驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)輕型貨車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)姓 名: 黃華明 學(xué) 號(hào): 專業(yè)班級(jí): 機(jī)英123 指導(dǎo)教師: 王淑芬 題目：1. 整車性能參數(shù)：驅(qū)動(dòng)形式 6x2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)前軸分配負(fù)荷45%，滿載時(shí)前軸分配負(fù)荷26%；前懸/后懸 1270/1915mm；最高車速 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/3000rpm；最大轉(zhuǎn)矩 380Nm/12001400rpm；變速器傳動(dòng)比 7.7 4.1 2.34 1

2、.51 0.81；倒擋 8.72；輪胎規(guī)格 9.00-20；離地間隙 280mm。2. 具體設(shè)計(jì)任務(wù)：1）查閱相關(guān)資料，根據(jù)其發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱的參數(shù)、汽車動(dòng)力性的要求，確定驅(qū)動(dòng)橋上主減速器的減速形式，對(duì)驅(qū)動(dòng)橋總體進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。2）校核滿載時(shí)的驅(qū)動(dòng)力，對(duì)汽車的動(dòng)力性進(jìn)行驗(yàn)算。3）根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)主要零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)與強(qiáng)度計(jì)算。4）繪制所有零件圖和裝配圖。5）完成6千字的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。第1章 驅(qū)動(dòng)橋的總體方案確定1.1 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)和種類和設(shè)計(jì)要求1.1.1 汽車車橋的種類汽車的驅(qū)動(dòng)橋與從動(dòng)橋統(tǒng)稱為車橋，車橋通過(guò)懸架與車架（或承載式車身）相連，它的兩端安裝車輪，其功用是傳遞車架（或承載式車身）于

3、車輪之間各方向的作用力及其力矩。根據(jù)懸架結(jié)構(gòu)的不同，車橋分為整體式和斷開(kāi)式兩種。當(dāng)采用非獨(dú)立懸架時(shí)，車橋中部是剛性的實(shí)心或空心梁，這種車橋即為整體式車橋；斷開(kāi)式車橋?yàn)榛顒?dòng)關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)，與獨(dú)立懸架配用。在絕大多數(shù)的載貨汽車和少數(shù)轎車上，采用的是整體式非斷開(kāi)式。斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)車輪可獨(dú)立相對(duì)于車廂上下擺動(dòng)。根據(jù)車橋上車輪的作用，車橋又可分為轉(zhuǎn)向橋、驅(qū)動(dòng)橋、轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋和支持橋四種類型。其中，轉(zhuǎn)向橋和支持橋都屬于從動(dòng)橋，一般貨車多以前橋?yàn)檗D(zhuǎn)向橋，而后橋或中后兩橋?yàn)轵?qū)動(dòng)橋。1.1.2 驅(qū)動(dòng)橋的種類驅(qū)動(dòng)橋位于傳動(dòng)系末端，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(dòng)軸或直接從變速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩，

4、并合理的分配給左、右驅(qū)動(dòng)車輪，其次，驅(qū)動(dòng)橋還要承受作用于路面和車架或車廂之間的垂直力、縱向力和橫向力，以及制動(dòng)力矩和反作用力矩。驅(qū)動(dòng)橋分為斷開(kāi)式和非斷開(kāi)式兩種。驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式與驅(qū)動(dòng)車輪的懸掛型式密切相關(guān)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)車輪采用非獨(dú)立懸掛時(shí)，例如在絕大多數(shù)的載貨汽車和部分小轎車上，都是采用非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋，其橋殼是一根支撐在左右驅(qū)動(dòng)車輪上的剛性空心梁，主減速器、差速器和半軸等所有的傳動(dòng)件都裝在其中；當(dāng)驅(qū)動(dòng)車輪采用獨(dú)立懸掛時(shí)，則配以斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋。1.1.3 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)組成在多數(shù)汽車中，驅(qū)動(dòng)橋包括主減速器、差速器、驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置（半軸）及橋殼等部件如圖1.1所示。 1 2 3 4 5 61輪轂 2半軸

5、3鋼板彈簧座 4主減速器從動(dòng)錐齒輪 5主減速器主動(dòng)錐齒輪 6差速器總成圖1.1 驅(qū)動(dòng)橋1.1.4 驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)要求1、選擇適當(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(dòng)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(guò)性的要求。3、齒輪及其他傳動(dòng)件工作平穩(wěn)，噪聲小。4、在各種載荷和轉(zhuǎn)速工況下有較高的傳動(dòng)效率。5、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。6、與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)。7、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工工藝性好，制造容易，維修，調(diào)整方便。1.2設(shè)計(jì)車型主要

