柴油SUV后驅(qū)動(dòng)橋與后懸架的設(shè)計(jì)

柴油SUV后驅(qū)動(dòng)橋與后懸架的設(shè)計(jì),柴油,suv,驅(qū)動(dòng),懸架,設(shè)計(jì) 河 南 科 技 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 題目 柴油動(dòng)力SUV車設(shè)計(jì)----后驅(qū)動(dòng)橋、后懸架設(shè)計(jì) 姓 名 張 冬 冬 院 系 車輛與動(dòng)力工程學(xué)院 專 業(yè) 車輛工程 指導(dǎo)教師 李 水 良 2007 年 6 月 14 日 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 （學(xué)生填表） 院系： 車輛與動(dòng)力工程學(xué)院 2007 年 04月 01 日 課題名稱 柴油動(dòng)力SUV車設(shè)計(jì)----后驅(qū)動(dòng)橋、后懸架設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 張冬冬 專業(yè)班級(jí) 車本052 課題類型 工程設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師 李水良 職稱 副教授 課題來源 實(shí)習(xí)課題 1. 設(shè)計(jì)（或研究）的依據(jù)與意義 Suv起源于美國(guó)20世紀(jì)80年代，SUV是為迎合青年白領(lǐng)階層的愛好而在皮卡的底盤上發(fā)展起來的一種箱體車。SUV的英文含義是sport utility vechicle意思就是運(yùn)動(dòng)型多用途汽車。SUV一般前懸掛是轎車型的獨(dú)立懸架，離地間隙大，一定程度上就有轎車的舒適性又有越野車的越野性，提高了此種車存在的價(jià)值。 驅(qū)動(dòng)橋?qū)τ赟UV的越野性來說是一重要環(huán)節(jié).驅(qū)動(dòng)橋處于傳動(dòng)系的末端，基本功能是增大由傳動(dòng)軸傳來的轉(zhuǎn)矩，將動(dòng)力合理的分配給左右驅(qū)動(dòng)輪，另外,還承受作用于路面和車架或車身之間的垂直力、縱向力和橫向力。驅(qū)動(dòng)橋一般由主減速器、車輪傳動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)橋殼等組成。 后懸架對(duì)于SUV的舒適性也相當(dāng)重要。懸架最主要的功能是傳遞作用在車輪和車架之間的一切力和力矩，并緩和汽車駛過不平路面時(shí)所產(chǎn)生的沖擊，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的震動(dòng)，以保證汽車的行使平順性。 2. 國(guó)內(nèi)外同類設(shè)計(jì)（或同類研究）的概況綜述 目前，驅(qū)動(dòng)橋的機(jī)構(gòu)型式按其總體布置來說共有三種，即普通的非斷開式驅(qū)動(dòng)橋，帶有擺動(dòng)半軸的非斷開式驅(qū)動(dòng)橋和斷開式驅(qū)動(dòng)橋。按其工作特性，它們又可歸并為兩大類，即非斷開式驅(qū)動(dòng)橋和斷開式驅(qū)動(dòng)橋。主減速器采用的最廣泛的是“格里森”制或“奧里康制的螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪。在雙級(jí)主減速器中，通常還要加一對(duì)圓柱齒輪或一組行星齒輪。在輪邊減速器中則常采用普通的平行軸式布置的斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)或行星齒輪傳動(dòng)，在某些柴油汽車，無軌電車或超重型汽車的主減速器上，有時(shí)也采用渦輪傳動(dòng)。差速器按結(jié)構(gòu)形式有如下幾種：對(duì)稱式錐齒輪差速器，強(qiáng)制式鎖止差速器，自鎖式差速器。 汽車懸架盡管經(jīng)歷一百多年的不斷演進(jìn)，但從結(jié)構(gòu)功能而言，它都是由彈性元件，減震裝置和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)三部分組成。懸架按結(jié)構(gòu)形式分為獨(dú)立懸架和分獨(dú)立懸架，獨(dú)立懸架又分為雙橫臂式獨(dú)立懸架，麥浮孫式獨(dú)立懸架，滑柱擺臂式后懸架，縱臂式后懸架，或斜臂式后懸架，單臂式獨(dú)立懸架。按照彈性元件分為鋼板彈簧懸架，螺旋彈簧懸架，扭桿彈簧懸架。按作用原理可分為被動(dòng)懸架，主動(dòng)懸架和介于兩者之間的半主動(dòng)懸架。 我的設(shè)計(jì)是柴油動(dòng)力SUV車的后驅(qū)動(dòng)橋和后懸架設(shè)計(jì)，并且本車為中檔經(jīng)濟(jì)型SUV。那么為了兼顧其越野性采用整體式后驅(qū)動(dòng)橋，為了增大其離地間隙采用準(zhǔn)曲面錐齒輪的主減速器。后懸架匹配的是非獨(dú)立懸架，采用鋼板彈簧和筒式減震器，其適應(yīng)SUV的各項(xiàng)功能需要，并且降低其成本。 3. 課題設(shè)計(jì)（或研究）的內(nèi)容 柴油動(dòng)力SUV----后驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì),后懸架設(shè)計(jì) SUV乘用車的參數(shù)為：發(fā)動(dòng)機(jī)采用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，最高車速為130km/h，最 小轉(zhuǎn)彎半徑<5.0m，成員數(shù)4~5人，檔位數(shù)4+1，載重量0.5噸。 4. 設(shè)計(jì)（或研究）方法 1．以當(dāng)前市場(chǎng)上的SUV為參照，設(shè)計(jì)按照其經(jīng)濟(jì)，實(shí)用，耐用為主體，使其盡量降低經(jīng)濟(jì)成本的同時(shí)又能保證質(zhì)量。 2．借鑒先進(jìn)SUV的技術(shù)，在一般車型上進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，達(dá)到設(shè)計(jì)要求目的的同時(shí)使其更有創(chuàng)新性。 3．以小組討論為導(dǎo)向，以各個(gè)成員的設(shè)計(jì)內(nèi)容為參照，相互討論，達(dá)到設(shè)計(jì)自己內(nèi)容的同時(shí)又能兼顧小組成員的設(shè)計(jì)，達(dá)到整體車型的設(shè)計(jì)要求。 5. 實(shí)施計(jì)劃 （5~6周） 學(xué)生進(jìn)行調(diào)研，搜集分析資料，完成開題報(bào)告（4月11日交） （6~7周） 全組集體討論，確定總體方案。每個(gè)學(xué)生確定自己的設(shè)計(jì)內(nèi)容與繪圖數(shù)量。 （8~9周） 整理本設(shè)計(jì)內(nèi)容的相關(guān)資料，進(jìn)行必要的理論計(jì)算，擬定說明書草稿。搜集相關(guān)外文資料并翻譯。 （10~11周） 完成主要總圖設(shè)計(jì)。 （12~13周） 完成零部件圖設(shè)計(jì)，并完成機(jī)繪圖。 （14~15周） 按要求整理，編寫設(shè)計(jì)說明書。 （16周） 整理圖紙及全部設(shè)計(jì)文件，準(zhǔn)備上交。 （17周） 審閱，評(píng)閱設(shè)計(jì)資料，答辯，評(píng)定成績(jī) 指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 研究所（教研室）意見 研究所所長(zhǎng)（教研室主任）簽字： 年 月 日 車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第一章 前 言 近十年來我國(guó)汽車工業(yè)迅猛發(fā)展，車型越來越多，各種車型的用途與分類也越來越明顯。