轎車長(zhǎng)安汽車主減速器和差速器設(shè)計(jì)含4張CAD圖,轎車,長(zhǎng)安,汽車,減速器,差速器,設(shè)計(jì),CAD AUTOMOTIWE?FINAL?DRIVE FINAL?DRIVE ???A?final?drive?is?that?part?of?a?power?transmission?system?between?the?drive?shaft?and?the?differential.?Its?function??is??to??change??the??direction??of??the??power?transmitted??by??the??drive??shaft?through??90??degrees??to??the?driving??axles At??the??same? time it??provides??a?fixed?reduction?between?the?speed?of?the?drive?shaft?and? the?axle?driving?the?wheels.? ???The??reduction??or??gear??ratio??of??the??final??drive??is?determined?by?dividing?the?number?of?teeth?on?the?ring?gear??by??the??number??of??teeth??on??the??pinion??gear .In?passenger??vehicles,??this??speed??reduction??varies??from?about?3:1?to?5:1.?In?trucks?it?varies?from?about?5:1?to?11:1.?To?calculate?rear?axle?ratio,?count?the?number?of?teeth?on?each?gear.?Then?divide?the?number?of?pinion?teeth into?the?number?of?ring?gear?teeth.?For?example,?if?the?pinion?gear?has?10?teeth?and?the?ring?gear?has?30?30?divided??by??10,??the??rear??axle??ratio??would??be??3:1.?Manufacturers?install?a?rear?axle?ratio?that?provides?a?compromise??between??performance??and??economy .The?average?passenger?car?ratio?is?3.50:1.? ???The?higher?axle ratio,?4.11:1?for?instance,?would?increase acceleration??and??pulling??power??but??would?decrease?fuel?economy.?The?engine?would?have?to?run?at?a?higher?rpm?to?maintain?an?equal?cruising?speed? ???The lower axle ratio3:1, would reduce?acceleration?and?pulling?power?but?would?increase?fuel?mile age. The??engine??would??run??at??a??lower??rpm??while?maintaining?the?same?speed? ???The?major?components?of?the??final??drive??include?the??pinion?? gear,??connected??to??the??drive??shaft,??and??a?bevel?gear?or?ring? gear?that?is?bolted?or?riveted?to?the?differential??carrier. To maintain??accurate and?proper?alignment?and?tooth?contact,?the?ring??gear??and?differential??assembly??are??mounted??in??bearings .The?bevel?drive?pinion?is?supported?by?two?tapered?roller bearings, mounted in the differential carrier ?This?pinion?shaft?is?straddle??mounted meaning??that??a?bearing?is?located?on?each?side?of?the?pinion?shaft?teeth.?Oil?seals?prevent?the?loss?of?lubricant??from??the??housing?where?the?pinion?shaft?and?axle?shafts?protrude.?As?a?mechanic,?you?will?encounter?the?final?drive?gears?in?the?spiral bevel?and?hypoid?design.?Spiral?Bevel?Gear?? ???Spiral bevel gears?have?curved?gear?teeth?with?the?pinion?and?ring?gear?on?the?same?center?line.?This?type?of??final??drive??is??used??extensively??in??truck??and?occasionally?in?older?automobiles.?This?design?allows?for?constant?contact?between?the?ring?gear?and?pinion.?It?also?necessitates?the?use?of?heavy?grade?lubricants Hypoid?Gear. ???The?hypoid?gear?final?drive?is?an?improvement?or?variation?of?the? spiral?bevel?design?and?is?commonly?used?in?light?and?medium?trucks?and?all?domestic?rear-?wheel?drive?automobiles.?Hypoid?gears?have?replaced?spiral?bevel?gears?because?they?lower?the?hump?in?the??floor??of??the??vehicle??and??improve??gear-meshing??action.?As?you?can?see?in?figure?5-13,?the?pinion?meshes?with?the?ring?gear?below?the?center?line?and?is?at?a?slight?angle?less?than?90?degrees??? ????Figure?5-13.?Types?of?final?drives???This?angle?and?the?use?of?heavier??larger??teeth??permit??an??increased??amount??of?power?to?be?transmitted?while?the?size?of?the?ring?gear?and?housing?remain