HQ1090車(chē)用7噸級(jí)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、學(xué)士學(xué)位論文HQ1090車(chē)用7噸級(jí)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)Design on seven ton Vehicle Drive Axle of HQ1090I哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文摘 要驅(qū)動(dòng)橋作為汽車(chē)四大總成之一，它的性能的好壞直接影響整車(chē)性能，而對(duì)于載貨汽車(chē)顯得尤為重要。為滿(mǎn)足目前當(dāng)前載貨汽車(chē)的快速、高效率、高效益的需要時(shí)，必須要搭配一個(gè)高效、可靠的驅(qū)動(dòng)橋。設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、造價(jià)低廉的驅(qū)動(dòng)橋，能大大降低整車(chē)生產(chǎn)的總成本，推動(dòng)汽車(chē)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。本文首先確定主要部件的結(jié)構(gòu)型式和主要設(shè)計(jì)參數(shù)，在分析驅(qū)動(dòng)橋各部分結(jié)構(gòu)形式、發(fā)展過(guò)程及其以往形式的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，確定了總體設(shè)計(jì)方案，采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法對(duì)驅(qū)動(dòng)橋各

2、部件主減速器、差速器、半軸、橋殼進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算并完成校核。最后運(yùn)用AUTOCAD完成裝配圖和主要零件圖的繪制。并且通過(guò)對(duì)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)實(shí)踐，可以更好的學(xué)習(xí)并掌握現(xiàn)代汽車(chē)設(shè)計(jì)與機(jī)械設(shè)計(jì)的全面知識(shí)和技能，所以本題設(shè)計(jì)一款結(jié)構(gòu)優(yōu)良的中型貨車(chē)驅(qū)動(dòng)橋具有一定的實(shí)際意義。關(guān)鍵詞：驅(qū)動(dòng)橋；主減速器；差速器；半軸；橋殼ABSTRACTDrive axle is the one of automobile four important assemblies, its performance directly influence on the entire automobile, especially fo

3、r the truck .Because using the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed, heavy-loaded, high efficiency, high benefit todays truck, must exploiting the high driven efficiency single reduction final drive axle is becoming the trucks developing tendency. In this pap

4、er, first of all determine the structure of major components and the main design parameters, the analysis of the various parts of the structure of the bridge drive type, the form of the development process and its advantages and disadvantages of the past, determined on the basis of the design progra

5、m, using the traditional design method of various parts of the drive axle Main reducer, differential, axle, axle housing was designed to calculate and complete the check. Finally complete the final assembly drawing by using AUTOCAD and mapping the main components. Design a simple, reliable, low cost

6、 of the drive axle, can greatly reduce the total cost of vehicle production, and promote the economic development of automobile and automotive drive axle of the study and design practice, can better learn and to master modern automotive design and mechanical design of a comprehensive knowledge and s

7、kills, so the title of the fine structure of the design of a pickup vehicle drive axle has a certain practical significance.Keywords: Drive Axle; Reduction Final Drive; Differential; Axle; Drive Axle Housing 目錄摘 要II目錄IV第1章 緒 論- 1 -1.1 選題背景目的與意義- 1 -1.2 國(guó)內(nèi)外驅(qū)動(dòng)橋研究狀況- 2 -1.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀- 2 -1.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀- 4 -

8、1.3 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容- 4 -第2章 驅(qū)動(dòng)橋的總體方案確定- 5 -2.1 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)和種類(lèi)和設(shè)計(jì)要求- 5 -2.1.1 驅(qū)動(dòng)橋的種類(lèi)- 5 -2.1.3 驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)要求- 6 -2.2設(shè)計(jì)車(chē)型主要參數(shù)- 6 -2.3 主減速器結(jié)構(gòu)方案的確定- 6 -2.3.1主減速器的齒輪類(lèi)型- 6 -2.3.2主減速器的減速形式- 8 -2.3.3主減速器速比的計(jì)算- 9 -2.3.4主減速器主從動(dòng)錐齒輪的支承形式及安裝方法- 10 -2.4 差速器結(jié)構(gòu)方案的確定- 11 -2.5 半軸形式的確定- 12 -2.6 橋殼形式的確定- 12 -2.7 本章小結(jié)- 13 -第3章 主減速器設(shè)計(jì)- 14 -

9、3.1概述- 14 -3.2雙級(jí)主減速器第一級(jí)螺旋錐齒輪參數(shù)選擇與強(qiáng)度計(jì)算- 14 -3.2.1主減速器螺旋錐齒輪計(jì)算載荷的確定- 14 -3.2.2 主減速器螺旋錐齒輪基本參數(shù)的選擇- 16 -3.2.3主減速器螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算- 18 -3.3雙級(jí)主減速器第二級(jí)斜齒柱齒輪參數(shù)選擇與強(qiáng)度計(jì)算- 20 -3.3.1斜齒柱齒輪傳動(dòng)的幾何參數(shù)選擇- 20 -3.3.2斜齒柱齒輪幾何尺寸變位- 21 -3.3.3斜齒柱齒輪強(qiáng)度計(jì)算- 22 -3.4主減速器的軸承計(jì)算- 23 -3.4.1作用在主減速器主動(dòng)齒輪上的力- 23 -3.5 主減速器齒輪材料及熱處理- 28 -3.6 主減速器的潤(rùn)滑-

