斯太爾重型貨車驅(qū)動橋設(shè)計及建模說明書

1、有完整設(shè)計請加q：二二一五八九一一五一斯太爾重型貨車驅(qū)動橋設(shè)計及建模說明書摘要驅(qū)動橋作為汽車四大總成之一，它的性能的好壞直接影響整車性能，而對于載重汽車顯得尤為重要。當(dāng)采用大功率發(fā)動機輸出大的轉(zhuǎn)矩以滿足目前載重汽車的快速、高效率、高效益的需要時，必須要搭配一個高效、可靠的驅(qū)動橋。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。所以采用傳動效率高的單級減速驅(qū)動橋已成為未來重載汽車的發(fā)展方向。由于某些原因，沒有上傳完整的畢業(yè)設(shè)計（完整的應(yīng)包括畢業(yè)設(shè)計說明書、相關(guān)圖紙cad/proe、中英文文獻及翻譯等），此文檔也稍微刪除了一部分內(nèi)容（目錄及某些關(guān)鍵內(nèi)容）如需要的朋友，請聯(lián)系我的叩扣:二

2、二壹五八玖一壹五一，數(shù)萬篇現(xiàn)成設(shè)計及另有的高端團隊絕對可滿足您的需要.本文參照傳統(tǒng)驅(qū)動橋的設(shè)計方法進行了載重汽車驅(qū)動橋的設(shè)計。本文首先確定主要部件的結(jié)構(gòu)型式和主要設(shè)計參數(shù)；然后參考類似驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)，確定出總體設(shè)計方案；最后對主，從動錐齒輪，差速器圓錐行星齒輪，半軸齒輪，全浮式半軸和整體式橋殼的強度進行校核以及對支承軸承進行了壽命校核。本設(shè)計具有以下的優(yōu)點：由于的是采用中央單級減速驅(qū)動橋，使得整個后橋的結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝簡單，從而大大的降低了制造成本。并且，弧齒錐齒輪的單級主減速器提高了后橋的傳動效率，提高了傳動的可行性。關(guān)鍵字：驅(qū)動橋；主減速器；差速器；半軸；橋殼；輪邊減速器abstracta

3、long with the automobile to the security, the energy conservation, the environmental protection unceasing takes seriously, the automobile rear axle of car takes a complete bikess key component, its products quality to complete bikess safety handling and the complete bikes performances influence is v

4、ery big, thus carries on the effective optimization design computation to the automobile rear axle of car is very essential. the driving axle takes automobile one of four big units, its performance quality immediate influence complete bikes performance, but appears regarding the truck especially imp

5、ortant. when uses the uprated engine to output the big torque satisfies the present truck fast, the heavy load high efficiency, the high benefit need, must match one highly effective, the reliable driving axle. the driving axle generally by the main gear box, the differential device, the wheel trans

6、mission device and the driving axle shell and so on is composed. will therefore use the transmission efficiency high single stage deceleration driving axle to become in the future the heavy load automobiles development direction. this article referred to the traditional driving axles design method t

7、o carry on the truck driving axles design. this article first determines major components structure pattern and the main design variable; then the reference similar driving axles structure, determines the overall project design; finally to the host, the driven bevel gear, the differential device cir

8、cular cone planet gear, the rear axle shaft gear, the full floating axle and the integral-type bridge shells intensity carried on the examination as well as has carried on the life examination to the supporting bearing. this design has the following merit: what because uses the central single stage

9、deceleration driving axle, causes the entire rear axle of car the structure to be simple, the fabrication technology is simple, thus big reduced the production cost. and, the arc cusp gears single stage main gear box raised the rear axle of car transmission efficiency, enhanced the transmission feas

10、ibility. key words: driving axle main gear box differential device rear axle bridge shellkeywords: driving axle; main reducer; differential mechanism; half shaft; bridge shell; wheel-side reducer有完整設(shè)計請加q：二二一五八九一一五一符號表從動錐齒輪計算轉(zhuǎn)矩主動錐齒輪計算轉(zhuǎn)矩動載系數(shù)主從動錐齒輪間的傳動效率發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩主動錐齒輪齒數(shù)液力變矩器變矩系數(shù)從動錐齒輪齒數(shù)變速器一檔傳動比從動錐齒輪大端分度圓直

