北京BJ1041整體式驅(qū)動橋設計【貨車】[含高清CAD圖紙和說明書]

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SY-025-BY-2 畢業(yè)設計（論文）任務書 學生姓名 孔湛淞 院系 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 車輛工程B07-1班 指導教師姓名 鮑 宇 職稱 高級實驗師 從事 專業(yè) 汽車運用 是否外聘 □是■否 題目名稱 北京BJ1041整體式驅(qū)動橋設計 一、設計（論文）目的、意義 汽車后橋是汽車的主要部件之一，其基本功用是增大由傳動軸或直接由變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，再將轉(zhuǎn)矩分配給左右驅(qū)動車輪，并使左右驅(qū)動車輪具有汽車行駛運動所要求的差速功能；同時，驅(qū)動橋還要承受作用于路面和車架或承載車身之間的鉛垂力、縱向力，橫向力及其力矩。其質(zhì)量，性能的好壞直接影響整車的安全性，經(jīng)濟性、舒適性、可靠性。通過進行后驅(qū)動橋的主減速器、差速器、殼體、半軸等設計，使學生綜合運用所學專業(yè)知識，熟練CAD繪圖技能，力求設計合理，理論聯(lián)系實際，設計手段具有一定的先進性。 二、設計（論文）內(nèi)容、技術(shù)要求（研究方法） 對一種整體式驅(qū)動橋的主減速器、差速器、半軸與橋殼等進行設計、計算、繪圖。 主要參數(shù)： 整車總質(zhì)量：4495Kg 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩：Temax=201Nm； 變速器一擋傳動比：i1=5.557 主減速器傳動比：i0=5.83 其他按汽車設計要求。 設計內(nèi)容： 1.選題的背景、目的及意義； 2.汽車后驅(qū)動橋的總體結(jié)構(gòu)設計； 3.主減速器總成的設計； 4.差速器的設計； 5.后橋殼的設計； 6.半軸的設計。 技術(shù)要求： 1.研究汽車后驅(qū)動橋設計的方法、步驟； 2.了解汽車后驅(qū)動橋設計應用的目的、意義、現(xiàn)狀； 3.以微型汽車整車及發(fā)動機參數(shù)為依據(jù)，進行汽車后驅(qū)動橋設計； 4.充分查閱資料（相關書籍、設計手冊、網(wǎng)絡、近幾年專業(yè)期刊等），充分調(diào)研； 5.設計應理論聯(lián)系實際，不斷發(fā)現(xiàn)問題解決問題，方案正確、計算準確、設計合理、圖紙及撰寫規(guī)范。 三、設計（論文）完成后應提交的成果： 1、設計說明部分： （1）畢業(yè)設計計算說明書（15000字） 2、設計圖紙： CAD零件圖和裝配圖。（折合零號圖至少三張） 四、設計（論文）進度安排： （1） 第1周( 2月28日~3月6日)：查閱參考資料，收集相關技術(shù)資料，了解分動器的功能、主要結(jié)構(gòu)形式和工作原理。 （2） 第2周( 3月7日~3月13日)：結(jié)合任務書制定設計方案，撰寫開題報告。 （3） 第3周(3月14日~3月20日)：查找相關設計資料或手冊，分析并確定分時四驅(qū)分動器的具體結(jié)構(gòu)形式，主要零部件及相互位置關系。 （4） 第4周( 3月21日~3月27日)：根據(jù)給定的設計參數(shù)，按照有關的設計要求和順序進行具體結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)計算及其他有關參數(shù)的選配。 （5） 第5周(3月28日~4月3日)：繪制二維裝配圖。 （6） 第6周(4月4日~4月10日)：繼續(xù)繪制二維裝配圖。要求設計完整正確，圖紙能夠完整表達所設計總成或零部件的結(jié)構(gòu)特點 （7） 第7周(4月11日~4月17日)：繪制二維部分零件圖 （8） 第8周(4月18日~4月24日)：接受中期檢查。 （9） 第9周(4月25日~5月1日)：對中期檢查的不足之處進行修改。 （10）第10周(5月2日~5月8日)：對設計草圖進行修改，繪制三維零件圖并進行裝配 （11）第11周(5月9日~5月15日)：進行相關校核。 （12）第12周( 5月16日~5月22日)：完成設計圖紙及說明書初稿。 （13）第13周( 5月23日~5月29日)：說明書及圖紙送審，根據(jù)審閱老師意見進行修改。 （14）第14周( 5月30日~6月5日)：預答辯。 （15）第15周( 6月6日~6月12日)：修改預答辯中發(fā)現(xiàn)的問題準備答辯。 （16）第16周( 6月13日~6月19日)：修改預答辯中發(fā)現(xiàn)的問題準備答辯。 （17）第17周( 6月20日~6月26日)：答辯。 五、主要參考資料 六、備注 指導教師簽字： 年 月 日 教研室主任簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）開題報告 設計（論文）題目: 北京BJ1041 整體式驅(qū)動橋設計 院 系 名 稱: 汽車與交通工程學院 專 業(yè) 班 級: 車輛工程B07-1班 學 生 姓 名: 孔湛淞 導 師 姓 名: 鮑 宇 開 題 時 間: 2011.02.28 指導委員會審查意見： 簽字： 年 月 日 SY-025-BY-3 畢業(yè)設計（論文）開題報告 學生姓名 孔湛淞 院系 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 車輛工程B07-1班 指導教師姓名 鮑 宇 職稱 高級實驗師 從事 專業(yè) 汽車運用 是否外聘 □是■否 題目名稱 北京BJ1041整體式驅(qū)動橋設計 一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 近幾年，我國驅(qū)動橋總成市場發(fā)展迅速，產(chǎn)品產(chǎn)出持續(xù)擴張，國家產(chǎn)業(yè)政策鼓勵驅(qū)動橋總成產(chǎn)業(yè)向高技術(shù)產(chǎn)品方向發(fā)展，國內(nèi)企業(yè)新增投資項目投資逐漸增多。投資者對驅(qū)動橋總成市場的關注越來越密切，這使得驅(qū)動橋總成市場的發(fā)展研究需求增大。 1、國外研究現(xiàn)狀 現(xiàn)在，世界上貨車普遍采用兩種驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)—單級減速雙曲線螺旋錐齒輪副；帶輪邊減速(行星齒輪傳動)的雙級主減速器。后者更適宜于最大程度地滿足用戶不同需要。 在西歐，帶輪邊減速的雙級主減速器后驅(qū)動橋只占整個產(chǎn)品的40%，且有呈下降趨勢，在美國只占10%。其原因是這些地區(qū)的道路較好，采用單級減速雙曲線螺旋錐齒輪副成本較低，故大部分均采用這種結(jié)構(gòu)。而亞洲、非洲和南美國家則采用帶輪邊減速的雙級主減速器的驅(qū)動橋，用于非道路和惡劣道路使用的車輛(工程自卸車、運水車等)。 國外汽車驅(qū)動橋已普遍采用限滑差速器《N一Pin牙嵌式或多片摩擦盤式》、濕式行車制動器等先進技術(shù)。限滑差速器大大減少了輪胎的磨損，而濕式行車制動器則提高了主機的安全性能，簡化了維修工作。國內(nèi)僅一部分車使用N一Pin牙嵌式差速器。限滑差速器成本較高，因而在多數(shù)國產(chǎn)驅(qū)動橋上一直沒有得到應用。目前向國內(nèi)提供限滑差速器的制造商主要是美國TraCtech公司和德國采埃孚公司。美國Tractech公司在蘇州的工廠即將建成投產(chǎn)，主要生產(chǎn)N一Pin牙嵌式、多片摩擦盤式和戶下O比例扭矩(三周節(jié))差速器(鎖緊系數(shù)3.5)。國內(nèi)如徐工、鼎盛天工等主機制造商等原來自制一部分N一Pin牙嵌式差速器，后因質(zhì)量不過關而放棄。國內(nèi)有幾個制造商生產(chǎn)比例扭矩差速器，但均為單周節(jié)，鎖緊系數(shù)138，較三周節(jié)要小得多。徐州良羽傳動機械有限公司在停車制動器(液壓)上也做了一些工作，主要用于重型卡車產(chǎn)品，但國產(chǎn)此類產(chǎn)品的可靠性還有待提高。 美國戴納(Dana)公司斯皮賽爾重型車橋和制動器部最近研制成新一代貨車用中型和重型科爾德(Gold)系列車橋，其中一種重型單級減速驅(qū)動橋和兩種中型單級減速驅(qū)動橋已投人生產(chǎn)。除供應納維斯塔國際公司和麥克貨車公司用外，并將積極開拓世界市場。新型科爾德重型523壓S單級橋標定載荷1044Okg，采用新設計的恒齒高準雙曲面齒輪，直徑470m垃。該齒輪采用專利工藝加工，齒根全圓弧倒角，比傳統(tǒng)的準雙曲面齒輪更堅固。該齒輪具有表面塑性變形小，產(chǎn)生的熱量少，使用壽命長，效率高等優(yōu)點，據(jù)試驗表明，新的523作S車橋比先前10440kg車橋的使用壽命提高2倍，如在523于S車轎上加裝控制式差速鎖還能大大提高在惡劣環(huán)境下的牽引力。來用整體式球墨鑄鐵外殼制成的5135一和5150一S兩種型號的中型橋，額定載荷分別為6129kg和6810kg，傳動比值范圍3.07、4.78。這兩種車橋是為低斷面輪胎，較高速度車輛而設計的。其為快速和長途運輸需求而安裝錐形滾柱軸承具有較高承載能力;其高頻淬火的車橋軸使用壽命長，適用多種潤滑劑的三唇橡膠油封密封性能好。 國外輕型貨車驅(qū)動橋開發(fā)技術(shù)已經(jīng)非常的成熟，建立新的驅(qū)動橋開發(fā)模式成為國內(nèi)外驅(qū)動橋開發(fā)團體的新目標。驅(qū)動橋設計新方法的應用使得其開發(fā)周期縮短，成本降低，可靠性增加。 2、國內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國驅(qū)動橋制造企業(yè)的開發(fā)模式主要由測繪、引進、自主開發(fā)三種組成。主要存在技術(shù)含量低，開發(fā)模式落后，技術(shù)創(chuàng)新力不夠，計算機輔助設計應用少等問題。一些企業(yè)技術(shù)力量相對要好些的企業(yè)，測繪的是從國外引進的原裝橋，并且這些企業(yè)一般具有較為完善的開發(fā)體系和流程，也具有較完善的試驗手段，但是開發(fā)過程屬于對國外的仿制，對其逆向研究后結(jié)合自我情況生產(chǎn)。 