汽車(chē)設(shè)計(jì) 第6版 課件第5章-驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)_第1頁(yè)
汽車(chē)設(shè)計(jì) 第6版 課件第5章-驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)_第2頁(yè)
汽車(chē)設(shè)計(jì) 第6版 課件第5章-驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)_第3頁(yè)
汽車(chē)設(shè)計(jì) 第6版 課件第5章-驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)_第4頁(yè)
汽車(chē)設(shè)計(jì) 第6版 課件第5章-驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)_第5頁(yè)
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汽車(chē)設(shè)計(jì)第五章驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)第一節(jié)概述第二節(jié)驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)方案分析第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)第五節(jié)車(chē)輪傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)第六節(jié)驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)第一節(jié)概述一、功用增矩、減速改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向?qū)⑥D(zhuǎn)矩合理地分配給左右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪使左右車(chē)輪具有行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)所要求的差速功能承受作用于路面和車(chē)架或車(chē)身之間的垂直力、縱向力和橫向力,以及制動(dòng)力矩和反作用力矩第一節(jié)概述二、組成主減速器差速器車(chē)輪傳動(dòng)裝置橋殼第一節(jié)概述三、設(shè)計(jì)要求所選i0應(yīng)保證汽車(chē)在給定條件下有最佳動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性外形尺寸小,保證有足夠的離地間隙,滿足通過(guò)性工作平穩(wěn),噪聲小在各種載荷和轉(zhuǎn)速工況下傳動(dòng)效率高橋殼應(yīng)當(dāng)有足夠的剛度和強(qiáng)度,保證齒輪正確嚙合,并承受和傳遞車(chē)輪與懸架之間的各種力和力矩;在此條件下盡可能降低質(zhì)量,尤其是簧下質(zhì)量,以減少不平路面的沖擊載荷,提高行駛平順性與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào),對(duì)轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋,還應(yīng)與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)相協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工藝性好,制造容易,拆裝調(diào)整方便第二節(jié)驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)方案分析一、斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋沒(méi)有連接左右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的剛性整體外殼或梁,主減速器、差速器及其殼體安裝在車(chē)架或車(chē)身上,通過(guò)萬(wàn)向傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)車(chē)輪第二節(jié)驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)方案分析二、非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋其半軸套管與主減速器殼均與軸殼剛性地相連一個(gè)整體梁,因而兩側(cè)的半軸和驅(qū)動(dòng)輪相關(guān)地?cái)[動(dòng),通過(guò)彈性元件與車(chē)架相連第二節(jié)驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)方案分析二、非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋和驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的質(zhì)量以及傳動(dòng)軸的部分質(zhì)量都屬于簧下質(zhì)量,使其簧下質(zhì)量較大這種驅(qū)動(dòng)橋和輪轂、制動(dòng)器及制動(dòng)鼓的總質(zhì)量約占商用貨車(chē)的11-16%,約占乘用車(chē)的3.5-5%采用單級(jí)主減速器取代雙級(jí)主減速器,可大大減小驅(qū)動(dòng)橋質(zhì)量利用高強(qiáng)度的球墨鑄鐵代替可鍛鑄鐵鑄造主減速器殼,可減小質(zhì)量并改進(jìn)工藝采用鋼板沖壓-焊接的整體式橋殼及鋼管擴(kuò)張的整體式橋殼,均可顯著減小驅(qū)動(dòng)橋質(zhì)量第二節(jié)驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)方案分析三、方案對(duì)比形式

非斷開(kāi)式

斷開(kāi)式

結(jié)構(gòu)

簡(jiǎn)圖

結(jié)構(gòu)

特點(diǎn)

用剛性整體外殼連接左右車(chē)輪

②車(chē)輪傳動(dòng)裝置為半軸

①?zèng)]有剛性整體外殼

②兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪可以獨(dú)立相對(duì)車(chē)架或車(chē)身作上下擺動(dòng)

車(chē)輪傳動(dòng)裝置為萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)

橋殼固定在車(chē)架(身)上

應(yīng)用

非獨(dú)立懸架

獨(dú)立懸架

第二節(jié)驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)方案分析三、方案對(duì)比第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式(一)主減速器的齒輪類(lèi)型1.弧齒錐齒輪1)主從動(dòng)齒輪軸線垂直、相交2)輪齒端面重疊,至少有兩對(duì)以上的輪齒同時(shí)嚙合,因此可承受較大的負(fù)荷3)輪齒不是在齒的全長(zhǎng)上同時(shí)嚙合,而是逐漸由齒的一端連續(xù)而平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向另一端,工作平穩(wěn),噪聲和振動(dòng)小4)但對(duì)嚙合精度敏感,錐頂稍不吻合就會(huì)使工作條件急劇變壞,并加劇齒輪磨損和增大噪聲第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式(一)主減速器的齒輪類(lèi)型2.雙曲面齒輪1)主從動(dòng)齒輪軸線垂直、但不相交。2)存在偏移距E:主動(dòng)齒輪軸線相對(duì)從動(dòng)齒輪軸線向上或向下偏移一距離3)主動(dòng)齒輪螺旋角β1>從動(dòng)齒輪螺旋角β2,存在一個(gè)偏移角ε:主、從動(dòng)齒輪螺旋角之差第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式(一)主減速器的齒輪類(lèi)型2.雙曲面齒輪螺旋角:錐齒輪節(jié)錐表面展開(kāi)圖上的齒形線任意一點(diǎn)的切線與該點(diǎn)和節(jié)錐頂點(diǎn)連線之間的夾角。中點(diǎn)螺旋角:齒寬中點(diǎn)的切線和中點(diǎn)與齒輪中心(錐頂)連線之間的夾角一般都指中點(diǎn)螺旋角第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式(一)主減速器的齒輪類(lèi)型2.雙曲面齒輪主、從動(dòng)齒輪圓周力之比:F1/F2=cosβ1/cosβ2式中:F1、F2分別為主、從動(dòng)齒輪的圓周力,β1

