HD2240越野車主減速器進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)

第1章緒論1.1課題研究背景改革開放幾十年來，在無數(shù)汽車領(lǐng)域的前輩們的辛苦努力下，在汽車工業(yè)發(fā)展突飛猛進(jìn)的今天，在汽車技術(shù)飛速提高的時(shí)代，中國汽車工業(yè)現(xiàn)在已成為世界汽車工業(yè)的重要組成部分。我國汽車產(chǎn)銷連續(xù)三年全球第一，到2018年我國汽車銷量已經(jīng)達(dá)到近3000萬輛，已經(jīng)脫胎換骨的中國汽車工業(yè)正在逐步邁向充滿機(jī)遇和挑戰(zhàn)的未來。但我國汽車產(chǎn)業(yè)自主設(shè)計(jì)能力還比不上國際先進(jìn)水平，所以中國發(fā)展汽車產(chǎn)業(yè)，就得在自主設(shè)計(jì)創(chuàng)新方面有更多貢獻(xiàn)。驅(qū)動(dòng)橋是汽車不可或缺的重要組成部分，我國驅(qū)動(dòng)橋制造廠商的開發(fā)模式主要是測繪、引進(jìn)以及自主研發(fā)三種。存在的問題主要有技術(shù)含量低，技術(shù)創(chuàng)新力欠缺以及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)應(yīng)用少等。國內(nèi)很多中小型企業(yè)的主要開發(fā)模式是測繪市場銷路較好的產(chǎn)品，此模式下的產(chǎn)品銷往我國不健全的市場。隨著近年來油價(jià)的上漲，汽車的運(yùn)輸成本也越來越高，要想保證汽車動(dòng)力性的不被削減，還不增加運(yùn)輸成本，就要提高汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。降低油耗，不僅要發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)油，而且要減少傳動(dòng)系中的能量損失。所以，采用性能優(yōu)良且與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配性比較高的驅(qū)動(dòng)橋便成了有效節(jié)油的措施之一。那么，要想降低汽車整車生產(chǎn)的總成本，推動(dòng)汽車行業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，就得設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、制造容易的驅(qū)動(dòng)橋。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2012年趙秋方；焦漫頓，刑堅(jiān)強(qiáng)等人在應(yīng)用力學(xué)材料期刊中的《虛擬樣機(jī)技術(shù)在驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)中的應(yīng)用》一文指出建立非線性振動(dòng)系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)模型，給出了油氣懸架的仿真過程。對存在路面不平度的驅(qū)動(dòng)橋進(jìn)行了仿真分析。結(jié)果表明，在分析具有隨機(jī)響應(yīng)的非線性結(jié)構(gòu)時(shí)，考慮非線性阻尼比考慮非線性剛度更為重要[1]。另外徐春國，潘力等人2017年在愛思唯爾期刊中的《程序工程》一文中提出了制造車輛傳動(dòng)殼體的復(fù)合機(jī)械脹形工藝，導(dǎo)出了在再結(jié)晶溫度下相應(yīng)的極限膨脹系數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式[2]。在此基礎(chǔ)上，并進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)際試驗(yàn)，理論與實(shí)踐相結(jié)合驗(yàn)證了該技術(shù)的可行性，本文的研究成果給整體驅(qū)動(dòng)橋殼的制造提供了新的制造工藝，對車輛傳動(dòng)殼體的制造有重要的現(xiàn)實(shí)意義。盡管國內(nèi)汽車研究機(jī)構(gòu)與汽車制造廠商對越野車驅(qū)動(dòng)橋的研究所得的理論成果與國外研究水平所差無幾，但由于國內(nèi)的汽車研究比國外晚幾十年，實(shí)踐試驗(yàn)少很多，所以國內(nèi)驅(qū)動(dòng)橋研究水平與國外差距十分明顯。太原理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院的率臣明、王鐵、張瑞亮、王道勇等在2018年1月15日出版的期刊《機(jī)械傳動(dòng)》對越野車輛在時(shí)速90-100千米時(shí)出現(xiàn)的后橋異響問題，采用噪聲傳遞函數(shù)進(jìn)行理論分析，然后通過有限元分析法分析車輛振動(dòng)響應(yīng)，試驗(yàn)結(jié)果與有限元分析結(jié)果一致[3]。還有北京汽車研究總院有限公司底盤部的趙正彩、范亙、徐進(jìn)金等在2018年1月15日出版的期刊《汽車實(shí)用技術(shù)》中主要介紹了越野車驅(qū)動(dòng)橋殼的輕量化設(shè)計(jì)、板材選取及橋殼成型開發(fā)過程，多次試驗(yàn)對比后，確定了可行的實(shí)現(xiàn)方案，為越野車量產(chǎn)的節(jié)能減排貢獻(xiàn)了力量[4]。