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1、XG916轮式装载机后驱动桥设计摘要 本次设计内容为XG916装载机后驱动桥设计，大致上分为主传动的设计，差速器的设计，半轴的设计，最终传动的设计四大部分。其中主传动锥齿轮采用螺旋锥齿轮，这种类型的齿轮的基本参数和几何参数的计算是本次设计的重点所在。将齿轮的几个基本参数，如齿数，模数，从动齿轮的分度圆直径等确定以后，计算出齿轮的所有几何参数，进而进行齿轮的受力分析和强度校核。并结合差速器，半轴和最终传动的结构和工作原理及设计要求，合理选择它们的结构形式及尺寸。本设计的差速器齿轮选用直齿圆锥齿轮，半轴采用全浮式 ，最终传动采用单行星排减速形式。关键词：XG916装载机，中央传动，轮边减速器，设计
2、全套CAD图纸，加153893706XG916 wheel loader after driving axle designAbstract The design content for the XG916 after loader drive axle design, the design is generally divided into the main transmission, differential design, axle design, the design of four major final drive. One main drive bevel gear spiral
3、 bevel gear, this type of gear the basic parameters and geometry of this calculation is the focus of the design. The gear a few basic parameters, such as number of teeth, module, driven gear pitch circle diameter is determined, calculate the geometric parameters of all the gear, then the gear stress
4、 analysis and strength check. Combined with differential, axle and final drive of the structure and working principle and design requirements, a reasonable choice of their structure and size. The design of the differential gear selection of straight bevel gears, axle with full floating, planetary fi
5、nal drive single row of slow form.Key words: XG916 loaders, center drive, wheel reducer design目录第一章绪论31.1国内轮式装载机发展概况31.2 国产轮式装载机现状分析31.3 国内轮式装载机发展趋势31.4 国外轮式装载机的发展概况31.5 轮式装载机产品的发展趋势3第一章 总体方案论证32.1非断开式驱动桥32.2断开式驱动桥32.3多桥驱动的布置3第三章 主减速器设计33.1 结构型式33.1.1主传动器的减速型式33.1.2锥齿轮齿型33.2 支承方案33.2.1 主动锥齿轮的支承33.2.
6、2从动齿轮的支承33.3 主减速器锥齿轮设计33.3.1锥齿轮载荷的确定33.3.2锥齿轮主要参数的计算33.3.3主减速器锥齿轮材料的选择32.3.4主减速器锥齿轮强度的计算3第四章 差速器设计34.1 对称式圆锥行星齿轮差速器的差速原理34.2 对称式圆锥行星齿轮差速器的结构34.3 差速器基本参数的选择34.4 差速器齿轮的强度计算3行星齿轮、半轴齿轮工作过程中容易出现的主要质量问题 3第五章 驱动半轴的设计35.1结构形式分析35.2半轴的计算35.3半轴的强度验算3第六章 轮边减速器设计36.1 轮边减速器传动方案36.2 行星排的配齿计算36.3强度验算3第七章 花键的选择3设计总
