汽車前驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 汽車前驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 系部名稱： 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 車輛工程 XX 班 學(xué)生姓名： XXX 指導(dǎo)教師： XXX 職 稱： 實(shí)驗(yàn)師 黑黑 龍龍 江江 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院 二一三年六月 The Graduation Design for Bachelors Degree The Structural Design of The Car Front Drive Axle Candidate：XXX Specialty： Vehicle Engineering Class：XX Supervisor：Experimentalist XX Heilongjiang

2、Institute of Technology 2013-06Harbin 摘 要 隨著現(xiàn)代車型的發(fā)展，普通汽車已經(jīng)逐漸走進(jìn)每個(gè)人的生活中。車橋設(shè)計(jì)是汽車 設(shè)計(jì)中重要的環(huán)節(jié)之一，國產(chǎn)驅(qū)動(dòng)橋在國內(nèi)市場占據(jù)了絕大部分份額，但仍有一定數(shù) 量的車橋依賴進(jìn)口，國產(chǎn)車橋與國際先進(jìn)水平仍有一定差距。 本次設(shè)計(jì)首先通過查閱近幾年來有關(guān)國內(nèi)外前驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)的文獻(xiàn)資料，綜合所學(xué) 專業(yè)知識(shí)，了解并掌握了汽車前驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)及工作原理，根據(jù)所給的汽車參數(shù)制定了 相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案。 然后通過查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、手冊資料，確定了驅(qū)動(dòng)橋的主要零部件的主要設(shè)計(jì)參數(shù)， 完成轉(zhuǎn)向器、萬向節(jié)、主減速器、差速器、半軸及橋殼的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算，并

3、進(jìn) 行相應(yīng)校核，再根據(jù)所計(jì)算選取的參數(shù)畫出了轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的整體裝配圖、差速器裝配 圖以及部分零件圖。 關(guān)鍵詞：前驅(qū)動(dòng)；轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋；主減速器；差速器；半軸；橋殼 ABSTRACT As the development of the auto industry, car has gradually become part of everyones life. Axle design is one of the important parts of automotive design, domestic drive axle in the domestic market accounted for t

4、he lions share, but there is still a certain number of axles dependent on imports, there is still a certain gap between domestic axle and the international advanced level. Firstly, this design is lookup of the domestic and international front drive axle design documents in recent years, integrated t

5、he knowledge of our expertise we had knew and mastered the cars front drive axle structure and working principle, formulated according to the vehicle parameters to the corresponding design programs. Then refered to the relevant standard, manual data to determine the main design parameters of the mai

6、n components of the drive axle, completed the structure and size of the steering, universal joints, main gear box, differential, axle and axle housing, and check, according to the calculated parameters selected to draw the overall steering drive axle assembly drawings, the differential assembly draw

7、ings as well as some parts diagram. Key words: Front drive； Steering drive axle；Main reducer； Differential； Axle； Axle housing 目 錄 摘 要. ABSTRACT. 第 1 章 緒 論.1 1.1 前言.1 1.1.1 概論.1 1.1.2 預(yù)期的成果.1 1.2 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及現(xiàn)狀的介紹.1 1.3 本設(shè)計(jì)的目的與意義.3 1.4 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容.3 第 2 章 驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì).5 2.1 驅(qū)動(dòng)橋參數(shù).5 2.2 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)方案.5 2.3 本章小結(jié) .7 第三章

8、 主減速器設(shè)計(jì).8 3.1 主減速器的結(jié)構(gòu)型式.8 3.1.1 主減速器的減速形式 .8 3.1.2 主減速器的齒輪類型 .8 3.1.3 主減速器主、從動(dòng)錐齒輪的支承方案 .9 3.2 主減速器基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算.9 3.2.1 主減速比 0 i的確定 .9 3.2.2 主減速器齒輪計(jì)算載荷的確定 .9 3.2.3 主減速器齒輪基本參數(shù)的選擇 .12 3.3 主減速器螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 .17 3.3.1 單位齒長上的圓周力.17 3.3.2 輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算.18 3.3.3 輪齒的接觸強(qiáng)度計(jì)算.19 3.4 主減速器錐齒輪軸承的載荷計(jì)算與型號(hào)選擇 .20 3.4.1 錐齒輪齒面上

9、的作用力 .20 3.4.2 錐齒輪的軸向力和徑向力計(jì)算 .21 3.4.3 錐齒輪軸的軸徑選擇 .22 3.4.4 錐齒輪軸承載荷的計(jì)算 .23 3.5 主減速器齒輪的材料及熱處理 .25 3.6 主減速器的潤滑 .25 3.7 本章小結(jié) .26 第 4 章 差速器設(shè)計(jì).28 4.1 差速器齒輪基本參數(shù)選擇.29 4.2 差速器齒輪與強(qiáng)度計(jì)算.32 4.3 錐形摩擦盤的設(shè)計(jì).33 4.4 本章總結(jié) .36 第 5 章 半軸設(shè)計(jì)與萬向節(jié)選擇.37 5.1 半軸的型式.37 5.2 半軸尺寸選取 .37 5.3 半軸的強(qiáng)度驗(yàn)算.38 5.4 半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料與熱處理.39 5.5 萬向節(jié)結(jié)構(gòu)

10、選擇 .40 5.6 萬向節(jié)尺寸計(jì)算.41 5.7 萬向節(jié)的材料及熱處理.42 5.8 本章總結(jié) .42 第 6 章 驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì).43 6.1 驅(qū)動(dòng)橋殼的選擇 .43 6.2 本章小結(jié) .43 結(jié) 論.44 參考文獻(xiàn).45 致 謝.46 第 1 章 緒 論 1.1 前言 本課題針對(duì)城市普通轎車轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是完成轎車的前轉(zhuǎn) 向驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)，包括驅(qū)動(dòng)半軸，萬向節(jié)，橋殼，車輪等部件，協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)車輛的全局。 1.1.1 概論 1. 本課題解決的主要問題 設(shè)計(jì)出符合課題要求的前轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋。汽車傳動(dòng)系的總?cè)蝿?wù)是傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力， 使之適應(yīng)于汽車行駛的需要。在一般汽車的機(jī)械式傳動(dòng)中，有了變

11、速器還不能完全解 決發(fā)動(dòng)機(jī)特性與汽車行駛要求間的矛盾和結(jié)構(gòu)布置上的問題。首先是因?yàn)榻^大多數(shù)的 發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車上的縱向安置的，為使其轉(zhuǎn)矩能傳給左、右驅(qū)動(dòng)車輪，必須由驅(qū)動(dòng)橋的 主減速器來改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，同時(shí)還得由驅(qū)動(dòng)橋的差速器來解決左、右驅(qū)動(dòng)車輪 間的轉(zhuǎn)矩分配問題和差速要求。其次，需將經(jīng)過變速器、傳動(dòng)軸傳來的動(dòng)力，通過驅(qū) 動(dòng)橋的主減速器，進(jìn)行進(jìn)一步增大轉(zhuǎn)矩、降低轉(zhuǎn)速的變化。因此，要想使汽車驅(qū)動(dòng)橋 的設(shè)計(jì)合理，首先必須選好傳動(dòng)系的總傳動(dòng)比，并恰當(dāng)?shù)貙⑺峙浣o變速器和驅(qū)動(dòng)橋。 2. 本課題的設(shè)計(jì)總體思路 一些汽車提供行駛的平穩(wěn)性而采用獨(dú)立懸掛而采用斷開式驅(qū)動(dòng)橋的橋殼。對(duì)載貨 汽車，由于它們有時(shí)會(huì)遇到

