584 輕型載貨汽車設(shè)計（驅(qū)動橋設(shè)計）（有cad圖）
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輕型載貨汽車設(shè)計（驅(qū)動橋設(shè)計）
摘 要
本說明書闡述的內(nèi)容是關(guān)于輕型客車驅(qū)動橋總成設(shè)計和計算過程。
驅(qū)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(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)矩分配給左、右車輪，并使左、右驅(qū)動車輪具有汽車行駛運(yùn)動學(xué)所要求的差速功能。所以其設(shè)計質(zhì)量直接關(guān)系到整車性能的好壞。所以在設(shè)計過程中，設(shè)計者本著嚴(yán)謹(jǐn)和認(rèn)真的態(tài)度進(jìn)行設(shè)計。
在方案論證部分，對驅(qū)動橋及其總成結(jié)構(gòu)形式的選擇作了具體的說明。本設(shè)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(jié)構(gòu)，縮減尺寸，有效的利用空間，充分減少材料浪費(fèi)，減輕整體質(zhì)量。由于是輕型貨車，主要形式在路面較好的條件下，因此沒有使用差速鎖。
在設(shè)計計算與強(qiáng)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(jìn)行了必要的校核計算。
關(guān)鍵詞：驅(qū)動橋，輕型客車，差速器，主減速器
THE DESIGN OF LIGHT DRIVE
ABSTRACT
The main content of this literature 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 side 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 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 of the space and materials, reduce the whole quality..
In the part of designing conclusion and strength check, parameter of the essential units such as the speed reduction,differential,wheel drive mechanism and so on are selected. At the same time, the author makes the strength check to the main speed reduction,differential wheels drive mechanism.
Key words ：drive axle ,mini-bus ,differential gear, main-reducer
目 錄
前言…………………………………………………………1
第一章 驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)方案分析…………………….2
第二章 主減速器齒輪的設(shè)計………………………….4
§2.1 主減速器的結(jié)構(gòu)形式………………………………4
§2.2主減速器主動錐齒輪的支撐形式及安置方法……4
§2.3主減速比的確定……………………………………5
§2.4主減速器齒輪計算載荷的確定……………………6
§2.4.1 從動齒輪計算載荷的確定…………………………6
§2.4.2主動齒輪的計算轉(zhuǎn)矩……………………………7
§2.5主減速器齒輪基本參數(shù)的選擇………………7
§2.5.1主、從動齒輪齒數(shù)的選擇…………………………8
§2.5.2從動齒輪節(jié)圓直徑及端面模數(shù)的選擇…………8
§2.5.3雙曲面齒輪齒寬F的選擇………………………8
§2.5.4準(zhǔn)雙曲面小齒輪偏移距以及方向的選擇………8
§2.5.5螺旋角β的選擇…………………………………9
§2.5.6法面壓力角α的選擇…………………………9
§2.5.7圓弧齒錐齒輪銑刀盤名義直徑的選擇…………9
§2.5.8準(zhǔn)雙曲面齒輪的計算………………………9
§2.5.9準(zhǔn)雙曲面齒輪的強(qiáng)度計算………………………17
§2.5.10主減速器齒輪的材料及熱處理………………20
§2.5.11主減速器軸承的計算…………………………20
第三章差速器的設(shè)計………………………………………………22
§3.1差速器齒輪的基本參數(shù)選擇……………………22
§3.1.1行星齒輪數(shù)目的選擇 ……………………………22
§3.1.2行星齒輪球面半徑的選擇………………………22
§3.1.3 行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)的選擇…………………22
§3.1.4 差速器錐齒輪以及半軸齒輪節(jié)圓直徑的初步確…23
§3.1.5壓力角……………………………………………23
§3.1.6行星齒輪安裝孔的直徑以及深度L………………23
§3.2差速器齒輪的幾何尺寸的計算和強(qiáng)度計算………24
第四章 驅(qū)動車輪的傳動裝置……………………………………27
§4.1半軸結(jié)構(gòu)型式分析………………………………………27
§4.2半軸的設(shè)計計算………………………………………27
§4.2.1全浮式半軸桿部直徑的初選…………………………27
§4.2.2強(qiáng)度校核……………………………………………28
