畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-15噸電動(dòng)牽引車傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

PAGE15噸電動(dòng)牽引車傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)PAGEI目錄TOC\o"1-4"\u摘要 Iabstract II第1章緒論 11.1本設(shè)計(jì)的目的和意義 11.2電動(dòng)牽引車現(xiàn)在的發(fā)展趨勢 11.3本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和方法 2第2章電動(dòng)汽車總體布置 42.1電動(dòng)汽車總體設(shè)計(jì)的原則 42.1.1普及與提高相互促進(jìn) 42.1.2發(fā)揮特征優(yōu)勢，簡化傳動(dòng)系統(tǒng) 52.1.3合理選擇主參數(shù) 62.2電動(dòng)汽車的基本結(jié)構(gòu) 72.3驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)形式的分析與確定 72.3.1驅(qū)動(dòng)方式的分析與確定 82.4電動(dòng)汽車傳動(dòng)方案的確定 92.4.1電機(jī)軸與驅(qū)動(dòng)軸相互垂直的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案 92.4.2電機(jī)軸與驅(qū)動(dòng)軸相互平行的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案 92.4.3電機(jī)軸與驅(qū)動(dòng)軸組成整體驅(qū)動(dòng)橋式的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案 102.4.4電動(dòng)輪式的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案 112.5本章小結(jié) 12第3章基本參數(shù)的擬定和電動(dòng)機(jī)的選擇 143.1牽引車主要參數(shù)的擬定 143.2相關(guān)參數(shù)的計(jì)算 143.3減速器傳動(dòng)比的確定 143.4本章小結(jié) 15第4章主減速器設(shè)計(jì)與校核 164.1主減速器的結(jié)構(gòu)方案分析 164.1.1主減速器的齒輪傳動(dòng)形式 164.1.2主減速器的減速形式 184.2主減速器主、從動(dòng)錐齒輪的支承方案 184.2.1主動(dòng)錐齒輪的支承 184.2.2從動(dòng)錐齒輪的支承 194.3主減速器錐齒輪主要參數(shù)選擇 204.3.1主減速器錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算 244.3.2減速器錐齒輪軸承的載荷計(jì)算 264.4錐齒輪材料 274.5齒輪軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì) 284.5.1按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算 284.6本章小結(jié) 29第5章差速器的設(shè)計(jì) 325.1差速器結(jié)構(gòu)形式的選擇以及基本參數(shù)的分析 305.2差速器齒輪主要參數(shù)的選擇 305.3差速器齒輪強(qiáng)度的計(jì)算 335.4半軸計(jì)算 345.5半軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 355.6本章小結(jié) 35第6章牽引車的整車參數(shù)6.1驅(qū)動(dòng)力 376.2總體布置 376.3電池的布置 386.4質(zhì)量和質(zhì)心位置 386.5本章小結(jié) 39結(jié)論 40參考文獻(xiàn) 41致謝 42摘要隨著我國中小港口的不斷建設(shè)和發(fā)展，牽引車的需求量不斷增加，而15噸牽引車應(yīng)用比較普遍。另外，隨著石油資源的緊張，石油價(jià)格的上漲，燃油車輛的運(yùn)輸成本在不斷升高。人們的環(huán)保意識的曾強(qiáng)，人們對燃油車輛的排放要求和噪音要求越來越高。這種情況下，電動(dòng)汽車以其自身的優(yōu)點(diǎn)成為各個(gè)公司和個(gè)人的研究對象。本設(shè)計(jì)將在選擇電動(dòng)機(jī)和確定總體布置形式的基礎(chǔ)上，進(jìn)行牽引車核心部分——傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，制造成本運(yùn)營成本低。有廣闊的市場空間。設(shè)計(jì)先對電動(dòng)汽車優(yōu)點(diǎn)和設(shè)計(jì)的主要傳動(dòng)形式進(jìn)行了分析，并對電動(dòng)牽引車的基本參數(shù)進(jìn)行了選定，對傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。通過設(shè)計(jì)，靈活運(yùn)用了所學(xué)知識，鍛煉了搜集資料和調(diào)研的能力，掌握了獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)的方法。關(guān)鍵詞：電動(dòng)；牽引車；傳動(dòng)系；設(shè)計(jì)；15噸ABSTRACTAsthedevelopmentofport，theneedoftractorisrising.And15tontractorisusedverywidly.Asoilbecomesless,thepriceoffuel’stransportationrises.People’sawarenessofenvironmentbecomesstronger,thedemandsandrequirementsofemitionandnoiseincrease.Inthiscondition,becauseofelectricvehicle’sadvantage,itbecomescompanies’andpersons’studyobjiect.TosatisfyitsrequestIdoamarketsurveyanddesignthedrivetrainof15tonelectrictactor.Drivetrainisthemainpartinthedesignoftractortransmission.Thedesignhasthevirtureofsimpleconstructon,easyrecommended,lowcost.Itwillhaveabrightfuture.Thedesignfirstanalysisthevirtureofelectricaltractoranditsmaintransmissionform.Thearticledeterminedtheparameterofelectricaltractor.Themainreducerisdesigned.Accordingthedesign,usingtheknowledgewidly.Exercisingtheenergyofchartandinvetunation.Andlearnthemeanofdesignbymyself.KeyWords：Electric；Tractor；Transmission；Design；15tonPAGE41第1章緒論1.1本設(shè)計(jì)的目的和意義目前，世界上各種汽車的保有量超過6億輛，每年新生產(chǎn)的各種汽車約3500萬輛，按平均每輛汽車年消耗10－15桶石油及石油制品計(jì)算，汽車的石油消耗量每年達(dá)到60－70億桶，占世界石油產(chǎn)量的一半以上，石油資源的開采每年達(dá)到幾十億噸。經(jīng)過長時(shí)期的現(xiàn)代化大規(guī)模開采，石油資源日漸枯竭，按科學(xué)家預(yù)測，地球上的石油資源如果按目前的消耗水平，僅僅可以維持60－100年。隨著汽車保有量的增加，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣對大氣造成的直接污染愈來愈嚴(yán)重，根據(jù)國家環(huán)保中心預(yù)測，2010年汽車尾氣排放量將占空氣污染源的64％。基于燃油內(nèi)燃機(jī)汽車的上述兩個(gè)方面原因，人們又開始關(guān)注電動(dòng)汽車[1]。隨著我國中小港口的不斷建設(shè)和發(fā)展，小噸位牽引車的需求量不斷增加?，F(xiàn)有大多數(shù)定型牽引在一般都存在以下一些問題，如采用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，燃油消耗量大，冷啟動(dòng)困難，用于北方時(shí)需預(yù)熱啟動(dòng)。從國外直接引進(jìn)的電動(dòng)牽引車成本高。根據(jù)國內(nèi)市場的特殊需要而研制的具有自動(dòng)化程度高、性能先進(jìn)、結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量可靠、操作簡單以及維修方便等特點(diǎn)的適用于港口運(yùn)輸牽引的電動(dòng)牽引車是很必要的。電動(dòng)牽引車結(jié)構(gòu)簡單，沒有龐大的內(nèi)燃機(jī)及其結(jié)構(gòu)復(fù)雜的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，電動(dòng)機(jī)可根據(jù)總布置設(shè)計(jì)的要求，安排在的前部驅(qū)動(dòng)軸上或車輪轂中，電池也可以隨便安放。這樣可以形成獨(dú)特的風(fēng)格，正如其靈活性。電動(dòng)牽引車的零污染和低噪音進(jìn)一步滿足日益提高的的環(huán)保要求。1.2電動(dòng)牽引車現(xiàn)在的發(fā)展趨勢目前電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì)有兩種方法，即改裝設(shè)計(jì)和全新設(shè)計(jì)。我國目前的電動(dòng)汽車幾乎都是采用改裝設(shè)計(jì)，但這種改裝設(shè)計(jì)本身不利于發(fā)揮電動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)。由于電動(dòng)汽車沒有龐大的內(nèi)燃機(jī)及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，其造型就突破了傳統(tǒng)汽車造型的羈絆，形成其獨(dú)特的風(fēng)格，突出流線型、小型化及輕量化的特征。