車輛工程畢業(yè)設(shè)計(論文)載重汽車驅(qū)動橋的設(shè)計

摘要驅(qū)動橋作為汽車四大總成之一，它的性能的好壞直接影響整車性能，而對于載重汽車顯得尤為重要用大功率發(fā)動機(jī)輸出大的轉(zhuǎn)矩以滿足目前載重汽車的快速重載的高效率高效益的需要時必須要搭配一個高效可靠的驅(qū)動橋所以采用傳動效率高的雙級減速驅(qū)動橋已成為未來重載汽車的發(fā)展方向。本文參照傳統(tǒng)驅(qū)動橋的設(shè)計方法進(jìn)行了載重汽車驅(qū)動橋的設(shè)計首先確定主要部件的結(jié)構(gòu)型式和主要設(shè)計參數(shù)參考類似驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)確定出總體設(shè)計方案后對主從動錐齒輪差速器圓錐行星齒輪，半軸齒輪浮式半軸和整體式橋殼的強(qiáng)度進(jìn)行校核以及對支承軸承進(jìn)行了壽命校核文不是采用傳統(tǒng)的雙曲面錐齒輪作為載重汽車的主減速器而是采用弧齒錐齒輪。關(guān)鍵詞：載重汽車；驅(qū)動橋；雙級主減速器；全浮式半軸

AbstractAsaxleoneoffour,anditsperformancewillhaveadirectimpactonvehicleperformance,anditisparticularlyimportantfortrucks.Whenusinghigh-powerenginetorqueoutputoflargetruckstomeetthecurrentfast,heavy-dutycost-effectivebewithanefficient,reliablebridgedriver.Therefore,efficientuseoftransmissionofadouble-stagedriverslowdownthebridgehasbecomeaheavy-dutymotorvehiclesinthefuturedevelopmentdirection.Inthispaper,inthelightofthetraditionaldesignofthedriveaxleofthetruckdriverforthedesignofthebridge.Thisarticleandmaindesignparameters;thenasimilarreferencetothedriveaxleofthestructuretodeterminetheoveralldesignoftheprogram;onthefinalowner,GearDrivencone,conedifferentialplanetarygear,axlegear,theall-floatingHalf-bridgeandtheoverallstrengthoftocarryoutasassupportforthelifeofThisarticlenotadouble-bevelgearsurfaceasthemainreducertruckinsteadusingthespiralbevelgear,asahopethatthiswillcontinuetostudythisissue.Keywordtruckdriverbridgedouble-stagebridgeslowdownspiralbevelgear目

錄摘要...............................................................................

Abstractb..................................................................................................................Ⅱ第1章緒論第2章驅(qū)動橋總成的結(jié)構(gòu)型式2.1驅(qū)動橋總體方案的確非斷開式驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)分?jǐn)嚅_式驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)分2.2本設(shè)計驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)形式的確第3章主減速器3.1主減速器的結(jié)構(gòu)形主減速器的齒輪類主減速器主從動錐齒輪的支承形3.2主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)主減速比的確主減速器計算載荷的確主減速器基本參數(shù)的確主減速器傳動齒輪的幾何尺寸計主減速器軸承的選主減速器齒輪的材料及熱處主減速器傳動齒輪的強(qiáng)度校第4章差速器4.1對稱式圓錐行星齒輪差速器的設(shè)差速器齒輪基本參數(shù)的確差速器齒輪的幾何尺寸的確4.2差速器齒輪的強(qiáng)度校第5章驅(qū)動半軸設(shè)計5.1全浮式半軸的桿部直徑的初5.2全浮式半軸的強(qiáng)度校5.3半軸花鍵的強(qiáng)度校

第6章驅(qū)動橋橋殼6.1橋殼的結(jié)構(gòu)形整體式橋殼結(jié)構(gòu)形式分析鑄造整體式橋殼結(jié)構(gòu)形式分析鋼板沖壓焊接整體式橋殼鋼管擴(kuò)張成形整體式橋殼6.2橋殼的受力分析與強(qiáng)度校核橋殼的靜彎曲應(yīng)力計算在不平路面沖擊載荷作用下橋殼的強(qiáng)度校核汽車以最大牽引力行駛時的橋殼強(qiáng)度校核汽車緊急制動時的橋殼強(qiáng)度校結(jié)論致謝參考文獻(xiàn)附錄1附錄2

