SX4180型载货汽车轮边减速器设计毕业设计论文说明书

1、摘要随着现代车辆载质量的不断提高，重型车辆的传动比在不断增大。为了适应这一要求，带有轮边减速器的双级主减速器得到了广泛应用。本文设计的轮边减速器为行星齿轮式轮边减速器。由于其载重量大，对结构强度要求较高，选用2K-H型行星齿轮传动机构。根据车辆的总体设计要求，确定轮边减速器的传动比，参考同类型产品，确定各个齿轮的齿数，选择合适的材料及加工精度。对各种约束条件进行验证，然后对各个零件进行强度校核。结合轮边减速器的设计参数对该齿轮副进行效率检验。本文利用三维实体建模技术对轮边减速器进行了虚拟制造和虚拟装配，并进行了运动仿真。通过实体建模和装配，对零件设计进行干涉检查。运用仿真技术，对轮边减速器的运动干涉和运动正确性进行检查。关键词：轮边减速器；强度校核；实体建模。IIAbstractIn this article, the designing of the wheel-side planetary reducer of SX4180 is introduced. According to the large loads, the 2K-H planetary reducer is chos

2、e. First, in accordance with the experience, the number of gears teeth is designed. Second, the material and the precision were chose. Then, according to the contact fatigue strength, the modulus of the gear pears can be got. After that, the bending fatigue strength should be checked. After designing the parameters, the size of modules can be got and the efficiency can be checked.As the last link of the system, the wheel side planetary do hard work. In this article, an efficient work will be don

3、e with the computer technology.Key Words: Wheel-side planetary reducer; strength check; Solid modeling.目 录摘要IABSTRACTII目 录I引 言11绪论21.1轮边减速器研究背景21.2轮边减速器研究意义31.3轮边减速器文献综述41.4研究方向92轮边减速器设计102.1车型数据102.2轮边减速器设计计算112.2.1轮边减速器的传动方案112.2.2传动比设计142.2.3齿轮材料的选择142.2.4齿轮模数的设计152.2.5齿轮几何参数的确定及校验172.2.6轮边减速器的结构设计202.2.7齿轮传动效率262.2.8齿轮强度校核验算272.2.8行星轴的设计332.2.9花键的选用及校核342.2.10润滑方式的选择373轮边减速器实体建模及运动分析393.1实体建模技术的发展和选用393.2轮边减速器的实体建模与装配413.2.1轮边减速器实体建模413.2.2轮边减速器装配图433.2.3轮边减速器运动分析45结 论50致 谢51参考文献52引 言在重型载货货车

4、、矿用汽车、越野车或大型客车上，一般要求有较大的主传动比和比较大的离地间隙，满足载货汽车对重载和通过性的要求。轮边减速器的出现，较好的解决了这一问题。本文设计的轮边减速器采用行星齿轮传动结构，与普通定轴齿轮传动相比，有很多优点，如体积小、重量轻，变速比大等。轮边减速器，其主要是由太阳轮、行星轮、内齿圈和行星轮架组成，其主动件太阳轮与半轴相连，被动件行星轮架与车轮相连，齿圈与桥壳相接。从发动机经变速器把动力传递到后桥的主减速器，再从主减速器的输出端传递到轮边减速器及车轮，以驱动车辆前进或后退。在这一过程中，轮边减速器的工作原理就是把主减速器传递的转速和扭矩经过降速增矩后，再传递给车轮，提高传动效率，以便使车轮在地面附着力的反作用下，产生较大驱动力。本文对轮边减速器的传动比，配齿数进行了设计，并对安装条件和零件强度进行了校核。利用实体建模技术对轮边减速器进行了虚拟制造和虚拟装配并进行了运动分析。1 绪论轮边减速器是传动系统中的最后一级，所受到的扭矩最大，所以其强度和结构合理与否对于整个传动系统有很大的影响。轮边减速器的设计受到很多条件的限制，如安装条件、邻接条件、同心条件和传动方向等，因此

5、在设计轮边减速器时要综合考虑各种约束条件。一般轮边减速器有普通定轴直齿和行星齿轮传动两种结构形式，但由于普通定轴直齿传动有很多不可避免的缺点，如速比的限制、安装尺寸的限制、传动方向的限制等，已经很少。使用因此本文中所设计的轮边减速器采用的是行星齿轮传动。1.1 轮边减速器研究背景所有机械系统都由原动机、传动系统、工作部件和控制系统组成。尽管工作部件随机器的用途而千变万化，但传动系统是不可缺少的组成部分。目前，齿轮传动仍是各类机械中应用最为广泛的一种传动形式。它靠主动轮的轮齿依次推动从动轮轮齿来传递运动和动力，可以传递任意配备的平行轴、相交轴及相错轴之间的回转运动，因此齿轮传动技术成为机械工程技术的重要组成部分。由于齿轮传动在机械行业乃至整个国民经济中占有重要地位和发挥巨大作用，齿轮传动被公认为工业和工业化的象征。在目前用于传递动力与运动的机构中，减速机的应用范围相当广泛。几乎在各式机械的传动系统中都可以见到它的踪迹，从交通工具的船舶、汽车、机车，建筑用的重型机具，机械工业所用的加工机具及自动化生产设备，到日常生活中常见的家电，钟表等。其应用从大功率的传输工作，到小负荷，高精度的角度传输

