汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)

車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院班級(jí)12級(jí)車(chē)輛工程姓名黃揚(yáng)顯學(xué)號(hào)成績(jī)指導(dǎo)老師盧隆輝設(shè)計(jì)課題某型輕型貨車(chē)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)2023年11月15日整車(chē)性能參數(shù)（已知）驅(qū)動(dòng)形式：6×2后輪軸距：3800mm輪距前/后：1750/1586mm整備質(zhì)量4310kg額定載質(zhì)量：5000kg空載時(shí)前軸分派軸荷45%，滿載時(shí)前軸分派軸荷26%前懸/后懸：1270/1915mm最高車(chē)速：110km/h最大爬坡度：35%長(zhǎng)寬高：6985、2330、2350發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)：YC4E140—20最大功率：99.36kw/3000rmp最大轉(zhuǎn)矩：380N·m/1200～1400mm變速器傳動(dòng)比：7.74.12.341.510.81倒檔傳動(dòng)比：8.72輪胎規(guī)格：9.00—20離地間隙：>280mmTOC\o"1-3"\h\u303971總體設(shè)計(jì) 346431.1非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋 4259511.2斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋 498102主減速器設(shè)計(jì) 4293652.1主減速器結(jié)構(gòu)方案分析 5251552.1.1螺旋錐齒輪傳動(dòng) 5202372.2主減速器主、從動(dòng)錐齒輪的支承方案 5288672.2.1積極錐齒輪的支承 5215702.2.2從動(dòng)錐齒輪的支承 633912.3主減速器錐齒輪設(shè)計(jì) 6101262.3.1主減速比i的擬定 6311622.3.2主減速器錐齒輪的重要參數(shù)選擇 733562.4主減速器錐齒輪的材料 8117072.5主減速器錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 946682.5.1單位齒長(zhǎng)圓周力 9198552.5.2齒輪彎曲強(qiáng)度 10279742.5.3輪齒接觸強(qiáng)度 10134412.6主減速器錐齒輪軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 11228802.6.1錐齒輪齒面上的作用力 11291822.6.2錐齒輪軸承的載荷 12280612.6.3錐齒輪軸承型號(hào)的擬定 14227263差速器設(shè)計(jì) 15127813.1差速器結(jié)構(gòu)形式選擇 15308573.2普通錐齒輪式差速器齒輪設(shè)計(jì) 1622263.3差速器齒輪的材料 18239833.4普通錐齒輪式差速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算 18312344驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì) 1941204.1橋殼的結(jié)構(gòu)型式 2055894.2橋殼的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算 2020755致謝 233241參考文獻(xiàn) 231總體設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋處在動(dòng)力傳動(dòng)系的末端，其基本功能是增大由傳動(dòng)軸或變速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩,并將動(dòng)力合理地分派給左、右驅(qū)動(dòng)輪，此外還承受作用于路面和車(chē)架或車(chē)身之間的垂直力力和橫向力。驅(qū)動(dòng)橋一般由主減速器、差速器、車(chē)輪傳動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)橋殼等組成。驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)滿足如下基本規(guī)定：1)所選擇的主減速比應(yīng)能保證汽車(chē)具有最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。2)外形尺寸要小，保證有必要的離地間隙。3)齒輪及其它傳動(dòng)件工作平穩(wěn)，噪聲小。4)在各種轉(zhuǎn)速和載荷下具有高的傳動(dòng)效率。5)在保證足夠的強(qiáng)度、剛度條件下，應(yīng)力求質(zhì)量小，特別是簧下質(zhì)量應(yīng)盡量小，以改善汽車(chē)平順性。