发布时间 : 星期六 文章汽车减速器设计方法与思路讲义更新完毕开始阅读7381ebd584254b35eefd3496
而在汽车转弯时三者平衡状态被破坏，导致内侧轮转速减小，外侧轮转速增加。
这种调整是自动的，这里涉及到“最小能耗原理”，也就是地球上所有物体都倾向于耗能最小的状态。例如把一粒豆子放进一个碗内，豆子会自动停留在碗底而绝不会停留在碗壁，因为碗底是能量最低的位置（位能），它自动选择静止（动能最小）而不会不断运动。同样的道理，车轮在转弯时也会自动趋向能耗最低的状态，自动地按照转弯半径调整左右轮的转速。
当转弯时，由于外侧轮有滑拖的现象，内侧轮有滑转的现象，两个驱动轮此时就会产生两个方向相反的附加力，由于“最小能耗原理”，必然导致两边车轮的转速不同，从而破坏了三者的平衡关系，并通过半轴反映到半轴齿轮上，迫使行星齿轮产生自转，使外侧半轴转速加快，内侧半轴转速减慢，从而实现两边车轮转速的差异。 差速器的类型： a.对称锥齿轮式差速器； b.摩擦片式差速器； c.强制锁止式差速器 差速器齿轮主要参数选择 1.行星齿轮数n
根据承载情况来选择。通常情况下，轿车：n=2；货车或越野车：n=4。 2.行星齿轮球面半径Rb 根据经验公式
行星齿轮节锥距A0
3.行星齿轮和半轴齿轮数z1、z2
行星齿轮的齿数z1一般不少于10。半轴齿轮齿数z2在14~25选用。大多数汽车的半轴齿轮与行星齿轮的齿数比z2/z1在1.5~2.0的范围内。两半轴齿轮数和必须能被行星齿轮数整除。 4.行星齿轮和半轴齿轮节锥角γ1、γ2及模数m
行星齿轮和半轴齿轮节锥角γ1、γ2 锥齿轮大端端面模数m
5.压力角α
大都采用角为22°30′、齿高系数为0.8的齿形。
某些重型货车和矿用车采用25°压力角，以提高齿轮强度。 6.行星齿轮轴直径d及支承长度L
材料为20CrMnTi、20CrMoTi、22CrMnMo和20CrMo 8、轴间差速器
多桥驱动汽车在行驶过程中，各驱动桥上的车轮会因车轮行程或滚动半径的差异而不等，而前、后驱动车轮将以相同的角速度旋转，从而产生前、后驱动车轮运动学上的不协调。
通常从动车轮用轴承支承在心轴上，使之能以任何角速度旋转，而驱动车轮分别与两根半轴刚性连接，在两根半轴之间装有差速器。这种差速器又称为轴间差速器。
多轴驱动的越野汽车，为使各驱动桥能以不同角速度旋转，以消除各桥上驱动轮的滑动，有的在两驱动桥之间装有轴间差速器。
9、减速器NVH问题
齿轮参数对齿轮传动噪音的影响
齿轮参数的选择是决定齿轮工作性能和噪音的首要问题。 模数和齿数
齿轮的模数越大，强度越高，在传动中齿形变形越小。从理论上说，所引起的齿轮角速度会小一些，引起的震动和噪音也会小一点，但事实上模数越大，加工误差的绝对值也会增大，在传动中会增大动载荷，增大震动和噪音；同时，由声学理论上来说，旋转体的端面面积越大，相同角速度时产生的噪音也越大。当齿数一定时，增大模数，就增大了端面面积，增大了噪音的发射能力。另一方面，齿轮噪音也与齿轮节圆的线速度有关，线速度
越大，运转噪音也越大，相关试验反映，齿轮线速度增加一倍，齿轮噪音增加6分贝。
当模数一定时，减少齿轮的齿数，就减少了噪音，就减少了噪音的辐射面积，同时也减少了齿轮的圆周速度，这些都有利于降低齿轮噪音。但减少齿数受到以下两方面的限制：一是齿数太少，用范成法加工齿轮时会出现根切现象；另一方面，当压力角一定时，主被动的齿数和太小，会降低重叠系数，影响平稳性和传递载荷的能力。 综合上述分析，从降低齿轮噪音方面来说，应该在满足强度的前提下，选用较小的模数；在保证单个齿轮不根切，主被动齿轮的接触比在1.75-2.0的前提下选用较少的齿数，以便得到较小的齿轮直径。
另外，在齿轮传动中，要求主被动齿轮的齿数应互为质数，这样可以分散齿接触误差对传动平稳性的影响，在传动中就不会出现某些周期性的重复啮合现象，这就消除了这种误差引起齿轮传动中的周期性的强迫震动所引起的噪音。