1.3本文主要研究內(nèi)容本課題主要是掌握四驅(qū)越野車后驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)及工作原理，根據(jù)基礎(chǔ)參數(shù)確定主要零部件的主要設(shè)計(jì)參數(shù)，主要內(nèi)容如表1-1所示。表1-1本文主要內(nèi)容1).進(jìn)行后驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)與基本參數(shù)確定；2).進(jìn)行主減速的設(shè)計(jì)與校核；3).進(jìn)行差速器的設(shè)計(jì)與校核；4).進(jìn)行主減速器軸承選擇與校核；5).進(jìn)行半軸的設(shè)計(jì)與校核；6).進(jìn)行橋殼的設(shè)計(jì)與校核；7).撰寫15000字論文；8).繪制總裝圖與零件圖；9).檢查設(shè)計(jì)說明書與圖紙。

第2章設(shè)計(jì)方案的確定2.1概述2.1.1驅(qū)動(dòng)橋總成概述在汽車工業(yè)發(fā)展突飛猛進(jìn)和汽車技術(shù)飛速提高的時(shí)代，驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)和制造過程變得越來越完善。汽車驅(qū)動(dòng)橋也與其他汽車部件相同，不僅不斷采用新技術(shù)，還逐漸朝著“零件標(biāo)準(zhǔn)化”的方向發(fā)展[6]。驅(qū)動(dòng)車輪的懸掛型式與驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式緊密相關(guān)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)車輪采用非獨(dú)立懸掛時(shí)，都是采用非斷開式驅(qū)動(dòng)橋；當(dāng)驅(qū)動(dòng)車輪采用獨(dú)立懸掛時(shí)，則配以斷開式驅(qū)動(dòng)橋。驅(qū)動(dòng)橋位于汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的尾端，其作用是將從傳動(dòng)軸或直接從變速器傳來的動(dòng)力降速增扭和動(dòng)力方向之后，再通過半軸將動(dòng)力合理的分配給左右驅(qū)動(dòng)輪。它還有一個(gè)作用就是承接車身和地面帶來的縱向力，克服制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的反作用力。汽車驅(qū)動(dòng)橋?qū)ζ噭?dòng)力穩(wěn)定性能、乘坐舒適性、駕駛穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性都有影響，合理的驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)可以滿足車輛良好的機(jī)動(dòng)性和安全性。2.1.2驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)的要求雖然現(xiàn)代汽車的驅(qū)動(dòng)橋的類型很多，基本結(jié)構(gòu)也有不同，但驅(qū)動(dòng)橋在實(shí)際汽車使用中的設(shè)計(jì)要求仍然是相同的，驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)時(shí)要求如下：1）能夠提供最佳的車輛動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性的主減速器；2）驅(qū)動(dòng)橋在各種負(fù)載和速度條件下都有很高的效率；3）驅(qū)動(dòng)橋齒輪和其它傳動(dòng)件要運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)且噪音低；4）驅(qū)動(dòng)橋的承載強(qiáng)度和驅(qū)動(dòng)剛度足以直接承受作用在整個(gè)車身或車架之間的各種摩擦力和驅(qū)動(dòng)力矩。在這些條件下，彈簧以下的質(zhì)量負(fù)荷盡可能多地降低，減少不均勻的交通道路上沖擊力的負(fù)荷，并大大改善駕駛舒適性；5）驅(qū)動(dòng)橋連接到懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)；6）設(shè)計(jì)時(shí)要保證各個(gè)結(jié)構(gòu)的簡單性，加工工藝不能太復(fù)雜，對于各個(gè)部分的制造要保證制造容易，后期的維修，要方便快捷；7）離地間隙能滿足車輛通過性要求。2.2驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)方案的確定2.2.1主減速器結(jié)構(gòu)方案的確定在科技快速發(fā)展的今天，汽車的類型也是越來多。由于車輛類型不同使用條件有別，主減速器的減速形式有很多種，例如按照參加減速傳動(dòng)的齒輪副數(shù)目分，有單級(jí)式和雙級(jí)式。汽車的類型，還有使用條件都對減速形式有影響，驅(qū)動(dòng)橋的數(shù)目和滿足通過性要求的驅(qū)動(dòng)橋下離地間隙也影響減速形式的選擇，但起決定性因素的是具有最佳的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性等性能所要求的主減速比大小。本次設(shè)計(jì)主要從越野車傳動(dòng)比及載重量不超過2t，保證離地間隙等方面考慮，主減速器采用單級(jí)減速即可。