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SY-025-BY-2
畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
學(xué)生姓名
代玉
系部
汽車與交通工程
學(xué)院
專業(yè)、班級
車輛07-6班
指導(dǎo)教師姓名
李榮
職稱
講師
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
□是■否
題目名稱
SX2190重型汽車驅(qū)動橋設(shè)計
一、設(shè)計（論文）目的、意義
意義：
驅(qū)動橋位于傳動系末端，基本公用是增矩、降速、承受作用于路面和車架或車身之間的作用力。它的性能的好壞直接影響整車性能，而對于載重汽車尤為重要。當(dāng)采用大功率發(fā)動機(jī)輸出大的轉(zhuǎn)矩以滿足目前載重汽車的快速、重載的高效率的需要時，必須搭配一個高效、可靠的驅(qū)動橋，所以采用傳動效率高的驅(qū)動橋是載重汽車的重要研究內(nèi)容。
目的：本課題的設(shè)計主要保證汽車在給定的條件下具有良好的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)給定參數(shù)設(shè)計驅(qū)動橋主減速器的減速形式，對驅(qū)動橋總體進(jìn)行方案設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計。另外，汽車驅(qū)動橋涵蓋大量的機(jī)械零件、部件等的（例如，主減速器、差速器以及各種齒輪等），因此驅(qū)動橋設(shè)計涉及的機(jī)械零部件及元件及為廣泛，通過對驅(qū)動橋的設(shè)計，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。
二、設(shè)計（論文）內(nèi)容、技術(shù)要求（研究方法）
1、整車性能參數(shù)
（1） 驅(qū)動形式
6х6
（2） 軸距前/后
3375mm/1400mm
（3） 輪距前/后
2072mm/2072mm
（4） 整車質(zhì)量
11500kg
（5） 前懸/后懸
1719/1500
（6） 最高車速
80km/時
（7） 發(fā)動機(jī)型號
WD615.77A
（8） 最大功率/最大轉(zhuǎn)速
206kw/2400rpm
（9） 最大轉(zhuǎn)矩
1070N.M
（10） 輪胎規(guī)格
15.5-20-18
2、擬解決的主要問題
（1） 查閱相關(guān)資料，根據(jù)所給參數(shù)，確定驅(qū)動橋主減速器的減速形式，對驅(qū)動橋進(jìn)行方案設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計
（2） 設(shè)計差速器的結(jié)構(gòu)形式
（3） 設(shè)計橋殼的結(jié)構(gòu)形式
（4） 根據(jù)設(shè)計參數(shù)對主要零件進(jìn)行設(shè)計及強(qiáng)度計算
三、設(shè)計（論文）完成后應(yīng)提交的成果
1、繪制驅(qū)動橋總裝圖以及各主要零件的零件圖，圖紙總量不少于3張A0.
2、完成設(shè)計說明書一份，字說不少于2萬字。
四、設(shè)計（論文）進(jìn)度安排
1、調(diào)研、資料收集，編寫文稿提綱，完成開題報告。第1-2周（2月28～3月13）
2、方案選定：擬定需解決的主要問題。第3-4周（3月16～4月10）
3、具體零部件設(shè)計（主減速器及組成零部件設(shè)計及草繪圖紙，差速器、橋殼選擇設(shè)計及草繪）。第5-8周（4月13～4月17）
4、完善相關(guān)圖紙及校核計算。第9-12周（4月20～5月22）
5、編寫及修改論文。第13-14周（5月25～6月5）
6、論文評閱及調(diào)整。第15周（6月8～6月12）
7、校核、打印、裝訂，準(zhǔn)備答辯。第16周（6月15～6月19）
五、主要參考資料
（1） 汽車教材：汽車構(gòu)造、汽車發(fā)動機(jī)原理、汽車設(shè)計等；
（2） 設(shè)計手冊類書籍：汽車設(shè)計手冊、機(jī)械設(shè)計手冊等；
（3） 期刊文獻(xiàn)資料：中國期刊網(wǎng)中標(biāo)準(zhǔn)件庫開發(fā)相關(guān)資料；（關(guān)鍵詞：驅(qū)動橋、載貨汽車）
（4） 新聞及網(wǎng)絡(luò)資料等。
六、備注
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
教研室主任簽字：
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
設(shè)計（論文）題目: SX2190重型汽車驅(qū)動橋后橋設(shè)計