6)與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)，對(duì)于轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋，還應(yīng)與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)。7)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)樸，加工工藝性好，制造容易，拆裝，調(diào)整方便。1.1非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋普通非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)樸、造價(jià)低廉、工作可靠，廣泛用在各種載貨汽車(chē)、客車(chē)和公共汽車(chē)上，在多數(shù)的越野汽車(chē)和部分轎車(chē)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(gè)共同特點(diǎn)，即橋殼是一根支承在左右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪上的剛性空心梁，齒輪及半軸等傳動(dòng)部件安裝在其中。這時(shí)整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋、驅(qū)動(dòng)車(chē)輪及部分傳動(dòng)軸均屬于簧下質(zhì)量，汽車(chē)簧下質(zhì)量較大，這是它的一個(gè)缺陷。驅(qū)動(dòng)橋的輪廓尺寸重要取決于主減速器的型式。在汽車(chē)輪胎尺寸和驅(qū)動(dòng)橋下的最小離地間隙已經(jīng)擬定的情況下，也就限定了主減速器從動(dòng)齒輪直徑的尺寸。在給定速比的條件下，假如單級(jí)主減速器不能滿足離地間隙規(guī)定，可該用雙級(jí)結(jié)構(gòu)。在雙級(jí)主減速器中，通常把兩級(jí)減速器齒輪放在一個(gè)主減速器殼體內(nèi)，也可以將第二級(jí)減速齒輪作為輪邊減速器。對(duì)于輪邊減速器：越野汽車(chē)為了提高離地間隙，可以將一對(duì)圓柱齒輪構(gòu)成的輪邊減速器的積極齒輪置于其從動(dòng)齒輪的垂直上方；公共汽車(chē)為了減少汽車(chē)的質(zhì)心高度和車(chē)廂地板高度，以提高穩(wěn)定性和乘客上下車(chē)的方便，可將輪邊減速器的積極齒輪置于其從動(dòng)齒輪的垂直下方；有些雙層公共汽車(chē)為了進(jìn)一步減少車(chē)廂地板高度，在采用圓柱齒輪輪邊減速器的同時(shí)，將主減速器及差速器總成也移到一個(gè)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的旁邊。1.2斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋區(qū)別于非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋的明顯特點(diǎn)在于前者沒(méi)有一個(gè)連接左右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的剛性整體外殼或梁。斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋的橋殼是分段的，并且彼此之間可以做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以這種橋稱(chēng)為斷開(kāi)式的。此外，它又總是與獨(dú)立懸掛相匹配，故又稱(chēng)為獨(dú)立懸掛驅(qū)動(dòng)橋。這種橋的中段，主減速器及差速器等是懸置在車(chē)架橫粱或車(chē)廂底板上，或與脊梁式車(chē)架相聯(lián)。主減速器、差速器與傳動(dòng)軸及一部分驅(qū)動(dòng)車(chē)輪傳動(dòng)裝置的質(zhì)量均為簧上質(zhì)量。兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)車(chē)輪由于采用獨(dú)立懸掛則可以彼此致立地相對(duì)于車(chē)架或車(chē)廂作上下擺動(dòng)，相應(yīng)地就規(guī)定驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置及其外殼或套管作相應(yīng)擺動(dòng)。2主減速器設(shè)計(jì)主減速器是汽車(chē)傳動(dòng)系中減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩的重要部件，它是依靠齒數(shù)少的錐齒輪帶動(dòng)齒數(shù)多的錐齒輪。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置的汽車(chē)，其主減速器還運(yùn)用錐齒輪傳動(dòng)以改變動(dòng)力方向。