畢業(yè)設(shè)計（論文）載重汽車驅(qū)動橋的設(shè)計

1、蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計摘 要驅(qū)動橋作為汽車四大總成之一，其基本的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(jì)性、舒適性、可靠性，它的性能的好壞直接影響整車性能。而對于商用汽車顯得尤為重要。當(dāng)采用大功率發(fā)動機(jī)輸出大的轉(zhuǎn)矩以滿足目前商用載重汽車的快速、重載的高效率、高效益的需要時，必須要搭配一個高效、可靠的驅(qū)動橋。本設(shè)計參照傳統(tǒng)驅(qū)動橋的設(shè)計方法進(jìn)行了載重汽車驅(qū)動橋的設(shè)計。本設(shè)計首先確定主要

2、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(jìn)行校核以及對支承軸承進(jìn)行了壽命的校核 。關(guān)鍵詞：商用汽車 驅(qū)動橋 單級減速橋 錐齒輪 abstract drive axle is the one of automobile four important assemblies. it performance directly influence on the entire automobile，especially for the heavy truck.because using

3、the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed,heavy-loaded,high efficiency,high benefit todayheavy truck,single reduction final drive axle is.this design following the traditional designing method of the drive axle. first,make up the main partsstructure and the ke

4、y designing parameters; thus reference to the similar driving axle structure,decide the entire designing project;fanially check the strength of the axle drive bevel pinion,bevel gear whee,the differentional planetary pinion,differential side gear, full-floating axle shaft and the banjo axle housing,

5、 and the life expection of carrier bearing.the designing take the spiral bevel gear for the tradional hypoid gear,as the gear type of heavy trucks final drive,with the expection of the question being discussed,further.key words: heavy truck drive axle single reduction final drive bevel gear. 目 錄摘要1a

6、bstract2前言1第一章 驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案分析3第二章 主減速器總成設(shè)計42.1 主減速器的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計42.2 主減速器的基本參數(shù)選擇與計算42.3 主減速器圓弧錐齒輪的計算7第三章 差速器設(shè)計173.1 差速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計173.2 差速器齒輪的基本參數(shù)的選擇173.3 差速器齒輪的幾何計算193.4 差速器齒輪的強度計算21第四章 驅(qū)動半軸的設(shè)計234.1 半軸計算載荷的確定234.2半軸的強度計算24第五章 驅(qū)動橋殼的設(shè)計265.1 鑄造整體式橋殼的結(jié)構(gòu)265.2 橋殼的強度計算27結(jié) 論31謝 辭32參考文獻(xiàn)3334前 言驅(qū)動橋一般由主減速器、差速器、半軸和驅(qū)動橋殼等組成。其功用是：

7、將萬向傳動裝置傳來的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩通過主減速器、差速器、半軸等傳到驅(qū)動車輪，實現(xiàn)降速、增大轉(zhuǎn)矩；通過主減速器圓錐齒輪副改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向；通過差速器實現(xiàn)兩側(cè)車輪差速作用，保證內(nèi)、外車輪以不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向。汽車傳動系的首要任務(wù)是與發(fā)動機(jī)協(xié)同工作，以保證汽車在各種行駛條件下正常行駛所必需的驅(qū)動力與車速，并使汽車具有良好的動力性與燃油經(jīng)濟(jì)型。在一般汽車的機(jī)械式傳動中，有了變速器還不能完全解決發(fā)動機(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，是因為絕大多數(shù)的發(fā)動機(jī)在汽車上是縱向安置的，為使其轉(zhuǎn)矩能傳給左、右驅(qū)動車輪，必須經(jīng)由驅(qū)動橋的主減速器來改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，同時還得由驅(qū)動橋的差速器來解決左、右驅(qū)動