11、徑主減速傳動比端面模數(shù)傳動效率主動錐齒輪齒面寬驅(qū)動橋數(shù)從動錐齒輪齒面寬滿載狀態(tài)下一個驅(qū)動橋上靜載荷中點螺旋角汽車最大加速度時的后軸負荷轉(zhuǎn)移系數(shù)法向壓力角附著系數(shù)直徑系數(shù)車輪滾動半徑模數(shù)系數(shù)主減速器從動齒輪到車輪之間的傳動比單位齒長圓周力主減速器主動齒輪到車輪之間的傳動效率輪齒上的圓周力汽車日常行駛平均牽引力變速器傳動比 主動錐齒輪中點分度圓直徑錐齒輪輪齒的齒根彎曲應(yīng)力過載系數(shù)尺寸系數(shù)齒面載荷分度系數(shù)質(zhì)量系數(shù)計算齒輪的輪齒彎曲應(yīng)力綜合系數(shù)齒面品質(zhì)系數(shù)綜合彈性系數(shù)齒面接觸強度的綜合系數(shù)從動齒輪齒寬中點處的分度圓直徑從動錐齒輪大端分度圓直徑從動齒輪節(jié)錐角行星齒輪球面半徑行星齒輪球面半徑系數(shù)行星齒輪節(jié)

12、錐距錐齒輪大端端面模數(shù)行星齒輪軸直徑支承長度綜合系數(shù)車輪附著力矩扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力扭轉(zhuǎn)角半軸長度材料切變模量半軸斷面極慣性矩直徑系數(shù)地面垂直反力在危險斷面內(nèi)引起的垂直彎矩牽引力在水平面內(nèi)引起的彎矩危險斷面所受轉(zhuǎn)矩垂直平面的抗彎截面系數(shù)水平面的抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù)內(nèi)側(cè)車輪地面垂直反力外側(cè)車輪地面垂直反力側(cè)滑時附著系數(shù)太陽輪齒數(shù)內(nèi)齒圈齒數(shù)行星輪齒數(shù)行星輪數(shù)行星齒輪傳動比轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)小齒輪名義轉(zhuǎn)矩太陽輪傳遞轉(zhuǎn)矩齒寬系數(shù)許用彎曲應(yīng)力許用擠壓應(yīng)力目錄1 概述12 驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案分析22.1 非斷開式驅(qū)動橋22.2 斷開式驅(qū)動橋23 主減速器設(shè)計43.1主減速器結(jié)構(gòu)型式43.1.1主減速器齒輪的類型43.1.

13、2主減速器的減速形式53.1.3主減速器主、從動錐齒輪的支承方案53.1.4錐齒輪嚙合調(diào)整63.2主減速器的基本參數(shù)選擇與計算載荷的確定73.2.1主減速器齒輪計算載荷的確定73.2.2錐齒輪主要參數(shù)的選擇93.3 主減速器錐齒輪的幾何尺寸計算與強度計算113.3.1 主減速器錐齒輪的幾何尺寸計算113.3.2 主減速器錐齒輪強度計算133.4主減速器錐齒輪軸承的載荷計算163.5 主減速器齒輪的材料及熱處理203.6 主減速器的潤滑214 差速器設(shè)計214.1 差速器結(jié)構(gòu)形式選擇214.2普通錐齒輪差速器齒輪設(shè)計224.2.1差速器齒輪主要參數(shù)選擇224.2.2 差速器齒輪的幾何尺寸與強度計

14、算255 半軸設(shè)計285.1 結(jié)構(gòu)形式分析285.2. 全浮式半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及強度計算295.3半軸的材料與熱處理306 驅(qū)動橋殼的設(shè)計326.1 驅(qū)動橋殼結(jié)構(gòu)方案選擇326.2 驅(qū)動橋殼強度計算336.2.1汽車以最大牽引力行駛時的橋殼強度計算336.2.2 汽車受最大側(cè)向力時的橋殼強度計算356.2.3汽車通過不平路面時橋殼強度計算357輪邊減速器的設(shè)計377.1輪邊減速器的傳動方案377.2齒輪的設(shè)計387.2.1齒輪傳動比的設(shè)計387.2.2齒輪材料的選擇387.2.3齒輪模數(shù)的設(shè)計397.2.4齒輪幾何參數(shù)的確定及校驗407.2.5齒輪傳動效率427.2.6齒輪強度校核驗算427.3

