輕型客車驅(qū)動橋設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)28740498

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1、 北京信息科技大學(xué)北京信息科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì) 題 目： IVECO 45.10 輕型客車的驅(qū)動橋設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 車輛工程 摘摘 要要 驅(qū)動橋做為汽車四大總成其一，它的性能之好壞直接影響整個(gè)汽車性能，而對于客車、載重汽車、貨車就顯得尤為重要。當(dāng)采用大功率發(fā)動機(jī)輸出較大轉(zhuǎn)矩以滿足目前各種客車、載重汽車與貨車的快速、不同載重的高效率、高效益的需要時(shí) ，就必須要匹配一個(gè)安全可靠和高性能的驅(qū)動橋。 本文對輕型客車驅(qū)動橋進(jìn)行的設(shè)計(jì)參照了傳統(tǒng)的驅(qū)動橋設(shè)計(jì)方法。 文章首先通過查找主要部件的型式與參數(shù)， 確定主要部件的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)參數(shù)； 之后參考類似驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)，從而確定出總體設(shè)計(jì)

2、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進(jìn)行強(qiáng)度校核，還要對支承軸承進(jìn)行壽命校核。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：輕型客車；驅(qū)動橋；主減速器；差速器；車輪傳動裝置；驅(qū)動橋殼； Abstract Drive bridge as the one of four auto assembly ,Its performance directly affects the performance of the whole vehicle ,for passenger cars、trucks is particularly important .When the engine po

3、wer output larger torque In order to meet the current needs of various passenger car, truck the fast,high efficiency of different load , high efficiency needs,It must match a safe and reliable and high performance driving axle .The design of the bus driver bridge was referring to the drive axle of t

4、he traditional design method .This article first through the type and parameters of main components of search ,the structure and design parameters of the main components . After the reference to the similar driving axle structure, so as to determine the overall design scheme .Finally, check the stre

5、ngth of the main, driven bevel gear, differential planetary gear cone, a half axle gear, full floating axle and axle housing ,also check the bearings working life . Keywords: light bus . driving axle.main retarder.differential mechanism.wheel drive. drive axle housing . 目目 錄錄 摘 要. I Abstract . II 前

6、言. III 第一章 驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) . 8 1.驅(qū)動橋的概述 . 8 第二章 主減速器設(shè)計(jì) . 10 2.1 初步估算減速器傳動比 . 11 2.2 主減速器的結(jié)構(gòu)形式 . 11 2.2.1 主減速器的輪齒類型 . 11 2.2.2 主減速器的減速形式 . 12 2.2.3 主減速器的主、從動錐齒輪的設(shè)計(jì) . 12 2.3 主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷的確定 . 14 2.3.1 主減速器傳動比的確定 . 14 2.3.2 確定主減速器的載荷，用齒輪計(jì)算 . 15 2.4 主減速器錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 . 19 2.4.1 單位齒長圓周力 . 19 2.4.2 輪齒彎曲強(qiáng)度 . 20 2

7、.4.3 輪齒接觸強(qiáng)度 . 22 第三章 差速器設(shè)計(jì) . 22 3.1 差速器的結(jié)構(gòu)形式選擇 . 23 3.2 差速器主要參數(shù)選擇 . 24 3.2.1 行星齒輪數(shù) n . 24 3.2.2 行星齒輪球面半徑 . 24 3.2.3 行星齒輪與半軸齒輪的齒數(shù) . 25 3.2.4 行星齒輪與半軸齒輪節(jié)錐角與模數(shù) . 25 3.2.5 分度圓直徑 . 26 3.2.6 半軸齒輪齒面寬 . 26 3.2.8 齒頂高 . 26 3.2.9 壓力角 . 26 3.3 差速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算 . 27 第四章 車輪傳動裝置設(shè)計(jì) . 28 4.1 車輪傳動裝置結(jié)構(gòu)的選擇 . 29 4.2 半軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 .

8、29 4.2.1 初選直徑 . 30 4.2.2 強(qiáng)度校核 . 30 4.3 半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料與熱處理 . 31 第五章 驅(qū)動橋殼設(shè)計(jì) . 31 5.1 驅(qū)動橋殼結(jié)構(gòu)方案分析 . 32 5.2 驅(qū)動橋殼強(qiáng)度計(jì)算 . 32 第六章 驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)元件 . 34 6.1 支承軸承的預(yù)緊 . 34 6.2 錐齒輪嚙合調(diào)整 . 35 6.3 潤滑 . 35 結(jié) 束 語. 36 參 考 文 獻(xiàn) . 37 前前 言言 汽車工業(yè)的發(fā)展與汽車技術(shù)的提高， 使得驅(qū)動橋的設(shè)計(jì)與制造工藝日益完善。 驅(qū)動橋與其他汽車總成一樣，都廣泛的采用了新技術(shù)外，而且在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中日益朝著 “ 零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化和產(chǎn)品系列化

9、” 的方向發(fā)展，并向生產(chǎn)組織專業(yè)化的目標(biāo)不斷前進(jìn)。應(yīng)該采用能用幾種典型零部件， 以不同的方案組合的設(shè)計(jì)方法與生產(chǎn)方式來達(dá)到驅(qū)動橋產(chǎn)品的系列化的目的，力求做到將某一類型的驅(qū)動橋以更多的零件，用到不同的性能、不同的噸位、不同的用途，且由單橋驅(qū)動到多橋驅(qū)動的諸多變形的汽車上。 本課題是的設(shè)計(jì)對象是輕型客車，是對 IVECO45.10 輕型客車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)它的驅(qū)動橋。本說明書將以“驅(qū)動橋設(shè)計(jì)”內(nèi)容對驅(qū)動橋及其主要零部件的結(jié)構(gòu)型式與設(shè)計(jì)計(jì)算一 一作介紹。 驅(qū)動橋的設(shè)計(jì)，由驅(qū)動橋組成結(jié)構(gòu) 、結(jié)構(gòu)功用 、各結(jié)構(gòu)的工作特點(diǎn)及設(shè)計(jì)要求講起，全面的分析了驅(qū)動橋總成的結(jié)構(gòu)型式與布置方法； 也全面的介紹了驅(qū)動橋車

10、輪的傳動裝置與橋殼的各種結(jié)構(gòu)型式與設(shè)計(jì)計(jì)算方法。 設(shè)計(jì)驅(qū)動橋就要先從工作特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求講起， 還要對驅(qū)動橋的各部分結(jié)構(gòu)， 各結(jié)構(gòu)的作用有一定的要求， 在這里就對驅(qū)動橋的總成的組成和各組成結(jié)構(gòu)的布置方法進(jìn)行了全面的分析； 課題所設(shè)計(jì)的客車最高車速 V110km/h,發(fā)動機(jī)最大功率 76kW （3800r/min） ， 最大扭矩（2000r/min）225 Nm 。 這個(gè)課題設(shè)計(jì)有以下兩大難題， 一是將發(fā)動機(jī)輸出扭矩通過萬向傳動軸將動力傳遞到后輪子上，達(dá)到更好的車輪轉(zhuǎn)向力與牽引力的有效發(fā)揮，從而提高汽車的行駛能力。二是差速器向兩邊半軸傳遞動力的同時(shí)， 允許兩邊半軸以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)， 滿足兩邊車輪盡