constant.?The?tooth?design?is?similar?to?the?spiral?bevel?but?includes?some?of?the?characteristics?of?the?worm?gear.?This?permits?the?reduced?drive?angle.?The?hypoid?gear?teeth?have?a?more?pronounced?curve?and?steeper?angle,?resulting?in?larger?tooth?areas?and?more?teeth?to?be?in contact?at?the?same?time.?With?more?than?one?gear?tooth?in??contact,??a??hypoid??design??increases??gear??life??and?reduces??gear??noise .The??wiping??action??of??the??teeth?causes??heavy??tooth??pressure??that??requires??the??use??of?heavy??grade??lubricants.?Double-Reduction?Final??Drive.?? ???In?the?final?drives?shown?in?figure?5-13,?there?is?a single fixed gear reduction?This is the only gear?reduction?in?most??automobiles??and??light-??and??some?medium-duty??trucks??between??the??drive??shaft??and??the?wheels.? ???Double-reduction?final?drives?are?used?for?heavy-?duty?trucks.?With?this?arrangement?fig.?5-14?it?is?not?necessary?to?have?a?large?ring?gear?to?get?the?necessary?gear??reduction .The??first??gear?reduction??is??obtained?through?a?pinion?and?ring?gear?as?the?single?fixed?gear?reduction?final?drive.?Referring?to?figure?5-14,?notice?that?the??secondary??pinion??is??mounted??on??the??primary?ring?gear?shaft.?The?second?gear?reduction?is?the?result?of?the?secondary?pinion?which?is?rigidly?attached?to?the?primary?ring?gear,?driving?a?large?helical?gear?which?is?attached to the differential case?Double-reduction?final?drives?may?be?found?on?military?design?vehicles,?such?as?the?5-ton?truck.?Many?commercially?designed?vehicles?of?this?size? use?a?single-?or?double-reduction?final??drive??with??provisions??for??two??speeds??to??be?incorporated?. ????Figure?5-14.? Double-reduction?final?drive?Two-Speed?Final?Drive??The?two-speed?or?dual-ratio?final?drive?is?used?to? Supplement the gearing of the other drivetrain?components?and?is?used?in?vehicles?with?a?single?drive?axle??fig5-15The??operator??can??select??the??range??or?speed?of?this?axle?with?a?button?on?the?shifting?lever?of?the?transmission?or?by?a?lever?through?linkage. ???The??two-speed??final??drive??doubles??the??number??of?gear?ratios?available?for?driving?the?vehicle?under?various load and road conditions?For example, a?vehicle with at wo-speed unit and a five-speed?transmission ,ten different forward speed are?available.?This?unit provides?a?gear?ratio?high?enough?to?permit?pulling?a?heavy?load?up?steep?grades?and?a?low??ratio??to??permit??the??vehicle??to??run??at??high??speeds?with?a?light?load?or?no?load?. ???The?conventional?spiral?bevel?pinion?and?ring?gear?drives?the?two-speed?unit,?but?a?planetary?gear?train?is?placed?between?the?differential?drive?ring?gear?and?the?differential??case .The??internal??gear??of??the??planetary?gear?train?is?bolted?rigidly?to?the?bevel?drive?gear.?A?ring?on?which?the?planetary?gears?are?pivoted?is?bolted?to??the??differential??case