某微型客車后驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)含開題及7張CAD圖

某微型客車后驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)含開題及7張CAD圖,微型,客車,驅(qū)動(dòng),設(shè)計(jì),開題,cad XX設(shè)計(jì)（XX）中期報(bào)告 題目： 某微型客車后驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì) 系 別 專 業(yè) 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 導(dǎo) 師 20XX年03月 21 日 設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)展?fàn)顩r 一 目前已完成以下工作: 1.了解輕型貨車后驅(qū)動(dòng)橋的工作情況、用途、組成部分及工作原理； 2.通過互聯(lián)網(wǎng)收集設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋時(shí)所需要的數(shù)據(jù)以及參考資料，初步分析驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)思路，熟悉課題，提出驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)方案； 3.完成了主減速器的基本參數(shù)計(jì)算； 3.1 主減速比i0 3.2 主減速器齒輪計(jì)算載荷的確定： 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)車輪在良好的路面上開始滑轉(zhuǎn)時(shí)這兩種情況下作用在主減速器從動(dòng)齒輪上的轉(zhuǎn)矩（、）的較小者，作為載貨汽車和越野汽車在強(qiáng)度計(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，即： 得的計(jì)算載荷為最大轉(zhuǎn)矩，而不是正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩，不能用它作為疲勞損壞的依據(jù)。但對(duì)于公路車輛來說，使用條件較非公路車輛穩(wěn)定，其正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩根據(jù)所謂平均比牽引力的值來確定，即主減速器從動(dòng)齒輪的平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩為： 4.完成了差速器基本參數(shù)計(jì)算： 4.1差速器齒輪基本參數(shù)選擇： a. 行星齒輪數(shù)目的選擇 微型客車采用2個(gè)行星齒輪。 b. 行星齒輪球面半徑RB的確定 圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu)尺寸，通常取決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)際上也代表了差速器圓錐齒輪的節(jié)錐距，因此在一定程度上也表征了差速器的強(qiáng)度。 球面半徑可按如下的經(jīng)驗(yàn)公式確定： mm 差速器行星齒輪球面半徑確定后，可根據(jù)下式預(yù)選其節(jié)錐距： mm c. 行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)的選擇 為了獲得較大的模數(shù)從而使齒輪油較高的強(qiáng)度，應(yīng)是行星齒輪的齒數(shù)盡量少，但一般不應(yīng)少于10。半軸齒輪的齒數(shù)采用14～25。取半軸齒輪齒數(shù)為20，汽車的半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比應(yīng)在1.5～2的范圍內(nèi)，取行星齒輪齒數(shù)=10，滿足條件。 差速器的各個(gè)行星齒輪與2個(gè)半軸齒輪是同時(shí)嚙合的，因此在確定這兩種齒輪的齒數(shù)時(shí)，應(yīng)考慮他們之間的裝配關(guān)系。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)目所整除，以便行星齒輪能均勻的分布于半軸齒輪的軸線周圍，否則差速器將無法安裝。既滿足的條件為： d. 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及半軸齒輪的節(jié)錐角、 式中： ，——分別為行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)。 再按下式初步求出圓錐齒輪的大端端面模數(shù)m 式中： 、、以在上面確定；=2.5mm，確定半軸齒輪節(jié)圓直徑。 代入有：=50mm。 e. 壓力角 汽車差速齒輪大都采用壓力角=22 °30 ′，齒高系數(shù)為0.8的齒形。 f. 行星齒輪安裝孔的直徑及其深度 行星齒輪安裝孔的直徑與行星齒輪軸的名義直徑相同，而行星齒輪安裝孔的深度就是行星齒輪在其軸上的支承長(zhǎng)度。通常取 mm 4.2差速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 差速器齒輪主要進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算，而面對(duì)疲勞壽命則不予考慮，這是因?yàn)樾行驱X輪在差速器的工作中經(jīng)常只起等臂推力桿的作用，只有左、右驅(qū)動(dòng)車輪有轉(zhuǎn)速差時(shí)行星齒輪和半軸齒輪之間才有相對(duì)滾動(dòng)。 汽車差速器齒輪的彎曲應(yīng)力為： MPa 式中： ——差速器一個(gè)行星齒輪給予一個(gè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩，N·m；其計(jì)算式為： 5.完成了對(duì)半軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算： 5.1全浮式半軸計(jì)算載荷的確定 本課題驅(qū)動(dòng)形式采用42型，全浮式半軸只承受轉(zhuǎn)矩，其計(jì)算轉(zhuǎn)矩按下式進(jìn)行計(jì)算： N·m 5.2全浮式半軸桿部直徑的選定 在設(shè)計(jì)時(shí)，全浮式半軸桿部直徑的初步選取可按下式進(jìn)行： mm 5.3半軸的強(qiáng)度計(jì)算 計(jì)算半軸扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： 計(jì)算半軸在承受最大轉(zhuǎn)矩時(shí)其花鍵的剪切應(yīng)力與擠壓應(yīng)力。 半軸花鍵的剪切應(yīng)力為： MPa 半軸花鍵的擠壓應(yīng)力為： MPa 6.驅(qū)動(dòng)橋殼的設(shè)計(jì) 整體式橋殼因制造方法不同，可分為整體鑄造式、中段鑄造壓入鋼管式和鋼板沖壓焊接式等。本設(shè)計(jì)選用整體鑄造式橋殼，它具有如下優(yōu)點(diǎn)：可制造成復(fù)雜而理想的形狀，壁厚能夠變化，可得到理想的應(yīng)力分布，其剛度和強(qiáng)度都比較好，工作可靠，適應(yīng)于要求橋殼承載負(fù)荷較大的中型和重型載貨汽車。 7.完成了對(duì)外文文獻(xiàn)的翻譯工作； 8.完成中期報(bào)告，準(zhǔn)備中期答辯。 二 存在問題及解決措施 存在問題： 由于是在校外設(shè)計(jì)，有些資料無法查詢導(dǎo)致部分計(jì)算沒有進(jìn)行，查閱的資料不全面導(dǎo)致部分?jǐn)?shù)據(jù)計(jì)算有誤差，齒輪參數(shù)確定的也有誤，導(dǎo)致多次進(jìn)行齒輪的強(qiáng)度校核。沒有對(duì)軸承進(jìn)行選擇與校核。在計(jì)算中也暴露出自己的問題，下一步在這些方面多加努力。 解決措施： 利用學(xué)校的圖書資源完善前期設(shè)計(jì)，認(rèn)真確認(rèn)各種參數(shù)加強(qiáng)計(jì)算方面的不足。 三 后期工作安排 第10周：完成零件設(shè)計(jì)的計(jì)算工作，確定裝配圖的具體尺寸； 第11周：完成零件裝配圖的設(shè)計(jì)； 第12-13周：完成全部零件圖的設(shè)計(jì)； 第14-17周：撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文； 第18周：復(fù)查、整理材料，準(zhǔn)備答辯。 指導(dǎo)教師簽字： 2013年3月22日 注：1. 正文：宋體小四號(hào)字，行距22磅；標(biāo)題：加粗 宋體四號(hào)字 2. 中期報(bào)告由各系集中歸檔保存，不裝訂入冊(cè)。 XX設(shè)計(jì)(XX)開題報(bào)告 題 目： 某微型客車后驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì) 系 別 專 業(yè) 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 導(dǎo) 師 20XX年 12月 26日 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述 1.題目背景 驅(qū)動(dòng)橋是汽車的一個(gè)重要組成部分，它直接影響汽車的動(dòng)力性和操控性。本課題根據(jù)長(zhǎng)安之星2微型客車的主要行駛參數(shù)和運(yùn)動(dòng)要求，對(duì)其后驅(qū)動(dòng)橋進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最終實(shí)現(xiàn)汽車良好的驅(qū)動(dòng)性能，保證其動(dòng)力性和操控性。 2.研究意義 汽車驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)參數(shù)除對(duì)汽車的可靠性與耐久性有重要影響外，也對(duì)汽車的行駛性能如動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、平順性、通過性、機(jī)動(dòng)性和操縱穩(wěn)定性等有直接影響[1]。另外汽車驅(qū)動(dòng)橋在汽車的各種總成中也是涵蓋機(jī)械零件、部件、分總成等的品種最多的大總成。