總之，我國汽車驅(qū)動橋的研究設計與世界先進驅(qū)動橋設計技術(shù)還有一定的差距，我國車橋制造業(yè)雖然有一些成果，但都是在引進國外技術(shù)、仿制、再加上自己改進的基礎上了取得的。個別比較有實力的企業(yè)，雖有自己獨立的研發(fā)機構(gòu)但都處于發(fā)展的初期。在科技迅速發(fā)展的推動下，高新技術(shù)在汽車領域的應用和推廣，各種國外汽車新技術(shù)的引進，研究團隊自身研發(fā)能力的提高，我國的驅(qū)動橋設計和制造會逐漸發(fā)展起來，并跟上世界先進的汽車零部件設計制造技術(shù)水平。 按結(jié)構(gòu)形式，驅(qū)動橋可分為三大類： 　　(1).中央單級減速驅(qū)動橋 是驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)中最為簡單的一種，是驅(qū)動橋的基本形式，在重型卡車中占主導地位。一般在主傳動比小于6 的情況下，應盡量采用中央單級減速驅(qū)動橋。目前的中央單級減速器趨于采用雙曲線螺旋傘齒輪，主動小齒輪采用騎馬式支承，有差速鎖裝置供選用。 　 (2).中央雙級減速驅(qū)動橋 　　在國內(nèi)目前的市場上，中央雙級驅(qū)動橋主要有2 種類型：一類載重汽車后橋設計，如伊頓系列產(chǎn)品，事先就在單級減速器中預留好空間，當要求增大牽引力與速比時，可裝入圓柱行星齒輪減速機構(gòu)，將原中央單級改成中央雙級驅(qū)動橋，這種改制“三化”（即系列化，通用化，標準化）程度高，橋殼、主減速器等均可通用，錐齒輪直徑不變；另一類如洛克威爾系列產(chǎn)品，當要增大牽引力與速比時，需要改制第一級傘齒輪后，再裝入第二級圓柱直齒輪或斜齒輪，變成要求的中央雙級驅(qū)動橋，這時橋殼可通用，主減速器不通用，錐齒輪有2 個規(guī)格。由于上述中央雙級減速橋均是在中央單級橋的速比超出一定數(shù)值或牽引總質(zhì)量較大時，作為系列產(chǎn)品而派生出來的一種型號，它們很難變型為前驅(qū)動橋，使用受到一定限制；因此，綜合來說，雙級減速橋一般均不作為一種基本型驅(qū)動橋來發(fā)展，而是作為某一特殊考慮而派生出來的驅(qū)動橋存在。 　　(3).中央單級、輪邊減速驅(qū)動橋 輪邊減速驅(qū)動橋較為廣泛地用于油田、建筑工地、礦山等非公路車與軍用車上。當前輪邊減速橋可分為2類：一類為圓錐行星齒輪式輪邊減速橋；另一類為圓柱行星齒輪式輪邊減速驅(qū)動橋。圓錐行星齒輪式輪邊減速橋由圓錐行星齒輪式傳動構(gòu)成的輪邊減速器，輪邊減速比為固定值2，它一般均與中央單級橋組成為一系列。在該系列中，中央單級橋仍具有獨立性，可單獨使用，需要增大橋的輸出轉(zhuǎn)矩，使牽引力增大或速比增大時，可不改變中央主減速器而在兩軸端加上圓錐行星齒輪式減速器即可變成雙級橋。這類橋與中央雙級減速橋的區(qū)別在于：降低半軸傳遞的轉(zhuǎn)矩，把增大的轉(zhuǎn)矩直接增加到兩軸端的輪邊減速器上，其“三化”程度較高。但這類橋因輪邊減速比為固定值2，因此，中央主減速器的尺寸仍較大，一般用于公路、非公路軍用車。圓柱行星齒輪式輪邊減速橋，單排、齒圈固定式圓柱行星齒輪減速橋，一般減速比在3至4.2之間。由于輪邊減速比大，因此，中央主減速器的速比一般均小于3，這樣大錐齒輪就可取較小的直徑，以保證重型卡車對離地問隙的要求。這類橋比單級減速器的質(zhì)量大，價格也要貴些，而且輪谷內(nèi)具有齒輪傳動，長時間在公路上行駛會產(chǎn)生大量的熱量而引起過熱；因此，作為公路車用驅(qū)動橋，它不如中央單級減速橋。 3、選題目的和意義 汽車驅(qū)動橋是汽車的重大總成，承載著汽車的滿載簧荷重及地面經(jīng)車輪、車架及承載式車身經(jīng)懸架給予的鉛垂力、縱向力、橫向力及其力矩，以及沖擊載荷；驅(qū)動橋還傳遞著傳動系中的最大轉(zhuǎn)矩，橋殼還承受著反作用力矩。汽車驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)型式和設計參數(shù)除對汽車的可靠性與耐久性有重要影響外，也對汽車的行駛性能如動力性、經(jīng)濟性、平順性、通過性、機動性和操動穩(wěn)定性等有直接影響。另外，汽車驅(qū)動橋在汽車的各種總成中也是涵蓋機械零件、部件、分總成等的品種最多的大總成。例如，驅(qū)動橋包含主減速器、差速器、驅(qū)動車輪的傳動裝置（半軸及輪邊減速器）、橋殼和各種齒輪。綜上所訴，汽車驅(qū)動橋設計涉及的機械零部件及元件的品種極為廣泛，對這些零部件、元件及總成的制造也幾乎要設計到所有的現(xiàn)代機械制造工藝，設計出結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、造價低廉的驅(qū)動橋，能大大降低整車生產(chǎn)的總成本，推動汽車經(jīng)濟的發(fā)展，并且通過對汽車驅(qū)動橋的學習和設計實踐，可以更好的學習并掌握現(xiàn)代汽車設計與機械設計的全面知識和技能，所以本題設計一款結(jié)構(gòu)優(yōu)良的輕型貨車驅(qū)動橋具有一定的意義。 二、設計（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 1、設計的基本內(nèi)容 （1）選題的背景、目的及意義； （2）汽車后驅(qū)動橋的總體結(jié)構(gòu)設計； （3）主減速器總成的設計； （4）差速器的設計； （5）后橋殼的設計； （6）半軸的設計。 2、擬解決的主要問題 （1）主減速器結(jié)構(gòu)選擇和參數(shù)計算。 （2）差速器結(jié)構(gòu)選擇和參數(shù)計算。 （3）半軸形式選擇和參數(shù)計算。 （4）橋殼的結(jié)構(gòu)形式的選擇。 三、技術(shù)路線（研究方法） 調(diào)研并查閱相關資料 確定總體方案 驅(qū)動橋殼結(jié)構(gòu)設計 驅(qū)動半軸結(jié)構(gòu)設計 差速器結(jié)構(gòu)設計 主減速器結(jié)構(gòu)設計 完成繪圖和設計說明書 主減速器參數(shù)計算 差速器參數(shù)計算 驅(qū)動橋殼參數(shù)計算 驅(qū)動半軸參數(shù)計算 強度校核 利用AUTO CAD繪圖 四、進度安排 （1） 第1周：查閱參考資料，收集相關技術(shù)資料，掌握汽車驅(qū)動橋設計方法。 （2） 第2周：結(jié)合任務書制定設計方案，撰寫開題報告。 （3） 第3-5周：整理資料、提出問題、撰寫設計說明書草稿、繪制裝配草圖 （4） 第6周：繼續(xù)繪制圖紙。完成汽車后驅(qū)動橋的總體結(jié)構(gòu)設計；主減速器總成的設計。 （5） 第7周：繪制零件圖，繼續(xù)繪制圖紙。完成差速器的設計；后橋殼的設計；半軸的設計 （6） 第8周：接受中期檢查。 （7） 第9周：對中期檢查的不足之處進行修改。進一步完成設計。 （8） 第10-11周：對設計草圖進行修改，繪制圖紙。撰寫設計說明書。 （9） 第12周：完成設計圖紙及說明書。 （10）第13周：說明書及圖紙送審，根據(jù)審閱老師意見進行修改。 （11）第14周：預答辯。 （12）第15-16周：修改預答辯中發(fā)現(xiàn)的問題準備答辯。 （13）第17周：答辯。 五、參考文獻 [1]劉惟信主編.汽車設計[M].第一版.北京:清華大學出版社，2001. [2]劉惟信主編.汽車車橋設計[M].第一版.北京:清華大學出版社，2004. [3]《汽車工程編寫組》編輯委員會.汽車工程手冊設計篇[M].第一版.北京:人民交通出版社，2001. [4]馮健璋主編.汽車理論[M].第二版.北京:機械工業(yè)出版社，2007. [5]陳家瑞主編.汽車構(gòu)造(下冊) [M].第三版.北京：人民交通出版社，2000. [6]黃景宇主編.汽車典型結(jié)構(gòu)圖冊[M].第一版.北京：人民交通出版社，2008. [7]朱龍根主編.機械設計[M].第一版.北京:機械工業(yè)出版社，2006. [8]王國權(quán).汽車設計指導書[M].北京:機械工業(yè)出版社，2009. [9]王霄峰.汽車底盤設計[M]. 北京:清華大學出版社，2010. [10]高杰.驅(qū)動橋單級主減速器總成[J].現(xiàn)代零部件 2004,09. [11]王鐵.汽車后橋的非保守模糊可靠度設計[J].農(nóng)業(yè)機械學報2008. [12]陳珂.汪永超.汽車后橋差速器齒輪結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化研究[J].機械傳動2008. [13]吳訓成，毛世民．點接觸齒面嚙合分析的基本公式及其應用研究[J]．機械設計，2000. [14]阮軍.談差速器行星齒輪軸結(jié)構(gòu)的改進.山西焦煤科技[J].2008. [15]John Fenton. Handbook of Automotive Powertrain and Chassis Design. London: Professional Eegineering Publisng,1998. [16]LechnerG,Naunheimerh.AutomotiveTransmissions:Fundamentals,Selction,Design and Application.Berlin:Springer,1999. 六、備注 指導教師意見： 簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）中期檢查表 填表日期 2011年 4月18 日 迄今已進行 8 周剩余 9 周 學生姓名 孔湛淞 院系 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 車輛工程B07-1 指導教師姓名 鮑 宇 職稱 高級實驗師 從事 專業(yè) 汽車運用 是否外聘 □是■否 題目名稱 北京BJ1041整體式驅(qū)動橋設計 學 生 填 寫 畢業(yè)設計（論文）工作進度 已完成主要內(nèi)容 待完成主要內(nèi)容 完成驅(qū)動橋各組成部分的設計，（主減速器基本參數(shù)選擇及設計計算；差速器齒輪的基本參數(shù)的選擇及強度計算；驅(qū)動半軸的結(jié)構(gòu)設計及強度計算；驅(qū)動橋殼的結(jié)構(gòu)設計及受力分析與強度計算）。 