专利名称：轻型车桥用主减速器壳体的制作方法
技术领域：
本发明涉及汽车制造技术领域，具体说是一种轻型车桥用整体式主减速器铸造壳体。
背景技术：
主减速器壳体是车桥总成中的核心零部件之一，其结构和强度直接影响到整个减速器的性能和使用寿命。如图1所示，是现有减速器壳体在减速器总成中的位置，以及与减速器壳体连接的零部件序号1是减速器壳体，序号2是主动锥齿轮，序号3是被动锥齿轮，序号4、序号5是支撑主动锥齿轮的前轴承和后轴承，序号6是支撑主动锥齿轮的导向轴承，序号7是支撑主动锥齿轮前后轴承的轴承座，轴承座7通过螺栓9连接在减速器壳体1 上，序号8是差速器，主要支撑被动锥齿轮3 ；图2是现有减速器的三维视图，序号1是减速器壳体，序号7是支撑主动锥齿轮前后轴承的轴承座，序号8是差速器；图3是现有减速器壳体的结构简图，序号1是减速器壳体，序号7是支撑主动锥齿轮前后轴承的轴承座。通常重型减速器主动锥齿轮2采用轴承座7安装在减速器壳体1上，主动锥齿轮2由三个轴承成组支撑，分别是一对前轴承4和后轴承5及导向轴承6，该结构由于需要布置连接轴承座 7的螺栓和导向轴承6的安装位置，对减速器的空间要求比较大，适合于重型车桥自身尺寸规格比较大的结构。而对于轻型车桥，整体尺寸规格偏小，在有限的空间内布置螺拴连接和导向轴承，空间局促。
发明内容
为克服现有轻型车桥采用螺拴及导向轴承连接空间普遍偏大的不足，本发明的发明目的在于提供一种轻型车桥用主减速器壳体，采用减少轴承座及其与减壳的连接螺拴和导向轴承对主动锥齿轮的支撑，以满足轻型车动力从发动机到地面传递扭矩的要求，提高壳体的整体支撑能力和齿轮安装精度，增强对轴承的支撑强度和刚度，保证齿轮啮合刚度的要求，为高动力密度设计提供更多的有效空间。为实现上述目的，本发明的的技术方案是在减速器壳体上直接铸造安装前轴承和后轴承的前台阶和后台阶，减速器壳体内带有用于装配前轴承和后轴承的前轴承孔和后轴承孔，前轴承和后轴承直接装配在减速器壳体上，主动锥齿轮直接装配在前轴承和后轴承的孔内；减速器壳体的安装面为不需安装导向轴承的通孔的平面；在装配主动锥齿轮的前轴承和后轴承及差速器轴承一、差速器轴承二的相应支撑位置，设计有实现对前轴承和后轴承及差速器轴承一、差速器轴承二的支撑的加强筋一、加强筋二、加强筋三。本发明由于减少了轴承座与减速器壳体的连接，主动锥齿轮不需要导向轴承支撑，减速器壳体不铸造支撑导向轴承的孔位，同时不再加工装配导向轴承的孔，提高了主动锥齿轮的安装精度，节省了螺栓连接的空间。本发明在装配主动锥齿轮前、后轴承和差速器轴承一、差速器轴承二的相应位置， 增加了加强筋一、加强筋二、加强筋三，通过计算机仿真技术，模拟减速器壳体在减速器工作状态下的受力情况，以壳体的强度和对齿轮的支撑刚度为判断依据，设计合理的支撑筋布置位置，在达到保证壳体强度和齿轮支撑刚度的前提下，减速器壳体的基本壁厚控制在 4mm左右。有效实现了轻量化设计，降低了整车质量，油耗降低。本发明与现有技术相比，具有以下优点
1、由于采用主动锥齿轮的支撑轴承直接安装在减速器壳体上，主动锥齿轮的安装精度直接由减速器壳体的加工精度保证，不存在轴承座的安装精度影响主动锥齿轮的安装精度，从而为主动锥齿轮的啮合精度提供了有效保证。2、由于不采用导向轴承支撑主动锥齿轮，节省了空间，为齿轮的宽齿面设计提供了空间基础，最终实现减速器的高动力密度的设计理念。3、通过支撑筋的合理布置和优化计算，减速器壳体的基本壁厚最小能够达到4mm， 同时不影响齿轮的寿命，实现了轻量化设计。4、经过台架和道路实验验证，未出现轴承烧死和齿轮早期失效，满足整车的匹配需要。
下面结合附图对本发明作进一步说明。图1为现有减速器壳体在减速器总成中的位置简图； 图2为图1的三维视图3为图1的减速器壳体的结构简图4为本发明减速器壳体在减速器总成中的位置简图5为图4的三维视图6为减速器壳体1的结构简图7为图6的一个方向的三维视图8为图6的另一个方向的三维视图。
