微型貨車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文】【汽車專業(yè)】

哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 摘 要 驅(qū)動(dòng)橋位于傳動(dòng)系末端，其基本功用是增矩、降速，承受作用于路面和車架或車身之家的作用力。它的性能的好壞直接影響整車性能，而對(duì)于載重汽車顯得尤其重要。當(dāng)采用大功率發(fā)動(dòng)機(jī)輸出大的轉(zhuǎn)矩以滿足目前載重汽車的快速、重載的高效率、高效益的需要時(shí)，必須搭配一個(gè)高效、可靠的驅(qū)動(dòng)橋，所以采用傳動(dòng)效率高的單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋已經(jīng)成為未來(lái)載重汽車的發(fā)展方向。驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)應(yīng)主要保證汽車在給定的條件下具有最佳的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。本設(shè)計(jì)根據(jù)給定的參數(shù)，按照傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法并參考同類型車確定汽車總體參數(shù)，再確定主減速器、差速器、半軸、和 橋殼的結(jié)構(gòu)類型，最后進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)并對(duì)主減速器主從動(dòng)齒輪、半軸齒輪和行星齒輪進(jìn)行強(qiáng)度以及壽命的校核。驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)過程中基本保證結(jié)構(gòu)合理，符合實(shí)際應(yīng)用，總成紀(jì)律部件的設(shè)計(jì)能盡量滿足零件的標(biāo)準(zhǔn)化、部件的通用化和產(chǎn)品的系列化及汽車變型的要求，維修保養(yǎng)方便，機(jī)件工藝性好，制造容易。 關(guān)鍵詞 ： 微型貨車；驅(qū)動(dòng)橋；主減速器；差速器 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II Abstract Drive axle is at the end of the powertrain, and its basic function is increasing the torque and reducing the speed, bearing the force between the road and the frame or body. Its performance will have a direct impact on automobile performance. Because using the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed, heavy-loaded, high efficiency ,high benefit today ， heavy truck , must exploiting the high driven efficiency single reduction final drive axle is becoming the heavy truck ， developing tendency . drive axle should be designed to ensure the best dynamic and fuel economy on given condition . According to the design parameters given , firstly determine the overall vehicle parametres in accordance with the traditional design methods and reference the same vehicle parameters , then identify the main reducer , differential , axle and axle housing structure type , finally design the parameters of the main gear ,the driven gear of the final drive, axle gears and spiral bevel gear and check the strength and life of them. In design process of the drive axle ,we should ensure a resonable structure , practical applications, the standardization of parts , components and products ， univertiality and the seralization and change , convenience of repair and maintenance , good mechanical technology ,being easy to manufacture. Key words: light truck ； drive axle ； single reduction ；final drive 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） III 目 錄 摘要 . I Abstract . II 第 1 章 緒 論 .1 1.1 課題研究的意義和目的 .1 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) .2 1.3 本論文研究的主要內(nèi)容 .2 第 2 章 驅(qū)動(dòng)橋方案擬定 .3 第 3 章 主減速器設(shè)計(jì) .4 3.1 主減速器結(jié)構(gòu)形式及選擇 .4 3.2 主減速器 主、從動(dòng)錐齒輪的支承方案 .6 3.3 主 減速 齒輪類型 .6 3.4 主減速器 從動(dòng)錐齒輪基本參數(shù)的選擇與計(jì)算 .8 3.4.1 主減速器比的確定 .8 3.4.2 主減速器齒輪計(jì)算載荷的確定 .8 3.4.3 錐齒輪主要參數(shù)的選擇 .10 3.4.4 主減速器錐齒輪的材料 .13 3.4.5 主減速器 弧齒錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算 .13 3.4.6 主減速器弧齒錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 .17 3.5 軸承疲勞壽命計(jì)算 .22 第 4 章 差速器設(shè)計(jì) 與計(jì)算 .24 4.1 對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器的工作原理 .25 4.2 差速器齒輪的主要參數(shù)選擇 .26 4.3 差速器齒輪的材料 .28 4.4 差速器齒輪幾何尺寸計(jì)算 .28 4.5 差速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算 .32 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） IV 4.5.1 差速器齒輪 彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 .32 4.5.2 差速器齒輪 齒面疲勞強(qiáng)度 計(jì)算 .33 第 5 章 半軸設(shè)計(jì) 與計(jì)算 .36 5.1 半軸結(jié)構(gòu)形式的選擇 .36 5.2 半軸 基本參數(shù)計(jì)算與校核 .37 5.3 半軸的材料選擇與熱處理 .39 第 6 章 驅(qū)動(dòng)橋橋殼的設(shè)計(jì) .40 6.1 橋殼的結(jié)構(gòu)型式選擇 .40 6.2 橋殼的 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 .42 6.2.1 橋殼的靜彎曲應(yīng)力 分析與 計(jì)算 .42 6.2.2 在不平路面沖擊載荷作用下的橋殼強(qiáng)度計(jì)算 .44 6.2.3 汽車以最大牽引力行駛時(shí)橋殼的強(qiáng)度計(jì)算 .44 6.2.4 汽車緊急制動(dòng)時(shí)的橋殼強(qiáng)度計(jì)算 .46 結(jié)論 .49 參考文獻(xiàn) .50 致謝 .51 附錄 .52 附錄 1外文文獻(xiàn)中 文翻譯 .52 附錄 2外文文獻(xiàn)原文 .54 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 1 - 第 1 章 緒論 1.1 論文研究的意義和目的 汽車驅(qū)動(dòng)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(dòng)橋還傳遞著傳著傳動(dòng)系中最大的轉(zhuǎn)矩，橋殼還承受著反作用力矩。驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)參數(shù)除對(duì)汽車的可靠性和耐久性有重要影響外，也對(duì)汽車的行駛性能入動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)型、平順性、通過性、機(jī)動(dòng)性和操作穩(wěn)定性等有直接的影響 。另外，汽車驅(qū)動(dòng)橋在汽車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、橋殼及各種齒輪。 由上述可見，汽車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)涉及的機(jī)械了部件及元件的品種極為廣泛，對(duì)這些零部件、元件及總成的制造業(yè)幾乎要涉及到所有現(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，也可以更好的學(xué)習(xí)并掌握現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)與機(jī)械設(shè)計(jì)的全面知識(shí)和技能。 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式與驅(qū)動(dòng)車輪的懸掛形式密切相關(guān)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)車輪采用非獨(dú)立懸架時(shí)，都是采用非斷開式（整體式）驅(qū)動(dòng)橋；當(dāng)驅(qū)動(dòng)車輪 采用獨(dú)立懸架時(shí)，則配以斷開式驅(qū)動(dòng)橋。與非斷開式驅(qū)動(dòng)橋相比較，斷開式驅(qū)動(dòng)橋能顯著減少汽車簧下質(zhì)量，從而改善汽車行駛平順性，提高了平均行駛速度；減少了其側(cè)滑行駛時(shí)作用于車輪和車橋上的動(dòng)載荷，提高了零部件的使用壽命；增加了汽車的離地間隙；由于驅(qū)動(dòng)車輪與路面的接觸情況及對(duì)各種地形的適應(yīng)性較好，增強(qiáng)了車輪的抗側(cè)滑能力；若與之匹配的獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，可增加汽車不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)，提高了汽車的操作穩(wěn)定性。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。斷開式驅(qū)動(dòng)橋在乘用車和部分越野車上應(yīng)用廣泛。非斷開式驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，工作可靠，但由于 其晃下質(zhì)量較大，對(duì)汽車的行駛平順性和降低動(dòng)載荷有不利的影響。 本設(shè)計(jì)中的微型貨車驅(qū)動(dòng)橋由主減速器、差速器、車輪傳動(dòng)裝置（半軸）和橋殼組成。 設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求： 1）適當(dāng)?shù)闹鳒p速比，以保證微型貨車在給定條件下具有最佳的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。 2）外廓尺寸要小，保證微型貨車具有足夠的離地間隙，以滿足通過性要求。 3）齒輪及其他傳動(dòng)性工作平穩(wěn)，噪聲要小。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 2 - 4）在各種載荷和轉(zhuǎn)速工況下有高的傳動(dòng)效率。 5）具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以承受和傳遞作用于路面和車架或車身間的各種力和力矩；在此條件下，盡可能降低質(zhì)量，尤其是簧 下質(zhì)量，以減少不平路面的沖擊載荷，提高汽車的行駛平順性。 6）與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)。 7）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工工藝好，制造容易，維修、調(diào)整方便。 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 目前我國(guó)正在大力發(fā)展汽車產(chǎn)業(yè)，采用后輪驅(qū)動(dòng)汽車的平衡性和操作性都將會(huì)有很大的提高。后輪驅(qū)動(dòng)的汽車加速時(shí)，牽引力將不會(huì)由前輪發(fā)出，所以在加速轉(zhuǎn)彎時(shí)，司機(jī)就會(huì)感到有更大的橫向握持力，操作性能變好。