0012-3噸柴油動力貨車設(shè)計（后驅(qū)動橋與后懸架設(shè)計）【CAD圖紙+文檔】

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The design starts from the live axle ，first I know about type， It joins up handgrip carriage and axletree elastically. primary mission yes transfer action at wheel and carriage of compartment wholeness force and moment；relax pavement hand down to carriage shock load， attenuation resulting bearing systemic vibrate，guaranee garage gotten smoothness；guarantee wheel at pavement dissatisfaction and load fluctuation hour in the right would motility， The function of the suspension transfers all of force and moment between the frame ( bearing the weight of the body )and the axletree. This design adhibits the disindependencing suspension. The key of the design designs and calculate to gear wheel of the main reducing gear， The crux is the way of rear suspension,siderography selecting and rigidity.osculation intension Structure simplicity, usability best, adjust service easiness. KEY WORDS: driving axle，main reducing gear, semi axis, plate spring 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 III 符號說明 rr: 車輪的滾動半徑 np: 最大功率時發(fā)動機的轉(zhuǎn)速 vamax: 最高車速 igH: 變速器最高檔傳動比 Temax: 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩 N: 驅(qū)動橋數(shù)目 iTL: 由發(fā)動機至所計算的主減速器從動齒輪之間的傳系最檔傳動比 T：上述傳動部分傳動效率 K0：離合器產(chǎn)生沖擊載荷時超載系數(shù) G2: 滿載時一個驅(qū)動輪上的靜載荷系數(shù) : 輪胎與路面間的附著系數(shù) rr: 車輪的滾動半徑 lB : 所計算的主減速器從動齒輪到驅(qū)動車輪之間的傳動效率 ilB : 所計算的主減速器從動齒輪到驅(qū)動車輪之間的傳動比 p：單位齒長上的圓周力 N/mm ig：變速器檔傳動比 d1：主動齒輪節(jié)圓直徑 F：動齒輪的齒面寬 : 半軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 T ：半軸的計算轉(zhuǎn)矩 d：半軸桿部直徑 K ：超載系數(shù) 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)。 Km：載荷分配系數(shù) Kv： 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 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 IV 目 錄 第一章 前言.1 第二章 驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案分析.2 2.1 驅(qū)動橋概述.2 2.2 驅(qū)動橋形式及選擇.3 第三章 主減速器設(shè)計.4 3.1 主減速器結(jié)構(gòu)方案分析.4 3.2 主減速比及計算載荷的確定.4 3.2.1 主減速比 的確定.40 3.2.2 齒輪計算載荷的確定. .4 3.3 主減速器齒輪主要參數(shù)計算.5 3.3.1 主、從動齒輪齒數(shù)的選擇.6 3.3.2 從動齒輪節(jié)圓直徑及端面模數(shù)的選擇.6 3.3.3 齒面寬的選擇 .7 3.3.4 雙曲面齒輪的偏移距.7 3.3.5 螺旋角的選擇.7 3.3.6 圓弧齒雙曲面齒輪的幾何尺寸設(shè)計.8 3.4 主減速器齒輪強度計算.18 3.4.1 單位齒上的圓周力.18 3.4.2 齒輪彎曲強度計算.19 3.4.3 齒輪接觸強度計算.20 3.5 主減速器的材料和熱處理.21 3.6 主減速器錐齒輪軸承的載荷計算.22 3.6.1 主減速器主動錐齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 的計算.221dT 3.6.2 主減速器主動錐齒輪齒面寬中點處圓周力計算.22 3.6.3 雙曲面齒輪的軸向力與徑向力的計算.22 3.6.4 懸臂式支承主動錐齒輪的軸承徑向載荷的確定.23 3.6.5 主減速器從動錐齒輪的軸承計算.25 第四章 差速器設(shè)計.27 4.1 差速器結(jié)構(gòu)方案分析.27 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 V 4.2 差速器齒輪主要參數(shù)計算.28 4.3 差速器齒輪強度計算.31 第五章 半軸及橋殼設(shè)計.33 5.1 半軸的設(shè)計計算. .33 5.1.1 半軸的形式.33 5.1.2 半軸參數(shù)計算.33 5.1.3 半軸的強度計算.30 5.2 半軸的結(jié)構(gòu)、材料與熱處理.35 5.3 橋殼的設(shè)計計算.35 5.3.1 橋殼的設(shè)計.35 5.3.2 橋殼強度計算.36 第六章 后懸架設(shè)計.33 6.1 后懸架概述.33 6.2 后懸架的設(shè)計計算.35 6.2.1 懸架已知參數(shù).39 6.2.2 懸架主要參數(shù)的確定.40 6.2.3 彈性元件的設(shè)計計算.40 6.2.4 后鋼板彈簧的計算.43 第七章 結(jié)論.49 參考文獻(xiàn).50 致謝.51 外文資料譯文燃料汽車電子設(shè)備隨著油價的不斷上漲，汽車制造商們正在重新設(shè)計發(fā)動機管理系統(tǒng)，以適應(yīng)燃料中乙醇用量不斷增加的趨勢。世界原油產(chǎn)量預(yù)計將在20102020年之間達(dá)到頂峰，期間，原油的消耗量將比新探明儲量更重要，原油價格也將會不停的上漲，交通業(yè)是耗油大戶，隨著油價的上漲，汽車必須提高燃油利用率。汽車同時也是最大的污染源，在法規(guī)的約束下，交通運輸所帶來的污染已經(jīng)得到了有效地改善，特別是鉛和一氧化碳的排放量明顯降低了。然而，一些長期的污染問題仍待解決，特別是以二氧化碳為代表的溫室氣體排放。為了在競爭中生存，汽車制造商們正在研究能降低油耗或減少廢氣排放的新技術(shù)和代用燃料，作為一種代用燃料，乙醇憑借其靈活的使用方式，越來越多的受到青睞。駕駛員可以在標(biāo)準(zhǔn)的汽油和乙醇之間靈活的選擇?！鞍l(fā)動機管理系統(tǒng)對于這種柔性燃料系統(tǒng)來說是必不可少的。”法國供應(yīng)商法雷奧稱，“改系統(tǒng)可以控制扭矩、輔助系統(tǒng)、診斷故障、更重要的是，他能控制廢氣排放。”扭矩控制功能可根據(jù)駕駛員需要的操縱性和加速能力調(diào)控發(fā)動機的輸出扭矩、發(fā)動機扭矩控制功能還可以和其他一些功能，如牽引力控制、巡航控制、變速器和制動器等相互配合。尾氣排放主要分為3類：排氣管排放、加油時產(chǎn)生的排放和蒸發(fā)性排放，要解決為期排放所帶來的問題，關(guān)鍵是要符合尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)，同時盡量降低油耗。這兩點可以通過專用后處理裝置，如催化轉(zhuǎn)換器、傳感器和機電執(zhí)行機構(gòu)來實現(xiàn)。發(fā)動機管理系統(tǒng)控制扭矩和排放的方式很復(fù)雜，進入發(fā)動機的空氣和再循環(huán)廢氣通過專用的傳感器和執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)精確的定量控制，首先噴入適量的燃油，以實現(xiàn)最能發(fā)揮催化劑效率的最佳空燃比，接著適時點燃混合氣，三元催化會最終使廢氣排放保持在可接受的水平上。所有這些功能需要通過數(shù)據(jù)總線和導(dǎo)線的連接與其它電子裝置相互配合。通過這些裝置發(fā)回的反饋信息，發(fā)動機管理系統(tǒng)可以屏蔽無關(guān)的干擾和變化。提高燃油利用率和減少溫室氣體排放可通過采用發(fā)動機技術(shù)或使用不同的燃料來實現(xiàn)。至于哪種方法更好，這要取決于成本、市場接受度以及政治和財政上的刺激等因素。