11、可能以純滾動的形式作不等距行駛，減少輪胎與地面的摩擦，延長車輪的壽命，保證汽車的行駛安全可靠。 性能參數(shù)：性能參數(shù)： 驅(qū)動形式 42 后輪 輪距 3800 mm 輪距前/后 1750/1586 mm 滿載質(zhì)量 4020kg 空載時(shí)前軸分配負(fù)荷 45%，滿載時(shí)前軸分配負(fù)荷 26% 前懸/后懸 1270/1915 mm 最高車速 110 km/h 最大爬坡度 33% 長、寬、高 6000、1692、2575 mm 發(fā)動機(jī)型號 8140.27 最大功率 76 kW/3800 r/min 最大扭矩 225 Nm/2000 r/min 變速器傳動比 6.19 3.89 2.26 1.42 1.00 倒擋

12、 5.69 輪胎型號 185/75R16 輪胎型號 185/75R16 離地間隙 280 mm 第一章第一章 驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 1.1.驅(qū)動橋的概述驅(qū)動橋的概述 汽車動力傳動系的末端就是汽車驅(qū)動橋的所在位置， 它能將動力合理的分配給左、 右驅(qū)動輪，增大從傳動軸或變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，路面與車架車身之間會產(chǎn)生垂直力和橫向力，這兩個(gè)力由驅(qū)動橋承受。驅(qū)動橋由四部分構(gòu)成：主減速器、差速器、車輪傳動裝置（半軸和輪邊減速器）和驅(qū)動殼。 設(shè)計(jì)驅(qū)動橋的幾項(xiàng)基本要求： 1，選擇主減速比的前提是它能確保汽車能達(dá)到最好的動力性、穩(wěn)定性和最佳燃料經(jīng)濟(jì)性。 2，較小的外形尺寸，確保安全合適的離地間隙

13、。 3，要保證齒輪及其它傳動件的噪聲小，晃動少，平穩(wěn)。 4，轉(zhuǎn)速不同載荷也不同條件下具有較高的傳動效率。 5，為提高汽車行駛的平順性，所以在確保強(qiáng)度和剛度都足夠的情況下，要盡量減小質(zhì)量，尤其要盡量減小簧下質(zhì)量。 6，與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動協(xié)調(diào)，對于轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋，還應(yīng)與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動協(xié)調(diào)。 7，簡易的構(gòu)造，方便拆裝，制造簡單容易，整體整合不麻煩。 驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)形式按工作特性分為非斷開式驅(qū)動橋與斷開式驅(qū)動橋。 使用斷開式驅(qū)動橋還是非斷開式驅(qū)動橋的選擇要看驅(qū)動車輪所采用的是什么懸架， 若是獨(dú)立懸架，就選擇使用斷開式驅(qū)動橋，若是非獨(dú)立懸架，則要選用非斷開式驅(qū)動橋。所以前者又稱為獨(dú)立懸架驅(qū)動橋，后者又稱為非獨(dú)立

14、懸架驅(qū)動橋。獨(dú)立懸架驅(qū)動橋雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但優(yōu)點(diǎn)是能讓汽車在難走路面上的行駛平順性很大幅度的提高。 非斷開式（整體式）驅(qū)動橋 非斷開式驅(qū)動橋， 因?yàn)樗喴椎臉?gòu)造、 可靠安全的性能、 價(jià)廉又物美， 用在在各種客車、載貨汽車和公共汽車上早已變的非常普遍，而且也用在了大多數(shù)的越野汽車和部分轎車上。盡管他們有著各不相同的結(jié)構(gòu)，尤其是 橋殼結(jié)構(gòu)，但是他們都有一個(gè)相同的特點(diǎn)，就是齒輪和半軸等傳遞部件都安裝在左右驅(qū)動輪上的剛性空心梁中， 這個(gè)空心梁就是橋殼。 問題就是這樣就使汽車的簧下質(zhì)量變大， 因?yàn)檫@時(shí)整個(gè)的驅(qū)動橋、 驅(qū)動車輪和部分傳動軸都算簧下質(zhì)量，這樣就對汽車的平穩(wěn)運(yùn)行產(chǎn)生影響，也不利于降低動載荷。這是

15、它的一個(gè)缺點(diǎn)。 斷開式驅(qū)動橋 斷開式驅(qū)動橋橋殼與非斷開式的不同地方是它的是分段的， 分段的彼此相互還能做相對運(yùn)動，因此稱為斷開式的橋。因?yàn)樗偤酮?dú)立懸架配合，又稱獨(dú)立懸架驅(qū)動橋。由于采用了獨(dú)立懸架， 車身兩側(cè)的驅(qū)動輪就能在相對于車身或車廂上相互作用下上下擺動， 于是驅(qū)動輪的傳動系統(tǒng)及外部構(gòu)件就需要做相互擺動。 組成這種獨(dú)立懸架驅(qū)動橋的斷開式驅(qū)動橋和獨(dú)立懸架都是復(fù)雜的構(gòu)件，對汽車行駛平順性要求高，所以主要用在小部分轎車和越野車上，而且這些越野車若是重型的，就必須是多橋驅(qū)動的，否則就要是輕型以下的。 本次課程設(shè)計(jì)要求為輕型客車汽車驅(qū)動橋。 非斷開式驅(qū)動橋比起斷開式的， 有著更簡易的結(jié)構(gòu)、物美價(jià)廉、

16、制造簡單容易，整體整合不麻煩，總體就是性能好，經(jīng)濟(jì)性更高。所以驅(qū)動橋選用非斷開式的更合理。 第二章第二章 主減速器設(shè)計(jì)主減速器設(shè)計(jì) 主減速器是汽車傳動裝置的主要部件，它的作用是降慢轉(zhuǎn)速、增大轉(zhuǎn)矩；它的轉(zhuǎn)動靠齒數(shù)多的錐齒輪被齒數(shù)多的帶動進(jìn)行。 如果汽車的發(fā)動機(jī)放置時(shí)縱向的， 那么它的主減速器就利用錐齒輪間的運(yùn)動來變化動力的方向。 汽車在不同的路面行駛時(shí)， 驅(qū)動輪一定要有一定的驅(qū)動力矩和轉(zhuǎn)速， 把主減速器放置在差速器分流流向左右驅(qū)動輪的動力之后， 這樣就可以使主減速器之前的傳動部件傳遞的扭矩變少，這樣可以降低驅(qū)動橋質(zhì)量，減小其尺寸，操做起來方便又省力。 設(shè)計(jì)驅(qū)動橋的主減速器、差速器要做到以下幾項(xiàng)：

17、 1，使汽車具有最好的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性是選擇主減速比的前提。 2，較小的外形尺寸，確保安全合適的離地間隙。要保證齒輪及其它傳動件的噪聲小，晃動少，平穩(wěn)。 3，轉(zhuǎn)速不同載荷也不同條件下有很好的傳動效率。與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動協(xié)調(diào)，對于轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋，還應(yīng)與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動協(xié)調(diào)。 4，為提高汽車行駛的平順性，所以在確保強(qiáng)度和剛度都足夠的情況下，要盡量減小質(zhì)量，尤其要盡量減小簧下質(zhì)量。 5，簡易的構(gòu)造，方便拆裝，制造簡單容易，整體整合不麻煩。 2.1 2.1 初步估算減速器傳動比初步估算減速器傳動比 根據(jù)公式初步估計(jì)減速器傳動比為： 63. 600. 11103800509. 0377. 0377. 0max

18、0ghpriunri 式中：r 為車輪滾動半徑 0.509 m；np為主軸轉(zhuǎn)速 3800 rpm；ua為最高車速 110 km/h；igh為變速器最高檔速比 1.00； 為了得到足夠的儲備功率，i0一般應(yīng)加大 10%25%10%0i=6.631.1=7.29。 2.2 2.2 主減速器的結(jié)構(gòu)形式主減速器的結(jié)構(gòu)形式 多數(shù)情況下依據(jù)所選擇的齒輪樣式、主動和從動齒輪的支持形式和裝載方法，還有降低速度方法的不同而使主減速器的構(gòu)成形式變得不同。 2.2.1 2.2.1 主減速器的輪齒類型主減速器的輪齒類型 主減速器有四種齒輪形式，包括弧齒錐齒輪、 圓珠齒輪、雙曲面齒輪 、渦輪渦桿齒輪。 由于主減速比0i

