 減 小 體 積 和 重 量 ， 并 且 可 以 達(dá) 到 較 高 的 變 比 。本 文 根 據(jù) 已 給 出 的 部 分 參 數(shù) ， 設(shè) 計(jì) 了 模 數(shù) 為 5 的 一 級(jí) 行 星 齒 輪 減 速 器 。 計(jì) 算 了 其 參數(shù) ， 并 且 對(duì) 太 陽(yáng) 輪 和 內(nèi) 齒 圈 的 齒 面 和 齒 根 分 別 進(jìn) 行 了 強(qiáng) 度 校 核 。 并 且 設(shè) 計(jì) 了 連 接 件 ， 如花 鍵 ， 螺 栓 等 。 并 且 用 UG 建 立 了 三 維 實(shí) 體 模 型 ， 并 組 裝 成 裝 配 圖 ， 以 察 看 其 配 合 程 度 。21 緒 論輪 邊 減 速 器 是 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 中 的 最 后 一 級(jí) ， 所 受 到 的 扭 矩 最 大 ， 所 以 其 強(qiáng) 度 和 結(jié) 構(gòu) 合 理 與否 對(duì) 于 整 個(gè) 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 有 很 大 的 影 響 。 輪 邊 減 速 器 的 設(shè) 計(jì) 受 到 很 多 條 件 的 限 制 ， 如 安 裝 尺 寸條 件 和 傳 動(dòng) 方 向 等 ， 因 此 在 設(shè) 計(jì) 輪 邊 減 速 器 時(shí) 要 綜 合 考 慮 各 種 約 束 條 件 。一 般 輪 邊 減 速 器 有 普 通 直 齒 和 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 兩 種 結(jié) 構(gòu) 形 式 ， 但 由 于 普 通 直 齒 傳 動(dòng) 有很 多 不 可 避 免 的 缺 點(diǎn) 已 經(jīng) 很 少 使 用 。 如 速 比 的 限 制 ， 安 裝 尺 寸 的 限 制 ， 傳 動(dòng) 方 向 的 限 制等 ， 因 此 本 文 中 所 設(shè) 計(jì) 的 輪 邊 減 速 器 采 用 的 是 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 。1.1 輪 邊 減 速 器 文 獻(xiàn) 綜 述國(guó) 內(nèi) 外 載 貨 汽 車 的 驅(qū) 動(dòng) 橋 為 了 實(shí) 現(xiàn) 更 好 的 降 速 增 扭 的 作 用 ， 一 般 采 用 雙 級(jí) 減 速 器 ，在 雙 級(jí) 式 主 減 速 器 中 ， 若 第 二 級(jí) 減 速 器 齒 輪 有 兩 幅 ， 并 分 置 于 兩 側(cè) 車 輪 附 近 ， 實(shí) 際 上 成為 獨(dú) 立 部 件 ， 稱 為 輪 邊 減 速 器 ， 在 重 型 載 貨 汽 車 上 該 裝 置 廣 泛 采 用 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) ， 輪 邊 減速 器 是 載 貨 汽 車 傳 動(dòng) 系 中 最 后 一 級(jí) 減 速 增 扭 裝 置 。 行 星 減 速 器 與 普 通 齒 輪 減 速 器 相 比 ，具 有 重 量 輕 、 體 積 小 和 傳 動(dòng) 比 大 的 優(yōu) 點(diǎn) 。 輪 邊 減 速 器 設(shè) 置 在 車 輪 的 輪 轂 內(nèi) ， 使 得 整 個(gè) 驅(qū) 動(dòng)橋 結(jié) 構(gòu) 更 加 緊 湊 ， 同 時(shí) 降 低 主 減 速 器 、 半 軸 、 差 速 器 的 負(fù) 荷 ， 減 小 傳 動(dòng) 部 件 的 結(jié) 構(gòu) 尺 寸 ，保 證 后 橋 具 有 足 夠 的 離 地 間 隙 ， 提 高 了 車 輛 的 通 過(guò) 性 能 以 及 降 低 整 車 裝 備 質(zhì) 量 [1]。1.1.1 輪 邊 減 速 器 分 類 及 工 作 原 理1.1.1.1 輪 邊 減 速 器 的 分 類通 過(guò) 傳 動(dòng) 將 動(dòng) 力 機(jī) 的 速 度 降 低 ， 使 之 滿 足 執(zhí) 行 系 統(tǒng) 的 需 求 的 傳 動(dòng) 裝 置 稱 為 減 速 器 。減 速 器 是 變 速 器 的 一 種 ， 還 有 增 速 器 。由 一 系 列 相 互 嚙 合 的 齒 輪 所 組 成 的 齒 輪 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 稱 為 輪 系 ， 它 是 一 種 變 速 裝 置 ， 在傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 中 實(shí) 現(xiàn) 定 傳 動(dòng) 比 變 速 或 者 有 級(jí) 變 傳 動(dòng) 比 變 速 ， 即 在 輸 入 軸 與 輸 出 軸 之 間 獲 得 預(yù)期 的 傳 動(dòng) 比 大 小 和 轉(zhuǎn) 向 關(guān) 系 。 根 據(jù) 輪 系 在 運(yùn) 轉(zhuǎn) 過(guò) 程 中 各 輪 幾 何 軸 線 在 空 間 的 相 對(duì) 位 置 關(guān)系 是 否 固 定 ， 可 將 輪 系 分 為 定 軸 輪 系 和 周 轉(zhuǎn) 輪 系 。本 文 將 要 設(shè) 計(jì) 的 輪 邊 減 速 器 是 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) ， 它 屬 于 周 轉(zhuǎn) 輪 系 。 當(dāng) 輪 系 運(yùn) 動(dòng) 時(shí) ， 至少 有 一 個(gè) 齒 輪 的 軸 線 是 繞 其 它 定 軸 齒 輪 的 軸 線 轉(zhuǎn) 動(dòng) 的 輪 系 稱 為 周 轉(zhuǎn) 輪 系 。周 轉(zhuǎn) 輪 系 由 行 星 輪 ， 行 星 架 ， 中 心 輪 （ 太 陽(yáng) 輪 ） 三 個(gè) 基 本 部 件 構(gòu) 成 。 周 轉(zhuǎn) 輪 系 按 其自 由 度 的 數(shù) 目 可 以 分 為 兩 種 基 本 類 型 ：差 動(dòng) 輪 系 ， 具 有 兩 個(gè) 自 由 度 的 周 轉(zhuǎn) 輪 系 。 