由于汽車(chē)在各種道路上行使時(shí)，其驅(qū)動(dòng)輪上規(guī)定必須具有一定的驅(qū)動(dòng)力矩和轉(zhuǎn)速，在動(dòng)力向左右驅(qū)動(dòng)輪分流的差速器之前設(shè)立一個(gè)主減速器后，便可使主減速器前面的傳動(dòng)部件如變速器、萬(wàn)向傳動(dòng)裝置等所傳遞的扭矩減小，從而可使其尺寸及質(zhì)量減小、操縱省力。驅(qū)動(dòng)橋中主減速器、差速器設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下基本規(guī)定：1）所選擇的主減速比應(yīng)能保證汽車(chē)既有最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。2）外型尺寸要小，保證有必要的離地間隙；齒輪其它傳動(dòng)件工作平穩(wěn)，噪音小。3）在各種轉(zhuǎn)速和載荷下具有高的傳動(dòng)效率；與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與動(dòng)協(xié)調(diào)。4）在保證足夠的強(qiáng)度、剛度條件下，應(yīng)力求質(zhì)量小，以改善汽車(chē)平順性。5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)樸，加工工藝性好，制造容易，拆裝、調(diào)整方便。2.1主減速器結(jié)構(gòu)方案分析2.1.1螺旋錐齒輪傳動(dòng)按齒輪副結(jié)構(gòu)型式分，主減速器的齒輪傳動(dòng)重要有螺旋錐齒輪式傳動(dòng)、雙曲面齒輪式傳動(dòng)、圓柱齒輪式傳動(dòng)（又可分為軸線固定式齒輪傳動(dòng)和軸線旋轉(zhuǎn)式齒輪傳動(dòng)即行星齒輪式傳動(dòng)）和蝸桿蝸輪式傳動(dòng)等形式。在發(fā)動(dòng)機(jī)橫置的汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋上，主減速器往往采用簡(jiǎn)樸的斜齒圓柱齒輪；在發(fā)動(dòng)機(jī)縱置的汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋上，主減速器往往采用圓錐齒輪式傳動(dòng)或準(zhǔn)雙曲面齒輪式傳動(dòng)。為了減少驅(qū)動(dòng)橋的外輪廓尺寸，主減速器中基本不用直齒圓錐齒輪而采用螺旋錐齒輪。由于螺旋錐齒輪不發(fā)生根切（齒輪加工中產(chǎn)生輪齒根部切薄現(xiàn)象，致使齒輪強(qiáng)度大大減少）的最小齒數(shù)比直齒輪的最小齒數(shù)少，使得螺旋錐齒輪在同樣的傳動(dòng)比下主減速器結(jié)構(gòu)較緊湊。此外，螺旋錐齒輪還具有運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小等優(yōu)點(diǎn)，汽車(chē)上獲得廣泛應(yīng)用。查閱文獻(xiàn)[1]、[2]，經(jīng)方案論證，主減速器的齒輪選用螺旋錐齒輪傳動(dòng)形式（如圖3-1示）。螺旋錐齒輪傳動(dòng)的主、從動(dòng)齒輪軸線垂直相交于一點(diǎn)，齒輪并不同時(shí)在全長(zhǎng)上嚙合，而是逐漸從一端連續(xù)平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向另一端。此外，由于輪齒端面重疊的影響，至少有兩對(duì)以上的輪齒同時(shí)捏合，所以它工作平穩(wěn)、能承受較大的負(fù)荷、制造也簡(jiǎn)樸。為保證齒輪副的對(duì)的嚙合，必須將支承軸承預(yù)緊，提高支承剛度，增大殼體剛度。2.2主減速器主、從動(dòng)錐齒輪的支承方案2.2.1積極錐齒輪的支承積極錐齒輪的支承形式可分為懸臂式支承和跨置式支承兩種。查閱資料、文獻(xiàn)，經(jīng)方案論證，采用跨置式支承結(jié)構(gòu)（如圖3-2示）。齒輪前、后兩端的軸頸均以軸承支承，故又稱(chēng)兩端支承式?？缰檬街С惺怪С袆偠却鬄樵鲩L(zhǎng)，使齒輪在載荷作用下的變形大為減小，約減小到懸臂式支承的1／30以下．而積極錐齒輪后軸承的徑向負(fù)荷比懸臂式的要減小至1/5～1/7。齒輪承載能力較懸臂式可提高10%左右。裝載質(zhì)量為2t以上的汽車(chē)主減速器積極齒輪都是采用跨置式支承。本課題所設(shè)計(jì)的YC1090貨車(chē)裝載質(zhì)量為5t，所以選用跨置式。2.2.2從動(dòng)錐齒輪的支承從動(dòng)錐齒輪采用圓錐滾子軸承支承（如圖3-3示）。為了增長(zhǎng)支承剛度，兩軸承的圓錐滾子大端應(yīng)向內(nèi)，以減小尺寸c+d。為了使從動(dòng)錐齒輪背面的差速器殼體處有足夠的位置設(shè)立加強(qiáng)肋以增強(qiáng)支承穩(wěn)定性，c+d應(yīng)不小于從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑的70%。為了使載荷能均勻分派在兩軸承上，應(yīng)是c等于或大于d。2.3主減速器錐齒輪設(shè)計(jì)主減速比i、驅(qū)動(dòng)橋的離地間隙和計(jì)算載荷，是主減速器設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)，應(yīng)在汽車(chē)總體設(shè)計(jì)時(shí)就擬定。