环卫清扫车传动系统设计
【摘要】传动系统是汽车的重要组成部分。

环卫清扫车采用的是发动机前置、后轮驱动的传动系，其主要组成包括离合器、变速器、万向传动装置、主减速器等。

主减速器能降低转速以增加扭矩，并把由传动轴传来的动力传给差速器。

对称式锥齿轮普通差速器由行星齿轮、半轴齿轮、行星齿轮轴和差速器壳等组成，是一个差速传动机构，用来保证各驱动轮在各种运动条件下的动力传递，避免轮胎与地面间的打滑。

【关键词】传动系统；离合器；变速器；主减速器
1.绪论
环卫清扫车作为环卫设备之一，是一种集路面清扫、垃圾回收和运输为一体的新型高效清扫设备。

可广泛立用于干线公路，市政以及机场道面、城市住宅区、公园等道路清扫。

路面扫路车不但可以清扫垃圾，而且还可以对道路上的空气介质进行除尘净化，既保证了道路的美观，维护了环境的卫生，维持了路面的良好工作状况，有减少和预防了交通事故的发生以及进一步延长了路面的使用寿命。

目前在国内利用环卫清扫车进行路面养护已经成为一种潮流。

随着人们对生活环境要求的不断提高，清扫设备越来越受到重视。

使用清扫车不仅在于提高作业效率，更重要的是避免了人工清扫作业时造成的尘土飞扬，环境污染等问题。

对于高速公路，码头，机场等地，必须使用清扫车。

据统计，一辆清扫车，由其吨位大小的不同，可相应代替10～50人的作业进度，在经费开支方面也可节省约20%～40%。

清扫车的基本结构包括二类汽车底盘、工作机构、除尘装置以及附属设备。

2.传动系总述
传动系应具有如下功能：减速与变速、实现汽车倒驶、中断传动、差速作用。

3.离合器的选择
离合器是传动系中直接与发动机联系的总成。

其主动部分与发动机飞轮相连，从动部分与变速器相连。

3.1离合器的组成
摩擦离合器主要由主动部分（发动机飞轮，离合器盖和压盘等），从动部分（从动盘），压紧机构（压紧弹簧）和操纵机构（分离叉，分离轴承，离合器踏板及传动部件等）四部分组成。

主，从动部分和压紧机构是保证离合器处于接合状态并能传递动力的基本结构，操纵机构是使离合器主，从动部分分离的装置。

3.2离合器的选择
由于离合器大多已标准化或系列化，因此可根据被连接两轴的直径，计算转速和转矩，从有关手册和资料中选取合适的规格或进行类比设计来确定离合器的结构尺寸。

故此处不对离合器进行设计，仅以变速器一轴轴径在机械设计手册中选取所需离合器。

4.变速器的设计
4.1变速器和离合器的连接
变速器用螺栓紧固于离合器壳后端面，并用变速器第一轴（即离合器从动轴）的轴承盖凸缘与离合器壳后孔定心。

为了保证变速器第一轴与曲轴的同轴度，离合器壳安装在汽缸体上，其后端应与曲轴轴线垂直，其后孔应与曲轴轴线同轴。

4.2变速器基本参数
4.2.1档数和传动比
根据任务书的要求，环卫清扫车的挡数是四档，故取用四档变速器。

目前轻型货车的传动比范围在5～6之间，故可确定变速器一档传动比i1=5.32,二档传动比i2=2.14，三档传动比i3=1.28，四档传动比i4=1,倒档比I=6.9。

4.2.2中心距
对中间轴式变速器，是将中间轴与第二轴之间的距离称为变速器中心距A。

它是一个基本参数，其大小不仅对变速器的外形尺寸，体积和质量大小，而且对轮齿的接触强度有影响。

中心距越小，轮齿的接触应力越大，齿轮寿命越短。

初选中心距A时，可根据下面的经验公式计算A=KA，式中A为变速器中心距；KA为中心距系数，货车：KA=8.6～9.6；Temax为发动机最大转矩；i1为变速器一档传动比；ηg为变速器传动效率，取96%。

计算时，Temax=560N.m，KA=9，i1=5.32，A=9×=128mm。

经初步估算，取A=128mm。

4.2.3轴的直径
变速器工作时，轴除传递转矩外，还承受来自齿轮作用的径向力，如果是斜齿轮则还有轴向力。

在这些力的作用下，变速器的轴必须有足够的刚度和强度。

中间轴式变速器的第二轴和中间轴中部直径d≈0.45A≈56mm，轴的最大直径d和支承间距离L的比值，对中间轴，d/L≈0.16～0.18,对第二轴，d/L≈0.18～0.21。

