汽車后橋總體設計解讀

1、目 錄1概述結構方案的確定.11.1概述.11.2結構方案的分析及選擇.22主減速器設計.5 2.1主減速器型式及選擇.5 2.2主減速器齒輪的齒型.6 2.3主減速器齒輪設計和計算.8 2.4主減速器結構設計.253差速器及半軸設計.27 3.1差速器的功能原理.27 3.2差速器的其本參數的選擇和設計計算.29 3.3半軸的設計.344 橋殼及殼附件設計.39 4.1驅動橋殼結構方案選擇.39 4.2驅動橋殼強度計算.40 4.3驅動橋殼材料的選擇.415制動器設計.43 5.1概述.43 5.2制動器的結構方案分析.44 5.3制動器主要參數的確定.45 5.4制動器主要結構元件.48參

2、考文獻 .51謝辭 .52附錄 .53 汽車后橋總體設計摘要：汽車后橋是汽車的驅動部分,是整個汽車傳動系的最末端,對汽車的性能起著至關重要的作用。根據車橋能否傳遞驅動力，汽車車橋分為驅動橋和從動橋。驅動橋的結構型式按齊總體布置來說共有三種，即普通的非斷開式驅動橋，帶有擺動半軸的非斷開式驅動橋和斷開式驅動橋。本設計對象是小型低速載貨汽車的后驅動橋。本設計完成了小型低速載貨汽車的后驅動橋中主減速器、差速器、驅動車輪的傳動裝置及橋殼等部件的設計。本文根據小型低速載貨汽車的后驅動橋的要求，通過選型，確定了主減速器傳動副類型，差速器類型，驅動橋半軸支承類型。通過計算計算，確定了主減速比，主、從動錐齒輪、

3、差速器、半軸以及橋殼的主要參數和結構尺寸。最后利用CAD軟件繪制零部件裝配圖和裝配總圖并通過主要零部件的校核計算和對主要零部件二維繪圖，確定所設計的能夠滿足設計要求。關鍵詞：汽車后橋；驅動橋；主減速器；差速器隨著我國農村和城鄉(xiāng)經濟的不斷發(fā)展，交通運輸已經不再僅限于畜力和人力，汽車幾乎完全代替了畜力和人力。輕型貨車憑借其運輸靈活、快捷、性價比高的優(yōu)勢被廣泛應用于運輸事業(yè)，包括家用運輸和工業(yè)運輸。我國的汽車工業(yè)發(fā)展迅速，歷經四十余年，汽車產量已居于世界前列，但是在產品技術開發(fā)上還依舊處于落后狀況。通過結合我國實際，總結自己的經驗，又廣泛吸收國外先進技術以及具有前瞻性的技術工具書，對于提高我國汽車行

4、業(yè)技術水平將具有格外重要的意義。作為一位機械設計制造及其自動化專業(yè)的畢業(yè)生，我們應該牢牢掌握機械設計與制造的基本知識及技能。本次畢業(yè)設計給我們提供了一個非常重要的實踐機會。這本說明書記錄了我這次畢業(yè)設計的主要內容和步驟，較詳細地說明了汽車后橋的設計流程。1 概述-結構方案的確定1.1 概述驅動橋是汽車傳動系中的主要部件之一。它位于傳動系統(tǒng)的末端，其基本功用是增大由傳動軸傳來的轉矩，將轉矩分配給左、右驅動車輪，并使左、右驅動車輪具有汽車行駛運動學所要求的差速功能；同時，驅動橋還要承受作用于路面和車架或車廂之間的鉛垂力、縱向力和橫向力。在一般的汽車結構中，驅動橋主要有主減速器、差速器、驅動車輪的傳