2.3.1主減速比i的擬定主減速比對(duì)主減速器的結(jié)構(gòu)型式、輪廓尺寸、質(zhì)量大小以及當(dāng)變速器處在最高檔位時(shí)汽車(chē)的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性都有直接影響。i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i一起由整車(chē)動(dòng)力計(jì)算來(lái)擬定?？蛇\(yùn)用在不同i下的功率平衡田來(lái)研究i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)作最佳匹配的方法來(lái)選擇i值，可使汽車(chē)獲得最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。對(duì)于具有很大功率儲(chǔ)備的轎車(chē)、長(zhǎng)途公共汽車(chē)特別是競(jìng)賽車(chē)來(lái)說(shuō)，在給定發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率及其轉(zhuǎn)速的情況下，所選擇的i值應(yīng)能保證這些汽車(chē)有盡也許高的最高車(chē)速。這時(shí)i值應(yīng)按下式來(lái)擬定：=（2-1）式中——車(chē)輪的滾動(dòng)半徑，=0.508migh——變速器量高檔傳動(dòng)比。igh=1對(duì)于其他汽車(chē)來(lái)說(shuō)，為了得到足夠的功率儲(chǔ)備而使最高車(chē)速稍有下降，i一般選擇比上式求得的大10％～25％，即按下式選擇：（2-2）式中i——分動(dòng)器或加力器的高檔傳動(dòng)比iLB——輪邊減速器的傳動(dòng)比。根據(jù)所選定的主減速比i0值，就可基本上擬定主減速器的減速型式（單級(jí)、雙級(jí)等以及是否需要輪邊減速器），并使之與汽車(chē)總布置所規(guī)定的離地間隙相適應(yīng)。把np=3600r/n,=110km/h,r=0.508m,igh=1代入（2-1）有：0.377（0.508x3600r/n）/110k/m計(jì)算出i=6.50從動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩TceTec==（2-3）式中：Tce—計(jì)算轉(zhuǎn)矩，Nm；Temax—發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩；Temax=380Nmn—計(jì)算驅(qū)動(dòng)橋數(shù)，1；if—變速器傳動(dòng)比，if=7.7；i0—主減速器傳動(dòng)比，i0=6.50；η—變速器傳動(dòng)效率，η=0.96；k—液力變矩器變矩系數(shù)，K=1；Kd—由于猛接離合器而產(chǎn)生的動(dòng)載系數(shù)，Kd=1；i1—變速器最低擋傳動(dòng)比，i1=0.81；代入式（2-3），有：Tce≈7201Nm積極錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩T=12305Nm2.3.2主減速器錐齒輪的重要參數(shù)選擇a)主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)z1和z2選擇主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)考慮如下因素；為了嚙合平穩(wěn)、噪音小和具有高的疲勞強(qiáng)度，大小齒輪的齒數(shù)和不少于40在轎車(chē)主減速器中，小齒輪齒數(shù)不小于9。查閱資料，經(jīng)方案論證，主減速器的傳動(dòng)比為6.33，初定積極齒輪齒數(shù)z1=6，從動(dòng)齒輪齒數(shù)z2=38。b）主、從動(dòng)錐齒輪齒形參數(shù)計(jì)算按照文獻(xiàn)[3]中的設(shè)計(jì)計(jì)算方法進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表2-1。從動(dòng)錐齒輪分度圓直徑dm2=14=304.48mm取dm2=304mm齒輪端面模數(shù)表2-1主、從動(dòng)錐齒輪參數(shù)參數(shù)符號(hào)積極錐齒輪從動(dòng)錐齒輪分度圓直徑d=mz64304齒頂高h(yuǎn)a=1.56m-h2;h2=0.27m6.774.42齒根高h(yuǎn)f=1.733m-ha4.336.68齒頂圓直徑da=d+2hacosδ90376齒根圓直徑df=d-2hfcosδ60270齒頂角θa2°41′3°21′齒根角θf(wàn)=arctan3°21′2°41′分錐角δ=arctan14°76°頂錐角δa15°41′78°21′根錐角δf11°39′74°19′錐距R=132132分度圓齒厚S=3.14mz99齒寬B=0.155d24747c）中點(diǎn)螺旋角β弧齒錐齒輪副的中點(diǎn)螺旋角是相等的。汽車(chē)主減速器弧齒錐齒輪螺旋角的平均螺旋角一般為35°～40°。