某微型客車后驅(qū)動橋設(shè)計含開題及7張CAD圖

某微型客車后驅(qū)動橋設(shè)計含開題及7張CAD圖,微型,客車,驅(qū)動,設(shè)計,開題,cad XX 設(shè)計(XX) 題目：某微型客車后驅(qū)動橋設(shè)計 系 別： 專 業(yè)： 班 級： 學(xué) 生： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 20XX 年 09 月 某微型客車后驅(qū)動橋設(shè)計 摘 要 驅(qū)動橋是汽車行駛系統(tǒng)的重要組成部分。其基本功用是增大有傳動軸或直接 有變速器傳來的轉(zhuǎn)矩。并將動力分配給左、右兩個驅(qū)動輪，使左、右驅(qū)動輪具有 汽車形式運動學(xué)所要求的差速功能。所以其設(shè)計質(zhì)量直接關(guān)系到整車性能的好壞。 在設(shè)計過程中，需要嚴(yán)謹(jǐn)和認(rèn)真的態(tài)度進(jìn)行設(shè)計。 在緒論部分，對本課題的背景研究意義及國內(nèi)外情況簡明扼要的說明。在方 案論證部分，對驅(qū)動橋及其總成結(jié)構(gòu)形式的選擇作了具體的說明。本設(shè)計選用了 單級減速器，采用的是雙曲面齒輪嚙合傳動，盡量的簡化結(jié)構(gòu)，縮減尺寸，有效 的利用空間，充分減少材料浪費，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)計計算與強(qiáng)度校核部分，對主減速器、差速器、半軸和驅(qū)動橋殼等重要 部件的參數(shù)作了選擇。同時也對以上的幾個部件進(jìn)行了必要的校核計算。 結(jié)束語是對本次畢業(yè)設(shè)計的一些看法和心得體會，并對悉心幫助和指導(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 表 大齒輪節(jié)錐距0A 從動錐齒輪中點錐距mA 軸承的額定動載荷C 、 分別為主、從動雙曲面齒輪的外圓直徑01d2 、 分別為主、從動雙曲面齒輪的節(jié)圓直徑 雙曲面齒輪偏移距E 雙曲面齒輪的從動齒輪齒面寬F 汽車正常使用時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 道路滾動阻力系數(shù)Rf 后軸對水平地面的荷重2G 汽車滿載總重量a 、 分別為主、從動齒輪的齒頂高1h2 、 分別為主、從動齒輪的齒根高 齒工作高g 齒工作高系數(shù)1H 齒全高系數(shù)2 驅(qū)動橋主減速比0i 分動器高檔傳動比FH 變速器 1 檔傳動比1gi 輪邊減速器傳動比LB 傳動系低檔傳動比Ti 雙曲面齒輪輪齒彎曲計算用綜合系數(shù)J 雙曲面齒輪的從動齒輪齒頂高系數(shù)aK 雙曲面齒輪強(qiáng)度計算用表面質(zhì)量系數(shù)f 雙曲面齒輪強(qiáng)度計算用載荷分配系數(shù)m 雙曲面齒輪強(qiáng)度計算用超載系數(shù)0 雙曲面齒輪強(qiáng)度計算用尺寸系數(shù)s 雙曲面齒輪強(qiáng)度計算用質(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)動機(jī)最大功率下的轉(zhuǎn)速pn 發(fā)動機(jī)最大功率axeP 單位齒長上的圓周力 刀盤的名義半徑dr 車輪的滾動半徑r 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩eT 發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩max 計算轉(zhuǎn)矩j 發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩配以傳動系最低擋傳動比時作用在主減速器從動齒e 輪上的計算轉(zhuǎn)矩 驅(qū)動車輪滑轉(zhuǎn)時作用在主減速器從動齒輪上的計算轉(zhuǎn)矩jT 主減速器從動齒輪的平均計算轉(zhuǎn)矩m 齒輪齒數(shù)z 齒輪壓力角 中點螺旋角或名義螺旋角 、 分別為雙曲面齒輪主、從動齒輪的節(jié)錐角12 、 分別為主、從動齒輪的面錐角0 、 分別為主、從動齒輪的根錐角1R2 輪胎與路面的附著系數(shù) 汽車傳動系效率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 國內(nèi)外相關(guān)研究情況 ..........................................................................................1 1.4 本設(shè)計研究的主要內(nèi)容 ......................................................................................3 2 驅(qū)動橋總成結(jié)構(gòu)形式及布置 ................................................................4 2.1 總體方案論證 ......................................................................................................4 2.2 驅(qū)動橋的分類 ......................................................................................................4 2.2.1 非斷開式驅(qū)動橋 ...........................................................................................4 3 主減速器設(shè)計 ........................................................................................6 3.1 主減速器結(jié)構(gòu)方案的分析 ..................................................................................6 3.2 主減速器主、從動錐齒輪的支承方案 ..............................................................8 3.3 主減速器錐齒輪設(shè)計 ..........................................................................................9 3.3.1 主減速比 I0 的確定 .......................................................................................9 3.3.2 主減速器齒輪計算載荷的確定 .................................................................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 從動錐齒輪節(jié)圓直徑的選擇 .....................................................................11 3.4.3 從動錐齒輪端面模數(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算 ................................................13 3.6 主減速器螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計算 ....................................................................15 3.6.1 單位齒長上的圓周力 .................................................................................15 3.6.2 輪齒的彎曲強(qiáng)度計算 .................................................................................16 3.6.3 輪齒的齒面接觸強(qiáng)度計算 .........................................................................17 3.7 主減速器齒輪的材料及熱處理 ........................................................................17 3.8 主減速器軸承的計算 ........................................................................................18 3.8.1 作用在主減速器主動齒輪上的力 .............................................................18 3.8.2 主減速器軸承載荷的計算 .........................................................................20 3.8.3 主減速器軸承額定壽命的計算 .................................................................21 II 3.9 主減速器的潤滑 ................................................................................................22 4 差速器設(shè)計 ..........................................................................................24 4.1 差速器結(jié)構(gòu)形式的選擇 ....................................................................................24 4.2 對稱式圓錐行星齒輪差速器的設(shè)計 ................................................................