給定參數(shù)的車輛輪邊減速機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算

韓 冰，韓 軍，王春梅，關(guān)世璽

（1.中北大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，山西 太原 030051；2.北方重型汽車股份有限公司，內(nèi)蒙古 包頭 014030）

0 引 言

通常情況下，重載車輛采用雙級獨(dú)立的輪邊減速器，分別安裝在兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪的近旁，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)廣泛采用星星齒輪傳動(dòng)，使得車輪輪轂內(nèi)安裝有輪邊減速器的驅(qū)動(dòng)橋總成結(jié)構(gòu)更加緊湊，也降低了驅(qū)動(dòng)橋中第一級主減速器、差速器以及半軸的負(fù)荷，同時(shí)也保證了后橋具有足夠的離地間隙，使汽車的通過性能得到提高。

1 減速器結(jié)構(gòu)選擇

根據(jù)行星減速器的結(jié)構(gòu)，按照如下參數(shù)進(jìn)行某重載車輛的輪邊減數(shù)器方案選擇：

發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出扭矩（N.m/r/min）：2 060/1 000~1 400；變速器最大傳動(dòng)比：6.71；驅(qū)動(dòng)形式：10×6；主減傳動(dòng)比：i=2.815；輪邊減速器傳動(dòng)比：i=3.268；最高車速：v=78 km/h；底盤傳動(dòng)效率：η=74.86%。

根據(jù)該行星機(jī)構(gòu)中主動(dòng)件、從動(dòng)件和固定件的不同選擇，輪邊減速器有三種方案，如圖1所示：

1）太陽輪為主動(dòng)件，行星架為從動(dòng)件，齒圈為固定件，如圖1（a）；

2）齒圈為主動(dòng)件，行星架為從動(dòng)件，太陽輪為固定件，如圖1（b）；

3）太陽輪為主動(dòng)件，齒圈為從動(dòng)件，行星架為固定件，如圖1（c）

圖1 輪邊減速器三種結(jié)構(gòu)方案

根據(jù)三種方案的不同，傳動(dòng)比的計(jì)算如下[1，2]：

當(dāng)太陽輪為主動(dòng)件，齒圈為從動(dòng)件，行星架固定時(shí)：

當(dāng)太陽輪為主動(dòng)件，行星架為從動(dòng)件，齒圈固定時(shí)：

當(dāng)齒圈為主動(dòng)件，行星架為從動(dòng)件，太陽輪固定時(shí)；

通過比較可以發(fā)現(xiàn)方案（2）能夠獲取較大的傳動(dòng)比，同時(shí)在傳動(dòng)過程中不改變方向。選取改方案作為實(shí)際布局。簡圖，如圖2所示：

圖2 太陽輪為主動(dòng)件，行星架為從動(dòng)件結(jié)構(gòu)

2 設(shè)計(jì)計(jì)算

2.1 初選齒數(shù)

由傳動(dòng)比計(jì)算得到：

所以，Zc最小，即Za=1.557Zc，Zb=3.557Zc，由于Zc≥17（否則發(fā)生根切）；可初選兩個(gè)方案。方案一：初選Zc=21；Za=1.557Zc=36.271（取37），Zb=3.557Zc=82.271（取83）

方案二：初選Zc=23；Za=1.557Zc=33.117（取33），

傳動(dòng)比計(jì)算是合格的，所以初選方案一的齒數(shù)。

2.2 齒輪強(qiáng)度的校核

2.2.1 齒面解除強(qiáng)度的校核

1）齒面接觸應(yīng)力的計(jì)算[3]：

代入相應(yīng)的數(shù)據(jù)得到：

2.2.2 校核結(jié)果

由于齒面接觸應(yīng)力應(yīng)不大于許用齒面接觸應(yīng)力，即：

σH=1 412.26 N/mm2σH=1 600.34 N/mm2

根據(jù)上列計(jì)算可知太陽輪與行星輪齒輪副的接觸應(yīng)力滿足接觸應(yīng)力的強(qiáng)度條件。

2.3 齒根彎曲強(qiáng)度的校核

1）齒根彎曲應(yīng)力

代入數(shù)據(jù)得到：

3）校核結(jié)果

可知改方案滿足彎曲強(qiáng)度的要求。

4）行星輪的效率計(jì)算

3 結(jié) 論

以上設(shè)計(jì)過程是輪邊減速器設(shè)計(jì)的基本思路，可以提高重載車輛驅(qū)動(dòng)力，滿足或修正整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)力的匹配。但由于輪邊減速器適用于各種重載車輛的傳動(dòng)鏈中，其實(shí)際工作中發(fā)揮的作用還需要進(jìn)一步實(shí)踐考證。

[1] 聞邦椿.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M].第5版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[2] 濮良貴，紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 北京：高等教育出版社，2003.

[3] 饒振剛. 行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[4] 劉惟信.汽車設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003.