、β2分別為主、從動(dòng)齒輪的中點(diǎn)螺旋角第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式(一)主減速器的齒輪類(lèi)型2.雙曲面齒輪傳動(dòng)比:i0s=F2r2/F1r1=r2cosβ2/r1cosβ1式中:r1、r2分別為主、從動(dòng)齒輪的平均分度圓半徑令k=cosβ2/cosβ1,則i0s=kr2/r1。由于β1>β2,因此k>1,一般為1.25-1.5。第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式(一)主減速器的齒輪類(lèi)型2.雙曲面齒輪優(yōu)點(diǎn):當(dāng)尺寸相同時(shí),雙曲面齒輪具有更大的傳動(dòng)比當(dāng)傳動(dòng)比一定、從動(dòng)齒輪尺寸相同時(shí),雙曲面齒輪主動(dòng)齒輪比相應(yīng)弧齒錐齒輪具有更大的直徑和較高的輪齒強(qiáng)度及較大的主動(dòng)齒輪軸和軸承剛度當(dāng)傳動(dòng)比一定、主動(dòng)齒輪尺寸相同時(shí),雙曲面齒輪從動(dòng)齒輪比相應(yīng)弧齒錐齒輪尺寸要小,可獲得更大的離地間隙第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式(一)主減速器的齒輪類(lèi)型2.雙曲面齒輪優(yōu)點(diǎn):由于偏移距的存在,使雙曲面齒輪在工作過(guò)程中不僅存在與弧齒錐齒輪相同的沿齒高方向的側(cè)向滑動(dòng),而且還有沿齒長(zhǎng)方向的縱向滑動(dòng),從而可改善磨合過(guò)程,有更好的傳動(dòng)平穩(wěn)性主動(dòng)齒輪螺旋角較大,同時(shí)嚙合的齒數(shù)較多,重合度更大,既可提高傳動(dòng)平穩(wěn)性,又可使齒輪彎曲強(qiáng)度提高(約30%)第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式(一)主減速器的齒輪類(lèi)型2.雙曲面齒輪優(yōu)點(diǎn):主動(dòng)齒輪直徑及螺旋角都較大,所以相嚙合齒輪的當(dāng)量曲率半徑較相應(yīng)的弧齒錐齒輪較大,從而可降低齒面間的接觸應(yīng)力主動(dòng)齒輪螺旋角較大,則不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)可減少,可選用較少的齒數(shù),有利于增加傳動(dòng)比主動(dòng)齒輪尺寸較大,加工時(shí)所需的刀盤(pán)刀頂距較大,切削刃壽命較長(zhǎng)E有利于實(shí)現(xiàn)總體布置第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式(一)主減速器的齒輪類(lèi)型2.雙曲面齒輪缺點(diǎn):沿齒長(zhǎng)方向的縱向滑動(dòng)會(huì)使摩擦損失增加,降低傳動(dòng)效率(雙曲面齒輪0.96,弧齒錐齒輪0.99)齒面間壓力和摩擦功較大,可能導(dǎo)致油膜破壞和齒面燒結(jié)咬死,抗膠合能力較低(需要選用可改善油膜強(qiáng)度和帶有防刮傷添加劑的雙曲面齒輪油來(lái)進(jìn)行潤(rùn)滑)第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式(一)主減速器的齒輪類(lèi)型3.圓柱齒輪采用斜齒輪,廣泛應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)橫置的前置前驅(qū)乘用車(chē)驅(qū)動(dòng)橋和雙級(jí)主減速器驅(qū)動(dòng)橋及輪邊減速器第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式(一)主減速器的齒輪類(lèi)型4.蝸輪蝸桿輪廓尺寸及質(zhì)量小,可獲得較大傳動(dòng)比(8-14);工作平穩(wěn),無(wú)噪聲;便于總體布置及貫通式多橋驅(qū)動(dòng)布置;可以傳遞較大載荷,使用壽命長(zhǎng);結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,拆裝方便,調(diào)整容易蝸輪齒圈要用青銅等有色金屬合金(較貴),成本較高;傳動(dòng)效率較低第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式(一)主減速器的齒輪類(lèi)型第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式(一)主減速器的齒輪類(lèi)型第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式(二)主減速器的減速形式1.單級(jí)主減速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、尺寸緊湊、制造成本低廣泛應(yīng)用于主傳動(dòng)比小于7的汽車(chē)上乘用車(chē)(傳動(dòng)比3-4.5)、總質(zhì)量較小的采用形式:多采用一對(duì)弧齒錐齒輪或雙曲面齒輪傳動(dòng);也有采用一對(duì)圓柱齒輪傳動(dòng)或蝸桿傳動(dòng)的第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式(二)主減速器的減速形式2.雙級(jí)主減速器由兩級(jí)齒輪減速組成。與單級(jí)相比:在保證離地間隙相同的前提下可得到較大的傳動(dòng)比(7-12);但其尺寸、質(zhì)量均較大,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造成本也顯著增加主要應(yīng)用在總質(zhì)量較大商用車(chē)上第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式(二)主減速器的減速形式2.雙級(jí)主減速器第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式(二)主減速器的減速形式3.雙速主減速器由齒輪的不同組合可獲得兩種傳動(dòng)比與普通變速器相配合,可得到雙倍于變速器的檔位高低檔根據(jù)汽車(chē)的使用條件、發(fā)動(dòng)機(jī)功率及變速器各檔傳動(dòng)比來(lái)選定大傳動(dòng)比用于汽車(chē)滿載行駛或在困難道路上行駛,以克服較大阻力并減少變速器中間檔位的換擋次數(shù)小傳動(dòng)比則用于汽車(chē)空載、半載或在良好路面上行駛,以改善汽車(chē)經(jīng)濟(jì)性和提高平均車(chē)速第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式(二)主減速器的減速形式3.雙速主減速器圓柱齒輪式:結(jié)構(gòu)尺寸和質(zhì)量較大,可獲得的主傳動(dòng)比較大;若更換齒輪軸,并去掉一對(duì)圓柱齒輪,即可變?yōu)槠胀p級(jí)主減速器行星齒輪式:結(jié)構(gòu)緊湊,質(zhì)量較小,具有較高的強(qiáng)度和剛度,橋殼和主減速器殼都可與非雙速通用,但需要加強(qiáng)行星輪系和差速器的潤(rùn)滑第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式(二)主減速器的減速形式3.雙速主減速器——圓錐行星齒輪式高速:牙嵌結(jié)合/行星齒輪整體運(yùn)動(dòng)(從動(dòng)錐齒輪→行星齒輪系→差速器)低速:牙嵌分離/從動(dòng)錐齒輪→齒圈→行星輪→行星架→差速器第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式(二)主減速器的減速形式3.雙速主減速器換擋方式:遠(yuǎn)距離操縱機(jī)構(gòu)電磁式氣壓式電—?dú)鈴?fù)合式由于無(wú)同步換擋裝置,主減速器傳動(dòng)比的切換是在停車(chē)時(shí)進(jìn)行的第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式(二)主減速器的減速形式4.貫通式主減速器單級(jí)貫通式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量較小、尺寸緊湊,并可使中、后橋的大部分零件,尤其是使橋殼、半軸等主要零件具有互換性等優(yōu)點(diǎn),主要用于總質(zhì)量較小的多橋驅(qū)動(dòng)上第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式(二)主減速器的減速形式4.