7、结3致谢3参考文献 3外文原文文献中文翻译47第一章 绪论1.1 国内轮式装载机发展概况我国装载机行业起步于50年代末。1958年，上海港口机械厂首先测绘并试制了67KW（90hp）、斗容量为1m3的装载机。这是我国自己制造的第一台装载机。该机采用单桥驱动、滑动齿轮变速。1964年，天津工程机械研究所和厦门工程机械厂测绘并试制了功率为100.57KW（135hp）斗容量为1.7m3 的Z435型装载机。1962年国外出现铰接式装载机后,天津工程机械化研究所与天津交通局于1965年联合设计了Z425型铰接式装载机。柳州工程机械厂和天津工程机械研究所合作，在参考国外样机的基础上，于1970年设计试
8、制了功率为163.9KW(220hp)、斗容量为3m3的ZL50型装载机。该机采用双涡轮变矩器、动力换挡行星变速箱的液力机械传动方式，Z形连杆机构的工作装置及铰接转抽，并自行设计了“三合一”的机构，以解决液力机械化传动式装载机的拖启动、熄火转向及排气制动问题。ZL50型装载机经过几年的实践考核，证明性能良好、结构先进，为后来我国ZL系列装载机的发展奠定了基础。在ZL50的基础上，后又设计发展了ZL100、ZL40、ZL30、ZL20装载机系列产品，并在这个系列的基础上发展了DZL50和DZL40型供地下矿坑和隧道施工用的地下装载机变型产品6。通过近40年的发展，我国装载机从无到有，产品种类及产
9、量均有较大幅度的提高，已经形成独立的系列产品和行业门类。生产企业由1980年的20家增至现在的100余家，初步形成了规格为0.8-10t约19个型号的系列产品，并已成为工程机械主力机种。主要生产厂家为：厦工、柳工、龙工、徐工、常林、临工、山工、成工、宜工、郑工、武林、朝工、山河智能等，这些厂家有长时间的装载机生产经验、较强的实力、较高的市场占有率和较好的售后服务，在用户心目中一直树立着良好的形象，并保持其已有的地位和优势。其“八五”、“九五”技改的较大投入已逐渐发挥效力和作用，使企业焕发出生机和活力。“十五”期间，轮式装载机行业出现了井喷式的发展，2001-2004年装载机销量增长率平均为46
10、.98%，大大超过前25年的均值17.86%；2006年中国装载机26家主要企业共销售119895台，同比增长13.3%(不含小装)，占据世界装载机的大半壁江山。中国市场大幅增长，已发展为世界上最大的市场7。国内各生产厂家所在地更加认识到装载机这一产品的巨大市场和效益，纷纷将其列为支柱产业加以扶持并在政策上给予优惠，像福建龙岩、山东蒙岭等一批新成员的加盟，发展势头迅猛，竞争更加激烈。国际一流公司小松、利渤海尔、沃尔沃、卡特彼勒等在国内成立合资或独资公司后，更加剧了国内装载机市场的竞争。近几年，ZL10(1t)型以下的装载机迅速发展起来，主要有ZL04(0.4t)、ZL05(0.5t)、ZL06
11、(0.6t)、ZL07(0.7t)、ZL08(0.8t)等，其装载容量也非常小，一般为0.3 m31.0 m3，故称之为小型装载机。由于这类装载机发展时间非常短，人们对其还比较陌生，但市场却已经非常红火。2002-2006年，不到5年时间就发展到了6万8万台。目前我国小型装载机制造企业已发展到约1000家，已经形成颇具规模的小型装载机行业。这些制造企业主要集中在山东，特别是青州和莱州。2005年青州小装的制造企业约有100家，产销量在1万台以上，其中最大的是青州凯丰，2005年小装产销2000多台。其次是青州威力、信邦、亚东等，2005年小装产销量均超过1000台。莱州比青州的规模更大，目前莱