驅(qū)動橋總裝圖A0草圖。 　設計說明書的整理 裝配圖（A0）的修改 主要零件圖的繪制 存在問題及努力方向 在驅(qū)動橋的設計過程中，雖然完成對尺寸的設計及各部件的校核，但對驅(qū)動橋的可組成的加工工藝不是十分了解，對設計造成困難，在以后的設計中要逐步了解工藝、及各部件的公差配合。 學生簽字：孔湛淞 指導教師 意 見 指導教師簽字： 年 月 日 教研室 意 見 教研室主任簽字： 年 月 日 SY-025-BY-5 畢業(yè)設計指導教師評分表 學生姓名 孔湛淞 院系 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 車輛B07-1班 指導教師姓名 鮑宇 職稱 高級實驗師 從事 專業(yè) 汽車運用 是否外聘 □是■否 題目名稱 北京BJ1041整體式驅(qū)動橋設計 序號 評 價 項 目 滿分 得分 1 選題與專業(yè)培養(yǎng)目標的符合程度，綜合訓練情況；題目難易度 10 2 題目工作量；題目與工程實踐、社會實際、科研與實驗室建設等的結(jié)合程度 10 3 綜合運用知識能力（設計涉及學科范圍，內(nèi)容深廣度及問題難易度）；應用文獻資料能力 15 4 設計（實驗）能力；計算能力（數(shù)據(jù)運算與處理能力）；外文應用能力 20 5 計算機應用能力；對實驗結(jié)果的分析能力（或綜合分析能力、技術(shù)經(jīng)濟分析能力） 10 6 插圖（圖紙）質(zhì)量；設計說明書撰寫水平；設計的實用性與科學性；創(chuàng)新性 20 7 設計規(guī)范化程度（設計欄目齊全合理、SI制的使用等） 5 8 科學素養(yǎng)、學習態(tài)度、紀律表現(xiàn)；畢業(yè)論文進度 10 得 分 X= 評 語：（參照上述評價項目給出評語，注意反映該論文的特點） 工作態(tài)度： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 研究能力或設計能力：強□ 較強□ 一般□ 較弱□ 很弱□ 工作量： 大□ 較大□ 適中□ 較少□ 很少□ 說明書規(guī)范性： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 圖紙規(guī)范性： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 成果質(zhì)量（設計方案、設計方法、正確性） 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 其他： 指導教師簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計評閱人評分表 學生 姓名 孔湛淞 專業(yè) 班級 車輛B07-1班 指導教 師姓名 鮑宇 職稱 高級實驗師 題目 北京BJ1041整體式驅(qū)動橋設計 評閱組或預答辯組成員姓名 出席 人數(shù) 序號 評 價 項 目 滿分 得分 1 選題與專業(yè)培養(yǎng)目標的符合程度，綜合訓練情況；題目難易度 10 2 題目工作量；題目與工程實踐、社會實際、科研與實驗室建設等的結(jié)合程度 10 3 綜合運用知識能力（設計涉及學科范圍，內(nèi)容深廣度及問題難易度）；應用文獻資料能力 15 4 設計（實驗）能力；計算能力（數(shù)據(jù)運算與處理能力）；外文應用能力 25 5 計算機應用能力；對實驗結(jié)果的分析能力（或綜合分析能力、技術(shù)經(jīng)濟分析能力） 15 6 插圖（圖紙）質(zhì)量；設計說明書撰寫水平；設計的實用性與科學性；創(chuàng)新性 20 7 設計規(guī)范化程度（設計欄目齊全合理、SI制的使用等） 5 得 分 Y= 評 語：（參照上述評價項目給出評語，注意反映該論文的特點） 回答問題： 正確□ 基本正確□ 基本不正確□ 不能回答所提問題□ 研究能力或設計能力：強□ 較強□ 一般□ 較弱□ 很弱□ 工作量： 大□ 較大□ 適中□ 較少□ 很少□ 說明書規(guī)范性： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 圖紙規(guī)范性： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 成果質(zhì)量（設計方案、設計方法、正確性） 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 其他： 　 評閱人或預答辯組長簽字： 年 月 日 注：畢業(yè)設計（論文）評閱可以采用2名評閱教師評閱或集體評閱或預答辯等形式。 畢業(yè)設計答辯評分表 學生 姓名 孔湛淞 專業(yè) 班級 車輛B07-1班 指導 教師 鮑宇 職 稱 高級實驗師 題目 北京BJ1041整體式驅(qū)動橋設計 答辯 時間 月 日 時 答辯組 成員姓名 出席 人數(shù) 序號 評 審 指 標 滿 分 得 分 1 選題與專業(yè)培養(yǎng)目標的符合程度，綜合訓練情況，題目難易度、工作量、與實際的結(jié)合程度 10 2 設計（實驗）能力、對實驗結(jié)果的分析能力、計算能力、綜合運用知識能力 10 3 應用文獻資料、計算機、外文的能力 10 4 設計說明書撰寫水平、圖紙質(zhì)量，設計的規(guī)范化程度（設計欄目齊全合理、SI制的使用等）、實用性、科學性和創(chuàng)新性 15 5 畢業(yè)設計答辯準備情況 5 6 畢業(yè)設計自述情況 20 7 畢業(yè)設計答辯回答問題情況 30 總 分 Z= 答辯過程記錄、評語： 自述思路與表達能力：好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 回答問題： 正確□ 基本正確□ 基本不正確□ 不能回答所提問題□ 研究能力或設計能力：強□ 較強□ 一般□ 較弱□ 很弱□ 工作量： 大□ 較大□ 適中□ 較少□ 很少□ 說明書規(guī)范性： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 圖紙規(guī)范性： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 成果質(zhì)量（設計方案、設計方法、正確性） 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 其他： 　 答辯組長簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）成績評定表 學生姓名 孔湛淞 性別 男 院系 汽車與交通工程學院 專業(yè) 車輛工程 班級 車輛B07-1班 設計（論文）題目 北京BJ1041整體式驅(qū)動橋設計 平時成績評分（開題、中檢、出勤） 指導教師姓名 鮑宇 職稱 高級實驗師 指導教師 評分（X） 評閱教師姓名 職稱 評閱教師 評分（Y） 答辯組組長 職稱 答辯組 評分（Z） 畢業(yè)設計（論文）成績 百分制 五級分制 答辯委員會評語： 答辯委員會主任簽字（蓋章）： 院系公章： 年 月 日 注：1、平時成績（開題、中檢、出勤）評分按十分制填寫，指導教師、評閱教師、答辯組評分按百分制填寫，畢業(yè)設計（論文）成績百分制=W+0.2X+0.2Y+0.5Z 2、評語中應當包括學生畢業(yè)設計（論文）選題質(zhì)量、能力水平、設計（論文）水平、設計（論文）撰寫質(zhì)量、學生在畢業(yè)設計（論文）實施或?qū)懽鬟^程中的學習態(tài)度及學生答辯情況等內(nèi)容的評價。 優(yōu)秀畢業(yè)設計（論文）推薦表 題 目 北京BJ1041整體式驅(qū)動橋設計 類別 畢業(yè)設計 學生姓名 孔湛淞 院（系）、專業(yè)、班級 汽車與交通工程學院車輛B07-1班 指導教師 鮑宇 職 稱 高級實驗師 設計成果明細： 答辯委員會評語： 答辯委員會主任簽字（蓋章）： 院、系公章： 年 月 日 備 注： 注：“類別”欄填寫畢業(yè)論文、畢業(yè)設計、其它 畢業(yè)設計（論文）題目審定表 指導教師姓名 鮑 宇 職稱 高級實驗師 從事 專業(yè) 汽車運用 是否外聘 □是■否 題目名稱 北京BJ1041整體式驅(qū)動橋設計 課題適用專業(yè) 車輛工程 課題類型 Z 課題簡介（主要內(nèi)容、意義、現(xiàn)有條件、預期成果及表現(xiàn)形式）： 一、主要內(nèi)容：驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案確定；主減速器的結(jié)構(gòu)設計、基本參數(shù)選擇及設計計算；差速器齒輪的基本參數(shù)的選擇、幾何及強度計算；驅(qū)動半軸的結(jié)構(gòu)設計及強度計算；驅(qū)動橋殼的結(jié)構(gòu)設計及受力分析與強度計算。 二、意義：輕型汽車在汽車生產(chǎn)中占有大的比重。驅(qū)動橋在整車中十分重要，設計出結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、造價低廉的驅(qū)動橋，能大大降低整車生產(chǎn)的總成本，推動汽車經(jīng)濟的發(fā)展。 三、現(xiàn)有條件：大量有關載貨汽車變速器的報刊和書籍。 四、預期成果：設計一款結(jié)構(gòu)優(yōu)化的整體式驅(qū)動橋。 五、表現(xiàn)形式：整體式驅(qū)動橋裝配圖和零件圖折合A0圖紙3張，1.5萬字說明書一份。 指導教師簽字： 年 月 日 教 研 室 意 見 1 選題與專業(yè)培養(yǎng)目標的符合度 □好 □較好 □一般 □較差 2 對學生能力培養(yǎng)及全面訓練的程度 □好 □較好 □一般 □較差 3 選題與生產(chǎn)、科研、實驗室建設等實際的結(jié)合程度 □好 □較好 □一般 □較差 4 論文選題的理論意義或?qū)嶋H價值 □好 □較好 □一般 □較差 5 課題預計工作量 □較大 □適中 □較小 6 課題預計難易程度 □較難 □一般 □較易 教研室主任簽字： 年 月 日 系（部）教學指導委員會意見： 負責人簽字： 年 月 日 注：課題類型填寫 W.科研項目；X.生產(chǎn)（社會）實際；Y.實驗室建設；Z.其它。