院 系 名 稱: 汽車與交通工程學(xué)院
專 業(yè) 班 級: 車輛 07-6班
學(xué) 生 姓 名: 代 玉
導(dǎo) 師 姓 名: 李 榮
開 題 時 間: 2011年2月28日
指導(dǎo)委員會審查意見：
簽字： 年 月 日
開題報告撰寫要求
一、“開題報告”參考提綱
1. 課題研究目的和意義；
2. 文獻(xiàn)綜述（課題研究現(xiàn)狀及分析）；
3. 基本內(nèi)容、擬解決的主要問題；
4. 技術(shù)路線或研究方法；
5. 進(jìn)度安排；
6. 主要參考文獻(xiàn)。
二、“開題報告”撰寫規(guī)范
請參照《黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書及畢業(yè)論文撰寫規(guī)范》要求。字?jǐn)?shù)應(yīng)在4000字以上，文字要精練通順，條理分明，文字圖表要工整清楚。
畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
學(xué)生姓名
代玉
系部
汽車工程系
專業(yè)、班級
車輛07-6班
指導(dǎo)教師姓名
李榮
職稱
講師
從事
專業(yè)
交通運(yùn)輸
是否外聘
□是■否
題目名稱
SX2190重型汽車驅(qū)動橋后橋設(shè)計
一、 課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義
1、重型汽車驅(qū)動橋研究現(xiàn)狀
汽車技術(shù)的快速發(fā)展,為重型汽車的發(fā)展奠定了雄厚的技術(shù)基礎(chǔ),國家加大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投資力度及水電、礦業(yè)、油田、公路和鐵路的建設(shè)、城市交通運(yùn)輸和環(huán)保工程建設(shè)等加大了重型汽車的需求,為重型汽車的發(fā)展創(chuàng)造了廣闊的市場空間。未來10~ 15 年內(nèi)我國重型汽車技術(shù)發(fā)展的方向是全面改善和提高重型汽車的技術(shù)性能。
我國汽車工業(yè)在十一五規(guī)劃中指出, 載貨汽車要重點(diǎn)發(fā)展適應(yīng)高速公路需要的( 排量9L以上、輸出功率220kW以上)重型車,主要為大功率牽引車、重型專用車及其專用車底盤等大型化、長途化、高速化、專用化、集裝箱化的重型汽車。驅(qū)動橋總成以提高傳動效率和降低噪聲為發(fā)展方向。中央單級減速驅(qū)動橋一般應(yīng)用于主傳動比小于6的情況，如伊頓、羅克韋爾；大于6的主傳動比使用中央雙級驅(qū)動橋、中央單級或輪邊減速驅(qū)動橋，其中一種是圓錐行星齒輪式輪邊減速橋，如沃爾沃、雷諾，另一種為圓柱行星齒輪式輪邊減速橋，如斯太爾、奔馳。
驅(qū)動橋橋殼歐洲以沖壓焊接式和球墨鑄鐵橋殼居多，美國和法國大多采用擴(kuò)脹整體橋殼。其中鑄鐵橋殼對降低噪聲有很好的效果。近年蠕墨鑄鐵以其良好性能開始進(jìn)入卡車零部件中。根據(jù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，為實(shí)現(xiàn)低噪聲，客車用驅(qū)動橋用齒輪，無論是圓柱齒輪、直齒傘齒輪和螺旋傘齒輪或雙曲線傘齒輪均采用磨齒工藝。非客車車輛用齒輪也開始實(shí)行磨齒加工。為了適應(yīng)未來的發(fā)展需要, 提高運(yùn)輸效率, 有關(guān)人士呼吁我國重卡企業(yè)必須轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的公路運(yùn)輸概念, 生產(chǎn)出適應(yīng)快速、長途、重載的高效率、高效益型重卡。
我國現(xiàn)有的斯太爾驅(qū)動橋產(chǎn)品主要滿足中高檔重型汽車的需求,屬于典型的歐洲重型汽車產(chǎn)品的零部件結(jié)構(gòu),這決定了存在諸多缺點(diǎn):傳動效率相對較低, 油耗高長途運(yùn)輸容易導(dǎo)致汽車輪載發(fā)熱,散熱效果差,為了防止過熱發(fā)生爆胎,不得不增加噴淋裝置使結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜, 導(dǎo)致產(chǎn)品價格高等。隨著公路網(wǎng)絡(luò)的不斷完善, 特別是高速公路的迅猛發(fā)展, 上述缺點(diǎn)在公路運(yùn)輸重型汽車中日顯突出, 據(jù)統(tǒng)計, 歐美重型汽車采用該結(jié)構(gòu)的車橋產(chǎn)品呈下降趨勢, 日本采用該結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品更少。有關(guān)專家預(yù)測我國采用斯太爾驅(qū)動橋產(chǎn)品的合理比例是占整個重型汽車驅(qū)動橋的25%。