在 三 個(gè) 基 本 構(gòu) 件 中 ， 必 須 給 定 兩 個(gè) 構(gòu) 件 的運(yùn) 動(dòng) ， 才 能 求 出 第 三 個(gè) 構(gòu) 件 的 運(yùn) 動(dòng) 。行 星 輪 系 ， 即 具 有 一 個(gè) 自 由 度 的 周 轉(zhuǎn) 輪 系 。 三 個(gè) 基 本 部 件 中 ， 任 意 一 個(gè) 固 定 ， 在 任意 一 個(gè) 作 為 輸 入 ， 剩 下 的 作 為 輸 出 件 。行 星 齒 輪 減 速 器 安 結(jié) 構(gòu) 可 分 為 如 下 三 種 ：2K－ H， 3K， K－ H－ V（ K－ 中 心 輪 ， H－ 行 星 架 ， V－ 輸 出 軸 ）32K－ H 型 傳 動(dòng) 方 式 簡(jiǎn) 便 ， 采 用 較 普 遍 ， 零 配 件 采 購(gòu) 也 更 方 便 。 因 此 在 本 輪 邊 減 速 器的 設(shè) 計(jì) 中 也 采 用 2K－ H 型 。 2K－ H 型 傳 動(dòng) 中 ， 有 正 號(hào) 機(jī) 構(gòu) 和 符 號(hào) 機(jī) 構(gòu) 之 分 ， 且 他 還 可 分為 更 多 種 的 形 式 。 如 ： NGW， NW， WW， NN， ZUWGW。 他 們 的 傳 動(dòng) 比 范 圍 和 傳 動(dòng) 效率 ， 以 及 傳 動(dòng) 功 率 范 圍 都 有 很 大 的 不 同 。 根 據(jù) 本 次 要 設(shè) 計(jì) 的 輪 邊 減 速 器 的 傳 動(dòng) 比 為 大 約4.47， 而 NGW 型 最 佳 傳 動(dòng) 比 為 3～ 9[2]， 因 此 選 用 NGW 型 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 。NGW 型 是 動(dòng) 力 傳 動(dòng) 中 應(yīng) 用 最 多 ， 傳 動(dòng) 功 率 最 大 的 一 種 行 星 傳 動(dòng) 。 他 由 內(nèi) 外 嚙 合 和共 用 行 星 輪 組 成 ， 它 的 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 ， 軸 向 尺 寸 小 ， 工 藝 性 好 ， 效 率 高 ， 雖 然 傳 動(dòng) 比 比 較 小 ，但 可 通 過(guò) 多 級(jí) 串 聯(lián) 組 成 傳 動(dòng) 比 大 的 輪 系 。 本 設(shè) 計(jì) 中 所 需 傳 動(dòng) 比 較 小 ， 因 此 不 用 串 聯(lián) ， 只需 要 一 級(jí) 就 足 夠 。行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 的 主 要 特 點(diǎn) 是 體 積 小 ， 承 載 能 力 大 ， 工 作 平 穩(wěn) ； 但 大 功 率 高 速 行 星 齒輪 傳 動(dòng) 結(jié) 構(gòu) 較 復(fù) 雜 ， 要 求 制 造 精 度 高 。 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 中 有 些 類 型 效 率 高 ， 但 傳 動(dòng) 比 不 大 。另 一 些 類 型 則 傳 動(dòng) 比 可 以 很 大 ， 但 效 率 較 低 ， 用 它 們 作 減 速 器 時(shí) ， 其 效 率 隨 傳 動(dòng) 比 的 增大 而 減 小 ； 作 增 速 器 時(shí) 則 有 可 能 產(chǎn) 生 自 鎖 。 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 應(yīng) 用 廣 泛 ， 并 可 與 無(wú) 級(jí) 變 速 器 、液 力 耦 合 器 和 液 力 變 矩 器 等 聯(lián) 合 使 用 ， 進(jìn) 一 步 擴(kuò) 大 使 用 范 圍 。行 星 輪 作 為 減 速 器 可 以 安 置 在 輪 邊 ， 則 稱 為 輪 邊 減 速 器 。 輪 邊 減 速 器 一 般 分 為 普 通 圓 柱齒 輪 減 速 器 和 行 星 齒 輪 減 速 器 ， 由 于 普 通 齒 輪 減 速 器 有 很 多 不 可 避 免 的 缺 陷 ， 因 此 采 用較 少 。有 的 輪 邊 減 速 器 設(shè) 置 在 車 輪 的 輪 轂 內(nèi) ， 使 得 整 個(gè) 驅(qū) 動(dòng) 橋 結(jié) 構(gòu) 更 加 緊 湊 ， 同 時(shí) 降 低 主減 速 器 ， 半 軸 ， 差 速 器 的 負(fù) 荷 ， 減 小 傳 動(dòng) 部 件 的 結(jié) 構(gòu) 尺 寸 ， 保 證 后 橋 具 有 足 夠 的 離 地 間隙 。 同 時(shí) 提 高 了 車 輛 的 通 過(guò) 性 能 以 及 降 低 了 整 車 的 裝 備 質(zhì) 量 。1.1.1.2 工 作 原 理圖 1-1 汽 車 輪 邊 減 速 器 結(jié) 構(gòu) 圖1-半 軸 套 管 ； 2-齒 圈 座 ； 3-內(nèi) 齒 圈 ； 4-行 星 齒 輪 ； 5-行 星 架 ； 6-行 星 齒 輪 軸 ；47-太 陽(yáng) 輪 ； 8-鎖 緊 螺 母 ； 9-螺 栓 ； 10-螺 釘 ； 11-輪 轂 ； 12-半 軸 ； 13-制 動(dòng) 器根 據(jù) 我 們 選 擇 的 NGW 型 輪 邊 減 速 器 簡(jiǎn) 單 介 紹 一 下 其 工 作 原 理 。輪 邊 減 速 器 主 要 是 由 太 陽(yáng) 輪 、 行 星 輪 、 齒 圈 和 行 星 輪 架 組 成 ， 一 般 其 主 動(dòng) 件 太 陽(yáng) 輪與 半 軸 相 連 ， 被 動(dòng) 件 行 星 輪 架 與 車 輪 相 連 ， 齒 圈 與 橋 殼 相 接 ， 采 用 輪 邊 減 速 器 是 為 了 提 高汽 車 的 驅(qū) 動(dòng) 力 ， 以 滿 足 或 修 正 整 個(gè) 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 力 的 匹 配 。 目 前 采 用 的 輪 邊 減 速 器 ， 就 是 為 滿足 整 個(gè) 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 匹 配 的 需 要 ， 而 增 加 的 一 套 降 速 增 扭 的 齒 輪 傳 動(dòng) 裝 置 。 