貫通式主減速器單級(jí)貫通式——雙曲面齒輪式利用雙曲面齒輪副軸線偏移的特點(diǎn),將一根貫通軸穿過(guò)中橋并通向后橋受主動(dòng)齒輪最少齒數(shù)和偏移距大小的限制,而且主動(dòng)齒輪工藝性差,最大傳動(dòng)比在5左右,多用于總質(zhì)量較小的驅(qū)動(dòng)橋上當(dāng)用于總質(zhì)量較大的汽車(chē)時(shí),可通過(guò)增設(shè)輪邊減速或加大分動(dòng)比來(lái)加大總傳動(dòng)比第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式(二)主減速器的減速形式4.貫通式主減速器單級(jí)貫通式——蝸桿式在結(jié)構(gòu)質(zhì)量較小的情況下可得到較大的傳動(dòng)比,且工作平穩(wěn)無(wú)聲、便于總體布置適用于各種噸位的多橋驅(qū)動(dòng)汽車(chē)貫通式驅(qū)動(dòng)橋的布置第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式(二)主減速器的減速形式4.貫通式主減速器雙級(jí)貫通式適用于總質(zhì)量較大的多橋驅(qū)動(dòng)汽車(chē)(主傳動(dòng)比較大)錐齒輪-圓柱齒輪式圓柱齒輪-錐齒輪式第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式(二)主減速器的減速形式4.貫通式主減速器雙級(jí)貫通式——錐齒輪-圓柱齒輪式可得到較大的主傳動(dòng)比但結(jié)構(gòu)高度尺寸大主動(dòng)錐齒輪工藝性差從動(dòng)錐齒輪采用懸臂式支承,支承剛度差,拆裝不方便第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式(二)主減速器的減速形式4.貫通式主減速器雙級(jí)貫通式——圓柱齒輪-錐齒輪式第一級(jí)圓柱齒輪副有利于貫通式布置,兼具減速作用若僅貫通,可取傳動(dòng)比為1與前者相比,結(jié)構(gòu)緊湊、高度尺寸減小,有利于降低車(chē)廂地板及整車(chē)質(zhì)心高度第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式(二)主減速器的減速形式4.貫通式主減速器雙級(jí)貫通式——圓柱齒輪-錐齒輪式應(yīng)根據(jù)中、后橋錐齒輪的布置、旋轉(zhuǎn)方向、雙曲面齒輪的偏移方式以及圓錐齒輪副前后的布置位置等因素來(lái)確定錐齒輪的旋轉(zhuǎn)方向所選螺旋方向應(yīng)使主、從動(dòng)錐齒輪具有相斥的軸向力第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式(三)主減速器主從錐齒輪的支承形式1.主動(dòng)錐齒輪的支承——懸臂式在錐齒輪一端有較長(zhǎng)的軸,并在其上安裝一對(duì)圓錐滾子軸承為了減小懸臂長(zhǎng)度和增加兩支承間距離,改善支承剛度,應(yīng)使軸承大端朝外,使作用在齒輪上離開(kāi)錐頂?shù)妮S向力由靠近齒輪的軸承承受,而反向軸向力由另一軸承承受第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式(三)主減速器主從錐齒輪的支承形式1.主動(dòng)錐齒輪的支承——懸臂式要求:b>2.5a,b>0.7D,d>a為方便拆裝,應(yīng)使靠經(jīng)齒輪的軸承軸徑比另一軸承的支承軸徑大些靠近齒輪的軸承有時(shí)用圓柱滾子軸承,這時(shí)另一軸承必須采用能承受雙向軸向力的雙列圓錐滾子軸承第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式(三)主減速器主從錐齒輪的支承形式1.主動(dòng)錐齒輪的支承——懸臂式支承剛度除了與軸承形式、軸徑大小、支承間距離和懸臂長(zhǎng)度大小有關(guān)以外,還與軸承與軸及軸承與座孔之間的配合精度有關(guān)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、支承剛度較差,適用于傳遞轉(zhuǎn)矩較小的主減速器上第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式(三)主減速器主從錐齒輪的支承形式1.主動(dòng)錐齒輪的支承——跨臂式錐齒輪兩端的軸上都有軸承,可大大增加支承剛度,又使軸承負(fù)荷減小,齒輪嚙合條件改善,因此齒輪的承載能力高于懸臂式齒輪大端側(cè)軸頸上兩個(gè)相對(duì)安裝的圓錐滾子軸承之間的距離很小,可縮短主動(dòng)齒輪軸的長(zhǎng)度,使布置更加緊湊,并可減小傳動(dòng)軸夾角,有利于整車(chē)布置第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式(三)主減速器主從錐齒輪的支承形式1.主動(dòng)錐齒輪的支承——跨臂式但必須在主減速器殼體上有支承導(dǎo)向軸承的軸承座,使主減速器殼體結(jié)構(gòu)復(fù)雜,加工成本提高因主、從動(dòng)齒輪之間的空間很小,致使主動(dòng)齒輪的導(dǎo)向軸承尺寸受到限制,有時(shí)甚至布置不下或使齒輪拆裝困難導(dǎo)向軸承多用圓柱滾子軸承,并且內(nèi)外圈可以分離或沒(méi)有內(nèi)圈,它僅承受徑向力(尺寸根據(jù)布置位置而定,易損壞)第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式(三)主減速器主從錐齒輪的支承形式1.主動(dòng)錐齒輪的支承第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式(三)主減速器主從錐齒輪的支承形式2.從動(dòng)錐齒輪的支承軸承形式:圓錐滾子軸承。軸承安裝:大端朝內(nèi),縮短(c+d),剛度↑。加強(qiáng)剛度的其他措施:⑴從動(dòng)齒輪背面設(shè)置加強(qiáng)筋。⑵從動(dòng)齒輪背面加設(shè)輔助支承。⑶軸承有一定的預(yù)緊度。第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式(三)主減速器主從錐齒輪的支承形式2.從動(dòng)錐齒輪的支承齒輪允許的偏移量第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式(三)主減速器主從錐齒輪的支承形式3.從動(dòng)錐齒輪的止推裝置第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)二、主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷(一)主減速器比i0對(duì)主減速器結(jié)構(gòu)型式、輪廓尺寸、質(zhì)量大小以及變速器處于最高檔位時(shí)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性都有直接影響。i0的選擇應(yīng)在汽車(chē)總體設(shè)計(jì)時(shí)和傳動(dòng)系的總傳動(dòng)比iT一起由整車(chē)動(dòng)力計(jì)算來(lái)確定??衫貌煌琲0下的功率平衡圖來(lái)研究i0對(duì)汽車(chē)動(dòng)力性的影響。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì),對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系參數(shù)作出最佳匹配,使汽車(chē)獲得最佳的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)二、主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷(一)主減速器比對(duì)于功率儲(chǔ)備充裕的乘用車(chē)、長(zhǎng)途公共汽車(chē)、賽車(chē)等,在給定發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率Pemax及其轉(zhuǎn)速nP的情況下,所選擇的i0應(yīng)能保證這些汽車(chē)有盡可能高的最高車(chē)速vamax,這時(shí)i0應(yīng)按下式來(lái)確定:式中:rr為車(chē)輪滾動(dòng)半徑,igh為變速器最高檔傳動(dòng)比