驅(qū)動橋是重型汽車的重要標(biāo)志之一, 其基本結(jié)構(gòu)有以下三種:
1）中央單級減速驅(qū)動橋
中央單級減速驅(qū)動橋是驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)中最為簡單的一種,是驅(qū)動橋的基本形式, 在載重汽車中占主導(dǎo)地位。一般在主傳動比小于6 的情況下,應(yīng)盡量采用中央單級減速驅(qū)動橋。目前的中央單級減速器趨于采用雙曲線螺旋傘齒輪,主動小齒輪采用騎馬式支承, 有差速鎖裝置供選用。
2）中央雙級驅(qū)動橋
在國內(nèi)目前的市場上,中央雙級驅(qū)動橋主要有2 種類型: 一類如伊頓系列產(chǎn)品,事先就在單級減速器中預(yù)留好空間,當(dāng)要求增大牽引力與速比時,可裝人圓柱行星齒輪減速機(jī)構(gòu),將原中央單級改成中央雙級驅(qū)動橋,這種改制"三化"程度高, 橋殼、主減速器等均可通用,盆齒輪直徑不變；另一類如洛克威爾系列產(chǎn)品,當(dāng)要增大牽引力與速比時,需要改制第一級傘齒輪后,再裝入第二級圓柱直齒輪或斜齒輪,變成要求的中央雙級驅(qū)動橋,這時橋殼可通用,主減速器不通用, 盆齒輪有2 個規(guī)格。由于上述中央雙級減速橋均是在中央單級橋的速比超出一定數(shù)值或牽引總質(zhì)量較大時,作為系列產(chǎn)品而派生出來的一種型號,它們很難變型為前驅(qū)動橋,使用受到一定限制；因此,綜合來說,雙級減速橋一般均不作種基本型驅(qū)動橋來發(fā)展,而是作為某一特殊考慮而派生出來的驅(qū)動橋存在。
3）中央單級、輪邊減速驅(qū)動橋
輪邊減速驅(qū)動橋較為廣泛地用于油田、建筑工地、礦山等非公路車與軍用車上。當(dāng)前輪邊減速橋可分為2 類:一類為圓錐行星齒輪式輪邊減速橋,沃爾沃、雷諾等都采用此類車橋;另一類為圓柱行星齒輪式輪邊減速驅(qū)動橋,奔馳、斯堪尼亞、中國重汽、重慶重汽等都采用此類車橋。
（1）圓錐行星齒輪式輪邊減速橋
由圓錐行星齒輪式傳動構(gòu)成的輪邊減速器, 輪邊減速比為固定值2,它一般均與中央單級橋組成為一系列。在該系列中,中央單級橋仍具有獨(dú)立性,可單獨(dú)使用,需要增大橋的輸出轉(zhuǎn)矩,使?fàn)恳υ龃蠡蛩俦仍龃髸r,可不改變中央主減速器而在兩軸端加上圓錐行星齒輪式減速器即可變成雙級橋。這類橋與中央雙級減速橋的區(qū)別在于:降低半軸傳遞的轉(zhuǎn)矩, 把增大的轉(zhuǎn)矩直接增加到兩軸端的輪邊減速器上,其"三化"程度較高。但這類橋因輪邊減速比為固定值2,因此,中央主減速器的尺寸仍較大,一般用于公路、非公路軍用車。
（2）圓柱行星齒輪式輪邊減速橋
單排、齒圈固定式圓柱行星齒輪減速橋,一般減速比在3 至4.2之間。由于輪邊減速比大,因,中央主減速器的速比一般均小于3,這樣盆齒輪就可取較小的直徑,以保證重型汽車對離地問隙的要求。這類橋比單級減速器的質(zhì)量大, 價格也要貴些,而且輪毅內(nèi)具有齒輪傳動,長時間在公路上行駛會產(chǎn)生大量的熱量而引起過熱;因此,作為公路車用驅(qū)動橋,它不如中央單級減速橋。
2、重型汽車驅(qū)動橋的發(fā)展方向及市場預(yù)測
隨著我國公路條件的改善和物流業(yè)對車輛性能要求的變化, 重型汽車驅(qū)動橋技術(shù)已呈現(xiàn)出向單級化發(fā)展的趨勢。
1）單級橋與雙級橋的主要區(qū)別及用途
單級橋有主減速器, 一級減速。橋包尺寸大, 離地間隙小, 相對雙級橋而言, 其通過性較差, 主要用于公路運(yùn)輸車輛。雙級橋有主減速器減速、輪邊減速器減速, 形成二級減速。由于是二級減速, 主減速器減速速比小, 主減速器總成相對較小, 橋包相對減小, 因此離地間隙加大, 通過性好。該系列橋總成主要用于公路運(yùn)輸, 以及石油、工礦、林業(yè)、野外作業(yè)和部隊等領(lǐng)域。
2）單級減速驅(qū)動橋產(chǎn)品的優(yōu)勢
（1） 單級減速驅(qū)動橋是驅(qū)動橋中結(jié)構(gòu)最簡單的一種, 制造工藝簡單, 成本較低, 是驅(qū)動橋的基本類型, 在重型汽車上占有重要地位；
（2）重型汽車發(fā)動機(jī)向低速大轉(zhuǎn)矩發(fā)展的趨勢, 使得驅(qū)動橋的傳動比向小速比發(fā)展；
（3）隨著公路狀況的改善, 特別是高速公路的迅猛發(fā)展, 重型汽車使用條件對汽車通過性的要求降低, 因此, 重型汽車不必像過去一樣, 采用復(fù)雜的結(jié)構(gòu)提高通過性；
（4）與帶輪邊減速器的驅(qū)動橋相比, 由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡化, 單級減速驅(qū)動橋機(jī)械傳動效率提高, 易損件減少, 可靠性提高。單級橋產(chǎn)品的優(yōu)勢為單級橋的發(fā)展拓展了廣闊的前景。從產(chǎn)品設(shè)計的角度看, 重型車產(chǎn)品在主減速比小于6 的情況下, 應(yīng)盡量選用單級減速驅(qū)動橋。