從 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 經(jīng) 離 合器 、 變 速 器 和 分 動(dòng) 器 把 動(dòng) 力 傳 遞 到 前 、 后 橋 的 主 減 速 器 ， 再 從 主 減 速 器 的 輸 出 端 傳 遞 到 輪邊 減 速 器 及 車 輪 ， 以 驅(qū) 動(dòng) 汽 車 行 駛 。 在 這 一 過(guò) 程 中 ， 輪 邊 減 速 器 的 工 作 原 理 就 是 把 主 減速 器 傳 遞 的 轉(zhuǎn) 速 和 扭 矩 經(jīng) 過(guò) 其 降 速 增 扭 后 ， 再 傳 遞 到 驅(qū) 動(dòng) 車 輪 ， 以 便 使 車 輪 在 地 面 附 著力 的 反 作 用 下 ， 產(chǎn) 生 較 大 驅(qū) 動(dòng) 力 。 從 而 減 少 了 輪 邊 減 速 器 前 面 各 個(gè) 零 件 的 受 力 。如 圖 1-1 所 示 ： 太 陽(yáng) 輪 7 通 過(guò) 花 鍵 與 半 軸 12 相 連 接 ， 并 隨 半 軸 轉(zhuǎn) 動(dòng) 。 齒 圈 3 與 齒 圈座 2 用 螺 釘 10 連 接 ， 而 齒 圈 座 2 被 鎖 緊 螺 母 8 固 定 在 半 軸 套 管 l 上 不 能 轉(zhuǎn) 動(dòng) 。 在 中 心 齒輪 7 和 齒 圈 3 之 間 裝 有 三 個(gè) 行 星 齒 輪 4， 行 星 齒 輪 通 過(guò) 圓 錐 滾 子 軸 承 和 6 支 撐 在 行 星 架 5上 。 行 星 架 5 用 螺 栓 9 與 輪 轂 1l 相 連 。 差 速 器 的 動(dòng) 力 從 半 軸 12 經(jīng) 中 心 齒 輪 7、 行 星 齒 輪4、 行 星 架 5 轉(zhuǎn) 給 輪 轂 而 驅(qū) 動(dòng) 車 輪 旋 轉(zhuǎn) [3]。1.1.2 國(guó) 內(nèi) 外 發(fā) 展 現(xiàn) 狀 和 發(fā) 展 前 景1.1.2.1 國(guó) 內(nèi) 外 現(xiàn) 狀我 國(guó) 早 在 南 北 朝 時(shí) 代 ， 祖 沖 之 就 發(fā) 明 了 有 行 星 齒 輪 的 差 動(dòng) 式 指 南 針 ， 因 此 我 國(guó) 行 星齒 輪 傳 動(dòng) 的 應(yīng) 用 比 歐 美 各 國(guó) 早 一 千 多 年 。 但 是 隨 著 時(shí) 代 的 發(fā) 展 ， 我 國(guó) 漸 漸 落 后 于 西 方 發(fā)達(dá) 國(guó) 家 ， 目 前 已 經(jīng) 有 了 很 大 的 差 距 ， 但 是 我 們 正 在 努 力 發(fā) 展 ， 自 主 創(chuàng) 新 [4]?，F(xiàn) 在 已 經(jīng) 有 許 多 專 家 ， 學(xué) 者 及 工 程 技 術(shù) 人 員 做 了 相 關(guān) 的 研 究 。 但 是 與 國(guó) 外 先 進(jìn) 的 技術(shù) 相 比 還 是 有 很 大 的 差 距 。 我 國(guó) 自 主 研 發(fā) 的 減 速 器 大 都 是 中 小 功 率 的 ， 以 齒 輪 傳 動(dòng) 、 蝸桿 傳 動(dòng) 為 主 ， 并 且 存 在 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 不 過(guò) 關(guān) ， 功 率 與 重 量 比 小 ， 或 者 傳 動(dòng) 比 大 而 機(jī) 械 效 率 過(guò)低 ， 可 靠 性 低 ， 使 用 壽 命 不 夠 長(zhǎng) ， 且 新 產(chǎn) 品 研 發(fā) 周 期 長(zhǎng) 等 很 多 缺 陷 。 因 此 ， 如 何 改 進(jìn) 設(shè)計(jì) 方 法 ， 提 高 設(shè) 計(jì) 質(zhì) 量 是 裝 載 機(jī) 行 業(yè) 發(fā) 展 的 關(guān) 鍵 因 素 之 一 。目 前 我 國(guó) 新 頒 布 了 NGW－ L 型 （ JB1799-76） 、 NGW-Z 型 （ JB3722-84） 、 NGW-S型 （ JB3723-84） 和 NGW-L 型 （ JB3424-84） 四 個(gè) 行 星 齒 輪 減 速 器 標(biāo) 準(zhǔn) 。 并 且 組 織 了 專 業(yè)化 成 批 生 產(chǎn) ， 在 國(guó) 內(nèi) 進(jìn) 行 了 推 廣 應(yīng) 用 。自 中 國(guó) 加 入 WTO 后 ， 我 國(guó) 的 汽 車 行 業(yè) 迅 猛 發(fā) 展 ， 車 用 減 速 器 也 隨 著 時(shí) 代 的 腳 步 逐漸 成 長(zhǎng) 成 熟 起 來(lái) 。 進(jìn) 年 來(lái) 輪 邊 減 速 器 部 分 也 不 斷 踴 躍 出 很 多 新 的 很 有 創(chuàng) 意 的 設(shè) 計(jì) ， 雖 然這 些 設(shè) 計(jì) 離 最 終 成 型 使 用 還 有 一 些 差 距 ， 但 是 ， 足 見(jiàn) 我 們 在 創(chuàng) 新 設(shè) 計(jì) 上 ， 已 經(jīng) 邁 出 了 一大 步 。但 是 相 比 于 國(guó) 外 先 進(jìn) 的 技 術(shù) ， 我 們 還 有 待 于 進(jìn) 一 步 的 提 高 ， 增 加 自 主 創(chuàng) 新 的 能 力 。目 前 我 國(guó) 所 使 用 的 減 速 機(jī) 主 要 是 從 德 國(guó) ， 英 美 進(jìn) 口 的 ， 自 主 研 發(fā) 的 減 速 機(jī) 一 般 很 少在 大 型 礦 用 車 上 使 用 [4]。51.1.2.2 發(fā) 展 趨 勢(shì)目 前 隨 著 電 子 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ， 非 公 用 車 已 向 著 智 能 化 ， 無(wú) 人 化 發(fā) 展 。 越 來(lái) 越 多 的 電 控 系統(tǒng) 以 及 液 壓 系 統(tǒng) 被 運(yùn) 用 到 礦 用 車 上 來(lái) ， 使 得 礦 用 車 的 操 作 越 來(lái) 越 簡(jiǎn) 易 方 便 ， 產(chǎn) 量 也 更 大 。