SY-025-BY-1 畢業(yè)設計（論文）過程管理材料 題 目 北京BJ1041整體式 驅(qū)動橋設計 學生姓名 孔湛淞 院系名稱 汽車與交通工程學院 專業(yè)班級 車輛工程B07-1班 指導教師 鮑宇 職 稱 高級實驗師 教研室 車輛工程教研室 起止時間 2011.2.28～2011.6.24 教 務 處 制 本科學生畢業(yè)設計 北京BJ1041 整體式驅(qū)動橋設計 院系名稱： 汽車與交通工程學院 專業(yè)班級： 車輛工程B07-1班 學生姓名： 孔湛淞 指導教師： 鮑宇 職 稱： 高級實驗師 黑 龍 江 工 程 學 院 二○一一年六月 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 The Graduation Design for Bachelor's Degree Design Of Integral Axle Candidate：Kong Zhansong Specialty：Vehicle　Engineering　 Class：B07-1 Supervisor：Senior Experimentalist. Bao Yu Heilongjiang Institute of Technology 2011-06·Harbin 摘 要 驅(qū)動橋是汽車的重要總成部件，也是汽車總成中的重要承載件，所以驅(qū)動橋的好壞直接影響著汽車整體的性能和零件的使用壽命等。驅(qū)動橋由主減速器、差速器、半軸及橋殼四部分組成，其基本功用是降速增扭，把發(fā)動機的動力傳遞給左右車輪，并使汽車在轉(zhuǎn)向時保證左右車輪的差速功能，此外，還要承受作用于路面和車架或車廂之間的鉛垂力、縱向力和橫向力。 本設計首先論述了驅(qū)動橋的總體結(jié)構(gòu)，在分析了驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)形式及優(yōu)缺點后確定總體設計方案：主減速器采用螺旋錐齒輪的單級主減速器，差速器采用圓錐行星齒輪差速器，半軸采用全浮式半軸，橋殼采用整體式橋殼。本設計主要完成了單級減速器、圓錐行星齒輪差速器、全浮式半軸的設計和橋殼的計算和校核及材料選取等工作。 關鍵詞：整體式；驅(qū)動橋；主減速器；差速器；半軸；橋殼 42 ABSTRACT Drive axle assembly is an important vehicle components and an important bearing in the vehicle assembly parts, so drive axle of a direct impact on overall vehicle performance and component life.Drive axle from the final drive, differential, axle and axle housing of four parts, the basic skills by using a spin-down twist, the engine's power passed to the left and right wheels, and to ensure the car when the steering wheel left and right differential function, in addition, but also act on the road and bear the car frame or between the vertical force, vertical force and lateral force.Discusses the design of the first drive axle of the overall structure of the analysis of the drive axle of the structure and determine the advantages and disadvantages of design options: with integral drive axle, main reducer reducer reducer type single stage, the main spiral bevel gear reducer gears, planetary gear differential with conical differential, axle with full floating type, with cast axle Integral axle.The design was completed for a single-stage reducer, planetary gear differential cone, full floating axle half shaft design and Check and material selection and so on. Keywords: Integral; Drive Axle; Final Drive; Differential; Axle; Drive Axle Housing 目 錄 摘要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 設計目的及意義 1 1.2 國內(nèi)外驅(qū)動橋研究狀況 1 1.3 設計主要內(nèi)容 3 第2章 驅(qū)動橋的總體方案確定 4 2.1驅(qū)動橋的種類結(jié)構(gòu)和設計要求 4 2.1.1汽車車橋的種類 4 2.1.2驅(qū)動橋的種類 4 2.1.3驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)組成 4 2.1.4 驅(qū)動橋設計要求 5 2.2 設計車型主要參數(shù) 5 2.3主減速器結(jié)構(gòu)方案的確定 5 2.3.1 主減速器的齒輪類型及選擇 5 2.3.2 主減速器的減速形式及選擇 7 2.3.3 主減速器主從動錐齒輪的支承形式及安裝方法 8 2.4 差速器結(jié)構(gòu)方案的確定 9 2.5半軸的分類及方案的確定 10 2.6 橋殼的分類及方案的確定 10 2.7本章小結(jié) 11 第3章 主減速器設計 12 3.1概述 12 3.2主減速器齒輪參數(shù)的選擇與強度計算 12 3.2.1 主減速器計算載荷的確定 12 3.2.2 主減速器齒輪參數(shù)的選擇 13 3.2.3 主減速器齒輪強度計算 16 3.2.4 主減速器軸承計算 21 3.3主減速器齒輪材料及熱處理 27 3.4主減速器的潤滑 28 3.5 本章小結(jié) 28 第4章 差速器設計 29 4.1概述 29 4.2對稱式圓錐行星齒輪差速器原理 29 4.3 對稱式圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu) 30 4.4對稱圓錐行星錐齒輪差速器的設計 31 4.4.1 差速器齒輪的基本參數(shù)選擇 31 4.4.2 差速器齒輪的幾何尺寸計算 33 4.4.3 差速器齒輪的強度計算 34 4.4.4 差速器齒輪的材料 35 4.5 本章小結(jié) 36 第5章 半軸設計 37 5.1概述 37 5.2半軸的設計與計算 37 5.2.1全浮式半軸的計算載荷的確定 37 5.2.2半軸桿部直徑的初選 38 5.2.3 全浮式半軸強度計算 39 5.2.4 全浮式半軸花鍵強度計算 39 5.2.5 半軸材料與熱處理 40 5.3 本章小結(jié) 41 第6章 驅(qū)動橋橋殼的設計 42 6.1概述 42 6.2橋殼的受力分析及強度計算 42 6.2.1 橋殼的靜彎曲應力計算 42 6.2.2 在不平路面沖擊載荷作用下橋殼的強度 44 6.2.3 汽車以最大牽引力行駛時的橋殼的強度計算 44 6.2.4 汽車緊急制動時的橋殼強度計算 46 6.2.5 汽車受最大側(cè)向力時橋殼強度計算 47 6.3 本章小結(jié) 51 結(jié)論 52 參考文獻 53 致謝 54 附錄A 55 附錄B …………………………………………………………………………………………………59 第1章 緒 論 1.1 設計目的及意義 近幾年，我國驅(qū)動橋總成市場發(fā)展迅速，產(chǎn)品產(chǎn)出持續(xù)擴張，國家產(chǎn)業(yè)政策鼓勵驅(qū)動橋總成產(chǎn)業(yè)向高技術(shù)產(chǎn)品方向發(fā)展，國內(nèi)企業(yè)新增投資項目投資逐漸增多。投資者對驅(qū)動橋總成市場的關注越來越密切，這使得驅(qū)動橋總成市場的發(fā)展研究需求增大。 作為汽車關鍵零部件之一的汽車驅(qū)動橋也得到相應的發(fā)展，各生產(chǎn)廠家在研發(fā)和生產(chǎn)過程中基本上形成了專業(yè)化、系列化、批量化的局面，汽車驅(qū)動橋是汽車的重要總成，承載著汽車車架及承載式車身經(jīng)懸架給予的鉛垂力、縱向力、橫向力及其力矩，以及沖擊載荷；驅(qū)動橋還傳遞著傳動系中的最大轉(zhuǎn)矩，橋殼還承受著反作用力矩。汽車驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)型式和設計參數(shù)除對汽車的可靠性與耐久性有重要影響外，也對汽車的行駛性能如動力性、經(jīng)濟性、平順性、通過性、機動性和操動穩(wěn)定性等有直接影響。汽車驅(qū)動橋設計涉及的機械零部件及元件的品種極為廣泛，對這些零部件、元件及總成的制造也幾乎要設計到所有的現(xiàn)代機械制造工藝，設計出結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、造價低廉的驅(qū)動橋，能大大降低整車生產(chǎn)的總成本，推動汽車經(jīng)濟的發(fā)展，并且通過對汽車驅(qū)動橋的學習和設計實踐，可以更好的學習并掌握現(xiàn)代汽車設計與機械設計的全面知識和技能，所以基于北京BJ1041C4DG輕型貨車設計一款結(jié)構(gòu)優(yōu)良的整體式驅(qū)動橋具有一定的實際意義。 1.2 國內(nèi)外驅(qū)動橋研究狀況 1、國外研究現(xiàn)狀 國外整體式驅(qū)動橋開發(fā)技術(shù)已經(jīng)非常的成熟，建立新的驅(qū)動橋開發(fā)模式成為國內(nèi)外驅(qū)動橋開發(fā)團體的新目標。