根据双曲面齿轮传动理论，齿轮副的啮合噪声随齿面重叠系数的增大而降低。根据德国尼曼教授的计算公式，齿轮啮合噪声的声压级与重叠系数的4次根成反比。一位日本学者提出了齿面重叠系数与双曲面齿轮的啮合噪声之间的定量关系，并指出当齿面重叠系数为1. 95时，双曲面齿轮的啮合噪声最低。实践也证明，当双曲面齿轮的齿面重叠系数达到2. 0时，啮合效果最好，啮合噪声最低。 接触比和主动锥齿轮螺旋角
主被动齿轮的接触比一般被认为是评定齿轮传动平稳性和承载性的重要指标，增大接触比可以减少主被动齿轮结合和分离时的冲击力，就会减少震动和噪音。但当修正接触比超过2.3时，就不能保证相应应力下的耐久寿命，特别是齿轮的抗冲击力减弱。加大主动锥齿轮的螺旋角可以增大主被动齿轮的接触比，因次应在保证主动齿轮强度的基础上选择略大的螺旋角，使传动平稳并提高齿轮寿命。 从动轮齿面宽
从理论上说，增加齿宽可以提高齿轮的强度和刚度，减少齿轮齿在啮合中的变形，减少噪音。在试验中发现齿宽变化对噪音的影响有限，齿轮噪音几乎没有太大的变化，因此，在设计中一般按Gleason推荐的取外锥距的30%到33%。
齿两侧平均压力角
增大压力角，可以提高齿轮的强度，但在主被动齿轮齿数不变时，增大压力角将降低接触比。更重要的是增大压力角，会增大轴承的径向负荷和轴的弯曲变形，这将影响主被动齿轮的正常啮合，引起震动和噪音。因此提高为了提高齿轮的承载能力，采用大的压力角的齿轮是弊大于利。日产柴现在两侧的平均压力角为22.5°。 齿侧间隙
Gleason推荐的齿侧间隙如下， 模数 齿侧间隙（mm） 25.4 0.50-0.75 12.7 0.30-0.40 8.47 0.20-0.28 6.35 0.15-0.20 4.23 0.1-0.15 2.54 0.05-0.10
双曲面齿轮加工具有一定的侧隙量，这个侧隙是根据齿距和工作条件而定的。如果齿侧间隙太小，就会增加齿间润滑油的压力，引起弹性震动，甚至破坏齿面的油膜，还可能引起齿侧的干涉。因此在Gleason推荐的范围内，选用偏大的齿侧间隙对降低齿轮噪音是有利的。 偏置距
双曲面齿轮的相对于螺旋锥齿轮来说，主、被动齿轮轴存在有向上或向下的偏移，这个偏移量既为双曲面齿轮的偏置距。偏置距增大可以增大主动锥齿轮的直径，使其具有好的强度和刚度，提高齿轮传动的负荷，同时可以选用较大的螺旋角，增加接触比，降低传动噪音。但太大的偏置距会产生根切，因此应在不产生根切的前提下增大偏置距。Gleason推荐的偏置距为平均锥距的20%以下。 齿廓修形
无疑，提高齿轮加工精度和装配精度是降低齿轮噪音的重要途径。在试验中，一对转速为1000转/分的齿轮仅将齿形误差从0.017mm降低到0.005mm时，测的噪音降低8分贝。因此，可以采取磨齿加工进行修形的方式来降低齿轮噪音。
材料及热处理
1、双曲面齿轮用的材料，应有足够的机械性能、低的成本及良好的工艺性能，目前汽车锥齿轮几乎全部采用渗碳钢。建议选用20CrMoH、22CrMoH等材料。
2、热处理采用渗碳、淬火、回火工艺。渗碳层太薄时，容易产生表层剥落及压陷，影响齿轮的抗弯疲劳强度，层太厚时，渗碳层的表面残余应力减小，表层金相组织恶化，其深度应根据齿轮的模数或齿宽的大小、齿轮载荷的大小进行选取，一般层深取分度圆齿厚的1/5-1/6。参碳层的表面硬度通常取HRC58-63。齿轮的心部硬度较低时，受载后易产生心部过度层的塑性变形，使渗碳层过载，出现层深剥落及点蚀，并降低齿轮的抗弯强度，故应保证齿轮轮齿有足够的心部强度，通常，心部硬度取HRC33-48。