例 如 卡 特 彼 勒 系 列 非 公 用 車 就 有 很 多 人 性 化 的 輔 助 系 統(tǒng) 。 如 ： 全 自 動(dòng) 的 緩 行 制 動(dòng) ， 發(fā) 動(dòng) 機(jī)的 轉(zhuǎn) 速 由 電 控 單 元 根 據(jù) 傳 感 器 和 節(jié) 氣 閥 所 給 出 的 數(shù) 據(jù) 自 動(dòng) 調(diào) 節(jié) 。 變 速 器 也 有 自 動(dòng) 檔 ， 可以 自 動(dòng) 改 變 車 速 。 在 機(jī) 械 硬 件 方 面 卡 特 彼 勒 也 可 以 稱 得 上 業(yè) 界 內(nèi) 的 航 母 ， 他 的 機(jī) 械 部 分設(shè) 計(jì) 簡(jiǎn) 便 ， 人 性 化 ， 強(qiáng) 度 高 ， 使 用 壽 命 長(zhǎng) ， 且 維 修 方 便 。目 前 行 星 齒 輪 都 向 著 大 功 率 ， 大 傳 動(dòng) 比 、 小 體 積 、 高 機(jī) 械 效 率 以 及 使 用 壽 命 長(zhǎng) 的 方向 發(fā) 展 。1.2 課 題 背 景 及 開(kāi) 展 研 究 的 意 義1.2.1 課 題 背 景本 文 是 根 據(jù) TYQ4190 型 汽 車 已 知 參 數(shù) 和 工 作 環(huán) 境 等 已 知 條 件 所 設(shè) 計(jì) 的 輪 邊 減 速 器 。減 速 器 任 務(wù) 就 是 在 滿 足 傳 動(dòng) 速 比 ， 傳 動(dòng) 效 率 和 傳 動(dòng) 強(qiáng) 度 的 條 件 下 ， 設(shè) 計(jì) 出 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 ， 效率 高 ， 成 本 低 ， 易 加 工 ， 工 藝 性 好 的 傳 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 。主 要 工 作 任 務(wù) 就 是 根 據(jù) 已 知 條 件 選 擇 齒 輪 副 的 齒 數(shù) 和 模 數(shù) ， 并 校 核 其 齒 輪 副 的 齒 面接 觸 強(qiáng) 度 和 齒 根 彎 曲 強(qiáng) 度 。 同 時(shí) 還 要 設(shè) 計(jì) 其 連 接 件 和 其 他 的 一 些 零 配 件 ， 如 連 接 用 的 花鍵 ， 和 支 撐 用 的 軸 和 軸 承 等 。 還 要 考 慮 到 固 定 用 的 擋 圈 和 連 接 螺 栓 等 。 在 設(shè) 計(jì) 的 同 時(shí) ，還 要 考 慮 其 裝 配 條 件 ， 如 裝 配 順 序 ， 裝 配 基 準(zhǔn) 和 公 差 等 。 當(dāng) 然 ， 還 要 了 解 一 下 目 前 我 國(guó) 的輪 邊 減 速 器 發(fā) 展 狀 況 ， 已 考 慮 其 細(xì) 節(jié) 問(wèn) 題 ， 可 以 達(dá) 到 與 市 場(chǎng) 結(jié) 合 。根 據(jù) 陜 西 同 力 重 工 有 限 公 司 的 市 場(chǎng) 調(diào) 查 表 明 我 國(guó) 非 公 用 車 的 工 作 環(huán) 境 普 遍 為 車 輛 行駛 路 面 工 程 道 路 ， 路 面 松 軟 ， 硬 實(shí) 度 差 ， 道 路 阻 力 大 ， 道 路 附 著 系 數(shù) 小 。 且 運(yùn) 營(yíng) 環(huán) 境 的空 氣 質(zhì) 量 也 很 差 ， 揚(yáng) 塵 濃 度 很 高 ， 對(duì) 作 業(yè) 工 人 的 身 體 傷 害 很 大 ， 還 有 就 是 承 載 運(yùn) 輸 量 大 ，作 業(yè) 強(qiáng) 度 高 [5]。縱 觀 國(guó) 內(nèi) 減 速 器 的 發(fā) 展 現(xiàn) 狀 ， 我 們 在 保 持 行 業(yè) 的 可 持 續(xù) 發(fā) 展 ， 技 術(shù) 創(chuàng) 新 的 同 時(shí) ，應(yīng) 當(dāng) 看 我 我 們 存 在 的 問(wèn) 題 。 要 采 取 積 極 地 應(yīng) 對(duì) 方 案 力 爭(zhēng) 在 較 短 時(shí) 間 內(nèi) 能 有 所 進(jìn) 展 。 目 前 ，我 國(guó) 該 行 業(yè) 存 在 的 問(wèn) 題 是 ， 行 業(yè) 整 體 新 產(chǎn) 品 開(kāi) 發(fā) 能 力 弱 、 工 藝 創(chuàng) 新 及 管 理 水 平 低 ， 企 業(yè)管 理 方 式 較 為 粗 放 ， 相 當(dāng) 比 例 的 產(chǎn) 品 仍 為 中 低 檔 次 、 缺 乏 有 國(guó) 際 影 響 力 的 產(chǎn) 品 品 牌 、 行業(yè) 整 體 散 、 亂 情 況 依 然 較 為 嚴(yán) 重 。 因 此 ， 我 國(guó) 的 發(fā) 展 之 路 仍 是 任 重 道 遠(yuǎn) 。1.2.2 研 究 的 意 義傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 通 常 由 變 速 裝 置 ， 起 停 和 換 向 裝 置 ， 制 動(dòng) 裝 置 及 安 全 保 護(hù) 裝 置 等 基 本 部 分組 成 。 變 速 裝 置 是 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 中 很 重 要 的 組 成 部 分 ， 它 的 設(shè) 計(jì) 的 好 壞 直 接 關(guān) 系 到 傳 動(dòng) 效 率 ，燃 油 消 耗 率 ， 汽 車 的 使 用 壽 命 ， 甚 至 能 否 啟 動(dòng) 。 而 輪 邊 減 速 器 是 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 的 最 后 一 部 分 ，它 起 到 了 減 速 增 扭 和 改 變 傳 動(dòng) 方 向 的 作 用 ， 直 接 將 動(dòng) 力 傳 輸 到 輪 胎 上 ， 因 此 輪 邊 減 速 器 的6設(shè) 計(jì) 也 至 關(guān) 重 要 。 尤 其 是 大 型 非 公 用 車 ， 由 于 空 間 限 制 ， 必 須 將 更 多 的 傳 動(dòng) 比 分 配 到 驅(qū) 動(dòng)橋 上 ， 因 此 輪 邊 減 速 器 可 以 大 大 的 改 善 整 車 的 結(jié) 構(gòu) 和 性 能 。