10、29 -3.7 本章小結(jié)- 29 -第4章 差速器設(shè)計(jì)- 30 -4.1 概述- 30 -4.2 對(duì)稱(chēng)式圓錐行星齒輪差速器原理- 30 -4.3 對(duì)稱(chēng)式圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu)- 31 -4.4 對(duì)稱(chēng)式圓錐行星齒輪差速器的設(shè)計(jì)- 32 -4.4.1 差速器齒輪的基本參數(shù)選擇- 32 -4.4.2 差速器齒輪的幾何尺寸計(jì)算- 34 -4.4.3 差速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算- 35 -4.5 差速器齒輪的材料- 36 -4.6 本章小結(jié)- 37 -第5章 半軸設(shè)計(jì)- 37 -5.1 概述- 37 -5.2 半軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算- 37 -5.2.1全浮式半軸的計(jì)算載荷的確定- 37 -5.2.2全浮半軸桿部

11、直徑的初選- 39 -5.2.3全浮半軸強(qiáng)度計(jì)算- 40 -5.2.4全浮式半軸花鍵強(qiáng)度計(jì)算- 40 -5.3 軸材料與熱處理- 42 -5.3 本章小結(jié)- 42 -第6章 驅(qū)動(dòng)橋橋殼的設(shè)計(jì)- 43 -6.1 概述- 43 -6.2 橋殼的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算- 43 -6.2.1橋殼的靜彎曲應(yīng)力計(jì)算- 44 -6.2.2在不平路面沖擊載荷作用下橋殼的強(qiáng)度計(jì)算- 46 -6.2.3汽車(chē)以最大牽引力行駛時(shí)的橋殼的強(qiáng)度計(jì)算- 46 -6.2.4汽車(chē)緊急制動(dòng)時(shí)的橋殼強(qiáng)度計(jì)算- 48 -6.2.5 汽車(chē)受最大側(cè)向力時(shí)橋殼的強(qiáng)度計(jì)算- 50 -6.3 本章小結(jié)- 53 -結(jié) 論- 54 -參考文獻(xiàn)- 55

12、 -致 謝- 57 -附錄A 外文文獻(xiàn)原文- 58 -附錄B 外文文獻(xiàn)中文翻譯- 62 -第1章 緒 論1.1 選題背景目的與意義伴隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，使用范圍的不斷擴(kuò)大，對(duì)于各部件的研發(fā)與制造都提出了更高的要求，汽車(chē)車(chē)橋是汽車(chē)的重要大總成，其結(jié)構(gòu)型式和設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)汽車(chē)的可靠性和操縱性穩(wěn)定性等有直接的影響。驅(qū)動(dòng)橋是現(xiàn)代汽車(chē)重要的總成之一，它位 于傳動(dòng)系末端，其功用為增扭、降速、改變轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)方向，并將轉(zhuǎn)矩合理分配給左右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪。此外，還要承擔(dān)路面與車(chē)架或車(chē)身間的各種力與力矩。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，完成對(duì)驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)，是在完成大學(xué)學(xué)習(xí)后進(jìn)行的一次綜合性訓(xùn)練，是對(duì)所學(xué)的基本知識(shí)、基本理論和基本技能掌握與提高

13、程度的一次總測(cè)試。大學(xué)生在學(xué)習(xí)期間，已經(jīng)按照教學(xué)計(jì)劃的規(guī)定，學(xué)完了公共課、基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)課以及選修課等，每門(mén)課程也都經(jīng)過(guò)了考試或考查。學(xué)習(xí)期間的這種考核是單科進(jìn)行，主要是考查學(xué)生對(duì)本門(mén)學(xué)科所學(xué)知識(shí)的記憶程度和理解程度。但畢業(yè)設(shè)計(jì)則不同，它不是單一地對(duì)學(xué)生進(jìn)行某一學(xué)科已學(xué)知識(shí)的考核，而是著重考查學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)對(duì)某一問(wèn)題進(jìn)行探討和研究的能力。作一篇好的畢業(yè)設(shè)計(jì)，既要系統(tǒng)地掌握和運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)，還要有較寬的知識(shí)面并有一定的邏輯思維能力和寫(xiě)作功底。撰寫(xiě)畢業(yè)論文的過(guò)程是訓(xùn)練學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行科學(xué)研究的過(guò)程。通過(guò)撰寫(xiě)畢業(yè)論文，可以使學(xué)生了解科學(xué)研究的過(guò)程，掌握如何收集、整理和利用材料；如何觀(guān)察、如何調(diào)查、作樣本分