因此論文主要研究如何對電動(dòng)汽車進(jìn)行全新設(shè)計(jì)，力求使電動(dòng)汽車的形態(tài)設(shè)計(jì)符。合形式美、人機(jī)工程學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)的要求并符合綠色設(shè)計(jì)的原則。一隨著電動(dòng)汽車的發(fā)展，電動(dòng)牽引車漸漸成為牽引車的新寵。其大連交通大學(xué)研制的S01-10型蓄電池牽引車就是其中的佼佼者[2]。主要技術(shù)參數(shù)如表1.1。表1.1S01-10型蓄電池牽引車主要技術(shù)參數(shù)額定牽引重量(kg)25000額定牽引力(N)5000最大牽引力(N)16000爬坡能力(％)4／25(滿載／空載)行駛速度(km／h)11／25(滿載／空載)外型尺寸：長×寬(mm×mnq)3245×1300最小轉(zhuǎn)彎半徑(mm)3250軸距(mm)1650前輪距(mm)1120后輪距(mm)10901—方向盤；2—儀表架；3—行車制動(dòng)；4—駐車制動(dòng)；5—轉(zhuǎn)向車輪；6—轉(zhuǎn)向橋；7—司機(jī)座；8—電池組；9—驅(qū)動(dòng)橋總成；10—電器系統(tǒng)；11—減速器總成；12—車駕；13—液呀系統(tǒng)；圖1.1整車總布置圖1.3本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和方法隨著我國中小港口的不斷建設(shè)和發(fā)展，小噸位牽引車的需求量不斷增加。現(xiàn)有大多數(shù)定型牽引在一般都存在以下一些問題，如采用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，燃油消耗量大，冷啟動(dòng)困難，用于北方時(shí)需預(yù)熱啟動(dòng)；從國外直接引進(jìn)的電動(dòng)牽引車成本高。根據(jù)國內(nèi)市場的特殊需要而研制的具有自動(dòng)化程度高、性能先進(jìn)、結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量可靠、操作簡單以及維修方便等特點(diǎn)的適用于港口運(yùn)輸牽引的電動(dòng)牽引車是很必要的。本人的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，制造成本運(yùn)營成本低。有廣闊的市場空間。本設(shè)計(jì)先對電動(dòng)汽車優(yōu)點(diǎn)和設(shè)計(jì)的主要傳動(dòng)形式進(jìn)行分析。主要對電動(dòng)牽引車的基本參數(shù)進(jìn)行了選定。對傳動(dòng)系統(tǒng)的主減速器進(jìn)行了設(shè)計(jì)。在油價(jià)飛速上漲，運(yùn)輸成本部斷提高的今天。電動(dòng)牽引車以其自身的有點(diǎn)正在以百花爭鳴的姿態(tài)蓬勃發(fā)展。讓我們抓住機(jī)遇迎接挑戰(zhàn)，為我國電動(dòng)汽車行業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量，為實(shí)現(xiàn)我國汽車行業(yè)的騰飛而努力。

第2章電動(dòng)汽車總體布置目前，以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的汽車雖然在發(fā)展，但受到全球石油資源逐漸枯竭和環(huán)境污染兩大難題的制約。而電動(dòng)汽車具備低噪聲、零排放和綜合利用能源等優(yōu)點(diǎn)，已成為國際上研究與開發(fā)的熱點(diǎn)。一些發(fā)達(dá)國家依靠雄厚的資金，采用高新技術(shù)已研制出高成本、高水準(zhǔn)的電動(dòng)汽車，國內(nèi)不少研究部門與企業(yè)也在積極進(jìn)行研發(fā)工作，并取得明顯成績。根據(jù)我國經(jīng)濟(jì)狀況，研制了一種低成本港口牽引電動(dòng)汽車，具有實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)效益。在設(shè)計(jì)過程中對電動(dòng)汽車總體設(shè)計(jì)原則進(jìn)行了探討，使設(shè)計(jì)工作得以順利進(jìn)行。2.1電動(dòng)汽車總體設(shè)計(jì)的原則2.1.1普及與提高相互促進(jìn)我國在電動(dòng)汽車研發(fā)上有幾種情況。一種是在政府或企業(yè)的資助下，利用資金和人才的優(yōu)勢，對電動(dòng)汽車技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)，使電池、電機(jī)和電控系統(tǒng)三大關(guān)鍵技術(shù)取得實(shí)質(zhì)性突破。如北京有色金屬研究總院研制的鎳氫電池；深圳雷天綠色電源公司開發(fā)的鋰離子電池等。華中科技大學(xué)開發(fā)的全數(shù)字化開關(guān)磁阻電機(jī)；中船712所開發(fā)的永磁無刷電機(jī)；中科院三環(huán)通用電氣公司開發(fā)的715kw輪轂電機(jī)等都是我國電動(dòng)汽車技術(shù)的重大突破。我國汽車工業(yè)比發(fā)達(dá)國家落后，但在電動(dòng)汽車技術(shù)方面與其他國家比，差距不明顯，有些技術(shù)如驅(qū)動(dòng)電機(jī)和控制技術(shù)還有優(yōu)勢。但利用這些先進(jìn)技術(shù)研制的電動(dòng)汽車成本昂貴，只能在特殊地區(qū)作示范，尚不能投入市場。國內(nèi)還有些企業(yè)從市場需求出發(fā)，生產(chǎn)游覽、觀光、高爾夫球場、港口運(yùn)輸用車。這種車采用鉛酸電池，形體小巧靈活，行駛速度約20km/h左右，結(jié)構(gòu)較簡單，售價(jià)便宜(3～5萬元/輛)，在國內(nèi)外有一定市場，年產(chǎn)總計(jì)幾千輛，廠家分布在蘇州、天津、福建等地。從上世紀(jì)90年代起，在蘇、錫、常地區(qū)有很多鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，大量生產(chǎn)以普通鉛酸蓄電池為動(dòng)力源，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，自重約350kg，載重為300kg左右，最高行駛速度為20km/h，續(xù)駛里程約80km，售價(jià)僅3～42.1.2發(fā)揮特征優(yōu)勢，簡化傳動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)汽車是以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，它的工作特性與燃油汽車使用的內(nèi)燃機(jī)有著很大的差別，具有明顯的特征優(yōu)勢。內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行的工況為P∝Tn（2.1）式中：P—有效功率，n—內(nèi)燃機(jī)工作轉(zhuǎn)速，T—轉(zhuǎn)矩。由式(2.1)可見，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)功率一定時(shí)，其轉(zhuǎn)速與扭矩成反比。以P－n為坐標(biāo)繪出內(nèi)燃機(jī)可能運(yùn)行的工況如圖2.1所示。顯然內(nèi)燃機(jī)的工作區(qū)域被限定在一定范圍內(nèi)。其上邊界為油量控制機(jī)構(gòu)處于最大位置時(shí)，內(nèi)燃機(jī)不同轉(zhuǎn)速下發(fā)出的最大功率；右側(cè)界線為最高轉(zhuǎn)速限制線；左側(cè)界線為內(nèi)燃機(jī)最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速限制線，低于此轉(zhuǎn)速，由于曲軸飛輪等運(yùn)動(dòng)部件儲(chǔ)存能量較小，會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)速波動(dòng)甚至停轉(zhuǎn)。為此，所有以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的車輛，必需設(shè)置離合器。離合器的基本功用是：在汽車起步時(shí)，先讓內(nèi)燃機(jī)在零負(fù)荷下起動(dòng)，待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時(shí)，使旋轉(zhuǎn)著的發(fā)動(dòng)機(jī)與靜止的傳動(dòng)系平穩(wěn)結(jié)合，以保證汽車平穩(wěn)起步；在變速器換擋時(shí)，切斷動(dòng)力傳遞，以減輕換擋時(shí)輪齒間的沖擊，便于換擋；當(dāng)傳給離合器的轉(zhuǎn)矩超過其所能傳遞的最大力矩時(shí)，其主從動(dòng)部分將產(chǎn)生滑摩，離合器起著保護(hù)傳動(dòng)系統(tǒng)防止其過載的作用。圖2.1內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行工況圖電動(dòng)機(jī)的負(fù)載特性對驅(qū)動(dòng)車輛十分有利。以大多數(shù)電動(dòng)汽車選用的直流串激電動(dòng)機(jī)為例，其勵(lì)磁電流I就是電樞電流，它隨負(fù)載變化而變化。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩T、轉(zhuǎn)速特性和機(jī)械特性如圖2.2所示。圖2.2直流串激電動(dòng)機(jī)負(fù)載特性在電動(dòng)機(jī)空載時(shí)，電流I很小，轉(zhuǎn)速n很高；而在負(fù)載較重，汽車起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速較低，這時(shí)起動(dòng)電流大于額定電流，電機(jī)卻能發(fā)揮很大的驅(qū)動(dòng)扭矩T，這就十分適合于起動(dòng)需大扭矩不空載的電動(dòng)汽車。由于直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、加速性能特別好，其轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩性能可滿足各種行駛工況的需要，電動(dòng)汽車上就不必安裝離合器。一般電動(dòng)汽車采用電控調(diào)速，故普通汽車上的變速器也不必安裝，這樣電動(dòng)汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)大為簡化，傳動(dòng)效率明顯提高，成本大大降低。