8、車輪間的轉(zhuǎn)矩分配問題和差速要求。其次，是因為變速器的主要任務(wù)僅在于通過選擇適當(dāng)?shù)臋n位數(shù)及各檔傳動比,以使發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速特性能適應(yīng)汽車在各種行駛阻力下對動力性與經(jīng)濟(jì)性的要求。而驅(qū)動橋主減速器的功用則在于當(dāng)變速器處于最高檔位（通常為直接檔，有時還有超速檔）時，使汽車有足夠的牽引力，適當(dāng)?shù)淖罡哕囁俸土己玫娜剂辖?jīng)濟(jì)性。為此，則需將通過變速器或分動器經(jīng)萬向傳動裝置傳來的動力，通過驅(qū)動橋的主減速器，進(jìn)行進(jìn)一步增大轉(zhuǎn)矩，降低轉(zhuǎn)速的變化。因此，要想使汽車傳動系設(shè)計得合理，首先必須選擇好傳動系的總傳動比，并適當(dāng)?shù)貙⑺峙浣o變速器和驅(qū)動橋。后者的減速比稱為主減速比。當(dāng)變速器處于最高檔位時，汽車的動力性及燃油經(jīng)濟(jì)

9、性主要取決于主減速比。在汽車的總布置設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)該車的工作條件及發(fā)動機(jī)、傳動系、輪胎等有關(guān)參數(shù)，選擇合適的主減速比來保證汽車具有良好的動力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。差速器的功用是當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎行駛或在不平路面行駛時，使左右驅(qū)動車輪以不同的角速度滾動，以保證兩側(cè)驅(qū)動車輪與地面間作純滾動運動。汽車行駛過程中，車輪對路面的相對運動有兩種狀態(tài)滾動和滑動，其中滑動又有滑轉(zhuǎn)和滑移兩種。汽車行駛時，左右車輪在同一時間內(nèi)所滾過的路程往往是不相等的。左右兩輪胎內(nèi)的氣壓不等、胎面磨損不均勻、兩車輪上的負(fù)荷不均勻而引起車輪滾動半徑不相等；左右兩輪接觸的路面條件不同，行駛阻力不等等。這樣，如果驅(qū)動橋的左、右車輪剛性連接，則不論轉(zhuǎn)

10、彎行駛或直線行駛，則不可避免地產(chǎn)生驅(qū)動輪在路面上的滑移或滑轉(zhuǎn)，這不僅會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)向沉重，通過性和操縱穩(wěn)定性變壞。為了防止這些現(xiàn)象的發(fā)生，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)要求。差速器是個差速傳動機(jī)構(gòu)，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，用來保證各驅(qū)動輪在各種運動條件下的動力傳遞，避免輪胎與地面間打滑。差速器按其結(jié)構(gòu)特征可分為齒輪式、凸輪式、蝸輪式和牙嵌自由輪式等多種形式。驅(qū)動橋的傳動效率主要決定于其齒輪嚙合及軸承運轉(zhuǎn)是的摩擦損失和潤滑油的擾動、飛濺

11、引起的功率損失。除齒輪精度及支承剛度外，正確選擇潤滑油可減小齒面間的摩擦損失，改善嚙合；除轉(zhuǎn)速影響外，正確選擇軸承的尺寸及型號、間隙或預(yù)緊度，改善潤滑等是減小軸承摩擦損失的有效措施；除主減速器從動齒輪輪緣的寬度、切線速度及潤滑油黏度的影響外，選擇合理的油面高度，可控制潤滑油的擾動、飛濺引起的功率損失，這些都是減小驅(qū)動橋的功率損失提高其傳動效率的主要方法。隨著高速公路網(wǎng)狀況的改善和國家環(huán)保法規(guī)的完善，環(huán)保、舒適、快捷成為貨車市場的主旋律。對整車主要總成之一的驅(qū)動橋而言，小速比、大扭矩、傳動效率高、成本低逐漸成為貨車主減速器技術(shù)的發(fā)展趨勢。貨車發(fā)動機(jī)向低速大扭矩方向發(fā)展的趨勢，使得驅(qū)動橋的傳動比向

12、小速比發(fā)展。為順應(yīng)節(jié)能、環(huán)保的大趨勢，貨車的技術(shù)性能在向節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適的方面發(fā)展。因此，要求貨車車橋也要輕量化、低噪聲、高效率、大扭矩、寬速比、長壽命和低生產(chǎn)成本。對不同用途的汽車來說，驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)形式雖然可以不同，但在使用中對他們的基本要求卻是一致的。綜上所述，對驅(qū)動橋的基本要求可以歸納為以下幾點：(1)所選擇的主減速器比應(yīng)滿足汽車在給定使用條件下具有最佳的動力性和經(jīng)濟(jì)性；(2)當(dāng)兩驅(qū)動車輪以不同角速度轉(zhuǎn)動時，應(yīng)能將轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)且連續(xù)不斷地傳遞到兩個驅(qū)動車輪上；(3)當(dāng)左右兩驅(qū)動車輪的附著系數(shù)不同時，應(yīng)能充分利用汽車的牽引力；(4)能承受和傳遞路面與車架或車廂之間的鉛垂力、縱向力和橫向力