3）重卡車橋技改火熱出爐重卡車橋布局將在兩三年內(nèi)完成
近幾年重型車企業(yè)的產(chǎn)銷數(shù)據(jù)顯示, 重卡市場的集中度正在進(jìn)一步提高。隨著缺陷汽車召回制度及歐Ⅲ、歐Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施, 加上原材料漲價等因素, 重型車的研發(fā)、制造、銷售等環(huán)節(jié)的成本將有一定幅度的上升, 因此, 未來幾年內(nèi), 重型車市場的盈利水平將會越來越低,重型車市場價格將會全面調(diào)整和適度下降。重卡未來幾年盈利水平的降低, 在客觀上為重卡的重組創(chuàng)造了條件。隨著整個重型汽車市場的發(fā)展變化, 作為4 大總成之一的車橋也會隨之發(fā)生變化, 面臨市場集中度的問題。與重卡企業(yè)相似, 目前國內(nèi)重型車橋生產(chǎn)企業(yè)也主要集中在一汽車橋廠、一汽山汽改、東風(fēng)襄樊車橋公司、中國重汽橋箱廠、陜西漢德車橋公司、重慶紅巖橋廠和安凱車橋廠幾家企業(yè)。這些企業(yè)幾乎占到國內(nèi)重卡車橋90%以上的市場。2005、2006 年這一格局依然不會有很大改觀。隨著重卡產(chǎn)銷持續(xù)上升, 重卡車橋生產(chǎn)企業(yè)紛紛擴(kuò)大產(chǎn)能并實(shí)施技改項目。各重卡橋廠產(chǎn)能的提升, 為重卡的發(fā)展打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)。重卡熱銷, 各廠家紛紛擴(kuò)大產(chǎn)能的同時, 將加大優(yōu)勢資源的競爭能力。競爭的加劇必然造成巨頭的出現(xiàn)。衡量一個成功的橋廠, 其5 萬根以上的產(chǎn)量是最低基準(zhǔn)線。在斯太爾平臺橋廠中, 中國重汽橋箱廠、陜西漢德車橋有限公司、重慶紅巖橋廠、安凱橋廠產(chǎn)能有望在2004- 2005 年突破5 萬根大關(guān)。按2004 年重卡發(fā)展勢頭預(yù)測,10 萬根的產(chǎn)能目標(biāo), 也并非是主要4 家斯太爾重卡橋廠遙不可及的目標(biāo)?？梢灶A(yù)料在未來兩三年內(nèi), 主要重卡車橋企業(yè)的二期、三期技改將會全面完成, 其重卡車橋國內(nèi)布局也將初步完成。
3、研究目的和意義
（1）選題意義
重型汽車在當(dāng)今社會發(fā)展建設(shè)中充當(dāng)了很重要的角色，驅(qū)動橋在整車中十分重要，設(shè)計出結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、造價低廉的驅(qū)動橋能大大降低整車生產(chǎn)的總成本，推動汽車經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
現(xiàn)代的驅(qū)動橋設(shè)計是傳統(tǒng)設(shè)計的深入、豐富和發(fā)展，而非獨(dú)立于傳統(tǒng)設(shè)計的全新設(shè)計。以理論為指導(dǎo)、以計算機(jī)為輔助，是現(xiàn)代設(shè)計的主要特征。利用這種方法指導(dǎo)設(shè)計可以減少經(jīng)驗設(shè)計的盲目性和隨意性，提高設(shè)計的主動性、科學(xué)性和精確性。以便為廣大消費(fèi)者生產(chǎn)出質(zhì)量好，操作簡便，價格便宜適合中國國情，包括道路條件和經(jīng)濟(jì)條件的車輛，滿足廣大消費(fèi)者的要求。
（2）選題目的
驅(qū)動橋位于傳動系末端，其基本功用首先是增扭、降速，改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，即增大由傳動軸或直接從變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，并將轉(zhuǎn)矩合理地分配給左、右驅(qū)動車輪；其次，驅(qū)動橋還要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，以及制動力矩和反作用力矩等。
通過本次對驅(qū)動橋的設(shè)計研究能夠把大學(xué)學(xué)習(xí)的知識（汽車?yán)碚摗⑵囋O(shè)計、汽車構(gòu)造、工程材料、機(jī)械設(shè)計等）綜合運(yùn)用到一起，還能鍛煉繪圖技巧，更深層次了解驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)、功能、制造、裝配，對以后工作奠定了基礎(chǔ)。
二、設(shè)計（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題
