载重汽车驱动桥主减速器设计
摘要：首先简要介绍了载重汽车及其驱动桥的发展，主减速器功用、总体构造和结构形式。然后选择了部分零、部件的参数，并对主要的零部件进行了设计和计算。驱动桥是参考斯太尔重型载重汽车驱动桥设计的。
关键词：主减速器；驱动桥；载重汽车；双曲面弧齿锥齿轮
中图分类号： Ｕ４６３．２１８ 文献标识码： Ｂ 文章编号： 1673-3142（200９）１０-00４３-0３
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｎ ｔｈｅ Ｍａｉｎ Ｒｅｄｕｃｅｒ ｏｆ ａ Ｈｅａｖｙ Ｔｒｕｃｋ Ｄｒｉｖｅ Ａｘｌｅ
ＬＩ Ｈｏｎｇ－ｙｕａｎ， ＬＩ Ｐｉｎｇ－ｆｅｎｇ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｔａｉｙｕａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｔａｉｙｕａｎ ０３００２４， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｈｅａｖｙ ｔｒｕｃｋｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｒｉｖｅ ａｘｌｅ ａｒｅ ｂｒｉｅｆｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ， ｏｖｅｒａｌｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｓｔｙｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｒｅｄｕｃｅｒ ａｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ． Ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅｍ ａｒｅ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｓｏｍｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ｐｒｏｐｅｒｌｙ． Ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ， ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｓｈａｆｔｓ， ｇｅａｒｓ，ｂｅａｒｉｎｇｓ ａｎｄ ｓｏ ｏｎ， ａｒｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ． Ｔｈｅ ｄｒｉｖｅ ａｘｌｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｓ ｃｏｎｓｕｌｔｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ＳＴＲ ｈｅａｖｙ ｔｒｕｃｋ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： ｍａｉｎ ｒｅｄｕｃｅｒ； ｄｒｉｖｅ ａｘｌｅ； ｈｅａｖｙ ｔｒｕｃｋ； ｈｙｐｏｉｄ ｓｐｉｒａｌ ｂｅｖｅｌ ｇｅａｒｓ
引言
根据汽车分类标准（GB/3730.1-2001），车辆分为商用车和乘用车，车辆总质量大于14t的商用车为重型汽车。汽车工业的发展带动了零部件及相关产业的展,作为汽车关键零部件之一的车桥系统也得到相应的发展，各生产厂家基本上形成了专业化、系列化、批量化生产的局面。主要表现在以下几个方面：（1）国际间的技术合作提高了车桥的整体质量；（2） 重型载重汽车的发展牵动了车桥向重载方向发展；（3） 激烈的市场竞争使得各专业生产厂家不得不从增加车桥及其附件的技术含量的方向上增加车桥的竞争力。
1 主减速器概述
汽车的驱动桥位于传动系的末端，其基本功用是增大由传动轴或直接由变速器传来的转矩，将转矩分配给左、右车轮，并使左、右车轮具有汽车行驶运动学所要求的差速功能；同时，驱动桥还要承受作用于路面和车架或承载式车身之间的铅垂力、纵向力和横向力及其力矩。
驱动桥总成的结构型式，按其总体布置来说共有３种：普通的非断开式驱动桥、带有摆动半轴的非断开式驱动桥和断开式驱动桥。普通的非断开式驱动桥，由于
其结构简单、造价低廉、工作可靠，最广泛地应用在各种载货汽车及公共汽车上。鉴于此，本设计拟采用普通的非断开式驱动桥。
2 主减速器设计
2.1 主减速器的结构型式
在现代汽车的驱动桥上，应用最广泛的主减速齿轮型式是“格里森”制或“奥利康”制螺旋锥齿轮和双曲面齿轮。本设计拟采用双曲面齿轮，其特点是主、从动齿轮的轴线不相交而呈空间交叉90°夹角。这对于增强支承刚度，保证齿轮正确啮合，从而提高齿轮寿命大有益处。另外，由于双曲面齿轮传动的主动齿轮的直径及螺旋角都较大，所以相啮合轮齿的当量曲率半径比相应的螺旋锥齿轮当量曲率半径大，其结果是齿面间的接触应力降低。