13、及其力矩；(5)驅(qū)動橋各零部件在強度高、剛性好、工作可靠及使用壽命長的條件下，應(yīng)力求做到質(zhì)量小，特別是非懸掛質(zhì)量應(yīng)盡量小，以減小不平路面給驅(qū)動橋的沖擊載荷，從而改善汽車的平順性；(6)輪廓尺寸不大，以便于汽車的總布置及與所要求的驅(qū)動橋離地間隙相適應(yīng)；(7)齒輪及其他傳動機(jī)件工作平穩(wěn)，無噪音或低噪音；(8)驅(qū)動橋總成及零部件的設(shè)計應(yīng)能盡量滿足零件的標(biāo)準(zhǔn)化、部件的通用化和產(chǎn)品的系列化汽車變型的要求；(9)在各種載荷及轉(zhuǎn)速工況下有高的傳動效率；(10)結(jié)構(gòu)簡單，修理、保養(yǎng)方便；機(jī)件工藝性好，制造容易。第一章 驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案分析由于要求設(shè)計的是4噸級的后驅(qū)動橋，要設(shè)計這樣一個級別的驅(qū)動橋，一般選用非斷

14、開式結(jié)構(gòu)以與非獨立懸架相適應(yīng)，該種形式的驅(qū)動橋的橋殼是一根支撐在左右驅(qū)動車輪的剛性空心梁，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件都裝在其中，此時驅(qū)動橋，驅(qū)動車輪都屬于簧下質(zhì)量。驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)形式有多種，基本形式有三種如下：1)中央單級減速驅(qū)動橋。此是驅(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， 在載重汽車中占主導(dǎo)地位。一般在主傳動比小于6的情況下，應(yīng)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)中央雙級驅(qū)動橋。由于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)

15、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(dāng)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。綜上所述，將設(shè)計的驅(qū)動橋的傳動比定為4.45，小于6。況且由于隨著我國公路條件的改善和物流業(yè)對車輛性能要求的變化，重型汽車驅(qū)動橋技術(shù)已呈現(xiàn)出向單級化發(fā)展的趨勢。單級橋產(chǎn)品的優(yōu)勢為單級橋的發(fā)展拓展了廣闊的前景。從產(chǎn)品設(shè)計的角度看， 重

16、型車產(chǎn)品在主減速比小于6的情況下，應(yīng)盡量選用單級減速驅(qū)動橋。第2章 主減速器總成設(shè)計2.1 主減速器的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計主減速器的結(jié)構(gòu)形式主要是根據(jù)其齒輪的類型，主動齒輪和從動齒輪的安置方法以及減速形式的不同而異。1. 齒輪的類型主減速器的齒輪有弧齒錐齒輪，雙曲面齒輪，圓柱齒輪和蝸輪蝸桿等形式。在此選用弧齒錐齒輪傳動，其特點是主、從動齒輪的軸線垂直交于一點。由于輪齒端面重疊的影響，至少有兩個以上的輪齒同時嚙合，因此可以承受較大的負(fù)荷，加之其輪齒不是在齒的全長上同時嚙合，而是逐漸有齒的一端連續(xù)而平穩(wěn)的地轉(zhuǎn)向另一端，所以工作平穩(wěn)，噪聲和振動小。2. 主減速器的減速形式由上段分析設(shè)定采用i6小傳動比，設(shè)定

17、i=4.45，采用單級主減速器，單級減速驅(qū)動橋產(chǎn)品的優(yōu)勢：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，在重型汽車上占有重要地位；3. 主減速器主，從動錐齒輪的支承形式作為一個6噸級的驅(qū)動橋，傳動的轉(zhuǎn)矩很大，所以主動錐齒輪采用騎馬式支承。裝于輪齒大端一側(cè)軸頸上的軸承，多采用兩個可以預(yù)緊以增加支承剛度的圓錐滾子軸承，其中位于驅(qū)動橋前部的通常稱為主動錐齒輪前軸承，其后部緊靠齒輪背面的那個齒輪稱為主動錐齒輪后軸承；當(dāng)采用騎馬式支承時，裝于齒輪小端一側(cè)軸頸上的軸承稱為導(dǎo)向軸承。導(dǎo)向軸承都采用圓柱滾子式，并且內(nèi)外圈可以分離（有時不帶內(nèi)圈），以利于拆裝。 2.2

