轮边减速器总成的设计

死为实验参考值，采用《汽车驱动桥台架试验 方法（ＱＣ，Ｉ＇５３３—１９９９））中关于疲劳试验部分的内 容．主减速器输出扭矩参数作为轮边减速器的输入 参数，对应的评价标准（ＱＣ／Ｔ ５３４—１９９９），总成疲劳 寿命指标：最低寿命不低于３０万次．平均中值寿命 不低于５０万次，样品数量取３。
常见的失效模式：①轮齿断裂；②齿面剥落；③ 齿面点蚀；④轴承损坏；⑤轴类零件断裂、变形或工 作面烧蚀；⑥壳体开裂；⑦油封漏油。
（１）齿轮型式 齿轮采用渐开线通常采用渐开线圆柱齿轮．有 两种型式：一种为直齿；一种为斜齿。 （２）中心距
根据最大输入扭矩。初选中心距Ａ。 Ａ《Ｖ矿
式中，足为一般取１７—１９；肘为轮边减速器最大输入扭矩。 越野车底盘更多的是由主减速器和轮边减速器
相对位置的布置．考虑轮边驱动轴的许用工作夹角 决定的。
单排圆柱行星齿轮式轮边减速器的减速比矗。，可 按行星齿轮机构一般运动规律的特性方程式．并根据 在该行星机构中的主动件、从动件和固定件而求出：
（１）当太阳轮为主动件，齿圈为从动件，行星齿
５电磁环境适应技术
用要求和设计开发实践。提出了一些针对性技术 措施。
电磁环境适应技术就是电磁兼容能力．它包括 两个方面。其一抗干扰．即设备暴露在外部磁场中能 够持续提供可靠服务的能力：其二设备产生的电磁 场应该保持在不产生干扰的最低水平。简单的说就 是不干扰其它设备也不受其它设备的干扰。
设计－硼究
质量影响很大．应根据总体设计和传动系的总速比
（变速器速比、分动器速比、驱动桥主减速比）一起考 虑，并通过整车动力性的计算后确定。通常轮边减速 比是固定的，需调整的是主减速比。 ２．２齿轮计算载荷
准确地计算出齿轮的计算载荷很困难。通常将传
动系最低挡速比时的发动机最大转矩情况下作用在 主、从动齿轮上的转矩，作为最大应力的计算载荷。 ２。３齿轮基本参数
２．５齿轮热处理 采用渗碳淬火．一般经验推荐有效硬化层深为模
数的１５％一２０％；表面硬度：ＨＲＣ５８－石ａ４；心部硬度： ＨＲＣ２６－－４０：特殊重载齿轮心部硬度控制在ＨＲＣ２“
３５。
２．６齿轮强度校核 齿轮手册推荐常啮合的圆柱齿轮许用接触疲劳
应力为ｌ ３００—ｌ ５００ ＭＰａ．变速器１挡齿轮许用接 触疲劳应力为ｌ ９００．２ ０００ ＭＰａ．日产柴的标准将 变速器１挡齿轮许用接触疲劳应力提高为３ ０００ ＭＰａ。轮边减速器强度校核在国内没有现成的标准。 经过大量的台架试验和道路试验．并参考日产柴和 伊顿标准确定：接触应力呒不大于３ ０００ ＭＰａ，弯曲 应力叽不大于６５０ ＭＰａ。 ２．７验证方法确定
ｔｕｒｅ；ｆｏｒｄｉｎｇ ｉｎ ｗａｔｅｒ；ｈｉｇｈ ａｌｔｉｔｕｄｅ；ＥＭＣ
万· 方３２数· 据
轮边减速器总成的设计，汪振晓．李增辉
（８）
（ｂ）
（ｃ）
ａ）太阳轮为主动件，齿圈为从动件．行星齿轮策为固定件 ｂ）太阳轮为主动件。行星齿轮架为从动件，齿圈为固定件 ｃ）齿圈为主动件．行星齿轮架为从动件．太阳轮为固定件
随着越野汽车电子电器设备的大幅度增加． 整车电磁环境日益复杂．对其电磁兼容能力要求 越来越高。整车电磁兼容性应该满足国家法规、 ＩＥＣ／ＣＩＳＰＲ、ＩＳＯ、ＧＪＢ等相应标准的要求。在整车 电器设备的选择和匹配时就要将电磁兼容对于扰 预防和抑制作为考虑重点．成品必须通过电磁兼 容测试。
６结论
