汽車設(shè)計(jì)課設(shè)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)

專業(yè)名稱：車輛工程一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 1二、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2三、主減速器部分設(shè)計(jì) 21、主減速器齒輪計(jì)算載荷的確定 2擇………………43、主減速器強(qiáng)度計(jì)算……………………5四、差速器部分設(shè)計(jì)………………………61、差速器主參數(shù)選擇 62、差速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算 7五、半軸部分設(shè)計(jì)…………8T直φ徑 82、受最大牽引力時(shí)強(qiáng)度計(jì)算 93、制動(dòng)時(shí)強(qiáng)度計(jì)算………………………94、半軸花鍵計(jì)算…………9六、驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì) 101、橋殼的靜彎曲應(yīng)力計(jì)算 2、在不平路面沖擊載荷作用下的橋殼強(qiáng)度計(jì)算…………113、汽車以最大牽引力行駛時(shí)的橋殼強(qiáng)度計(jì)算 114、汽車緊急制動(dòng)時(shí)的橋殼強(qiáng)度計(jì)算 算 12七、參考書目 14八、課程設(shè)計(jì)感想 15一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書《BJ130驅(qū)動(dòng)橋部分設(shè)計(jì)驗(yàn)算與校核》2、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求(1)主減速器部分包括：主減速器齒輪的受載情況；錐齒輪主要參數(shù)選擇；主減速器強(qiáng)度計(jì)算；齒輪的彎曲強(qiáng)度、接觸強(qiáng)度計(jì)算。(2)差速器：齒輪的主要參數(shù)；差速器齒輪強(qiáng)度的校核；行星齒輪齒數(shù)和半軸齒(3)半軸部分強(qiáng)度計(jì)算：當(dāng)受最大牽引力時(shí)的強(qiáng)度；制動(dòng)時(shí)強(qiáng)度計(jì)算。(4)驅(qū)動(dòng)橋強(qiáng)度計(jì)算：①橋殼的靜彎曲應(yīng)力②不平路載下的橋殼強(qiáng)度③最大牽引力時(shí)的橋殼強(qiáng)度④緊急制動(dòng)時(shí)的橋殼強(qiáng)度⑤最大側(cè)向力時(shí)的橋殼強(qiáng)度3、主要技術(shù)參數(shù)軸荷分配：滿載時(shí)前后軸載1340/2735(kg)動(dòng)機(jī)最大功率：80psn：3800-4000n/min10輪轂總成和制動(dòng)器總成的總重：g=274kgk設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)內(nèi)容二、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)T=橋殼形式：整體式半軸形式：全浮式差速器形式：直齒圓錐齒輪式三、主減速器部分設(shè)計(jì)由于所設(shè)計(jì)車型為輕型貨車，主減速比不是很大，故采用單級(jí)單速主減速器。考慮到離地間隙問題，選用雙曲面齒輪副傳動(dòng)，減小從動(dòng)齒輪尺寸，增大最小離地間隙。又由于安裝空間的限制，采用懸臂式支承。1、主減速器齒輪計(jì)算載荷的確定(1)按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最低檔傳動(dòng)比確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩TceememdiaemiaemaemiaaaemidK——液力變矩系數(shù)，該減速器無(wú)液力變矩器，K=11ff00η——發(fā)動(dòng)機(jī)到從動(dòng)錐齒輪之間的傳動(dòng)效率，取η＝90%ce(2)按驅(qū)動(dòng)輪打滑扭矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