例如，使用E85燃料，即含85乙醇和15汽油的混合燃料的汽車，其排放量只有單純使用汽油時的79，乙醇之所以成為廣受歡迎的代用燃料，主要是因為它的含碳量比汽油少，所以燃燒時產(chǎn)生的廢氣也相對較少。與使用汽油的車相比，大部分使用酒精的車一氧化碳和二氧化碳排放量更低、烷烴或非烷烴碳?xì)渑欧帕肯嗟然蚋?，使用乙醇和汽油的汽車所產(chǎn)生的氮氧化物排放量大致相同，因為乙醇燃料的高揮發(fā)性成分含量比汽油低，所以蒸發(fā)性排放量也較低。此外，乙醇可以用農(nóng)作物來生產(chǎn)，因此是一種可再生燃料，生物乙醇實際上不產(chǎn)生任何來自化石的二氧化碳，也就是說，二氧化碳的凈增加值為零 。減少汽車排放量的潛力是巨大的，但如果完全依賴生物燃料，則需要大量的種植面積，因此在今后的一段時間里，乙醇的市場占有率與原油相比仍將十分有限，如果汽車能在兩種燃料之間靈活選擇，那么用乙醇做燃料仍不失為一種緩解石油危機的有效方法。與傳統(tǒng)汽車發(fā)動機相比，裝有柔性燃料發(fā)動機管理系統(tǒng)的發(fā)動機在不增加成本的情況下，可以在普通無鉛汽油和含酒精0到100的混合燃料之間任意轉(zhuǎn)換，正是因其幾乎不需要增加額外成本，該技術(shù)在農(nóng)業(yè)資源富庶的國家尤其受歡迎。然而，對原有發(fā)動機進行一些改裝還是必要的。汽油發(fā)動機上使用的某些材料和酒精是完全不相容的。“燃料的腐蝕性和揮發(fā)性是對零部件影響最大的兩個因素，”法雷奧公司稱，“因此需要對油泵、燃油管路、油箱和噴油器的材料和設(shè)計進行更改。”但是并沒有必要為乙醇特制熱導(dǎo)傳感器。乙醇的理論空/燃比與汽油相差很大，例如E100為9:1,E85為10:1,3而汽油則為14.7:1，因此，可以用汽油機上已有的標(biāo)準(zhǔn)氧化傳感器來確定酒精和汽油的含量。盡管從加油泵中流出的混合燃料的酒精含量是一定的，但油箱里的酒精含量可能會不一樣，因為加入的燃料可能會和油箱中原來剩余的燃料混合在一起，這就需要發(fā)動機管理系統(tǒng)根據(jù)汽車的實際情況進行調(diào)整，以保證最佳的運轉(zhuǎn)效果。相同體積的乙醇所含的能量比汽油大約低30，燃料消耗也相應(yīng)的比汽油機高30，為了解決效率降低的問題，汽車制造商們將油箱的容積相應(yīng)增大，這樣汽車的行駛里程就不會因此降低，噴油器的流量范圍也必須相應(yīng)的增大。由于乙醇中含有的高揮發(fā)性物質(zhì)比汽油少，因此可能會因發(fā)冷起動問題，解決這一問題有兩個方法：在美國和瑞典，混合燃料中至少含有一定量的汽油，冬季的汽油含量可高達(dá)30，在瑞典，冬天常常需要在10的低溫下起動，為此，車輛都備有一種電熱裝置為汽車保溫。 在巴西，人們用純酒精作燃料，不過在車上要另加一個小型的備用汽油油箱，并且專門為冷起動增加一套燃油管。同時也可以通過改進啟動器來增加起動時的轉(zhuǎn)速。巴西產(chǎn)的柔性燃料汽車上，發(fā)動機管理系統(tǒng)必須控制來自冷起動油箱的輸入信號，并且在該油箱油量過低時能夠察覺；系統(tǒng)的輸出信號必須能通過電控汽油泵繼電器和冷起動噴油電磁閥，控制冷起動的供油量。這種車上還可以選裝顯示設(shè)備，包括顯示所用燃料和冷啟動油箱位過低的指示器。這些功能用標(biāo)準(zhǔn)汽油機ECU進行重新設(shè)計。在寒冷天氣里，發(fā)動機管理系統(tǒng)在啟動專用的電控泵和電磁閥的同時，用汽油進行“全組壁濕預(yù)噴”。一旦發(fā)動機達(dá)到足夠快的轉(zhuǎn)速，噴油器就會開始噴射乙醇。因此，汽油噴射在幾秒鐘之內(nèi)就會停止。發(fā)動機管理系統(tǒng)是怎么知道燃油的混合比的？不是靠不斷的測量混合氣的濃度，而是通過標(biāo)準(zhǔn)的上游氧傳感器來確定酒精和汽油的量。該傳感器可測出實現(xiàn)最佳催化率所需的空然比和實際空燃比的差?！拔⑿〉恼`差可通過用于噴油正時的A反饋校正法直接消除，誤差很大時，則說明燃料的性質(zhì)發(fā)生了改變?！狈ɡ讑W公司稱?！叭缓?，發(fā)動機管理系統(tǒng)會重新對空然比進行估算，并根據(jù)實驗所得的空/ 燃比和汽油/乙醇比之間的對應(yīng)關(guān)系，將其換算為汽油和乙醇的混合比?！睘榱嗽鰪娍煽啃?，一有跡象表明燃料很可能發(fā)生了改變，發(fā)動機管理系統(tǒng)就會對酒精濃度進行估算。估算的時候采用關(guān)于主油箱油位的信息，如果發(fā)動機管理系統(tǒng)能收到這樣的信息的話。將發(fā)動機所需的扭矩?fù)Q算為發(fā)動機管理系統(tǒng)所需的空氣、燃料用量和點火時間時，需要考慮實際參數(shù)的變化，如理論空燃比、熱值和燃燒效率等?！皩τ诨旌腿剂?，發(fā)動機管理系統(tǒng)的各個參數(shù)和各種行為是通過將估算的乙醇/汽油比作為插值參數(shù)而求出的，”法雷奧公司稱，在計算噴油量和點火提前指時用的是同一參數(shù)。進氣量也會發(fā)生變化，汽油和乙醇的蒸發(fā)潛熱值相差很大，簡單的說，乙醇會使吸入的空氣因冷卻而密度增加。進入氣缸內(nèi)的空氣質(zhì)量隨之增大。為此，校準(zhǔn)進氣量時就必須按100%乙醇和100%汽油兩種情況進行。“據(jù)我們估計，幾年內(nèi)大部分歐洲和美國汽車都會在燃油中加入乙醇?！狈ɡ讑W公司表示，“E85燃料是否會成為標(biāo)準(zhǔn)還很難說，不過我們以為此作好準(zhǔn)備?！? fuel electronicsAs oil gets more expensive, carmakers are looking at engine management systems that can cope with increasing levels of ethanol.Oil production could peak between 2010 and 2020.When it happens ,oil consumption will become more important than new discoveries ;and crude oil prices will rise and rise .Transport is the dominant sector in terms of oil use and motor vehicles will have to become more fuel-efficient.Vehicles are the largest source of pollution. Regulations have addressed the problem for transportation and real improvements have been achieved ,particularly in lead and carbon monoxide levels .But some long-term emissions have not been considered .This is particularly eve case for greenhouse gas emissions ;carbon dioxide in particular.To protect their livelihoods ,carmakers are investigating technologies and alternative fuels that either reduce oil consumption or cut emissions .Ethanol is starting to become more attractive as it can be used flexibly .The driver can run on standard gasoline or on The engine management system is an essential part of such systems success ,says French Tier One supplier Valeo :“They control Torque, ancillary systems ,diagnose servicing issues and ,most importantly ,emissions.”Torque control features deliver engine responses with levels of drivability and acceleration in agreement with users requests .Engine torque control also co-prorates functions such as traction control, cruise control, transmissions and brakes.Emissions break down into three main areas: those from the exhaust tailpipe; refueling losses and evaporative emissions .The issue is to comply with emission regulations and minimize fuel consumption .This is achieved through dedicated after-treatment components such as catalytic converters, sensors and electro-mechanical actuators.The way the engine management system