汽車后橋總體設(shè)計(jì)

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隨著我國(guó)農(nóng)村和城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，交通運(yùn)輸已經(jīng)不再僅限于畜力和人力，汽車幾乎完全代替了畜力和人力。輕型貨車依據(jù)其運(yùn)輸靈活、快捷、性價(jià)比高的優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于運(yùn)輸事業(yè)，包括家用運(yùn)輸和工業(yè)運(yùn)輸。

我國(guó)的汽車工業(yè)發(fā)展迅速，歷經(jīng)四十余年，汽車產(chǎn)量已居于世界前列，但是在產(chǎn)品技術(shù)開(kāi)發(fā)上還依舊處于落后狀況。通過(guò)結(jié)合我國(guó)實(shí)際，總結(jié)自己的經(jīng)驗(yàn)，又廣泛吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)以及具有前瞻性的技術(shù)工具書(shū)，對(duì)于提高我國(guó)汽車行業(yè)技術(shù)水平將具有特別重要的意義。

作為一位機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的畢業(yè)生，我們應(yīng)當(dāng)牢牢把握機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的基本知識(shí)及技能。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)給我們提供了一個(gè)十分重要的實(shí)踐機(jī)遇。這本說(shuō)明書(shū)記錄了我這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和步驟，較詳細(xì)地說(shuō)明白汽車后橋的設(shè)計(jì)流程。

1概述結(jié)構(gòu)方案的確定

1.1概述

驅(qū)動(dòng)橋是汽車傳動(dòng)系中的主要部件之一。它位于傳動(dòng)系統(tǒng)的末端，其基本功用是增大由傳動(dòng)軸傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)矩分派給左、右驅(qū)動(dòng)車輪，并使左、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面和車架或車廂之間的鉛垂力、縱向力和橫向力。在一般的汽車結(jié)構(gòu)中，驅(qū)動(dòng)橋主要有主減速器、差速器、驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)橋殼等部件組成，保證當(dāng)變速器置于最高檔時(shí)，在良好的道路上有中夠的牽引力以戰(zhàn)勝行駛陰力和獲得汽車的最大車速，這主要取決于驅(qū)動(dòng)橋主減速器的傳動(dòng)比。雖然在汽車總體設(shè)計(jì)時(shí)，從整車性能出發(fā)確定了驅(qū)動(dòng)橋的傳動(dòng)比，然而用什么型式的驅(qū)動(dòng)橋，什么結(jié)構(gòu)的主減速器和差速器等在驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)時(shí)要具體考慮的；絕大多數(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車上是縱置的，為使扭矩傳給車輪，驅(qū)動(dòng)橋必需改變扭矩的方向，同時(shí)根據(jù)車輛的具

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體要求解決左右車輪的扭矩分派，假使是多橋驅(qū)動(dòng)的汽車亦同時(shí)要考慮各橋間的扭矩分派問(wèn)題。整體式驅(qū)動(dòng)橋一方面需要承受汽車的載荷，另一方面車輪上的作用力以及傳遞扭矩所產(chǎn)生的反作用力矩皆由驅(qū)動(dòng)橋承受，所以驅(qū)動(dòng)橋的零件必需具有足夠的剛度和強(qiáng)度，以保證機(jī)件可靠的工作。驅(qū)動(dòng)橋還必需滿足通過(guò)性急平順性的要求。采用斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋，可以使橋殼離地間隙增加，非簧載質(zhì)量減輕等均是從這方面考慮；前橋驅(qū)動(dòng)或多橋驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)軸要既能驅(qū)動(dòng)又能轉(zhuǎn)向。

所以，驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)必需滿足如下基本要求：

1）所選擇的主減速比應(yīng)能滿足汽車在給定使用條件下具有最正確的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性；

2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修便利，機(jī)件工藝性好，制造簡(jiǎn)單，拆裝、調(diào)整便利；3）在各種載荷及轉(zhuǎn)速工況有高的傳動(dòng)效率；

4）與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)，對(duì)于轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋，還應(yīng)與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)相協(xié)調(diào)；

5）驅(qū)動(dòng)橋各零部件在保證其剛度、強(qiáng)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，從而改善汽車的平順性；

6）輪廓尺寸不大以便于汽車總體布置并與所要求的驅(qū)動(dòng)橋離地間隙相適應(yīng)；7）齒輪與其它傳動(dòng)件工作平穩(wěn)，噪聲小。

1.2結(jié)構(gòu)方案分析及選擇

不同形式的汽車，主要表達(dá)在軸數(shù)、驅(qū)動(dòng)形式以及布置形式上有區(qū)別：汽車可以有兩軸、三軸、四軸甚至更多的軸數(shù)。影響選取軸數(shù)的因素主要有汽車的總質(zhì)量；汽車驅(qū)動(dòng)形式有4×2、4×4、6×2、6×4、6×6、8×4、8×8等。而采用4×2驅(qū)動(dòng)形式的汽車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低，多用于轎車和總質(zhì)量小些的馬路用車輛上。我們?cè)O(shè)計(jì)的汽車為輕型的貨車，故只需采用4×2后橋驅(qū)動(dòng)方式就能滿足要求。