5、動裝置和驅動橋殼等部件組成，保證當變速器置于最高檔時，在良好的道路上有中夠的牽引力以克服行駛陰力和獲得汽車的最大車速，這主要取決于驅動橋主減速器的傳動比。雖然在汽車總體設計時，從整車性能出發(fā)確定了驅動橋的傳動比，然而用什么型式的驅動橋，什么結構的主減速器和差速器等在驅動橋設計時要具體考慮的；絕大多數的發(fā)動機在汽車上是縱置的，為使扭矩傳給車輪，驅動橋必須改變扭矩的方向，同時根據車輛的具體要求解決左右車輪的扭矩分配，如果是多橋驅動的汽車亦同時要考慮各橋間的扭矩分配問題。整體式驅動橋一方面需要承擔汽車的載荷，另一方面車輪上的作用力以及傳遞扭矩所產生的反作用力矩皆由驅動橋承擔，所以驅動橋的零件必須具有

6、足夠的剛度和強度，以保證機件可靠的工作。驅動橋還必須滿足通過性急平順性的要求。采用斷開式驅動橋，可以使橋殼離地間隙增加，非簧載質量減輕等均是從這方面考慮；前橋驅動或多橋驅動的轉向驅動軸要既能驅動又能轉向。所以，驅動橋的設計必須滿足如下基本要求：1） 所選擇的主減速比應能滿足汽車在給定使用條件下具有最佳的動力性和燃油經濟性； 2） 結構簡單、維修方便，機件工藝性好，制造容易，拆裝、調整方便；3） 在各種載荷及轉速工況有高的傳動效率；4） 與懸架導向機構運動協(xié)調，對于轉向驅動橋，還應與轉向機構運動相協(xié)調； 5） 驅動橋各零部件在保證其剛度、強度、可靠性及壽命的前提下應力求減小簧下質量，以減小不平路

7、面對驅動橋的沖擊載荷，從而改善汽車的平順性； 6） 輪廓尺寸不大以便于汽車總體布置并與所要求的驅動橋離地間隙相適應；7） 齒輪與其它傳動件工作平穩(wěn)，噪聲小。1.2結構方案分析及選擇不同形式的汽車，主要體現(xiàn)在軸數、驅動形式以及布置形式上有區(qū)別：汽車可以有兩軸、三軸、四軸甚至更多的軸數。影響選取軸數的因素主要有汽車的總質量；汽車驅動形式有4×2、4×4、6×2、6×4、6×6、8×4、8×8等。而采用4×2驅動形式的汽車結構簡單、制造成本低，多用于轎車和總質量小些的公路用車輛上。我們設計的汽車為輕型的貨車，故只需采用4

8、×2后橋驅動方式就能滿足要求。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(或稱為整體式)。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(xié)調，驅動橋應為斷開式。這種驅動橋無剛性的整體外殼，主減速器及其殼體裝在車架或車身上，兩側驅動車輪則與車架或車身作彈性聯(lián)系，并可彼此獨立地分別相對于車架或車身作上下擺動，車輪傳動裝置采用萬向節(jié)傳動。為了防止運動干涉，應采用滑動花鍵軸或一種允許兩軸能有適量軸向移動的萬向傳動機構。圖1.1 整體式驅動橋1-主減速器

9、2-套筒 3-差速器 4、7-半軸-調整螺母-調整墊片-橋殼具有橋殼的非斷開式驅動橋結構簡單，制造工藝性好，成本低，工作可靠。維修調整容易，廣泛應用于各種載貨汽車、客車及多數的越野汽車和部分小轎車上。但整個驅動橋均屬于簧下質量。對汽車平順性和降低動載荷不利。斷開式驅動橋結構較復雜，成本較高，但它大大地增加了離地間隙，減小了簧下質量，從而改善了行駛平順性，提高了汽車的平均車速，減小了汽車在行駛時作用于車輪和車橋上的動載荷，提高了零部件的使用壽命；由于驅動車輪與地面的接觸情況及對各種地形的適應性較好，大大增強了車輪的抗側滑能力; 與之相配合的獨立懸架導向機構設計得合理，可增加汽車的不足轉向效應，提