維修費(fèi)用低也是后輪驅(qū)動(dòng)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，盡管由于構(gòu)造和車型的不同，這種費(fèi)用將會(huì)有很大的差別。如果變速器出了故障對(duì)于后輪驅(qū)動(dòng)的汽車就不需要對(duì)差速器進(jìn)行 維修，但是對(duì)于前輪驅(qū)動(dòng)的汽車來(lái)說也許就有這個(gè)必要了，因?yàn)檫@兩個(gè)部件是坐在一起的。所以后輪驅(qū)動(dòng)必然會(huì)使得乘車更加安全、舒適、，從而帶來(lái)客觀的經(jīng)濟(jì)效益。目前國(guó)內(nèi)研究的重點(diǎn)在于：從橋殼的制造技術(shù)上尋求制造工藝先進(jìn)、制造效率更高、成本低的方法；從減速器形式上將傳統(tǒng)的中央單級(jí)減速器發(fā)展到現(xiàn)在的中央及輪邊雙級(jí)減速器或雙級(jí)主減速器結(jié)構(gòu)；從齒輪加工形式上車橋內(nèi)部的主從動(dòng)齒輪、行星齒輪及圓柱齒輪逐漸采用精磨加工，以滿足汽車高速行駛要求及法規(guī)對(duì)于噪聲的控制要求。 1.3 本論文研究的主要內(nèi)容 （ 1）完成微型貨車基本參數(shù)的選擇； （ 2）汽車驅(qū)動(dòng)橋方案擬定； （ 3）主減速器、差速器、半軸及橋殼等部件的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核。 第 2 章 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)方案擬定 由于要 求的是載貨汽車的后驅(qū)動(dòng) 橋，要涉及這樣的一個(gè)級(jí) 別的驅(qū)動(dòng)橋，一般選用非 斷開式驅(qū)動(dòng)橋與非獨(dú)立懸 架相適應(yīng)。該 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 3 - 種形式的驅(qū)動(dòng)橋是一根支撐在左右驅(qū)動(dòng)車輪的剛性空心梁，一般是鑄造或鋼板沖壓而成，主減速器、差速器和半軸等所有傳動(dòng)件都安裝在其中，此時(shí)驅(qū)動(dòng)橋，驅(qū)動(dòng)車輪都屬于簧下質(zhì)量。 圖 2-1 斷開式驅(qū)動(dòng)橋 圖 2-2 非斷開式驅(qū)動(dòng)橋 第 3 章 汽車主減速器設(shè)計(jì) 3.1 主減速器的結(jié)構(gòu)形式及選擇 主減速器的減速形式可分為單級(jí)減速、雙級(jí)減速、雙速減速、單雙級(jí)貫通、單雙級(jí)減速配以輪邊減速等。 1)單級(jí)主減速器可由一對(duì)圓錐齒輪、一對(duì)圓柱齒輪或由蝸輪蝸桿組成，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、成本低、使用簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但是其主傳動(dòng)比不能太大，一般 0i 7，一般位于 3.5-6.7，太大的傳動(dòng)比將會(huì)使從動(dòng)錐齒輪的尺寸過大，影響驅(qū)動(dòng)橋殼下的離地間隙，使從動(dòng)齒輪熱處理困難 ,離地間隙越小，汽車的 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 4 - 通過性就越差，這也限制了從動(dòng)錐齒輪的最大尺寸。 2)雙級(jí)主減速 器是由第一級(jí)圓錐齒輪副和第二級(jí)圓錐齒輪副或第一級(jí)圓錐齒輪副和第二級(jí)圓錐齒輪副所組成。采用雙級(jí)主減速器可達(dá)到兩種目的：一是可以獲得較大的傳動(dòng)比 6 至 10，其二是采用雙級(jí)主減速器后，第二級(jí)的傳動(dòng)比可以小一些，由此，第二級(jí)的從動(dòng)齒輪尺寸在差速器安裝尺寸允許的情況下可相應(yīng)減小，由此減少了橋殼的外形尺寸增加了離地間隙，而雙級(jí)主減速器的重量及制造成本都比單級(jí)主減速器要高得多。 3）雙速主減速器內(nèi)有齒輪的不同組合可獲得兩種傳動(dòng)比。汽車在良好路面上行駛時(shí)，使用較小的傳動(dòng)比。它與五檔變速器配合使用，可使汽車有十個(gè)檔位，使汽車獲 得良好的使用性能。同時(shí)，改減速器的成本也相當(dāng)高的。 4）單級(jí)主減速器加論辯減速器：越野車、重型礦用自卸車和重型貨車需要減速比更大的驅(qū)動(dòng)橋，同時(shí)也要很大的離地間隙，因此發(fā)展了輪邊減速器。于是驅(qū)動(dòng)橋分成兩次減速具有兩個(gè)減速比（主減速器傳動(dòng)比和輪邊減速比）。相對(duì)這時(shí)的主減速器傳動(dòng)比要比沒有輪邊減速器的傳動(dòng)比要小得多。其結(jié)果是驅(qū)動(dòng)橋中央部分的外形尺寸減小很多，相對(duì)地面增加了離地間隙。同時(shí)，在主減速器后河輪邊減速器前的零件如差速器、半軸等載荷大大減少，其零件尺寸也相應(yīng)的減小。它能縮短橋中心到連接傳動(dòng)軸凸緣間的距離，能 減少傳動(dòng)軸的夾角。當(dāng)然這種減速器復(fù)雜，制造裝配精度要求高，成本自然也是普通主減速器的幾倍。 綜上所述，中央單級(jí)主減速器還有以下特點(diǎn)： （ 1）結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，制造工藝簡(jiǎn)單，成本較低，是驅(qū)動(dòng)橋的基本類型，其在重型汽車上占有重要地位。 （ 2）貨車發(fā)動(dòng)機(jī)向低速大轉(zhuǎn)矩發(fā)展趨勢(shì)，使得驅(qū)動(dòng)橋的傳動(dòng)比向小速比發(fā)展。 （ 3）隨著公路狀況的改善，特別是高速公路的迅猛發(fā)展，汽車使用條件對(duì)汽車通過性的要求降低。 （ 4）與帶輪邊減速器的驅(qū)動(dòng)橋相比，由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋機(jī)械傳動(dòng)效率提高，易損件減少，可靠性提高。 根據(jù)以上信息， 針對(duì)微型貨車在主減速比小于 6 的情況下，應(yīng)盡量選用單級(jí)減速器驅(qū)動(dòng)橋所以此設(shè)計(jì)采用中央單級(jí)減速器驅(qū)動(dòng)橋，再配以鑄造整體式驅(qū)動(dòng)橋。其結(jié)構(gòu)見圖 3-1。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 5 - 圖 3-1 單級(jí)主減速器 3.2 主減速器主、從動(dòng)錐齒輪的支承方案 主減速器中必須保證主從、動(dòng)齒輪具有良好的嚙合狀況，才能使它們很好的工作。齒輪的正確嚙合，除去齒輪的加工質(zhì)量、裝配調(diào)整及軸承、主減速器的殼體的剛度以外，還與軸承的支承剛度密切相關(guān)。 1） 主動(dòng)錐齒輪的支承 主動(dòng)錐齒輪的支承形式可分為懸臂式支承和跨置式支承 兩種，見圖 3-2 、圖 3-3所示。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 6 - 圖 3-2 懸臂式 圖 3-3 跨置式 懸臂式支承結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是在錐齒輪大端一側(cè)采用較長(zhǎng)的軸頸，其上安裝兩個(gè)圓錐滾子軸承。為了減小懸臂長(zhǎng)度 a和增加兩支承間的距離凸 b，以改善支承剛度，應(yīng)使兩軸承圓錐滾子的大端朝外，使作用在齒輪上離開錐頂?shù)妮S向力由靠近齒輪的軸承承受，而反向軸向力則由另一軸承承受。為了盡可能地增加支承剛度，支承距離 b應(yīng)大于 2.5 倍的懸臂長(zhǎng)度 a，且應(yīng)比齒輪節(jié)圓直徑的 70還 大，另外靠近齒輪的軸徑應(yīng)不小于尺寸 a。為了方便拆裝，應(yīng)使靠近齒輪的軸承的軸徑比另一軸承的支承軸徑大些。靠近齒輪的支承軸承有時(shí)也采用圓柱滾子軸承，這時(shí)另一軸承必須采用能承受雙向軸向力的雙列圓錐滾子軸承。支承剛度除了與軸承形式、軸徑大小、支承間距離和懸臂長(zhǎng)度有關(guān)以外，還與軸承與軸及軸承與座孔之間的配合緊度有關(guān)。 3.3 主減速器的齒輪類型 汽車主減速器廣泛采用的是弧齒錐齒輪、雙曲面齒輪和蝸輪蝸桿等多種形式。 弧齒錐齒輪傳動(dòng)：制造簡(jiǎn)單，廣泛應(yīng)用在汽車主減速器上。一對(duì)弧齒錐齒輪嚙合時(shí)，輪齒并不在全場(chǎng)上嚙合，而是逐 漸從一端連續(xù)平穩(wěn)的轉(zhuǎn)向另一端，并至少有兩隊(duì)以上的輪齒同時(shí)嚙合，所以它比直齒輪能承受更大的載荷，而且平穩(wěn)無(wú)聲。但其對(duì)嚙合精度很敏感，齒輪副錐頂稍有不吻合便是工作條件急劇變壞，伴隨磨損、噪聲增大。為保證齒輪副的正確嚙合，必須將軸承頂緊，提高支承剛度，增大殼體剛度。 雙曲面齒輪傳動(dòng)與弧齒錐齒輪傳動(dòng)不同之處在于主從動(dòng)軸線不相交而有一偏移距 E。由于存在偏移距，從而主動(dòng)齒輪螺旋角 1 與從動(dòng)論螺旋角 2 不等，且 1 2 。此時(shí)兩齒輪切向力 與 之比，可根據(jù)嚙合面上法向力彼此相等的條 件求出 。 （ 3-1） 設(shè) 與 分別為主、從動(dòng)齒輪平均分度圓半徑，雙曲面的傳動(dòng)比 為 （ 3-2） 對(duì)于圓弧錐齒輪傳動(dòng)，其傳動(dòng)比 ，令 K=cos / ,則 （ 3-3） 系數(shù)一般為 1.251.5。這說明當(dāng)雙曲面齒輪尺寸與弧齒錐齒輪尺寸相當(dāng) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 7 - 時(shí)，雙曲面?zhèn)鲃?dòng)有更大的傳動(dòng)比；當(dāng)傳動(dòng)比一定，從動(dòng)齒輪尺寸相同時(shí)，雙曲面齒輪比弧齒錐齒輪有較大直徑，較高的齒輪強(qiáng)度及較大的主動(dòng)齒輪軸和軸承剛度；當(dāng)傳動(dòng)比和主動(dòng)齒輪尺寸一定時(shí)，雙曲面從動(dòng)錐齒輪直徑比相應(yīng)螺旋齒輪小，也讓離地間隙較大。 雙曲面齒輪副在工作過程中，除了有沿齒高方向側(cè)向滑動(dòng)之外，還有沿齒長(zhǎng)方向的縱向滑動(dòng)?？v向滑動(dòng)可改善齒輪的磨合過程，并使其工作安靜平滑。然而縱向滑動(dòng)可使摩擦損失增加，降低傳動(dòng)效率，因而偏移距 E 不應(yīng)過大。雙曲面齒輪傳動(dòng)齒面間大的壓力和大的摩擦功，可能導(dǎo)致油膜破壞和吃面燒結(jié)咬死。因此，雙曲面齒輪傳動(dòng)必須采用可改善油膜強(qiáng)度和避免齒面燒結(jié)的特殊雙曲面潤(rùn)滑油。 考慮到生產(chǎn)條件、材料問題以及經(jīng)濟(jì)性問題，我們選擇采用弧齒錐齒輪。 3.4 主減速器從動(dòng)齒輪基本參數(shù)的選擇與計(jì)算 3.4.1 主減速比0i的確定 主減速比對(duì)主減速器的結(jié)構(gòu)型式、輪廓尺寸、質(zhì)量大小以及檔變速器處于最高檔位時(shí)汽車的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性都有直接影響。 0i 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(lái)確定。可利用在不同 0i下功率平衡來(lái)研究 0i 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)做最佳匹配的方法來(lái)選擇 0i 值，可使汽車獲得最佳的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。 本設(shè)計(jì)中主減速比0i=4.11 3.4.2 主減速器齒輪計(jì)算載荷的確定 汽車主減速器錐齒輪有格里森和奧利康兩種切齒方法， 本設(shè)計(jì)中按照格里森齒制錐齒輪計(jì)算載荷。 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最低檔傳動(dòng)比確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 niiKiTK ed 0f1ce m a xT （ 3-4） mmri rG 2,2cs mT （ 3-5） cfT=ni rmm rtF （ 3-6） 式中 : eMaxT 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 eMaxT =78 N.m； 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 8 - eTc 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)作用在主減速器從動(dòng)齒輪上的計(jì)算轉(zhuǎn)矩； csT 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； cfT 主減速器從動(dòng)齒輪上的平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩； G 汽車傳動(dòng)系效率 G=0.95； dK 動(dòng)載系數(shù) dK=1 n 該汽車的驅(qū)動(dòng)橋數(shù) 1n 1i 變速器最低檔傳動(dòng)比 1i =3.429 K 液力變矩器變矩 系數(shù) K=1 2G 汽車后軸對(duì)地面的荷重 aG 汽車滿載質(zhì)量 aG= 15500N 。 