輕型客車驅動橋設計畢業(yè)論文

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1、 摘 要 本說明書闡述的內容是關于輕型客車驅動橋總成設計和計算過程。 驅動橋是汽車行駛系的重要組成部分，其基本功用是增大由傳動軸或直接由變速器傳來的轉矩，將轉矩分配給左、右車輪，并使左、右驅動車輪具有汽車行駛運動學所要求的差速功能。所以其設計質量直接關系到整車性能的好壞。所以在設計過程中，設計者本著嚴謹和認真的態(tài)度進行設計。 在緒論部分，對驅動橋各總成及其選用形式作了簡明扼要的說明。 在方案論證部分，對驅動橋及其總成結構形式的選擇作了具體的說明。本設計選用了單級減速器，采用的是雙曲面齒輪嚙合傳動，盡量的簡化結構，縮減尺寸，有效的利用空間，充分減少材料浪費，減輕整體質量。由于是輕型

2、貨車，主要形式在路面較好的條件下，因此沒有使用差速鎖。 在設計計算與強度校核部分，對主減速器主從動齒輪、差速器齒、輪車輪傳動裝置和花鍵等重要部件的參數(shù)作了選擇。同時也對以上的幾個部件進行了必要的校核計算。 在工藝部分，對本設計的制造和裝配等工藝，作了個簡單的分析。 結束語是作者對本次畢業(yè)設計的一些看法和心得體會，并對悉心幫助和指導過我的指導老師和同學表示衷心的感謝和深深的敬意。 關鍵詞 驅動橋 輕型客車 差速器 主減速器 ABSTRACT The main co

3、ntent of this bachelor paper is the process of the design and calculation of the drive axle for mini-bus. As one of main component of vehicle drive line, its basic effect is to enlarge the torques that comes from the drive shafts or directly from the transmission, and distributes the torques to sid

4、e wheels, and make the side wheels have the differential drive axle has an important effect on vehicle performance, therefore, we should keep a serious and earnest attitude during the course of design. In the exordium part, it has short and sweet introduced the assembly and pattern selection for dr

5、ive axle. In the part of selection and argumentation ,a concrete description of structure form of drive axle and its assemblies are made. In this design, it has selected the single-grade main-reducer drive axle, it is two hypoid gears, it can simplify the structure, reduce the size, make effect use

6、 of the space and materials, reduce the whole quality. As it is for mini-bus and often use on good rods, so it dosen’t use differential block. In the part of designing conclusion and strength check, parameter of the essential units such as the speed reduction,differential,wheel drive mechanism and

7、so on are selected. At the same time, the author makes the strength check to the main speed reduction,differential wheels drive mechanism. In the technology of drive ring gear shaft is analyzed, afterwards its dimensional chain is calculated. In the conclusion, the author makes a brief summary abo

8、ut this Graduation Project. And the author gives his heartily thanks and respects to the guide teachers and classmates, who helped and supervised the author a lot. Key words drive axle mini-bus differential gear main-reducer

9、目 錄 1 緒論……………………………………………………………4 2 驅動橋總成的結構形式及布置………………………………5 3 主減速器………………………………………………………7 3.1 減速器的結構形式選擇…………………………………7 3.2 主減速器計算載荷的確定………………………………8 3.3 主減速器錐齒輪主要參數(shù)的選擇………………………11 3.4 雙曲面齒輪的校核………………………………………13 3.5 錐齒輪的材料……………………………………………16 3.6 主減速器主從動齒輪的支撐方案………………………16 3.7 主減

10、速器錐齒輪軸承載荷計算…………………………17 4 差速器設計…………………………………………………23 4.1 差速器形式的選擇………………………………………23 4.2 差速器齒輪的設計………………………………………24 4.3 差速器齒輪的強度校核…………………………………25 5 車輪傳動裝置…………………………………………………26 6 驅動橋殼設計…………………………………………………29 6.1 驅動橋殼結構方案分析…………………………………29 6.2 驅動橋殼強度計算………………………………………30 7 花鍵設計計算………

11、………………………………………33 7.1 結構形式及參數(shù)的選擇…………………………………33 7.2 花鍵校核…………………………………………………33 8 工藝性和經(jīng)濟性分析…………………………………………34 結論………………………………………………………………36 致謝………………………………………………………………37 參考文獻…………………………………………………………38 附錄A……………………………………………………………39 附錄B……………………………………………………………44 1 緒論 驅動橋處于動力傳動系的末端，其基本功能是

12、增大由傳動軸或變速器傳來的轉矩，并將動力合理的分配給左右驅動輪，另外還承受作用與路面和車架或車身之間的垂直力縱向力和橫向力。驅動橋一般由主減速器差速器車輪傳動裝置和驅動橋殼等組成。 驅動橋設計應當滿足如下基本要求： 1) 所選擇的主減速比應能保證汽車具有最佳的動力性和燃油經(jīng)濟性。 2) 外形尺寸要小，保證有必要的離地間隙。 3) 齒輪及其他傳動件工作平穩(wěn)，噪聲小。 4) 在各種轉速和載荷下具有高的傳動效率。 5) 在保證足夠的強度剛度條件下，應力求質量小，尤其是簧下質量應盡量小，以改善汽車平順性。 6) 與懸架導向機構運動協(xié)調，對于轉向驅動橋，還應與轉向機構運動相協(xié)調。