10、高汽車的操縱穩(wěn)定性。 這種驅動橋在轎車和高通過性的越野汽車上應用相當廣泛。圖1.2 非斷開式驅動橋本課題要求設計2噸輕型貨車的驅動橋，根據結構、成本和工藝等特點，驅動橋我們采用整體式結構，這樣成本低，制造加工簡單，便于維修。2主減速器設計2.1主減速器型式及選擇驅動橋主減速器為適應使用要求發(fā)展多種 結構型式：如單級主減速器、雙級主減速器、和單級主減速器加輪邊減速等。(1) 單級主減速器常由一對錐齒輪所組成。這對錐齒輪的傳動比是根據整車動力性和燃油經濟性的要求來選定的。它結構簡單，質量輕，所以在可能條件下盡量采用單級主減速器的型式。然而單級主減速器的傳動比一般在3.56.7，太大的傳動比將會使從

11、動錐齒輪的尺寸過大，影響驅動橋殼下的離地間隙。離地間隙越小，汽車通過性就越差，這也就限制了從動錐齒輪的最大尺寸。(2) 雙級減速器是由第一級圓錐齒輪副和第二級圓柱齒輪副或第一級圓柱齒輪副和第二級圓錐齒輪副所組成。采用雙級主減速器可達到兩個目的：一是可獲得較大的傳動比610，其二是采用雙級減速器后第二級的傳動比可以小一些，由此第二級的從動齒輪尺寸在差速器安裝尺寸允許情況下可以相應減小，由此減小橋殼的外形尺寸，增加了離地間隙。然而雙級主減速器的重量及制造成本都比單級主減速器要高很多。(3) 雙速主減速器內由齒輪的不同組合可獲得兩種傳動比。它與普通變速器相配合，可得到雙倍于變速器的擋位。雙速主減速器

12、的高低擋減速比是根據汽車的使用條件、發(fā)動機功率及變速器各擋速比的大小來選定的。大的主減速比用于汽車滿載行駛或在困難道路上行駛，以克服較大的行駛阻力并減少變速器中間擋位的變換次數；小的主減速比則用于汽車空載、 半載行駛或在良好路面上行駛，以改善汽車的燃料經濟性和提高平均車速。但是，該減速器的成本也相當高的。(4) 單級主減速器加輪邊減速器，越野車、重型礦用自卸車和重型貨車需要減速比更大的驅動橋，同時也要很大的離地間隙，因此發(fā)展了輪邊減速器。于是驅動橋分成兩次減速具有兩個減速比主減速傳動比和輪邊減速器傳動比。相對這時的主減速器傳動比要比沒有輪邊減速的主減速器傳動比要大得多。其結果使驅動橋中央部分的

13、外形尺寸減小很多，相對地增加了離地間隙。同時，在主減速器后和輪邊減速器前的零件如差速器、半軸等載荷大大減少，其零件尺寸也相應地減小。它能縮短橋中心到連接傳動軸凸緣的距離，能減少傳動軸的夾角。當然這種減速器結構復雜，制造裝配精度要求高，成本自然也是普通主減速器的幾倍。根據以上信息，針對我們的普通的輕型貨車，選擇單級錐齒輪主減速器就滿足要求。2.2主減速器齒輪的齒型汽車主減速器廣泛采用的是螺旋圓錐齒輪，它包括圓弧齒錐齒輪、準雙曲面齒輪、延擺線齒錐齒輪等多種形式。圖1.3 螺旋錐齒輪與雙曲面齒輪傳動(a)螺旋錐齒輪傳動；(b)雙曲面齒輪傳動螺旋錐齒輪傳動的主、從動齒輪軸線垂直相交于一點，齒輪并不同時

14、在全長上嚙合，而是逐漸從一端連續(xù)平穩(wěn)地轉向另一端。另外，由于輪齒端面重疊的影響，至少有兩對以上的輪齒同時嚙合，所以它工作平穩(wěn)、能承受較大的負荷、制造也簡單。但是在工作中噪聲大，對嚙合精度很敏感，齒輪副錐頂稍有不吻合便會使工作條件急劇變壞，并伴隨磨損增大和噪聲增大。為保證齒輪副的正確嚙合，必須將支承軸承預緊，提高支承剛度，增大殼體剛度。圓弧齒錐齒輪一般采用格里森制。雙曲面齒輪傳動雙曲面齒輪傳動的主、從動齒輪的軸線相互垂 直而不相交，主動齒輪軸線相對從動齒輪軸線在空間偏移一距離E，此距離稱為偏移距。由于偏移距正的存在，使主動齒輪螺旋角1大于從動齒輪螺旋角 2。根據嚙合面上法向力相等，可求出主、從動