A??member,??consisting??of??the?sun??gear??and??a??dog??clutch,??slides??on??one??of??the??axle?shafts??and??is??controlled??through??a??button??or??lever?accessible?to?the?operator. ???When?in?high?range,?the?sun?gear?meshes?with?the?internal?teeth?on?the?ring?carrying?the?planetary?gears?and??disengages?the??dog??clutch??from??the??left??bearing?adjusting?ring,?which?is?rigidly?held?in?the?differential?carrier .In??this??position,??the??planetary?gear?train?is?locked?together.?There?is?no?relative?motion?between?the?differential?case?and?the?gears?in?the?planetary?drive?train .The??differential??case??is??driven??directly??by??the?differential?ring?gear,?the?same?as?in?the?conventional?single?fixed?gear?final?drive.? ???When?shifted?into?low?range,?the?sun?gear?is?slid?out?of?mesh?with? the?ring?carrying?the?planetary?gears.?The?dog?clutch?makes?a?rigid? connection?with?the?left?bearing?adjusting?ring.?Because?the?sun?gear?is?integral?with??the??dog??clutch,??it??is?also??locked??to?the??bearing?adjusting??rings??and??remains??stationary .The??internal?gear?rotates?the?planetary?gears?around?the?stationary?sun?gear,?and?the?differential?case?is?driven?by?the?ring?on?which?the?planetary?gears?are?pivoted.?This?action?produces?the?gear?reduction,?or?low?speed, of?the?axle?DIFFERENTIALACTION? ???The?rear?wheels?of?a?vehicle?do?not?always?turn?at?the?same?speed.?When?the?vehicle?is?turning?or?when?tire??diameters??differ??slightly,??the??rear??wheels??must?rotate?at?different?speeds???If?there?were?a?solid?connection?between?each?axle?and?the?differential?case,?the?tires?would?tend?to?slide,?squeal,?and?wear??whenever??the??operator??turned??the?steering??wheel??of??the??vehicle A??differential?is??designed?to?prevent?this?problem Driving?Straight?Ahead?. ???When?a?vehicle?is?driving?straight?ahead,?the?ring?gear,?the?differential?case,?the?differential?pinion?gears,?and?the differential?side?gears?turn?as?a?unit.?The?two?differential?pinion?gears?do?NOT?rotate?on?the?pinion?shaft,?because?they?exert equal?force?on?the?side?gears.?As?a?result,?the?side?gears?turn?at?the?same?speed?as?the?ring?gear,?causing?both?rear?wheels?to?turn?at?the?same?speed Turning?Corners. ???When?the?vehicle?begins?to?round?a?curve,?the?differential?pinion?gears?rotate?on?the?pinion?shaft. This?occurs?because?the?pinion?gears?must?walk?around?the?slower??turning??differential?side gear. Therefore,?the pinion?gears?carry?additional??rotary??motion??to??the??faster?turning?outer?wheel?on?the?turn???Differential?speed?is?considered?to?be?100?percent.?The??rotating??action??of??the??pinion??gears??carries??90?percent?of?this?speed?to?the?slowing?mover?inner?wheel?and?sends?110?percent?of?the?speed?to?the?faster?rotating?outer?wheel.?This?action?allows?the?vehicle?to?make?the?turn without?sliding?or?squealing?the?wheels Figure?5-15.?Two?speed?final?drive. ???? 汽車主減速器 主減速器是在傳動(dòng)軸和差速器之間的一個(gè)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的組成部分。它的作用是通過(guò)90°傳動(dòng)軸改變傳給驅(qū)動(dòng)軸的動(dòng)力傳遞方向。