重型汽车双级主减速器设计

1 引言

1.1 概述

主减速器是汽车驱动桥中的重要部件。驱动桥主要包括主减速器总成、差速器、驱动桥壳等。主减速器的功用是将输入的转矩增大并相应降低转速，以及当发动机纵向布置时还具有改变旋转方向的作用。为满足不同的使用要求，主减速器的结构形式也是不同的。按参加减速传动的齿轮副数目分，有单级式主减速器和双级式主减速器，在双级式主减速器中，若第二级减速器齿轮有两对，并分置于两侧车轮附近，实际上成为独立部件，则称为轮边减速器。按主减速器传动比挡数分，有单速式减速器和双速式减速器，前者的传动比是固定的，后者有两个传动比供驾驶员选择，以适应不同行驶条件的需要。按齿轮副结构形式分，减速器有圆柱齿轮式、圆锥齿轮式和准双曲面齿轮式等。

1.2 主减速器发展趋势

20世纪70－80年代，世界上减速器技术有了很大的发展，且与新技术革命的发展紧密结合。通用减速器的发展趋势如下：

①高水平、高性能。圆柱齿轮普遍采用渗碳淬火、磨齿，承载能力提高4倍以上，体积小、重量轻、噪声低、效率高、可靠性高。

②积木式组合设计。基本参数采用优先数，尺寸规格整齐，零件通用性和互换性强，系列容易扩充和花样翻新，利于组织批量生产和降低成本。

③型式多样化，变型设计多。摆脱了传统的单一的底座安装方式，增添了空心轴悬挂式、浮动支承底座、电动机与减速器一体式联接，多方位安装面等不同型式，扩大使用范围。

促使减速器水平提高的主要因素有：

①理论知识的日趋完善，更接近实际（如齿轮强度计算方法、修形技术、变形计算、优化设计方法、齿根圆滑过渡、新结构等）。

②采用好的材料，普遍采用各种优质合金钢锻件，材料和热处理质量控制水平提高。

③结构设计更合理。

④加工精度提高到ISO5－6级。

⑤轴承质量和寿命提高。

⑥润滑油质量提高。

自20世纪60年代以来，我国先后制订了JB1130－70《圆柱齿轮减速器》等一批通用减速器的标淮，除主机厂自制配套使用外，还形成了一批减速器专业生产厂。目前，全国生产减速器的企业有数百家，年产通用减速器25万台左右，对发展我国的机械产品作出了贡献。

20世纪60年代的减速器大多是参照苏联20世纪40－50年代的技术制造的，后来虽有所发展，但限于当时的设计、工艺水平及装备条件，其总体水平与国际水平有较大差距。

改革开放以来，我国引进一批先进加工装备，通过引进、消化、吸收国外先进技术和科研攻关，逐步掌握了各种高速和低。

速重载齿轮装置的设计制造技术。材料和热处理质量及齿轮加工精度均有较大提高，通用圆柱齿轮的制造精度可从JB179－60的8－9级提高到GB10095－88的6级，高速齿轮的制造精度可稳定在4－5级。部分减速器采用硬齿面后，体积和质量明显减小，承载能力、使用寿命、传动效率有了较大的提高，对节能和提高主机的总体水平起到很大的作用。

我国自行设计制造的高速齿轮减（增）速器的功率已达42000kW ，齿轮圆周速度达150m/s以上。但是，我国大多数减速器的技术水平还不高，老产品不可能立即被取代，新老产品并存过渡会经历一段较长的时间。

1.3 汽车主减速器的作用组成及分类

1.3.1 主减速器的作用

汽车正常行驶时，发动机的转速通常在2000至3000r/min左右，如果将这么高的转速只靠变速箱来降低下来，那么变速箱内齿轮副的传动比则需很大，而齿轮副的传动比越大，两齿轮的半径比也就越大。换句话说，也就是变速箱的尺寸也会越大。另外，转速下降，而扭矩必然增加，也就加大了变速箱与变速箱后一级传动机构的传动负荷。所以，在动力向左右驱动轮分流的差速器之前设置一个主减速器，

可使主减速器前面的传动部件如变速箱、分动器、万向传动装置等传递的扭矩减小，也可使变速箱的尺寸质量减小，并且使操纵省力。

所以说主减速器是驱动桥中重要的传力部件，其基本功用是降低传动轴输入的转速，同时增大由传动轴或直接由变速器传来的转矩。达到减速增扭动作用。还具有改变转矩旋转方向的作用。经过减速以后，再将转矩分配给左、右车轮，并使左右车轮能够正常行驶。

