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主减速器

主减速器(final reduction drive) 在驱动桥内能够将转矩和转速改变的机构。基本功用是将来自变速器或者万向传动装置的转矩增大,同时降低转速并改变转矩的传递方向。主减速器由一对或几对减速齿轮副构成。动力由主动齿轮输入经从动齿轮输出。

主减速器是在传动系中起降低转速,增大转矩作用的主要部件,当发动机纵置时还具有改变转矩旋转方向的作用。它是依靠齿数少的齿轮带齿数多的齿轮来实现减速的,采用圆锥齿轮传动则可以改变转矩旋转方向。将主减速器布置在动力向驱动轮分流之前的位置,有利于减小其前面的传动部件(如离合器、变速器、传动轴等)所传递的转矩,从而减小这些部件的尺寸和质量。 [1]

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,换句话说,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。

主减速器的存在有两个作用,第一是改变动力传输的方向,第二是作为变速器的延伸为各个档位提供一个共同的传动比。 变速器的输出是一个绕纵轴转动的力矩,而车轮必须绕车辆的横轴转动,这就需要有一个装置来改变动力的传输方向。之所以叫主减速器,就是因为不管变速器在什么档位上,这个装置的传动比都是总传动比的一个因子。有了这个传动比,可以有效的降低对变速器的减速能力的要求,这样设计的好处是可以有效减小变速器的尺寸,使车辆的总布置更加合理。

汽车主减速器最主要的作用,就是减速增扭。我们知道发动机的输出功率是一定的,根据功率的计算公式W=M*v(功率=扭矩*速度),当通过主减速器将传动速度降下来以后,能获得比较高的输出扭矩,从而得到较大的驱动力。此外,汽车主减速器还有改变动力输出方向、实现左右车轮差速或中后桥的差速功能。

按参加减速传动的齿轮副数目分,可分为单级式主减速器和双级式主减速器。除了一些要求大传动比的中、重型车采用双级主减速器外,一般微、轻、中型车基本采用单级主减速器。

1、双级减速器

可以分为整体式和分开式两种:

a)整体式主减速器。双级主减速器中的两级减速机构装在一个壳体内称整体式主减速器。

b)分开式主减速器。双级式主减速器中的第一级主减速器与第二级主减速器分开,并且各装在一个单独的壳体内,称分开式主减速器。当第一级主减速器安装在汽车左、右轮中部时称中央减速器。

当主减速器传动比较大时,为保证汽车具有足够的离地间隙,这时则需采用双级主减速器。双级减速器多了一个中间过渡齿轮,主动椎齿轮左侧与中间齿轮的伞齿部分啮合,伞齿轮同轴有一个小直径的直齿轮,直齿轮与从动齿轮啮合。这样中间齿轮向后转,从动齿轮向前转动。中间有两级减速过程。 双级减速由于使车桥体积增大,过去主要用在发动机功率偏低的车辆匹配上,现在主要用于低速高扭矩的工程机械方面。

在双级式主减速器中,若第二级减速在车轮附近进行,实际上构成两个车轮处的独立部件,则称为轮边减速器。这样作的好处是可以减小半轴所传递的转矩,有利于减小半轴的尺寸和质量。轮边减速器可以是行星齿轮式的,也可以由一对圆柱齿轮副构成。当采用圆柱齿轮副进行轮边减速时可以通过调节两齿轮的相互位置,改变车轮轴线与半轴之间的上下位置关系。这种车桥称为门式车桥,常用于对车桥高低位置有特殊要求的汽车

2、单级减速器

单级减速器就是一个主动椎齿轮(俗称角齿),和一个从动伞齿轮(俗称盆角齿),主动椎齿轮连接传动轴,顺时针旋转,从动伞齿轮贴在其右侧,啮合点向下转动,与车轮前进方向一致。由于主动锥齿轮直径小,从动伞齿轮直径大,达到减速的功能。

按主减速器传动比档数分,可分为单速式和双速式两种。目前,国产汽车基本都采用了传动比固定的单速式主减速器。在双速式主减速器上,设有供选择的两个传动比,这种主减速器实际上又起到了副变速器的作用。

按减速齿轮副结构型式分,可分为圆柱齿轮式、圆锥齿轮和准双曲面齿轮等型式。

圆柱齿轮。它的结构简单、加工容易,常用斜齿圆柱齿轮。圆柱齿轮多用在发动机横置时的主减速器,轮边减速或者双级主减速器中。

弧齿锥齿轮。它的传动特点是主动齿轮轴线与从动齿轮轴线相互垂直交于一点。此外,工作时同时啮合的齿数多,故工作平稳、噪声小、承载能力大。对安装精度要求高,运用于发动机纵置的场合。

③双曲面齿轮。它的传动特点是主动齿轮轴线与从动齿轮轴线相互垂直而不相交。主动齿轮轴线相对于从动齿轮轴线向上(下)偏移一距离E,称偏移距。相同条件下即传动比一定,从动齿轮相同时双曲面齿轮有较高的强度,同时啮合的齿数多,工作平稳噪声小。利用两齿轮轴线允许偏移的特点可以调节汽车质心位置或提高离地间隙,改善汽车在坏路面上的通过能力。为防止使用中齿面过快磨损,必须用特种润滑油。目前这种齿轮广泛应用在发动机纵置时的驱动桥中。

蜗轮蜗杆。它的工作非常平稳可靠、无噪声,轮廓尺寸及质量均小,可以得到大些的传动比。还有结构简单、拆装方便等优点。它的缺点是传动效率低。蜗轮蜗杆式减速器适用于发动机纵置场合,但应用较少。

在发动机横向布置汽车的驱动桥上,主减速器往往采用简单的斜齿圆柱齿轮;在发动机纵向布置汽车的驱动桥上,主减速器往往采用圆锥齿轮和准双曲面齿轮等型式。与圆锥齿轮相比,准双曲面齿轮工作平稳性更好,弯曲强度和接触强度更高,还可以使主动齿轮轴线相对于从动齿轮轴线偏移。当主动齿轮轴线向下偏移时,可以降低传动轴的位置,从而有利于降低车身及整车重心高度,提高汽车的行驶稳定性。

现代汽车的主减速器,广泛采用螺旋锥齿轮和双曲面齿轮。双曲面齿轮工作时,齿面间的压力和滑动较大,齿面油膜易被破坏,必须采用双曲面齿轮油润滑,绝不允许用普通齿轮油代替,否则将使齿面迅速擦伤和磨损,大大降低使用寿命。

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