《汽車驅(qū)動橋方案設(shè)計》5000字（論文）

汽車驅(qū)動橋方案設(shè)計目錄TOC\o"1-1"\h\u17804第1章緒論 11404第2章主減速器設(shè)計 212361第3章差速器設(shè)計 102552第4章半軸設(shè)計 1324790第5章驅(qū)動橋橋殼的校核 15第1章緒論1.1概述1.1.1驅(qū)動橋總成概述驅(qū)動橋總成通常組成部件就是有降低速度，提升轉(zhuǎn)矩的主減速器，能夠?qū)崿F(xiàn)左右兩驅(qū)動輪以不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動的差速器，連接驅(qū)動輪與差速器的半軸以及安裝基礎(chǔ)件與承載受力件的橋殼組成。驅(qū)動橋改變了來自萬向傳動系統(tǒng)輸出的轉(zhuǎn)矩大小，當(dāng)然，驅(qū)動橋本身也承載受力件，作用非同小可。為汽車傳動做出重大貢獻(xiàn)。1.1.2驅(qū)動橋的設(shè)計要求本次驅(qū)動橋的設(shè)計應(yīng)考慮由于驅(qū)動橋是需要承受來自地面對車輪或者是車體本身對地面的各種載荷，所以驅(qū)動橋一定是需要有足夠的強度和剛度的。驅(qū)動橋作為傳遞轉(zhuǎn)矩的部件，需考慮其傳動效率，所以還需要驅(qū)動橋具有較高的傳動效率。在傳動這方面也需對其質(zhì)量進(jìn)行一系列的約束，在滿足強度剛度的基礎(chǔ)上，還要保證能有足夠的離地間隙。要使驅(qū)動橋的整體質(zhì)量較小，尺寸也要盡可能小，工作平穩(wěn)。在設(shè)計汽車時肯定需要考慮燃油經(jīng)濟性，動力性，舒適性等性能。所以還應(yīng)選取合適的主減速比，同時設(shè)計也要使其噪聲盡可能小。在維修方面要使其方便拆裝和維修。1.2驅(qū)動橋設(shè)計方案的確定1.2.1主減速器結(jié)構(gòu)方案的確定主減速器選型：1）齒輪類型的選擇在齒輪選型時需考慮眾多因素，由圖1-1可知齒輪類型共分四種。其中由于弧齒錐齒輪的壽命較長，能減震降噪，成本低，固應(yīng)用于本次設(shè)計2）減速型式的選擇減速型式可以分為單級，雙極，雙速和貫通等。本次設(shè)計主要從哈弗H6的載重，傳動比等性能考慮選擇單級主減速器即可。3）主減速器主動錐齒輪支承形式的選擇支承型式由圖1-2可知可以分為懸臂式和跨置式兩種。本次設(shè)計因懸臂式支撐結(jié)構(gòu)簡單，所需的空間也較小，滿足驅(qū)動橋設(shè)計要求中尺寸方面的要求。所以采用的是懸臂式支承。1.2.2差速器結(jié)構(gòu)方案的確定由于本次設(shè)計的哈弗H6屬于城市SUV，無需過多考慮較差路況，所以在此次設(shè)計的選型中選用的是對稱式的圓錐行星齒輪差速器。1.2.3半軸型式的確定在半軸的選型時考慮到全浮式半軸在拆裝維修的過程中能夠做到將半軸取出且車輛亦能立住，無需其他輔助支撐這樣的特點，使得全浮式能夠在半軸類型中脫穎而出，廣泛應(yīng)用在許多不同的車型上。本次設(shè)計也選擇的是全浮式半軸。1.2.4橋殼型式的確定橋殼則可根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式來劃分，可以將其分為兩種形式，一種是整體式橋殼，另一種是分段式橋殼。整體式的特征便是因為其多數(shù)為鑄造件，是具有較強的強度和剛度的，使用壽命較長，且在維修時無需將驅(qū)動橋總成整體從汽車上取下，這滿足了設(shè)計要求里的拆裝維修的方便。所以本次設(shè)計選擇整體式橋殼。第2章主減速器設(shè)計2.1主減速比的計算主減速比的選擇對汽車的多項性能指標(biāo)，例如動力性，燃油經(jīng)濟性等都具有很大的影響。主減速比大的話，那么車輛的加速性能和爬坡性能等多項性能都會比較強，但是如果過大的話就不能達(dá)到燃油經(jīng)濟性的指標(biāo)。所以選擇合適的主減速比對車輛影響巨大。由于此次設(shè)計的汽車整體主要參數(shù)是根據(jù)哈弗H6來選取的，大多數(shù)數(shù)據(jù)都是查閱資料得出的，所以當(dāng)前設(shè)計車輛的主減速比是原廠的主減速比。