將直流串激電動(dòng)機(jī)通過鏈條直接驅(qū)動(dòng)后橋差速器殼體上的大鏈輪，結(jié)構(gòu)十分簡單。電動(dòng)汽車起動(dòng)時(shí)加速度并不大，感覺十分平穩(wěn)。在重載時(shí)起動(dòng)加速度更小[3]。2.1.3合理選擇主參數(shù)電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)首先要考慮其實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)在條件許可的情況下采用某些先進(jìn)技術(shù)。要使電動(dòng)汽車的性價(jià)比接近或優(yōu)于普通汽車，它才能成為商品，進(jìn)入市場。普通鉛酸蓄電池在比能量、比功率和循環(huán)使用壽命方面比新研制的產(chǎn)品要差，但現(xiàn)階段它的經(jīng)濟(jì)性仍占有較大的優(yōu)勢，它的價(jià)格僅為鎳氫電池或鋰電池的1/5左右，且生產(chǎn)、回收技術(shù)已十分成熟，故仍本電動(dòng)牽引車車選作動(dòng)力源。目前研制電動(dòng)汽車，不少是利用燃油汽車改裝而成。由于二者動(dòng)力、傳動(dòng)系差異較大，將原有結(jié)構(gòu)照搬到電動(dòng)汽車上就不合適了。為了提高電動(dòng)汽車的性能，最好從它的特點(diǎn)出發(fā)，重新進(jìn)行符合其規(guī)律的總體設(shè)計(jì)[4]。2.2電動(dòng)汽車的基本結(jié)構(gòu)與燃油汽車相比，電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是靈活的，這種靈活性源于電動(dòng)汽車具有以下幾個(gè)獨(dú)特的特點(diǎn)：首先，電動(dòng)汽車的能量主要是通過柔性的電線而不是通過剛性聯(lián)軸器和轉(zhuǎn)軸傳遞的，因此，電動(dòng)汽車各部件的布置具有很大的靈活性；其次，電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的布置不同（如獨(dú)立的四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和輪轂電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等）會(huì)使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)區(qū)別很大，采用不同類型的電動(dòng)機(jī)（如直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)）會(huì)影響到電動(dòng)汽車的質(zhì)量、尺寸和形狀；不同類型的儲(chǔ)能裝置（如蓄電池和燃料電池）也會(huì)影響電動(dòng)汽車的質(zhì)量、尺寸及形狀。另外，不同補(bǔ)充能源裝置具有不同的硬件和機(jī)構(gòu)，例如蓄電池可通過感應(yīng)式和接觸式的充電機(jī)充電，或者采用替換蓄電池的方式，將替換下來的蓄電池再進(jìn)行集中充電。如圖2.3所示，電動(dòng)汽車系統(tǒng)可分為3個(gè)子系統(tǒng)，即電力驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)、主能源子系統(tǒng)和輔助控制子系統(tǒng)。其中，電力驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)又由電子控制器、功率轉(zhuǎn)換器、電動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)車輪組成；主能源子系統(tǒng)由主電源、能量管理系統(tǒng)和充電系統(tǒng)構(gòu)成；輔助控制子系統(tǒng)具有動(dòng)力轉(zhuǎn)向、溫度控制和輔助動(dòng)力供給等功能。根據(jù)制動(dòng)踏板和加速踏板輸入的信號，電子控制器發(fā)出相應(yīng)的控制指令來控制功率轉(zhuǎn)換器的功率裝置的通斷，功率轉(zhuǎn)換器的功能是調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)和電源之間的功率流。當(dāng)電動(dòng)汽車制動(dòng)時(shí)，再生制動(dòng)的動(dòng)能被電源吸收，此時(shí)功率流的方向要反向。能量管理系統(tǒng)和電控系統(tǒng)一起控制再生制動(dòng)及其能量的回收，能量管理系統(tǒng)和充電系統(tǒng)一同控制充電并監(jiān)測電源的使用情況。輔助動(dòng)力源供給電動(dòng)汽車輔助系統(tǒng)不同等級電壓并提供必要的動(dòng)力，它主要給動(dòng)力轉(zhuǎn)向、空調(diào)、制動(dòng)及其它輔助裝置提供動(dòng)力。除了從制動(dòng)踏板和加速踏板給電動(dòng)汽車輸入信號外，轉(zhuǎn)向盤也是一個(gè)很重要的輸入信號，動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)轉(zhuǎn)向盤的角位置來決定汽車靈活地轉(zhuǎn)向[4]?，F(xiàn)代電動(dòng)汽車很多采用三相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，相應(yīng)的功率轉(zhuǎn)換器采用脈寬調(diào)制逆變器，機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)一般采用固定速比的減速器或變速器與差速器。2.3驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)形式的分析與確定15噸牽引車作為物流系統(tǒng)中的重要運(yùn)輸設(shè)備，它主要用于機(jī)場、火車站、郵政倉庫及工礦企業(yè)，其主要優(yōu)點(diǎn)是機(jī)動(dòng)性好、操作輕便、制動(dòng)安全可靠、牽引貨物。多、作業(yè)效率高。根據(jù)其工作路面良好，不需要較長行駛距離，對行駛速度的要求不高。故選用電動(dòng)機(jī)作為該車的動(dòng)力源.本文就介紹電動(dòng)車傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。底盤傳動(dòng)系統(tǒng)作為電動(dòng)汽車主要系統(tǒng)之一，對電動(dòng)汽車的機(jī)械效率、整車結(jié)構(gòu)布置、行駛性能與車輛維修等有重要影響，所以筆者對電動(dòng)牽引車傳動(dòng)系的設(shè)計(jì)和有意義[5]。2.3.1驅(qū)動(dòng)方式的分析與確定汽車的驅(qū)動(dòng)方案主要有前驅(qū)、后驅(qū)和全驅(qū)三種方式。電動(dòng)汽車也同樣可以分為這三種方式。1、前驅(qū)動(dòng)方式該方式使整車結(jié)構(gòu)緊湊，有利于其它總成系統(tǒng)的安排，在轉(zhuǎn)向和加速時(shí)的行駛穩(wěn)雙線表－械連接粗實(shí)線－電氣連接細(xì)線－控制信號連接箭頭－電功率和控制信號流動(dòng)的方向圖2.3電動(dòng)汽車基本結(jié)構(gòu)定性較好。缺點(diǎn)：上坡時(shí)前輪附著力減少，易打滑；前輪驅(qū)動(dòng)兼轉(zhuǎn)向，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使車輛維修不便。同軸式機(jī)電集成式、電動(dòng)橋和電動(dòng)輪式的傳動(dòng)系統(tǒng)均可作前驅(qū)動(dòng)。中級及中級以下的電動(dòng)轎車選擇前驅(qū)動(dòng)方式較合適。2、后驅(qū)動(dòng)方式這是傳統(tǒng)的布置方式，適合中、高級電動(dòng)轎車和各種類型電動(dòng)客、貨車，有利于車軸負(fù)荷分配均勻，車輛操縱穩(wěn)定性、行駛平順性較好。3、全驅(qū)動(dòng)方式這種方式可采用同一種的傳動(dòng)系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)是制造工藝單一，有利于集中力量進(jìn)一步開展技術(shù)研究與產(chǎn)品開發(fā)，便于提高車輛維修技術(shù)，特別是采用電動(dòng)橋或電動(dòng)輪傳動(dòng)的汽車，其改裝與變型十分方便。另一種方案是采用兩種不同的傳動(dòng)系統(tǒng)，即一軸一種傳動(dòng)系統(tǒng)的全驅(qū)動(dòng)方案，其特點(diǎn)是有利于優(yōu)化和靈活采用不同的傳動(dòng)系統(tǒng)，更好地滿足電動(dòng)汽車使用性能的要求，但要求制造廠家具備綜合、全面的研制能力，且車輛結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于減低傳動(dòng)系統(tǒng)的成本，維修工藝復(fù)雜[6]。4、驅(qū)動(dòng)方式的確定筆者設(shè)計(jì)的牽引車要求牽引能力強(qiáng)，易于維修，成本不高。所以筆者選用后輪驅(qū)動(dòng)的方式。2.4電動(dòng)汽車傳動(dòng)方案的確定電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對電動(dòng)汽車的機(jī)械效率、整車結(jié)構(gòu)布置、行駛性能等有重要的影響，其方案布置靈活多樣，不同形式的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成不同形式的電動(dòng)汽車。通常按電機(jī)軸的布置方式有以下幾類的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)形式：①電機(jī)軸與驅(qū)動(dòng)軸相互垂直的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；②電機(jī)軸與驅(qū)動(dòng)軸相互平行的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；③電機(jī)軸與驅(qū)動(dòng)軸組成整體驅(qū)動(dòng)橋式的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；④電動(dòng)輪式的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)[7]。