同時(shí),它提供了一個(gè)固定的減速,該值介于傳動(dòng)軸和驅(qū)動(dòng)輪軸的速度之間。主減速器的減速和齒輪傳動(dòng)比取決于環(huán)形齒輪齒數(shù)和小齒輪齒數(shù)。 客車的減速在3:1到5:1之間,卡車是在5:1到11:1之間。計(jì)算后軸傳動(dòng)比要數(shù)每個(gè)齒輪上的齒數(shù)。然后把小齒輪的齒數(shù)插入環(huán)形齒輪的齒數(shù)。例如,如果小齒輪有10齒,齒圈有3030除以10,后軸比率將3:1。生產(chǎn)廠家在安裝后軸傳動(dòng)比時(shí)要考慮到性能和費(fèi)用之間的協(xié)調(diào)?？蛙嚻骄谋嚷适?.50:1更高軸比,例如4.11:1,將增加加速度和動(dòng)力但會(huì)降低燃油經(jīng)濟(jì)性。發(fā)動(dòng)機(jī)將不得不突然進(jìn)攻一個(gè)更高轉(zhuǎn)速保持一個(gè)能與之匹敵的速度。較低級(jí)軸比如3:1,這將減少加速度和拉動(dòng)力但是將會(huì)增加燃油里程。發(fā)動(dòng)機(jī)將突然進(jìn)攻一個(gè)降低轉(zhuǎn)速而維持同一速度。 主減速器的主要元件包括連接到傳動(dòng)軸上的小齒輪,和一個(gè)被鉚釘固定在差速器殼上的斜齒輪或者是圓柱齒輪。為了保持輪齒之間準(zhǔn)確,正確的接觸,齒圈,差動(dòng)總成被安裝在一定的方位。主動(dòng)小錐齒輪由二對(duì)圓錐滾子軸承支撐,安裝在差速器上。這個(gè)小齒輪軸跨式組合安裝。意味著那是一個(gè)能被定位在每個(gè)小齒輪齒側(cè)的軸齒。油封是為了防止?jié)櫥瑒?小齒輪軸,軸凸出的部分泄漏弧齒錐齒輪具有彎曲的輪齒的弧齒錐齒輪同小齒輪,齒圈在同一中心線。這種主減速器形式被廣泛使用在卡車上。這個(gè)設(shè)計(jì)允許環(huán)形齒和小齒輪之間建立不斷地聯(lián)系。它也因此有必要用高等級(jí)滑潤(rùn)劑。雙曲面齒輪減速器是一個(gè)改進(jìn)或變異的盤旋斜角設(shè)計(jì),常用在輕型和中型卡車以及所有國(guó)內(nèi)的四輪驅(qū)動(dòng)汽車上。雙曲面齒輪已經(jīng)取代了弧齒錐齒輪,因?yàn)樗麄兘档土似嚨装迳系耐蛊?改善輪齒嚙合行動(dòng)。小齒輪軸線在中心線的下,在一個(gè)輕微角度少于90°。這個(gè)角度和用的(大)的輪齒可以保證被傳遞的功率增加同時(shí)保持環(huán)形齒的大小和容積不變。這種齒型設(shè)計(jì)類似蝸輪的特征。這個(gè)保證驅(qū)動(dòng)器角的減小。雙曲線齒輪輪齒有一個(gè)更顯著的彎曲和陡峭的,導(dǎo)致了在大齒輪輪齒地區(qū)更多的輪齒在同時(shí)接觸。在不止一個(gè)輪齒在同時(shí)接觸的情況下,一個(gè)雙曲線設(shè)計(jì)能夠增加齒輪的壽命和減少齒輪音。輪齒的縱向滑動(dòng)會(huì)引起很大的壓力,所以要使用高等級(jí)的潤(rùn)滑油。?雙級(jí)主減速器,有一個(gè)獨(dú)立的固定減速齒輪。這個(gè)獨(dú)一無(wú)二的減速齒輪常用在大多數(shù)汽車和輕型和中型卡車的傳動(dòng)軸和車輪之間。雙級(jí)主減速器主要被用在重型卡車上。有了這種安排我們就沒(méi)必要用一個(gè)大直徑的環(huán)形齒輪來(lái)使其獲得必要的齒輪減速。第一級(jí)齒輪減速是通過(guò)一個(gè)小齒輪,齒圈作為單固定齒輪減速來(lái)實(shí)現(xiàn)的主減速器。我們注意到那個(gè)次要小齒輪被安裝在主環(huán)形齒輪軸上。第二級(jí)齒輪減速是通過(guò)被安裝在主環(huán)形齒輪軸上的次要小齒輪驅(qū)動(dòng)被附屬在差動(dòng)器里面的一個(gè)大的螺旋齒輪實(shí)現(xiàn)的。雙級(jí)主減速器可在軍用汽車上發(fā)現(xiàn),例如5噸卡車上。許多這種尺寸的商用汽車設(shè)計(jì)使用單級(jí)或雙級(jí)主減速器同規(guī)定的雙速結(jié)合在一起。?雙速主減速器雙速或者是兩傳動(dòng)比的主減速器常常被用來(lái)補(bǔ)充另一個(gè)傳動(dòng)元件的齒輪,常用在單驅(qū)動(dòng)軸的汽車上。操作者選擇這個(gè)軸的范圍或者是速度可以通過(guò)一個(gè)按鍵安裝在傳輸?shù)淖兯贄U上或者是一個(gè)連鎖的杠桿。雙速減速器擁有兩個(gè)齒輪比來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車以適用多種多樣的負(fù)荷和道路狀況。例如一輛汽車有一個(gè)雙速單元,一個(gè)五速傳輸,那么就有十種不同的前進(jìn)速度可供使用。這個(gè)單元提供一個(gè)足夠高的齒輪齒數(shù)比來(lái)保證可以重負(fù)荷行駛,和一個(gè)低的比率以允許車輛在輕載或者是空載的情況下以高速來(lái)運(yùn)行。 常規(guī)螺旋小傘齒輪,齒圈驅(qū)動(dòng)雙速單位,但一個(gè)行星齒輪系被放置在差速器傳動(dòng)齒輪和差速器殼之間。內(nèi)齒輪行星齒輪系被用螺絲定在硬性斜角傳動(dòng)齒輪。有一個(gè)環(huán),在這個(gè)環(huán)上行星齒輪是回轉(zhuǎn)的,這個(gè)環(huán)被釘在差速器殼上。一個(gè)成員,它的組成包括太陽(yáng)輪和一個(gè)爪形離合器,滑動(dòng)在其中的一個(gè)半軸上,通過(guò)一個(gè)按或者是連接到操作者那里的杠桿被控制。當(dāng)在高的范圍,相嚙合的太陽(yáng)齒輪同在環(huán)上的內(nèi)齒攜帶行星齒輪,從左邊的調(diào)整環(huán)上脫離接觸爪形離合器,這個(gè)環(huán)硬性固定在差速器殼上。在這個(gè)位置上,星系齒輪系被鎖在一起。在差速器殼和在行傳動(dòng)軸里的齒輪之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。差速器殼由差速器環(huán)齒輪直接驅(qū)動(dòng),在常規(guī)的單級(jí)主減速器也是同樣的。當(dāng)在轉(zhuǎn)換到低的范圍,太陽(yáng)齒輪從嚙合的狀態(tài)滑離,和調(diào)整環(huán)一起驅(qū)動(dòng)行星齒輪爪形離合器和左邊的調(diào)整環(huán)構(gòu)成了一個(gè)剛性連接。因?yàn)樘?yáng)輪也是爪形離合器的一部分,它業(yè)被鎖在調(diào)整環(huán)上,保持靜止。內(nèi)齒輪使行星齒輪繞著靜止的太陽(yáng)輪旋轉(zhuǎn)。差動(dòng)器外殼通過(guò)行星齒輪被安裝在樞軸上的環(huán)來(lái)驅(qū)動(dòng)。這個(gè)動(dòng)作將產(chǎn)生齒輪減速或者是低速的軸。一輛汽車的后輪不是總是用同一種速度在行駛。當(dāng)汽車在轉(zhuǎn)彎或者是當(dāng)輪胎直徑不同,汽車的后輪們必須以不同的速度運(yùn)轉(zhuǎn)。