商用汽車驅(qū)動橋設(shè)計(II)課程設(shè)計
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華南理工大學(xué)
汽車設(shè)計課程設(shè)計報告
設(shè)計課題:商用汽車驅(qū)動橋設(shè)計(II)
專業(yè)班級: 車輛三班
學(xué)生姓名:
學(xué)生學(xué)號: 200730592044
指導(dǎo)教師:
成 績:
二○一一年三月十日
題目 商用汽車驅(qū)動橋設(shè)計(II)
一、設(shè)計目的
1. 了解差速器和半軸的結(jié)構(gòu)和設(shè)計方法;
2. 設(shè)計差速器能到達(dá)差速作用半軸能達(dá)到動力傳遞作用;
3. 主要技術(shù)參數(shù)的正確技術(shù)和部件強度要達(dá)到要求;
二、設(shè)計要求
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,以滿足通過性的要求。
3) 齒輪及其他傳動件工作平穩(wěn),噪聲小。
4) 在各種載荷和轉(zhuǎn)速工況下有較高的傳動效率。
5) 具有足夠的強度和剛度,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)向機構(gòu)運動協(xié)調(diào)。
7) 結(jié)構(gòu)簡單,加工工藝性好,制造容易,維修,調(diào)整方便。
三、設(shè)計方案
1)差速器采用對稱錐齒輪式差速器設(shè)計
2)半軸采用全浮式半軸
四、差速器及半軸主要參數(shù)計算
1.差速器主要參數(shù)選擇
1)行星齒輪數(shù)
因為是中型貨車,所以n=4.
2)行星齒輪球面半徑Rb的確定
根據(jù)經(jīng)驗公式確定:=70.20mm
式中:Kb為行星齒輪球面半徑系數(shù),Kb取3.0。Td為差速器計算轉(zhuǎn)矩,
Td=min【,】
由Rb可以確定節(jié)錐距Ao:Ao=(0.98~0.99)Rb=69.490。
3)行星齒輪和半軸齒輪的齒數(shù)的選擇
按要求Z1取12,Z2取20。Z2/Z1=1.67,在1.5~2.0范圍內(nèi)。而且兩個半軸齒輪齒數(shù)和為40能被行星齒輪數(shù)4整除,符合裝配要求。
4)行星齒輪和半軸齒輪節(jié)錐角、及模數(shù)m
=arctan(Z1/Z2)=30.960°
=arctan(Z2/Z1)=59.040°
m=2Ao/ Z1×sin=2Ao/Z2×sin≈6
5)壓力角
汽車差速齒輪一般采用壓力角22°30′,齒高系數(shù)為0.8的齒形。
6)行星齒輪軸直徑d及支承長度L
=25mm
To=Td=min【,】,n為行星齒輪齒數(shù),為行星齒輪支承面中點到錐頂?shù)木嚯x,
=0.4,【】為支承面許用擠壓應(yīng)力,取98Mpa.
下表為差速器齒輪的幾何尺寸計算:
序號
項目
計算公式
計算結(jié)果
1
行星齒輪齒數(shù)
≥10,應(yīng)盡量取最小值
=12
2
半軸齒輪齒數(shù)
=14~25,且需滿足式(3-4)
=20
3
模數(shù)
=6mm
4
齒面寬
F=(0.25~0.30)A;F≤10m
17.372mm
5
工作齒高
=9.6mm
6
全齒高
10.779mm
7
壓力角
22.5°
8
軸交角
=90°
9
節(jié)圓直徑
;
=72mm,=120mm
10
節(jié)錐角
,
=30.96°,
=59.04°
11
節(jié)錐距
=69.49mm
12
周節(jié)
=3.1416
=18.850mm
13
齒頂高
;
=6.221mm
=3.3792mm
14
齒根高
=1.788-;=1.788-
=4.507mm;
=7.349mm
15
徑向間隙
=-=0.188+0.051
=1.179mm
16
齒根角
=;
=3.711°; =6.037°
17
面錐角
;
=36.997°,
=62.751°
18
根錐角
;
=27.249°,
=53.003°
19
外圓直徑
;
=82.669mm
=123.477mm
20
節(jié)圓頂點至齒輪外緣距離
=56.900mm
=33.102mm
續(xù)表
序號
項目
計算公式
計算結(jié)果
21
理論弧齒厚
=9.98 mm
=8.516 mm
22
齒側(cè)間隙
=0.254~0.508 mm
=0.4mm
23
弦齒厚
=9.748mm
=8.309mm
24
弦齒高
=6.518mm
=3.457mm
7)差速器齒輪強度計算
輪齒彎曲強度為:
= MPa
式中:——差速器一個行星齒輪傳給一個半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩,其計算式T=0.6To,
——差速器的行星齒輪數(shù);
——半軸齒輪齒數(shù);
=1.05、=1、=0.81、;
——計算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù),由下圖可查得=0.0257
根據(jù)上式當(dāng)To= min【,】時,=863Mpa<980Mpa,當(dāng)To=時,=128.70Mpa<210Mpa。
所以,差速器齒輪滿足彎曲強度要求。
2、半軸計算
1)根據(jù)給出的汽車整體參數(shù),選用全浮式半軸
2)桿部直徑初選
d= =(2.05·2.18)=(40.46~43.02)mm
其中= §min【,】,圓錐行星齒輪§=0.6
3)全浮式半軸強度校核計算
半軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 =549.945Mpa
其中d確定為46mm
半軸扭轉(zhuǎn)角 =9°
=549.94Mpa在(490~588)Mpa之間,=9°在8°~15°之間,所以桿部直徑d符合強度校核要求。
4)半軸花鍵計算
半軸花鍵剪切應(yīng)力 =63.71Mpa<73Mpa
半軸花鍵擠壓應(yīng)力 =106.91Mpa<200Mpa
式中:——半軸計算轉(zhuǎn)矩,N·m ,在此取7686.6N·m;
D——半軸花鍵的外徑,mm,在此取57mm;
d——相配花鍵孔內(nèi)徑,mm,在此取51.384mm;
——花鍵齒數(shù);在此取18
——花鍵工作長度,mm,在此取70mm;
——花鍵齒寬,mm,在此取4.712mm;
——載荷分布的不均勻系數(shù),計算時取0.75。
由計算知道花鍵強度符合。
五、繪圖
差速器齒輪、半軸齒輪、十字軸、半軸和總裝配圖見圖紙。
六、結(jié)論與心得
更加深入了解汽車整體以及各大部件的結(jié)構(gòu)和工作原理。尤其是個人負(fù)責(zé)的差速器的工作原理,及其設(shè)計方法和主要參數(shù)的計算。通過課程設(shè)計,我對繪圖軟件CAD的使用更加熟練。在設(shè)計過程中,整車設(shè)計中各個組員相互合作,數(shù)據(jù)整合顯得非常重要。往往是一個組員數(shù)據(jù)計算錯誤導(dǎo)致整組要重新計算。最后明白到整車設(shè)計的艱辛過程,要得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)必須經(jīng)過不斷地計算,驗算,修改才能得到。
八、參考文獻(xiàn)
1.成大先 機械設(shè)計手冊(第三版)
2.汽車工程手冊???? 機械工業(yè)出版社
3.陳家瑞 汽車構(gòu)造(下冊) 人民交通出版社
4.王望予 汽車設(shè)計?????機械工業(yè)出版社
5.余志生 汽車?yán)碚???? 機械工業(yè)出版社
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課程設(shè)計
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