根據(jù)公式：（2-1）——滾動半徑，取=（225×55%）+（19×25.4/2）=0.365m；——最大功率轉(zhuǎn)速；——最高車速；——變速器最高擋傳動比。2.2主減速齒輪計算載荷的確定當(dāng)車輛發(fā)動機處在最大轉(zhuǎn)矩的情況下同時與傳動系最低檔傳動比相互搭配時：（2-2）驅(qū)動輪打滑時：式中：——動載系數(shù)，此時取1；——發(fā)動機最大扭矩325；——液力變矩器變矩系數(shù)，；——變速器最低檔傳動比，=3.93；——分動器傳動比，=1；——主減速比；——上述傳動部分的效率，取=0.9；——計算的驅(qū)動橋數(shù)目1；——滿載時驅(qū)動橋給予地面的負(fù)荷，選取：=——后軸符合轉(zhuǎn)移系數(shù)，乘用車的后軸符合轉(zhuǎn)移系數(shù)一般取1.1-1.4，這邊取1.2?！鳒p速器主從動齒輪到輪胎之間的傳動效率，此處都取1；——地面的附著系數(shù)，取=0.85；主動錐齒輪計算轉(zhuǎn)矩：（2-3）——計算轉(zhuǎn)矩，此時取其?。弧鲃育X輪與從動齒輪之間的傳動效率，弧齒錐齒輪取0.95；主加速器的平均計算轉(zhuǎn)矩為（2-4）式中：——汽車滿載總重2070×9.8=20286N；——此數(shù)據(jù)僅用于牽引車，所以取=0；——道路滾阻系數(shù)，越野汽車通常取值范圍為0.020~0.035，設(shè)選=0.030；——汽車的平均爬坡能力系數(shù)。設(shè)選=0.15；——汽車性能系數(shù)（2-5）2.3主減速器齒輪參數(shù)的選擇1）齒數(shù)的選擇在齒數(shù)選擇方面，考慮到要齒輪副需嚙合傳力，要保證其嚙合平穩(wěn)，需要有一定的強度和剛度，同時需要在其工作的過程中能夠發(fā)出盡量少的噪聲。因本次設(shè)計的是普通的單極主減速器，在設(shè)計方面并不難，齒數(shù)盡量少，但又不可以過少。本次設(shè)計取主動齒輪齒數(shù)為7。為了磨合均勻傳力更平穩(wěn)，工作更可靠，同時也規(guī)定不能夠出現(xiàn)公約數(shù)，所以本次設(shè)計取從動齒輪齒數(shù)為45。2）節(jié)圓直徑地選擇根據(jù)從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩按經(jīng)驗公式選出：（2-6）式中：——直徑系數(shù)，一般取=13～16`；——計算轉(zhuǎn)矩，取，較小的。初取=203mm。按式計算從動齒輪的模數(shù)校核：（2-7）——模數(shù)系數(shù)，取=0.3～04。取,則3）齒面寬的選擇汽車主減速器主從動齒輪的齒面寬度為：b=0.155=35.15mm，可初取b=35mm。4）螺旋錐齒輪螺旋方向就目前市場上的汽車主減速器來看，主動齒輪多為左旋，從動則取其反。5）螺旋角的選擇螺旋角應(yīng)足夠大來保證傳動時能夠平穩(wěn)傳遞轉(zhuǎn)矩，同時也會使得工作過程中所發(fā)出的噪聲較小，1.25。但是螺旋角又不能過大，螺旋角過大會引起軸向力過大，因此對于螺旋角的選取國家有一系列的規(guī)定，且定下選取范圍，這使得在選取螺旋角時需在一定范圍內(nèi)。通常螺旋角規(guī)定為35°。2）法向壓力角的選取法向壓力角的選取又會涉及到齒輪副的強度與剛度，過大于過小都不能滿足設(shè)計要求，市面上的車輛在選取法向壓力角時多選取為20，所以此次設(shè)計也采用作為法向壓力角。2.4主減速器螺旋錐齒輪的幾何尺寸計算與強度計算2.4.1主減速器錐齒輪的幾何尺寸計算2.4.2主減速器錐齒輪的強度計算1）主減速器螺旋錐齒輪的強度計算①單位齒長上的圓周力（2-8）式中：——單位齒長上的圓周力；——從動齒輪面寬。按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩計算時：（2-9）——變速器傳動比；——主動錐齒輪節(jié)圓直徑。按直接檔計算時：按驅(qū)動輪打滑計算時：（2-10）根據(jù)查表可以得知現(xiàn)如今乘用車的許用單位齒長上的圓周力為[p]=893N/mm，所以校核成功。②輪齒的彎曲強度計算。