tcs22T＝Tcs8899N.mT＝375Ncf計(jì)算錐齒輪最大應(yīng)TN.zm計(jì)算錐齒輪疲勞壽z12=0TN.cm12sb2=43mmb1=47mmww22φ——輪胎與路面間的附著系數(shù)，取φ＝rrdbaBJ30使用手冊(cè)得rr知，輪胎規(guī)格為，取a＝，所以r＝[16/2+]＝ri——主減速器從動(dòng)齒輪到車輪間傳動(dòng)比，i＝1mmη——主減速器從動(dòng)齒輪到車輪間傳動(dòng)效率，η＝1mmβm1=36°，m2主動(dòng)齒輪左旋，從動(dòng)齒輪右由上面數(shù)據(jù)計(jì)算得：T＝8899N.m旋。cs(3)按日常平均行駛轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩α=22°ttfiwjijf單位齒長(zhǎng)滾動(dòng)阻力系數(shù)f為~，取f=，W=40750N，因此F=652N；空氣fwDaDDp=1163N/m風(fēng)面積A=4m2，日常平均行駛車速u＝50km/h，因此awtrri——主減速器從動(dòng)齒輪到車輪間傳動(dòng)比，i＝1mmη——主減速器從動(dòng)齒輪到車輪間傳動(dòng)效率，η＝1mmm足設(shè)計(jì)要從動(dòng)齒n——計(jì)算驅(qū)動(dòng)橋數(shù)，n=1輪：cf(4)從動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩曲應(yīng)力計(jì)ccecs算8899N.m，所以T=T=6450N.m。當(dāng)計(jì)算錐齒輪疲勞壽命時(shí)，T＝T，Tσcceccfcfccfw2=396MPaccfw2=396MPa按疲勞彎算σw2=23MPa按疲勞彎算σw2=23MPa<GGczcz(1)主從動(dòng)齒輪齒數(shù)Z，Z12ww012滿足設(shè)計(jì)主動(dòng)齒按滿足設(shè)計(jì)主動(dòng)齒按最大彎算σw1=309MPa0cecscfccecsccfc(2)從動(dòng)錐齒輪分度圓直徑D2和端面模數(shù)mD2D2D22ws22w按疲勞彎算m=按疲勞彎算m=K3TsmmmsMPa<w滿MPa<w滿足設(shè)計(jì)s2imm120(3)齒面寬b從動(dòng)齒輪齒面寬b2==43mm，ms=7mm,滿足b2≤10ms。主動(dòng)齒輪齒面寬b1==×43mm=47mm。(4)雙曲面小齒輪偏移距E(5)中點(diǎn)螺旋角β取β=35°，ε=2°m1m1(6)螺旋方向發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針，為避免輪齒卡死而損壞，應(yīng)使軸向力離開錐頂方向，符合左手定則，所以主動(dòng)齒輪左旋，從動(dòng)齒輪右旋。(7)法向壓力角α22°30′。3、主減速器強(qiáng)度計(jì)算(1)單位齒長(zhǎng)圓周力p主減速器錐齒輪的表面耐磨性常用輪齒上的單位齒長(zhǎng)圓周力p來(lái)估算，emaxemax111122查表得單位齒長(zhǎng)圓周力許用值[p]=1429N/mm，P<[p]，滿足設(shè)計(jì)要求。(2)齒輪彎曲強(qiáng)度錐齒輪輪齒的齒根彎曲應(yīng)力為：cc最大接觸應(yīng)力σ=2459MPaJJ滿足設(shè)計(jì)要求；疲勞接觸應(yīng)力JMPaJ滿足設(shè)計(jì)n＝4行星齒輪球面半徑b節(jié)錐距0行星齒輪齒數(shù)1軸齒輪齒6457N.mN.m，按疲勞彎曲應(yīng)力算時(shí)T=375N.m；主動(dòng)齒c輪：按最大彎曲應(yīng)力算時(shí)T=1164N.m，按疲勞彎曲應(yīng)力算zz0ssssK——齒面載荷分配系數(shù)?？缰檬街谓Y(jié)構(gòu)K=1~，取K=1mmmK——質(zhì)量系數(shù)，K＝1vvm——從動(dòng)錐齒輪斷面模數(shù)，m=7mmss1212J——綜合系數(shù)，通過(guò)查圖得，主動(dòng)齒輪J=，從動(dòng)齒輪J=wwww2ww2w設(shè)計(jì)要求；按疲勞彎曲應(yīng)力計(jì)算σ=23MPa，[σ]=210MPa，σ≤[σ]，w2ww2ww1ww2ww1ww2w(3)齒輪接觸強(qiáng)度pp11T——主動(dòng)齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩。按最大彎曲應(yīng)力算時(shí)T=1164N.m，按zz疲勞彎曲應(yīng)力算時(shí)T=68N.mz212m=5d1=50mmd2=80mm0行星齒輪軸直徑d=22mm支承長(zhǎng)度20cecswMPaw符合設(shè)計(jì)0cf0ssmmmffvv122J——齒面接觸強(qiáng)度的綜合系數(shù)，通過(guò)查接觸強(qiáng)度計(jì)算用綜合系JJcecsJJJJcfJJJJ四、差速器部分設(shè)計(jì)1、差速器主參數(shù)選擇(1)BJ130為貨車，取差速器行星齒輪數(shù)n＝4(2)行星齒輪球面半徑RbbbT——差速器計(jì)算轉(zhuǎn)矩，T=min[T，T]=6457Nmddcecs0b0(3)確定行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)12z/z=，在~2范圍內(nèi)；半軸齒數(shù)和為32，能被行星齒輪數(shù)整除。21w符合設(shè)計(jì)半軸計(jì)算T=3874Nmφd=33mm滿足設(shè)計(jì)滿足設(shè)計(jì)m=2mmD=40mmd=35mmB=4mmτ=72MPa，sshh所以能夠保證裝配，滿足設(shè)計(jì)要求。(4)行星齒輪和半軸齒輪節(jié)錐角γ，γ及其模數(shù)m1201102212重新驗(yàn)算節(jié)錐距01122(5)壓力角α采用α=22°30′的壓力角，齒高系數(shù)為的齒形。00dcecscr——行星齒輪支承面中心到錐頂?shù)木嚯x，r==32mmdd2、差速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算差速器齒輪只有當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎或左右輪行駛不同的路程時(shí)，或一側(cè)車輪打滑而滑轉(zhuǎn)時(shí)，差速器齒輪才能有嚙合傳動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。因此，對(duì)于差速器齒輪主要應(yīng)進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算。齒輪彎曲應(yīng)力σw為：T——半軸齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩。當(dāng)T=min[T，T]時(shí)，T＝×T=3874Nm；當(dāng)c0cecsc00cfc0ssK——齒面載荷分配系數(shù)?？缰檬街谓Y(jié)構(gòu)K=1~，取K=1mmmK——質(zhì)量系數(shù)，K＝1vv]，故滿s足設(shè)計(jì)要cMPa，c]，故滿c足設(shè)計(jì)要M=2421Nm=wj，wj]，滿足wj設(shè)計(jì)要=wjwj]，滿足wj設(shè)計(jì)要v2222J——綜合系數(shù)，查圖得J=0cecswww2ww0cfww五、半軸部分設(shè)計(jì)本驅(qū)動(dòng)橋采用全浮式半軸，因?yàn)槿S式半軸只承受傳動(dòng)系的轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩，可以承載較大載荷，適應(yīng)于貨車。1、半軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩T及桿部直徑φ全浮式半軸只承受轉(zhuǎn)矩，全浮式半軸的計(jì)算載荷可按主減速器從動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩進(jìn)一步計(jì)算得到，即式中：ξ——差速器的轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)，對(duì)于普通圓錐齒輪差速器取TNmφ桿部直徑可按照下式進(jìn)行初選：計(jì)算得d=33mm2、受最大牽引力時(shí)強(qiáng)度計(jì)算半軸選用40Cr，進(jìn)行調(diào)制處理，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力宜為490~588Mpa，所以設(shè)計(jì)3、制動(dòng)時(shí)強(qiáng)度計(jì)算T=551NmM=4413Nm∑σ∑=144MPa，z]，滿足z設(shè)計(jì)要vhT=807Nmσ∑=99MPa，∑]，所以∑滿足設(shè)計(jì)=WA-A276MPa，WA-AWA-A滿足設(shè)計(jì)縱向力應(yīng)按最大附著力計(jì)算：式中：m2——汽車重量轉(zhuǎn)移系數(shù)，對(duì)后軸驅(qū)動(dòng)的載重汽車其取值范圍是~，此處??