如果在每個(gè)軸和差速器殼之間都有一個(gè)固體連接,那么輪胎將傾向于滑動(dòng)、發(fā)出尖銳的噪聲、以及每當(dāng)操作者轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤的時(shí)候磨損。一個(gè)差速器就被設(shè)計(jì)用來(lái)防止這樣的問(wèn)題。當(dāng)汽車在直線行駛時(shí),齒圈,差速器殼,差速器小齒輪和差速器邊緣齒輪像一個(gè)單元一樣運(yùn)轉(zhuǎn)。兩個(gè)差速器小齒輪不在一個(gè)小齒輪軸上運(yùn)轉(zhuǎn),所以對(duì)變齒輪施加的力相同。結(jié)果,兩半軸齒輪與環(huán)形齒輪同一速度運(yùn)轉(zhuǎn),導(dǎo)致兩個(gè)車輪用同一速度運(yùn)轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)彎當(dāng)車輛按曲線行駛,差動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)在小齒輪軸。發(fā)生這種情況四因?yàn)樾↓X輪齒輪必須繞著慢轉(zhuǎn)差速器側(cè)齒輪旋轉(zhuǎn)。因此,在轉(zhuǎn)彎時(shí),小齒輪會(huì)帶動(dòng)差速器旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)使外轉(zhuǎn)向輪運(yùn)動(dòng)速度快。?差動(dòng)的速度被認(rèn)為是百分之百。小齒輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將會(huì)把百分之九十的這個(gè)速度帶該運(yùn)動(dòng)緩慢的內(nèi)輪,把百分之一百一的速度傳遞給運(yùn)動(dòng)較快的外輪。這個(gè)動(dòng)作會(huì)使汽車在轉(zhuǎn)彎的時(shí)候無(wú)滑動(dòng)或者是這輪無(wú)噪聲。 9 成績(jī)?cè)u(píng)定表 班級(jí) 姓名 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文）題目 長(zhǎng)安汽車主減速器與差速器設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師姓 名 指導(dǎo)教師職 稱 講師 指導(dǎo)教師評(píng)分 （滿分 30 分） 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)： 論文選題符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，能夠達(dá)到綜合訓(xùn)練目標(biāo)，題目有較高難度，工作量大。選題具有實(shí)際意義。該生查閱文獻(xiàn)資料能力強(qiáng)，能全面收集關(guān)于汽車驅(qū)動(dòng)橋的資料，寫作過(guò)程中能綜合運(yùn)用機(jī)械基礎(chǔ)知識(shí)，綜合運(yùn)用知識(shí)能力強(qiáng)。文章篇幅完全符合學(xué)院規(guī)定， 內(nèi)容完整，層次結(jié)構(gòu)安排科學(xué)。文題完全相符，設(shè)計(jì)方法新穎。語(yǔ)言表達(dá)流暢，格式完全符合規(guī)范要求；參考了豐富的文獻(xiàn)資料，其時(shí)效性較強(qiáng)；沒(méi)有抄襲現(xiàn)象。 評(píng)閱教師姓 名 方明曄 評(píng)閱教師職 稱 成優(yōu)高工 評(píng)閱教師評(píng)分 （滿分 30 分） 27 評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ)： 論文選題符合專業(yè)培養(yǎng)要求，工作量適中，難度適中。 該生查閱文獻(xiàn)資料能力較好，能較為全面收集與研究?jī)?nèi)容相關(guān)的文獻(xiàn)資料，寫作過(guò)程中能綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)技能，具備綜合運(yùn)用知識(shí)能力。 文章篇幅符合學(xué)院規(guī)定，內(nèi)容較為完整。語(yǔ)言表達(dá)流暢，格式完全符合規(guī)范要求。 摘要 本文介紹了汽車主減速器與差速器的設(shè)計(jì)建模過(guò)程，論述了切換差速器與主角按俗氣的結(jié)構(gòu)和工作原理，通過(guò)對(duì)汽車主要參數(shù)的分析與計(jì)算對(duì)差速器和主減速器進(jìn)行設(shè)計(jì)，并使用solid works對(duì)主減速器和差速器進(jìn)行3D建模，生成2D工程圖。完成裝配后，對(duì)主減速器和差速器進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，論證差速器原理，并用Ansys workbench對(duì)其進(jìn)行有限元分析，以論證設(shè)計(jì)的合理性。 關(guān)鍵詞：建模，主減速器，差速器，有限元分析 Abstract Automobile were introduced in this paper the design of the main reducer and differential modeling process, this paper discusses the differential switch and the leading role in the structure and working principle of tacky, through the analysis of automobile main parameters and calculation of differential and the main reducer design, and use the solid works 3 d modeling of the main reducer and differential generating 2 d engineering drawing. After the assembly, the main reducer and differential were simulated to demonstrate the principle of differential, and the finite element analysis was carried out with ANSYS Workbench to demonstrate the rationality of the design. Key words: modeling, main reducer, differential, finite element analysis 1.1課題研究的背景及意義 汽車自誕生以來(lái)到現(xiàn)在己有一個(gè)多世紀(jì)，隨著社會(huì)發(fā)展的日新月異，汽車的購(gòu)買量和使用越來(lái)越多，已然成為人民生活的必需品。