第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)二、主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷(二)主減速器齒輪計(jì)算載荷的確定按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最低擋傳動(dòng)比確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩按驅(qū)動(dòng)輪打滑轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩汽車(chē)日常行駛平均轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩

第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)二、主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷(三)錐齒輪主要參數(shù)的選擇1.主從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)z1、z2為磨損均勻,z1、z2之間避免有公約數(shù)為得到理想的齒面重合度和高輪齒彎曲強(qiáng)度,主、從動(dòng)齒數(shù)和不少于40為嚙合平穩(wěn)、噪聲小和具有高的疲勞強(qiáng)度,對(duì)于乘用車(chē)Z1不少于9,商用車(chē)不少于6主傳動(dòng)比較大時(shí),Z1盡量少,以滿足hmin的要求對(duì)于不同的主傳動(dòng)比,Z1\Z2應(yīng)有適宜的搭配第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)二、主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷(三)錐齒輪主要參數(shù)的選擇2.從動(dòng)齒輪大端分度圓直徑D2和端面模數(shù)ms(1)影響因素參數(shù)影響D2備注hmin

彎曲強(qiáng)度

見(jiàn)(5-14)式

跨置式支撐

第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)二、主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷(三)錐齒輪主要參數(shù)的選擇2.從動(dòng)齒輪大端分度圓直徑D2和端面模數(shù)ms(2)初定D2KD2--直徑系數(shù)13.0~15.3Tc--計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tc=min[Tce、Tcs](3)初選ms

第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)二、主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷(三)錐齒輪主要參數(shù)的選擇3.主從動(dòng)錐齒輪齒面寬b1和b2⑴影響選取b值的因素:切削刀頭頂面寬度和刀尖圓角:在D2(或D1)取定條件下,如果b值取大則刀頭頂面寬度窄,刀尖圓角小。帶來(lái)下述兩個(gè)問(wèn)題:Ⅰ刀具壽命↓;Ⅱ齒根圓角半徑減小,應(yīng)力集中↑,影響輪齒強(qiáng)度b取大,影響裝配空間不足b取大以后,由于安裝位置誤差、熱處理變形等原因,使載荷集中于小端——小端過(guò)早損壞和疲勞損傷

b取小些,齒輪耐磨性↓,壽命↓第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)二、主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷(三)錐齒輪主要參數(shù)的選擇3.主從動(dòng)錐齒輪齒面寬b1和b2⑵初選b值第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)二、主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷(三)錐齒輪主要參數(shù)的選擇4.雙曲面齒輪副偏移距E影響因素原則

負(fù)荷小可取大第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)二、主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷(三)錐齒輪主要參數(shù)的選擇4.雙曲面齒輪副偏移距E第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)二、主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷(三)錐齒輪主要參數(shù)的選擇4.雙曲面齒輪副偏移距E上、下偏移:定義:從從動(dòng)齒輪錐頂向齒面看過(guò)去,使主動(dòng)齒輪在右側(cè),若主動(dòng)齒輪在從動(dòng)齒輪中心線上方時(shí),則為上偏移,在從動(dòng)齒輪中心線下方時(shí)為下偏移。第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)二、主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷(三)錐齒輪主要參數(shù)的選擇5.中點(diǎn)螺旋角β影響因素第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)二、主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷(三)錐齒輪主要參數(shù)的選擇5.中點(diǎn)螺旋角β選取原則推薦值35o~40o轎車(chē)的β值選用大些的值,使之工作平穩(wěn),噪聲低貨車(chē)的β值選小些,防止軸向力大,通常取35o第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)二、主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷(三)錐齒輪主要參數(shù)的選擇6.螺旋方向從錐齒輪錐頂看過(guò)去,看中心線上半部齒形傾斜方向,若齒形從中心向右傾斜,稱(chēng)為右旋,向左傾斜稱(chēng)為左旋。一對(duì)嚙合齒輪的螺旋方向相反第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)二、主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷(三)錐齒輪主要參數(shù)的選擇6.螺旋方向螺旋方向與齒輪旋轉(zhuǎn)方向二者合在一起影響軸向力方向。處于前進(jìn)檔位時(shí),應(yīng)使主動(dòng)齒輪的軸向力離開(kāi)錐頂方向。4x2汽車(chē),一般主動(dòng)齒輪均為左旋,從動(dòng)齒輪為右旋。第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)二、主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷(三)錐齒輪主要參數(shù)的選擇7.法向壓力角α

影響因素第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)二、主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷(三)錐齒輪主要參數(shù)的選擇7.法向壓力角α

推薦第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)三、錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算

1.單位齒長(zhǎng)圓周力p評(píng)價(jià)齒輪的表面耐磨性能:p=F/b2式中:p為輪齒上的單位齒長(zhǎng)圓周力(N/mm),F(xiàn)為輪齒上圓周力;b2為從動(dòng)齒輪的齒面寬(1)按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算(2)按驅(qū)動(dòng)輪打滑轉(zhuǎn)矩計(jì)算第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)三、錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算

1.單位齒長(zhǎng)圓周力p(1)按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)式中:ig為變速器傳動(dòng)比,D1為主動(dòng)錐齒輪中點(diǎn)分度圓直徑(mm)(2)按驅(qū)動(dòng)輪打滑轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)

第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)三、錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算

2.齒輪強(qiáng)度第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)三、錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算

2.齒輪強(qiáng)度最大彎曲應(yīng)力:700MPa疲勞彎曲應(yīng)力:210MPa疲勞循環(huán)次數(shù):6e6最大接觸應(yīng)力:2800MPa疲勞接觸應(yīng)力:1750MPa第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)四、錐齒輪軸承的載荷計(jì)算

1.錐齒輪齒面上作用力第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)四、錐齒輪軸承的載荷計(jì)算

1.錐齒輪齒面上作用力法向力Fr的分解過(guò)程第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)四、錐齒輪軸承的載荷計(jì)算

1.錐齒輪齒面上作用力分解后各力求解公式(徑向力FrZ、軸向力FaZ)第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)四、錐齒輪軸承的載荷計(jì)算

1.錐齒輪齒面上作用力第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)四、錐齒輪軸承的載荷計(jì)算

2.錐齒輪軸承上的載荷已知條件:齒輪的尺寸;軸承軸上安裝位置及尺寸;作用在齒輪上的力軸向力/徑向力—作用在水平面上;圓周力—作用在垂直面上第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)四、錐齒輪軸承的載荷計(jì)算

2.錐齒輪軸承上的載荷求支點(diǎn)反力舉例:第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)四、錐齒輪軸承的載荷計(jì)算