2G =tF / 2m = aG /2 2m （ 3-7） 代入數(shù)據(jù)得到 2G =7045.45N tF 地面對(duì)車輪的作用力； tF=7750N 2m 汽車加速行駛的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù) 2m =1.1； 輪胎對(duì)地面的附著系數(shù) =0.85； r 車輪滾動(dòng)半徑 50.24rr cm； mi 主減速器從動(dòng)齒輪到車輪之間的傳動(dòng)效率 mi=1 m 主 減速器主動(dòng)齒輪到車輪之間按的傳動(dòng)效率 m=0.9 tF 地面作用在車輪上的轉(zhuǎn)矩 tF=7750N 把以上數(shù)據(jù)分別代入（ 3-4）（ 3-5）（ 3-6）得 ： eTc =1099.27 N m csT =1613.83Nm cfT= =2109.72 Nm 由式（ 3-4）和 (3-5)求的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，是作用到從動(dòng)錐齒輪上的最大轉(zhuǎn)矩，是作用在從動(dòng)錐齒輪上的最大轉(zhuǎn)矩，不同于日常行駛平均轉(zhuǎn)矩。當(dāng)計(jì)算錐齒 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 9 - 輪最大應(yīng)力時(shí)，計(jì)算轉(zhuǎn)矩cT應(yīng)取前面兩種的較小值，即cT=mineTc eTc，故主減速器齒輪的計(jì)算載荷：cT=1099.27N.m。 主動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩為： Gi 0ZTcT （ 3-8） 式中：ZT 主動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩， 0i 主減速比 G 主 從動(dòng)錐齒輪之間的傳動(dòng)效率，對(duì)于弧齒錐齒輪，G取 95%； 計(jì)算得 ZT =281.54N.m 3.4.3 錐齒輪主要參數(shù)的選擇 主減速器錐齒輪的主要參數(shù)有主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù) 1Z 和 2Z 、從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑 2D 和端面模數(shù)sm、主從動(dòng)錐齒輪齒面 寬 1b 和 2b 、雙曲面齒輪副的偏移距 E、中點(diǎn)螺旋角 、法向壓力角 等。 1、主從動(dòng)錐齒輪齒數(shù) 1Z 和 2Z 選擇主從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)考慮以下因素： a) 為了磨合均勻， 1Z 和 2Z 之間應(yīng)避免有公約數(shù)； b) 為了得到理想的齒面重合度和高的輪齒彎曲強(qiáng)度，主動(dòng)錐齒輪齒數(shù)和應(yīng)不少于 40； c) 威樂嚙合平穩(wěn)、噪聲小和具有高的疲勞強(qiáng)度，對(duì)于乘用車， 1Z 一般不少于 9；對(duì)于一般商用車， 1Z 一般不少于 6； d) 主傳動(dòng)比0i較大時(shí)， 1Z 盡量取得少些，以便得到滿意的離地間隙； e) 對(duì)于不同的主傳動(dòng)比， 1Z 和 2Z 應(yīng)有適宜的搭配； 根據(jù)上述條件：取 1Z =9 和 2Z =37 故可以重新確定汽車的主減速比： 0i = 2Z / 1Z =37/9=4.11 根據(jù)新的主減速比重新確定汽車的主減速器計(jì)算載荷： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 10 - niiKiTK ed 0f1ce m a xT =989.34N.m 2、從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑2D和端面模數(shù)sm 對(duì)于單級(jí)主減速器，增加尺寸2D會(huì)影響驅(qū)動(dòng)橋殼高度尺寸和離地間隙，減小2D會(huì)影響跨置式主動(dòng)錐齒輪的前支承座的安裝空間和差速器的安裝。 2D根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式初選，即 2D = 3cD TK 2 （ 3-9） 式中： 2D 從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑（ mm）； 2DK 直徑系數(shù)，一般為 13.015.3，取值為 15 cT 從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩（ N.m ） , cT=mineTc eTc，cT=1099.27N.m。 故可算得， 2D =154.8mm sm由下式計(jì)算：sm= 2D / 2Z 可得sm=4.18；同時(shí)sm還應(yīng)滿足sm= 3cmK T，式中 mK 為模數(shù)系列，取0.30.4。經(jīng)計(jì)算得，sm=（ 0.30.4） 3 27.1099 =3.0964.128，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)（ GB1357-87）選擇模數(shù)sm=4，故 2D =4 37=148mm 3、主、從動(dòng)錐齒輪齒面寬 1b 和 2b 錐齒輪齒面過寬并不能增大齒輪的強(qiáng)度和壽命，反而會(huì)導(dǎo)致因錐齒輪齒下端齒溝變窄引起的切削刀頭頂面寬過窄及刀尖圓角過下。這樣，不但減小了齒根圓角半徑，加大了應(yīng)力集中，還降低了刀具的使用壽命。此外，安裝時(shí)有位置偏差或由于制造、熱處理變形等原因，使齒輪工作時(shí)載荷集中于齒輪小段，會(huì)引起輪齒小端過 早損壞和疲勞損傷。另外，齒面過寬也會(huì)引起裝配空間減小。但是齒面過窄，輪齒表面的耐磨性會(huì)降低 。 對(duì)于從動(dòng)錐齒輪齒面寬 2b ，推薦不大于其節(jié)錐距 2A 的 0.3倍，即 2b 0.3 2A ，并且一般推薦 2b =0.155 2D 。對(duì)于弧齒 錐齒輪， 1b 一般比 2b 大 10%。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 11 - 故齒面寬選擇為2b=0.155 148=22.94mm 1b=22.94 1.1=25.23mm 4、中點(diǎn)螺旋角 螺旋角沿齒寬是變化的，輪齒大端螺旋角最大，輪齒小端的螺 旋角最小?；↓X錐齒輪齒輪副的中點(diǎn)螺旋角是相等的。選擇 時(shí)，應(yīng)考慮它對(duì)齒面重合度f(wàn)、輪齒強(qiáng)度和軸向力大小的影響。 越大，則重合度f(wàn)越大，同時(shí)嚙合的齒數(shù)越多，傳動(dòng)就越平穩(wěn)，噪聲就越低，而且輪齒的強(qiáng)度越高。一般f不小于 1.25，在 1.252.0 時(shí)效果 最好。但是 過大，會(huì)導(dǎo)致軸向力增大。 汽車主減速器弧齒錐齒輪齒輪螺旋角或雙曲面齒輪副的平均螺旋角一般為035 040 .乘用車選用較大的 值以保證較大的齒面重合度，使運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低；商用車選用較小的 值以防止軸向力過大嗎，通常取 035 5、螺旋方向 從錐齒輪錐 頂看，齒形從中心線上半部向左傾斜為左旋，向右傾斜為右旋。主從動(dòng)錐齒輪的螺旋方向是相反的。螺旋方向與錐齒輪的螺旋方向影響其所受軸向力的方向。當(dāng)變速器掛前進(jìn)擋時(shí)，應(yīng)使主動(dòng)齒輪的軸向力離開錐頂方向，這樣可使主從動(dòng)齒輪有分離趨勢(shì)，防止輪齒因卡死而損傷。 本設(shè)計(jì)中選取主動(dòng)齒輪為右旋，從動(dòng)齒輪為左旋方向。 6、法向壓力角 法向壓力角大一些可以增加輪齒強(qiáng)度，減小齒輪不發(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 小負(fù)荷工作的輪齒，一般采用小的壓力角，可使齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低。對(duì)與弧齒錐齒輪，商用車的 為 020 或 05.22 ，乘用車的 一般選用 05.14 或 016 。 本設(shè)計(jì)中選取法向壓力角 020 。 3.4.4 主減速器錐齒輪的材料 驅(qū)動(dòng)橋錐齒輪的 工作條件是相當(dāng)惡劣的，與傳動(dòng)系其他齒輪相比，具有載荷大、作用時(shí)間長(zhǎng)、變化多、有沖擊等特點(diǎn)。因此，傳東西中的主減速器齒輪是個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。主減速器錐齒輪材料應(yīng)滿足如下要求： a) 具有高的彎曲疲勞強(qiáng)度和表面解除疲勞強(qiáng)度，齒面高的硬度以保證有高的耐磨性。 b) 齒輪芯部應(yīng)有適當(dāng)?shù)捻g性以適應(yīng)沖擊載荷，避免在沖擊載荷下齒根折斷。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 12 - c) 鍛造性能、切削加工性能以及特處理性能良好，熱處理后變形小或變形規(guī)律易控制。 d) 選擇合金材料是，盡量少用含鎳、鉻的材料，而選用含錳、釩、硼、鈦、鉬、硅等元素的合金鋼。 汽車主減速器錐齒輪與差速器錐齒輪目前常用 滲碳合金鋼制造，主要有20CrMnTi、 20MnVB、 20MnTiB、 22CrNiMo 和 16SiMn2WmoV.滲碳合金鋼的主要優(yōu)點(diǎn)是表面可得 到含碳量較 高的硬化層 （一般含碳量 的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為0.8%1.2%） ,具有相當(dāng)高的耐磨性和抗壓性，而芯部腳軟，具有良好的韌性。因此這類材料的彎曲強(qiáng)度、表面接觸強(qiáng)度和承受沖擊的能力均較好。由于鋼本身有較低的含碳量，使鍛造性能和切削加工性能較好。其主要缺點(diǎn)是熱處理費(fèi)有較高，表面硬化層以下的基底腳軟，在承受很大的壓力時(shí)可能產(chǎn)生塑性變形，如果滲碳層與芯部的含碳量相差過多，便會(huì)引起 表面硬化層的剝落。 為改善新齒輪的磨合，防止其在運(yùn)行初期出現(xiàn)早期的磨損、擦傷、膠合或咬死，錐齒輪再熱處理以及精加工后，做厚度為 0.0050.020mm 的磷化處理或鍍銅、鍍錫處理。對(duì)齒面進(jìn)行應(yīng)力噴丸處理，可提高 25%的齒輪壽命。對(duì)于滑動(dòng)速度高的齒輪，可進(jìn)行滲硫處理以提高耐磨性。 3.4.5 主減速器弧齒錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算 根據(jù)圓弧齒螺旋錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算步驟，并根據(jù)主減速器齒輪的基本參數(shù)選擇，已經(jīng)確定的項(xiàng)目如下： 主動(dòng)錐齒輪齒數(shù)： 1Z =9 從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)： 2Z =37 端面模數(shù) sm=4 齒面寬 1b =22.94mm 2b = 25.23mm 法向壓力角 = 020 軸交角 = 090 節(jié)圓直徑 1D =sm 1Z= 4 9=36mm； 2D =sm 2Z=4 37=148mm。 需要確定的那個(gè)的 項(xiàng)目如下： （ 1） 齒全高與齒工作高 齒全高 h= 2H gm 齒工作高 gmHg 1h 表 3-1 圓弧齒螺旋齒輪的 1H 、 2H 、 aH 主動(dòng)錐齒 （ 5） 6 7 8 9 10 11 12 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 13 - 輪齒數(shù) 從錐齒輪最小齒數(shù)min2Z 34 33 32 31 30 29 26 法向壓力角 020 螺旋角 035 040 035 齒工作高系數(shù)1H （ 1.430） 1.500 1.560 1.610 1.650 1.680 1.695 1.700 齒全高系數(shù) 2H （ 1.588） 1.666 1.733 1.788 1.832 1.865 1.882 1.888 大齒輪齒高系數(shù)aK （ 0.160） 0.215 0.270 0.325 0.308 0.435 0.490 0.46+212Z39.0 ）（ Z 根據(jù)表 3-1選齒工作高系數(shù) 1H =1.650，齒全高系數(shù) 2H =1.832。 故計(jì)算得 :齒工作高 sg mH1h =1.65 4 =6.6 齒全高 h= 2Hsm=1.832 4=7.33 (2)節(jié)錐角 379a r c ta na r c ta n 211 zz066.13 （ 3-10） 2 = 090 -1 = 090 - 066.13 = 034.76 （ 3-11） （ 3）節(jié)錐距 220 sin2 DA =034.76sin2148 =76.17mm （ 3-12） （ 4）周節(jié) t=3.1416 sm =3.1416 4=12.57 （ 3-13） (5) 齒頂高 samKh 2 =0.308 4=1.23mm 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 14 - 21h hh g =6.6-1.232=5.37mm （ 3-14） (6)齒根高 1h =h- 1h； 2h =h- 2h （ 3-15） 1h =7.33-5.37=1.96mm； 2h =7.33-1.23=6.10mm (7)徑向間隙 c =h -gh （ 3-16） c =7.33-6.6=0.73mm (8)齒 根角 1 =01arctanAh ； 2 =02arctanAh （ 3-17） 1 =17.76 96.1arctan= 57arctan0.02 = 0472.1 2 =17.76 10.6arctan= 0arctan0.08 = 0574.4 (9)面錐角 01=1 + 2 ； 02= 2 +1 (3-18) 01= 066.13 + 0574.4 = 023.18 ； 02= 034.76 + 0472.1 = 081.77 （ 10）外圓直徑 01D= 1D + 11 cosh2 ； 02D = 2D + 22 cosh2 (3-19) 01D=36+2 5.37 cos 066.13 =46.44mm 02D=148+2 1.23 cos 034.76 =148.58mm (11)節(jié)錐頂點(diǎn)至齒輪外緣距離 11201 sin2x hD ； 22102 s in2x hD (3-20) 001 66.13s in37.52148x =72.73mm 002 34.76s in23.1236x =16.80mm (12)理論弧齒厚 21 sts ； s2 mSs k (3-21) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 15 - 根據(jù)表 3-2選擇kS=0.860 故有 44.34860.02 s； 13.944.357.121 s 表 3-2 弧齒錐齒輪的大齒輪理論弧齒厚kS 2z 1z 6 7 8 9 10 11 30 0.911 0.957 0.975 0.997 1.023 1.053 40 0.803 0.818 0.837 0.860 0.888 0.948 50 （ 0.748） 0.757 0.777 0.828 0.884 0.946 60 （ 0.715） （ 0.729） 0.777 0.828 0.883 0.945 （ 13）齒側(cè)間隙 根據(jù)表 3-3 選取齒側(cè)間隙 B（ mm） 為： B=0.150mm 表 3-3“格里森制”弧齒錐齒輪推薦采用的齒側(cè)間隙 B 3.4.6 主減速器弧齒錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 在選好主減速器錐齒輪的主要參數(shù)后，就可以根據(jù)所選擇的齒形計(jì)算錐齒輪的幾何尺寸，而后根據(jù)所確定的計(jì)算載荷進(jìn)行強(qiáng)度校核，以保證錐齒輪有足夠的強(qiáng)度和壽命。 