中国科技期刊数据库 工业C
汽车驱动桥主减速器设计浅析
薛娜娜 张晓思
保定长城汽车桥业有限公司，河北 保定 071000
摘要：主减速器是驱动桥的重要组成部分，其性能的好坏直接影响到车辆的动力性、经济性。目前,国内减速器行业重点骨干企业的产品品种、规格及参数覆盖范围近几年都在不断扩展，产品质量已达到国外先进工业国家同类产品水平，完全可承担起为我国汽车行业提供传动装置配套的重任，部分产品还出口至欧美及东南亚地区。由于计算机技术、信息技术和自动化技术的广泛应用，主减速器将有更进一步的发展。对主减速器的研究能极大地促进我国的汽车工业的发展。 关键词：汽车；驱动桥；主减速器；设计分析 中图分类号：U463.218 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)60-0187-02
1 国内外研究现状
主减速器是传动系的一部分，与差速器，车轮传动装置和桥壳共同组成驱动桥。主减速器的功用是增扭，降速，改变转矩的传递方向，即增大由传动轴或直接从变速器传来的转矩，并将转矩传递给差速器。
在现代汽车驱动桥上，主减速器种类很多，包括单级减速、双级减速、双速减速、单级贯通、双级贯通、主减速及轮边减速等。其中应用得最广泛的是采用螺旋锥齿轮和双曲面齿轮的单级主减速器。在双级主减速器中，通常还要加一对圆柱齿轮（多采用斜齿圆柱齿轮），或一组行星齿轮。在轮边减速器中则常采用普通平行轴式布置的斜齿圆柱齿轮传动或行星齿轮传动。在某些公共汽车、无轨电车和超重型汽车的主减速器上，有时也采用蜗轮传动。
单级螺旋锥齿轮减速器其主、从动齿轮轴线相交于一点。交角可以是任意的，但在绝大多数的汽车驱动桥上，主减速齿轮副都是采用90o交角的布置。由于轮齿端面重叠的影响，至少有两对以上的轮齿同时啮合，因此，螺旋锥齿轮能承受大的负荷。加之其轮齿不是在齿的全长上同时啮合，面是逐渐地由齿的一端连续而平稳地转向另—端，使得其工作平稳，即使在高速运转时，噪声和振动也是很小的。
单级双曲面齿轮其主、从动齿轮轴线不相交而呈空间交叉。其空间交叉角也都是采用90o。主动齿轮轴相对于从动齿轮轴有向上或向下的偏移，称为上偏置或下偏置。这个偏移量称为双曲面齿轮的偏移距。当偏移距大到一定程度时，可使一个齿轮轴从另一个齿轮轴旁通过。这样就能在每个齿轮的两边布置尺寸紧凑的支承。这对于增强支承刚度、保证轮齿正确啮合从而提高齿轮寿命大有好处。
2 主减速器设计
2.1 主减速器的结构型式
在现代汽车的驱动桥上，应用最广泛的主减速齿轮型式是“格里森”制或“奥利康”制螺旋锥齿轮和双曲面齿轮。本设计拟采用双曲面齿轮，其特点是主、从动齿轮的轴线不相交而呈空间交叉90°夹角。这对于增强支承刚度，保证齿轮正确啮合，从而提高齿轮寿命大有益处。另外，由于双曲面齿轮传动的主动齿轮的直径及螺旋角都较大，所以相啮合轮齿的当量曲率半径比相应的螺旋锥齿轮当量曲率半径大，其结果是齿面间的接触应力降低。
2.2 主减速器的基本参数选择与设计 计算本设计选择了主减速比i0=4.8，由于汽车的类型很多，行驶工况又非常复杂，对于公路车辆来说，使用条件较非公路车辆稳定，其正常持续转矩根据所谓平均比牵引力的值来确定，即主减速器从动齿轮的平均计算转矩。
2.3 主减速器齿轮几何尺寸计算
（1）主、从动齿轮齿数的选择：参考STR载重汽车所推荐的基本参数，初取Z1=21,Z2=29。
（2）从动锥齿轮节圆直径及端面模数的选择此外，对于螺旋锥齿轮或双曲面齿轮来说，节圆直径d2应大于或等于以下两式算得数值中的较大值：最后，按模数第一系列取优先值14，则。
（3）齿轮齿宽F的选择对于汽车工业，主减速器圆弧齿锥齿轮推荐采用：F=0.155d22.
（4）螺旋角的选择：β1=45°，β２=３５°
（5）螺旋方向的选择：本设计中所选主动齿轮左旋，从动齿轮右旋。
（6）法向压力角的选择：重型载货汽车可选用20°′的压力角。302.