以上所提到的是在齿轮设计中常用到的一些设计参数。实际上，它们之间都是相互联系有是相互制约的，任何指标的多与少、高与低都是相对的、有限的。片面地、过高地追求某一个或几个高指标，不注意其它参数间的相互影响、相互关系，不仅不能实现降低齿轮噪音的目的，往往还会降低齿轮传动的性能，缩短齿轮的工作寿命或增加成本。只有在设计中对各种因数全面考虑、综合分析，才能设计出成本低廉，性能良好的产品。 双曲面齿轮副的安装对传动噪音的影响
1、主动锥齿轮的支撑形式
在壳体结构和轴承形式已定的情况下，主动齿轮的支撑形式及安装方式对支撑刚度影响很大，这是齿轮能否正确啮合并具有较高使用寿命的重要因数之一。主动锥齿轮的布置方式有两种，悬臂式和骑马式。悬臂式是指齿轮以其轮齿大端一侧的轴径悬臂式的支撑于一对轴承上；骑马式是指齿轮前、后两端的轴径均以轴承支撑，采用该结构支撑可使支撑刚度大为减小，约为悬臂式支撑的1/30，而主动锥齿轮后轴承的径向负荷比悬臂式的要减小至1/5-1/7。轴承承载能力可以提高10%左右。此外由于齿轮大端一侧前轴承及后轴承之间的距离很小，可以缩短主动锥齿轮轴的长度，使布置更紧凑，这有利于减小传动轴夹角及整车布置。因此对客车用驱动桥而言，尽量采用骑马式布置方式，提高齿轮刚度，降低传动噪音。 2、主、被齿轮安装精度
目前螺旋锥齿轮是成对制造和使用的。因此，在实际生产中，通常沿用成对齿轮检验的办法，及要求在滚动检验机上检验成对齿轮的齿面接触区及噪音，大轮转一周的侧隙变化量及齿侧隙的极限值。 3齿面接触区
齿面接触区是锥齿轮的主要质量指标之一。在实际生产中按JB180-60来确定安装区是否满足要求，若接触区位置不正确，将造成运转噪音的明显变化引起齿轮的不正常损坏。 4、噪音
齿轮噪音检验要求目前尚无统一的标准， QCT533-1999《汽车驱动桥 台架试验方法》可以大致的对齿轮噪音和主、被动齿轮的安装起到一定的控制作用。 5、轴承
在机械传动中，轴承也是引起噪音的一个重要环节，与滚动轴承相比，滑动轴承传动比较平稳，噪音比较低，但滑动轴承的润滑效果是个难题，目前它们的应用还受到一定的限制。
滚动轴承目前应用较广，类型很多，它自身的噪音一方面和自身的精度等级有关；另一方面也受到结构形式的影响。在滚道直径相同时，轴承中的钢球越多，轴承的钢度越好，震动和噪音越小。另外，轴承内外环间的间隙过大，也会引起轴承的震动，因此安装时应在轴向加一定的予紧载荷，并保证充分润滑。 润滑对齿轮传动噪音的影响
1、采用飞溅润滑时，润滑油的添加量
添加润滑油太少，油面过低，齿轮得不到充分润滑，右面过高，会引起过大的搅油损失，会增加噪音。一般而言，加润滑油至被动轮下齿面宽的1/3处，进行试验，根据试验中润滑油的温度、齿轮的传动噪音和磨损情况进行适量调整。 2、油品
润滑油的粘度也是影响齿轮噪音的重要因数。粘度大，阻尼大，齿轮发出的噪音低。但在飞溅润滑中粘度大，油的的阻力大，齿轮在油中运行引起的损耗大，容易引起油温升高，同时根据客车驱动后桥双曲线齿轮的使用环境一般采用85W/90重负荷车辆齿轮油（GL-5）。
总之，添加润滑油能减少对齿轮传动时齿轮间的磨损，延长齿轮寿命，降低传动噪音，同时冷却齿轮副，以减少齿轮的胶合。因此，设计者应根据齿轮的实际使用情况选用合适的润滑油和采取适当的润滑方式。 二、 安装硬点尺寸的确定
1、总成安装尺寸；2、扭矩输入与输出方向 三、 减速器周边布置的考虑
1、吊挂，主减速器吊罐是否有布置空间，是否和其它零部件干涉； 2、减速器周边布置空间 3、最小离地间隙
? 最小离地间隙即车体最低点与地面的距离。后驱车的离地最低点一般在后轴中央，前驱车一般在前轴，也有
些轿车的离地距最低点在前防撞杆下缘（气流动力学部件）。
? 离地间隙必须确保汽车在行走崎岖道路、上下坡时的通过性，即保证不\刮底\。但离地间隙高也意味着重心
高，影响操控性，一般轿车的最小离地间隙为130mm-200mm，附合正常道路状况的使用要求。越野车最小离地间隙普遍大于200mm。赛车由于安装了扰流车身部件，并且要降低重心，最小离地间隙可以低至50mm。 4、暂未开发件空间保留的考虑 。 5、运动前后零件间是否干涉。 四、 减速器内部布置的考虑