一 般 說(shuō) 來(lái) ， 輪 邊 減 速 器 的 設(shè) 計(jì) 應(yīng) 該 滿 足 以 下 要 求 ：保 證 汽 車 在 各 種 使 用 工 況 下 對(duì) 速 比 的 變 化 要 求 ， 這 一 速 度 變 化 應(yīng) 從 零 到 最 高 車 速 。在 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 旋 轉(zhuǎn) 方 向 不 變 的 情 況 下 ， 可 獲 得 倒 檔 行 駛 。 汽 車 在 轉(zhuǎn) 彎 的 時(shí) 候 ， 能 差 速 ， 保 證轉(zhuǎn) 彎 正 常 。保 證 汽 車 具 有 最 佳 的 動(dòng) 力 性 和 燃 料 經(jīng) 濟(jì) 性 。 為 了 使 變 速 器 ， 分 動(dòng) 器 ， 傳 動(dòng) 軸 等 總 成不 致 因 承 受 過(guò) 大 扭 矩 而 使 它 們 尺 寸 過(guò) 大 ， 重 量 過(guò) 重 ， 應(yīng) 將 其 傳 動(dòng) 比 以 盡 可 能 的 比 率 分 配給 驅(qū) 動(dòng) 橋 ， 采 用 較 大 的 傳 動(dòng) 比 ， 使 其 達(dá) 到 所 需 要 的 減 速 要 求 [22]。輪 邊 減 速 器 設(shè) 計(jì) 的 主 要 任 務(wù) 是 ：從 各 方 面 考 慮 ， 選 擇 合 適 的 尺 寸 ， 提 出 整 體 設(shè) 計(jì) 方 案 。各 零 部 件 合 理 布 置 ， 對(duì) 其 強(qiáng) 度 ， 剛 度 ， 壽 命 進(jìn) 行 校 核 ， 使 其 結(jié) 構(gòu) 合 理 ， 性 能 優(yōu) 良 。滿 足 傳 動(dòng) 比 條 件 ， 同 心 條 件 ， 裝 配 條 件 和 鄰 接 條 件 。對(duì) 于 兩 級(jí) 或 多 級(jí) 定 軸 齒 輪 傳 動(dòng) 減 速 器 ， 傳 動(dòng) 比 分 配 的 原 則 如 下 :使 各 級(jí) 齒 輪 傳 動(dòng) 的 承 載 能 力 相 接 近使 各 級(jí) 齒 輪 傳 動(dòng) 中 的 大 齒 輪 浸 油 深 度 大 致 相 等 ， 以 實(shí) 現(xiàn) 油 池 潤(rùn) 滑使 減 速 器 獲 得 最 小 外 形 尺 寸 和 重 量輪 邊 減 速 器 作 為 傳 動(dòng) 系 的 最 后 一 個(gè) 環(huán) 節(jié) ,他 承 載 著 最 大 的 扭 矩 ,他 的 強(qiáng) 度 和 結(jié) 構(gòu) 合 理 與否 直 接 影 響 著 整 車 的 性 能 ,因 此 輪 邊 減 速 器 的 設(shè) 計(jì) 至 關(guān) 重 要 。 我 所 設(shè) 計(jì) 的 輪 邊 減 速 器 結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn) 單 ,體 積 小 巧 ,質(zhì) 量 輕 便 ,使 用 和 更 換 都 很 方 便 ,對(duì) 于 提 高 整 車 的 速 比 ,減 輕 質(zhì) 量 ,較 小 燃 油 消耗 率 等 方 面 都 起 了 很 大 的 作 用 。1.3 主 要 研 究 內(nèi) 容本 課 題 主 要 根 據(jù) TYQ4190 車 輛 結(jié) 構(gòu) 及 性 能 要 求 ， 完 成 輪 邊 減 速 器 的 設(shè) 計(jì) ；設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容 主 要 包 括 ：輪 邊 減 速 器 結(jié) 構(gòu) 形 式 的 選 擇 ：輪 邊 減 速 器 齒 輪 基 本 參 數(shù) 的 選 擇 ；輪 邊 減 速 器 主 要 尺 寸 的 計(jì) 算 ；輪 邊 減 速 器 主 要 配 合 及 緊 固 件 設(shè) 計(jì) ；繪 制 輪 邊 減 速 器 三 維 模 型 。72 齒 輪 傳 動(dòng) 的 參 數(shù) 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算2.1 已 知 條 件軸 距 3400mm； 整 備 質(zhì) 量 :7000kg； 總 質(zhì) 量 ： 19000kg； 最 高 車 速 ： 98km/h.；最 大 爬 坡 度 ： 30%； 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 最 大 功 率 ： 196/2200kw/rpm；最 大 扭 矩 /轉(zhuǎn) 速 ： 1100/1300-1600Nm/rpm；輪 胎 尺 寸新 胎 充 氣 后 輪 胎 最 大 使 用 尺 寸規(guī) 格 斷 面 寬 度 外 直 徑 斷 面 寬 度 外 直 徑一 般 花 紋 加 深 花 紋 一 般 花 紋 加 深 花 紋12.00R20 315 1125 1135 337 1125 1135輪 輞 8.5-20： 中 心 孔 直 徑 ： 281 螺 孔 直 徑 ： 16 螺 孔 對(duì) 稱 直 徑 ： 3352.2 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算2.2.1 分 配 傳 動(dòng) 比主減速比對(duì)于主減速器的結(jié)構(gòu)形式、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(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性都有直接影響。i 0 的選擇應(yīng)在汽車總體設(shè)計(jì)時(shí)和傳動(dòng)系統(tǒng)總傳動(dòng)比 it 一起由整車動(dòng)力計(jì)算來(lái)確定。可利用發(fā)動(dòng)機(jī)在不同 i0 下的功率平衡圖來(lái)研究 i0 對(duì)汽車動(dòng)力性的影響。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)作最佳匹配的方法來(lái)選擇 i0 值，可使汽車獲得最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。