19、=6.634.5，故在此選用雙曲面錐齒輪傳動。與弧齒錐齒輪傳遞相比，雙曲面錐齒輪傳動特點(diǎn)是：1）在傳動比穩(wěn)定從動齒輪具有一樣的尺寸時(shí)，比起弧齒錐齒輪，雙曲面錐齒輪的齒輪強(qiáng)度、直徑、主動齒輪軸和軸承剛度都要更高更大；2）在傳動比一定 而主動齒輪尺寸沒變時(shí)，比起弧齒錐齒輪雙曲面從動齒輪的尺寸就要小很多了， 這樣就會得到更安全的離地間隙；此外因?yàn)閾碛衅凭嗟脑?，就是齒輪的運(yùn)轉(zhuǎn)變得更平穩(wěn)；較大的雙曲面?zhèn)鲃?的主動齒輪的螺旋角，.齒數(shù)在同一時(shí)間嚙合的較多， 就會使重合度變得更大，這樣既能讓齒輪傳動的平穩(wěn)性顯著的提高，還能讓齒輪的當(dāng)量曲率半徑增加將近 30%。 2.2.2 2.2.2 主減速器的減速形式

20、主減速器的減速形式 減速器根據(jù)減速方式的不同特點(diǎn)，主減速器可分為： 常用的具有降低速度的主減速器主要有單級式與雙級式兩種主減速器。不同類的車、不同的使用要求、 合理的離地間隙對安置驅(qū)動橋的要求、 驅(qū)動橋的驅(qū)動橋數(shù)和各橋的安裝方式，最后還有主減速器的主傳動比0i，這些是選擇減速器時(shí)必須要考慮的因素。0i是影響汽車動力傳動和燃油消耗率的因素。 由于設(shè)計(jì)定位為輕型客車，總質(zhì)量較小，主減速器傳動比 i0=6.637，所以采用單級主減速器。單級減速驅(qū)動橋的優(yōu)勢：作為驅(qū)動橋中構(gòu)造最簡易的驅(qū)動車橋，是一種制造工藝簡單.成本低的基本型驅(qū)動橋，在輕型客車市場上擁有很高的地位。 2.2.3 2.2.3 主減速器的

21、主、從動錐齒輪的設(shè)計(jì)主減速器的主、從動錐齒輪的設(shè)計(jì) 為了讓主從動錐齒輪正常的工作，主減速器一定要確保它們的齒輪有很好的嚙合狀況。影響齒輪合理嚙合的因素：1）齒輪加工質(zhì)量 2）.安裝匹配齒輪 3）軸承和主減速器的剛度.4）齒輪支撐剛度。 主動錐齒輪的支持方案 主動錐齒輪有懸臂式與跨置式兩種支撐方式。轉(zhuǎn)矩較小的主減速器用懸臂式支承，.因?yàn)樗闹С薪Y(jié)構(gòu)簡易且剛度很差。 通常應(yīng)用于負(fù)荷較小的小客車與輕型客車汽車； 跨置式支承支承剛度大，傳遞轉(zhuǎn)矩較大，結(jié)構(gòu)較為緊湊，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工成本高。在中型和重型汽車上可以看到這樣的支承方式。 主減速器 單級主減速 雙級主減速器 雙速主減速器 貫通式主減速器 單級貫

22、通式 單、雙級減速配輪邊減速器 雙級貫通式 整體式 分開式 圖 1 主動錐齒輪齒面受力簡圖 本次設(shè)計(jì)定位為輕型客車汽車， 在此主減速器主動錐齒輪選用懸臂式支承。 如下圖 b） 。懸臂式支承的支承剛度本身就很差，若要增家其剛度，則 b 要比 2.5 倍的懸臂長 a 要大（b是支承距離） ，而且要大于齒輪節(jié)圓直徑的 70%，在齒輪附近的軸頸也須大于懸臂長度 a。如果使靠近齒輪的軸承軸徑相比另一側(cè)的支承 軸稍微大一點(diǎn)，就可以使錐齒輪的拆裝變得更方便。 圖 2 a) 主動錐齒輪懸臂式支承形式 . b)主動錐齒輪跨置式支承形式 c）從動錐齒輪支承形式 從動錐齒輪的支持方案 從動錐齒輪的支撐剛度受載荷在軸

23、承間的布置、軸撐的類型及支撐間的路程影響。一般圓錐滾子軸承支撐從動錐齒輪用的較多。 減小 c+d 的長度， 需要兩軸承的圓錐滾子方向向里，這樣就可以增加支撐的剛度。為了加強(qiáng)從動錐齒輪支撐穩(wěn)定性，則錐齒輪背面的差速器殼體的那部分須要有充足的地方，.而且 c+d 要大于等于從動錐齒輪大的一側(cè)的分度圓直徑的 70%。dc 就可以使載荷平均的分到兩軸上。 從動錐齒輪的主減速器里包含有很大的徑響尺寸和主傳動比，.在從動錐齒輪的外側(cè)邊緣后面設(shè)立輔助的支撐， 這樣就能讓因?yàn)槭茌S向力影響而發(fā)生偏向和移動的從動錐齒輪受到限制。在輔助支撐和從動錐齒輪背面之間存在著間隙，要確定當(dāng)偏移的值到達(dá)允許極限，就是在輔助支撐

24、與從動錐齒輪背面接合，這樣可以讓從動錐齒輪的偏移停止。主、從動齒輪在載荷作用下的偏移量許用極限值， 如圖 2 所示。對支撐面從動錐齒輪背面的安裝間隙的要求很高，一般就要求在小于或等于0.25mm 的值。 2.3 2.3 主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷的確定主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷的確定 2.3.1 2.3.1 主減速器傳動比的確定主減速器傳動比的確定 預(yù)選主減速器傳動比 此前已經(jīng)得出初步估算的主減速比為0i=6.63。 確定最終主減速器傳動比 主減速器比的最終值與主、從動錐齒輪的齒數(shù)有關(guān)；挑選主、從動錐齒輪齒數(shù)時(shí)要注意以下條件： a）1z與2z之間若存在公約數(shù)，就會影響齒輪的均衡磨合。

25、b）主、從 動錐齒輪齒數(shù)的和若大于等于 40，則會影響齒面重合度和輪齒彎曲強(qiáng)度的升高，使無法達(dá)到理想的水平。 c）如果是乘用車，1z若小于 9，或者是商用車，1z小于 6，那么會導(dǎo)致嚙合不穩(wěn)，產(chǎn)生較大的噪音，而且還會時(shí)疲勞強(qiáng)度變得很低。 d）若想得到合適的離地間隙，在0i比較大時(shí)，1z就要取小一點(diǎn)的。 e）1z和2z要在不是相同的主傳動比下匹配合適。 為適宜配合1z與2z，根據(jù)汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表 4-5 取 z1=6。則 z2=6.63z1=39.78，所以取 z2=41，因此最終選擇0i=416=6.83。 2.3.2 2.3.2 確定主減速器的載荷，用齒輪計(jì)算確定主減速器的載荷，用齒

