（图纸+论文）CA1090汽车驱动桥主减速器设计及有限元分析（全套完整）

与其他齿轮传动相比，它具有体积及质量小传动比大运转非常平稳最为静寂无噪声便于汽车的总体布置及贯通式多桥驱动的布置能传递大载荷使用寿命长传动效率高结构简单拆装方便调整容易等系列的优点。

其惟的缺点是需用昂贵的有色金属的合金青铜制造，材料成本高，因此未能在大批量生产的汽车上推广。

.本次设计的主要内容本设计的目标是设计种满载质量为的中型载货汽车的主减速器，本设计主要研究的内容有主减速器的齿轮类型主减速器的减速形式主减速器主动齿轮和从动锥齿轮的支承形式主减速器计算载荷的确定主减速器基本参数的选择主减速器齿轮的材料及热处理主减速器轴承的计算对称式圆锥行星齿轮差速器的差速原理对称式圆锥行星齿轮差速器的结构对称式圆锥行星齿轮差速器的设计全浮式半轴计算载荷的确定全浮式半轴的直径的选择全浮式半轴的强度计算半轴花键的强度计算，运用对主动锥齿轮进行有限元分析。

第章主减速器的设计.结构型式的选择主减速器的结构型式，主要是根据其齿轮类型主动齿轮和从动齿轮的安置方法以及减速型式的不同而异。

减速型式主减速器的减速型式分为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。

单级主减速器由于单级主减速器具有结构简单质量小尺寸紧凑及制造成本低廉的优点，广泛用在主减速比.的各种中小型汽车上。

单级主减速器都是采用对螺旋锥齿轮或双曲面齿轮，也有采用蜗轮传动的。

双级减速由两级齿轮减速器组成，结构复杂质量加大，制造成本也显著增加，因此仅用于主减速比较大.且采用单级减速不能满足既定的主减速比和离地间隙要求的重型汽车上，本车不采用。

时可取..汽车满载时的总质量在此取，此数据此参考解放型载货汽车所以由式.得即所以该汽车的驱动桥数目在此取传动系上传动部分的传动效率，在此取.。

根据以上参数可以由.得按驱动轮打滑转矩确定从动锥齿轮的计算转矩而轴承的径向载荷则是上述齿轮的径向力，圆周力及轴向力这三者所引起的轴承径向支承反力的向量和。

当主减速器的齿轮尺寸，支承形式和轴承位置已确定，则可计算出轴承的径向载荷。

对于采用悬臂式的主动锥齿轮和从动锥齿轮的轴承载荷，如图.所示。

图.主减速器轴承的布置尺寸主动齿轮轴承的选择初选，轴承，的径向载荷分别为已知.，.，所以由式.和.得轴承的径向力轴承的径向力轴承，的径向载荷分别为对于轴承承受轴向载荷和径向载荷所以采用圆锥滚子轴承，所承受的当量动载荷当量动载荷径向系数轴向系数此时.，.所以.根据公式.式中为温度系数，在此取.为载荷系数，在此取.ε寿命指数，取ε所以.假设汽车行驶十万公里大修，对于无轮边减速器的驱动桥来说，主减速器的主动锥齿轮轴承的计算转速为.式中轮胎的滚动半径为轴承计算转速汽车的平均行驶速度对于载货汽车和公共汽车可取，在此取。

所以有上式可得.所以轴承能工作的额定轴承寿命.式中轴承的计算转速，。

由上式可得轴承的使用寿命代入公式.得.，轴承选对于轴承，承受径向载荷和径向载荷所以采用圆锥滚子轴承，所承受的当量动载荷当量动载荷径向系数轴向系数.根据公式.得.轴承选.本章小结本章介绍了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主减速器的减速形式，由于本车是中型载货汽车，通过对比决定采用单级主减速器然后对采用何种齿轮类型进行了讨论，最后根据实际情况决定采用双曲面齿轮。