例如：驅(qū)動(dòng)橋包含主減速器、差速器、驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置、橋殼和各種齒輪如圖1所示。因此，汽車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)涉及的機(jī)械零部件及元件的品種極為廣泛。對(duì)這些零部件、元件及總成的制造也幾乎要設(shè)計(jì)到所有的現(xiàn)代機(jī)械制造工藝。因此通過對(duì)汽車驅(qū)動(dòng)橋的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)實(shí)踐可以更好的學(xué)習(xí)并掌握現(xiàn)代汽車與機(jī)械設(shè)計(jì)的全面知識(shí)。 圖1 非斷開式驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)示意圖 1-輪轂 2-橋殼 3-半軸 4-差速器 5-主減速器 3.國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況 我國(guó)的汽車工業(yè)在最近幾十年中飛速的發(fā)展，驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)、制造工藝都在日益完善。驅(qū)動(dòng)橋也和其他汽車總成一樣，除了廣泛采用新技術(shù)外，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中日益朝著“零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化、產(chǎn)品系列化”的方向發(fā)展及生產(chǎn)組織的專業(yè)化日標(biāo)前進(jìn)[2]。應(yīng)采用能以幾種典型的零部件、以不同方案組合的設(shè)計(jì)方法和生產(chǎn)方式達(dá)到驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)品的系列化或變型的目的，或力求做到將某一基型的驅(qū)動(dòng)橋以更換或增減不多的零件，用到不同性能、不同噸位、不同用途并由單橋驅(qū)動(dòng)到多橋驅(qū)動(dòng)的許多變型汽車上[3]。例如，驅(qū)動(dòng)橋主減速齒輪以幾種典型的主減速比形成系列，就能達(dá)到以不同動(dòng)力性要求為目的的汽車變型[4]。 為了防止功率循環(huán)現(xiàn)象的產(chǎn)生,在現(xiàn)代多橋驅(qū)動(dòng)的汽車上往往裝有軸間差速器[5]。后者也可顯著地減少多橋驅(qū)動(dòng)汽車主減速器出現(xiàn)過載的情況。但在安裝軸問差速器的汽車上，必須考慮到能充分利用備驅(qū)動(dòng)橋牽引力的要求[6]。 隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及汽車行駛速度的提高，降低汽車的噪聲已成為汽車設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要課題[7]。驅(qū)動(dòng)橋的噪聲主要來自齒輪及其他傳動(dòng)機(jī)件。提高齒輪及其他傳動(dòng)零件的加工精度、裝配精度，增強(qiáng)齒輪的支承剛度，采用運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、無噪聲的雙曲面齒輪作主減速器齒輪等等[8]。 汽車驅(qū)動(dòng)橋是汽車的重要總成，驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)是汽車設(shè)計(jì)的重要組成部分之一。 目前國(guó)內(nèi)外驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)出現(xiàn)了一下一些變化： 1、主要部件和功能向驅(qū)動(dòng)橋的中部集中，有些廠家開始把主減速器，制動(dòng)器和行星減速機(jī)構(gòu)等集合在橋的中部[9]。 2、橋殼采用球墨鑄鐵，以提高整橋外觀質(zhì)量且加工成本低，其鑄造及加工后的外觀質(zhì)量均比現(xiàn)在大多采用的鑄鋼橋有了很大的提高。 二、本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施 1.主要內(nèi)容 1.1 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)形式的選擇 1.2 主減速器部分的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1.3 差速器部分的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1.4 半軸的部分的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1.5 驅(qū)動(dòng)橋殼部分的設(shè)計(jì)與計(jì)算 2.采用的研究方案、研究方法或措施 2.1 研究方案 （1）了解微型客車后驅(qū)動(dòng)橋的工作原理，結(jié)構(gòu)構(gòu)造； （2）根據(jù)長(zhǎng)安之星的主要參數(shù)，對(duì)其后驅(qū)動(dòng)橋的各子機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算； （3）對(duì)各個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行校核，保證其使用性能； （3）運(yùn)用Auto CAD軟件繪制后驅(qū)動(dòng)橋裝配圖以及主要部件的零件圖。 2.2基本參數(shù) 本次設(shè)計(jì)長(zhǎng)安之星2微型客車的基本參數(shù)如下表2.1（供參考）： 表2.1 基本參數(shù) 發(fā)動(dòng)機(jī)功率 60 kw 最高車速 125 km/h 轉(zhuǎn)矩 103 N·m 總質(zhì)量 1480 kg 最大功率轉(zhuǎn)速 6000 rpm 后輪胎規(guī)格 165/70 R13 發(fā)動(dòng)機(jī) 1L 98馬力 軸距 2560mm 后輪距 1290mm 三、本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開展工作 1.重點(diǎn)及難點(diǎn) 1.1重點(diǎn)： （1）主減速器的功能、結(jié)構(gòu)及其計(jì)算； （2）差速器的工作原理及計(jì)算； （3）半軸和橋殼的設(shè)計(jì)； （4）驅(qū)動(dòng)橋的潤(rùn)滑和密封設(shè)計(jì)。 1.2難點(diǎn)： （1） 差速器工作原理，對(duì)差速器的理解與設(shè)計(jì)； （2） 減速去的計(jì)算及校核； （3） 驅(qū)動(dòng)橋殼的計(jì)算及校核； （4） 驅(qū)動(dòng)橋動(dòng)力要求和燃油要求的校核。 2.前期已開展工作 開題報(bào)告前，通過圖書館和在信息檢索查閱了大量關(guān)于汽車后驅(qū)動(dòng)橋的書籍、期 刊等，并通過視頻、圖片對(duì)驅(qū)動(dòng)橋有了個(gè)初步認(rèn)識(shí)，對(duì)接下來的畢業(yè)設(shè)計(jì)有很好的幫助。 四、完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃（按次填寫） 第 1—2 周：理解課題題目，收集資料，明確設(shè)計(jì)的任務(wù)及要求； 第 3—4 周：撰寫開題報(bào)告，確定設(shè)計(jì)方案； 第 5—6 周：確定設(shè)計(jì)方案； 第 7—8 周：設(shè)計(jì)計(jì)算驅(qū)動(dòng)橋的主要零部件； 第 9 周：完成相關(guān)元件選型； 第10—11周：應(yīng)用Auto CAD軟件繪制變速器總裝配圖以及主要部件的零部圖； 第12—13周：繪制圖紙； 第 14 周：修改論文； 第 15 周：答辯 參考文獻(xiàn) [1] 陳家瑞.汽車構(gòu)造（下）[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009. 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XX 設(shè)計(jì)(XX) 題目：某微型客車后驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì) 系 別： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 學(xué) 生： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 20XX 年 09 月 某微型客車后驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì) 摘 要 驅(qū)動(dòng)橋是汽車行駛系統(tǒng)的重要組成部分。其基本功用是增大有傳動(dòng)軸或直接 有變速器傳來的轉(zhuǎn)矩。并將動(dòng)力分配給左、右兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪，使左、右驅(qū)動(dòng)輪具有 汽車形式運(yùn)動(dòng)學(xué)所要求的差速功能。所以其設(shè)計(jì)質(zhì)量直接關(guān)系到整車性能的好壞。 在設(shè)計(jì)過程中，需要嚴(yán)謹(jǐn)和認(rèn)真的態(tài)度進(jìn)行設(shè)計(jì)。 在緒論部分，對(duì)本課題的背景研究意義及國(guó)內(nèi)外情況簡(jiǎn)明扼要的說明。在方 案論證部分，對(duì)驅(qū)動(dòng)橋及其總成結(jié)構(gòu)形式的選擇作了具體的說明。本設(shè)計(jì)選用了 單級(jí)減速器，采用的是雙曲面齒輪嚙合傳動(dòng)，盡量的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，縮減尺寸，有效 的利用空間，充分減少材料浪費(fèi)，減輕整體質(zhì)量。由于是微型客車，主要行駛在 路面較好的條件下，決定使用對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器。半橋則選用全浮式半 橋。