所選擇的 i0 值應(yīng)能保證汽車能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的最高車速 vamax， 在給定發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 及其 np 的情況下， 。這時(shí) i0 值應(yīng)按下式來(lái)確定：???????? max.37ipghrn?式中 rr------車輪的滾動(dòng)半徑，m;igh-----變速器的最高檔傳動(dòng)比。將已知的汽車參數(shù)帶入得到??0??????=0.377×0.526×220098×1 =4.8普通雙級(jí)主減速器的第一級(jí)的減速比 i01 比第二級(jí)的減速比 i02 稍小些，通常 i02/i01=1.4-82.0，輪邊減速器作為雙級(jí)主減速器的第二級(jí)，參考同類車型并考慮盡量發(fā)揮輪邊減速器的優(yōu)點(diǎn)，選取較大的輪邊減速比。所以在分配減速比時(shí)選擇如下：1.5 3.150i?LBi2.2.2 選 取 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 的 傳 動(dòng) 類 型 和 傳 動(dòng) 簡(jiǎn) 圖行星輪式減速器類型很多，按其基本構(gòu)件代號(hào)可分為 2Z-X、3Z 和 Z-X-F 三大類(其中 Z—中心輪 )。其他各種復(fù)雜的周轉(zhuǎn)輪系，大抵可以看成這三類輪系的聯(lián)合貨組合機(jī)構(gòu)。按傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中齒輪的嚙合方式、又可分為許多傳動(dòng)形式，如 NGW 型、 NW 型、NN 型、WW 型、ZUWGW 型、 NGWN 型、 N 型等（其中 N—內(nèi)嚙合，W —外嚙合，G—公用齒輪，ZU—錐齒輪） 。其傳動(dòng)類型與傳動(dòng)特點(diǎn)如表 2-1[2]。表 2-1 傳動(dòng)類型與傳動(dòng)特點(diǎn)傳 動(dòng) 類 型 傳 動(dòng) 特 性類 組 性機(jī) 構(gòu) 簡(jiǎn) 圖傳 動(dòng)比 范 圍傳動(dòng) 比 推薦 值傳遞 功率 KW應(yīng) 用特 點(diǎn)2Z-X負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)NGW1.13 ~13.7ibaX= 2.7~ 9不限廣 泛 地 用于 動(dòng) 力 及 輔助 傳 動(dòng) 中 ，工 作 制 度 不限 ， 可 作 為減 速 、 增 速和 差 速 裝 置軸 向尺 寸 小 ， 便于 串 聯(lián) 多 級(jí)傳 動(dòng) ， 工 藝性 好9NW 1~50 ibaX= 5~25不限7iaXb時(shí) ， 徑 向 尺寸 比 NGW 型小 ， 可 推 薦采 用工作 制 度 不 限NN 170?0一個(gè) 行 星輪 時(shí)=30ibXa~100 三個(gè) 行 星輪 時(shí)30ibXa?40可 用 于短 時(shí) 、 間 斷性 工 作 制 動(dòng)力 傳 動(dòng)轉(zhuǎn) 臂 X為 從 動(dòng) 時(shí) ，當(dāng) ， 大i于 某 值 后 ，機(jī) 構(gòu) 自 鎖103Z負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)NGWN 500?ibae=20~100?100結(jié) 構(gòu) 很 緊湊 ， 適 用 于中 小 、 功 率的 短 時(shí) 工 作制 傳 動(dòng)工 藝性 差當(dāng)a 輪 從 動(dòng) 時(shí) ，達(dá) 到 某 值i后 機(jī) 構(gòu) 會(huì) 自鎖 ， 即 bea?0?根據(jù)條件，傳動(dòng)比較小，傳動(dòng)扭矩較大，轉(zhuǎn)速低，工作環(huán)境較惡劣，易有沖擊載荷，結(jié)構(gòu)尺寸限制不大，可以稍微選用大一點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。由此選用 2k-h，NGW 型的行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)。根據(jù)在該行星機(jī)構(gòu)中主動(dòng)件、何為從動(dòng)件和固定件的不同，NGW 型輪邊減速器有三種結(jié)構(gòu)方案如圖 2-1：a） 太陽(yáng)輪為主動(dòng)件，齒圈為從動(dòng)件，行星齒輪架為固定件b） 太陽(yáng)輪為主動(dòng)件，行星齒輪架為從動(dòng)件，齒圈為固定件c） 齒圈為主動(dòng)件，行星齒輪架為從動(dòng)件，太陽(yáng)輪為固定件1- 太陽(yáng)輪；2-齒圈；3-行星齒輪架；4-行星齒輪；5-半軸；6-橋殼；7-驅(qū)動(dòng)車輪圖 2-1 單排圓柱行星齒輪式輪邊減速器的結(jié)構(gòu)方案有 行 星 齒 輪 機(jī) 構(gòu) 一 般 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 的 特 性 方 程 ：134()0nan???11a——從動(dòng)輪與主動(dòng)輪的齒數(shù)比可以求出這三種結(jié)構(gòu)方案的路邊減速器的減速比 13i：(1)當(dāng)太陽(yáng)輪為主動(dòng)件，齒圈為從動(dòng)件而行星齒輪架固定時(shí)如圖 2-1（a）3131znia??(2)當(dāng)太陽(yáng)輪為主動(dòng)件，行星齒輪架為從動(dòng)件，而齒圈固定時(shí)如圖 2-1（b）31341zin?(3)當(dāng)齒圈為主動(dòng)件，行星齒輪架為從動(dòng)件，而太陽(yáng)輪固定時(shí)如圖 2-1（c）31143zia?式中， ，一一太陽(yáng)輪、齒圈、和行星輪架的轉(zhuǎn)速134,n一一太陽(yáng)輪、齒圈的齒數(shù)z根據(jù)汽車的傳動(dòng)特點(diǎn)，減速器的位置布置和合理的離地間隙，本次設(shè)計(jì)采用圖（b）結(jié)構(gòu)方案。