輪齒損壞的形式主要有彎曲疲勞折斷，過載折斷，齒面點(diǎn)蝕及剝落、齒面膠合、齒面磨損等。在實(shí)際設(shè)計(jì)中往往還要依 據(jù)臺(tái)架和道路試驗(yàn)及實(shí)際使用情況等來(lái)檢驗(yàn)。 （ 1） 單位齒長(zhǎng)圓周力 主減速器錐齒輪的表面耐磨性，常用輪齒上的單位齒長(zhǎng)圓周力來(lái)估算， 2bp F (3-22) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 16 - 式中： p 輪齒上單位齒長(zhǎng)的圓周力（ N/mm） ； F 作用在輪齒上的圓周力（ N）； 2b 從動(dòng)齒輪齒面寬（ mm） 。 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí) 321m a x 102 bnD ikiTkp fged (3-23) 式中： gi 變速器傳動(dòng)比，常取一檔及直接檔進(jìn)行計(jì)算； 1D 主動(dòng)錐齒輪中點(diǎn)分度圓直徑（ mm） ； 其他符號(hào)同前。 取一檔時(shí)：gi =3.429 31023.25361 95.01429.317812 p=559.49N/mm 取直接檔時(shí)：gi=1 31023.25361 95.010.117812 p=163.17N/mm 按驅(qū)動(dòng)輪打滑的轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)： 32222 102p mmribD rmG (3-24) 式中： 2G 驅(qū)動(dòng)橋?qū)λ降孛娴呢?fù)荷， N 輪胎與地面的附著系數(shù)， =0.85 r 輪胎滾動(dòng)半徑， 0.245m 2D 主減速器從動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑， mm； 2m 汽車最大加速度時(shí)后軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，商用車： 1.11.2，取為1.1； mi 主減速器從動(dòng)齒輪到車輪之間的傳動(dòng)比； m 主減速器主動(dòng)齒輪到車輪之間的傳動(dòng) 效率； 其他符號(hào)同前。 2G =7045.45N 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 17 - 31095.023.25148 245.085.01.145.70452p =956.44N/mm 許用的單位齒長(zhǎng)圓周力【 p】 見表 3-4。在現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)中，由于材質(zhì)及加工工藝等制造質(zhì)量的提高，【 p】 有時(shí)高出表中數(shù)值的 20%50%。對(duì)于不滿足需用單位齒長(zhǎng)圓周力的情況可以通過改變材料的方法來(lái)滿足其要求。 表 4-4 許用單位齒長(zhǎng)上的圓周力 （ 2） 輪 齒彎曲強(qiáng)度 錐齒輪輪齒的齒根彎曲應(yīng)力為 3m0w 102 WsVSc b DJmK KKKT (3-25) 式中：w 錐齒輪輪齒的齒根彎曲應(yīng)力（ Mpa） CT 所計(jì)算齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩（ Nm），對(duì)于從動(dòng)齒輪：cT=mineTc eTc 對(duì)于主動(dòng)齒輪，cT還要按式（ 3-5）換算； 0K 過載系數(shù)，一般取 1； sk 尺寸系數(shù)，與齒輪尺寸及熱處理等因素有關(guān)， 當(dāng) mmms 6.1，sk= 25.04.25 sm；當(dāng) mmms 6.1時(shí)，sk=0.5，本設(shè)計(jì)中sk=0.5 mk 齒面載荷分配系數(shù)，跨置式：mk=1.01.1，懸臂式：mk=1.001.25， Vk 質(zhì)量系數(shù)，當(dāng)齒輪接觸良好，齒距及徑向跳動(dòng)精度高時(shí)Vk=1.0,； B 所計(jì)算齒輪的齒面寬（ mm） D 所討論齒輪的大端分度圓直徑（ mm） WJ 所計(jì)算齒輪的輪齒彎曲應(yīng)力綜合系數(shù)，從圖 3-1 中可查詢得WJ =0.234 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 18 - 圖 3-1 用于壓力角 020 、螺旋角 035 、軸交角 090 的汽車用弧齒錐齒輪輪齒彎曲應(yīng)力綜合系數(shù) WJ 。 對(duì)于從動(dòng)錐齒輪： 3m0w 102 WsVSc b DJmK KKKT= 310234.014894.2241 5.01.1127.1 0 9 92 =380.5N/mm 對(duì)于主動(dòng)錐齒輪： Gi 0ZTcT = 95.011.41099.27 =281.54N/mm 上述 ZT =mineTc eTc計(jì)算的最大彎曲應(yīng)力不超過 700Mpa，因此本設(shè)計(jì)中的錐齒輪是可以達(dá)到彎曲強(qiáng)度要求的。 （ 3） 輪齒接觸強(qiáng)度 錐齒輪輪齒的齒面接觸應(yīng)力為 j= 3mS0Z1p 10bKKKT2C jvfJKKD (3-26) 式中：j 錐齒輪的齒面接觸應(yīng)力（ Mpa） ； D1 為主動(dòng)錐齒輪打斷分度圓直徑（ mm） ； B 取齒寬的較小值； mK 尺寸系數(shù)，它考慮了齒輪對(duì)淬透性的影響，通常取 1.0； 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 19 - fK 齒面品質(zhì)系數(shù)，它取決于齒面的表面粗糙度及表面覆蓋層的性質(zhì)，對(duì) 于制造精確的齒輪，fK取 1.0； PC 綜合彈性系數(shù)，這里取為 231.6 21N /mm； jJ 齒面接觸強(qiáng)度綜合系數(shù)，根據(jù)圖 4-2 取之為 0.123； 圖 3-2 接觸強(qiáng)度計(jì)算用綜合系數(shù)jJ（ 020 壓力角、 035 螺旋角） 故計(jì)算得 j= 310123.094.22111 . 10 . 512 8 1 . 5 42362 3 1 . 6 =67.38Mpa 上述按 mineTc eTc計(jì)算最大接觸應(yīng)力不應(yīng)超過 2800Mpa，主從動(dòng)錐齒輪的齒面接觸應(yīng)力是相同的。 3.5 軸承疲勞壽命計(jì)算 （ 1）軸承的選擇 選擇型號(hào) 7000C 型（ 015 ）角接觸球軸承 （ 2） 疲勞壽命計(jì)算 由 Tn =1500r/min V=wr=21.56 032.0 =0.069m/s zT =281.54 N m 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 20 - Fr=VTj =4080N 當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算由型號(hào)已知 0C=15000N Fa= Frtan15 =1093.2N 0aCF =0.0729 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)： e=0.46 X=0.44 Y=1.23 P=X Fr +Y Fa=0.44 4080+1.23 1093.2=3039.8N hL =PfCpTfn6010 6 = 368.3039150002.1115006010 =1111.5h Tn 最大轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速； V 軸承轉(zhuǎn)速； Fr 軸承受徑向力； Fa 軸承受軸向力； hL 軸承壽命。 第 4 章 差速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 21 - 汽車上廣泛采用的差速器為對(duì)稱錐齒輪式差速器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量較小等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣 泛。它可分為普通錐齒輪式差速器、摩擦片式差速器和強(qiáng)制鎖止差速器。 汽車在行駛過程中，左、右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過 的路程往往不等。轉(zhuǎn)彎時(shí)內(nèi)外兩側(cè)車輪行程顯然不同，外側(cè)車輪滾過的距離大于內(nèi)側(cè)的車輪；汽車在不平路面上行駛時(shí)，由于路面波形不同也會(huì)造成兩側(cè)車輪滾過的路程不等；即使在平直路面上行駛，由于輪胎氣壓、輪胎負(fù)荷、胎面磨損程度不同以及制造誤差等因素的影響，也會(huì)引起左右車輪因滾動(dòng)半徑的不同而使左、右車輪行程不等。如果驅(qū)動(dòng)橋的左、右車輪剛性連接，則行駛時(shí)不可避免地會(huì)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)輪在路面上的滑移或滑轉(zhuǎn)，這不僅會(huì)加劇輪 胎的磨損與功率和燃料的消耗，而且可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)向和操縱性能惡化。威樂防止這些現(xiàn)象的發(fā)生，汽車左、右驅(qū)動(dòng)輪間都裝有差速器，從而保證了驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)車輪在行程不等時(shí)具有不同的旋轉(zhuǎn)角速度，滿足了汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)要求。 差速器用來(lái)在兩軸間分配轉(zhuǎn)矩，并保證兩軸輸出軸有可能以不同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，差速器有多種形式，在此設(shè)計(jì)中匹配普通對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器。 普通的對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器由差速器左右殼，兩個(gè)半軸齒輪， 4 個(gè)行星齒輪（少數(shù)汽車采用 3 個(gè)行星齒輪，小型、微型汽車多采用 2 個(gè)行星齒輪）行星齒輪軸（不少裝有 4 個(gè)行星齒輪的差速器采 用十字軸結(jié)構(gòu)），半軸齒輪及行星齒輪墊片等組成。由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)、制造方便、用在公路汽車上也很可靠等優(yōu)點(diǎn)，最廣泛的運(yùn)用在轎車、客車和各種公路用載貨汽車上。 1， 12-軸承； 2-螺母； 3， 14-鎖止墊片； 4-差速器左殼； 5， 13-螺栓； 6-半軸齒輪墊片； 7-半軸齒輪； 8-行星齒輪軸； 9-行星齒輪； 10-行星齒輪墊片； 11-差速器右殼 圖 4-1 普通的對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器 4.1 對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器的工作原理 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 22 - 圖 4-1 差速器差速原理 當(dāng)行星齒輪只是隨同行星架繞差速器旋轉(zhuǎn)軸線公轉(zhuǎn)時(shí)，顯然，處在同意半徑 r 上的 A、 B、 C 三點(diǎn)的圓周速度都相等（圖 4-1），其值為00r 于是021 ，即差速器不起差速作用，而半軸角速度等于差速器殼 3 的角速度。 