15、齒輪圓周力之比： F2/F 1 = cos 2/cos 1 式中， F 1 、 F 2 分別為主、從動齒輪的圓周力； 1 、 2 分別為主、從動齒輪的螺旋角。 雙曲面齒輪傳動比為: 式中， 為雙曲面齒輪傳動比； r1 、 r 2 分別為主、從動齒輪平均分度圓半徑。對于圓弧錐齒輪，令 K = cos 2 / cos 1 ，則傳動比為： 由于 1 > 2 ，所以系數K>1， 一般為1.251.5。這說明：當雙曲面齒輪與螺旋錐齒輪尺寸相同時，雙曲面齒輪傳動有更大的傳動比。當傳動比一定，從動齒輪尺寸相同時，雙曲面主動齒輪比相應的螺旋錐齒輪有較大的直徑，較高的輪齒強度以及較大的主動齒輪軸和軸

16、承剛度。當傳動比一定，主動齒輪尺寸相同時，雙曲面從動齒輪直徑比相應的螺旋錐齒輪小，因而有較大的離地間隙。 另外，雙曲面齒輪傳動比螺旋錐齒輪傳動還具有如下特點： 1) 在工作過程中，雙曲面齒輪副不僅存在沿齒高方向的側向滑動，而且還有沿齒長方向的縱向滑動。縱向滑動可改善齒輪的磨合過程，使其具有更高的運轉平穩(wěn)性。 2) 沿齒長的縱向滑動會使摩擦損失增加，降低傳動效率。3) 齒面間大的壓力和摩擦力，可能導致油膜破壞和齒面燒結咬死，即抗膠合能力較低。因此，雙曲面齒輪傳動必須采用可改善油膜強度和防刮傷添加劑的特種潤滑油。綜上信息，考慮到生產條件、材料問題、以及經濟性問題，我們選擇采用格里森圓弧齒錐齒輪。2

17、.3主減速器齒輪設計和計算齒輪型式選定后可進行載荷計算、參數初步計算、齒輪幾何尺寸計算和強度計算等等，并根據計算結果擬定齒輪工作圖。2.3.1載荷計算影響汽車驅動橋錐齒輪副合理設計的重要因素之一是要合適地選擇齒輪副上所受的扭矩。過去計算扭矩是根據發(fā)動機的最大輸出扭矩來推算出從動錐齒輪上的扭矩，或者根據輪胎不打滑時的最大附著力矩來計算，而這兩種情況都比較極端，它不能反映齒輪副在日常工作時所受的實際載荷。一種新的分析驅動橋計算扭矩的方法是從日常工作載荷和整車性能出發(fā)來考慮的，這種計算扭扭矩稱為性能扭矩或日常行駛扭矩。除那些具有高性能的運動汽車外，用這一計算扭矩來確定一般驅動橋齒輪副的尺寸是比較合適

18、的。在計算載荷之前必須知道發(fā)動機的最大轉矩Memax和確定主傳動比。由汽車總體設計得：輪胎型號為7.00-20 10PR 121/117 G,輪胎滾動半徑0.43m；發(fā)動機型號:新柴495B發(fā)動機最大轉矩N/m,r/min,最大功率Kw，最高車速Km/h?？砂聪率接嬎愦_定：N·m式中，取1.1 ；主減速比的確定： 取。下面分別介紹三種確定計算扭矩的方法：） 按驅動輪打滑扭矩確定從動錐齒輪載荷 式中，G2汽車滿載時驅動橋給水平地面的最大負荷， N; 加速時重量轉移系數，1.11.2,取1.1； 輪胎的滾動半徑，m； 主減速器從動齒輪到驅動車輪之間的傳動比，取； 主減速器從動齒輪到驅動車