SUV汽車最早起源在美國(guó)，其功用是山地越野和軍事運(yùn)用，后來發(fā)展為在各種條件下都可使用的車型，并且大受消費(fèi)者喜愛。目前國(guó)內(nèi)的SUV廠家甚多，但多數(shù)是中低檔產(chǎn)品，追求的是價(jià)廉實(shí)用。城市SUV是目我國(guó)前發(fā)展的主流，可選擇兩驅(qū)和四驅(qū)類型，其功率不追求過高，動(dòng)力也不必太強(qiáng)，所以排量比真正作為越野的SUV車小的多。因此其價(jià)格低，但空氣污染小，相當(dāng)實(shí)用。 柴油動(dòng)力是今后汽車動(dòng)力的發(fā)展方向，目前很多國(guó)外的高端汽車廠家已經(jīng)在開發(fā)柴油高級(jí)車，其動(dòng)力爆發(fā)迅速，動(dòng)力強(qiáng)勁，價(jià)格與汽油相比低廉。我國(guó)目前的柴油動(dòng)力主要用在大客和貨車上，這些車型的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)含量較低，有少量的SUV也用柴油動(dòng)力,但其技術(shù)含量低，油耗大，噪音大，這些弊端都是以后發(fā)展的技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目。 本次設(shè)計(jì)的就是柴油動(dòng)力的SUV，設(shè)計(jì)方向是中檔車型，講究經(jīng)濟(jì)實(shí)用。本人設(shè)計(jì)的是后驅(qū)動(dòng)橋和后懸架，在設(shè)計(jì)過程中參閱了大量文獻(xiàn)資料，和專業(yè)老師進(jìn)行探討，與同學(xué)共同克服種種困難，從設(shè)計(jì)方向出發(fā)，目標(biāo)就是使本車型經(jīng)久耐用，最終完成了任務(wù)。 此設(shè)計(jì)說明書，記述了所有設(shè)計(jì)相關(guān)的數(shù)據(jù)和信息來源，按照驅(qū)動(dòng)橋和懸架的先后順序進(jìn)行了編排，力爭(zhēng)使讀者能夠輕松的讀懂。在次要非常感謝我的指導(dǎo)教師李水良及車動(dòng)學(xué)院的各位老師，還有很多同學(xué)對(duì)我的熱情幫助。 由于水平所限，書中難免有錯(cuò)誤和漏洞之處，懇請(qǐng)各位老師和讀者批評(píng)指正，在此表示感謝。  第二章 驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì) §2.1 驅(qū)動(dòng)橋概述 驅(qū)動(dòng)橋位于傳動(dòng)系統(tǒng)的末端，其基本功用是增大由傳動(dòng)軸傳來的轉(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)矩分配給左、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。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。 對(duì)于各種不同類型的和用途的汽車，正確的確定上述機(jī)件的結(jié)構(gòu)型式并成功地將它們組合成一個(gè)整體驅(qū)動(dòng)橋，乃是設(shè)計(jì)者必須首先解決的問題。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)是要具體考慮的，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)橋必須改變扭矩的方向，同時(shí)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(dòng)的汽車亦同時(shí)要考慮各橋間的扭矩分配問題。整體式驅(qū)動(dòng)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(dòng)橋承擔(dān)，所以驅(qū)動(dòng)橋的零件必須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)橋還必須滿足通過性及平順性的要求。 對(duì)驅(qū)動(dòng)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(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性； 二、 差速器在保證左、右驅(qū)動(dòng)車輪能以汽車運(yùn)動(dòng)學(xué)所要求的差速滾動(dòng)外并能將轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)而連續(xù)不斷的傳遞給左右驅(qū)動(dòng)車輪； 三、 當(dāng)左右驅(qū)動(dòng)車輪與地面的附著系數(shù)不同時(shí)，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(dòng)時(shí)的反作用力矩和制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)力矩； 五 、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； 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(dòng)橋離地間隙相適應(yīng)； 七 、齒輪與其它傳動(dòng)件工作平穩(wěn)，無噪聲； 八 、驅(qū)動(dòng)橋總成及零部件設(shè)計(jì)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(dòng)效率； 十 、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便，機(jī)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(jì)中需要改進(jìn)的問題主要有：齒輪傳動(dòng)的噪聲、振動(dòng)；半軸的可靠性設(shè)計(jì)；后橋殼的應(yīng)力分析；雙曲面齒輪的設(shè)計(jì)方法等。 § 2.2 驅(qū)動(dòng)橋型式及選擇 驅(qū)動(dòng)橋形式與整車有非常密切的關(guān)系，驅(qū)動(dòng)橋分兩大類：斷開式驅(qū)動(dòng)橋和非斷開式驅(qū)動(dòng)橋。根據(jù)整車的通過性、平順性以及操縱穩(wěn)定性對(duì)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(dòng)橋的結(jié)構(gòu)也必須與懸架相適應(yīng)。因此，驅(qū)動(dòng)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(jì)中所設(shè)計(jì)的車型為SUV，由行駛條件及成本出發(fā)，采用非獨(dú)立懸架及非斷開式驅(qū)動(dòng)橋。這種型式驅(qū)動(dòng)橋在汽車，尤其是載重汽車上應(yīng)用相當(dāng)廣泛。它主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jì)的是0.5噸柴油動(dòng)力SUV乘用車的后橋，由經(jīng)濟(jì)性及低成本等因素考慮：故本次設(shè)計(jì)采用非斷開式驅(qū)動(dòng)橋，單級(jí)主減速器，雙曲面齒輪傳動(dòng)，普通對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器，半浮式半軸，整體式橋殼。 第三章 主減速器的設(shè)計(jì) §3.1 主減速器結(jié)構(gòu)方案分析 主減速器的功用是將輸入的轉(zhuǎn)矩增大并相應(yīng)降低轉(zhuǎn)速，以及當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí)還具有改變轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)方向的作用。