環衛清掃車傳動系統設計

【摘 要】傳動系統是汽車的重要組成部分。環衛清掃車采用的是發動機前置、后輪驅動的傳動系，其主要組成包括離合器、變速器、萬向傳動裝置、主減速器等。主減速器能降低轉速以增加扭矩，并把由傳動軸傳來的動力傳給差速器。對稱式錐齒輪普通差速器由行星齒輪、半軸齒輪、行星齒輪軸和差速器殼等組成，是一個差速傳動機構，用來保證各驅動輪在各種運動條件下的動力傳遞，避免輪胎與地面間的打滑。

【關鍵詞】傳動系統；離合器；變速器；主減速器

1.緒論

環衛清掃車作為環衛設備之一，是一種集路面清掃、垃圾回收和運輸為一體的新型高效清掃設備。可廣泛立用于干線公路，市政以及機場道面、城市住宅區、公園等道路清掃。路面掃路車不但可以清掃垃圾，而且還可以對道路上的空氣介質進行除塵凈化，既保證了道路的美觀，維護了環境的衛生，維持了路面的良好工作狀況，有減少和預防了交通事故的發生以及進一步延長了路面的使用壽命。目前在國內利用環衛清掃車進行路面養護已經成為一種潮流。

隨著人們對生活環境要求的不斷提高，清掃設備越來越受到重視。使用清掃車不僅在于提高作業效率，更重要的是避免了人工清掃作業時造成的塵土飛揚，環境污染等問題。對于高速公路，碼頭，機場等地，必須使用清掃車。據統計，一輛清掃車，由其噸位大小的不同，可相應代替10～50人的作業進度，在經費開支方面也可節省約20%～40%。

清掃車的基本結構包括二類汽車底盤、工作機構、除塵裝置以及附屬設備。

2.傳動系總述

傳動系應具有如下功能：減速與變速、實現汽車倒駛、中斷傳動、差速作用。

3.離合器的選擇

離合器是傳動系中直接與發動機聯系的總成。其主動部分與發動機飛輪相連，從動部分與變速器相連。

3.1離合器的組成

摩擦離合器主要由主動部分（發動機飛輪，離合器蓋和壓盤等），從動部分（從動盤），壓緊機構（壓緊彈簧）和操縱機構（分離叉，分離軸承，離合器踏板及傳動部件等）四部分組成。主，從動部分和壓緊機構是保證離合器處于接合狀態并能傳遞動力的基本結構，操縱機構是使離合器主，從動部分分離的裝置。

3.2離合器的選擇

由于離合器大多已標準化或系列化，因此可根據被連接兩軸的直徑，計算轉速和轉矩，從有關手冊和資料中選取合適的規格或進行類比設計來確定離合器的結構尺寸。故此處不對離合器進行設計，僅以變速器一軸軸徑在機械設計手冊中選取所需離合器。

4.變速器的設計

4.1變速器和離合器的連接

變速器用螺栓緊固于離合器殼后端面，并用變速器第一軸（即離合器從動軸）的軸承蓋凸緣與離合器殼后孔定心。為了保證變速器第一軸與曲軸的同軸度，離合器殼安裝在汽缸體上，其后端應與曲軸軸線垂直，其后孔應與曲軸軸線同軸。

4.2變速器基本參數

4.2.1檔數和傳動比

根據任務書的要求，環衛清掃車的擋數是四檔，故取用四檔變速器。目前輕型貨車的傳動比范圍在5～6之間，故可確定變速器一檔傳動比i1=5.32，二檔傳動比i2=2.14，三檔傳動比i3=1.28，四檔傳動比i4=1，倒檔比I=6.9。

4.2.2中心距

對中間軸式變速器，是將中間軸與第二軸之間的距離稱為變速器中心距A。它是一個基本參數，其大小不僅對變速器的外形尺寸，體積和質量大小，而且對輪齒的接觸強度有影響。中心距越小，輪齒的接觸應力越大，齒輪壽命越短。初選中心距A時，可根據下面的經驗公式計算A=KA，式中A為變速器中心距；KA為中心距系數，貨車：KA=8.6～9.6；Temax為發動機最大轉矩；i1為變速器一檔傳動比；ηg為變速器傳動效率，取96%。計算時，Temax=560N.m，KA=9，i1=5.32，A=9×=128mm。

經初步估算，取A=128mm。

4.2.3軸的直徑

變速器工作時，軸除傳遞轉矩外，還承受來自齒輪作用的徑向力，如果是斜齒輪則還有軸向力。在這些力的作用下，變速器的軸必須有足夠的剛度和強度。

中間軸式變速器的第二軸和中間軸中部直徑d≈0.45A≈56mm，軸的最大直徑d和支承間距離L的比值，對中間軸，d/L≈0.16～0.18，對第二軸，d/L≈0.18～0.21。