設(shè)計的基本內(nèi)容
1、查閱資料了解SX2190重型汽車驅(qū)動橋研究現(xiàn)狀及發(fā)展歷史，知道本課題研究的意義
2、分析各種汽車驅(qū)動橋工作原理和優(yōu)缺點(diǎn)
3、驅(qū)動橋和主減速器、差速器、半軸、驅(qū)動橋橋殼和差速鎖結(jié)構(gòu)形式的選擇
4、主減速器參數(shù)的選擇與設(shè)計計算
5、差速器和差速鎖、半軸的設(shè)計計算
6、驅(qū)動橋橋殼受力分析和強(qiáng)度計算
7、設(shè)計SX2190重型汽車驅(qū)動橋、CAD繪制裝配圖、零件圖
擬解決的主要問題
1、通過文獻(xiàn)資料，熟悉汽車驅(qū)動橋設(shè)計和CAD的相關(guān)知識，掌握汽車驅(qū)動橋設(shè)計計算方法。
2、調(diào)研，掌握汽車驅(qū)動橋設(shè)計過程。
3、確定汽車驅(qū)動橋設(shè)計的各項參數(shù)，計算確定主要零件的參數(shù)和尺寸，完成CAD圖紙
三、技術(shù)路線（研究方法）
按照任務(wù)書的要求真對重型驅(qū)動橋進(jìn)行資料收集，認(rèn)真閱讀相關(guān)書籍、報刊，深度的了解驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、設(shè)計理念、工作原理對以后任務(wù)奠定基礎(chǔ)，設(shè)計步驟如下：
1、通過網(wǎng)絡(luò)查詢和閱讀相關(guān)書刊收集所需資料
2、撰寫開題報告
3、驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)分析和類型選擇
4、主減速器設(shè)計
（1）主減速器齒輪類型選擇
（2）主減速器減速形式選擇
（3）主減速器主、從動錐齒輪的支撐方案確定
（4）主減速器基本參數(shù)選擇、計算載荷的確定
（5）主減速器齒輪強(qiáng)度計算與校核
（6）主減速器錐齒輪軸承的載荷計算與校核
（7）主減速器軸的強(qiáng)度計算與校核
5、差速器設(shè)計
（1）差速器結(jié)構(gòu)形式選擇
（2）差速器齒輪強(qiáng)度計算與校核
（3）差速器軸承的載荷計算與校核
（4）差速器軸的強(qiáng)度計算與校核
6、半軸與橋殼設(shè)計
（1）半軸形式分析
（2）半軸計算與校核
（3）橋殼結(jié)構(gòu)方案分析
（4）橋殼強(qiáng)度計算
7、使用AutoCAD完成工程圖紙（裝配圖和零件圖）
8、完成說明書
四、進(jìn)度安排
（1）資料收集、調(diào)研，完成開題報告 第1~2周（2月28日~3月13日）
（2）獲得驅(qū)動橋總成各參數(shù)，掌握設(shè)計過程 第3周（3月14日~3月20日）
（3）主減速器，差速器，半軸，橋殼方案確定 第4~5周（3月21日~4月3日）
（4）主減速器，差速器，半軸，橋殼參數(shù)選擇與設(shè)計計算 第6~8周（4月4日~4月24日）
（5）完成設(shè)計說明書，完成圖紙繪制 第9~12周（4月25日~5月22日）
（6）設(shè)計審核、修改 第13~16周（5月23日~6月19日）
（7）畢業(yè)設(shè)計答辯準(zhǔn)備及答辯 第17周（6月20日~6月26日）
五、參考文獻(xiàn)
[1]李紅淵.載重汽車驅(qū)動橋主減速器設(shè)計[j].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2009.10
[2]臧杰．汽車構(gòu)造[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005
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[4]陳家瑞主編.汽車構(gòu)造（下）．北京:人民交通出版社.2000
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[15] 機(jī)械設(shè)計手冊委員會編. 機(jī)械設(shè)計手冊第2卷.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004
六、備注
指導(dǎo)教師意見：
簽字： 年 月 日
SY-025-BY-5
畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查表
填表日期
2011年4月20日
迄今已進(jìn)行 8 周剩余 9 周
學(xué)生姓名
代玉
系部
汽車工程系
專業(yè)、班級
車輛工程07-6
指導(dǎo)教師姓名
李榮
職稱
講師
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
□是□否
題目名稱