2.4.1電機(jī)軸與驅(qū)動(dòng)軸相互垂直的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案系統(tǒng)典型的布置方案如圖2.4所示，該形式利于軸荷的合理分配，車輛操縱穩(wěn)定性和行駛平順性較好，在早期電動(dòng)汽車和電動(dòng)汽車改裝設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛，適于小轉(zhuǎn)矩、控制簡單的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，具有設(shè)計(jì)周期短、成本低的優(yōu)點(diǎn)。其設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是研制電氣單元技術(shù)裝備，對小批量生產(chǎn)和改裝設(shè)計(jì)較經(jīng)濟(jì)。變速機(jī)構(gòu)可采用兩檔行星齒輪變速器或自動(dòng)變速器，若采用固定速比減速器，可減少機(jī)械傳動(dòng)裝置的質(zhì)量和體積，但電機(jī)難以獲得理想的轉(zhuǎn)矩特性。該系統(tǒng)零部件較多，傳動(dòng)效率低，總體質(zhì)量大，不能滿足現(xiàn)代電動(dòng)汽車性能要求，已逐漸被別的形式取代。D—差速器；DB－變速器；C—離合器；M—電動(dòng)機(jī)圖2.4電驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式2.4.2電機(jī)軸與驅(qū)動(dòng)軸相互平行的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案圖2.5所示為系統(tǒng)的布置方案，該方案利于電動(dòng)汽車各總成系統(tǒng)的布置，整車結(jié)構(gòu)緊湊，車輛操縱穩(wěn)定性高，多應(yīng)用在中級及中級以下的轎車上。為其典型的結(jié)構(gòu)示意圖，電機(jī)軸與驅(qū)動(dòng)軸平行布置，兩者間布置一齒輪減速機(jī)構(gòu)，若采用固定速比減速器，去除了離合結(jié)構(gòu)，可充分發(fā)揮電機(jī)的調(diào)速特性，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使其結(jié)構(gòu)緊湊，布置靈活，能更好地適應(yīng)現(xiàn)有汽車底盤的尺寸和布置。其主要缺點(diǎn)是要求有中間齒輪減速機(jī)構(gòu)，系統(tǒng)傳動(dòng)效率不高，同時(shí)要求電機(jī)的凋速范圍寬，具有良好的啟動(dòng)特性。由于齒輪和軸承元件采用脂潤滑方式，須保證電機(jī)軸承在高速和大負(fù)載下的工作可靠性。在特殊工況時(shí)，由于電機(jī)輸出小齒輪側(cè)的軸承和減速齒輪軸承同時(shí)承受著電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩和齒輪軸向分力的作用，因此設(shè)計(jì)中要求軸承具有足夠的硬度、良好的潤滑條件和潔凈的工作環(huán)境。D—差速器；FG－固定比變速器；M—電動(dòng)機(jī)圖2.5電驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式2.4.3電機(jī)軸與驅(qū)動(dòng)軸組成整體驅(qū)動(dòng)橋式的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案隨著電動(dòng)汽車整體設(shè)計(jì)技術(shù)提高，要求依照電動(dòng)汽車自身特性和總體設(shè)計(jì)要求，對驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)電一體化設(shè)計(jì)，圖2.6為將驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速—差速器機(jī)構(gòu)集成為一整體構(gòu)成的整體驅(qū)動(dòng)橋式電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的布置方案。電機(jī)輸出軸為空心軸，一根半軸安裝在空心軸內(nèi)，兩端分別與半軸齒輪內(nèi)花鍵和驅(qū)動(dòng)輪輪載連接。系統(tǒng)采用固定速比行星齒輪機(jī)構(gòu)，可減輕轉(zhuǎn)子軸承和減速齒輪軸承的載荷；減速—差速機(jī)構(gòu)用油潤滑方式(油浴和飛濺潤滑方式)，電機(jī)軸承用脂潤滑方式；設(shè)置一冷卻系統(tǒng)對潤滑系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，由溫度傳感器監(jiān)控系統(tǒng)溫度，也可通過潤滑系統(tǒng)循環(huán)油路的布置設(shè)計(jì)對電機(jī)軸承進(jìn)行潤滑，替代其脂潤滑方式。電機(jī)采用液體冷卻系統(tǒng)，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)可布置在整體驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)，同時(shí)對減速—差速機(jī)構(gòu)進(jìn)行部分冷卻。該方案改善了上述電機(jī)軸與驅(qū)動(dòng)軸相互平行的整體驅(qū)動(dòng)橋方案的缺點(diǎn)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)，在小型電動(dòng)汽車上得到普遍應(yīng)用。但電機(jī)功率通過空心軸輸出，在設(shè)計(jì)中應(yīng)對電機(jī)輸出軸直徑進(jìn)行合理的優(yōu)化，保證零件有足夠的強(qiáng)度和剛度，另外由于定位軸承外圈工作中隨著電機(jī)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，必須保證其在工作中有良好的潤滑和可靠的密封。D—差速器FG－固定比變速器M—電動(dòng)機(jī)圖2.6電驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式圖2.7是一雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)橋式電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的布置方案。電機(jī)通過固定速比減速器分別驅(qū)動(dòng)兩側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪，通過電子差速方式獨(dú)立控制兩側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)速，提高了系統(tǒng)的傳動(dòng)效率。采用雙電機(jī)比相同功率的單電機(jī)的外形尺寸更小，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更緊湊，簧載質(zhì)量小，系統(tǒng)可布置在車身底板下，利于整車的結(jié)構(gòu)布置設(shè)計(jì)，但要求電機(jī)轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩范圍寬，對電機(jī)性能及控制策略要求高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也更復(fù)雜。FG－固定比變速器；M—電動(dòng)機(jī)圖2.7電驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式2.4.4電動(dòng)輪式的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案電動(dòng)輪式電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有直接驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)輪和帶輪邊減速器電動(dòng)輪兩種基本形式。圖2.8為直接驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)輪電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布置方案，電動(dòng)輪與車輪組成一個(gè)完整部件總成，采用電子差速方式，電機(jī)布置在車輪內(nèi)部，直接驅(qū)動(dòng)車輪帶動(dòng)汽車行駛。系統(tǒng)傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，既利于整車結(jié)構(gòu)布置和車身設(shè)計(jì)，也便于改型設(shè)計(jì)；電機(jī)可采用永磁交流同步電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)，車輛總質(zhì)量輕，離地間隙大，通過性好。但由于電機(jī)工作產(chǎn)生一定的沖擊和振動(dòng)，要求車輪輪輛和車輪支承必須堅(jiān)固、可靠，同時(shí)由于非簧載質(zhì)量大，要保證車輛的舒適性，要求對懸架系統(tǒng)彈性元件和阻尼元件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩和功率也受到車輪尺寸的限制，系統(tǒng)成本高。D—差速器FG－固定比變速器M—電動(dòng)機(jī)圖2.8電驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式帶輪邊減速器電動(dòng)輪電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能適合現(xiàn)代高性能電動(dòng)汽車的運(yùn)行要求。系統(tǒng)具有直接驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)輪電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。圖2.9為系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，電機(jī)輸出軸通過行星齒輪減速機(jī)構(gòu)與車輪驅(qū)動(dòng)軸連接，使電機(jī)軸承不直接承受車輪與路面的載荷作用，改善了軸承的工作條件；采用固定速比行星齒輪減速器，使系統(tǒng)具有較大的調(diào)速范圍和輸出轉(zhuǎn)矩，充分發(fā)揮驅(qū)動(dòng)電機(jī)的調(diào)速特性，克服了電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩和功率受到車輪尺寸影響的問題。