controls torque and emission is complex .The quantities of air and recycled exhaust gases entering the engine are precisely managed with dedicated sensors and actuators .The right air/fuel mix for the catalyst to work properly .The mix has to ignite at the right time .The three-way catalyst then has to keep final pollutant emissions at acceptable levels.All these functions need to cooperate with other electronic units through data buses and eventually wired connections .Feedback from them allows the system to ignore any irrelevant disturbances and variations.Fuel efficient driving and reduction of greenhouse gas emissions can be achieved by using engine technologies or different fuels .Which prevails will depend on cost ,market acceptance ,and political and fiscal incentives.A vehicle fuelled with E85 fuel ,which contains 85 percent ethanol and 15 percent gasoline ,produces just 79percent of the emissions produced by pure gasoline .The interest in ethanol as an alternative fuel comes mainly from its clean burning qualities .Ethanol contains less carbon than gasoline.Compared with gasoline, most ethanol cars produce lower carbon monoxide and carbon dioxide emissions and the same or lower levels of hydrocarbon and non-methane hydrocarbon hydro carton emissions Oxides of nitrogen emissions are about the same for ethanol and gasoline vehicles.Ethanol fuel has fewer highly volatile components than gasoline and so has emissions.Moreover it can be produced from crops and so qualifies renewable fuel .Bio-ethanol produces no fossil carbon dioxide because the plants used to make ethanol take CO2 out of the air in order to grow . There is a net increase of zero.There is no need, however, to fit a specific ethanol conductivity sensor .The stoichometric air-fuel ratio of ethanol is very different to gasoline .For E100 it is 9:1, for E85 is it 10:1,for gasoline it is 14.7:1.Because of this ,it is possible to recognize the amount of ethanol and gasoline by using the standard oxygen sensor already found in gasoline architectures.Although the ethanol content of the blend at a refueling pump is specified ,the content of the vehicle tanks may be different because it may mix with any fuel already in the vehicle stank .It is the job of the engine management system to make the adjustments the vehicle needs to operate optimally.The energetic content of ethanol is around 30 percent less than the same volume of gasoline .Fuel consumption is potentially increased in the same proportion .To deal with the decline in fuel efficiency, carmakers install larger fuel tanks, so the vehicles range is not compromised .Injectors flow ranges have to be increased too.Ethanol has fewer highly volatile components than gasoline ,so Cole starting problems may occur .To solve this issue two kinds of solutions ate used ;In the US and Sweden ,a fuel with a minimal amount of gasoline is used ,the amount of gasoline can be as high as 30 percent in the winter .In Sweden ,where cold starts at -10 are common in the winter ,the vehicle is plugged in to an electric source to keep it warm.In Brazil, pure hydrated ethanol is used but with a small additional gasoline reserve tank and fuel line that is used only for cold starts .Starters can also be modified to increase the cranking speed.In Brazilian flex-fuel vehicle architectures, the engine management system must manage inputs from the cold start tank, recognizing when fuel is low .Its outputs must manage gasoline supply for cold start via an electric gasoline pump relay and a cold-start injection solenoid valve.Optional driver display information includes indicators to show the type of fuel in use and when the cold start tank is low .These features require hardware that is usually available as spares on standard gasoline ECUs .so no specific ECU has to be designed.In cold weather ,the engine management system orders a wall-wetting ,full-group pre-injection is performed using gasoline ,by simultaneously activating the dedicated electric pump and the solenoid valve .As soon as the engine speed is high enough the injectors inject the ethanol .Gasoline injection is then phased out within a few seconds.How does it know that the fuel blend is? Not by constantly measuring the mix .A standard upstream oxygen sensor recognizes the amount of ethanol and gasoline. This sensor measures the difference between the air/fuel ratio required for optimal catalyst efficiency and those effectively achieved.