2.2 主减速器的基本参数选择与设计计算
本设计选择了主减速比i0=4.8，由于汽车的类型很多，行驶工况又非常复杂，对于公路车辆来说，使用条件较非公路车辆稳定，其正常持续转矩根据所谓平均比牵引力的值来确定，即主减速器从动齿轮的平均计算转矩Tjm为
2.3 主减速器齿轮几何尺寸计算
（1） 主、从动齿轮齿数的选择：参考STR载重汽车所推荐的基本参数，初取Z1=21,Z2=29
（2） 从动锥齿轮节圆直径及端面模数的选择
此外，对于螺旋锥齿轮或双曲面齿轮来说，节圆直径d2应大于或等于以下两式算得数值中的较大值：
最后，按模数第一系列取优先值14，则
（3） 齿轮齿宽F的选择
对于汽车工业，主减速器圆弧齿锥齿轮推荐采用：F=0.155d2
（4） 螺旋角的选择： β1=45°，β２=３５°
（5） 螺旋方向的选择：本设计中所选主动齿轮左旋，从动齿轮右旋。
（6） 法向压力角的选择：重型载货汽车可选用20°30′的压力角。
（7） 圆弧齿锥齿轮铣刀盘名义直径的选择
“格里森”制（圆弧齿）双曲面齿轮常用的两种轮齿形状，即双重收缩齿、标准收缩齿。如图1所示。
2.4 主减速器齿轮强度的计算
（１） 单位齿长上的圆周力
（２） 轮齿的弯曲强度计算
（３） 轮齿的齿面接触强度计算
3 主减速器轴承的计算
３.1 作用在主减速器主、从动齿轮上的力（见表１）
3.2 轴承载荷的计算
主动齿轮外(A)、内轴承(B)，从动齿轮左(C)、右(D)轴承的径向载荷分别如下： ３.3 轴承当量载荷及寿命
依据《滚动轴承应用手册》选取轴承型号及参数依次为：
A轴承：31317型, B轴承：30321型，C轴承：30320型，D轴承：30320型 4 装配工程图
装配工程图见图２。
5 主减速器的润滑
主减速器及差速器的齿轮及其轴承，均应有良好润滑，否则极易引起早期磨损。其中尤其应注意主减速器主动锥齿轮的前轴承，润滑条件差，其润滑不能靠润滑油的飞溅来实现，而必须采取加强润滑的专门措施。这样，不仅可使轴承得到良好润滑、散热和清洗，而且可以保护前端的油封不会因润滑油有压力而漏油和损坏。
6 结论
本文依据斯太尔车桥基本参数对主减速器进行了设计计算以及校核，理论上达到了使用要求，其中锥齿轮选用双曲面弧齿锥齿轮，主动齿轮的直径及螺旋角都较大，所以相啮合轮齿的当量曲率半径比相应的螺旋锥齿轮当量曲率半径大，从而使齿面间的接触应力降低。
载重汽车驱动桥主减速器设计
摘要：首先简要介绍了载重汽车及其驱动桥的发展，主减速器功用、总体构造和结构形式。然后选择了部分零、部件的参数，并对主要的零部件进行了设计和计算。驱动桥是参考斯太尔重型载重汽车驱动桥设计的。
关键词：主减速器；驱动桥；载重汽车；双曲面弧齿锥齿轮
中图分类号： Ｕ４６３．２１８ 文献标识码： Ｂ 文章编号： 1673-3142（200９）１０-00４３-0３
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｎ ｔｈｅ Ｍａｉｎ Ｒｅｄｕｃｅｒ ｏｆ ａ Ｈｅａｖｙ Ｔｒｕｃｋ Ｄｒｉｖｅ Ａｘｌｅ
ＬＩ Ｈｏｎｇ－ｙｕａｎ， ＬＩ Ｐｉｎｇ－ｆｅｎｇ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｔａｉｙｕａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｔａｉｙｕａｎ ０３００２４， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｈｅａｖｙ ｔｒｕｃｋｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｒｉｖｅ ａｘｌｅ ａｒｅ ｂｒｉｅｆｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ， ｏｖｅｒａｌｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｓｔｙｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｒｅｄｕｃｅｒ ａｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ． Ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅｍ ａｒｅ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｓｏｍｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ｐｒｏｐｅｒｌｙ． Ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ， ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｓｈａｆｔｓ， ｇｅａｒｓ，ｂｅａｒｉｎｇｓ ａｎｄ ｓｏ ｏｎ， ａｒｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ． Ｔｈｅ ｄｒｉｖｅ ａｘｌｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｓ ｃｏｎｓｕｌｔｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ＳＴＲ ｈｅａｖｙ ｔｒｕｃｋ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： ｍａｉｎ ｒｅｄｕｃｅｒ； ｄｒｉｖｅ ａｘｌｅ； ｈｅａｖｙ ｔｒｕｃｋ； ｈｙｐｏｉｄ ｓｐｉｒａｌ ｂｅｖｅｌ ｇｅａｒｓ
引言
根据汽车分类标准（GB/3730.1-2001），车辆分为商用车和乘用车，车辆总质量大于14t的商用车为重型汽车。汽车工业的发展带动了零部件及相关产业的展,作为汽车关键零部件之一的车桥系统也得到相应的发展，各生产厂家基本上形成了专业化、系列化、批量化生产的局面。主要表现在以下几个方面：（1）国际间的技术合作提高了车桥的整体质量；（2） 重型载重汽车的发展牵动了车桥向重载方向发展；（3） 激烈的市场竞争使得各专业生产厂家不得不从增加车桥及其附件的技术含量的方向上增加车桥的竞争力。
1 主减速器概述
汽车的驱动桥位于传动系的末端，其基本功用是增大由传动轴或直接由变速器传来的转矩，将转矩分配给左、右车轮，并使左、右车轮具有汽车行驶运动学所要求的差速功能；同时，驱动桥还要承受作用于路面和车架或承载式车身之间的铅垂力、纵向力和横向力及其力矩。
驱动桥总成的结构型式，按其总体布置来说共有３种：普通的非断开式驱动桥、带有摆动半轴的非断开式驱动桥和断开式驱动桥。普通的非断开式驱动桥，由于
其结构简单、造价低廉、工作可靠，最广泛地应用在各种载货汽车及公共汽车上。鉴于此，本设计拟采用普通的非断开式驱动桥。
2 主减速器设计
2.1 主减速器的结构型式
在现代汽车的驱动桥上，应用最广泛的主减速齿轮型式是“格里森”制或“奥利康”制螺旋锥齿轮和双曲面齿轮。本设计拟采用双曲面齿轮，其特点是主、从动齿轮的轴线不相交而呈空间交叉90°夹角。这对于增强支承刚度，保证齿轮正确啮合，从而提高齿轮寿命大有益处。另外，由于双曲面齿轮传动的主动齿轮的直径及螺旋角都较大，所以相啮合轮齿的当量曲率半径比相应的螺旋锥齿轮当量曲率半径大，其结果是齿面间的接触应力降低。
2.2 主减速器的基本参数选择与设计计算
本设计选择了主减速比i0=4.8，由于汽车的类型很多，行驶工况又非常复杂，对于公路车辆来说，使用条件较非公路车辆稳定，其正常持续转矩根据所谓平均比牵引力的值来确定，即主减速器从动齿轮的平均计算转矩Tjm为
2.3 主减速器齿轮几何尺寸计算
（1） 主、从动齿轮齿数的选择：参考STR载重汽车所推荐的基本参数，初取Z1=21,Z2=29
（2） 从动锥齿轮节圆直径及端面模数的选择
此外，对于螺旋锥齿轮或双曲面齿轮来说，节圆直径d2应大于或等于以下两式算得数值中的较大值：
最后，按模数第一系列取优先值14，则
（3） 齿轮齿宽F的选择
对于汽车工业，主减速器圆弧齿锥齿轮推荐采用：F=0.155d2
（4） 螺旋角的选择： β1=45°，β２=３５°
（5） 螺旋方向的选择：本设计中所选主动齿轮左旋，从动齿轮右旋。
（6） 法向压力角的选择：重型载货汽车可选用20°30′的压力角。
（7） 圆弧齿锥齿轮铣刀盘名义直径的选择
“格里森”制（圆弧齿）双曲面齿轮常用的两种轮齿形状，即双重收缩齿、标准收缩齿。如图1所示。
2.4 主减速器齿轮强度的计算
（１） 单位齿长上的圆周力
（２） 轮齿的弯曲强度计算
（３） 轮齿的齿面接触强度计算
3 主减速器轴承的计算
３.1 作用在主减速器主、从动齿轮上的力（见表１）
3.2 轴承载荷的计算
主动齿轮外(A)、内轴承(B)，从动齿轮左(C)、右(D)轴承的径向载荷分别如下： ３.3 轴承当量载荷及寿命
依据《滚动轴承应用手册》选取轴承型号及参数依次为：
A轴承：31317型, B轴承：30321型，C轴承：30320型，D轴承：30320型 4 装配工程图
装配工程图见图２。
5 主减速器的润滑
主减速器及差速器的齿轮及其轴承，均应有良好润滑，否则极易引起早期磨损。其中尤其应注意主减速器主动锥齿轮的前轴承，润滑条件差，其润滑不能靠润滑油的飞溅来实现，而必须采取加强润滑的专门措施。这样，不仅可使轴承得到良好润滑、散热和清洗，而且可以保护前端的油封不会因润滑油有压力而漏油和损坏。
6 结论
本文依据斯太尔车桥基本参数对主减速器进行了设计计算以及校核，理论上达到了使用要求，其中锥齿轮选用双曲面弧齿锥齿轮，主动齿轮的直径及螺旋角都较大，所以相啮合轮齿的当量曲率半径比相应的螺旋锥齿轮当量曲率半径大，从而使齿面间的接触应力降低。