15、行星軸的設(shè)計497.4花鍵的選用及校核508 基于catia的驅(qū)動橋?qū)嶓w建模與裝配528.1重型貨車驅(qū)動橋的建模與裝配528.1.1單級主減速器的建模與裝配528.1.2差速器的建模與裝配588.1.3輪邊減速器的建模與裝配598.1.4驅(qū)動橋殼的建模598.1.5驅(qū)動橋的總裝配圖60結(jié) 論62參考文獻63致謝641 概述驅(qū)動橋位于傳動系的末端，其基本功能首先是增大由傳動軸或直接從變速器傳來的轉(zhuǎn)矩,并將轉(zhuǎn)矩合理地分配給左、右驅(qū)動車輪，其次，驅(qū)動輪還要承受作用于路面和車架或車身之間的垂直力、縱向力和橫向力以及制動力矩和反作用力矩等。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。驅(qū)動

16、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)濟性。b)外形尺寸要小，保證有必要的離地間隙。c)齒輪及其它傳動件工作平穩(wěn)，噪聲小。d)在各種轉(zhuǎn)速和載荷下具有高的傳動效率。e)在保證足夠的強度、剛度條件下，應(yīng)力求質(zhì)量小，尤其是簧下質(zhì)量應(yīng)盡量小，以改善汽車平順性。 f)與懸架導(dǎo)向機構(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。隨著汽車向采用大功率發(fā)動機和輕量化方向的發(fā)展以及路面條件的改善，近年來主減速比有減小的趨勢，以滿足高速行駛的需求。2 驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案分析驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)型式按工作特性分，可以歸并為兩

17、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)叫復(fù)雜，但可以大大提高汽車在不平路面上的行駛平順性。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，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裝在其中。這時整個驅(qū)動橋、驅(qū)動車輪及部分

18、傳動軸均屬于簧下質(zhì)量，汽車簧下質(zhì)量較大，這是它的一個缺點。驅(qū)動橋的輪廓尺寸主要取決于主減速器的型式。在汽車輪胎尺寸和驅(qū)動橋下的最小離地間隙已經(jīng)確定的情況下，也就限定了主減速器從動齒輪直徑的尺寸。在給定速比的條件下，如果單級主減速器不能滿足離地間隙要求，可改用雙級結(jié)構(gòu)。在雙級主減速器中，通常把兩級減速器齒輪放在一個主減速器殼體內(nèi)，也可以將第二級減速齒輪作為輪邊減速器。對于輪邊減速器：越野汽車為了提高離地間隙，可以將一對圓柱齒輪構(gòu)成的輪邊減速器的主動齒輪置于其從動齒輪的垂直上方；公共汽車為了降低汽車的質(zhì)心高度和車廂地板高度，以提高穩(wěn)定性和乘客上下車的方便，可將輪邊減速器的主動齒輪置于其從動齒輪的垂

19、直下方；有些雙層公共汽車為了進一步降低車廂地板高度，在采用圓柱齒輪輪邊減速器的同時，將主減速器及差速器總成也移到一個驅(qū)動車輪的旁邊。在少數(shù)具有高速發(fā)動機的大型公共汽車、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。2.2 斷開式驅(qū)動橋斷開式驅(qū)動橋區(qū)別于非斷開式驅(qū)動橋的明顯特點在于前者沒有一個連接左右驅(qū)動車輪的剛性整體外殼或梁。斷開式驅(qū)動橋的橋殼是分段的，并且彼此之間可以做相對運動，所以這種橋稱為斷開式的。另外，它又總是與獨立懸掛相匹配，故又稱為獨立懸掛驅(qū)動橋。這種橋的中段，主減速

20、器及差速器等是懸置在車架橫粱或車廂底板上，或與脊梁式車架相聯(lián)。主減速器、差速器與傳動軸及一部分驅(qū)動車輪傳動裝置的質(zhì)量均為簧上質(zhì)量。兩側(cè)的驅(qū)動車輪由于采用獨立懸掛則可以彼此獨立地相對于車架或車廂作上下擺動，相應(yīng)地就要求驅(qū)動車輪的傳動裝置及其外殼或套管作相應(yīng)擺動。汽車懸掛總成的類型及其彈性元件與減振裝置的工作特性是決定汽車行駛平順性的主要因素，而汽車簧下部分質(zhì)量的大小，對其平順性也有顯著的影響。斷開式驅(qū)動橋的簧下質(zhì)量較小，又與獨立懸掛相配合，致使驅(qū)動車輪與地面的接觸情況及對各種地形的適應(yīng)性比較好，由此可大大地減小汽車在不平路面上行駛時的振動和車廂傾斜，提高汽車的行駛平順性和平均行駛速度，減小車輪和

