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第2章 主减速器的结构设计与校核
2.1 主减速器传动比的计算
2.1.1 轮胎外直径的确定
载货汽车的参数如下表2.1：
表2.1基本参数表
名称 驱动形式 装载质量／t 总质量／t 发动机最大功率／kw及转速／r／min 发动机最大转矩／N.m及转速／r／min 轮胎型号 变速器传动比ig 最高车速／km／h 代号 参数 4×2 8.510 16 Pemax-np 140-2500 Temax-nT 700-1400 11.00-20 igl 5.2 igh 0.72 vamax 92 由上表可知载货汽车的轮胎型号为11.00-20，其中20为轮*名义尺寸D、单位为英寸。11.00为轮胎的宽B、单位也为英寸。b为轮*轮缘高度尺寸（单位mm），在这 里取B（14.00）如下图所示：
通常乘用车轮胎断面宽高比H/B的两位百分数表示为系列数，例如H/B为0.88，0.82，0.80，0.70，0.60， 0.50时，则分别称其为88，82，80，70，60，50系列，轿车多采用的其后三种系列。商用车轮胎的高宽比为：有内胎的为0.95；无内胎为0.85。
载货汽车设计选用的轮胎是加深花纹的轮胎[刘惟信版《汽车设计》表2-20]，型号为11.00-20，可查得轮胎的外直径为：
dr=1100mm （2.1）
dr?1.10m
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图2.1 轮胎的断面图 2.1.2 主减速比的确定
主减速比对主减速器的结构型式、轮廓尺寸、质量大小以及当变速器处于最高档位时汽车的动力性和燃料经济性都有直接影响。i0的选择应在汽车总体设计时和传动系的总传动比iT一起由整车动力计算来确定。可利用在不同i0下的功率平衡图来研究i0对汽车动力性的影响。对发动机与传动系参数作最佳匹配的方法来选择i0可使汽车获得最佳的动力性和燃料经济性[5]。
对于具有很大功率储备的轿车、长途公共汽车尤其是竞赛车来说，在给定发动机最大功率Pemax及其转速np的情况下，所选择的i0值应能保证这些汽车有尽可能高的最高车速vamax。这时i0值应按下式来确定： i0?0.377rrnpvamaxigh （2.2）
式中 rr——车轮的滚动半径,rr=
dr=0.55m，单位m； 2 igh——变速器最高档传动比； vamax——最高车速；
np——发动机最大功率时的转速。
对于其他汽车来说，为了得到足够的功率储备而最高车速稍有下降，i0一般选得比上式求得的大10%～25%，即按下式选择：
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i0=（0.377～0.472）式中 rr——车轮的滚动半径，m； igh——变速器最高档传动比；
rrnpvamaxighiFHiLB （2.3）
iFH——分动器和加力器的最高档传动比； iLB——轮边减速器的传动比。
本设计中没有分动器和加力器，所以iFH=1；也没有轮边减速器，所以iLB=1。按以上两式求得的i0值应该与同类汽车的相应值作比较，并考虑到主、从动主减速器齿轮可能有的齿数，将i0值予以校正并最后确定下来。由式（2.2）得，取功率储备系数为0.420，即：
i0=0.420
rrnpvamaxighiFHiLB （2.4）
把rr=0.55m、np=2500r/min、vamax=92km/h、iFH=1、iLB=1、igh=0.72代入式（2.4）中，算的i0=8.18。并与同类汽车比较也传动比也相差不大，最终确定i0=8.18。因为i0大于了7.6，所以得采用双级主减速器。 2.1.3 双级主减速器传动比分配
一般情况下第二级减速比i02与第一级减速比i01之比值（i02/i01）约在1.4～2.0范围内，而且趋于采用较大的值，以减小从动锥齿轮的半径及负荷并适应当增多主动锥齿轮的齿数，使后者的轴径适当增大以提高其支承刚度[6][7]；这样也可降低从动圆柱齿轮以前各零件的负荷从而可适当减小其尺寸及质量。在这里因为主减速比比较大，为了使得二级主减速器从动齿轮的直径小一些，可以取i02/i01也小一些，在这里取1.1。一般，双级主减速器第一主动锥齿轮的齿数z1多在9～15范围内[8]，由于一般常规的载货汽车z1最大可取到11，为了提高主动齿轮的强度，我们在这里取最大z1=11，则可算得：i01=
i0i8.18=3.00，修定总传动比得i0?i01i02=8.19。 ?2.73，其i02=0=2.731.1i01 7
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2.2 主减速齿轮计算载荷的确定
通常是将发动机最大转矩配以传动系最低档传动比时和驱动车轮打滑时两种情况下作用于主减速器从动齿轮上的转矩（Tje、Tj?）的最小者，作为载货汽车和越野汽车在强度计算中用以验算主减速器从动齿轮最大应力的计算载荷。即
Tje=Temax?iTl?K0??T/n （2.5）
Tj?=
G2???rr （2.6）
?LB?iLB式中 Temax——发动机最大转矩，N?m
iTL——由发动机到所计算的主减速器从动齿轮之间的传动系最低档传动比， iTL=i0i1=8.19?5.2=42.59； ?T——上述传动部分的效率，取?T=0.9；
K0——超载系数，对于一般载货汽车、矿用汽车和越野车以及液力传动的各类
汽车取K0=1；
n——该车的驱动桥数目，在这里n=1；
G2——汽车满载时一个驱动桥给水平地面的最大负荷，N；对后桥来说应该考虑
到汽车加速时的负荷增大；
?——轮胎对路面的附着系数，对于安装一般轮胎的公路用汽车，取?=0.85，对
于越野汽车取?=1.0，对于安装专门的防滑宽轮胎的高级轿车取?=1.25；
rr——车轮的滚动半径，m；
?LB,iLB——分别为由所计算的主减速器从动齿轮到驱动轮之间的传动效率和减
速比（例如轮边减速器等），在这里取?LB?1，iLB?1。
由表2-1中可知，把Temax=700(N?m)代入式（2-5）得： Tje=Temax?iTL?K0??T/n
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