（7）圆弧齿锥齿轮铣刀盘名义直径的选择“格里森”制（圆弧齿）双曲面齿轮常用的两种轮齿形状，即双重收缩齿、标准收缩齿。
2.4 主减速器齿轮强度的计算 （1）单位齿长上的圆周力 （2）轮齿的弯曲强度计算
（3）轮齿的齿面接触强度计算3主减速器轴承的计算 2.5 作用在主减速器主、从动齿轮上的力
轴承载荷的计算主动齿轮外(A)、内轴承(B)，从动齿轮左(C)、右(D)轴承的径向载荷分别如下：
（1）轴承当量载荷及寿命依据《滚动轴承应用手册》选取轴承型号及参数依次为：A轴承：31317型,B轴承：30321型，C轴承：30320型，D轴承：30320型4装配工程图装配工。（2）主减速器的润滑主减速器及差速器的齿轮及其轴承，均应有良好润滑，否则极易引起早期磨损。其中尤其应注意主减速器主动锥齿轮的前轴承，润滑条件差，其润滑不能靠润滑油的飞溅来实现，而必须采取加强润滑的专门措施。
3 主、从动锥齿轮啮合印迹与啮合间隙检查与调整 3.1 主、从动锥齿轮啮合印迹，啮合间隙的检查
从动锥齿轮轴承预紧度调好之后，把调好的主动锥齿轮总成装入主减速壳内。注意装时，在两接合面间放适当厚度的调整垫片，用螺栓固定并按规定力矩拧紧，然后用涂色法在无负荷情况下检查主从动锥齿轮啮合情况。检查时，首先在从动锥齿轮相邻120度三处每处取2-3轮齿，在齿面薄而均匀的涂上红丹油，然后对从动锥齿轮略施阻力，转动主动锥齿轮带动从动锥齿轮转几圈，然后停止下来，观察从动锥齿轮上压出的印迹，是否符合原厂要求。
3.2 主、从动锥齿轮啮合印迹，啮合间隙调整
主、从动锥齿轮啮合印迹和啮合间隙的调整都是利用改变两齿轮装配中心距来实现的，在改变接触印迹时啮合间隙也会随之变化，它们是相互联系又相互矛盾的，在调整时往往会出现间隙值符合要求，印迹却不符合规定的矛盾。由于齿面接触印迹的好坏，是判断齿面接触面积，装配中心距离和齿形等是否符合要求的重要依据。因此，当啮合印迹与啮
2015年60期 187
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汽车驱动桥主减速器设计浅析
薛娜娜 张晓思
保定长城汽车桥业有限公司，河北 保定 071000
摘要：主减速器是驱动桥的重要组成部分，其性能的好坏直接影响到车辆的动力性、经济性。目前,国内减速器行业重点骨干企业的产品品种、规格及参数覆盖范围近几年都在不断扩展，产品质量已达到国外先进工业国家同类产品水平，完全可承担起为我国汽车行业提供传动装置配套的重任，部分产品还出口至欧美及东南亚地区。由于计算机技术、信息技术和自动化技术的广泛应用，主减速器将有更进一步的发展。对主减速器的研究能极大地促进我国的汽车工业的发展。 关键词：汽车；驱动桥；主减速器；设计分析 中图分类号：U463.218 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)60-0187-02
1 国内外研究现状
主减速器是传动系的一部分，与差速器，车轮传动装置和桥壳共同组成驱动桥。主减速器的功用是增扭，降速，改变转矩的传递方向，即增大由传动轴或直接从变速器传来的转矩，并将转矩传递给差速器。
在现代汽车驱动桥上，主减速器种类很多，包括单级减速、双级减速、双速减速、单级贯通、双级贯通、主减速及轮边减速等。其中应用得最广泛的是采用螺旋锥齿轮和双曲面齿轮的单级主减速器。在双级主减速器中，通常还要加一对圆柱齿轮（多采用斜齿圆柱齿轮），或一组行星齿轮。在轮边减速器中则常采用普通平行轴式布置的斜齿圆柱齿轮传动或行星齿轮传动。在某些公共汽车、无轨电车和超重型汽车的主减速器上，有时也采用蜗轮传动。
单级螺旋锥齿轮减速器其主、从动齿轮轴线相交于一点。交角可以是任意的，但在绝大多数的汽车驱动桥上，主减速齿轮副都是采用90o交角的布置。由于轮齿端面重叠的影响，至少有两对以上的轮齿同时啮合，因此，螺旋锥齿轮能承受大的负荷。加之其轮齿不是在齿的全长上同时啮合，面是逐渐地由齿的一端连续而平稳地转向另—端，使得其工作平稳，即使在高速运转时，噪声和振动也是很小的。