12、州有小装制造企业约150家以上，2005年产销量达1.8万2万台，过千台的企业已有近10家，其中“莱工”、“鲁工”2005年小装的产销量均超5000台。除青州、莱州外，还有泰安、聊城、潍坊、临沂、德州、青岛等，几乎遍布山东全省各地。山东临沭的“山东常林”，2005年小装产销量约为3000台。据不完全统计2005年山东全省小装的产销量达到4万5万台。第二个小装制造大省是河南，主要分布在洛阳、巩义、郑州等地，制造企业也有几十家，河南小装产销量最大的洛阳一拖，2005年一拖的小装产销量达3000多台。其它小装产销量比较集中的还有安徽、江苏、福建、河北等省。据小装行业人士的估计，2007年我国小装行业
13、的形势还要好，预计2007年我国小装的产销量可达12万台以上。我国小型装载机制造业当前正处于发展时期，有一定的盈利空间，小装技术水平低、结构简单、零配件充足齐全，进入门槛低。因此目前仍有大批企业进入小装行业，在这种情况下，尽管市场“突飞猛进”，但产能增长更快，因此今后的市场竞争必然残酷而激烈，低水平的价格战也在所难免。另外，我国小型装载机还有很多需要改进的地方，如：传动系统技术水平太低，司机劳动强度大，能耗高、作业效率低，与国家提倡的节能降耗、安全环保等不一致；在传动方面应该向双变(变矩器变速箱)或全液压方向发展；当前广泛采用的单缸柴油机功率偏小，噪声、振动、能耗都偏大；从发展的角度看，在成本
14、增加不大的情况下，应尽量采用双缸或4缸柴油机；同时在液压转向系统方面最好采用优先全液压转向系统，变速操纵应由机械换挡变为液压动力换挡等。我想这些都是今后小装技术发展的方向。目前已经有一些常规装载机大厂开始生产小装，如厦工集团所属的“厦工新宇”、徐工集团所属的”徐特“、柳工所属的“江苏柳工”等9。我认为大厂进入小装行业并不会对他们产生威胁，但会有助于行业的发展。我国国民经济建设的持续高涨，城市化、城镇化进程的不断加速，劳动力的需求越来越紧缺，劳动力成本也越来越高，装载机作为一种既机动灵活，又价廉物美的机器设备，将取代高成本、低效率的手工劳动，特别是西部大开发，这类产品将有广阔的潜在市场。所以，小
15、型装载机将具有良好的开发前景 。1.2 国产轮式装载机现状分析（1）3t以下装载机 3t以下产品主要有ZL04、ZL05、ZL06、ZL07、ZL08、ZL10、ZL15、ZL16等，主零部件均采用一般性能及质量的发动机、驱动桥、变速箱、液压件。技术较先进的静液压传动产品，液压件国内不易配套，一定程度上制约了该类产品的发展。 （2）ZL30装载机 ZL30装载机主要生产厂家有成工、常林、徐工、宜工、山工等。该产品零部件配置较零乱，生产厂家具有自制的桥箱，风格各具特色，质量及性能上相对稳定，技术先进性一般。徐工开发的ZL30F装载机，采用电换挡变速箱，使3t级装载机技术上有新的突破。（3）ZL4
16、0ZL50装载机 ZL40ZL50装载机，主要装载机生产厂家均拥有该产品。第一代产品几十年来沿续至今，全国几乎使用同一套图纸，有些技术力量薄弱的厂家，仍把其当作主导产品推向市场。第二、三代产品主要是对工作装置进行优化，改变外观造型。如柳工ZL40BZL50C、徐工ZL40EZL50E。第四代产品是在第三代的基础上，进一步优化整机的性能及配置，电控箱、湿式制动器等新技术得到应用，并形成了各企业的专有技术及专利技术，使产品以崭新的面目推向市场。 （4）ZL60及6t以上装载机 6t以及6t以上的装载机，这是国内潜在市场最大的产品，1998年以前大多数生产厂家均开发了ZL60装载机，但由于受传动件的
17、制约，ZL60装载机没能成功地推向市场。之后，各厂家陆续推出了新的一代ZL60装载机，多数厂家选择柳州ZF合资生产的箱或桥，液压元件也有新配置，发动机选用斯太尔或上柴6121(Cat3306)，整机可靠性上得到很大提高，给国内大吨位装载机带来发展机遇。1.3 国内轮式装载机发展趋势国产轮式装载机正在从低水平、低质量、低价位、满足功能型向高水平、高质量、中价位、经济实用型过渡。从仿制仿造向自主开发过渡，各主要厂家不断进行技术投入，采用不同的技术路线，在关键部件及系统上技术创新，摆脱目前产品设计雷同，无自己特色和优势的现状，从低水平的无序竞争的怪圈中脱颖而出，成为装载机行业的领先者。 （1）大型和