13、 7) 結構簡單，加工工藝性好，制造容易，拆裝調整方便。 2 驅動橋總成的結構形式及布置 驅動橋的結構形式與驅動車輪的懸架形式密切相關。當車輪采用非獨立懸架時，驅動橋應為非斷開式，即驅動橋殼是一根連接左右驅動車輪的剛性空心梁，而主減速器差速器及車輪傳動裝置都裝在它里面。當采用獨立懸架時，為保證運動協(xié)調驅動橋應為斷開式，這種驅動橋無鋼性的整體外殼，主減速器及其殼體裝在車架或車身上，兩側驅動車輪則與車架或車身做彈性聯(lián)系，并可彼此獨立地分別相對于車架或車身做上下擺動，車輪傳動裝置采用萬向節(jié)傳動。

14、 具有橋殼的非斷開式驅動橋結構簡單，制造工藝性好成本低，工作可靠，維修調整容易廣泛應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。但整個驅動橋均屬于簧下質量，對汽車平順性和降低動載荷不利。斷開式驅動橋結構較復雜，成本較高，但它大大地增加了離地間隙，減小了簧下質量，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作用與車輪和車橋上的動載荷，提高了零部件的使用壽命；由于驅動車輪與地面的接觸情況及對各種地形的適應性較高，大大增敲了車輪的抗側滑能力。 由于輕型客車主要在城市內短途，路面狀況較好且車速不高，所以使用結構簡單成本低廉的非獨立懸架，整體式驅動橋。結構示意圖如下：

15、 他由驅動橋殼主減速器差速器半軸和輪轂組成。從變速器經(jīng)萬向傳動裝置輸入驅動橋的轉矩，首先傳到主減速器，在此增大轉矩并相應降低轉速后，經(jīng)差速器分配給左右半軸，最后通過半軸外緣的凸緣盤傳至驅動車輪的輪轂，輪轂驅動車輪運動。 3 主減速器 3.1 主減速器的結構形式選擇 主減速器的功用：將輸入的轉矩增大并相應降低轉速，以及當發(fā)動機縱置時還具有改變轉矩旋轉方向的作用。 為了較為清晰地講述，下面將列表說明單級與雙級主減速器，螺旋錐齒輪與雙曲面齒輪的有缺點和使用條件。 單級與雙級主減速器對比表 類別

16、 單級主減速器 雙級主減速器 結構示意圖 結構 簡單 復雜 質量 較小 較大 成本 較小 較大 減速比 小于7 7~12 應用范圍 轎車，輕，中型貨車 中，重型貨車，大客車 螺旋錐齒輪與雙曲面齒輪對比表 類別 螺旋錐齒輪 雙曲面齒輪 結構示意圖 軸線 垂直相交于一點 垂直但不相交 偏移距 無 有 螺旋角 齒輪尺寸相同時 傳動比小 傳動比大 傳動比一定 從動齒輪尺寸相同時 主動齒輪直徑小 主動齒輪直徑大 主動齒輪尺寸相同時 從動齒輪直徑大 從動齒輪直徑小 縱向滑移 無 有

17、 重合度 小 大 齒輪強度 小 大 傳動效率 0.95 0.90 抗膠合能力 高 低 軸向力 小 大 軸承壽命 大 小 潤滑油 普通 特殊 傳動比范圍 其他 加工容易熱處理簡單成本低 存在E 由于本設計題目為輕型客車驅動橋設計，而不是載重貨車或者越野車，因此采用單級主減速器已經(jīng)足夠了。 為保證有足夠的離地間隙，減小從動齒輪的尺寸，選擇了雙曲面齒輪。 3.2 主減速器計算載荷的確定 3.2.1主減速比的選擇 1 預選 ：車輪滾動半徑0.338M ：發(fā)動機輸出功率最大時主軸轉速4000rpm ：最高車速120km

18、/h ：變速器最高檔速比1 為了得到足夠的儲備功率，一般應加大10%~25%，取大10%，則=4.248*1.1=4.672 2 選擇齒數(shù) 當較?。?.5~5）時，取7~12 ，為減小重量尺寸，取=8，則=4.672*=37.376 所以取=37（38有公約數(shù)）， 因此最終選擇=37/8=4.625 3.2.2 從動齒輪計算載荷的確定 1) 按發(fā)動機最大轉矩計算 ：猛接離合器所產(chǎn)生的動載系數(shù) ：發(fā)動機的最大轉矩 ：變速器的一檔傳動比 ：主減速器的減速比 ：發(fā)動機到驅動橋之間的傳動效率 ：計算驅動橋數(shù) 2) 按驅動輪打滑 =4392nm :滿載狀態(tài)下的后橋靜