新型前驅(qū)動轎車變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計
學(xué)
生
填
寫
畢業(yè)設(shè)計（論文）工作進(jìn)度
已完成主要內(nèi)容
待完成主要內(nèi)容
1.相關(guān)資料的收集
2.主減速器,差速器，半軸和橋殼方案確定
3.主減速器，差速器，半軸和橋殼參數(shù)選擇與設(shè)計計算
4.零件圖的繪制
5.驅(qū)動橋裝配草圖設(shè)計
1. 說明書完成
2. 裝配圖繪制
存在問題及努力方向
學(xué)生簽字： 代玉
指導(dǎo)教師
意 見
指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日
教研室
意 見
教研室主任簽字： 年 月 日
本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計
SX2190重型汽車驅(qū)動橋后橋設(shè)計
系部名稱： 汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)班級： 車輛工程B07-6班
學(xué)生姓名： 代 玉
指導(dǎo)教師： 李 榮
職 稱： 講 師
黑 龍 江 工 程 學(xué) 院
二○一一年六月
The Graduation Design for Bachelor's Degree
SX2190 Heavy Duty Truck Driving Axle Driving Axle Design
Candidate：Dai Yu
Specialty：Vehicle Engineering
Class：B07-6
Supervisor：Lecturer.Li Rong
Heilongjiang Institute of Technology
2011-06.Harbin
黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計
摘 要
本次設(shè)計的題目是SX2190重型汽車驅(qū)動橋設(shè)計。驅(qū)動橋一般由主減速器、差速器、半軸及橋殼四部分組成，其基本功用是增扭、降速，改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，即增大由傳動軸或直接從變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，并將轉(zhuǎn)矩合理地分配給左、右驅(qū)動車輪；其次，驅(qū)動橋還要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，以及制動力矩和反作用力矩等。
本設(shè)計首先論述了驅(qū)動橋的總體結(jié)構(gòu)，在分析驅(qū)動橋各部分結(jié)構(gòu)型式、發(fā)展過程及其以往形式的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，確定了總體設(shè)計方案：采用整體式驅(qū)動橋，主減速器的減速型式采用雙級減速器，主減速器齒輪采用螺旋錐齒輪，差速器采用普通對稱式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。在本次設(shè)計中，主要完成了雙級減速器、圓錐行星齒輪差速器、全浮式半軸的設(shè)計和橋殼的校核及材料選取等工作。
關(guān)鍵詞：驅(qū)動橋；設(shè)計；計算；校核；材料
II
ABSTRACT
This design topic is SX2190 heavy vehicle driving axle design. By main reducer, driving axle generally reviewd.the and half axle and bridge four components, its shell basic function is increasing twist, slow down, change torque transmission shaft, namely, increasing the direction or directly from transmission by the torque, and coming to a reasonable distribution of torque to left, right drive wheels; Secondly, to bear on the pavement drive axle of role and frame or body of vertical force, between the longitudinal force and transverse force, and braking torque and counterproductive torque, etc.