2.錐齒輪軸承上的載荷第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)五、錐齒輪材料工作條件惡劣與傳動(dòng)系其他齒輪相比,具有載荷大、作用時(shí)間長(zhǎng)、變化多、有沖擊等特點(diǎn)是傳動(dòng)系薄弱環(huán)節(jié)第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)五、錐齒輪材料材料要求彎曲疲勞強(qiáng)度、接觸疲勞強(qiáng)度大齒面硬度高以保證齒面高耐磨性芯部有適當(dāng)韌性,↑抗沖擊載荷能力鍛造、切削加工、熱處理性能良好,熱處理后變形小,或變形規(guī)律易控制盡量少選含鎳、鉻元素的材料,應(yīng)選含錳、釩、硼、鈦、鉬、硅等元素的合金鋼第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)五、錐齒輪材料典型材料20CrMnTi、20MnVB、20MnTiB、22CrNiMo、16SiMn2WMoV第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)五、錐齒輪材料滲碳合金鋼優(yōu)點(diǎn):表面硬、耐磨、抗壓、芯部軟,所以這種材料的彎曲強(qiáng)度、表面接觸強(qiáng)度、承受沖擊載荷的能力↑。切削加工、鍛造性能好。滲碳合金鋼缺點(diǎn):熱處理費(fèi)用高;芯部在大壓力作用下可能有塑性變形;若滲碳層與芯部含碳量相差過(guò)多,會(huì)發(fā)生硬化層剝落現(xiàn)象。滲碳層深度要求m≤5為0.9-1.3;m>5-8時(shí)1.0-1.4;m>8時(shí)為1.2-1.6第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)五、錐齒輪材料其他問(wèn)題:為防止新齒輪膠合、咬死、擦傷、早期磨損,在熱處理后及精加工以后,表面或作厚為0.005~0.020mm的磷化處理或鍍銅、錫齒面噴丸處理,可↑25%壽命?;瑒?dòng)速度高的齒輪進(jìn)行滲硫處理,提高耐磨性能(滲硫后摩擦因數(shù)可顯著降低,這樣即使?jié)櫥瑮l件較差,也能防止齒面擦傷、咬死或膠合)第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)差速器概述汽車(chē)行駛時(shí),左、右車(chē)輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過(guò)的距離往往是不等的:在轉(zhuǎn)彎行駛時(shí),由于左、右車(chē)輪的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)半徑不同,外側(cè)車(chē)輪滾過(guò)的距離大于內(nèi)側(cè)車(chē)輪;在不平路面上行駛時(shí),由于路面波形不同也會(huì)造成兩側(cè)車(chē)輪滾過(guò)的距離不等;在平直路面上行駛時(shí),由于輪胎氣壓、輪胎負(fù)荷、胎面磨損程度不同以及制造、裝配誤差等因素的影響,也會(huì)引起左、右車(chē)輪因滾動(dòng)半徑不同而致使左、右車(chē)輪行程不同。第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)差速器概述如果驅(qū)動(dòng)橋左、右車(chē)輪剛性連接:行駛時(shí)不可避免產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)輪在路面上的滑移和滑轉(zhuǎn)。不僅加劇輪胎磨損和功率與燃料的消耗,而且可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)向和操縱性能的惡化。為了防止產(chǎn)生這些現(xiàn)象,汽車(chē)左、右驅(qū)動(dòng)輪間都裝有輪間差速器,保證了驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)車(chē)輪在行程不等時(shí)具有不同旋轉(zhuǎn)角速度,滿足汽車(chē)行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)要求。第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)一、差速器結(jié)構(gòu)形式選擇(一)普通錐齒輪式差速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量較小、應(yīng)用廣泛第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)一、差速器結(jié)構(gòu)形式選擇(一)普通錐齒輪式差速器轉(zhuǎn)彎行駛時(shí),在左右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪切線方向上各產(chǎn)生一附加阻力ΔP,且它們的運(yùn)動(dòng)方向相反,從而產(chǎn)生行星齒輪的自轉(zhuǎn)外側(cè)轉(zhuǎn)速ω1=ω0+ω3z3/z1內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)速ω2=ω0-ω3z3/z1ω1+ω2=2ω0當(dāng)ω2=0,ω1=2ω0當(dāng)ω1=0,ω2=2ω0第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)一、差速器結(jié)構(gòu)形式選擇(一)普通錐齒輪式差速器汽車(chē)轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)行星齒輪繞其軸轉(zhuǎn)動(dòng),顯然存在一個(gè)使其轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩(2ΔPr)。易知,慢轉(zhuǎn)側(cè)ΔP

與P/2相同,快轉(zhuǎn)側(cè)相反T1=(P/2-ΔP)r,T2=(P/2+ΔP)r令Pr=T0,ΔPr=Tr/2,則有T1=0.5(T0-Tr),T2=0.5(T0+Tr)T1+T2=T0,T2-T1=Tr(Tr—內(nèi)磨檫力矩)可見(jiàn),差速器的內(nèi)摩擦改變了驅(qū)動(dòng)橋的轉(zhuǎn)矩分配,使快轉(zhuǎn)側(cè)減小,慢轉(zhuǎn)側(cè)增大,有利于通過(guò)性第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)一、差速器結(jié)構(gòu)形式選擇(一)普通錐齒輪式差速器在汽車(chē)左右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪上的總牽引力可能達(dá)到Ftmax=2FΦmin+Tr/rrFΦmin為附著力較小的驅(qū)動(dòng)車(chē)輪與地面附著力rr為車(chē)輪的滾動(dòng)半徑由此可見(jiàn),由于差速器的內(nèi)摩擦使汽車(chē)總牽引力增大了Tr/rr。但一般其內(nèi)摩擦力矩不大,所以在驅(qū)動(dòng)輪上的總牽引力增加不大于4-6%。第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)一、差速器結(jié)構(gòu)形式選擇(一)普通錐齒輪式差速器鎖緊系數(shù)和轉(zhuǎn)矩比差速器鎖緊系數(shù)定義為K=Tr/To

kb=T2/T1

普通錐齒輪差速器鎖緊系數(shù)k一般為0.05~0.15,兩半軸轉(zhuǎn)矩比kb為1.11~1.35第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)一、差速器結(jié)構(gòu)形式選擇(二)強(qiáng)制鎖止式差速器嚙合套式借助于機(jī)械機(jī)構(gòu)(液壓或氣動(dòng))實(shí)現(xiàn)鎖止,使兩半軸之間形成剛性連接,從而可傳遞全部的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)一、差速器結(jié)構(gòu)形式選擇(二)強(qiáng)制鎖止式差速器指銷(xiāo)式鎖止時(shí)用指銷(xiāo)將左半軸齒輪與差速器左殼聯(lián)接第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)一、差速器結(jié)構(gòu)形式選擇(二)強(qiáng)制鎖止式差速器最大牽引力假設(shè)一驅(qū)動(dòng)輪行駛在低附著系數(shù)Φmin的路面上,另一驅(qū)動(dòng)輪行駛在高附著系數(shù)Φ的路面上,這樣裝有普通錐齒輪差速器的汽車(chē)所能發(fā)揮的最大牽引力為:Ft=(G2Φmin+G2Φmin)/2=G2Φmin