具体实施例方式如图4、图5、图6、图7、图8所示，本发明在减速器壳体1上，按照齿轮啮合要求以及轴承安装精度的要求，直接铸造用于分别安装前轴承4和后轴承5的前台阶11和后台阶 10，并直接铸造出用于装配前轴承4和后轴承5的前轴承孔12和后轴承孔9，前轴承4和后轴承5直接装配在减速器壳体1上，主动锥齿轮2直接装配在前轴承4和后轴承5的孔内； 减速器壳体1的安装面为不需安装导向轴承的通孔的平面16，通过该面与桥壳上的螺纹固定；在装配主动锥齿轮2的前轴承4和后轴承5及差速器轴承一 17、差速器轴承二 18的相应位置，带有加强筋一 13、加强筋二 14、加强筋三15。本发明减速器壳体1的主动锥齿轮2不采用轴承座结构和导向支撑结构。该发明通过PRO/i建立减速器壳体的拓扑优化3D实体模型，经过HYPERW0RKS有限元软件进行拓扑优化计算，再根据计算结果，采用PRO/i 二次建立详细的3D模型，二次通过PATRAN、 NASTRAN进行仿真计算，基于齿轮疲劳台架试验受力状态下计算减速器壳体1的应力和变形，通过与材料的许用应力和标杆产品的变形对比，反复优化3D模型，最终采用一体化支撑。该减速器壳体1的结构既满足轻型桥动力传递的需要，同时可减少轴承座螺拴连接和
4导向轴承，对应提高相应轴承位置的结构强度和刚度，提高壳体的整体支撑能力和齿轮的安装精度。 本发明摒弃重型减速器壳体常用的主动锥齿轮由轴承座支撑的结构，取消轴承座，采用主动锥齿轮2的轴承直接安装在减速器壳体1上；锥齿轮的轴承支撑采用一对主动锥齿轮2和被动锥齿轮3支撑，不采用锥齿轮加导向轴承的结构，对应提高减速器壳体1对主锥轴承的支撑刚度，以及壳体本身在轴承支撑位置的强度；设计过程引入拓扑计算和仿真计算，验证减速器壳体1在实验工况下的受力情况，通过不断优化加强筋一 13、加强筋二 14、加强筋三15的尺寸和形状，形成对轴承和齿轮的支撑，不断优化减速器壳体1的厚度， 基本壁厚最小做到4mm，仍能保证壳体的强度和刚度，不会影响齿轮寿命，做到轻量化设计。
权利要求
1. 一种轻型车桥用主减速器壳体，其特征在于在减速器壳体(1)上直接铸造安装前轴承(4)和后轴承(5)的前台阶(11)和后台阶(10)，减速器壳体(1)内带有用于装配前轴承(5 )和后轴承(4 )的前轴承孔(12 )和后轴承孔(9 )，前轴承(4 )和后轴承(5 )直接装配在减速器壳体(1)上，主动锥齿轮(2)直接装配在前轴承(4)和后轴承(5)的孔内；减速器壳体(1)的安装面为不需安装导向轴承的通孔的平面(16)；在装配主动锥齿轮的前轴承(4) 和后轴承(5)及差速器轴承一(17)、差速器轴承二(18)的相应支撑位置，设计有实现对前轴承(4)和后轴承(5)及差速器轴承一(17)、差速器轴承二(18)的支撑的加强筋一(13)、 加强筋二(14)、加强筋三(15)。
全文摘要
一种轻型车桥用主减速器壳体，在减速器壳体上直接铸造用于安装轴承的台阶，轴承直接装配在减速器壳体上，主动锥齿轮直接装配在轴承孔内，减速器壳体的安装面带有通孔直接与桥壳连接，在装配主动锥齿轮的前轴承和后轴承及差速器轴承的相应位置带有加强筋。本发明可有效提高主动锥齿轮的啮合精度；不采用导向轴承支撑主动锥齿轮，节省了空间，为齿轮的宽齿面设计提供了空间基础，最终实现减速器的高动力密度的设计理念；通过支撑筋的合理布置和优化计算，减速器壳体的基本壁厚最小能够达到4mm，同时不影响齿轮的寿命，实现了轻量化设计；经过台架和道路实验验证，未出现轴承烧死和齿轮早期失效，满足整车的匹配需要。
文档编号F16H57/038GK102518785SQ20111045482
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者冯喜成, 刘志英, 唐建颖, 曹定础, 朱锐, 谢鸿, 陈卫星, 陈永华, 陈辉 申请人:东风德纳车桥有限公司