從中國(guó)汽車協(xié)會(huì)給出的數(shù)據(jù)來(lái)看，中國(guó)整個(gè)2018年乘用車銷量為2371萬(wàn)輛，連續(xù)第十年蟬聯(lián)全球銷量第一，并且預(yù)計(jì)2019年汽車銷量為2800萬(wàn)量。伴隨著汽車銷量的居高不下，汽車尾氣排放己成為當(dāng)前全球變暖爭(zhēng)論的一個(gè)關(guān)鍵因素，在過(guò)去的幾十年中，車輛越來(lái)越面臨由監(jiān)管和市場(chǎng)力量驅(qū)動(dòng)的嚴(yán)格性能、排放和燃油經(jīng)濟(jì)性標(biāo)準(zhǔn)(例如歐洲的ACEA標(biāo)準(zhǔn)、排放交易政策等)，汽車行業(yè)創(chuàng)新和改革刻不容緩。根據(jù)我國(guó)關(guān)于發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和加強(qiáng)節(jié)能減排工作的決策部署，為緩解能源和環(huán)境污染壓力，我國(guó)大力推動(dòng)汽車行業(yè)向節(jié)能汽車、新能源汽車轉(zhuǎn)型，推動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。這種戰(zhàn)略舉措不僅能加快我國(guó)汽車行業(yè)發(fā)展，還能培育新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，激發(fā)我國(guó)創(chuàng)造活力，提升我國(guó)汽車行業(yè)在國(guó)際的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。決策中所述的新能源汽車是采用新型動(dòng)力系統(tǒng)和新能源驅(qū)動(dòng)的新型汽車，可見(jiàn)汽車行業(yè)的轉(zhuǎn)型在我國(guó)勢(shì)在必行，新能源驅(qū)動(dòng)汽車的創(chuàng)新和發(fā)展成為我國(guó)汽車行業(yè)的戰(zhàn)略目標(biāo)。 車用主減速器與變速器是汽車的關(guān)鍵部件。主減速器用于在驅(qū)動(dòng)橋內(nèi)能夠?qū)⑥D(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速改變。差速器用于協(xié)調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)的速度和車輪的實(shí)際速度，能夠用于發(fā)揮電動(dòng)機(jī)最佳性能，傳動(dòng)性能直接影響整車的動(dòng)力性能。尤其是差速器技術(shù)創(chuàng)新是我國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵之一。目前我國(guó)各大汽車廠商和一些科研院校均積極開(kāi)展了能夠形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的變速器基礎(chǔ)創(chuàng)新技術(shù)研究和開(kāi)發(fā)工作，爭(zhēng)取領(lǐng)先各國(guó)掌握變速器創(chuàng)新關(guān)鍵技術(shù)。 1.2主減速器概述 主減速器（final reduction drive） （如圖1.1）在驅(qū)動(dòng)橋內(nèi)能夠?qū)⑥D(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速改變的機(jī)構(gòu)。基本功用是將來(lái)自變速器或者萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩增大，同時(shí)降低轉(zhuǎn)速并改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向。主減速器由一對(duì)或幾對(duì)減速齒輪副構(gòu)成。動(dòng)力由主動(dòng)齒輪輸入經(jīng)從動(dòng)齒輪輸出。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(lái)降低下來(lái)，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(shuō)，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。 圖1.1 主減速器結(jié)構(gòu)圖 主減速器的存在有兩個(gè)作用，第一是改變動(dòng)力傳輸?shù)姆较?，第二是作為變速器的延伸為各個(gè)檔位提供一個(gè)共同的傳動(dòng)比。 變速器的輸出是一個(gè)繞縱軸轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，而車輪必須繞車輛的橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)，這就需要有一個(gè)裝置來(lái)改變動(dòng)力的傳輸方向。之所以叫主減速器，就是因?yàn)椴还茏兯倨髟谑裁礄n位上，這個(gè)裝置的傳動(dòng)比都是總傳動(dòng)比的一個(gè)因子。有了這個(gè)傳動(dòng)比，可以有效的降低對(duì)變速器的減速 能力的要求，這樣設(shè)計(jì)的好處是可以有效減小變速器的尺寸，使車輛的總布置更加合理。汽車主減速器最主要的作用，就是減速增扭。我們知道發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率是一定的，根據(jù)功率的計(jì)算公式W=M*v（功率=扭矩*速度），當(dāng)通過(guò)主減速器將傳動(dòng)速度降下來(lái)以后，能獲得比較高的輸出扭矩，從而得到較大的驅(qū)動(dòng)力。此外，汽車主減速器還有改變動(dòng)力輸出方向、實(shí)現(xiàn)左右車輪差速或中后橋的差速功能。 1.3差速器概述Error! Reference source not found. 1-軸承；2-左外殼；3-墊片；4-半軸齒輪；5-墊圈；6-行星齒輪；7-從動(dòng)齒輪；8-右外殼；9-十字軸；10-螺栓 汽車差速器（如圖1.2）能夠使左、右（或前、后）驅(qū)動(dòng)輪實(shí)現(xiàn)以不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。主要由左右半軸齒輪、兩個(gè)行星齒輪及齒輪架組成。