主減速器的結(jié)構(gòu)型式，主要是根據(jù)齒輪類型、主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪的支撐形式以及減速型式的不同而異。驅(qū)動(dòng)橋的主減速器為適應(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。由于兩驅(qū)SUV發(fā)動(dòng)機(jī)的功率不大以及扭矩中等的因素，故采用單級(jí)主減速器。 在現(xiàn)代汽車的驅(qū)動(dòng)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）制的螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪。由于雙曲面齒輪的螺旋角較大，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(dòng)比傳動(dòng)。同時(shí)雙曲面齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)噪聲小、負(fù)荷大、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，所以本次設(shè)計(jì)采用雙曲面齒輪傳動(dòng)。 §3.2 主減速比及計(jì)算載荷的確定 §3.2.1 主減速器比i0的確定 主減速比對(duì)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(shí)汽車的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性都有直接影響。i0的選擇應(yīng)在汽車總體設(shè)計(jì)時(shí)和傳動(dòng)系的總傳動(dòng)比一起由整車動(dòng)力計(jì)算來確定。 i0＝0.377×rr×np/vamax×iGh (3-1) 式中 rr: 車輪的滾動(dòng)半徑 rr＝0.362m np: 最大功率時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 np＝3600r/min vamax: 最高車速 vamax＝140 Km/h igH: 變速器最高檔傳動(dòng)比 igH＝0.76 i0＝0.377×rr×np/vamax×igH ＝0.377×0.362×3600/140×0.76＝4.6 §3.2.2齒輪計(jì)算載荷的確定 1．按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最低檔傳動(dòng)比確定從動(dòng)齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tge Tce=Temax×iTl×K0×ηT/N (3-2) 式中 Temax: 發(fā)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 Temax ＝225N·m N： 驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目 N=1 iTL：由發(fā)動(dòng)機(jī)至所計(jì)算的主減速器從動(dòng)齒輪之間的傳系最檔傳動(dòng)比 iTL＝18.86 ηT：上述傳動(dòng)部分傳動(dòng)效率 取ηT＝0.9 K0： 離合器產(chǎn)生沖擊載荷時(shí)超載系數(shù) K0=1 Tce = Temax×iTl×K0×ηT/N =225×4.1×4.6×1×0.9 /1 =4715 N·m 2．按驅(qū)動(dòng)輪打滑確定從動(dòng)齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tcs Tcs = G2×?×m2×rr/ηlBilB (3-3) 式中 G2: 滿載時(shí)一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪上的靜載荷系數(shù)，N G2=2325×9.8×52% m2:汽車最大加速度時(shí)的后軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù) ?: 輪胎與路面間的附著系數(shù) 取?＝0.85 rr: 車輪的滾動(dòng)半徑 rr=0.362m ηlB ilB ： 分別為所計(jì)算的主減速器從動(dòng)齒輪到驅(qū)動(dòng)車輪之間的傳動(dòng)效率和傳動(dòng)比 ηlB＝0.98、 ilB＝1 Tcs = G2×?×m2×rr/ηlB×ilB = 2325×9.8×52％×1.3×0.85×0.362/0.98×1 = 4836 N·m 3．按日常行使平均轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩 TGF =rr×FJ/ηlB×ilB (3-4) 式中 FJ：汽車日常牽引力（3000N） 其他數(shù)據(jù)同上 TGF =rr×FJ/N×ηlB×ilB =3000×0.362/0.98N=1108N §3.3 主減速器齒輪主要參數(shù)的計(jì)算 §3.3.1 主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)的選擇 進(jìn)行主從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)Z1、Z2選擇時(shí)，Z1、Z2應(yīng)沒有公約數(shù)，這樣可以保證主、從動(dòng)齒輪之間都能相互嚙合，起到自動(dòng)磨合的作用。為了得到理想的重合系數(shù)和高的輪齒抗彎強(qiáng)度，大、小齒輪的齒數(shù)和應(yīng)不小于40。 查《汽車車橋設(shè)計(jì)》表3-12 Z1＝8 Z2＝i0×Z1=37 §3.3.2 從動(dòng)齒輪大端分度圓直徑及端面模數(shù)的選擇 根據(jù)從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，按經(jīng)驗(yàn)公式 d2=kd2· 式中 d2：從動(dòng)錐齒輪的節(jié)圓直徑，㎜； kd2：直徑系數(shù)，取kd2=13～16； Tj：計(jì)算轉(zhuǎn)矩，Tj=4715N·m 所以，d2=kd2· =14× =205㎜ 圓整取 d2＝205mm 從動(dòng)錐齒輪大端模數(shù) m＝d2/Z2=5.54 取m＝6 §3.3.3大齒輪齒面寬的選擇 汽車主減速器雙曲面齒輪的從動(dòng)齒輪齒面寬F（mm）推薦為： F＝0.155×d2＝31.8mm 取F＝31.8mm §3.3.4雙曲面齒輪的偏移距E 轎車、輕型客車和輕型貨車主減速器的E值，不應(yīng)超過從動(dòng)齒輪節(jié)錐距的40％。 圖3—1 雙曲面齒輪的偏移距和偏移方向 §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(dòng)齒輪螺旋角的名義值： β1′＝＝49° 式中： β1′：主動(dòng)齒輪名義螺旋角的預(yù)選值； z1、z2：主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)； d2：從動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑 mm； E：雙曲面齒輪的偏移距 mm。 §3.3.6 圓弧齒雙曲面齒輪的幾何尺寸設(shè)計(jì) 1.確定主動(dòng)小齒輪的輪齒數(shù)Z1 . Z1=8 2.確定主動(dòng)小齒輪的輪齒數(shù)Z2 Z2=37 3. 齒數(shù)比的倒數(shù) =0.216 4. 大齒輪的齒面寬F F=0.155d2=31.8㎜ 5. 小齒輪軸線偏移距E E=31.6㎜ 6. 大齒輪分度圓直徑d2 d2 =205㎜ 7. 刀盤名義直徑rd rd=76.2 8. 