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SY-025-BY-1
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目審定表
指導(dǎo)教師姓名
姚佳巖
職稱
副教授
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
□是√否
題目名稱
昌河貨車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)
課題適用專業(yè)
車輛工程
課題類型
Z
課題簡(jiǎn)介：
1、選題意義
汽車驅(qū)動(dòng)橋是汽車的重要組成部分，是將萬(wàn)向傳動(dòng)裝置傳來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩傳到驅(qū)動(dòng)車輪上，還可以通過(guò)齒輪副改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，同時(shí)能保證內(nèi)、外側(cè)車輪以不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向，另外還承受作用于路面和車架或車身之間的垂直立、縱向力和橫向力。良好的驅(qū)動(dòng)橋能保證具有適合的主減速比，使汽車具有良好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性；具有較大的離地間隙以保證良好的通過(guò)性；盡可能減輕重量以提高行駛的平順性。因此，驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式選擇、設(shè)計(jì)參數(shù)選取及設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)汽車的整車設(shè)計(jì)極其重要。通過(guò)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)熟悉汽車驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)、性能及設(shè)計(jì)過(guò)程。
2、主要內(nèi)容
（1）驅(qū)動(dòng)橋、主減速器、差速器、半軸和驅(qū)動(dòng)橋橋殼的結(jié)構(gòu)形式選擇
（2）主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算
（3）差速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算
（4）半軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算
（5）驅(qū)動(dòng)橋橋殼的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算
（6）用CAD畫裝配圖和零件圖。
指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日
教
研
室
意
見(jiàn)
1
選題與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的符合度
□好
□較好
□一般
□較差
2
對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)及全面訓(xùn)練的程度
□好
□較好
□一般
□較差
3
選題與生產(chǎn)、科研、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等實(shí)際的結(jié)合程度
□好
□較好
□一般
□較差
4
論文選題的理論意義或?qū)嶋H價(jià)值
□好
□較好
□一般
□較差
5
課題預(yù)計(jì)工作量
□較大
□適中
□較小
6
課題預(yù)計(jì)難易程度
□較難
□一般
□較易
教研室主任簽字： 年 月 日
系（部）教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)意見(jiàn)：
負(fù)責(zé)人簽字： 年 月 日
注：課題類型填寫 W.科研項(xiàng)目；X.生產(chǎn)（社會(huì)）實(shí)際；Y.實(shí)驗(yàn)室建設(shè)；Z.其它。
SY-025-BY-2
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
學(xué)生姓名
周宏明
系部
汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)、班級(jí)
車輛工程B06-8班
指導(dǎo)教師姓名
姚佳巖
職稱
副教授
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
□是□否
題目名稱
昌河貨車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)
一、設(shè)計(jì)（論文）目的、意義
汽車驅(qū)動(dòng)橋是汽車的重要組成部分，是將萬(wàn)向傳動(dòng)裝置傳來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩傳到驅(qū)動(dòng)車輪上，還可以通過(guò)齒輪副改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，同時(shí)能保證內(nèi)、外側(cè)車輪以不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向，另外還承受作用于路面和車架或車身之間的垂直立、縱向力和橫向力。良好的驅(qū)動(dòng)橋能保證具有適合的主減速比，使汽車具有良好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性；具有較大的離地間隙以保證良好的通過(guò)性；盡可能減輕重量以提高行駛的平順性。因此，驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式選擇、設(shè)計(jì)參數(shù)選取及設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)汽車的整車設(shè)計(jì)極其重要。通過(guò)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)熟悉汽車驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)、性能及設(shè)計(jì)過(guò)程。
二、設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容、技術(shù)要求（研究方法）
設(shè)計(jì)內(nèi)容
（1）驅(qū)動(dòng)橋、主減速器、差速器、半軸和驅(qū)動(dòng)橋橋殼的結(jié)構(gòu)形式選擇
（2）主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算
（3）差速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算
（4）半軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算
（5）驅(qū)動(dòng)橋橋殼的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算
（6）用CAD畫裝配圖和零件圖。
技術(shù)要求（研究方法）
（1） 充分利用圖書館及現(xiàn)有的資源收集資料，調(diào)研了解驅(qū)動(dòng)橋的組成、功用，掌握CAD制圖的規(guī)范及要求，了解國(guó)內(nèi)外驅(qū)動(dòng)橋的發(fā)展?fàn)顩r
（2） 到生產(chǎn)車間及實(shí)驗(yàn)室了解驅(qū)動(dòng)橋的構(gòu)造，各零部件的裝配位置
（3） 編寫課題研究大綱和開(kāi)題報(bào)告
（4） 選擇基本參數(shù)并對(duì)各參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)與計(jì)算
（5） 遵守設(shè)計(jì)進(jìn)度的安排，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)要合理、CAD制圖要規(guī)范、說(shuō)明書按畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求編寫，
書寫規(guī)范，保質(zhì)保量的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)。
三、設(shè)計(jì)（論文）完成后應(yīng)提交的成果
零號(hào)圖紙一張 零件圖若干
說(shuō)明書一份，字?jǐn)?shù)不少于1.5萬(wàn)字
四、設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排
（1）收集資料，調(diào)研，編寫開(kāi)題報(bào)告 第一周（3月1日~3月7日）
（2）周一交開(kāi)題報(bào)告，實(shí)習(xí)了解驅(qū)動(dòng)橋的構(gòu)造 第二周（3月8日~3月13日）
（3）完成各參數(shù)的設(shè)計(jì)、計(jì)算和校核工作，至少應(yīng)有裝配圖的草圖
第三周~第七周（3月14日~4月17日）
（4）中期檢查，畫裝配圖和零件圖 第八周（4月18日~4月24日）
（5）畫裝配圖和零件圖，編寫說(shuō)明書 第九周~第十一周（4月25日~5月15日）
（6）交畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書和裝配圖、零件圖，修改 第十二周（5月16日~5月22日）
（7）評(píng)閱畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書和裝配圖、零件圖 第十三周（5月23日~5月29日）
（8）畢業(yè)論文預(yù)答辯及答辯 第十四周（5月30日~6月5日）
五、主要參考資料
[1]陳家瑞. 汽車構(gòu)造 .北京：人民交通出版社，2006
[2]張洪欣.汽車底盤設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社1998
[3]龔溎義.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圖冊(cè).北京：高等教育出版社，1989
[4]余志生.汽車?yán)碚?，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000
[5]《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》聯(lián)合編寫組編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，化學(xué)工業(yè)出版社，2004
[6]《汽車工程手冊(cè)》編輯委員會(huì).汽車工程手冊(cè)，北京：人民交通出版社，2001
六、備注
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
教研室主任簽字：
年 月 日
SY-025-BY-3
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
學(xué)生姓名
周宏明
系部
汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)、班級(jí)
車輛工程 B06-8班
指導(dǎo)教師姓名
姚佳巖
職稱
副教授
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
□是■否
題目名稱
昌河貨車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)
一、課題研究現(xiàn)狀,選題的目的和意義
1、研究現(xiàn)狀
為適應(yīng)不斷完善社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的要求以及加入世貿(mào)組織后國(guó)內(nèi)外汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新形勢(shì)，推進(jìn)汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級(jí)，全面提高汽車產(chǎn)業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，滿足消費(fèi)者對(duì)汽車產(chǎn)品日益增長(zhǎng)的需求，促進(jìn)汽車產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，特制定汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策。通過(guò)該政策的實(shí)施，使我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)在2010年前發(fā)展成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，為實(shí)現(xiàn)全面建設(shè)小康社會(huì)的目標(biāo)做出更大的貢獻(xiàn)。政府職能部門依據(jù)行政法規(guī)和技術(shù)規(guī)范的強(qiáng)制性要求，對(duì)汽車、農(nóng)用運(yùn)輸車(低速載貨車及三輪汽車，下同)、摩托車和零部件生產(chǎn)企業(yè)及其產(chǎn)品實(shí)施管理，規(guī)范各類經(jīng)濟(jì)主體在汽車產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的市場(chǎng)行為。微型載貨汽車，在汽車發(fā)展趨勢(shì)中，有著很好的發(fā)展前途。生產(chǎn)出質(zhì)量好，操作簡(jiǎn)便，價(jià)格便宜的微型載貨汽車將適合大多數(shù)消費(fèi)者的要求。在國(guó)家積極投入和支持發(fā)展汽車產(chǎn)業(yè)的同時(shí)，能研制出適合中國(guó)國(guó)情，包括道路條件和經(jīng)濟(jì)條件的車輛，將大大推動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的提高。但是，長(zhǎng)期以來(lái)困擾中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的散、亂和低水平重復(fù)建設(shè)問(wèn)題，還沒(méi)有從根本上得到解決。多數(shù)企業(yè)家預(yù)計(jì)，在新的汽車產(chǎn)業(yè)政策的鼓勵(lì)下，將會(huì)有越來(lái)越多的汽車生產(chǎn)企業(yè)按照市場(chǎng)規(guī)律組成企業(yè)聯(lián)盟，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)和資源共享。