12、坎坷不平的壞路面，要求它們的驅(qū)動(dòng)橋有足夠的離地間隙， 以滿足汽車在通過性方面的要求。驅(qū)動(dòng)橋的噪聲主要來自齒輪及其他傳動(dòng)機(jī)件。提高 它們的加工精度、裝配精度，增強(qiáng)齒輪的支承剛度，是降低驅(qū)動(dòng)橋工作噪聲的有效措 施。驅(qū)動(dòng)橋各零部件在保證其強(qiáng)度、剛度、可靠性及壽命的前提下應(yīng)力求減小簧下質(zhì) 量，以減小不平路面對(duì)驅(qū)動(dòng)橋的沖擊載荷，從而改善汽車行駛的平順性。 1.1.2 預(yù)期的成果 掌握汽車前驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)及工作原理，基于所給定的主要零部件的主要設(shè)計(jì)參數(shù)， 完成轉(zhuǎn)向器、萬向節(jié)和自由輪轂、主減速器、差速器、半軸及橋殼的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì) 計(jì)算，并進(jìn)行相應(yīng)校核。要求設(shè)計(jì)規(guī)范合理，計(jì)算準(zhǔn)確，并計(jì)算機(jī)輔助繪圖畫出裝配 圖和

13、零件圖，編寫設(shè)計(jì)說明書。 1.2 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及現(xiàn)狀的介紹 目前國產(chǎn)驅(qū)動(dòng)橋在國內(nèi)市場占據(jù)了絕大部分份額，但仍有一定數(shù)量的車橋依賴進(jìn) 口，國產(chǎn)車橋與國際先進(jìn)水平仍有一定差距。國內(nèi)車橋長的差距主要體現(xiàn)在設(shè)計(jì)和研 發(fā)能力上，目前有研發(fā)能力的車橋廠家還不多，一些廠家僅僅停留在組裝階段。實(shí)驗(yàn) 設(shè)備也有差距，比如工程車和牽引車在行駛過程中，齒輪嚙合接觸區(qū)的形狀是不同的， 國外先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備能夠模擬這種狀態(tài)，而我國現(xiàn)在還在摸索中。 在具體工藝細(xì)節(jié)方面，我國和世界水平的差距還比較大，歸根結(jié)底后橋的共用時(shí) 承載和驅(qū)動(dòng)。在這兩方面，今年來出現(xiàn)了一些新的變化。另外，在結(jié)構(gòu)方面，單級(jí)驅(qū) 動(dòng)橋的使用比例越來越高；技術(shù)

14、方面，輕量化、舒適性的要求將逐步提高?？傮w而言， 現(xiàn)在汽車向節(jié)能、環(huán)保、舒適等方面發(fā)展的趨勢，要求車橋向輕量化、大扭矩、低噪 聲、寬速比、壽命長和低生產(chǎn)成本。 為適應(yīng)不斷完善社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)體制的要求以及加入世貿(mào)組織后國內(nèi)外汽車產(chǎn) 業(yè)發(fā)展的新形勢，推進(jìn)汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級(jí)，全面提高汽車產(chǎn)業(yè)國際競爭力，滿 足消費(fèi)者對(duì)汽車產(chǎn)品日益增長的需求，促進(jìn)汽車產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，特制定汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展 政策。通過該政策的實(shí)施，使我國汽車產(chǎn)業(yè)在 2010 年前發(fā)展成為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn) 業(yè)，為實(shí)現(xiàn)全面建設(shè)小康社會(huì)的目標(biāo)做出更大的貢獻(xiàn)。政府職能部門依據(jù)行政法規(guī)和 技術(shù)規(guī)范的強(qiáng)制性要求，對(duì)汽車、農(nóng)用運(yùn)輸車(低速載貨車及三輪

15、汽車，下同)、摩托 車和零部件生產(chǎn)企業(yè)及其產(chǎn)品實(shí)施管理，規(guī)范各類經(jīng)濟(jì)主體在汽車產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的市場行 為。低速載貨汽車，在汽車發(fā)展趨勢中，有著很好的發(fā)展前途。生產(chǎn)出質(zhì)量好，操作 簡便，價(jià)格便宜的低速載貨汽車將適合大多數(shù)消費(fèi)者的要求。在國家積極投入和支持 發(fā)展汽車產(chǎn)業(yè)的同時(shí)，能研制出適合中國國情，包括道路條件和經(jīng)濟(jì)條件的車輛，將 大大推動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的提高。 在新政策汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策中，我國要成為世界主要汽車制造國，汽車產(chǎn)品 滿足國內(nèi)市場大部分需求并批量進(jìn)入國際市場；汽車生產(chǎn)企業(yè)要形成若干馳名的汽車、 摩托車和零部件產(chǎn)品品牌；通過市場競爭形成幾家具有國際競爭力的大型汽車企業(yè)集 團(tuán)等等。同時(shí)

16、，在這個(gè)新的汽車產(chǎn)業(yè)政策描繪的藍(lán)圖中，還包含許多涉及產(chǎn)業(yè)素質(zhì)提 高和市場環(huán)境改善的綜合目標(biāo)，著實(shí)令人鼓舞。然而，不可否認(rèn)的是，國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè) 的現(xiàn)狀離產(chǎn)業(yè)政策的目標(biāo)還有相當(dāng)?shù)木嚯x。自 1994 年汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策頒布并 執(zhí)行以來，國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)有了顯著變化，企業(yè)規(guī)模效益有了明顯改善，產(chǎn)業(yè)集中 度有了一定程度提高。但是，長期以來困擾中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的散、亂和低水平重復(fù) 建設(shè)問題，還沒有從根本上得到解決。多數(shù)企業(yè)家預(yù)計(jì)，在新的汽車產(chǎn)業(yè)政策的鼓勵(lì) 下，將會(huì)有越來越多的汽車生產(chǎn)企業(yè)按照市場規(guī)律組成企業(yè)聯(lián)盟，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)和資 源共享。 1.3 本設(shè)計(jì)的目的與意義 隨著現(xiàn)代車型的多樣化、個(gè)性化的需求與發(fā)展