第緒論汽車驅(qū)動橋位于傳動系的末端。其基本功用首先是增扭、降速、改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向即增大由傳動軸或直接從變速器傳來的轉(zhuǎn)矩并將轉(zhuǎn)矩合理的分配給左右驅(qū)動車輪其次驅(qū)動橋還要承受作用于路面或車身之間的垂直力，縱向力和橫向力，以及制動力矩和反作用力矩等。驅(qū)動橋一般由主減速器，差速器，車輪傳動裝置和橋殼組成。對于重型載貨汽車來說傳遞的轉(zhuǎn)矩較乘用車和客車以及輕型商用車都要大得多以便能夠以較低的成本運(yùn)輸較多的貨物選擇功率較大的發(fā)動機(jī)這就對傳動系統(tǒng)有較高的要求而驅(qū)動橋在傳動系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用隨著目前國際上石油價格的上漲汽車的經(jīng)濟(jì)性日益成為人們關(guān)心的話題，這不僅僅只對乘用車，對于載貨汽車，提高其燃油經(jīng)濟(jì)性也是各商用車生產(chǎn)商來提高其產(chǎn)品市場競爭力的一個法寶因?yàn)橐话闱闆r下重型載貨汽車所采用的發(fā)動機(jī)都是大功率大轉(zhuǎn)矩的裝載質(zhì)量在十噸以上的載貨汽車的發(fā)動機(jī)大功率在140KW上大轉(zhuǎn)矩也在以上，百公里油耗是一般都在升左右。為了降低油耗，不僅要在發(fā)動機(jī)的環(huán)節(jié)上節(jié)油而且也需要從傳動系中減少能量的損失這就必須在發(fā)動機(jī)的動力輸出之后從發(fā)動機(jī)—傳動軸—驅(qū)動橋這一動力輸送環(huán)節(jié)中尋找減少能量在傳遞的過程中的損失在這一環(huán)節(jié)中發(fā)動機(jī)是動力的輸出者也是整個機(jī)器的心臟而驅(qū)動橋則是將動力轉(zhuǎn)化為能量的最終執(zhí)行者。因此，在發(fā)動機(jī)相同的情況下，采用性能優(yōu)良且與發(fā)動機(jī)匹配性比較高的驅(qū)動橋便成了有效節(jié)油的措施之一以設(shè)計新型的驅(qū)動橋成為新的課題。設(shè)計驅(qū)動橋時應(yīng)當(dāng)滿足如下基本要求：（1選適當(dāng)?shù)闹鳒p速比以保證汽車在給定的條件下具有最佳的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性；（2）外廓尺寸小保證汽車具有足夠的離地間隙，以滿足通過性的要求；-1-

齒輪及其他傳動件工作平穩(wěn)，噪聲小；在各種載荷和轉(zhuǎn)速工況下有較高的傳動效率；具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以承受和傳遞作用于路面和車架或車身間的各種力和力矩；在此條件下，盡可能降低質(zhì)量，尤其是簧下質(zhì)量，減少不平路面的沖擊載荷，提高汽車的平順性；與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動協(xié)調(diào)；結(jié)構(gòu)簡單，加工工藝性好，制造容易，維修，調(diào)整方便。目前我國正在大力發(fā)展汽車產(chǎn)業(yè),采用后輪驅(qū)動汽車的平衡性和操縱性都將會有很大的提高后輪驅(qū)動的汽車加速時牽引力將不會由前輪發(fā)出所以在加速轉(zhuǎn)彎時司機(jī)就會感到有更大的橫向握持力操作性能變好。維修費(fèi)用低也是后輪驅(qū)動的一個優(yōu)點(diǎn)，盡管由于構(gòu)造和車型的不同，這種費(fèi)用將會有很大的差別如果你的變速器出了故障對于后輪驅(qū)動的汽車就不需要對差速器進(jìn)行維修對于前輪驅(qū)動的汽車來說也許就有這個必要了，因?yàn)檫@兩個部件是做在一起的。所以后輪驅(qū)動必然會使得乘車更加安全舒適從而帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。通過對驅(qū)動橋的設(shè)計，使所選車型能達(dá)到最佳的動力性和經(jīng)濟(jì)性，并采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，使其修理保養(yǎng)方便，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，可靠性設(shè)計等內(nèi)容，更好地學(xué)習(xí)并掌握現(xiàn)代汽車設(shè)計與機(jī)械設(shè)計的全面知識和技能。本設(shè)計驅(qū)動橋車型技術(shù)參數(shù)如表1-1所示。表1-1技術(shù)數(shù)最高車速整車重量額定載重最大總質(zhì)量