在設(shè)計(jì)計(jì)算與強(qiáng)度校核部分，對(duì)主減速器、差速器、半軸和驅(qū)動(dòng)橋殼等重要 部件的參數(shù)作了選擇。同時(shí)也對(duì)以上的幾個(gè)部件進(jìn)行了必要的校核計(jì)算。 結(jié)束語是對(duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的一些看法和心得體會(huì)，并對(duì)悉心幫助和指導(dǎo)過我 的指導(dǎo)老師和同學(xué)表示衷心的感謝和深深的敬意。 關(guān)鍵詞： 微型客車；驅(qū)動(dòng)橋；主減速器；差速器 Design of drive axle minibus Abstract Drive axle is an important part of the car system. Its basic function is to increase the shaft or directly with the transmission of torque. And distributes power to the left and right two driving wheels, make the left and right driving wheels car form required by the kinematic differential function. So its design quality directly related to vehicle performance is good or bad. In the process of design, need strict and serious attitude to carry on the design. In the introduction part, the background of this topic research significance and the situation at home and abroad and brief description.Part of the project demonstration, the choice of drive axle and assembly structure forms the specific instructions. This design chooses a single stage reducer, USES a hyperboloid gear meshing transmission, try to simplify the structure, reduced size, effective use of space, sufficient to reduce material waste, reduce the overall quality. Being minivans, main drive under the condition of the pavement better, decided to use the symmetric cone planetary gear differential. A half bridge is semi floating half bridge.In design calculation and intensity, the Lord reducer, differential and half shaft and drive axle housing, and other important components of the parameters has made the choice. And at the same time for more than a few parts for the necessary checking calculation. Is the conclusion of this graduation design of some of the views and comments, and carefully to help and guidance of my instructor and classmates express my heartfelt thanks and deep respect. Key words: minivans;drive axle;The main reducer;differential 主 要 符 號(hào) 表 大齒輪節(jié)錐距0A 從動(dòng)錐齒輪中點(diǎn)錐距mA 軸承的額定動(dòng)載荷C 、 分別為主、從動(dòng)雙曲面齒輪的外圓直徑01d2 、 分別為主、從動(dòng)雙曲面齒輪的節(jié)圓直徑 雙曲面齒輪偏移距E 雙曲面齒輪的從動(dòng)齒輪齒面寬F 汽車正常使用時(shí)的平均爬坡能力系數(shù)Hf 汽車或汽車系列的性能系數(shù)P 道路滾動(dòng)阻力系數(shù)Rf 后軸對(duì)水平地面的荷重2G 汽車滿載總重量a 、 分別為主、從動(dòng)齒輪的齒頂高1h2 、 分別為主、從動(dòng)齒輪的齒根高 齒工作高g 齒工作高系數(shù)1H 齒全高系數(shù)2 驅(qū)動(dòng)橋主減速比0i 分動(dòng)器高檔傳動(dòng)比FH 變速器 1 檔傳動(dòng)比1gi 輪邊減速器傳動(dòng)比LB 傳動(dòng)系低檔傳動(dòng)比Ti 雙曲面齒輪輪齒彎曲計(jì)算用綜合系數(shù)J 雙曲面齒輪的從動(dòng)齒輪齒頂高系數(shù)aK 雙曲面齒輪強(qiáng)度計(jì)算用表面質(zhì)量系數(shù)f 雙曲面齒輪強(qiáng)度計(jì)算用載荷分配系數(shù)m 雙曲面齒輪強(qiáng)度計(jì)算用超載系數(shù)0 雙曲面齒輪強(qiáng)度計(jì)算用尺寸系數(shù)s 雙曲面齒輪強(qiáng)度計(jì)算用質(zhì)量系數(shù)vK 軸承的額定壽命L 齒輪模數(shù)、端面模數(shù)m 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率下的轉(zhuǎn)速pn 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率axeP 單位齒長(zhǎng)上的圓周力 刀盤的名義半徑dr 車輪的滾動(dòng)半徑r 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩eT 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩max 計(jì)算轉(zhuǎn)矩j 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩配以傳動(dòng)系最低擋傳動(dòng)比時(shí)作用在主減速器從動(dòng)齒e 輪上的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 驅(qū)動(dòng)車輪滑轉(zhuǎn)時(shí)作用在主減速器從動(dòng)齒輪上的計(jì)算轉(zhuǎn)矩jT 主減速器從動(dòng)齒輪的平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩m 齒輪齒數(shù)z 齒輪壓力角 中點(diǎn)螺旋角或名義螺旋角 、 分別為雙曲面齒輪主、從動(dòng)齒輪的節(jié)錐角12 、 分別為主、從動(dòng)齒輪的面錐角0 、 分別為主、從動(dòng)齒輪的根錐角1R2 輪胎與路面的附著系數(shù) 汽車傳動(dòng)系效率T 輪邊減速器的傳遞效率LB 接觸應(yīng)力j 彎曲應(yīng)力W 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 剪切應(yīng)力s I 目 錄 1 緒論 ........................................................................................................1 1.1 題目背景 ..............................................................................................................1 1.2 研究意義 ..............................................................................................................1 1.3 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況 ..........................................................................................1 1.4 本設(shè)計(jì)研究的主要內(nèi)容 ......................................................................................3 2 驅(qū)動(dòng)橋總成結(jié)構(gòu)形式及布置 ................................................................4 2.1 總體方案論證 ......................................................................................................4 2.2 驅(qū)動(dòng)橋的分類 ......................................................................................................4 2.2.1 非斷開式驅(qū)動(dòng)橋 ...........................................................................................4 3 主減速器設(shè)計(jì) ........................................................................................6 3.1 主減速器結(jié)構(gòu)方案的分析 ..................................................................................6 