17、，越野車以其優(yōu)越的克服惡劣環(huán)境 的能力吸引著大眾的視線。而車橋設(shè)計(jì)是汽車設(shè)計(jì)中重要的環(huán)節(jié)之一。轉(zhuǎn)向橋，是指 承擔(dān)轉(zhuǎn)向任務(wù)的車橋。一般汽車的前橋是轉(zhuǎn)向橋。四輪轉(zhuǎn)向汽車的前后橋，都是轉(zhuǎn)向 橋。它利用車橋中的轉(zhuǎn)向節(jié)使兩端的車輪偏轉(zhuǎn)一定的角度，以實(shí)現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向。它除 承擔(dān)汽車的垂直載荷外，還承受縱向力和側(cè)向力及這些力造成的力矩。轉(zhuǎn)向橋通常位 于汽車前部，因此也常稱為前橋。各種車型的轉(zhuǎn)向橋結(jié)構(gòu)基本相同，主要由前梁，轉(zhuǎn) 向節(jié)組成。汽車驅(qū)動(dòng)橋位于傳動(dòng)系的末端，其基本功用是增大由傳動(dòng)軸或直接從變速 器傳來的轉(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)矩合理的分配給左、右驅(qū)動(dòng)車輪具有汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)所要求的差 速功能；同時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋還要承受作用于路

18、面和車架或車廂之間的鉛垂力、縱向力和橫 向力。驅(qū)動(dòng)橋一般由主減速器，差速器，驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置和橋殼組成。對(duì)于前輪 驅(qū)動(dòng)汽車和全輪驅(qū)動(dòng)汽車，前橋既要轉(zhuǎn)向，又要傳遞動(dòng)力，叫做轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋。通過本 題目的設(shè)計(jì)，學(xué)生可綜合運(yùn)用汽車構(gòu)造 、 汽車?yán)碚?、 汽車設(shè)計(jì) 、 機(jī)械設(shè)計(jì) 、 汽車制造工藝學(xué)等課程的知識(shí)，使學(xué)生掌握運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、手冊和查閱相關(guān)技術(shù)資料 等，培養(yǎng)汽車設(shè)計(jì)技能，達(dá)到綜合訓(xùn)練的效果。由于本題目模擬工程一線實(shí)際情況， 學(xué)生通過畢業(yè)設(shè)計(jì)可與工程實(shí)踐直接接觸，使學(xué)生學(xué)會(huì)從工程一線的角度出發(fā)，合理 選擇各總成的結(jié)構(gòu)類型，制定設(shè)計(jì)方案，正確地分析、計(jì)算、校核，并考慮制造工藝、 經(jīng)濟(jì)、使用、維修等問題，

19、培養(yǎng)未來工作的綜合能力，從而可以提高學(xué)生解決實(shí)際問 題的能力。 1.4 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 本次設(shè)計(jì)主要是通過查閱近幾年來有關(guān)國內(nèi)外前驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)的文獻(xiàn)資料，綜合所 學(xué)專業(yè)知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，所要完成的主要任務(wù)如下： (1)通過比較不同方案和方法選取最佳方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，掌握汽車前驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)及 工作原理； (2)基于給定的參數(shù)確定主要零部件的主要設(shè)計(jì)參數(shù)，完成轉(zhuǎn)向器、萬向節(jié)和自 由輪轂、主減速器、差速器、半軸及橋殼的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算，并進(jìn)行相應(yīng)校核； (3)用計(jì)算機(jī)輔助繪圖畫出裝配圖和零件圖，并編寫設(shè)計(jì)說明書。 1.5 本章小結(jié) 首先，介紹了驅(qū)動(dòng)橋在國內(nèi)的現(xiàn)狀，雖然國產(chǎn)驅(qū)動(dòng)橋在國內(nèi)市場占據(jù)了絕大部分 份額

20、，但仍有一定數(shù)量的車橋依賴進(jìn)口，國產(chǎn)車橋與國際先進(jìn)水平仍有一定差距。以 及在如此嚴(yán)酷的競爭環(huán)境下國內(nèi)企業(yè)的對(duì)策。 然后，本章主要介紹了本次課題設(shè)計(jì)的目的與意義是學(xué)生可綜合運(yùn)用汽車構(gòu)造 、 汽車?yán)碚?、 汽車設(shè)計(jì) 、 機(jī)械設(shè)計(jì) 、 汽車制造工藝學(xué)等課程的知識(shí)，使學(xué) 生掌握運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、手冊和查閱相關(guān)技術(shù)資料等，培養(yǎng)汽車設(shè)計(jì)技能，達(dá)到綜合訓(xùn)練的 效果。使學(xué)生學(xué)會(huì)從工程一線的角度出發(fā)，合理選擇各總成的結(jié)構(gòu)類型，制定設(shè)計(jì)方 案，正確地分析、計(jì)算、校核，并考慮制造工藝、經(jīng)濟(jì)、使用、維修等問題，培養(yǎng)未 來工作的綜合能力，從而可以提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。 最后，明確了本次課程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容為： (1)通過比較

21、不同方案和方法選取最佳方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，掌握汽車前驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)及 工作原理； (2)基于給定的參數(shù)確定主要零部件的主要設(shè)計(jì)參數(shù)，完成轉(zhuǎn)向器、萬向節(jié)和自 由輪轂、主減速器、差速器、半軸及橋殼的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算，并進(jìn)行相應(yīng)校核； (3)用計(jì)算機(jī)輔助繪圖畫出裝配圖和零件圖，并編寫設(shè)計(jì)說明書。 第 2 章 驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì) 2.1 驅(qū)動(dòng)橋參數(shù) 汽車的主要參數(shù)包括尺寸參數(shù)，質(zhì)量參數(shù)和汽車性能參數(shù)。 汽車的主要尺寸參數(shù)有車身長度、車身寬度、軸距、前輪距、后輪距、離地最小 間隙等。汽車的質(zhì)量參數(shù)包括整車整備質(zhì)量、汽車總質(zhì)量、載客量、軸荷分配等。汽 車性能參數(shù)主要有動(dòng)力性參數(shù)、燃油經(jīng)濟(jì)性參數(shù)、最大功率、最大扭矩、通過

22、性幾何 參數(shù)，操作穩(wěn)定性參數(shù)，制動(dòng)性參數(shù)等。 基本參數(shù) 項(xiàng)目數(shù)據(jù)單位 車身長度4600mm 車身寬度1855mm 軸距2660mm 整體質(zhì)量1590kg 前輪距1560mm 后輪距1560mm 離地最小間隙 最大功率 最大扭矩 最高車速 主減速比 前輪胎規(guī)格 后輪胎規(guī)格 190 125/6000 224/400 180 5.791 225/65R17 225/65R17 mm kw/rpm Nm/rpm Km/h 2.2 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)方案 在選擇驅(qū)動(dòng)橋總成的結(jié)構(gòu)型式時(shí)，應(yīng)當(dāng)從所設(shè)計(jì)汽車的類型及使用、生產(chǎn)條件出 發(fā)，并和所設(shè)計(jì)汽車的其他部件，尤其是懸架的結(jié)構(gòu)型式與特性相適應(yīng)，以共同保證 整個(gè)汽車