當(dāng)行星齒輪 4 除公轉(zhuǎn)外，還繞本身的軸 5 以角速度 4 自轉(zhuǎn)時(shí)（圖），嚙合點(diǎn) A 的 圓 周 速 度 為 r401 rr ，嚙合點(diǎn) B 的 圓 周 速 度 為rrr 402 ；于是 )rr()r 404021 rrr （ 即 021 2 （ 4-1） 若角速度以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù) n 表示，則 021 2nnn （ 4-2） 式（ 4-2）為兩半軸齒輪直徑相等對(duì)稱式圓錐齒輪差速器的運(yùn)動(dòng)特征方程式，它表明左右兩側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速之和等于差速器殼轉(zhuǎn)速的兩倍，而與行星齒輪轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，因此在汽車轉(zhuǎn)彎行駛或其它行駛情況下，都可以借行星齒輪以相應(yīng)轉(zhuǎn)速自轉(zhuǎn)，使兩側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪以不同轉(zhuǎn)速在地面上滾動(dòng)而無(wú)滑動(dòng)。 由式（ 4-2）還可以得知：當(dāng)任何一側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速為零時(shí)，另一側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速為差速器殼轉(zhuǎn)速的兩倍；當(dāng)差速器殼的轉(zhuǎn)速為零（例如中央制動(dòng)器制動(dòng)傳動(dòng)軸時(shí)），若一側(cè)半軸齒輪受其它外來(lái)力矩而轉(zhuǎn)動(dòng)，則另一側(cè)半軸齒輪即以相同的轉(zhuǎn)速反向轉(zhuǎn)動(dòng)。 4.2 差速器 齒輪的主要參數(shù)選擇 （ 1）行星齒輪數(shù) n 行星齒輪數(shù) n 需要根據(jù)承載情況來(lái)選擇，在承載不大的情況下 n可取兩個(gè)，反之應(yīng)取 n=4。在本設(shè)計(jì)中選擇 4個(gè)行星齒輪。 （ 2） 行星齒輪球面半徑 bR 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 23 - 行星齒輪球面半徑bR反映了差速器錐齒輪節(jié)錐距的大小和承載能力，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定。 bR= 3bK dT (4-3) 式中：bK 行星齒輪球面半徑系數(shù)，bK=2.53.0，對(duì)于四個(gè)行星齒輪的乘 用車和商用車取小值，對(duì)于有兩個(gè)行星齒輪的乘用車及四個(gè)行星 齒輪的越野車何況用車取最大值；所以bK=2.5 dT 差速器計(jì)算轉(zhuǎn)矩（ Nm），dT=mineTc eTc； bR 球面半徑（ mm） . 故可計(jì)算得： bR= 3bK dT= 3 27.10992.5 =25.8（ mm） （ 4-4） 行星齒輪節(jié)錐距0A為 0A=（ 0.980.99）bR=25.2925.54（ mm） 取之為 25.32mm （ 3） 行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù) 1Z 和 2Z 為了使輪齒有較高的強(qiáng)度，希望取得較大的模數(shù)，但尺寸會(huì)增大，于 是又要求齒數(shù)應(yīng)取少些，但 1Z 一般不少于 10。半軸齒輪齒數(shù) 2Z 在 1425 之間選用。大多數(shù)汽車的半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比 2Z / 1Z 在 1.52.0 之間范圍內(nèi)，且半軸齒輪齒數(shù)和必須能被行星齒輪齒數(shù)整除。 查閱資料，經(jīng)方案論證，初定半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比 2Z / 1Z =2，半軸齒輪齒數(shù) 2Z =24，行星齒輪的齒數(shù) 1Z =12。 （ 4） 行星齒輪和半軸齒輪節(jié)錐角 1 、 2 及模數(shù) m 行星齒輪和半軸齒輪節(jié)錐角分別為 1 = )/arctan( 21 ZZ =arctan0.5= 056.26 （ 4-5） 2 = )/arctan( 21 ZZ = 043.63 （ 4-6） 錐齒輪大端的端面模數(shù) m為 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 24 - m=110 sinZA2 =220 sinZA2 （ 4-7） 故計(jì)算得 m= 056.26s in9 32.252 =2.43 根據(jù)模數(shù)取 m=2.5 由 d=mz 可計(jì)算得節(jié)圓直徑 1d=12 2.5=30mm 2d=24 2.5=60mm （ 5） 壓力角 汽車差速器齒輪大都采用壓力角為 ,03022 、齒高系數(shù)為 0.8 的齒形，某些總質(zhì)量較大的商用車采用 025 的壓力角，以提高齒輪強(qiáng)度。 本設(shè)計(jì)中采用 ,03022 的壓力角。 （ 6） 行星 齒輪軸直徑 d及支承長(zhǎng)度 L 行星齒輪軸直徑 d（ mm） 為 d= dc rn1.1 10T30 （ 4-8） 式中： 0T 差速器殼傳遞的轉(zhuǎn)矩（ Nm）； n 行星齒輪數(shù)； n=4 dr 行星齒輪支承面重點(diǎn)到錐頂?shù)木嚯x（ mm），約為半軸齒輪齒寬中點(diǎn)處平均直徑的一半； c 支承面許用擠壓應(yīng)力，取 98Mpa. 0T=max10 eTii=4.11 3.429 78=1099.27N.m dr=0.4 2d =0.4 60=24(mm) d=244981.1101099.27 3 =10.31mm 行星齒輪在軸上的支承長(zhǎng)度 L為： L=1.1d=1.1 10.31=11.34mm 4.3 差速器齒輪的材料 差速器齒輪和主減速器齒輪一樣，基本上都是用滲碳合金鋼制造，目前用于制造差速器錐齒輪的材料為 20CrMnTi、 20CrMoTi、 22CrMnMo 和 20CrMo 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 25 - 等。由于差速器齒輪輪齒要求的精度較低，所以精鍛差速器齒輪工藝已被廣泛應(yīng)用。 4.4 差速器齒輪幾何尺寸計(jì)算 根據(jù)汽車差速器支持錐齒輪計(jì) 算步驟，差速器齒輪基本參數(shù)的選擇已經(jīng)王城的計(jì)算如下 ： 行星齒輪齒數(shù)：1Z=12 半軸齒輪齒數(shù)：2Z=24 差速器直齒錐齒輪模數(shù)： m=2.5 直齒錐齒輪壓力角： = ,03022 差速器直齒錐齒輪軸交角： 090 差速器直齒錐齒輪節(jié)圓直徑： 1d =12 2.5=30mm 2d =24 2.5=60mm 差速器直齒錐齒輪節(jié)錐角： 1 = 056.26 2 = 043.63 需要完成的計(jì)算步驟如下： （ 1）直齒錐齒輪的齒寬面 b=(0.250.30)0A （ 4-9） 取齒面寬系數(shù)為 0.27，得 b=0.27*25.32=6.84mm （ 2）齒工作高 gh=1.6m （ 4-10） =1.6*2.5=4mm (3)齒全高 h=1.788m+0.051=1.788*2.5+0.051=4.521mm (4)直齒圓錐齒輪周節(jié) t=3.1416m=3.1416*2.5=7.854mm (5)齒頂高 1h =gh- 2h ； （ 4-11） 2h =212 )(370.0430.0 ZZ m （ 4-12） 根據(jù)前述計(jì)算： 1h =4-1.036=2.694mm 2h =1.306mm (6)齒根高 1h =1.788m- 1h ； （ 4-13） 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 26 - 2h=1.788m- 2h （ 4-14） 1h=1.788 2.5-2.694=1.751mm 2h=1.778 2.5-1.306=3.139mm (7)徑向間隙 C=h-gh=0.188m+0.051 （ 4-15） =0.188 2.5+0.051=0.521mm (8)齒根高 1 =01arctanAh ； （ 4-16） 2 =02arctanAh ； （ 4-17） 1 =32.25751.1arctan= 096.3 2 =32.25139.3arctan= 007.7 （ 9）直齒圓錐齒輪面錐 角 01=1 + 2 ； （ 4-18） 02= 2 +1 （ 4-19） 01= 056.26 + 007.7 = 062.33 02= 043.63 + 096.3 = 039.67 （ 10）直齒錐齒輪根錐角 1g=1 -1 ； (4-20) 2g= 2 - 2 (4-21) 1g= 056.26 - 096.3 = 06.22 2g= 043.63 - 007.7 = 036.56 （ 11）直齒錐齒輪外圓直徑 01d = 1d +2 1h 1cos ； (4-22) 02d = 2d +2 2h 2cos (4-23) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 27 - 01d=30+2 2.694 056.26cos =34.82mm 02d=60+2 1.306 043.63cos =61.17mm (12)直齒錐齒輪節(jié)錐頂點(diǎn)至齒輪外緣距離 01=22d- 1h 1sin； (4-24) 02=21d- 2h 2sin (4-25) 01=28.8mm 02=13.8mm (13)直齒錐齒輪理論弧齒厚 1S =t- 2S (4-26) 2S = mhht ta n)(2 21 (4-27) 根據(jù)下圖選?。?圖 4-1 汽車差速器直齒錐齒輪切向修正系數(shù)（弧齒厚系數(shù)） 21/zz =12/24=0.5 根據(jù)上圖取值 =-0.048 根據(jù)上述公式得 2S = ）（ 5.2048.05.22t a n)306.1694.2(2854.7 0 =3.472mm 1S =t- 2S =7.854-3.472=4.382mm (14)直齒錐齒輪齒側(cè)間隙 選擇差速器直齒錐齒輪齒側(cè)間隙為 B=0.150mm （ 15）差速器錐齒輪弦齒厚 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 28 - X1S=1S-2d6 2131 BS ； (4-28) X2S=2S-2d6 2232 BS (4-29) X1S=4.382-2150.0306 382.4 23 =4.29mm X2S=3.427-2150.0606 427.3 23 =3.35mm 4.5 差速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算 差速器齒輪的尺寸受結(jié)構(gòu)限制，而且承受的載荷較大，它不像主減速器齒輪那樣經(jīng)常處于嚙合傳動(dòng)狀態(tài)，只有當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎或左右輪形式不同的路程時(shí)，或一側(cè)車輪打滑而滑轉(zhuǎn)時(shí)，差速器齒輪才能有嚙合傳動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 4.5.1 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 輪齒彎曲應(yīng)力w（ Mpa） 為： w=32s 10TK2 Jnmbk kvm (4-30) 式中： n 行星齒輪數(shù)； J 綜合系數(shù)，其值可根據(jù) 4-2圖選?。?2b 半軸齒輪齒寬， mm 2d 半軸齒輪大端分度圓直徑， mm CT 半軸齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩（ N.m），C T=0.60T； sk、 mk 、vk按照主減速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算的有關(guān)轉(zhuǎn)矩選取。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 29 - 圖 4-2 壓力角為 05.22 汽車差速器用直齒錐齒輪的彎曲計(jì)算用綜合系數(shù) 根 據(jù) 上 圖， 選 取 J=0.223 ；CT=0.6*1099.27=659.56N.m ；sk=0.5 ； mk =1.1； vk =1.0； m=2.5；2b =6.84mm； 2d =60mm；n=4； 故計(jì)算得： w= 3104223.06084.65.20.1 1.10 . 527.10992 =1321.2Mpa 當(dāng)0T= mincsceTT時(shí)， w=1500Mpa， 因此，本設(shè)計(jì)中差速器齒輪的彎曲強(qiáng)度達(dá)到要求?？梢酝ㄟ^修改其基本參數(shù)或者通過采用較先進(jìn)的材料來(lái)改善其強(qiáng)度。 4.5.2 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 由于錐齒輪的各個(gè)截面的齒廓大小不同，受載后的變形不同，故直齒錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算比較復(fù)雜，為簡(jiǎn)化計(jì)算可近似的認(rèn)為 一對(duì)直齒錐齒輪傳動(dòng)和位于齒寬中點(diǎn)處的當(dāng)量圓柱齒輪的強(qiáng)度相等，整個(gè)嚙合過程載荷由一對(duì)齒承擔(dān)，即無(wú)重合度的影響；這樣直齒錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算就可以引用支持圓柱齒輪傳動(dòng)的相應(yīng)公式。 直齒圓錐齒輪的當(dāng)量齒輪齒面接觸強(qiáng)度驗(yàn)算公式： H = HZ EZ Zv2e u1b211 vvv udKT H (4-31) 1VT 當(dāng)量小齒輪傳遞的名義轉(zhuǎn)矩； 1Vd 當(dāng)量小齒輪分度圓直徑； 1Vu 當(dāng)量齒數(shù)比。