6、參數(shù)表2.1 設(shè)計(jì)車型參數(shù)輪胎 9.00-20發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率99.36/3000Pemax kW/np （r/min）發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩380/12001400Temax Nm/nr （r/min）整備質(zhì)量4310kg額定載質(zhì)量5000kg最大車速110km/h輪距（雙胎中心線）3800mm1.3 主減速器結(jié)構(gòu)方案的確定1.3.1主減速比的計(jì)算主減速比對(duì)主減速器的結(jié)構(gòu)形式、輪廓尺寸、質(zhì)量大小影響很大。當(dāng)變速器處于最高檔位時(shí)對(duì)汽車的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性都有直接影響。的選擇應(yīng)在汽車總體設(shè)計(jì)時(shí)和傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比一起由整車動(dòng)力計(jì)算來(lái)確定。可利用在不同的下的功率平衡圖來(lái)計(jì)算對(duì)汽車動(dòng)力性的影響。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，

7、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)選擇值，可是汽車獲得最佳的動(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、長(zhǎng)途公共汽車尤其是競(jìng)賽車來(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，所選擇的值應(yīng)能保證這些汽車有盡可能高的最高車速。這時(shí)值應(yīng)按下式來(lái)確定5：=0.377 （1.1）式中：車輪的滾動(dòng)半徑，=0.405m 變速器最高檔傳動(dòng)比1.0（為直接檔）。 最大功率轉(zhuǎn)速3200 r/min 最大車速90km/h對(duì)于與其他汽車來(lái)說(shuō)，為了得到足夠的功率而使最高車速稍有下降，一般選得比最小值大10%25%，即按下式選擇：=（0.3770.472） （1.2）經(jīng)計(jì)算初步確定=6.14按上式求得的應(yīng)與同類汽車

8、的主減速比相比較，并考慮到主、從動(dòng)主減速齒輪可能的齒數(shù)對(duì)予以校正并最后確定。1.3.2主減速器的齒輪類型本次設(shè)計(jì)采用螺旋錐齒輪。1.3.3主減速器的減速形式本次設(shè)計(jì)貨車主減速比=6.14，所以采用單級(jí)主減速器。1.3.4主減速器主從動(dòng)錐齒輪的支承形式及安裝方法1、主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承形式及安裝方式的選擇 現(xiàn)在汽車主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承形式有如下兩種：（1）懸臂式 ；（2）騎馬式 跟據(jù)實(shí)際情況，所設(shè)計(jì)的為輕型貨車所以采用懸臂式支撐。2、主減速器從動(dòng)錐齒輪的支承形式及安裝方式的選擇 本次設(shè)計(jì)主動(dòng)錐齒輪采用懸臂式支撐（圓錐滾子軸承），從動(dòng)錐齒輪采用騎馬式支撐（圓錐滾子軸承）。1.4 差速器結(jié)構(gòu)

9、方案的確定本次設(shè)計(jì)選用：普通錐齒輪式差速器，因?yàn)樗Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作平穩(wěn)可靠，適用于本次設(shè)計(jì)的汽車驅(qū)動(dòng)橋。1.5 半軸形式的確定根據(jù)相關(guān)車型及設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)采用全浮半軸。1.6 橋殼形式的確定橋殼的結(jié)構(gòu)型式大致分為可分式，組合式整體式三種。本次設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋殼就選用整體式橋殼。第2章 主減速器設(shè)計(jì)2.1概述主減速器是汽車傳動(dòng)系中減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩的主要部件，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，其主減速器還利用錐齒輪傳動(dòng)以改變動(dòng)力方向。由于汽車在各種道路上行使時(shí)，其驅(qū)動(dòng)輪上要求必須具有一定的驅(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)置一個(gè)主減速器后，便可使主減速器前

10、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。2.2主減速器齒輪參數(shù)的選擇與強(qiáng)度計(jì)算2.2.1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)矩和最低擋傳動(dòng)比確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩/n （2.1）式中：由發(fā)動(dòng)機(jī)到所計(jì)算的主減速器從動(dòng)齒輪之間的傳動(dòng)系最低檔傳動(dòng)比=6.146.01=36.9014變速器傳動(dòng)比=6.01； 上述傳動(dòng)部分的效率，取=0.9； 超載系數(shù)，取=1.0； n驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目1。 =201 36.9014 1 0.9/1=6675.462、按驅(qū)動(dòng)輪在良好路面上打滑轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 （2.2）式中： 汽車滿載時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給水平地面的最