設(shè)計(jì)中主要應(yīng)考慮解決齒輪的工作噪聲和潤滑問題，其非簧載質(zhì)量也比直接驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)輪電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的大，對電機(jī)及系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)要求更高[3]。M—電動(dòng)機(jī)圖2.9電驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)涉及到機(jī)械、電子、控制等諸方面知識，在原有的汽車底盤和總成布置上進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，具有設(shè)計(jì)周期短、造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)，但整車性能受原車結(jié)構(gòu)影響較大。本設(shè)計(jì)根據(jù)現(xiàn)在電動(dòng)汽車發(fā)展的狀況和設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，總布置型式選用4×2后輪驅(qū)動(dòng)，如圖2.10所示，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由交流電動(dòng)機(jī)、差速器、主減速器等組成。D—差速器；M—電動(dòng)機(jī)圖2.10電驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式2.5本章小結(jié)本章針對牽引車的使用條件和任務(wù)要求，對欲設(shè)計(jì)15噸牽引車的總體進(jìn)行了設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)包括動(dòng)力源即電動(dòng)驅(qū)動(dòng)形式的選擇，總布置結(jié)構(gòu)形式的確定及傳動(dòng)方案的確定。滿足了節(jié)能環(huán)保、節(jié)約能源和結(jié)構(gòu)簡單的要求。

第3章基本參數(shù)的擬定和電動(dòng)機(jī)的選擇3.1牽引車主要參數(shù)的擬定電動(dòng)牽引車主要參數(shù)如表3.1。表3.1電動(dòng)牽引車主要參數(shù)額定牽引質(zhì)量（kg）15000牽引車質(zhì)量（kg）2500滿載/空載速度(km/h)11/20(滿載/空載)滿載/空載（%）4/25(滿載/空載)車輪直徑驅(qū)動(dòng)輪18×5×123.2相關(guān)參數(shù)的計(jì)算額定牽引力F(3.1)=額定牽引力初選3000N；最大牽引力：最大牽引力Fmax10000N。電動(dòng)機(jī)的選擇功率P=FV(3.2)kwP=/=kw依據(jù)功率初選11kw的電動(dòng)機(jī)。初選浙江瑞安金龍調(diào)速電機(jī)廠的YDJ180L-8電機(jī)。電機(jī)的主要參數(shù)查表3.1。表3.1電機(jī)的參數(shù)列表型號功率

(kw)電流

(A)轉(zhuǎn)速

(r/min)效率

η(%)功率因數(shù)額定轉(zhuǎn)矩額定電流額定轉(zhuǎn)矩YDEJ180L81120110~730860.741.561.83.3減速器傳動(dòng)比的確定單級主減速的傳動(dòng)比<5.95可確定主減速器的傳動(dòng)比為＝4.75輸入軸和輸出軸的功率各軸轉(zhuǎn)距的確定[7]3.4本章小結(jié)本章根據(jù)電動(dòng)牽引車的設(shè)計(jì)要求對其基本參數(shù)進(jìn)行了擬訂和計(jì)算，確定了主減速器的傳動(dòng)比，并對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了功率和轉(zhuǎn)矩等參數(shù)的最終選擇和確定，滿足了設(shè)計(jì)的基本要求，即滿足功能的要求。

第4章主減速器設(shè)計(jì)與校核4.1主減速器的結(jié)構(gòu)方案分析主減速器可以根據(jù)齒輪的類型、減速器的形式以及主從動(dòng)齒輪的支撐形式不同分類。4.1.1主減速器的齒輪傳動(dòng)形式１、弧齒錐齒輪傳動(dòng)弧齒錐齒輪傳動(dòng)的主、從動(dòng)齒輪軸線垂直相交于一點(diǎn)，齒輪并不同時(shí)在全長上嚙合，而是逐漸從一端連續(xù)平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向另一端。另外，由于輪齒端面重疊的影響，至少有兩對以上的輪齒同時(shí)嚙合，所以它工作平穩(wěn)、能承受較大的負(fù)荷、制造也簡單。但是在工作中噪聲大，對嚙合精度很敏感，齒輪副錐頂稍有不吻合便會(huì)使工作條件急劇變壞，并伴隨磨損增大和噪聲增大。為保證齒輪副的正確嚙合，必須將支承軸承預(yù)緊，提高支承剛度，增大殼體剛度。2、雙曲面齒輪傳動(dòng)雙曲面齒輪傳動(dòng)的主、從動(dòng)齒輪的軸線相互垂直而不相交，主動(dòng)齒輪軸線相對從動(dòng)齒輪軸線在空間偏移一距離E，此距離稱為偏移距。由于偏移距正的存在，使主動(dòng)齒輪螺旋角大于從動(dòng)齒輪螺旋角。根據(jù)嚙合面上法向力相等，可求出主、從動(dòng)齒輪圓周力之比（4.1）式中：F1、F2分別為主、從動(dòng)齒輪的圓周力；β1、β2分別為主、從動(dòng)齒輪的螺旋角。雙曲面齒輪傳動(dòng)比螺旋錐齒輪傳動(dòng)還具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）在工作過程中，雙曲面齒輪副不僅存在沿齒高方向的側(cè)向滑動(dòng)，而且還有沿齒長方向的縱向滑動(dòng)。縱向滑動(dòng)可改善齒輪的磨合過程，使其具有更高的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。（2）由于存在偏移距，雙曲面齒輪副使其主動(dòng)齒輪的大于從動(dòng)齒輪的，這樣同時(shí)嚙合的齒數(shù)較多，重合度較大，不僅提高了傳動(dòng)平穩(wěn)性，而且使齒輪的彎曲強(qiáng)度提高約30％。（3）雙曲面齒輪傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪直徑及螺旋角都較大，所以相嚙合輪齒的當(dāng)量曲率半徑較相應(yīng)的螺旋錐齒輪為大，其結(jié)果使齒面的接觸強(qiáng)度提高。（4）雙曲綿主動(dòng)齒輪的變大，則不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)可減少，故可選用較少的齒數(shù)，有利于增加傳動(dòng)比。（5）雙曲面齒輪傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪較大，加工時(shí)所需刀盤刀頂距較大，因而切削刃壽命較長。（6）雙曲面主動(dòng)齒輪軸布置在從動(dòng)齒輪中心上方，便于實(shí)現(xiàn)多軸驅(qū)動(dòng)橋的貫通，增大傳動(dòng)軸的離地高度。布置在從動(dòng)齒輪中心下方可降低萬向傳動(dòng)軸的高度，有利于降低轎車車身高度，并可減小車身地板中部凸起通道的高度。但是，雙曲面齒輪傳動(dòng)也存在如下缺點(diǎn)：（1）沿齒長的縱向滑動(dòng)會(huì)使摩擦損失增加，降低傳動(dòng)效率。雙曲面齒輪副傳動(dòng)效率約為96％，螺旋錐齒輪副的傳動(dòng)效率約為99％。（2）齒面間大的壓力和摩擦功，可能導(dǎo)致油膜破壞和齒面燒結(jié)咬死，即抗膠合能力較低。（3）雙曲面主動(dòng)齒輪具有較大的軸向力，使其軸承負(fù)荷增大。（4）雙曲面齒輪傳動(dòng)必須采用可改善油膜強(qiáng)度和防刮傷添加劑的特種潤滑油，螺旋錐齒輪傳動(dòng)用普通潤滑油即可。3、圓柱齒輪傳動(dòng)圓柱齒輪傳動(dòng)一般采用斜齒輪，廣泛應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)橫置且前置前驅(qū)動(dòng)的轎車驅(qū)動(dòng)橋和雙級主減速器貫通式驅(qū)動(dòng)橋。4、蝸桿傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)與錐齒輪傳動(dòng)相比有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）在輪廓尺寸和結(jié)構(gòu)質(zhì)量較小的情況下，可得到較大的傳動(dòng)比(可大于7)。（2）在任何轉(zhuǎn)速下使用均能工作得非常平穩(wěn)且無噪聲。（3）便于汽車的總布置及貫通式多橋驅(qū)動(dòng)的布置。（4）能傳遞大的載荷，使用壽命長。（5）結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，調(diào)整容易。但是由于蝸輪齒圈要求用高質(zhì)量的錫青銅制作，故成本較高；另外，傳動(dòng)效率較低。蝸桿傳動(dòng)主要用于生產(chǎn)批量不大的個(gè)別重型多橋驅(qū)動(dòng)汽車和具有高轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)的大客車上。4.1.2主減速器的減速形式1、單級主減速器單級主減速器可由一對圓錐齒輪、一對圓柱齒輪或由蝸輪蝸桿組成，具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、成本低、使用簡單等優(yōu)點(diǎn)。但是其主傳動(dòng)比扎不能太大，一般7，進(jìn)一步提高將增大從動(dòng)齒輪直徑，從而減小離地間隙，且使從動(dòng)齒輪熱處理困難。單級主減速器廣泛應(yīng)用于轎車和輕、中型貨車的驅(qū)動(dòng)橋中。2、雙級主減速器雙級主減速器與單級相比，在保證離地間隙相同時(shí)可得到大的傳動(dòng)比，io一般為7～12。但是尺寸、質(zhì)量均較大，成本較高。它主要應(yīng)用于中、重型貨車、越野車和大客車上。3、雙速主減速器雙速主減速器內(nèi)由齒輪的不同組合可獲得兩種傳動(dòng)比。它與普通變速器相配合，可得到雙倍于變速器的擋位。雙速主減速器的高低擋減速比是根據(jù)汽車的使用條件、發(fā)動(dòng)機(jī)功率及變速器各擋速比的大小來選定的。大的主減速比用于汽車滿載行駛或在困難道路上行駛，以克服較大的行駛阻力并減少變速器中間擋位的變換次數(shù)；小的主減速比則用于汽車空載、半載行駛或在良好路面上行駛，以改善汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性和提高平均車速。