貨車(chē)選用較小的β值以保證較大的εF，使運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音低。取β=35°。d）法向壓力角α法向壓力角大一些可以增長(zhǎng)輪齒強(qiáng)度，減少齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)，也可以使齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音低。對(duì)于貨車(chē)弧齒錐齒輪，α一般選用20°。e)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(dòng)錐齒輪的螺旋方向是相反的。螺旋方向與錐齒輪的旋轉(zhuǎn)方向影響其所受軸向力的方向。當(dāng)變速器掛前進(jìn)擋時(shí)，應(yīng)使積極齒輪的軸向力離開(kāi)錐頂方向，這樣可以使主、從動(dòng)齒輪有分離趨勢(shì)，防止輪齒卡死而損壞。2.4主減速器錐齒輪的材料驅(qū)動(dòng)橋錐齒輪的工作條件是相稱(chēng)惡劣的，與傳動(dòng)系其它齒輪相比，具有載荷大、作用時(shí)間長(zhǎng)、變化多、有沖擊等特點(diǎn)。因此，傳動(dòng)系中的主減速器齒輪是個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。主減速器錐齒輪的材料應(yīng)滿足如下的規(guī)定：具有高的彎曲疲勞強(qiáng)度和表面接觸疲勞強(qiáng)度，齒面高的硬度以保證有高的耐磨性。齒輪芯部應(yīng)有適當(dāng)?shù)捻g性以適應(yīng)沖擊載荷，避免在沖擊載荷下齒根折斷。鍛造性能、切削加工性能以及熱解決性能良好，熱解決后變形小或變形規(guī)律易控制。選擇合金材料是，盡量少用含鎳、鉻呀的材料，而選用含錳、釩、硼、鈦、鉬、硅等元素的合金鋼。汽車(chē)主減速器錐齒輪與差速器錐齒輪目前常用滲碳合金鋼制造，重要有20CrMnTi、20MnVB、20MnTiB、22CrNiMo和16SiMn2WMoV。滲碳合金鋼的優(yōu)點(diǎn)是表面可得到含碳量較高的硬化層（一般碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%～1.2%），具有相稱(chēng)高的耐磨性和抗壓性，而芯部較軟，具有良好的韌性。因此，這類(lèi)材料的彎曲強(qiáng)度、表面接觸強(qiáng)度和承受沖擊的能力均較好。由于鋼自身有較低的含碳量，使鍛造性能和切削加工性能較好。其重要缺陷是熱解決費(fèi)用較高，表面硬化層以下的基底較軟，在承受很大壓力時(shí)也許產(chǎn)生塑性變形，假如滲碳層與芯部的含碳量相差過(guò)多，便會(huì)引起表面硬化層的剝落。為改善新齒輪的磨合，防止其在余興初期出現(xiàn)初期的磨損、擦傷、膠合或咬死，錐齒輪在熱解決以及精加工后，作厚度為0.005～0.020mm的磷化解決或鍍銅、鍍錫解決。對(duì)齒面進(jìn)行應(yīng)力噴丸解決，可提高25%的齒輪壽命。對(duì)于滑動(dòng)速度高的齒輪，可進(jìn)行滲硫解決以提高耐磨性。2.5主減速器錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算2.5.1單位齒長(zhǎng)圓周力按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)P=（2-4）式中：ig—變速器傳動(dòng)比，常取一擋傳動(dòng)比，ig=7.7；D1—積極錐齒輪中點(diǎn)分度圓直徑mm；D=64mm其它符號(hào)同前；將各參數(shù)代入式（2-4），有：P≈1355N/mm按照文獻(xiàn)[1],P≤[P]=1429N/mm，錐齒輪的表面耐磨性滿足規(guī)定。2.5.2齒輪彎曲強(qiáng)度錐齒輪輪齒的齒根彎曲應(yīng)力為：==（2-5）式中：—錐齒輪輪齒的齒根彎曲應(yīng)力，MPa；T—齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，Nm；k0—過(guò)載系數(shù)，一般取1；ks—尺寸系數(shù)，0.682；km—齒面載荷分派系數(shù)，懸臂式結(jié)構(gòu)，km=1.25；kv—質(zhì)量系數(shù)，取1；b—所計(jì)算的齒輪齒面寬；b=47mmD—所討論齒輪大端分度圓直徑；D=304mmJw—齒輪的輪齒彎曲應(yīng)力綜合系數(shù)，取0.03；對(duì)于積極錐齒輪，T=7201Nm；從動(dòng)錐齒輪，T=12305Nm；將各參數(shù)代入式（2-5），有：積極錐齒輪，≈647MPa；從動(dòng)錐齒輪，=563MPa；按照文獻(xiàn)[1],主從動(dòng)錐齒輪的≤[]=700MPa，輪齒彎曲強(qiáng)度滿足規(guī)定。