2.2.2差速器結(jié)構(gòu)方案的確定車輛在水平良好路面勻速直線行駛時(shí)，差速器的作用并不大，但那只是車輛在試驗(yàn)中的理想狀態(tài)，實(shí)際情況是汽車行駛過程中，左右的狀態(tài)不可能完全一樣，這時(shí)候就需要差速器調(diào)整車輪狀態(tài)以使車輛安全行駛，這也就體現(xiàn)了差速器在汽車行駛時(shí)有至關(guān)重要的作用。差速器不僅能使兩側(cè)車輪驅(qū)動(dòng)力盡量相等，還能使左、右車輪以不同的轉(zhuǎn)速安全可靠的前進(jìn)。差速器可分為齒輪差速器、托森差速器和防滑差速器三大類。自轉(zhuǎn)狀態(tài)、公轉(zhuǎn)狀態(tài)還有既自轉(zhuǎn)又公轉(zhuǎn)的狀態(tài)是差速器的行星齒輪的三種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)今時(shí)代，錐齒輪差速器應(yīng)用最為廣泛，因?yàn)樗幕緲?gòu)造很簡單，尺寸小，而且運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)平穩(wěn)可靠。，因?yàn)楫?dāng)今大多數(shù)汽車的行駛路況都比較好，比如高速公路，城市道路，就算是農(nóng)村都有村村通的公路，在這些路面上行駛的車輛各車輪的附著系數(shù)變化小，所以很多汽車幾乎都選擇了采用普通對稱式圓錐行星齒輪差速器，普通對稱式圓錐行星齒輪差速器也適用于本次的設(shè)計(jì)內(nèi)容。2.2.3半軸型式的確定一般來說半軸需要做成實(shí)心軸，因?yàn)橹灰诠ぷ鳡顟B(tài)就需要傳遞大的扭矩。半軸支承形式主要有半浮式和全浮式兩種，具體類型主要取決于驅(qū)動(dòng)支撐部件類型或其外部受力情況。半浮式支承的半軸因?yàn)槠滟|(zhì)量小，結(jié)構(gòu)緊湊，但其受力情況復(fù)雜且拆裝不方便，廣泛用于微型車上。支承形式為全浮式的半軸雖然結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜，但這種半軸除受扭矩外，兩端均不承受任何彎矩。綜合所述，全浮式半軸最適合本次的設(shè)計(jì)內(nèi)容。2.2.4橋殼型式的確定驅(qū)動(dòng)橋殼是分為整體式橋殼和分段式橋殼。整體式橋殼有很多優(yōu)點(diǎn)，不需要把驅(qū)動(dòng)橋拆下汽車就可以拆裝主減速器和差速器，這也使調(diào)整和維修主減速器方便快捷，而且這種橋殼的強(qiáng)度和剛度都相對比較高，因此，整體式橋殼在如今各種各樣的汽車都比較適用。相比之下，在分段式橋殼裝配、調(diào)整和維修主減速器就有許多不便之處，而且橋殼的強(qiáng)度和剛度明顯要低很多。整體式橋殼適用于本次設(shè)計(jì)內(nèi)容。本章小結(jié)本章首先進(jìn)行了驅(qū)動(dòng)橋總成的概述。通過分析對驅(qū)動(dòng)橋各主要部件的型式進(jìn)行初步選定。本次驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)主減速器采用單級(jí)減速，差速器選擇普通對稱式圓錐行星齒輪差速器，并采用全浮式半軸和整體式橋殼。

第3章主減速器設(shè)計(jì)3.1主減速比的計(jì)算主減速器主要是通主增加輸入到驅(qū)動(dòng)軸扭矩，相應(yīng)地降低驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速，并在需要時(shí)可以齒輪改變旋轉(zhuǎn)方向以改變扭轉(zhuǎn)方向。主減速器傳動(dòng)比是主減速器最重要的參數(shù)，所以主減速器的結(jié)構(gòu)形式的選擇也受的影響，最重要的是對汽車的后備功率和燃油經(jīng)濟(jì)性有直接影響。因此，主減速比的選擇和計(jì)算就顯得尤為重要。主減速器傳動(dòng)比范圍需要綜合考慮各方面因素計(jì)算來確定。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，選擇兼顧汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性且能對發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系參數(shù)有最佳匹配的值。表3-1基本參數(shù)表名稱數(shù)值驅(qū)動(dòng)形式4×4總質(zhì)量／t1.96軸距／mm2725前輪距／mm1500后輪距／mm1510最小離地間隙／mm225排量／L2.4發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率／kw及轉(zhuǎn)速／r／min-92-5250發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩／及轉(zhuǎn)速／r／min-190-2700輪胎型號(hào)265/65R17變速器傳動(dòng)比3.9670.856最高車速／km／h140為了得到足夠的功率儲(chǔ)備而使最高車速稍有下降，一般選擇比最小值大10%～25%，即按式（3-1）選擇：（3-1）式中——滾動(dòng)半徑，=（265×65%）+（17×25.4/2）=0.388（m）;——變速器最高檔傳動(dòng)比，；——分動(dòng)器的高檔傳動(dòng)比，。計(jì)算得，取。3.2主減速齒輪計(jì)算載荷的確定齒輪的受載情況影響齒輪的工作可靠性，所以要首先確定齒輪計(jì)算載荷。在主減速器實(shí)際設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)主要進(jìn)行車輛以最大扭矩行駛時(shí)和驅(qū)動(dòng)車輪打滑時(shí)主減速器從動(dòng)齒輪最大應(yīng)力的計(jì)算載荷。