第一轴花键部分直径d可按下式初选d=K=4.4×=36mm。

式中，K为经验系数，K=4.0～4.6；Temax为发动机最大转矩。

4.2.4齿轮参数
齿轮模数：齿轮模数是一个重要参数，对货车，减小质量比减小噪声更重要，故齿轮应该选用大些的模数。

变速器低档齿轮应选用大些的模数，其它档位选用另一种模数。

故在设计中一档及倒档齿轮模数为4.5mm，而其他档位的模数都为4mm。

压力角：20°。

螺旋角：货车变速器的螺旋角范围为：18°～26°。

齿宽：通常根据齿轮模数m的大小来选定齿宽；直齿b=KCm：,Kc为齿宽系数，取为4.5～8.0 斜齿：b=KCmn，Kc取为6.0～8.5。

4.3变速器的轴
变速器的轴多数情况下经轴承安装在壳体的轴承孔内，第一轴前端和中间轴式变速器的第二轴分别装在飞轮内腔、第一轴常啮合齿轮的内腔里。

当变速器中心距小，在壳体的同一端面布置两个滚动轴承有困难时，轴可以直接压入壳体孔内，并固定不动。

用移动齿轮方式实现换挡的齿轮与轴之间，应选用矩形花键连接，以保证良好的定中心和滑动灵活，而且定中心的外径及矩形花键齿侧磨削与渐开线花键要容易。

变速器中间轴上的高档齿轮，通过轴与齿轮内孔之间的过盈配合和键固定在轴上；第二轴上的常啮合齿轮副的齿轮与轴之间，常设置有滚针轴承、滑动轴承。

5.驱动桥设计
驱动桥主要由桥壳、主减速器、差速器和半轴等组成。

主减速器用来降低转速、增加扭矩、且改变扭矩的传递方向、适应汽车的行驶方向。

差速器可使汽车两侧车轮以不同的转速旋转，适应汽车转弯及在不平路面上行驶。

半轴是将扭矩从差速器传至驱动桥，桥壳是主减速器、差速器等传动
装置的安装基础，支撑汽车的部分质量，且承受驱动轮上的各种作用力。

根据桥壳和驱动轮的连接关系，驱动桥分为断开式和非断开式两种。

驱动桥的结构形式与驱动车轮的悬架形式密切相关。

当车轮采用非独立悬架时，驱动桥应为非断开式，即驱动桥壳是一根连接左右驱动车轮的刚性空心梁，而主减速器、差速器及车轮传动装置（由左、右半轴组成）都装在它里面。

当采用独立悬架时，为保证运动协调，驱动桥应为断开式。

5.1主减速器设计
主减速器的功用是降速増扭、改变传动方向。

为满足不同的使用要求，主减速器的结构形式也是不同的。

5.1.1主减速器主、从动锥齿轮的支承方案
悬臂式支承结构的特点是在锥齿轮大端一侧采用较长的轴颈，其上安装两个圆锥滚子轴承。

为了减小悬臂长度和增加两支承间的距离，以改善支承刚度，应使两轴承圆锥滚子的大端朝外，使作用在齿轮上离开锥顶的轴向力由靠近齿轮的轴承承受，而反向轴向力则由另一轴承承受。

悬臂式支承结构简单，支承刚度较差，用于传递转矩较小的轿车、轻型货车的单级主减速器及许多双级主减速器中。

因此主减速器的支承采用悬臂式支承。

5.1.2主减速器锥齿轮主要参数的计算
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车轮传动装置设计
车轮传动装置位于传动系的末端，其基本功用是接受从差速器传来的转矩并将其传给车轮。

对于非断开式驱动桥，车轮传动装置的主要零件为半轴。

半轴根据其车轮端的支承方式不同，可分为半浮式、3/4浮式和全浮式三种形式。

采用全浮式支承方式。

环卫清扫车已经是市场上较为成型的产品，但是我仍然希望能够在吸取前人的经验基础上，做出一定的改进并有所创新。

[科]
【参考文献】
［１］吴际璋．汽车构造，北京人民交通出版社．
［２］王望予．汽车设计，北京机械工业出版社．
［３］龚佰勋．环保设备设计手册，北京化学工业出版社．。