11、大負(fù)荷，N；但后橋來(lái)說(shuō)還應(yīng)考慮到汽車加速時(shí)負(fù)腷增大量，可初?。?9.8=41009.8=40180N； 輪胎對(duì)地面的附著系數(shù)，對(duì)于安裝一般輪胎的公路用汽車，取=0.85； 對(duì)于越野汽車，取=1.0；車輪滾動(dòng)半徑，0.405m；分別為由所計(jì)算的主減速器從動(dòng)齒輪到驅(qū)動(dòng)輪之間的傳動(dòng)效率和傳動(dòng)比，分別取0.96和1。=14408.29 通常是將發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩配以傳動(dòng)系最低檔傳動(dòng)比時(shí)和驅(qū)動(dòng)車輪打滑時(shí)這兩種情況下作用于主減速器從動(dòng)齒輪上的轉(zhuǎn)矩（）的較小者，作為載貨汽車計(jì)算中用以驗(yàn)算主減速器從動(dòng)齒輪最大應(yīng)力的計(jì)算載荷。由式（2.1），式（2.2）求得的計(jì)算載荷，是最大轉(zhuǎn)矩而不是正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩，不能用它作為疲勞

12、損壞依據(jù)。汽車的類型很多，行駛工況又非常復(fù)雜，轎車一般在高速輕載條件下工作，而礦用車和越野車在高負(fù)荷低車速條件下工作，對(duì)于公路車輛來(lái)說(shuō)，使用條件較非公路用車穩(wěn)定，其正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩是根據(jù)所謂平均牽引力的值來(lái)確定的，即主減速器的平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩。3、按汽車日常行駛平均轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩= （2.3）式中：汽車滿載總重N, =60009.8=58800N；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)，初取 =0.015； 汽車正常使用時(shí)的平均爬坡能力系數(shù)。初取=0.05； 汽車性能系數(shù) （2.4）當(dāng) =57.0416時(shí)，取=0。=1612.42.2.2 主減速器齒輪參數(shù)的選擇

13、1、 主、從動(dòng)齒數(shù)的選擇 選擇主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)考慮如下因素：為了磨合均勻，之間應(yīng)避免有公約數(shù)；為了得到理想的齒面重合度和高的輪齒彎曲強(qiáng)度，主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)和應(yīng)不小于40；為了嚙合平穩(wěn)，噪聲小和具有高的疲勞強(qiáng)度對(duì)于商用車一般不小于6；主傳動(dòng)比較大時(shí)，盡量取得小一些，以便得到滿意的離地間隙。對(duì)于不同的主傳動(dòng)比，和應(yīng)有適宜的搭配。主減速器的傳動(dòng)比為6.14，初定主動(dòng)齒輪齒數(shù)z1=7，從動(dòng)齒輪齒數(shù)z2=43。2、從動(dòng)錐齒輪節(jié)圓直徑及端面模數(shù)的選擇 根據(jù)從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩（見(jiàn)式2.1和式2.2并取兩式計(jì)算結(jié)果中較小的一個(gè)作為計(jì)算依據(jù)）按經(jīng)驗(yàn)公式選出： （2.5） 式中：直徑系數(shù)，取=1316；計(jì)

14、算轉(zhuǎn)矩，取，較小的。取=6675.46。計(jì)算得，=244.78301.26mm，初取=300mm。 選定后，可按式算出從動(dòng)齒輪大端模數(shù)，并用下式校核 （2.6） 式中：模數(shù)系數(shù)，取=0.30.4；計(jì)算轉(zhuǎn)矩，取。 =5.677.5由GB/T12368-1990，取=7mm，滿足校核。所以有：=49mm =301mm。3、螺旋錐齒輪齒面寬的選擇 通常推薦圓錐齒輪從動(dòng)齒輪的齒寬F為其節(jié)錐距的0.3倍。對(duì)于汽車工業(yè)，主減速器螺旋錐齒輪面寬度推薦采用：F=0.155=46.66mm，可初取F=50mm。一般習(xí)慣使錐齒輪的小齒輪齒面寬比大齒輪稍大，使其在大齒輪齒面兩端都超出一些，通常小齒輪的齒面加大10%

15、較為合適，在此取=55。4、螺旋錐齒輪螺旋方向 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)方向影響其所受的軸向力的方向。當(dāng)變速器掛前進(jìn)擋時(shí)，應(yīng)使主動(dòng)錐齒輪的軸向力離開(kāi)錐頂方向。這樣可使主、從動(dòng)齒輪有分離的趨勢(shì)，防止輪齒因卡死而損壞。所以主動(dòng)錐齒輪選擇為左旋，從錐頂看為逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)，這樣從動(dòng)錐齒輪為右旋，從錐頂看為順時(shí)針，驅(qū)動(dòng)汽車前進(jìn)。5、 旋角的選擇 螺旋角是在節(jié)錐表面的展開(kāi)圖上定義的，齒面寬中點(diǎn)處為該齒輪的名義螺旋角。螺旋角應(yīng)足夠大以使1.25。因越大傳動(dòng)就越干穩(wěn)，噪聲就越低。在一般機(jī)械制造用的標(biāo)準(zhǔn)制中，螺旋角推薦用35。6、法向壓力角a的選擇 壓力角可以提高齒輪的強(qiáng)度，減少齒輪