1.3.2 主减速器的分类

主减速器的结构形式也是不同的。按参加减速传动的齿轮副数目分，有单级式主减速器和双级式主减速器，在双级式主减速器中，若第二级减速器齿轮有两对，并分置于两侧车轮附近，实际上成为独立部件，则称为轮边减速器。按主减速器传动比挡数分，有单速式减速器和双速式减速器，前者的传动比是固定的，后者有两个传动比供驾驶员选择，以适应不同行驶条件的需要。按齿轮副结构形式分，减速器有圆柱齿轮式、圆锥齿轮式和准双曲面齿轮式等。

1.3.3 主减速器的组成

双级主减速器由两级齿轮组构成。一般由螺旋锥齿轮和圆柱齿轮和若干齿轮轴及轴承组成。锥齿轮可以在减速增矩的同时改变传动的方向，在减速器中作用非常重要。近年来，以准双曲面齿轮为代表的锥齿轮广泛用于中型、重型货车上。这是因为准双曲面齿轮与普通锥齿轮齿轮相比，不仅齿轮的工作平稳性更好，轮齿的弯曲强度和接触强度更高，还具有主动齿轮的轴线可相对从动齿轮轴线偏移的特点。当主动锥齿轮轴线向下偏移时，在保证一定离地间隙的情况下，可降低主动锥齿轮和传动轴的位置，因而使车身和整个重心降低。这有利于提高汽车行驶稳定性。在近些年来的汽车驱动桥上，应用最广泛的主减速器锥齿轮是格里森制或奥利康制螺旋锥齿轮。因为其主动与从动齿轮的轴线不相交而呈90度角度夹角，这对于增强支撑刚度，保证齿轮的正确啮合从而提高齿轮寿命有很大益处。双级减速器中的圆柱齿轮一般选用斜齿圆柱齿轮。因为斜齿轮可以抵消一部分因使用锥齿轮而产生的轴向力，且使传动工作过程更加平稳。

1.4 国内外发展动态

随着科技的发展，汽车主减速器也有了长足的进步，汽车的主减速器已广泛采用双曲面齿轮。双曲面齿轮有的也叫准双曲面齿轮，是螺旋锥齿轮的一种，一般的锥齿轮是齿轮轴线垂直相交，而准双曲面齿轮的轴线垂直不相交，有一定的偏置量。双曲面齿轮传动主减速器主要有以下几个方面的特点：同样体积能够实现较大的传动比；小轮的螺旋角加大，因此提高了小轮的强度；因为偏置量的存在会改变整个地盘的重心高度，所以一般采用下偏置来提高平稳性。但是对于越野车来说要采用上偏置来提高越野性能。

在制造工艺上，齿轮普遍采用渗碳淬火，磨齿，承载能力进步4倍以上，使减速器体积小，重量轻，噪声低，效率更高，可靠性更高。在设计上，与日益成熟的计算机设计相结合，可以更快捷，更科学，更可靠。

总体来说，车用减速器发展趋势和特点是向着六高、二低、二化方向发展，即高承载能力、高齿面硬度、高精度、高速度、高可靠性、高传动效率，低噪声、低成本，标准化、多样化，计算机技术、信息技术、自动化技术广泛应用。从发动机的大马力、低转速的发展趋势以及商用车的最高车速的提升来看，公路用车桥减速器应该向小速比方向发展:在最大输出扭矩相同时齿轮的使用寿命要求更高(齿轮疲劳寿命平均可达50万次以上);在额定轴荷相同时，车桥的超载能力更强;主减速器齿轮使用寿命更长、噪音更低、强度更大，润滑密封性能更好;整体刚性好，速比范围宽。

1.5 该项目的研究意义与目的

本项目的题目是，EQ1090货车双级主减速器设计，通过该项目，我们可以了解汽车的主要构造，及各个构件部件的作用，对本科期间的课程，有更好的消化。

2 双级主减速器的选择与设计

2．1 双级主减速器的选择

2.1.1 双级主减速器的方案分析

主减速器是汽车传动系中减小转速、增大扭矩的主要部件，它是依靠齿数少的锥齿轮带动齿数多的锥齿轮。对发动机纵置的汽车，其主减速器还利用锥齿轮传动以改变动力方向。由于汽车在各种道路上行使时，其驱动轮上要求必须具有一定的