21、車橋上的動載荷及零件的損壞，提高其可靠性及使用壽命。但是，由于斷開式驅(qū)動橋及與其相配的獨立懸掛的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故這種結(jié)構(gòu)主要見于對行駛平順性要求較高的一部分轎車及一些越野汽車上，且后者多屬于輕型以下的越野汽車或多橋驅(qū)動的重型越野汽車。由于非斷開式驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、工作可靠，查閱資料，參照國內(nèi)相關(guān)貨車的設(shè)計,本課題選用非斷開式驅(qū)動橋。其結(jié)構(gòu)如圖2-1所示： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1半軸 2圓錐滾子軸承 3支承螺栓 4主減速器從動錐齒輪 5油封 6主減速器主動錐齒輪 7彈簧座 8墊圈 9輪轂 10調(diào)整螺母 圖2-1非斷開式驅(qū)動橋3 主減速器設(shè)計3.1主減速器結(jié)構(gòu)型式 主減速

22、器可根據(jù)其齒輪類型、減速形式以及主、從動齒輪的支承形式不同而分類。3.1.1主減速器齒輪的類型 在現(xiàn)代汽車驅(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3-1(a)所示主、從動齒輪軸線垂直相交于一點，由于輪齒端面重疊的影響，至少有兩對以上的輪齒同時嚙合，因此可以承受較大的載荷，加之其輪齒不在齒的全長上同時嚙合，而是逐漸由齒的一端連續(xù)而平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向另一端，所以工作平穩(wěn)，噪聲和振動小。雙曲面齒輪如圖3-1(b)所示主、從動齒輪軸線相互垂直而不相交。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，從動齒輪尺寸相同時，雙曲面齒輪比

23、螺旋錐齒輪有較大軸徑和較高的輪齒強度以及較大的主動齒輪軸和軸承剛度。圖3-1螺旋錐齒輪與雙曲面齒輪3.傳動比一定，主動齒輪尺寸相同時，雙曲面從動齒輪比螺旋錐齒輪的尺寸要小，從而可以獲得更大的離地間隙。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）沿齒長方向的縱向滑動使摩擦損失增加，降低了傳動效率。2）齒面間的壓力和摩擦功較大，可能導(dǎo)致油膜破壞和齒面燒結(jié)咬死，抗膠合能力較低。通過以上兩者的對比，此次主減速器設(shè)計的齒輪類型采用螺旋錐齒輪3.1.2主減速器的減速形式 主減速器的減速形

24、式分為單級減速、雙級減速(如圖3-2)、雙速減速、單級貫通、雙級貫通以及輪邊減速等。減速形式的選擇與汽車的類型及使用條件有關(guān)，有時也與制造廠的產(chǎn)品系列及制造條件有關(guān)，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3-2主減速器為了保證斯太爾重型貨車具有足夠的離地間隙，結(jié)構(gòu)緊湊，降低制造成本。此次采用一對螺旋錐齒輪傳動的單級主減速器。3.1.3主減速器主、從動錐齒輪的支承方案 主減速器必須保證主、從動齒輪有良好的嚙合狀況，才能使他們很好的工作

25、。齒輪的正確嚙合除與齒輪的加工質(zhì)量、齒輪的裝配調(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有關(guān)。1.主動錐齒輪的支承：1）懸臂式：為了盡可能增加支承剛度，支承距離b應(yīng)大于2.5倍的懸臂長度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。 支承剛度除了與軸承形式、軸徑大小、支承間距離和懸臂長度有關(guān)以外，還與軸承與軸及軸承與軸承座孔之間的配合緊度有關(guān)。 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，支承剛度較差，用于傳遞轉(zhuǎn)矩較小的轎車、輕型貨車的單級主減速器及許多雙級主減速器上。 a) b) c)圖3-3 主減速器錐齒輪的支承形式a)主動錐齒輪懸臂式支承形式 b)主動錐齒輪跨置式支承形式 c

26、)從動錐齒輪軸承形式2）跨置式： 增加支承剛度，減小軸承負荷，改善齒輪嚙合條件，增加承載能力，布置緊湊，但是主減速器殼體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工成本提高。在需要傳遞較大轉(zhuǎn)矩情況下，最好采用跨置式支承。 此方案選用懸臂式。2.從動錐齒輪的支承從動錐齒輪的支承剛度與軸承的形式、支承間的距離及軸承之間的分布比例有關(guān)。從動錐齒輪的兩端支承多采用圓錐滾子軸承，為了增加支承剛度，兩軸承圓錐滾子大端向內(nèi)，以減小尺寸cd。為了增強支承穩(wěn)定性，cd應(yīng)不小于從動錐齒輪大端分度圓直徑的70%；為了使載荷均勻分配在兩軸承上，應(yīng)盡量使尺寸c等于或大于尺寸d。為了限制從動錐齒輪在軸向載荷作用下的偏移，在從動錐齒輪的外緣背面加設(shè)輔助