即/n（3-2）（3-3）式中——見表3-3；——————n——驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目2；——車輪滾動(dòng)半徑，——=————。將數(shù)據(jù)代入上式得，，上述式（3-2）所求的計(jì)算載荷，是在車輛以最大轉(zhuǎn)矩工作時(shí)所得到的最大載荷，這只能是車輛工作的短暫狀態(tài)所得數(shù)據(jù)，因此，它不能作為齒輪疲勞損壞依。所以需要求出車輛正常持續(xù)行駛工作的載荷，而越野汽車工作條件相對惡劣，不是用簡單的物理公式就可以可算出的，在這用主減速器的平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩的計(jì)算公式來計(jì)算，即為=（）（3-4）式中——汽車總重1960Kg×9.8N/Kg=19208(N)；——所牽引的掛車滿載總重，N，僅用于牽引車取=0；——道路滾動(dòng)阻力系數(shù)，越野車通常取0.020~0.035，可初選=0.034；——汽車正常使用時(shí)的平均爬坡能力系數(shù)；越野車通常取0.09~0.30，——汽車性能系數(shù)（3-5）當(dāng)=19.71>16時(shí)，取=0。帶入公式（3-4）得，989.812。3.3主減速器齒輪參數(shù)的選擇1）齒數(shù)的選擇就本次設(shè)計(jì)選擇的普通單級(jí)主減速器來說，主要原則是：需要在相對大的時(shí)候保證驅(qū)動(dòng)橋離地間隙，應(yīng)盡量使主動(dòng)齒輪的齒數(shù)取得小些，還要保證嚙合平穩(wěn)及提高疲勞強(qiáng)度。本次設(shè)計(jì)主減速比為=6.408，所以的最小值為5，實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要取值稍大些，這里取7。為了達(dá)到磨合均勻，還有一個(gè)條件是、（從動(dòng)齒輪的齒數(shù)）避免有公約數(shù)，這里取45。汽車驅(qū)動(dòng)橋質(zhì)量分配系數(shù)如表3-2所示。表3-2驅(qū)動(dòng)橋質(zhì)量分配系數(shù)車型空載滿載前/后軸前軸后軸前軸后軸轎車前置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)56%~66%34%~44%47%~60%40%~53%前置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)50%~55%45%~50%45%~50%50%~55%后置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)42%~59%41%~50%40%~45%55%~60%貨車4×2后輪單胎50%~59%41%~50%32%~40%60%~68%4×2后輪雙胎，長頭、短頭車44%~49%51%~55%27%~30%70%~73%4×2后輪雙胎，平頭車49%~54%46%~51%32%~35%65%~68%6×4后輪雙胎31%~37%63%~69%19%~24%76%~81%客車前置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)中置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)后置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)2）節(jié)圓直徑的選擇從動(dòng)錐齒輪的節(jié)圓直徑不是直接算出來的一個(gè)準(zhǔn)確的數(shù)值，而是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式選出來的，齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩決定了節(jié)圓直徑的選擇，即按下式選出：（3-6）式中————計(jì)算得，初取。齒輪端面模數(shù)的選擇從動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑、齒數(shù)和大端模數(shù)三者之間的關(guān)系為，即可得出m=4.5，并用式校核（為模數(shù)系數(shù)，取=0.3～0.4），即，所以，校核合理。4）齒面寬的選擇錐齒輪齒面寬度的多少主要取決于輪齒所受載荷大小和輪齒直徑大小，也可表述為=0.155，即得=31（mm），可初取=35（mm）。5）螺旋錐齒輪螺旋方向主動(dòng)齒輪為左旋，從動(dòng)齒輪為右旋，以使二齒輪的軸向力有互相斥離的趨勢。6）螺旋角的選擇螺旋角要夠大使齒面重疊系數(shù)1.25。因愈大傳動(dòng)就愈平穩(wěn)噪聲愈低。但螺旋角太大也會(huì)引起也過大，為了使兩者適當(dāng)平衡，因此應(yīng)有一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶Ｔ谝话銟?biāo)準(zhǔn)制中，螺旋角為35°。3.4主減速器齒輪的幾何尺寸計(jì)算與強(qiáng)度計(jì)算3.4.1主減速器齒輪的幾何尺寸計(jì)算表3-3為汽車主減速器齒輪的幾何尺寸計(jì)算步驟。表3-3汽車主減速器齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表序號(hào)項(xiàng)目計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果1主動(dòng)齒輪齒數(shù)72今動(dòng)齒輪齒數(shù)454齒面寬b2=355工作齒高76全齒高EIBEDEquation.3錯(cuò)誤!未找到引用源。=8