16、不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)，但對(duì)于尺寸小的齒輪，大壓力角易使齒頂變尖及刀尖寬度過(guò)小，并使齒輪的端面重疊系數(shù)下降，一般對(duì)于“格里森”制主減速器螺旋錐齒輪來(lái)說(shuō)，載貨汽車可選用20壓力角。7、主從動(dòng)錐齒輪幾何計(jì)算計(jì)算結(jié)果如表2.1 表2.1 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從動(dòng)齒輪齒數(shù)433模數(shù)74齒面寬=55mm=50mm5工作齒高10.92mm6全齒高=12.131mm7法向壓力角=208軸交角9節(jié)圓直徑=49mm=301mm10節(jié)錐角arctan=90-=9.246=80.75311節(jié)錐距A=A=152.486mm12周節(jié)t=3.1416 t=2

17、1.99mm13齒頂高=9.03mm=1.89mm14齒根高=3.101mm=10.241mm15徑向間隙c=c=1.211mm16齒根角=1.165=3.84217面錐角；=13.088=81.91818根錐角=8.081=76.91119外圓直徑=68.825mm=301.607mm20節(jié)錐頂點(diǎn)止齒輪外緣距離=149.049mm=22.634mm21理論弧齒厚=16.27mm=5.72mm22齒側(cè)間隙B=0.1780.2280.2mm23螺旋角=352.2.3螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算1、損壞形式及壽命在完成主減速器齒輪的幾何計(jì)算之后，應(yīng)對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，以保證其有足夠的強(qiáng)度和壽命以及安全可靠性

18、地工作。在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算之前應(yīng)首先了解齒輪的破壞形式及其影響因素。齒輪的損壞形式常見(jiàn)的有輪齒折斷、齒面點(diǎn)蝕及剝落、齒面膠合、齒面磨損等。它們的主要特點(diǎn)及影響因素分述如下：汽車驅(qū)動(dòng)橋的齒輪，承受的是交變負(fù)荷，其主要損壞形式是疲勞。其表現(xiàn)是齒根疲勞折斷和由表面點(diǎn)蝕引起的剝落。在要求使用壽命為20萬(wàn)千米或以上時(shí)，其循環(huán)次數(shù)均以超過(guò)材料的耐久疲勞次數(shù)。因此，驅(qū)動(dòng)橋齒輪的許用彎曲應(yīng)力不超過(guò)210.9Nmm。 實(shí)踐表明，主減速器齒輪的疲勞壽命主要與最大持續(xù)載荷（即平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩）有關(guān)，而與汽車預(yù)期壽命期間出現(xiàn)的峰值載荷關(guān)系不大。汽車驅(qū)動(dòng)橋的最大輸出轉(zhuǎn)矩和最大附著轉(zhuǎn)矩并不是使用中的持續(xù)載荷，強(qiáng)度計(jì)算時(shí)只能用它來(lái)

19、驗(yàn)算最大應(yīng)力，不能作為疲勞損壞的依據(jù)。1、主減速器螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算（1）單位齒長(zhǎng)上的圓周力 在汽車主減速器齒輪的表面耐磨性，常常用其在輪齒上的假定單位壓力即單位齒長(zhǎng)圓周力來(lái)估算，即 （2.7）式中：?jiǎn)挝积X長(zhǎng)上的圓周力，N/mm； P作用在齒輪上的圓周力，N，按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最大附著力矩兩種載荷工況進(jìn)行計(jì)算。按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)： （2.8）式中：發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩，在此取201； 變速器的傳動(dòng)比； 主動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑，在此取49mm.；按上式計(jì)算一檔時(shí)： Nmm直接檔時(shí)： Nm。按最大附著力矩計(jì)算時(shí)： （2.9）式中：汽車滿載時(shí)一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋給水平地面的最大負(fù)荷，對(duì)于后驅(qū)動(dòng)橋還應(yīng)考慮汽車最

20、大加速時(shí)的負(fù)荷增加量，在此取40180N； 輪胎與地面的附著系數(shù)，在此取0.85； 輪胎的滾動(dòng)半徑，在此取0.405m；按上式=1838.13 Nmm。雖然附著力矩產(chǎn)生的p很大，但由于發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的限制p最大只有986.13 N/mm可知，校核成功。（2）輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算 汽車主減速器螺旋錐齒輪輪齒的計(jì)算彎曲應(yīng)力為 （2.10）式中：齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩，對(duì)從動(dòng)齒輪，取，較小的者即=6675.46和=1612.4來(lái)計(jì)算；對(duì)主動(dòng)齒輪應(yīng)分別除以傳動(dòng)效率和傳動(dòng)比得=1132.51，=273.54；超載系數(shù)，1.0； 尺寸系數(shù)=0.7245； 載荷分配系數(shù)取=1； 質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于汽車驅(qū)動(dòng)橋齒輪，檔齒輪接觸