汽車驅(qū)動(dòng)橋生產(chǎn)行業(yè)經(jīng)過(guò)很多年的發(fā)展，現(xiàn)有的產(chǎn)品比較笨重沒(méi)有什么技術(shù)含量，大多用在卡車大客車上，這種產(chǎn)品從誕生到現(xiàn)在基本沒(méi)有多大的更新。所以，如果還是生產(chǎn)老式產(chǎn)品的話，會(huì)陷入同質(zhì)化竟?fàn)庪y以取得好的效益，如果要在這外行業(yè)有所發(fā)展的話一定要有自己創(chuàng)新。開(kāi)發(fā)出輕巧堅(jiān)固的橋，另外，老式的車橋不能更好地與地面保持平行，所以在路面不平時(shí)輪胎的抓地能力很差，現(xiàn)在的轎車大都淘汰了這種橋，而采用性能更優(yōu)越的多連桿整車橋。輕型載貨汽車在汽車生產(chǎn)中占有大的比重，所以，輕型載貨汽車的驅(qū)動(dòng)橋需求量非常大，許多驅(qū)動(dòng)橋生產(chǎn)廠家也都很看好這方面的市場(chǎng)前景。本課題是進(jìn)行輕型載貨汽車驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)。驅(qū)動(dòng)橋在整車中十分重要，設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、造價(jià)低廉的驅(qū)動(dòng)橋，能大大降低整車生產(chǎn)的總成本，推動(dòng)汽車經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。設(shè)計(jì)出小型輕型載貨汽車驅(qū)動(dòng)橋，包括主減速器、差速器、驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置及橋殼等部件，協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)車輛的全局。目前我國(guó)正在大力發(fā)展汽車產(chǎn)業(yè),采用后輪驅(qū)動(dòng)汽車的平衡性和操作性都將會(huì)有很大的提高。后輪驅(qū)動(dòng)的汽車加速時(shí)，牽引力將不會(huì)由前輪發(fā)出，所以在加速轉(zhuǎn)彎時(shí)，司機(jī)就會(huì)感到有更大的橫向握持力，操作性能變好。維修費(fèi)用低也是后輪驅(qū)動(dòng)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，盡管由于構(gòu)造和車型的不同，這種費(fèi)用將會(huì)有很大的差別。假如變速器出了故障，對(duì)于后輪驅(qū)動(dòng)的汽車就不需要對(duì)差速器進(jìn)行維修，但是對(duì)于前輪驅(qū)動(dòng)的汽車來(lái)說(shuō)也許就有這個(gè)必要了，因?yàn)檫@兩個(gè)部件是做在一起的。所以后輪驅(qū)動(dòng)必然會(huì)使得乘車更加安全、舒適，從而帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
2、目的和意義
本課題的目的在于設(shè)計(jì)一款滿足昌河輕型載貨汽車具有良好的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、操作穩(wěn)定性的驅(qū)動(dòng)橋總成。驅(qū)動(dòng)橋一般由主減速器、差速器、車輪傳動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)橋殼的組成，處于動(dòng)力傳動(dòng)系的末端，它的作用是將萬(wàn)向傳動(dòng)裝置傳來(lái)的動(dòng)力折過(guò)90°角，改變動(dòng)力的傳遞方向，并由主減速器降低轉(zhuǎn)速，增大轉(zhuǎn)矩后，經(jīng)差速器分配給左右半軸和驅(qū)動(dòng)輪。其基本功能是：①將萬(wàn)向傳動(dòng)裝置傳來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩通過(guò)主減速胎、差速器、半軸等傳到驅(qū)動(dòng)車輪，實(shí)現(xiàn)降速增大轉(zhuǎn)矩；②通過(guò)主減速器圓錐齒輪副改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向；③通過(guò)差速器實(shí)現(xiàn)兩側(cè)車輪差速作用，保證內(nèi)、外側(cè)車輪以不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向。
汽車驅(qū)動(dòng)橋是汽車的重要總成，承載著汽車的滿載簧荷重及地面經(jīng)車輪、車架及承載式車身經(jīng)懸架給予的鉛垂力、縱向力、橫向力及其力矩，以及沖擊載荷；驅(qū)動(dòng)橋還傳遞著傳動(dòng)系中的最大轉(zhuǎn)矩，橋殼還承受著反作用力矩，是將萬(wàn)向傳動(dòng)裝置傳來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩傳到驅(qū)動(dòng)車輪上，還可以通過(guò)齒輪副改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，同時(shí)保證內(nèi)、外側(cè)車輪以不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向，良好的驅(qū)動(dòng)橋能保證具有合適的主減速比，使汽車具有良好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性；具有較大的離地間隙以保證良好的通過(guò)性；盡可能減輕重量以提高行駛的平順性。因此驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式選擇、設(shè)計(jì)參數(shù)選取及設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)驅(qū)車的整車設(shè)計(jì)極其重要。汽車驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)型式和設(shè)計(jì)參數(shù)除對(duì)汽車的汽車的行駛性能如動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、平順性、通過(guò)性、機(jī)動(dòng)性和操動(dòng)穩(wěn)定性等有直接影響外，也對(duì)汽車的可靠性與耐久性有重要影響。另外，汽車驅(qū)動(dòng)橋在汽車的各種總成中也是涵蓋機(jī)械零件、部件、分總成等的品種最多的大總成。例如，驅(qū)動(dòng)橋包含主減速器、差速器、驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置（半軸及輪邊減速器）、橋殼和各種齒輪。由上述可見(jiàn)，汽車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)涉及的機(jī)械零部件及元件的品種極為廣泛，對(duì)這些零部件、元件及總成的制造也幾乎要設(shè)計(jì)到所有的現(xiàn)代機(jī)械制造工藝。因此，通過(guò)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)熟悉汽車驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)、性能及設(shè)計(jì)過(guò)程，可以更好的學(xué)習(xí)并掌握現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)與機(jī)械設(shè)計(jì)的全面知識(shí)和技能。
二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問(wèn)題
驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容：
設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)橋應(yīng)符合國(guó)家各項(xiàng)輕型貨車的標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，成本低，適合本國(guó)路面的行駛狀況。
1.選擇的主減速比應(yīng)能保證汽車具有最佳的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。
2.外形尺寸小，保證汽車有良好的通過(guò)性。
3.齒輪及其他傳動(dòng)件工作平穩(wěn)，噪聲小。
4.在各種轉(zhuǎn)速和載荷下具有較高的傳動(dòng)效率。
5.在保證足夠強(qiáng)度、剛度條件下，應(yīng)力求質(zhì)量小，以改善汽車平順性。
6.與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)，對(duì)于轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋，還應(yīng)與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)相協(xié)調(diào)。
7.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工工藝性好，制造容易，拆裝方便、易于調(diào)整。
擬解決的主要問(wèn)題
設(shè)計(jì)出適合本課題的驅(qū)動(dòng)橋。汽車傳動(dòng)系的總?cè)蝿?wù)是傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，使之適應(yīng)于汽車行駛的需要。
本課題解決的主要問(wèn)題：
在一般汽車的機(jī)械式傳動(dòng)中，有的變速器還不能完全解決發(fā)動(dòng)機(jī)特性與汽車行駛要求間的矛盾和結(jié)構(gòu)布置上的問(wèn)題。
首先是因?yàn)榻^大多數(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車上的縱向安置的，為使其轉(zhuǎn)矩能傳給左、右驅(qū)動(dòng)車輪，必須由驅(qū)動(dòng)橋的主減速器來(lái)改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，同時(shí)還得由驅(qū)動(dòng)橋的差速器來(lái)解決左、右驅(qū)動(dòng)車輪間的轉(zhuǎn)矩分配問(wèn)題和差速要求。
其次，需將經(jīng)過(guò)變速器、傳動(dòng)軸傳來(lái)的動(dòng)力，通過(guò)驅(qū)動(dòng)橋的主減速器，進(jìn)行進(jìn)一步增大轉(zhuǎn)矩、降低轉(zhuǎn)速的變化。因此，要想使汽車驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)合理，首先必須選好傳動(dòng)系的總傳動(dòng)比，并恰當(dāng)?shù)貙⑺峙浣o變速器和驅(qū)動(dòng)橋。
三、技術(shù)路線（研究方法）
1.充分利用圖書館及現(xiàn)有的資源收集資料，調(diào)研了解驅(qū)動(dòng)橋的組成、功用，掌握CAD制圖的規(guī)范及要求，了解國(guó)內(nèi)外驅(qū)動(dòng)橋的發(fā)展?fàn)顩r
2.到生產(chǎn)車間及實(shí)驗(yàn)室了解驅(qū)動(dòng)橋的構(gòu)造，各零部件的裝配位置
3.編寫課題研究大綱和開(kāi)題報(bào)告
4.選擇基本參數(shù)并對(duì)各參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)與計(jì)算
（1）驅(qū)動(dòng)橋、主減速器、差速器、半軸和驅(qū)動(dòng)橋橋殼的結(jié)構(gòu)形式選擇
（2）主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算
（3）差速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算
（4）半軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算
（5）驅(qū)動(dòng)橋橋殼的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算
（6）用CAD畫出裝配圖和零件圖
調(diào)查研究
數(shù)據(jù)采集、分析、處理
驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)可行性方案研究
根據(jù)資料和研究方案確定驅(qū)動(dòng)橋的總體布置設(shè)計(jì)方案
選擇基本參數(shù)并對(duì)各個(gè)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算
繪制CAD零件圖和裝配圖
編寫驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)說(shuō)明書
主減速器的結(jié)構(gòu)形式選擇
主減速器基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算
差速器的結(jié)構(gòu)形式選擇
差速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算
半軸的基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算
半軸的結(jié)構(gòu)形式選擇
驅(qū)動(dòng)橋殼的結(jié)構(gòu)形式選擇
驅(qū)動(dòng)橋殼的受力分析與強(qiáng)度計(jì)算
四、進(jìn)度安排
（1）調(diào)研、資料收集，完成開(kāi)題報(bào)告 第1周（3月1日~3月7日）
（2）周一交開(kāi)題報(bào)告，實(shí)習(xí)了解驅(qū)動(dòng)橋的構(gòu)造 第2周（3月8日~3月13日）
（3）完成個(gè)參數(shù)的設(shè)計(jì)、計(jì)算和校核工作，至少應(yīng)有裝配圖的草圖
第3周~第7周（3月14日~4月17日）
（4）中期檢查，畫裝配圖和零件圖 第8周（4月18日~4月24日）
（5）畫裝配圖和零件圖，編寫說(shuō)明書 第9周~第11周（4月25日~5月15日）
（6）交畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書和裝配圖、零件圖，修改 第12周（5月16日~5月22日）
（7）評(píng)閱畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書和裝配圖、零件圖 第13周（5月23日~5月29日）
（8）畢業(yè)論文預(yù)答辯及答辯 第14周（5月30日~6月5日）
五、參考文獻(xiàn)
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[6] 劉永輝 朱小波.重型汽車驅(qū)動(dòng)橋的基本結(jié)構(gòu)及發(fā)展方向[J].《科技經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)》，
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[20]A.Higuchi，Y.Saitoh.Optimal Control of Four Wheel Steering Vteering Vehicle:Vehicle System Dynamic，12（2007），pp.397-410.