“Slight errors are directly cancelled with the lambda feedback correction performed on injection timing, while large ones are arreibuted to changes in fuel characteristic.” says Valeo .The new air/fuel ratio is then estimated and translated into gasoline ethanol ratio .This translation is gassed on the experimental relationship between air/fuel and gasoline/ethanol ratios.To improve robustness, estimating the ethanol ratio is triggered as far as possible by information indicating that it is likely that there has been a fuel change. When available, information on the main tank level is used.The translation of torque requests into engine management requests for the air, fuel and ignition has to take into account differences in physical parameters such as the stoichometric ratio, calorific power and combustion efficiency. For blend fuels, engine management parameters and behaviors are obtained by using the estimated ethanol/gasoline ratio as an interpolating parameter. Says Valeo .The same is used to calculate injection masses and spark advance values.Air loads differ too .There are significant differences between gasoline and ethanols latent heat vaporization. Roughly speaking ,the ethanol cools down the intake air and thus increases its density .The air mass admitted into the cylinders is higher as a result .Because of this ,air load calibrations have to cater for both 100 percent ethanol and 100 percent gasoline.“We expect ethanol to be blended with gasoline in most European and US fuel in the next few years,” sys Valeo. “Whether E85 will become the rule is more difficult to say, but we are ready for it.”車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書第一章 前 言隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展，我國的汽車工業(yè)在經(jīng)過多年發(fā)展以后迎來了一個快速發(fā)展的時機。但是，隨著國際石油資源的緊缺和價格的不斷攀升，以及汽車新消費稅政策的持續(xù)影響，低油耗、排量適中、價格合理、成為消費者的首選，經(jīng)濟型汽車以其良好的燃油經(jīng)濟性而快速發(fā)展起來。由于柴油較汽油價格低，且柴油明顯比汽油省油，再加上柴油發(fā)動機的技術(shù)不斷成熟，逐漸改善工作粗暴，噪聲大等缺點，所以很多汽車廠家紛紛推出新版載貨汽車。驅(qū)動橋處于動力傳動系的末端，其基本功能是增大由傳動軸或變速器傳來的轉(zhuǎn)矩,并將動力合理地分配給左、右驅(qū)動輪，另外還承受作用于路面和車架或車身之間的垂直力力和橫向力。驅(qū)動橋一般由主減速器、差速器、車輪傳動裝置和驅(qū)動橋等組成。做為經(jīng)濟型轎車上的一個重要部件，在設(shè)計時不僅僅要求安全性能，還要求有很好的經(jīng)濟性。因此選用了單級主減速器，并選用下偏置準(zhǔn)雙曲面齒輪嚙合，更好的降低離地間隙。采用對稱式圓錐行星齒輪差速器，在滿足需求的基礎(chǔ)上節(jié)約了制造成本。后橋殼蓋為冷軋鋼板08Al沖壓而成。驅(qū)動橋橋殼有三中結(jié)構(gòu)類型：可分式橋殼、整體式橋殼和組合式橋殼。采用組合式橋殼可以使尺寸更緊湊。所設(shè)計的主減速比為4.95，可以保證該車具有良好的動力性和燃料經(jīng)濟性。采用了準(zhǔn)雙曲面齒輪，使得其傳動工作平穩(wěn)，噪聲小，并且在各種轉(zhuǎn)速和載荷下具有高的傳動效率。該車類型采用驅(qū)，后驅(qū)動橋采用非斷開式驅(qū)動橋，其主減速器裝在車架上，從而主減速器，差速器全部傳動軸質(zhì)量都轉(zhuǎn)化為懸掛質(zhì)量。左右車輪采用非獨立懸架，可適當(dāng)減少車身振動，傾斜，提高行使穩(wěn)定性以及乘坐舒適性。第二章 驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案分析2.1驅(qū)動橋概述驅(qū)動橋位于傳動系統(tǒng)的末端，在一般的汽車驅(qū)動橋總體構(gòu)造中，驅(qū)動橋主要有主減速器、差速器、半軸和驅(qū)動橋殼等組成。其基本功用是增大由傳動軸傳來的轉(zhuǎn)矩，改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，將轉(zhuǎn)矩分配給左、右驅(qū)動車輪，降低轉(zhuǎn)速，通過差速器實現(xiàn)左、右驅(qū)動車輪具有汽車行駛運動學(xué)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車廂之間的垂直力、縱向力和橫向力。 對于各種不同類型的和用途的汽車，正確的確定上述機件的結(jié)構(gòu)型式并成功地將它們組合成一個整體驅(qū)動橋，乃是設(shè)計者必須首先解決的問題。在汽車總體設(shè)計時，從整車性能出發(fā)確定了驅(qū)動橋的傳動比，對于用什么型式的驅(qū)動橋，什么結(jié)構(gòu)的主減速器和差速器等在驅(qū)動橋設(shè)計時要具體考慮的，絕大多數(shù)的發(fā)動機在汽車上是縱置的，為使扭矩傳給車輪，驅(qū)動橋必須改變扭矩的方向，同時根據(jù)車輛的具體要求解決左右車輪的扭矩分配，如果是多橋驅(qū)動的汽車亦同時要考慮各橋間的扭矩分配問題。整體式驅(qū)動橋一方面需要承擔(dān)汽車的重荷，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)動橋承擔(dān)，所以驅(qū)動橋的零件必須具有足夠的剛度和強度，以保證機件可靠的工作。驅(qū)動橋還必須滿足通過性急平順性的要求。對驅(qū)動橋的基本要求可以歸納為：一、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佳的動力性和燃油經(jīng)濟性；二、差速器在保證左、右驅(qū)動車輪能以汽車運動學(xué)所要求的差速滾動外并將轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)而連續(xù)不斷的傳遞給左右驅(qū)動車輪；三、當(dāng)左右驅(qū)動車輪與地面的附著系數(shù)不同時，應(yīng)能充分利用汽車的牽引力；四、能承受和傳遞路面和車架或車廂間的鉛垂力、縱向力和橫向力，以及驅(qū)動時的反作用力矩和制動時的制動力矩；五、驅(qū)動橋各零部件在保證其剛度、強度、可靠性及壽命的前提下應(yīng)力求減小簧下質(zhì)量，以減小不平路面對驅(qū)動橋的沖擊載荷，從而改善汽車的平順性；六、輪廓尺寸不大以便于汽車總體布置并與所要求的驅(qū)動橋離地間隙相適應(yīng)；七、齒輪與其它傳動件工作平穩(wěn)，無噪聲；八、驅(qū)動橋總成及零部件設(shè)計應(yīng)盡量滿足零件的標(biāo)準(zhǔn)化、部件的通用化和產(chǎn)品的系列化及汽車變型的要求；九、在各種載荷及轉(zhuǎn)速工況有高的傳動效率；十、結(jié)構(gòu)簡單、維修方便，機件工藝性好，制造容易。