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)度計算 ....................................................................................28 5 半軸設(shè)計 ..............................................................................................30 5.1 半軸的型式 ........................................................................................................30 5.2 半軸的設(shè)計與計算 ............................................................................................31 5.2.1 全浮式半軸計算載荷的確定 .....................................................................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、材料與熱處理 .............................................................31 5.2.4 半軸的強(qiáng)度計算 .........................................................................................32 6 驅(qū)動橋殼體設(shè)計 ..................................................................................34 6.1 驅(qū)動橋殼的分類 ................................................................................................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)成為中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車企業(yè)對各系統(tǒng) 部件的設(shè)計需求旺盛。其中驅(qū)動橋是汽車的一個重要組成部分，它直接影響汽 車的動力性性和操控性。 本課題根據(jù)長安之星 2 汽車的主要行駛參數(shù)和運動要 求，對其后驅(qū)動橋進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)設(shè)計，目的在于實現(xiàn)汽車在各種路況下進(jìn)行良 好的行駛，保證其動力性和操控性。改革開放 30 年來，我國汽車后橋設(shè)計行業(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) 計企業(yè)。大多數(shù)本土后橋設(shè)計企業(yè)在引進(jìn)消化吸收國外先進(jìn)技術(shù)方面取得了突 出成績，并不斷堅持自主創(chuàng)新，涌現(xiàn)了大量自主創(chuàng)新的產(chǎn)品。另外，一些跨國 公司獨資或合資企業(yè)開始陸續(xù)在中國設(shè)廠，為滿足持續(xù)高速增長的中國汽車市 場需求作出了非常大的貢獻(xiàn) 1。 1.2 研究意義 隨著中國緊急的發(fā)展，汽車企業(yè)自然就成為中國經(jīng)濟(jì)不可或缺的重要部分， 在高速發(fā)展的當(dāng)代社會，汽車已成為主要的運輸工具，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，是一個有機(jī)的整體，它的 完美需要各個部件的組合。后橋是汽車的一個重要部分，就像人類的骨骼關(guān)節(jié) 一樣。后橋驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計的成功與否，將直接決定著汽車是否完美。 1.3 國內(nèi)外相關(guān)研究情況 改革開放以來，中國的汽車工業(yè)得到了長足發(fā)展，尤其是加入 WTO 以后， 我國的汽車市場對外開發(fā)，汽車工業(yè)逐漸成為世界汽車整體市場的一個重要組 成部分。同樣，驅(qū)動橋也隨著整車的發(fā)展不斷成長和成熟起來。 隨著高速公路網(wǎng)狀況的改善和國家環(huán)保法規(guī)的完善，環(huán)保、舒適、快捷成 為客車和貨車市場的主旋律。對整車主要總成之一的驅(qū)動橋而言，小速比、大 扭矩、傳動效率高、成本低逐漸成為客車和貨車驅(qū)動橋技術(shù)的發(fā)展趨勢。 現(xiàn)狀：在產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)上，CAD、CAE 等計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，以及 UG、Pro/E 等設(shè)計軟件先后應(yīng)用于主減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計和齒輪加工中，有限元 分析、數(shù)模建立、虛擬試驗分析等也被采用；齒輪設(shè)計也初步實現(xiàn)了計算機(jī)編 1 緒論 2 程的電算化。 3 新一代驅(qū)動橋設(shè)計開發(fā)的突出特點是:不僅在產(chǎn)品性能參數(shù)上進(jìn)一步進(jìn)設(shè)計上完 全遵從模塊化設(shè)計原則，產(chǎn)品配套實現(xiàn)車型的平臺化，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)對頻繁的車型換代和 產(chǎn)品系列化的特點，這些都對基礎(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需求。 