14、析；如何利用圖書(shū)館，檢索文獻(xiàn)資料；如何操作儀器等方法。撰寫(xiě)畢業(yè)論文是學(xué)習(xí)如何進(jìn)行科學(xué)研究的一個(gè)極好的機(jī)會(huì)，因?yàn)樗粌H有教師的指導(dǎo)與傳授，可以減少摸索中的一些失誤，少走彎路，而且直接參與和親身體驗(yàn)了科學(xué)研究工作的全過(guò)程及其各環(huán)節(jié)，是一次系統(tǒng)的、全面的實(shí)踐機(jī)會(huì)。依照指導(dǎo)教師的的要求和相應(yīng)規(guī)范，完成對(duì)所要求題目的材料收集、篩選，并與其他同學(xué)進(jìn)行合作，共同探討最終完成設(shè)計(jì)，以此鍛煉學(xué)生的文獻(xiàn)查閱能力和與他人這件的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，同時(shí)也有助于為日后的工作打下基礎(chǔ)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋是汽車(chē)的重大總成，承載著汽車(chē)的滿(mǎn)載簧荷重及地面經(jīng)車(chē)輪、車(chē)架及承載式車(chē)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

15、傳遞著傳動(dòng)系中的最大轉(zhuǎn)矩，橋殼還承受著反作用力矩。汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)型式和設(shè)計(jì)參數(shù)除對(duì)汽車(chē)的可靠性與耐久性有重要影響外，也對(duì)汽車(chē)的行駛性能如動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、平順性、通過(guò)性、機(jī)動(dòng)性和操動(dòng)穩(wěn)定性等有直接影響。另外，汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋在汽車(chē)的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(chē)輪的傳動(dòng)裝置（半軸及輪邊減速器）、橋殼和各種齒輪。綜上所訴，汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)涉及的機(jī)械零部件及元件的品種極為廣泛，對(duì)這些零部件、元件及總成的制造也幾乎要設(shè)計(jì)到所有的現(xiàn)代機(jī)械制造工藝，設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、造價(jià)低廉的驅(qū)動(dòng)橋，能大大降低整車(chē)生產(chǎn)的總成本，推動(dòng)汽車(chē)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，并

16、且通過(guò)對(duì)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)實(shí)踐，可以更好的學(xué)習(xí)并掌握現(xiàn)代汽車(chē)設(shè)計(jì)與機(jī)械設(shè)計(jì)的全面知識(shí)和技能，所以本題設(shè)計(jì)一款結(jié)構(gòu)優(yōu)良的中型貨車(chē)驅(qū)動(dòng)橋具有一定的實(shí)際意義。1.2 國(guó)內(nèi)外驅(qū)動(dòng)橋研究狀況1.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀現(xiàn)在，世界上貨車(chē)普遍采用兩種驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)單級(jí)減速雙曲線(xiàn)螺旋錐齒輪副；帶輪邊減速(行星齒輪傳動(dòng))的雙級(jí)主減速器。后者更適宜于最大程度地滿(mǎn)足用戶(hù)不同需要。在西歐，帶輪邊減速的雙級(jí)主減速器后驅(qū)動(dòng)橋只占整個(gè)產(chǎn)品的40%，且有呈下降趨勢(shì)，在美國(guó)只占10%。其原因是這些地區(qū)的道路較好，采用單級(jí)減速雙曲線(xiàn)螺旋錐齒輪副成本較低，故大部分均采用這種結(jié)構(gòu)。而亞洲、非洲和南美國(guó)家則采用帶輪邊減速的雙級(jí)主減速器的驅(qū)動(dòng)

17、橋，用于非道路和惡劣道路使用的車(chē)輛(工程自卸車(chē)、運(yùn)水車(chē)等)。因此可以得出結(jié)論：一個(gè)國(guó)家的道路愈差，則采用帶輪邊減速雙級(jí)主減速器驅(qū)動(dòng)橋愈多，反之，則愈少。國(guó)外汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋已普遍采用限滑差速器NPin牙嵌式或多片摩擦盤(pán)式、濕式行車(chē)制動(dòng)器等先進(jìn)技術(shù)。限滑差速器大大減少了輪胎的磨損，而濕式行車(chē)制動(dòng)器則提高了主機(jī)的安全性能，簡(jiǎn)化了維修工作。國(guó)內(nèi)僅一部分車(chē)使用NPin牙嵌式差速器。限滑差速器成本較高，因而在多數(shù)國(guó)產(chǎn)驅(qū)動(dòng)橋上一直沒(méi)有得到應(yīng)用。目前向國(guó)內(nèi)提供限滑差速器的制造商主要是美國(guó)TraCtech公司和德國(guó)采埃孚公司。美國(guó)Tractech公司在蘇州的工廠(chǎng)即將建成投產(chǎn)，主要生產(chǎn)NPin牙嵌式、多片摩擦盤(pán)式和戶(hù)