19、載荷 ：最大加速度時的后軸負荷系數(shù) ：輪胎與路面間的附著系數(shù) ：輪胎的滾動半徑 ：輪邊減速比 ：輪邊傳動效率 3) 按汽車日常行駛平均轉矩確定的從動輪的計算轉矩： G：汽車滿載總重 ：道路的滾動阻力系數(shù) ：汽車正常使用的平均爬坡能力 ：汽車在爬坡時的加速能力系數(shù) ：輪邊傳動效率 n：計算驅動橋數(shù) 3.2.3主動齒輪的計算轉矩 ：從動齒輪的計算轉矩 ：主減速比 ：主從動齒輪間的傳動效率 1) 按發(fā)動機的最大扭矩和傳動系最低檔速比確定的主動錐齒輪的計算轉矩 2) 按驅動輪打滑轉矩確定的主動錐齒輪的計算轉矩 3) 按汽車日常行駛平均轉矩確定的

20、主動錐齒輪的計算轉矩 3.3 主減速器錐齒輪主要參數(shù)的選擇 以下各項的計算中， 3.3.1 主動錐齒輪齒數(shù)選擇 選取原則： １．不小于４０ ２．避免有公約數(shù) ３．不小于６ 所以選符合這些要求 3.3.2 從動輪大端分度圓直徑和斷面模數(shù) ：直徑系數(shù)，取為１４ 3.3.3 齒面寬度 經(jīng)驗公式估算: 取為32.2mm 3.3.4 雙曲面齒輪偏移距E的確定 E過大使齒輪縱向滑移過大，引起齒面早期磨損 E過小不能發(fā)揮雙曲面齒輪的優(yōu)點 E應給接近0.2且 ＝0.2*207.63=41.5mm (后面的程序計算結果) 所以，取E＝４0mm　下偏

21、移，即由從動齒輪的錐頂向其齒面看去，并使主動齒輪處于右側，主動齒輪在從動齒輪中心線的下方。 3.3.5中點螺旋角 越大，則重合度越大，輪齒強度越大，嚙合齒數(shù)越多，傳動平穩(wěn)。 越小，齒輪上所受的軸向力越大，軸承載荷越大，軸承壽命縮短。 預選: 3.3.6螺旋方向的確定 選用原則：掛前進當時，齒輪軸向力為離開錐頂?shù)姆较?，使主從動齒輪有分離的趨勢，防止齒輪卡死。 選取主動齒輪左旋（從錐頂看，齒形從中心線上半部分向右傾斜）。 3.3.7 法向壓力角的選擇 法向壓力角大一些可以增加齒輪強度，減少不發(fā)生根切的最小齒數(shù)。 過大易使齒頂變尖，端面重合度降低。 選取 3.3.8

22、銑刀的刀盤半徑選擇 根據(jù)《雙曲面齒輪與圓錐齒輪》的表３－１６預選刀盤半徑 　　雙曲面齒輪的幾何尺寸程序計算結果附后 3.4 主減速器雙曲面齒輪校核 　　程序計算得主動輪螺旋角，而預選的，兩者差值,符合要求，平均螺旋角 ，查《汽車設計》（劉維信）圖９－５８可知，重合度，較好。 　　雙曲面齒輪輪齒損壞形式主要有：彎曲疲勞折斷，過載折斷，齒面點蝕及剝落，齒面膠合，齒面磨損等。 3.4.1 單位齒長圓周力 主動輪大端分度圓直徑 主減速器錐齒輪的表面耐磨性常用齒輪上的單位齒長圓周力來估算。 按發(fā)動機最大轉矩和變速器一檔速比計算 按發(fā)動機最大轉矩和變速器直接檔速比計算

23、 滿足要求。 3.4.2 輪齒彎曲強度 錐齒輪輪齒的齒根彎曲應力公式 :為所計算的齒輪的計算轉矩 ：過載系數(shù)。 ：尺寸系數(shù) ：齒面載荷分配系數(shù) ：質量系數(shù) ①主動錐齒輪強度校核 1)以發(fā)動機最大扭矩和傳動系最低當速比所確定的主動錐齒輪的轉矩為計算扭矩來校核 2)以汽車日常行駛平均轉矩所確定的主動錐齒輪轉矩為計算扭矩來校核 ②從動錐齒輪強度校核 1)以發(fā)動機最大扭矩和傳動系最低當速比所確定的從動錐齒輪的轉矩為計算扭矩來校核 2)以汽車日常行駛平均轉矩所確定的從動錐齒輪轉矩為計算扭矩來校核 3.4.3 輪齒接觸強度 錐齒輪輪齒的齒面接觸應力公

24、式： T：為所計算齒輪的計算轉矩 :過載系數(shù) ：尺寸系數(shù)。 ：齒面載荷分配系數(shù) ：質量系數(shù) 由于接觸應力主從動齒輪相等，所以以下只計算主動輪的 1)按主動輪計算載荷計算 2)按日常行駛轉矩計算 3.5 錐齒輪的材料 汽車主減速器錐齒輪目前常用滲碳合金鋼來制造，主要有20GrMnTi,20MnVB,20MnTiB,22CrNiMo等 。 本設計采用夠內為比較多用的20GrMnTi。其優(yōu)點是表面可得到含碳量較高的硬化層，具有相當高的耐磨性和抗壓性，而心部較軟，具有很好的韌性，因而它的彎曲強度，表面接觸強度和承受沖擊的能力均很好。由于含碳量較低，使得鍛造性能和切