續(xù)表7法向壓力角=20°8軸交角=90°9節(jié)圓直徑d=32=20310節(jié)錐角arctan=90°-=8.87°=81.13°11節(jié)錐距===10312周節(jié)t=3.1416t=14.13713齒頂高=5.78=1.2214齒根高==2.22=6.7815徑向間隙c=c=116齒根角=1.26°=3.78°17面錐角；=12.65°=82.39°18根錐角===7.61°=77.35°19齒頂圓直徑==43.42=32.3820節(jié)錐頂點(diǎn)止齒輪外緣距離=100.61=14.79521理論弧齒厚=10.457=3.68

續(xù)表22齒側(cè)間隙B=0.305～0.4060.4mm23螺旋角=35°3.4.2主減速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算能夠長時(shí)間安全可靠地工作，是對主減速器齒輪的最低要求，這就要求齒輪要有足夠的強(qiáng)度。想要保證齒輪有足夠的強(qiáng)度就要先了解齒輪的破壞和它的影響因素。在這里螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算，主要進(jìn)行以下幾種：①單位齒長上的圓周力：（3-7）式中P——按最大轉(zhuǎn)矩時(shí)：=893N/mm（3-8）——為I檔傳動(dòng)比，取=3.967；按最大附著力矩計(jì)算時(shí)：=1424.6（3-9）②輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算：按下式計(jì)算（3-10）式中——齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩，；——————————端面模數(shù)，=4.5；J——彎曲應(yīng)力用綜合系數(shù)，見圖3-1；相嚙合齒輪的齒數(shù)求綜合系數(shù)J的齒輪齒數(shù)求綜合系數(shù)J的齒輪齒數(shù)圖3-1彎曲計(jì)算用綜合系數(shù)J汽車的主減速器齒輪的許用彎曲應(yīng)力為700MPa。=322.054MPa<700MPa。當(dāng)計(jì)算主動(dòng)齒輪時(shí)，，故。故，輪齒彎曲強(qiáng)度滿足要求。汽車主減速器齒輪的損壞形式主要為疲勞損壞，而疲勞壽命主要與日常行駛轉(zhuǎn)矩即平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩有關(guān)，只能用來檢驗(yàn)最大應(yīng)力，不能以此計(jì)算疲勞壽命。③輪齒的接觸強(qiáng)度計(jì)算一般可以用以下公式來計(jì)算螺旋錐齒輪齒面的計(jì)算接觸應(yīng)力為MPa（3-11）式中——主動(dòng)齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩，；————見表3-3；，——見式（3-10）下的說明；————F——齒面寬，mm；J——計(jì)算應(yīng)力綜合系數(shù)，見圖3-2所示。主、從動(dòng)齒輪的接觸應(yīng)力是相同的，按照汽車設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)定，其輪齒許用應(yīng)力為2800MPa。將有關(guān)數(shù)據(jù)代入式（3-10），得=2745.473MPa≤，故符合要求、校核合理。3.5主減速器齒輪的材料及熱處理與傳動(dòng)系統(tǒng)其他齒輪相比，主減速器在極不穩(wěn)定的情況下工作，不僅負(fù)載大，工作時(shí)間長，而且負(fù)載變化多，有沖擊等。據(jù)此其齒輪的材料及熱處理應(yīng)有以下要求：1）齒面耐磨性應(yīng)要好，齒面還應(yīng)具有較高的硬度；2）輪齒根部應(yīng)要能承受沖擊載荷而不被折斷；3）材料在生產(chǎn)過程中要有良好的加工性能，如鍛造和熱處理。為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，要使熱處理變形規(guī)律性易控制；4）要根據(jù)我國的實(shí)際情況選擇齒輪材料的合金元素。例如:為了節(jié)約鎳、鉻等我國發(fā)展了以錳、釩、硼、鈦、鉬、硅為主的合金結(jié)構(gòu)鋼系統(tǒng)。汽車主減速器和差速器圓錐齒輪與雙曲面齒輪目前均用滲碳合金鋼制造。常用的鋼號(hào)，，及，在本設(shè)計(jì)中采用了。用滲碳合金鋼制造齒輪，經(jīng)滲碳、淬火、回火后，齒輪表面硬度可高達(dá)HRC58～64，而芯部硬度較低，當(dāng)m≤8時(shí)為HRC32～45。對于滲碳深度有如下的規(guī)定：當(dāng)端面模數(shù)m≤5時(shí)，為0.9～1.3mm。由于新齒輪潤滑不良，為了防止齒輪在運(yùn)行初期產(chǎn)生膠合、咬死或擦傷，防止早期磨損，圓錐齒輪與雙曲面齒輪副草熱處理及精加工后均予以厚度為0.005～0.010～0.020mm的磷化處理或鍍銅、鍍錫。這種表面鍍層不應(yīng)用于補(bǔ)償零件的公差尺寸，也不能代替潤滑。噴丸處理可以提齒輪輪齒壽命。滲硫處理可以提高滑動(dòng)速度較高的齒輪的耐磨性，可以保持齒輪的形態(tài)，還可以減小摩擦。