由于后橋結(jié)構(gòu)基本已經(jīng)固定，在后橋設(shè)計中需要改進的問題主要有：齒輪傳動的噪聲、振動；半軸的可靠性設(shè)計；后橋殼的應(yīng)力分析；雙曲面齒輪的設(shè)計方法等。 2.2 驅(qū)動橋型式及選擇驅(qū)動橋的類型有兩大類：斷開式驅(qū)動橋和非斷開式驅(qū)動橋。驅(qū)動橋型式與整車有非常密切的關(guān)系。根據(jù)整車的通過性、平順性以及操縱穩(wěn)定性對懸架結(jié)構(gòu)提出了要求，如懸架選擇了合適的結(jié)構(gòu)型式，而驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)也必須與懸架相適應(yīng)。因此，驅(qū)動橋的選型應(yīng)從汽車的類型、使用條件和生產(chǎn)條件出發(fā)，并和其他各部件的結(jié)構(gòu)型式與特性相適應(yīng)，以保證汽車達(dá)到預(yù)期性能要求。由于本設(shè)計中所設(shè)計的車型為柴油動力的輕型貨車，由行駛條件及成本出發(fā)，采用非獨立懸架及非斷開式驅(qū)動橋。這種型式驅(qū)動橋在汽車上，尤其是載重汽車上應(yīng)用相當(dāng)廣泛。它主要優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單、制造工藝性好、成本低、可靠性高、維修調(diào)整容易等。本次設(shè)計的是載重3噸柴油動力貨車的后驅(qū)動橋，由經(jīng)濟性及低成本等因素考慮：故本次設(shè)計采用非斷開式驅(qū)動橋，單級主減速器，雙曲面齒輪傳動，普通對稱式圓錐行星齒輪差速器，全浮式半軸，整體式橋殼。第三章 主減速器設(shè)計 3.1 主減速器結(jié)構(gòu)方案分析主減速器的結(jié)構(gòu)型式，主要是根據(jù)齒輪類型、主動齒輪和從動齒輪的安裝方法以及減速型式的不同而異。驅(qū)動橋主減速器為適應(yīng)使用要求發(fā)展多種結(jié)構(gòu)型式：如單級主減速器、雙級主減速器、和單級主減速器加輪邊減速等。由于農(nóng)用運輸車要求經(jīng)濟性較高，故采用單級主減速器。在現(xiàn)代汽車的驅(qū)動橋上，主減速器齒輪采用得最廣泛的是“格里森”（Gleason）制或“奧利康”（Oerlikon）制得螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪。由于雙曲面齒輪得螺旋角較大，則不產(chǎn)生根切得最少齒數(shù)可減少，所以可選用較少的齒數(shù)，這又利于的傳動比傳動。同時雙曲面齒輪傳動平穩(wěn)噪聲小、負(fù)荷大、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點，所以本次設(shè)計采用雙曲面齒輪傳動。 3.2 主減速比及計算載荷的確定3.2.1、主減速器比i0的確定主減速比對主減速器的結(jié)構(gòu)型式、輪廓尺寸、質(zhì)量大小以及當(dāng)變速器處于最高檔位時汽車的動力性和燃油經(jīng)濟性都有直接影響。i0的選擇應(yīng)在汽車總體設(shè)計時和傳動系的總傳動比一起由整車動力計算來確定。i0=0.377rrnp/vamaxigH （3-1）式中 rr: 車輪的滾動半徑 rr0.3897m np: 最大功率時發(fā)動機的轉(zhuǎn)速 np3200r/min 最大功率88kw vamax:最高車速 vamax95 Km/h igH: 變速器最高檔傳動比 igH1i00.377rrnp/vamaxigH 0.3770.38973200/9514.948783.2.2、 齒輪計算載荷的確定通常是將發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩配以傳動系最低檔傳動比時和驅(qū)動車輪打滑時這兩種情況下作用于主減速器從動齒輪上的轉(zhuǎn)矩的較小者，作為載貨汽車在強度計算中用以驗算主減速器從動齒輪最大應(yīng)力的計算載荷。1.按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩和最低檔傳動比確定從動齒輪計算轉(zhuǎn)矩TgeTce=TemaxiTlK0T/N （3-2）式中 Temax: 發(fā)機機最大轉(zhuǎn)矩Temax 340 NmN ： 驅(qū)動橋數(shù)目 N=2iTL： 由發(fā)動機至所計算的主減速器從動齒輪之間的傳系最低檔傳動比 iTL22.26T：上述傳動部分傳動效率 取T0.9K0 ：離合器產(chǎn)生沖擊載荷時超載系數(shù) K0=1Tce = TemaxiTlK0T/N=340（14.45251）10.9 /2 =6811.56 Nm2.按驅(qū)動輪打滑確定從動齒輪計算轉(zhuǎn)矩 = G2rr/lBilB （3-3）式中 G2: 滿載時一個驅(qū)動輪上的靜載荷系數(shù) ；G2=3557455%=19565.7N； : 輪胎與路面間的附著系數(shù)， 取0.85；rr: 車輪的滾動半徑 rr=0.3897m；lB ilB ： 分別為所計算的主減速器從動齒輪到驅(qū)動車輪之間的傳動效率和傳動比 lB0.96、 ilB1Tcs=G2rr/lBilB =35574550.850.3897/0.961 =6751.1 Nm3.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 =/n （3-4） 式中，：為計算轉(zhuǎn)矩（N.m）； ：為汽車日常行駛平均平均牽引力 N：為主減速器從動錐齒輪到車輪之間的傳動比； ：為主減速器主動錐齒輪到車輪之間的傳動效率；n： 驅(qū)動橋數(shù)目 n=2：平均牽引力；：平均計算轉(zhuǎn)矩；=（+）rr（f +f+f）/in （3-5）式中：=60009.8，=0，rr=0.3897m，i=5，=0.96，n=2， f=0， f=0.02， f=0.08。=（+）rr（f +f+f）/in =60009.80.3897(0.02+0.08+0)/(50.962) =238.691N.m=2/d1=2238.69/62=7699.7NT=FtRr/ n =7699.70.3897/(10.962) =1562.8N.m主動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩為 =/i式中，為主動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩 N.m；為主、從動錐齒輪間的傳動效率，取0.9； =/i （3-6） =6751.1/50.85 =1588.5N. 3.3 主減速器齒輪主要參數(shù)的計算 3.3.1 主、從動齒輪齒數(shù)的選擇對于單級主減速器，當(dāng)i0較大時，則應(yīng)盡量使主動齒輪的齒數(shù)Z1取得小些，以得到滿意的驅(qū)動橋離地間隙。一般Z1可取712，為了磨合均勻主、從動齒輪的齒數(shù)Z1、Z2之間應(yīng)避免有公約數(shù)，為了得到理想的齒面重疊系數(shù)，其齒數(shù)之和應(yīng)不少于40。查汽車車橋設(shè)計表3-12Z17 Z2i0Z1=35 3.3.2 從動齒輪節(jié)圓直徑及端面模數(shù)的選擇根據(jù)從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩，按經(jīng)驗公式d2=kd2 （3-7）式中，d2：從動錐齒輪的節(jié)圓直徑，；kd2：直徑系數(shù)，取kd2=1316；Tj：計算轉(zhuǎn)矩，Tj=6751.1Nm所以，d2=kd2 =16 =310.02圓整取 d2310mm從動錐齒輪大端模數(shù) md2/Z2=8.857 3.3.3、齒面寬的選擇汽車主減速器雙曲面齒輪的從動齒輪齒面寬F（mm）推薦為： F0.155d248.05mm取F50mm3.3.4、雙曲面齒輪的偏移距E轎車、輕型客車和越野汽車主減速器的E值，不應(yīng)超過從動齒輪節(jié)錐距的20。E小于或者等于0.2 d2為62，取40。3.3.5、螺旋角的選擇螺旋角是在節(jié)錐表面的展開圖上定義的，“格里森”制推薦用下式，近似預(yù)選主動齒輪螺旋角的名義值：125+5+9043.68 式中： 1：主動齒輪名義螺旋角的預(yù)選值；z1、z2：主、從動齒輪齒數(shù)；d2：從動齒輪節(jié)圓直徑 mm；E：雙曲面齒輪的偏移距 mm。圖3-1 雙曲面齒輪的偏移距和偏移方向3.3.6、圓弧齒準(zhǔn)雙曲面齒輪的幾何尺寸設(shè)計的計算下表給了“格里森”制（圓弧齒）雙曲面齒輪的幾何尺寸的計算步驟，該表參考“格里森”制雙曲面齒輪年新的標(biāo)準(zhǔn)而制定的。表中的（）項求得的齒線曲率半徑 與第七項的選定的刀盤半徑的差值不得超過值的。否則要重新計算（）到（）項的數(shù)據(jù)。當(dāng)時，則需要第（）項tan的數(shù)據(jù)增大。否則，tan減小。若無特殊的考慮，第二次計算時，將tan的數(shù)據(jù)增大10%即可。如果計算的結(jié)果還不能和接近，要進行第三次計算，這次tan的數(shù)據(jù)應(yīng)根據(jù)公式： (3-9)式中下標(biāo)1，2，3分別表示第一、第二和第三次計算的結(jié)果。