26、輪計(jì)算 通過發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩與最低擋傳動比帶入公式算出從動錐齒輪的轉(zhuǎn)矩ceT NmnikiTkTedce2035319 . 083. 67 . 71430101max 根據(jù)汽車設(shè)計(jì)表 4-1 所示：Temax為發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩； Temax=430 Nm；n：驅(qū)動橋數(shù)，n=1；為傳動效率，取=0.9；k 為液力變矩器系數(shù) ，k=(k0-1)/2+1； k0為最大變矩系數(shù)，手動變速器，k=1；i0為主減速器傳動比，83. 60i；1i為變速器最高擋擋傳動比，7 . 71i。dk為動載系數(shù)（由離合器產(chǎn)生） ，由于1696.45380195. 081. 99130195. 0maxeaTgm，及性能系數(shù)

27、0jf，1dk。 按驅(qū)動輪打滑確定從動錐齒輪的轉(zhuǎn)矩csT NmirmGTmmrcs4128185. 01509. 085. 02 . 167585,22 根據(jù)汽車設(shè)計(jì)表 4-1 所示：G2為驅(qū)動橋在汽車滿載的情況下的靜載荷； G2=93109.8174% =67585 N；2m是后軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，是在汽車處于加速度最高時(shí)。商用車：2m=1.11.2，取2m=1.2；輪胎與路面間的附著系數(shù)，對于在很好的混泥土或?yàn)r青路上行駛的裝得是普通車輪的公路汽車，取 0.85，rr為車輪滾動半徑，rr=0.509 m；im為從動齒輪到車輪間的傳動比，1mi；m為主動齒輪到車輪之間的傳動效率，取85. 0m；

28、從動輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩cfT NmnirFFFFnirFTmmrjiwfmmrtcf1170185. 01509. 0)5831370()( 其中：tF為在正常開車時(shí)的平均牽引力，tF=jiwfFFFF； 。日常行駛忽略坡度阻力與加速阻力，0jiFF，滾動阻力GfFf，其中客車的阻力系數(shù) f 為 0.0150.020，取 f=0.015，即NFf1370015. 081. 99310；空氣阻力212.21aDwuACF ；客車空氣阻力系數(shù)DC為 0.801.00，取9 . 0DC， 迎風(fēng)面積24755. 535. 233. 2mA，日常平均行駛車速hkmua/50，即NFw58312.2150475

29、5. 59 . 02。 由前面兩個(gè)式子算出的計(jì)算轉(zhuǎn)矩， 是作用到從動錐齒輪上的最大轉(zhuǎn)矩， 和后面一個(gè)式子求得的日常行駛平均轉(zhuǎn)矩不一樣。當(dāng)在求錐齒輪的最大應(yīng)力時(shí)，計(jì)算轉(zhuǎn)矩cT應(yīng)該選之前兩個(gè)里較小的那個(gè)值，即NmTTTcscec20353,min；在求錐齒輪疲勞壽命時(shí)，cT取NmTcf1170。 主動錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 ： GcziTT0 式中，zT為主動錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 （單位為 Nm） ；0i為主傳動比；G為主、從動錐齒輪間的傳動效率，對于雙曲面齒輪副，當(dāng)60i時(shí)，G取 85%。 當(dāng)計(jì)算錐齒輪最大應(yīng)力時(shí)，NmTc20353，NmiTTGcz350685. 083. 6203530； 當(dāng)計(jì)算齒輪疲

30、勞壽命時(shí)，NmTc1170，NmiTTGcz20285. 083. 611700 2.3.3 2.3.3 錐齒輪的主要參數(shù)的選擇錐齒輪的主要參數(shù)的選擇 主動錐齒輪的主要參數(shù)有1z、2z，2D，sm，1b，2b，E， 1z：主動錐齒輪齒數(shù)；2z：從動錐齒輪齒數(shù)；2D：從動錐齒輪大端分度圓直徑；sm：端面模數(shù)；1b：主動錐齒輪齒面寬度；2b：從動錐齒輪齒面寬度；E：雙曲面齒輪副的偏移距；：中心點(diǎn)螺旋角；：法向壓力角。 主、從動錐齒輪齒數(shù)1z與2z 根據(jù)之前取得的主、從動錐齒輪齒數(shù)的，1z=6，2z=41。 從動錐齒輪大端分度圓直徑2D 、端面模數(shù)sm 2D可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式初選，即 mmTKDcD2

31、.38220353143322 式中，2D為從動齒輪大端分度圓直徑（mm） ；2DK是直徑系數(shù)，在 13.015.3 之間，在此取2DK=14；cT為從動錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 （Nm） ，NmTTTcscec20353,min。 sm由下式計(jì)算 32. 9412 .38222zDms 式中，sm為齒輪端面模數(shù)。 同時(shí)，sm還應(yīng)滿足92.1019. 8203534 . 03 . 033cmsTKm mK為模數(shù)系數(shù)，范圍 0.30.4。 根據(jù)機(jī)械制圖與計(jì)算機(jī)繪圖表 7-9 得，取9sm，重新計(jì)算從動齒輪大端分度圓直徑為mmzmDs36941922，mmzmDs546911。 主、從動齒輪輪齒面寬度1b

32、與2b 雙曲面齒輪，主、從動錐齒輪寬度相等，bbb21。雙曲面錐齒輪齒面寬度b，應(yīng)不大于其節(jié)錐距2A的0.3倍， 就是23 . 0 Ab， 對b有限制，smb10， 一般取22155. 0Db ，即mmb2 .57369155. 0。 確定雙曲面齒輪副偏移距 E 齒面的磨損是由于 E 過大使得齒輪縱向產(chǎn)生很大的滑移； 而如果 E 太小又很難讓雙曲面齒輪的特點(diǎn)得到施展；對乘用車和總質(zhì)量較小的商用車來說，22 . 0 DE ，且AE4 . 0，在確保不會產(chǎn)生根切的前提下，主傳動比的增大會直接使 E 的值同樣增大。取mmDE35.5536915. 015. 02，下偏移，就是從從的齒輪的頂部朝齒面看

33、，而且要讓主動齒輪處在右邊，使得達(dá)到從的齒輪的中心線下方就是主動齒輪。 螺旋角 齒輪不同位置的螺旋角是不同的，齒輪輪齒大端的螺旋角是最大的，小端的最小。在雙曲面齒輪副的中間點(diǎn)的螺旋角也不是相等的。 在考慮的選擇時(shí)， 要想好螺旋角對輪齒強(qiáng)度、軸向力和齒面嚙合度F的影響。值越大，則F也越大， 齒數(shù)就更多的嚙合，使得動力傳動的更順，能很有效的降低噪音，更是增強(qiáng)了輪齒的強(qiáng)度，一般F1.25，在 1.5.0時(shí)效果最好。但如果過大，會直接增大軸向力。 汽車主減速器雙曲面齒輪副大、小齒輪螺旋角的平均值為 35 40，商用車為了有合適的軸向力，就要選則小一點(diǎn)的值，取35221。 “格里森”制推薦用下式預(yù)選雙曲

34、面小齒輪的名義螺旋角（） 57.5136935.559064152590525121dEzz 選用的1與上式計(jì)算的預(yù)選值1之間相差不得超過 5，否則難以完成良好的強(qiáng)度平衡。 用下式大致的確定大齒輪的名義螺旋角2 80.20112 35221 是偏移角近似值，80.202 .5736935.552arcsin2arcsin2bDE。 即 4 .451 6 .242 取481 222，557. 411，滿足要求。 螺旋方向 選用原則：當(dāng)掛了前進(jìn)檔時(shí)，為了防止車輪被卡死，齒輪的軸向力會遠(yuǎn)離錐頂?shù)姆较?，使住從動輪產(chǎn)生分離的勢頭。 選擇并使用主動齒輪左旋 （從錐頂方向看， 齒輪的形狀從齒輪中心線上半部開