23、預(yù)期使用性能的實(shí)現(xiàn)。驅(qū)動(dòng)橋的總成的結(jié)構(gòu)型式，按其總體布置來說有三種： 普通的非斷開式驅(qū)動(dòng)橋、帶有擺動(dòng)半軸的非斷開式驅(qū)動(dòng)橋合和斷開式驅(qū)動(dòng)橋。 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式與驅(qū)動(dòng)車輪的懸架形式密切相關(guān)。當(dāng)車輪采用非獨(dú)立懸架時(shí)， 驅(qū)動(dòng)橋應(yīng)為非斷開式(或稱為整體式)，即驅(qū)動(dòng)橋是一根連接左右驅(qū)動(dòng)車輪的剛性空心 梁，而主減速器、差速器及車輪傳動(dòng)裝置(由左、右半軸組成)都裝在它里面。當(dāng)采用 獨(dú)立懸架時(shí)，為保證運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)，驅(qū)動(dòng)橋應(yīng)為斷開式。這種驅(qū)動(dòng)橋無剛性的整體外殼， 主減速器及其殼體裝在車架或車身上，兩側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪則與車架或車身作彈性聯(lián)系，并 可彼此獨(dú)立地分別相對(duì)于車架或車身作上下擺動(dòng)，車輪傳動(dòng)裝置采用萬向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 為了

24、防止運(yùn)動(dòng)干涉，應(yīng)采用花鍵軸或一種允許兩軸能有適量軸向移動(dòng)的萬向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 非斷開式驅(qū)動(dòng)橋的橋殼是一跟支承在左右驅(qū)動(dòng)車論上的剛性空心梁，而主減速器、 差速器及半軸等傳動(dòng)機(jī)件都裝在其中。這時(shí)，整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋和驅(qū)動(dòng)車輪的質(zhì)量以及傳動(dòng) 軸的部分質(zhì)量都是屬于汽車的非懸掛質(zhì)量，使汽車的非懸掛質(zhì)量較大，這是普通非斷 開式驅(qū)動(dòng)橋的一個(gè)缺點(diǎn)。整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋通過彈性懸架與車架連接。非斷開式驅(qū)動(dòng)橋的整 個(gè)驅(qū)動(dòng)橋和驅(qū)動(dòng)車輪的質(zhì)量以及傳動(dòng)軸的部分質(zhì)量都是屬于汽車的非懸掛質(zhì)量。因此， 在汽車的平順性、操縱穩(wěn)定性和通過性等方面不如斷開式驅(qū)動(dòng)橋。12 圖 2.1 非斷開式驅(qū)動(dòng)橋 圖 2.2 斷開式驅(qū)動(dòng)橋 因本車為中檔 SUV 轎車，

25、采用的為斷開時(shí)驅(qū)動(dòng)橋，即采用獨(dú)立懸掛式。斷開式 驅(qū)動(dòng)橋的簧下質(zhì)量較小，又與獨(dú)立懸掛相配合，致使驅(qū)動(dòng)車輪與地面的接觸情況及對(duì) 各種地形的適應(yīng)性比較好，獨(dú)立懸架驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)雖然叫復(fù)雜，但可以大大提高汽車在 不平路面上的行駛平順性，減小車輪和車橋上的動(dòng)載荷及零件的損壞，提高其可靠性 及使用壽命。 2.3 本章小結(jié) 首先本章主要介紹了汽車的主要參數(shù)包括尺寸參數(shù)，質(zhì)量參數(shù)和汽車性能參數(shù)， 以及本次驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)所給定的汽車的參數(shù)。 最后介紹了汽車驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)類型主要分為普通的非斷開式驅(qū)動(dòng)橋、帶有擺動(dòng)半 軸的非斷開式驅(qū)動(dòng)橋和斷開式驅(qū)動(dòng)橋，分析并選擇了本次設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)方案為 斷開式驅(qū)動(dòng)橋。 第三章 主減速器

26、設(shè)計(jì) 主減速器是汽車傳動(dòng)系中減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩的主要部件，它是依靠小齒輪與大 齒輪嚙合，通過大的傳動(dòng)比來增加扭矩。主減速器類型較多，有單級(jí)、雙級(jí)、雙速、 輪邊減速器等。 3.1 主減速器的結(jié)構(gòu)型式 3.1.1 主減速器的減速形式 單級(jí)主減速器：由于單級(jí)主減速器具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、尺寸緊湊及制造成本 低廉的優(yōu)點(diǎn)，廣泛用在主減速比 i07.6 的各種中、小型汽車上。根據(jù)本次課程設(shè)計(jì)所 給的主傳動(dòng)比 i050 符合要求。 (2) 節(jié)圓直徑的選擇 可根據(jù)文獻(xiàn)1推薦的從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩中取較小值按經(jīng)驗(yàn)公式選出： 3 3 22 325214 cd TKd=245mm (3-7) 式中： d2從動(dòng)錐齒輪

27、的節(jié)圓直徑，mm； Kd2直徑系數(shù)，Kd2=13.015.3； Tc計(jì)算轉(zhuǎn)矩，Nm; Tc 為 3252 Nm 根據(jù)該式可知從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑的取值范圍為 192.6mm247.20mm.參 考文獻(xiàn)5中推薦當(dāng)以擋傳遞 maxe T時(shí)，節(jié)圓直徑 2 d應(yīng)大于或等于以下兩式算得數(shù)值 中較小值： mmiiTd ge 243791 . 5 883 . 3 224346 . 0 346 . 0 0max2 1 mmrGd r 19436215 . 0 1024185 . 0 346 . 0 85 . 0 346 . 0 22 即在本設(shè)計(jì)中需使 2 d200mm 當(dāng)以直接傳遞 maxe T時(shí)， 2

28、d則需滿足以下條件 mmiTd e 207791 . 5 224574 . 0 574 . 0 0max2 最后根據(jù)上兩式中所選得的 2 d值中的較大者，即可取 2 d=245mm (3) 齒輪端面模數(shù)的選擇 d2選定后，可按式 m=d2/z2算出從動(dòng)錐齒輪大端端面模數(shù)為 4.71，并用下式校核： 93 . 5 44. 43252)4 . 03 . 0( 33 TcKm m (3-8) 式中： Tc計(jì)算轉(zhuǎn)矩，Nm ，3252Nm； Km模數(shù)系數(shù)，取 Km=0.3-0.4。 由(2-7)可得模數(shù)的取值范圍為 4.445.93,故模數(shù)取 4.71 合適。 (4) 齒面寬的選擇 汽車主減速器螺旋錐齒

29、輪與雙曲面齒輪的從動(dòng)齒輪齒面寬 F(mm)推薦為10： F=0.155d2 (3-9) =0.15524537.98mm 式中： d2從動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑，245mm。 并且 B 要小于 10m即 47.1mm。 考慮到齒輪強(qiáng)度要求取 40mm。 小錐齒輪的齒面寬一般要比大錐齒輪的大 10%,故取 44mm。 (5)雙曲面齒輪的偏移距 E E 值過大將使齒面縱向滑動(dòng)過小，從而引起齒面早期磨損和擦傷；E 值過小則不 能發(fā)揮雙曲面齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)。轎車、輕型客車和輕型載貨汽車主減速器的 E 值， 不應(yīng)超過從動(dòng)齒輪節(jié)錐距 A0的 40%(接近于從動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑 d 2的 20%)；而載貨汽 車、越野汽車和