18、主減速器的基本參數(shù)選擇與計算1. 主減速器計算載荷的確定 發(fā)動機(jī)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ce: （2-1）式中 傳動系的最低擋傳動比，在此取9.01，此數(shù)據(jù)此參考斯太爾1291.260/n65車型；發(fā)動機(jī)的輸出的最大轉(zhuǎn)矩360；傳動系上傳動部分的傳動效率，在此取0.85；該汽車的驅(qū)動橋數(shù)目在此取1；1.0 由以上各參數(shù)可求=13612.7 按驅(qū)動輪打滑轉(zhuǎn)矩確定從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩 ： （2-2）式中 汽車滿載時一個驅(qū)動橋給水平地面的最大負(fù)荷， 取50000n 輪胎對地面的附著系數(shù)，對于安裝一般輪胎的公路用車，取=0.85； 車輪的滾動半徑，輪胎型號為12.00r20，滾動

19、半徑為 0.527m； ，分別為所計算的主減速器從動錐齒輪到驅(qū)動車輪之間的傳動效率和傳動比，取0.9， 取1.0 所以 :=20108.9. 按汽車日常行駛平均轉(zhuǎn)矩確定從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩對于公路車輛來說，使用條件較非公路車輛穩(wěn)定，其正常持續(xù)的轉(zhuǎn)矩根據(jù)所謂的平均牽引力的值來確定平均牽引力： （2-3）式中：汽車滿載時的總重量，此取902000n；所牽引的掛車滿載時總重量，0n，但僅用于牽引車的計算；道路滾動阻力系數(shù)，對于載貨汽車可取0.0150.020；在此取0.018汽車正常行駛時的平均爬坡能力系數(shù)，對于載貨汽車可取0.050.09在此取0.07汽車的性能系數(shù)，取0；，n見式（2-1），（2

20、-3）下的說明。所以 =47326.2 2. 主減速器基本參數(shù)的選擇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)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。根據(jù)以上要求參考汽車車橋設(shè)計1中表3-12 表3-13取=9 =40 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，增大尺寸會影響驅(qū)動橋殼的離地間隙，減小又會影響跨置式主動齒輪的前支

21、承座的安裝空間和差速器的安裝?？筛鶕?jù)經(jīng)驗公式初選，即增大尺寸： （2-4）直徑系數(shù)，一般取13.016.0 從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩，為tce和tcs中的較小者，所以在此取=13612.7 =（13.016.0）=（310.4382）初選=370 則=/=370/40=9.25有參考機(jī)械設(shè)計手冊2表23.4-3中選取9 ， 則=360根據(jù)=來校核=9選取的是否合適，其中=（0.30.4）此處，=（0.30.4）=（7.169.55），因此滿足校核。3）. 主，從動錐齒輪齒面寬和 對于從動錐齒輪齒面寬，推薦不大于節(jié)錐的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： =0.155428=

22、55.9 在此取60一般習(xí)慣使錐齒輪的小齒輪齒面寬比大齒輪稍大，使其在大齒輪齒面兩端都超出一些，通常小齒輪的齒面加大20%較為合適，在此取=804）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，弧齒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，同時嚙合的齒越多，傳動越平穩(wěn)，噪聲越低，而且輪齒的強度越高，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）. 螺旋方向 主、從動錐齒輪的螺旋方向是

23、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(jìn)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(jìn)。6.) 法向壓力角 加大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，規(guī)定重型載貨汽車可選用22.5的壓力角。2.3 主減速器圓弧錐齒輪的計算1. 減速器圓弧錐齒輪的幾何尺寸計算表2-1

24、主減速器圓弧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從動齒輪齒數(shù)92主動齒輪齒數(shù)403端面模數(shù)94齒面寬=80 =625工作齒高20.46全齒高=22.657法向壓力角=22.58軸交角=909分度圓直徑=81=36010節(jié)錐角arctan=90-=12.68=77.3211節(jié)錐距a=a=245.9712周節(jié)t=3.1416 t=37.6913齒頂高=10.214齒根高=12.46 15徑向間隙c=c=2.25616齒根角=2.899 17面錐角=15.581=80.21718根錐角=9.783=74.41919齒頂圓直徑=127.902=484.47920節(jié)錐頂點止