18、小型轮式装载机，在近几年的发展过程中，受到客观条件及市场总需求量的限制。竞争最为激烈的中型装载机更新速度将越来越快； （2）根据各生产厂家的实际情况，重新进行总体设计，优化各项性能指标，强化结构件的强度及刚度，使整机可靠性得到大步提高； （3）细化系统结构。如动力系统的减振、散热系统的结构优化、工作装置的性能指标优化及各铰点的防尘、工业造型设计等； （4）利用电子技术及负荷传感技术来实现变速箱的自动换挡及液压变量系统的应用，提高效率、节约能源、降低装载机作业成本； （5）提高安全性、舒适性。驾驶室逐步具备FOPS和ROPS功能，驾驶室内环境将向汽车方向靠拢，方向盘、座椅、各操纵手柄都能调节，使
19、操作者处于最佳位置工作； （6）降低噪声和排放，强化环保指标。随着人们环保意识的增强，降低装载机噪声和排放的工作已迫在眉捷，现在许多大城市已经制定机动车的噪声和排放标准，工程建设机械若不符合排放标准，将要限制在该地区的销售； （7）广泛利用新材料、新工艺、新技术，特别是机、电、液一体化技术，提高产品的寿命和可靠性； （8）最大限度地简化维修尽量减少保养次数和维修时间，增大维修空间，普遍采用电子监视及监控技术，进一步改善故障诊断系统，提供给司机排除问题的方法。1.4 国外轮式装载机的发展概况国外轮式装载机最早出现在第二次工业革命时期，其发展到今天，无论是技术、设计、制造还是销售、服务等都已经非常
20、成熟。国外轮式装载机著名的生产厂家有卡特彼勒、山猫、凯斯、约翰迪尔、利勃海尔、特雷克斯、沃尔沃、小松、JCB 、现代、日立等。2000年在中国市场真正搞活以前，轮式装载机全球需求量约为74500台。其中，中国(32%)是最大的地区市场，其后依次是欧洲(30%)、北美洲(20%)和日本(12%)。到2005年，市场环境急剧变化:全球需求量几乎增长一倍，达14.2万台，中国市场大幅增长为世界上最大的市场。欧洲和北美洲彼此的市场规模非常相近，但其市场构成却存在根本差别:在欧洲低于59.7kW(80hp)的小型机械更受偏爱(但仅限于某些国家，尤其是德国)。这类产品占该地区需求量的40%，与之相比在北美
21、洲只占12%。英国工程机械咨询有限公司估计约有20家国际(即非中国的)轮式装载机制造商年产量超过500台，合计年产约为6万台。2005年卡特彼勒、小松、沃尔沃、CNH和迪尔的总产量占该年总产量的75%，而10年前5大制造商只占54%，目前这5大制造商在国际市场中所占份额的总和仍在增加12。因此，国际市场掌握在少数制造商的手里。国外轮式装载机一方面往大型化发展，如：卡特彼勒公司90年代初推出Cat966F轮式装载机，时隔1年又推出Cat980F轮式装载机，它增加了斗容和功率，改善了性能、提高了可靠性。不久又推出更大的Cat994轮式装载机，根据物料体积质量不同而选配18-30m3的铲斗、机重17
22、0t；德雷塞（Dresser）公司90年代初推出4000型轮式装载机，斗容10-30m、机重151.8t。目前，全世界约有400台（功率大于750kw）大型轮式装载机应用在露天矿山和建筑工程，与大型自卸汽车配套使用。另一方面，小型轮式装载机以机动灵活、效率高、多功能和价格低廉赢得市场，发展甚快。如：日本古河公司生产的FL30-1型轮式装载机斗容0.34m、机重2.3t；小松公司的 WA30-l型斗容0.34m、柴油机功率20kw；丰田织机公司的斗容0.17m、机重1t等。这些微型装载机适用于建筑工地和地下矿山挖沟、平地、堆料等。国外小型装载机及小型多功能装载机，包括挖掘装载机在内，市场份额已相
23、当大，美国的山猫牌小型多功能装载机车销量在5万台左右，还有美国的凯斯、约翰迪尔、卡特彼勒、英国的JCB等公司的挖掘装载机及小型多功能装载机年销量都在万台以上。1.5 轮式装载机产品的发展趋势工程机械产品的发展趋势有：广泛应用微电子技术与信息技术，完善计算机辅助驾驶系统、信息管理系统及故障诊断系统；采用单一吸声材料、噪声抑制方法等消除或降低机器噪音；通过不断改进电喷装置，进一步降低柴油发动机的尾气排放量；研制无污染、经济型、环保型的动力装置；提高液压元件、传感元件和控制元件的可靠性与灵敏性，提高整机的机电信一体化水平；在控制系统方面，将广泛采用电子监控和自动报警系统、自动换挡变速装置；用于物料精