21、良好、節(jié)及徑向跳動(dòng)精度高時(shí)，取1；J計(jì)算彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)，見(jiàn)圖3.1，=0.242，=0.181。按計(jì)算： 主動(dòng)錐齒輪彎曲應(yīng)力=359.45 Nmm700 Nmm從動(dòng)錐齒輪彎曲應(yīng)力=507.27 Nmm700 Nmm按計(jì)算：主動(dòng)錐齒輪彎曲應(yīng)力=116.08 Nmm210.9 Nmm從動(dòng)錐齒輪彎曲應(yīng)力=122.53 Nmm210.9Nmm綜上所述，計(jì)算的齒輪滿足彎曲強(qiáng)度的要求。（3）輪齒的接觸強(qiáng)度計(jì)算 螺旋錐齒輪齒面的計(jì)算接觸應(yīng)力（Nmm）為： （2.11）式中：主動(dòng)齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩分別為=1132.51，=273.54；材料的彈性系數(shù)，對(duì)于鋼制齒輪副取232.6；主動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑，49mm；，

22、同3.10；尺寸系數(shù)，=1； 表面質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于制造精確的齒輪可取1； F齒面寬，取齒輪副中較小值即從動(dòng)齒輪齒寬50mm； J 計(jì)算應(yīng)力的綜合系數(shù)，J =0.135。按計(jì)算，=2749.782800 Nmm 按計(jì)算，=1351.411750 Nmm輪齒齒面接觸強(qiáng)度滿足校核。（4）主動(dòng)齒輪軸的彎矩 危險(xiǎn)截面上的合成彎曲應(yīng)力為 ： （2.12）式中： 彎曲截面系數(shù),，D=35mm；主動(dòng)齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩為273.54危險(xiǎn)截面彎矩，主動(dòng)齒輪徑向力為3091.05N。經(jīng)計(jì)算，=66.7MPaeX=0.4，Y=1.6當(dāng)量動(dòng)載荷 Q= （2.25）式中：沖擊載荷系數(shù)在此取1.2；所以，Q=1.2（0.45929

23、.29+1.67204.88）=16679.4N。由于采用的是成對(duì)軸承=2Cr，所以軸承的使用壽命為：=6514.5 h3076.9 h=所以軸承A符合使用要求。對(duì)于軸承B，徑向力=12255.53N，軸向力A=7204.88，所以=0.47eX=0.4,Y=1.6當(dāng)量動(dòng)載荷 Q= （2.26）式中：沖擊載荷系數(shù)在此取1.2；所以，Q=1.2（0.412255.53+1.67204.88）=19715.7N=3731.02 h3076.9 h=所以軸承B符合使用要求。 對(duì)于從動(dòng)齒輪的軸承C，D的徑向力R= （2.27） （2.28）已知：P=9459.57N，=3091.05N，=7204.8

24、8N，a=240mm，b=124mm.c=116mm所以，軸承C的徑向力：=4887.4N；軸承D的徑向力：=9939.38N根據(jù)尺寸，軸承C，D均采用32103，其額定動(dòng)載荷Cr為82.8KN,D=100mm，d=65mmT=23mm，e=0.35對(duì)于軸承C，軸向力A=3091.05N，徑向力=4887.4N，并且=0.63e， X=0.4，Y=1.7所以Q=1.2(0.43091.051.79939.38)=2176.03N =6716.17所以軸承C滿足使用要求。對(duì)于軸承D，軸向力A=0N，徑向力R=23100.5N,X=1,Y=0。所以Q=9939.38N=91507.36 h 所以軸

25、承D滿足使用要求。2.3 主減速器齒輪材料及熱處理汽車主減速器用的螺旋錐齒輪以及差速器用的直齒錐齒輪，目前都是用滲碳合金鋼制造。在此，齒輪所采用的鋼為20CrMnTi用滲碳合金鋼制造的齒輪，經(jīng)過(guò)滲碳、淬火、回火后，輪齒表面硬度應(yīng)達(dá)到5864HRC，而心部硬度較低，當(dāng)端面模數(shù)8時(shí)為2945HRC。對(duì)于滲碳深度有如下的規(guī)定：當(dāng)端面模數(shù)m5時(shí)， 為0.91.3mm 當(dāng)端面模數(shù)m58時(shí)，為1.01.4mm2.4 主減速器的潤(rùn)滑 主加速器及差速器的齒輪、軸承以及其他摩擦表面均需潤(rùn)滑，其中尤其應(yīng)注意主減速器主動(dòng)錐齒輪的前軸承的潤(rùn)滑，因?yàn)槠錆?rùn)滑不能靠潤(rùn)滑油的飛濺來(lái)實(shí)現(xiàn)。 為了防止因溫度升高而使主減速器殼和橋