27、支撐。3.1.4錐齒輪嚙合調(diào)整主減速器的軸承預(yù)緊及齒輪嚙合調(diào)整 支承主減速器的圓錐滾子軸承需預(yù)緊以消除安裝的原始間隙、磨合期間該間隙的增大及增強支承剛度。分析可知，當(dāng)軸向力于彈簧變形呈線性關(guān)系時，預(yù)緊使軸向位移減小至原來的1/2。預(yù)緊力雖然可以增大支承剛度，改善齒輪的嚙合和軸承工作條件，但當(dāng)預(yù)緊力超過某一理想值時，軸承壽命會急劇下降。主減速器軸承的預(yù)緊值可取為以發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩時換算所得軸向力的30。主動錐齒輪軸承預(yù)緊度的調(diào)整采用套筒與墊片，從動錐齒輪軸承預(yù)緊度的調(diào)整采用調(diào)整螺母3.2主減速器的基本參數(shù)選擇與計算載荷的確定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

28、從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩 （3-1）式中： -發(fā)動機的輸出的最大轉(zhuǎn)矩，參考同類車型取1100；-發(fā)動機到從動錐齒輪之間的傳動效率，在此取0.9； -液力變矩器變矩系數(shù)，k=(k0-1)/2+1, k0最大變矩系數(shù)，k在此取1； -變速器一擋傳動比，參考同類車型取14.08； -分動器傳動比，在此取1； -主減速器傳動比 ，在此取5.73；-該汽車的驅(qū)動橋數(shù)目在此取1；-猛接離合器所產(chǎn)生的動載系數(shù)，性能系數(shù)=0的汽車:=1，0的汽車:=2或由經(jīng)驗選定。性能系數(shù)由下式計算 式中，為汽車滿載質(zhì)量，在此取19500kg；代入上式得 所以=0, 即=1由以上各參數(shù)可求2.按驅(qū)動輪打滑轉(zhuǎn)矩確定從動錐齒輪的計算

29、轉(zhuǎn)矩 （3-2）式中: -滿載狀態(tài)下一個驅(qū)動橋上的靜載荷（n），此處取; -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，在良好的混凝土或瀝青路上，； -車輪的滾動半徑，輪胎規(guī)格12.00r20，在此滾動半徑為0.526 m ； -汽車最大加速度時的后軸負荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，在此取1.2； -主減速器從動齒輪到車輪之間的傳動比，在此取3.478； m-主減速器主動齒輪到車輪之間的傳動效率，在此取0.9所以 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：-汽車日常行駛平均牽引力（n），在此取 -車輪的滾動半徑，在此滾動半徑為 0.526 m ； -主減速器從動齒輪到車輪之間的

30、傳動比，在此取3.478 m-主減速器主動齒輪到車輪之間的傳動效率，在此取0.9 -該汽車的驅(qū)動橋數(shù)目，在此取1；所以主動錐齒輪的計算扭矩 式中：-主動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩； -從動錐齒輪計算轉(zhuǎn)矩，-主從動錐齒輪齒輪間的傳動效率，對于螺旋錐齒輪副取0.95； -主傳動比。3.2.2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、從動齒輪的齒數(shù)和，從動錐齒輪大端分度圓直徑、端面模數(shù)、主從動錐齒輪齒面寬和、中點螺旋角、法向壓力角等。1.主、從動錐齒輪齒數(shù)和選擇主、從動錐齒輪齒數(shù)時應(yīng)考慮如下因素：1）為了磨合均勻，之間應(yīng)避免有公約數(shù)。2）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(yīng)

31、不小于40。3）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。4）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。5）對于不同的主傳動比，和應(yīng)有適宜的搭配。表3.1不同速比的主從動齒輪數(shù)速比4.85.736.72主動z1211715從動z2292829因為， 所以 =17 =28 2.從動錐齒輪大端分度圓直徑和端面模數(shù)對于單級主減速器，增加尺寸會影響驅(qū)動橋殼高度尺寸和離地間隙，減小又影響跨置式主動齒輪的前支承座的安裝空間和差速器的安裝?？筛鶕?jù)經(jīng)驗公式初選，即： (3-4)式中：-從動齒輪大端分度圓直徑（mm） -直徑系數(shù)，一般取=1315.3；-從動錐齒輪計算轉(zhuǎn)矩（