六、備注
指導(dǎo)教師意見(jiàn)
簽字： 年 月 日
SY-025-BY-4
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)記錄
日期
地點(diǎn)
指導(dǎo)方式
指導(dǎo)記錄
（指導(dǎo)內(nèi)容、存在問(wèn)題及解決思路）
學(xué)生（記錄人）簽名： 指導(dǎo)教師簽名：
日期
地點(diǎn)
指導(dǎo)方式
指導(dǎo)記錄
（指導(dǎo)內(nèi)容、存在問(wèn)題及解決思路）
學(xué)生（記錄人）簽名： 指導(dǎo)教師簽名：
日期
地點(diǎn)
指導(dǎo)方式
指導(dǎo)記錄
（指導(dǎo)內(nèi)容、存在問(wèn)題及解決思路）
學(xué)生（記錄人）簽名： 指導(dǎo)教師簽名：
SY-025-BY-5
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表
填表日期
2010年 4月13 日
迄今已進(jìn)行 8 周剩余 8 周
學(xué)生姓名
周宏明
系部
汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)、班級(jí)
車輛工程B06-8班
指導(dǎo)教師姓名
姚佳巖
職稱
副教授
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
□是■否
題目名稱
昌河貨車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)
學(xué)
生
填
寫
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)度
已完成主要內(nèi)容
待完成主要內(nèi)容
1完成開(kāi)題報(bào)告
2完成參數(shù)選擇
3完成主減速器齒輪參數(shù)的計(jì)算
4完成差速器齒輪參數(shù)的計(jì)算
5說(shuō)明書的編寫
6 CAD草圖紙的繪制
1說(shuō)明書的修改
2齒輪參數(shù)的強(qiáng)度校核
3完善圖紙
存在問(wèn)題及努力方向
在進(jìn)行CAD圖紙的繪制過(guò)程中，有許多錯(cuò)誤，在以后的時(shí)間里對(duì)其逐步的修改。
學(xué)生簽字：
指導(dǎo)教師
意 見(jiàn)
指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日
教研室
意 見(jiàn)
教研室主任簽字： 年 月 日
SY-025-BY-6
畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評(píng)分表
學(xué)生姓名
周宏明
系部
汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)、班級(jí)
車輛工程B06-8
指導(dǎo)教師姓名
姚佳巖
職稱
副教授
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
□是√否
題目名稱
昌河貨車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)
序號(hào)
評(píng) 價(jià) 項(xiàng) 目
滿分
得分
1
選題與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的符合程度，綜合訓(xùn)練情況；題目難易度
10
2
題目工作量；題目與生產(chǎn)、科研、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等實(shí)際的結(jié)合程度
10
3
綜合運(yùn)用知識(shí)能力（設(shè)計(jì)涉及學(xué)科范圍，內(nèi)容深廣度及問(wèn)題難易度）；應(yīng)用文獻(xiàn)資料能力
15
4
設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）能力；計(jì)算能力（數(shù)據(jù)運(yùn)算與處理能力）；外文應(yīng)用能力
20
5
計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力；對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析能力（或綜合分析能力、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析能力）
10
6
插圖（圖紙）質(zhì)量；設(shè)計(jì)說(shuō)明書撰寫水平；設(shè)計(jì)的實(shí)用性與科學(xué)性；創(chuàng)新性
20
7
設(shè)計(jì)規(guī)范化程度（設(shè)計(jì)欄目齊全合理、SI制的使用等）
5
8
科學(xué)素養(yǎng)、學(xué)習(xí)態(tài)度、紀(jì)律表現(xiàn)；畢業(yè)論文進(jìn)度
10
得 分
X=
評(píng) 語(yǔ)：（參照上述評(píng)價(jià)項(xiàng)目給出評(píng)語(yǔ)，注意反映該論文的特點(diǎn)）
指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日
SY-025-BY-7
畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)閱人評(píng)分表
學(xué)生
姓名
周宏明
專業(yè)
班級(jí)
車輛工程B06-8
指導(dǎo)教
師姓名
姚佳巖
職稱
副教授
題目
昌河貨車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)
序號(hào)
評(píng) 價(jià) 項(xiàng) 目
滿分
得分
1
選題與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的符合程度，綜合訓(xùn)練情況；題目難易度
10
2
題目工作量；題目與生產(chǎn)、科研、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等實(shí)際的結(jié)合程度
10
3
綜合運(yùn)用知識(shí)能力（設(shè)計(jì)涉及學(xué)科范圍，內(nèi)容深廣度及問(wèn)題難易度）；應(yīng)用文獻(xiàn)資料能力
15
4
設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）能力；計(jì)算能力（數(shù)據(jù)運(yùn)算與處理能力）；外文應(yīng)用能力
25
5
計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力；對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析能力（或綜合分析能力、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析能力）
15
6
插圖（圖紙）質(zhì)量；設(shè)計(jì)說(shuō)明書撰寫水平；設(shè)計(jì)的實(shí)用性與科學(xué)性；創(chuàng)新性
20
7
設(shè)計(jì)規(guī)范化程度（設(shè)計(jì)欄目齊全合理、SI制的使用等）
5
得 分
Y=
評(píng) 語(yǔ)：（參照上述評(píng)價(jià)項(xiàng)目給出評(píng)語(yǔ)，注意反映該論文的特點(diǎn)）
評(píng)閱人簽字 ： 年 月 日
SY-025-BY-8
畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯評(píng)分表
學(xué)生
姓名
周宏明
專業(yè)
班級(jí)
車輛工程B06-8
指導(dǎo)
教師
姚佳巖
職 稱
副教授
題目
昌河貨車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)
答辯
時(shí)間
月 日 時(shí)
答辯組
成員姓名
紀(jì)峻嶺，齊曉杰，臧杰，趙國(guó)遷，張金柱，王永梅，李涵武，
孫遠(yuǎn)濤
出席
人數(shù)
序號(hào)
評(píng) 審 指 標(biāo)
滿
分
得
分
1
選題與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的符合程度，綜合訓(xùn)練情況，題目難易度、工作量、與實(shí)際的結(jié)合程度
10
2
設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）能力、對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析能力、計(jì)算能力、綜合運(yùn)用知識(shí)能力
10
3
應(yīng)用文獻(xiàn)資料、計(jì)算機(jī)、外文的能力
10
4
設(shè)計(jì)說(shuō)明書撰寫水平、圖紙質(zhì)量，設(shè)計(jì)的規(guī)范化程度（設(shè)計(jì)欄目齊全合理、SI制的使用等）、實(shí)用性、科學(xué)性和創(chuàng)新性
15
5
畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯準(zhǔn)備情況
5
6
畢業(yè)設(shè)計(jì)自述情況
20
7
畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯回答問(wèn)題情況
30
總 分
Z=
答辯過(guò)程記錄、評(píng)語(yǔ)：
答辯組長(zhǎng)簽字： 年 月 日
SY-025-BY-9
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?cè)u(píng)定表
學(xué)生姓名
周宏明
性別
男
系部
汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)
車輛工程
班級(jí)
車輛B06-8班
設(shè)計(jì)（論文）題目
昌河貨車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師姓名
職稱
指導(dǎo)教師
評(píng)分（X）
評(píng)閱教師姓名
職稱
評(píng)閱教師
評(píng)分（Y）
答辯組組長(zhǎng)
職稱
答辯組
評(píng)分（Z）
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)
百分制
五級(jí)分制
答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ)：
答辯委員會(huì)主任簽字（蓋章）： 系部公章： 年 月 日
注：1、指導(dǎo)教師、評(píng)閱教師、答辯組評(píng)分按百分制填寫，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)百分制=0.3X+0.2Y+0.5Z
2、評(píng)語(yǔ)中應(yīng)當(dāng)包括學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題質(zhì)量、能力水平、設(shè)計(jì)（論文）水平、設(shè)計(jì)（論文）撰寫質(zhì)量、學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）實(shí)施或?qū)懽鬟^(guò)程中的學(xué)習(xí)態(tài)度及學(xué)生答辯情況等內(nèi)容的評(píng)價(jià)。
SY-025-BY-10
優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）推薦表
題 目
昌河貨車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)
類別
Z
學(xué)生姓名
周宏明
系、專業(yè)、班級(jí)
汽車與交通工程學(xué)院 車輛工程B06-8
指導(dǎo)教師
姚佳巖
職 稱
副教授
設(shè)計(jì)成果明細(xì)：
答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ)：
答辯委員會(huì)主任簽字（蓋章）： 系部公章： 年 月 日
備 注：
注：“類別”欄填寫畢業(yè)論文或畢業(yè)設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）過(guò)程管理材料
題 目
昌河貨車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
周宏明
系部名稱
汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)班級(jí)
車輛工程B06-8
指導(dǎo)教師
姚佳巖
職 稱
副教授
教研室
車輛工程
起止時(shí)間
2010.3.1-2010.6.25
教 務(wù) 處 制
本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)
昌河貨車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)
系部名稱： 汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)班級(jí)： 車輛工程 B06-8班
學(xué)生姓名： 周宏明
指導(dǎo)教師： 姚佳巖
職 稱： 副教授
黑 龍 江 工 程 學(xué) 院
二○一○年六月
The Graduation Design for Bachelor's Degree
Design of Changhe Van Axles
Candidate：Zhou Hongming
Specialty：Vehicle Engineering
Class：B06-8
Supervisor：Associate Prof. Yao Jiayan
Heilongjiang Institute of Technology
2010-06·Harbin
黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
摘 要
驅(qū)動(dòng)橋是汽車的重要總成部件，也是汽車總成中的重要承載件，所以驅(qū)動(dòng)橋的好壞直接影響著汽車整體的性能和零件的使用壽命等。驅(qū)動(dòng)橋由主減速器、差速器、半軸及橋殼四部分組成，其基本功用是降速增扭，把發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞給左右車輪，并使汽車在轉(zhuǎn)向時(shí)保證左右車輪的差速功能，此外，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。
本設(shè)計(jì)首先論述了驅(qū)動(dòng)橋的總體結(jié)構(gòu)，在分析了驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式及優(yōu)缺點(diǎn)后確定總體設(shè)計(jì)方案：采用整體式驅(qū)動(dòng)橋，主減速器的減速型式采用單級(jí)減速器，主減速器齒輪采用螺旋錐齒輪，差速器采用圓錐行星齒輪差速器，半軸采用全浮式型式，橋殼采用鑄造整體式橋殼。本設(shè)計(jì)主要完成了單級(jí)減速器、圓錐行星齒輪差速器、全浮式半軸的設(shè)計(jì)和橋殼的校核及材料選取等工作。
關(guān)鍵詞：驅(qū)動(dòng)橋；單級(jí)；主減速器；齒輪；材料；計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)
ABSTRACT
Drive axle assembly is an important vehicle components, is also an important bearing in the vehicle assembly parts, so drive axle of a direct impact on overall vehicle performance and component life.Drive axle from the final drive, differential, axle and axle housing of four parts, the basic skills by using a spin-down twist, the engine's power passed to the left and right wheels, and to ensure the car when the steering wheel left and right differential function, in addition, but also act on the road and bear the car frame or between the vertical force, vertical force and lateral force.Discusses the design of the first drive axle of the overall structure of the analysis of the drive axle of the structure and determine the advantages and disadvantages of design options: with integral drive axle, main reducer reducer reducer type single stage, the main spiral bevel gear reducer gears, planetary gear differential with conical differential, axle with full floating type, with cast axle Integral axle.The design was completed for a single-stage reducer, planetary gear differential cone, full floating axle half shaft design and Check and material selection and so on.