19、輪之間的傳動效率，取0.95； 輪胎對路面的附著系數，安裝一般輪胎的公路用汽車取0.85。） 按最大使用扭矩確定從動錐齒輪載荷式中，變速器一檔傳動比，取6.75；主減速器傳動比，5.625；分動器傳動比，此處不采用分動器，故??；超載系數，取；考慮由于接合離合器發(fā)生沖擊的超載系數，??；液力變矩器變矩比，這里不采用液力變矩器，故?。?驅動橋數目；發(fā)動機到主減速器的傳動效率，取為0.95 。） 按日常行駛扭矩確定從動錐齒輪載荷式中，汽車滿載時的總重力，N；道路滾動阻力系數，貨車取0.0150.020，取0.018；汽車正常使用時的平均爬坡能力系數，通常貨車取0.050.09，取0.07;汽車的性能系

20、數，故取。對于最大計算轉矩，應取發(fā)動機最大扭矩和驅動輪打滑扭矩兩者的最小值；當按最大扭矩計算齒輪強度時，所得應力不超過齒輪材料應力允許值。當按日常行駛扭矩計算齒輪強度時，所得應力不應超過齒輪材料的疲勞極限；2.3.2 主、從動齒輪主要參數的選擇（1） 從動齒輪齒數的選擇選擇主、從動錐齒輪齒數時應考慮Z1、Z2之間應避免有公約數,以便在齒輪在使用過程中各齒之間都能互相嚙合,起到自動磨合作用并均勻磨合的效果。為了得到理想的齒面重合度和高的輪齒彎曲強度，主、從動齒輪齒數和應不小于 40。根據經驗及齒輪傳動設計手冊，初步擬定我們設計的主、從動齒輪齒數Z1=8、Z2=45。（2） 從動齒輪大端分度圓直徑

21、和端面模數的確定對于單級主減速器，對驅動橋殼尺寸有影響，大將影響橋殼的離地間隙；小則影響跨置式主動齒輪的前支承座的 安裝空間和差速器的安裝。 可根據經驗公式初選： ，mm式中， -從動錐齒輪大端分度圓直徑（mm） ； -直徑系數， 一般為 13.016,取15； -從動錐齒輪的計算轉矩 N m） （ )代入數據：mm從動錐齒輪分度圓直徑選好后可按求得m=6.33,標準化為6.5。（3） 其它參數的確定表2.1名稱代號計算公式和說明計算結果(mm)軸交角按需要確定,一般 10º170º,最常用90º中點螺旋角通常=35º40º,最常用=35

22、86;壓力角標準大端分度圓直徑d分錐角外錐距RR=148.54齒寬系數齒寬bb=43中點模數中點法向模數中點分度圓直徑中點錐距切向變位系數,按查表得到徑向變位系數,按查表得到頂隙cc=1.222齒頂高齒根高工作齒高全齒高齒根角齒頂角頂錐角根錐角齒頂圓直徑冠頂距A當時,當量齒數（參考齒輪傳動設計手冊）對計算數據的幾點說明： 1）Z1的確定原則：為了磨合均勻,Z1、Z2之間應避免有公約數。為了得到理想的齒面重合度和高的輪齒彎曲強度，主、從動齒輪齒數和應不小于 40。為了嚙合平穩(wěn)、噪聲小和具有高的疲勞強度，對于貨車，Z1一般不少于6，對于轎車Z1一般不少于9，當主傳動比較大時，盡量使Z1 取得小些，

23、以便得到滿意的離地間隙。對于不同的主傳動比，Z1和 Z2應有適宜的搭配，可參閱一些優(yōu)先值。 2）螺旋方向：從錐齒輪錐頂看，齒形從中心線上半部向左傾斜為左旋，向右傾斜為右旋。 主、從動錐齒輪的螺旋方向是相反的。螺旋方向與錐齒輪的旋轉方向影響其所受軸向力的方向。當變速器掛前進擋時，應使主動齒輪的軸向力離開錐頂方向，這樣可以使主、從動齒輪有分離趨勢，防止輪齒卡死而損壞。當變速器在倒檔時，軸向力方向改變，但此力因倒檔偶爾應用故影響較小。如將主齒輪可靠定位，雖用倒檔可避免齒輪卡住。根據上述原因及發(fā)動機為順時針旋轉，所以一般汽車主減速器所用的主動齒輪為左旋，而從動輪為右旋。 3）主、動錐齒輪的齒面寬和：一