18、下O比例扭矩(三周節(jié))差速器(鎖緊系數(shù)3.5)。國(guó)內(nèi)如徐工、鼎盛天工等主機(jī)制造商等原來(lái)自制一部分NPin牙嵌式差速器，后因質(zhì)量不過(guò)關(guān)而放棄。國(guó)內(nèi)有幾個(gè)制造商生產(chǎn)比例扭矩差速器，但均為單周節(jié)，鎖緊系數(shù)138，較三周節(jié)要小得多。徐州良羽傳動(dòng)機(jī)械有限公司在停車(chē)制動(dòng)器(液壓)上也做了一些工作，主要用于重型卡車(chē)產(chǎn)品，但國(guó)產(chǎn)此類(lèi)產(chǎn)品的可靠性還有待提高。國(guó)外中型貨車(chē)驅(qū)動(dòng)橋開(kāi)發(fā)技術(shù)已經(jīng)非常的成熟，建立新的驅(qū)動(dòng)橋開(kāi)發(fā)模式成為國(guó)內(nèi)外驅(qū)動(dòng)橋開(kāi)發(fā)團(tuán)體的新目標(biāo)。驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)新方法的應(yīng)用使得其開(kāi)發(fā)周期縮短，成本降低，可靠性增加。國(guó)外的最新開(kāi)發(fā)模式和驅(qū)動(dòng)橋新技術(shù)包括：(1) 并行工程開(kāi)發(fā)模式 并行工程開(kāi)發(fā)模式是對(duì)在一定范圍內(nèi)

19、的不同功能或相同功能不同性能、不同規(guī)格的機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上,劃分并設(shè)計(jì)出一系列功能模塊,然后通過(guò)模塊的選擇和組合構(gòu)成不同產(chǎn)品的一種設(shè)計(jì)方法，能夠縮短新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)時(shí)間、降低成本、提升質(zhì)量、提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,以DANA為代表的意大利企業(yè)多已采用了該類(lèi)設(shè)計(jì)方法, 優(yōu)點(diǎn)是: 減少設(shè)計(jì)及工裝制造的投入, 減少了零件種類(lèi), 提高規(guī)模生產(chǎn)程度, 降低制造費(fèi)用, 提高市場(chǎng)響應(yīng)速度等。(2) 模態(tài)分析 模態(tài)分析是對(duì)工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)分析研究的最先進(jìn)的現(xiàn)代方法與手段之一。它可以定義為對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的解析分析(有限元分析)和實(shí)驗(yàn)分析(實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析)，其結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性用模態(tài)參數(shù)來(lái)表征。模態(tài)分析技術(shù)的特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)是在

20、對(duì)系統(tǒng)做動(dòng)力學(xué)分析時(shí)，用模態(tài)坐標(biāo)代替物理學(xué)坐標(biāo)，從而可大大壓縮系統(tǒng)分析的自由度數(shù)目，分析精度較高。驅(qū)動(dòng)橋的振動(dòng)特性不但直接影響其本身的強(qiáng)度，而且對(duì)整車(chē)的舒適性和平順性有著至關(guān)重要的影響。因此，對(duì)驅(qū)動(dòng)橋進(jìn)行模態(tài)分析，掌握和改善其振動(dòng)特性，是設(shè)計(jì)中的重要方面。(3) 驅(qū)動(dòng)橋殼的有限元分析方法 有限元法不需要對(duì)所分析的結(jié)構(gòu)進(jìn)行嚴(yán)格的簡(jiǎn)化，既可以考慮各種計(jì)算要求和條件，也可以計(jì)算各種工況，而且計(jì)算精度高。有限元法將具有無(wú)限個(gè)自由度的連續(xù)體離散為有限個(gè)自由度的單元集合體，使問(wèn)題簡(jiǎn)化為適合于數(shù)值解法的問(wèn)題。只要確定了單元的力學(xué)特性，就可以按照結(jié)構(gòu)分析的方法求解，使分析過(guò)程大為簡(jiǎn)化，配以計(jì)算機(jī)就可以解決許多