齒圈固定于車體上，太陽(yáng)輪作為輸入件，行星架作為輸出件，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 2-2 如下：圖 2-2 輪 邊 減 速 器 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 圖2.2.3 配 齒 計(jì) 算由 所 給 條 件 知 ， 輪 胎 寬 317mm， 輪 輞 中 心 孔 直 徑 281mm， 傳 動(dòng) 比 3.15，現(xiàn) 根 據(jù) 輪 邊 減 速 器 的 使 用 條 件 ， 考 慮 輪 胎 結(jié) 構(gòu) 尺 寸 的 限 制 ， 初 步 選 定 太 陽(yáng) 輪 的 齒 數(shù) Za 為22,行 星 輪 數(shù) 目 np=5， 若 不 合 理 再 重 新 選 擇 。根 據(jù) 2Z-X(A)型 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 的 傳 動(dòng) 比(2.1);11bxbaxabaZipip????因 此 特 性 參 數(shù) p=2.1512=p×Za=2.15×22=47.3 (2.2)； ?? ??(2.3) ;????=?????22 ×????=1.152 ×22=12.6取 =22， 48， Zc=13Z?? ????=2.2.4 初 步 計(jì) 算 齒 輪 的 主 要 參 數(shù)在 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 中 ， 各 齒 輪 齒 數(shù) 較 常 見(jiàn) 的 失 效 形 式 有 齒 面 點(diǎn) 蝕 ， 齒 面 磨 損 和 輪 齒 折斷 。在 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 中 ， 各 齒 輪 的 輪 齒 工 作 時(shí) ， 其 齒 面 接 觸 應(yīng) 力 是 按 脈 動(dòng) 循 環(huán) 變 化 的 。若 齒 面 接 觸 應(yīng) 力 超 出 材 料 的 接 觸 持 久 極 限 ， 則 輪 齒 在 載 荷 的 多 次 重 復(fù) 作 用 下 ， 齒 面 表 層產(chǎn) 生 細(xì) 小 的 疲 勞 裂 紋 ， 裂 紋 的 蔓 延 擴(kuò) 展 ， 使 表 層 金 屬 微 粒 剝 落 面 形 成 疲 勞 點(diǎn) 蝕 。 輪 齒 出現(xiàn) 疲 勞 點(diǎn) 蝕 后 ， 嚴(yán) 重 影 響 傳 動(dòng) 的 穩(wěn) 定 性 ， 且 致 使 產(chǎn) 生 震 動(dòng) 和 噪 聲 ， 影 響 傳 動(dòng) 的 正 常 工 作 ，甚 至 引 起 行 星 傳 動(dòng) 的 破 壞 。提 高 齒 面 硬 度 ， 減 小 齒 面 粗 糙 度 ， 提 高 潤(rùn) 滑 油 黏 度 和 接 觸 精 度 ， 以 及 進(jìn) 行 合 理 的 變位 均 能 提 高 齒 面 抗 點(diǎn) 蝕 的 能 力 。在 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 中 ， 齒 輪 在 載 荷 的 多 次 重 復(fù) 作 用 下 ， 齒 根 彎 曲 應(yīng) 力 超 過(guò) 材 料 的 彎 曲持 久 極 限 時(shí) ， 齒 根 部 分 將 產(chǎn) 生 疲 勞 裂 紋 。 裂 紋 逐 漸 擴(kuò) 展 ， 最 后 導(dǎo) 致 齒 輪 產(chǎn) 生 疲 勞 折 斷 。另 外 ， 還 有 過(guò) 載 遮 斷 ， 輪 齒 因 短 時(shí) 過(guò) 載 或 沖 擊 過(guò) 載 而 引 起 的 突 然 折 斷 ， 稱 之 為 過(guò) 載 折 斷 。用 淬 火 鋼 或 鑄 鐵 制 成 齒 輪 ， 容 易 產(chǎn) 生 過(guò) 載 折 斷 。齒 面 磨 料 磨 損 是 由 于 齒 廓 間 相 對(duì) 滑 動(dòng) 的 存 在 ， 如 果 有 硬 的 屑 粒 進(jìn) 入 輪 齒 工 作 面 間 ， 則 將產(chǎn) 生 磨 料 磨 損 。 閉 式 齒 輪 傳 動(dòng) 中 ， 應(yīng) 該 注 意 潤(rùn) 滑 油 的 清 潔 和 及 時(shí) 更 換 。 而 開(kāi) 式 齒 輪 傳 動(dòng) 的工 作 條 件 較 差 ， 其 主 要 的 失 效 形 式 就 是 磨 料 磨 損 。2.2.4.1 齒 輪 材 料 和 熱 處 理 的 選 擇在 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 中 ， 齒 輪 材 料 的 選 擇 應(yīng) 綜 合 得 考 慮 到 齒 輪 傳 動(dòng) 的 工 作 情 況 ， 如 載 荷性 質(zhì) 和 大 小 ， 工 作 環(huán) 境 等 ， 加 工 工 藝 和 材 料 來(lái) 源 及 經(jīng) 濟(jì) 性 等 條 件 。 由 于 齒 輪 材 料 及 其 熱處 理 是 影 響 齒 輪 承 載 能 力 和 使 用 壽 命 的 關(guān) 鍵 因 素 ， 也 是 影 響 齒 輪 生 產(chǎn) 質(zhì) 量 和 加 工 成 本 的主 要 條 件 。 選 擇 齒 輪 材 料 的 一 般 原 則 是 ： 既 要 滿 足 其 性 能 要 求 ， ， 保 證 齒 輪 傳 動(dòng) 的 工 作可 靠 ， 安 全 ； 同 時(shí) 又 要 使 其 生 產(chǎn) 成 本 較 低 。 對(duì) 于 中 低 速 ， 重 載 的 重 型 機(jī) 械 的 行 星 齒 輪 傳動(dòng) 裝 置 應(yīng) 選 用 調(diào) 制 鋼 40Cr,35SiMn,35CrMnSi 等 材 料 。 經(jīng) 正 火 調(diào) 質(zhì) 或 表 面 淬 火 ， 使 其 獲 得機(jī) 械 強(qiáng) 度 ， 硬 度 和 韌 性 等 綜 合 性 能 較 好 [6]。