24、确挖（铲）、装、载、运作业的工程机械将安装GPS定位与重量自动称量装置；开发特种用途的“机器人式”工程机械等。轮式装载机产品的发展趋势具体如下：（1）系列化、特大型化 系列化是工程机械发展的重要趋势，系列化是轮式装载机发展的重要趋势。国外著名大公司逐步实现其产品系列化进程，形成了从微型到特大型不同规格的产品。与此同时，产品更新换代的周期明显缩短。所谓特大型，是指其装备的发动机额定功率超过1000HP，主要用于大型露天矿山或大型水电工程工地。产品特点是科技含量高，研制与生产周期较长，投资大市场容量有限，市场竞争主要集中少数几家公司。目前仅有马拉松勒图尔勒、卡特彼勒和小松德雷塞这三家公司能够生产特
25、大型装载机。（2）多用途、微型化 为了全方位地满足不同用户的需求，国外装载机在朝着系列化、特大型化方向发展的同时，已进入多用途、微型化发展阶段。推动这一发展的因素首先源于液压技术的发展通过对液压系统的合理设计，使得工作装置能够完成多种作业功能；其次，快速可更换联接装置的诞生安装在工作装置上的液压快速可更换联接器，能在作业现场完成各种附属作业装置的快速装卸及液压软管的自动联接，使得更换附属作业装置的工作在司机室通过操纵手柄即可快速完成。一方面，工作机械通用性的提高，可使用户在不增加投资的前提下充分发挥设备本身的效能，能完成更多的工作；另一方面，为了尽可能地用机器作业替代人力劳动，提高生产效率，适
26、应城市狭窄施工场所以及在货栈、码头、仓库、舱位、农舍、建筑物层内和地下工程作业环境的使用要求，小型及微型轮式装载机有了用武之地，并得到了较快的发展。为占领这一市场，各生产厂商都相继推出了多用途、小型和微型轮式装载机。如卡特彼勒公司生产的IT系列综合多用机、克拉克公司生产的“山猫”等。 （3）电子化与信息化互动 以微电子、Internet为重要标志的信息时代，不断研制出集液压、微电子及信息技术于一体的智能系统，并广泛应用于工程机械的产品设计之中，进一步提高了产品的性能及高科技含量。Letourneau集成网络控制系统便是一例。通过显示在机载计算机屏幕的出错信息，提示司机出错原因，并采用三级报警灯
27、光信号（蓝、淡黄、红）表示发动机、液压系统、电气和电子系统的各种状态。目前，该系统已安装在L1350型矿用装载机上。 （4）不断创新的结构设计 如装载机的工作装置已不再采用单一的“Z型”连杆机构，继出现了八杆平行结构和TP连杆机构之后，卡特彼勒公司于1996年首次在矿用大型装载机上采用了单动臂铸钢结构的特殊工作装置，即所谓的“VersaLink机构”。这种机构替代综合多用机上的八杆平行举升机构和传统的“Z型” 连杆机构，可承受极大的扭矩载荷和具有卓越的可靠性（耐用性），驾驶室前端视野开阔。OK公司研制的创新LEAR连杆机构，专为小型装载机而设计。Schaeff公司于2000年3月在Interm
28、at展览会上展出的高卸位式SKL873型轮式装载机的可折叠式创新连杆机构工作装置，进一步增加了轮式装载机的工作装置的种类。 （5）安全、舒适、可靠 驾驶室将逐步实施R O PS和FO PS设计方法，配装冷暖空调。全密封及降噪处理的“安全环保型”驾驶室，采用人机工程学设计的司机座椅可全方位调节，以及功能集成的操纵手柄、全自动换挡装置及电子监控与故障自诊断系统，以改善司机的工作环境，提高作业效率。大型装载机安装有闭路监视系统以及超声波后障碍探测系统，为司机安全作业提供音频和视频信号。微机监控和自动报警的集中润滑系统，大大简化了机器的维修程序，缩短了维修时间。如卡特彼勒公司的F系列装载机日常维修时间
29、只需3.45 min。目前，大型装载机的使用寿命达2.05万小时，最高可达2.5万小时。 （6）节能与环保 为提高产品的节能效果和满足日益苛刻的环保要求，国外装载机公司主要从降低发动机排放、提高液压系统效率和减振、降噪等方面入手。目前，卡特彼勒公司生产功率为1510150kM的柴油发动机。其中6缸、7.2升、自重588kg、功率为131205KW的3126B型环保指标最好，满足EPATier 和EUStage 排放标准。卡特彼勒3516B型发动机装有电子喷射装置及ADEM模块，可提高22的喷射压力，便于燃油完全、高效燃烧，燃烧效率可提高5，NoX下降40，扭矩增加35。个别厂家生产的装载机产品