雙速主減速器的換擋是由遠(yuǎn)距離操縱機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，一般有電磁式、氣壓式和電一氣壓綜合式操縱機(jī)構(gòu)。由于雙速主減速器無換擋同步裝置，因此其主減速比的變換是在停車時(shí)進(jìn)行的。雙速主減速器主要在一些單橋驅(qū)動(dòng)的重型汽車上采用。4、貫通式主減速器貫通式主減速器根據(jù)其減速形式可分成單級和雙級兩種。單級貫通式主減速器具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小，質(zhì)量小，并可使中、后橋的大部分零件，尤其是使橋殼、半軸等主要零件具有互換性等優(yōu)點(diǎn)，主要用于輕型多橋驅(qū)動(dòng)的汽車上[6]。4.2主減速器主、從動(dòng)錐齒輪的支承方案主減速器中必須保證主、從動(dòng)齒輪具有良好的嚙合狀況，才能使它們很好的工作。齒輪的正確嚙合，除與齒輪的加工質(zhì)量、裝配調(diào)整及軸承、主減速器殼體的剛度有關(guān)以外，還與齒輪的支承剛度密切相關(guān)。4.2.1主動(dòng)錐齒輪的支承主動(dòng)錐齒輪的支承形式可分為懸臂式支承和跨置式支承兩種。(a)主動(dòng)錐齒輪懸臂式支承；(b)主動(dòng)錐齒輪跨式支撐；(c)從動(dòng)錐齒輪支撐圖4.1主減速器錐齒輪的支承形式懸臂式支承結(jié)構(gòu)(圖4.1a)的特點(diǎn)是在錐齒輪大端一側(cè)采用較長的軸頸，其上安裝兩個(gè)圓錐滾子軸承。為了減小懸臂長度a和增加兩支承間的距離凸b，以改善支承剛度，應(yīng)使兩軸承圓錐滾子的大端朝外，使作用在齒輪上離開錐頂?shù)妮S向力由靠近齒輪的軸承承受，而反向軸向力則由另一軸承承受。為了盡可能地增加支承剛度，支承距離b應(yīng)大于2.5倍的懸臂長度a，且應(yīng)比齒輪節(jié)圓直徑的70％還大，另外靠近齒輪的軸徑應(yīng)不小于尺寸a。為了方便拆裝，應(yīng)使靠近齒輪的軸承的軸徑比另一軸承的支承軸徑大些。靠近齒輪的支承軸承有時(shí)也采用圓柱滾子軸承，這時(shí)另一軸承必須采用能承受雙向軸向力的雙列圓錐滾子軸承。支承剛度除了與軸承形式、軸徑大小、支承間距離和懸臂長度有關(guān)以外，還與軸承與軸及軸承與座孔之間的配合緊度有關(guān)。跨置式支承結(jié)構(gòu)(圖4.1b)的特點(diǎn)是在錐齒輪的兩端均有軸承支承，這樣可大大增加支承剛度，又使軸承負(fù)荷減小，齒輪嚙合條件改善，因此齒輪的承載能力高于懸臂式。此外，由于齒輪大端一側(cè)軸頸上的兩個(gè)相對安裝的圓錐滾子軸承之間的距離很小，可以縮短主動(dòng)齒輪軸的長度，使布置更緊湊，并可減小傳動(dòng)軸夾角，有利于整車布置。但是跨置式支承必須在主減速器殼體上有支承導(dǎo)向軸承所需要的軸承座，從而使主減速器殼體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工成本提高。另外，因主、從動(dòng)齒輪之間的空間很小，致使主動(dòng)齒輪的導(dǎo)向軸承尺寸受到限制，有時(shí)甚至布置不下或使齒輪拆裝困難?？缰檬街С兄械膶?dǎo)向軸承都為圓柱滾子軸承，并且內(nèi)外圈可以分離或根本不帶內(nèi)圈。它僅承受徑向力，尺寸根據(jù)布置位置而定，是易損壞的一個(gè)軸承[7]。在需要傳遞較大轉(zhuǎn)矩情況下，最好采用跨置式支承。4.2.2從動(dòng)錐齒輪的支承從動(dòng)錐齒輪的支承，其支承剛度與軸承的形式、支承間的距離及軸承之間的分布比例有關(guān)。從動(dòng)錐齒輪多用圓錐滾子軸承支承。為了增加支承剛度，兩軸承的圓錐滾子大端應(yīng)向內(nèi)，以減小尺寸c+d。為了使從動(dòng)錐齒輪背面的差速器殼體處有足夠的位置設(shè)置加強(qiáng)肋以增強(qiáng)支承穩(wěn)定性，c+d應(yīng)不小于從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑的70％。為了使載荷能盡量均勻分配在兩軸承上，應(yīng)盡量使尺寸c等于或大于尺寸d。在具有大的主傳動(dòng)比和徑向尺寸較大的從動(dòng)錐齒輪的主減速器中，為了限制從動(dòng)錐齒輪因受軸向力作用而產(chǎn)生偏移，在從動(dòng)錐齒輪的外緣背面加設(shè)輔助支承。輔助支承與從動(dòng)錐齒輪背面之間的間隙，應(yīng)保證偏移量達(dá)到允許極限時(shí)能制止從動(dòng)錐齒輪繼續(xù)變形。主、從動(dòng)齒輪受載變形或移動(dòng)的許用偏移量如（圖4.2）所示。圖4.2從動(dòng)錐齒輪的許用偏移量4.3主減速器錐齒輪主要參數(shù)選擇主減速器錐齒輪的主要參數(shù)有主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)和、從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑D2和端面模數(shù)m5、主、從動(dòng)錐齒輪齒面寬b1和b2、雙曲面齒輪副的偏移距E、中點(diǎn)螺旋角β、法向壓力角α等。1、主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)和選擇主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)考慮如下因素：（1）為了磨合均勻，、之間應(yīng)避免有公約數(shù)。（2）為了得到理想的齒面重合度和高的輪齒彎曲強(qiáng)度，主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)和應(yīng)不小于40。（3）為了嚙合平穩(wěn)、噪聲小和具有高的疲勞強(qiáng)度，對于貨車，一般不少于6。（4）當(dāng)主傳動(dòng)比較大時(shí)，盡量使取得小些，以便得到滿意的離地間隙。（5）對于不同的主傳動(dòng)比，和應(yīng)有適宜的搭配。錐齒輪的選擇：主動(dòng)錐齒輪＝9；從動(dòng)錐齒輪＝×=9×4.75＝42.75；?。?3。2、從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑D2和端面模數(shù)ms對于單級主減速器，D2對驅(qū)動(dòng)橋殼尺寸有影響，D2大將影響橋殼的離地間隙；D2小則影響跨置式主動(dòng)齒輪的前支承座的安裝空間和差速器的安裝。D2可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式初選（4.2）式中：D2—從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑（mm）；KD2—直徑系數(shù)，一般為13.0～15.3；Tc—從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩（Nm）。Tc=min[Tce，Tcs](見本節(jié)計(jì)算載荷確定部分)m由下式計(jì)算（4.3）式中，m為齒輪端面模數(shù)。同時(shí)，m還應(yīng)滿足（4.4）式中，Km為模數(shù)系數(shù)，取0.3～0.4。3、從動(dòng)輪的直徑mmmm還應(yīng)滿足帶入數(shù)值得在0.3～0.4之間，符合要求。==9×55.32＝47.92mmmm從動(dòng)錐齒mmmm4、主、從動(dòng)錐齒輪齒面寬和錐齒輪齒面過寬并不能增大齒輪的強(qiáng)度和壽命，反而會(huì)導(dǎo)致因錐齒輪輪齒小端齒溝變窄引起的切削刀頭頂面寬過窄及刀尖圓角過小。這樣，不但減小了齒根圓半徑，加大了應(yīng)力集中，還降低了刀具的使用壽命。此外，在安裝時(shí)有位置偏差或由于制造、熱處理變形等原因，使齒輪工作時(shí)載荷集中于輪齒小端，會(huì)引起輪齒小端過早損壞和疲勞損傷。另外，齒面過寬也會(huì)引起裝配空間的減小。但是齒面過窄，輪齒表面的耐磨性會(huì)降低。從動(dòng)錐齒輪齒面寬推薦不大于其節(jié)錐距A2的0.3倍，即b20.3A2，而且b2應(yīng)滿足10m，一般也推薦=0.155D2。對于螺旋錐齒輪，一般比大10%。從動(dòng)錐齒mmmm5、中點(diǎn)螺旋角β螺旋角沿齒寬是變化的，輪齒大端的螺旋角最大，輪齒小端的螺旋角最小?；↓X錐齒輪副的中點(diǎn)螺旋角是相等的。選擇β時(shí)，應(yīng)考慮它對齒面重合度、輪齒強(qiáng)度和軸向力大小的影響。β越大，則也越大，同時(shí)嚙合的齒數(shù)越多，傳動(dòng)就越平穩(wěn)，噪聲越低，而且輪齒的強(qiáng)度越高。一般應(yīng)不小于1.25，在1.5～2.0時(shí)效果最好。但是β過大，齒輪上所受的軸向力也會(huì)過大。汽車主減速器弧齒錐齒輪螺旋角或雙曲面齒輪副平均螺旋角一般為35°～40°轎車選用較大的β值以保證較大的，使運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低；貨車選用較小聲值以防止軸向力過大，通常取35°。6、螺旋方向從錐齒輪錐頂看，齒形從中心線上半部向左傾斜為左旋，向右傾斜為右旋。主、從動(dòng)錐齒輪的螺旋方向是相反的。螺旋方向與錐齒輪的旋轉(zhuǎn)方向影響其所受軸向力的方向。當(dāng)變速器掛前進(jìn)擋時(shí)，應(yīng)使主動(dòng)齒輪的軸向力離開錐頂方向，這樣可使主、從動(dòng)齒輪有分離趨勢，防止輪齒卡死而損壞。螺旋方向?yàn)樽笮?，逆時(shí)針。7、法向壓力角法向壓力角大一些可以增加輪齒強(qiáng)度，減少齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)。但對于小尺寸的齒輪，壓力角大易使齒頂變尖及刀尖寬度過小，并使齒輪端面重合度下降。因此，對于輕負(fù)荷工作的齒輪一般采川小壓力角，町使齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪小低。對于弧齒錐齒輪，轎車：α一般選用14°30′或16°；貨車：α為20°；重型貨車：α為22°30′。對于雙曲面齒輪，大齒輪輪齒兩側(cè)壓力角是相同的，但小齒輪輪齒兩側(cè)的壓力角是不等的，選取平均壓力角時(shí)，轎車為19°或20°，貨車為20°或22°30′。法向壓力角8、主動(dòng)錐齒輪的相關(guān)幾何尺寸齒的工作高度（4.5）查表（3－16）的[18]＝1.650×5.32＝8.78齒全高查表（3－16）的＝1.832[18]＝1.832×5.32＝9.75節(jié)錐角＝節(jié)錐距＝116.89mm齒頂高查表3－16的＝0.380[18]＝0.380×5.32＝2.02mm＝80780-2.02＝6.67mm齒根高＝9.75-6.76＝1.99mm＝9.75-2.02＝7.73mm齒根角面錐角°根錐角外圓直徑帶入數(shù)值得＝61.18帶入數(shù)值得＝229.59節(jié)錐頂點(diǎn)至齒輪外圓距離帶入數(shù)值得＝112.99帶入數(shù)值得＝21.904.3.1主減速器錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算1、單位齒長圓周力主減速器錐齒輪的表面耐磨性，常用齒輪上的單位齒長圓周力來估算，即（4.6）＝查表5－1的在需用范圍之內(nèi)。