與國外相比，我國的驅(qū)動橋開發(fā)設(shè)計不論在技術(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)缺乏獨立開發(fā)與創(chuàng)新能力， 技術(shù)手段落后( 國外己實現(xiàn)計算機(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， 加快與國際先進(jìn)水平接軌，開發(fā)設(shè)計適應(yīng)中國國情的高檔車用驅(qū)動橋總成，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)動橋向重載方向發(fā)展 隨著我國基礎(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 市交通運輸和環(huán)保工程建設(shè)等項目的增加，加大了重型車的需要，為重型車的 發(fā)展創(chuàng)造了廣闊的市場空間。重型汽車近年來生產(chǎn)總量直線上升，2001 年全國 重型汽車比上年同期增長 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)動橋向多聯(lián)驅(qū)動橋發(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)對汽車車橋的載荷進(jìn) 行了明確規(guī)定：單軸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,為了實現(xiàn)車輛多拉快跑又不違反國家法規(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)動橋的基礎(chǔ)上增加浮動橋而成，雖然其稱 10X6，但實際起驅(qū) 動作用的只有兩個驅(qū)動橋，這樣，由于驅(qū)動橋不能對車輪進(jìn)行合理的扭矩分配， 使得增加浮動橋后的整車行駛系沒有很好地發(fā)揮車橋驅(qū)動的作用。為了能合理 地分配扭矩，以滿足某些獨立懸掛多軸驅(qū)動車型的使用，一些車橋生產(chǎn)廠家自 主研發(fā)了三聯(lián)驅(qū)動橋，三聯(lián)驅(qū)動橋的扭矩分配原理是：每一個驅(qū)動橋都可以得 4 到從發(fā)動機(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)動橋打下科學(xué)基礎(chǔ)。 c.增加驅(qū)動橋附件的技術(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呢？這是每一個專業(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)行競爭，但在國家法規(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 輪的制動方式等方面入手，通過吸收國外一些先進(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)計研究的主要內(nèi)容 a.了解汽車驅(qū)動橋系統(tǒng)的現(xiàn)狀，熟悉其發(fā)展?fàn)顩r，掌握汽車驅(qū)動橋的詳細(xì) 構(gòu)造和工作原理。 b.根據(jù)微型客車性能要求，對驅(qū)動橋系統(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，運用 Auto CAD 軟件繪制驅(qū)動橋總裝配圖，實現(xiàn)汽車的行駛 功能并滿足動力性要求。 表 1.1 車橋相關(guān)設(shè)計參數(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 后輪距 （ mm ） 驅(qū)動 方式 長安 之星 2 型 125 1480 60 6000 103 165/70R13 1290 后輪驅(qū)動 2 驅(qū)動橋總成結(jié)構(gòu)形式及布置 5 2 驅(qū)動橋總成結(jié)構(gòu)形式及布置 2.1 總體方案論證 驅(qū)動橋處于動力傳動系的末端，其基本功能是增大由傳動軸或變速器傳來 的轉(zhuǎn)矩，并將動力合理地分配給左、右驅(qū)動輪，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)動橋一般由主減速器、差速器、車輪傳動裝 置和驅(qū)動橋殼等組成 3-5。 驅(qū)動橋設(shè)計應(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力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。 b. 當(dāng)兩驅(qū)動車輪以不同角速度轉(zhuǎn)動時，應(yīng)能將轉(zhuǎn)矩保持平穩(wěn)且連續(xù)不斷 （無脈動）地傳遞到兩個驅(qū)動車輪上。 c. 齒輪及其它傳動件工作平穩(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)動橋各零部件在強(qiáng)度高、剛性好、工作可靠及使用壽命長的條件下， 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)運動協(xié)調(diào)，對于轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋，還應(yīng)與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)運動協(xié)調(diào)。 g. 