25、削加工性能較好。其主要缺點是熱處理費用較高，表面硬化層以下的基底較軟，在承受很大的壓力時可能產(chǎn)生塑性變形，如果滲透層與心部的含碳量相差過多，便會引起表面硬化層剝落。 3.6主減速器主從動齒輪的支撐方案 逐漸速器中必須保證主從東齒輪具有良好的嚙合狀態(tài)，才能使他們良好的工作。齒輪的正確嚙合，除了與齒輪的加工質量，裝配調整及主減速器殼體的剛度有關外，還與齒輪的支撐剛度密切相關。 3.6.1 主動錐齒輪的支撐 主動錐齒輪的支撐形式課分為懸臂式支撐核跨置式支撐兩種。 懸臂時支撐機構的特點實在錐齒輪的大端一側采用較場的軸頸，其上安裝量個圓錐滾子軸承。為了減小懸臂長度和增加兩軸承只見的距離，以改

26、善支撐剛度，應該是兩個圓錐滾子軸承的大端朝外，使作用在齒輪上離開錐頂?shù)妮S向力由靠近齒輪的軸承承受，而反向軸向力則幽靈一個軸承承受。懸置式支撐機構簡單，支撐剛度較差，用于傳遞扭矩較小的轎車，輕型貨車的單級逐漸速器中。 跨置式支撐結構的特點是在錐齒輪的兩端均由軸承支撐，這樣可以大大增加支撐剛度，又使軸承負荷減小，齒輪嚙合條件改善，因此齒輪的承載能力高于懸臂式。此外由于齒輪大端一側軸頸上的兩個圓錐磙子軸承之間的距離很小，可以縮短主動齒輪軸的長度，使不止更加緊湊，并可減小傳動軸夾角，有利于整車布置。但是跨置式支撐必須在主減速器殼體上有支撐導向軸承所需的導向軸承座，從而使主減速器殼體制造結構復雜，加工

27、成本提高。另為，因主從動錐齒輪之間的空間很小，以致使主動齒輪軸得到向軸承尺寸受到限制，有時甚至布置不下或者使齒輪拆裝困難。跨置式支撐中的導向軸承為圓柱磙子軸承，并且內外全可以分離，他僅僅承受徑向力，此村根據(jù)布置位置而定，是易損壞的一個軸承。 由于本設計是輕型客車的驅動橋，所傳遞的扭矩較小，采用懸臂式支撐已經(jīng)足夠，這樣可以式結構簡單，布置容易，成本降低。 3.6.2 從動錐齒輪的支撐 從動齒輪的支撐剛度與軸承的形式，支撐間的距離級軸承之間的分布比例有關。從東錐齒輪多用圓錐磙子軸承支撐。為了增加支撐剛度，兩圓錐磙子軸承的大端應向內，以減少軸承之間的距離。為了使從東錐齒輪背面的差速器殼體有足

28、夠的空間來布置加強筋以增加支撐穩(wěn)定性，軸承之間的距離應該不小于從動錐齒輪大端分度圓直徑的70%。為了使載荷能盡量平均的分配在兩側的軸承上，應盡量使從東錐齒輪兩側軸承的距離相等或是從動錐齒輪距離左側軸承的距離大于右側軸承的距離。 3.7 主減速器錐齒輪軸承載荷計算 3.7.1 錐齒輪齒面上的作用力 錐齒輪的受力示意圖如下 根據(jù)《汽車設計》（劉惟信編）中介紹，主動輪的當量轉矩為 主從動錐齒輪的中點分度園直徑如下： 主動輪受力為 從動輪受力 則由此可計算出主從動輪上的軸向力和頸向力 主動輪的軸向力為：

29、 徑向力 從動輪軸向力 徑向力 3.7.2 軸承受力計算 軸承和齒輪的相對位置關系如下圖 其中 主動軸 從動軸 ①主動軸支反力計算 H平面：有轉矩平衡可知 所以 所以 V平面：由轉矩平衡可知 所以 所以 合成： ②從動軸支反力計算 H平面：有轉矩平衡可知 所以 所以 V平面：由轉矩平衡可知 所以 所以 合成

30、： ③主動軸軸承的軸向力計算 查《機械設計》書可知Y=1.6,s=R/2Y,e=0.37,fp=1.2 所以軸向派生力： 軸承1壓緊被”壓緊” 軸承動載荷為 ④從動軸軸承的軸向力計算 查《機械設計》書可知Y=1.6,s=R/2Y,e=0.37,fp=1.2 所以軸向派生力： 軸承1壓緊被”壓緊” 軸承動載荷為 3.7.3 軸承壽命計算 主從動軸的軸承中，除了主動軸上的2軸承為30207E外，其他軸承均為30208E 因此只需校和主動軸上2軸承和從動軸上的1軸承即可。 查《機械設計手冊》可知3020

31、8E， 30207E， 從動軸上的1軸承壽命： 主動軸上的2軸承壽命 4 差速器設計 4.1 差速器形式的選擇 汽車在形式的過程中，左右車輪在同一時間內所滾過的路程往往是不相等的。如轉彎時內側車輪行程比外側車輪短;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，形式阻力不相等……這樣，如果左右車輪剛性連接，則不論轉彎行駛或直線行駛，均會引起車輪在路面上的滑移或滑轉，一方面會加劇輪胎的磨損，功率和燃料的消耗，另一方面會使轉向沉重，通過性和操縱性變壞。為此在驅動橋的左右車輪間都裝有輪間差速器。 差速