21、解析法無(wú)法解決的復(fù)雜工程問(wèn)題2。目前，有限元法己經(jīng)成為求解數(shù)學(xué)、物理、力學(xué)以及工程問(wèn)題的一種有效的數(shù)值方法，也為驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)有力的工具。 (4) 電子智能控制技術(shù)進(jìn)入驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)品 電子智能控制技術(shù)已經(jīng)在汽車(chē)業(yè)得到了快速發(fā)展，如，現(xiàn)代汽車(chē)上使用的ABS(制動(dòng)防抱死控制)、ASR（驅(qū)動(dòng)力控制系統(tǒng)）等系統(tǒng)。 (5) 高性能制動(dòng)器技術(shù) 在發(fā)達(dá)國(guó)家驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)品中, 已出現(xiàn)了自循環(huán)冷卻功能的濕式制動(dòng)器橋、帶散熱風(fēng)送的盤(pán)式制動(dòng)器橋、適于A(yíng)BS的蹄、鼓式和盤(pán)式制動(dòng)器橋、帶自動(dòng)補(bǔ)償間隙的盤(pán)式制動(dòng)器等配置高性能制動(dòng)器橋, 同時(shí)制動(dòng)器的布置位置也出現(xiàn)了從橋臂處分別向橋包總成和輪邊端部轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)。前種處理方式易于

22、散熱, 后種處理方式為了降低成本, 甚至有廠(chǎng)商把制動(dòng)器的殼體與橋殼鑄為一體, 既易于散熱，又利于降低材料成本, 但這對(duì)鑄造技術(shù)、鑄造精度和加工精度都提出了極高的要求。1.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀我國(guó)驅(qū)動(dòng)橋制造企業(yè)的開(kāi)發(fā)模式主要由測(cè)繪、引進(jìn)、自主開(kāi)發(fā)三種組成。主要存在技術(shù)含量低，開(kāi)發(fā)模式落后，技術(shù)創(chuàng)新力不夠，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)應(yīng)用少等問(wèn)題。一些企業(yè)技術(shù)力量相對(duì)要好些的企業(yè)，測(cè)繪的是從國(guó)外引進(jìn)的原裝橋，并且這些企業(yè)一般具有較為完善的開(kāi)發(fā)體系和流程，也具有較完善的試驗(yàn)手段，但是開(kāi)發(fā)過(guò)程屬于對(duì)國(guó)外的仿制，對(duì)其逆向研究后結(jié)合自我情況生產(chǎn)?？傊?，我國(guó)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋的研究設(shè)計(jì)與世界先進(jìn)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)技術(shù)還有一定的差距，我國(guó)車(chē)

23、橋制造業(yè)雖然有一些成果，但都是在引進(jìn)國(guó)外技術(shù)、仿制、再加上自己改進(jìn)的基礎(chǔ)上了取得的。個(gè)別比較有實(shí)力的企業(yè)，雖有自己獨(dú)立的研發(fā)機(jī)構(gòu)但都處于發(fā)展的初期。在科技迅速發(fā)展的推動(dòng)下，高新技術(shù)在汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用和推廣，各種國(guó)外汽車(chē)新技術(shù)的引進(jìn)，研究團(tuán)隊(duì)自身研發(fā)能力的提高，我國(guó)的驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)和制造會(huì)逐漸發(fā)展起來(lái)，并跟上世界先進(jìn)的汽車(chē)零部件設(shè)計(jì)制造技術(shù)水平。1.3 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容如下：（1）驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)形式及布置方案的確定。（2）完成主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算；（3）完成差速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算；（4）完成半軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算；（5）完成驅(qū)動(dòng)橋橋殼的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算。第2章 驅(qū)動(dòng)橋的總體方案確定2.1 驅(qū)

24、動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)和種類(lèi)和設(shè)計(jì)要求2.1.1 驅(qū)動(dòng)橋的種類(lèi)驅(qū)動(dòng)橋位于傳動(dòng)系末端，其基本功用首先是增扭、降速，改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，即增大由傳動(dòng)軸或直接從變速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩，并合理的分配給左、右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪，其次，驅(qū)動(dòng)橋還要承受作用于路面和車(chē)架或車(chē)廂之間的垂直力、縱向力和橫向力，以及制動(dòng)力矩和反作用力矩。驅(qū)動(dòng)橋分為斷開(kāi)式和非斷開(kāi)式兩種。驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式與驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的懸掛型式密切相關(guān)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪采用非獨(dú)立懸掛時(shí)，都是采用非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋，其橋殼是一根支撐在左右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪上的剛性空心梁，主減速器、差速器和半軸等所有的傳動(dòng)件都裝在其中；當(dāng)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪采用獨(dú)立懸掛時(shí)，則配以斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋。通過(guò)比較現(xiàn)有市場(chǎng)同等噸位的中型貨車(chē)，本設(shè)計(jì)

25、采用整體式驅(qū)動(dòng)橋。2.1.2 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)組成在多數(shù)汽車(chē)中，驅(qū)動(dòng)橋包括主減速器、差速器、驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置（半軸）及橋殼等部件如圖2.1所示。 1 2 3 4 5 6 1輪轂 2半軸 3鋼板彈簧座 4主減速器從動(dòng)錐齒輪 5主減速器主動(dòng)錐齒輪 6差速器總成圖2.1 驅(qū)動(dòng)橋的組成2.1.3 驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)要求(1)選擇適當(dāng)?shù)闹鳒p速比，以保證汽車(chē)在給定的條件下具有最佳的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。(2)外廓尺寸小，保證汽車(chē)具有足夠的離地間隙，以滿(mǎn)足通過(guò)性的要求。(3)齒輪及其他傳動(dòng)件工作平穩(wěn)，噪聲小。(4)在各種載荷和轉(zhuǎn)速工況下有較高的傳動(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(chē)架或車(chē)身間的各