大齒輪齒數(shù)小齒輪齒數(shù)小齒輪齒數(shù)圖3-2接觸強(qiáng)度計(jì)算用J3.6主減速器軸承的計(jì)算軸承的規(guī)格和型號(hào)是軸承的主要區(qū)別，所以軸承計(jì)算先初步確定軸承的型號(hào)。而軸承的計(jì)算又和與其互相配合的齒輪密不可分，其載荷也主要是與其配合的齒輪所決定的，因此應(yīng)先求出作用在齒輪上的軸向力、徑向力、圓周力，然后再求出軸承反力即可。（1）（3-12）式中T————對于螺旋錐齒輪（3-14）（3-15）式中——b、——見表3-3；計(jì)算得，，；上述代入式（3-12）（2）螺旋錐齒輪主動(dòng)齒輪的螺旋方向?yàn)樽笮海?-16）（3-17）從動(dòng)齒輪的螺旋方向?yàn)橛倚海?-18）（3-19）式中——見表3-3，——見表經(jīng)計(jì)算得（3）主減速器軸承載荷的計(jì)算相對軸向載荷來說，其徑向載荷的計(jì)算要復(fù)雜很多，考慮因素也很多，一般由主減速器的齒輪尺寸、支承形式和軸承位置確定后算出齒輪的徑向力、軸向力及圓周力綜合作用下引起的。如圖3-3所示軸承A、B的徑向載荷為（3-20）（3-21）其尺寸為：騎馬式支承的主動(dòng)齒輪a=101.5，b=51，c=152.5；式中——見式（3-12），及式（3-16）~式（3-17）；——見式（3-15）。計(jì)算得=10957（N），=13368.21(N)。圖3-3主減速器軸承的布置尺寸3.7主減速器的潤滑摩擦損失是旋轉(zhuǎn)件最常見的損失，也是影響旋轉(zhuǎn)壽命的因素之一。而潤滑是降低旋轉(zhuǎn)件摩擦損失最主要的方式，尤其是主減速軸承的潤滑。潤滑的方式很多，有些很容易做到，比如飛濺潤滑。但有些旋轉(zhuǎn)件的潤滑卻不易辦到，例如主減速器主動(dòng)錐齒輪的前軸承的潤滑，最主要的原因是此軸承它不能用飛濺潤滑。軸承潤滑不可忽略，為此，通常需要用特殊方法來對特定軸承潤滑，即讓潤滑油隨軸承內(nèi)部泵油作用下得以循環(huán)利用。所以，一般在從動(dòng)齒輪前端，而又靠近主動(dòng)齒輪處的主減速殼的內(nèi)壁上設(shè)一專門的集油槽，然后將收集起來的潤滑油貯存，再經(jīng)過近油孔引至前軸承圓錐滾子的小端處，在泵油作用下使?jié)櫥陀蓤A錐滾子的下端通向大端，并經(jīng)回油孔流回油盆中，這樣就使?jié)櫥偷靡匝h(huán)。這種方法不但可以保護(hù)前端的油封不被損壞，而且可使軸承得到良好的潤滑、散熱和清洗。采用專門的倒油匙也可以保證有足夠的潤滑油流進(jìn)差速器。應(yīng)在主減速器殼上裝置通氣塞，也可以避免因溫度升高而使主減速器殼內(nèi)部壓力增高所引起的漏油。加油孔的位置很重要，因?yàn)樗鼪Q定了能否方便加油和油面高度。放油孔設(shè)在汽車通過不平路面時(shí)放油塞不易被撞掉的橋殼最低處。本章小結(jié)本章主要對主減速器結(jié)構(gòu)、分類和功用進(jìn)行了介紹，并確定了主減速比，然后計(jì)算齒輪的載荷，選擇齒輪參數(shù)的選擇，計(jì)算螺旋錐齒輪的幾何尺寸和與強(qiáng)度，其次選擇齒輪的材料和熱處理方式，最后對主減速器的潤滑等做了必要的說明。

第4章差速器設(shè)計(jì)4.1概述車輛在水平良好路面勻速直線行駛時(shí)差速器的作用不大，但那只是車輛在試驗(yàn)中的理想狀態(tài)，實(shí)際情況是汽車行駛過程中，左右的狀態(tài)不可能完全一樣，這時(shí)候就需要差速器調(diào)整車輪狀態(tài)以使車輛安全行駛，這也就體現(xiàn)了差速器在汽車行駛時(shí)有至關(guān)重要的作用。差速器不僅能使兩側(cè)車輪驅(qū)動(dòng)力盡量相等，還能使左、右車輪以不同的轉(zhuǎn)速安全可靠的前進(jìn)。汽車在正常行駛情況下，驅(qū)動(dòng)橋車輪因差速器的作用盡可能使車輪不發(fā)生滑動(dòng)，減少由路面不平等因素的影響，實(shí)現(xiàn)兩側(cè)車輪純滾動(dòng)的理想狀態(tài)。差速器有三大類，其中齒輪差速器在現(xiàn)代汽車應(yīng)用最為廣泛，其中對稱式圓錐行星齒輪差速器有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，工作平穩(wěn)可靠的優(yōu)點(diǎn)，適用于本次設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)橋。4.2對稱式圓錐行星齒輪差速器如果汽車左右輪之間沒有差速器，那么汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，內(nèi)側(cè)車輪將產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)，而外側(cè)車輪將產(chǎn)生滑移。普通齒輪差速器有很高的靈敏度，只要左、右車輪所走路程稍有差異，差速器即開始工作。對稱式圓錐行星齒輪差速器的工作原理圖，如圖4-1所示。圖4-1普通圓錐齒輪差速器的工作原理圖4.2.1差速器齒輪的基本參數(shù)選擇（1）行星齒輪數(shù)目的選擇不同車輛因其使用條件不同和驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目不同，行星齒輪數(shù)目也不盡相同，本次設(shè)計(jì)用4個(gè)行星齒輪。（2）行星齒輪球面半徑（mm）的確定決定了齒輪的安裝尺寸，不僅如此，圓錐齒輪差速器的尺寸、強(qiáng)度都與其直接相關(guān)。在實(shí)際設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)可由下式確定：（4-1）式中————計(jì)算轉(zhuǎn)矩，，取式（3-2）、式（3-3）中的較小值。計(jì)算得圓整取=38（mm）。