32、器按期結構特征可分為：齒輪式，凸輪使，渦輪式等。汽車上廣泛采用的是對稱錐齒輪式差速器，該差速器具有結構簡單，質量小，維修容易，成本低等優(yōu)點。 差速器的性能常以鎖緊系數(shù)來表征，定義為差速器的內磨察力矩與差速器殼接受的轉矩之比。普通錐齒輪式差速器的鎖緊系數(shù)一般為0.05~~0.15,兩半軸的轉矩之比為1.11~~1.35. 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。但當汽車越野行駛或在泥濘冰雪路面上行駛，一側驅動車輪與地面的符著系數(shù)很小時，盡管另一側車輪與地面有很好的符著，驅動動力矩也不得不誰負著系數(shù)小的一側同樣的減小，無法發(fā)揮潛在的牽引力，以致汽車停駛。 由于本設計題目是輕型客

33、氣驅動橋設計，其行駛多在市內，道路條件良好，為簡化結構和降低成本，決定使用一般的星星齒輪式差速器。 4.2 差速器齒輪的設計 4.2.1 差速器齒輪主要參數(shù)的選擇 ①行星齒輪數(shù) 取n=4，即采用四個行星齒輪 ②星星齒輪的球面半徑 星星齒輪的球面半徑反映了差速器錐齒輪節(jié)錐矩的大小和承載能力，根據(jù)經(jīng)驗公式來確定 ③星星齒輪的節(jié)錐矩 式中：為行星齒輪的球面半徑系數(shù)，取0.99 ④行星齒輪和半軸齒輪的齒數(shù) 為使兩個或四歌星性齒輪能同時與兩個半軸齒輪嚙合，兩個半軸齒輪齒數(shù)必須能被行星齒輪數(shù)整除，否則差速器不能裝配。 故選區(qū)行星齒輪齒數(shù)為10，半

34、軸齒輪齒數(shù)為16 ⑤壓力角 根據(jù)推薦,選擇壓力角大多數(shù)采用的齒形。 4.2.2 差速器齒輪的幾何參數(shù) 源程序附后 計算結果附后 4.3 差速器齒輪的強度校核 差速器齒輪的尺寸受結構限制，而且承受的載荷較大，它不象主減速器齒輪那樣經(jīng)常處于嚙合傳動狀態(tài)，只有汽車轉彎后左右車輪行駛不同的路面時，差速器齒輪才有嚙合傳動的相對運動。因此對于差速器齒輪主要驚醒彎曲強度校核。 公式如下 ：為所計算齒輪的計算轉矩 ：過載系數(shù) ：尺寸系數(shù) ：齒面載荷分配系數(shù) ：質量系數(shù) 1）以發(fā)動機最大扭矩和傳動系最低當速比所確定的轉矩來校核 此處 2）以汽車日常行駛平均轉矩所確定的

35、轉矩為計算扭矩來校核 此處 輪齒強度合格 5 車輪傳動裝置 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。對于非斷開式的驅動橋，車輪傳動裝置主要零件試半軸；對于斷開式驅動橋和轉向驅動橋，車輪傳動裝置為萬向節(jié)。 半軸根據(jù)其車輪端的支撐方式不同，可分為半浮式，3/4浮式和全浮式三種形式。 半浮式半軸的結構特點試辦軸外端支撐軸承位于半軸套管外端的內孔，車輪裝在半軸上。半浮式半軸除傳遞轉矩外，還承受彎矩。 全浮式半軸的結構特點試辦軸外端的凸緣用螺釘與輪轂相連，而輪轂又借用兩個圓錐磙子軸承支撐在驅動橋殼的半軸套管上，理論上來說，半軸只承受轉矩，作用于

36、驅動橋上的其他反力和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，一次一起的彎曲應力一般為5—70Mpa 結構圖如下 5.1 半軸計算 5.1.1 初選直徑 全浮式半軸桿部直徑可按下式初選 ：為半軸桿部直徑 ：為半軸的計算轉矩 K：為直徑系數(shù) 5.1.2 強度校核 ：滿載狀態(tài)下的后橋靜載荷 ：最大加速度時的后軸負荷系數(shù) ：輪胎與路面間的附著系數(shù)。 ：車輪滾動半徑 ①半軸的扭轉切應力為 式中： ：為半軸扭轉切應力 ：為半軸桿部直徑 ②半軸的扭轉角 式中 ：

37、為扭轉角 ：半軸長度 G：為材料剪切彈性模量 ：半軸端面極慣性矩 單位長度的扭轉角為： 根據(jù)《汽車設計》推薦，半軸的單位長度扭轉角在6~15較合適。 6 驅動橋殼設計 驅動橋殼的主要功用是支撐汽車質量，并承受有車輪傳來的路面反力和反力矩，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。 6.1 驅動橋殼結構方案分析 驅動橋殼大致可分為可分式，整體式和組合式三種。 其中整體式橋殼按照制造工藝不同可分為鑄造式，鋼板沖壓焊接式和鋼管擴充式三種。中重型車多用鑄造式，而沖壓焊接式多用于輕型車。 鑄造式整體橋殼的特