以上问题解决后，对齿轮的具体参数进行了设计计算，并对其进行了校核。

校核合格以后，进行了轴承的选择和校核。

第章差速器设计.差速器结构形式的选择汽车在行驶过程中左，右车轮在同时间内所滚过的路程往往不等。

例如，转弯时内外两侧车轮行程显然不同，即外侧车轮滚过的距离大于内侧的车轮汽车在不平路面上行驶时，由于路面波形不同也会造成两侧车轮滚过的路程不等即使在平直路面上行驶，由于轮胎气压轮胎负荷胎面磨损程度不同以及制造误差等因素的影响，也会引起左右车轮因滚动半径的不同而使左右车轮行程不等。

如果驱动桥的左右车轮刚性连接，则行驶时不可避免地会产生驱动轮在路面上的滑移或滑转。

应力的综合系数或称几何系数。

它综合考虑了啮合齿面的相对曲率半径载荷作用的位置轮齿间的载荷分配系数有效尺宽及惯性系数的因素的影响，按图.选取.。

图.接触计算用综合系数按计算按计算时为。

由于新齿轮接触和润滑不良，为了防止在运行初期产生胶合咬死或擦伤，防止早期的磨损，圆锥齿轮的传动副或仅仅大齿轮在热处理及经加工如磨齿或配对研磨后均予与厚度.的磷化处理或镀铜镀锡。

这种表面不应用于补偿零件的公差尺寸，也不能代替润滑。

对齿面进行喷丸处理有可能提高寿命达。

对于滑动速度高的齿轮，为了提高其耐磨性，可以进行渗硫处理。

渗硫处理时温度低，故不引起齿轮变形。

渗硫后摩擦系数可以显著降低，故即使润滑条件较差，也会防止齿轮咬死胶合和擦伤等现象产生。

.轴承的选择计算转矩的确定锥齿轮在工作过程中，相互啮合的齿面上作用有法向力。

该法向力可分解为沿齿轮切向方向的圆周力沿齿轮轴线方向的轴向力及垂直于齿轮轴线的径向力。

为计算作用在齿轮的圆周力，首先需要确定计算转矩。

汽车在行驶过程中，由于变速器挡位的改变，且发动机也不全处于最大转矩状态，故主减速器齿轮的工作转矩处于经常变化中。

实践表明，轴承的主要损坏形式为疲劳损伤，所以应按输入的当量转矩进行计算。

作用在主减速器主动锥齿轮上的当量转矩可按下式计算.式中发动机最大转矩，在此取•，变速器在各挡的使用率，可参考表.选取，变速器各挡的传动比，分别为.，.，.，.，.，变速器在各挡时的发动机的利用率。

经计算为•主动齿轮齿宽中点处的分度圆直径齿宽中点处的圆周力.式中作用在该齿轮上的转矩，作用在主减速器主动锥齿轮上的当量转矩。

该齿轮的齿面宽中点处的分度圆直径。

按.计算主减速器主动锥齿轮齿宽中点处的圆周力.双曲面齿轮所受的轴向力和径向力图.主动锥齿轮齿面的受力图如图.，主动锥齿轮螺旋方向为左旋，从锥顶看旋转方向为逆时针，为作用在节锥面上的齿面宽中点处的法向力，在点处的螺旋方向的法平面内，分解成两个相互垂直的力和，垂直于且位于所在的平面，位于以为切线的节锥切平面内。

在此平面内又可分为沿切线方向的圆周力和沿节圆母线方向的力。

与之间的夹角为螺旋角，与之间的夹角为法向压力角，这样就有.于是，作用在主动锥齿轮齿面上的轴向力和径向力分别为由式.可计算.由式.可计算轴承载荷的计算及轴承的选择轴承的轴向载荷就是上述的齿轮的轴向力。