第五章驅(qū)動橋橋殼……………………………………………29
§5.1驅(qū)動橋殼結(jié)構(gòu)方案分析………………………………29
結(jié) 論…………………………………………………………………30
參考文獻(xiàn)………………………………………….…………………31
致 謝…………………………………………………………………32
前 言
本課題是對輕載貨車驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計。故本說明書將以“驅(qū)動橋設(shè)計”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)計計算作一一介紹。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展及汽車技術(shù)的提高，驅(qū)動橋的設(shè)計、制造工藝都在日趨完善。驅(qū)動橋和其它汽車總成一樣，除了廣泛采用新技術(shù)外，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中日益朝著“零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化、產(chǎn)品系列化”的方向發(fā)展及生產(chǎn)組織的專業(yè)化目標(biāo)前進(jìn)。
汽車后橋是汽車的重要大總成，承受著汽車的滿載簧上荷重及地面凈車輪、車架或承載車身經(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)動橋還傳遞著傳動系中的最大轉(zhuǎn)矩，橋殼還承受著反作用力矩。汽車車橋的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計參數(shù)除對汽車的可靠性和耐久性有重要影響外，也對汽車的行駛性能和操作性能有直接影響。因此，汽車后橋的結(jié)構(gòu)形式選擇、設(shè)計參數(shù)選取及設(shè)計計算對汽車的整車設(shè)計極其重要。
本課題所設(shè)計的是輕型載貨汽車后橋總成，要求傳動平穩(wěn)高效，要求最大車速不小于80 km/h ，最小離地間隙160mm。設(shè)計思路可分為以下幾點：首先選擇初始方案，采用后橋驅(qū)動，所以設(shè)計的驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)需要符合輕型貨車的結(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)計出各主要尺寸。單級主減速器采用準(zhǔn)雙曲面齒輪，差速器采用對稱式行星齒輪差速器，整體式橋殼。
汽車驅(qū)動橋設(shè)計涉及的機(jī)械零部件及組件的品種極為廣泛，對這些零部件、組件及總成的制造也幾乎要設(shè)計到所有的現(xiàn)代機(jī)械制造工藝。因此，通過對汽車驅(qū)動橋的學(xué)習(xí)和設(shè)計實踐，可以更好的學(xué)習(xí)并掌握現(xiàn)代汽車設(shè)計與機(jī)械設(shè)計的全面知識和技能。所以這次設(shè)計將對將來的學(xué)習(xí)工作有著深遠(yuǎn)影響。
第一章驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)方案分析
驅(qū)動橋處于動力傳動系的末端，其基本功能是增大由傳動軸或變速器傳來的轉(zhuǎn)矩,并將動力合理地分配給左、右驅(qū)動輪，另外還承受作用于路面和車架或車身之間的垂直力力和橫向力。驅(qū)動橋一般由主減速器、差速器、車輪傳動裝置和驅(qū)動橋殼等組成。
驅(qū)動橋設(shè)計應(yīng)當(dāng)滿足如下基本要求：
a)所選擇的主減速比應(yīng)能保證汽車具有最佳的動力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。
b)外形尺寸要小，保證有必要的離地間隙。
c)齒輪及其它傳動件工作平穩(wěn)，噪聲小。
d)在各種轉(zhuǎn)速和載荷下具有高的傳動效率。
e)在保證足夠的強(qiáng)度、剛度條件下，應(yīng)力求質(zhì)量小，尤其是簧下質(zhì)量應(yīng)盡量小，以改善汽車平順性。
驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)型式按工作特性分，可以歸并為兩大類，即非斷開式驅(qū)動橋和斷開式驅(qū)動橋。當(dāng)驅(qū)動車輪采用非獨(dú)立懸架時，應(yīng)該選用非斷開式驅(qū)動橋；當(dāng)驅(qū)動車輪采用獨(dú)立懸架時，則應(yīng)該選用斷開式驅(qū)動橋。因此，前者又稱為非獨(dú)立懸架驅(qū)動橋；后者稱為獨(dú)立懸架驅(qū)動橋。獨(dú)立懸架驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)叫復(fù)雜，但可以大大提高汽車在不平路面上的行駛平順性。
斷開式驅(qū)動橋區(qū)別于非斷開式驅(qū)動橋的明顯特點在于前者沒有一個連接左右驅(qū)動車輪的剛性整體外殼或梁。斷開式驅(qū)動橋的橋殼是分段的，并且彼此之間可以做相對運(yùn)動，所以這種橋稱為斷開式的。另外，它又總是與獨(dú)立懸掛相匹配，故又稱為獨(dú)立懸掛驅(qū)動橋。這種橋的中段，主減速器及差速器等是懸置在車架橫粱或車廂底板上，或與脊梁式車架相聯(lián)。主減速器、差速器與傳動軸及一部分驅(qū)動車輪傳動裝置的質(zhì)量均為簧上質(zhì)量。兩側(cè)的驅(qū)動車輪由于采用獨(dú)立懸掛則可以彼此致立地相對于車架或車廂作上下擺動，相應(yīng)地就要求驅(qū)動車輪的傳動裝置及其外殼或套管作相應(yīng)擺動。