38、點是整個橋殼式一個空心梁，橋殼和主減速器殼是兩體，它具有強度和剛度較大，主減速器拆裝方便等優(yōu)點，缺點是質量大，加工面多，制造工藝復雜。 6.2 驅動橋殼強度計算 橋殼的校核主要有以下幾種工況 1） 靜載荷下 此時的危險斷面在彈簧座處 靜彎曲應力為： 式中： ：滿載時后軸的靜載荷。 ：車輪重量 b：車輪內邊緣與彈簧座中心距離 s：兩彈簧座中心距離 2）不平路面沖擊載荷下的強度計算 動在系數(shù)取 那么 3）最大牽引力 兩輪最大切相反力 兩鋼板彈簧間垂向彎矩： 兩鋼板彈簧座間水平彎矩： 轉矩： 合成彎矩：

39、 所以合成應力 4）緊急制動時 垂向彎矩 ：制動時后軸的載荷轉移系數(shù)取為0.75 水平彎矩 ：附著系數(shù)，取為 0.8 轉矩 ：車輪滾動半徑 合成彎矩 合成應力 5）側向力最大時 當側滑時危險斷面在外車輪輪轂內軸承里端， 若車向右側滑，左側為內側，右側為外側。 右側車輪得支反力為 ：質心高度 ：側滑時的附著系數(shù) 側向力 驅動輪右輪輪轂的左軸承徑向支撐力 所以 合成應力 所以，橋殼是滿足要求的。 7 花鍵設計計算 7.1 結構形式及參數(shù)的選擇 花鍵主要有矩形花

40、鍵和漸開線花鍵，矩形花鍵應用廣泛，加工容易，但應力集中嚴重，因此當傳遞較大扭矩時，一般尺寸較大。漸開線花鍵應力集中較小，定位準確，應用于精密連接，齒高低，所以適合于小尺寸軸和薄壁零件。 本設計中有兩處花鍵，分別是主動軸和半軸上，均選用平齒漸開線花鍵。參數(shù)如下 GB/T1144-2001 模數(shù)m=2mm，分度圓D=32mm,齒數(shù)Z=16 主動軸花鍵長45mm 半軸花鍵長30mm 7.2 花鍵校核 漸開線花鍵的主要失效形式是靜連接時工作表面被壓潰和動連接工作表面過渡磨損。因此靜連接通常按工作表面上的擠壓應力進行強度校核。校核時假定載荷在花鍵的工作表面均勻分布，各齒面上壓力的合力作用在分

41、度圓直徑處，并引入系數(shù)來考慮實際載荷在各花鍵齒上分配不均勻的影響。 1）半軸花鍵校核 式中 T為半軸的計算載荷 ：載荷分布不均勻系數(shù) Z：齒數(shù) H：工作齒高， ：花鍵工作長度 2）主動軸花鍵校核 所以花鍵是合格的 8 工藝性和經(jīng)濟性分析 機械加工工藝性評價： 1． 件結構要素符合國家標準規(guī)定 羅紋，花鍵，錐齒輪，中心孔等結構和尺寸都符合國家標準的規(guī)定。零件的結構要素標準化可以簡化設計工作，縮短零件生產(chǎn)準備周期，降低成本。 2．盡量采用了標準件和通用件 3．在滿足產(chǎn)品使用性能的條件下，零件圖上標注的尺寸精度等級和表面粗糙度要求都取了最經(jīng)濟值。 4．

42、選用切削加工性能好的材料。 5．橋殼，主減速器殼選用了切削加工性能好的球墨鑄鐵。 裝配工藝性評價： 1． 以劃分成幾個獨立的裝配單元 主動錐齒輪總成可以獨立裝配好后，在裝到驅動橋殼上。便于組織平行裝配流水做業(yè)，可以縮短裝配周期；便于組織廠際協(xié)作生產(chǎn)有利于機械的維護修理和運輸。 2． 配過程中的調整工作量和機械加工工作量較少 裝配時只需要調整住從動錐齒輪的嚙合位置，軸承的預緊度，而且調整容易，只要改變調整墊片的厚度和調整螺母的旋入量就可實現(xiàn)，工作量小。 3． 結構便于裝配和拆卸 全浮式支撐結構決定了本驅動橋便于裝配和拆卸。擰下半軸與輪轂的鎖緊螺栓就可以將半軸從半軸套管中拔出，而不

43、必使用千斤頂，汽車自身就可以支撐在路面上。驅動橋后殼卸下后，主減速器的嚙合齒輪就可以看清楚明白，便于定期檢查和維護。 結 論 本驅動橋的設計，總的來說，結構形式的選擇還是比較合理的。 一些相關部件的參數(shù)選擇，經(jīng)驗算后證明其強度也都合格。所以本驅動橋設計符合相關的規(guī)定。 致 謝 經(jīng)過三個多月的緊張工作，終于完成了畢業(yè)設計。通過此次畢業(yè)設計我又從新復習了一邊大學里學過的相關知識。培養(yǎng)了獨立解決汽車工程技術問題的能力，鞏固和加強了對所學基礎知識和專業(yè)知識的理解和運用能力。對汽車總