30、，机外品噪声已降至72dB（A）。第一章 总体方案论证装载机驱动桥处于动力传动系的末端，其基本功能是增大由传动轴或变速器传来的转矩,并将动力合理地分配给左、右驱动轮，另外还承受作用于路面和车架或车身之间的垂直力力和横向力。驱动桥一般由主减速器、差速器、半轴、轮边减速器和驱动桥壳等组成。驱动桥设计应当满足如下基本要求：a)外形尺寸要小，保证有必要的离地间隙。b)齿轮及其它传动件工作平稳，噪声小。c)在各种转速和载荷下具有高的传动效率。d)在保证足够的强度、刚度条件下，要求质量小。e)与悬架导向机构运动协调，对于转向驱动桥，还应与转向机构运动协调。f)结构简单，加工工艺性好，制造容易，拆装，调整方
31、便。驱动桥的结构型式按工作特性分，可以归并为两大类，即非断开式驱动桥和断开式驱动桥。当驱动车轮采用非独立悬架时，应该选用非断开式驱动桥；当驱动车轮采用独立悬架时，则应该选用断开式驱动桥。因此，前者又称为非独立悬架驱动桥；后者称为独立悬架驱动桥。独立悬架驱动桥结构较复杂，但可以大大提高车辆在不平路面上的行驶平顺性。图2-1轮式装载机驱动桥总成2.1非断开式驱动桥普通非断开式驱动桥，由于结构简单、造价低廉、工作可靠，广泛用在各种工程机械、多数的越野汽车。他们的具体结构、特别是桥壳结构虽然各不相同，但是有一个共同特点，即桥壳是一根支承在左右驱动车轮上的刚性空心梁，齿轮及半轴等传动部件安装在其中。驱动
32、桥的轮廓尺寸主要取决于主减速器的型式。在装载机轮胎尺寸和驱动桥下的最小离地间隙已经确定的情况下，也就限定了主减速器从动齿轮直径的尺寸。在给定速比的条件下，如果单级主减速器不能满足离地间隙要求，可该用双级结构。在双级主减速器中，通常把两级减速器齿轮放在一个主减速器壳体内，也可以将第二级减速齿轮作为轮边减速器。对于轮边减速器：越野汽车为了提高离地间隙，可以将一对圆柱齿轮构成的轮边减速器的主动齿轮置于其从动齿轮的垂直上方；轮式装载机的轮边减速器一般为行星式，以减小其尺寸，获得大的传动比，且将其安装在轮毂内。2.2断开式驱动桥断开式驱动桥区别于非断开式驱动桥的明显特点在于前者没有一个连接左右驱动车轮的
33、刚性整体外壳或梁。断开式驱动桥的桥壳是分段的，并且彼此之间可以做相对运动，所以这种桥称为断开式的。另外，它又总是与独立悬挂相匹配，故又称为独立悬挂驱动桥。这种桥的中段，主减速器及差速器等是悬置在车架横粱或车厢底板上，或与脊梁式车架相联。主减速器、差速器与传动轴及一部分驱动车轮传动装置的质量均为簧上质量。两侧的驱动车轮由于采用独立悬挂则可以彼此致立地相对于车架或车厢作上下摆动，相应地就要求驱动车轮的传动装置及其外壳或套管作相应摆动。汽车悬挂总成的类型及其弹性元件与减振装置的工作特性是决定汽车行驶平顺性的主要因素，而汽车簧下部分质量的大小，对其平顺性也有显著的影响。断开式驱动桥的簧下质量较小，又与
34、独立悬挂相配合，致使驱动车轮与地面的接触情况及对各种地形的适应性比较好，由此可大大地减小汽车在不平路面上行驶时的振动和车厢倾斜，提高汽车的行驶平顺性和平均行驶速度，减小车轮和车桥上的动载荷及零件的损坏，提高其可靠性及使用寿命。但是，由于断开式驱动桥及与其相配的独立悬挂的结构复杂，故这种结构主要见于对行驶平顺性要求较高的一部分轿车及一些越野汽车上，且后者多属于轻型以下的越野汽车或多桥驱动的重型越野汽车。2.3多桥驱动的布置为了提高装载量和通过性，有些重型机械及全部中型以上的越野汽车都是采用多桥驱动，常采用的有 44、66、88等驱动型式。在多桥驱动的情况下，动力经分动器传给各驱动桥的方式有两种。
35、相应这两种动力传递方式，多桥驱动汽车各驱动桥的布置型式分为非贯通式与贯通式。前者为了把动力经分动器传给各驱动桥，需分别由分动器经各驱动桥自己专用的传动轴传递动力，这样不仅使传动轴的数量增多，且造成各驱动桥的零件特别是桥壳、半轴等主要零件不能通用。而对 88汽车来说，这种非贯通式驱动桥就更不适宜，也难于布置了。为了解决上述问题，现代多桥驱动汽车都是采用贯通式驱动桥的布置型式。在贯通式驱动桥的布置中，各桥的传动轴布置在同一纵向铅垂平面内，并且各驱动桥不是分别用自己的传动轴与分动器直接联接，而是位于分动器前面的或后面的各相邻两桥的传动轴，是串联布置的。汽车前后两端的驱动桥的动力，是经分动器并贯通中间