第一軸花鍵部分直徑d可按下式初選d=K=4.4×=36mm。

式中，K為經驗系數，K=4.0～4.6；Temax為發動機最大轉矩。

4.2.4齒輪參數

齒輪模數：齒輪模數是一個重要參數，對貨車，減小質量比減小噪聲更重要，故齒輪應該選用大些的模數。

變速器低檔齒輪應選用大些的模數，其它檔位選用另一種模數。故在設計中一檔及倒檔齒輪模數為4.5mm，而其他檔位的模數都為4mm。

壓力角： 20°。

螺旋角：貨車變速器的螺旋角范圍為：18°～26°。

齒寬：通常根據齒輪模數m的大小來選定齒寬；直齒b=KCm：，Kc為齒寬系數，取為4.5～8.0 斜齒：b=KCmn，Kc取為6.0～8.5。

4.3變速器的軸

變速器的軸多數情況下經軸承安裝在殼體的軸承孔內，第一軸前端和中間軸式變速器的第二軸分別裝在飛輪內腔、第一軸常嚙合齒輪的內腔里。當變速器中心距小，在殼體的同一端面布置兩個滾動軸承有困難時，軸可以直接壓入殼體孔內，并固定不動。

用移動齒輪方式實現換擋的齒輪與軸之間，應選用矩形花鍵連接，以保證良好的定中心和滑動靈活，而且定中心的外徑及矩形花鍵齒側磨削與漸開線花鍵要容易。變速器中間軸上的高檔齒輪，通過軸與齒輪內孔之間的過盈配合和鍵固定在軸上；第二軸上的常嚙合齒輪副的齒輪與軸之間，常設置有滾針軸承、滑動軸承。

5.驅動橋設計

驅動橋主要由橋殼、主減速器、差速器和半軸等組成。

主減速器用來降低轉速、增加扭矩、且改變扭矩的傳遞方向、適應汽車的行駛方向。差速器可使汽車兩側車輪以不同的轉速旋轉，適應汽車轉彎及在不平路面上行駛。

半軸是將扭矩從差速器傳至驅動橋，橋殼是主減速器、差速器等傳動裝置的安裝基礎，支撐汽車的部分質量，且承受驅動輪上的各種作用力。

根據橋殼和驅動輪的連接關系，驅動橋分為斷開式和非斷開式兩種。驅動橋的結構形式與驅動車輪的懸架形式密切相關。當車輪采用非獨立懸架時，驅動橋應為非斷開式，即驅動橋殼是一根連接左右驅動車輪的剛性空心梁，而主減速器、差速器及車輪傳動裝置（由左、右半軸組成）都裝在它里面。當采用獨立懸架時，為保證運動協調，驅動橋應為斷開式。

5.1主減速器設計

主減速器的功用是降速増扭、改變傳動方向。為滿足不同的使用要求，主減速器的結構形式也是不同的。

5.1.1主減速器主、從動錐齒輪的支承方案

懸臂式支承結構的特點是在錐齒輪大端一側采用較長的軸頸，其上安裝兩個圓錐滾子軸承。為了減小懸臂長度和增加兩支承間的距離，以改善支承剛度，應使兩軸承圓錐滾子的大端朝外，使作用在齒輪上離開錐頂的軸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。

懸臂式支承結構簡單，支承剛度較差，用于傳遞轉矩較小的轎車、輕型貨車的單級主減速器及許多雙級主減速器中。因此主減速器的支承采用懸臂式支承。

5.1.2主減速器錐齒輪主要參數的計算

d1=mz1=6×11=66mm，d2=mz2=6×48=288mm

δ1=12.9°，δ2=77.1°

da1=d1+2mcosδ1=77.7mm，da2=d2+2mcosδ2=290.7mm

df1=d1-2.4mcosδ1=52mm，df2=d2-2.4mcosδ2=287.5mm

δa1=δ1+θa1=15.2°，δa2=δ2+θa2=79.4°

δf1=δ1-θf1=10.1°，δf2=δ2-θf2=74.3°

5.2車輪傳動裝置設計

車輪傳動裝置位于傳動系的末端，其基本功用是接受從差速器傳來的轉矩并將其傳給車輪。對于非斷開式驅動橋，車輪傳動裝置的主要零件為半軸。半軸根據其車輪端的支承方式不同，可分為半浮式、3/4浮式和全浮式三種形式。采用全浮式支承方式。

環衛清掃車已經是市場上較為成型的產品，但是我仍然希望能夠在吸取前人的經驗基礎上，做出一定的改進并有所創新。 [科]

【參考文獻】

［１］吳際璋．汽車構造，北京人民交通出版社．

［２］王望予．汽車設計，北京機械工業出版社．

［３］龔佰勛．環保設備設計手冊，北京化學工業出版社．