30、公共汽車等重負(fù)荷傳動(dòng)，E 則不應(yīng)超過從動(dòng)齒輪節(jié)錐距 A0的 20%(或 取 E 值為 d：的 10%12%，且一般不超過 12%)。傳動(dòng)比愈大則 E 也應(yīng)愈大，大傳 動(dòng)比的雙曲面齒輪傳動(dòng)，偏移距 E 可達(dá)從動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑 d2的 2030。但當(dāng) E 大干 d2的 20時(shí)，應(yīng)檢查是否存在根切。該車屬輕負(fù)荷傳動(dòng)，故取 E 為 49mm。 雙曲面齒輪的偏移可分為上偏移和下偏移兩種。由從動(dòng)齒輪的錐頂向其齒面看去， 并使主動(dòng)齒輪處于右側(cè)，如果主動(dòng)齒輪在從動(dòng)齒輪中心線的上方，則為上偏移；在從 動(dòng)齒輪中心線下方，則為下偏移如果主動(dòng)齒輪處于左側(cè)，則情況相反，本次設(shè)計(jì)選擇 的是上偏移。 (6)螺旋方向 從動(dòng)齒輪

31、的錐頂向其齒面看去并使主動(dòng)齒輪處于右側(cè)，這時(shí)如果主動(dòng)齒輪在從動(dòng) 齒輪中心線上方時(shí)，則為上偏移，在下方時(shí)則為下偏移。雙曲面齒輪的偏移方向與其 輪齒的螺旋方向間有一定的關(guān)系：下偏移時(shí)主動(dòng)齒輪的螺旋方向?yàn)樽笮?，從?dòng)齒輪為 右旋；上偏移時(shí)主動(dòng)齒輪為右旋，從動(dòng)齒輪為左旋。 該車取下偏移主動(dòng)齒輪為左旋，從動(dòng)齒輪為右旋。 (7) 齒輪法向壓力角的選擇 法向壓力角大些可以增加齒輪強(qiáng)度，減少齒輪不發(fā)生根切的最小齒數(shù)，在格里森 制規(guī)定中，轎車主減速器螺旋錐齒輪的法向壓力角選用 1430或 16；載貨汽車和 重型汽車的法向壓力角則應(yīng)分別選用 20或 2230。對(duì)于雙曲面齒輪，由于其主動(dòng) 齒輪輪齒兩側(cè)的法向壓力角不等

32、，因此應(yīng)按平均壓力角考慮，載貨汽車選用 2230 的平均壓力角，轎車選用 19或 20的平均壓力角。當(dāng) zl8 時(shí)，其平均壓力角均選用 2115。 因此在本次設(shè)計(jì)中取齒輪法向壓力角為 16。 (8)中點(diǎn)螺旋角 螺旋角沿齒寬是變化的，輪齒大端的螺旋角最大，輪齒小端的螺旋角最小，汽車 主減速器弧齒錐齒輪螺旋角或雙曲面齒輪副的平均螺旋角一般為 3540。乘用車 選用較大的以保證較大的 F ，使運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低；商務(wù)車選用較小的值以防 止軸向力過大，通常取 35，在本設(shè)計(jì)中我們選取的螺旋角即為 35。 表 3-1 圓弧螺旋錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表 序號(hào)項(xiàng)目計(jì)算說明結(jié)果 1主動(dòng)齒輪齒數(shù)Z19 2從動(dòng)齒輪

33、齒數(shù)Z252 3端面模數(shù)m4.71 4齒面寬F=0.155d2; 10Fm40 5齒工作高 1g hH m7.7715 6齒全高 2 hH m 單位 mm8.6287 7法向壓力角16 8軸交角90 9節(jié)圓直徑 11 dmz； 22 dmz 42.39；244.4 10節(jié)錐角 1 1 2 arctan z z ； 22 90 9.817； 80.183 11節(jié)錐距 12 0 12 2sin2sin dd A 26.387 12周節(jié)3.1416tm14.797 13齒頂高 12g hhh； 2a hK m 5.925；1.790 14齒根高 11 hhh； 22 hhh 14.554；6.839

34、 15徑向間隙 g chh0.8572 16齒根角 1 1 0 arctan h A ； 2 2 0 arctan h A 28.879； 14.530 17面錐角 0112 ； 0221 24.347； 109.062 18根錐角 111R ； 222R -19.062； 65.653 19外圓直徑 01111 2cosddh；47.387； 02222 2cosddh245.010 20節(jié)錐頂點(diǎn)至齒輪外 緣距離 2 0111 sin 2 d h； 1 0222 sin 2 d h 121.898； 19.436 21理論弧齒厚 12 sts ； 2K sS m 10.897； 3.900

35、22齒側(cè)間隙B0.155 23螺旋角35 24螺旋方向主動(dòng)齒輪為左旋； 從動(dòng)齒輪為右旋 25驅(qū)動(dòng)齒輪小齒輪 26旋轉(zhuǎn)方向主動(dòng)齒輪順時(shí)針； 從動(dòng)齒輪逆時(shí)針 3.3 主減速器螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 3.3.1 單位齒長上的圓周力 在汽車工業(yè)中，主減速器齒輪的表面耐磨性，常常用于其輪齒上的假定單位壓力 即單位齒長的圓周力的估算，即 F P p (3-10) 式中： p單位齒長上的圓角力，Nmm； P作用在齒輪上的圓周力，N，按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 Teamx和最大附著力矩 2r Gr 兩種載荷工況進(jìn)行計(jì)算，N； F從動(dòng)齒輪的齒面寬，mm。 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)： 3 max 1 10 2 eg Ti p

36、d F (3-11) 3 224 3.833 10 1012.73 42.39 40 2 893 1.251116.25 N N 式中： Temax發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，Nm；這里是 224Nm ig變速器傳動(dòng)比，這里為 3.833； d1主動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑，42.39mm。 F從動(dòng)齒輪的齒面寬，40mm 按最大附著力矩計(jì)算時(shí)： 3 2 2 10 2 r Gr p d F (3-12) 3 10241 0.85 0.3622 10 645.03893 244.4 40 2 NN 式子中： 2 G汽車滿載時(shí)一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋給水平地面的最大負(fù)荷，N；這里取 10241N 輪胎與地面的附著系數(shù)，按表 2-3 取