普通非斷開式驅(qū)動橋，由于結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、工作可靠，廣泛用在各種載貨汽車、客車和公共汽車上，在多數(shù)的越野汽車和部分轎車上也采用這種結(jié)構(gòu)。他們的具體結(jié)構(gòu)、特別是橋殼結(jié)構(gòu)雖然各不相同，但是有一個共同特點，即橋殼是一根支承在左右驅(qū)動車輪上的剛性空心梁，齒輪及半軸等傳動部件安裝在其中
本設(shè)計根據(jù)所定車型及其動力布置形式（前置后驅(qū)）采用了非斷開式驅(qū)動橋。
其結(jié)構(gòu)如圖1-1所示：
圖1-1 驅(qū)動橋
1－半軸 2－圓錐滾子軸承 3－支承螺栓 4－主減速器從動錐齒輪
5－油封 6－主減速器主動錐齒輪 7－彈簧座 8－墊圈 9－輪轂
10－調(diào)整螺母
第二章 主減速器齒輪的設(shè)計
§2.1 主減速器的結(jié)構(gòu)形式
主減速器的結(jié)構(gòu)形式主要是根據(jù)齒輪形式，減速形式的不同而不同。其主要的應(yīng)用齒輪形式有螺旋錐齒輪，雙曲面齒輪，圓柱齒輪和蝸輪蝸桿等形式。
1)當(dāng)雙曲面齒輪與螺旋錐齒輪尺寸相同時，雙曲面齒輪傳動有更大的傳動比。
2)當(dāng)傳動比一定，從動齒輪尺寸相同時，雙曲面主動齒輪比相應(yīng)的螺旋錐齒輪有較大的直徑，較高的輪齒強(qiáng)度以及較大的主動齒輪軸和軸承剛度；雙曲面從動齒輪直徑比相應(yīng)的螺旋錐齒輪較小，因而有較大的離地間隙。
另外，雙曲面齒輪傳動比螺旋錐齒輪傳動還具有如下優(yōu)點：
1)在工作過程中，雙曲面齒輪副縱向滑動可改善齒輪的磨合過程，使其具有更高的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。
2)由于存在偏移距，雙曲面齒輪副同時嚙合的齒數(shù)較多，重合度較大，不僅提高了傳動平穩(wěn)性，且使齒輪的彎曲強(qiáng)度提高約30％。
3)雙曲面齒輪相嚙合輪齒的當(dāng)量曲率半徑較相應(yīng)的螺旋錐齒輪為大，其結(jié)果使齒面的接觸強(qiáng)度提高。
§2.2主減速器主動錐齒輪的支撐形式及安置方法
現(xiàn)代汽車主減速器主動錐齒輪的支撐形式主要有兩種：懸臂式和跨置式。
圖2-1 主減速器錐齒輪的支撐形式
a)主動錐齒輪懸臂式支撐形式b)主動錐齒輪跨置式支撐形式 c）從動錐齒輪支撐形式
§2.3主減速比的確定
主減速比對主減速器的結(jié)構(gòu)型式、輪廓尺寸、質(zhì)量大小以及當(dāng)變速器處于最高檔位時汽車的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性都有直接影響。i0的選擇應(yīng)在汽車總體設(shè)計時和傳動系的總傳動比一起由整車動力計算來確定。
i0=0.377×rr×np/vamax×igH
式中 rr: 車輪的滾動半徑 rr＝0.318m
np: 最大功率時發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速 np＝3200r/min
vamax: 最高車速 vamax＝80 Km/h
igH: 變速器最高檔傳動比 igH＝0.85
代入數(shù)據(jù)得：i0 = 0.377×rr×np/vamax×igH
＝0.377×0.318×3200/80×1＝4.8
§2.4主減速器齒輪計算載荷的確定
根據(jù)書明書及計算結(jié)果，發(fā)動機(jī)最大扭矩為97Nm，主減速比4.8．由于汽車行駛時，傳動系的載荷是不斷的變化的，很難測到，也不穩(wěn)定．我們可以令經(jīng)濟(jì)機(jī)好發(fā)動機(jī)復(fù)合以后所輸出的最大扭矩，配以最低擋傳動比和驅(qū)動輪在良好的路面上行駛開始滑轉(zhuǎn)這兩種情況下作用在主減速器上的轉(zhuǎn)矩[,]的較小者，作為經(jīng)濟(jì)轎車在強(qiáng)度計算中用以演算主減速器從動齒輪最大應(yīng)力的計算載荷。
§2.4.1 從動齒輪計算載荷的確定
1) 按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計算
式中：－－發(fā)動機(jī)的最大扭矩;這里為97Nm；
－－由發(fā)動機(jī)到所計算的主減速器從動齒輪之間的傳動系最低擋傳動比；本車為4.77．
η－－傳動系上的部分傳動效率；取η＝0.9；
－－由于猛結(jié)合離合器而產(chǎn)生的沖擊載荷的超載系數(shù)，對于一般貨車，礦用車和越野車等?。剑?；當(dāng)性能系數(shù)＞０時，可取＝２，或有實驗決定；－－汽車滿載時，經(jīng)濟(jì)轎車一個驅(qū)動橋給水平地面的最大負(fù)荷（對于后驅(qū)動橋來說，應(yīng)考慮汽車最大加速時的負(fù)荷增大量）；這里取1
n－－ 經(jīng)濟(jì)轎車的驅(qū)動橋數(shù);此時為1；
2) 按驅(qū)動輪打滑
=3817.1Nm
:滿載狀態(tài)下的后橋靜載荷
：最大加速度時的后軸負(fù)荷系數(shù)；這里取1.1
：輪胎與路面間的附著系數(shù)；這里取0.85
：輪胎的滾動半徑
：輪邊減速比；本次設(shè)計無輪邊減速器，則為1
：輪邊傳動效率
3) 按汽車日常行駛平均轉(zhuǎn)矩確定的從動輪的計算轉(zhuǎn)矩：
式中： G －－汽車滿載時總重；本車為60450 N .
－－所牽引的掛車的滿載總重，用于牽引車的計算；
－－道路的滾動阻力系數(shù)，計算時，對于轎車可取f＝0.010～0.015；對于載貨車，可取0.015～0.09，對于越野汽車可取0.020～0.035；這里取0.015
－－汽車正常使用時平均爬坡系數(shù),載貨汽車0.05~1.09 ; 取 0.08
－－車論的滾動半徑;本車 0.318m 。
－－起初的性能系數(shù):
當(dāng) >16時，可?。?0 .