2、錐輪齒輪齒的齒根彎曲應(yīng)力為（4.7）式中：σJ—錐齒輪輪齒的齒根彎曲應(yīng)力(MPa)；T—所計(jì)算齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩(N·m)，對于從動(dòng)齒輪，T=min[Tce，Tcs]和Tcf，對于主動(dòng)齒輪，Tc還要按式換算；k0—過載系數(shù)，一般取1；k0—尺寸系數(shù)，它反映了材料性質(zhì)的不均勻性，與齒輪尺寸及熱處理等因素有關(guān)，當(dāng)m.1．6mm時(shí)，，當(dāng)m<1．6mm時(shí)，ks=＝0．5；km為齒面載荷分配系數(shù)，跨置式結(jié)構(gòu)：km＝1．0～1．1，懸臂式結(jié)構(gòu)：km＝1.00-1.25；kv為質(zhì)量系數(shù)，當(dāng)輪齒接觸良好，齒距及徑向跳動(dòng)精度高時(shí)，kr＝1．0；b為所計(jì)算的齒輪齒面寬(mm)；D—所討論齒輪大端分度圓直徑(mm)；Jw—所計(jì)算齒輪的輪齒彎曲應(yīng)力綜合系數(shù)，取法見參考文獻(xiàn)[10][10]。其中過載系數(shù)＝1>1.6=0.6765=1.0＝1.1b=35.84D=47.92J=0.244(查表11的)[18]代入數(shù)值計(jì)算得＝509.91<7003、齒輪接觸強(qiáng)度錐齒輪輪齒的齒面接觸應(yīng)力為（4.8）式中：—錐齒輪輪齒的齒面接觸應(yīng)力(MPa)；D1—主動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑(mm)；b取和的較小值(mm)；ks—尺寸系數(shù)，它考慮了齒輪尺寸對淬透性的影響，通常取1.0；kf為齒面品質(zhì)系數(shù)，它取決于齒面的表面粗糙度及表面覆蓋層的性質(zhì)(如鍍銅、磷化處理等)，對于制造精確的齒輪，ks取1．0；Cp—綜合彈性系數(shù)，鋼對鋼齒輪，Cp取232．6N1/2mm；JJ為齒面接觸強(qiáng)度的綜合系數(shù)，取法見參考文獻(xiàn)[10]；k0、km、kv見式(5—14)的說明。上述按min[Tce，Tcs]計(jì)算的最大接觸應(yīng)力不應(yīng)超過2800MPa，按Tcf計(jì)算的疲勞接觸應(yīng)力不應(yīng)超過1750MPa。主、從動(dòng)齒輪的齒面接觸應(yīng)力是相同的。=47.92mmb=35.48mm＝1=0.6765=1.0＝1.1=1.0(查表11的)[18]代入數(shù)值計(jì)算的＝2514.43<28004.3.2減速器錐齒輪軸承的載荷計(jì)算1、錐齒輪齒面上的作用力齒寬中點(diǎn)處的圓周力齒寬中點(diǎn)處的圓周力F為（4.9）T為作用在從動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)距；T=235.32Nmm為從動(dòng)齒輪齒款中點(diǎn)處的分度圓直徑，即（4.10）為從動(dòng)齒輪大端分度圓直徑；＝228.95mm為從動(dòng)齒輪齒面寬；＝35.5mm為從動(dòng)齒輪節(jié)錐角；帶入數(shù)值得＝194.10mmF=2.43KN帶入數(shù)值得＝-1.53KN帶入數(shù)值得＝0.26KN徑向力的計(jì)算帶入數(shù)值得＝1.48KN帶入數(shù)值得＝－1.33KN4.4錐齒輪材料驅(qū)動(dòng)橋齒輪的工作條件是相當(dāng)惡劣的，與傳動(dòng)系其他齒輪相比，具有載荷大、作用時(shí)間長、變化多、有沖擊等特點(diǎn)，是傳動(dòng)系中薄弱的環(huán)節(jié)。錐齒輪應(yīng)滿足一些條件：具有高的彎曲疲勞強(qiáng)度和表面接觸疲勞強(qiáng)度，齒面具有高的硬度以保證有高的耐磨性。齒輪心部應(yīng)有適當(dāng)?shù)捻g性以適應(yīng)沖擊載荷，避免載沖擊載荷下齒根折斷。鍛造性能、可加工性及熱處理性能良好，熱處理號變形小或變形規(guī)律容易控制。選擇和合金材料，盡量少用含鎳、鉻元素的材料，而是選用含錳、釩、硼、鈦、鉬、硅等元素的合金鋼。根據(jù)以上的要求我初選20GrMnTi[10]。4.5齒輪軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)主要取決于：軸上載荷的的性質(zhì)、大小、方向及分布情況；軸上零件的類型、數(shù)量、尺寸、安裝位置、定位及固定方式；軸的加工及裝配工藝等。由于影響因數(shù)很多，具體情況各異，所以軸沒有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是在滿足工作能力要求的前提下，針對不同情況，綜合考慮上述各種因素，合理確定軸的結(jié)構(gòu)形式和全部尺寸。其應(yīng)遵循的一般原則是：（1）軸的受力合理，有利于提高軸的強(qiáng)度和剛度；（2）軸上零件相對于軸，軸相對于機(jī)架，應(yīng)定位準(zhǔn)確，固定可靠；（3）軸便于制造，軸上零件便于裝拆和調(diào)整；（4）盡量減小應(yīng)力集中，并節(jié)省材料、減輕重量。4.5.1按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算這種方法是根據(jù)軸所受的轉(zhuǎn)距進(jìn)行計(jì)算。若軸上還作用彎距，則通過降低許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力來補(bǔ)償其影響。對實(shí)心圓軸，其強(qiáng)度條件為（4.11）式中，T為軸傳遞的轉(zhuǎn)距(Nmm)；為軸的抗扭截面模量（）；P為傳遞的模量（Kw）；n為軸的轉(zhuǎn)速（r/min）；為軸的許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力（MPa），由上式的軸直徑的計(jì)算公式（4.12）P=11n=84.15=70帶入數(shù)值計(jì)算得d27mm設(shè)計(jì)齒輪軸如圖4.3所示。由于齒輪軸與錐齒輪是一體，材料相同。齒輪軸的強(qiáng)度和剛度經(jīng)筆者估算滿足設(shè)計(jì)要求。根據(jù)軸的直徑和主動(dòng)錐齒輪的軸向里和徑向力圓錐滾子和圓柱滾子軸承[11]。圖4.3主動(dòng)錐齒輪4.6本章小結(jié)本章根據(jù)電動(dòng)牽引車的基本要求，對主減速器進(jìn)行了設(shè)計(jì)和校核。設(shè)計(jì)過程中，先對主減速器的結(jié)構(gòu)方案和支撐形式進(jìn)行了分析對比，確定了其齒輪的傳動(dòng)形式和支撐方案，然后對主減速器的主動(dòng)錐齒輪和從動(dòng)錐齒輪進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并做了強(qiáng)度的校核。完成了主減速器的設(shè)計(jì)。

第5章差速器的設(shè)計(jì)汽車在行駛過程中，左、右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過的路程往往是不相等的，如轉(zhuǎn)彎時(shí)內(nèi)側(cè)車輪行程比外側(cè)車輪短；左右兩輪胎內(nèi)的氣壓不等、胎面磨損不均勻、兩車輪上的負(fù)荷不均勻而引起車輪滾動(dòng)半徑不相等；左右兩輪接觸的路面條件不同，行駛阻力不等等。這樣，如果驅(qū)動(dòng)橋的左、右車輪剛性連接，則不論轉(zhuǎn)彎行駛或直線行駛，均會(huì)引起車輪在路面上的滑移或滑轉(zhuǎn)，一方面會(huì)加劇輪胎磨損、功率和燃料消耗，另一方面會(huì)使轉(zhuǎn)向沉重，通過性和操縱穩(wěn)定性變壞。為此，在驅(qū)動(dòng)橋的左、右車輪間都裝有輪間差速器。在多橋驅(qū)動(dòng)的汽車上還常裝有軸間差速器，以提高通過性，同時(shí)避免在驅(qū)動(dòng)橋間產(chǎn)生功率循環(huán)及由此引起的附加載荷、傳動(dòng)系零件損壞、輪胎磨損和燃料消耗等。差速器用來在兩輸出軸間分配轉(zhuǎn)矩，并保證兩輸出軸有可能以不同角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。差速器按其結(jié)構(gòu)特征可分為齒輪式、凸輪式、蝸輪式和牙嵌自由輪式等多種形式。5.1差速器結(jié)構(gòu)形式選擇以及基本參數(shù)的分析5.1.1差速器結(jié)構(gòu)形式選擇在第4章中主減速器的結(jié)構(gòu)方案的討論中已經(jīng)決定，由于普通錐齒輪式差速器結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)可靠，所以選用普通錐齒輪式差速器[18]。5.1.2差速器基本參數(shù)的分析為差速器殼的角速度；、分別為左、右兩半軸的角速度；為差速器殼接受的轉(zhuǎn)矩；為差速器的內(nèi)摩擦力矩；、分別為左、右兩半軸對差速器的反轉(zhuǎn)矩。根據(jù)運(yùn)動(dòng)分析可得(5.1)顯然，當(dāng)一側(cè)半軸不轉(zhuǎn)時(shí)，另一側(cè)半軸將以兩倍的差速器殼體角速度旋轉(zhuǎn)；當(dāng)差速器殼體不轉(zhuǎn)時(shí)，左右半軸將等速反向旋轉(zhuǎn)。根據(jù)力矩平衡可得(5.2)差速器性能常以鎖緊系數(shù)k是來表征，定義為差速器的內(nèi)摩擦力矩與差速器殼接受的轉(zhuǎn)矩之比，由下式確定(5.3)可得定義快慢轉(zhuǎn)半軸的轉(zhuǎn)矩比kb=T2/T1,則kb與k之間有普通錐齒輪差速器的鎖緊系數(shù)是一般為0.05～0.15，兩半軸轉(zhuǎn)矩比kb=1.11～1.35，這說明左、右半軸的轉(zhuǎn)矩差別不大，故可以認(rèn)為分配給兩半軸的轉(zhuǎn)矩大致相等，這樣的分配比例對于在良好路面上行駛的汽車來說是合適的。但當(dāng)汽車越野行駛或在泥濘、冰雪路面上行駛，一側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪與地面的附著系數(shù)很小時(shí)，盡管另一側(cè)車輪與地面有良好的附著，其驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩也不得不隨附著系數(shù)小的一側(cè)同樣地減小，無法發(fā)揮潛在牽引力，以致汽車停駛。