彎曲應(yīng)力為（2-11）式中：——超載系數(shù)1.0；——尺寸系數(shù)==0.648；——載荷分配系數(shù)，取=1.25；——質(zhì)量系數(shù)，取1；——綜合應(yīng)力系數(shù)。見如下圖2-2作用下：應(yīng)力=314MPa<700MPa；作用下：應(yīng)力=189.27MPa<210.9MPa；兩次計算均滿足標(biāo)準(zhǔn)，故所計算的齒輪滿足彎曲強度的要求。③輪齒的接觸強度計算螺旋錐齒輪齒面接觸應(yīng)力的計算為：（2-12）式中：——材料彈性系數(shù)；規(guī)定鋼制齒輪副取232.6 ——綜合應(yīng)力系數(shù)。見如下圖2-2=1344.78Mpa==1750MPa=2745.473MPa<=2800MPa故符合要求、校核合理。2.5主減速器軸承的計算1）作用在主減速器主動齒輪上的力齒面寬中點的圓周力F為（2-13）式中：T——作用在該齒輪上的轉(zhuǎn)矩；——該齒輪面寬中點的分度圓直徑。對于螺旋錐齒輪=166.79（mm）（2-14）=27.102（mm）（2-15）式中：——主動齒輪齒面中點的分度圓直徑；——從動齒輪齒面中點的分度圓直徑——從動齒輪齒面寬，取=35；——從動齒輪的節(jié)錐角81.13；計算得：=19110.7N2）螺旋錐齒輪的軸向力與徑向力主動齒輪：（2-16）（2-17）從動齒輪：（2-18）（2-19）式中：——齒廓表面的法向壓力角20；——主、從動齒輪的節(jié)錐角8.87，81.13。3）主減速器軸承徑向載荷：此次設(shè)計的主動錐齒輪的軸承徑向載荷如圖2-3（a）所示軸承A、B的徑向載荷為=10552（N）（2-20）=12988（N）（2-21）其尺寸為：主動齒輪a=100.5，b=50，c=153.5;式中：——齒面寬中點處的圓周應(yīng)力；——主動齒輪的軸向力；——主動齒輪的徑向力；——主動齒輪面中點的分度圓直徑。第3章差速器設(shè)計3.1概述差速器是為了使汽車在正常行駛過程中保證兩驅(qū)動輪能夠做純滾動運動而發(fā)明的部件，差速器分配動力給驅(qū)動輪，差速器的存在使得汽車能夠在轉(zhuǎn)彎或者是在不平路面上得以正常行駛。此次設(shè)計的差速器對其選型時選用的是對稱式的，因為對稱式的差速器適合用于輪間差速。3.2對稱式圓錐行星齒輪差速器在設(shè)計之初便確定需要在滿足車輛正常行駛等一系列功能的前提之下，降低成本，由于該差速器成本低廉，結(jié)構(gòu)簡單，同時壽命又較長，滿足設(shè)計初心，所以本設(shè)計采用該結(jié)構(gòu)。3.2.1差速器齒輪的基本參數(shù)選擇1）行星齒輪數(shù)目的選擇：越野車多用4個行星齒輪。2）行星齒輪球面半徑（mm）的確定：球面半徑可根據(jù)經(jīng)驗公式來確定：=32.642～38.792（mm）（3-1）圓整取=38mm式中：——行星齒輪球面半徑系數(shù)，2.52～2.99，這邊取2.99；確定后，即根據(jù)下式預(yù)選其節(jié)錐距：=（0.98～0.99）=37.24～37.62mm取37.5mm行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)的選擇：在齒數(shù)選擇方面，一般情況下需要行星輪的齒數(shù)大于10同時又根據(jù)性能要求要盡量少。查詢資料可知半軸齒輪的齒數(shù)選擇范圍是14～25。在此設(shè)計中又需要考慮到半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比，市面上大多數(shù)汽車的比值大多都是在1.5～2的范圍之內(nèi)。所以這里初步選取取=16，=24。4）圓錐齒輪模數(shù)及半軸齒輪節(jié)圓直徑的初步確定求節(jié)錐角：（3-2）式中：——行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)。再根據(jù)下式初步求出圓錐齒輪的大端模數(shù)：=3.05（3-3）取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)3；式中：在前面已初步確定。