；2扭2r4、半軸花鍵計(jì)算半軸和半軸齒輪一般采用漸開線花鍵連接，對(duì)花鍵進(jìn)行擠壓應(yīng)力和鍵齒mzD=m(z+1)=40mm，相配的花鍵孔內(nèi)徑d=m=35mm，花鍵寬b=πm=，取整數(shù)4。(1)半軸花鍵的剪切應(yīng)力校核φφD——半軸花鍵外徑，取D=40mmd——相配的花鍵孔內(nèi)徑，取d=35mmppφ——載荷分布的不均勻系數(shù),取φ=ssss2)半軸花鍵的擠壓應(yīng)力校核τ=36MPaA-A，A-AA-A設(shè)計(jì)要σ∑A-A=283MPa，σ<∑A-A∑A-A滿足設(shè)計(jì)τ=36MPaB-B，B-BB-B設(shè)計(jì)要σ∑B-B=283MPa，cccc∑B-B∑B-B滿足設(shè)計(jì)六、驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)1、橋殼的靜彎曲應(yīng)力計(jì)算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，而沿左右輪胎的中心線，地面給輪胎以反力G/2(雙胎時(shí)則沿雙胎之中心)，橋殼則承受此力與車輪重力g之差值，即2w(G/2-g)，計(jì)算簡(jiǎn)圖如右圖所示。2w橋殼按靜載荷計(jì)算時(shí)，在其兩鋼板彈簧座之間的彎矩M為22g——車輪(包括輪轂、制動(dòng)器等)的重力，g=2740NwwB——驅(qū)動(dòng)車輪輪距，查資料得B=s——驅(qū)動(dòng)橋殼上兩鋼板彈簧座中心間的距離，查資料得s=由彎矩圖得危險(xiǎn)截面在鋼板彈簧座附近。Wv——危險(xiǎn)斷面處(鋼板彈簧座附近)橋殼的垂向彎曲截面系數(shù)。采v344vwjwjwjwj2、在不平路面沖擊載荷作用下的橋殼強(qiáng)度計(jì)算當(dāng)汽車在不平路面上高速行駛時(shí)，橋殼除承受靜載荷外，還承受附加的沖擊載荷。在這兩種載荷總的作用下，橋殼所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力為式中：k——?jiǎng)虞d荷系數(shù)，對(duì)貨車取dMPaMPa。wjwjwjwj3、汽車以最大牽引力行駛時(shí)的橋殼強(qiáng)度計(jì)算(1)驅(qū)動(dòng)橋殼在左右鋼板彈簧座之間的垂向彎矩Mv地面對(duì)后驅(qū)動(dòng)橋左右車輪的垂向反作用力Z、Z相等，則2L2R222222L2R驅(qū)動(dòng)橋殼在左右鋼板彈簧座之間的垂向彎矩Mv為v(2)驅(qū)動(dòng)橋殼承受的水平方向的彎矩MP——地面對(duì)驅(qū)動(dòng)車輪的最大切向反作用力，P=Tiiη/r=18556Nmaxmaxemax10Trh(3)驅(qū)動(dòng)橋殼承受的因驅(qū)動(dòng)橋傳遞驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩而引起的反作用力矩T(4)合成彎矩M及合成應(yīng)力σ∑∑采用斷面為圓管的橋殼，在鋼板彈簧座附近的危險(xiǎn)斷面處的合成彎矩為該危險(xiǎn)斷面處的合成應(yīng)力σ為∑W面處的彎曲截面系數(shù)，W=30734∑∑zz4、汽車緊急制動(dòng)時(shí)的橋殼強(qiáng)度計(jì)算緊急制動(dòng)時(shí)橋殼在兩鋼板彈簧座之間的垂向彎矩M及水平方向的彎矩Mvh分別為m′——汽車制動(dòng)時(shí)的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)。后驅(qū)動(dòng)橋殼時(shí)取m′=m2′，對(duì)載貨汽車后驅(qū)動(dòng)橋取m′=~，系數(shù)取MNmMNmvh橋殼在兩鋼板彈簧座的外側(cè)部分處同時(shí)承受制動(dòng)力所引起的轉(zhuǎn)矩T，代入數(shù)據(jù)得到：σ=99MPa，[σ]=100MPa，