根 據(jù) 本 課 題 所 研 究 的 輪 邊 減 速 器 的 使 用 環(huán) 境 ， 維 修 條 件 以 及 重 型 礦 用 電 動(dòng) 輪 自 卸 車的 重 型 重 載 特 征 ， 輪 齒 載 荷 性 質(zhì) 、 承 載 能 力 ， 結(jié) 合 齒 輪 常 常 發(fā) 生 的 失 效 形 式 ， 并 考 慮 加工 工 藝 、 材 料 來(lái) 源 、 使 用 壽 命 和 經(jīng) 濟(jì) 性 等 條 件 ， 經(jīng) 綜 合 ， 選 擇 齒 輪 材 料 和 熱 處 理 方 式 見(jiàn)下 ： 中 心 輪 a 和 行 星 輪 c 均 采 用 20CrMnTi 滲 碳 淬 火 的 調(diào) 質(zhì) 合 金 鋼 ， 其 齒 面 硬 度 HRC=60取 σ Hlim=1500N/㎜ 2；13σ F/lim=470 N/㎜ 2；中 心 輪 a 和 行 星 輪 c 的 加 工 精 度 為 6 級(jí) 。內(nèi) 齒 輪 B 選 用 42CrMo 調(diào) 質(zhì) 表 面 淬 火 的 合 金 鋼 其 齒 面 硬 度 為 HRC=55取 σ Hlim=1160 N/㎜ 2；σ F/lim=360N/㎜ 2；加 工 精 度 為 7 級(jí) ；2.2.4.2 模 數(shù) 的 計(jì) 算在 計(jì) 算 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 強(qiáng) 度 時(shí) ， 將 各 種 傳 動(dòng) 類 型 的 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 分 解 成 其 對(duì) 應(yīng) 的 若 干個(gè) 相 互 嚙 合 的 齒 輪 副 。 然 后 ， 載 將 每 個(gè) 嚙 合 齒 輪 副 視 為 單 個(gè) 的 齒 輪 傳 動(dòng) 。 在 設(shè) 計(jì) 行 星 齒輪 傳 動(dòng) 時(shí) ， 其 主 要 參 數(shù) 可 先 安 類 比 法 ， 即 參 照 已 有 的 形 同 類 型 的 行 星 齒 輪 傳 動(dòng) 來(lái) 進(jìn) 行 初步 確 定 ； 或 者 根 據(jù) 具 體 的 工 作 條 件 ， 結(jié) 構(gòu) 尺 寸 和 安 裝 條 件 來(lái) 確 定 。 常 用 的 辦 法 是 按 齒 面接 觸 強(qiáng) 度 初 算 小 齒 輪 的 分 度 圓 直 徑 d1 或 者 按 輪 齒 彎 曲 強(qiáng) 度 初 算 齒 輪 模 數(shù) m。 在 增 大10%~20%。行 星 輪 數(shù) 目 時(shí) ， 各 個(gè) 行 星 輪 上 的 載 荷 均 勻 （ 或 采 用 載 荷 分 配 不 均 勻 系 數(shù) 進(jìn)2pn? pK行 補(bǔ) 償 ） ， 因 此 只 需 要 分 析 和 計(jì) 算 其 中 的 一 套 即 可 ， 中 心 輪 a 在 每 一 套 中 （ 即 在 每 個(gè) 功率 分 流 上 ） 所 承 受 的 輸 入 轉(zhuǎn) 矩 由 (2.6)計(jì) 算 ：11954nnTppa?(2. 6)a—中 心 輪 a 所 傳 遞 的 轉(zhuǎn) 矩 ， N.m；p—行 星 輪 數(shù) 目 。代 入 數(shù) 據(jù) 可 得 T1=3172N.m；中 心 輪 1 的 模 數(shù) 可 由 (2.7)估 算3li11FdapAmzYK????（ 2. 7）—算 式 系 數(shù) ， 對(duì) 于 直 齒 輪 傳 動(dòng) ， 對(duì) 于 斜 齒 輪 傳 動(dòng) ；12.mK?1.5mK?1T—嚙 合 齒 輪 副 中 小 齒 輪 的 名 義 轉(zhuǎn) 矩 ， N.m； 應(yīng) 是 功 率 分 流 后 的 值 ；AK—使 用 系 數(shù) ；?F—綜 合 系 數(shù) ；p—計(jì) 算 彎 曲 強(qiáng) 度 的 行 星 輪 間 載 荷 分 布 不 均 勻 系 數(shù) ；141FaY—小 齒 輪 系 數(shù) ；d?—小 齒 輪 齒 寬 系 數(shù) ；1z—齒 輪 副 中 小 齒 輪 齒 數(shù) ；limF?—試 驗(yàn) 齒 輪 彎 曲 疲 勞 極 限 ， 2/mN,且 取 1limF?和 中 的 較 小 值 。12liFaY2.2.4.3 相 關(guān) 系 數(shù) 的 確 定算 式 系 數(shù) ；mK本 課 題 采 用 直 齒 輪 傳 動(dòng) 算 式 系 數(shù) 12.mK?使 用 系 數(shù) ；A按 原 動(dòng) 機(jī) 均 勻 平 穩(wěn) ， 工 作 機(jī) 中 等 沖 擊 取 使 用 系 數(shù) 1.35A?綜 合 系 數(shù) ；FK?綜 合 系 數(shù) 1.6?計(jì) 算 彎 曲 強(qiáng) 度 的 行 星 輪 間 載 荷 分 布 不 均 勻 系 數(shù) ；FpK根 據(jù) 經(jīng) 驗(yàn) ， 取 行 星 輪 間 載 荷 分 布 不 均 勻 系 數(shù) 1.?小 齒 輪 齒 形 系 數(shù) 1FaK按 z=22 和 x=0 取 小 齒 輪 齒 形 系 數(shù) 12.75FaK小 齒 輪 齒 寬 系 數(shù) d?。小 齒 輪 齒 寬 系 數(shù) 1?2.2.4.4 模 數(shù) 的 確 定3lim211FdapAmzYKT????將 所 有 系 數(shù) 及 T1=3172N.㎜ 2、 Z1=22, σ F/lim=470 N/㎜ 2,15代 入 式 3.2 解 得 m=4.8， 故 取 輪 系 的 模 數(shù) m=5。2.2.4.5 嚙 合 參 數(shù) 計(jì) 算由 于 本 齒 輪 副 沒(méi) 有 變 位 ， 因 此 可 直 接 按 照 標(biāo) 準(zhǔn) 齒 輪 的 參 數(shù) 公 式 進(jìn) 行 計(jì) 算 。 在 兩 個(gè) 嚙合 副 a-c（ 太 陽(yáng) 輪 與 行 星 輪 ） ,b-c（ 行 星 輪 與 齒 圈 ） 中 ， 其 標(biāo) 準(zhǔn) 中 心 距 為??????=12×??(????+????)=12×5×(22+13)=87.5??????=12×??×（ ?????????） =12×5×（ 48?13） =87.5兩 個(gè) 嚙 合 的 標(biāo) 準(zhǔn) 中 心 距 相 等 ， 不 需 要 采 用 變 位 。2.2.4.5 行 星 齒 輪 系 幾 何 尺 寸 計(jì) 算其中齒頂高系數(shù) *ah?，頂隙系數(shù) *0.c?齒數(shù)比： ??12=??2??1=1322=0.59??23=??3??2=4813=3.69分度圓直徑 =5×22=110mm1d=5×13=65mm2=5×48=240mm3中心輪與行星輪的中心距 =（110