37、0.85 r r輪胎的滾動(dòng)半徑這里取 0.3622m 2 d主減速器從動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑，244.4mm 許用單位齒長上的圓周力如下表 3.2 表 3.2 許用單位齒長上的圓周力1 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算 1 檔2 檔直接檔 按最大附著 力矩計(jì)算 附著系數(shù) 轎車8935363218930.85 貨車1429 25014290.85 公共汽車982 214 0.85 牽引汽車536 250 0.65 目前，由于技術(shù)的進(jìn)步，可在上述許用值的基礎(chǔ)上增加 10%25%，從上可知設(shè) 計(jì)的齒輪符合要求。 3.3.2 輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算 汽車主減速器螺旋錐齒輪的計(jì)算彎曲應(yīng)力 w (Nmm2) 為： 30 10 2

38、 JDMFK KKKT Sv msc w (3-13) 按(Tje、Tjh)較小值校核 主動(dòng)齒輪的彎曲強(qiáng)度： 3 0 2 2 10 csm w v TKKK KF z mJ 2 2 635 1 0.6562 1.1 1 44 9 4.710.214 487.620MPa700MPa 從動(dòng)齒輪的彎曲強(qiáng)度校核： 3 0 2 2 10 csm w v TKKK KF z mJ 2 2 3252 1 0.6562 1.1 1 44 52 4.710.265 383.936 MPa700MPa 式中： Tc齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，Nm，對(duì)于主動(dòng)齒輪還需將上述計(jì)算轉(zhuǎn)矩?fù)Q算到主動(dòng)齒 輪上；主動(dòng)輪上為 635 Nm，

39、從動(dòng)輪為 3252 Nm。 K0超載系數(shù)；取 1 Ks尺寸系數(shù)，反映材料性質(zhì)的不均勻性，與齒輪尺寸及熱處理等有關(guān)。當(dāng)端 面模數(shù) m1.6mm 時(shí)，Ks= 4 4 . 25/m=0.6562； Km載荷分配系數(shù)，當(dāng)兩個(gè)齒輪均用騎馬式支承型式時(shí)，Km1.001.10；當(dāng) 一個(gè)齒輪用騎馬式支承時(shí)，Km1.101.25。支承剛度大時(shí)取小值；Km取 1.1 Kv質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于汽車驅(qū)動(dòng)橋齒輪，當(dāng)輪齒接觸良好、周節(jié)及徑向跳動(dòng)精度 高時(shí)，可取 Kv1； F計(jì)算齒輪的齒面寬，45mm； Z計(jì)算齒輪的齒數(shù)； m端面模數(shù)，mm； J計(jì)算彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)，主動(dòng)齒輪為 0.214，從動(dòng)齒輪 0.265 3.3.3

40、輪齒的接觸強(qiáng)度計(jì)算 圓錐齒輪的計(jì)算接觸應(yīng)力 j (MPa)為： FJK KKKKT d C v fmsjzxp j 3 0 1 102 (3-14) 0.53 232.62 1 0.6562 1 10 42.391 40 0.147 396.522800MPaMPa 式中: Tz、Tc分別為主動(dòng)齒輪的工作轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩，Nm； Cp材料的彈性系數(shù)，對(duì)于鋼制齒輪副取 232.6N1/2mm； d1主動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑，42.39mm； Kf表面質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于制造精確的齒輪可取 Kf=1； F齒面寬，40mm，取齒輪副中的較小值(一般為從動(dòng)齒輪齒面寬)； J 一一計(jì)算接觸應(yīng)力的綜合系數(shù)，取 0.147

41、 主、從動(dòng)齒輪的接觸應(yīng)力是相同的。當(dāng)按日常行駛轉(zhuǎn)矩 jm T計(jì)算時(shí)，許用接觸應(yīng) 力為 1750MPa；當(dāng)按計(jì)算轉(zhuǎn)矩 je T和 j T 計(jì)算時(shí)，許用接觸應(yīng)力為 2800MPa。計(jì)算時(shí) 應(yīng)將上述計(jì)算轉(zhuǎn)矩?fù)Q算到主動(dòng)齒輪上。 3.4 主減速器錐齒輪軸承的載荷計(jì)算與型號(hào)選擇 3.4.1 錐齒輪齒面上的作用力 齒寬中點(diǎn)處的圓周力： m 2 d T F (3-15) 式中： T作用在該齒輪上的轉(zhuǎn)矩，作用在主減速器主動(dòng)齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩見下式 5： 3 1 333 33 32 22 31 11max ) 100 (.) 100 () 100 () 100 ( 100 1 tR gRiR t gi t gi t

42、 giedz f if f if f if f ifTT 3333 165606050 2240.8 3.92.5 2.7716 1.971.4 80.7 100100100100100 171.0374 N m 其中： maxe T-發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 iRiii ffff., 321 -變速器在各擋的使用率，參考文獻(xiàn)5的表 3-14 選取 gRggg iiii., 321 -變速器各擋的傳動(dòng)比 tRttt ffff., 321 -變速器在各擋時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩利用率，參考文獻(xiàn)5的表 3-41 選取 其中 maxe ei Ti T T f， ei T為變速器處于第 i 檔時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩 所以主動(dòng)錐齒輪

43、的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩為 dz TT 1 =171.0374 Nm m d該齒輪齒面寬中點(diǎn)的分度圓直徑 主動(dòng)齒輪有： 221 sin Rmm Fdd (3-16) =204.6-40sin65.653=168.16 從動(dòng)齒輪有： 222 Finddm (3-17) =244.4-40sin80.183 =204.6 mm 最后解得 2452N 1 F；N 2015 2 F 式(3-16)與(3-17)中： F從動(dòng)齒輪齒面寬 2 從動(dòng)齒輪節(jié)錐角 3.4.2 錐齒輪的軸向力和徑向力計(jì)算 1. 軸向力 主動(dòng)齒輪： )cossinsin(tan cos 1 F Faz (3-18) 2452 tan16 sin9

44、.817sin35 cos9.817 cos35 1877.5 N 從動(dòng)齒輪： )cossinsin(tan cos 2 F Fac (3-19) 2015 tan16 sin80.183sin35 cos80.183 cos35 3082.7 N 2. 徑向力： 主動(dòng)齒輪： )sinsincos(tan cos 1 F FRz (3-20) 2452 tan16 cos9.817sin35 sin9.817 cos35 649.1 N 從動(dòng)齒輪： )sinsincos(tan cos 2 F FRc (3-21) 2015 tan16 cos80.183sin35 sin80.183 cos

45、35 7412.7 N 上述的 4 式中： 錐齒輪的法向壓力角 16； 螺旋角 35： 節(jié)錐角主動(dòng)輪為 9.817從動(dòng)輪為 80.183 3.4.3 錐齒輪軸的軸徑選擇 當(dāng)錐齒輪齒面所受的圓周力、軸向力與徑向力計(jì)算確定后，根據(jù)主減速器軸承的 布置尺寸，即可求出軸承所受的載荷。主動(dòng)錐齒輪軸的材料選用 40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理。 由文獻(xiàn)13查表 7-1 得材料的強(qiáng)度極限 B =700MPa；查表 7-12 得 b1 =65MPa =45MPa。 由材料力學(xué)可知，軸受轉(zhuǎn)矩作用時(shí)，其強(qiáng)度條件為 可以推出軸所滿足條件的最小直徑： 3 min n P cd T (3-22) 3 6000 10027.52 1