26、殼內(nèi)部壓力增高所引起的漏油，應(yīng)在主減速器殼上或橋殼上裝置通氣塞，后者應(yīng)避開(kāi)油濺所及之處。加油孔應(yīng)設(shè)置在加油方便之處，油孔位置也決定了油面位置。放油孔應(yīng)設(shè)在橋殼最低處，但也應(yīng)考慮到汽車在通過(guò)障礙時(shí)放油塞不易被撞掉。第3章 差速器設(shè)計(jì)3.1 概述汽車在行使過(guò)程中，左右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過(guò)的路程往往是不相等的，左右兩輪胎內(nèi)的氣壓不等、胎面磨損不均勻、兩車輪上的負(fù)荷不均勻而引起車輪滾動(dòng)半徑不相等；這樣，如果驅(qū)動(dòng)橋的左、右車輪剛性連接，則不論轉(zhuǎn)彎行使或直線行使，均會(huì)引起車輪在路面上的滑移或滑轉(zhuǎn)，一方面會(huì)加劇輪胎磨損，另一方面會(huì)使轉(zhuǎn)向沉重，通過(guò)性和操縱穩(wěn)定性變壞。為此，在驅(qū)動(dòng)橋的左右車輪間都裝有輪間差速

27、器。差速器是個(gè)差速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用來(lái)在兩輸出軸間分配轉(zhuǎn)矩，并保證兩輸出軸有可能以不同的角速度轉(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。3.2 對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器原理對(duì)稱式錐齒輪差速器是一種行星齒輪機(jī)構(gòu)當(dāng)行星齒輪只是隨同行星架繞差速器旋轉(zhuǎn)軸線公轉(zhuǎn)時(shí)，顯然，處在同一半徑上的A、B、C三點(diǎn)的圓周速度都相等，其值為。于是=，即差速器不起作用，而半軸角速度等于差速器殼3的角速度。當(dāng)行星齒輪4除公轉(zhuǎn)外，還繞本身的軸5以角速度自轉(zhuǎn)時(shí)，嚙合點(diǎn)A的圓周速度為=+，嚙合點(diǎn)B的圓周速度為=-。于是+=（+）+(-)即 + =

28、2 （3.1） 若角速度以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)表示，則 （3.2）3.3 對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu)汽車上廣泛采用的差速器為對(duì)稱錐齒輪式差速器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、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。本設(shè)計(jì)即使用普通錐齒輪差速器。3.4 對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器的設(shè)計(jì)3.4.1 差速器齒輪的基本參數(shù)選擇1、行星齒輪數(shù)目的選擇 載貨汽車多用4個(gè)行星齒輪。2、行星齒輪球面半徑（mm）的確定 圓錐行星齒輪差速器的尺寸通常決定于行星齒輪背面的球面半徑，它就是行星齒輪的安裝尺寸，實(shí)際上代表了差速器圓錐齒輪的節(jié)錐距，在一定程度上表征了差速器的強(qiáng)度。 球面半徑可根據(jù)經(jīng)

29、驗(yàn)公式來(lái)確定： （mm） （3.3）式中：行星齒輪球面半徑系數(shù)，2.522.99； ，取，較小的者即=6675.46。經(jīng)計(jì)算=47.4556.29mm，取=55mm差速器行星齒輪球面半徑確定后，即根據(jù)下式預(yù)選其節(jié)錐距： =（0.980.99）=53.954.45mm 取54mm （3.4）3、行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)的選擇 為了得到較大的模數(shù)從而使齒輪有較高的強(qiáng)度，應(yīng)使行星齒輪的齒數(shù)盡量少，但一般不應(yīng)少于10。半軸齒輪的齒數(shù)采用1425。半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比多在1.52范圍內(nèi)。 在任何圓錐行星齒輪式差速器中，左、右兩半軸齒輪的齒數(shù)之和，必須能被行星齒輪的數(shù)目n所整除，否則將不能安裝，即應(yīng)滿

30、足： = I （3.5）式中： 、左，右半軸齒數(shù)，=； n行星齒輪數(shù)，n=4； I任意整數(shù)。取行星齒輪齒數(shù)=10，半軸齒輪齒數(shù)=18，滿足條件。4、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 首先初步求出行星齒輪和半軸齒輪的節(jié)錐角： （3.6）式中：行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)。 再根據(jù)下式初步求出圓錐齒輪的大端模數(shù)： =5.24 （3.7）由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)：GB/T12368-1990，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)=5mm； 確定模數(shù)后，節(jié)圓直徑d即可由下式求得： （3.8）5、壓力角 目前汽車差速器齒輪大都選用的壓力角，齒高系數(shù)為0.8，最少齒數(shù)可減至10，并且再小齒輪（行星齒輪）齒頂不變尖的情況下還可由切相修