確定后，即根據(jù)下式預(yù)選其節(jié)錐距：=（0.98～0.99）（4-2）所以，=37.24～37.62（mm），取=37.5（mm）。行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)的選擇齒數(shù)的選擇一定情況下決定了半軸齒輪的齒數(shù)多在14～25范圍內(nèi)。?。?-3）即滿足差速器圓錐齒輪模數(shù)及半軸齒輪節(jié)圓直徑的初步確定行星齒輪和半軸齒輪的節(jié)錐角：求得，模數(shù)為求得，m=3.05，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)3。所以，得節(jié)圓直徑（5）壓力角壓力角的值在不能計(jì)算載荷和強(qiáng)度等用公式直接，計(jì)算過比較繁瑣，目前汽車大都選用=。4.2.2差速器齒輪的幾何尺寸計(jì)算與強(qiáng)度計(jì)算表4-1為汽車差速器用直齒錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算步驟。表4-1汽車差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算表序號(hào)項(xiàng)目計(jì)算公式及結(jié)果1行星齒輪齒數(shù)2半軸齒輪齒數(shù)3模數(shù)4齒面寬=11.25mm，取F=11mm5齒工作高=1.6m=4.8mm6齒全高h(yuǎn)=1.788m+0.051=5.415mm7壓力角8軸交角9節(jié)圓直徑10節(jié)錐角

續(xù)表11節(jié)錐距A===37.5mm12周節(jié)t=3.1416m=9.4248mm13齒頂高14齒根高15徑向間隙16齒根角17面錐角18根錐角19外圓直徑20理論弧齒厚21齒側(cè)間隙（高精度）注:實(shí)際齒根高比上表計(jì)算值大0.051mm，表中計(jì)算用的弧齒厚系數(shù)τ見圖4-2。由于差速器齒輪起等臂推力桿作用的獨(dú)特的工作特性，只需要進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算即可。差速器齒輪的彎曲應(yīng)力為（4-4）切向修正系數(shù)切向修正系數(shù)圖4-2汽車差速器直齒錐齒輪切向修正系數(shù)(弧齒系數(shù))式中T————n——行星齒輪數(shù)目4；——見式（4-3）；——按式（3-2）和式（3-3）兩式所得轉(zhuǎn)矩的較小值進(jìn)行計(jì)算，彎曲應(yīng)力應(yīng)不大于980MPa，以式（3-2）計(jì)算得：=773.799MPa<[]=980MPa。綜上所述，差速器齒輪強(qiáng)度滿足要求。相嚙合另一齒輪的齒數(shù)求綜合系數(shù)J的齒輪齒數(shù)求綜合系數(shù)J的齒輪齒數(shù)圖4-3彎曲計(jì)算用綜合系數(shù)J本章小結(jié)本章主要對差速器的作用和類型進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，分析了不同差速器的優(yōu)缺點(diǎn)，并結(jié)合設(shè)計(jì)的差速器的類型和特點(diǎn)，完成了齒輪的主要尺寸的計(jì)算，同時(shí)也對差速器行星齒輪進(jìn)行彎曲強(qiáng)度的計(jì)算及校核。

第5章半軸設(shè)計(jì)5.1概述一般來說半軸都需要被做成實(shí)心軸，因?yàn)橹灰诠ぷ鳡顟B(tài)就需要傳遞大的扭矩。半軸支承形式主要有半浮式和全浮式兩種，具體類型主要取決于驅(qū)動(dòng)支撐部件類型或其外部受力情況。半浮式支承的半軸因?yàn)槠滟|(zhì)量小，結(jié)構(gòu)緊湊，但其受力情況復(fù)雜且拆裝不方便，廣泛用于微型車上。支承形式為全浮式的半軸雖然結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜，但這種支承形式的半軸除受扭矩外，兩端均不承受任何彎矩。全浮式半軸適合本次的設(shè)計(jì)內(nèi)容。5.2半軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算在實(shí)際設(shè)計(jì)中進(jìn)行半軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算時(shí)主要計(jì)算的就是半軸的直徑，而計(jì)算之前需要考慮車輛行駛狀態(tài)不同帶來半軸載荷不同，比如車速高低，路面的平坦程度以及輪胎附著系數(shù)等。5.2.1全浮式半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算圖5-1為全浮式半軸支承示意圖，其縱向力應(yīng)按最大附著力計(jì)算，即（5-1）式中————質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，1.3；——附著系數(shù)0.8；所以，車輛如果以I檔且發(fā)動(dòng)機(jī)處于轉(zhuǎn)矩最大狀態(tài)行駛時(shí)其驅(qū)動(dòng)車輪所得的縱向力小于按式（5-1）所得縱向力，即按下式計(jì)算（5-2）式中——差速器的轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)0.6；——見式（3-3）下的說明；代入式（5-2）得，6722.151（N），取兩者的較小值，所以6722.151（N），全浮式半軸只承受彎矩，其計(jì)算轉(zhuǎn)矩可由下式求得（5-3）所以，T=2608.195(N·m)①桿部直徑的選擇半軸桿部直徑d是半軸非常重要的尺寸，對半軸的承載能力的影響很大，設(shè)計(jì)時(shí)d可按下式進(jìn)行：（5-4）式中T——見式（5-3）；——半計(jì)算得，d=28.21825~30.0077（mm），取d=30（mm）。