2.5.3輪齒接觸強(qiáng)度錐齒輪輪齒的齒面接觸應(yīng)力為：σj==（2-6）式中：σj—錐齒輪輪齒的齒面接觸應(yīng)力，MPa；D1—積極錐齒輪大端分度圓直徑，mm；D1=64mmb—主、從動(dòng)錐齒輪齒面寬較小值；b=47mmkf—齒面品質(zhì)系數(shù)，取1.0；cp—綜合彈性系數(shù)，取232N1/2/mm；ks—尺寸系數(shù)，取1.0；Jj—齒面接觸強(qiáng)度的綜合系數(shù)，取0.01；Tz—積極錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩；Tz=1516.4N.mk0、km、kv選擇同式（3-5）將各參數(shù)代入式（3-6），有：σj=2722MPa按照文獻(xiàn)[1]，σj≤[σj]=2800MPa，輪齒接觸強(qiáng)度滿足規(guī)定。2.6主減速器錐齒輪軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算2.6.1錐齒輪齒面上的作用力錐齒輪在工作過(guò)程中，互相嚙合的齒面上作用有一法向力。該法向力可分解為沿齒輪切線方向的圓周力、沿齒輪軸線方向的軸向力以及垂直于齒輪軸線的徑向力。齒寬中點(diǎn)處的圓周力FF==(2-7)式中：T—作用在從動(dòng)齒輪上的轉(zhuǎn)矩；Dm2—從動(dòng)齒輪齒寬中點(diǎn)處的分度圓直徑，由式（2-8）擬定，即Dm2=D2-b2sinγ2=304mm-47mm*sin76°(2-8)式中：D2—從動(dòng)齒輪大端分度圓直徑；D2=304mmb2—從動(dòng)齒輪齒面寬；b2=47mmγ2—從動(dòng)齒輪節(jié)錐角；γ2=76°將各參數(shù)代入式(2-8)，有：Dm2=258mm將各參數(shù)代入式(2-7)，有：F=3000N對(duì)于弧齒錐齒輪副，作用在主、從動(dòng)齒輪上的圓周力是相等的。錐齒輪的軸向力Faz和徑向力Frz（積極錐齒輪）作用在積極錐齒輪齒面上的軸向力Faz和徑向力分別為Faz=(2-9)Frz=(2-10)將各參數(shù)分別代入式(3-9)與式(3-10)中，有：Faz=2752N，F(xiàn)rz=142N2.6.2錐齒輪軸承的載荷當(dāng)錐齒輪齒面上所受的圓周力、軸向力和徑向力計(jì)算擬定后，根據(jù)主減速器齒輪軸承的布置尺寸，即可求出軸承所受的載荷。圖2-4為單級(jí)主減速器的跨置式支承的尺寸布置圖:圖2-4單級(jí)主減速器軸承布置尺寸圖2—4中各參數(shù)尺寸：a=46mm，b=22mm，c=90.5mm，d=60.5mm，e=40,Dm2=304mm。由積極錐齒輪齒面受力簡(jiǎn)圖（圖2-5所示），得出各軸承所受的徑向力與軸向力。圖3-5積極錐齒輪齒面受力簡(jiǎn)圖軸承A：徑向力Fr=（2-11）軸向力Fa=Faz（2-12）將各參數(shù)代入式（2-11）與（2-12），有：Fr=3997N，F(xiàn)a=2752N軸承B：徑向力Fr=（2-13）軸向力Fa=0（2-14）將各參數(shù)代入式（2-13）與（2-14），有：Fr=1493N，F(xiàn)a=0N軸承C：徑向力Fr=（2-15）軸向力Fa=Faz（2-16）將各參數(shù)代入式（2-15）與（2-16），有：Fr=2283N，F(xiàn)a=2752N軸承D：徑向力Fr=（2-17）軸向力Fa=0（2-18）將各參數(shù)代入式（2-17）與（2-18），有：Fr=1745N，F(xiàn)a=0N軸承E：徑向力Fr=（2-19）軸向力Fa=0（2-20）將各參數(shù)代入式（2-19）與（2-20），有：Fr=1245N，F(xiàn)a=0N2.6.3錐齒輪軸承型號(hào)的擬定軸承A計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P（2-21）查閱文獻(xiàn)[2]，錐齒輪圓錐滾子軸承e值為0.36，故>e，由此得X=0.4,Y=1.7。此外查得載荷系數(shù)fp=1.2。P=fp（XFr+YFa）=1.2(0.4x2752N+1.7x3997N)（2-22）將各參數(shù)代入式（2-22）中，有：P=7533N軸承應(yīng)有的基本額定動(dòng)負(fù)荷C′rC′r==（2-23）式中：ft—溫度系數(shù)，查文獻(xiàn)[4]，得ft=1；ε—滾子軸承的壽命系數(shù)，查文獻(xiàn)[4]，得ε=10/3；n—軸承轉(zhuǎn)速，r/min；L′h—軸承的預(yù)期壽命，7000h；將各參數(shù)代入式（3-23）中，有；C′r=24061N初選軸承型號(hào)查文獻(xiàn)[3]，初步選擇Cr=24330N>C′r的圓錐滾子軸承7206E。驗(yàn)算7206E圓錐滾子軸承的壽命Lh==（2-23）將各參數(shù)代入式（2-23）中，有：Lh=3987h<5000h所選擇7206E圓錐滾子軸承的壽命低于預(yù)期壽命，故選7207E軸承,經(jīng)檢查能滿足。軸承B、軸承C、軸承D、軸承E強(qiáng)度都可按此方法得出，其強(qiáng)度均可以滿足規(guī)定。3差速器設(shè)計(jì)差速器是個(gè)差速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用來(lái)在兩輸出軸間分派轉(zhuǎn)矩，并保證兩輸出軸有也許以不同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，用來(lái)保證各驅(qū)動(dòng)輪在各種運(yùn)動(dòng)條件下的動(dòng)力傳遞，避免輪胎與地面間打滑。