其它見前式．
§2.4.2主動齒輪的計算轉(zhuǎn)矩
：從動齒輪的計算轉(zhuǎn)矩；當(dāng)計算錐齒輪最大應(yīng)力時，計算轉(zhuǎn)矩應(yīng)取前兩種的較小值，即=min[,]；當(dāng)計算錐齒輪疲勞壽命時，取
：主減速比
：主從動齒輪間的傳動效率
1) 按發(fā)動機(jī)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(zhuǎn)矩
2) 按驅(qū)動輪打滑轉(zhuǎn)矩確定的主動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩
3) 按汽車日常行駛平均轉(zhuǎn)矩確定的主動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩
§2.5主減速器齒輪基本參數(shù)的選擇
§2.5.1主、從動齒輪齒數(shù)的選擇
對于本輕型載貨汽車采用的單級主減速器，首先應(yīng)根據(jù)的大小選擇主減速器的主、從動齒輪的齒數(shù)，。為了使磨合均勻，，之間應(yīng)避免有公約數(shù)；為了得到理想的齒面重合系數(shù)，其齒數(shù)之和對于載貨汽車應(yīng)不小于40 。當(dāng)較大時，盡量的取小，以得到滿意的離地間隙。本車主減速器傳動比達(dá)到4.8，初步取=8 ，=39 。
§2.5.2從動齒輪節(jié)圓直徑及端面模數(shù)的選擇
主減速器準(zhǔn)雙曲面齒輪從動齒輪的節(jié)圓直徑，可以根據(jù)經(jīng)驗公式選出：
公式： －－從動錐齒輪節(jié)圓直徑，mm；
－－直徑系數(shù)，可?。?3～16；
－－從動齒輪的計算轉(zhuǎn)矩；=[,]
計算結(jié)果 ＝
取 =189 mm ；
由下式計算; =4.8
式中為齒輪端面模數(shù)。
同時還應(yīng)滿足
式中： －－ 從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩 ，Nm ；
計算得 m = 4.8 .
§2.5.3雙曲面齒輪齒寬F的選擇
通常推薦雙曲面齒輪傳動從動齒輪的齒寬F 為其節(jié)錐距的0.30倍，但F 不應(yīng)超過端面模數(shù)的m 的10倍 。 對于汽車工業(yè)，主減速器圓弧齒錐齒輪 推薦采用： =0.155=0.155×189 =29.9 mm 圓整取30mm
式中：從動齒輪節(jié)圓直徑；mm；
=1.1=33
§2.5.4準(zhǔn)雙曲面小齒輪偏移距以及方向的選擇
E過大則導(dǎo)致齒面縱向滑動的增大，引起齒面的過早損傷。E過小則不能發(fā)揮準(zhǔn)雙曲面的優(yōu)點。傳動比越大則對應(yīng)的E就越大。大傳動比的雙曲面齒輪傳動偏移距E可達(dá)從動齒輪節(jié)圓直徑的20～30% ，當(dāng)偏移距E大于從動齒輪節(jié)圓直徑的20%時，應(yīng)檢查是否存在根切。關(guān)于雙曲面齒輪偏移方向的規(guī)定：小齒輪為左旋，從動齒輪右旋為下偏移；主動齒輪右旋，從動輪為左旋 為上偏移。
本設(shè)計采用上偏移。初選E =×0.2=37.8,取E=36。
§2.5.5螺旋角β的選擇
雙曲面齒輪傳動，由于主動齒輪相對于從動齒輪有了偏移距，使主、從動齒輪的名義螺旋角不相等，且主動齒輪的大，從動齒輪的小。選擇齒輪的螺旋角時，應(yīng)考慮它對齒面重疊系數(shù)、輪齒強(qiáng)度，軸向力大小的影響。螺旋角應(yīng)足夠大以使齒面重疊系數(shù)不小于1.25 ，因為齒面重疊系數(shù)越大，傳動就越平穩(wěn)，噪音就越低。雙曲面齒輪大、小齒輪中點螺旋角平均值多在35°～40°范圍內(nèi)。
§2.5.6法面壓力角α的選擇
加大壓力角可以提高齒輪的強(qiáng)度，減少齒輪不產(chǎn)生根切的齒數(shù)。但對于尺寸小的齒輪，大壓力角易使齒頂變尖寬度過小，并使齒輪的端面重疊系數(shù)下降。
對于雙曲面齒輪來說，雖然打的齒輪輪齒兩側(cè)齒形的壓力角是相等的，但小齒輪輪齒兩側(cè)的壓力角不相等。因此，其壓力角按平均壓力角考慮。在車輛驅(qū)動橋主減速器的“格里森”制雙曲面齒輪傳動中，轎車選用19°的平均壓力角；載貨車選用22°30′的平均壓力角。本輕型載貨汽車選用 22°30′。
§2.5.7圓弧齒錐齒輪銑刀盤名義直徑的選擇
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊》預(yù)選刀盤半徑
§2.5.8準(zhǔn)雙曲面齒輪的計算
下表給了“格里森”制（圓弧齒）雙曲面齒輪的幾何尺寸的計算步驟，該表參考“格里森”制雙曲面齒輪1971年新的標(biāo)準(zhǔn)而制定的。表中的(65)項求得的齒線曲率半徑 與第七項的選定的刀盤半徑的差值不得超過值的。否則要重新計算(20)到(65)項的數(shù)據(jù)。當(dāng)＜時，則需要第(20)項tanη的數(shù)據(jù)增大。否則，tanη減小。若無特殊的考慮，第二次計算時，將tanη的數(shù)據(jù)增大10%即可。如果計算的結(jié)果還不能和接近，要進(jìn)行第三次計算，這次tanη的數(shù)據(jù)應(yīng)根據(jù)公式：
序號
計算公式
結(jié)果
注釋
（1）
8
小齒輪齒數(shù)
（2）
39
大齒輪齒數(shù)
（3）
0.205128205
齒數(shù)比的倒數(shù)
（4）
b2
30
大齒輪齒面寬
（5）
E
36
小齒輪軸線偏移距
（6）
189
大齒輪分度圓直徑
（7）
63.5
刀盤名義半徑
（8）
50
小輪螺旋角的預(yù)選值
（9）
1.198
（10）
0.24615
（11）
0.9710
（12）
79.535
大輪中點節(jié)圓半徑
（13）
0.4395
齒輪偏置角初值
（14）
0.89824
（15）
（14）+（9）（13）
1.42476
小輪直徑放大系數(shù)k
（16）
(3)(12)
16.3149
小輪中點節(jié)圓半徑
（17）
23.2448
（18）
0
1.22
輪齒收縮率
（19）
346.36
截距Ｑ
（20）
0.10394
0.114334
0.13352
小輪偏置角η
（21）
1.00539
1.0065
1.0089
（22）
sinη
0.103383
0.113596