87km/h5.02噸2.8噸8.015噸續(xù)表1-1技術(shù)數(shù)最大載重9.95噸-2-

最大輸出功率最大輸出扭矩后橋允許載荷變速器檔位數(shù)1檔傳動比2檔傳動比3檔傳動比4檔傳動比5檔傳動比6檔傳動比

88kw835Nm5.085噸66.5153.7962.2841.24810.85-3-

第

驅(qū)動橋總成的結(jié)構(gòu)2.1動橋總體方案的確定驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)型式按工作特性分可以歸并為兩大類即非斷開式驅(qū)動橋和斷開式驅(qū)動橋當(dāng)驅(qū)動車輪采用非獨(dú)立懸架時該選用非斷開式驅(qū)動橋；當(dāng)驅(qū)動車輪采用獨(dú)立懸架時，則應(yīng)該選用斷開式驅(qū)動橋。因此，前者又稱為非獨(dú)立懸架驅(qū)動橋后者稱為獨(dú)立懸架驅(qū)動橋立懸架驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)叫復(fù)雜，但可以大大提高汽車在不平路面上的行駛平順性。非斷開式驅(qū)動橋是指主減速器和半軸裝在整體的橋殼內(nèi)形式車橋和車輪只能隨路面的變化而變化，使車橋整體上下跳動。由于結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、工作可靠，廣泛用在各種載貨汽車、客車和公共汽車上，在多數(shù)的越野汽車和部分轎車上也采用這種結(jié)構(gòu)他們的具體結(jié)構(gòu)特別是橋殼結(jié)構(gòu)雖然各不相同但是有一個共同特點(diǎn)即橋殼是一根支承在左右驅(qū)動車輪上的剛性空心梁齒輪及半軸等傳動部件安裝在其中這時整個驅(qū)動橋驅(qū)動車輪及部分傳動軸均屬于簧下質(zhì)量汽車簧下質(zhì)量較大這是它的一個缺點(diǎn)。驅(qū)動橋的輪廓尺寸主要取決于主減速器的型式汽車輪胎尺寸和驅(qū)動橋下的最小離地間隙已經(jīng)確定的情況下就限定了主減速器從動齒輪直徑的尺寸在給定速比的條件下果單級主減速器不能滿足離地間隙要求可該用雙級結(jié)構(gòu)在雙級主減速器中通常把兩級減速器齒輪放在一個主減速器殼體內(nèi)也可以將第二級減速齒輪作為輪邊減速器對于輪邊減速器越野汽車為了提高離地間隙以將一對圓柱齒輪構(gòu)成的輪邊減速器的主動齒輪置于其從動齒輪的垂直上方汽車為了降低汽車的質(zhì)心高度和車廂地板高度以提高穩(wěn)定性和乘客上下車的方便可將輪邊減速器的主動齒輪置于其從動齒輪的垂直下方雙層公共汽車為了進(jìn)-4-

一步降低車廂地板高度在采用圓柱齒輪輪邊減速器的同時將主減速器及差速器總成也移到一個驅(qū)動車輪的旁邊。在少數(shù)具有高速發(fā)動機(jī)的大型公共汽車橋驅(qū)動汽車和超重型載貨汽車上有時采用蝸輪式主減速器它不僅具有在質(zhì)量小尺寸緊湊的情況下可以得到大的傳動比以及工作平滑無聲的優(yōu)點(diǎn)對汽車的總體布置很方便。斷開式驅(qū)動橋區(qū)別于非斷開式驅(qū)動橋的明顯特點(diǎn)在于前者沒有一個連接左右驅(qū)動車輪的剛性整體外殼或梁。斷開式驅(qū)動橋的橋殼是分段的，并且彼此之間可以做相對運(yùn)動所以這種橋稱為斷開式的另外它又總是與獨(dú)立懸掛相匹配故又稱為獨(dú)立懸掛驅(qū)動橋這種橋的中段主減速器及差速器等是懸置在車架橫粱或車廂底板上或與脊梁式車架相聯(lián)主減速器、差速器與傳動軸及一部分驅(qū)動車輪傳動裝置的質(zhì)量均為簧上質(zhì)量側(cè)的驅(qū)動車輪由于采用獨(dú)立懸掛則可以彼此致立地相對于車架或車廂作上下擺動地就要求驅(qū)動車輪的傳動裝置及其外殼或套管作相應(yīng)擺動。汽車懸掛總成的類型及其彈性元件與減振裝置的工作特性是決定汽車行駛平順性的主要因素而汽車簧下部分質(zhì)量的大小對其平順性也有顯著的影響斷開式驅(qū)動橋的簧下質(zhì)量較小又與獨(dú)立懸掛相配合致使驅(qū)動車輪與地面的接觸情況及對各種地形的適應(yīng)性比較好此可大大地減小汽車在不平路面上行駛時的振動和車廂傾斜高汽車的行駛平順性和平均行駛速度減小車輪和車橋上的動載荷及零件的損壞提高其可靠性及使用壽命。但是，由于斷開式驅(qū)動橋及與其相配的獨(dú)立懸掛的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故這種結(jié)構(gòu)主要見于對行駛平順性要求較高的轎車及一些越野汽車上后者多屬于輕型以下的越野汽車或多橋驅(qū)動的重型越野汽車。由于要求本課題設(shè)計的是噸級的后驅(qū)動橋，要設(shè)計這樣一個級-5-

別的驅(qū)動橋一般選用非斷開式結(jié)構(gòu)以與非獨(dú)立懸架相適應(yīng)且非斷開式驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、工作可靠，查閱資料，可參照國內(nèi)相關(guān)貨車的設(shè)計,后本課題選用非斷開式驅(qū)動橋。該種形式的驅(qū)動橋的橋殼是一根支撐在左右驅(qū)動車輪的剛性空心梁一般是鑄造或鋼板沖壓而成主減速器差速器和半軸等所有傳動件都裝在其中此時驅(qū)動橋驅(qū)動車輪都屬于簧下質(zhì)量。重型汽車驅(qū)動橋技術(shù)已呈現(xiàn)出向雙級化發(fā)展的趨勢要是雙級驅(qū)動橋還有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：(l)雙級減速驅(qū)動橋是驅(qū)動橋中結(jié)構(gòu)最簡單的一種，制造工藝簡單，成本較低，是驅(qū)動橋的基本類型，在重型汽車上占有重要地位；(2)重型汽車發(fā)動機(jī)向低速大轉(zhuǎn)矩發(fā)展的趨勢使得驅(qū)動橋的傳動比向小速比發(fā)展；(3)隨著公路狀況的改善，特別是高速公路的迅猛發(fā)展，重型汽車使用條件對汽車通過性的要求降低因此重型汽車不必像過去一樣采用復(fù)雜的結(jié)構(gòu)提高通過性；(4)與帶輪邊減速器的驅(qū)動橋相比，由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡化，雙級減速驅(qū)動橋機(jī)械傳動效率提高，易損件減少，可靠性提高。雙級橋產(chǎn)品的優(yōu)勢為雙級橋的發(fā)展拓展了廣闊的前景產(chǎn)品設(shè)計的角度看，重型車產(chǎn)品在主減速比小于6情況下，應(yīng)盡量選用雙級減速驅(qū)動橋。所以此設(shè)計采用雙級主減速器再配以整體式橋殼。2.2設(shè)計驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)形式的確定普通非斷開式驅(qū)動橋，由于其結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，工作可靠，廣泛地用在各種載貨汽車及公共汽車上，在多數(shù)的越野汽車上也采用這種結(jié)構(gòu)。普通的非斷開式驅(qū)動橋的特點(diǎn)是一根支撐在左右驅(qū)動車輪上的剛性空心梁，而主減速器、差速器及半軸等傳動件都裝在其中。這時，整個驅(qū)-6-