功用是當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎行駛或在不平路面上行駛時(shí)，使左右車輪以不同轉(zhuǎn)速滾動(dòng)，即保證兩側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪作純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)。差速器是為了調(diào)整左右輪的轉(zhuǎn)速差而裝置的。在四輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，為了驅(qū)動(dòng)四個(gè)車輪，必須將所有的車輪連接起來(lái)，如果將四個(gè)車輪機(jī)械連接在一起，汽車在曲線行駛的時(shí)候就不能以相同的速度旋轉(zhuǎn)，為了能讓汽車曲線行駛旋轉(zhuǎn)速度基本一致性，這時(shí)需要加入中間差速器用以調(diào)整前后輪的轉(zhuǎn)速差。普通差速器由行星齒輪、行星輪架（差速器殼）、半軸齒輪等零件組成。發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力 圖1.2：差速器 經(jīng)傳動(dòng)軸進(jìn)入差速器，直接驅(qū)動(dòng)行星輪架，再由行星輪帶動(dòng)左、右兩條半軸，分別驅(qū)動(dòng)左、右車輪。 差速器的設(shè)計(jì)要求滿足：（左半軸轉(zhuǎn)速）+（右半軸轉(zhuǎn)速）=2（行星輪架轉(zhuǎn)速）。當(dāng)汽車直行時(shí)，左、右車輪與行星輪架三者的轉(zhuǎn)速相等處于平衡狀態(tài)，而在汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)三者平衡狀態(tài)被破壞，導(dǎo)致內(nèi)側(cè)輪轉(zhuǎn)速減小，外側(cè)輪轉(zhuǎn)速增加。 汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，內(nèi)側(cè)車輪和外側(cè)車輪的轉(zhuǎn)彎半徑不同，外側(cè)車輪的轉(zhuǎn)彎半徑要大于內(nèi)側(cè)車輪的轉(zhuǎn)彎半徑，這就要求在轉(zhuǎn)彎時(shí)外側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速要高于內(nèi)側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速。差速器的作用就是滿足汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)兩側(cè)車輪轉(zhuǎn)速不同的要求!這個(gè)作用是差速器最基本的作用，至于后為發(fā)展的什么中央差速器、防滑差速器、LSD差速器、托森差速器等，他們是為了提高汽車的行駛性能、操控性能而設(shè)計(jì)的。 汽車在拐彎時(shí)車輪的軌線是圓弧，如果汽車向左轉(zhuǎn)彎，圓弧的中心點(diǎn)在左側(cè)，在相同的時(shí)間里，右側(cè)輪子走的弧線比左側(cè)輪子長(zhǎng)，為了平衡這個(gè)差異，就要左邊輪子慢一點(diǎn)，右邊輪子快一點(diǎn)，用不同的轉(zhuǎn)速來(lái)彌補(bǔ)距離的差異。 如果后輪軸做成一個(gè)整體，就無(wú)法做到兩側(cè)輪子的轉(zhuǎn)速差異，也就是做不到自動(dòng)調(diào)整。為了解決這個(gè)問(wèn)題，早在一百年前，法國(guó)雷諾汽車公司的創(chuàng)始人路易斯·雷諾就設(shè)計(jì)出了差速器這個(gè)東西。 1.4國(guó)內(nèi)外發(fā)展及研究現(xiàn)狀 減速器是原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置，是一種相對(duì)精密的機(jī)械，使用它的目的是用來(lái)降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩，以滿足工作需要，在某些場(chǎng)合也用來(lái)增速，稱為增速器。 減速器主要由傳動(dòng)零件(齒輪或蝸桿)、軸、軸承、箱體及其附件所組成。其基本結(jié)構(gòu)有三大部分： 1. 齒輪、軸及軸承組合。 2. 箱體：箱體是減速器的重要組成部件。它是傳動(dòng)零件的基座，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。箱體通常用灰鑄鐵制造，重載或有沖擊載荷的減速器也可以采用鑄鋼箱體。單體生產(chǎn)的減速器，為了簡(jiǎn)化工藝、降低成本，可采用鋼板焊接的箱體。 3. 減速器附件：為了保證減速器的正常工作，除了對(duì)齒輪、軸、軸承組合和箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)給予足夠的重視外，還應(yīng)考慮到為減速器潤(rùn)滑油池注油、排油、檢查油面高度、加工及拆裝檢修時(shí)箱蓋與箱座的精確定位、吊裝等輔助零件和部件的合理選擇和設(shè)計(jì)。減速器按用途可分為通用減速器和專用減速器兩大類，兩者的設(shè)計(jì)、制造和使用特點(diǎn)各不相同。其主要類型：齒輪減速器；蝸桿減速器；齒輪—蝸桿減速器；行星齒輪減速器。一般的減速器有斜齒輪減速器(包括平行軸斜齒輪減速器、蝸輪減速器、錐齒輪減速器等等)、行星齒輪減速器、擺線針輪減速器、蝸輪蝸桿減速器、行星摩擦式機(jī)械無(wú)級(jí)變速機(jī)等等。 減速器特點(diǎn)：蝸輪蝸桿減速器的主要特點(diǎn)是具有反向自鎖功能，可以有較大的減速比，輸入軸和輸出軸不在同一軸線上，也不在同一平面上。但是一般體積較大，傳動(dòng)效率不高，精度不高。諧波減速器的諧波傳動(dòng)是利用柔性元件可控的彈性變形來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，體積不大、精度很高，但缺點(diǎn)是柔輪壽命有限、不耐沖擊，剛性與金屬件相比較差。輸入轉(zhuǎn)速不能太高。行星減速器其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較緊湊，回程間隙小、精度較高，使用壽命很長(zhǎng)，額定輸出扭矩可以做的很大。但價(jià)格略貴。 簡(jiǎn)言之，一般機(jī)器的功率在設(shè)計(jì)并制造出來(lái)后，其額定功率就不在改變，這時(shí)，速度越大，則扭矩（或扭力）越小；速度越小，則扭力越大。 1.4.1國(guó)外減速器現(xiàn)狀 減速器在各行各業(yè)中十分廣泛地使用著，是一種不可缺少的機(jī)械傳動(dòng)裝置。當(dāng)前減速器普遍存在著體積大、重量大，或者傳動(dòng)比大而機(jī)械效率過(guò)低的問(wèn)題。