The configuration of the Driving Axle is introduced in the thesis at first. On the basis of the analysis of the structure and the developing process of Driving Axle, the design adopted the Integral Driving Axle, Double Reduction Gear for Main Decelerator’s deceleration form, Spiral Bevel Gear for Main Decelerator’s gear, Full Floating for Axle and Casting Integral Axle Housing for Axle Housing. In the design, we accomplished the design for Double Reduction Gear, tapered Planetary Gear Differential Mechanism, Full Floating Axle and Axle Housing.
Keywords: Driving axle; Design; Calculation; Check; Material
黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計
目 錄
摘要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 設(shè)計主要參數(shù) 1
1.2 驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)和種類 1
1.2.1 汽車車橋的種類 1
1.2.2 驅(qū)動橋的種類 2
1.2.3 驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)組成 2
1.3 設(shè)計主要內(nèi)容 7
第2章 設(shè)計方案的確定 8
2.1 主減速比的計算 8
2.2 主減速器結(jié)構(gòu)方案的確定 8
2.3 差速器結(jié)構(gòu)方案的確定 9
2.4 半軸型式的確定 9
2.5 橋殼型式的確定 9
2.6 本章小結(jié) 10
第3章 主減速器設(shè)計 11
3.1 主減速齒輪計算載荷的確定 11
3.2 主減速器齒輪參數(shù)的選擇 12
3.3 主減速器螺旋錐齒輪的幾何尺寸計算與強(qiáng)度計算 12
3.3.1 主減速器螺旋錐齒輪的幾何尺寸計算 12
3.3.2 主減速器螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計算 14
3.4 主減速器齒輪的材料及熱處理 16
3.5 主減速器軸承的計算 17
3.6 主減速器的潤滑 20
3.7 本章小結(jié) 20
第4章 差速器設(shè)計 21
4.1 概述 21
4.2 差速器的作用 21
4.3 對稱式圓錐行星齒輪差速器 21
4.3.1 差速器齒輪的基本參數(shù)選擇 22
4.3.2 差速器齒輪的幾何尺寸計算與強(qiáng)度計算 23
4.4 本章小結(jié) 26
第5章 半軸設(shè)計 27
5.1 概述 27
5.2 半軸的設(shè)計與計算 27
5.2.1 全浮式半軸的設(shè)計計算 27
5.2.2 半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及材料選擇 29
5.3 本章小結(jié) 30
第6章 驅(qū)動橋橋殼設(shè)計 31
6.1 概述 31
6.2 橋殼的受力分析及強(qiáng)度計算 31
6.2.1 橋殼的靜彎曲應(yīng)力計算 31
6.2.2 在不平路面沖擊載荷作用下橋殼的強(qiáng)度計算 32
6.2.3 汽車以最大牽引力行駛時的橋殼的強(qiáng)度計算 32
6.3 本章小結(jié) 38
參考文獻(xiàn) 40
致謝 41
附錄 42
黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計
第1章 緒 論
驅(qū)動橋位于傳動系末端，其基本功用首先是增扭、降速、改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，即增大由傳動軸或直接從變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，并將轉(zhuǎn)矩合理地分配給左、右驅(qū)動車輪；其次，驅(qū)動橋還要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，以及制動力矩和反作用力矩等。
驅(qū)動橋一般由主減速器、差速器、車輪傳動裝置和橋殼等組成，轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋還有等速萬向節(jié)。
1.1 設(shè)計主要參數(shù)
本次設(shè)計的主要數(shù)據(jù)
表1.1 整車性能參數(shù)
驅(qū)動形式
6х6
軸距前/后
3375mm/1400mm
輪距前/后
2072mm/ 2072mm
整車質(zhì)量
11500kg
最大轉(zhuǎn)矩
1070N.M
前懸/后懸
1719/1500
最高車速
80km/h
發(fā)動機(jī)型號
WD615.77A
最大功率/最大轉(zhuǎn)速
206Kw/2400rpm
輪胎規(guī)格
15.5-20-18