35、始向右一側(cè)傾斜） 。 法向壓力角 大一點(diǎn)的法向壓力角可以讓不發(fā)生根切的最小齒數(shù)數(shù)目減少， 另一方面可以增強(qiáng)齒輪的強(qiáng)度。太大了就會讓齒頂變尖， 降低端面的重合度。在此選取,3020。 銑刀盤名義直徑dr2 通過被切齒輪齒寬的中點(diǎn)來估設(shè)的同心圓的直徑就是刀盤的名義直徑， 選擇時(shí)通常是兼顧兩個(gè)方面，及設(shè)計(jì)及使用的最合適的齒向曲率以及加工時(shí)用最經(jīng)濟(jì)的刀盤直徑。 根據(jù)大齒輪分度圓半徑mmD3692，按汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表 4-7 取刀盤名義半徑為 203.3 mm。 2.4 2.4 主減速器錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算主減速器錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 輪齒在平常會受到很多的損傷， 損傷的方式也有很大種， 比如齒面彎曲產(chǎn)

36、生疲勞而折斷、超過額定載荷后發(fā)生的折斷、齒輪表面點(diǎn)蝕和生銹掉落、齒面發(fā)生膠合、 還有齒輪表面發(fā)生的摩擦損傷。 在挑選完主減速器錐齒輪的重要數(shù)據(jù)之后， 可以以所挑選的齒形為依據(jù)來算出錐齒輪的幾何尺寸； 在此之后我們可以依靠已經(jīng)肯定的計(jì)算數(shù)據(jù)校核強(qiáng)度，用以確保錐齒輪有充足的使用壽命和耐用的強(qiáng)度。 2.4.1 2.4.1 單位齒長圓周力單位齒長圓周力 主減速器錐齒輪的齒面抗摩性，常用輪齒的單位齒長的圓周力來假設(shè)估計(jì)算出，即 2bFp p：輪齒單位齒長圓周力（N/mm） ；F：作用在輪齒上的圓周力 （N） ；2b為從動齒輪的齒面寬度（mm） ； 按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí) 321max102bDkiTkp

37、ged gi： 變 速 器 傳 動 比 ；1D： 為 主 動 錐 齒 輪 中 點(diǎn) 分 度 圓 直 徑 （ mm ）mmZDZD825.7448cos4122cos3696coscos122211；其他符號同前。 一擋時(shí)，7 . 7gi， mmNpmmNp/1429/1392102 .57825.7419 . 07 . 71430123 直接擋時(shí)，1gi， mmNpmmNp/321/181102 .57825.7419 . 011430123 按驅(qū)動輪打滑的轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí) mNibDrmGpmmr/39121085. 012 .57369509. 085. 02 . 1675852102332222

38、 2.4.2 2.4.2 輪齒彎曲強(qiáng)度輪齒彎曲強(qiáng)度 齒根彎曲應(yīng)力為 30102wsvmscwbDJmkkkkT 此式求得是錐齒輪輪齒的 w是錐齒輪輪齒的齒根彎曲應(yīng)力（MPa） ；cT為所計(jì)算的齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩（Nm） ， 對于從動 齒 輪 ：NmTTTcscec20353,min與NmTcf1170， 對 于 主 動 齒 輪NmTTzc3506與NmTc202；0k為過載系數(shù)，選用 1；sk是尺寸系數(shù)，它體現(xiàn)的是材 料 性 質(zhì) 的 不 均 衡 性它 與 齒 輪 的 尺 寸 和 熱 處 理 有 關(guān) ， 當(dāng)mmms6 . 1時(shí) ，77. 04 .259)4 .25(425. 0ssmk；mk為 懸

39、臂 式 結(jié) 構(gòu) 的 齒 面 載 荷 分 配 系 數(shù) ，25. 100. 1mk，在此取1 . 1mk；vk為質(zhì)量系數(shù)，當(dāng)齒輪接觸良好，齒距及徑向跳動精度高時(shí)，0 . 1vk；b 為所計(jì)算齒輪的齒面寬度（mm） ，b=57.2 mm；D 為所討論齒輪的大端分度圓直徑（mm） ；wJ為所計(jì)算的齒輪的輪齒完全應(yīng)力綜合系數(shù)，取3 . 0wJ。 圖 3-2 彎曲計(jì)算用綜合系數(shù) 主動錐齒輪強(qiáng)度校核 校核時(shí)要通過發(fā)動機(jī)的最大扭矩和傳動系的最低檔速比所確保的主動錐齒輪的轉(zhuǎn)矩Tz 來計(jì)算扭矩。 awawsvmszwMPMPbDJmkkkkT70061035. 0542 .57911 . 177. 0135061

40、02102303 由汽車日常移動平均轉(zhuǎn)矩主動錐齒輪 TzF為計(jì)算扭矩來進(jìn)行力矩檢查 awawfMPMP9 .2102 .3535. 0542 .57911 . 177. 012021023 從動錐齒輪強(qiáng)度校核 以發(fā)動機(jī)最大扭矩與傳動系最低當(dāng)速比所確定的從動錐齒輪的轉(zhuǎn)矩cT為計(jì)算扭矩來校核 awawsvmscwMPMPbDJmkkkkT7006053 . 03692 .57911 . 177. 0120353102102303 以汽車日常行駛平均轉(zhuǎn)矩所確定的從動錐齒輪轉(zhuǎn)矩cFT為計(jì)算扭矩來校核 awawfMPMP21078.343 . 03692 .57911 . 177. 0111701023

41、 由此得，主減速器齒輪彎曲強(qiáng)度滿足要求。 2.4.3 2.4.3 輪齒接觸強(qiáng)度輪齒接觸強(qiáng)度 錐齒輪輪齒的齒面接觸應(yīng)力公式： JvfmszpjbJKkkkkTDc301102 其 中 ，zT為 所 計(jì) 算 的 齒 輪 的 計(jì) 算 轉(zhuǎn) 矩 （ N m ）， 對 于 從 動 齒 輪 ：NmTTTTcscecz20353,min與NmTcf1170，對于主動齒輪NmTz3506與NmTz202；0K為過載系數(shù)；sK為尺寸系數(shù)，它考慮了齒輪尺寸對淬透性的影響，通常取 1.0；fk為齒面品質(zhì)系數(shù)，對于制造精確的齒輪，取 1.0；pc為綜合彈性系數(shù)，取232.6mmN/2/1；JJ為齒面接觸強(qiáng)度綜合系數(shù)，取

42、20. 0JJ 由于接觸應(yīng)力主從動齒輪相等，所以以下只計(jì)算從動輪的 按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算載荷計(jì)算 ajjMPMPa2800124420. 02 .5711011 . 1112035323696 .2323 按日常行駛轉(zhuǎn)矩計(jì)算 ajjMPMPa17502992 . 02 .5711011 . 111117023696 .2323 第三章第三章 差速器設(shè)計(jì)差速器設(shè)計(jì) 汽車在形式的過程中， 左右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過的路程往往是不相等的。 如轉(zhuǎn)彎時(shí)內(nèi)側(cè)車輪行程比外側(cè)車輪短;左右兩輪胎的氣壓不相等，臺面的磨損不均勻，兩車輪上的負(fù)荷不均勻而引起的車輪滾動半徑不相等；左右車輪接觸的路面條件不相同，形式阻力