36、桥而传递的。其优点是，不仅减少了传动轴的数量，而且提高了各驱动桥零件的相互通用性，并且简化了结构、减小了体积和质量。由于非断开式驱动桥结构简单、造价低廉、工作可靠，而且由于装载机工作条件恶劣，所受载荷冲击比较大，在工作过程中工作装置需要一定的平顺性，所以本课题选用非断开式驱动桥。采用双桥驱动。在实际工作中，前桥载荷分配比较大，而且在不工作和载荷比较小的情况下，常常脱开后桥，所以在设计时，以前桥设计为主，后桥结构形式与零件设计与前桥相同，只是安装时要注意零件的相对位置在前后桥中的不同。第三章 主减速器设计主减速器是车辆传动系中减小转速、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
37、。对发动机纵置的车辆，其主减速器还利用锥齿轮传动以改变动力方向。由于车辆在各种道路上行驶时，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。3.1 结构型式3.1.1主传动器的减速型式图表3-1减速形式由上表选定减速型式为单级减速附行星轮边减速，如图 2-1所示。3.1.2锥齿轮齿型图3-2 锥齿轮齿形（1）直锥齿轮，如图 3-2（a）所示，齿线形状为直线，是最简单的型式，便于加工。缺点是直锥齿轮的小齿轮齿数小于89个就产生根切，因此得不到
38、大的传动比，且重叠系数小，齿面接触区小。故在主传动中一般不采用。（2）零度弧齿锥齿轮，即弧齿锥齿轮中，其中点螺旋角b = 0 （图3-2（b）。其性能介于直锥齿轮与螺旋锥齿轮之间，同时啮合的齿数比直锥齿轮多，传递载荷较大。一般用在载荷较大而轴向力不大的主传动上。（3）弧齿螺旋锥齿轮，中点螺旋角不等于零的其他弧齿锥齿轮（图3-2（c）所示。其优点是：不产生根切的最小齿数可为56，传动的传动比大；同时啮合齿数较多，重叠系数大，在高速和大传动比工作时，传动平稳，噪音小；可采用不等的齿侧面曲率半径，使接触区位于轮齿中部，提高传动的耐久性和可靠性。并使齿轮啮合对装配错位不像直齿敏感，从而装配较容易。（4
39、）准双曲面齿轮，如图3-3所示。它的外形与弧齿锥齿轮相似，加工方法也用弧齿锥齿轮机床。但是这种齿轮相当于把垂直相交的小齿轮轴线，向下或向上偏移了E距离，如图所示，E称偏置距。和螺旋锥齿轮相比，由于主动齿轮螺旋角增大（可达50左右），可使主动锥齿轮轴加粗，增大了端面模数，提高啮合刚度和寿命，重叠系数更大，因此传动更平稳，负荷能力加大。有由于主、从动齿轮轴线不相交，这就可以提高驱动桥高度，增大离地间隙，提高越野能力。或可使车体重心下降，增加平稳性。缺点是齿面滑移大，轴承推力大，传动效率低，（螺旋锥齿轮h = 95%）加工精度要求高。根据各种齿轮的优缺点和装载机的工作特点，选定为弧齿螺旋锥齿轮。图3
40、-3准双曲面齿轮3.2 支承方案3.2.1 主动锥齿轮的支承主动锥齿轮的支承形式可分为悬臂式支承和跨置式支承两种。查阅资料、文献，经方案论证，采用跨置式支承结构（如图3-4（a）示）。齿轮前、后两端的轴颈均以轴承支承，故又称两端支承式。跨置式支承使支承刚度大为增加，使齿轮在载荷作用下的变形大为减小，约减小到悬臂式支承的130以下而主动锥齿轮后轴承的径向负荷比悬臂式的要减小至1/51/7。齿轮承载能力较悬臂式可提高10%左右。图3-4 主、从动锥齿轮支承形式3.2.2从动齿轮的支承从动锥齿轮采用圆锥滚子轴承支承（如图 2-3（b）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
41、+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分度圆直径的 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。3.3 主减速器锥齿轮设计3.3.1锥齿轮载荷的确定1. 按发动机最大转矩和最低挡传动比确定从动锥齿轮的计算转矩Tce从动锥齿轮计算转矩Tce Tce= 式3-1 式中： Tce计算转矩，；Temax发动机最大转矩；Temax =234 n计算驱动桥数，2；if变速器传动比，if=3.05；i0主减速器传动比，i0=5.833；变速器传动效率，取=0.9；k液力变矩器变矩系数，K=1；Kd由于猛接离合器而产