②半軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力可由下式計(jì)算：MPa（5-5）式中T——見式（5-3）；d——見式（5-4）。即、所以，半軸扭轉(zhuǎn)應(yīng)力校核合理?；ㄦI的選擇（30漸開線）初選分度圓直徑D=54mm，則模數(shù)m=，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=3。③半軸花鍵的剪切應(yīng)力為：（5-6）④半軸花鍵的擠壓應(yīng)力為：（5-7）式中T——見式（5-3）；————z——花鍵齒數(shù)18；——b——花鍵齒寬，mm，b=——載荷分布的不均勻系數(shù)，取0.75。半軸只要工作時(shí)就需要傳遞很大的扭矩，所以其所能承受的應(yīng)力有一定限度，，。計(jì)算得，。④半軸的最大扭轉(zhuǎn)角為（5-8）式中T——半軸承受的最大轉(zhuǎn)矩，2608.195（）；——半軸長度460（mm）；G——材料的剪切彈性模量8.4×10（）；J——=79（）。所以，。5.2.2半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料與熱處理為了使半軸和花鍵內(nèi)徑不小于其干部直徑，常常將加工花鍵的端部都做得粗些，并使當(dāng)?shù)販p小花鍵槽的深度，因此花鍵齒數(shù)必須相應(yīng)地增加。半軸的破壞形式多為扭轉(zhuǎn)疲勞破壞，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)盡量增大各過渡部分的圓角半徑以減小應(yīng)力集中。為了使半軸桿部和突緣間的過渡圓角都有較大的半徑而不致引起其他零件的干涉，常常將半軸凸緣用平鍛機(jī)鍛造。本設(shè)計(jì)半軸采用，半軸的熱處理采用高頻、中頻感應(yīng)淬火。這種處理方法使半軸表面淬硬達(dá)，硬化層深約為其半徑的1/3，心部硬度可定為；不淬火區(qū)（凸緣等）的硬度可定在范圍內(nèi)。由于以下原因，一是硬化層本身的強(qiáng)度較高，二是半軸表面形成大的殘余壓應(yīng)力。本章小結(jié)本章對半軸做了設(shè)計(jì)計(jì)算。在全浮式半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算中首先考慮到多種可能的載荷工況。對縱向力最大時(shí)，沒有側(cè)向力作用這一工況進(jìn)行了計(jì)算。做了必要的半軸設(shè)計(jì)計(jì)算并進(jìn)行了校核以及半軸材料和熱處理的介紹。

第6章驅(qū)動(dòng)橋橋殼的校核6.1概述在汽車工業(yè)發(fā)展突飛猛進(jìn)和汽車技術(shù)飛速提高的時(shí)代，驅(qū)動(dòng)橋橋殼制造過程變得越來越完善。驅(qū)動(dòng)橋殼是分為整體式橋殼和分段式橋殼。整體式橋殼有很多優(yōu)點(diǎn)，不需要把驅(qū)動(dòng)橋拆下汽車就可以拆裝主減速器和差速器，這也使調(diào)整和維修主減速器方便快捷，而且這種橋殼的強(qiáng)度和剛度都相對比較高，因此，整體式橋殼在如今各種各樣的汽車都比較適用。本次設(shè)計(jì)也選擇整體式橋殼。相比之下，在分段式橋殼裝配、調(diào)整和維修主減速器就有許多不便之處，而且橋殼的強(qiáng)度和剛度明顯要低很多。6.2橋殼的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算車輛在靜止不動(dòng)時(shí)驅(qū)動(dòng)橋殼就得承受很大的載荷，在行駛過程中受到的載荷就得承受更加繁重的載荷。這就要求橋殼必須得有能滿足汽車在各種狀態(tài)下行駛所需的強(qiáng)度和剛度，在次前提下還應(yīng)使其結(jié)構(gòu)簡單、制造容易成本低。6.2.1橋殼的靜彎曲應(yīng)力計(jì)算驅(qū)動(dòng)橋在車輛靜止不動(dòng)時(shí)橋殼就得承受很大的載荷，此時(shí)橋殼的受力簡圖如圖6-1所示，在這里不考慮汽車有側(cè)向力存在。所以靜彎曲應(yīng)力計(jì)算是橋殼強(qiáng)度計(jì)算的第一步。這也是計(jì)算橋殼在汽車行駛時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算的前提。靜彎曲應(yīng)力計(jì)算主要是橋殼承受汽車的簧上載荷，而。橋殼按靜載荷計(jì)算時(shí)，彎矩為（6-1）式中——，——車輪的重力N；B——驅(qū)動(dòng)輪輪距，B=1.51m；s——計(jì)算得，相較/2，車輪重力微不足道，可忽略不計(jì)。而靜彎曲應(yīng)力的計(jì)算可按下面的公式進(jìn)行即： （6-2）式中M——見式（6-1）；——=158896.7計(jì)算得，圖6-1橋殼靜彎曲應(yīng)力的計(jì)算簡圖6.2.2在不平路面沖擊載荷作用下橋殼的強(qiáng)度計(jì)算雖然，汽車行駛的路面情況都相對良好，但難免會(huì)有不平路面，特別是當(dāng)汽車高速行駛時(shí)，只要路面稍有變化，就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的沖擊載荷，而這部分動(dòng)載荷是靜載時(shí)的附加載荷，所以此狀態(tài)橋殼的彎曲應(yīng)力為：（6-3）式中——