0.13235
（23）
η
（24）
0.42225
0.41922
0.4136
大輪偏置角
（25）
0.46582
0.5086
0.4543
（26）
0.27194
0.22335
0.29134
小輪節(jié)錐角初值
（27）
0.97625
0.97595
0.9601
（28）
0.432522
0.429551
0.4308
（29）
0.9016232
0.90304
0.9025
（30）
1.2095
1.214571
1.2123
（31）
-0.004974
-0.007118
-0.00616
（32）
(3)(31)
-0.0010203
-0.00146
-0.001264
（33）
0.42261
0.419386
0.41377
（34）
0.46629
0.461976
0.4545
（35）
tan=
0.24484
0.27097
0.319995
小齒輪節(jié)錐角
（36）
13.7580
15.1614
17.7400
（37）
0.9713
0.9652
0.9524
（38）
0.4351
0.4345
0.4344
齒輪偏值角校正值
（39）
25.7900
25.7500
27.7500
（40）
0.90039
0.9067
0.9007
（41）
1.1938
1.1760
1.1921
（42）
50.0470
49.6245
50.0080
（43）
0.64215
0.64779
0.6427
（44）
24.2570
23.8745
24.3580
（45）
0.9117
0.9144
0.9117
（46）
0.4506
0.4426
0.4506
（47）
0.2459
0.2726
0.3227
大輪節(jié)錐角
（48）
76.1725
74.7505
72.1160
（49）
0.9711
0.9648
0.9517
（50）
0.2388
0.26302
0.3071
（51）
23.8481
23.963
24.301
（52）
333.0600
302.3900
258.9800
（53）
（51）+（52）
356.91
325.35
283.3
（54）
74.6740
75.3840
76.1920
（55）
62.5470
57.2868
48.8
（56）
0.1149
0.1037
0.0840
極限壓力角
（57）
6.5558
5.921
4.81
（58）
0.9935
0.9947
0.9965
（59）
0.0058
0.0051
0.0042
極限曲率半徑
（60）
0.0001555
0.0001516
0.0001460
（61）
4670.6
4318.5
3718.2
（62）
0.002596
0.004191
0.007367
（63）
0.008505
0.00943
0.0117
（64）
87.388
77.790
63.377
（65）
rln=
87.95
77.79
63.599
極限法
（66）
V=
0.72
0.80
0.998
（67）
(50)(3); 1.0－(3)
0.062995
0.79487
（68）
;
71.7697
0.30476
（69）
1.00914
（70）
(49)(50)
23.1273
（71）
(12)(47) －（70）
2.5380
大輪節(jié)錐頂點到交叉點的距離
（72）
83.5715
大輪節(jié)點錐距
（73）
198.5620
大輪外錐距
（74）
(73)－（72）
15.7245
（75）
6.8790
大輪平均工作
（76）
0.5644
（77）
0.47947
（78）
45°
兩側(cè)輪齒壓力角之和
（79）
sin
0.707106772
（80）
22.5°
平均壓力角α
（81）
cos
0.923879535
（82）
tan
0.414214
（83）
1.15755
雙重收縮齒的大輪齒頂角和齒根角之和
(84)
∑
5.2238
(85)
0.15
大輪齒頂高系數(shù)
(86)
1
大輪齒根高系數(shù)
(87)
1.03185
大輪中點齒頂高
(88)
6.925
大輪中點齒根高
(89)
0.7074
大輪齒頂角
(90)
0.01235
(91)
4.7369
大輪齒根角
(92)
sin
0.0826
(93)
1.2260
大輪齒頂高
(94)
8.2246
大輪齒根高
(95)
C=0.150(75)+0.05
1.0819
頂隙
(96)
9.4506
大輪全齒高
(97)
8.3687
大輪工作齒高
(98)
72.8234
大輪頂錐角
(99)
sin
0.9554
(100)
cos
0.2953
(101)
=（48）－（９１）
67.3790
大輪根錐角
(102)
sin
0.9231
(103)
cos
0.3846
(104)
cot
0.4167
(105)
189.75
大論大端齒頂圓直徑
(106)
(70)+(74)(50)
27.9560
大輪輪冠到軸交叉點的距離
(107)
26.7895
(108)
-0.0000824
(109)
-0.02303
(110)
2.5380
大輪頂錐錐頂?shù)捷S交叉點的距離
(111)
2.5100
大輪根錐錐頂?shù)捷S交叉點的距離
(112)
(12)+(70)(104)
83.397
工藝節(jié)錐的大輪節(jié)錐角
(113)
sin
0.4317
(114)
cos
0.9020
(115)
tan=(113)/(114)
0.4786
(116)
=(103)(114)
0.3470
小輪頂錐角
(117)
20.3
(118)
cos
0.9380
(119)
tan
0.3699
(120)
3.768
小輪面錐頂點到軸交叉點的距離
(121)
13.06
(122)
tan
0.027
嚙合線和小輪節(jié)錐母線的夾角
(123)
1.55
0.9996
(124)
24.2；0.912
齒輪偏置角和λ的差
(125)
2.56；0.999
小輪齒頂角
(126)
-0.27757；-0.3319
(127)
1.0006
(128)
72.0830
(129)
0.9389
(130)
(74)(127)
15.734
(131)
(128)+(130)(129)
+(75)(126)
84.9460
小輪輪冠到軸交叉點的距離
(132)
(4)(127)－(130)
14.283
小輪前輪冠到軸交叉點的距離
(133)
56.4750