32、），。計算得=363.36427.65mm，初取=392mm。由下式計算 （3-5）計算得 =392/28=14,同時還應(yīng)滿足 （3-6） 式中，為模數(shù)系數(shù)，取0.30.4。計算得=8.3911.183.主，從動錐齒輪齒面寬和 錐齒輪齒面過寬并不能增大齒輪的強度和壽命，反而會導(dǎo)致因錐齒輪輪齒小端齒溝變窄引起的切削刀頭頂面過窄及刀尖圓角過小，這樣不但會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，安裝時有位置偏差或由于制造、熱處理變形等原因使齒輪工作時載荷集中于輪齒小端，會引起輪齒小端過早損壞和疲勞損傷。另外，齒面過寬也會引起裝配空間減小。但齒面過窄，輪齒表面的耐磨性會降低。

33、 對于從動錐齒輪齒面寬，推薦不大于節(jié)錐距的0.3倍，即，而且應(yīng)滿足，對于汽車主減速器圓弧齒輪推薦采用： =0.155392=60.76，在此取=66。一般比大10%，在此取=73。4.中點螺旋角 螺旋角沿齒寬是變化的，輪齒大端的螺旋角最大，輪齒小端螺旋角最小?；↓X錐齒輪副的中點螺旋角是相等的，選時應(yīng)考慮它對齒面重合度，輪齒強度和軸向力大小的影響，越大，則也越大，同時嚙合的齒數(shù)越多，傳動越平穩(wěn)，噪聲越低，而且輪齒的強度越高，一般應(yīng)不小于1.25，在1.52.0時效果最好，但過大，會導(dǎo)致軸向力增大。 汽車主減速器弧齒錐齒輪的平均螺旋角為3540，而商用車選用較小的值以防止軸向力過大，通常取35。5

34、.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(dāng)變速器掛前進擋時，應(yīng)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。6.法向壓力角 對于弧齒錐齒輪，乘用車的一般選用1430或16，商用車的為20或2230。因為此次設(shè)計的是重型貨車的驅(qū)動橋，為了增加輪齒強度，減小齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)，所以=2230。3.3 主減速器錐齒輪的幾何尺寸計算與強度計算3.3.1 主減速器錐齒輪的幾何尺寸計算主減速器錐齒輪

35、的幾何尺寸計算見表3.2。表3.2 主減速器錐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)172從動齒輪齒數(shù)283端面模數(shù)14mm4齒面寬b2=66mm5法向壓力角=22.56齒寬系數(shù)=0.37中點模數(shù)=11.9mm8 徑向變位系數(shù)9節(jié)圓直徑=238mm，=392mm10節(jié)錐角，=90-=58.74，=31.2611節(jié)錐距a=a=229.3mm12齒頂高，=0.85 =8.456, =15.34413齒根高=17.976mm=11.088mm14齒根角=4.48=2.7715頂錐角；=34.03=63.2216根錐角=26.78=55.9717齒頂圓直徑=252.

36、46mm=407.92mm18節(jié)錐頂點到輪冠距離=191.61mm=105.88mm19螺旋角=353.3.2 主減速器錐齒輪強度計算在完成主減速器錐齒輪幾何尺寸的計算后，應(yīng)對其進行強度驗算，以保證其有足夠的強度和壽命。輪齒損壞形式主要有彎曲疲勞折斷、過載折斷、齒面點蝕和剝落、齒面膠合和齒面磨損等。1.單位齒長圓周力 主減速器錐齒輪的表面耐磨性，常用輪齒上的單位齒長圓周力來估算，即 (3-7)式中：輪齒上的單位齒長圓周力，n/mm; 作用在齒輪上的圓周力，n， 從動齒輪的齒面寬，mm按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩計算時： (3-8)式中，為變速器傳動比；d1主動錐齒輪中點分度圓直徑（mm）；其他符號同前。在