初定小齒輪螺旋角 β1′=49° 9.β1′角的正切值 tgβ1′=1.15040 10. 初選大齒輪的分錐角之余切值 ctgδ2i =1.2（3）=0.25921 11. sinγ2i的正弦值 sinγ2i=0.96810 12. 初定大齒輪中點(diǎn)分度圓半徑 Rm2==81.10721 13. 大小螺旋角差值之正弦值 sinξi′==0.35120 14. cosξi′ 之余弦 cosξi′=0.93630 15. 初定小齒輪的擴(kuò)大系數(shù) （14）+（9）（13）=1.34032 16.小齒輪中點(diǎn)分度圓半徑換算值 （3）（12）=18.81515 17. 初定小齒輪中點(diǎn)分度圓半徑 Rm1=（15）（16）=25.21230 18. 輪齒收縮系數(shù) TR=0.02（1）+1.06=1.30 19. 近似計(jì)算公法線在大齒輪軸線上的投影 ＋（17）=361.27407 20. 大齒輪軸線在小齒輪回轉(zhuǎn)平面內(nèi)偏置角正切 tgη==0.0875355 21. η角的余弦 =1.00382 22.η角的正弦 sinη==0.087202 23. 大齒輪軸線在小齒輪回轉(zhuǎn)平面內(nèi)偏置角 η=5.00263° 24. 初算大齒輪回轉(zhuǎn)平面內(nèi)偏置角正弦值 sinε2==0.33756 25. ε2角正切 tgε2=0.35861 26. 初算小齒輪分錐角正切 tgr1Ⅱ==0.24439 27. r1Ⅱ角余弦 cosr1Ⅱ=0.97141 28. 第一次校正小齒輪螺旋角的正弦 sinε2′==0.34749 29. ε2′的余弦 cosε2′=0.93768 30. 第一次校正后小齒輪螺旋角正弦 tgβ1Ⅱ==1.15871 31. 擴(kuò)大系數(shù)修正量 （28）·[（9）-（30）]=-0.0028876 32. 大齒輪擴(kuò)大系數(shù)修正量的換算 （3）（31）=-0.00062373 33. 校正后大齒輪分偏置的正弦 sinε1=（24）-（22）（32）=0.33761 34. ε1角正切 tgε1=0.35867 35. 校正后小齒輪分錐角正切 tgr1==0.24312 36. r1角值 r1=13.66470° 37. r1角余弦 cosr1=0.97169 38. 第二次校正后螺旋角差值的正弦 sinε1′==0.34745 39. ε1′角的值 ε1′=22.005562° 40. ε1′角的余弦 cosε1′=0.92713 41. 第二次校正后螺旋角差值的正切值 tgβ1==1.18089 42. β1 角值 β1=49.74159° 43. β1角余弦 cosβ1=0.64624 44.確定大齒輪螺旋角 β2=（42）-（39）=27.73273° 45. β2角余弦 cosβ2=0.88513 46. β2角的正切 tgβ2=0.52572 47. 大齒輪分錐角余弦 ctgr2==25928 48. r2的值 r2=75.47389° 49. r2的正弦 sinr2=0.96805 50. r2角的余弦 cosr2=0.25075 51. =25.89094 52. =347.38668 53. （51）+（52）=373.27762 54.大齒輪分錐距在螺旋線上中點(diǎn)切線方向投影 =79.63589 55. 小齒輪分錐距在螺旋線上中點(diǎn)切線方向投影 =68.821 56. 極限齒形角正切 -tgα01==0.10556 57. 極限齒形角負(fù)值 -α01=6.025823° 58. α01角的余弦 cosα01=0.99447 59. ==0.0048147 60. =0.00015957 61. （54）（55）=5481.30979 62. =0.0019749 63. （59）+（60）+（62）=0.0069493 64. 94.27856 65. 齒線中點(diǎn)曲率半徑 rd′=94.80282 66. 比較rd與rd′比值 0.80379 67. （3）（50）=0.054162（左） 1.0-（3）=0.784 （右） 68. =81.97366（左） （35）（37）=0.23624（右） 69. （37）+（40）（67）（左）=0.97184 70. 圓心至軸線交叉點(diǎn)的距離 Zm=（49）（51）=25.06372 71. 大齒輪分錐頂點(diǎn)至軸線交叉點(diǎn)的距離 Z=（12）（47）-（70）=-2.47856 72. 大齒輪分錐上中點(diǎn)錐距 Am=89.98214 73. 大齒輪節(jié)錐距 A0=105.88296 74. 大齒輪的分錐上齒寬之半 （73）-（72）=15.90082 75. 大齒輪在齒面寬中點(diǎn)處的齒工作高 hgm= 76. 77. 78. 輪齒兩側(cè)壓力角的總和 αi=38° 79. αi角正弦 sinαi=0.61557 80. 平均壓力角 19° 81. 角的余弦 cos=0.94552 82. 角的正切 tg=0.34433 83. =1.4309 84. 雙重收縮齒齒根角的總和 ΣδD==6.80656° 85. 大齒輪齒頂高系數(shù) Kα=0.150 86. 大齒輪齒根高系數(shù) Kb =1.150-（85）=1.00 87. 大齒輪齒面寬中點(diǎn)處的齒頂高 ham2=（75）（85）=1.18778 88. 大齒輪齒面寬中點(diǎn)處的齒根高 hfm2=（75）（86）+0.05=7.9685 89. 大齒輪齒頂角 θ2=（84）（85）=1.020984° 90. θ2角正弦 sinθ2=0.017819 91. 大齒輪齒根角 δ2=（84）-（89）=5.78558 92. δ2角的正弦 sinδ2=0.100806 93. 大齒輪大端齒頂高 h2/=（87）+（74）（90）=1.47112 94. 大齒輪的齒根高 h2//=（88）+（74）（92）=9.55850 95. 徑向間隙 C=0.15（75）+0.05=1.23778 96. 大齒輪齒全高 h=（93）+（94）=11.02962 97. 大齒輪齒工作高 hg=（96）-（95）=9.79184 98. 大齒輪的面錐角 γ02=（48）+（89）=76.49939° 99. γ02角的正弦 sinγ02=0.97237 100.γ02角的余弦 cosγ02=0.23346 101. 大齒輪的根錐角 γR2=（48）-（91）=69.69281° 102. γR2角的正弦 inγR2=0.93785 103. γR2角的余弦 cosγR2=0.34705 104. γR2角的余切 ctgγR2=0.37005 105. 大齒輪外圓直徑 d02==205.73777 106. 大端分度圓中心到軸線交叉點(diǎn)的距離 （70）+（74）（50）=29.05065 107. 大齒輪外緣至小齒輪軸線的距離 X02=（106）-（93）（49）=27.62653 108. =0.44328 109. =1.17528 110. 大齒輪面錐頂點(diǎn)至小齒輪軸線的距離 Z0=（71）-（108）=-2.92184 111. 大齒輪根錐頂點(diǎn)至小齒輪軸線的距離 ZR=（71）+（109）=-1.30328 112. （12）+（70）（104）=96.38204 113. 修正后小齒輪軸線在大齒輪回轉(zhuǎn)平面那的偏置角正弦 sinε==96.38024 114. ε角的余弦 cosε==0.94473 115. ε角的正切 tgε=0.34704 116. 小齒輪頂錐角正弦 inγ01=（103）（114）=0.32787 117. 小齒輪的面錐角 γ01=19.26950° 118. γ01角的余弦 cosγ01=0.94398 119. γ01角的正切 tgγ01=0.34960 120. =0.044659 121. 小齒輪面錐頂點(diǎn)至大齒輪軸線的距離 G0==10.91922 122. tgλ/==0.019364 123. λ/=01.10933° cosλ/=0.99974 124. Δλ/=（39）-（123）左=20.89953° cosΔλ/=0.93421 125. θ1=（117）-（36）=5.6048° cosθ1=0.99522 126. （113）（67）右-（68）右=0.020802 -（113）（67）右-（68）右=-0.45466 127. =1.07014 128. （68）左+（87）（68）右=92.25426 129. =0.94851 130. （74）（127）=17.01523 131. 