43、不相等這樣，如果左右車輪剛性連接，則不論轉(zhuǎn)彎行駛或直線行駛，均會引起車輪在路面上的滑移或滑轉(zhuǎn)，一方面會加劇輪胎的磨損，功率與燃料的消耗，另一方面會使轉(zhuǎn)向沉重，通過性與操縱性變壞。為此在驅(qū)動橋的左右車輪間都裝有輪間差速器。 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。 差速器按其結(jié)構(gòu)特征不同，分為齒輪式、凸輪式、渦輪式與牙嵌自由輪式很多種形式。 3.1 3.1 差速器的結(jié)構(gòu)形式選擇差速器的結(jié)構(gòu)形式選擇 汽車上廣泛采用的是對稱錐齒輪式差速器， 該差速器具有結(jié)構(gòu)簡單， 質(zhì)量小， 維修容易，成本低等優(yōu)點(diǎn)。它可分為普通錐齒輪式差速器、摩擦片式差速器與強(qiáng)制鎖止式差速器。 圖

44、3-1 差速器差速原理 普通齒輪式差速器的傳動機(jī)構(gòu)為齒輪式。 齒輪差速器要圓錐齒輪式與圓柱齒輪式兩種。 圖 4-2 普通的對稱式圓錐行星齒輪差速器 1-軸承；2-螺母；3-鎖止墊片；4-差速器左殼；5-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；10-行星齒輪墊片；11-差速器右殼；12-軸承；13-螺栓；14-鎖止墊片 強(qiáng)制鎖止式差速器就是在對稱式錐齒輪差速器上設(shè)置差速鎖。當(dāng)一側(cè)驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)時(shí)，可利用差速鎖使差速器不起差速作用。差速鎖在軍用汽車上應(yīng)用較廣。經(jīng)方案論證，差速器結(jié)構(gòu)形式選擇對稱式圓錐行星齒輪差速器。 普通的對稱式圓錐行星齒輪差速器由差速器左、右殼，2 個(gè)半軸

45、齒輪，4 個(gè)行星齒輪(少數(shù)汽車采用 3 個(gè)行星齒輪，小型、微型汽車多采用 2 個(gè)行星齒輪)，行星齒輪軸(不少裝 4個(gè)行星齒輪的差逮器采用十字軸結(jié)構(gòu))， 半軸齒輪及行星齒輪墊片等組成。 由于其結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)、制造方便、用在公路汽車上也很可靠等優(yōu)點(diǎn)，最廣泛地用在轎車、客車與各種公路用客車汽車上有些越野汽車也采用了這種結(jié)構(gòu)，但用到越野汽車上需要采取防滑措施。例如加進(jìn)摩擦元件以增大其內(nèi)摩擦，提高其鎖緊系數(shù)；或加裝可操縱的、能強(qiáng)制鎖住差速器的裝置差速鎖等。 差速器的性能常以鎖緊系數(shù)來表征， 定義為差速器的內(nèi)磨察力矩與差速器殼接受的轉(zhuǎn)矩之比。普通錐齒輪式差速器的鎖緊系數(shù)一般為 0.050.15，兩半軸

46、的轉(zhuǎn)矩之比為1.111.35。 這樣的分配比例對于在良好路面上行駛的汽車來說是合適的。 但當(dāng)汽車越野行駛或在泥濘冰雪路面上行駛， 一側(cè)驅(qū)動車輪與地面的符著系數(shù)很小時(shí)， 盡管另一側(cè)車輪與地面有很好的符著，驅(qū)動動力矩也不得不誰負(fù)著系數(shù)小的一側(cè)同樣的減小，無法發(fā)揮潛在的牽引力，以致汽車停駛。 由于本設(shè)計(jì)定位是輕型客車汽車驅(qū)動橋設(shè)計(jì)， 其一般在條件良好路面上行駛。 為簡化結(jié)構(gòu)與降低成本，決定使用普通錐齒輪式差速器。 3.2 3.2 差速器主要參數(shù)選擇差速器主要參數(shù)選擇 3.2.1 3.2.1 行星齒輪數(shù)行星齒輪數(shù) n n 本設(shè)計(jì)定位是客車汽車，取行星齒輪數(shù) n=4。 3.2.2 3.2.2 行星齒輪球

47、面半徑行星齒輪球面半徑 行星齒輪的球面半徑bR反映了差速器錐齒輪節(jié)錐矩的大小與承載能力，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式來確定 mmTKRdbb908.81257.6820353)75. 25 . 2(33 式中，bK為行星齒輪球面半徑系數(shù)，0 . 35 . 2bK， ；dT為差速器計(jì)算轉(zhuǎn)矩（Nm） ，NmTTTcsced20353,。 在此粗取75. 2bK，083.75bR 行星齒輪的節(jié)錐矩0A為 bRA)99. 098. 0(0 粗取 0.985，mmRAb957.73083.75985. 0985. 00 3.2.3 3.2.3 行星齒輪與半軸齒輪的齒數(shù)行星齒輪與半軸齒輪的齒數(shù) 為了使齒輪有較高的強(qiáng)度，希

48、望取較大的模數(shù)，但尺寸會增大，于是又要求行星齒輪的齒數(shù)1z 應(yīng)取少點(diǎn)些，但1z一般不小于 10。半軸齒輪齒數(shù)2z 在 1425 之間選用。大多數(shù)汽車的半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比2z/ /1z在 1.52.0 的范圍內(nèi)， 為使四個(gè)行星齒輪能同時(shí)與兩個(gè)半軸齒輪嚙合，兩半軸齒輪的齒數(shù)與必須能被行星齒輪數(shù)整除，否則差速器不能裝配。在此取101z，152z。 3.2.4 3.2.4 行星齒輪與半軸齒輪節(jié)錐角與模數(shù)行星齒輪與半軸齒輪節(jié)錐角與模數(shù) 行星齒輪與半軸齒輪節(jié)錐角1、2分別為 31.561015arctan)/arctan(69.331510arctan)/arctan(122211zzzz 錐齒輪

49、大端的端面模數(shù) m 為 220110sin2sin2zAzAm=8.025 按 GB 12368-9 選取 m=9，即mmmzA125.81sin2110，mmRb9 .81 3.2.5 3.2.5 分度圓直徑分度圓直徑 分度圓直徑1d、2d（mm） mmmzd9010911 mmmzd13515922 3.2.6 3.2.6 半軸齒輪齒面寬半軸齒輪齒面寬 02A)0.30(0.25b=20.3824.34mm 但2b不應(yīng)超過端面模數(shù) m 的 10 倍，即80102mb，行星齒輪的齒面寬度一般比半軸齒輪的齒面寬度略小。在此取 22 mm。 3.2.7 3.2.7 齒全高齒全高 齒工作高度 mm

50、mhg4 .1496 . 16 . 1 齒徑向間隙 mmmC743. 1051. 09188. 0051. 0188. 0 齒全高 mmmChhg143.16051. 0788. 1 3.2.8 3.2.8 齒頂高齒頂高 1992 年“格里森”標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用齒頂高系數(shù)aK計(jì)算齒頂高。 半軸齒輪齒頂高 mmmKha346. 59594. 02 行星齒輪齒頂高 mmhhhg054. 9346. 54 .1421 式中，594. 0101537. 043. 0/37. 043. 02212zzKa 3.2.9 3.2.9 壓力角壓力角 汽車差速器齒輪大多采用壓力角為3022。 行星齒輪軸直徑 d（mm

51、）為 mmnrTddc57.29544981 . 110203531 . 110330，取 30mm 式中，0T為差速器殼傳遞的轉(zhuǎn)矩 （N m）NmTTTcsce20353,0； n 為行星齒輪數(shù)， n=4；dr為行星齒輪支承面中點(diǎn)到錐頂?shù)木嚯x（mm） ，約為半軸齒輪齒寬中點(diǎn)出平均直徑的一半，取mmdrd544 . 02；c為支承面允許擠壓應(yīng)力，取 98Mpa。 行星齒輪在軸上的支承長度 L 為 mmdL52.321 . 1，取 32mm 參 數(shù) 符 號 半軸齒輪 行星齒輪 分度圓直徑 d 141 96 齒頂高 ha 1.83 3.76 齒根高 hf 4.43 2.5 齒頂圓直徑 da 144