結(jié)構(gòu)簡單，加工工藝性好，制造容易，拆裝，調(diào)整方便。 2.2 驅(qū)動橋的分類 驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)型式，可以分為兩大類，即非斷開式驅(qū)動橋和斷開式驅(qū)動橋。 當(dāng)驅(qū)動車輪采用非獨立懸架時，應(yīng)該選用非斷開式驅(qū)動橋；當(dāng)驅(qū)動車輪采用獨 立懸架時，則應(yīng)該選用斷開式驅(qū)動橋。因此，前者又稱為非獨立懸架驅(qū)動橋； 后者稱為獨立懸架驅(qū)動橋。獨立懸架驅(qū)動橋結(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 期工作，故而選取非斷開式驅(qū)動橋。 2.2.1 非斷開式驅(qū)動橋 普通非斷開式驅(qū)動橋，由于結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、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，但是有一個共同特點， 2 驅(qū)動橋總成結(jié)構(gòu)形式及布置 6 即橋殼是一根支承在左右驅(qū)動車輪上的剛性空心梁，齒輪及半軸等傳動部件安 7 裝在其中。這時整個驅(qū)動橋、驅(qū)動車輪及部分傳動軸均屬于汽車的非懸掛質(zhì)量， 汽車的非懸掛質(zhì)量交大，這是它的一個缺點，如圖 2.1。 在少數(shù)具有高速發(fā)動機(jī)的大型公共汽車、多橋驅(qū)動汽車和超重型載貨汽車 上，有時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 得到大的傳動比以及工作平滑無聲的優(yōu)點，而且對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 斷開式驅(qū)動橋（如圖 2.2）的兩側(cè)驅(qū)動輪分別用彈性元件與車架相連，沒有 一個連接左、右驅(qū)動車輪的剛性整體外殼或梁，橋殼是分段的，并且彼此之間 可以作相對運動。一般將主減速器殼固定在車架或車身上，左、右驅(qū)動車輪的 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鉸鏈 式連接，如圖 2.2 所示。斷開式驅(qū)動橋結(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)動橋 3 主減速器設(shè)計 8 3 主減速器設(shè)計 3.1 主減速器結(jié)構(gòu)方案的分析 主減速器是汽車傳動系中減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩的主要部件，它是依靠齒數(shù) 少的錐齒輪帶動齒數(shù)多的錐齒輪。對發(fā)動機(jī)縱置的汽車，其主減速器還利用錐 齒輪傳動以改變動力方向。由于汽車在各種道路上行使時，其驅(qū)動輪上要求必 須具有一定的驅(qū)動力矩和轉(zhuǎn)速，在動力向左右驅(qū)動輪分流的差速器之前設(shè)置一 個主減速器后，便可使主減速器前面的傳動部件如變速器、萬向傳動裝置等所 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)動橋中主減速器、差速器設(shè)計應(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效率；與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運動協(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。 按參加減速傳動的齒輪副數(shù)目分，有單級式主減速器如圖 3.1.1 所示和雙級 式主減速器如圖 3.1.2 所示。 圖 3.1 單級式主減速器 圖 3.2 雙級式主減速器 為了清晰地講述單級式主減速器和雙級式主減速器的優(yōu)缺點，我們采用列 9 表的方法進(jìn)行對比如表 3.1 所示。 表 3.1 單級式與雙級式主減速器對比 類別 單級式主減速器 雙級式主減速器 結(jié)構(gòu) 簡單 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)計主減速器采用單級主減速器。 按齒輪副結(jié)構(gòu)型式分類，主減速器的齒輪傳動主要可分為螺旋錐齒輪式傳 動、雙曲面齒輪式傳動（如圖 3.3）等形式。 在發(fā)動機(jī)橫置的汽車驅(qū)動橋上，主減速器往往采用簡單的斜齒圓柱齒輪； 在發(fā)動機(jī)縱置的汽車驅(qū)動橋上，主減速器往往采用圓錐齒輪式傳動或準(zhǔn)雙曲面 齒輪式傳動。 （a）螺旋錐齒輪傳動； （b）雙曲面齒輪傳動 圖 3.3 齒輪副結(jié)構(gòu)形式分類 主減速器傳動類下面將列表展示雙曲面齒輪傳動和螺旋錐齒輪傳動的優(yōu)缺 點如表 3.2 所示。 10 表 3.2 雙曲面齒輪傳動和螺旋錐齒輪傳動比較 類別 雙曲面齒輪傳動 螺旋錐齒輪傳動 軸線 垂直但不相交 垂直且相交于一點 偏移距 有 無 螺旋角 1 21 2 齒輪尺寸相同時 傳動比大 傳動比小 從動齒輪尺寸相 同時 主動齒輪直徑大 主動齒輪直徑小傳動比相 同時 主動齒輪尺寸相 同時 主動齒輪直徑小 主動齒輪直徑大 運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性 優(yōu)秀 良好 抗彎強(qiáng)度 提高 30% 較低 滑動速度 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 傳動效率 約 96% 約 99% 傳動比范圍 4.50i 4.50i 潤滑油 有多種添加劑的特種潤 滑油 普通潤滑油 由于本次畢業(yè)設(shè)計選擇的是微型客車后驅(qū)動橋設(shè)計，選擇單級式主減速器。 