3.2 主減速器主、從動(dòng)錐齒輪的支承方案 ..............................................................8 3.3 主減速器錐齒輪設(shè)計(jì) ..........................................................................................9 3.3.1 主減速比 I0 的確定 .......................................................................................9 3.3.2 主減速器齒輪計(jì)算載荷的確定 .................................................................10 3.4 主減速器齒輪基本參數(shù)的選擇 ........................................................................11 3.4.1 齒數(shù)的選擇 .................................................................................................11 3.4.2 從動(dòng)錐齒輪節(jié)圓直徑的選擇 .....................................................................11 3.4.3 從動(dòng)錐齒輪端面模數(shù)的選擇 .....................................................................12 3.4.4 螺旋錐齒輪齒寬 F 的選擇 .........................................................................12 3.4.5 螺旋錐齒輪的螺旋方向 .............................................................................12 3.4.6 螺旋角的選擇 .............................................................................................12 3.4.7 齒輪法向壓力角的選擇 .............................................................................12 3.5 主減速器圓弧齒螺旋錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算 ................................................13 3.6 主減速器螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 ....................................................................15 3.6.1 單位齒長(zhǎng)上的圓周力 .................................................................................15 3.6.2 輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算 .................................................................................16 3.6.3 輪齒的齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算 .........................................................................17 3.7 主減速器齒輪的材料及熱處理 ........................................................................17 3.8 主減速器軸承的計(jì)算 ........................................................................................18 3.8.1 作用在主減速器主動(dòng)齒輪上的力 .............................................................18 3.8.2 主減速器軸承載荷的計(jì)算 .........................................................................20 3.8.3 主減速器軸承額定壽命的計(jì)算 .................................................................21 II 3.9 主減速器的潤(rùn)滑 ................................................................................................22 4 差速器設(shè)計(jì) ..........................................................................................24 4.1 差速器結(jié)構(gòu)形式的選擇 ....................................................................................24 4.2 對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器的設(shè)計(jì) ................................................................25 4.2.1 差速器齒輪的基本參數(shù)選擇 .....................................................................25 4.2.2 差速器齒輪的幾何尺寸計(jì)算 .....................................................................27 4.3 差速器齒輪的材料選擇 ....................................................................................28 4.4 差速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 ....................................................................................28 5 半軸設(shè)計(jì) ..............................................................................................30 5.1 半軸的型式 ........................................................................................................30 5.2 半軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 ............................................................................................31 5.2.1 全浮式半軸計(jì)算載荷的確定 .....................................................................31 5.2.2 全浮式半軸桿部直徑的初選 .....................................................................31 5.2.3 半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料與熱處理 .............................................................31 5.2.4 半軸的強(qiáng)度計(jì)算 .........................................................................................32 6 驅(qū)動(dòng)橋殼體設(shè)計(jì) ..................................................................................34 6.1 驅(qū)動(dòng)橋殼的分類 ................................................................................................34 6.1.1 可分式橋殼 .................................................................................................34 6.1.2 整體式橋殼 .................................................................................................35 6.1.3 組合式橋殼 .................................................................................................36 6.2 驅(qū)動(dòng)橋殼的選擇 ................................................................................................36 參考文獻(xiàn) ..................................................................................................37 1 緒論 1 1 緒論 1.1 題目背景 21 世紀(jì)，汽車工業(yè)成為中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車企業(yè)對(duì)各系統(tǒng) 部件的設(shè)計(jì)需求旺盛。