動橋和驅(qū)動車輪的質(zhì)量以及傳動軸的部分質(zhì)量都屬于汽車的非懸掛質(zhì)量，使汽車的非懸掛質(zhì)量較大這是普通非斷開式驅(qū)動橋的一個弱點(diǎn)這種驅(qū)的11%---16%圖非斷開式驅(qū)動橋3.1

第主減速器主減速器的結(jié)構(gòu)形式主減速器的結(jié)構(gòu)形式按參加減速傳動的齒輪副數(shù)目分單級主減速-7-

器和雙級主減速器。主減速器的齒輪有弧齒錐齒輪雙曲面齒輪圓柱齒輪和蝸輪蝸桿等形式弧齒錐齒輪傳動其特點(diǎn)是可以承受較大的負(fù)荷加之其輪齒不是在齒的全長上同時嚙合，而是逐漸有齒的一端連續(xù)而平穩(wěn)的地轉(zhuǎn)向另一端，工作平穩(wěn)，噪聲和振動小，所以在此選用弧齒錐齒輪傳動。作為一個噸級的驅(qū)動橋，傳動的轉(zhuǎn)矩較大，所以主動錐齒輪采用懸臂式支承，如圖3-1所示。圖3-1主錐齒輪跨置式從動錐齒輪采用圓錐滾子軸承支承為了增加支承剛度兩軸承的圓錐滾子大端應(yīng)向內(nèi)以減小尺寸。為了使從動錐齒輪背面的差速器殼體處有足夠的位置設(shè)置加強(qiáng)肋以增強(qiáng)支承穩(wěn)定性應(yīng)不小于從動錐齒輪大端分度圓直徑的70%。為了使載荷能均勻分配在兩軸承上，應(yīng)使等于或大于，如圖示。-8-

ceeceeo3.2

圖從動錐齒輪支撐形式主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計在給定發(fā)動機(jī)最大功率

及其轉(zhuǎn)n的情況下，所選擇的i值應(yīng)0能保證這些汽車有盡可能高的最高車v

時值應(yīng)按下式來確定：0i

v

rrpiamaxgh

（3-1）式中：r——車輪的滾動半徑，r=0.5m；ri——變速器量高檔傳動比。igh

gh

=1。對于其他汽車來說，為了得到足夠的功率儲備而使最高車速稍有下降，i一般選擇比上式求得的大％％，即按下式選擇：0i0

v

rrpiiiamaxLB

（3-2）式中：i——分動器或加力器的高檔傳動比；i——輪邊減速器的傳動比。LB計算出i0按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最低擋傳動比確定從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩ceT

/n

N

（3-3）式中：i

——發(fā)動機(jī)至所計算的主減速器從動錐齒輪之間的傳動系的最TL-9-

oopTapcs2低擋傳動比，在此取oopTapcs2T——發(fā)動機(jī)的輸出的最大轉(zhuǎn)矩，在此取N

T

——傳動系上傳動部分的傳動效率，在此取；

——該汽車的驅(qū)動橋數(shù)目在此取；——由于猛結(jié)合離合器而產(chǎn)生沖擊載荷時的超載系數(shù)于一般的載貨汽車K，當(dāng)性能系數(shù)f>0時可取K。1fp

g

當(dāng).19516Tg當(dāng).195T

（3-4）式中：m——汽車滿載時的總質(zhì)量在此取

9950K。所以0.195

=23.24>16f=-0.33〈0

=1.0由以上各參數(shù)可

8356.50.91

=4896.02N按驅(qū)動輪打滑轉(zhuǎn)矩確定從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)r/r

i

N

（）式中：——汽車滿載時一個驅(qū)動橋給水平地面的最大負(fù)荷，預(yù)設(shè)后橋所承載負(fù)荷；

——輪胎對地面的附著系數(shù)對于安裝一般輪胎的公路用車，r

r

——車輪的滾動半徑，滾動半徑為0.5m-10

2arLBLBfffT2arLBLBfffTRHpaTrLBLBfff

LB

i——分別為所計算的主減速器從動錐齒輪到驅(qū)動車LB輪之間的傳動效率和傳動比邊減速i取1.0。LB

LB

取0.9由于沒有輪所G/r

i=LB

5085

=2410.25按汽車日常行駛平均轉(zhuǎn)矩確定從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)T