37、現(xiàn)代汽車設(shè)計中，由于材質(zhì)及加工工藝等制造質(zhì)量的提高，有時高出表中數(shù)值20%25%計算得 按驅(qū)動輪打滑的轉(zhuǎn)矩計算時: (3-9)計算得 可知主動錐齒輪的表面耐磨性滿足要求。2.輪齒彎曲強度錐齒輪輪齒的齒根彎曲應(yīng)力為 (3-10)式中： 過載系數(shù)，一般取1.0； 尺寸系數(shù)，當(dāng)1.6mm時,=0.862； 齒面載荷分配系數(shù)，懸臂式:=1.001.25，在此取=1.0； 質(zhì)量系數(shù)，當(dāng)輪齒接觸良好、齒距及徑向跳動精度高時，取=1；計算齒輪的輪齒彎曲應(yīng)力綜合系數(shù)，見圖3-4，。圖3-4 彎曲計算用綜合系數(shù)按計算的最大彎曲應(yīng)力;700mpa；按計算的疲勞彎曲應(yīng)力: 210mpa；當(dāng)計算主動齒輪時，, 故,。

38、綜上所述，故所計算的齒輪滿足彎曲強度的要求。,3.輪齒接觸強度 錐齒輪輪齒的齒面接觸應(yīng)力為： (3-11)式中; 綜合彈性系數(shù)，對于鋼制齒輪副取232.6；過載系數(shù)，一般取1： 尺寸系數(shù)，通常取1： 齒輪載荷分配系數(shù)，懸臂式結(jié)構(gòu)：=1.001.25，在此取=1；質(zhì)量系數(shù)，當(dāng)輪齒接觸良好、齒距及徑向跳動精度高時，取=1； 齒面品質(zhì)系數(shù)，對于制造精確的齒輪可取=1； 取和的較小值； 齒面接觸強度的綜合系數(shù)， =0.10，見圖3-5所示；計算得 =2514mpa=2800mpa， =904.4mpae，由此得x=0.4,y=1.4。另外查得載荷系數(shù)。 （3-22）將各參數(shù)代入式（3-21）：軸承應(yīng)有

39、的基本額定動負荷cr （3-23）式中：溫度系數(shù)，查文獻4，得=1；滾子軸承的壽命系數(shù)，查文獻4，得=10/3；軸承轉(zhuǎn)速，r/min；軸承的預(yù)期壽命，3000h；將各參數(shù)代入式（3-22）中，有；查文獻3，初步選擇圓錐滾子軸承型號7603。3.5 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、工作時間長、載荷變化多、帶沖擊等特點。其損壞形式主要有齒根彎曲折斷、齒面疲勞點蝕(剝落)、磨損和擦傷等。據(jù)此對驅(qū)動橋齒輪的材料及熱處理應(yīng)有以下要求：1)具有高的彎曲疲勞強度和表面接觸疲勞強度，齒面具有高的硬度以保證有高的耐磨性。2)輪齒芯部應(yīng)有適當(dāng)?shù)捻g性以

40、適應(yīng)沖擊載荷，避免在沖擊載荷下齒根折斷。3)鍛造性能、可加工性及熱處理性能良好，熱處理后變形小或變形規(guī)律易控制。4)選擇合金材料時，盡量少用含鎳、鉻元素的材料，而是選用含錳、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。滲碳合金鋼的優(yōu)點是表面可得到含碳量較高的硬化層（一般碳的質(zhì)量分數(shù)為0.8%1.2%），具有相當(dāng)高的耐磨性和抗壓性，而芯部較軟，具有良好的韌性。因此，這類材料的彎曲強度、表面接觸強度和承受沖擊的能力均較好。由于其含碳量較低，使鍛造性能和可加工

41、性較好。其主要缺點是熱處理費用較高，表面硬化層以下的基底較軟，在承受很大壓力時可能產(chǎn)生塑性變形，如果滲碳層與芯部的含碳量相差過多，便會引起表面硬化層的剝落。為改善新齒輪的磨合，防止其在運行初期出現(xiàn)早期的磨損、擦傷、膠合或咬死，錐齒輪在熱處理以及精加工后，作厚度為0.0050.020mm的磷化處理或鍍銅、鍍錫處理。對齒面進行應(yīng)力噴丸處理，可提高25%的齒輪壽命。對于滑動速度高的齒輪，可進行滲硫處理以提高耐磨性。3.6 主減速器的潤滑 主加速器及差速器的齒輪、軸承以及其他摩擦表面均需潤滑，其中尤其應(yīng)注意主減速器主動錐齒輪的前軸承的潤滑，因為其潤滑不能靠潤滑油的飛濺來實現(xiàn)。為此，通常是在從動齒輪的前