25、齒輪外緣距離=237.76=44.0521理論弧齒厚 =27.38mm=10.32mm22齒側(cè)間隙b=0.3050.4060.4mm23螺旋角=352. 主減速器圓弧錐齒輪的強度計算 1） 主減速器圓弧齒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估算即單位齒長圓周力： (2-5)式中：p作用在齒輪上的圓周力，按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩temax和最大附著力矩 兩種載荷工況進(jìn)行計算，n； 從動齒輪的齒面寬，在此取80mm. 則：發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 （2-6）式中：發(fā)動機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩，在此取360,變速器的傳動比, 主動齒輪節(jié)圓直徑，在此取108

26、mm.按上式 =745nmm2輪齒的彎曲強度計算 汽車主減速器錐齒輪的齒根彎曲應(yīng)力為： （2-7） 式中：該齒輪的計算轉(zhuǎn)矩，nm,超載系數(shù),在此取1.0,尺寸系數(shù).當(dāng)時，在此0.829載荷分配系數(shù)，當(dāng)兩個齒輪均用騎馬式支承型式時，1.001.1；質(zhì)量系數(shù)，對于汽車驅(qū)動橋齒輪，當(dāng)齒輪接觸良好，周節(jié)及徑向跳動精度高時，可取1.0,計算齒輪的齒面寬，mm;計算齒輪的齒數(shù)；端面模數(shù)，mm;計算彎曲應(yīng)力的綜合系數(shù)，它綜合考慮了齒形系數(shù)。載荷作用點的位置、載荷在齒間的分布、有效齒面寬、應(yīng)力集中系數(shù)及慣性系數(shù)等對彎曲應(yīng)力計算的影響。計算彎曲應(yīng)力時本應(yīng)采用輪齒中點圓周力與中點端面模數(shù)，今用大端模數(shù)，而在綜合系

27、數(shù)中進(jìn)行修正。按圖2-1選取小齒輪的0.225，大齒輪0.195.按上式183 n/ 210.3 n/ =199.6 n/ 輪齒的表面接觸強度計算 錐齒輪的齒面接觸應(yīng)力為： (2-8)式中：主動齒輪的計算轉(zhuǎn)矩；材料的彈性系數(shù)，對于鋼制齒輪副取232.5/mm; ，見式(2-9)下的說明； 尺寸系數(shù)，它考慮了齒輪的尺寸對其淬透性的影響，在缺乏經(jīng)驗的情況下，可取1.0； 表面質(zhì)量系數(shù)，決定于齒面最后加工的性質(zhì)（如銑齒，磨齒等），即表面粗糙度及表面覆蓋層的性質(zhì)（如鍍銅，磷化處理等）。一般情況下，對于制造精確的齒輪可取1.0 計算接觸應(yīng)力的綜合系數(shù)（或稱幾何系數(shù)）。它綜合考慮了嚙合齒面的相對曲率半徑、

28、載荷作用的位置、輪齒間的載荷分配系數(shù)、有效尺寬及慣性系數(shù)的因素的影響，按圖2-2選取=0.115按上式=1444 1750 n/主、從動齒輪的齒面接觸應(yīng)力相等。所以均滿足要求。圖2-2 接觸計算用綜合系數(shù)2.4 主減速器軸承的計算1錐齒輪齒面上的作用力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。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(jī)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(yīng)按

29、輸入的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩進(jìn)行計算。作用在主減速器主動錐齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩可按按下計算，當(dāng)量轉(zhuǎn)矩： (2-9)式中：發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，在此取360nm；，變速器在各擋的使用率，可參考表2-3選??；，變速器各擋的傳動比；，變速器在各擋時的發(fā)動機(jī)的利用率，可參考表2-3選取； 表2-2及各擋使用率車型變速器檔位fift轎車公共汽車商用汽車三檔四檔四檔五檔帶超速檔四檔四檔帶超速檔五檔kt80kt3076.9 h=所以軸承符合使用要求。對于從動齒輪的軸承c，d的徑向力計算公式見式（2-18）和式（2-19）已知f=25450n，=9662n，=20202n，a=410mm，b=160mm.c=250mm所以，軸承c的