42、生的动载系数，Kd=1；i1变速器最低挡传动比，i1=2.1544；代入式（3-1），有： Tce=4486.3 3.3.2锥齿轮主要参数的计算1.选择主、从动锥齿轮齿数时应考虑如下因素：（1）为了磨合均匀，之间应避免有公约数。（2）为了得到理想的齿面重合度和高的轮齿弯曲强度，主、从动齿轮齿数和应不小于40。（3）为了啮合平稳，噪声小和具有高的疲劳强度对于商用车一般不小于6。（4）主传动比较大时，尽量取得小一些，以便得到满意的离地间隙。（5）对于不同的主传动比，和应有适宜的搭配。为了满足上述要求齿数可按图表 3-5选择。从表中选择 z1=7 ；图表3-5 小齿轮齿数 z1 的选择z2=z1 i
43、=75.833= ，圆整取40；验算传动比： I=Z2/Z1=5.714 DI=(5.833-5.714)/5.833=0.020.04传动比合适，齿数选择合适。2.主、从动齿轮齿形参数计算从动锥齿轮大端分度圆直径，按经验公式： 直径系数，一般取2.83.48； 从动锥齿轮的计算转矩，所以 =（2.83.48）=（214.3266.4）初选大端分度圆直径为260mm则模数为 Ms=D2/Z2=260/40=6.5 经检验模数符合要求！根据d =mz d1=6.57=45.5 d2=6.540=2603. 主，从动锥齿轮齿面宽和锥齿轮齿面过宽并不能增大齿轮的强度和寿命，反而会导致因锥齿轮轮齿小端
44、齿沟变窄引起的切削刀头顶面过窄及刀尖圆角过小，这样不但会减小了齿根圆角半径，加大了集中应力，还降低了刀具的使用寿命。此外，安装时有位置偏差或由于制造、热处理变形等原因使齿轮工作时载荷集中于轮齿小端，会引起轮齿小端过早损坏和疲劳损伤。另外，齿面过宽也会引起装配空间减小。但齿面过窄，轮齿表面的耐磨性和轮齿的强度会降低。b13La; b0.155D; b10m;所以取 =38 =354.中点螺旋角螺旋角沿齿宽是变化的，轮齿大端的螺旋角最大，轮齿小端螺旋角最小。弧齿锥齿轮副的中点螺旋角是相等的，选时应考虑它对齿面重合度，轮齿强度和轴向力大小的影响，越大，则也越大，同时啮合的齿越多，传动越平稳，噪声越低
45、，而且轮齿的强度越高，应不小于1.25，在1.52.0时效果最好，但过大，会导致轴向力增大。汽车主减速器弧齿锥齿轮的平均螺旋角为3540，而商用车选用较小的值以防止轴向力过大，通常取35。5. 螺旋方向主、从动锥齿轮的螺旋方向是相反的。螺旋方向与锥齿轮的旋转方向影响其所受的轴向 力的方向。当变速器挂前进挡时，应使主动锥齿轮的轴向力离开锥顶方向。这样可使主、从 动齿轮有分离的趋势，防止轮齿因卡死而损坏。所以主动锥齿轮选择为左旋，从锥顶看为逆时针运动，这样从动锥齿轮为右旋，从锥顶 看为顺时针，驱动汽车前进。6. 法向压力角法向压力角大一些可以提高齿轮的强度，减少齿轮不产生根切的最小齿数，但对于尺寸
46、小的齿轮，大压力角易使齿顶变尖及刀尖宽度过小，并使齿轮的端面重合度下降。对于弧齿锥齿轮，乘用车的一般选用1430或16,商用车的为20或2230。这里取 2030。主减速器圆弧锥齿轮的几何尺寸计算用表项 目计 算 公 式计 算 结 果主动齿轮齿数7从动齿轮齿数40端面模数6.5齿面宽=35 =38工作齿高=1.560m10.14全齿高=11.2645法向压力角=2030轴交角=90节圆直径=45.5=260节锥角arctan=90-=9.9256=80.0744节锥距A=取A=131.98周节t=3.1416 t=20.4204齿顶高齿根高= 3.3.3主减速器锥齿轮材料的选择驱动桥锥齿轮的工作条件是相当恶劣的，与传动系其它齿轮相比，具有载荷大、 作用时间长、变化多、有冲击等特点。因此，传动系中的主减速器齿轮是个薄弱环节。 主减速器锥齿轮的材料应满足如下的要求：a)具有高的弯曲疲劳强度和表面接触疲劳强度，齿面高的硬度