且為保證有足夠的離地間隙，減小從動齒輪尺寸，選擇雙曲面齒輪傳動。 3.2 主減速器主、從動錐齒輪的支承方案 主減速器中心必須保證主從動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 主減速器主動錐齒輪的支承型式及安置方法 懸臂式支承結(jié)構(gòu)簡單、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)計要求，經(jīng)方案論證，主減速器主動錐齒輪采用懸臂式支承。 3.3 主減速器錐齒輪設(shè)計 主減速比 i0、驅(qū)動橋的離地間隙和計算載荷，是主減速器設(shè)計的原始數(shù)據(jù)， 應(yīng)在汽車總體設(shè)計時就確定。 3.3.1 主減速比 i0的確定 主減速比 i0的大小，對主減速器的結(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汽車的動力性和燃料經(jīng)濟(jì)性都有直接影響。i 0的選擇應(yīng) 在汽車總體設(shè)計時和傳動系的總傳動比 i 一起由整車動力計算來確定?？衫?在不同 i0下的功率平衡圖來研究 i0對汽車動力性的影響。通過優(yōu)化設(shè)計，對發(fā) 動機(jī)與傳動系參數(shù)作最佳匹配的方法來選擇 i0值，可使汽車獲得最佳的動力性 和燃料經(jīng)濟(jì)性 13。 對于具有較大功率儲備的客車、長途公共汽車尤其是競賽車來說，在給定 發(fā)動機(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 i0值應(yīng)按下式來確定： 0max.37rPgHnii （3.1） 式中： 車輪的滾動半徑，由 GB T 29781997 轎車輪胎系列查得 r =0.273mr 12 最大功率時的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速， =6000 r/min；pnpn 汽車的最高車速， =125km/h；maxVmaxV 變速器最高檔傳動比， =1。gHi gHi 經(jīng)計算，得 i0=4.94 主減速比 i0=4.947.6 用單級主減速器，單級主減速器具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量 小、制造成本低等優(yōu)點。 3.3.2 主減速器齒輪計算載荷的確定 除了主減速比 i0及驅(qū)動橋離地間隙外，另一項原始參數(shù)便是主減速器齒輪 齒輪的計算載荷。由于汽車行駛時傳動系載荷的不穩(wěn)定性，因此要準(zhǔn)確地算出 主減速器齒輪的計算載荷是比較困難的。通常是將發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩配以傳動系 最低檔傳動比時和驅(qū)動車輪在良好的路面上開始滑轉(zhuǎn)時這兩種情況下作用在主 減速器從動齒輪上的轉(zhuǎn)矩（ 、 ）的較小者，作為載貨汽車和越野汽車在jeTj 強(qiáng)度計算中用以驗算主減速器從動齒輪最大應(yīng)力的計算載荷，即： max0/jeTLiKn （3.2） 2rjLBGi （3.3） 式中: 發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩， =103Nm；maxeT maxeT 由發(fā)動機(jī)至所計算的主減速器從動齒輪之間的傳動系最低檔傳動比；Li 傳動系上述傳動部分的傳動效率， =0.9；TT 由于“猛接合” 離合器而產(chǎn)生沖擊載荷時的超載系數(shù)，對于載貨汽車，0K 取 =1； 該汽車的驅(qū)動橋數(shù)目， =1；nn 汽車滿載時一個驅(qū)動橋給水平地面的最大負(fù)荷, =12900N;2G 2G 輪胎對地面的附著系數(shù)，對于安裝一般輪胎的公路用汽車，取 =0.85； 車輪的滾動半徑， =0.273m；r r ， 分別為由所計算的主減速器從動齒輪到驅(qū)動車輪之間的傳動LBi 效率和傳動比。 =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，即主減速器從動齒輪 的平均計算轉(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，僅用于牽引車的計算；T 車輪的滾動半徑， =0.273m；r r 道路滾動系數(shù)，對于載貨汽車可取 0.0150.020，取 =0.012；Rf Rf 汽車正常使用時的平均爬坡能力系數(shù)，對載貨汽車取 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參數(shù)。 3.4.1 齒數(shù)的選擇 對于單級主減速器，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 從動錐齒輪節(jié)圓直徑的選擇 螺旋錐齒輪從動齒輪的節(jié)圓直徑，可根據(jù)該齒輪的計算轉(zhuǎn)矩，按經(jīng)驗公式 選出： 14 23djKT （3.5） 式中： 從動錐齒輪的節(jié)圓直徑，mm；2d 直徑系數(shù)，取 =1316；K2dK 計算轉(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 從動錐齒輪端面模數(shù)的選擇 從動錐齒輪節(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 從動齒輪的計算轉(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 對于汽車工業(yè)，主減速器雙曲面齒輪的從動齒輪齒面寬 為：F 20.15d （3.7） 式中： 從動齒輪節(jié)圓直徑， =180mm2d2d 代入（3.7） ，有 =27.9mm，主動齒輪 f 大于從動齒輪 F 的 10%，故 f=30.69mmF 齒面寬過大和過小，都會降低齒輪的強(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 選取主動齒輪為左旋，從動齒輪為右旋。 