Key words: Driving Axle；Single；Main Decelerator；Gear；Material；Computer Aided
Design
I
黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
第1章 緒 論
1.1概述
驅(qū)動(dòng)橋是汽車總成中的重要承載件之一，其性能直接影響整車的性能和有效使用壽命。本文是對(duì)昌河貨車驅(qū)動(dòng)橋總成的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。汽車驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)型式和設(shè)計(jì)參數(shù)除對(duì)汽車的可靠性與耐久性有重要影響外，也對(duì)汽車的行駛性能如動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、平順性、通過(guò)性、機(jī)動(dòng)性和操動(dòng)穩(wěn)定性等有直接影響。所以本文對(duì)驅(qū)動(dòng)橋及其主要零部件的結(jié)構(gòu)型式與設(shè)計(jì)計(jì)算作一一介紹。
驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)，由驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)組成、功用、工作特點(diǎn)及設(shè)計(jì)要求，詳細(xì)地分析了驅(qū)動(dòng)橋總成的結(jié)構(gòu)型式及布置方法；全面介紹了驅(qū)動(dòng)橋車輪的傳動(dòng)裝置和橋殼的各種結(jié)構(gòu)型式與設(shè)計(jì)計(jì)算方法。
汽車驅(qū)動(dòng)橋由橋殼、主減速器、差速器、半軸和殼體等元件組成，轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋還包括各種等速聯(lián)軸節(jié)，結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，它承載著汽車的滿載簧荷重及地面經(jīng)車輪、車架及承載式車身經(jīng)懸架給予的鉛垂力、縱向力、橫向力及其力矩，以及沖擊載荷；驅(qū)動(dòng)橋還傳遞著傳動(dòng)系中的最大轉(zhuǎn)矩，橋殼還承受著反作用力矩。汽車驅(qū)動(dòng)橋在汽車的各種總成中也是涵蓋機(jī)械零件、部件、總成等品種最多的大總成。例如，驅(qū)動(dòng)橋包含主減速器、差速器、驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置（半軸及輪邊減速器）、橋殼和各種齒輪。可見(jiàn)，汽車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)涉及的機(jī)械零部件及元件的品種極為廣泛，對(duì)這些零部件、元件及總成的制造也幾乎要涉及到所有的現(xiàn)代機(jī)械制造工藝。因此，通過(guò)對(duì)汽車驅(qū)動(dòng)橋的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)實(shí)踐，可以更好的學(xué)習(xí)并掌握現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)與機(jī)械設(shè)計(jì)的全面知識(shí)和技能。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)是以生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，以運(yùn)用力學(xué)、數(shù)學(xué)和回歸方法形成的公式、圖表、手冊(cè)等為依據(jù)進(jìn)行的。現(xiàn)代設(shè)計(jì)是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的深入、豐富和發(fā)展，而非獨(dú)立于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的全新設(shè)計(jì)。以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心，以設(shè)計(jì)理論為指導(dǎo)，是現(xiàn)代設(shè)計(jì)的主要特征。利用這種方法指導(dǎo)設(shè)計(jì)可以減小經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的盲目性和隨意性，提高設(shè)計(jì)的主動(dòng)性、科學(xué)性和準(zhǔn)確性。電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和在工程設(shè)計(jì)中的推廣應(yīng)用，使汽車設(shè)計(jì)技術(shù)飛躍發(fā)展，設(shè)計(jì)過(guò)程完全改觀。
它有以下兩大難題，一是將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩通過(guò)萬(wàn)向傳動(dòng)軸將動(dòng)力傳遞到驅(qū)動(dòng)輪上，達(dá)到更好的車輪牽引力與轉(zhuǎn)向力的有效發(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(dòng)力的同時(shí)，允許兩邊半軸以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，滿足兩邊車輪盡可能以純滾動(dòng)的形式作不等距行駛，減少輪胎與地面的摩擦。
1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀
我國(guó)驅(qū)動(dòng)橋制造企業(yè)的開(kāi)發(fā)模式主要由測(cè)繪、引進(jìn)、自主開(kāi)發(fā)三種組成。主要存在技術(shù)含量低，開(kāi)發(fā)模式落后，技術(shù)創(chuàng)新力不夠，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)應(yīng)用少等問(wèn)題。國(guó)內(nèi)的大多數(shù)中小企業(yè)中，測(cè)繪市場(chǎng)銷路較好的產(chǎn)品是它們的主要開(kāi)發(fā)模式。特別是一些小型企業(yè)或民營(yíng)企業(yè)由于自身的技術(shù)含量低，開(kāi)發(fā)資金的不足，專門測(cè)繪、仿制市場(chǎng)上銷售較旺的汽車的車橋售往我國(guó)不健全的配件市場(chǎng)。這種開(kāi)發(fā)模式是無(wú)法從根本上提高我國(guó)驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)品開(kāi)發(fā)水平的。中國(guó)驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中存在許多問(wèn)題，許多情況不容樂(lè)觀，如產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、產(chǎn)業(yè)集中于勞動(dòng)力密集型產(chǎn)品；技術(shù)密集型產(chǎn)品明顯落后于發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家；生產(chǎn)要素決定性作用正在削弱；產(chǎn)業(yè)能源消耗大、產(chǎn)出率低、環(huán)境污染嚴(yán)重、對(duì)自然資源破壞力大；企業(yè)總體規(guī)模偏小、技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱、管理水平落后等。我國(guó)汽車驅(qū)動(dòng)橋的研究設(shè)計(jì)與世界先進(jìn)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)技術(shù)還有一定的差距，我國(guó)車橋制造業(yè)雖然有一些成果，但都是在引進(jìn)國(guó)外技術(shù)、仿制、再加上自己改進(jìn)的基礎(chǔ)上了取得的。個(gè)別比較有實(shí)力的企業(yè)，雖有自己獨(dú)立的研發(fā)機(jī)構(gòu)但都處于發(fā)展的初期。我國(guó)驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)業(yè)正處在發(fā)展階段，在科技迅速發(fā)展的推動(dòng)下，高新技術(shù)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用和推廣，各種國(guó)外汽車新技術(shù)的引進(jìn)，研究團(tuán)隊(duì)自身研發(fā)能力的提高，我國(guó)的驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)和制造會(huì)逐漸發(fā)展起來(lái)，并跟上世界先進(jìn)的汽車零部件設(shè)計(jì)制造技術(shù)水平。
1.2.2國(guó)外現(xiàn)狀
國(guó)外驅(qū)動(dòng)橋主要采用模塊化技術(shù)和模態(tài)分析進(jìn)行驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)分析，模塊化設(shè)計(jì)是在一定范圍內(nèi)的不同功能或相同功能不同性能、不同規(guī)格的機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上,劃分并設(shè)計(jì)出一系列功能模塊,然后通過(guò)模塊的選擇和組合構(gòu)成不同產(chǎn)品的一種設(shè)計(jì)方法. 以DANA為代表的意大利企業(yè)多已采用了該類設(shè)計(jì)方法, 模態(tài)分析是對(duì)工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)分析研究的最先進(jìn)的現(xiàn)代方法與手段之一。它可以定義為對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的解析分析(有限元分析)和實(shí)驗(yàn)分析(實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析)，其結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性用模態(tài)參數(shù)來(lái)表征。模態(tài)分析技術(shù)的特點(diǎn)是在對(duì)系統(tǒng)做動(dòng)力學(xué)分析時(shí)，用模態(tài)坐標(biāo)代替物理學(xué)坐標(biāo)，從而可大大壓縮系統(tǒng)分析的自由度數(shù)目，分析精度較高。
優(yōu)點(diǎn)是減少設(shè)計(jì)及工裝制造的投入, 減少了零件種類, 提高規(guī)模生產(chǎn)程度, 降低制造費(fèi)用, 提高市場(chǎng)響應(yīng)速度等。國(guó)外企業(yè)為減少驅(qū)動(dòng)橋的振動(dòng)特性，對(duì)驅(qū)動(dòng)橋進(jìn)行模態(tài)分析，調(diào)整驅(qū)動(dòng)橋的強(qiáng)度，改善整車的舒適性和平順性。
20世紀(jì)60年代以來(lái)，由于電子計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，有限元法在工程上獲得了廣泛應(yīng)用。有限元法不需要對(duì)所分析的結(jié)構(gòu)進(jìn)行嚴(yán)格的簡(jiǎn)化，既可以考慮各種計(jì)算要求和條件，也可以計(jì)算各種工況，而且計(jì)算精度高。有限元法將具有無(wú)限個(gè)自由度的連續(xù)體離散為有限個(gè)自由度的單元集合體，使問(wèn)題簡(jiǎn)化為適合于數(shù)值解法的問(wèn)題。只要確定了單元的力學(xué)特性，就可以按照結(jié)構(gòu)分析的方法求解，使分析過(guò)程大為簡(jiǎn)化，配以計(jì)算機(jī)就可以解決許多解析法無(wú)法解決的復(fù)雜工程問(wèn)題。目前，有限元法己經(jīng)成為求解數(shù)學(xué)、物理、力學(xué)以及工程問(wèn)題的一種有效的數(shù)值方法，也為驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)有力的工具。驅(qū)動(dòng)橋的參數(shù)化設(shè)計(jì)是指設(shè)計(jì)對(duì)象模型的尺寸用變量及其關(guān)系表示，而不需要確定具體數(shù)值，是CAD技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中提出的課題，它不僅可使CAD系統(tǒng)具有交互式繪圖功能，還具有自動(dòng)繪圖的功能。目前它是CAD技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)重要的、且待進(jìn)一步研究的課題。利用參數(shù)化設(shè)計(jì)手段開(kāi)發(fā)的專用產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)，可使設(shè)計(jì)人員從大量繁重而瑣碎的繪圖工作中解脫出來(lái)，可以大大提高設(shè)計(jì)速度，并減少信息的存儲(chǔ)量。
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1.半軸 2.圓錐滾子軸承 3.支承螺栓 4.主減速器從動(dòng)錐齒輪 5.油封
6.主減速器主動(dòng)錐齒輪 7.彈簧座 8.墊圈 9.輪轂 10.調(diào)整螺母
圖1.1 驅(qū)動(dòng)橋