T

(rin

RHP

N

（）式中：——汽車滿載時的總重量，在此取

；——所牽引的掛車滿載時總重量，N，但僅用于牽引車的計算；f——道路滾動阻力系數(shù)，計算時轎車取

0.010~0.015；對于載汽車可取車取?。籪——；f——汽車的性能系數(shù)在此取0。所以

T

(rin

R

99501.0

0.07主減速器齒輪的主要參數(shù)有一級傳動主、從動齒輪的齒數(shù)和z，從12動錐齒輪大端分度圓直徑D面模m從動錐齒輪齒面bb，2t二級傳動主、從動齒輪齒數(shù)、模數(shù)和齒厚等。4一級傳動主、從動齒輪的齒數(shù)取z

=10，z=36，z+z=46〉4022-11

從動錐齒輪大端分度圓直徑D和端面模數(shù)可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式初選，即2

tDK

D

c

（3-7）式中：K——直徑系數(shù)，一般??；D2——從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩TceTcs中的較小者。所以

=（13.0～16.02401.25=200.92初選D=200.9

m=D/t2

=200.9/36=5.58有參考《機(jī)械設(shè)計手冊》表選取6t對于一級傳動從動錐齒輪齒面寬b，推薦不大于節(jié)錐A的0.3倍，即0.3，而b應(yīng)滿b10，對于汽車主減速器圓弧齒輪推薦采t用：200.9=31.1

在此取通常小齒輪的齒面加大較為合適，在此b=34二級傳動主從動齒輪的齒數(shù)取z=15=55從動齒輪的模數(shù)取m=44二級傳動從動齒輪齒=73=66。4主減速器一級傳動齒輪的幾何尺寸如表3-1所示。表3-1主速器一級傳動齒輪的幾何尺寸序

項

目

計算公式

計算結(jié)果號12

主動齒輪齒數(shù)從動齒輪齒數(shù)

103634

端面模數(shù)齒面寬

6㎜b=34㎜㎜

b=31-12

2fff2fffdhhcos678

全齒高法向壓力角軸交角節(jié)圓直徑

h

=m

h=13.2=22.5°=90°㎜d=216㎜9

節(jié)錐角

arctan

zz

12

=15.52°10

節(jié)錐距

A=

d2sin

A=111.1111

周節(jié)

t=3.1416m

t=18.851213

齒頂高齒根高

h

h=6㎜h=7.2㎜14

徑向間隙

c

*m

c=2.31㎜15

齒根角

f

hA

f

=2.91°a1f2

a1

=15.61°16

面錐角af

a

=80.27°續(xù)表3-1主速器一級傳動齒輪幾何尺寸=ff1

f

=9.79°17

根錐角

f

=

2

f2

f2

=74.51°1a1118

齒頂圓直徑

=a2

d=71.52㎜=222.36a1a2主減速器二級傳動齒輪的幾何尺寸如表3-2所示。表3-2主速器二級傳動齒輪的幾何尺寸-13

fdda3azSNSazRz序fdda3azSNSazRz

項

目

計算公式

計算結(jié)果號12

主動齒輪齒數(shù)從動齒輪齒數(shù)

155534567

端面模數(shù)齒厚中心距節(jié)圓直徑齒頂高

a

=

4㎜b=73㎜b=66㎜a=140㎜d㎜=220㎜=4㎜8

齒根高

h

f

h=5㎜9

齒頂圓直徑

3

d=68㎜=228㎜a作用在主動錐齒輪齒面上的軸向力A和徑向力R分別為F

cos

F

sin

sin

）Fcos

sin

F

sin

sin

（3-9）可計算

18.57cos35

3

F

cos35

3

cos15.5235對于采用跨置式的主動錐齒輪和從動錐齒輪的軸承徑向載荷，如圖3-5所示。-14

BRZABRZA圖3-5主減速器軸承的布置尺軸承A，B徑向載荷分別為R=

1a1a

（3-10）（3-11）根據(jù)上式已知=14947N，F(xiàn)=5435N所以軸承A徑向=

191

14974

=12956N其軸向力為1軸承B的徑向力R=185702891=8223N

1497451.7

（1）對于軸承A，采用圓錐滾子軸承30208，此軸承的額定動載Cr為105.65KN所承受的當(dāng)量動載荷=1×12956=12956N。所以有公式-15

tfQt2rramhhvtfQt2rramhhvCrL

6

s

(3-12)式中:f——為溫度系數(shù)，在此?。籪——為載荷系數(shù)，在此取1.2。所以L=

1105.651.212956

s此外對于無輪邊減速器的驅(qū)動橋來說減速器的從動錐齒輪軸承的計算轉(zhuǎn)速為n

2.66r

r/min

(3-13)式中：r——輪胎的滾動半徑；——汽車的平均行駛速度對于載貨汽車和公共汽車可取30～35km/h在此取33km/h。所以有上式可得=

0.5

=175.56r/min而主動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)=175.56×5.4=948.024r/min所以軸承能工作的額定軸承壽命：L

L60n

h

(3-14)式中:

——軸承的計算轉(zhuǎn)速，。有上式可得軸承A的使用壽

5.94860948.024

=10442.8h若大修里程定為公里，可計算出預(yù)期壽命即L'

h

S=ham

(3-15)-16

hhhh所以L=hhhh

10000033

=3030.30h和L比較，L〉L'

，故軸承符合使用要求。（2）對于軸承B，在此選用30207軸承。在此徑向力

軸向力，所以

=2.14＞e由《機(jī)械設(shè)計》可查得a22.5當(dāng)量動載荷Q=式中：f——沖擊載荷系數(shù)在此取1.2。有上式可得）=24462.5N所以軸承的使用壽命由式（和式（可得

（3-16）=

1667016670nQ94824462.5

103

=10833.7L'

所以軸承符合使用要求。對于軸承采用軸向力向力以

A

=1.3＞e由《機(jī)械設(shè)計》可查得，Y=0.4cota=0.4×cot。Q=f（0.4×10420+0.97×8004.6）=14318.9N=

1667016670nQ14318.9

103

L

軸承C符合要求。A軸承D采用軸向力A=12560N，徑向R=19445.8N=0.65得X=0.4，Y=0.4cota22.5。Q=f（0.4×12560+0.97×19445.8）=28663.7N-17

hEFhhEFh=

1667016670=n28663.7

103

=16759.3h>L'

軸承D滿足使用要求。軸承E,F徑向力計算公式為：R=

1128

14974186.1=12352.6NR=

1128

64

14974186.1=16387.6N軸承E,F用30208錐滾子軸承。對于軸承，軸向力向力

=1.02＞eX=0.4a=0.4×cot22.5Q=（0.4×12560+0.97×12352.6）=20407.2NL=

1667013409720407.2

=21863.5h>L'

軸承E符合使用要求。對于軸承，軸向力向力

=0.77＞eX=0.4a=0.4×cot22.5Q=（0.4×12560+0.97×16387.6）=25103.9N=

1667016670134097nQ25103.9

103

=24032.7h>L

軸承F符合使用要求。在此，齒輪所采用的鋼為用滲碳合金鋼制造的齒輪，經(jīng)過滲碳、淬火、回火。-18

2r2eg1212r22（1）位齒長上的圓周力2r2eg1212r22p

b

N／mm

(3-17)式中：P——作用在齒輪上的圓周力動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Temax最大附著力Gr兩種載荷工況進(jìn)行計算，N；b——從動齒輪的齒面寬，在此取31mm。按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計算時：

i

3

N／mm式中：T——發(fā)動機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩，在此取N；i——變速器的傳動比；d——主動齒輪節(jié)圓直徑，在此取。按上式

0.8531

3

N／mm按最大附著力矩計算時：

Gr

3

N／mm（3-19式中：——汽車滿載時一個驅(qū)動橋給水平地面的最大負(fù)荷，在此取5085N；按上式=p

0.531

3

742.61N-19

0sm12其中上述兩種方法計算用的許用單位齒長上的圓周[p]為0sm121865N/mm

。（2）輪齒的彎曲強(qiáng)度校核汽車主減速器錐齒輪的齒根彎曲應(yīng)力為

2K

mm

2

（3-20）式中：T

——該齒輪的計算轉(zhuǎn)矩，；K——超載系數(shù)；在此取；K——尺寸系數(shù)，反映材料的不均勻性，與齒輪尺寸和熱處理有關(guān)，當(dāng)

時，K

，在此K＝0.725.4K——載荷分配系數(shù)，K＝1.00～1.10K——質(zhì)量系數(shù)，對于汽車驅(qū)動橋齒輪，可取b——計算齒輪的齒面寬；J——計算彎曲應(yīng)力的綜合系數(shù)按圖選取齒輪的＝0.225，大齒輪J＝0.195。按上