26、種力和力矩；在此條件下，盡可能降低質(zhì)量，尤其是簧下質(zhì)量，減少不平路面的沖擊載荷，提高汽車(chē)的平順性。(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，加工工藝性好，制造容易，維修，調(diào)整方便。2.2設(shè)計(jì)車(chē)型主要參數(shù) 本次設(shè)計(jì)的主要參數(shù)如表2.1所示表2.1 設(shè)計(jì)車(chē)型參數(shù)輪胎 9.0020發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩410N·m整車(chē)總質(zhì)量9320kg滿(mǎn)載時(shí)軸荷分布前軸2655 后軸6665kg主減速比6.25一檔傳動(dòng)比6.5152.3 主減速器結(jié)構(gòu)方案的確定2.3.1主減速器的齒輪類(lèi)型按齒輪副結(jié)構(gòu)型式分，主減速器的齒輪傳動(dòng)主要有螺旋錐齒輪式傳動(dòng)、雙曲面齒輪式傳動(dòng)、圓柱齒輪式傳動(dòng)（又可分為軸線(xiàn)固定式齒輪傳動(dòng)和

27、軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)式齒輪傳動(dòng)即行星齒輪式傳動(dòng)）和蝸桿蝸輪式傳動(dòng)等形式。 在發(fā)動(dòng)機(jī)橫置的汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋上，主減速器往往采用簡(jiǎn)單的斜齒圓柱齒輪；在發(fā)動(dòng)機(jī)縱置的汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋上，主減速器往往采用圓錐齒輪式傳動(dòng)或準(zhǔn)雙曲面齒輪式傳動(dòng)。 在現(xiàn)代貨車(chē)車(chē)驅(qū)動(dòng)橋中，主減速器采用得最廣泛的是螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪。螺旋錐齒輪如圖2.2（a）所示主、從動(dòng)齒輪軸線(xiàn)交于一點(diǎn)，交角都采用90度。螺旋錐齒輪的重合度大，嚙合過(guò)程是由點(diǎn)到線(xiàn)，因此，螺旋錐齒輪能承受大的載荷，而且工作平穩(wěn)，即使在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)其噪聲和振動(dòng)也是很小的。雙曲面齒輪如圖2.2（b）所示主、從動(dòng)齒輪軸線(xiàn)不相交而呈空間交叉。和螺旋錐齒輪相比，雙曲面齒輪的優(yōu)點(diǎn)有：圖2.2 螺旋錐

28、齒輪與雙曲面齒輪（1）尺寸相同時(shí)，雙曲面齒輪有更大的傳動(dòng)比。（2）傳動(dòng)比一定時(shí)，如果主動(dòng)齒輪尺寸相同，雙曲面齒輪比螺旋錐齒輪有較大軸徑，較高的輪齒強(qiáng)度以及較大的主動(dòng)齒輪軸和軸承剛度。（3）當(dāng)傳動(dòng)比一定，主動(dòng)齒輪尺寸相同時(shí)，雙曲面從動(dòng)齒輪的直徑較小，有較大的離地間隙。（4）工作過(guò)程中，雙曲面齒輪副既存在沿齒高方向的側(cè)向滑動(dòng)，又有沿齒長(zhǎng)方向的縱向滑動(dòng)，這可以改善齒輪的磨合過(guò)程，使其具有更高的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。5由于雙曲面齒輪傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪的直徑及螺旋角都較大，所以相嚙合輪齒的相當(dāng)曲率半徑比相應(yīng)的螺旋錐齒輪當(dāng)量曲率半徑大，其結(jié)果是齒面建的接觸應(yīng)力降低。隨偏移矩的不同，曲面齒輪與接觸應(yīng)力相當(dāng)?shù)穆菪F齒輪比較

29、，負(fù)荷可提高達(dá)175。如果雙曲面主動(dòng)齒輪的螺旋角變大，則不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)可減少，所以可選用較少的齒數(shù)，這有利于大傳動(dòng)比的傳動(dòng)，這對(duì)于驅(qū)動(dòng)橋的主減速比大于4.5的傳動(dòng)有其優(yōu)越性。2.3.2主減速器的減速形式 主減速器的減速形式分為單級(jí)減速、雙級(jí)減速、單級(jí)貫通、雙級(jí)貫通、主減速及輪邊減速等。減速形式的選擇與汽車(chē)的類(lèi)型及使用條件有關(guān)，有時(shí)也與制造廠(chǎng)的產(chǎn)品系列及制造條件有關(guān)，但它主要取決于由動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等整車(chē)性能所要求的主減速比io的大小及驅(qū)動(dòng)橋下的離地間隙、驅(qū)動(dòng)橋的數(shù)目及布置形式等。通常單極減速器用于主減速比io7.6的各種中小型汽車(chē)上。如圖2.3（a）所示，單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)車(chē)橋是驅(qū)動(dòng)橋中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)