小齒輪外緣至大齒輪軸線的距離 BR=（128）+（130）（129）+（75）（126）左 =98.22868 132. （4）（127）-（130）=17.015222 133. 小齒輪輪齒前緣至大齒輪軸線的距離 B1=（128）+（132）（129）+（75）（126）右 =62.51491 134. （121）+（131）=109.14790 135. 小齒輪的外緣直徑 d01==76.31622 136. =93.12485 137. 在大齒輪回轉(zhuǎn)平面內(nèi)偏置角正弦 sinε0==0.3393 138. 在大齒輪回轉(zhuǎn)平面內(nèi)偏置角 ε0=19.84904° 139. ε0角的余弦 cosε0=0.94059 140. =-6.86768 141. 小齒輪根錐頂點(diǎn)至大齒輪軸線的距離 GR==18.71311 142. sinrR1=（100）（139）=0.21959 143. 小齒輪根錐角 rR1=12.68486° 144. rR1角的余弦 cosrR1=0.97560 145. rR1角的正切 tgrR1=0.1851580.22508 146. 最小齒側(cè)間隙 Bmin=0.102 147. 最大齒側(cè)間隙 Bmax=0.152 148. （90）+（92）=0.11863 149. （96）-（4）（148）=7.25719 150. 在節(jié)平面內(nèi)大齒輪內(nèi)錐距 Ai=（73）-（4）=74.05296 雙曲面齒輪副的理論安裝距與另外幾個(gè)尺寸參數(shù)的關(guān)系如下圖： 圖3—2 雙曲面齒輪副的安裝尺寸 §3.4 主減速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算 §3.4.1 單位齒上的圓周力 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩計(jì)算時(shí)： p=Temax·ig·103/·F (3-5) 式中：p：?jiǎn)挝积X長(zhǎng)上的圓周力 N/mm ; Temax：發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩 N/m； ig：變速器Ⅰ檔傳動(dòng)比； d1：主動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑 mm； F：動(dòng)齒輪的齒面寬 mm 。 P=Temax·ig·103/·F =1318.6 N/mm＜［P］=1429 N/mm §3.4.2齒輪的彎曲強(qiáng)度計(jì)算 σ w=2·103TjK0KsKm/KvFzm2J (3-6) 式中：Tj：齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 N·m； K0：超載系數(shù)，取 K0＝1； 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)。當(dāng)端面模數(shù)m≥1.6mm時(shí)， Ks＝； 式中： Km： 載荷分配系數(shù)，取Km＝1 Kv：質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于汽車驅(qū)動(dòng)橋齒輪，當(dāng)齒輪接觸良好、周節(jié)及徑向跳動(dòng)精度高時(shí)，可取Kv＝1； Z： 計(jì)算齒輪的齒數(shù)； m： 端面模數(shù) mm； J：計(jì)算彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)。 σ w=2·103TjK0KsKm/KvFzm2J =615.9 MPa 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。 §3.4.3 齒輪的接觸強(qiáng)度計(jì)算 σj＝ (3-7) 式中 T1j : 主動(dòng)齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩 N·m； Cp :材料的彈性系數(shù)，對(duì)于鋼制齒輪副取232.6/mm; d1 : 主動(dòng)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 Ks＝1； Kf : 表面質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于制造精密的齒輪可取 Kf＝1； F : 齒面寬 mm，取齒輪副中較小的； J:計(jì)算彎曲應(yīng)力用的綜合系 σj＝ ＝2015 Mpa 主從動(dòng)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 驅(qū)動(dòng)橋錐齒輪的工作條件是相當(dāng)惡劣的，與傳動(dòng)系其他齒輪相比，具有載荷大、作用時(shí)間長(zhǎng)、變化多、有沖擊等特點(diǎn)，是傳動(dòng)系的薄弱環(huán)節(jié)。其損壞形式主要有：齒根彎曲折斷、齒面疲勞點(diǎn)蝕、磨損和擦傷等。據(jù)此對(duì)驅(qū)動(dòng)橋齒輪的材料及熱處理應(yīng)有一下要求： 1). 有高的彎曲疲勞強(qiáng)度和表面接觸疲勞強(qiáng)度及較好的齒面耐磨性； 2). 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； 3). 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(jì)主減速器主、動(dòng)齒輪材料選用20CrMnTi 。齒輪滲碳1.2—1.5、齒面淬火使其硬度達(dá)到58—64。 第四章 差速器的設(shè)計(jì) § 4.1 差速器機(jī)構(gòu)方案分析 汽車在行駛過程中左右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過的行程往往是有差別。例如，轉(zhuǎn)彎時(shí)外側(cè)車輪的行程總要比內(nèi)側(cè)的長(zhǎng)。另外，即使汽車作直線行駛，也會(huì)由于左右車輪在同一時(shí)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(dòng)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(dòng)車輪軸將動(dòng)力傳遞給左右車輪，則會(huì)由于左右驅(qū)動(dòng)車輪的轉(zhuǎn)速雖相等而行程卻又不相等的這一運(yùn)動(dòng)學(xué)上的矛盾，引起某一驅(qū)動(dòng)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(shí)有大的滑轉(zhuǎn)或滑移，易使汽車在轉(zhuǎn)向時(shí)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(yùn)動(dòng)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(dòng)輪間都裝有差速器。差速器保證了汽車驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)車輪在行程不等時(shí)具有以不同速度旋轉(zhuǎn)的特性，從而滿足汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求。 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(duì)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(qiáng)制鎖止式。