如果差速器鎖住,則汽車(chē)所能發(fā)揮的最大牽引力為:Ft=(G2Φmin+G2Φ)/2=G2(Φmin+Φ)可見(jiàn)采用差速鎖將差速器鎖住,可提高最大牽引力,從而提高汽車(chē)通過(guò)性。第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)一、差速器結(jié)構(gòu)形式選擇(二)強(qiáng)制鎖止式差速器差速鎖的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、性能良好,所以在越野車(chē)輛中得到了較廣泛的應(yīng)用,但是由于駕駛員難以掌握鎖止或解鎖的恰當(dāng)時(shí)機(jī),從而可能給車(chē)輛性能帶來(lái)負(fù)面影響:如果鎖止過(guò)早或解鎖過(guò)遲,容易造成傳動(dòng)系的功率循環(huán),增加油耗量,并使傳動(dòng)部件動(dòng)載荷變大,加速機(jī)件和輪胎的磨損;如果鎖止過(guò)遲或解鎖過(guò)早,又將使越野車(chē)輛的通過(guò)性降低,無(wú)法發(fā)揮差速鎖的優(yōu)點(diǎn)第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)一、差速器結(jié)構(gòu)形式選擇(三)限滑差速器1.轉(zhuǎn)矩式——摩擦片式差速器殼通過(guò)斜面對(duì)行星齒輪軸產(chǎn)生沿行星齒輪軸線方向的軸向力,該軸向力推動(dòng)行星齒輪使壓盤(pán)將摩擦力壓緊。當(dāng)左、右半軸轉(zhuǎn)速不等時(shí),主、從動(dòng)摩擦片間產(chǎn)生相對(duì)滑轉(zhuǎn),從而產(chǎn)生摩擦力矩。第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)一、差速器結(jié)構(gòu)形式選擇(三)限滑差速器1.轉(zhuǎn)矩式——摩擦片式傳遞轉(zhuǎn)矩Tr=T0rffztanβ/rd式中:rf為摩擦片平均摩擦半徑;rd為V形面中點(diǎn)到半軸齒輪中心線距離;f為摩擦因數(shù);z為摩擦面數(shù);β為V形面的半角。第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)一、差速器結(jié)構(gòu)形式選擇(三)限滑差速器1.轉(zhuǎn)矩式——托森式第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)一、差速器結(jié)構(gòu)形式選擇(三)限滑差速器2.轉(zhuǎn)速式——黏性式利用液體的粘性摩擦特性來(lái)實(shí)現(xiàn)限滑的差速器,其限滑功能取決于前后軸(軸間差速器)或左右輪(輪間差速器)轉(zhuǎn)速之差第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)一、差速器結(jié)構(gòu)形式選擇(三)限滑差速器3.主動(dòng)式電磁式、電液式和電機(jī)式第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)二、普通錐齒輪差速器齒輪設(shè)計(jì)(一)

差速器齒輪主要參數(shù)選擇1.行星齒輪數(shù)n根據(jù)承載情況選擇在承載不大的情況下可取2,反之取4一般乘用車(chē)2,商用車(chē)2-4第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)二、普通錐齒輪差速器齒輪設(shè)計(jì)(一)

差速器齒輪主要參數(shù)選擇2.行星齒輪球面半徑Rb反映了錐齒輪節(jié)錐距的尺寸大小和其承載能力式中Kb為行星齒輪球面半徑系數(shù),2.5-3.0Td=min[Tce,Tcs]行星齒輪節(jié)錐距A0=(0.98-0.99)Rb

第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)二、普通錐齒輪差速器齒輪設(shè)計(jì)(一)

差速器齒輪主要參數(shù)選擇3.行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)Z1\Z2輪齒有足夠大的強(qiáng)度,為此模數(shù)取大;但在齒數(shù)不變的條件下,尺寸↑,質(zhì)量↑;結(jié)構(gòu)尺寸小、緊湊,保證空間能安裝下,要求齒數(shù)Z1取少些;兩半軸齒輪齒數(shù)和能被行星齒輪數(shù)整除,以保證能裝配;Z1、Z2的選取范圍:Z1≮10,Z2=14~25Z1/Z2=1.5-2.0第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)二、普通錐齒輪差速器齒輪設(shè)計(jì)(一)

差速器齒輪主要參數(shù)選擇4.節(jié)錐角γ1、γ2及模數(shù)m行星齒輪γ1=arctan(Z1/Z2)半軸齒輪γ2=arctan(Z2/Z1)大端的端面模數(shù)

第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)二、普通錐齒輪差速器齒輪設(shè)計(jì)(一)

差速器齒輪主要參數(shù)選擇5.壓力角第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)二、普通錐齒輪差速器齒輪設(shè)計(jì)(一)

差速器齒輪主要參數(shù)選擇6.行星齒輪軸直徑d及支承長(zhǎng)度L式中:T0為差速器殼傳遞轉(zhuǎn)矩;n為行星齒輪數(shù);rd為行星齒輪支承面中點(diǎn)到錐頂?shù)木嚯x(mm),約為半軸齒輪齒寬中點(diǎn)處平均直徑的一半;[σc]為支承面允許擠壓壓力,取98MPaL=1.1d

第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)二、普通錐齒輪差速器齒輪設(shè)計(jì)(二)

差速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算差速器齒輪齒輪受結(jié)構(gòu)限制,而且承受的載荷較大但它不像主減速器齒輪那樣經(jīng)常處于嚙合傳動(dòng)狀態(tài),只有當(dāng)轉(zhuǎn)彎或左、右輪行駛不同的路程時(shí),或一側(cè)車(chē)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)轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)于差速器齒輪,主要進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)二、普通錐齒輪差速器齒輪設(shè)計(jì)(二)

差速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算齒輪彎曲應(yīng)力式中:T為計(jì)算載荷,T=0.6T0;n為行星齒輪數(shù);J為綜合系數(shù);b2、d2分別為半軸齒輪齒寬及其大端分度圓直徑(mm);kv為質(zhì)量系數(shù);ks為尺寸系數(shù);km為齒面載荷分配系數(shù),懸臂式取1.0-1.25,跨置式取1.0-1.1;最大應(yīng)力700MPa,日常平均210MPa,破壞循環(huán)次數(shù)6e6

第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)三、多橋驅(qū)動(dòng)汽車(chē)的軸間差速器多橋驅(qū)動(dòng)汽車(chē)在行駛過(guò)程中,各驅(qū)動(dòng)橋上的車(chē)輪轉(zhuǎn)速會(huì)因車(chē)輪行程或滾動(dòng)半徑的差異而不等,如果前后橋剛性連接,則前后驅(qū)動(dòng)車(chē)輪將以相同角速度旋轉(zhuǎn),從而產(chǎn)生前后驅(qū)動(dòng)車(chē)輪運(yùn)動(dòng)學(xué)上的不協(xié)調(diào)。循環(huán)功率或寄生功率:導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)功率的無(wú)益消耗,加速輪胎磨損,損壞傳動(dòng)系,降低動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和通過(guò)性。第五節(jié)車(chē)輪傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)一、半軸結(jié)構(gòu)形式半軸的結(jié)構(gòu)型式主要取決于半軸的支承型式。普通非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋的半軸,依據(jù)其外端支承型式或受力狀況不同,分為半浮式半軸3/4浮式半軸全浮式半軸第五節(jié)車(chē)輪傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)一、半軸結(jié)構(gòu)形式1.半浮式半軸傳遞轉(zhuǎn)矩;承受垂向力FZ2、縱向力FX2及側(cè)向力FY2所引起的彎矩FZ2a、FX2a、FY2rr第五節(jié)車(chē)輪傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)一、半軸結(jié)構(gòu)形式1.半浮式半軸所承受的載荷比較復(fù)雜但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、尺寸緊湊、造價(jià)低廉,故被質(zhì)量較小、使用條件較好、承載負(fù)荷不大的乘用車(chē)和微型客車(chē)、貨車(chē)所采用第五節(jié)車(chē)輪傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)一、半軸結(jié)構(gòu)形式2.