本文根据越野汽车高温、低温、涉水、高海拔、 电磁环境等极端环境的使用要求．结合具体的使
（１）按发动机最大使用扭矩计算 一般按格里森计算程序计算齿轮的几何参数及 应力值．计算过程中须根据经验反复调整参数寻求
最优的结果。如按日产柴计算程序，则采用与之相等 效的日产齿轮材料。
日产材料ＳＣｒ４２０Ｈ、ＳＣＭ４２０Ｈ对应的国内材料
分别为２０ＣｒＨ、２０ＣｒＭｏＨ。
．
Ｔｏ＝絮盈
式中，兀为齿轮计算载荷；ｋ为发动机最大扭矩；ｉｓ为变速
１．主动齿轮；２．从动齿轮；３．轮边驱动轴；４．驱动车轮 图２普通圆柱齿轮式轮边减速器结构方案
根据整车和驱动桥的要求来选择轮边减速器的 结构型式，对越野车来说，考虑到离地间隙，推荐选 择普通圆柱齿轮式，如选用大尺寸轮胎，给其它系统 预留更多的空间．也可采用行星齿轮式。
２基本参数选择与设计计算
２．１ 减速比 减速比对轮边减速器的结构型式．轮廓尺寸及
１．太阳轮；２．齿囤；３．行星齿轮架；４．行星齿轮；５．半轴；６．桥 壳：７．驱动车轮
图ｌ单排圆柱行星齿轮式轮边减速器的结构方案
轮架固定（图ｌａ）时：
讧。庐詈蔷＝＿２ａ＿一ａ＿争－ｉ
（【１１））
（２）太阳轮为主动件，行星齿轮架为从动件，齿
圈固定（图ｌｂ）时：
讧詈＝１＋ａ＝１＋舞
（２）
（３）齿圈为主动件，行星齿轮架为从动件，太阳 轮固定（图ｌｃ）时：
３其他零部件的选择及计算
３．１ 轴承 主要计算轮毂轴承，其他轴承可根据经验选取。 （１）寿命计算 轴承的运行负荷主要为路面施加于车轮的径向
负荷和轴向负荷。 额定寿命公式 二庐（ｃ『僻）‘
式中，￡帕为轴承基本额定寿命；ｃｒ为轴承基本额定动载荷； 只为轴承当量动载荷；８为轴承寿命指数，球轴承取３，圆锥 滚子和圆柱滚子轴承取１０／３。
ａｂｉｌｉｔｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，
ｆｏｒｄｉｎｇ ｉｎ ｗａｔｅｒ，ｈｉｇｈ－ａｌｔｉｔｕｄｅ，ＥＭＣ ｅｔｃ ｌｉｍｉｔ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ．
Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｓｏｍｅ ｄｅｓｉｇｎ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ￡ｌｌｅ ｏ肛ｒｏａｄ ｖｅｈｉｃｌｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｏｆｆ－ｒｏａｄ ｖｅｈｉｃｌｅ；ｈｅａｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａ－
度的匹配思路和方法。
关键词：越野汽车；悬架；车架；车身；扭转刚度
中图分类号：Ｕ４６２．３
文献标识码：Ａ
文章编号：１００５—２５５０（２００８）Ｓ１—００３５－０４
越野行驶最大平均车速是汽车越野机动性的核 心技术指标．越野行驶最大平均车速越高汽车的机 动性越高。但是越野路面最大平均车速的提升意味 着地面对车辆的冲击载荷的增大．意味着车轮接地 性能（车辆通过性）的降低。意味着乘员舒适性的降 低。怎样在提升越野行驶最大平均车速，提高越野机 动性的前提下，保证乘员的舒适性、车辆行驶安全 性、车辆通过性、整车各主要部件可靠性、整车轻量 化是越野汽车设计的重要工作。