對(duì)于柴油SUV來說，由于路面狀況一般，各驅(qū)動(dòng)車輪與路面的附著系數(shù)變化小，因此采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)、制造方便、造價(jià)又低的對(duì)稱式圓錐行星齒輪差數(shù)器。 圖4—1 普通圓錐齒輪差速器的 工作原理簡(jiǎn)圖 §4.2 差速器齒輪參數(shù)的計(jì)算 行星齒輪數(shù)目的選擇：轎車常用2個(gè)行星齒輪，載貨汽車和越野汽車多用4個(gè)行星齒輪，少數(shù)汽車采用3個(gè)。本次設(shè)計(jì)采用4個(gè)行星齒輪。 1. 球面半徑/由經(jīng)驗(yàn)公式 /= 其中---行星齒輪的球面半徑系數(shù)，=2.5-3.0，取=2.5 ---差速器計(jì)算轉(zhuǎn)矩取Tcs 和Tce兩者中較小值 =4715 所以 /===42㎜ 2. 錐齒輪的節(jié)錐距A0 A0=（0.98-0.99）=40 mm 3. 行星齒輪齒數(shù)Z1和半軸齒數(shù)齒數(shù)Z2 取Z1=12 Z2=24 查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》 表8-3 查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》 圖8-3 4. 節(jié)錐角γ 5. 錐齒輪大端端面模數(shù)me me= 圓整后取me=3 6. 壓力角α 取壓力角α=22.5° 7. 節(jié)圓直徑de de1= × me=36mm de2= × me=70mm 8. 軸交角 ∑＝90° 9. 周節(jié) t＝3.1416m＝9.42 10. 齒面寬F = 10 11. 齒工作高 hg hg＝1.6m＝4.8mm 12. 齒全高h(yuǎn) h＝1.788m+0.0515.415 mm 13. 齒頂高 h′ h2′＝[0.430+]·m =3.23 mm h1′=hg- h2′=1.57 mm 14. 齒根高h(yuǎn)″ h1″=1.788m- h1′=2.13 mm h2″=1.788m- h1′=3.79 mm 15 .徑向間隙 c c＝h－h(huán)g＝0.615 16. 齒根角δ δ1 ＝arctan=3.05o δ2=arctan＝5.41o 17. 面錐角γ0 γ01＝γ1＋δ2＝31.98° γ02＝γ2＋ ＝66.69° 18. 根錐角γR γR1=γ1-δ1=23.52° γR2=γ2-δ2=58.02° 19. 外圓直徑d0 d01=d1+2 h1′cosγ1=41.78 mm d02=d2+2 h2′cosγ2=73.39 mm 20. 節(jié)錐頂點(diǎn)至齒輪外緣距離χ0 χ01＝- h1′sinγ1=34.26mm χ01＝- h2′sinγ2=16.59mm 21. 理論弧齒厚s s1=t-s2=3.96mm s2=-( h1′- h2′)tanα-τm=5.46mm 22. 齒測(cè)間隙 B B=0.13mm 23. 弦齒厚 SX SX1=S1－－＝6.51mm SX2=S2－－＝5.43mm 24. 弦齒高 =+=4.10mm 2.59mm §4.3 差速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算 差速器齒輪主要進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算，而對(duì)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(dòng)輪有轉(zhuǎn)速差時(shí)行星齒輪和半軸齒輪之間才有相對(duì)滾動(dòng)的緣故。 汽車差速器齒輪的彎曲應(yīng)力為： σw=2·103TK0KsKm/KvFz2m2J (4-1) 式中 T :差速器一個(gè)行星齒輪給予一個(gè)半軸的轉(zhuǎn)矩 N·m； T＝＝572.9N·m； Tj : 計(jì)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 K0＝1； 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)。當(dāng)端面模數(shù)m≥1.6mm時(shí)，Ks＝＝0.61； Km: 載荷分配系數(shù)，取Km＝1 Kv:質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于汽車驅(qū)動(dòng)橋齒輪，當(dāng)齒輪接觸良好、周節(jié)及徑向跳動(dòng)精度高時(shí)，可取Kv＝1； F :齒面寬 mm m :端面模數(shù) J :計(jì)算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合 系數(shù)。 σw＝2·103TK0KsKm/KvFz2m2J ＝707.3MPa 差速器齒輪彎曲應(yīng)力應(yīng)不大于980MPa，滿足要求。 第五章 半軸及橋殼設(shè)計(jì) §5.1 半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置位于汽車傳動(dòng)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(dòng)車輪。在一般非斷開式驅(qū)動(dòng)橋上，驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置就是半軸，這時(shí)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(dòng)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，非全浮式半軸除受扭矩外，還要受到車輪上的垂向力、側(cè)向力以及牽引力或制動(dòng)力所形成的縱向力。由于本次設(shè)計(jì)的SUV車屬于中檔裝備配制一般，對(duì)舒適性要求不高，后橋所受載荷較大，因此采用半浮式半軸。 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)合理的確定其載荷。半軸的計(jì)算應(yīng)考慮以下三種可能的載荷公況： （1）半軸同時(shí)受垂直力Z、縱向力X所引起的彎矩Xr。對(duì)左右半軸來說，垂直力Z，Z為： Z= Z=Z－g =－g=N=6535.5N　　　　　　　　 Ｇ------滿載靜止汽車的驅(qū)動(dòng)橋?qū)λ娴妮d荷，N； m’------汽車加速和減速時(shí)的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù),取m’=1.2 g-------側(cè)車輪(包括輪轂、制動(dòng)器等)本身對(duì)水平地面的載荷，Ｎ； 對(duì)于驅(qū)動(dòng)車輪來說，當(dāng)按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Ｔ及傳動(dòng)系最低檔傳動(dòng)比計(jì)算所得的縱向力小 Z，Z＝Ｔi／ｒ=0.62254.14.60.9/0.362 =6345.5N -------差速器轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)，取=0.6 Ｔ----發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩N.m i-----傳動(dòng)系最低檔傳動(dòng)比； -----汽車傳動(dòng)系效率，取=0.9 ｒ-----車輪滾動(dòng)半徑，m 。 左右半軸所承受的合成彎矩M（N·m） M=b=b=1184.2 T=Xr=6345.5N0.362m=2297N·m　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 10Mpa=438.5 N·m =10Mpa=425.4 N·m 合成應(yīng)力: =10.94Mpa (2)半浮式半軸在第二種工況下 半軸只受彎矩。