30、單的一種，制造工藝較簡(jiǎn)單，成本較低，是驅(qū)動(dòng)橋的基本型，在貨車(chē)車(chē)上占有重要地位。目前貨車(chē)車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)向低速大扭矩發(fā)展的趨勢(shì)使得驅(qū)動(dòng)橋的傳動(dòng)比向小速比發(fā)展；隨著公路狀況的改善，特別是高速公路的迅猛發(fā)展，許多貨車(chē)使用條件對(duì)汽車(chē)通過(guò)性的要求降低，因此，產(chǎn)品不必像過(guò)去一樣，采用復(fù)雜的結(jié)構(gòu)提高其的通過(guò)性；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，可靠性增加。 （a） 單級(jí)主減速器 （b） 雙級(jí)主減速器圖2.3主減速器如圖2.3（b）所示，與單級(jí)主減速器相比，由于雙級(jí)主減速器由兩級(jí)齒輪減速組成，使其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量加大；主減速器的齒輪及軸承數(shù)量的增多和材料消耗及加工

31、的工時(shí)增加，制造成本也顯著增加，只有在主減速比較大（7.6<）且采用單級(jí)主減速器不能滿(mǎn)足既定的主減速比和離地間隙等要求是才采用。通常僅用在裝在質(zhì)量10t以上的重型汽車(chē)上。綜合考慮本設(shè)計(jì)傳動(dòng)比為6.25，總質(zhì)量為9320kg，介于單級(jí)與雙級(jí)主減速器之間，本設(shè)計(jì)為雙級(jí)主減速器。2.3.3主減速器速比的計(jì)算普通的非貫穿式驅(qū)動(dòng)橋的錐齒輪圓柱齒輪式雙級(jí)主減速器，采用螺旋錐齒輪或雙曲面齒輪作為第一級(jí)減速齒輪；采用斜齒（少數(shù)汽車(chē)用直齒或人字齒）圓柱齒輪作為第二級(jí)減速齒輪?？偟闹鳒p速比在這兩級(jí)之間的分配通常為：第二級(jí)減速的傳動(dòng)比與第一級(jí)減速的傳動(dòng)比之間的比值（/）約在1.42.0范圍內(nèi)，而且趨向于采用較

32、大的比值，以減少錐齒輪嚙合時(shí)的軸向負(fù)荷和作用在從動(dòng)錐齒輪和圓柱齒輪上的載荷。第一級(jí)主減速比的選擇范圍為1.732.27=6.25 =6.25/1.4/2.0 1.46.252.06.252.9583.5361.732.27 2.7533.613所以本設(shè)計(jì)選為3，相應(yīng)計(jì)算得為2.083。2.3.4主減速器主從動(dòng)錐齒輪的支承形式及安裝方法現(xiàn)在汽車(chē)主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承形式有如下兩種：（1）懸臂式 懸臂式支承結(jié)構(gòu)如圖2.4所示，其特點(diǎn)是在錐齒輪大端一側(cè)采用較長(zhǎng)的軸徑，其上安裝兩個(gè)圓錐滾子軸承。為了減小懸臂長(zhǎng)度a和增加兩端的距離b，以改善支承剛度，應(yīng)使兩軸承圓錐滾子向外。懸臂式支承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，支承剛度

33、較差，多用于傳遞轉(zhuǎn)鉅較小的轎車(chē)、輕型貨車(chē)的單級(jí)主減速器及許多雙級(jí)主減速器中。（2）騎馬式 騎馬式支承結(jié)構(gòu)如圖2.5所示：圖2.4 錐齒輪懸臂式支承 圖2.5 主動(dòng)錐齒輪騎馬式支承其特點(diǎn)是在錐齒輪的兩端均有軸承支承，這樣可大大增加支承剛度，又使軸承負(fù)荷減小，齒輪嚙合條件改善，在需要傳遞較大轉(zhuǎn)矩情況下，最好采用騎馬式支承。本次設(shè)計(jì)貨車(chē)為中型貨車(chē)，主動(dòng)錐齒輪為懸臂式支承.。從動(dòng)錐齒輪為騎馬式支承。2.4 差速器結(jié)構(gòu)方案的確定根據(jù)汽車(chē)行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求和實(shí)際的車(chē)輪、道路以及它們之間的相互聯(lián)系表明：汽車(chē)在行駛過(guò)程中左右車(chē)輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過(guò)的行程往往是有差別的。例如，拐彎時(shí)外側(cè)車(chē)輪行駛總要比內(nèi)側(cè)長(zhǎng)。另外，