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 30 - 式中： 代入R=Rb ， b為齒寬 R為外錐距； 1Vd=1cosd 1m=1md uu21 = uuR2115.01d 1VT=1T u2u1 1Vu=utan2=u2 be=0.85b=2185.0 21 udR 重合度為 1 時(shí)，疲勞強(qiáng)度校核公式： H = HZ EZ udTRR 31215.01k71.4 H （ 4-32） H =HNHS Zim 1l （ 4-33） u 齒數(shù)比 2u ； 1T 計(jì)算轉(zhuǎn)矩 1T =281.54Nm ； 1d 行星齒輪節(jié)圓直徑 mmd 82.341 ； k -載荷系數(shù) k = AKK vK=2.24； AK 使用系數(shù) AK =1； K 齒向載荷分布系數(shù) K=1.6； vK 圓錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算 用質(zhì)量系數(shù) vK=1.4； 1 、 2 分別為行星齒輪和半軸齒輪的節(jié)錐角； H 、 H 分別為齒面接觸強(qiáng)度和許用強(qiáng)度； imHl 接觸疲勞極限 取imHl=1300Mpa； HZ 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) HZ =2.5； EZ 彈性系數(shù) EZ =190MPa； 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 31 - Z 重合度系數(shù) Z=1； 1NZ、2NZ 壽命系數(shù) 1NZ=2NZ=1； HS 安全系數(shù) HS=1。 代入式得H=190 5.2 242.38496.0496.05.01 54.28124.271.4 32 =145Mpa 代入式得 H=HNHS Z 1lim = 1 11300 =1300Mpa H H 疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式： 1d uT RR 213 5.01 k71.4 32 H HE ZZ （ 4-34） 代入數(shù)據(jù) 1d = 24 9 6.04 9 6.05.01 54.2 8 12 . 2 471.4 23 3 21300 5.2190 =13.94mm 選用系列尺寸符合要求。 第 5 章 驅(qū)動(dòng)半軸的設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)半軸位于傳動(dòng)系的末端，其基本功用是接受從差速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩并將其傳給車輪。對(duì)于非斷開式驅(qū)動(dòng)橋，車輪傳動(dòng)裝置的主要零件為半軸；對(duì)于斷開式驅(qū)動(dòng)橋和轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋，車輪傳動(dòng)裝置為萬(wàn)向傳動(dòng)裝置。 5.1 結(jié)構(gòu)形式的選擇 半軸根據(jù)其車輪端的支承方式不同，可分為半浮式、 3/4 浮式和全浮式三種形式。 半浮式半軸結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是半軸外端支 承軸承位于半軸套管外端的內(nèi)孔，車輪裝在半軸上。半浮式半軸除傳遞轉(zhuǎn)矩外，其外端還承受由路面對(duì)車輪的反力所引起的全部力和力矩。半浮式半軸結(jié)構(gòu)接單，所受載荷較大，只用于轎車和輕型貨車及輕型客車上。 3/4 浮式半軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是半軸外端僅有一個(gè)軸承并裝在驅(qū)動(dòng)橋殼半軸套管的端部，直接支承著車輪輪轂，而半軸則以其端部凸緣與輪轂用螺釘聯(lián)接。該形式半軸受載荷情況與半浮式相似，只是載荷有所減輕，一般僅用在轎車和輕型貨車上。 全浮式半軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是半軸外端的凸緣用螺釘與輪轂相連，而輪轂又借用兩個(gè)圓錐滾子軸承支承在驅(qū)動(dòng)橋殼的半軸套 管上。理論上來(lái)說，半軸只 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 32 - 承受轉(zhuǎn)矩，作用域驅(qū)動(dòng)橋上的其它反力和彎矩全由橋殼來(lái)承受。但由于橋殼變形、輪轂與差速器半軸齒輪不同的半軸法蘭面相對(duì)其軸線不垂直等因素，會(huì)引起半軸的彎曲變形，由此引起的彎曲應(yīng)力一般為 570Mpa。全浮式半軸主要用于中、重型貨車上。 a)半浮式 b)3/4 浮式 c)全浮式 圖 5-1 半軸結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)圖及受力情況 設(shè)計(jì)半軸的主要尺寸是其直徑，在設(shè)計(jì)時(shí)首先可根據(jù)對(duì)使用條件和載荷工況相同或相近的同類汽車同形式半軸的分析比較，大致選定從整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋的布局來(lái)看比較合適的半軸半徑，然后對(duì)它進(jìn)行強(qiáng)度校核。 計(jì)算時(shí)首相應(yīng)合理地確定作用在半軸上的載荷，應(yīng)考慮到以下三種可能的載荷工況： 縱向力 2X (驅(qū)動(dòng)力或制動(dòng)力 )最大時(shí)，其最大值為 2G ，附著系數(shù) 在計(jì)算時(shí)取 0.85，沒有側(cè)向力 作用； 側(cè)向力 2Y 最大時(shí)，其最大值為 12G （發(fā)生于汽車側(cè)滑時(shí)），側(cè)滑時(shí)輪胎與地面的側(cè)向附著系數(shù) 1 在計(jì)算時(shí)取 1.0，沒有縱向力作用； 垂向力最大時(shí)（發(fā)生在汽車以可能的高速通過不平路面時(shí)），其值為dw Kg )G 2 （，其中wK為車輪對(duì)地面的垂直載荷，dK為動(dòng)載荷系數(shù)，這是 不考慮縱向力和側(cè)向力作用。 由于車輪承受的縱向力 2X ,側(cè)向力 2Y 值的大小手車輪與地面最大附著力的限制，即有 2G = 2222 YX 故縱向力最大時(shí)不會(huì)有側(cè)向力作用，而側(cè)向力最大時(shí)也不會(huì)有縱向力作用。 5.2 半軸基本參數(shù)計(jì)算及校核 經(jīng)方案論證，本設(shè)計(jì)中采用全浮式半軸。半軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中主要應(yīng)注意以下幾個(gè)問題： 半軸的桿部 直徑應(yīng)小于或等于半軸花鍵的底經(jīng)，以便使半軸各部分基本達(dá)到等強(qiáng)度；半軸的破壞形式大多是扭轉(zhuǎn)疲勞損壞，在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量增大各過 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 33 - 渡部分的圓角半徑，尤其是凸緣與桿部、花鍵與桿部的國(guó)度部分，以減小應(yīng)力集中；當(dāng)桿部較粗且凸緣也大時(shí)，可采用花鍵連結(jié)的結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)全浮式半軸桿部的強(qiáng)度儲(chǔ)備應(yīng)低于驅(qū)動(dòng)橋其他傳動(dòng)零件的強(qiáng)度儲(chǔ)備，使半軸起一個(gè)“熔絲”的作用，全浮式半軸直接安裝于車輪，應(yīng)視為保安件。 全浮式半軸的桿部直徑可按下式初步選取 d =3 MK (5-1) 式中： d 半軸桿部直徑（ mm） M 半軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩（ N.m） K 直徑系數(shù)，取為 0.2050.218 M= rrG22m21 (5-2) 代入數(shù)據(jù)，可計(jì)算得M=806968N.mm d=(0.2050.218) 3 806968 =19.0920.30mm 取值為 d=20mm 半軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， =3dM16 (5-3) 式中： 半軸扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 D 半軸直徑 故計(jì)算得 =330.214.3 10806.96816 =513.99Mpa M p a)588490（ 半軸的扭轉(zhuǎn)角為： )180(l PGIM (5-4) -扭轉(zhuǎn)角（ m/0 ）； l-半軸長(zhǎng)度（ m） ,參考同類型車輛，取值為 615mm G 材料的切變模量，這里取之為 80Gpa pI-半軸斷面的極慣性矩，pI= 32/d4 pI= 32/2014.3 4 =15700 4mm 帶入可計(jì)算得： )14.3180(101 5 7 0 01080 615968.806 129 =2.27 m/0 半軸計(jì)算時(shí)的許用應(yīng)力與所選用的材料、加工方法，熱處理工藝及汽車的使 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 34 - 用條件有關(guān)。當(dāng)采用 C r Mn MoVBMMn B 40,n40,40,4 0 C r ,40 號(hào)及 45號(hào)鋼管等作為全浮式半軸的材料時(shí)，其扭轉(zhuǎn)屈服極限達(dá)到 784Mpa 左右。在保證安全系數(shù)在1.31.6 范圍時(shí)，半軸扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力可取為 490588Mpa. 對(duì)越野車、礦用汽車等使用條件差的汽車，應(yīng)該取較大的安全系數(shù)，這時(shí)需用應(yīng)力應(yīng)取小值；對(duì)于使 用條件較好的公路汽車則可取較大的許用應(yīng)力。當(dāng)傳遞最大轉(zhuǎn)矩時(shí)，半軸花鍵剪切應(yīng)力不應(yīng)超過 71.05Mpa，擠壓應(yīng)力不應(yīng)該超過 196Mpa,半軸單位長(zhǎng)度的最大轉(zhuǎn)角不應(yīng)大于 8 m/0 。 5.3 半軸的材料與熱處理 為了使半軸的花鍵內(nèi)徑不小于其桿部直徑，常常將加工花鍵的端部做的粗些，并適當(dāng)?shù)匾娦』ㄦI槽的深度，因此花鍵齒數(shù)必須相應(yīng)地增加，通常取 10齒（轎車半軸）至 18 齒（載貨汽車半軸）。半軸的破壞形式多為扭轉(zhuǎn)疲勞破壞，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)盡量增大各過渡部分的圓角半徑以減小應(yīng)力集中。重 型車半軸的桿部較粗，外端凸緣也很大，當(dāng)無(wú)較大鍛造設(shè)備時(shí)可采用兩端均為花鍵連接的結(jié)構(gòu)，且取相同花鍵參數(shù)以簡(jiǎn)化工藝。在現(xiàn)代汽車半軸上，漸開線花鍵用的較廣，但也又采用矩形或梯形花鍵的。 半 軸 多 采 用 含 鉻 的 中 碳 合 金 鋼 制 造 ， 如C r Mn T iC r Mn S iC r Mo AC r Mn S iC r Mn MoCr 35,35,40,40,40,40 等。 40MnB 是我國(guó)研制出的新鋼種，作為半軸材料效果很好。半軸的熱處理過去都采用調(diào)制處理的方法，調(diào)質(zhì)后要求桿部硬度為 HB388 444（凸緣部分可將至 HB248）。近年來(lái)采用高頻、中頻感應(yīng)淬火的增多。這種處理方法使半軸表面淬火硬度達(dá)HRC52 63,硬 化層深約為其半徑的 1/3，心部硬度可定為 HRC30 35；不淬火區(qū)（凸緣等）的硬度可定在 HB248-277 范圍內(nèi)。由于硬化層的本身強(qiáng)度較高，加之在半軸表面形成大的殘余壓應(yīng)力，以及采用噴丸處理、滾壓半軸凸緣根部過度圓角等工藝，使半軸的靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度大為提高，尤其是疲勞強(qiáng)度提高十分顯著。由于這些先進(jìn)工藝的采用，不用合金鋼而采用中碳（ 40號(hào) 50號(hào)）鋼的半軸也日益增多。 第 6 章 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)與設(shè)計(jì) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 35 - 驅(qū)動(dòng)橋殼的主要功用是支承汽車質(zhì)量，并承受由車輪傳來(lái)的路面的反力和反力矩，并經(jīng)懸架傳給車架（或車 身）；它又是主減速器、差速器、半軸的裝配基體。 6.1 橋殼的結(jié)構(gòu)型式選擇 a)可分式橋殼 可分式橋殼的整個(gè)橋殼由一個(gè)垂直結(jié)合面分為左右兩部分，每一部分均由一個(gè)鑄件殼體和一個(gè)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結(jié)合面處的一圈螺栓連成一個(gè)整體。其特點(diǎn)是橋殼制造工藝簡(jiǎn)單、主減速器軸承支撐剛度好，但對(duì)主減速器的裝配、調(diào)整及維修都很不方便，橋殼的強(qiáng)度和剛度也比較低。過去這種所謂兩端可分式橋殼見于輕型汽車上，由于上述缺點(diǎn)現(xiàn)已很少采用。 b)整體式橋殼 整體式橋殼的特點(diǎn)是將整個(gè)橋殼支撐一個(gè)整體，橋殼猶如以整體的空心梁，其強(qiáng)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軍裝在獨(dú)立的主減速器殼里，構(gòu)成單獨(dú)的總成，調(diào)整好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)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、鋼板沖壓焊接式和光管擴(kuò)張成形式三種。 