46、25 mm 其中 c 由文獻(xiàn)13的表 7-11 中取得 c=100； T P；n 分別為發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率和轉(zhuǎn) 速，其值由表 2-1 中可得。即取 min d=30 mm。 由裝配關(guān)系可以得出最小直徑的位置是安裝導(dǎo)向軸承的，所以確定導(dǎo)向軸承的型 號(hào)為 31306 的圓錐滾子軸承。再根據(jù)小齒輪軸和差速器的設(shè)計(jì)，小齒輪軸的軸承選用 的圓錐滾子軸承的型號(hào)為 32007，差速器軸承選用的圓錐滾子軸承型號(hào)為 3221611。 3.4.4 錐齒輪軸承載荷的計(jì)算 較遠(yuǎn)處軸承的載荷8,11： 徑向力： 2 1 2 1 )5 . 0()( 1 maZRZA dFbFbF a R (3-23) 221 2452 4

47、5649.1 450.5 1877.5 168.16 145 1168.9 N 軸向力： AA= az F =1877.5 N 較近處軸承的載荷 徑向力： 2 1 2 1 )5 . 0()( 1 maZRZB dFcFcF a R (3-24) 221 2452 190649.1 1900.5 1877.5 168.16 145 3752.8 N 軸向力： AB=0 式(3-23)-(3-24)中： a=145mm;b=45mm;c=190mm 則較遠(yuǎn)處軸承的當(dāng)量載荷 Q1=YAXR (3-25) 其中對(duì)于單列圓錐滾子軸承，當(dāng) R A e 時(shí)，X=0.4；Y 值及判斷參數(shù) e 參考軸承手冊或產(chǎn)

48、品樣本 此設(shè)計(jì)中 R A = 9 . 1168 5 .1877 e=tan5 . 1=0.546 時(shí)，X=0.4；Y=0.54 所以0.4 1168.90.54 1877.52494.07QN 此時(shí)對(duì)于 31306 型軸承，由文獻(xiàn)13可查的它的額定動(dòng)載荷 c=52.5kN，則 軸承的壽命 )( 60 106 Qf cf n L p t h (3-26) 10/3 6 100.90 52.5 1000 60 367.251.5 2494.07 21274.5h 式中： t f溫度系數(shù)，取 0.90 p f載荷系數(shù)，對(duì)于車輛，可取 p f=1.2-1.8，此設(shè)計(jì)取 1.5 壽命指數(shù)，滾子軸承取 1

49、0/3 n軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速： r am r v n 66. 2 =2.6650/0.36215 =367.25 r/min r r輪胎的滾動(dòng)半徑 am v汽車的平均行駛速度，km/h；對(duì)于轎車取為 50-55km/h；對(duì)于載貨汽車 和公共汽車可取為 30-35km/h 同理，較近處軸承選用 32007 型，它的當(dāng)量載荷 Q2= A R=1168.9 N，額定動(dòng) c=43.2KN 此時(shí)此軸承的壽命 h L=40760h。 由參考文獻(xiàn)5可知軸承的額定壽命 am h v s L (3-27) 300000 6000 50 h 式中： s汽車的大修里程，km .小排量乘用車及客、貨車的大修里程一般 15

50、 萬 km 以上，大修壽命較低；排量較大的乘用車，總質(zhì)量較大的貨車、客車大修里程一般在 30 萬 km 以上，大修壽命較長；總質(zhì)量大的貨車在使用質(zhì)量良好的柴油機(jī)時(shí)，大修壽 命可達(dá)到(50-80)萬 km。根據(jù)車型此設(shè)計(jì)選用 30 萬 km1 所以 h L=6000 h。從上可知設(shè)計(jì)的齒輪符合要求。 3.5 主減速器齒輪的材料及熱處理 汽車驅(qū)動(dòng)橋主減速器的工作相當(dāng)繁重，與傳動(dòng)系其他齒輪比較，它具有載荷大、 作用時(shí)間長、載荷變化多、帶沖擊等特點(diǎn)。其損壞形式主要有齒板彎曲折斷、齒面疲 勞點(diǎn)蝕(剝落)、磨損和擦傷等。據(jù)此對(duì)驅(qū)動(dòng)橋齒輪的材料及熱處理應(yīng)有以下要求：1 (1)具有高的彎曲疲勞強(qiáng)度和表面接觸疲

51、勞強(qiáng)度以及較好的齒面耐磨性，故齒表 面應(yīng)有高的硬度； (2)輪齒芯部應(yīng)有適當(dāng)?shù)捻g性以適應(yīng)沖擊載荷，避免在沖擊載荷下輪齒根部折斷； (3)鋼材的鍛造、切削與熱處理等加工性能良好，熱處理變形小或變形規(guī)律性易 控制，以提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少制造成本并降低廢品率； (4)選擇齒輪材料的合金元素時(shí)要適應(yīng)我國的情況。例如，為了節(jié)約鎳、鉻等我 國發(fā)展了以錳、釩、硼、鈦、鉬、硅為主的合金結(jié)構(gòu)鋼系統(tǒng)。 汽車主減速器和差速器圓錐齒輪與雙曲面齒輪目前均用滲碳合金鋼制造。常用的 鋼號(hào)有 20CrMnTi，22CrMNmo，20CrNiMo，20MnVB 和 20Mn2TiB。 用滲碳合金鋼制造齒輪，經(jīng)滲碳、淬火、回火后，

52、輪齒表面硬度可高達(dá) HRC5864，而芯部硬度較低，當(dāng)端面模數(shù) m8 時(shí)為 HRC2945，當(dāng) m58 時(shí)，為 1.01.4mm；m8 時(shí)，為 1.21.6mm。所以此設(shè)計(jì)中的滲碳層深度為 1.0mm 由于新齒輪潤滑不良，為了防止齒輪在運(yùn)行初期產(chǎn)生膠合、咬死或擦傷，防止早 期磨損，圓錐齒輪與雙曲面齒輪副(或僅大齒輪)在熱處理及精加工(如磨齒或配對(duì)研磨)后 均予以厚度為 0.0050.0100.020mm 的磷化處理或鍍銅、鍍錫。這種表面鍍層不應(yīng) 用于補(bǔ)償零件的公差尺寸，也不能代替潤滑。 對(duì)齒面進(jìn)行噴丸處理有可能提高壽命達(dá) 25%。對(duì)于滑動(dòng)速度高的齒輪，為了提高 其耐磨性可進(jìn)行滲硫處理。滲硫處理