34、即使汽車(chē)作直線(xiàn)行駛，也會(huì)由于左右車(chē)輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過(guò)的路面垂向波形的不同，或由于左右車(chē)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(chē)輪外徑不同或滾動(dòng)半徑不相等而要求車(chē)輪行程不等。在左右車(chē)輪行程不等的情況下，如果采用一根整體的驅(qū)動(dòng)車(chē)輪軸將動(dòng)力傳給左右車(chē)輪，則會(huì)由于左右車(chē)輪的轉(zhuǎn)速雖然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(chē)輪產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)或滑移。這不僅會(huì)是輪胎過(guò)早磨、無(wú)益地消耗功率和燃料及使驅(qū)動(dòng)車(chē)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(chē)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(chē)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

35、左右車(chē)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(chē)左右驅(qū)動(dòng)輪間都有差速器，后者保證了汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)車(chē)輪在行程不等時(shí)具有以下不同速度旋轉(zhuǎn)的特性，從而滿(mǎn)足了汽車(chē)行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求。差速器的結(jié)構(gòu)型式選擇，應(yīng)從所設(shè)計(jì)汽車(chē)的類(lèi)型及其使用條件出發(fā)，以滿(mǎn)足該型汽車(chē)在給定的使用條件下的使用性能要求。差速器的結(jié)構(gòu)型式有多種，大多數(shù)汽車(chē)都屬于公路運(yùn)輸車(chē)輛，對(duì)于在公路上和市區(qū)行駛的汽車(chē)來(lái)說(shuō)，由于路面較好，各驅(qū)動(dòng)車(chē)輪與路面的附著系數(shù)變化很小，因此幾乎都采用了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)、制造方便、用于公路汽車(chē)也很可靠的普通對(duì)稱(chēng)式圓錐行星齒輪差速器，作為安裝在左、右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪間的所謂輪間差速器使用；對(duì)于經(jīng)常行駛在泥濘、松軟土路或無(wú)路地

36、區(qū)的越野汽車(chē)來(lái)說(shuō)，為了防止因某一側(cè)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪滑轉(zhuǎn)而陷車(chē)，則可采用防滑差速器。后者又分為強(qiáng)制鎖止式和自然鎖止式兩類(lèi)。自鎖式差速器又有多種結(jié)構(gòu)式的高摩擦式和自由輪式的以及變傳動(dòng)比式的。本次設(shè)計(jì)選用：普通錐齒輪式差速器，因?yàn)樗Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作平穩(wěn)可靠，適用于本次設(shè)計(jì)的汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋。2.5 半軸形式的確定驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置置位于汽車(chē)傳動(dòng)系的末端，其功用是將轉(zhuǎn)矩由差速器半軸齒輪傳給驅(qū)動(dòng)車(chē)輪。其結(jié)夠型式與驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式密切相關(guān)，在斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋和轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中，驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置包括半軸和萬(wàn)向接傳動(dòng)裝置且多采用等速萬(wàn)向節(jié)。在一般非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋上，驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置就是半軸，這時(shí)半軸將差速器半鈾齒輪與輪轂連接起來(lái)。

37、在裝有輪邊減速器的驅(qū)動(dòng)橋上，半軸將半軸齒輪與輪邊減速器的主動(dòng)齒輪連接起來(lái)。如圖2.6所示，根據(jù)半軸外端支撐形式分為半浮式，3/4浮式，全浮式。 （a）半浮式 （b）3/4浮式 （c）全浮式圖2.6 半軸支撐形式半浮式半軸以其靠近外端的軸頸直接支撐在置于橋殼外端內(nèi)孔中的軸承上，而端部則以具有圓錐面的軸頸及鍵與輪轂相固定。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、尺寸緊湊、造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)。主要用于質(zhì)量較小，使用條件好，承載負(fù)荷也不大的轎車(chē)和輕型載貨汽車(chē)。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，直接支撐著輪轂，而半軸則以其端部與輪轂想固定，因其側(cè)向力引起彎矩使軸承有歪斜的趨勢(shì)，這將急劇降低軸承的壽命，所以未得到推廣。全浮式半軸的外端和以?xún)蓚€(gè)軸承支撐于橋殼的半軸套管上的輪轂相聯(lián)接，由于其工作可靠，廣泛應(yīng)用于輕型及以上的各類(lèi)汽車(chē)上。根據(jù)相關(guān)車(chē)型及設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)采用全浮半軸。2.6 橋殼形式的確定橋殼的結(jié)構(gòu)型式大致分為可分式，組合式整體式三種，按照設(shè)計(jì)要求選用整體式。2.7 本章小結(jié)本章首先確定了主減