驅(qū)動橋設計新方法的應用使得其開發(fā)周期縮短，成本降低，可靠性增加。國外的最新開發(fā)模式和驅(qū)動橋新技術(shù)包括： (1) 并行工程開發(fā)模式 并行工程開發(fā)模式是對在一定范圍內(nèi)的不同功能或相同功能不同性能、不同規(guī)格的機械產(chǎn)品進行功能分析的基礎上,劃分并設計出一系列功能模塊,然后通過模塊的選擇和組合構(gòu)成不同產(chǎn)品的一種設計方法，能夠縮短新產(chǎn)品的設計時間、降低成本、提升質(zhì)量、提高市場競爭力,以DANA為代表的意大利企業(yè)多已采用了該類設計方法, 優(yōu)點是: 減少設計及工裝制造的投入, 減少了零件種類, 提高規(guī)模生產(chǎn)程度, 降低制造費用, 提高市場響應速度等。 (2) 模態(tài)分析 模態(tài)分析是對工程結(jié)構(gòu)進行振動分析研究的最先進的現(xiàn)代方法與手段之一。它可以定義為對結(jié)構(gòu)動態(tài)特性的解析分析(有限元分析)和實驗分析(實驗模態(tài)分析)，其結(jié)構(gòu)動態(tài)特性用模態(tài)參數(shù)來表征。模態(tài)分析技術(shù)的特點與優(yōu)點是在對系統(tǒng)做動力學分析時，用模態(tài)坐標代替物理學坐標，從而可大大壓縮系統(tǒng)分析的自由度數(shù)目，分析精度較高。驅(qū)動橋的振動特性不但直接影響其本身的強度，而且對整車的舒適性和平順性有著至關重要的影響。因此，對驅(qū)動橋進行模態(tài)分析，掌握和改善其振動特性，是設計中的重要方面。 (3) 驅(qū)動橋殼的有限元分析方法 有限元法不需要對所分析的結(jié)構(gòu)進行嚴格的簡化，既可以考慮各種計算要求和條件，也可以計算各種工況，而且計算精度高。有限元法將具有無限個自由度的連續(xù)體離散為有限個自由度的單元集合體，使問題簡化為適合于數(shù)值解法的問題。只要確定了單元的力學特性，就可以按照結(jié)構(gòu)分析的方法求解，使分析過程大為簡化，配以計算機就可以解決許多解析法無法解決的復雜工程問題。目前，有限元法己經(jīng)成為求解數(shù)學、物理、力學以及工程問題的一種有效的數(shù)值方法，也為驅(qū)動橋殼設計提供了強有力的工具。 (4) 高性能制動器技術(shù) 在發(fā)達國家驅(qū)動橋產(chǎn)品中, 已出現(xiàn)了自循環(huán)冷卻功能的濕式制動器橋、帶散熱風送的盤式制動器橋、適于ABS的蹄、鼓式和盤式制動器橋、帶自動補償間隙的盤式制動器等配置高性能制動器橋, 同時制動器的布置位置也出現(xiàn)了從橋臂處分別向橋包總成和輪邊端部轉(zhuǎn)移的趨勢。前種處理方式易于散熱, 后種處理方式為了降低成本, 甚至有廠商把制動器的殼體與橋殼鑄為一體, 既易于散熱，又利于降低材料成本, 但這對鑄造技術(shù)、鑄造精度和加工精度都提出了極高的要求。 (5) 電子智能控制技術(shù)進入驅(qū)動橋產(chǎn)品 電子智能控制技術(shù)已經(jīng)在汽車業(yè)得到了快速發(fā)展，如，現(xiàn)代汽車上使用的ABS(制動防抱死控制)、ASR（驅(qū)動力控制系統(tǒng)）等系統(tǒng)[1]。 2、國內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國驅(qū)動橋制造企業(yè)的開發(fā)模式主要由測繪、引進、自主開發(fā)三種組成。主要存在技術(shù)含量低，開發(fā)模式落后，技術(shù)創(chuàng)新力不夠，計算機輔助設計應用少等問題。一些企業(yè)技術(shù)力量相對要好些的企業(yè)，測繪的是從國外引進的原裝橋，并且這些企業(yè)一般具有較為完善的開發(fā)體系和流程，也具有較完善的試驗手段，但是開發(fā)過程屬于對國外的仿制，對其逆向研究后結(jié)合自我情況生產(chǎn)。 總之，我國汽車驅(qū)動橋的研究設計與世界先進驅(qū)動橋設計技術(shù)還有一定的差距，我國車橋制造業(yè)雖然有一些成果，但都是在引進國外技術(shù)、紡制、再加上自己改進的基礎上了取得的。個別比較有實力的企業(yè)，雖有自己獨立的研發(fā)機構(gòu)但都處于發(fā)展的初期。在科技迅速發(fā)展的推動下，高新技術(shù)在汽車領域的應用和推廣，各種國外汽車新技術(shù)的引進，研究團隊自身研發(fā)能力的提高，我國的驅(qū)動橋設計和制造會逐漸發(fā)展起來，并跟上世界先進的汽車零部件設計制造技術(shù)水平[2]。 1.3 設計主要內(nèi)容 1、驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)形式及布置方案的確定。 2、驅(qū)動橋零部件尺寸參數(shù)確定及校核： （1）完成主減速器的基本參數(shù)選擇與設計計算及校核； （2）完成差速器的設計與計算及校核； （3）完成半軸的設計與計算及校核； （4）完成驅(qū)動橋橋殼的受力分析及強度計算。 3、AUTOCAD完成驅(qū)動橋裝配圖和主要部分零件圖。 第2章 驅(qū)動橋的總體方案確定 2.1 驅(qū)動橋的分類和設計要求 2.1.1 汽車車橋的種類 汽車的驅(qū)動橋與從動橋統(tǒng)稱為車橋，車橋通過懸架與車架（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式兩種。當采用非獨立懸架時，車橋中部是剛性的實心或空心梁，這種車橋即為整體式車橋；斷開式車橋為活動關節(jié)式結(jié)構(gòu)，與獨立懸架配用。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式。斷開式驅(qū)動橋兩側(cè)車輪可獨立相對于車廂上下擺動。 根據(jù)車橋上車輪的作用，車橋又可分為轉(zhuǎn)向橋、驅(qū)動橋、轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋和支持橋四種類型。其中，轉(zhuǎn)向橋和支持橋都屬于從動橋，一般貨車多以前橋為轉(zhuǎn)向橋，而后橋或中后兩橋為驅(qū)動橋。 2.1.2 驅(qū)動橋的種類 驅(qū)動橋位于傳動系末端，其基本功用首先是增扭、降速，改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，即增大由傳動軸或直接從變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，并合理的分配給左、右驅(qū)動車輪，其次，驅(qū)動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，以及制動力矩和反作用力矩。 驅(qū)動橋分為斷開式和非斷開式兩種。驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)型式與驅(qū)動車輪的懸掛型式密切相關。當驅(qū)動車輪采用非獨立懸掛時，例如在絕大多數(shù)的載貨汽車和部分小轎車上，都是采用非斷開式驅(qū)動橋，其橋殼是一根支撐在左右驅(qū)動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件都裝在其中；當驅(qū)動車輪采用獨立懸掛時，則配以斷開式驅(qū)動橋[4]。 2.1.3 驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)組成 在多數(shù)汽車中，驅(qū)動橋包括主減速器、差速器、驅(qū)動車輪的傳動裝置（半軸）及橋殼等部件如圖2.1所示。 　 　 1　　 　 2　 3 4 5 6 1－輪轂　 2－半軸 　3－鋼板彈簧座 4－主減速器從動錐齒輪 5－主減速器主動錐齒輪 6－差速器總成 圖2.1 驅(qū)動橋 2.1.4 驅(qū)動橋設計要求 1、選擇適當?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。 2.2設計車型主要參數(shù) 1、整車總質(zhì)量m=4495kg 2、發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩=201Nm 3、變速器一檔傳動比=5.557 4、主減速器傳動比=5.83 2.3 主減速器結(jié)構(gòu)方案的確定 2.3.1主減速器的齒輪類型及選擇 按齒輪副結(jié)構(gòu)型式分，主減速器的齒輪傳動主要有螺旋錐齒輪式傳動、雙曲面齒輪式傳動、圓柱齒輪式傳動（又可分為軸線固定式齒輪傳動和軸線旋轉(zhuǎn)式齒輪傳動即行星齒輪式傳動）和蝸桿蝸輪式傳動等形式。 在發(fā)動機橫置的汽車驅(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雙曲面齒輪式傳動。 在現(xiàn)代貨車車驅(qū)動橋中，主減速器采用得最廣泛的是螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪。 螺旋錐齒輪如圖2.2（a）所示主、從動齒輪軸線交于一點，交角都采用90度。螺旋錐齒輪的重合度大，嚙合過程是由點到線，因此，螺旋錐齒輪能承受大的載荷，而且工作平穩(wěn)，即使在高速運轉(zhuǎn)時其噪聲和振動也是很小的。 雙曲面齒輪如圖2.2（b）所示主、從動齒輪軸線不相交而呈空間交叉。和螺旋錐齒輪相比，雙曲面齒輪的優(yōu)點有： 1、尺寸相同時，雙曲面齒輪有更大的傳動比。 2、傳動比一定時，如果主動齒輪尺寸相同，雙曲面齒輪比螺旋錐齒輪有較大軸徑，較高的輪齒強度以及較大的主動齒輪軸和軸承剛度。 (b) (a) 圖2.2 螺旋錐齒輪與雙曲面齒輪 3、當傳動比一定，主動齒輪尺寸相同時，雙曲面從動齒輪的直徑較小，有較大的離地間隙。 4、工作過程中，雙曲面齒輪副既存在沿齒高方向的側(cè)向滑動，又有沿齒長方向的縱向滑動，這可以改善齒輪的磨合過程，使其具有更高的運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。 雙曲面齒輪傳動有如下缺點： 1、長方向的縱向滑動使摩擦損失增加，降低了傳動效率。 2、齒面間有大的壓力和摩擦功，使齒輪抗嚙合能力降低。 3、雙曲面主動齒輪具有較大的軸向力，使其軸承負荷增大。 