差速器按其結(jié)構(gòu)特性可分為齒輪式、凸輪式、蝸輪式和牙嵌自由輪式等多種形式。3.1差速器結(jié)構(gòu)形式選擇汽車(chē)上廣泛采用的差速器為對(duì)稱(chēng)錐齒輪式差速器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)樸、質(zhì)量較小等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。它可分為普通錐齒輪式差速器、摩擦片式差速器和強(qiáng)制鎖止式差速器。普通齒輪式差速器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為齒輪式。齒輪差速器要圓錐齒輪式和圓柱齒輪式兩種。強(qiáng)制鎖止式差速器就是在對(duì)稱(chēng)式錐齒輪差速器上設(shè)立差速鎖。當(dāng)一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)時(shí)，可運(yùn)用差速鎖使差速器不起差速作用。差速鎖在軍用汽車(chē)上應(yīng)用較廣。查閱文獻(xiàn)[5]經(jīng)方案論證，差速器結(jié)構(gòu)形式選擇對(duì)稱(chēng)式圓錐行星齒輪差速器。普通的對(duì)稱(chēng)式圓錐行星齒輪差速器由差速器左、右殼，2個(gè)半軸齒輪，4個(gè)行星齒輪(少數(shù)汽車(chē)采用3個(gè)行星齒輪，小型、微型汽車(chē)多采用2個(gè)行星齒輪)，行星齒輪軸(不少裝4個(gè)行星齒輪的差逮器采用十字軸結(jié)構(gòu))，半軸齒輪及行星齒輪墊片等組成。由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)樸、工作平穩(wěn)、制造方便、用在公路汽車(chē)上也很可靠等優(yōu)點(diǎn)，最廣泛地用在轎車(chē)、客車(chē)和各種公路用載貨汽車(chē)上．有些越野汽車(chē)也采用了這種結(jié)構(gòu)，但用到越野汽車(chē)上需要采用防滑措施。例如加進(jìn)摩擦元件以增大其內(nèi)摩擦，提高其鎖緊系數(shù)；或加裝可操縱的、能強(qiáng)制鎖住差速器的裝置——差速鎖等。3.2普通錐齒輪式差速器齒輪設(shè)計(jì)a)行星齒輪數(shù)n通常情況下，貨車(chē)的行星齒輪數(shù)n=4。b)行星齒輪球面半徑Rb行星齒輪球面半徑Rb反映了差速器錐齒輪節(jié)錐矩的大小和承載能力。Rb=Kb=2.5（3-1）式中：Kb—行星齒輪球面半徑系數(shù)，Kb=2.5～3.0，對(duì)于有兩個(gè)行星齒輪的轎車(chē)取最大值；Td—差速器計(jì)算轉(zhuǎn)矩，Nm；將各參數(shù)代入式（3-1），有：Rb=34mmc）行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)z1和z2為了使輪齒有較高的強(qiáng)度，z1一般不少于10。半軸齒輪齒數(shù)z2在14～25選用。大多數(shù)汽車(chē)的半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比在1.5～2.0的范圍內(nèi)，且半軸齒輪齒數(shù)和必須能被行星齒輪齒數(shù)整除。查閱資料，經(jīng)方案論證，初定半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比=2，半軸齒輪齒數(shù)z2=24，行星齒輪的齒數(shù)z1=12。d）行星齒輪和半軸齒輪節(jié)錐角γ1、γ2及模數(shù)m行星齒輪和半軸齒輪節(jié)錐角γ1、γ2分別為γ1==arctan（3-2）γ2==arctan（3-3）將各參數(shù)分別代入式（4—2）與式（4—3），有：γ1=27°，γ2=63°錐齒輪大端模數(shù)m為m==（3-4）將各參數(shù)代入式（3-4），有：m=5.497查閱文獻(xiàn)[3]，取模數(shù)m=5.5e）半軸齒輪與行星齒輪齒形參數(shù)按照文獻(xiàn)[3]中的設(shè)計(jì)計(jì)算方法進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表3-1。壓力角α汽車(chē)差速齒輪大都采用壓力角α=22°30′，齒高系數(shù)為0.8的齒形。表3-1半軸齒輪與行星齒輪參數(shù)參數(shù)符號(hào)半軸齒輪行星齒輪分度圓直徑d14196齒頂高h(yuǎn)a1.833.76齒根高h(yuǎn)f4.432.5齒頂圓直徑da144103齒根圓直徑df13384齒頂角θa4°19′2°31′齒根角θf(wàn)2°31′4°19′分度圓錐角δ63°27°頂錐角δa67°19′29°31′根錐角δf60°29′22°41′錐距R4746分度圓齒厚s99齒寬b2027g)行星齒輪軸用直徑d行星齒輪軸用直徑d（mm）為d==（3-5）式中：T0—差速器殼傳遞的轉(zhuǎn)矩，nm；n—行星齒輪數(shù)；rd—行星齒輪支承面中點(diǎn)到錐頂?shù)木嚯x，mm；[σc]—支承面許用擠壓應(yīng)力，取98MPa；將各參數(shù)代入式（4-5）中，有：d=15.7mm，取16mm。