31、正加大半軸齒輪齒厚，從而使行星齒輪與半軸齒輪趨于等強(qiáng)度。6、行星齒輪安裝孔直徑及其深度L的確定 行星齒輪安裝孔與行星齒輪名義直徑相同，而行星齒輪安裝孔的深度L就是行星齒輪在其軸上的支承長(zhǎng)度。 =26（mm） =24 mm （3.9）式中：差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩6675.46； n行星齒輪數(shù)4； 行星齒輪支承面中點(diǎn)到錐頂?shù)木嚯x，mm. ，是半軸齒輪齒面寬中點(diǎn)處的直徑，l=36mm； 支承面的許用擠壓應(yīng)力，取為69MPa.。3.4.2 差速器齒輪的幾何尺寸計(jì)算取=-0.0485。3.4.3 差速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算差速器齒輪的尺寸受結(jié)構(gòu)限制，而且承受的載荷較大，它不像主減速器齒輪那樣經(jīng)常處于嚙合狀態(tài)，只有當(dāng)

32、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)，所以差速器齒輪主要進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算，而對(duì)于疲勞壽命則不予考慮13。 汽車差速器齒輪的彎曲應(yīng)力為 （3.10）式中：T差速器一個(gè)行星齒輪給予一個(gè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩，； （3.11） =1001.32； =241.86；n差速器行星齒輪數(shù)目4；半軸齒輪齒數(shù)18；超載系數(shù)1.0；質(zhì)量系數(shù)1.0；尺寸系數(shù)=0.6661；載荷分配系數(shù)1.1；F齒面寬18mm；m模數(shù)5mm；J計(jì)算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力的總和系數(shù)0.225， 以計(jì)算得：=731.94 MPa=980 MPa以計(jì)算得：=176.79MPa=210.9M

33、pa所以由表3.2差速器齒輪強(qiáng)度滿足要求。3.4.4 差速器齒輪的材料差速器齒輪和主減速器齒輪一樣，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，本設(shè)計(jì)采用20CrMnTi。第4章 半軸設(shè)計(jì)4.1 概述驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置位于汽車傳動(dòng)系的末端，其功用是將轉(zhuǎn)矩由差速器的半軸齒輪傳給驅(qū)動(dòng)車輪。在一般的非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋上，驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)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(lái)，半軸的形式主要取決半軸的支承形式：普通非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)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

34、此由于是載重汽車，采用全浮式結(jié)構(gòu)。4.2 半軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算4.2.1全浮式半軸的計(jì)算載荷的確定 由于車輪承受的縱向力，側(cè)向力值的大小受車輪與地面最大附著力的限制，即有 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。全浮式半軸只承受轉(zhuǎn)矩，只計(jì)算在上述第一種工況下轉(zhuǎn)矩。其計(jì)算可按求得，其中，的計(jì)算，可根據(jù)最大附著力和發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算，并取兩者中的較小者。若按最大附著力計(jì)算，即 （4.1）式中： 輪胎與地面的附著系數(shù)取0.8； 汽車加速或減速時(shí)的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，可取1.21.4在此取1.3。根據(jù)上式=20893.6 N 若按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算，即 （4.2）式中： 差速器的轉(zhuǎn)矩分

35、配系數(shù)，對(duì)于普通圓錐行星齒輪差速器取0.6； 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，201Nm； 汽車傳動(dòng)效率，計(jì)算時(shí)可取0.9； 傳動(dòng)系最低擋傳動(dòng)比=6.146.01=36.9014； 輪胎的滾動(dòng)半徑，0.405m。根據(jù)上式9889.25 N所以取9889.25N 應(yīng)按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算則： =4005.15Nm4.2.2全浮半軸桿部直徑的初選 設(shè)計(jì)時(shí)，全浮式半軸桿部直徑的初步選擇可按下式進(jìn)行： 取d=35mm （4.3）式中：d半軸桿部直徑mm； T半軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，4005.15； 半軸轉(zhuǎn)矩許用應(yīng)力，MPa。因半軸材料取40Cr，為784MPa左右，考慮安全系數(shù)在1.31.6之間，可取=490588MPa。 4

36、.2.3全浮半軸強(qiáng)度計(jì)算半軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力可由下式計(jì)算：= （4.4）式中：半軸扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，MPa； T半軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩4005.15； d半軸桿部直徑35mm； 半軸的扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力，取=490588MPa。=475.99，強(qiáng)度滿足要求。半軸的最大扭轉(zhuǎn)角為 （4.5）式中：T半軸承受的最大轉(zhuǎn)矩，4005.15； 半軸長(zhǎng)度800mm； G材料的剪切彈性模量8.410N/mm； J半軸橫截面的極慣性矩，=.83mm。經(jīng)計(jì)算最大扭轉(zhuǎn)角=14.1，扭轉(zhuǎn)角宜選為615滿足條件。4.2.4全浮式半軸花鍵強(qiáng)度計(jì)算本次設(shè)計(jì)采用帶有凸緣的全浮式半軸，采用漸開(kāi)線花鍵。根據(jù)桿部直徑為35mm，選擇的漸開(kāi)線的花鍵具體參數(shù)為：