(134)
(121)+(131)
97.9960
小輪大端齒頂圓直徑
(135)
72.4970
(136)
86.68
確定小輪根錐的大輪偏置角
(137)
0.415
(138)
24.54
(139)
cos
0.9097
(140)
11.8749
小輪根錐頂點到軸交叉點的距離
(141
3.369
(142)
sin
0.2686
小輪根錐角
(143)
15.58
(144)
cos
0.963
(145)
tan
0.279
(146)
0.15
最小法向側(cè)隙
(147)
0.2
最大法向側(cè)隙
(148)
(90)+(42)
0.206
(149)
(96)－(4)(148)
3.271
(150)
69.296
§2.5.9準(zhǔn)雙曲面齒輪的強(qiáng)度計算
單位齒上的圓周力
在汽車工業(yè)中，主減速器齒輪的表面耐磨性，常用在其齒輪的假定單位壓力即單位齒長的圓周力來估算，即：
N/mm
式中 ：P－－作用在齒輪上的圓周力，按照發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩和最大附著力矩兩種工作載荷來計算，N ；
F－－從動齒輪的齒面寬，mm 。
按照發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩來計算：
N/mm
其中 主動齒輪節(jié)圓直徑，mm；
變速器的傳動比。
按最大轉(zhuǎn)矩 =
按最大附著力 1388
表2-1許用單位齒長上的圓周力表
參數(shù)汽車類別
輪胎與地面附著系數(shù)
Ⅰ擋
Ⅱ擋
直接擋
轎車
893
536
321
893
0.85
載貨汽車
1429
250
1429
0.85
公共汽車
982
214
0.86
牽引汽車
536
250
0.86
在現(xiàn)代汽車的制造業(yè)中，由于材料以及加工工藝等質(zhì)量的提高，單位齒長的圓周力有時會高出上表中的數(shù)據(jù)。
（2）齒輪的彎曲強(qiáng)度計算
汽車主減速器雙曲面齒輪的計算彎曲強(qiáng)度應(yīng)力為：
N/
式中：該齒輪的計算轉(zhuǎn)矩，Nm ；對于從動齒輪
超載系數(shù) ，取 1 ；
尺寸系數(shù)，當(dāng)端面模數(shù) 時 ， ；
載荷分配系數(shù) ，取 =1.00 ；
質(zhì)量系數(shù)，=1 ；
b計算齒輪的齒面寬 ,30 mm ;
計算彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)。查得 J=0.3 ；
1)主動錐齒輪強(qiáng)度校核
1.以發(fā)動機(jī)最大扭矩和傳動系最低當(dāng)速比所確定的主動錐齒輪的轉(zhuǎn)矩用=min[,]計算：
2.以汽車日常行駛平均轉(zhuǎn)矩所確定的主動錐齒輪轉(zhuǎn)矩為計算扭矩來校核
2)從動錐齒輪強(qiáng)度校核
1.以發(fā)動機(jī)最大扭矩和傳動系最低當(dāng)速比所確定的從動錐齒輪的轉(zhuǎn)矩=min[,]為計算扭矩來校核
2.以汽車日常行駛平均轉(zhuǎn)矩所確定的從動錐齒輪轉(zhuǎn)矩為計算扭矩來校核
彎曲強(qiáng)度驗算合格。
(3)輪齒接觸強(qiáng)度
錐齒輪輪齒的齒面接觸應(yīng)力公式：
T：為所計算齒輪的計算轉(zhuǎn)矩；
:過載系數(shù)；
：尺寸系數(shù)；
：齒面載荷分配系數(shù)；
：質(zhì)量系數(shù)；
由于接觸應(yīng)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(zhuǎn)矩計算
齒面接觸強(qiáng)度驗算合格。
§2.5.10主減速器齒輪的材料及熱處理
汽車驅(qū)動橋主減速器的工作相當(dāng)繁重，與傳動系其它齒輪比較，它具有載荷大，作用時間長，載荷變化多，帶沖擊等特點。其損壞形式主要有輪齒根部彎曲折斷，齒面疲勞點蝕，磨損和擦傷等。雙曲面齒輪用滲碳合金制造，主要用20GrMnTi ，22GrMnMo , 20GrNiMo , 20MnVB和20Mn2TiB 。
由于新齒輪潤滑不良，為了防止齒輪在運(yùn)行初期產(chǎn)生膠合，咬死或擦傷，防止早期磨合，圓錐齒輪與雙曲面齒輪的傳動副在熱處理及精加工時均處于以厚度 0.005~0.010~0.025的磷化處理或鍍銅，鍍錫，這叫表層鍍層，不應(yīng)用于補(bǔ)償零件的公差尺寸，也不能代替潤滑。對齒輪進(jìn)行噴完處理有可能提高壽命達(dá)25% 。
§2.5.11主減速器軸承的計算
根據(jù)《汽車設(shè)計》（劉惟信編）中介紹，主動輪的當(dāng)量轉(zhuǎn)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：
徑向力
從動輪軸向力
徑向力
軸承力及壽命計算
經(jīng)計算，所有軸承均合格，這里就不詳細(xì)書寫了。
第三章 差速器的設(shè)計
汽車在形式的過程中，左右車輪在同一時間內(nèi)所滾過的路程往往是不相等的。如轉(zhuǎn)彎時內(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；差速器按期結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量小，維修容易，成本低等優(yōu)點。
由于本設(shè)計題目是輕型客氣驅(qū)動橋設(shè)計，其行駛多在市內(nèi)，道路條件良好，為簡化結(jié)構(gòu)和降低成本，決定使用一般的星星齒輪式差速器。
§3.1差速器齒輪的基本參數(shù)選擇
§3.1.1行星齒輪數(shù)目的選擇
轎車常用2個行星齒輪，載貨汽車和越野汽車多用4個行星齒輪，少數(shù)汽車采用3個行星齒輪。本車采用4個行星齒輪 。
§3.1.2行星齒輪球面半徑的選擇
這是行星齒輪的安裝尺寸,他決定了圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu)尺寸.實際上代表了圓錐行星齒輪的節(jié)錐距,因此在一定程度上也代表了圓錐行星齒輪差速器的強(qiáng)度.可以根據(jù)經(jīng)驗公式確定:
=35.6 mm
其中 -----行星齒輪球面半徑系數(shù), =2.52~2.99,對于有四個行星齒輪的轎車,可取小值.