44、成的設計有了具體的了解，為以后的工作和學習都作了很好的鋪墊。 在本次設計中我得到了輔導老師王偉華老師的悉心指導，解決了我的很多難題，畢業(yè)設計才最終得以完成。在此，對王老師表示最真誠的謝意。 由于知識有限，設計中難免出現(xiàn)錯誤或不妥之處，敬請各位老師批評指正。 參 考 文 獻 1 王望予. 汽車設計.機械工業(yè)出版社，2000.5 2 陳家瑞. 汽車構造.機械工業(yè)出版社，2000.5 3 余志生. 汽車理論.機械工業(yè)出版社，2000.5 4 劉維信. 汽車設計.清華大學出版社，2000 5 劉維信. 原錐齒輪與雙曲面齒輪傳動，人

45、民交通出版社，1980 6 劉維信. 驅動橋，人民交通出版社，1987 7 曾平. 機械設計，吉林科學技術出版社，1999 附錄A:matlap雙曲面齒輪幾何尺寸計算程序及結果： x1=input(z1=); x2=input(z2=); x3=x1/x2; x4=input(F=); x5=input(E=); x6=input(d2=); x8=53.09*pi/180; x9=tan(x8); x10=1.2*x3; x11=sin(acot(x10)); x12=(x6-x4*x

46、11)/2; x13=x5*x11/x12; x14=cos(asin(x13)); x15=x14+x9*x13; x16=x3*x12; x17=x15*x16; x18=0.02*x1+1.06; x19=x12/x10+x17; x20=x5/x19;x20=0.137 x21=sqrt((1+x20^2)); x22=x20/x21; x23=asin(x22)*180/pi; x24=(x5-x17*x22)/x12; x25=tan(asin(x24)); x26=x22/x25; x27=cos(atan(x26)); x28=x24/x27;

47、 x29=cos(asin(x28)); x30=(x15-x29)/x28; x31=x28*(x9-x30); x32=x3*x31; x33=x24-x22*x32; x34=tan(asin(x33)); x35=x22/x34; x36=atan(x35);r1=x36*180/pi x37=cos(x36); x38=x33/x37; x39=asin(x38);E1=x39*180/pi; x40=cos(x39); x41=(x15+x31-x40)/x38; x42=atan(x41);b1=x42*180/pi x43=cos(x42); b2

48、=b1-E1,x44=b2*pi/180; x45=cos(x44); x46=tan(x44); x47=x22/x33; x48=acot(x47);r2=x48*180/pi x49=sin(x48); x50=cos(x48); x51=(x17+x12*x32)/x37; x52=x12/x50; x53=x51+x52; x54=x12*x45/x49; x55=x43*x51/x35; x56=(x41*x55-x46*x54)/x53; x57=atan(x56);xx57=x57*180/pi; x58=cos(x57); x59=x41*x56

49、/x51; x60=x46*x56/x52; x61=x54*x55; x62=(x54-x55)/x61; x63=x59+x60+x62; x64=(x41-x46)/x63;x72=x12/x49; x73=0.5*x6/x49;A0=x73,k=input(k=); x=(sqrt(2*k^2*x73^2-x72^2*(2-sin(x44)^2))+x72*sin(x44))/2; 初估刀盤半徑 rd=x 請輸入所選擇的rd,x7=input(rd=); x65=x64/x58;x66=x7/x65; if abs((x7-x65)/x7)<0.01 x67=

50、x3*x50;xy67=1-x3; x68=x5/x34-x17*x35;xy68=x35*x37; x69=x37+x40*x67;x70=x49*x51; x71=x12*x47-x70; z=x71 if x5<0.4*A0 x74=x73-x72; x75=3.7*x12*x45/x2; x76=x12*x46/x7; x77=x49/x45-x76; a1=input(a1=);x78=a1*pi/180; x79=sin(x78); x80=x78/2;x81=cos(x80); x82=tan(x80);x83=x77/x82; x84=10560*x

51、83/x2; x85=input(ka=); x86=1.15-x85; x87=x75*x85;x88=x75*x86+0.05; x151=3438*x87/x72; x152=3438*x88/x72; w=x151+x152; x154=x84/w-x18; if x154<0 x89=x84*x85;c=x89/60;c2=x89,x91=(x84-x89);d=x91/60;d2=x91,雙重收縮齒 else x89=x85*x18*w;c=x89/60;c2=x89,x91=(x18*w-c);d=x91/60;d2=x91,傾根錐母線收縮齒

52、 end x90=sin(c*pi/180); x92=sin(d*pi/180); x93=x87+x74*x90;h2dao=x93 x94=x88+x74*x92;h2dao2=x94 x95=0.15*x75+0.05;C=x95 x96=x93+x94;h=x96 x97=x96-x95;hg=x97 r02=r2+c,x98=r02*pi/180; x99=sin(x98); x100=cos(x98); x101=r2-d;rr2=x101*pi/180;rR2=x101 x102=sin(rr2); x103=cos(rr2); x104=cot(