在側(cè)向力Y作用下，左、右車輪承受的垂直力Z、Z和側(cè)向力Z、Z各不相等，而半軸所受的力為 Z=Z－g=－g Z=Z－g=－g Y= Y= 式中的“+”、“－”號(hào)的取舍是這樣的：當(dāng)側(cè)向力Ｙ向右作用時(shí)，取上面的符號(hào)，Ｙ向左作用時(shí)，取下面的符號(hào)。 B--------驅(qū)動(dòng)車輪的輪距,mm ; h---------汽車質(zhì)心高，mm； --------車輪與路面的側(cè)向附著力系數(shù)，取=1.0 左右半軸受的彎矩為： rb rb 式中的“+”、“－”號(hào)的取舍同上。 G=23259.80.52=11848N b=0.13mm h=680mm ｒ=0.362mm B=1470mm 代入數(shù)據(jù)得： Y=21932.5N Z=552.5N Y=852.5N Z=21632.5N 彎矩為：M=2684.6N M=142.2N 所受應(yīng)力分別為: =Mpa =994.3Mpa<[] =Mpa52.7Mpa <[] (3)半浮式半軸在第三種工況下半軸只承受彎矩: Mv=k 式中k-----動(dòng)載荷系數(shù),取k=1.75代入數(shù)據(jù)得 Mv=1.75(-300)0.13Mpa =1227.6Mpa 則 =Mpa =454.7MPa<[] 故半軸的設(shè)計(jì)符合要求。 （4）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(jì)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(jì)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(qiáng)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(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度大為提高，尤其是疲勞強(qiáng)度提高的十分顯著。 §5.2 橋殼的設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)橋橋殼是汽車上的主要零件之一，非斷開式驅(qū)動(dòng)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(dòng)車輪上的牽引力、制動(dòng)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(dòng)件，同時(shí)它又是主減速器、差速器及驅(qū)動(dòng)車輪傳動(dòng)裝置的外殼。 驅(qū)動(dòng)橋橋殼既是承載件又是傳動(dòng)件，因此橋殼需要有足夠的強(qiáng)度和剛度。為了減小汽車的簧下質(zhì)量以利于降低動(dòng)載荷、提高汽車的行駛平順性，在保證強(qiáng)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(jiǎn)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。 一、 可分式橋殼 可分式橋殼由兩部分組成，每部分均有一個(gè)鑄件殼體和一個(gè)壓入其內(nèi)部的軸管，軸管與殼體用鉚釘連接。可分式橋殼制造工藝簡(jiǎn)單，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(qiáng)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。 二、 整體式橋殼 整體式橋殼的剛度和強(qiáng)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(duì)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(kuò)張成形式三種。 1. 鑄造式橋殼 這種結(jié)構(gòu)的橋殼強(qiáng)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(qiáng)度要求鑄成適當(dāng)?shù)男螤?。與沖壓橋殼相比，主要缺點(diǎn)是重量大，加工面多，制造工藝復(fù)雜等。 2. 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(jiǎn)單，材料利用率高等優(yōu)點(diǎn)，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(zhǎng)足發(fā)展，這種橋殼的優(yōu)點(diǎn)更為突出，有許多重型車的橋殼也已采用了這種結(jié)構(gòu)。 3. 擴(kuò)張成形式橋殼 這種橋殼無論是剛度和強(qiáng)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(kuò)張?jiān)O(shè)備，而這種設(shè)備目前國(guó)內(nèi)很少，所以成本太高而不能被廣泛使用。 三、 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(dòng)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(dòng)橋殼。 本次設(shè)計(jì)的柴油SUV,由于追求的是實(shí)用性,因此采用整體式橋殼。 第六章 后懸架 懸架是現(xiàn)代汽車上的重要總成之一，它把車架與車軸彈性地連接起來。其主要任務(wù)是傳遞作用在車輪和車架之間的一切力和力矩；緩和路面?zhèn)鹘o車架的沖擊載荷，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動(dòng)，保證汽車行使的平順性；保證車輪在路面不平和載荷變化時(shí)有理想的運(yùn)動(dòng)性，保證汽車操縱的穩(wěn)定性，使汽車獲得高速行使能力。 懸架是有彈性元件、導(dǎo)向裝置、減振器、緩沖塊和橫向穩(wěn)定器等組成。 懸架分為獨(dú)立懸架和非獨(dú)立懸架。非獨(dú)立懸架的特點(diǎn)是，左右車輪用一根整體軸連接，再經(jīng)過懸架與車架連接；獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，左右車輪通過各自的懸架與車架連接。 依據(jù)本次設(shè)計(jì)車型，后懸架采用縱置鋼板彈簧為彈性元件兼導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的非獨(dú)立懸架，其主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，維修方便，工作可靠。缺點(diǎn)就是平順性較差，在不平路面上行駛時(shí)左右車輪相互影響等。由于前懸架采用的是雙橫臂式獨(dú)立懸架，與后鋼板彈簧懸架相匹配時(shí)能夠通過將上橫臂只撐承銷軸線在縱向垂直平面上的投影設(shè)計(jì)成前高后底，使懸架的縱向運(yùn)動(dòng)瞬心位于有利于減少制動(dòng)前俯角處，使制動(dòng)時(shí)車身縱傾減少，保持車身有良好的穩(wěn)定性。 §6.1 鋼板彈簧的設(shè)計(jì) 鋼板彈簧是汽車懸架中應(yīng)用最廣泛的一種彈性元件。它是有若干片等寬但不等長(zhǎng)的合金彈簧片組合而成的一根近似等強(qiáng)度的彈性梁。鋼板彈簧本身還能起導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用，并且由于各片之間的摩擦起一定減振作用。 1.鋼板彈簧長(zhǎng)度L L=(0.4～0.55)軸距 取Ｌ=0.42760mm=1104mm 2.滿載弧高 f=10～20mm 3.