2486.40.715.4

＝95.75<210.92

23486.41360.215

=128.83N/

2

<210.9

2所以主減速器齒輪滿足彎曲強(qiáng)度要求。-20

fvfv圖3-3彎計算用綜合系數(shù)J(3)輪齒的表面接觸強(qiáng)度校核錐齒輪的齒面接觸應(yīng)力為：

j

CTKbJ

N/2

(3-21)式中：T

——主動齒輪的計算轉(zhuǎn)矩；1C——材料的彈性系數(shù)，對于鋼制齒輪副取232.6N

/mm；K——尺寸系數(shù)，在缺乏經(jīng)驗(yàn)的情況下，可取K

f

——表面質(zhì)量系數(shù)，對于制造精確的齒輪可取1.0；J——計算接觸應(yīng)力綜合系數(shù)。按圖選取J。按上

j

232.61.0510.12234

=802.08〈1750N/主、從動齒輪的齒面接觸應(yīng)力相等。所以均滿足要求。-21

第

差速器4.1

對稱式圓錐行星齒輪差速器的設(shè)計行星齒輪選10齒，半軸齒輪選齒。行星齒輪與半軸齒輪的節(jié)錐

1

2-22

2222

10==29.05°18

1

=90°-

2

=60.95°再求出圓錐齒輪的大端端面模數(shù)m=

22sin=sin=29.05z10由于強(qiáng)度的要求在此取dmz=50

=5×18=90行星齒輪安裝孔的直其深度行星齒輪的安裝孔的直行星齒輪軸的名義尺寸相同，而行星齒輪的安裝孔的深度就是行星齒輪在其軸上的支承長度，通常?。篖L

T

（4-1）（4-2）

31.11.1

≈24mm

L≈27mm

（4-3）

差速器齒輪的幾何尺寸如表示。表4-1差速器齒輪的幾何尺寸序號123456

項目行星齒輪齒數(shù)半軸齒輪齒數(shù)模數(shù)齒面寬全齒高壓力角

計算公式≥10，應(yīng)盡量取最小值=14～25bh

計算結(jié)果z=101z=182=5mm9mm11mm22.5°-23

112fs112fsv

軸交角

=90°8

節(jié)圓直徑

d；

d50909

節(jié)錐角

1

arctan

2

90

1

2

=29.05°，60.9510

節(jié)錐距

d2sin2sin

A=103.07mm11

周節(jié)

=3.1416m

=15.7mm1213

齒頂高齒根高

h

f

5mmh=6mm14

徑向間隙

=-=0.188+0.051

4.2

差速器齒輪的強(qiáng)度校核輪齒彎曲強(qiáng)為

=

2TKKKKbzJ

MPa

(4-4)式中：—差速器一個行星齒輪傳給一個半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩，其計算式

0.6

在為；n—差速器的行星齒輪數(shù)；——半軸齒輪齒數(shù)；J——計算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)查得=0.226-24

圖4-3

彎曲計算用綜合系數(shù)根據(jù)上

w

=

23734.41

=926MPa所以，差速器齒輪滿足彎曲強(qiáng)度要求。第5驅(qū)動半軸設(shè)計驅(qū)動車輪的傳動裝置位于汽車傳動系的末端用是將轉(zhuǎn)矩由差速器的半軸齒輪傳給驅(qū)動車輪在一般的非斷開式驅(qū)動橋上驅(qū)動車輪的傳動裝置就是半軸半軸將差速器的半軸齒輪與車輪的輪轂聯(lián)接起來半軸的形式主要取決半軸的支承形式普通非斷開式驅(qū)動橋的半軸根據(jù)其外端支承的形式或受力狀況不同可分為半浮式，3/4浮式和全浮式，在此由-25

于是載重汽車，采用全浮式結(jié)構(gòu)。5.1

全浮式半軸的桿部直徑的初選全浮式半軸桿部直徑的初選可按下式進(jìn)行

3

T0.196

(2.05~

3

T

（5-1）根據(jù)上式d~=（29.4根據(jù)強(qiáng)度要求在此取30mm。5.2

全浮式半軸的強(qiáng)度校核首先是驗(yàn)算其扭轉(zhuǎn)應(yīng)：

Td16

MPa（5-2）式中：T

——半軸的計算轉(zhuǎn)矩，在此?。弧胼S桿部的直徑，。根據(jù)上

＝＝472MPa<=(490～588)MPa16所以滿足強(qiáng)度要求。5.3

半軸花鍵的強(qiáng)度校核計算半軸在承受最大轉(zhuǎn)矩時還應(yīng)該校核其花鍵的剪切應(yīng)力和擠壓應(yīng)力。半軸花鍵的剪切應(yīng)

為

s

TApb

MPa(5-3)-26

BA半軸花鍵的擠壓應(yīng)為BA

T4

zL

p

MPa（5-4）式中：T

——半軸承受的最大轉(zhuǎn)矩，，在此取2937.6Nm；D

B

——半軸花鍵的外徑，mm在此取30mm；

A

——相配花鍵孔內(nèi)徑，mm在此取25mm；

——花鍵齒數(shù)；在此取24L——花鍵工作長度，mm，在此取55mm；

——花鍵齒寬，mm，在此?。弧d荷分布的不均勻系數(shù)，計算時取。根據(jù)上式可計算

=

2937.6

=53.95MPa=

2937.634

=86.32MPa根據(jù)要求當(dāng)傳遞的轉(zhuǎn)矩最大時，以上計算均滿足要求。第

驅(qū)動橋橋殼驅(qū)動橋橋殼是汽車上的主要零件之一，作用在驅(qū)動車輪上的牽引力，制動力側(cè)向力和垂向力也是經(jīng)過橋殼傳到懸架及車架上因此橋殼既是承載件又是傳動件。設(shè)計時必須考慮在動載下橋殼有足夠的強(qiáng)度和剛度。6.1橋殼的結(jié)構(gòu)型式橋殼的結(jié)構(gòu)型式有三種，即可分式橋殼，整體式橋殼和組合式橋殼。-27