6、都可以见到减速机的应用，而且在工业应用上，减速机具有减速及增加转矩功能。在汽车行业中，由于车辆的工作环境复杂，需要适应多工况、多转速，变扭矩的工作环境，减速机的应用非常广泛。在车辆中，一般都设置有多级减速器和主减速器。其中，主减速器分为单级主减速器和多级主减速器。双级主减速器的第二级一般安装在轮毂内，称为轮边减速器。轮边减速器是汽车传动系中最后一级减速增扭装置。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，以满足其特殊的工况要求。目前，国内外矿用汽车的驱动桥广泛采用行星齿轮减速器。行星减速器与普通定轴圆柱齿轮减速器相比，具有重量轻、体积小和传动比大的优点。轮边减速器设置在车轮的轮毂内，使得整个驱动桥结构更加紧凑，同时降低一级主减速器、半轴和差速器的负荷，减小传动部件的结构尺寸，保证后桥具有足够的离地间隙，提高了车辆的通过性能以及降低整车装备质量。在载货汽车设计中，前期的整车布局和轴荷计算阶段已经确定汽车所采用的轮胎型号，因此相对应的轮辋直径也随之确定。所以矿用汽车轮边减速器的设计任

7、务就是在有限空间条件约束下，尽量减小各部件体积、提高传递扭矩能力。1.2 轮边减速器研究意义轮边减速器多用于大型工程机械、载货汽车、越野车及军用车上。在过去多用单级主减速器，单级主减速器存在体积庞大，结构复杂维修困难等弊端。为了改善通过性，在此类汽车上一般使用二级主减速器，扩大主传动比，增大离地间隙，改善通过性。变速装置是传动系统中很重要的组成部分，它的设计的好坏直接关系到传动效率、燃油消耗率、汽车的使用寿命，甚至是能否启动的问题。而轮边减速器是传动系统的最后一部分，它起到了减速增扭和改变传动方向的作用，直接将动力传输到轮胎上，因此轮边减速器的设计也至关重要。尤其是大型非公路用车和中型载货汽车，由于路面条件限制，必须将更多的传动比分配到驱动桥上，因此轮边减速器可以大大的改善整车的结构和性能。车辆的另一个重要指标是通过性。在一定载质量下，汽车能以足够高的平均车速通过各种坏路及无路地带和克服各种障碍的能力，称为汽车的通过性。坏路及无路地带，是指松软土壤、沙漠、雪地、沼泽等松软地面及坎坷不平地段；各种障碍，是指陡坡、侧坡、台阶、壕沟等。轮边减速器可以分配部分主减速器的传动比，减小驱动桥壳的体

8、积，增大离地间隙，从而有效的提高车辆的通过性。1.3 轮边减速器文献综述通过机械传动将动力机的速度降低，使之满足执行系统的需求的传动装置称为减速器。减速器根据传动形式可分为齿轮减速器、涡轮减速器、齿轮-涡轮减速器、行星齿轮减速器和摆线针轮减速器；根据齿轮的形式可分为圆柱、圆锥、和圆锥-圆柱齿轮减速器。根据级数可分为单级和多级减速器。在车辆中，减速器的应用广泛，主要有多级变速器和主减速器。主减速器是汽车传动系中减小转速、增大扭矩的主要部件。对发动机纵置的汽车来说，主减速器还利用锥齿轮传动以改变动力方向。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，两齿轮的半径比也越大，也就是变速箱的尺寸会越大。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，也可以使变速箱的尺寸、质量减小，操纵省力。为了满足现代车辆的对载质

9、量不断增大和适应复杂路况的要求，主减速器应设置为多级。目前重型载货车的主减速器一般设置为两级，其中第二级主减速器安装在轮毂中，称为轮边减速器。由于周转轮系具有重量轻、结构紧奏、传动比高的特点，轮边减速器一般采用此种传动形式。周转轮系由行星轮，行星架，中心轮（太阳轮）三个基本部件构成，按其自由度的数目可以分为两种基本类型：差动轮系，具有两个自由度的周转轮系，在三个基本构件中，必须给定两个构件的运动，才能求出第三个构件的运动；行星轮系，即具有一个自由度的周转轮系，三个基本部件中，任意一个固定，在任意一个作为输入，剩下的作为输出件。行星轮系的分类，在库氏分类方法中，行星齿轮传动基本代号为：Z-中心轮，X-转臂，V-输出轴（库氏原著作中，K-中心轮，H-转臂）。其基本构件配置情况，可将行星齿轮传动分为2Z-X、3Z和Z-X-V三种基本传动类型；其他结构型式行星齿轮传动大都是它们演化型式或组合型式。（1）Z-X型行星齿轮传动基本构件包括有两个中心轮z和转臂x话，则该行星齿轮传动类型代号为2Z-X，图1-1和图1-2所示为较常见2Z-X型传动简图。当转臂x固定时，若该行星齿轮传动中中心轮a与内齿轮b转向相反，即其转臂x固定传动比ix0,则称其为Z-型正号机构。图1-1 2Z-X型负号机构图1-2 2Z-X型正号机构为了使型和型行星齿轮传动中各种传动型式都有一个确定传动代号，便于人们分析研究各种传动型式运动学、受力分析和效率计算以及强度计算等问题，本文采用字母、附加一个上角标和两个下角标来表示其传动类型代号；上角标表示固定构件，第一个下角标表示输入基本构件，第二个下角标表示输出基本构

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