c)組合式橋殼 將主減速器殼作為橋殼中間部分，而在其兩端壓入無(wú)縫鋼管，再用銷釘或塞焊于與固定而成。組合式橋殼同樣具有可分式橋殼所具 有的軸承座剛度好的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)由于其后端有課拆裝的后蓋，主減速器及差速器均由后蓋孔處裝入，因此使拆裝、調(diào)整主減速器及差速器比可分式橋殼方便。與整體式橋殼相比，組合式橋殼較小，故橋殼質(zhì)量小，另外組合式橋殼對(duì)加工精度要求較高，整個(gè)橋殼的剛度比整體式差。 驅(qū)動(dòng)橋應(yīng)滿足如下設(shè)計(jì)要求： 1）應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證主減速器齒輪嚙合正常并不使半軸產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力， 2）在保證強(qiáng)度和剛度的前提下，盡量減少質(zhì)量以提高汽車行駛平順性， 3）保證足夠的離地間隙， 4）結(jié)構(gòu)工藝性好，成本低， 5）保護(hù)裝于其上的傳動(dòng)部件和防止 泥水侵入， 6）拆裝、調(diào)整、維修方便。 考慮設(shè)計(jì)的是微型載貨汽車，驅(qū)動(dòng)橋殼的結(jié)構(gòu)形式采用組合式橋殼。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 36 - a)鑄造式 b）鋼板沖壓焊接式 圖 6-1 整體式橋殼示意圖 圖 6-2 組合式橋殼示意圖 6.2 橋殼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 選定橋殼的結(jié)構(gòu)形式以后，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行受力分析，選擇其端面尺寸，進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。 汽車驅(qū)動(dòng)橋的橋殼是汽車上的主要承載構(gòu)件之一，其形狀復(fù)雜，而汽車的行駛條件如道路狀況、氣候條件及車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)又是千變?nèi)f化的，因此要精確的計(jì)算出汽車行駛時(shí)作用于橋殼各處的應(yīng)力大小是相當(dāng)困難的。在通常的情況下，在設(shè)計(jì)橋殼時(shí)多采用常規(guī)設(shè)計(jì)方法，這是橋殼看成簡(jiǎn)支梁并校核某些特定斷面的最大應(yīng)力值。我國(guó)通常推薦：計(jì)算時(shí)將橋殼復(fù)雜的手里狀況簡(jiǎn)化成三 種典型的計(jì)算工況，即當(dāng)車輪承受最大的鉛垂力（當(dāng)汽車滿載行駛于不平路面，受沖擊載荷）時(shí)；當(dāng)車輪承受最大切應(yīng)力（當(dāng)汽車滿載并以 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 37 - 最大牽引力行駛并緊急制動(dòng)）時(shí)；以及當(dāng)車輪承受最大側(cè)向力（當(dāng)汽車滿載側(cè)滑）時(shí)。只要在這三種載荷計(jì)算工況下橋殼的受力分析之前，還應(yīng)先分析一下汽車滿載靜止于水平路面時(shí)橋殼最簡(jiǎn)單的受力情況，即進(jìn)行橋殼的靜彎曲盈利計(jì)算。 6.2.1 橋殼的靜彎曲應(yīng)力分析與計(jì)算 橋殼猶如一空心橫梁，兩端經(jīng)輪轂軸承支承于車輪上，在鋼板彈簧座處橋殼承受汽車的簧上載荷，而左右輪胎的中心線，地面給輪胎的反力 2G /2（雙輪胎 時(shí)則沿雙胎中心），橋殼則承受此力與車輪重力wg之差值，即（WgG 22），計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖 6-3所示。 圖 6-3 橋殼靜 彎曲應(yīng)力計(jì)算簡(jiǎn)圖 橋殼按靜載荷計(jì)算時(shí)，在其兩鋼板彈簧座之間的彎矩 M 為 2 s)-2G(M 2 Bg w N.m （ 6-1） 式中： 2G 汽車滿載時(shí)靜止于水平路面時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷， 2G =7045.45N wg 車輪重力， N； B 驅(qū)動(dòng)車輪輪距，在此為 1.3m； S 驅(qū)動(dòng)橋殼桑兩鋼板彈簧座中心 間的距離，在此為 1.1m； 橋殼的危險(xiǎn)斷面通常在鋼板彈簧座附近。通常由于wg遠(yuǎn)小于 2G /2，且設(shè)計(jì)時(shí)不易準(zhǔn)確預(yù)計(jì)，當(dāng)無(wú)數(shù)據(jù)時(shí)可以忽略不計(jì)，所以， 2 1 .13.127 0 4 5 .4 5M =352.27N.m （ 6-2） 而靜彎曲應(yīng)力wj則為 wj=310VWM Mpa （ 6-3） 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 38 - 式中： M 兩鋼板彈簧座之間的彎矩，此時(shí)為 352.27N.m； vW 危險(xiǎn)斷面處（鋼板彈簧座附近）橋殼的垂向彎曲截面系數(shù)，具體見下：截面圖如圖 6-4 所示，其中 B=110mm,H=120mm, =20mm,1=25mm. 圖 6-5 鋼板彈簧座附近橋殼的截面圖 垂向彎曲截面系數(shù)： vW= )b-BHH61 33 h（= )7070-1201101206 1 33 （=230652.78mm3 水平彎曲截面系數(shù)： hW = )b-BHB61 33 h（ = )7070-1201101106 1 33 （ =251621.2 mm3 扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)： tW= )(2 11 HB =2 25(110-20) （ 120-25） =427500 mm3 垂直彎曲截面系數(shù)，水平彎曲截面系 數(shù)，扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)的計(jì)算參考材料力學(xué)關(guān)于橋殼在鋼板彈簧座附近的危險(xiǎn)斷面的形狀，主要由橋殼的結(jié)構(gòu)形式和制造工藝來(lái)確定，從橋殼的使用強(qiáng)度來(lái)看，矩形管狀（高度方向?yàn)殚L(zhǎng)邊）的比圓形管狀的要好。所以在此采用巨型管狀。 根據(jù)上式橋殼的靜彎曲應(yīng)力wj= 31078.230652 27.352 =1.53Mpa 6.2.2 在不平路面沖擊載荷作用下的橋殼強(qiáng)度計(jì)算 當(dāng)汽車在不平路面上高速行駛時(shí)，橋殼出承受靜止?fàn)顟B(tài)下那部分載荷外，還承受附加的沖擊載荷。在這兩種載荷總的作用下，橋殼所產(chǎn)生的彎曲 應(yīng)力wd 為 wd=wjdk Mpa （ 6-4） 式中：dk 動(dòng)載荷系數(shù)，對(duì)于再活汽車取 2.5； wj 橋殼在靜載荷下的彎曲應(yīng)力， Mpa。 根據(jù)上式 wd = 53.15.2 =3.83 Mpa 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 39 - 6.2.3 汽車以最大牽引力行駛時(shí)的橋殼強(qiáng)度計(jì)算 為了使計(jì)算簡(jiǎn)化，不考慮側(cè)向力，僅按汽車作直線行駛的情況進(jìn)行計(jì)算，另從安全系數(shù)方面做適當(dāng)考慮。如圖 6-6 所示為汽車以最大牽引力行駛的受力簡(jiǎn)圖。 圖 6-6 汽車 以最大牽引力行駛的受力簡(jiǎn)圖 作用在左右驅(qū)動(dòng)車輪的轉(zhuǎn)矩所引起的地面對(duì)于左右驅(qū)動(dòng)車輪的最大切向反作用力共為 maxp=rge r iiT 1max N （ 6-5） 根據(jù)上式可計(jì)算得maxp=2 4 5.0 95.011.441.378 =4238.85N 由于設(shè)計(jì)時(shí)某些參數(shù)未定而無(wú)法計(jì)算出汽車加速行駛時(shí)的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)2m 值，而對(duì)于 載貨汽車的后驅(qū)動(dòng)橋 2m 可在 1.11.3 范圍內(nèi)選取，在此取 1.1。 此時(shí)后驅(qū)動(dòng)橋橋殼在左右鋼板彈簧座之間的垂向彎矩VM為 VM=2)m2G 22 sBg w （ N.m （ 6-6） 根據(jù)上式VM=2 1.13.11 .127 0 4 5 .4 5 =387.5 N.m 由于驅(qū)動(dòng)車輪所承受的地面對(duì) 其作用的最大切向反作用力maxp，使驅(qū)動(dòng)橋殼也承受著水平方向的彎矩 hM ，對(duì)于裝有普通圓錐齒輪差速器的驅(qū)動(dòng)橋，由于其左右驅(qū)動(dòng)輪車輪的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩相等，故有 hM = 22max sBp N.m （ 6-7） 所以根據(jù)上式 hM =2 1.13.12 85.4238 =211.94 N.m 橋殼還承受因驅(qū)動(dòng)橋傳遞驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩而引起的反作用力矩，這時(shí)在兩鋼板彈簧 間橋殼承受的轉(zhuǎn)矩 T 為 T =2Temax i N.m （ 6-8） 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 40 - 式中：maxeT 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，在此為 78N.m i 傳動(dòng)系最低傳動(dòng)比； 傳動(dòng)系的傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率，在此取 0.95； 根據(jù)上式可計(jì)算得 T =2 95.011.441.378 =519.26 N.m 所以在鋼板彈簧座附近的危險(xiǎn)斷面處的彎曲應(yīng)力w和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 分別為 w=hhVV WMWM Mpa （ 6-9） =tWT Mpa （ 6-10） 式中：VM ， hM 分別為橋殼在兩鋼板彈簧之間的垂向彎矩和水平彎矩； VW ， hW, tW 分別為橋殼在未向斷面處的垂 向彎曲截面系數(shù)，水平彎曲截面系數(shù)和扭轉(zhuǎn)截面系數(shù) 根據(jù)上式可以計(jì)算得w=2.251621 1094.21178.230622 105.38733 =17.6 Mp =427500 1026.5193 =1.22 Mpa 6.2.4 汽車緊急制動(dòng)時(shí)的橋殼強(qiáng)度計(jì)算 這時(shí)不考慮側(cè)向力，圖 6-7 為汽車在緊急制動(dòng)時(shí)的受力簡(jiǎn)圖。 圖 6-7 汽車在緊急制動(dòng)時(shí)的受力簡(jiǎn)圖 由于設(shè)計(jì)時(shí)一些參數(shù)是未知的，所以后驅(qū)動(dòng)橋計(jì)算用的汽車緊急制動(dòng)時(shí)的質(zhì) 量轉(zhuǎn)移系數(shù) 2m 不可計(jì)算，一般對(duì)于載貨汽車后驅(qū)動(dòng)橋 2m 取 0.750.95 圖 6-7為汽車緊急制動(dòng)時(shí)后驅(qū)動(dòng)橋殼的受力分析簡(jiǎn)圖，此時(shí)作用在左右驅(qū)動(dòng) 車 輪上除垂向反作用力 2/mG 22 外，尚 有切向反向力，即地面對(duì)驅(qū)動(dòng)輪的制 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 41 - 動(dòng) 力 2/G2， 因此可求得緊急制動(dòng)時(shí)橋殼在兩鋼板彈簧座之間的垂向彎矩VM及水平方向彎矩hM分別為 VM=2)m2G 22 sBg w （ （ 6-11） hM=2m2G 2 sB （ 6-12） 式中： m 汽車制動(dòng)時(shí)的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，計(jì)算后驅(qū)動(dòng)橋時(shí) m = 2m =0.85； 驅(qū)動(dòng)車輪與路面的附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)可取 0.750.80，在此取 0.8； 根據(jù)上式可以計(jì)算得VM=2 1.13.10 .8 527 0 4 5 .4 5 =299.43N.m hM = 2 1.13.185.00 .827 0 4 5 .4 5 =239.54 N.m 圖 6-8 汽車緊急制動(dòng)時(shí)前后驅(qū)動(dòng)橋的受力簡(jiǎn) 圖 橋殼在兩鋼板彈簧座的外側(cè)部分處同時(shí)還承受制動(dòng)力所引起的轉(zhuǎn)矩 T，對(duì)于后驅(qū)動(dòng)橋 ： rr22 m2GT N.m （ 6-13） 根據(jù)上式 245.08.00 . 8 527 0 4 5 . 4 5T =586.88 N.m 所以根據(jù)上式計(jì)算出在鋼板彈簧座附近危險(xiǎn)斷面的彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力分別為 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 42 - w=2.251621 1094.21178.230622 105.38733 =17.6 Mp =427500 1026.5193 =1.22 Mpa 由于橋殼的需用彎曲應(yīng)力 【 】 為 300500Mpa,許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力【 】為150400Mpa， 所以該設(shè)計(jì)的橋殼滿足這種條件下的強(qiáng)度要求。 