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 C 處的螺旋角，是該點處的切線 T 與該點和節(jié)錐頂點的連線 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)選主動齒輪螺旋角的名義值： 2112590ZEd （3.8） 式中： 主動齒輪的名義（中點）螺旋角的預(yù)選值；1 、 主、從動齒輪齒數(shù)， =8， =40；z2 1z2 從動齒輪的節(jié)圓直徑， =180mmd2d 雙曲面齒輪的偏移量，mm；對螺旋錐齒輪取 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，對于輕負(fù)荷工作的齒輪一般采用小壓力角，可使齒輪運轉(zhuǎn) 平穩(wěn)，噪聲低。對于螺旋錐齒輪，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，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算 序號 項目 計算公式 結(jié)果 （1） 主動齒輪齒數(shù) 1z8 （2） 從動齒輪齒數(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 主動齒輪左旋，從動齒輪右旋 （25 ） 驅(qū)動齒輪 小齒輪 （26 ） 旋轉(zhuǎn)方向 主動齒輪順時針，從動齒輪逆時針 18 3.6 主減速器螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計算 3.6.1 單位齒長上的圓周力 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)行計算，N；2rG 從動齒輪的齒面寬，mm。F 按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計算時： 3emaxg1i0pd2TF （3.10） 式中： 發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩， =103 Nm；maxeT maxeT 變速器傳動比， =3.0；gi gi 主動齒輪節(jié)圓直徑， =36mm。1d1d 代入（3.10） ，有： =2372.5N/mm。p 按最大附著力矩計算時： 32r10pdGF （3.11） 式中： 汽車滿載時一個驅(qū)動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 輪胎的滾動半徑， =0.273mr r 主減速器從動齒輪節(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)計要求。 3.6.2 輪齒的彎曲強(qiáng)度計算 汽車主減速器螺旋錐齒輪輪齒的計算彎曲應(yīng)力為： 3j0smw2v1TKFZJ （3.12） 式中： 該齒輪的計算轉(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， 即， =0.586；m425.smsK 載荷分配系數(shù)，當(dāng)一個齒輪用跨置式支承時， =1.101.25，取K mK =1.10；m 質(zhì)量系數(shù)，對于汽車驅(qū)動橋齒輪，當(dāng)輪齒接觸良好、周節(jié)及徑向跳v 動精度高時，可取 =1；v 計算齒輪的齒面寬， =28mm；FF 計算齒輪的齒數(shù)， =8， =40；z1z2 端面模數(shù)， =3 mm；mm 計算彎曲應(yīng)力的綜合系數(shù)，它綜合考慮了齒形系數(shù)。對于小齒輪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)計要求。 3.6.3 輪齒的齒面接觸強(qiáng)度計算 螺旋錐齒輪輪齒齒面的計算接觸應(yīng)力為： 3p1max0sf1j vmax2CTKTFJ （3.13） 式中： 主動齒輪最大轉(zhuǎn)矩；1maxT 主動齒輪工作轉(zhuǎn)矩，Nm ； 材料的彈性系數(shù)，對于鋼制齒輪副取 232.6N /mm；pC 2/1 20 主動齒輪節(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其淬透性的影響，在缺乏經(jīng)驗的情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）簡化為： 3p0smfj1v21jzCTKdFJ （3.14） 式中： 主動齒輪計算轉(zhuǎn)矩，Nm jzT 主、從動齒輪的齒面接觸應(yīng)力相等。 代入（3.14） ，有： =1575 N/mm2；小于許用 1750 N/mm2；故滿足設(shè)計要求。j 3.7 主減速器齒輪的材料及熱處理 汽車驅(qū)動橋主減速器的工作相當(dāng)繁重，與傳動系其他齒輪比較，它具有載 荷大、作用時間長