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(kāi)式(或稱為整體式)。即驅(qū)動(dòng)橋殼是一根連接左右驅(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(kāi)式。這種驅(qū)動(dòng)橋

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無(wú)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?lián)u擺，車輪傳動(dòng)裝置采用萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)。為了防止運(yùn)動(dòng)干擾，應(yīng)采用滑動(dòng)花鍵軸或一種允許兩軸能有適量軸向移動(dòng)的萬(wàn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

圖1.1整體式驅(qū)動(dòng)橋

1-主減速器2-套筒3-差速器4、7-半軸５-調(diào)整螺母６-調(diào)整墊片８-橋殼

具有橋殼的非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造工藝性好，成本低，工作可靠。維修調(diào)整簡(jiǎn)單，廣泛應(yīng)用于各種載貨汽車、客車及多數(shù)的越野汽車和部分小轎車上。但整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋均屬于簧下質(zhì)量。對(duì)汽車平順性和降低動(dòng)載荷不利。斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)較繁雜，成本較高，但它大大地增加了離地間隙，減小了簧下質(zhì)量，從而改善了行駛平順性，提高了汽車的平均車速，減小了汽車在行駛時(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；由于驅(qū)動(dòng)車輪與地面的接觸狀況及對(duì)各種地形的適應(yīng)性較好，大大加強(qiáng)了車輪的抗側(cè)滑能力;與之相協(xié)同的獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)得合理，可增加汽車的不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)，提高汽車的操縱穩(wěn)定性。這種驅(qū)動(dòng)橋在轎車和高通過(guò)性的越野汽車上應(yīng)用相當(dāng)廣泛。

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圖1.2非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋

本課題要求設(shè)計(jì)2噸輕型貨車的驅(qū)動(dòng)橋，根據(jù)結(jié)構(gòu)、成本和工藝等特點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)橋我們采用整體式結(jié)構(gòu)，這樣成本低，制造加工簡(jiǎn)單，便于維修。

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2主減速器設(shè)計(jì)

2.1主減速器型式及選擇

驅(qū)動(dòng)橋主減速器為適應(yīng)使用要求發(fā)展多種結(jié)構(gòu)型式：如單級(jí)主減速器、雙級(jí)主減速器、和單級(jí)主減速器加輪邊減速等。

(1)單級(jí)主減速器常由一對(duì)錐齒輪所組成。這對(duì)錐齒輪的傳動(dòng)比是根據(jù)整車動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性的要求來(lái)選定的。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕，所以在可能條件下盡量采用單級(jí)主減速器的型式。

然而單級(jí)主減速器的傳動(dòng)比一般在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(guò)大，影響驅(qū)動(dòng)橋殼下的離地間隙。離地間隙越小，汽車通過(guò)性就越差，這也就限制了從動(dòng)錐齒輪的最大尺寸。

(2)雙級(jí)減速器是由第一級(jí)圓錐齒輪副和其次級(jí)圓柱齒輪副或第一級(jí)圓柱齒輪副和其次級(jí)圓錐齒輪副所組成。

采用雙級(jí)主減速器可達(dá)到兩個(gè)目的：一是可獲得較大的傳動(dòng)比6－10，其二是采用雙級(jí)減速器后其次級(jí)的傳動(dòng)比可以小一些，由此其次級(jí)的從動(dòng)齒輪尺寸在差速器安裝尺寸允許狀況下可以相應(yīng)減小，由此減小橋殼的外形尺寸，增加了離地間隙。

然而雙級(jí)主減速器的重量及制造成本都比單級(jí)主減速器要高好多。(3)雙速主減速器內(nèi)由齒輪的不同組合可獲得兩種傳動(dòng)比。它與普通變速器相協(xié)同，可得到雙倍于變速器的擋位。雙速主減速器的高低擋減速比是根據(jù)汽車的使用條件、發(fā)動(dòng)機(jī)功率及變速器各擋速比的大小來(lái)選定的。

大的主減速比用于汽車滿載行駛或在困莫非路上行駛，以戰(zhàn)勝較大的行駛阻力并減少變速器中間擋位的變換次數(shù)；小的主減速比則用于汽車空載、半載行駛或在良好路面上行駛，以改善汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性和提高平均車速。但是，該減速器的成