4、雙曲面齒輪必須采用可改善油膜強度和防刮傷添加劑的特種潤滑油。 螺旋錐齒輪傳動的主、從動齒輪軸線垂直相交于一點，齒輪并不同時在全長上嚙合，而是逐漸從一端連續(xù)平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向另一端。另外，由于輪齒端面重疊的影響，至少有兩對以上的輪齒同時捏合，螺旋錐齒輪能承受大的載荷，而且工作平穩(wěn)，即使在高速運轉(zhuǎn)時其噪聲和振動也是很小的,所以本次設計采用螺旋錐齒輪。 2.3.2主減速器的減速形式及選擇 主減速器的減速形式分為單級減速、雙級減速、單級貫通、雙級貫通、主減速及輪邊減速等。減速形式的選擇與汽車的類型及使用條件有關，有時也與制造廠的產(chǎn)品系列及制造條件有關，但它主要取決于由動力性、經(jīng)濟性等整車性能所要求的主減速比io的大小及驅(qū)動橋下的離地間隙、驅(qū)動橋的數(shù)目及布置形式等。通常單極減速器用于主減速比io≤7.6的各種中小型汽車上。 　　　　　 　 （a） 單級主減速器 　 　　 （b） 雙級主減速器 圖2.3主減速器 如圖2.3（a）所示，單級減速驅(qū)動車橋是驅(qū)動橋中結(jié)構(gòu)最簡單的一種，制造工藝較簡單，成本較低，是驅(qū)動橋的基本型，在貨車車上占有重要地位。目前貨車車發(fā)動機向低速大扭矩發(fā)展的趨勢使得驅(qū)動橋的傳動比向小速比發(fā)展；隨著公路狀況的改善，特別是高速公路的迅猛發(fā)展，許多貨車使用條件對汽車通過性的要求降低，因此，產(chǎn)品不必像過去一樣，采用復雜的結(jié)構(gòu)提高其的通過性；與帶輪邊減速器的驅(qū)動橋相比，由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡化，單級減速驅(qū)動橋機械傳動效率提高，易損件減少，可靠性增加。 如圖2.3（b）所示，與單級主減速器相比，由于雙級主減速器由兩級齒輪減速組成，使其結(jié)構(gòu)復雜、質(zhì)量加大；主減速器的齒輪及軸承數(shù)量的增多和材料消耗及加工的工時增加，制造成本也顯著增加，只有在主減速比較大（7.6<）且采用單級主減速器不能滿足既定的主減速比和離地間隙等要求是才采用。通常僅用在裝在質(zhì)量10t以上的重型汽車上。 本次設計貨車主減速比=5.83，所以采用單級主減速器。 2.3.3主減速器主從動錐齒輪的支承形式及安裝方法 1、主減速器主動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錐齒輪的支承形式有如下兩種： （1）懸臂式 懸臂式支承結(jié)構(gòu)如圖2.4所示，其特點是在錐齒輪大端一側(cè)采用較長的軸徑，其上安裝兩個圓錐滾子軸承。為了減小懸臂長度a和增加兩端的距離b，以改善支承剛度，應使兩軸承圓錐滾子向外。懸臂式支承結(jié)構(gòu)簡單，支承剛度較差，多用于傳遞轉(zhuǎn)鉅較小的轎車、輕型貨車的單級主減速器及許多雙級主減速器中。 圖2.4 錐齒輪懸臂式支承 （2）騎馬式 騎馬式支承結(jié)構(gòu)如圖2.5所示，其特點是在錐齒輪的兩端均有軸承支承，這樣可大大增加支承剛度，又使軸承負荷減小，齒輪嚙合條件改善，在需要傳遞較大轉(zhuǎn)矩情況下，最好采用騎馬式支承。 圖2.5 主動錐齒輪騎馬式支承 采用騎馬式（跨置式）支承結(jié)構(gòu)時，齒輪前、后兩端的軸頸均以軸承支承，故又稱兩端支承式?？缰檬街С惺怪С袆偠却鬄樵黾樱过X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．而主動錐齒輪后軸承的徑向負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。跟據(jù)實際情況，所設計的為輕型貨車所以采用騎馬式支撐。 當主動錐齒輪安裝在圓錐滾子軸承上時，為了減小懸臂長度增加支撐間距離，應使兩軸承的小端朝內(nèi)相向，大端朝外，這樣也便于結(jié)構(gòu)的布置、軸承預緊度的調(diào)整及軸承的潤滑。 2、主減速器從動錐齒輪的支承形式及安裝方式的選擇 從動錐齒輪只有跨置式一種支撐形式如圖2.6所示，兩端支承多采用圓錐滾子軸承，安裝時應使它們的圓錐滾子大端相向朝內(nèi)，而小端相向朝外。為了防止從動錐齒輪在軸向載荷作用下的偏移，圓錐滾子軸承應用兩端的調(diào)整螺母調(diào)整。主減速器從動錐齒輪采用無輻式結(jié)構(gòu)并用細牙螺釘以精度較高的緊配固定在差速器殼的凸緣上，從動齒輪節(jié)圓直徑較大時采用螺栓和差速器殼固定在一起[6]。 圖2.6 從動齒輪支撐形式 本次設計主動錐齒輪采用騎馬式支撐（圓錐滾子軸承），從動錐齒輪采用騎馬式支撐（圓錐滾子軸承）。 2.4 差速器結(jié)構(gòu)及方案的確定 根據(jù)汽車行駛運動學的要求和實際的車輪、道路以及它們之間的相互聯(lián)系表明：汽車在行駛過程中左右車輪在同一時間內(nèi)所滾過的行程往往是有差別的。例如，拐彎時外側(cè)車輪行駛總要比內(nèi)側(cè)長。另外，即使汽車作直線行駛，也會由于左右車輪在同一時間內(nèi)所滾過的路面垂向波形的不同，或由于左右車輪輪胎氣壓、輪胎負荷、胎面磨損程度的不同以及制造誤差等因素引起左右車輪外徑不同或滾動半徑不相等而要求 車輪行程不等。在左右車輪行程不等的情況下，如果采用一根整體的驅(qū)動車輪軸將動力傳給左右車輪，則會由于左右車輪的轉(zhuǎn)速雖然相等而行程卻又不同的這一運動學上的矛盾，引起某一驅(qū)動車輪產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)或滑移。這不僅會是輪胎過早磨、無益地消耗功率和燃料及使驅(qū)動車輪軸超載等，還會因為不能按所要求的瞬時中心轉(zhuǎn)向而使操縱性變壞。此外，由于車輪與路面間尤其在轉(zhuǎn)彎時有大的滑轉(zhuǎn)或滑移，易使汽車在轉(zhuǎn)向時失去抗側(cè)滑能力而使穩(wěn)定性變壞。為了消除由于左右車輪在運動學上的不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生的這些弊病，汽車左右驅(qū)動輪間都有差速器，后者保證了汽車驅(qū)動橋兩側(cè)車輪在行程不等時具有以下不同速度旋轉(zhuǎn)的特性，從而滿足了汽車行駛運動學的要求。 差速器的結(jié)構(gòu)型式選擇，應從所設計汽車的類型及其使用條件出發(fā)，以滿足該型汽車在給定的使用條件下的使用性能要求。 差速器的結(jié)構(gòu)型式有多種，大多數(shù)汽車都屬于公路運輸車輛，對于在公路上和市區(qū)行駛的汽車來說，由于路面較好，各驅(qū)動車輪與路面的附著系數(shù)變化很小，因此幾乎都采用了結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)、制造方便、用于公路汽車也很可靠的普通對稱式圓錐行星齒輪差速器，作為安裝在左、右驅(qū)動車輪間的所謂輪間差速器使用；對于經(jīng)常行駛在泥濘、松軟土路或無路地區(qū)的越野汽車來說，為了防止因某一側(cè)驅(qū)動車輪滑轉(zhuǎn)而陷車，則可采用防滑差速器。后者又分為強制鎖止式和自然鎖止式兩類。自鎖式差速器又有多種結(jié)構(gòu)式的高摩擦式和自由輪式的以及變傳動比式的[7]。 本次設計任務選用：對稱式圓錐行星齒輪差速器，因為它結(jié)構(gòu)簡單，工作平穩(wěn)可靠，適用于本次設計的汽車驅(qū)動橋。 2.5 半軸的分類及方案的確定 驅(qū)動車輪的傳動裝置置位于汽車傳動系的末端，其功用是將轉(zhuǎn)矩由差速器半軸齒輪傳給驅(qū)動車輪。其結(jié)夠型式與驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)型式密切相關，在斷開式驅(qū)動橋和轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中，驅(qū)動車輪的傳動裝置包括半軸和萬向接傳動裝置且多采用等速萬向節(jié)。在一般非斷開式驅(qū)動橋上，驅(qū)動車輪的傳動裝置就是半軸，這時半軸將差速器半鈾齒輪與輪轂連接起來。在裝有輪邊減速器的驅(qū)動橋上，半軸將半軸齒輪與輪邊減速器的主動齒輪連接起來。根據(jù)半軸外端支撐形式分為半浮式，3/4浮式，全浮式。 半浮式半軸以其靠近外端的軸頸直接支撐在置于橋殼外端內(nèi)孔中的軸承上，而端部則以具有圓錐面的軸頸及鍵與輪轂相固定。具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、尺寸緊湊、造價低廉等優(yōu)點。主要用于質(zhì)量較小，使用條件好，承載負荷也不大的轎車和輕型載貨汽車。 3/4浮式半軸的結(jié)構(gòu)特點是半軸外端僅有一個軸承并裝在驅(qū)動橋殼半軸套管的端部，直接支撐著輪轂，而半軸則以其端部與輪轂想固定，因其側(cè)向力引起彎矩使軸承有歪斜的趨勢，這將急劇降低軸承的壽命，所以未得到推廣。 全浮式半軸的外端和以兩個軸承支撐于橋殼的半軸套管上的輪轂相聯(lián)接，由于其工作可靠，廣泛應用于輕型及以上的各類汽車上。 根據(jù)北京BJ1041C4DG車型及設計要求，本設計采用全浮半軸。 2.6 橋殼的分類及方案的確定 橋殼的結(jié)構(gòu)型式大致分為可分式，組合式整體式三種。 1、可分式橋殼 可分式橋殼的整個橋殼由一個垂直接合面分為左右兩部分，每一部分均由一個鑄件殼體和一個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在中央接合面處的一圈螺栓聯(lián)成一個整體。其特點是橋殼制造工藝簡單、主減速器軸承支承剛度好。但對主減速器的裝配、調(diào)整及維修都很不方便，橋殼的強度和剛度也比較低。過去這種所謂兩段可分式橋殼見于輕型汽車，由于上述缺點現(xiàn)已很少采用。 2、組合式 組合式橋殼又稱為支架式橋殼，對加工精度要求較高，剛度較差，通常用于微型汽車、轎車、輕型以下載貨汽車。 3、整體式橋殼 整體式橋殼的特點是將整個橋殼制成一個整體，橋殼猶如一整體的空心粱，其強度及剛度都比較好。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立的主減速殼里，構(gòu)成單獨的總成，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張成形式三種。 