3/4浮式半軸如車(chē)輪中心和軸承中心重合,即a=0時(shí),縱向力FX2與垂向力FZ2由車(chē)輪直接傳給橋殼半軸套管,而側(cè)向力FY2產(chǎn)生的彎矩FY2rr將部分傳給半軸(由于一個(gè)軸承多采用圓柱滾子軸承,其支承剛度較差)第五節(jié)車(chē)輪傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)一、半軸結(jié)構(gòu)形式2.

3/4浮式半軸如車(chē)輪和軸承中心距離a≠0,則雖然縱向力FX2與垂向力FZ2經(jīng)軸承傳給橋殼半軸套管,但力FX2\FY2與FZ2所形成的彎矩需由半軸及橋殼的半軸套管來(lái)共同承受,即3/4浮式半軸還要承受部分彎矩第五節(jié)車(chē)輪傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)一、半軸結(jié)構(gòu)形式2.

3/4浮式半軸所承受彎矩的比例大小依半軸的剛度、軸承的結(jié)構(gòu)型式及其支承剛度、安裝尺寸a、rr等因素決定。與半浮式半軸相比,此處的a值要比半浮式的小,載荷工況有所改善,但比全浮式的差第五節(jié)車(chē)輪傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)一、半軸結(jié)構(gòu)形式2.

3/4浮式半軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便,也可以采用簡(jiǎn)單的圓錐表面與鍵和輪轂的連接方法,因此可用于乘用車(chē)和微型、輕型客車(chē)、貨車(chē)第五節(jié)車(chē)輪傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)一、半軸結(jié)構(gòu)形式3.全浮式半軸車(chē)輪所承受的垂向力FZ2、縱向力FX2、側(cè)向力FY2以及由這些力所引起的彎矩都經(jīng)過(guò)輪轂、輪轂軸承傳遞給橋殼,因此只承受轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩第五節(jié)車(chē)輪傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)一、半軸結(jié)構(gòu)形式3.全浮式半軸但實(shí)際結(jié)構(gòu)中,由于零件加工精度和裝配精度的影響及橋殼、軸承支承剛度的不足等原因,仍可能承受一定彎矩,但在設(shè)計(jì)計(jì)算中可忽略不計(jì)第五節(jié)車(chē)輪傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)一、半軸結(jié)構(gòu)形式3.全浮式半軸半軸結(jié)構(gòu)形狀:端部鍛成凸緣重型汽車(chē):半軸外端制成花鍵,以花鍵和輪轂聯(lián)接第五節(jié)車(chē)輪傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)一、半軸結(jié)構(gòu)形式3.全浮式半軸工作可靠,廣泛應(yīng)用于輕型及以上各種載貨汽車(chē)、越野汽車(chē)和客車(chē)上但具有全浮式半軸的驅(qū)動(dòng)橋外端結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,需要采用形狀復(fù)雜且質(zhì)量及尺寸均較大的輪轂,制造成本較高,故小型汽車(chē)及乘用車(chē)等較少采用第五節(jié)車(chē)輪傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)一、半軸結(jié)構(gòu)形式第五節(jié)車(chē)輪傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)二、半軸計(jì)算三種載荷工況縱向力FX2(驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)力)最大:其值為FZ2φ,附著系數(shù)φ取0.8,沒(méi)有側(cè)向力作用側(cè)向力FY2最大:其最值為FZ2φ1(發(fā)生側(cè)滑時(shí)),側(cè)滑時(shí)輪胎與地面的側(cè)滑附著系數(shù)φ1取1.0,沒(méi)有縱向力作用垂向力FZ2最大時(shí):(發(fā)生在汽車(chē)以可能的高速通過(guò)不平路面時(shí)),其值為FZ2k,k為動(dòng)載系數(shù),這時(shí)不考慮縱向力和側(cè)向力的作用由于車(chē)輪承受的縱向力FX2和側(cè)向力FY2的大小受車(chē)輪與地面最大附著力限制,故縱向力最大時(shí)不會(huì)有側(cè)向力作用,而側(cè)向力最大時(shí)也不會(huì)有縱向力作用第五節(jié)車(chē)輪傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)二、半軸計(jì)算1.半浮式半軸1)縱向力FX2最大(側(cè)向力FY2為0)垂向力FZ2=m2’G2/2(m2’取1.2)縱向力FX2=FZ2φ=m2’G2φ/2(m2’取1.2,φ取0.8)半軸彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力(b為輪轂支承軸承到車(chē)輪中心平面之間的距離)合成應(yīng)力

第五節(jié)車(chē)輪傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)二、半軸計(jì)算1.半浮式半軸2)側(cè)向力FY2最大(縱向力FX2為0)外輪與內(nèi)輪上的垂直反力FZ2o、FZ2ihg為質(zhì)心高度,B2為輪距,φ1取1.0外輪與內(nèi)輪上側(cè)向力分別為:

Y2o=F

Z2oφ1

、Y2i=

F

Z2iφ1外輪半軸與內(nèi)輪半軸的彎曲應(yīng)力為

第五節(jié)車(chē)輪傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)二、半軸計(jì)算1.半浮式半軸3)垂向力FZ2最大(縱向力FX2和側(cè)向力FY2均為0)垂向力FZ2=kG2/2(k為動(dòng)載系數(shù),乘用車(chē)取1.75,貨車(chē)取2,越野車(chē)取2.5)半軸彎曲應(yīng)力半浮式半軸許用合成應(yīng)力:600-750MPa

第五節(jié)車(chē)輪傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)二、半軸計(jì)算2.3/4浮式半軸與半浮式相似,只是半軸危險(xiǎn)截面不同危險(xiǎn)截面位于半軸與輪轂相配表面的內(nèi)端1)縱向力X2最大2)側(cè)向力Y2最大(M1為輪轂軸承夾持作用力矩)

第五節(jié)車(chē)輪傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)二、半軸計(jì)算3.全浮式半軸1)計(jì)算載荷(只承受轉(zhuǎn)矩)2)扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力τ3)半軸扭轉(zhuǎn)角θ[τ]500~700MPa;[θ]6~15°/米

第五節(jié)車(chē)輪傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)二、半軸計(jì)算4.半軸許用應(yīng)力與選用材料、加工方法、熱處理工藝及汽車(chē)的使用條件有關(guān)當(dāng)采用40Cr、40MnB、40MnVB、40CrMnMo、40、45等材料作為全浮式時(shí)半軸的材料時(shí),扭轉(zhuǎn)屈服極限可到784MPa在保證安全系數(shù)1.3-1.6的范圍內(nèi),半軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力可取到490-590MPa對(duì)于使用條件差的汽車(chē),如越野車(chē)、礦用車(chē)等,應(yīng)選用較大的安全系數(shù),許用應(yīng)力取小值第五節(jié)車(chē)輪傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)二、半軸計(jì)算半軸與半軸齒輪一般采用漸開(kāi)線花鍵連接,對(duì)花鍵應(yīng)進(jìn)行擠壓壓力和剪切應(yīng)力驗(yàn)算。擠壓應(yīng)力不大于200MPa,剪切應(yīng)力不大于73MPa第五節(jié)車(chē)輪傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)三、半軸設(shè)計(jì)(一)半軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)全浮式半軸桿徑按下式初選式中:d為半軸桿部直徑(mm)Mφ為半軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩(Nm)k為直徑系數(shù),2.05-2.18