國(guó)外的減速器，以德國(guó)、丹麥和日本處于領(lǐng)先地位，特別在材料和制造工藝方面占據(jù)優(yōu)勢(shì)，減速器工作可靠性好，使用壽命長(zhǎng)。但其傳動(dòng)形式仍以定軸齒輪傳動(dòng)為主，體積和重量問(wèn)題，也未解決好。日本住友重工研制的FA型高精度減速器，美國(guó)Alan-Newton公司研制的X-Y式減速器，在傳動(dòng)原理和結(jié)構(gòu)上與此類似或相近，都為目前先進(jìn)的齒輪減速器。除了不斷改進(jìn)材料品質(zhì)、提高工藝水平外，還在傳動(dòng)原理和傳動(dòng)結(jié)構(gòu)上深入探討和創(chuàng)新，平動(dòng)齒輪傳動(dòng)原理的出現(xiàn)就是一例，減速器與電動(dòng)機(jī)的連體結(jié)構(gòu)，也是大力開(kāi)拓的形式，并已生產(chǎn)多種結(jié)構(gòu)形式和多種功率型號(hào)的產(chǎn)品。目前，超小型的減速器的研究成果尚不明顯。在醫(yī)療、生物工程、機(jī)器人等領(lǐng)域中，微型發(fā)動(dòng)機(jī)已基本研制成功，美國(guó)和荷蘭近期研制的分子發(fā)動(dòng)機(jī)的尺寸在納米級(jí)范圍，如能輔以納米級(jí)的減速器，則應(yīng)用前景遠(yuǎn)大。 1.4.2國(guó)內(nèi)減速器現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)的減速器多以齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)為主，但普遍存在著功率與重量比小，或者傳動(dòng)比大而機(jī)械效率過(guò)低的問(wèn)題。另外，材料品質(zhì)和工藝水平上還有許多弱點(diǎn)，特別是大型的減速器問(wèn)題更突出，使用壽命不長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)使用的大型減速器（500kw以上），多從國(guó)外（如丹麥、德國(guó)等）進(jìn)口，花去不少的外匯。60年代開(kāi)始生產(chǎn)的少齒差傳動(dòng)、擺線針輪傳動(dòng)、諧波傳動(dòng)等減速器具有傳動(dòng)比大，體積小、機(jī)械效率高等優(yōu)點(diǎn)。但受其傳動(dòng)的理論的限制，不能傳遞過(guò)大的功率，功率一般都要小于40kw。由于在傳動(dòng)的理論上、工藝水平和材料品質(zhì)方面沒(méi)有突破，因此，沒(méi)能從根本上解決傳遞功率大、傳動(dòng)比大、體積小、重量輕、機(jī)械效率高等這些基本要求。90年代初期，國(guó)內(nèi)出現(xiàn)的三環(huán)（齒輪）減速器，是一種外平動(dòng)齒輪傳動(dòng)的減速器，它可實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比，傳遞載荷的能力也大。它的體積和重量都比定軸齒輪減速器輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率亦高。由于該減速器的三軸平行結(jié)構(gòu)，故使功率/體積（或重量）比值仍小。且其輸入軸與輸出軸不在同一軸線上，這在使用上有許多不便。北京理工大學(xué)研制成功的“內(nèi)平動(dòng)齒輪減速器”不僅具有三環(huán)減速器的優(yōu)點(diǎn)外，還有著大的功率/重量（或體積）比值，以及輸入軸和輸出軸在同一軸線上的優(yōu)點(diǎn)，處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位。國(guó)內(nèi)有少數(shù)高等學(xué)校和廠礦企業(yè)對(duì)平動(dòng)齒輪傳動(dòng)中的某些原理做些研究工作，發(fā)表過(guò)一些研究論文，在利用擺線齒輪作平動(dòng)減速器開(kāi)展了一些工作。 1.5發(fā)展趨勢(shì) 當(dāng)今的減速器是向著大功率、大傳動(dòng)比、小體積、高機(jī)械效率以及使用壽命長(zhǎng)、高水平、高性能、積木式組合設(shè)計(jì)、型式多樣化，變型設(shè)計(jì)多等方向發(fā)展。 ?1、高水平、高性能。圓柱齒輪普遍采用滲碳淬火、磨齒，承載能力提高4倍以上，體積小、重量輕、噪聲低、效率高、可靠性高。 ?2、積木式組合設(shè)計(jì)?；緟?shù)采用優(yōu)先數(shù)，尺寸規(guī)格整齊，零件通用性和互換性強(qiáng)，系列容易擴(kuò)充和花樣翻新，利于組織批量生產(chǎn)和降低成本。 ?3、型式多樣化，變型設(shè)計(jì)多。擺脫了傳統(tǒng)的單一的底座安裝方式，增添了空心軸懸掛式、浮動(dòng)支承底座、電動(dòng)機(jī)與減速器一體式聯(lián)接，多方位安裝面等不同型式，擴(kuò)大使用范圍。 參考文獻(xiàn) 【1】 劉惟信．汽車車橋設(shè)計(jì)[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2004． 【2】 孫恒，陳作模，葛文杰．機(jī)械原理[M]．北京：高等教育出版社，2006． 【3】 席偉光，楊光．機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M]．北京：高等教育出版社，2003． 【4】 王望予．汽車設(shè)計(jì)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004．? 【5】 甘永立．幾何公差與測(cè)量[M]．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2008． 【6】 濮良貴，紀(jì)名剛等．機(jī)械設(shè)計(jì)[M]．北京：高等教育出版社，2006．? 【7】 陳家瑞．汽車構(gòu)造．下冊(cè)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005． 【8】 余志生．汽車?yán)碚揫M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006．? 【9】 王寶璽，賈慶祥．汽車制造工藝學(xué)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007．? 【10】 蘇春．?dāng)?shù)字化設(shè)計(jì)與制造[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005．? 【11】 廖念釗.莫雨松等. 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