1.3驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)和種類
1.3.1驅(qū)動(dòng)橋的種類
驅(qū)動(dòng)橋作為汽車的重要的組成部分處于傳動(dòng)系的末端，其基本功用是增大由傳動(dòng)軸或直接由變速器傳來(lái)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[1]。
在一般的汽車結(jié)構(gòu)中驅(qū)動(dòng)橋包括主減速器（又稱主傳動(dòng)器）、差速器、驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置及橋殼等部件如圖1.1所示[2]。
對(duì)于各種不同類型和用途的汽車，正確地確定上述機(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)者必須先解決的問(wèn)題。
驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式與驅(qū)動(dòng)車輪的懸掛型式密切相關(guān)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)車輪采用非獨(dú)立懸掛時(shí)，例如在絕大多數(shù)的載貨汽車和部分小轎車上，都是采用非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋；當(dāng)驅(qū)動(dòng)車輪采用獨(dú)立懸掛時(shí)，則配以斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋。
本設(shè)計(jì)車型主減速比小于7.6，采用單級(jí)減速器，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積及質(zhì)量小且制造成本低等優(yōu)點(diǎn)。
1.3.2驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)組成
1、主減速器
主減速器的結(jié)構(gòu)形式，主要是根據(jù)其齒輪類型、主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪的安裝。
（1）主減速器齒輪的類型 在現(xiàn)代汽車驅(qū)動(dòng)橋中，主減速器采用得最廣泛的是螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪。
螺旋錐齒輪如圖1.2（a）所示主、從動(dòng)齒輪軸線交于一點(diǎn)，交角都采用90度。螺旋錐齒輪的重合度大，嚙合過(guò)程是由點(diǎn)到線，因此，螺旋錐齒輪能承受大的載荷，而且工作平穩(wěn)，即使在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)其噪聲和振動(dòng)也是很小的。
圖1.2 螺旋錐齒輪與雙曲面齒輪
雙曲面齒輪如圖1.2（b）所示主、從動(dòng)齒輪軸線不相交而呈空間交叉。和螺旋錐齒輪相比，雙曲面齒輪的優(yōu)點(diǎn)有：
①尺寸相同時(shí)，雙曲面齒輪有更大的傳動(dòng)比。
②傳動(dòng)比一定時(shí)，如果主、從動(dòng)齒輪尺寸相同，雙曲面齒輪比螺旋錐齒輪有較大軸徑，較高的輪齒強(qiáng)度以及較大的主動(dòng)齒輪軸和軸承剛度。
③當(dāng)傳動(dòng)比一定，主、從動(dòng)齒輪尺寸相同時(shí)，雙曲面從動(dòng)齒輪的直徑較小，有較大的離地間隙。
④工作過(guò)程中，雙曲面齒輪副既存在沿齒高方向的側(cè)向滑動(dòng)，又有沿齒長(zhǎng)方向的縱向滑動(dòng)，這可以改善齒輪的磨合過(guò)程，使其具有更高的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。
雙曲面齒輪傳動(dòng)有如下缺點(diǎn)[3]：
①長(zhǎng)方向的縱向滑動(dòng)使摩擦損失增加，降低了傳動(dòng)效率。
②齒面間有大的壓力和摩擦功，使齒輪抗嚙合能力降低。
③雙曲面主動(dòng)齒輪具有較大的軸向力，使其軸承負(fù)荷增大。
④雙曲面齒輪必須采用可改善油膜強(qiáng)度和防刮傷添加劑的特種潤(rùn)滑油。
（2）主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承形式及安裝方式的選擇 現(xiàn)在汽車主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承形式有如下兩種：
①懸臂式 懸臂式支承結(jié)構(gòu)如圖1.3所示，其特點(diǎn)是在錐齒輪大端一側(cè)采用較長(zhǎng)的軸徑，其上安裝兩個(gè)圓錐滾子軸承。為了減小懸臂長(zhǎng)度a和增加兩端的距離b，以改善支承剛度，應(yīng)使兩軸承圓錐滾子向外。懸臂式支承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，支承剛度較差，多用于傳遞轉(zhuǎn)矩較小的轎車、輕型貨車的單級(jí)主減速器及許多雙級(jí)主減速器中。
圖1.3 錐齒輪懸臂式支承 圖1.4 主動(dòng)錐齒輪騎馬式支承
②騎馬式 騎馬式支承結(jié)構(gòu)如圖1.4所示，其特點(diǎn)是在錐齒輪的兩端均有軸承支承，這樣可大大增加支承剛度，又使軸承負(fù)荷減小，齒輪嚙合條件改善，在需要傳遞較大轉(zhuǎn)矩情況下，最好采用騎馬式支承。
（3）從動(dòng)錐齒輪的支承方式和安裝方式的選擇 從動(dòng)錐齒輪的兩端支承多采用圓錐滾子軸承，安裝時(shí)應(yīng)使它們的圓錐滾子大端相向朝內(nèi)，而小端相向朝外。為了防止從動(dòng)錐齒輪在軸向載荷作用下的偏移，圓錐滾子軸承應(yīng)用兩端的調(diào)整螺母調(diào)整。主減速器從動(dòng)錐齒輪采用無(wú)輻式結(jié)構(gòu)并用細(xì)牙螺釘以精度較高的緊配固定在差速器殼的凸緣上。
（4）主減速器的軸承預(yù)緊及齒輪嚙合調(diào)整 支承主減速器的圓錐滾子軸承需預(yù)緊以消除安裝的原始間隙、磨合期間該間隙的增大及增強(qiáng)支承剛度。分析可知，當(dāng)軸向力于彈簧變形呈線性關(guān)系時(shí)，預(yù)緊使軸向位移減小至原來(lái)的1/2。預(yù)緊力雖然可以增大支承剛度，改善齒輪的嚙合和軸承工作條件，但當(dāng)預(yù)緊力超過(guò)某一理想值時(shí)，軸承壽命會(huì)急劇下降。主減速器軸承的預(yù)緊值可取為以發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩時(shí)換算所得軸向力的30％。
主動(dòng)錐齒輪軸承預(yù)緊度的調(diào)整采用套筒與墊片，從動(dòng)錐齒輪軸承預(yù)緊度的調(diào)整采用調(diào)整螺母。
（5） 主減速器的減速形式 主減速器的減速形式分為單級(jí)減速（如圖1.5）、雙級(jí)減速、單級(jí)貫通、雙級(jí)貫通、主減速及輪邊減速等。減速形式的選擇與汽車的類型及使用條件有關(guān)，有時(shí)也與制造廠的產(chǎn)品系列及制造條件有關(guān)，但它主要取決于由動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等整車性能所要求的主減速比io的大小及驅(qū)動(dòng)橋下的離地間隙、驅(qū)動(dòng)橋的數(shù)目及布置形式等。通常單級(jí)減速器用于主減速比io≤7.6的各種中小型汽車上。
（a） 單級(jí)主減速器 （b） 雙級(jí)主減速器
圖1.5 主減速器
2、差速器
根據(jù)汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求和實(shí)際的車輪、道路以及它們之間的相互聯(lián)系表明：汽車在行駛過(guò)程中左右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過(guò)的行程往往是有差別的[4]。例如，拐彎時(shí)外側(cè)車輪行駛總要比內(nèi)側(cè)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(guò)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)力傳給左右車輪，則會(huì)由于左右車輪的轉(zhuǎn)速雖然相等而行程卻又不同的這一運(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。這不僅會(huì)是輪胎過(guò)早磨、無(wú)益地消耗功率和燃料及使驅(qū)動(dòng)車輪軸超載等，還會(huì)因?yàn)椴荒馨此蟮乃矔r(shí)中心轉(zhuǎn)向而使操縱性變壞。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)輪間都有差速器，后者保證了汽車驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)車輪在行程不等時(shí)具有以下不同速度旋轉(zhuǎn)的特性，從而滿足了汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求。
差速器的結(jié)構(gòu)型式選擇，應(yīng)從所設(shè)計(jì)汽車的類型及其使用條件出發(fā)，以滿足該型汽車在給定的使用條件下的使用性能要求。
差速器的結(jié)構(gòu)型式有多種，大多數(shù)汽車都屬于公路運(yùn)輸車輛，對(duì)于在公路上和市區(qū)行駛的汽車來(lái)說(shuō)，由于路面較好，各驅(qū)動(dòng)車輪與路面的附著系數(shù)變化很小，因此幾乎都采用了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)、制造方便、用于公路汽車也很可靠的普通對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器，作為安裝在左、右驅(qū)動(dòng)車輪間的所謂輪間差速器使用；對(duì)于經(jīng)常行駛在泥濘、松軟土路或無(wú)路地區(qū)的越野汽車來(lái)說(shuō)，為了防止因某一側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪滑轉(zhuǎn)而陷車，則可采用防滑差速器。后者又分為強(qiáng)制鎖止式和自然鎖止式兩類。自鎖式差速器又有多種結(jié)構(gòu)式的高摩擦式和自由輪式的以及變傳動(dòng)比式的。
3、半軸
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。在斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋和轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中，驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置包括半軸和萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)裝置且多采用等速萬(wàn)向節(jié)。在一般非斷開(kāi)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)半軸將差速器和半軸齒輪與輪轂連接起來(lái)。在裝有輪邊減速器的驅(qū)動(dòng)橋上，半軸將半軸齒輪與輪邊減速器的主動(dòng)齒輪連接起來(lái)[5]。
半軸可分為：全浮式半軸、半浮式半軸、3/4浮式半軸三種。
半浮式半軸具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、尺寸緊湊、造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)。主要用于質(zhì)量較小，使用條件好，承載負(fù)荷也不大的轎車和輕型載貨汽車。
3/4浮式半軸，因其側(cè)向力引起彎矩使軸承有歪斜的趨勢(shì)，這將急劇降低軸承的壽命，故未得到推廣。
全浮式半軸工作可靠，廣泛應(yīng)用于輕型以上的各類汽車、越野車汽車和客車上，本設(shè)計(jì)采用此種半軸。
4、橋殼
驅(qū)動(dòng)橋橋殼是汽車上的主要零件之一，非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)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(dòng)車輪上的牽引力、制動(dòng)力、側(cè)向力和垂向力也是經(jīng)過(guò)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(dòng)車輪傳動(dòng)裝置（如半軸）的外殼。
在汽車行駛過(guò)程中，橋殼承受繁重的載荷，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮在動(dòng)載荷下橋殼有足夠的強(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。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[6]。
結(jié)構(gòu)形式分類：可分式、整體式、組合式。
按制造工藝不同分類：
鑄造式——強(qiáng)度、剛度較大，但質(zhì)量大，加工面多，制造工藝復(fù)雜，本設(shè)計(jì)采用鑄造橋殼。
鋼板焊接沖壓式——質(zhì)量小，材料利用率高，制造成本低，適于大量生產(chǎn)，轎車和中小型貨車，部分重型貨車。
1.4設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容
本設(shè)計(jì)的思路可分為以下幾點(diǎn)：首先選擇初始方案，昌河貨車屬于微型貨車，采用后橋驅(qū)動(dòng)，所以設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)需要符合微型貨車的結(jié)構(gòu)要求；接著選擇各部件的結(jié)構(gòu)形式；最后選擇各部件的具體參數(shù)，設(shè)計(jì)出各主要尺寸。