万·方３４·数据
越野汽车悬架车架及车身扭转刚度匹配的研究，周忠胜．陈建贤
设计－硼究
避哥流牵凰熬荤麴厘荤雾赶鼹圃鏖厘鲤固蓟霆
周忠胜．陈建贤
（东风汽车公司技术中心，武汉４３００５６）
摘要：从越野汽车大比例扭转使用环境出发，首先分析了整车、悬架、车架、车身扭转变形，继而从提高越野汽车越野
行驶最大平均车速，保证乘员舒适性、通过性、可靠性、轻量化水平角度出发，探讨了悬架、车架、车身（车箱）扭转刚
关键词：轮边减速器：设计流程；ＣＡＥ分析
中图分类法：Ｕ４６３．２１２＇．２
文献标识码：Ａ
文章编号：１００５—２５５０｛２００８）Ｓ１－００３２－－０４
轮边减速器一般为双级减速驱动桥中安装在轮 毂中间或附近的第二级减速器．采用轮边减速器可 以使中间主减速器的外形尺寸减小．保证车辆具有 足够的离地间隙，由于轮边是最后的一级减速．其前 面的半轴、差速器及主减速器的从动轮等零件的尺 寸都可以减小。
Ａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＺＨＯＵ Ｚｈｏｎｇ－ｓｈｅｎｇ，ＪＩＮＧ Ｄａ－ｙｏｎｇ （ＤＦＭ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｗｕｈａｎ ４３００５６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｏｆｆ—ｒｏａｄ ｖｅｈｉｃｌｅ’Ｂ ａｄａｐｔ－
器一挡速比；如分动器低挡速比；南为主减速器速比；ｎ为驱动
桥个数。
齿轮计算程序所采用扭矩为最大扭矩死。 （２）台架试验考核采用最大扭矩 按驱动车轮打滑计算：
万方数据
·３３·
设计·研究
乃：单 札 式中，ｎ为齿轮计算载荷；Ｇ为驱动桥承载质量；妒为路面附着 系数，通常取ｏ．７；ｋ为轮边减速器速比；ｒｄ为车轮滚动半径。
（３）齿数 五、五应避免有公约数。 （４）模数
推荐数值。轻、中型车２．５—５；重型车４．５。６。 ｆ５）压力角
压力角增大，则齿轮承载能力增强。但过大齿顶 会变尖。一般情况下，直齿圆柱齿轮标准压力角选
２００，对于越野车可选２５。。 （６）齿宽 加大齿宽能提高承载能力．过宽则影响载荷分
配，故Ｂ＝４．５。８ ｍ。 ２．４齿轮强度校核
ｉ庐詈＝，＋｝＝，＋吾
（３）
式（１）、式（２）和式（３）中，ｎｉｌ，ｎ２、ｎｏ分别为太阳轮、齿圈和行星
齿轮架的转速，互、历分别为太阳轮和齿圈的齿数。
对于普通圆柱式轮边减速器。结构如图２所示．
其减速比为：
：一血一兰１
‘庐ｉ孝２瓦一
式中，ｎｔ。、ｎ’：分别为主动轮、从动轮的转速，ｚ，。、ｚ，：分别为主 动轮和从动轮的齿数。
参考文献： ［１］汽车摩托车标准汇编［Ｍ］．天津：中国汽车技术研究中心
标准化研究所．２００３． ［２］Ｂｏｓｃｈ汽车工程手册［Ｍ］．北京：北京理工大学出版社，
１９９１９．
［３］Ｂｏｓｃｈ汽车电气和电子［Ｍ］．北京：北京理工大学出版社，
２００４．
Ｏｆ卜ｒｏａｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｌｉｍｉｔ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ
（２）允许应力及肩部高度 滚珠型允许应力为４ ２００ ＭＰａ．滚子型允许应 力为４ ０００ ＭＰａ。 肩部高度：轴承旋转体和轨道的接触面为椭圆。 （３）刚性
汽车科技增刊２００８年２月
轮毂轴承的刚性由旋转体、轮毂及外圈的弹性 变量来决定。变形量可利用结构解析（ＦＥＭ）来计算。
（４）强度 利用ＦＥＭ对轴承的凸缘强度．倾斜刚性进行解 析的同时，还需考虑紧凑的外形。 （５）配合 一般轴承处于运行状态下会有少许游隙．而轴 承组装后游隙为负值状态．使预压法得以适用。 作用：①受力情况下刚性可以提高；②抑制轴的振 动，提高旋转精度；③防止外部振动引起滚道的磨蚀。 经验：靠测量轮毂轴的起动力矩确定预紧值．包 括油封阻力前提下，通过台架试验确定一个精确值。 首先拧紧内螺母并转动轮毂使轴承处于正确的安装 位置。拧紧力矩同相应螺纹规格对应，然后将螺母松 １／５。ｌ，４圈，或再装锁紧螺母。或采用其他方式保证 内螺母不松动。 （６）润滑 保证轴承滚动面或滑动面形成油膜．一般采用 润滑油ＧＬ－４，军用越野车建议采用ＧＬ一５。由于相 对主减速器来说结构简单。通常采用飞溅润滑形式。 （７）密封 同油封一起考虑。 （８）带ＡＢＳ 一种主动式半导体传感器带有内置的偏压磁． 一些没有。前者用于一般的感应环。后者需多极磁性 偏码器，分径向型和轴向型。 ３－２壳体 （１）材料 轮边减速器由于是最后一级传动总成．整个传 动系中处于受力最复杂的环节．因此壳体材料对总 成的可靠性影响很大。推荐材料：球铁ＱＴ４００、 ＱＴ４５０、ＱＴＳ００或铸钢。由于壳体具备承担悬架和转 向系统运动学等功能．不建议采用铸铝件。 （２）设计要点 同整车和悬架系统优化设计共同确定包容角即 主销内倾角和车轮外倾角的和．由于主销内倾角控制 半度公差，包容角公差不得超过０．２５０。设计时最好保 证主销旋转中心点同球笼旋转中心点重合．可以避免 输入轴产生附加弯矩给运动带来不利影响。壳体保证 足够润滑冷却性能，容积尽量缩小，满足轻量化要求， 装车后最低处预留带磁铁的放油螺塞位置。 （３）ＣＡＥ分析 汽车行驶过程中，驱动力、轮荷、车轮转向力、制 动力以及惯性力都会传递给壳体．主要考虑以下六 种工况：稳态工况；大跳动工况；制动＋跳动工况；驱
由于采用轮边减速器的驱动桥结构相对较复 杂，成本较高。只有当驱动桥总减速比大于１２的工 程机械、重型车和对离地间隙有特殊要求的越野车。 才推荐采用轮边减速器。
收稿日期：２００８－０１—ａ７
１结构方案选型
按齿轮及布置方式分：行星齿轮式及普通圆柱 齿轮式两种类型。
常见的行星齿轮式轮边减速器为单排圆柱行星 齿轮机构。多在国内外工程机械的驱动桥上采用。由 于其太阳轮、齿圈和行星齿轮架等有关零件在轮边减 速器中起的作用有所变化．单排圆柱行星齿轮式轮边 减速器有图１ａ、图１ｂ、图１ｃ所示的三种结构方案。
设计·研究
汽车科技增刊２００８年２月
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ห้องสมุดไป่ตู้
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汪振晓．李增辉
（东风汽车公司技术中心，武汉４３００５６）
摘要：介绍了轮边减速器的一般设计方法，包括结构方案选型、基本参数设计、强度校核、部件ＣＡＥ分析等，填补国 内轮边减速器设计的空白．也为今后相关产品的开发提供参考。