52、 103 齒根圓直徑 df 133 84 齒頂角 a 419 231 齒根角 f 231 419 分度圓錐角 63 27 頂錐角 a 6719 2931 根錐角 f 6029 2241 錐距 R 47 46 分度圓齒厚 s 9 9 齒寬 b 20 27 3.3 3.3 差速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算差速器齒輪強(qiáng)度計(jì)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)常處于嚙合傳動狀態(tài)， 只有汽車轉(zhuǎn)彎后左右車輪行駛不同的路程時(shí)， 或者一側(cè)車輪打滑而滑轉(zhuǎn)時(shí)，差速器齒輪才有嚙合傳動的相對運(yùn)動。因此，對于差速器齒輪主要進(jìn)行彎曲強(qiáng)度校核。輪齒彎曲應(yīng)力w（MPa）為 avmscwMPJnd

53、mbkkkT322102 式中：n 為行星輪數(shù)，n=4；J 為綜合系數(shù)，根據(jù)取 J=0.228；2b、2d分別為半軸齒輪齒寬及其大端分度圓直徑，2b22 mm，2d135 mm；cT為半軸齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩（Nm） ，06 . 0 TTc；sk、mk、vk按主減速器強(qiáng)度計(jì)算的有關(guān)數(shù)值選取。 當(dāng)csceTTT,min0，MPaw980；當(dāng)cfTT 0，MPaw210。 以發(fā)動機(jī)最大扭矩與傳動系最低當(dāng)速比所確定的轉(zhuǎn)矩來校核 20353Nm,min0csceTTT，NmTTc8 .122116 . 00 awwMP9808494228. 013522911 . 177. 08 .122111023 以汽車

54、日常行駛平均轉(zhuǎn)矩所確定的轉(zhuǎn)矩為計(jì)算扭矩來校核 1170Nm0T，NmTTc7026 . 00 awwMP210494228. 013522911 . 177. 07021023 輪齒強(qiáng)度合格 第四章第四章 車輪傳動裝置設(shè)計(jì)車輪傳動裝置設(shè)計(jì) 車輪傳動裝置位于傳動系的末端，其基本功用是接受由差速器傳來的扭矩并將其傳給車輪。對于非斷開式的驅(qū)動橋，車輪傳動裝置主要零件試半軸；對于斷開式驅(qū)動橋與轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋，車輪傳動裝置為萬向節(jié)。 4.1 4.1 車輪傳動裝置結(jié)構(gòu)的選擇車輪傳動裝置結(jié)構(gòu)的選擇 半軸根據(jù)其車輪端的支撐方式不同，可分為半浮式，3/4 浮式與全浮式三種形式。 半浮式半軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是： 半軸外端支

55、撐軸承位于半軸套管外端的內(nèi)孔中， 車輪裝在半軸上。 半浮式半軸除傳遞轉(zhuǎn)矩外， 其外端還承受由路面對車輪的反作用力所引起的全部力與力矩。半浮式半軸結(jié)構(gòu)簡單，所承受的載荷較大，只用于乘用車與總質(zhì)量較小的商用車上。 3/4 浮式半軸的特點(diǎn)是：半軸外端僅有一個(gè)軸承并裝在驅(qū)動橋殼半軸套管的端部，直接支承于車輪輪轂， 而半軸則以其端部凸緣與輪轂用螺釘連接。 該形式半軸的受載情況與半浮式相似，只是載荷有所減輕，一般只用于乘用車與總質(zhì)量較小的商用車上。 全浮式半軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是： 半軸外端的凸緣用螺釘與輪轂相連， 而輪轂又借用兩個(gè)圓錐磙子軸承支撐在驅(qū)動橋殼的半軸套管上。理論上來說，半軸只承受轉(zhuǎn)矩，作用于驅(qū)動橋上

56、的其他反力與彎矩全由橋殼來承受。但由于橋殼變形，輪轂與差速器半軸齒輪不同心，半軸法蘭平面相對其軸線不垂直等因素，會引起半軸彎曲變形，一次一起的彎曲應(yīng)力一般為 570Mpa。全浮式半軸主要用于總質(zhì)量較大的商用車上。 三種形式的半軸結(jié)構(gòu)圖如下 在此選用全浮式半軸結(jié)構(gòu)。 4.2 4.2 半軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算半軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 半軸的主要尺寸是它的直徑，設(shè)計(jì)與計(jì)算時(shí)首先應(yīng)合理地確定其計(jì)算載荷。 半軸的計(jì)算應(yīng)考慮到以下三種可能的載荷工況： a）縱向力 X2最大時(shí)(X2Z2)附著系數(shù)尹取 0.8，沒有側(cè)向力作用； b）側(cè)向力 Y2最大時(shí)，其最大值發(fā)生于側(cè)滑時(shí)，為 Z21中， ，側(cè)滑時(shí)輪胎與地面?zhèn)认蚋街禂?shù)1，在

57、計(jì)算中取 1.0，沒有縱向力作用； c）垂向力 Z2最大時(shí)，這發(fā)生在汽車以可能的高速通過不平路面時(shí)，其值為(Z2-gw)kd，kd是動載荷系數(shù)，這時(shí)沒有縱向力與側(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:22222Z= X +Y 故縱向力 X2最大時(shí)不會有側(cè)向力作用，而側(cè)向力 Y2最大時(shí)也不會有縱向力作用。 4.2.1 4.2.1 初選直徑初選直徑 全浮式半軸桿部直徑可按下式初選 mmMKd508 .1221115. 233 式中，d為半軸桿部直徑；M為半軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，NmM8 .12211；K 為直徑系數(shù)，取 K=2.15。 4.2.2 4.2.2

58、強(qiáng)度校核強(qiáng)度校核 全浮式半軸的計(jì)算載荷可按車輪附著力矩M計(jì)算，即 NmrGmMr165128 . 0509. 0675852 . 1212122 式中，2G為驅(qū)動橋的最大靜載荷，NmG6758574. 081. 993102；2m為負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，取2 . 12m；為附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取8 . 0。 半軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為 MPaMPadM7006735010165121616333 半軸的扭轉(zhuǎn)角為 15196135928080018016512180pGIM 不合格 式中，為單位長度扭轉(zhuǎn)角； G 為材料的切變模量， 采用 40cr 材料， 及 G=80800 MPa；PI為半軸端面極慣性矩：4446

59、13592325032mmdIP。 最終選擇 d=54 mm，1514 4.3 4.3 半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料與熱處理半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料與熱處理 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得粗些， 并適當(dāng)?shù)販p小花鍵槽的深度，因此花鍵齒數(shù)必須相應(yīng)地增加，通常取 10 齒(轎車半軸)至 18 齒(載貨汽車半軸)。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(jì)上應(yīng)盡量增大各過渡部分的圓角半徑以減小應(yīng)力集中。重型車半軸的桿部較粗，外端突緣也很大，當(dāng)無較大鍛造設(shè)備時(shí)可采用兩端均為花鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu)，且取相同花鍵參數(shù)以簡化工藝。在現(xiàn)代汽車半軸上，漸開線花鍵用得較廣，但也有采用矩形或梯形花鍵