鋼板沖壓焊接整體式橋殼是由鋼板沖壓焊接成的橋殼主體、兩端再焊上帶凸緣的半軸套管及鋼板彈簧座組成。其制造工藝簡單、材料利用率高、廢品率低生產(chǎn)率高極、及制造成本低等優(yōu)點外，還有足夠的強度和剛度，特別是其質(zhì)量小，但是比有些鑄造橋殼可靠，由于鋼板沖壓焊接整體式橋殼有一系列優(yōu)點，近年來不但應用于轎車，輕型貨車、中型載貨車上得到了廣泛的應用。本次設計驅(qū)`用鋼板沖壓焊接式整體橋殼。 2.7 本章小結(jié) 本章設計首先確定了主減速比，用以確定其它參數(shù)。對主減速器型式確定中主要從主減速器齒輪的類型、主減速器的減速形式、主減速器主動錐齒輪的支承形式及安裝方式的選擇、從動錐齒輪的支承方式和安裝方式的選擇，從而確定逐步給出驅(qū)動橋各個總成的基本結(jié)構(gòu)，分析了驅(qū)動橋各總成結(jié)構(gòu)組成?；敬_定了驅(qū)動橋四個組成部分主減速器、差速器、半軸、橋殼的結(jié)構(gòu)。 第3章 主減速器設計 3.1概述 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。 3.2主減速器齒輪參數(shù)的選擇與強度計算 3.2.1主減速器齒輪計算載荷的確定 1、按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩和最低擋傳動比確定從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩 /n （3.1） 式中：——發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩201； ——由發(fā)動機到所計算的主減速器從動齒輪之間的傳動系最低檔傳動比 ——上述傳動部分的效率，取=0.9； ——超載系數(shù)，取=1.0； n——驅(qū)動橋數(shù)目1。 =201 5.5575.83 1 0.9/1=5860.67 2、按驅(qū)動輪在良好路面上打滑轉(zhuǎn)矩確定從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩 （3.2） 式中： ——汽車滿載時驅(qū)動橋給水平地面的最大負荷，N；42后輪單胎軸荷分配前軸35%后軸65%可初?。? =×9.865%=28633.15N ——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； 對于越野汽車，取=1.0； ——車輪滾動半徑，6.50-16查表0.357m； ——分別為由所計算的主減速器從動齒輪到驅(qū)動輪之間的傳動效率和傳動比，分別取0.96和1。 ==8688.83 通常是將發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩配以傳動系最低檔傳動比時和驅(qū)動車輪打滑時這兩種情況下作用于主減速器從動齒輪上的轉(zhuǎn)矩（）的較小者，作為載貨汽車計算中用以驗算主減速器從動齒輪最大應力的計算載荷。 由式（3.1），式（3.2）求得的計算載荷，是最大轉(zhuǎn)矩而不是正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩，不能用它作為疲勞損壞依據(jù)。汽車的類型很多，行駛工況又非常復雜，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荷低車速條件下工作，對于公路車輛來說，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確定的，即主減速器的平均計算轉(zhuǎn)矩。 3、按汽車日常行駛平均轉(zhuǎn)矩確定從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩 = （3.3） 式中：——汽車滿載總重N, =44051N ——所牽引的掛車滿載總重，N，僅用于牽引車取=0； ——道路滾動阻力系數(shù)，初取 =0.015； ——汽車正常使用時的平均爬坡能力系數(shù)。初取=0.05； ——汽車性能系數(shù) （3.4） 當 =57.04>16時，取=0。 ===1383.91 3.2.2 主減速器齒輪參數(shù)的選擇 1、 主、從動齒數(shù)的選擇 選擇主、從動錐齒輪齒數(shù)時應考慮如下因素：為了磨合均勻，，之間應避免有公約數(shù)；為了得到理想的齒面重合度和高的輪齒彎曲強度，主、從動齒輪齒數(shù)和應不小于40；為了嚙合平穩(wěn)，噪聲小和具有高的疲勞強度對于商用車一般不小于6；主傳動比較大時，盡量取得小一些，以便得到滿意的離地間隙。對于不同的主傳動比，和應有適宜的搭配。 主減速器的傳動比為5.83，初定主動齒輪齒數(shù)z1=7，從動齒輪齒數(shù)z2=40。 2、從動錐齒輪節(jié)圓直徑及端面模數(shù)的選擇 根據(jù)從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩見式3.1和式3.2并取兩式計算結(jié)果中較小的一個作為計算依據(jù)，按經(jīng)驗公式選出： （3.5） 式中：——直徑系數(shù)，取=13～16； ——計算轉(zhuǎn)矩，，取，較小的。取=5860.67。 計算得，=234.38～288.47mm，初取=260mm。 選定后，可按式算出從動齒輪大端模數(shù)，并用下式校核 （3.6） 式中：——模數(shù)系數(shù)，取=0.3~0.4； ——計算轉(zhuǎn)矩，，取。 ==5.4~7.2 由GB/T12368-1990，取=6.5mm，滿足校核。 所以有：=45.5mm =260mm。 3、螺旋錐齒輪齒面寬的選擇 通常推薦圓錐齒輪從動齒輪的齒寬F為其節(jié)錐距的0.3倍。對于汽車工業(yè)，主減速器螺旋錐齒輪面寬度推薦采用： F=0.155=40.3mm 4、螺旋錐齒輪螺旋方向 主、從動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。當變速器掛前進擋時，應使主動錐齒輪的軸向力離開錐頂方向。這樣可使主、從動齒輪有分離的趨勢，防止輪齒因卡死而損壞。 所以主動錐齒輪選擇為左旋，從錐頂看為逆時針運動，這樣從動錐齒輪為右旋，從錐頂看為順時針，驅(qū)動汽車前進。 5、 旋角的選擇 螺旋角是在節(jié)錐表面的展開圖上定義的，齒面寬中點處為該齒輪的名義螺旋角。螺旋角應足夠大以使1.25。因越大傳動就越干穩(wěn)，噪聲就越低。在一般機械制造用的標準制中，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度，減少齒輪不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)，但對于尺寸小的齒輪，大壓力角易使齒頂變尖及刀尖寬度過小，并使齒輪的端面重疊系數(shù)下降，一般對于“格里森”制主減速器螺旋錐齒輪來說，載貨汽車可選用20°壓力角[8]。 7、主從動錐齒輪幾何計算 計算結(jié)果如表3.1 表3.1 主減速器齒輪的幾何尺寸計算用表 序號 項 目 計 算 公 式 計 算 結(jié) 果 1 主動齒輪齒數(shù) 7 2 從動齒輪齒數(shù) 40 3 模數(shù) 6.5 4 齒面寬 =40.3 5 工作齒高 10.14mm 6 全齒高 =11.26mm 7 法向壓力角 =20° 8 軸交角 =90° 9 節(jié)圓直徑 = 45.5mm =260mm 10 節(jié)錐角 arctan =90°- =9.92° =80.08° 11 節(jié)錐距 A== A=132.08mm 12 周節(jié) t=3.1416 t=20.42mm 13 齒頂高 =8.385mm =1.755mm 14 齒根高 = =2.875mm =9.505mm 15 徑向間隙 c= c=1.12mm 16 齒根角 =1.24° =4.12° 17 面錐角 ； =14.04° =81.32° 18 根錐角 = = =8.68° =75.96° 19 外圓直徑 = =62.02mm =260.6mm 20 節(jié)錐頂點止齒輪外緣距離 =128.56mm =21.02mm 21 理論弧齒厚 =15.103mm =5.317mm 22 齒側(cè)間隙 B=0.178~0.228 0.3mm 23 螺旋角 =35° 3.2.3螺旋錐齒輪的強度計算 1、損壞形式及壽命 在完成主減速器齒輪的幾何計算之后，應對其強度進行計算，以保證其有足夠的強度和壽命以及安全可靠性地工作。在進行強度計算之前應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的有輪齒折斷、齒面點蝕及剝落、齒面膠合、齒面磨損等。它們的主要特點及影響因素分述如下： （1）輪齒折斷 主要分為疲勞折斷及由于彎曲強度不足而引起的過載折斷。折斷多數(shù)從齒根開始，因為齒根處齒輪的彎曲應力最大。 疲勞折斷 在長時間較大的交變載荷作用下，齒輪根部經(jīng)受交變的彎曲應力。如果最高應力點的應力超過材料的耐久極限，則首先在齒根處產(chǎn)生初始的裂紋。隨著載荷循環(huán)次數(shù)的增加，裂紋不斷擴大，最后導致輪齒部分地或整個地斷掉。在開始出現(xiàn)裂紋處和突然斷掉前存在裂紋處，在載荷作用下由于裂紋斷面間的相互摩擦，形成了一個光亮的端面區(qū)域，這是疲勞折斷的特征，其余斷面由于是突然形成的故為粗糙的新斷面。 過載折斷 由于設計不當或齒輪的材料及熱處理不符合要求，或由于偶然性的峰值載荷的沖擊，使載荷超過了齒輪彎曲強度所允許的范圍，而引起輪齒的一次性突然折斷。 為了防止輪齒折斷，應使其具有足夠的彎曲強度，并選擇適當?shù)哪?shù)、壓力角、齒高及切向修正量、良好的齒輪材料及保證熱處理質(zhì)量等。齒根圓角盡可能加大，根部及齒面要光潔。 （2）齒面的點蝕及剝落 齒面的疲勞點蝕及剝落是齒輪的主要破壞形式之一，約占損壞報廢齒輪的70%以上。它主要由于表面接觸強度不足而引起的。 ①點蝕：是輪齒表面多次高壓接觸而引起的表面疲勞的結(jié)果。