第五節(jié)車(chē)輪傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)三、半軸設(shè)計(jì)(一)半軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)半軸桿部直徑應(yīng)小于或等于半軸花鍵的底徑,以便使半軸各部分基本達(dá)到等強(qiáng)度半軸破壞形式大多是扭轉(zhuǎn)疲勞損壞,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量增大各過(guò)渡部分的圓角半徑當(dāng)桿部較粗且外端凸緣較大時(shí),可用兩端花鍵連接設(shè)計(jì)全浮式半軸桿部的強(qiáng)度儲(chǔ)備應(yīng)低于驅(qū)動(dòng)橋其他傳力零件的強(qiáng)度儲(chǔ)備,使半軸充當(dāng)“熔絲”的作用半浮式半軸直接安裝車(chē)輪,應(yīng)視為保安件第五節(jié)車(chē)輪傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)三、半軸設(shè)計(jì)(二)半軸的材料與熱處理調(diào)質(zhì)處理:要求桿部硬度為388-444HB(允許凸緣部分硬度降到248HB)高頻、中頻感應(yīng)淬火:能保證半軸表面有適當(dāng)?shù)挠不瘜樱ㄓ捎谟不瘜颖旧韽?qiáng)度較高,且在半軸表面形成大的殘余壓應(yīng)力,因此使半軸靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度大大提高)。推薦桿部硬度52-62HRC,心部硬度30-35HRC;花鍵部分50-55HRC,不淬火區(qū)(凸緣等)248-277HB采用感應(yīng)淬火時(shí),通常推薦半軸桿部表面硬化層深度為其直徑的1/4-1/3左右第六節(jié)驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)一、驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)功用支承汽車(chē)質(zhì)量支承由車(chē)輪傳來(lái)的路面反力和反力矩,并經(jīng)懸架傳給車(chē)架或車(chē)身;是主減速器、差速器和半軸的裝配基體設(shè)計(jì)要求1.有足夠的強(qiáng)度、剛度2.質(zhì)量小3.尺寸小,保證hmin4.結(jié)構(gòu)工藝性好,成本低5.密封好,防止泥水侵入,防止?jié)櫥蜐B漏6.拆裝方便第六節(jié)驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)一、驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)(一)驅(qū)動(dòng)橋殼結(jié)構(gòu)方案分析1.可分式橋殼二段可分式:通常由一個(gè)垂直結(jié)合面分為左右兩部分,通過(guò)螺栓連接成一體;每一部分均由以鑄造殼體和一個(gè)壓入其外端的半軸套管組成,軸管與殼體用鉚釘連接三段可分式:中央殼(主減速器殼)和左右兩半殼均為鑄件,而左右半殼與半軸套管既可對(duì)焊連接,也可鑄成一體,兩側(cè)半殼用螺栓固定在中央殼上第六節(jié)驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)一、驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)(一)驅(qū)動(dòng)橋殼結(jié)構(gòu)方案分析1.可分式橋殼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造工藝性好,主減速器支承剛度好,但拆裝、調(diào)整、維修不方便,橋殼的強(qiáng)度和剛度受結(jié)構(gòu)的限制第六節(jié)驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)一、驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)(一)驅(qū)動(dòng)橋殼結(jié)構(gòu)方案分析2.整體式橋殼——整體鑄造式強(qiáng)度和剛度較大,但質(zhì)量大、加工面多,制造工藝復(fù)雜,主要用于總質(zhì)量較大的貨車(chē)上第六節(jié)驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)一、驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)(一)驅(qū)動(dòng)橋殼結(jié)構(gòu)方案分析2.整體式橋殼——整體鑄造式可用球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵或鑄鋼制造為進(jìn)一步提高強(qiáng)度和剛度,鑄造整體式橋殼的兩端壓入較長(zhǎng)無(wú)縫鋼管作為半軸套管,并用銷(xiāo)釘固定鋼板彈簧座附近的橋殼截面可根據(jù)強(qiáng)度要求鑄成適當(dāng)形狀,通常為矩形安裝制動(dòng)底板的凸緣也與橋殼鑄成一體第六節(jié)驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)一、驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)(一)驅(qū)動(dòng)橋殼結(jié)構(gòu)方案分析2.整體式橋殼——整體鑄造式主要優(yōu)點(diǎn)在于可制成復(fù)雜而理想的形狀,壁厚能夠變化,可到立項(xiàng)的應(yīng)力分布,其強(qiáng)度和剛度均較好,工作可靠,故要求橋殼承載負(fù)荷較大的中型、重型汽車(chē)適用于此結(jié)構(gòu)與其他整體式橋殼相比,質(zhì)量大、加工面多,制造工藝復(fù)雜,且需要相當(dāng)規(guī)模的鑄造設(shè)備,在鑄造時(shí)質(zhì)量不易控制,容易出現(xiàn)廢品第六節(jié)驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)一、驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)(一)驅(qū)動(dòng)橋殼結(jié)構(gòu)方案分析2.整體式橋殼——沖壓焊接式由鋼板沖壓件焊接的橋殼主體、兩端再焊接上帶凸緣的半軸套管及鋼板彈簧座等組成第六節(jié)驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)一、驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)(一)驅(qū)動(dòng)橋殼結(jié)構(gòu)方案分析2.整體式橋殼——沖壓焊接式橋殼主件的上下兩半是相同的沖壓件;主件的板料是矩形的,下料方便且材料利用率高,但對(duì)焊時(shí)需要用4塊三角鑲塊補(bǔ)焊到橋殼中部前后兩側(cè)的缺口處第六節(jié)驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)一、驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)(一)驅(qū)動(dòng)橋殼結(jié)構(gòu)方案分析2.整體式橋殼——沖壓焊接式不僅具有制造工藝簡(jiǎn)單、材料利用率高、廢品率低、生產(chǎn)率高及制造成本低等優(yōu)點(diǎn),還有足夠的強(qiáng)度和剛度,特別是其質(zhì)量?。▋H為同等鑄造橋殼的75%),卻比鑄造式更加安全可靠第六節(jié)驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)一、驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)(一)驅(qū)動(dòng)橋殼結(jié)構(gòu)方案分析2.整體式橋殼——擴(kuò)張成形式由中碳無(wú)縫鋼管或鋼板卷焊鋼管擴(kuò)張、滾壓成形第六節(jié)驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)一、驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)(一)驅(qū)動(dòng)橋殼結(jié)構(gòu)方案分析3.組合式橋殼也稱(chēng)支架式橋殼,將鑄造的主減速器殼作為橋殼的中間部分,而在其兩端壓入無(wú)縫鋼管,再用銷(xiāo)釘或塞焊予以固定而成第六節(jié)驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)

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