所設(shè)計(jì)的昌河貨車驅(qū)動(dòng)橋制造工藝性好、外形美觀，工作更穩(wěn)定、可靠。該驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)大大降低了制造成本，同時(shí)驅(qū)動(dòng)橋使用維護(hù)成本也降低了。驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)符合昌河貨車的整體結(jié)構(gòu)要求。設(shè)計(jì)的產(chǎn)品達(dá)到了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，修理、保養(yǎng)方便；機(jī)件工藝性好，制造容易的要求。
第2章 總體方案的確定
2.1主要技術(shù)參數(shù)
本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是昌河貨車驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)。
技術(shù)參數(shù)：
表2.1 參考數(shù)據(jù)
序號(hào)
項(xiàng) 目
數(shù) 據(jù)
單 位
1
驅(qū)動(dòng)形式
42
—
1
車身長(zhǎng)度
3540
mm
2
車身寬度
1395
mm
3
車身高度
1765
mm
4
總質(zhì)量
1.4
t
5
裝載質(zhì)量
0.510
t
6
軸 距
2405
mm
7
前輪距
1500
mm
8
后輪距
1500
mm
9
前胎規(guī)格
4.50-12-8PR
—
10
排 量
1.0
L
11
最大功率/轉(zhuǎn)速
25.75/5500
kw/ rpm
12
最大轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速
51.48/3500
N.m/ rpm
13
最高車速
95
km/h
14
最高檔傳動(dòng)比
1
—
15
最低檔傳動(dòng)比
3.428
—
16
主減速器傳動(dòng)比
5.1428
—
17
最小離地間隙
155
mm
2.2主減速器結(jié)構(gòu)方案的確定
（1）主減速器齒輪的類型
螺旋錐齒輪能承受大的載荷，而且工作平穩(wěn)，即使在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)其噪聲和振動(dòng)也是很小的。所以本設(shè)計(jì)采用螺旋錐齒輪。
（2）主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承形式及安裝方式的選擇
本次設(shè)計(jì)選用： 主動(dòng)錐齒輪：懸臂式支撐（圓錐滾子軸承）
從動(dòng)錐齒輪：跨置式支撐（圓錐滾子軸承）
（3）從動(dòng)錐齒輪的支承方式和安裝方式的選擇
從動(dòng)錐齒輪的兩端支承多采用圓錐滾子軸承，安裝時(shí)應(yīng)使它們的圓錐滾子大端相向朝內(nèi)，而小端相向朝外。為了防止從動(dòng)錐齒輪在軸向載荷作用下的偏移，圓錐滾子軸承應(yīng)用兩端的調(diào)整螺母調(diào)整。主減速器從動(dòng)錐齒輪采用無(wú)輻式結(jié)構(gòu)并用細(xì)牙螺釘以精度較高的緊配固定在差速器殼的凸緣上。
（4）主減速器的軸承預(yù)緊及齒輪嚙合調(diào)整
支承主減速器的圓錐滾子軸承需預(yù)緊以消除安裝的原始間隙、磨合期間該間隙的增大及增強(qiáng)支承剛度。分析可知，當(dāng)軸向力與彈簧變形呈線性關(guān)系時(shí)，預(yù)緊使軸向位移減小至原來(lái)的1/2。預(yù)緊力雖然可以增大支承剛度，改善齒輪的嚙合和軸承工作條件，但當(dāng)預(yù)緊力超過(guò)某一理想值時(shí)，軸承壽命會(huì)急劇下降。主減速器軸承的預(yù)緊值可取為以發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩時(shí)換算所得軸向力的30％。
主動(dòng)錐齒輪軸承預(yù)緊度的調(diào)整采用調(diào)整螺母（利用軸承座實(shí)現(xiàn)），從動(dòng)錐齒輪軸承預(yù)緊度的調(diào)整采用調(diào)整螺母。
（5）主減速器的減速形式 主減速器的減速形式分為單級(jí)減速、雙級(jí)減速、單級(jí)貫通、雙級(jí)貫通、主減速及輪邊減速等。減速形式的選擇與汽車的類型及使用條件有關(guān)，有時(shí)也與制造廠的產(chǎn)品系列及制造條件有關(guān)，但它主要取決于由動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等整車性能所要求的主減速比的大小及驅(qū)動(dòng)橋下的離地間隙、驅(qū)動(dòng)橋的數(shù)目及布置形式等。
由于單級(jí)主減速器具有機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積及質(zhì)量小且制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛用于主減速比小于7.6的各種中、小型汽車上，本設(shè)計(jì)車型的主減速比小于7.6，所以采用單級(jí)主減速器。
2.3差速器結(jié)構(gòu)方案的確定
差速器的結(jié)構(gòu)型式選擇，應(yīng)從所設(shè)計(jì)汽車的類型及其使用條件出發(fā)，以滿足該型汽車在給定的使用條件下的使用性能要求。
差速器的結(jié)構(gòu)型式有多種，大多數(shù)汽車都屬于公路運(yùn)輸車輛，對(duì)于在公路上和市區(qū)行駛的汽車來(lái)說(shuō)，由于路面較好，各驅(qū)動(dòng)車輪與路面的附著系數(shù)變化很小，因此幾乎都采用了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)、制造方便、用于公路汽車也很可靠的普通對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器，作為安裝在左、右驅(qū)動(dòng)車輪間的所謂輪間差速器使用；對(duì)于經(jīng)常行駛在泥濘、松軟土路或無(wú)路地區(qū)的越野汽車來(lái)說(shuō)，為了防止因某一側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪滑轉(zhuǎn)而陷車，則可采用防滑差速器。后者又分為強(qiáng)制鎖止式和自然鎖止式兩類。自鎖式差速器又有多種結(jié)構(gòu)式的高摩擦式和自由輪式的以及變傳動(dòng)比式的。但對(duì)于本設(shè)計(jì)的車型來(lái)說(shuō)只選用普通的對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器即可。
本次設(shè)計(jì)選用：圓錐行星齒輪差速器。
2.4半軸型式的確定
3/4浮式半軸，因其側(cè)向力引起彎矩使軸承有歪斜的趨勢(shì)，這將急劇降低軸承的壽命，故未得到推廣。全浮式半軸廣泛應(yīng)用于輕型以上的各類汽車上。本次設(shè)計(jì)選擇全浮式半軸。
2.5橋殼型式的確定
整體式橋殼的特點(diǎn)是將整個(gè)橋殼制成一個(gè)整體，橋殼猶如一個(gè)整體的空心梁，其強(qiáng)度及剛度都比較好。且橋殼與主減速器殼分作兩體，主減速器齒輪及差速器均裝在獨(dú)立的主減速殼里，構(gòu)成單獨(dú)的總成，調(diào)整好后再由橋殼中部前面裝入橋殼內(nèi)，并與橋殼用螺栓固定在一起。使主減速器和差速器的拆裝、調(diào)整、維修、保養(yǎng)等都十分方便。其主要缺點(diǎn)是橋殼不能做成復(fù)雜而理想的斷面，壁厚一定，故難于調(diào)整應(yīng)力分布。
鑄造式橋殼強(qiáng)度、剛度較大多用于越野車和重型貨車。
本次設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋殼就選用鑄造式整體式橋殼。
2.6本章小結(jié)
本次設(shè)計(jì)主減速比已知，所以只要確定其他參數(shù)和其結(jié)構(gòu)形式即可。對(duì)主減速器型式確定中主要從主減速器齒輪的類型、主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承形式及安裝方式的選擇、從動(dòng)錐齒輪的支承方式和安裝方式的選擇、主減速器的軸承預(yù)緊及齒輪嚙合調(diào)整及主減速器的減速形式上得以確定從而逐步給出驅(qū)動(dòng)橋各個(gè)總成的基本結(jié)構(gòu)，分析了驅(qū)動(dòng)橋各總成結(jié)構(gòu)組成。
第3章 主減速器設(shè)計(jì)
3.1主減速器錐齒輪設(shè)計(jì)
3.1.1主減速器齒輪計(jì)算載荷的確定
通常是將發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩配以傳動(dòng)系最低檔傳動(dòng)比時(shí)和驅(qū)動(dòng)車輪打滑時(shí)這兩種情況下作用于主減速器從動(dòng)齒輪上的轉(zhuǎn)矩（）的較小者，作為載貨汽車計(jì)算中用以驗(yàn)算主減速器從動(dòng)齒輪最大應(yīng)力的計(jì)算載荷[7]。即
（3.1）
=3305.97 （3.2）
式中：——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩；
——驅(qū)動(dòng)車輪在良好路面上開(kāi)始滑轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)矩；
——發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩，N.m，本車??；
——上述傳動(dòng)部分的效率，取ηT＝0.96；
K0——超載系數(shù)，對(duì)于越野汽車及液力傳動(dòng)的各類汽車取K0＝1；
n——該車的驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目，本車取n＝1；
G2——汽車滿載時(shí)一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋給水平地面的最大負(fù)荷，取G2＝14000；
——輪胎對(duì)路面的附著系數(shù)，對(duì)于一般輪胎的公路用汽車＝0.85；
rr——車輪的滾動(dòng)半徑，Rr＝0.2667；
——由發(fā)動(dòng)機(jī)至所計(jì)算的主減速器從動(dòng)齒輪之間的傳動(dòng)系最低檔傳動(dòng)比；
ηLB ，iLB——分別為由所計(jì)算的主減速器從動(dòng)齒輪到驅(qū)動(dòng)輪之間的傳動(dòng)效率和減速比；ηLB＝0.96,iLB＝1。
由式（3.1），式（3.2）求得的計(jì)算載荷為
3.1.2主減速器螺旋錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算
（1）齒數(shù)的選擇 根據(jù)主減速比確定：對(duì)于單級(jí)主減速器，當(dāng)較大時(shí)，則應(yīng)盡量使主動(dòng)齒輪的齒數(shù)z1取小些，以得到滿意的驅(qū)動(dòng)橋離地間隙。
①.當(dāng)≥6時(shí)，z1的最小取值可取5，但為了嚙合平穩(wěn)及提高疲勞強(qiáng)度，z1最好大于5；
②.當(dāng)較小（＝3.5～5）時(shí)，z1可取為5～12，但這時(shí)常會(huì)因?yàn)橹?、從齒輪齒數(shù)太多，尺寸太大而不能保證所要求的離地間隙；
③.為了磨合均勻，z1、z2之間應(yīng)避免有公約數(shù)；
④.為了得到理想的齒面重疊系數(shù)，z1與z2之和應(yīng)不小于40；
查閱資料，經(jīng)方案論證，主減速器的傳動(dòng)比為5.1428，初定主動(dòng)齒輪齒數(shù)z1=7，從動(dòng)齒輪齒數(shù)z2=36。
（2）節(jié)圓直徑的選擇 根據(jù)從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩（見(jiàn)式3.1，式3.2并取兩者中較小的一個(gè)為計(jì)算依據(jù)）按經(jīng)驗(yàn)公式選出：
mm 取=134mm （3.3）
式中：d2—從動(dòng)錐齒輪的節(jié)圓直徑，mm；
Kd2—直徑系數(shù)，取K d2＝=13～16；
—計(jì)算轉(zhuǎn)矩；取Tje與TjΦ中較小者：
（3）齒輪端面模數(shù)的選擇 選定后，可按式算出從動(dòng)齒輪大端模數(shù)，并用下式校核
查表取3.75
（4）齒面寬的選擇 汽車主減速器螺旋錐齒輪齒面寬度推薦為：
F=0.155=21mm。
（5）螺旋錐齒輪螺旋方向 一般情況下主動(dòng)齒輪為左旋，從動(dòng)齒輪為右旋，以使二齒輪的軸向力有互相斥離的趨勢(shì)。
（6）螺旋角的選擇[8] 格里森制推薦公式：。
式中：z1 ，z2 —主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)；
E—雙曲面齒輪的偏移距，mm；對(duì)螺旋錐齒輪取E=0。
在一般機(jī)械制造用的標(biāo)準(zhǔn)制中，螺旋角推薦用35°。
主減速器錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算見(jiàn)表
表3.1 齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表
項(xiàng) 目
計(jì) 算 公 式
主動(dòng)錐齒輪
從動(dòng)錐齒輪
齒輪齒數(shù)
7
36
模數(shù)
4.5
齒面寬
F
F=20mm
工作齒高
5.85
全齒高
=6.499
法向壓力角
=20°
軸交角
=90°
節(jié)圓直徑
=
26.25㎜
=135㎜
節(jié)錐角
arctan
=90°-