其中驅(qū)動(dòng)橋是汽車的一個(gè)重要組成部分，它直接影響汽 車的動(dòng)力性性和操控性。 本課題根據(jù)長(zhǎng)安之星 2 汽車的主要行駛參數(shù)和運(yùn)動(dòng)要 求，對(duì)其后驅(qū)動(dòng)橋進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，目的在于實(shí)現(xiàn)汽車在各種路況下進(jìn)行良 好的行駛，保證其動(dòng)力性和操控性。改革開放 30 年來，我國(guó)汽車后橋設(shè)計(jì)行業(yè) 隨著整車行業(yè)的快速發(fā)展而不斷發(fā)展壯大，形成了一批頗具規(guī)模的汽車后橋設(shè) 計(jì)企業(yè)。大多數(shù)本土后橋設(shè)計(jì)企業(yè)在引進(jìn)消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)方面取得了突 出成績(jī)，并不斷堅(jiān)持自主創(chuàng)新，涌現(xiàn)了大量自主創(chuàng)新的產(chǎn)品。另外，一些跨國(guó) 公司獨(dú)資或合資企業(yè)開始陸續(xù)在中國(guó)設(shè)廠，為滿足持續(xù)高速增長(zhǎng)的中國(guó)汽車市 場(chǎng)需求作出了非常大的貢獻(xiàn) 1。 1.2 研究意義 隨著中國(guó)緊急的發(fā)展，汽車企業(yè)自然就成為中國(guó)經(jīng)濟(jì)不可或缺的重要部分， 在高速發(fā)展的當(dāng)代社會(huì)，汽車已成為主要的運(yùn)輸工具，在生活，商業(yè)，軍事， 等等，各方面扮演著主要角色，因此，發(fā)展汽車工業(yè)是刻不容緩的。汽車經(jīng)歷 了一百多年的發(fā)展，已經(jīng)相當(dāng)成熟，汽車像人一樣，是一個(gè)有機(jī)的整體，它的 完美需要各個(gè)部件的組合。后橋是汽車的一個(gè)重要部分，就像人類的骨骼關(guān)節(jié) 一樣。后橋驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成功與否，將直接決定著汽車是否完美。 1.3 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況 改革開放以來，中國(guó)的汽車工業(yè)得到了長(zhǎng)足發(fā)展，尤其是加入 WTO 以后， 我國(guó)的汽車市場(chǎng)對(duì)外開發(fā)，汽車工業(yè)逐漸成為世界汽車整體市場(chǎng)的一個(gè)重要組 成部分。同樣，驅(qū)動(dòng)橋也隨著整車的發(fā)展不斷成長(zhǎng)和成熟起來。 隨著高速公路網(wǎng)狀況的改善和國(guó)家環(huán)保法規(guī)的完善，環(huán)保、舒適、快捷成 為客車和貨車市場(chǎng)的主旋律。對(duì)整車主要總成之一的驅(qū)動(dòng)橋而言，小速比、大 扭矩、傳動(dòng)效率高、成本低逐漸成為客車和貨車驅(qū)動(dòng)橋技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。 現(xiàn)狀：在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)上，CAD、CAE 等計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，以及 UG、Pro/E 等設(shè)計(jì)軟件先后應(yīng)用于主減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和齒輪加工中，有限元 分析、數(shù)模建立、虛擬試驗(yàn)分析等也被采用；齒輪設(shè)計(jì)也初步實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)編 1 緒論 2 程的電算化。 3 新一代驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)開發(fā)的突出特點(diǎn)是:不僅在產(chǎn)品性能參數(shù)上進(jìn)一步進(jìn)設(shè)計(jì)上完 全遵從模塊化設(shè)計(jì)原則，產(chǎn)品配套實(shí)現(xiàn)車型的平臺(tái)化，造型和結(jié)構(gòu)更加合理， 更宜于組織批量生產(chǎn)，更適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)不斷發(fā)展，更能應(yīng)對(duì)頻繁的車型換代和 產(chǎn)品系列化的特點(diǎn)，這些都對(duì)基礎(chǔ)件產(chǎn)品提出愈來愈高的配套要求，需要在產(chǎn) 品設(shè)計(jì)上不斷地進(jìn)行二次開發(fā)和持續(xù)改進(jìn)，以滿足快速多變的市場(chǎng)需求。 與國(guó)外相比，我國(guó)的驅(qū)動(dòng)橋開發(fā)設(shè)計(jì)不論在技術(shù)上、制造工藝上，還是在 成本控制上都存在不小的差距，尤其是齒輪制造技術(shù)缺乏獨(dú)立開發(fā)與創(chuàng)新能力， 技術(shù)手段落后( 國(guó)外己實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)編程化、電算化)。目前比較突出的問題是， 行業(yè)整體新產(chǎn)品開發(fā)能力弱、工藝創(chuàng)新及管理水平低，企業(yè)管理方式較為粗放， 相當(dāng)比例的產(chǎn)品仍為中低檔次，缺乏有國(guó)際影響力的產(chǎn)品品牌，行業(yè)整體散亂 情況依然嚴(yán)重。這需要我們加快技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)進(jìn)步的步伐，提高管理水平， 加快與國(guó)際先進(jìn)水平接軌，開發(fā)設(shè)計(jì)適應(yīng)中國(guó)國(guó)情的高檔車用驅(qū)動(dòng)橋總成，由 仿制到創(chuàng)新，早日縮小并消除與世界先進(jìn)水平的差距。 發(fā)展方向： a.驅(qū)動(dòng)橋向重載方向發(fā)展 隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資的不斷加大以及水電、礦業(yè)、油田、公路、城 市交通運(yùn)輸和環(huán)保工程建設(shè)等項(xiàng)目的增加，加大了重型車的需要，為重型車的 發(fā)展創(chuàng)造了廣闊的市場(chǎng)空間。重型汽車近年來生產(chǎn)總量直線上升，2001 年全國(guó) 重型汽車比上年同期增長(zhǎng) 91.67%，2002 年為 60.97%，2003 年為 3.22%，重型 汽車的用車環(huán)境及其它各項(xiàng)指標(biāo)發(fā)生了很多的變化,標(biāo)載噸位不斷向大的方向發(fā) 展，多軸車上升明顯。 b.驅(qū)動(dòng)橋向多聯(lián)驅(qū)動(dòng)橋發(fā)展 為了規(guī)范道路車輛的制造，為治理超限超載提供技術(shù)上的準(zhǔn)則，由國(guó)家發(fā) 改委、交通部、公安部共同提出的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn) GB1589-2004道路車輛外廓尺 寸、軸荷及質(zhì)量限值于 2004 年 4 月 28 日發(fā)布，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)汽車車橋的載荷進(jìn) 行了明確規(guī)定：?jiǎn)屋S掛車軸荷的最大限值每側(cè)單胎為 6000kg，每側(cè)雙胎為 10000kg，并裝雙軸掛車軸荷的最大限值為 20000kg,并裝三軸掛車軸荷的最大限 值為 24000kg。這樣,為了實(shí)現(xiàn)車輛多拉快跑又不違反國(guó)家法規(guī)，各汽車生產(chǎn)廠 家在 6X4、8X4 等多軸車的基礎(chǔ)上推出了 10X6 以上的多軸重型車。但這些多 軸車都是在雙聯(lián)驅(qū)動(dòng)橋的基礎(chǔ)上增加浮動(dòng)橋而成，雖然其稱 10X6，但實(shí)際起驅(qū) 動(dòng)作用的只有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)橋，這樣，由于驅(qū)動(dòng)橋不能對(duì)車輪進(jìn)行合理的扭矩分配， 使得增加浮動(dòng)橋后的整車行駛系沒有很好地發(fā)揮車橋驅(qū)動(dòng)的作用。為了能合理 地分配扭矩，以滿足某些獨(dú)立懸掛多軸驅(qū)動(dòng)車型的使用，一些車橋生產(chǎn)廠家自 主研發(fā)了三聯(lián)驅(qū)動(dòng)橋，三聯(lián)驅(qū)動(dòng)橋的扭矩分配原理是：每一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋都可以得 4 到從發(fā)動(dòng)機(jī)傳出的扭矩的 1/3。這樣就可以在很大限度上滿足多軸車的需要 ,合 理分配從發(fā)動(dòng)機(jī)傳到車輪上的扭矩，提高這類車型的可靠性和安全性，并為以 后的四聯(lián)、五聯(lián)驅(qū)動(dòng)橋打下科學(xué)基礎(chǔ)。 c.增加驅(qū)動(dòng)橋附件的技術(shù)含量 據(jù)分析，不管重型車的技術(shù)含量提升得多快，在未來 15 年內(nèi)大多數(shù)重型 車的車橋和懸架結(jié)構(gòu)不會(huì)有明顯的改變，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和型式仍處于主導(dǎo)地位。 那怎樣在相同結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上推出各自車橋的亮點(diǎn)呢？