53、rr2); x105=x93*x50/0.5+x6;d02=x105 x106=x70+x74*x50; x107=x106-x93*x49;X02=x107 x108=(x72*x90-x87)/x99; x109=(x72*x92-x88)/x102; x110=x71-x108;Z0=x110 x111=x71+x109;Zr=x111 x112=x12+x70*x104; x113=x5/x112; x114=sqrt(1-x113^2); x115=x113/x114; x116=x103*x114; x117=asin(x116);r01=x117*180

54、/pi x118=cos(x117); x119=tan(x117); x120=(x102*x111+x95)/x103; x121=(x5*x113-x95)/x114;G0=x121 x122=x38*x67/x69; xz123=atan(x122);xy123=cos(xz123); xz124=x39-xz123;xy124=cos(xz124); xz125=x117-x36;xy125=cos(xz125); xz126=x113*xy67-xy68;xy126=-x113*xy67-xy68; x127=xy123/xy124; x128=x68+x87

55、*xy68; x129=x118/xy125; x130=x74*x127; x131=x128+x130*x129+x75*xz126;Br=x131 x132=x4*x127-x130; x133=x128-x132*x129+x75*xy126;B1=x133 x134=x121+x131; x135=x119*x134/0.5;d01=x135 x136=x70*x100/x99+x12; x137=x5/x136; x138=asin(x137); x139=cos(x138); x140=(x99*x110+x95)/x100; x141=(x5*x137

56、-x140)/x139;Gr=x141 x142=x100*x139; x143=asin(x142);rr1=x143*180/pi x144=cos(x143); x145=tan(x143); x146=input(Bmin=); x147=input(Bmax=); x148=x90+x92; x149=x96-x4*x148; x150=x73-x4; else E選擇錯誤，請減小E，使得E<0.4A0 end else x20,x66,x65,調整tann3 end -------------------------運行結果---------------

57、------- z1=8 z2=37 F=32 E=40 d2=207.63 r1 =16.8194 b1 =53.0796 b2 =27.7436 r2 =71.6668 A0 =109.3660 k=1.1 ans =初估刀盤半徑 rd =79.7636 ans =請輸入所選擇的rd rd=79.375 z =1.3653 a1=45 ka=0.15 c2 = 0.3578d2 =285.3608 ans =雙重收縮齒 h2dao =1.4116 h2dao2 =9.2201 C=1.2226 h =10.6317 hg =9.4091 r02 =72.5061 rR2 =6

58、6.9108 d02 = 208.5180 X02=31.6950 Z0 =1.1657 Zr =1.1998 r01 =21.0742 G0 =16.0778 Br=97.7133 B1=60.1359 d01=87.6988 Gr =9.5566 rr1=15.8980 Bmin=0.134 Bmax=0.185 ------------------------------------------------------- 附錄B:matlap星星齒輪與半軸齒輪幾何參數(shù)計算程序與結果 z1=input(z1=);z2min=1.5*z1,z2max=2*z1 z2=inpu

59、t(z2=); Rb=2.8*3262^(1/3) A0=0.99*Rb r1=atan(z1/z2) r2=atan(z2/z1) m=2*A0*sin(r1)/z1 d1=m*z1,d2=m*z2 fmin=0.25*A0,fmax=0.3*A0,f<,10*m f=input(f=); j=input(j=);ow=2*1000*3262*0.6*((m/25.4)^(1/4))*1.1/(f*z2*m*m*j*4) if ow<980 hg=1.6*m h=1.788*m+0.051 a=22.5*pi/180; t=3.1416*m h2dao=(0.4

60、3+0.37/(z2/z1)^2)*m,h1dao=hg-h2dao h1daodao=1.788*m-h1dao,h2daodao=1.788*m-h2dao c=h-hg dlt1=atan(h1daodao/A0),dlt2=atan(h2daodao/A0) r01=r1+dlt2,r02=r2+dlt1 rr1=r1-dlt1,rr2=r2-dlt2 d01=d1+2*h1dao*cos(r1),d02=d2+2*h2dao*cos(r2) x01=d2/2-h1dao*sin(r1),x02=d1-h2dao*sin(r2) s2=t/2-(h1dao-h2dao)

61、*tan(a)+0.052*m,s1=t-s2 b=0.141 sx1=s1-s1^3/6/d1^2-b/2,sx2=s2-s2^3/6/d2^2-b/2 hx1=h1dao+s1^2*cos(r1)/4/d1,hx2=h2dao+s2^2*cos(r2)/4/d2 else cuole end -------------------------運行結果---------------------- z1=10 z2min =15 z2max=20 z2=16 Rb=41.5259 A0=41.1107 r1=0.5586 r2=1.0122 m=4.3577 d1=43.577

62、2 d2=69.7236 fmin=10.2777 fmax=12.3332 ans=f<43.5772 f=12.3 j=0.226 ow=820.2604 hg=6.9724 h=7.8426 t=13.6902 h2dao=2.5036 h1dao=4.4687 h1daodao=3.3229 h2daodao=5.2880 c=0.8703 dlt1=0.0807 dlt2=0.1279 r01=0.6865 r02=1.0928 rr1=0.4779 rr2=0.8843 d01=51.1561 d02=72.3774 x01=32.4934 x02=41.4541 s2=6.2578 s1=7.4325 b=0.1410 sx1=7.3259 sx2 =6.1789 hx1=4.7375 hx2=2.5781 ------------------------------------------------------