53、時(shí)的溫度低，故不會(huì)引起齒輪變形。滲硫后摩擦 系數(shù)可顯著降低，故即使?jié)櫥瑮l件較差，也會(huì)防止齒輪咬死、膠合和擦傷等現(xiàn)象產(chǎn)生。 3.6 主減速器的潤滑 主減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(dòng)錐齒輪的前軸承的潤滑，因?yàn)槠錆櫠虏荒芸繚櫥偷娘w濺來實(shí)現(xiàn)。為此， 通常是在從動(dòng)齒輪的前端近主動(dòng)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)過進(jìn)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(shí)的泵油作用，使?jié)櫥陀蓤A錐浪子的小端通向大端，并經(jīng)前軸 承前端的回油孔流回驅(qū)動(dòng)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

54、到良好的潤滑、散熱和清洗，而且可以保護(hù)前端的油封不被損壞。為了保證有足夠 的潤滑油能流進(jìn)差速器，有的采用專門的導(dǎo)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謂油，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，抽孔位置也決定了油面位置低處，但也應(yīng)考慮到汽車在通過障礙時(shí)放油塞不 易被撞掉1。 根據(jù)汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求和實(shí)際的車輪、道路以及它們之間的相互關(guān)系表明： 汽車在行駛過程中左右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過的行程往往是有差別的。例如，轉(zhuǎn)彎 時(shí)外側(cè)車輪的行程總要比內(nèi)側(cè)的長。另外，即使汽車作直線行駛，也會(huì)由于左右車輪 在同一時(shí)間內(nèi)所滾過

55、的路面垂向波形的不同，或由于左右車輪輪胎氣壓、輪胎負(fù)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(dòng)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(dòng)車輪軸 將動(dòng)力傳給左右車輪，則會(huì)由于左右驅(qū)動(dòng)車輪的轉(zhuǎn)速雖相等而行程卻又不同的這一運(yùn) 動(dòng)學(xué)上的矛盾，引起某一驅(qū)動(dòng)車輪產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)或滑移。這不僅會(huì)使輪胎過早磨損、無益 地消耗功率和燃料及使驅(qū)動(dòng)車輪軸超載等，還會(huì)因?yàn)椴荒馨此蟮乃矔r(shí)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(shí)有大的滑轉(zhuǎn)或滑移，易使汽車 在轉(zhuǎn)向時(shí)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(yùn)動(dòng)學(xué)上的不協(xié) 調(diào)而產(chǎn)生的

56、這些弊病，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2。 3.7 本章小結(jié) 首先本章介紹了主減速器的結(jié)構(gòu)型式有單級(jí)減速和雙級(jí)減速兩種，由于所給條件， 我們選擇了螺旋錐齒輪的單級(jí)減速，主動(dòng)錐齒安放采用的是懸臂式，從動(dòng)式錐齒輪采 用騎馬式。 其次，我們進(jìn)行了主減速器基本參數(shù)的選擇，主要通過主減速比，我們計(jì)算出最 低檔傳動(dòng)、車輪打滑以及正常工作式的齒輪的計(jì)算載荷，并且根據(jù)這些計(jì)算載荷，我 們選擇確定了主減速器齒輪的基本參數(shù)，并將齒輪的參數(shù)制定了表格用于參考。 然后，我們根據(jù)所選出來的齒輪參數(shù)，我們進(jìn)行了螺旋錐齒輪的強(qiáng)

57、度校核，計(jì)算 出了單位齒長上的圓周力、輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算、輪齒的接觸強(qiáng)度計(jì)算，最后證明所 選擇的圓弧錐齒輪的參數(shù)是滿足本次設(shè)計(jì)所需。 再次，我們對(duì)主減速器錐齒輪軸承進(jìn)行校核，算出了錐齒輪軸承軸向力和徑向力， 確定了軸徑，并計(jì)算了軸承上的載荷，算出了軸承的使用壽命，證明本次設(shè)計(jì)所選擇 的軸承型號(hào)是符合并滿足所給條件的。 最后，我們對(duì)主減速器的齒輪材料及其熱處理方式進(jìn)行選擇，采用滲碳合金鋼制 造，并選擇了主減速器的潤滑方式。 第 4 章 差速器設(shè)計(jì) 汽車行駛學(xué)的要求和實(shí)際的車輪、道路及其相關(guān)關(guān)系表明：汽車在行駛過程中左 右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過的行程常常是不相等的。在左右車輪行程不等的情況下， 如

58、果采用一根整體的驅(qū)動(dòng)車輪軸將動(dòng)力傳給左右輪，則會(huì)由于左右驅(qū)動(dòng)車輪的轉(zhuǎn)速雖 相等而行程卻不同的這一運(yùn)動(dòng)學(xué)上的矛盾，引起某一驅(qū)動(dòng)車輪產(chǎn)生滑移或滑轉(zhuǎn)。最終 不僅導(dǎo)致輪胎過早磨損，無益地消耗功率和燃料及使驅(qū)動(dòng)車輪軸超載等，還會(huì)因?yàn)椴?能按所要求的瞬時(shí)中心轉(zhuǎn)向而使操作性變壞。為了消除由于左右驅(qū)動(dòng)車輪在運(yùn)動(dòng)學(xué)上 的不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生的這些弊病，汽車左右驅(qū)動(dòng)輪之間都裝有差速器，以保證汽車驅(qū)動(dòng)橋 兩車車輪行程不等時(shí)能以相應(yīng)的不同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，從而滿足汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求。 1軸承；2調(diào)整螺母；3,7差速器殼；4半軸齒輪墊片; 5半軸齒輪； 6行星齒輪；8軸架；9長軸; 10行星齒輪止推片；11短軸 圖 4.1 差速器零

59、件圖 本設(shè)計(jì)采用普通的對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器。此種差速器由于其結(jié)構(gòu)簡單、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)，最廣泛地用在轎車、客車和各 種公路用載貨汽車上有些越野汽車也采用了這種結(jié)構(gòu)普通的對(duì)稱式圓錐行星齒輪 差速器由差速器左、右殼，2 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 4 個(gè)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。如圖 4.1 所示。 4.1 差速器齒輪基本參數(shù)選擇 1. 行星齒輪數(shù)目的選擇1 轎車常用 2 個(gè)行星齒輪，載貨汽車和越野汽車多用 4 個(gè)行星齒輪，少數(shù)汽

60、車采用 3 個(gè)行星齒輪。此設(shè)計(jì)采用 2 個(gè)行星齒輪 行星齒輪球面半徑 RB(mm)的確定1 圓錐行星齒輪差速器的尺寸通常決定于行星齒輪背面的球面半徑 RB，它就是行 星齒輪的安裝尺寸，實(shí)際上代替了差速器圓錐齒輪的節(jié)錐距，在一定程度上表征了差 速器的強(qiáng)度。 球面半徑可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式來確定： 3 jBB TKR (4-1) 3 2.9325242.965mm 式中： KB行星齒輪球面半徑系數(shù)，KB=2.522.99，對(duì)于有 4 個(gè)行星齒輪的轎車和 公路載貨汽車取小值；對(duì)于有 2 個(gè)行星齒輪的轎車以及越野汽車、礦用汽車取最大值； 取 KB=2.9 j T計(jì)算轉(zhuǎn)矩，Nm，取 3252 Nm。 RB確定后