這是每一個(gè)專業(yè)廠必須不 斷研究的問題。以前，各廠家主要是在載重噸位上進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，但在國(guó)家法規(guī)的 限定下，車橋的載重能力不可能有太多的增加,現(xiàn)在各專業(yè)廠采用最多的方法是： 不斷增加車橋及其附件的技術(shù)含量，從橋殼的制造工藝、車橋的減速形式、車 輪的制動(dòng)方式等方面入手，通過吸收國(guó)外一些先進(jìn)的技術(shù)，推出具有本企業(yè)特 色、結(jié)構(gòu)先進(jìn)、承載能力強(qiáng)的車橋，不斷提升產(chǎn)品的制造質(zhì)量及服務(wù)質(zhì)量 2。 1.4 本設(shè)計(jì)研究的主要內(nèi)容 a.了解汽車驅(qū)動(dòng)橋系統(tǒng)的現(xiàn)狀，熟悉其發(fā)展?fàn)顩r，掌握汽車驅(qū)動(dòng)橋的詳細(xì) 構(gòu)造和工作原理。 b.根據(jù)微型客車性能要求，對(duì)驅(qū)動(dòng)橋系統(tǒng)的主減速器、差速器機(jī)構(gòu)和半軸 等進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，運(yùn)用 Auto CAD 軟件繪制驅(qū)動(dòng)橋總裝配圖，實(shí)現(xiàn)汽車的行駛 功能并滿足動(dòng)力性要求。 表 1.1 車橋相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù) 車型 名稱 最高車 速 （ km/h ） 車重 （kg ） 最大功 率 （kw ） 最大功 率轉(zhuǎn)速 （rpm ） 最大扭 矩 （Nm ） 后輪 胎型 號(hào) 后輪距 （ mm ） 驅(qū)動(dòng) 方式 長(zhǎng)安 之星 2 型 125 1480 60 6000 103 165/70R13 1290 后輪驅(qū)動(dòng) 2 驅(qū)動(dòng)橋總成結(jié)構(gòu)形式及布置 5 2 驅(qū)動(dòng)橋總成結(jié)構(gòu)形式及布置 2.1 總體方案論證 驅(qū)動(dòng)橋處于動(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 的轉(zhuǎn)矩，并將動(dòng)力合理地分配給左、右驅(qū)動(dòng)輪，另外還承受作用于路面和車架 或車身之間的垂直力和橫向力。驅(qū)動(dòng)橋一般由主減速器、差速器、車輪傳動(dòng)裝 置和驅(qū)動(dòng)橋殼等組成 3-5。 驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)滿足如下基本要求： a. 所選擇的主減速比應(yīng)能保證汽車具有最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。 b. 當(dāng)兩驅(qū)動(dòng)車輪以不同角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)能將轉(zhuǎn)矩保持平穩(wěn)且連續(xù)不斷 （無脈動(dòng)）地傳遞到兩個(gè)驅(qū)動(dòng)車輪上。 c. 齒輪及其它傳動(dòng)件工作平穩(wěn)，噪聲小。 d. 能承受和傳遞路面與車架或車廂之間的鉛垂力、縱向力和橫向力及其力 矩。 e. 驅(qū)動(dòng)橋各零部件在強(qiáng)度高、剛性好、工作可靠及使用壽命長(zhǎng)的條件下， 應(yīng)力求做到質(zhì)量小，以減小不平路面給驅(qū)動(dòng)橋的沖擊載荷，從而改變汽車的平 順性。 f. 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)。 g. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工工藝性好，制造容易，拆裝，調(diào)整方便。 2.2 驅(qū)動(dòng)橋的分類 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式，可以分為兩大類，即非斷開式驅(qū)動(dòng)橋和斷開式驅(qū)動(dòng)橋。 當(dāng)驅(qū)動(dòng)車輪采用非獨(dú)立懸架時(shí)，應(yīng)該選用非斷開式驅(qū)動(dòng)橋；當(dāng)驅(qū)動(dòng)車輪采用獨(dú) 立懸架時(shí)，則應(yīng)該選用斷開式驅(qū)動(dòng)橋。因此，前者又稱為非獨(dú)立懸架驅(qū)動(dòng)橋； 后者稱為獨(dú)立懸架驅(qū)動(dòng)橋。獨(dú)立懸架驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)可以大大提高汽車在不平路面 上的行駛平順性。然而本課題研究的是微客車橋，無需在條件困難的公路上長(zhǎng) 期工作，故而選取非斷開式驅(qū)動(dòng)橋。 2.2.1 非斷開式驅(qū)動(dòng)橋 普通非斷開式驅(qū)動(dòng)橋，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、工作可靠，廣泛用在各 種載貨汽車、客車和公共汽車上，在多數(shù)的越野汽車和部分轎車上也采用這種 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)， 2 驅(qū)動(dòng)橋總成結(jié)構(gòu)形式及布置 6 即橋殼是一根支承在左右驅(qū)動(dòng)車輪上的剛性空心梁，齒輪及半軸等傳動(dòng)部件安 7 裝在其中。這時(shí)整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋、驅(qū)動(dòng)車輪及部分傳動(dòng)軸均屬于汽車的非懸掛質(zhì)量， 汽車的非懸掛質(zhì)量交大，這是它的一個(gè)缺點(diǎn)，如圖 2.1。 在少數(shù)具有高速發(fā)動(dòng)機(jī)的大型公共汽車、多橋驅(qū)動(dòng)汽車和超重型載貨汽車 上，有時(shí)采用蝸輪式主減速器，它不僅具有在質(zhì)量小、尺寸緊湊的情況下可以 得到大的傳動(dòng)比以及工作平滑無聲的優(yōu)點(diǎn)，而且對(duì)汽車的總體布置很方便。 1-輪轂 2-橋殼 3-半軸 4-差速器 5-主減速器 圖 2.1 非斷開式驅(qū)動(dòng) 斷開式驅(qū)動(dòng)橋（如圖 2.2）的兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪分別用彈性元件與車架相連，沒有 一個(gè)連接左、右驅(qū)動(dòng)車輪的剛性整體外殼或梁，橋殼是分段的，并且彼此之間 可以作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。一般將主減速器殼固定在車架或車身上，左、右驅(qū)動(dòng)車輪的 半軸必須分為兩段并用萬向節(jié)連接，半軸套管與主減速器殼也必須采用個(gè)鉸鏈 式連接，如圖 2.2 所示。斷開式驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，成本高，但利于改善汽 車的平順性、操縱穩(wěn)定性和通過性，故適用于對(duì)行駛平順性要求較高的乘用車 及通過性要求較高的越野汽車。 圖 2.2 斷開式驅(qū)動(dòng)橋 3 主減速器設(shè)計(jì) 8 3 主減速器設(shè)計(jì) 3.1 主減速器結(jié)構(gòu)方案的分析 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，便可使主減速器前面的傳動(dòng)部件如變速器、萬向傳動(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 6-18。 驅(qū)動(dòng)橋中主減速器、差速器設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下基本要求： a. 所選擇的主減速比應(yīng)能保證汽車既有最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。 b. 外廓尺寸要小，保證有足夠的離地間隙；齒輪其它傳動(dòng)件工作平穩(wěn)，噪 音小。 c. 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)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)。 d. 在保證足夠的強(qiáng)度、剛度條件下，應(yīng)力求質(zhì)量小，以改善汽車平順性。 e. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工工藝性好，制造容易，拆裝、調(diào)整方便。 按參加減速傳動(dòng)的齒輪副數(shù)目分，有單級(jí)式主減速器如圖 3.1.1 所示和雙級(jí) 式主減速器如圖 3.1.2 所示。 圖 3.1 單級(jí)式主減速器 圖 3.2 雙級(jí)式主減速器 為了清晰地講述單級(jí)式主減速器和雙級(jí)式主減速器的優(yōu)缺點(diǎn)，我們采用列 9 表的方法進(jìn)行對(duì)比如表 3.1 所示。 表 3.1 單級(jí)式與雙級(jí)式主減速器對(duì)比 類別 單級(jí)式主減速器 雙級(jí)式主減速器 結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單 復(fù)雜 質(zhì)量 較小 較大 成本 較低 較高 減速比 i07 i07 應(yīng)用范圍 轎車，輕、中型貨車 中、重型貨車，大客車 故本設(shè)計(jì)主減速器采用單級(jí)主減速器。 按齒輪副結(jié)構(gòu)型式分類，主減速器的齒輪傳動(dòng)主要可分為螺旋錐齒輪式傳 動(dòng)、雙曲面齒輪式傳動(dòng)（如圖 3.3）等形式。 在發(fā)動(dòng)機(jī)橫置的汽車驅(qū)動(dòng)橋上，主減速器往往采用簡(jiǎn)單的斜齒圓柱齒輪； 在發(fā)動(dòng)機(jī)縱置的汽車驅(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)。 （a）螺旋錐齒輪傳動(dòng)； （b）雙曲面齒輪傳動(dòng) 圖 3.3 齒輪副結(jié)構(gòu)形式分類 主減速器傳動(dòng)類下面將列表展示雙曲面齒輪傳動(dòng)和螺旋錐齒輪傳動(dòng)的優(yōu)缺 點(diǎn)如表 3.2 所示。 