60、的。 半軸多采用含鉻的中碳合金鋼制造， 如 40Cr， 40CrMnMo， 40CrMnSi， 40CrMoA， 35CrMnSi，35CrMnTi 等。40MnB 是我國研制出的新鋼種，作為半軸材料效果很好。半軸的熱處理過去都采用調(diào)質(zhì)處理的方法， 調(diào)質(zhì)后要求桿部硬度為 HB388444(突緣部分可降至 HB248)。 近年來采用高頻、中頻感應(yīng)淬火的口益增多。這種處理方法使半軸表面淬硬達(dá) HRC5263，硬化層深約為其半徑的13， 心部硬度可定為HRC3035； 不淬火區(qū)(突緣等)的硬度可定在HB248277 范圍內(nèi)。由于硬化層本身的強(qiáng)度較高，加之在半軸表面形成大的殘余壓應(yīng)力，以及采用噴丸處理

61、、滾壓半軸突緣根部過渡圓角等工藝，使半軸的靜強(qiáng)度與疲勞強(qiáng)度大為提高，尤其是疲勞強(qiáng)度提高得十分顯著。由于這些先進(jìn)工藝的采用，不用合金鋼而采用中碳(40 號、45號)鋼的半軸也日益增多。 第五章第五章 驅(qū)動橋殼設(shè)計(jì)驅(qū)動橋殼設(shè)計(jì) 驅(qū)動橋殼的主要功用是支撐汽車質(zhì)量， 并承受有車輪傳來的路面反力與反力矩， 并經(jīng)懸架傳給車架；它是主減速器、差速器、半軸的裝配基體。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荷重的作用， 并將載荷傳給車輪 作用在驅(qū)動車輪上的牽引力，制動力、 側(cè)向力與垂向力也是經(jīng)過橋殼傳到懸掛及車架或車廂上。 因此橋殼既是承載件又是傳力件，同時(shí)它又是主減速器、差速器及驅(qū)動車輪傳動

62、裝置(如半軸)的外殼。 在汽車行駛過程中， 橋殼承受繁重的載荷， 設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮在動載荷下橋殼有足夠的強(qiáng)度與剛度。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(qiáng)度與剛度的前提下應(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、維修與保養(yǎng)方便。在選擇橋殼的結(jié)構(gòu)型式時(shí)，還應(yīng)考慮汽車的類型、使用要求、制造條件、材料供應(yīng)等。 5.1 5.1 驅(qū)動橋殼結(jié)構(gòu)方案分析驅(qū)動橋殼結(jié)構(gòu)方案分析 驅(qū)動橋殼大致可分為可分式、整體式與組合式三種。 可分式橋殼結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝好，主減速器支承剛度好。但拆裝、調(diào)整、維修很不方便，橋殼的強(qiáng)度與剛度受結(jié)構(gòu)

63、的限制，曾用于總質(zhì)量不大的汽車上，現(xiàn)已很少使用。 整體式橋殼按照制造工藝不同可分為鑄造式、 鋼板沖壓焊接式與鋼管擴(kuò)張成形三種。 鑄造式橋殼的強(qiáng)度與剛度較大，但質(zhì)量大，加工面多，制造工藝復(fù)雜，主要用于總質(zhì)量較大的客車上。鋼板沖壓焊接式與擴(kuò)張成形式橋殼質(zhì)量小，材料利用率高，制造成本低，適于大量生產(chǎn)年，廣泛用于乘用車與總質(zhì)量較小的商用車上。 組合式橋殼主要優(yōu)點(diǎn)是從動齒輪的支承剛度較好， 主減速器的裝配。 調(diào)整比可分式橋殼方便。然而要求有較高的加工精度，故常用于乘用車與質(zhì)量較小的商用車上。 在此選用鑄造式整體式橋殼。 5.2 5.2 驅(qū)動橋殼強(qiáng)度計(jì)算驅(qū)動橋殼強(qiáng)度計(jì)算 對于具有全浮式半軸的驅(qū)動橋， 橋殼

64、上的強(qiáng)度計(jì)算的載荷工況與半軸強(qiáng)度計(jì)算的三種載荷工況相同。下圖為驅(qū)動橋的受力圖，橋殼的危險(xiǎn)斷面通常在鋼板彈簧座內(nèi)側(cè)附近，橋殼端部的輪轂軸承座根部也應(yīng)列入危險(xiǎn)端面進(jìn)行強(qiáng)度校核。 圖 橋殼受力分析圖 1）當(dāng)牽引力或制動力最大時(shí)，橋殼鋼板彈簧座處的危險(xiǎn)端面的彎曲應(yīng)力與扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力分別為 TThhVVWTWMWM 式中，VM為地面對車輪的垂直反力在危險(xiǎn)斷面處引起的垂直面的彎矩，2/22bGmMV；b 為輪胎中心平面到板簧座之間的橫向距離，如上圖所示；hM為一側(cè)車輪上的牽引力或制動力2xF在水平面內(nèi)引起的彎矩；bFMxh2；TT為牽引力或制動力時(shí)，上訴危險(xiǎn)端面所受轉(zhuǎn)矩，rxTrFT2；VW、hW、TW分別為

65、危險(xiǎn)端面處的垂直平面與水平面彎曲的抗彎截面系數(shù)及抗扭截面系數(shù)。 2）當(dāng)側(cè)向力最大時(shí)，橋殼內(nèi)、外板簧座處斷面的彎曲應(yīng)力i、o分別為 vrozvriziWrbFWrbF)()(12012 式中，izF2、ozF2為內(nèi)、外側(cè)車輪的地面垂直反力；rr為車輪滾動半徑；1為側(cè)滑時(shí)的附著系數(shù)。 3）當(dāng)汽車通過不平路面時(shí)，危險(xiǎn)斷面的彎曲應(yīng)力為 vWbkG22 橋殼的許用彎曲應(yīng)力為 300500MPa，許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為 150400MPa?？慑戣T鐵橋殼取較小值。 第六章第六章 驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)元件驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)元件 6.1 6.1 支承軸承的預(yù)緊支承軸承的預(yù)緊 為了提高主減速器錐齒輪的支承剛度， 改善齒輪嚙合的平穩(wěn)性

66、， 應(yīng)對支承錐齒輪的圓錐滾子軸承進(jìn)行預(yù)緊。但是如果預(yù)緊力過大，會使軸承工作條件變壞，降低傳動效率，加速軸承的磨損， 還會導(dǎo)致軸承過熱而引起損壞等。 通常軸承預(yù)緊度大小用于軸承的摩擦力矩來平衡量預(yù)緊后的軸承摩擦力據(jù)合理值應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定。 對于客車， 主動錐齒輪圓錐滾子軸承的摩擦力矩一般為 13Nm。 主動錐齒輪軸承預(yù)緊力的調(diào)整， 可利用精選兩軸承內(nèi)圈之間的套筒長度， 調(diào)整墊片厚度等方法進(jìn)行。近年來，采用具有軸向彈性的波形套筒調(diào)整軸承預(yù)緊度的方法應(yīng)用的較多，波形套筒安置在兩軸承內(nèi)圈之間或軸承與軸肩之間， 其上有一波紋區(qū)或其他容易產(chǎn)生軸向變形的部分。該套筒的軸向載荷與軸向變形之間或軸承與軸肩之間，具有如圖下所示的特性。A點(diǎn)為流動點(diǎn)， 當(dāng)軸承預(yù)緊后， 波形套選在 A 點(diǎn)以后的塑形變形區(qū)工作。 由于材料的冷作硬化，套筒的一端需要加一薄墊片， 以使波形套筒再次在塑形變性區(qū)工作。 波形套筒用冷拔低碳無縫鋼管制造。一個(gè)新的波形套筒拆裝 34 次就會因塑形太小而作廢。這是其主要缺點(diǎn)。 從動錐齒輪圓錐滾子軸承的預(yù)緊力， 靠軸承外側(cè)的調(diào)整； 螺母或主減速器殼與軸承蓋之間的調(diào)整墊片來調(diào)整。 6.2 6.2 錐