30、徑向力：=10401.3n 軸承d的徑向力：=23100.5n軸承c，d均采用圓錐滾子軸承32218，其額定動載荷cr為134097n（3）對于軸承c，軸向力a=9662n，徑向力r=10401.3n，并且=0.93e，在此e值為1.5tana約為0.402，由機(jī)械設(shè)計6中表18.7可查得x=0.4，y=0.4cota=1.6所以q=1.2(0.496621.610401.3)=24608.256n =28963 h所以軸承c滿足使用要求。（4）對于軸承d，軸向力a=0n，徑向力r=23100.5n，并且=.4187e 由機(jī)械設(shè)計6中表18.7可查得x=0.4，y=0.4cota=1.6 所以

31、q=1.2(1.623100.5)=44552.96n=4064.8 h 所以軸承d滿足使用要求。第三章 差速器設(shè)計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。差速器有多種形式，在此設(shè)計普通對稱式圓錐行星齒輪差速器。3.1 差速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計普通的對稱式圓錐齒輪差速器由差速器左右殼，兩個半軸齒輪，四個行星齒輪，行星齒輪軸，半軸齒輪墊片及行星齒輪墊片等組成。如圖3-1所示。其廣泛用于各類車輛上。圖3-1 普通的對稱式圓錐行星齒輪差速器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

32、；10-行星齒輪墊片；11-差速器右殼由于在差速器殼上裝著主減速器從動齒輪，所以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主減速器從動齒輪軸承支承座及主動齒輪導(dǎo)向軸承座的限制。3.2 差速器齒輪的基本參數(shù)的選擇1. 行星齒輪數(shù)目的選擇 載貨汽車采用4個行星齒輪。2. 行星齒輪球面半徑的確定 圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu)尺寸，通常取決于行星齒輪的背面的球面半徑，它就是行星齒輪的安裝尺寸，實際上代表了差速器圓錐齒輪的節(jié)錐距，因此在一定程度上也表征了差速器的強度。 球面半徑可按如下的經(jīng)驗公式確定：球面半徑： (3-1)式中：行星齒輪球面半徑系數(shù)，可取2.522.99，對于有

33、4個行星齒輪的載貨汽車取小值； t計算轉(zhuǎn)矩，取tce和tcs的較小值，t =13612.7nm.根據(jù)上式=2.6=62mm 所以預(yù)選其節(jié)錐距a=62mm3. 行星齒輪與半軸齒輪的選擇為了獲得較大的模數(shù)從而使齒輪有較高的強度，應(yīng)使行星齒輪的齒數(shù)盡量少。但一般不少于10。半軸齒輪的齒數(shù)采用1425，大多數(shù)汽車的半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比/在1.52.0的范圍內(nèi)。 差速器的各個行星齒輪與兩個半軸齒輪是同時嚙合的，因此，在確定這兩種齒輪齒數(shù)時，應(yīng)考慮它們之間的裝配關(guān)系，在任何圓錐行星齒輪式差速器中，左右兩半軸齒輪的齒數(shù)，之和必須能被行星齒輪的數(shù)目所整除，以便行星齒輪能均勻地分布于半軸齒輪的軸線周圍，否

34、則，差速器將無法安裝，即應(yīng)滿足的安裝條件為： （3-2）式中：，左右半軸齒輪的齒數(shù)，對于對稱式圓錐齒輪差速器來說，= 行星齒輪數(shù)目； 任意整數(shù)。在此=18，=10 滿足以上要求。4. 差速器圓錐齒輪模數(shù)及半軸齒輪節(jié)圓直徑的初步確定 首先初步求出行星齒輪與半軸齒輪的節(jié)錐角， =29.05 =90-=60.95 再按下式初步求出圓錐齒輪的大端端面模數(shù)m m=6.78 由于強度的要求在此取m=8mm得=80mm =818=144mm5. 壓力角目前，汽車差速器的齒輪大都采用22.5的壓力角，齒高系數(shù)為0.8。最小齒數(shù)可減少到10，并且在小齒輪（行星齒輪）齒頂不變尖的條件下，還可以由切向修正加大半軸齒