=12°23′
=72°
中心距
A==
A=69mm
周節(jié)
t=3.1416
t=11.781mm
齒頂高
4.8375mm
1.0125mm
齒根高
=
1.66125mm
5.48625
徑向間隙
c=
c=0.649㎜
齒根角
=1°23′
=0°51′
面錐角
；
13°
76°51′
根錐角
=
=
=11°37′
=69°
齒頂圓直徑
=
=35.75㎜
=135.39㎜
節(jié)錐頂點(diǎn)止齒輪外緣距離
=62.75㎜
=12.932㎜
理論弧齒厚
=8.19225mm
=3.58875mm
齒側(cè)間隙
B=0.102～0.152
0.2mm
螺旋角
=35°
螺旋方向
在一般的情況下主動(dòng)齒輪為左旋，從動(dòng)齒輪為右旋，以使二齒輪的軸向力有相互斥離的趨勢(shì)
主動(dòng)齒輪為左旋
從動(dòng)齒輪為右旋
驅(qū)動(dòng)齒輪
小齒輪
小齒輪
驅(qū)動(dòng)方向
向齒輪背面看去，通常主動(dòng)齒輪為順時(shí)針，從動(dòng)齒輪為反時(shí)針
順時(shí)針
逆時(shí)針
3.2主減速器錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算
在完成主減速器齒輪的幾何計(jì)算之后，應(yīng)對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，以保證其有足夠的強(qiáng)度和壽命以及安全可靠性地工作。在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算之前應(yīng)首先了解齒輪的破壞形式及其影響因素。
螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算：
（1）主減速器螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算
①單位齒長(zhǎng)上的圓周力
按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)
P= （3.4）
式中：—發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，=51.48；
ig——變速器傳動(dòng)比，常取一擋傳動(dòng)比，=3.428 ；
——主動(dòng)錐齒輪中點(diǎn)分度圓直徑mm，d=26.25mm；
B—從動(dòng)齒輪的齒面寬；B=21。
將各參數(shù)代入式（3.4），有：
P=640 N/mm
P≤[P]=1429 N/mm，錐齒輪的表面耐磨性滿足要求。
按最大附著力矩計(jì)算時(shí)：
（3.5）
雖然附著力矩產(chǎn)生的p很大，但由于發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的限制。
可知，校核成功。
②輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算。汽車主減速器螺旋錐齒輪輪齒的計(jì)算彎曲應(yīng)力為
（3.6）
式中：——錐齒輪輪齒的齒根彎曲應(yīng)力，MPa；
T——齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，；
——超載系數(shù)，一般取1；
——尺寸系數(shù)，0.620；
——載荷分配系數(shù)，懸臂式結(jié)構(gòu)，=1.25；
——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；
——所計(jì)算的齒輪齒面寬；B=21mm；
z——計(jì)算齒輪的齒數(shù)；
——齒輪端面模數(shù)；=3.75；
——齒輪的輪齒彎曲應(yīng)力綜合系數(shù)，取0.03。
對(duì)于主動(dòng)錐齒輪， T=176.47 ；從動(dòng)錐齒輪，T=871.26；
將各參數(shù)代入式（3.6），有：
主動(dòng)錐齒輪， =441MPa；
從動(dòng)錐齒輪，=423MPa；
主從動(dòng)錐齒輪的≤[]=700MPa，輪齒彎曲強(qiáng)度滿足要求。
（2）輪齒的接觸強(qiáng)度計(jì)算 螺旋錐齒輪齒面的計(jì)算接觸應(yīng)力（MPa）為：
（3.7）
式中：——主動(dòng)齒輪最大轉(zhuǎn)矩，；
——主動(dòng)齒輪工作轉(zhuǎn)矩，；
——主動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑，mm；d1=26.25mm
——齒面質(zhì)量系數(shù)，一般情況下，對(duì)于制造精確的齒輪可取=1.0；
——材料的彈性系數(shù)，對(duì)于鋼制齒輪副取232.61/2/mm；
——尺寸系數(shù)，它考慮了齒輪尺寸對(duì)其淬透性的影響，在缺乏經(jīng)驗(yàn)的情
況下，可取=1；
、、選擇同式（3.6）
——計(jì)算齒輪的齒面寬，B=21mm；
——齒面接觸強(qiáng)度的綜合系數(shù)，取0.15，見(jiàn)圖3.1所示；
齒輪的平均齒面接觸強(qiáng)度：=666.7MPa<=1750MPa
齒輪的最大齒面接觸強(qiáng)度：=2373.45MPa<=2800MPa，
故符合要求、校核合理。
圖3.1應(yīng)力的綜合系數(shù)
3.3主減速器錐齒輪的材料
驅(qū)動(dòng)橋錐齒輪的工作條件是相當(dāng)惡劣的，與傳動(dòng)系其它齒輪相比，具有載荷大、作用時(shí)間長(zhǎng)、變化多、有沖擊等特點(diǎn)。因此，傳動(dòng)系中的主減速器齒輪是個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。主減速器錐齒輪的材料應(yīng)滿足如下的要求：
具有高的彎曲疲勞強(qiáng)度和表面接觸疲勞強(qiáng)度，齒面高的硬度以保證有高的耐磨性。
齒輪芯部應(yīng)有適當(dāng)?shù)捻g性以適應(yīng)沖擊載荷，避免在沖擊載荷下齒根折斷。
鍛造性能、切削加工性能以及熱處理性能良好，熱處理后變形小或變形規(guī)律易控制。
選擇合金材料，盡量少用含鎳、鉻的材料，而選用含錳、釩、硼、鈦、鉬、硅等元素的合金鋼。
汽車主減速器錐齒輪與差速器錐齒輪目前常用滲碳合金鋼制造，主要有20CrMnTi、20MnVB、20MnTiB、22CrNiMo和16SiMn2WMoV。滲碳合金鋼的優(yōu)點(diǎn)是表面可得到含碳量較高的硬化層（一般碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%～1.2%），具有相當(dāng)高的耐磨性和抗壓性，而芯部較軟，具有良好的韌性。因此，這類材料的彎曲強(qiáng)度、表面接觸強(qiáng)度和承受沖擊的能力均較好。由于鋼本身有較低的含碳量，使鍛造性能和切削加工性能較好。其主要缺點(diǎn)是熱處理費(fèi)用較高，表面硬化層以下的基底較軟，在承受很大壓力時(shí)可能產(chǎn)生塑性變形，如果滲碳層與芯部的含碳量相差過(guò)多，便會(huì)引起表面硬化層的剝落。
為改善新齒輪的磨合，防止其在初期出現(xiàn)早期的磨損、擦傷、膠合或咬死，錐齒輪在熱處理以及精加工后，作厚度為0.005～0.020mm的磷化處理或鍍銅、鍍錫處理。對(duì)齒面進(jìn)行應(yīng)力噴丸處理，可提高25%的齒輪壽命。對(duì)于滑動(dòng)速度高的齒輪，可進(jìn)行滲硫處理以提高耐磨性。
3.4主減速器錐齒輪軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算
設(shè)計(jì)時(shí)，通常是先根據(jù)主減速器的結(jié)構(gòu)尺寸初步確定軸承的型號(hào)，然后驗(yàn)算軸承壽命。影響軸承壽命的主要原因是它的工作載荷及工作條件，因此在驗(yàn)算軸承壽命之前，應(yīng)先求出作用在齒輪上的軸向力、徑向力、圓周力，然后再求出軸承反力，以確定軸承載荷[9]。
(1) 作用在主減速器主動(dòng)齒輪上的力
齒面寬中點(diǎn)的圓周力P為
（3.8）
式中：T——作用在該齒輪上的轉(zhuǎn)矩；
——該齒輪齒面寬中點(diǎn)的分度圓直徑。
注：汽車在行駛過(guò)程中，由于變速器檔位的改變，且發(fā)動(dòng)機(jī)也不盡處于最大轉(zhuǎn)矩狀態(tài)，因此主減速器齒輪的工作轉(zhuǎn)矩處于經(jīng)常變化中。實(shí)踐表明，軸承的主要損壞形式是疲勞損傷，所以應(yīng)按輸入的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩進(jìn)行計(jì)算。作用在主減速器主動(dòng)錐齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩可按下式求得：
（3.9）
式中：——變速器Ⅰ，Ⅱ，，Ⅴ檔使用率為1％，3％，5％，16％，75％；
——變速器的傳動(dòng)比為7.64，4.27，2.61，1.59，1.00；
——變速器處于Ⅰ，Ⅱ，，Ⅴ檔時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩利用率50％，60％，70％，70％，60％。
對(duì)于螺旋錐齒輪
=115.37（mm） （3.10）
=24.47（mm） （3.11）
式中：——主、從動(dòng)齒輪齒面寬中點(diǎn)的分度圓直徑；
——從動(dòng)齒輪齒面寬；
——從動(dòng)齒輪的節(jié)錐角79。
計(jì)算得：=16063.3N
螺旋錐齒輪的軸向力與徑向力
主動(dòng)齒輪的螺旋方向?yàn)樽螅恍D(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針：
=21729（N） （3.12）
=5367.54（N） （3.13）
從動(dòng)齒輪的螺旋方向?yàn)橛遥?
=6613.27（N） （3.14）
=17088.3（N） （3.15）
式中：A——總的軸向力；
R——總的徑向力；
——齒廓表面的法向壓力角22.5；
——主、從動(dòng)齒輪的節(jié)錐角12.39，72。
主動(dòng)錐齒輪選圓錐滾子軸承(GB/T297-1994)：滾動(dòng)軸承30207 GB/T297-1994
滾動(dòng)軸承30208 GB/T297-1994
從動(dòng)齒輪選圓錐滾子軸承(GB/T297-1994)： 滾動(dòng)軸承 30209 GB/T297-1994
（2） 主減速器軸承載荷的計(jì)算
軸承的軸向載荷，就是上述的齒輪軸向力。而軸承的徑向載荷則是上述齒輪徑向力、圓周力及軸向力這三者所引起的軸承徑向支承反力的向量和。當(dāng)主減速器的齒輪尺寸、支承型試和軸承位置已確定，并算出齒輪的徑向力、軸向力及圓周力以后，則可計(jì)算出軸承的徑向載荷。
懸臂式支承主動(dòng)錐齒輪的軸承徑向載荷，軸承A、B的徑向載荷為
=10957（N） （3.16）
=13368.21（N） （3.17）
懸臂式支撐的主動(dòng)齒輪a=101.5，b=51，c=152.5;
式中：，——軸承A、B的徑向載荷
——齒面寬中點(diǎn)處的圓周力；
——主動(dòng)齒輪的軸向力；
——主動(dòng)齒輪的徑向力；
——主動(dòng)齒輪齒面寬中點(diǎn)的分度圓直徑。
3.5主減速器的潤(rùn)滑
主減速器及差速器的齒輪、軸承以及其他摩擦表面均需潤(rùn)滑，其中尤其應(yīng)注意主減速器主動(dòng)錐齒輪的前軸承的潤(rùn)滑，因?yàn)槠錆?rùn)滑不能靠潤(rùn)滑油的飛濺來(lái)實(shí)現(xiàn)。為此，通常是在從動(dòng)齒輪的前端靠近主動(dòng)齒輪處的主減速殼的內(nèi)壁上設(shè)一專門的集油槽，將飛濺到殼體內(nèi)壁上的部分潤(rùn)滑油收集起來(lái)再經(jīng)過(guò)近油孔引至前軸承圓錐滾子的小端處，由于圓錐滾子在旋轉(zhuǎn)時(shí)的泵油作用，使?jié)櫥陀蓤A錐滾子的下端通向大端，并經(jīng)前軸承前端的回油孔流回驅(qū)動(dòng)橋殼中間的油盆中，使?jié)櫥偷玫窖h(huán)。這樣不但可使軸承得到良好的潤(rùn)滑、散熱和清洗，而且可以保護(hù)前端的油封不被損壞。為了保證有足夠的潤(rùn)滑油流進(jìn)差速器，有的采用專門的倒油匙[10]。
為了防止因溫度升高而使主減速器殼和橋殼內(nèi)部壓力增高所引起的漏油，應(yīng)在主減速器殼上或橋殼上裝置通氣塞，后者應(yīng)避開(kāi)油濺所及之處。
加油孔應(yīng)設(shè)置在加油方便之處，油孔位置也決定了油面位置。放油孔應(yīng)設(shè)在橋殼最低處，但也應(yīng)考慮到汽車在通過(guò)障礙時(shí)放油塞不易被撞掉。
3.6本章小結(jié)
本章根據(jù)所給參數(shù)確定了主減速器的參數(shù)，對(duì)主減速器齒輪計(jì)算載荷的計(jì)算、齒輪參數(shù)的選擇，螺旋錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算與強(qiáng)度計(jì)算并對(duì)主減速器齒輪的材料及熱處理，主減速器的潤(rùn)滑等做了必要的交待。選擇了機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。
第4章 差速器的設(shè)計(jì)
4.1差速器的結(jié)構(gòu)形式
汽車上廣泛采用的差速器為對(duì)稱錐齒輪式差速器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量較小等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。它可分為普通錐齒輪式差速器、摩擦片式差速器和強(qiáng)制鎖止式差速器。
普通齒輪式差速器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為齒輪式。齒輪差速器要圓錐齒輪式和圓柱齒輪式兩種[11]。
強(qiáng)制鎖止式差速器就是在對(duì)稱式錐齒輪差速器上設(shè)置差速鎖。當(dāng)一側(cè)驅(qū)動(dòng)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(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器。