但如果采用圆锥滚子轴承作支承时，还应考虑径向力所应起的派生轴向力的影响。

主动齿轮节锥角.从动齿轮节锥角.节锥距偏移距主动齿轮中点螺旋角.从动齿轮中点螺旋角.平均螺旋角.刀盘名义半径.主动齿轮齿顶角.主动齿轮齿根角.主动齿轮齿顶高.从动齿轮齿顶高.主动齿轮齿根高.从动齿轮齿根高.螺旋角径向间隙.从动齿轮的齿工作高.主动齿轮的面锥角.从动齿轮的面锥角.主动齿轮的根锥角.从动齿轮的根锥角.最小齿侧间隙允许值.双曲面齿轮的强度计算在完成主减速器齿轮的几何计算之后，应对其强度进行计算，以保证其有足够的强度和寿命以及安全可靠性地工作。

在进行强度计算之前应首先了解齿轮的破坏形式及其影响因素。

．齿轮的损坏形式及寿命齿轮的损坏形式常见的有轮齿折断齿面点蚀及剥落齿面胶合齿面磨损等。

它们的主要特点及影响因素分述如下轮齿折断主要分为疲劳折断及由于弯曲强度不足而引起的过载折断。

折断多数从齿根开始，因为齿根处齿轮的弯曲应力最大。

疲劳折断在长时间较大的交变载荷作用下，齿轮根部经受交变的弯曲应力。

如果最高应力点的应力超过材料的耐久极限，则首先在齿根处产生初始的裂纹。

随着载荷循环次数的增加，裂纹不断扩大，最后导致轮齿部分地或整个地断掉。

在开始出现裂纹处和突然断掉前存在裂纹处，在载荷作用下由于裂纹断面间的相互摩擦，形成了个光亮的端面区域，这是疲劳折断的特征，其余断面由于是突然形成的故为粗糙的新断面。

过载折断由于设计不当或齿轮的材料及热处理不符合要求，或由于偶然性的峰值载荷的冲击，使载荷超过了齿轮弯曲强度所允许的范围，而引起轮齿的次性突然折断。

此外，由于装配的齿侧间隙调节不当安装刚度不足安装位置不对等原因，使轮齿表面接触区位置偏向端，轮齿受到局部集中载荷时，往往会使端经常是大端沿斜向产生齿端折断。

各种形式的过载折断的断面均为粗糙的新断面。

为了防止轮齿折断，应使其具有足够的弯曲强度，并选择适当的模数压力角齿高及切向修正量良好的齿轮材料及保证热处理质量等。

齿根圆角尽可能加大，根部及齿面要光洁。

齿面的点蚀及剥落齿面的疲劳点蚀及剥落是齿轮的主要破坏形式之，约占损坏报废齿轮的以上。

它主要由于表面接触强度不足而引起的。

点蚀是轮齿表面多次高压接触而引起的表面疲劳的结果。

由于接触区产生很大的表面接触应力，常常在节点附近，特别在小齿轮节圆以下的齿根区域内开始，形成极小的齿面裂纹进而发展成浅凹坑，形成这种凹坑或麻点的现象就称为点蚀。

般首先产生在几个齿上。

在齿轮继续工作时，则扩大凹坑的尺寸及数目，甚至会逐渐使齿面成块剥落，引起噪音和较大的动载荷。

在最后阶段轮齿迅速损坏或折断。

减小齿面压力和提高润滑效果是提高抗点蚀的有效方法，为此可增大节圆直径及增大螺旋角，使齿面的曲率半径增大，减小其接触应力。

在允许的范围内适当加大齿面宽也是种办法。

齿面剥落发生在渗碳等表面淬硬的齿面上，形成沿齿面宽方向分布的较点蚀更深的凹坑。

凹坑壁从齿表面陡直地陷下。

造成齿面剥落的主要原因是表面层强度不够。

例如渗碳齿轮表面层太薄心部硬度不够等都会引起齿面剥落。

当渗碳齿轮热处理不当使渗碳层中含碳浓度的梯度太陡时，则部分渗碳层齿面形成的硬皮也将从齿轮心部剥落下来。

齿面胶合在高压和高速滑摩引起的局部高温的共同作用下，或润滑冷却不良油膜破坏形成金属齿表面的直接摩擦时，因高，汽车，驱动，减速器，设计，有限元分析，毕业设计，全套，图纸第章绪论.选题的目的和意义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。

.国内外研究现状主减速器是传动系的部分，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