35、輪的齒厚，從而使行星齒輪與半軸齒輪趨于等強度。由于這種齒形的最小齒數(shù)比壓力角為20的少，故可以用較大的模數(shù)以提高輪齒的強度。在此選22.5的壓力角。6. 行星齒輪安裝孔的直徑及其深度l行星齒輪的安裝孔的直徑與行星齒輪軸的名義尺寸相同，而行星齒輪的安裝孔的深度就是行星齒輪在其軸上的支承長度，通常?。?（3-3）式中：差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩，nm；在此取13612.7nm 行星齒輪的數(shù)目；在此為4 行星齒輪支承面中點至錐頂?shù)木嚯x，mm， 0.5d， d為半軸齒輪齒面寬中點處的直徑，而d0.8； 支承面的許用擠壓應(yīng)力，在此取69 mpa根據(jù)上式 =144mm =0.5144=72mm 25mm 28mm3

36、.3 差速器齒輪的幾何計算表3-1汽車差速器直齒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行星齒輪齒數(shù)10，應(yīng)盡量取最小值=102半軸齒輪齒數(shù)=1425，且需滿足式（3-4）=183模數(shù)=8mm4齒面寬677777777777777777777777777b=(0.250.30)a;b10m30mm5工作齒高=16mm6全齒高17.9317壓力角22.58軸交角=909節(jié)圓直徑； 10節(jié)錐角，=29.05，11節(jié)錐距=102.97mm12周節(jié)=3.1416=31.42mm13齒頂高;=12.3mm=5.6mm14齒根高=1.788-;=1.788-=7.32mm;=12.44mm15徑

37、向間隙=-=0.188+0.051=1.931mm16齒根角=;=1.067; =6.86817面錐角；=35.94=65.0218根錐角；=24.98=54.0619外圓直徑；mmmm20節(jié)圓頂點至齒輪外緣距離mmmm21理論弧齒厚 =17.38 mm=14.05 mm22齒側(cè)間隙=0.2450.330 mm=0.250mm23弦齒厚=17.13mm=13.88mm24弦齒高=11.22mm=5.58mm3.4 差速器齒輪的強度計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)常處于嚙合狀態(tài)，只有當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎或左右輪行駛不同的路程時，或一側(cè)車輪打滑而滑轉(zhuǎn)時，差速器齒輪

38、才能有嚙合傳動的相對運動。因此對于差速器齒輪主要應(yīng)進(jìn)行彎曲強度校 核。輪齒彎曲強度為= (3-4)式中：差速器一個行星齒輪傳給一個半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩，其計算式 在此為1547.25 nm； 差速器的行星齒輪數(shù)； 半軸齒輪齒數(shù)； 計算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)，由圖3-2可查得=0.225圖3-2 彎曲計算用綜合系數(shù)根據(jù)上式=201.7 mpa210.9 mpa所以，差速器齒輪滿足彎曲強度要求。第四章 驅(qū)動半軸的設(shè)計 驅(qū)動車輪的傳動裝置位于汽車傳動系的末端，其功用是將轉(zhuǎn)矩由差速器的半軸齒輪傳給驅(qū)動車輪。在一般的非斷開式驅(qū)動橋上，驅(qū)動車輪的傳動裝置就是半軸，半軸將差速器的半軸齒輪與車輪的輪轂聯(lián)

39、接起來，半軸的形式主要取決半軸的支承形式：普通非斷開式驅(qū)動橋的半軸，根據(jù)其外端支承的形式或受力狀況不同可分為半浮式，3/4浮式和全浮式，在此由于是載重汽車，采用全浮式結(jié)構(gòu)。 設(shè)計半軸的主要尺寸是其直徑，在設(shè)計時首先可根據(jù)對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，大致選定從整個驅(qū)動橋的布局來看比較合適的半軸半徑，然后對它進(jìn)行強度校核。 計算時首先應(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（驅(qū)動力或制動力）最大時，其最大值為，附著系數(shù)在計算時取0.8，沒有側(cè)向力作用； 側(cè)向力最大時，其最大值為（發(fā)生于汽車側(cè)滑時），側(cè)滑時輪胎與地面的側(cè)向附著系數(shù)在計