表3-1圓弧齒準(zhǔn)雙曲面齒輪的幾何尺寸的計算序號計算公式結(jié)果注釋（1）7小齒輪齒數(shù)（2）35大齒輪齒數(shù)（3）0.2齒數(shù)比的倒數(shù)（4）F45大齒輪齒面寬（5）E40小齒輪軸線偏移距（6）310大齒輪分度圓直徑（7）95.25刀盤半徑（8）47.793小輪螺旋角的預(yù)選值（9）1.102587（10）0.24（11）0.972387302（12）130.6903175大輪中點節(jié)圓半徑（13）0.0.2976157齒輪偏置角初值（14）0.95468575（15）（14）+（9）（13）1.28283301小輪直徑放大系數(shù)k（16）(3)(12)26.1380634小輪中點節(jié)圓半徑（17）33.5307708（18）1.2輪齒收縮率（19）578.0737602截距（20）0.1016150.11117770.113858小輪偏置角（21）1.0051501.0062281.006461（22）sin0.1010940.1110850.113127（23）5.8021716.3778656.495605（24）0.3304280.3270.326298大輪偏置角（25）0.3500920.3460230.345191（26）0.2887640.3210340.327723小輪節(jié)錐角初值（27）0.9607460.9521380.950271（28）0.3439290.3434380.343374（29）0.9389960.9391750.93919（30）1.1618361.1629761.163122（31）-0.003944-0.00433-0.004379（32）(3)(31)-0.001011-0.00111-0.001123（33）0.330530.3271230.326425（34）0.3502140.3461690.345342（35）tan=0.2886640.3208980.32758小齒輪節(jié)錐角（36）16.840783917.79133218.137761（37）0.957113522.180027920.9521760.950311（38）0.3440250.3435530.343493齒輪偏值角校正值（39）20.1222920.09349120.08983（40）0.938960.9391330.939155（41）1.1501521.1501051.1501（42）48.99466348.99350348.99338（43）0.6561290.6561450.656146（44）28.87237328.90001228.90355（45）0.8756970.8754640.875435（46）0.5514010.552030.552111（47）0.3058540.3395820.346564大輪節(jié)錐角（48）72.99353971.24343770.885525（49）0.9562720.9468930.944866（50）0.292480.3215480.327457（51）29.26559829.52125729.578069（52）280.91943255.524261250.913296（53）310.185028285.045518280.491365（54）75.24027575.96531476.125759（55）66.52027160.36256159.245167（56）0.1129030.09643409308極限壓力角（57）6.4415875.5082295.317769（58）0.9936870.9953820.995696（59）0.0044370.0037570.003619極限曲率半徑（60）0.0002220.0002080.00205（61）5005.0034834585.46094510.083305（62）0.0017420.0034030.003743（63）0.0064010.0073680.007567（64）93.54022881.17196079.025902（65）rln=94.13450081.54855179.3675極限法（66）V=0.8432080.9733471.000094（67）(50)(3); 1.0(3)0.0839630.74359（68）;77.6324430.311303（69）1.0146143（70）(49)(51)33.37188793（71）(12)(47)（70）0.527535大輪節(jié)錐頂點到交叉點的距離（72）86.957637大輪節(jié)點錐距（73）162.5366248大輪外錐距（74）(73)（72）25.4917016（75）11.5724902大輪平均工作（76）0.8108963（77）0.29682757（78）45兩側(cè)輪齒壓力角之和（79）sin0.70710677（80）22.4999996平均壓力角（81）cos0.9238795（82）tan0.41421355（83）10.71660516雙重收縮齒的大輪齒頂角和齒根角之和(84)216.210015(85)h0.13大輪齒頂高系數(shù)( 86)1.02大輪齒根高系數(shù)(87)1.50442373大輪中點齒頂高(88)11.85394大輪中點齒根高(89)67.884705大輪齒頂角(90)0.00817599(91)3.13504522大輪齒根角(92)sin0.05468956(93)1.71284366大輪齒頂高(94)13.24806999大輪齒根高(95)C=0.15(75)+0.051.78587353頂隙(96)14.9609137大輪全齒高(97)13.1750401大輪工作齒高(98)72.9521大輪頂錐角(99)sin0.95606013(100)cos0.2931706(101)=（48）（）69.3486大輪根錐角(102)sin0.93574369(103)cos0.35268079(104)csc0.37689892(105)311.031055大齒輪外圓直徑(106)(70)+(74)(50)41.0443181大輪輪冠到軸交叉點的距離(107)39.4108969(108)-0.4015914(109)-4.658341096(110)0.040833大輪頂錐錐頂?shù)捷S交叉點的距離(111)3.21721797大輪根錐錐頂?shù)捷S交叉點的距離(112)（12）+（70）（104）143.268146工藝節(jié)錐的大輪節(jié)錐角(113)sin0.27919674(114)cos0.960233918(115)tan0.29075909(116)0.33865606小齒輪面錐角(117)19.79501557(118)cos0.940910236(119)tan0.35992388(120)13.59973388小輪面錐頂點到軸交叉點的距離(121)-2.532574676(122)tan0.017552392嚙合線和小輪節(jié)錐母線的夾角(123)1.005574755(124)16.203005280.999846齒輪偏置角和的差(125)2.95423160.998671小輪齒頂角(126)-0.066355762-0.51307(127)1.0412o03586(128)125.7660396(129)0.942162348(130)(74)(127)26.54205113(131)(128)+(130)(129)+(75)(126) 150.0050595小輪輪冠到軸交叉點的距離(132)(4)(127)(130)25.51812816小輪前輪冠到軸交叉點的距離(133)95.78631614(134)(121)+(131)147.4724848小輪大端齒頂圓直徑(135)106.1577375(136)140.9236247確定小輪根錐的大輪偏置角(137)0.28384169(138)16.48962363(139)cos0.958871156(140)3.30842399小輪根錐頂點到軸交叉點的距離(141)-22.66266135(142)sin0.281112854小輪根錐角(143)16.3266348(144)cos0.95967472(145)tan0.292143(146)0.2最小法向側(cè)隙(147)0.1524最大法向側(cè)隙(148)(90)+(42)0.062866(149)(96)(4)(148)11.817636(150)112.5366248在節(jié)平面內(nèi)大齒輪內(nèi)錐距雙曲面齒輪副的理論安裝距與另外幾個尺寸參數(shù)的關(guān)系。圖32 雙曲面齒輪副的安裝尺寸 3.4 主減速器齒輪強度計算3.4.1、單位齒上的圓周力按發(fā)動機最大扭矩計算時：pTemaxig103/F （3-10）式中：p：單位齒長上的圓周力 N/mm ;Temax：發(fā)動機最大扭矩 N/m；ig：變速器檔傳動比；d1：主動齒輪節(jié)圓直徑 mm；F：從動齒輪的齒面寬 mm 。pTemaxig103/F =3404.452103 /50=976.568 N/mmp=1429N/mm3.4.2、齒輪的彎曲強度計算 w=2103TjK0KsKm/KvFzm2J （3-11） 式中： Tj：齒輪的計算轉(zhuǎn)矩 Nm； K0： 超載系數(shù)，取 K01； Ks：尺寸系數(shù)，反映材料性質(zhì)的不均勻性。Ks； Km：載荷分配系數(shù)，取Km1.10Kv：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Kv1；Z：計算齒輪的齒數(shù)；m：端面模數(shù) mm；J：計算彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)。