32t矿用自卸车驱动桥结构选择

1. 绪论

1.1 课题背景

1.1.1非公路矿用自卸车定义

非公路矿用自卸车是指在露天场合为完成岩石土方运输与矿石运输等任务而使用的一种非公路用重型自卸车。它主要应用在露天矿山、港口码头、水利水电工程和钢厂等大型施工现场。

1.1.2非公路矿用自卸车发展前景

非公路自卸车本身是一个很有发展潜力的行业，也是市场急需的产品。改革开放以来，我国正进入工业化时代，国家重大工程的不断实施以及对矿产资源的极大需求，都对运输车辆提出很高的要求。随着生产厂家的不断增加，社会需求量和保有量的逐渐增大，整个行业形成一种至上而下的产业开发趋势，产业链能够很快形成，步入良性循环轨道。就其发展趋势而言，非公路自卸车的需求量逐年递增，其产销量每年都以10%左右的幅度增长。所以非公路自卸车行业是一个朝阳行业，具有很大的发展空间。1.2 课题分析

1.2.1 后桥总成概述

本课题设计32t矿用自卸车的后桥总成，后桥是汽车传动系统中最后一个总成，其基本功用是将从液力机械变速器方面输入的动力最后传给驱动轮。主要由主减速器、差速器、半轴、轮边减速器、后轮毂和后桥壳等零部件组成。

1.2.2 动力传动原理

自液力机械变速器经后桥传动轴输入后桥的动力，首先传到主减速器。通过主减速器的作用，增大了扭矩，同时相应地降低了转速，而且旋转轴

线也作了90°的改变。然后动力经差速器分配给左右两半轴，驱动左右两轮边减速器，进一步降低转速，增大扭短，最后动力经后轮毂传到驱动车轮。如图1-1所示。

图1-1 矿用自卸车传动系主要总成及传动原理示意图

1-发动机；2-前传动轴；3-液力机械变速器；4-后桥传动轴；5-后桥；6-主减速器；7-差速器；8-半轴；9-轮边减速器

2. 主减速器的方案

2.1 主减速器的功用

主减速器的功用是将输入的转矩增大并相应降低转速，以及当发动机纵置时还具有改变转矩旋转方向的作用。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驱动力矩和转速，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后，便可使主减速器前面的传动部件如变速器、万向传动装置等所传递的扭矩减小，从而可使其尺寸及质量减小、操纵省力。

2.2 主减速器的结构形式选择

驱动桥中主减速器、差速器设计应满足如下基本要求：

（1）选择的主减速比应能保证汽车既有最佳的动力性和燃料经济性。

（2）外型尺寸要小，保证有必要的离地间隙；齿轮其它传动件工作平稳，噪音小。

（3）在各种转速和载荷下有高的传动效率；与悬架导向机构与动协调。

（4）在保证足够的强度、刚度条件下，应力求质量小，以改善汽车平顺性。

（5）结构简单，加工工艺性好，制造容易，拆装、调整方便。

按参加减速传动的齿轮副数目分，主减速器的的结构形式有多种，基本形式有三种如下：

（1）单级主减速器（如图2-1），一般在主传动比较小的情况下，应尽量采用单级主减速器。目前,对于轿车和一般轻、中型货车，采用单级主减速器即可满足汽车动力性要求。它具有结构简单、体积小、质量小和传动效率高等优点。

（2）双级减速器（如图2-2），根据发动机特性和汽车使用条件，要求主减速器具有较大传动比时，由一对锥齿轮构成的单级主减速器已不能保证足够的最小离地间隙，这时则需要采用两对齿轮来实现降速，需用双级减速器。由于上述中央双级减速桥均是在中央单级桥的速比超出一定数值或牵引总质量较大时，综合来说，双级减速桥一般均不作为一种基本型驱动桥来发展，而是作为某一特殊考虑而派生出来的驱动桥存在。

（3）中央单级、轮边减速器，在重型载货车、越野汽车或大型客车上，当要求有较大的主传动比和比较大的离地间隙时，往往将双级主减速器中的第二级减速齿轮机构之城同样的两套，分别安装在两侧驱动轮的近旁，称

为轮边减速器，此时第一级即称为主减速器。

综合上述，由于32t矿用自卸车载重量较大，要求主减速器能够输出大扭矩，因此选择第一级为单级主减速器，第二级为轮边减速器的方案。

图2-1 单级主减速器图2-2 双级主减速器

2.2.1 主减速器的齿轮类型

按齿轮副结构型式分，主减速器的齿轮传动主要有螺旋锥齿轮式传动、双曲面齿轮式传动、圆柱齿轮式传动（又可分为轴线固定式齿轮传动和轴线旋转式齿轮传动即行星齿轮式传动）和蜗杆蜗轮式传动等形式。

目前汽车主减速器中基本上不用直齿圆锥齿轮，这是为了减小后桥的外廓尺寸。当选定车轮规格后，后桥中间部分在高度方向的尺寸，对上影响车身底扳高度，对下决定了汽车离地高度。若离地太近，将使后桥易与路面凸起的障碍物碰撞，因而降低汽车在不平路上的通过能力。后桥中间部分在高度方向的尺寸，主要决定于主减速器从动锥齿轮直径的大小。在

同样的传动比情况下，若主动锥齿轮的齿数愈多，相应的从动锥齿轮的齿数也愈多，其直径也愈大。因此在保证所要求的传动比及足够的轮齿强度、刚度条件下，应尽可能减少主动齿轮的齿数，从而减小从动齿轮的直径，以保证足够的离地高度。但每一种齿轮的最少齿数都有一定限制，齿数过少时，在加工中要产生轮齿根部被切薄的现象(即“根切”现象)，从而会大大降低齿轮强度。实践和理论分析证明，螺旋锥齿轮(如图2-3（a）所示)不发生根切的最少齿数比直齿的最小齿数要少，显然采用螺旋锥齿轮在同样传动比下主减速器结构就比较紧凑。由于螺旋锥齿轮的啮合特点，使其工作过程中的噪音也比较小，所以在矿用自卸车上获得广泛的采用。

(a) （b）

图2-3 螺旋锥齿轮与双曲面齿轮传动

（a）螺旋锥齿轮（b）双曲面齿轮

2.2.2 主、从动锥齿轮支承方案的选择

（1）主动锥齿轮支承方案的选择主动锥齿轮的支承形式可分为悬臂式支承（图2-4所示）和跨置式支承（如图2-5所示）两种。因矿用自卸车载重量较大，故选用跨置式支承。

（2）从动锥齿轮支承方案的选择从动锥齿轮采用圆锥滚子轴承支承（如图2-6 示）。为了增加支承刚度，两轴承的圆锥滚子大端应向内，以减小尺寸c+d。为了使从动锥齿轮背面的差速器壳体处有足够的位置设置加强肋以增强支承稳定性，c+d 应不小于从动锥齿轮大端节圆直径的70%。为了使载荷能均匀分配在两轴承上，应是c 等于或大于d。