37、花鍵齒數(shù)為15，模數(shù)2.5分度圓直徑37.5mm，分度圓上壓力角為30。半軸花鍵的剪切應(yīng)力為： MPa （4.6）半軸花鍵的擠壓應(yīng)力為： MPa （4.7）式中：半軸承受的最大轉(zhuǎn)矩4005.15；半軸花鍵外徑，40mm；相配的花鍵孔內(nèi)徑，35mm；花鍵齒數(shù)15；花鍵的工作長(zhǎng)度70mm；花鍵齒寬，mm，=4mm；載荷分布的不均勻系數(shù)，計(jì)算時(shí)取為0.75。根據(jù)據(jù)上式計(jì)算：=67.812 MPa=108.499 MPa當(dāng)傳遞最大轉(zhuǎn)矩時(shí)，半軸花鍵的剪切應(yīng)力不超過(guò)71.05Mpa，擠壓應(yīng)力不超過(guò)196Mpa，所以校核成功。4.2.5半軸材料與熱處理本次設(shè)計(jì)半軸即采用40Cr，中頻感應(yīng)淬火。第5章 驅(qū)動(dòng)橋

38、橋殼的設(shè)計(jì)5.1 概述驅(qū)動(dòng)橋殼的主要功用是支承汽車質(zhì)量，非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋的橋殼起著支承汽車荷重的作用，并將載荷傳給車輪，承受車輪傳來(lái)的路面反力和反力矩，并經(jīng)懸架傳給車身，因此橋完既是承載件又是傳力件它同時(shí)又是主減速器，差速器和半軸的裝配體。5.2 橋殼的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算本次設(shè)計(jì)采用鋼板沖壓焊接整體式橋殼，選定橋殼的結(jié)構(gòu)形式以后，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行受力分析，選擇其斷面尺寸，進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。5.2.1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，地面給輪胎的反力（雙輪胎時(shí)則沿雙胎中心），橋殼則承受此力與車輪重力之差值，即（）

39、，橋殼按靜載荷計(jì)算時(shí)，在其兩鋼板彈簧座之間的彎矩為 Nm （5.1）式中：汽車滿載時(shí)靜止于水平路面時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷，在此40180N； 車輪（包括輪轂、制動(dòng)器等）重力，N； 驅(qū)動(dòng)車輪輪距，為1.485m； 驅(qū)動(dòng)橋殼上兩鋼板彈簧座中心間的距離，為0.865m.。橋殼的危險(xiǎn)斷面通常在鋼板彈簧座附近。通常由于遠(yuǎn)小于，且設(shè)計(jì)時(shí)不易準(zhǔn)確預(yù)計(jì)，當(dāng)無(wú)數(shù)據(jù)時(shí)可以忽略不計(jì)所以： =6227.9Nm而靜彎曲應(yīng)力則為 MPa （5.2）式中：見(jiàn)式（4.1）； 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)，具體如下：關(guān)于橋殼在鋼板彈簧座附近的危險(xiǎn)斷面的形狀，主要由橋殼的結(jié)構(gòu)形式和制造工藝來(lái)確定，鋼板沖壓焊接

40、整體式橋殼在彈簧座附近多為圓管端面，其中D=100mm，d=88mm.。垂向及水平彎曲截面系數(shù): =39279.9 mm （5.3）扭轉(zhuǎn)截面系數(shù): =78559.8 mm （5.4）所以，=158.55MPa 。 5.2.2在不平路面沖擊載荷下橋殼的強(qiáng)度計(jì)算當(dāng)汽車高速行駛于不平路面上時(shí)，橋殼除承受在靜載狀態(tài)下的那部分載荷外，還承受附加的沖擊載荷。這時(shí)橋殼載動(dòng)載荷下的彎曲應(yīng)力為：MPa （5.5） 式中：動(dòng)載荷系數(shù)，對(duì)載貨汽車取2.5； 橋殼載靜載荷下的彎曲應(yīng)力，158.55MPa。 所以，=396.38 MPa。5.2.3汽車以最大牽引力行駛時(shí)的橋殼的強(qiáng)度計(jì)算 計(jì)算時(shí)不考慮側(cè)向力，此時(shí)作用在左右驅(qū)動(dòng)車輪上除有垂向反力外，尚有切向反力。作用在左右驅(qū)動(dòng)車輪的最大切向反力共為 （5.6）式中：發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩201； 傳動(dòng)系一檔傳動(dòng)比6.01； 主減速比6.14； 傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率0.9； 輪胎的滾動(dòng)半徑0.405m。經(jīng)計(jì)算，=16482.6N。后驅(qū)動(dòng)橋殼在兩鋼板彈簧座之間的垂向