w=2103TjK0KsKm/KvFzm2J =21036751.110.7681.125/15035（310/35）20.302 =636.1125MPa 312.639MPa汽車主減速器齒輪的彎曲應(yīng)力應(yīng)不大于700 MPa ，滿足要求。圖3-3 彎曲計算用綜合系數(shù)J3.4.3、齒輪的接觸強度計算j （3-12） 式中，T1j:主動齒輪計算轉(zhuǎn)矩 Nm； Cp:材料的彈性系數(shù)，對于鋼制齒輪副取232.6/mm; d1:主動齒輪的節(jié)圓直徑 mm； K0、 Kv 、Km :見上式說明； Ks:尺寸系數(shù)，可取 Ks1； Kf:表面質(zhì)量系數(shù)，對于制造精密的齒輪可取 Kf1； F:齒面寬 mm，取齒輪副中較小的； J:計算彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)。圖34 接觸強度計算用綜合系數(shù)Jj=1825.22 Mpa主從動齒輪的接觸應(yīng)力是相同的，許用接觸應(yīng)力為2800 Mpa。滿足條件要求。3.5 主減速器齒輪的材料及熱處理汽車驅(qū)動橋主減速器的工作相當(dāng)繁重，與傳動系其它齒輪相比較，它具有載荷大、作用時間長、載荷變化多等特點。其損壞形式主要有：齒根彎曲折斷、齒面疲勞點蝕、磨損和擦傷等。據(jù)此對驅(qū)動橋齒輪的材料及熱處理應(yīng)有一下要求：一、有高的彎曲疲勞強度和表面接觸疲勞強度及較好的齒面耐磨性；二、輪芯部應(yīng)有適當(dāng)?shù)捻g性以適應(yīng)沖擊載荷，避免輪齒根部折斷；三、鋼材的鍛造、切削與熱處理等加工性能好，熱處理變形小，以提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少成本并降低廢品；本次設(shè)計主減速器主、動齒輪材料選用20CrMnTi 。齒輪滲碳1.21.5，齒面淬火使其硬度達(dá)到5864。3.6 主減速器錐齒輪軸承的載荷計算3.6.1 主減速器主動齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩的計算= （3-13） =309.6 式中 為變速器1，2，3，4檔使用率； 為變速器1，2，3，4檔傳動比； 為變速器處于1，2，3，4檔時發(fā)動機轉(zhuǎn)矩利用率； 為發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩。3.6.2 主從動圓錐齒輪齒面寬中點處的圓周力p的計算 = （3-14）= （3-15） =5832.76N=5832.76=8634.37N3.6.3 雙曲面齒輪的軸向力與徑向力的計算(1)雙曲面錐齒輪的軸向力和徑向力的計算= = =5259.4N = =564.27N(2)從動齒輪的軸向力和徑向力的計算= =1889.8N = =2662.78N3.6.4 懸臂式支承主動錐齒輪的軸承徑向載荷的確定一、懸臂式支承主動錐齒輪的軸承徑向載荷的確定圖4-1 主動錐齒輪支承軸承軸承A、B的徑向載荷、為：= = =3532N= = =4943.22N二、軸承壽命的計算（1） 初選軸承型號根據(jù)已知軸徑和工作條件，初選軸承A為30309，B為30307。查表得 =108KN，=130KN，=0.35，=1.7 =75.2KN，=82.5KN，=0.31，=1.9（2） 計算兩軸承的內(nèi)部軸向力、及軸向載荷、 =1038.8N =1300N 因為 +=5259.4+1038.8=6298.2N所以 =1038.8N =+=6298.2N（3） 計算兩軸承的當(dāng)量載荷、軸承A：=0.29 故查表得 =1，=0軸承A在工作中受沖擊比較嚴(yán)重，故取=1.8 =1.83532=6357.2N軸承B：= 故查表得=0.4，=1.9工作中B沒有A受沖擊大，故取=1.2= =1.2（0.44943.22+1.96298.2） =10723N（4） 計算軸承使用壽命=94210.18h =49712h 式中 主減速器主動齒輪支承軸承的計算轉(zhuǎn)速，；3.6.5 主減速器從動齒輪支承軸承計算一、單級主減速器從動齒輪支承軸承徑向載荷的確定圖4-2 從動齒輪支承軸承= （3-27） = =3378.9N= （3-28） = =3650N二、軸承壽命計算（1）初選軸承型號選C為30214型軸承,查表得=125, =97.5,e=0.8,Y=1.4.D為30214型軸承, 查表得=125, =97.5,e=0.8,Y=1.4.（2）計算兩軸承的內(nèi)部軸向力,及軸向載荷, =1206.8N =1303.5N因為+=1303.5+1889.8=3193N所以=1303.5N=+=3193N（3）計算兩軸承當(dāng)量載荷,軸承C:=1.0e,故查表得=0.4,=1.9.軸承C在工作中受到的沖擊大故取=1.5=1.5(0.43178.9+1.93193.5) =7386.61N軸承D: =0.36e,故查表得=1, =0;取=1.5 =1.53650=5475N（4）計算軸承壽命= =97951h= = 120108h式中為主減速器從動齒輪支承軸承的計算轉(zhuǎn)速。第四章 差速器設(shè)計 4.1 差速器機構(gòu)方案分析根據(jù)汽車行駛運動學(xué)的要求和實際的車輪、道路以及他們之間的相互關(guān)系表明：汽車在行駛過程中左右車輪在同一時間內(nèi)所滾過的行程往往是有差別。例如，轉(zhuǎn)彎時外側(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，也會由于左右車輪在同一時間內(nèi)所滾過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)動車輪軸將動力傳遞給左右車輪，則會由于左右驅(qū)動車輪的轉(zhuǎn)速雖相等而行程卻又不相等的這一運動學(xué)上的矛盾，引起某一驅(qū)動車輪產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)或滑移。此外，由于車輪與路面間尤其在轉(zhuǎn)彎時有大的滑轉(zhuǎn)或滑移，易使汽車在轉(zhuǎn)向時失去抗側(cè)滑的能力而使穩(wěn)定性變壞。為了消除由于左右車輪在運動學(xué)上的不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生的這些弊病，汽車左右驅(qū)動輪間都裝有差速器。差速器保證了汽車驅(qū)動橋兩側(cè)車輪在行程不等時具有以不同速度旋轉(zhuǎn)的特性，從而滿足汽車行駛運動學(xué)的要求。圖41 普通圓錐齒輪差速器的工作原理簡圖差速器的結(jié)構(gòu)型式有多種，其主要的結(jié)構(gòu)型式有：對稱式圓錐行星齒輪差數(shù)器、防滑差速器，防滑差速器又可分為自鎖式和強制鎖止式。對于農(nóng)用運輸車來說，由于路面狀況一般，各驅(qū)動車輪與路面的附著系數(shù)變化小，因此采用結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)、制造方便、造價又低的對稱式圓錐行星齒輪差數(shù)器。 4.2 差速器齒輪主要參數(shù)的計算行星齒輪數(shù)目的選擇：轎車常用2個行星齒輪，載貨汽車和越野汽車多用4個行星齒輪，少數(shù)汽車采用3個。本次設(shè)計采用4個行星齒輪。1球面半徑/由經(jīng)驗公式：/= （4-1） 其中-行星齒輪的球面半徑系數(shù)，=2.5-3.0，取=2.76-差速器計算轉(zhuǎn)矩取Tcs 和Tce兩者中較小值2621.48。/=52.162錐齒輪的節(jié)錐距A0A0=（0.980.99） （4-2） =51.1251.64mm 取A=513.行星齒輪齒數(shù)Z1和半軸齒數(shù)齒數(shù)Z2取Z1=11 Z2=18查機械設(shè)計實用手冊 表8-3，查機械設(shè)計實用手冊 圖8-3。4.節(jié)錐角 （4-3） （4-4）5.錐齒輪大端端面模數(shù)meme= 圓整后me=56.壓力角取壓力角=22.5。 7.節(jié)圓直徑dede1= me=55 de2= me=90 8.軸交角90。9.周節(jié)t3.1416m15.7 10.齒面寬F 0.2751.313.85圓整后取b=1411.齒工作高 hg hg1.6m8 mm 12.齒全高h(yuǎn) h1.788m+0.0518.99 mm 13.齒頂高 hh20.430+m =2.84 mm h1=hg- h2=5.16 mm 14.齒根高h(yuǎn)h1=1.788m- h1=3.78 mm h2=1.788m- h2=6.1 mm 15.徑向間隙 cchhg0.99mm 16.齒根角1arctan=4.0402 2=arctan6.4948 17.面錐角0011237.9248 022162.2102 18.根錐角RR1=1-1=27.3898 R2=2-2=51.6752 19.外圓直徑d0d01=d1+2 h1cos1=44.66 mm d02=d2+2 h2cos2=65.1mm 20.節(jié)錐頂點至齒輪外緣距離001- h1sin1=29.62mm 01- h2sin2=17.56mm 21.理論弧齒厚ss1=t-s2=6 mm s2=-( h1- h2)tan-m=5 mm 22.齒測間隙 B B=0.127 mm23弦齒厚 SXSX1=S15.9122mm SX2=S24.93125mm 24弦齒高 hxX=3.8095 mmHx2=2.0423 mm 25.