結(jié)論 本文在國(guó)內(nèi)外微型貨車驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)形式的總體發(fā)展趨勢(shì)下，根據(jù)給定的結(jié)構(gòu)參數(shù)，計(jì)算出汽車總體設(shè)計(jì)基本參數(shù)，而后選擇驅(qū)動(dòng)橋各構(gòu)件的形式，并完成驅(qū)動(dòng) 橋主減速器和差速器以及半軸部分的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核。本論文主要涉及到以下幾個(gè)方面： （ 1）根據(jù)給定的設(shè)計(jì)參數(shù)，參照傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和現(xiàn)有車型，確定汽車總體設(shè)計(jì)參數(shù)，具體包括主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)、質(zhì)量參數(shù)和性能參數(shù)，并選擇發(fā)動(dòng)機(jī)和輪胎的結(jié)構(gòu)形式； （ 2）根據(jù)總體參數(shù)選擇主減速器、差速器、半軸和橋殼的選型； 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 43 - （ 3）設(shè)計(jì)主減速器、差速器和半軸的主要結(jié)構(gòu)尺寸，并對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核。 （ 4）根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果繪制兩張零號(hào)圖紙。 本驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理，符合實(shí)際應(yīng)用，具有很好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，驅(qū)動(dòng)橋總成及零部件的設(shè)計(jì)能盡量滿足零件的標(biāo)準(zhǔn)化、 部件的通用化和產(chǎn)品的系列化及汽車變型的需要，維修、保養(yǎng)方便，機(jī)件工藝性好，制造容易。 但此設(shè)計(jì)中中仍有許多的不足，再設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)尺寸時(shí)，有些設(shè)計(jì)參數(shù)是按照以往經(jīng)驗(yàn)值得出，這樣就帶來(lái)了一定的誤差；在強(qiáng)度和壽命計(jì)算方面基本滿足要求，仍需進(jìn)一步完善；另外，在一些小的方面，由于時(shí)間問題，做得還不夠仔細(xì)，懇請(qǐng)各位老師同學(xué)給予批評(píng)指正。 參考文獻(xiàn) 1 王望予 .汽車設(shè)計(jì) .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2004. 2 陳家瑞 .汽車構(gòu)造 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2003. 3 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì) .機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) .北 京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2004. 4 朱孝錄 .齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè) .北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2004. 5 余志生 .汽車?yán)碚?.北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2006. 6 西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室 .機(jī)械原理 .北京：高等教育出版社， 2006. 7 劉品，李哲 .機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)基礎(chǔ) .哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2006. 8 王春香 .材料力學(xué) .哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 2007. 9 汽車工程手冊(cè)編輯委員會(huì) .汽車工程手冊(cè)：基礎(chǔ)篇 .北京：人民交通出版社，2001. 10 陳鐵鳴 .機(jī)械設(shè)計(jì) .哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出 版社， 2006. 11 劉惟信 .汽車車橋設(shè)計(jì) .北京：清華大學(xué)出版社， 2004 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 44 - 12 王麗潔，吳佩年 .機(jī)械制圖 .哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 2004. 13 li-Ping, Jeong Kim, Beom-Soo Kang. Analysis and desing of hydroforming progress for automobile rear axle housing by FEMJ. Internation Journal of machine Tools & Manufacture,2000, (4). 致謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)是我在校期間的最后一個(gè)綜合性學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，是我四年以來(lái)的學(xué)習(xí)總結(jié)和匯報(bào)。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅培養(yǎng)了我綜合應(yīng)用所學(xué)的急促理論、專業(yè)知識(shí)和基本技能分析解決問題的能力，而且引導(dǎo)我們理論聯(lián)系實(shí)際，走向社會(huì)工作崗位的重要臺(tái)階。 時(shí)至今日，幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于可以畫上一個(gè)句號(hào)了，但是現(xiàn)在回想起來(lái)做畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程，其中有苦有甜。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。無(wú)論是整個(gè)設(shè)計(jì)過程還是設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的每一個(gè)不懂的細(xì)節(jié)，都要認(rèn) 真去查閱資料，爭(zhēng)取把畢業(yè)設(shè)計(jì)搞好。由于視野的狹窄和經(jīng)驗(yàn)的缺乏，可能不是一篇理想之作，并且對(duì)問題的探討還沒有深入到一定的層次。但是在以后的工作中可繼續(xù)努力，把這種精神帶到今后的工作和學(xué)習(xí)中，大膽創(chuàng)新，不斷努力學(xué)習(xí)，愛崗敬業(yè)，服務(wù)社會(huì)。在文中也難免會(huì)有疏漏和錯(cuò)誤之處，望各位批評(píng)指正。同時(shí)，在完成論文的過程中，發(fā)現(xiàn)自己的知識(shí)也很貧乏，遇到的困難也是眾多的，所以在今后還要繼續(xù)努力 ! 在此，特別感謝我的指導(dǎo)教師孫鳳英老師以及所有給予我無(wú)私幫助的老師和同學(xué) ,感謝他們?cè)谖业恼麄€(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中所提出的寶貴建議和卓越的見解！ 這些都讓我受益匪淺！再次向你們致以最深的謝意！ 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 45 - 附 錄 附錄 1 外文中文翻譯 驅(qū)動(dòng)橋和差速器 所有的汽車都裝有不同類型的驅(qū)動(dòng)橋和差速器來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車行駛。無(wú)論是前驅(qū)汽車，后驅(qū)汽車還是四輪驅(qū)動(dòng)的汽車，對(duì)于將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力轉(zhuǎn)化到車輪上差速器都是不可缺少的部件。 動(dòng)力的傳遞 驅(qū)動(dòng)橋必須把發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力轉(zhuǎn)一個(gè)直角后傳遞出去，但人對(duì)于前輪驅(qū)動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩與主減速器是在同一直在線的，但是發(fā)動(dòng)機(jī)前置的后輪驅(qū)動(dòng)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力必須以正確的角度傳遞出去，來(lái)驅(qū)動(dòng)車輪。 圖中所示是齒輪驅(qū)動(dòng)的過程，即由一個(gè) 相對(duì)小的齒輪驅(qū)動(dòng)一個(gè)大齒輪（主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪），從動(dòng)錐齒輪和差速器殼連接在一起，在半軸的根部有一對(duì)帶有內(nèi)花鍵的半軸齒輪，半軸齒輪和半軸通過花鍵來(lái)連接在一起。當(dāng)差速器殼旋轉(zhuǎn)時(shí)，就驅(qū)動(dòng)內(nèi)部的半齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)從而使半軸轉(zhuǎn)動(dòng)，將轉(zhuǎn)矩傳給車輪。 后驅(qū)動(dòng)橋 后輪驅(qū)動(dòng)的車輛大多是卡車，大型轎車和大部分跑車。典型的后輪驅(qū)動(dòng)的車輛使用前置發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱總成將轉(zhuǎn)矩傳輸?shù)胶筝嗱?qū)動(dòng)橋。多驅(qū)動(dòng)橋汽車中，在貫通式驅(qū)動(dòng)橋的布置中，各橋的傳動(dòng)軸布置在同一縱向鉛垂平面內(nèi)，并且各驅(qū)動(dòng)橋不是分別用自己的傳動(dòng)軸與分動(dòng)器直接聯(lián)接，而是位于分動(dòng)器前面的或 后面的各相鄰兩橋的傳動(dòng)軸，是串聯(lián)布置的。汽車前后兩端的驅(qū)動(dòng)橋的動(dòng)力，是經(jīng)分動(dòng)器并貫通中間橋而傳遞的。其優(yōu)點(diǎn)是，不僅減少了傳動(dòng)軸的數(shù)量，而且提高了各驅(qū)動(dòng)橋零件的相互通用性，并且簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)、減小了體積和質(zhì)量。 一些車輛不是這個(gè)典型的例子。如老式的保時(shí)捷或大眾汽車引擎在汽車后面，是后輪驅(qū)動(dòng)。這些車輛使用的后方安裝驅(qū)動(dòng)橋與半軸來(lái)驅(qū)動(dòng)車輪。另外， 一些車輛是前置引擎，后橋與傳動(dòng)軸連接發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)車輪。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 46 - 差速器 為了消除由于左右車輪在運(yùn)動(dòng)學(xué)上的不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生左右車輪外徑不同或滾動(dòng)半徑不相等而要求車輪行程，汽車左右驅(qū)動(dòng)輪間都 裝有差速器，后者保證了汽車驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)車輪在行程不等時(shí)具有以不同速度旋轉(zhuǎn)的特性，從而滿足了汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)要求。 防滑差速器主要可分為兩大類： （ 1）強(qiáng)制鎖止式在普通差速器上增加強(qiáng)制鎖止機(jī)構(gòu)，當(dāng)發(fā)生一側(cè)車輪打滑時(shí)，駕駛員可通過電動(dòng)、氣動(dòng)或機(jī)械的方式來(lái)操縱鎖止機(jī)構(gòu)，撥動(dòng)嚙合套將差速器殼與半軸鎖成一體，從而暫時(shí)失去差速的作用。這種方式結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但必須由駕駛員進(jìn)行操作，并在良好路面上停止鎖止，恢復(fù)差速器的作用。 （ 2）自鎖式在差速器中安裝粘性硅油聯(lián)軸節(jié)或摩擦離合器，當(dāng)發(fā)生一側(cè)車輪打滑時(shí)，兩側(cè)半軸出現(xiàn)轉(zhuǎn)速差， 聯(lián) 軸節(jié)或離合器就自動(dòng)發(fā)生摩擦阻力，使另一側(cè)車輪得到一定的扭矩而驅(qū)動(dòng)汽車?yán)^續(xù)行駛。當(dāng)兩側(cè)車輪沒有轉(zhuǎn)速差時(shí)，摩擦阻力