1、减速器壳是逆向设计，还是正向设计。 2、齿轮安装尺寸的调整 3、零部件是否可以借用
4、减速器各分功能结构的布置与方案 5、考虑各功能失效后是否有候补方案 6、安装过程是否方便
7、减速器内部零件是否干涉 8、考虑减速器标示位置 五、 初始基本明细表的确定 六、 强度预估分析
? 对于减速器壳采用：根据经验值进行类比、对比、多项评审、参照标杆、参照CAE分析等方法。 ? 对于齿轮系统采用：根据经验值进行类比、对比、多项评审、参照标杆、强度计算等方法。 ? 对于差速器采用：根据经验值进行类比、对比、多项评审、参照标杆、强度计算等方法。 ? 其它零部件：根据经验值进行类比、对比、多项评审、参照标杆等方法。 七、初步成本分析 ? 不同的结构 ? 不同的材料 ? 不同的工艺 ? 不同的方法 ? 不同的装配
减速器产品的试验设计
? 驱动桥装和前应在专门的实验台上进行试验。试验前应按照规定家住较稀的清洁齿轮油。试验时主动锥齿轮
的转速一般为1400-1500r/min，在此转速下进行无负荷、有负荷及正负转试验，各项试验的时间均不应低于10分钟。试验时的温度不应高于333K（60℃）。齿轮啮合不允许有敲击声和高低变化的响声。各结合面不允许有漏油现象。试验合格后清洗并家住符合规定的润滑油
一、 减速器的试验项目和验证目的
减速器是驱动桥的心脏，所以驱动桥大部分试验都为减速器设计，下面是驱动桥的是按项目。 ? 1 质量检查；
? 2 漆涂层质量检查； ? 3 接质量检查；
? 4 动桥总成静扭试验；
? 5 动桥桥壳垂直弯曲刚性和垂直弯曲静强度试验； ? 6 动桥桥壳垂直弯曲疲劳试验 ? 7 桥总成锥齿轮支承刚性试验 ? 8 动桥总成齿轮疲劳试验 ? 9 动桥总成噪声试验
? 10 轴静扭强度和扭转疲劳寿命试验 ? 11 动桥总成解体清洁度检查 二、 试验目的
? 驱动桥总成静扭试验：验证驱动桥总成静扭强度后备系数是否满足设计要求而进行的试验。
? 驱动桥桥壳垂直弯曲刚性试验：验证驱动桥桥壳在设计规定的垂直静载荷作用于各测量点变形量
? 是否满足设计要求而进行的试验。
? 驱动桥桥壳垂直弯曲静强度试验：验证驱动桥桥壳垂直弯曲强度后备系数是否满足设计要求而进 ? 行的试验。
? 驱动桥桥壳垂直弯曲疲劳寿命试验：验证驱动桥桥壳在设计规定的脉动垂直载荷连续作用直至破 ? 坏（出现裂纹、断裂）时的循环次数是否满足设计要求而进行的试验。
? 驱动桥总成锥齿轮支承刚性试验：验证驱动桥总成锥齿轮在设计规定的载荷作用下的支撑刚性能 ? 是否满足设计要求而进行的试验。
? 驱动桥总成齿轮疲劳试验：验证驱动桥总成传动齿轮在设计规定的输入扭矩作用下，不发生齿轮 ? 失效的循环次数（疲劳寿命）是否满足设计要求而进行的试验。
? 驱动桥总成噪声试验：验证驱动桥总成在规定的输入转速下其噪声值是否满足设计要求而进行的 ? 试验。
? 半轴静扭强度：验证半轴静扭强度后备系数是否满足设计要求而进行的试验。
? 半轴扭转疲劳寿命试验：验证半轴在设计规定的输入扭矩作用下，半轴表面发生裂纹时的循环次 ? 数（疲劳寿命）是否满足设计要求而进行的试验。 三、 台架试验方法和评价方法
? QC T 533-1999汽车驱动桥 台架试验方法 ? QC T 534-1999汽车驱动桥台架试验评价指标
减速器产品的造型设计
1. 三维建模的注意事项 2. 参数化建模实例
3. 绘制模型应该注意的地方
? 先找出绘制模型的参考坐标，除非零件特别简单。 ? 先绘制出基本结构模型，最好圆角。 ? 总结一些圆角的技巧。 ? 总结曲面修复的技巧。
? 一般来说，能够完成偏移操作的曲面都能加厚。 ? 尽量参数化建模，并保留作图步骤。 ? 学会使用目录树。
? 一个零件使用一个part绘制。