由于接觸區(qū)產(chǎn)生很大的表面接觸應力，常常在節(jié)點附近，特別在小齒輪節(jié)圓以下的齒根區(qū)域內(nèi)開始，形成極小的齒面裂紋進而發(fā)展成淺凹坑，形成這種凹坑或麻點的現(xiàn)象就稱為點蝕。一般首先產(chǎn)生在幾個齒上。在齒輪繼續(xù)工作時，則擴大凹坑的尺寸及數(shù)目，甚至會逐漸使齒面成塊剝落，引起噪音和較大的動載荷。在最后階段輪齒迅速損壞或折斷。減小齒面壓力和提高潤滑效果是提高抗點蝕的有效方法，為此可增大節(jié)圓直徑及增大螺旋角，使齒面的曲率半徑增大，減小其接觸應力。在允許的范圍內(nèi)適當加大齒面寬也是一種辦法。 ②齒面剝落：發(fā)生在滲碳等表面淬硬的齒面上，形成沿齒面寬方向分布的較點蝕更深的凹坑。凹坑壁從齒表面陡直地陷下。造成齒面剝落的主要原因是表面層強度不夠。例如滲碳齒輪表面層太薄、心部硬度不夠等都會引起齒面剝落。當滲碳齒輪熱處理不當使?jié)B碳層中含碳濃度的梯度太陡時，則一部分滲碳層齒面形成的硬皮也將從齒輪心部剝落下來。 （3）齒面膠合 在高壓和高速滑摩引起的局部高溫的共同作用下，或潤滑冷卻不良、油膜破壞形成金屬齒表面的直接摩擦時，因高溫、高壓而將金屬粘結(jié)在一起后又撕下來所造成的表面損壞現(xiàn)象和擦傷現(xiàn)象稱為膠合。它多出現(xiàn)在齒頂附近，在與節(jié)錐齒線的垂直方向產(chǎn)生撕裂或擦傷痕跡。輪齒的膠合強度是按齒面接觸點的臨界溫度而定，減小膠合現(xiàn)象的方法是改善潤滑條件等。 （4）齒面磨損 這是輪齒齒面間相互滑動、研磨或劃痕所造成的損壞現(xiàn)象。規(guī)定范圍內(nèi)的正常磨損是允許的。研磨磨損是由于齒輪傳動中的剝落顆粒、裝配中帶入的雜物，如未清除的型砂、氧化皮等以及油中不潔物所造成的不正常磨損，應予避免。汽車主減速器及差速器齒輪在新車跑合期及長期使用中按規(guī)定里程更換規(guī)定的潤滑油并進行清洗是防止不正常磨損的有效方法。 汽車驅(qū)動橋的齒輪，承受的是交變負荷，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蝕引起的剝落。在要求使用壽命為20萬千米或以上時，其循環(huán)次數(shù)均以超過材料的耐久疲勞次數(shù)。因此，驅(qū)動橋齒輪的許用彎曲應力不超過210.9N／mm.表3.2給出了汽車驅(qū)動橋齒輪的許用應力數(shù)值。 表3.2汽車驅(qū)動橋齒輪的許用應力 ( N／mm) 計算載荷 主減速器齒輪的許用彎曲應力 主減速器齒輪的許用接觸應力 差速器齒輪的許用彎曲應力 ，中的較小者 700 2800 980 210.9 1750 210.9 實踐表明，主減速器齒輪的疲勞壽命主要與最大持續(xù)載荷（即平均計算轉(zhuǎn)矩）有關，而與汽車預期壽命期間出現(xiàn)的峰值載荷關系不大。汽車驅(qū)動橋的最大輸出轉(zhuǎn)矩和最大附著轉(zhuǎn)矩并不是使用中的持續(xù)載荷，強度計算時只能用它來驗算最大應力，不能作為疲勞損壞的依據(jù)[9]。 2、主減速器螺旋錐齒輪的強度計算 （1）單位齒長上的圓周力 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圓周力來估算，即 （3.7） 式中：——單位齒長上的圓周力，N/mm； P——作用在齒輪上的圓周力，N，按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩和最大附著力矩兩種載荷工況進行計算。 按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩計算時： （3.8） 式中：——發(fā)動機輸出的最大轉(zhuǎn)矩，在此取201； ——變速器的傳動比； ——主動齒輪節(jié)圓直徑，在此取45.5mm.； 按上式計算一檔時： N／mm 表3.3 許用單位齒長上的圓周力 (N／mm) 類別 檔位 一檔 二檔 直接檔 轎車 893 536 321 載貨汽車 1429 250 公共汽車 982 214 牽引汽車 536 250 （2）輪齒的彎曲強度計算 汽車主減速器螺旋錐齒輪輪齒的計算彎曲應力為 （3.10） 式中：——齒輪計算轉(zhuǎn)矩，對從動齒輪，取，較小的者即=5860.67和=1383.91來計算；對主動齒輪應分別除以傳動效率和傳動比得=1005.26，=237.377； ——超載系數(shù)，1.0； ——尺寸系數(shù)==0.71； ——載荷分配系數(shù)取=1； ——質(zhì)量系數(shù)，對于汽車驅(qū)動橋齒輪，檔齒輪接觸良好、節(jié)及徑向跳動精度高時，取1； J——計算彎曲應力用的綜合系數(shù)，見圖3.1，=0.23，=0.19。 按計算： 主動錐齒輪彎曲應力=520.71 N／mm<700 N／mm 從動錐齒輪彎曲應力=634.1N／mm<700 N／mm 按計算：主動錐齒輪彎曲應力=122.95 N／mm<210.9 N／mm 從動錐齒輪彎曲應力=151.86 N／mm<210.9N／mm 綜上所述由表3.2，計算的齒輪滿足彎曲強度的要求。 相嚙合齒輪的齒數(shù) 求 綜 合 系 數(shù) J 的 齒 輪 齒 數(shù) 圖3.1 彎曲計算用綜合系數(shù)J （3）輪齒的接觸強度計算 螺旋錐齒輪齒面的計算接觸應力（N／mm）為： （3.11） 式中：——主動齒輪計算轉(zhuǎn)矩分別為=1005.26=237.377； ——材料的彈性系數(shù)，對于鋼制齒輪副取232.6； ——主動齒輪節(jié)圓直徑，45.5mm； ，，同3.10； ——尺寸系數(shù)，=1； ——表面質(zhì)量系數(shù)，對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齒輪齒寬40.3mm； J—— 計算應力的綜合系數(shù)，J =0.128，見圖3.2所示。 小齒輪齒數(shù) 接觸強度計算用J 大齒輪齒數(shù) 圖3.2 接觸強度計算綜合系數(shù)J 按計算，=1154.49<2800 N／mm 按計算，=1327.69<1750 N／mm 由表3.2輪齒齒面接觸強度滿足校核。 3.2.4主減速器的軸承計算 軸承的計算主要是計算軸承的壽命。設計時，通常是先根據(jù)主減速器的結(jié)構(gòu)尺寸初步確定軸承的型號，然后驗算軸承壽命。影響軸承壽命的主要外因是它的工作載荷及工作條件，因此在驗算軸承壽命之前，應先求出作用在齒輪上的軸向力、徑向力、圓周力，然后再求出軸承反力，以確定軸承載荷。 1、作用在主減速器主動齒輪上的力 如圖3.4所示錐齒輪在工作過程中，相互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向方向的圓周力、沿齒輪軸線方向的軸向力及垂直于齒輪軸線的徑向力。 圖3.4 主動錐齒輪工作時受力情況 為計算作用在齒輪的圓周力，首先需要確定計算轉(zhuǎn)矩。汽車在行駛過程中，由于變速器擋位的改變，且發(fā)動機也不全處于最大轉(zhuǎn)矩狀態(tài)，故主減速器齒輪的工作轉(zhuǎn)矩處于經(jīng)常變化中。實踐表明，軸承的主要損壞形式為疲勞損傷，所以應按輸入的當量轉(zhuǎn)矩進行計算。作用在主減速器主動錐齒輪上的當量轉(zhuǎn)矩可按下式計算[10]： 　(3.13) 式中：——發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，在此取201N·m； 　　　，…——變速器在各擋的使用率，可參考表3.4選取0.5％，2％，5％，15％，77.5％； 　　　，…——變速器各擋的傳動比5.557，3.65，2.37，1.54，1； 　　　，…——變速器在各擋時的發(fā)動機的利用率，可參考表3.4選取50％，60％，70％，70％，60％。 經(jīng)計算=193.73 N·m 齒面寬中點的圓周力P為： =10050.84N （3.14） 式中：T——作用在該齒輪上的轉(zhuǎn)矩。主動齒輪的當量轉(zhuǎn)矩； ——該齒輪齒面寬中點的分度圓直徑。對于螺旋錐齒輪 所以：＝38.55mm =220.3mm； ——從動齒輪的節(jié)錐角80.753°。 計算螺旋錐齒輪的軸向力與徑向力根據(jù)條件選用表3.5中公式。 表3.4　及的參考值 變速器 檔位 車型 轎車 公共汽車 載貨汽車 III擋 IV擋 IV擋 IV擋帶 超速檔 IV擋 IV擋帶 超速檔 V擋 <80 >80 I II III IV V 1 9 90 1 4 20 75 0.8 2.5 16 80..7 2 6 27 65 1 4 15 50 — 1 3 11 85 0.5 3.5 7 59 — 0.5 2 5 15 77.5 I II III IV V 60 60 50 70 65 60 60 65 60 50 50 70 70 60 60 70 70 60 60 — 50 60 70 60 50 60 70 70 — 50 60 70 70 60 注：表中，其中——發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，；——汽車總重，。 表3.5 圓錐齒輪軸向力與徑向力 主動齒輪 軸向力 徑向力 螺旋方向 旋轉(zhuǎn) 方向 右 左 順時針 反時針 右 左 反時針 順時針 主動齒輪的螺旋方向為左；旋轉(zhuǎn)方向為順時針： =8175.02 N （3.15） = 3204.19 N （3.16） 從動齒輪的螺旋方向為右：旋轉(zhuǎn)方向為逆時針： =3204.19（N） （3.17） =8175.02（N） （3.18） 式中：——齒廓表面的法向壓力角20； ——主動齒輪的節(jié)錐角9.91； ——從動齒輪的節(jié)錐角80.09。 2、主減速器軸承載荷的計算 軸承的軸向載荷就是上述的齒輪的軸向力。但如果采用圓錐滾子軸承作支承時，還應考慮徑向力所應起的派生軸向力的影響。而軸承的徑向載荷則是上述齒輪的徑向力，圓周力及軸向力這三者所引起的軸承徑向支承反力的向量和。當主減速器的齒輪尺寸，支承形式和軸承位置已初步確定，計算出齒輪的軸向力、徑向力圓周力后，則可計算出軸承的徑向載荷。 對于采用騎馬式的主動錐齒輪和騎馬式的從動錐齒輪的軸承徑向載荷，如圖3.5所示 圖3.5 主減速器軸承的布置尺寸 軸承A，B的徑向載荷分別為 = （3.19） （3.20） 式中：已知=10050.84N，=3204.19N，=8175.02N , ＝38.55mm, a=34mm，b=1