24、般推薦齒面寬的數值，對于螺旋錐齒輪b在1/4-1/3節(jié)錐距之間。主動齒比從動齒大10%左右，故主齒輪寬度為43，從動齒寬為48。主、從動錐齒輪齒面寬和錐齒輪齒面過寬并不能增大齒輪的強度和壽命，反而會導致因錐齒輪輪齒小端齒溝變窄引起的切削刀頭頂面寬過窄及刀尖 圓角過小。這樣，不但減小了齒根圓半徑，加大了應力集中，還降低了刀具的使用壽命。此外，在安裝時有位置偏差或由于制造、熱處理變形等原因，使齒輪工作時載荷集中于輪齒小端，會引起輪齒小端過早損壞和疲勞損傷。另外，齒面過寬也會引起裝配空間的減小。但是齒面過窄，輪齒表面的耐磨性會降低。2.3.3 主減速器螺旋錐齒輪強度校核錐齒輪要安全可靠地工作，必須有

25、足夠的強度和壽命。設計時應根據其所受載荷、尺寸大小驗算其強度。齒輪的損壞形式有很多，常見的主要有齒輪折斷、齒面點蝕及剝落、齒面膠合、齒面磨損等。齒輪的使用壽命除與設計的正確與否有直接關系外，在實際生產中也往往是由于材料、加工精度、熱處理、裝配調試以及使用條件不當造成損壞的。正確的設計只是減少或避免上述損壞的產生，強度計算是檢驗設計可靠性辦法之一。目前強度計算多是近似的 ,在汽車行業(yè)中確定齒輪強度的主要依據是臺架及道路試驗，以及齒輪在實際使用中對情況的判斷，而計算可作設計參考。隨著計算機技術在汽車設計中的應用、試驗設備與技術的發(fā)展，為有限壽命和有限元計算方法創(chuàng)造了條件，使計算更符合實際使用情況。

26、下面是格里森齒輪驗算性的強度計算方法：（） 單位齒長上的圓周力在汽車工業(yè)的實踐中，主減速器齒輪的表面耐磨性常常用齒輪上單位齒長的圓周力來估算。 （N/mm）式中，p-作用在齒輪上的圓周力,N; b-從動齒輪的齒面寬，mm;按發(fā)動機最大轉矩（ Nmm）計算時為： （N/mm）式中，變速器傳動比，常取一檔或直接檔的；主動齒輪節(jié)圓直徑，mm；直接檔：一檔：故，齒輪單位齒長上的圓周力符合安全要求，通過驗證。（）齒輪彎曲強度計算螺旋錐齒輪的彎曲應力強度計算公式為：（N/mm）式中，計算轉矩，（，對主動齒輪需將上述計算轉矩按N·m轉換；超載系數，?。怀叽缦禂?，當端面模數mm，取；載荷分配系數，取

27、1.02;質量系數，對驅動橋齒輪可??； J 計算彎曲應力的綜合系數，查圖4-9-32得，；許用彎曲應力，按和較小都計算時取700N/。主動齒輪：從動齒輪：故，齒輪彎曲強度符合安全要求，通過驗證。（）齒輪接觸強度計算圓弧錐齒輪的接觸強度計算公式為：式中，材料的彈性系數，鋼制齒輪副取232.6;主動齒輪計算轉矩，N·m;超載系數，??；質量系數，對驅動橋齒輪可?。?載荷分配系數，取1.02；表面質量系數，取1；計算接觸應力綜合系數，查圖4-9-36得0.133;許用接觸應力，按和較小都計算時取2800N/。代入數據得：故，齒輪接觸強度符合安全要求，通過驗證。更多詳細內容請聯(lián)系3231885

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