3.3差速器齒輪的材料差速器齒輪和主減速器齒輪同樣，基本上都是用滲碳合金鋼制造，目前用于制造差速器錐齒輪的材料為20CrMnTi、20CrMoTi、22CrMnMo和20CrMo等。由于差速器齒輪輪齒規(guī)定的精度較低，所以精鍛差速器齒輪工藝已被廣泛應(yīng)用。在此選用20CrMnTi。3.4普通錐齒輪式差速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算差速器齒輪的尺寸受結(jié)構(gòu)限制，并且承受的載荷較大，它不像主減速器齒輪那樣經(jīng)常處在嚙合傳動(dòng)狀態(tài)，只有當(dāng)汽車(chē)轉(zhuǎn)彎或左、右輪行使不同的路程時(shí)，或一側(cè)車(chē)輪打滑而滑轉(zhuǎn)時(shí)，差速器齒輪才干有嚙合傳動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。因此，對(duì)于差速器齒輪重要應(yīng)進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算。輪齒彎曲應(yīng)力σw（MPa）為σw==（3-6）式中：n—行星齒輪數(shù)；J—綜合系數(shù)，取0.01；b2—半軸齒輪齒寬，mm；d2—半軸齒輪大端分度圓直徑，mm；T—半軸齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩（Nm），T=0.6T0；ks、km、kv按照主減速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算的有關(guān)轉(zhuǎn)矩選??；將各參數(shù)代入式（4-6）中，有：σw=852MPa按照文獻(xiàn)[1],差速器齒輪的σw≤[σw]=980MPa，所以齒輪彎曲強(qiáng)度滿足規(guī)定。4驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋殼的重要功用是支撐汽車(chē)質(zhì)量，并承受由車(chē)輪轉(zhuǎn)來(lái)的路面反力和反力矩，并經(jīng)懸架傳給車(chē)身；它又是主減速器、差速器、半軸的裝配基體。驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下設(shè)計(jì)規(guī)定：1）應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，它保證主減速器齒輪嚙合正常并不使半軸產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力。2)在保證強(qiáng)度和剛度的前提下，盡量減小質(zhì)量以提高行駛平順性。3)保證足夠的離地間隙。4)保證工藝性好，成本低。5)保證裝于其上的傳動(dòng)系部件和防止泥水浸入。6)拆裝、調(diào)整、維修方便。4.1橋殼的結(jié)構(gòu)型式橋殼的結(jié)構(gòu)型式大體分為可分式a）可分式橋殼可分式橋殼的整個(gè)橋殼由一個(gè)垂直接合面分為左右兩部分，每一部分均由一個(gè)鑄件殼體和一個(gè)壓入其外端的半軸套管組成。半軸套管與殼體用鉚釘聯(lián)接。在裝配主減速器及差速器后左右兩半橋殼是通過(guò)在中央接合面處的一圈螺栓聯(lián)成一個(gè)整體。其特點(diǎn)是橋殼制造工藝簡(jiǎn)樸、主減速器軸承支承剛度好。但對(duì)主減速器的裝配、調(diào)整及維修都很不方便，橋殼的強(qiáng)度和剛度也比較低。過(guò)去這種所謂兩段可分式橋殼見(jiàn)于輕型汽車(chē)，由于上述缺陷現(xiàn)已很少采用。b）整體式橋殼整體式橋殼的特點(diǎn)是將整個(gè)橋殼制成一個(gè)整體，橋殼如同一整體的空心粱，其強(qiáng)度及剛度都比較好。且橋殼與主減速器殼分作兩體，主減速器齒輪及差速器均裝在獨(dú)立的主減速殼里，構(gòu)成單獨(dú)的總成，調(diào)整好以后再由橋殼中部前面裝入橋殼內(nèi)，并與橋殼用螺栓固定在一起。使主減速器和差速器的拆裝、調(diào)整、維修、保養(yǎng)等都十分方便。整體式橋殼按其制造工藝的不同又可分為鑄造整體式、鋼板沖壓焊接式和鋼管擴(kuò)張成形式三種。鑄造式橋殼的強(qiáng)度和剛度較大，但質(zhì)量大，加工面多，制造工藝復(fù)雜，重要用于總質(zhì)量較大的貨車(chē)上。C）組合式橋殼組合式橋殼是將之減速器殼與部分橋殼鑄為一體，而后用無(wú)縫鋼管分別壓入殼體兩端，兩者之間用塞焊或銷(xiāo)釘固定。它的優(yōu)點(diǎn)是從動(dòng)齒輪軸承的支承剛度較好，主減速器的裝配、調(diào)整比可分式橋殼方便；然而規(guī)定有較高的加工精度，故常用于乘用車(chē)和總質(zhì)量較小的商用車(chē)上。4.2橋殼的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算我國(guó)通常推薦：計(jì)算時(shí)將橋殼復(fù)雜的受力狀況簡(jiǎn)化成一種典型的計(jì)算工況1)當(dāng)牽引力或制動(dòng)力最大時(shí)，橋殼鋼板彈簧座處危險(xiǎn)端面的彎曲