節(jié)圓直徑d：5）壓力角：就目前市場上的汽車差速器齒輪大多數(shù)都選用了的一個壓力角，此次設(shè)計同樣采用。6）行星齒輪孔直徑及其安裝深度L的確定：可根據(jù)經(jīng)驗公式得：=20.03（mm）（3-4）=18.21mm（3-5）式中：差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩2173.496；n——行星齒輪數(shù)4；——支承面中點到錐頂?shù)木嚯x。，為其面寬中點處的直徑，=54mm;[]——支承面許用擠壓應(yīng)力，此次設(shè)計取為69MPa。3.2.2差速器齒輪幾何尺寸的計算與強度計算汽車差速器齒輪的彎曲應(yīng)力為（3-6）式中：T——行星齒輪給予個半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩；（3-7）n——差速器行星齒輪數(shù)目4；——半軸齒輪齒數(shù)24；——超載系數(shù)1.0；——質(zhì)量系數(shù)1.0；——尺寸系數(shù)；——載荷分配系數(shù)1.25；F——齒面寬11mm;m——模數(shù)3；J——計算差速器齒輪彎曲應(yīng)力的綜合系數(shù)，可見圖3-4。以計算得：=862.4MPa<[]980Mpa。綜上所述，差速器齒輪強度滿足要求。第4章半軸設(shè)計4.1概述半軸便是汽車動力的一個輸出軸，它也叫做驅(qū)動軸。半軸則將驅(qū)動輪和差速器相連，它便是一個傳力傳矩的部件。它傳遞了汽車所輸出的扭矩，實現(xiàn)車輪的轉(zhuǎn)動。4.2半軸的設(shè)計與計算半軸的設(shè)計比較簡單，因為其并沒有涉及到什么復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，其尺寸參數(shù)僅僅只有長度與直徑的選取。只需要半軸在計算載荷以及運動校核，強度校核滿足要求即可。所以先對其進(jìn)行力的校核。4.2.1全浮式半軸的設(shè)計計算（1）全浮式半軸計算載荷：（4-1）式中：——同上，取11157.3N；——質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，后驅(qū)動橋取1.3；——輪胎與地面之間的附著系數(shù)0.8；（2）半軸的設(shè)計①桿部直徑的選擇設(shè)計時，半浮式半軸桿部直徑的初步選擇可按下式進(jìn)行：（4-2）式中：d——半軸桿部直徑mm，這邊d取30mm;K——直徑系數(shù)，在范圍0.205~0.218之間，這邊取0.210。②半軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力可由下式計算：692MPa（4-3）式中：——半軸扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，MPa；T——半軸的計算轉(zhuǎn)矩2117.66；d——半軸桿部直徑30mm。③半軸花鍵的剪切應(yīng)力為：MPa（4-4）半軸花鍵的擠壓應(yīng)力為：（4-5）式中：T——半軸可承受的最大轉(zhuǎn)矩2721.322；——半軸花鍵外徑，20mm；——相配的花鍵孔內(nèi)徑，20.5mm；z——花鍵齒數(shù)18；——花鍵的工作長度55mm;b——花鍵齒寬，mm，=4.71mm;——載荷分布不均系數(shù)，可取為0.75。注：花鍵的選擇（30漸開線）初選分度圓直徑D=54mm，則模數(shù)m=，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=3④半軸的最大扭轉(zhuǎn)角為（4-6）式中：T——半軸承受的最大轉(zhuǎn)矩，2665.195；——半軸長度460mm；G——材料的剪切彈性模量；J——半軸橫截面的極慣性矩，=79481.25mm。（4-7）第5章驅(qū)動橋橋殼的校核5.1概述橋殼作為驅(qū)動橋所有部件安裝的基礎(chǔ)，其不僅做到支撐部件的安裝，更是保護(hù)部件不受外界因素的影響。支撐與保護(hù)，受載與傳力都是驅(qū)動橋的作用。驅(qū)動橋