40、算時取1.0，沒有縱向力作用； 垂向力最大時（發(fā)生在汽車以可能的高速通過不平路面時），其值為，其中為車輪對地面的垂直載荷，為動載荷系數(shù)，這時不考慮縱向力和側(cè)向力的作用。 由于車輪承受的縱向力，側(cè)向力值的大小受車輪與地面最大附著力的限制，即有 故縱向力最大時不會有側(cè)向力作用，而側(cè)向力最大時也不會有縱向力作用。4.1 半軸計算載荷的確定 全浮式半軸只承受轉(zhuǎn)矩，其計算轉(zhuǎn)矩可有求得，其中，的計算，可根據(jù)以下方法計算，并取兩者中的較小者。 若按最大附著力計算，即: （4-1）式中：輪胎與地面的附著系數(shù)取0.8； 汽車加速或減速時的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，可取1.21.4在此取1.3。根據(jù)上式=260000 n 若

41、按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計算，即 （4-2）式中：差速器的轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)，對于普通圓錐行星齒輪差速器取0.6； 發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，nm； 汽車傳動效率，計算時可取1或取0.9； 傳動系最低擋傳動比； 輪胎的滾動半徑，m。上參數(shù)見式（2-1）下的說明。根據(jù)上式=14359.9 n在此14359.9 n =14359.9 nm全浮式半軸桿部直徑的初選可按下式進(jìn)行: （4-3）根據(jù)上式=（49.8352.99）mm根據(jù)強度要求在此取52.5mm。4.2 半軸的強度計算 首先是驗算其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： （4-4）式中：半軸的計算轉(zhuǎn)矩，nm在此取14359.9nm；半軸桿部的直徑，mm。根據(jù)上式384.9 mpa =(49

42、0588) mpa所以滿足強度要求。在計算半軸在承受最大轉(zhuǎn)矩時還應(yīng)該校核其花鍵的剪切應(yīng)力和擠壓應(yīng)力。半軸花鍵的剪切應(yīng)力為: (4-5)半軸花鍵的擠壓應(yīng)力為: （4-6）式中：半軸承受的最大轉(zhuǎn)矩，nm ，在此取14359.9nm; 半軸花鍵的外徑，mm，在此取62.5mm; 相配花鍵孔內(nèi)徑，mm，在此取57.74mm; 花鍵齒數(shù)；在此取24 花鍵工作長度，mm，在此取120mm; 花鍵齒寬，mm，在此取3.925mm; 載荷分布的不均勻系數(shù)，計算時取0.75。根據(jù)上式可計算得=56.3 mpa =47.3 mpa 根據(jù)要求當(dāng)傳遞的轉(zhuǎn)矩最大時，半軸花鍵的切應(yīng)力不應(yīng)超過71.05 mpa，擠壓應(yīng)力不

43、應(yīng)超過196 mpa，以上計算均滿足要求。 第五章 驅(qū)動橋殼的設(shè)計驅(qū)動橋殼的主要功用是支承汽車質(zhì)量，并承受有車輪傳來的路面反力和反力矩，并經(jīng)懸架傳給車身，它同時又是主減速器，差速器和半軸的裝配體。驅(qū)動橋殼應(yīng)滿足如下設(shè)計要求：1應(yīng)具有足夠的強度和剛度，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 在保證強度和剛度的情況下，盡量減小質(zhì)量以提高行駛的平順性；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)裝于其中的傳動系統(tǒng)部件和防止泥水浸入；6 拆裝，調(diào)整，維修方便。考慮的設(shè)計的是載貨汽車，驅(qū)動橋殼的結(jié)構(gòu)形式采用鑄造整體式橋殼。5.1 鑄造整體式橋殼的結(jié)構(gòu) 整體式橋殼通常可采用球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵或鑄鋼鑄造。在球鐵中加入1.7%的鎳，解決了球鐵低溫（-41c）沖擊值急劇降低的問題，得到了與常溫相同的沖擊值。為了進(jìn)一步提高其強度和剛度，鑄造整體式橋殼的兩端壓入較長的無縫鋼管作為半軸套筒，并用銷釘固定。如圖5-1所示，每邊半軸套管與橋殼的壓配表面共四處，由里向外逐漸加大配合面的直徑，以得到較好的壓配效果。鋼板彈簧座與橋殼鑄成一體，故在鋼板彈簧座附近橋殼的截面可根據(jù)強度要求鑄成適當(dāng)?shù)男螤?，通常多為矩形。安裝制動底板的凸緣與橋殼住在一起。橋殼中部前端的平面及孔用于安裝主減速器及差速器總成，后