------計算轉(zhuǎn)矩,可取1--3的較小值
節(jié)錐距的確定：
=35.00 mm
§3.1.3 行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)的選擇
為了提高齒輪強(qiáng)度，應(yīng)盡量的減小齒數(shù)，但一般不小于10，半軸齒輪的齒數(shù)一般采用14~25。大多數(shù)汽車的半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比在1.5~2的范圍內(nèi)。
在任何的圓錐行星齒輪差速器中,左右半軸齒輪的齒數(shù)的和必須能被行星齒輪齒數(shù)所整除。否則將無法安裝.即：
；
取Z1=10， Z2=16。
其中 ： 左右半軸齒輪齒數(shù)；
n 行星齒輪數(shù)；
I 任意的整數(shù)。
§3.1.4 圓錐行星齒輪差速器錐齒輪模數(shù)以及半軸齒輪節(jié)圓直徑的初步確定
首先確定行星齒輪與半軸齒輪的節(jié)錐角：
=32 =58
其中 分別為行星齒輪和半軸齒輪的齒數(shù)
再按照下面的公式求出圓錐齒輪的大端端面模數(shù)m：
=3.7
§3.1.5壓力角
目前汽車差速器錐齒輪的壓力角大多的選用=,齒高系數(shù)為0.8
§3.1.6行星齒輪安裝孔的直徑以及深度L
=13.56 mm 取15mm
L=1.1=16.5mm 取17mm
其中： 差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩； Nm；
n 行星齒輪數(shù)；
r為行星齒輪支撐面的中點到錐頂?shù)木嚯x；mm;
支撐面的許用擠壓應(yīng)力,可取98MP。
§3.2差速器齒輪的幾何尺寸的計算和強(qiáng)度計算
下表為設(shè)計的汽車差速器的直齒錐齒輪幾何尺寸計算表：
序 號
項 目
計算公式
結(jié) 果
（1）
行星齒輪齒數(shù)
應(yīng)盡量取小
10
（2）
半軸齒輪齒數(shù)
切滿足
安裝要求
16
（3）
模數(shù)
m
4
（4）
齒面寬
10
（5）
齒工作高
6.4
（6）
齒全高
7.203
（7）
壓力角
一般汽車：°
22.5°
（8）
軸交角
°
90°
（9）
節(jié)圓直徑
=40
=64
（10）
節(jié)錐角
=32°
=58°
（11）
節(jié)錐距
34
（12）
周節(jié)
t=3.1416m
12.5464
（13）
齒頂高
4.2
=2.1996
（14）
齒根高
（15）
徑向間隙
0.803
（16）
齒根角
（17）
面錐角
°
°
（18）
根錐角
°
°
（19）
外圓直徑
（20）
節(jié)錐頂點至齒輪外緣距離
27.774
18.1347
（21）
理論弧齒厚
7.1018
5.4446
（22）
齒側(cè)間隙
B
0.127~0.178
差速器齒輪主要是進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計算,不考慮疲勞壽命,因為行星齒輪在差速器的工作中主要起著等比推力杠桿的作用,只是在左右驅(qū)動輪有轉(zhuǎn)速差時才有相對的滾動。
汽車差速器的彎曲應(yīng)力為:
MP
式中 ： T 差速器一個行星齒輪給予一個半軸的轉(zhuǎn)矩 N·m；
Tj 計算轉(zhuǎn)矩；
n 差速器行星齒輪數(shù)目；
Z2 半軸齒輪齒數(shù)；
Ks 尺寸系數(shù)，與齒輪尺寸及熱處理等有關(guān)。當(dāng)端面模數(shù) m≥1.6mm時，Ks＝；
Km 載荷分配系數(shù)；取Km＝1；
Kv 質(zhì)量系數(shù)，對于汽車驅(qū)動橋齒輪，當(dāng)齒輪接觸良好、周節(jié)及徑向跳動精度高時，可取Kv＝1；
b 齒面寬；mm
m 端面模數(shù)；
J 計算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)。
當(dāng)=min[,]；
= 567
當(dāng)=
=205.1
由計算可知：錐齒輪的彎曲應(yīng)力能夠符合要求 。
第四章 驅(qū)動車輪的傳動裝置
§4.1半軸結(jié)構(gòu)型式分析
半軸根據(jù)其車輪端的支承方式不同，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(jié)構(gòu)特點是半軸外端支承軸承位于半軸套管外端的內(nèi)孔，車輪裝在半軸上。半浮式半軸結(jié)構(gòu)簡單，所受載荷較大，只用于轎車和輕型貨車及輕型客車上。
3／4浮式半軸的結(jié)構(gòu)特點是半軸外端僅有一個軸承并裝在驅(qū)動橋殼半軸套管的端部，直接支承著車輪輪轂，而半軸則以其端部凸緣與輪轂用螺釘聯(lián)接。該半軸受載情況與半浮式相似，只是載荷有所減輕，一般僅用在轎車和輕型貨車上。
全浮式半軸的結(jié)構(gòu)特點是半軸外端的凸緣用螺釘與輪轂相聯(lián)，而輪轂又借用兩個圓錐滾子軸承支承在驅(qū)動橋殼的半軸套管上。由于其工作可靠，廣泛用于輕型及以上的各種載貨車，越野汽車和客車上。
§4.2半軸的設(shè)計計算