单级双曲面齿轮其主、从动齿轮轴线不相交而呈空间交叉。其空间交叉角也都是采用90o。主动齿轮轴相对于从动齿轮轴有向上或向下的偏移，称为上偏置或下偏置。这个偏移量称为双曲面齿轮的偏移距。当偏移距大到一定程度时，可使一个齿轮轴从另一个齿轮轴旁通过。这样就能在每个齿轮的两边布置尺寸紧凑的支承。这对于增强支承刚度、保证轮齿正确啮合从而提高齿轮寿命大有好处。
2 主减速器设计
2.1 主减速器的结构型式
在现代汽车的驱动桥上，应用最广泛的主减速齿轮型式是“格里森”制或“奥利康”制螺旋锥齿轮和双曲面齿轮。本设计拟采用双曲面齿轮，其特点是主、从动齿轮的轴线不相交而呈空间交叉90°夹角。这对于增强支承刚度，保证齿轮正确啮合，从而提高齿轮寿命大有益处。另外，由于双曲面齿轮传动的主动齿轮的直径及螺旋角都较大，所以相啮合轮齿的当量曲率半径比相应的螺旋锥齿轮当量曲率半径大，其结果是齿面间的接触应力降低。
2.2 主减速器的基本参数选择与设计 计算本设计选择了主减速比i0=4.8，由于汽车的类型很多，行驶工况又非常复杂，对于公路车辆来说，使用条件较非公路车辆稳定，其正常持续转矩根据所谓平均比牵引力的值来确定，即主减速器从动齿轮的平均计算转矩。
2.3 主减速器齿轮几何尺寸计算
（1）主、从动齿轮齿数的选择：参考STR载重汽车所推荐的基本参数，初取Z1=21,Z2=29。
（2）从动锥齿轮节圆直径及端面模数的选择此外，对于螺旋锥齿轮或双曲面齿轮来说，节圆直径d2应大于或等于以下两式算得数值中的较大值：最后，按模数第一系列取优先值14，则。
（3）齿轮齿宽F的选择对于汽车工业，主减速器圆弧齿锥齿轮推荐采用：F=0.155d22.
（4）螺旋角的选择：β1=45°，β２=３５°
（5）螺旋方向的选择：本设计中所选主动齿轮左旋，从动齿轮右旋。
（6）法向压力角的选择：重型载货汽车可选用20°′的压力角。302.
（7）圆弧齿锥齿轮铣刀盘名义直径的选择“格里森”制（圆弧齿）双曲面齿轮常用的两种轮齿形状，即双重收缩齿、标准收缩齿。
2.4 主减速器齿轮强度的计算 （1）单位齿长上的圆周力 （2）轮齿的弯曲强度计算
（3）轮齿的齿面接触强度计算3主减速器轴承的计算 2.5 作用在主减速器主、从动齿轮上的力
轴承载荷的计算主动齿轮外(A)、内轴承(B)，从动齿轮左(C)、右(D)轴承的径向载荷分别如下：
（1）轴承当量载荷及寿命依据《滚动轴承应用手册》选取轴承型号及参数依次为：A轴承：31317型,B轴承：30321型，C轴承：30320型，D轴承：30320型4装配工程图装配工。（2）主减速器的润滑主减速器及差速器的齿轮及其轴承，均应有良好润滑，否则极易引起早期磨损。其中尤其应注意主减速器主动锥齿轮的前轴承，润滑条件差，其润滑不能靠润滑油的飞溅来实现，而必须采取加强润滑的专门措施。
3 主、从动锥齿轮啮合印迹与啮合间隙检查与调整 3.1 主、从动锥齿轮啮合印迹，啮合间隙的检查
从动锥齿轮轴承预紧度调好之后，把调好的主动锥齿轮总成装入主减速壳内。注意装时，在两接合面间放适当厚度的调整垫片，用螺栓固定并按规定力矩拧紧，然后用涂色法在无负荷情况下检查主从动锥齿轮啮合情况。检查时，首先在从动锥齿轮相邻120度三处每处取2-3轮齿，在齿面薄而均匀的涂上红丹油，然后对从动锥齿轮略施阻力，转动主动锥齿轮带动从动锥齿轮转几圈，然后停止下来，观察从动锥齿轮上压出的印迹，是否符合原厂要求。
3.2 主、从动锥齿轮啮合印迹，啮合间隙调整
主、从动锥齿轮啮合印迹和啮合间隙的调整都是利用改变两齿轮装配中心距来实现的，在改变接触印迹时啮合间隙也会随之变化，它们是相互联系又相互矛盾的，在调整时往往会出现间隙值符合要求，印迹却不符合规定的矛盾。由于齿面接触印迹的好坏，是判断齿面接触面积，装配中心距离和齿形等是否符合要求的重要依据。因此，当啮合印迹与啮
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