10 表 3.2 雙曲面齒輪傳動(dòng)和螺旋錐齒輪傳動(dòng)比較 類別 雙曲面齒輪傳動(dòng) 螺旋錐齒輪傳動(dòng) 軸線 垂直但不相交 垂直且相交于一點(diǎn) 偏移距 有 無 螺旋角 1 21 2 齒輪尺寸相同時(shí) 傳動(dòng)比大 傳動(dòng)比小 從動(dòng)齒輪尺寸相 同時(shí) 主動(dòng)齒輪直徑大 主動(dòng)齒輪直徑小傳動(dòng)比相 同時(shí) 主動(dòng)齒輪尺寸相 同時(shí) 主動(dòng)齒輪直徑小 主動(dòng)齒輪直徑大 運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性 優(yōu)秀 良好 抗彎強(qiáng)度 提高 30% 較低 滑動(dòng)速度 大 小 抗膠合能力 較弱 強(qiáng) 軸承負(fù)荷 小齒輪的軸向力大 小齒輪的軸向力小 傳動(dòng)效率 約 96% 約 99% 傳動(dòng)比范圍 4.50i 4.50i 潤(rùn)滑油 有多種添加劑的特種潤(rùn) 滑油 普通潤(rùn)滑油 由于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇的是微型客車后驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)，選擇單級(jí)式主減速器。 且為保證有足夠的離地間隙，減小從動(dòng)齒輪尺寸，選擇雙曲面齒輪傳動(dòng)。 3.2 主減速器主、從動(dòng)錐齒輪的支承方案 主減速器中心必須保證主從動(dòng)齒輪具有良好的嚙合狀況，才能使它們很好 地工作。齒輪的正確嚙合，除了與齒輪的加工質(zhì)量裝配調(diào)整及軸承主減速器殼 體的剛度有關(guān)以外，還與齒輪的支承剛度密切相關(guān)。 要使主減速器良好工作，必須保證主、從動(dòng)齒輪的良好嚙合。齒輪的嚙合狀況 除與齒輪的加工質(zhì)量、齒輪的裝配調(diào)整以及軸承、主減速器殼體的剛度有關(guān)外， 還與齒輪的支承形式有關(guān)。主動(dòng)錐齒輪支承有兩種型式：懸臂式支承和跨置式 支承兩種，如圖 3.4。 11 a）懸臂式支撐 b)跨置式支承 圖 3.4 主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承型式及安置方法 懸臂式支承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、布置方便、結(jié)構(gòu)緊湊及成本較低，并且也能滿足本 課題設(shè)計(jì)要求，經(jīng)方案論證，主減速器主動(dòng)錐齒輪采用懸臂式支承。 3.3 主減速器錐齒輪設(shè)計(jì) 主減速比 i0、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)在汽車總體設(shè)計(jì)時(shí)就確定。 3.3.1 主減速比 i0的確定 主減速比 i0的大小，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) 變速器處于最高檔位時(shí)汽車的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性都有直接影響。i 0的選擇應(yīng) 在汽車總體設(shè)計(jì)時(shí)和傳動(dòng)系的總傳動(dòng)比 i 一起由整車動(dòng)力計(jì)算來確定?？衫?在不同 i0下的功率平衡圖來研究 i0對(duì)汽車動(dòng)力性的影響。通過優(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選擇 i0值，可使汽車獲得最佳的動(dòng)力性 和燃料經(jīng)濟(jì)性 13。 對(duì)于具有較大功率儲(chǔ)備的客車、長(zhǎng)途公共汽車尤其是競(jìng)賽車來說，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值應(yīng)能保證這些汽車 有盡可能高的最高車速 vamax。這時(shí) i0值應(yīng)按下式來確定： 0max.37rPgHnii （3.1） 式中： 車輪的滾動(dòng)半徑，由 GB T 29781997 轎車輪胎系列查得 r =0.273mr 12 最大功率時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速， =6000 r/min；pnpn 汽車的最高車速， =125km/h；maxVmaxV 變速器最高檔傳動(dòng)比， =1。gHi gHi 經(jīng)計(jì)算，得 i0=4.94 主減速比 i0=4.947.6 用單級(jí)主減速器，單級(jí)主減速器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量 小、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)。 3.3.2 主減速器齒輪計(jì)算載荷的確定 除了主減速比 i0及驅(qū)動(dòng)橋離地間隙外，另一項(xiàng)原始參數(shù)便是主減速器齒輪 齒輪的計(jì)算載荷。由于汽車行駛時(shí)傳動(dòng)系載荷的不穩(wěn)定性，因此要準(zhǔn)確地算出 主減速器齒輪的計(jì)算載荷是比較困難的。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)車輪在良好的路面上開始滑轉(zhuǎn)時(shí)這兩種情況下作用在主 減速器從動(dòng)齒輪上的轉(zhuǎn)矩（ 、 ）的較小者，作為載貨汽車和越野汽車在jeTj 強(qiáng)度計(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，即： max0/jeTLiKn （3.2） 2rjLBGi （3.3） 式中: 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩， =103Nm；maxeT maxeT 由發(fā)動(dòng)機(jī)至所計(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；Li 傳動(dòng)系上述傳動(dòng)部分的傳動(dòng)效率， =0.9；TT 由于“猛接合” 離合器而產(chǎn)生沖擊載荷時(shí)的超載系數(shù)，對(duì)于載貨汽車，0K 取 =1； 該汽車的驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目， =1；nn 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, =12900N;2G 2G 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； 車輪的滾動(dòng)半徑， =0.273m；r r ， 分別為由所計(jì)算的主減速器從動(dòng)齒輪到驅(qū)動(dòng)車輪之間的傳動(dòng)LBi 效率和傳動(dòng)比。 =0.97, =0.95LBLBi 13 代入式（3.2） 、(3.3) ，有： =2748 Nm； =3781 NmjeTjT 由式（3.2） 、 （3.3）求得的計(jì)算載荷為最大轉(zhuǎn)矩，而不是正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩，不 能用它作為疲勞損壞的依據(jù)。但對(duì)于公路車輛來說，使用條件較非公路車輛穩(wěn) 定，其正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩根據(jù)所謂平均比牽引力的值來確定，即主減速器從動(dòng)齒輪 的平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩 為jmT ()()aTrjmRHpLBGffin （3.4） 式中： 汽車滿載總重量， =16200N；aGaG 所牽引的掛車的滿載總重量，單位為 N，僅用于牽引車的計(jì)算；T 車輪的滾動(dòng)半徑， =0.273m；r r 道路滾動(dòng)系數(shù)，對(duì)于載貨汽車可取 0.0150.020，取 =0.012；Rf Rf 汽車正常使用時(shí)的平均爬坡能力系數(shù)，對(duì)載貨汽車取 0.050.09，取 H =0.08；f 汽車或汽車列車的性能系數(shù)：p max0.195()6TpeGf 將 、 、 代入上式得： =15.316，取 =0.0061aGTmaxe max0.195()TeGpf 代入（3.5） ，有： =442.2 Nm 。j 3.4 主減速器齒輪基本參數(shù)的選擇 在選定主減速比 i0、主減速器的減速形式、齒輪類型及計(jì)算載荷后，便可 根據(jù)這些已知參數(shù)選擇主減速齒輪的最主要的幾項(xiàng)參數(shù)。 3.4.1 齒數(shù)的選擇 對(duì)于單級(jí)主減速器，首先應(yīng)該根據(jù) i0 的大小選擇主減速器主、從動(dòng)齒輪參 數(shù) z1、z 2，為了使得磨合均勻， z1、 z2之間應(yīng)避免存有公約數(shù)；為了得到理想的 齒面重疊系數(shù)，其齒數(shù)之和對(duì)于微型客車來說應(yīng)保持在 4065。 可知 z1+z2=4060，z 1=1014，則取 z1=8，z 2=40。 3.4.2 從動(dòng)錐齒輪節(jié)圓直徑的選擇 螺旋錐齒輪從動(dòng)齒輪的節(jié)圓直徑，可根據(jù)該齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，按經(jīng)驗(yàn)公式 選出： 14 23djKT （3.5） 式中： 從動(dòng)錐齒輪的節(jié)圓直徑，mm；2d 直徑系數(shù)，取 =1316；K2dK 計(jì)算轉(zhuǎn)矩， =442.2 Nm：按式（3.2） 、 （3.3） 、 （3.4）求得，并取jTjT 其中較小者。 代入（3.5） ，有： =177mm203mm。2 3.4.3 從動(dòng)錐齒輪端面模數(shù)的選擇 從動(dòng)錐齒輪節(jié)圓直徑 選定后，可按 算出大端端面模數(shù)，并進(jìn)2d3jmKT 行校核： 將 、 代入 ,有： =3.1，取 =32dz2/mz 則， = 180mm， =36mm21 用下式進(jìn)行校核： 3mjKT （3.6） 式中： 齒輪大端端面模數(shù)；m 模數(shù)系數(shù)，取 =0.30.4；KmK 從動(dòng)齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，Nm。