：滿載狀態(tài)下的后橋靜載荷
：最大加速度時的后軸負(fù)荷系數(shù)
：輪胎與路面間的附著系數(shù)。
：車輪滾動半徑
§4.2.1全浮式半軸桿部直徑的初選
：為半軸桿部直徑
：為半軸的計算轉(zhuǎn)矩
K：為直徑系數(shù)
§4.2.2強(qiáng)度校核
1.半軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為
式中：：為半軸扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力
：為半軸桿部直徑
2.半軸的扭轉(zhuǎn)角
式中：為扭轉(zhuǎn)角
：半軸長度
G：為材料剪切彈性模量
：半軸端面極慣性矩
根據(jù)《汽車設(shè)計》推薦，半軸的單位長度扭轉(zhuǎn)角在6~15較合適。
第五章 驅(qū)動橋橋殼
驅(qū)動橋殼的主要作用是支撐汽車質(zhì)量，并承受由車輪傳來的路面的反力和反力矩，并經(jīng)懸架傳給車架（或車身）；它又是主減速器、差速器、半軸的裝配基體。同時它又是主減速器、差速器及驅(qū)動車輪傳動裝置(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)計時必須考慮在動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，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、整體式和組合式三種形式。這里可用整體式
整體式橋殼的特點是整個橋殼是一根空心梁，橋殼和主減速器殼為兩體。它具有強(qiáng)度和剛度較大，主減速器拆裝、調(diào)整方便等優(yōu)點。
按制造工藝不同，整體式橋殼可分為鑄造式、鋼板沖壓焊接式和擴(kuò)張成形式三種。鑄造式橋殼的強(qiáng)度和剛度較大，但質(zhì)量大，制造工藝復(fù)雜，主要用于中、重型貨車上。鋼板沖壓焊接式和擴(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)，廣泛應(yīng)用于轎車和中、小型貨車及部分重型貨車上。
驅(qū)動橋殼的強(qiáng)度校核，因為，橋殼形狀復(fù)雜，在這里就不進(jìn)行計算了。
結(jié) 論
本課題設(shè)計的輕載貨車驅(qū)動橋，采用非斷開式驅(qū)動橋，由于結(jié)構(gòu)簡單、主減速器造價低廉、工作可靠，可以被廣泛用在各種輕型載貨汽車。
主減速器的設(shè)計采用了準(zhǔn)雙曲面嚙合齒輪單級主減速器，同螺旋錐齒輪想比，準(zhǔn)雙曲面齒輪有更大的傳動比、較小的從動齒輪直徑、較大的離地間隙、傳動也更平穩(wěn)。而另一方面，它降低了傳動效率，增加了主動齒輪軸上軸承的載荷。準(zhǔn)雙曲面的計算非常的繁瑣，需要重復(fù)計算多次。該設(shè)計采用對稱式錐齒輪差速器。它可以將轉(zhuǎn)矩平均分配給左右車輪，使其在良好路面上的行駛性能更好。并且滿足設(shè)計要求的同時，降低了后橋制造成本，有利于汽車生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。
本驅(qū)動橋設(shè)計結(jié)構(gòu)合理，符合實際應(yīng)用，具有很好的動力性和經(jīng)濟(jì)性，驅(qū)動橋總成及零部件的設(shè)計能盡量滿足零件的標(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，修理、保養(yǎng)方便，機(jī)件工藝性好，制造容易。
但此設(shè)計過程仍有許多不足，在設(shè)計結(jié)構(gòu)尺寸時，有些設(shè)計參數(shù)是按照以往經(jīng)驗值得出，這樣就帶來了一定的誤差。另外，在一些小的方面，由于時間問題，做得還不夠仔細(xì)，懇請各位老師同學(xué)給予批評指正
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致 謝
通過這次畢業(yè)設(shè)計，我感覺收益頗深，相信對我以后的工作和學(xué)習(xí)有著深遠(yuǎn)影響。通過指導(dǎo)老師的引導(dǎo)和自己的實踐，可以獨(dú)立查資料。通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我將三年半來學(xué)到的知識進(jìn)行了一次大總結(jié)，一次大檢查，特別是機(jī)械設(shè)計、工程制圖、機(jī)械原理等基礎(chǔ)知識，進(jìn)行了一次徹底的復(fù)習(xí)。這都要感謝數(shù)個月來我們指導(dǎo)老師曹艷玲老師細(xì)心的指導(dǎo)和督促，沒有老師的教導(dǎo)和幫助我無法相信自己能獨(dú)立完成如此復(fù)雜的畢業(yè)設(shè)計，當(dāng)中凝聚了老師的多少辛勤汗水可想而知。所以，在此我要感謝所有在此次設(shè)計中給予我?guī)椭睦蠋熗瑢W(xué)們，謝謝他們的無私幫助。再次感謝！
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