42、端近主動齒輪處的主減速殼的內(nèi)壁上設(shè)一專門的集油槽，將飛濺到殼體內(nèi)壁上的部分潤滑油收集起來再經(jīng)過近油孔引至前軸承圓錐滾子的小端處，由于圓錐滾子在旋轉(zhuǎn)時的泵油作用，使?jié)櫥陀蓤A錐滾子的下端通向大端，并經(jīng)前軸承前端的回油孔流回驅(qū)動橋殼中間的油盆中，使?jié)櫥偷玫窖h(huán)。這樣不但可使軸承得到良好的潤滑、散熱和清洗，而且可以保護前端的油封不被損壞。為了保證有足夠的潤滑油流進差速器，有的采用專門的倒油匙。 為了防止因溫度升高而使主減速器殼和橋殼內(nèi)部壓力增高所引起的漏油，應(yīng)在主減速器殼上或橋殼上裝置通氣塞，后者應(yīng)避開油濺所及之處。加油孔應(yīng)設(shè)置在加油方便之處，油孔位置也決定了油面位置。放油孔應(yīng)設(shè)在橋殼最低處，但也

43、應(yīng)考慮到汽車在通過障礙時放油塞不易被撞掉。4 差速器設(shè)計汽車行駛時，左、右車輪在同一時間內(nèi)所滾過的路程往往不相等。如果驅(qū)動橋的左、右車輪剛性連接，則行駛時不可避免地會產(chǎn)生驅(qū)動輪在路面上的滑移或滑轉(zhuǎn)。不僅會加劇輪胎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。為此，在汽車左、右驅(qū)動輪間都裝有輪間差速器，從而保證了驅(qū)動橋兩側(cè)車輪在行程不等時具有不同的旋轉(zhuǎn)角速度，滿足了汽車行駛運動學(xué)的要求。差速器用來在兩輸出軸間分配轉(zhuǎn)矩，并保證兩輸出軸有可能以不同的角速度轉(zhuǎn)動。差速器按其結(jié)構(gòu)特征不同，分為齒輪式、凸輪式、蝸輪式和牙嵌自由輪式等多種形式。4.1 差速器結(jié)構(gòu)形式選擇 汽車上廣泛采用的差速器為對

44、稱錐齒輪式差速器，具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量較小等優(yōu)點，故應(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制鎖止式差速器等。查閱文獻5經(jīng)方案論證，差速器結(jié)構(gòu)形式選擇普通對稱錐齒輪式差速器。圖4-1 普通對稱錐齒輪式差速器普通對稱錐齒輪式差速器由差速器左、右殼，2個半軸齒輪，4個行星齒輪(少數(shù)汽車采用3個行星齒輪，小型、微型汽車多采用2個行星齒輪)，行星齒輪軸(不少裝4個行星齒輪的差逮器采用十字軸結(jié)構(gòu))，半軸齒輪及行星齒輪墊片等組成。由于差速器殼是裝在主減速器從動齒輪上，故在確定主減速器從動齒輪尺寸時，應(yīng)考慮差速器的安裝。差速器的輪廓尺寸也受到從動齒及主動齒輪導(dǎo)向軸承支座的限制。普通對稱錐齒輪式

45、差速器的示意圖，如圖4-2所示：圖4-2 普通錐齒輪式差速器示意圖4.2普通錐齒輪差速器齒輪設(shè)計4.2.1差速器齒輪主要參數(shù)選擇1.行星齒輪數(shù) 行星齒輪數(shù)需根據(jù)承載情況來選擇，在承載不大的情況下可取兩個，反之應(yīng)取=4。2.行星齒輪球面半徑行星齒輪球面半徑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)驗公式來確定： (4-1)式中： -行星齒輪球面半徑系數(shù)，=2.53.0，對于有四個行星齒輪的乘用車和商用車取最小值； -差速器計算轉(zhuǎn)矩，；-球面半徑（mm）；計算得 行星齒輪節(jié)錐距為 =(0.980.99) （4-2）計算得 =（68.4869.18）mm 在此初取=69mm3.行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)、 為了使齒輪有較高的強度，希望取較大的模數(shù)，但尺寸會增大，于是要求行星齒輪的齒數(shù)應(yīng)取小些，但一般不少于10。半軸齒輪的齒數(shù)在1425之間選用。大多數(shù)半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比在1.52.0的范圍內(nèi)。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=2，半軸齒輪齒數(shù)z2=24，行星齒輪的齒數(shù) z1=12。 為