jT 代入（3.6） ，有： =2.63.4，滿足要求。 3.4.4 螺旋錐齒輪齒寬 F 的選擇 對(duì)于汽車工業(yè)，主減速器雙曲面齒輪的從動(dòng)齒輪齒面寬 為：F 20.15d （3.7） 式中： 從動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑， =180mm2d2d 代入（3.7） ，有 =27.9mm，主動(dòng)齒輪 f 大于從動(dòng)齒輪 F 的 10%，故 f=30.69mmF 齒面寬過大和過小，都會(huì)降低齒輪的強(qiáng)度和壽命。齒面寬不能超過端面模 數(shù) 的 10 倍，否則，不但不能提高齒輪的強(qiáng)度和耐久性，還會(huì)給制造帶來困難。m 3.4.5 螺旋錐齒輪的螺旋方向 選取主動(dòng)齒輪為左旋，從動(dòng)齒輪為右旋。 15 3.4.6 螺旋角的選擇 螺旋錐齒輪的螺旋角 是在節(jié)錐表面的展開圖上定義的。齒輪上任一點(diǎn) C 處的螺旋角，是該點(diǎn)處的切線 T 與該點(diǎn)和節(jié)錐頂點(diǎn)的連線 OL 之間的夾角，如 圖 3.5 所示。 圖 3.5 螺旋角 “格里森”制推薦用下式來近似的預(yù)選主動(dòng)齒輪螺旋角的名義值： 2112590ZEd （3.8） 式中： 主動(dòng)齒輪的名義（中點(diǎn)）螺旋角的預(yù)選值；1 、 主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)， =8， =40；z2 1z2 從動(dòng)齒輪的節(jié)圓直徑， =180mmd2d 雙曲面齒輪的偏移量，mm；對(duì)螺旋錐齒輪取 E=0 mm。E 代入（3.8） ，有： =34 ，一般 與 之差不超過 5 ，取 =35 。11 3.4.7 齒輪法向壓力角的選擇 法向壓力角大一些可以增加齒輪強(qiáng)度，減少齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)。 但對(duì)于小尺寸的齒輪，壓力角大易使齒頂變尖及刀尖寬度過小，并使齒輪端面 重合度下降。因此，對(duì)于輕負(fù)荷工作的齒輪一般采用小壓力角，可使齒輪運(yùn)轉(zhuǎn) 平穩(wěn)，噪聲低。對(duì)于螺旋錐齒輪，乘用車一般選用 1430或 16；商用車 為 20；總質(zhì)量較大的商用車 為 2230。對(duì)于雙曲面齒輪，大齒輪輪齒兩側(cè)壓力 角是相同的，但小齒輪輪齒兩側(cè)壓力角是不等的，選取平均壓力角時(shí)，乘用車 為 19或 20，商用車為 20或 2033。本車選取壓力角為 2230。 16 3.5 主減速器圓弧齒螺旋錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算 主減速器圓弧齒螺旋錐齒輪的幾何尺寸按照“格里森”制圓弧齒螺旋錐齒 輪的幾何尺寸計(jì)算如表 3.5 所示。 表 3.5 “格里森”制圓弧齒螺旋錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算 序號(hào) 項(xiàng)目 計(jì)算公式 結(jié)果 （1） 主動(dòng)齒輪齒數(shù) 1z8 （2） 從動(dòng)齒輪齒數(shù) 2 40 （3） 端面模數(shù) m3 （4） 齒面寬 20.15Fd28mm （5） 齒工作高 ghH8.8mm （6） 齒全高 210.125mm （7） 法相壓力角 19 （8） 軸交角 90 （9） 節(jié)圓直徑 ；1dmz2z=36 mm； =180mm1d2d （10 ） 節(jié)錐角 1arctn221z =11； =7912 （11 ） 節(jié)錐距 120sinidA92mm （12 ） 周節(jié) 3.46tm14.14mm （13 ） 齒頂高 ；12ghahk =4.5mm1h =0.81 mm2 （14 ） 齒根高 ；122=5.625mm1 =4.5mm2h 17 （15 ） 徑向間隙 gch1.125mm （16 ） 齒根角 110artnA22c =2； =2 12 （17 ） 面錐角 ；0121 =21 ； =75 0102 （18 ） 根錐角 ；1R22 =15 ； =69 1R2R （19 ） 齒頂圓直徑 011cosdh22 =44.8mm01d =181.76mm2 （20 ） 節(jié)錐頂點(diǎn)至齒 輪外緣距離 011sindh22 =56.33 mm01 =15.72 mm2 （21 ） 理論弧齒厚 ；12stSksm =6.5868 mm1s =2.8380 mm2 （22 ） 齒側(cè)間隙 B0.07 mm （23 ） 螺旋角 35 （24 ） 螺旋方向 主動(dòng)齒輪左旋，從動(dòng)齒輪右旋 （25 ） 驅(qū)動(dòng)齒輪 小齒輪 （26 ） 旋轉(zhuǎn)方向 主動(dòng)齒輪順時(shí)針，從動(dòng)齒輪逆時(shí)針 18 3.6 主減速器螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 3.6.1 單位齒長(zhǎng)上的圓周力 在汽車工業(yè)中，主減速器齒輪的表面耐磨性，常常用在其輪齒上的假定單 位壓力即單位齒長(zhǎng)上的圓周力來估算，即： pPF （3.9） 式中： 作用在齒輪上的圓周力，按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 和最大附著力矩P maxeT 兩種載荷工況進(jìn)行計(jì)算，N；2rG 從動(dòng)齒輪的齒面寬，mm。F 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)： 3emaxg1i0pd2TF （3.10） 式中： 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩， =103 Nm；maxeT maxeT 變速器傳動(dòng)比， =3.0；gi gi 主動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑， =36mm。1d1d 代入（3.10） ，有： =2372.5N/mm。p 按最大附著力矩計(jì)算時(shí)： 32r10pdGF （3.11） 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， =12600N2G 2G 輪胎與地面的附著系數(shù)， =0.85 輪胎的滾動(dòng)半徑， =0.273mr r 主減速器從動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑， =180mm2d 2d 代入（3.11） ，有： =760 Nm。p 19 查表許用 p=1429 Nm，故滿足設(shè)計(jì)要求。 3.6.2 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： 3j0smw2v1TKFZJ （3.12） 式中： 該齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩， =442.2 Nm；jTjT 超載系數(shù), =1；0K0K 尺寸系數(shù)，反應(yīng)材料性質(zhì)的不均勻性，與齒輪尺寸與熱處理等有關(guān)。s 當(dāng)端面模數(shù) 1.6 時(shí)， 即， =0.586；m425.smsK 載荷分配系數(shù)，當(dāng)一個(gè)齒輪用跨置式支承時(shí)， =1.101.25，取K mK =1.10；m 質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于汽車驅(qū)動(dòng)橋齒輪，當(dāng)輪齒接觸良好、周節(jié)及徑向跳v 動(dòng)精度高時(shí)，可取 =1；v 計(jì)算齒輪的齒面寬， =28mm；FF 計(jì)算齒輪的齒數(shù)， =8， =40；z1z2 端面模數(shù)， =3 mm；mm 計(jì)算彎曲應(yīng)力的綜合系數(shù)，它綜合考慮了齒形系數(shù)。對(duì)于小齒輪J =0.425，大齒輪 =0.42。12J 代入（3.12）有：大齒輪彎曲強(qiáng)度為 =644 N/mm2。小于許用 700 w2 N/mm2；滿足設(shè)計(jì)要求。 3.6.3 輪齒的齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算 螺旋錐齒輪輪齒齒面的計(jì)算接觸應(yīng)力為： 3p1max0sf1j vmax2CTKTFJ （3.13） 式中： 主動(dòng)齒輪最大轉(zhuǎn)矩；1maxT 主動(dòng)齒輪工作轉(zhuǎn)矩，Nm ； 材料的彈性系數(shù)，對(duì)于鋼制齒輪副取 232.6N /mm；pC 2/1 20 主動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑，mm；1 ， ， 見式（3.12）下的說明；0Kvm 尺寸系數(shù)，它考慮了齒輪尺寸對(duì)其淬透性的影響，在缺乏經(jīng)驗(yàn)的情s 況下，可取 =1；s 表面質(zhì)量系數(shù)，決定于齒面最后加工的性質(zhì)，即表面粗糙度及表面f 覆蓋層的性質(zhì)。一般情況下，對(duì)于制造精確的齒輪可取 =1；fK 齒面寬， =28mm；取齒輪副中的較小值；FF 計(jì)算接觸應(yīng)力的綜合系數(shù)。它綜合地考慮了嚙合齒面的相對(duì)曲率半J 徑、載荷作用位置、輪齒間的載荷分配、有效齒寬及慣性系數(shù)等因素的影響。 取 =0.162 常常將式（3.13）簡(jiǎn)化為： 3p0smfj1v21jzCTKdFJ （3.14） 式中： 主動(dòng)齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩，Nm jzT 主、從動(dòng)齒輪的齒面接觸應(yīng)力相等。 代入（3.14） ，有： =1575 N/mm2；小于許用 1750 N/mm2；故滿足設(shè)計(jì)要求。j 3.7 主減速器齒輪的材料及熱處理 汽車驅(qū)動(dòng)橋主減速器的工作相當(dāng)繁重，與傳動(dòng)系其他齒輪比較，它具有載 荷大、作用時(shí)間長(zhǎng)