5.2差速器齒輪主要參數(shù)選擇5.2.1行星齒輪數(shù)n行星齒輪數(shù)n需根據(jù)承載情況來選擇。通常情況下，轎車：n=2；貨車或越野車：n=4。因?yàn)榕ぞ剌^大的牽引車，所以n=45.2.2行星齒輪球面半徑行星齒輪球面半徑反映了差速器錐齒輪節(jié)錐距的大小和承載能力，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式來確定。(5.4)式中：—行星齒輪球面半徑系數(shù)，=2.5～3.0，對于有四個(gè)行星齒輪的轎車和公路用貨車取小值，對于有兩個(gè)行星齒輪的轎車及四個(gè)行星齒輪的越野車和礦用車取大值；—差速器計(jì)算轉(zhuǎn)矩(N·m)，,為球面半徑(mm)。其中=2.5=3556N·m=38.16mm行星齒輪節(jié)錐距A0為(5.5)==37.40mm5.2.3行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)、為了使輪齒有較高的強(qiáng)度，希望取較大的模數(shù)，但尺寸會(huì)增大，于是又要求行星齒輪的齒數(shù)應(yīng)取少些，但一般不少于10。半軸齒輪齒數(shù)在14～25選用。大多數(shù)汽車的半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比Z2/Z1在1.5～2.0的范圍內(nèi)。為使四個(gè)行星齒輪能同時(shí)與兩個(gè)半軸齒輪嚙合，兩半軸齒輪齒數(shù)和必須能被行星齒輪數(shù)整除，否則差速齒輪不能裝配。根據(jù)以上要求，行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)分別為=10、=18。5.2.4行星齒輪和半軸齒輪節(jié)錐角、及模數(shù)行星齒輪和半軸齒輪節(jié)錐角、分別為=3.63根據(jù)錐齒輪標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列選5.2.5壓力角汽車差速齒輪大都采用壓力角為、齒高系數(shù)為0.8的齒形。某些重型貨車和礦用車采用壓力角，以提高齒輪強(qiáng)度。所以差速器的齒輪的壓力角為。5.2.6行星齒輪軸直徑及支承長度行星齒輪軸直徑(mm)為(5.6)式中：—差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩(N·m)，n—行星齒輪數(shù)；—行星齒輪支承面中點(diǎn)到錐頂?shù)木嚯x(mm)，約為半軸齒輪齒寬中點(diǎn)處平均直徑的一半；—支承面許用擠壓應(yīng)力，取70MPa。=3556N·mn=4=17.47mm行星齒輪在軸上的支承長度L為=1.1=19.22mm(5.7)5.3差速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算差速器齒輪的尺寸受結(jié)構(gòu)限制，而且承受的載荷較大，它不像主減速器齒輪那樣經(jīng)常處于嚙合傳動(dòng)狀態(tài)，只有當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎或左、右輪行駛不同的路程時(shí)，或一側(cè)車輪打滑而滑轉(zhuǎn)時(shí)，差速器齒輪才能有嚙合傳動(dòng)的相對運(yùn)動(dòng)。因此，對于差速器齒輪主要應(yīng)進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算。輪齒彎曲應(yīng)力(MPa)為(5.8)式中：n—行星齒輪數(shù)；—半軸齒輪齒寬；—大端分度圓直徑(mm)；T—半軸齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩(N·m)，；、、—按主減速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算的有關(guān)數(shù)值選取。當(dāng)時(shí)，；當(dāng)時(shí)，。其中N·m=0.7=1.1=1.0=3.75mm==64.08mmn=4J=0.267符合要求。差速器齒輪與主減速器齒輪一樣，基本上都是用滲碳合金鋼制造，目前用于制造差速器錐齒輪的材料為20CrMnTi、20CrMoTi、22CrMnMo和20CrMo等。由于差速器齒輪輪齒要求的精度較低，所以精鍛差速器齒輪工藝已被廣泛應(yīng)用。所以差速度器齒輪的材料是20CrMnTi。5.3半軸計(jì)算全浮式半軸的計(jì)算載荷可按車輪附著力矩M，計(jì)算(5.9)式中：—驅(qū)動(dòng)橋的最大靜載荷；—車輪滾動(dòng)半徑；—負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)；—附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取0.8。(1)(2)=3844.14N·m半軸直徑K為直徑系數(shù)0.205～0.218所以≈31.89mm=32半軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為≈550.26MPa(5.10)式中，—半軸扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力；d—半軸直徑。半軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力宜為500～700MPa。550.26MPa在500～700MPa之間，所以半軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力符合要求。5.4半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對半軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：（1）全浮式半軸桿部直徑可按下式初步選取=32mm式中，—半軸桿部直徑(mm)；—半軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩(N·mm)，按式(5.1)計(jì)算；K—直徑系數(shù)，取0.205～0.218。根據(jù)初選的d，在前面已按應(yīng)力公式進(jìn)行強(qiáng)度校核，符合要求。（2）半軸的桿部直徑應(yīng)小于或等于半軸花鍵的底徑，以便使半軸各部分達(dá)到基本等強(qiáng)度。（3）半軸的破壞形式大多是扭轉(zhuǎn)疲勞損壞，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量增大各過渡部分的圓角半徑，尤其是凸緣與桿部、花鍵與桿部的過渡部分，以減小應(yīng)力集中。（4）對于桿部較粗且外端凸緣也較大時(shí)，可采用兩端用花鍵連接的結(jié)構(gòu)。（5）設(shè)計(jì)全浮式半軸桿部的強(qiáng)度儲(chǔ)備應(yīng)低于驅(qū)動(dòng)橋其它傳力零件的強(qiáng)度儲(chǔ)備，使半軸起一個(gè)“熔絲”的作用。5.5本章小結(jié)本章的主要內(nèi)容是對差速器的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和差速器齒輪的主要參數(shù)的選擇和計(jì)算，差速度器的結(jié)構(gòu)形式選用普通錐齒輪式差速器,這種形式結(jié)構(gòu)簡單，在當(dāng)今批量生產(chǎn)的產(chǎn)品中比較常見，便于安裝和維修，降低成本；差速器齒輪的主要參數(shù)經(jīng)過校核，符合設(shè)計(jì)要求。通過對半軸結(jié)構(gòu)形式的分析，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，半軸形式選用全浮式；對半軸材料和熱處理方式的討論，半軸的材料選用45鋼，熱處理方式為感應(yīng)淬火；經(jīng)過計(jì)算，半軸的直徑為32mm，該直徑經(jīng)過扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力計(jì)算符合要求。半軸的設(shè)計(jì)經(jīng)過以上分析和計(jì)算，基本達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。第6章牽引車的整車參數(shù)6.1牽引車的驅(qū)動(dòng)力電動(dòng)汽車的電動(dòng)機(jī)輸出軸輸出轉(zhuǎn)矩M，經(jīng)過主減速齒器，傳到驅(qū)動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)矩，使驅(qū)動(dòng)輪與地面之間產(chǎn)生相互作用，車輪與地面作用一圓周力，同時(shí)，地面對驅(qū)動(dòng)輪產(chǎn)生反作用力。方向與驅(qū)動(dòng)輪前進(jìn)方向一致，是推動(dòng)汽車前進(jìn)的外力，定義為電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)力[1]。式中：—驅(qū)動(dòng)力，M—電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，i主減速齒器傳動(dòng)比，電動(dòng)汽車機(jī)械傳動(dòng)效率；r—驅(qū)動(dòng)輪半徑。帶入數(shù)值計(jì)算得=3200N6.2總體布置本電動(dòng)汽車的總體布置在很多方面參考傳統(tǒng)汽車的布置原則。采用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方案不一樣，則布置情況及復(fù)雜程度也會(huì)不一樣?？偟膩碚f本電動(dòng)汽車布置方面的靈活性較大，與傳統(tǒng)汽車不一樣，只有少部分需要?jiǎng)傂缘臋C(jī)構(gòu)零部件連接，相當(dāng)多的部分則通過柔性的導(dǎo)線連接。電動(dòng)汽車布置方面的特別問題是電池及控制系統(tǒng)導(dǎo)線布置[13]。其外型如圖5.1。圖5.1電動(dòng)牽引車外型6.3電池的布置本電動(dòng)牽引車用的電池并不像傳統(tǒng)汽車起動(dòng)及輔助設(shè)備用的電池那么簡單，情況要復(fù)雜得多。首先電池質(zhì)量較大，占整車質(zhì)量的30%左右，電池個(gè)數(shù)多，占的空間大。此外，電池需要使電解液強(qiáng)制循環(huán)；需要加溫、保溫、散熱、控制溫度；需要監(jiān)測充電、放電程度；對充電、使用及制動(dòng)回收能量等進(jìn)行電子控制自動(dòng)管理。因此不是布置幾個(gè)電池單元的問題，而是要布置整個(gè)電池系統(tǒng)