行星齒輪軸直徑d及支承長度L行星齒輪軸直徑d（mm）為 d= =15.89mm 取d=18mm行星齒輪在軸上的支承長度L為 L=1.1d=19.8mm 4.3 差速器齒輪強度計算差速器齒輪主要進行彎曲強度計算，而對疲勞壽命則不予考慮，這是由于行星齒輪在差速器的工在作中經(jīng)常只起等臂推力桿的作用，僅在左右驅(qū)動輪有轉(zhuǎn)速差時行星齒輪和半軸齒輪之間才有相對滾動的緣故。 汽車差速器齒輪的彎曲應(yīng)力為：w=2103TK0KsKm/KvFz2m2J （4-5） 式中 T:差速器一個行星齒輪給予一個半軸的轉(zhuǎn)矩 Nm； T1012.67Nm； Tj: 計算轉(zhuǎn)矩；n: 差速器行星齒輪數(shù)目；Z2: 半軸齒輪齒數(shù)； K0: 超載系數(shù)，取 K01； Ks: 尺寸系數(shù)，反映材料性質(zhì)不均勻性，與齒輪尺寸及熱處理等有關(guān)。 Km: 載荷分配系數(shù)，取Km1Kv: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Kv1；F:齒面寬 mmm:端面模數(shù) J:計算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)。圖4-2彎曲計算用綜合系數(shù)w2103TK0KsKm/KvFz2m2J 958.1 MPa在T=min時，差速器齒輪彎曲應(yīng)力應(yīng)不大于980MPa，滿足要求。當(dāng)時，MPaw2103TK0/KvFz2m2J = =202.86MPaMPa 也滿足條件。第五章 半軸及橋殼設(shè)計 5.1半軸的設(shè)計計算 5.1.1 半軸的的型式驅(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)矩由差速器半軸齒輪傳給驅(qū)動車輪。在一般非斷開式驅(qū)動橋上，驅(qū)動車輪的傳動裝置就是半軸，這時半軸將差速器半軸齒輪與輪箍連接起來。普通非斷開式驅(qū)動橋的半軸，根據(jù)其外端的支承型式或受力狀況的不同，分為：半浮式、3/4浮式和全浮式三種型式。半軸的首要任務(wù)是傳遞扭矩，但由于輪轂的安裝結(jié)構(gòu)的不同，半軸只承受轉(zhuǎn)矩，作用于驅(qū)動輪上的其他反力和彎矩全部由橋殼來承受。但由于橋殼變形、輪轂與差速器半軸齒輪不同心、半軸法蘭平面相對于其軸線不垂直等因素，會引起半軸的彎曲變形，由此引起的彎曲應(yīng)力一般為570MPa。垂向力、側(cè)向力以及牽引力或制動力所形成的縱向力。由于本次設(shè)計的貨車屬于中檔裝備配制一般，對舒適性要求不高，后橋所受載荷較大，因此采用全浮式半軸。 5.1.2 半軸參數(shù)計算半軸的主要尺寸是它的直徑，設(shè)計與計算時首先應(yīng)合理的確定其載荷。半軸的計算應(yīng)考慮以下三種可能的載荷公況：1、 全浮式半軸的計算全浮式半軸的計算載荷可按車輪附著力矩計算，即 （5-1）式中， ：驅(qū)動橋的最大靜載荷，=35574N.m ：為車輪滾動半徑； ：負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，=1.2 ：附著系數(shù)，取0.8。 =2、 半軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為 （5-2）式中，：為半軸扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力； d：半軸直徑。半軸的扭轉(zhuǎn)角為 （5-3）式中，：扭轉(zhuǎn)角；：半軸長度；=1815mmG：材料的切變模量；取80GPa：半軸斷面的極慣性矩，=204603.97。=7.43，半軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力在500700MPa，轉(zhuǎn)角為每米長度。 式中，：滿載靜止汽車的驅(qū)動橋?qū)λ娴妮d荷，N；m：汽車加速和減速時的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù),取m=1.3；g:側(cè)車輪(包括輪轂、制動器等)本身對水平地面的載荷。對于驅(qū)動車輪來說，當(dāng)按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩及傳動系最低檔傳動比計算所得的縱向力小 Z，Zi =0.63403.65423.8980.9/0.389=9418.48N式中，： 差速器轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)，取=0.6；：發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩N.m；i：傳動系最低檔傳動比；：汽車傳動系效率，取=0.9；：車輪滾動半徑，m 。左右半軸所承受的合成彎矩M（N.m）M=b=b=1579.23 T = Xr=9418.48N0.334m=3145.77Nm 10Mpa=584.9Nm =10Mpa=582.55 Nm 合成應(yīng)力：=13.04Mpa 5.2半軸的結(jié)構(gòu)、材料與熱處理為了使半軸的花鍵內(nèi)徑不小于其桿部直徑，常常將加工花鍵的端部做的粗些，并適當(dāng)?shù)販p小花鍵槽的深度，因此花鍵的齒數(shù)必須相應(yīng)的增加，通常取10齒至18齒。半軸的破壞形式多為扭轉(zhuǎn)疲勞破壞，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計上應(yīng)盡量增大各過度圓部分的圓角半徑以減小應(yīng)力集中。半軸多采用含鉻的中碳合金鋼制造，如40Cr,40CrMnMo,40CrMnSi,35CrMnSi，35CrMnTi等。本次設(shè)計采用的材料是40Cr。半軸的熱處理都采用調(diào)質(zhì)處理的方法，調(diào)質(zhì)后要求桿部硬度為HB388-444（突緣部分可降至HB248）。由于硬化層本身的強度較高，加之在半軸表面形成大殘余壓應(yīng)力，以及采用噴丸處理，滾壓半軸突緣根部過度圓角等工藝，使半軸的靜強度和疲勞強度大為提高，尤其是疲勞強度提高的十分顯著。 5.3橋殼的設(shè)計計算 5.3.1 橋殼的設(shè)計驅(qū)動橋橋殼是汽車上的主要零件之一，非斷開式驅(qū)動橋的橋殼起著支承汽車載荷的作用，并將載荷傳遞給車輪。作用在驅(qū)動車輪上的牽引力、制動力、側(cè)向力、和鉛垂力也是經(jīng)過橋殼傳到懸架或車廂上。因此橋殼既是承載件又是傳動件，同時它又是主減速器、差速器及驅(qū)動車輪傳動裝置的外殼。驅(qū)動橋橋殼既是承載件又是傳動件，因此橋殼需要有足夠的強度和剛度。為了減小汽車的簧下質(zhì)量以利于降低動載荷、提高汽車的行駛平順性，在保證強度和剛度的前提下應(yīng)力求減小橋殼的質(zhì)量。橋殼還應(yīng)結(jié)構(gòu)簡單、制造方便以利于降低成本。其結(jié)構(gòu)還應(yīng)保證主減速器的拆裝、調(diào)整、維修和保養(yǎng)方便。橋殼大體可分三種型式：可分式、整體式、組合式。 1. 可分式橋殼可分式橋殼由兩部分組成，每部分均有一個鑄件殼體和一個壓入其內(nèi)部的軸管，軸管與殼體用鉚釘連接?？煞质綐驓ぶ圃旃に嚭唵?，主見速器軸承的支撐剛性好。但拆裝，調(diào)整，維修很不方便，軸殼的剛度和強度受到結(jié)構(gòu)的限制，現(xiàn)已很少采用，應(yīng)用的也多在中小型汽車上。2 . 整體式橋殼整體式橋殼的剛度和強度都比較大。橋殼制成整體式結(jié)構(gòu)后，主減速器和差速器裝配總成再用螺栓安裝到橋殼上，這種結(jié)構(gòu)對主減速器的拆裝，調(diào)整都比較方便。按照制造工藝的方法，整體式橋殼又可分為鑄造式，沖壓焊接式和擴張成形式三種。a. 鑄造式橋殼這種結(jié)構(gòu)的橋殼強度和剛度較大，鋼板彈簧座與橋殼殼體鑄成一體，橋殼可根據(jù)強度要求鑄成適當(dāng)?shù)男螤?。與沖壓橋殼相比，主要缺點是重量大，加工面多，制造工藝復(fù)雜等。b. 沖壓焊接式橋殼鋼板沖壓焊接成型的整體式橋殼具有重量輕，工藝簡單，材料利用率高等優(yōu)點，并適合大量的生產(chǎn)，因此在中小噸位貨車和矯車上被廣泛采用。由于目前沖壓設(shè)備有了長足發(fā)展，這種橋殼的優(yōu)點更為突出，有許多重型車的橋殼也已采用了這種結(jié)構(gòu)。c. 擴張成形式橋殼這種橋殼無論是剛度和強度都比較大，其重量也輕材料還省。但制造這種橋殼需要專用的擴張設(shè)備，而這種設(shè)備目前國內(nèi)很少，所以成本太高而不能被廣泛使用。3. 組合式橋殼組合式橋殼是主減速器殼與部分橋殼鑄成一體，而后用無縫鋼管壓入殼體兩端，兩者間用塞焊方法焊接在一起。它具有較好的從動齒輪軸承的支撐剛度，主減速器的裝配調(diào)整也較分開式橋殼方便。然而這種橋殼要求有較高的加工精度，它的維修，裝配，調(diào)整，與整體式橋殼相比仍較復(fù)雜。橋殼剛度與整體式相比也較差，常見于轎車，輕型貨車的驅(qū)動橋殼。從實際使用情況及成本出發(fā)，采用沖壓焊接式橋殼。橋管兩端使用無縫鋼管。 5.3.2 橋殼強度計算一、當(dāng)牽引力或制動力最大時，橋殼鋼板彈簧座處危險斷面的彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力分別為 （5-4） （5-5）式中，：地面對車輪垂直反力在危險斷面引起的垂直平面內(nèi)的彎矩，；=