普通的對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器由差速器左、右殼，2個(gè)半軸齒輪，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(jiǎn)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、客車和各種公路用載貨汽車上．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。
4.2圓錐齒輪差速器齒輪設(shè)計(jì)
行星齒輪數(shù)目的選擇 該車型多用4個(gè)行星齒輪。
行星齒輪球面半徑（mm）的確定：錐行星齒輪差速器的尺寸通常決定于行星齒輪背面的球面半徑，它就是行星齒輪的安裝尺寸，實(shí)際上代表了差速器圓錐齒輪的節(jié)錐距，在一定程度上表征了差速器的強(qiáng)度。
球面半徑可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定[12]：
=23.878～28.653mm （4.1）
圓整取=29m
式中：——行星齒輪球面半徑系數(shù)，2.5～3.0于有2個(gè)行星輪的轎車以及所有的越野汽車和礦用汽車取大值，取3.0。
確定后，即根據(jù)下式預(yù)選其節(jié)錐距：
=（0.98～0.99）=28.42～28.71mm （4.2）
取28.71mm
行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)的選擇 為了得到較大的模數(shù)從而使齒輪有較高的強(qiáng)度，應(yīng)使行星齒輪的齒數(shù)盡量少，但一般不應(yīng)少于10。半軸齒輪的齒數(shù)采用14～25。半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比多在1.5～2范圍內(nèi)。取=10，=20。
在任何圓錐行星齒輪式差速器中，左、右兩半軸齒輪的齒數(shù)之和，必須能被行星齒輪的數(shù)目n所整除，否則將不能安裝，即應(yīng)滿足：
= =10 （4.3）
差速器圓錐齒輪模數(shù)及半軸齒輪節(jié)圓直徑的初步確定 先初步求出行星齒輪和半軸齒輪的節(jié)錐角：
(4.4)
式中：——行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)。
再根據(jù)下式初步求出圓錐齒輪的大端模數(shù)：
=5.497 （4.5）
取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)5.5；
式中：在前面已初步確定。
算出模數(shù)后，節(jié)圓直徑d即可由下式求得：
； （4.6）
壓力角 目前汽車差速器齒輪大都選用的壓力角，齒高系數(shù)為0.8，最少齒數(shù)可減至10，并且再小齒輪（行星齒輪）齒頂不變尖的情況下還可由切相修正加大半軸齒輪齒厚，從而使行星齒輪與半軸齒輪趨于等強(qiáng)度。
行星齒輪安裝孔直徑及其深度L的確定 行星齒輪安裝孔與行星齒輪名義直徑相同，而行星齒輪安裝孔的深度L就是行星齒輪在其軸上的支承長(zhǎng)度。
=35.97（mm）
=32.70 mm （4.7）
式中：差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩871.26；
n——行星齒輪數(shù)4；
——行星齒輪支承面中點(diǎn)到錐頂?shù)木嚯x，，是半軸齒輪齒面寬中點(diǎn)處的直徑，；
[]——支承面的許用擠壓應(yīng)力，取為98MPa。
表4.1為汽車差速器用錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算步驟，表中計(jì)算用的弧齒厚系數(shù)τ見(jiàn)圖4.1。
表4.1 汽車差速器錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算表
序號(hào)
項(xiàng) 目
計(jì) 算 公 式 及 結(jié) 果
1
行星齒輪齒數(shù)
2
半軸齒輪齒數(shù)
3
模數(shù)
4
齒面寬
=8.61mm，取F=9mm
5
齒工作高
=1.6m=8.8mm
6
齒全高
h=1.788m+0.051=9.885mm
7
壓力角
8
軸交角
9
節(jié)圓直徑
10
節(jié)錐角
11
節(jié)錐距
A===61mm
12
周節(jié)
t=3.1416m=17.2788mm
13
齒頂高
5.92625mm
2.87375mm
14
齒根高
mm
mm
15
徑向間隙
16
齒根角
17
面錐角
18
根錐角
19
外圓直徑
mm
mm
20
節(jié)錐頂點(diǎn)至齒輪外緣距離
mm
mm
21
理論弧齒厚
mm
mm
22
齒側(cè)間隙
注:實(shí)際齒根高比上表計(jì)算值大0.051mm。
圖4.1 汽車差速器直齒錐齒輪切向修正系數(shù)（弧齒系數(shù)）[13]
4.3差速器的齒輪材料
差速器齒輪和主減速器齒輪一樣，基本上都是用滲碳合金鋼制造，目前用于制造差速器錐齒輪的材料為20CrMnTi、20CrMoTi、22CrMnMo和20CrMo等。由于差速器齒輪輪齒要求的精度較低，所以精鍛差速器齒輪工藝已被廣泛應(yīng)用。
4.4圓錐齒輪差速器齒輪強(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)于疲勞壽命則不予考慮，這是由于行星齒輪在差速器的工作中經(jīng)常只起等臂推力桿的作用，僅在左/右驅(qū)動(dòng)車輪有轉(zhuǎn)速差時(shí)行星齒輪和半軸齒輪之間有相對(duì)滾動(dòng)的緣故。
汽車差速器齒輪的彎曲應(yīng)力為[14]
（4.8）
式中：T——差速器一個(gè)行星齒輪給予一個(gè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩，；
（4.9）
n——差速器行星齒輪數(shù)目4；
——半軸齒輪齒數(shù)20；
——超載系數(shù)1.0；
——質(zhì)量系數(shù)1.0；
——尺寸系數(shù)
——載荷分配系數(shù)1.25；
F——齒面寬9mm;
m——模數(shù)5.5；
J——計(jì)算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力的總和系數(shù)0.01。
（1）當(dāng)T=815.725時(shí)，σw=564.342 <980，合格。
（2）當(dāng)T=185.937時(shí)，σw=148.645 <210，合格。
綜上所述，差速器齒輪強(qiáng)度滿足要求。
4.5本章小結(jié)
本章首先說(shuō)明了差速器作用及工作原理，對(duì)對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器的基本參數(shù)進(jìn)行了必要的設(shè)計(jì)計(jì)算，對(duì)差速器齒輪的幾何尺寸及強(qiáng)度進(jìn)行了計(jì)算，最終確定了所設(shè)計(jì)差速器的各個(gè)參數(shù)，取得機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造的標(biāo)準(zhǔn)值并滿足了強(qiáng)度計(jì)算和校核。
第5章 驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì)
5.1半軸的形式[15]
普通非斷開(kāi)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而分為半浮式、3/4浮式和全浮式三種。
半浮式半軸以靠近外端的軸頸直接支承在置于橋殼外端內(nèi)孔中的軸承上，而端部則以具有錐面的軸頸及鍵與車輪輪轂相固定，或以突緣直接與車輪輪盤及制動(dòng)鼓相聯(lián)接)。因此，半浮式半軸除傳遞轉(zhuǎn)矩外，還要承受車輪傳來(lái)的彎矩。由此可見(jiàn)，半浮式半軸承受的載荷復(fù)雜，但它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、尺寸緊湊、造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)。用于質(zhì)量較小、使用條件較好、承載負(fù)荷也不大的轎車和輕型載貨汽車。
3/4浮式半軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是半軸外端僅有一個(gè)軸承并裝在驅(qū)動(dòng)橋殼半軸套管的端部，直接支承著車輪輪轂，而半軸則以其端部與輪轂相固定。由于一個(gè)軸承的支承剛度較差，因此這種半軸除承受全部轉(zhuǎn)矩外，彎矩要由半軸及半軸套管共同承受，即3/4浮式半軸還得承受部分彎矩，后者的比例大小依軸承的結(jié)構(gòu)型式及其支承剛度、半軸的剛度等因素決定。側(cè)向力引起的彎矩使軸承有歪斜的趨勢(shì)，這將急劇降低軸承的壽命。可用于轎車和輕型載貨汽車，但未得到推廣。
全浮式半軸的外端與輪轂相聯(lián)，而輪轂又由一對(duì)軸承支承于橋殼的半軸套管上。多采用一對(duì)圓錐滾子軸承支承輪轂，且兩軸承的圓錐滾子小端應(yīng)相向安裝并有一定的預(yù)緊，調(diào)好后由鎖緊螺母予以鎖緊，很少采用球軸承的結(jié)構(gòu)方案。
由于車輪所承受的垂向力、縱向力和側(cè)向力以及由它們引起的彎矩都經(jīng)過(guò)輪轂、輪轂軸承傳給橋殼，故全浮式半軸在理論上只承受轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩。但在實(shí)際工作中由于加工和裝配精度的影響及橋殼與軸承支承剛度的不足等原因，仍可能使全浮式半軸在實(shí)際使用條件下承受一定的彎矩，彎曲應(yīng)力約為5～70MPa。具有全浮式半軸的驅(qū)動(dòng)橋的外端結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，需采用形狀復(fù)雜且質(zhì)量及尺寸都較大的輪轂，制造成本較高，故轎車及其它小型汽車不采用這種結(jié)構(gòu)。但由于其工作可靠，故廣泛用于輕型以上的各類汽車上。本車選用全浮式半軸傳動(dòng)。
5.2半軸的設(shè)計(jì)與計(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)矩由差速器半軸傳給驅(qū)動(dòng)車輪。在斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋和轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中．驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置包括半軸和萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)裝置且多采用等速萬(wàn)向節(jié)。在一般非斷開(kāi)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)半軸將差速器齒輪和輪轂連接起來(lái)。在裝有輪邊減速器的驅(qū)動(dòng)橋上，半軸將半軸齒輪與輪邊減速器的主動(dòng)齒輪連接起來(lái)[16]。
半軸的主要尺寸是它的直徑，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)首先應(yīng)合理地確定其計(jì)算載荷。
半軸計(jì)算應(yīng)考慮到以下三種可能的載荷工況[17]：
（1）縱向力（驅(qū)動(dòng)力或制動(dòng)力）最大時(shí)（=），附著系數(shù)φ取0.8，沒(méi)有側(cè)向力作用；
（2）側(cè)向力Y2最大時(shí)，其最大值發(fā)生于側(cè)滑時(shí)，為Z2φ1，側(cè)滑時(shí)輪胎與地面的側(cè)向附著系數(shù)φ1在計(jì)算中取1.0，沒(méi)有縱向力作用；
（3）垂向力最大時(shí)，這發(fā)生在汽車以可能的高速通過(guò)不平路面時(shí)，kd，kd是動(dòng)載荷系數(shù)，這時(shí)沒(méi)有縱向力和側(cè)向力的作用。
全浮式半軸在上述第一種工況下
縱向力應(yīng)按最大附著力計(jì)算，即
=7134.4N （5.1）
式中：——滿載靜止汽車的驅(qū)動(dòng)橋?qū)λ降孛娴妮d荷，取13720N；
——汽車加速和減速時(shí)的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，對(duì)于后驅(qū)動(dòng)橋可取1.3；
——輪胎與的地面的附著系數(shù)0.8；
對(duì)于驅(qū)動(dòng)車輪來(lái)說(shuō)，當(dāng)按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩及傳動(dòng)系最低檔傳動(dòng)比計(jì)算所得的縱向力小于按最大附著力所決定的縱向力時(shí)，則按下式計(jì)算，即
或=1881.66N （5.2）
式中：——差速器的轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)0.6；
——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩51.48；
——傳動(dòng)系最低檔傳動(dòng)比17.63；
——汽車傳動(dòng)效率0.96；
——輪胎滾動(dòng)半徑266.7mm。
取兩者的較小值，所以1881.66N
轉(zhuǎn)矩為： 501.84 （5.3）
注：第二種和第三種工況未計(jì)算，圖5.1為全浮式半軸支承示意圖。
圖5.1 全浮式半軸支承示意圖
半軸的設(shè)計(jì)
桿部直徑的選擇
設(shè)計(jì)時(shí)，半浮式半軸桿部直徑的初步選擇可按下式進(jìn)行：
=16.29~17.32mm取d=17mm （5.4）
式中：d——半軸桿部直徑mm；