本設(shè)計采用整體式橋殼。整體式橋殼的特點(diǎn)是將整個橋殼制成一個整體殼猶如一個整體的空心梁，其強(qiáng)度和剛度都比較好。通?？刹捎们蚰T鐵、可鍛鑄鐵或鑄鋼鑄造。鑄造整體式橋殼的主要優(yōu)點(diǎn)在于可制成復(fù)雜而理想的形狀厚能夠變化，可得到理想的應(yīng)力分布，其強(qiáng)度及剛度均較好，工作可靠，故要求橋殼承載負(fù)荷較大的中重型汽車適于采用這種結(jié)構(gòu)尤其是重型汽車適合采用這種結(jié)構(gòu)。在球鐵中加入1.7%的鎳，解決了球鐵低溫（沖擊值急劇降低的問題得到了與常溫相同的沖擊值為了進(jìn)一步提高其強(qiáng)度和剛度，鑄造整體式橋殼的兩端壓入較長的無縫鋼管作為半軸套筒。另外由于汽車的輪轂軸承是裝在半軸套管上其中輪轂內(nèi)軸承與橋殼鑄件的外端面相靠而外軸承則與擰在半軸套管外端的螺母相抵故半軸套管有被拉出的傾向，所以必須將橋殼與半軸套管用銷釘固定在一起。是由鋼板沖壓件焊成的橋殼主體，兩端再焊上帶凸緣的半軸套管及鋼板彈簧座等組成。鋼板沖壓焊接整體式橋殼除了制造工藝簡單材料利用率高廢品率很低生產(chǎn)率高及制造成本低等優(yōu)點(diǎn)外還有足夠的強(qiáng)度和剛度特別是其質(zhì)量小，卻比有些鑄造式橋殼更安全可靠。這種橋殼是由中碳無縫鋼管或鋼板卷焊鋼管擴(kuò)張滾壓成形制成將鋼管中間擴(kuò)孔兩端滾壓變細(xì)再加焊凸緣及鋼板彈簧座等這種制造工藝的生產(chǎn)率高的利用率最高質(zhì)量雖小而強(qiáng)度和剛度卻比較好，-28

2w但需要專用擴(kuò)張滾壓成形軋制設(shè)備用于轎車和輕型汽車的大批量生產(chǎn)。2w6.2橋殼的受力分析與強(qiáng)度校核橋殼猶如一空心橫梁兩端經(jīng)輪轂軸承支承于車輪上在鋼板彈簧座處橋殼承受汽車的簧上載荷，而沿兩側(cè)輪胎中心線，地面給輪胎以反力/2（雙胎時則沿雙胎中心線殼則承受此力與車輪重力g之差值，2w計算簡圖如圖6-1所示。橋殼按靜載荷計算時，在其兩鋼板彈簧座之間的彎矩為M

GB-s)22

（）式中：

995001.80MN2——汽車滿載靜止水平路面時驅(qū)動橋給地面的載荷N；g——車輪的重力，NB

——驅(qū)動車輪輪距，m；——驅(qū)動橋殼上兩鋼板彈簧座中心間的距離。由彎矩圖見殼的危險斷面通常在鋼板彈簧座附近由g大大地小，且設(shè)計時不易準(zhǔn)確預(yù)計，當(dāng)無數(shù)據(jù)時可忽略。2而靜彎曲應(yīng)力為：

Wv

MPa

（

wj

3MP式中：-29

vhW——危險斷面處橋殼的垂向彎曲截面；vh1W(BH6H

3

3

)726000；1W(HB6

3

3

)；W——扭轉(zhuǎn)截面系2-tt1圖6-1橋靜彎曲應(yīng)力的計算簡圖在不平路面沖擊載荷作用下橋殼的強(qiáng)度計算當(dāng)汽車高速行駛于不平路面上時除承受在靜載狀態(tài)下的那部分載荷外，還承受附加的沖擊載荷。這時橋殼載動載荷下的彎曲應(yīng)力為：

wd

MPa

（）

wd

26.04MP式中：

——動載荷系數(shù)，對載貨汽車取2.5；

——橋殼載靜載荷下的彎曲應(yīng)力，MPa。汽車以最大牽引力行駛時的橋殼的強(qiáng)度計算-30

2w這時不考慮側(cè)向力如圖6-2所示汽車以最大牽引力行駛時橋殼的受力分析簡圖此時作用在左右驅(qū)動車輪上除有垂向反力外尚有切向反力。地面對左右驅(qū)動車輪的最大切向反力為2wPmax

i/rNTLTr6.515

（）式中：T

——發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩835；i——傳動系最低檔傳動比6.515；

T

——傳動系的傳動效率0.9；r——輪胎的滾動半徑r圖汽以最大牽引行駛時橋殼的受力分析簡圖后驅(qū)動橋殼在兩鋼板彈簧座之間的垂向彎曲矩為：M

2)22

N

（）-31

Mv

995001.81.0822686N22式中：

——汽車加速行駛時的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)1.2。由于驅(qū)動車輪的最大切向反力使橋殼也承受水平方向的彎矩于裝用普通圓錐齒輪差速器的驅(qū)動橋彈簧之間橋殼所受的水平方向的彎矩為：Mh

p

Bmax22

（）Mh

1.801.041516.3N22橋殼還承受因驅(qū)動橋傳遞驅(qū)動轉(zhuǎn)矩而引起的反作用力矩時在兩板簧座間橋殼承受的轉(zhuǎn)矩為：

imaxTLT2

2448.01

（）式中：Tmax

,i,TL

——見式（6-4）下的說明。w

Mvh33.53WWvh

T17.2Wt

]汽車緊急制動時的橋殼強(qiáng)度計算這時不考慮側(cè)向力如圖6-3示汽車在緊急制動時橋殼的受力分析簡圖。此時作用在左右驅(qū)動車輪上除有垂向反m/2外，尚有切向2反力，即地面對驅(qū)動車輪的制動力G