鋼板彈簧的總慣性矩： Ｊ=[(L-ks)c]/(48E) (6-1) 式中：s----U型螺栓中心距取90mm k----撓性?shī)A緊，取0 ----撓度增大系數(shù)（重疊片數(shù)n=2，總片數(shù)n=4）=0.5 =1.5/[1.04（1+0.5）]=1.15 C-----鋼板彈簧垂直剛度（N/mm） C==12090/90=134 E-----為材料的彈性模量（MPa） 取20.6 MPa 4.總截面系數(shù)W W [（L）/4（）] []-----彎曲應(yīng)力 取400 Mpa W（2323-5）/4=8342 Mpa 5.計(jì)算鋼板彈簧的平均厚度h h=2J/W= =5mm 片寬b （推薦b/h在6～９范圍內(nèi)） b/h=9 b=59=45mm 6.鋼板彈簧各片長(zhǎng)度的確定 按照三角形原則可得 第一片長(zhǎng)1104mm，第二片長(zhǎng)900mm，第三片長(zhǎng)640mm,第四片340mm。 二. 鋼板彈簧強(qiáng)度檢驗(yàn) 1. 汽車驅(qū)動(dòng)時(shí)，后鋼板彈簧承受的最大載荷 =[Gl（l+c）]/[（l+l）w]+ G（bh） =676 Mpa<[]=1000 Mpa 2. 鋼板彈簧卷耳和彈簧銷的強(qiáng)度核算 卷耳處所受應(yīng)力是由彎曲應(yīng)力和拉(壓)力合成的應(yīng)力 =[3(D+)]/(b)+/() (6-2) 式中: ------為沿彈簧縱向作用在卷耳中心線上的力 =5287.5N D-------為卷耳內(nèi)徑 D=15mm b-------為鋼板彈簧寬度 b=45mm h-------主片厚度 h=5mm 許用應(yīng)力[]取 350Mpa =347.8 Mpa<[]=350 Mpa 3. 彈簧銷核算: 銷直徑d=15mm =/bd=8.8 Mpa< []=9 Mpa 用55MnVB鋼或602Mn鋼制造 三. 1.滿載弧高取0 2.鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高H H=++ 其中： = =900mm+0+10.7mm =100.7mm 3.鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑 R=L/（8H）=1104/8100.7mm=1513mm §6.2筒式減振器 為加速車架與車身振動(dòng)的衰減，以改善汽車的行駛平順性，在大多數(shù)汽車的懸架中系統(tǒng)內(nèi)部裝有減振器。減振器與彈性元件是并聯(lián)安裝的。汽車懸架中廣泛采用液力減振器，而雙向筒式減振器在壓縮行程和伸張行程均能起減振作用，并且現(xiàn)代汽車上廣泛應(yīng)用，因此本次車型也選用雙向作用筒式減振器。 １.根據(jù)伸張行程的最大卸荷力F計(jì)算工作缸直徑 D= 式中：[P]-----工作缸的最大允許壓力，取3～４Mpa -----連桿直徑與虹筒直徑之比，雙筒式減振器?。?.4～0.5 ２.計(jì)算伸張行程的最大卸荷力F F= = 式中 ------減振器相對(duì)阻尼系數(shù)=0.30 -----簧上質(zhì)量，Kg ------懸架系統(tǒng)的固有振動(dòng)頻率 = 代入數(shù)據(jù)得： =(20.3155010)/cos7 =9370 設(shè)定減振器壓縮行程阻尼系數(shù)和伸張行程的阻尼系數(shù)的關(guān)系 =0.3 則 ==14416 選擇卸荷過度 V=0.2 m/s 代入數(shù)據(jù)得D==34.98 所以減振器工作缸直徑為34.98mm 按照標(biāo)準(zhǔn)選用40 mm缸徑，貯油管直徑D=1.3540=54 mm ,壁厚取2mm 材料選用20鋼。 第七章 結(jié) 論 時(shí)至此時(shí),歷時(shí)兩個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)已接近尾聲了，而伴隨著的是即將告別的大學(xué)生活?；厥桩厴I(yè)設(shè)計(jì)的全過程，其中也是充滿了酸甜苦辣，不說是汗水與淚水共灑吧，但卻是挫敗與成功、灰心與喜悅相互交織，猶如二年大學(xué)生活的一個(gè)小小縮影，我又風(fēng)雨兼程地生活了一遍。 本次設(shè)計(jì)的是0.5噸柴油動(dòng)力SUV乘用車的后驅(qū)動(dòng)橋。經(jīng)過仔細(xì)認(rèn)真的計(jì)算，驅(qū)動(dòng)橋的主減速器、差速器、半軸等主要零件的強(qiáng)度和剛度均符合要求。本設(shè)計(jì)在經(jīng)指導(dǎo)老師的指導(dǎo)和參考相關(guān)資料信息的基礎(chǔ)上，努力將各種結(jié)構(gòu)方案最優(yōu)化，并在保證質(zhì)量的前提下，盡量降低成本。由于缺乏實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，在其設(shè)計(jì)過程中，出于安全性考慮各項(xiàng)計(jì)算的安全系數(shù)都較偏大。 從本次設(shè)計(jì)中可以看到，雙曲面齒輪的計(jì)算量相對(duì)比較大，并且針對(duì)的主要是轎車、越野汽車。如何簡(jiǎn)化計(jì)算過程，減輕工作量并總結(jié)出一套適合本車型的設(shè)計(jì)計(jì)算，保證其正確性和安全可靠性， 值得我們進(jìn)行進(jìn)一步研究。另外，如何選擇低成本、選擇高質(zhì)量的材料也很關(guān)鍵。在今后的設(shè)計(jì)工作中，如何利用前人已有的研究成果，并將其應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，是值得我們?nèi)ド钊胩接懙摹? 總之，通過本次設(shè)計(jì)，既復(fù)習(xí)了功課又增加了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，鍛煉了思維能力，發(fā)現(xiàn)了不足之處。在此基礎(chǔ)上，我將繼續(xù)努力！為了祖國(guó)的汽車工業(yè)，我將繼續(xù)學(xué)習(xí)、努力工作！ 由于本人的水平及經(jīng)驗(yàn)有限，在本設(shè)計(jì)中難免出現(xiàn)疏漏和錯(cuò)誤，請(qǐng)各位老師多批評(píng)指正。 參考文獻(xiàn) 1. 彭文生．機(jī)械設(shè)計(jì)．第二版．北京：高等教育出版社，2002，P96-P152 2. 諸文農(nóng)．底盤設(shè)計(jì)．上 冊(cè)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1981，P156-P302 3. 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畢業(yè)設(shè)計(jì)隨著這篇致謝的完成而結(jié)束?；仡^想想感慨頗多，來到河南科技大學(xué)的，兩年的學(xué)習(xí)使我們學(xué)到了許多?？茣r(shí)未觸及到的東西，豐富了我們的知識(shí)，同時(shí)又為我們未來的發(fā)展提供了一個(gè)更高的平臺(tái)。感謝科大，感謝車動(dòng)學(xué)院的老師。 此次設(shè)計(jì)既是對(duì)兩年學(xué)習(xí)的檢驗(yàn)，更是對(duì)五年學(xué)習(xí)的一個(gè)階段性總結(jié)。在本次設(shè)計(jì)中，指導(dǎo)老師李水良老師給予了我們很大的幫助。李老師有著深厚的理論，同時(shí)對(duì)實(shí)際生產(chǎn)非常熟悉,他總是能很輕松的解答我們提出的問題，并仔細(xì)講解到我們懂為止。風(fēng)里來雨里去的對(duì)我們進(jìn)行深刻教導(dǎo)和指導(dǎo)，有時(shí)進(jìn)行到晚上十一點(diǎn)了，李老師還沒有覺察。他還把自己多年來所收集的資料借給我們查閱。在此我對(duì)他表示深深的感謝！ 同時(shí)也要感謝車輛研究所的李忠利老師、徐銳良老師、及其他老師，當(dāng)李老師不在的時(shí)候?qū)ξ覀兲岢龅碾y題，他們總是盡心盡力地給我們講解，我在此對(duì)他們表示由衷地感謝！ 以后我們的成績(jī)就是車動(dòng)學(xué)院老師們的功績(jī)，我們也覺不會(huì)辜負(fù)老師們的辛勤栽培的。老師們，你們辛苦了。 40