1.2 驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)和種類
1.2.1 汽車車橋的種類
車橋通過懸架與車架（或承載式車身）相連，它的兩端安裝車輪，其功用是傳遞車架（或承載式車身）于車輪之間各方向的作用力及其力矩。
根據(jù)懸架結(jié)構(gòu)的不同，車橋分為整體式和斷開式兩種。當(dāng)采用非獨(dú)立懸架時，車橋中部是剛性的實(shí)心或空心梁，這種車橋即為整體式車橋；斷開式車橋為活動關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)，與獨(dú)立懸架配用。
根據(jù)車橋上車輪的作用，車橋又可分為轉(zhuǎn)向橋、驅(qū)動橋、轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋和支持橋四種類型。其中，轉(zhuǎn)向橋和支持橋都屬于從動橋，一般越野車多以前橋為轉(zhuǎn)向橋，而后橋或中后兩橋為驅(qū)動橋。
1.2.2 驅(qū)動橋的種類
驅(qū)動橋作為汽車的重要的組成部分處于傳動系的末端，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、右驅(qū)動車輪，并使左、石驅(qū)動車輪具有汽車行駛運(yùn)動學(xué)所要求的差速功能；同時，驅(qū)動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。
在一般的汽車結(jié)構(gòu)中、驅(qū)動橋包括主減速器（又稱主傳動器）、差速器、驅(qū)動車輪的傳動裝置及橋殼等部件如圖1.1所示
1－半軸 2－軸承端蓋 3－差速器右殼 4－主動圓柱齒輪軸 5－主動錐齒輪
6－從動錐齒輪 7－油封 8－十字軸 9－調(diào)整螺母 10－密封墊片
圖1.1 驅(qū)動橋
對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整體——驅(qū)動橋，乃是設(shè)計者必須先解決的問題。
驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)型式與驅(qū)動車輪的懸掛型式密切相關(guān)。當(dāng)驅(qū)動車輪采用非獨(dú)立懸掛時，例如在絕大多數(shù)的載貨汽車和部分小轎車上，都是采用非斷開式驅(qū)動橋；當(dāng)驅(qū)動車輪采用獨(dú)立懸掛時，則配以斷開式驅(qū)動橋。
本次設(shè)計采用非獨(dú)立懸架，整體式驅(qū)動橋。這種類型的車一般的設(shè)計多采用雙級減速器，它與單級減速器相比，在保證離地間隙的同時可以增大主傳動比。
1.2.3 驅(qū)動橋結(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、主動齒輪和從動齒輪的安裝
（1）主減速器齒輪的類型 在現(xiàn)代汽車驅(qū)動橋中，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)時其噪聲和振動也是很小的。
雙曲面齒輪如圖1.2（b）所示主、從動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，雙曲面齒輪有更大的傳動比。
②傳動比一定時，如果主動齒輪尺寸相同，雙曲面齒輪比螺旋錐齒輪有較大軸徑，較高的輪齒強(qiáng)度以及較大的主動齒輪軸和軸承剛度。
圖1.2 螺旋錐齒輪與雙曲面齒輪
③當(dāng)傳動比一定，主動齒輪尺寸相同時，雙曲面從動齒輪的直徑較小，有較大的離地間隙。
④工作過程中，雙曲面齒輪副既存在沿齒高方向的側(cè)向滑動，又有沿齒長方向的縱向滑動，這可以改善齒輪的磨合過程，使其具有更高的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。
雙曲面齒輪傳動有如下缺點(diǎn)：
①長方向的縱向滑動使摩擦損失增加，降低了傳動效率。
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滑油。
（2）主減速器主動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)采用較長的軸徑，其上安裝兩個圓錐滾子軸承。為了減小懸臂長度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)簡單，支承剛度較差，多用于傳遞轉(zhuǎn)鉅較小的轎車、輕型貨車的單級主減速器及許多雙級主減速器中。
圖1.3 錐齒輪懸臂式支承
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。
圖1.4 主動錐齒輪騎馬式支承
（3）從動錐齒輪的支承方式和安裝方式的選擇 從動錐齒輪的兩端支承多采用圓錐滾子軸承，安裝時應(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。主減速器從動錐齒輪采用無輻式結(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[5]。
（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，預(yù)緊使軸向位移減小至原來的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)緊力超過某一理想值時，軸承壽命會急劇下降。主減速器軸承的預(yù)緊值可取為以發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩時換算所得軸向力的30％。
主動錐齒輪軸承預(yù)緊度的調(diào)整采用套筒與墊片，從動錐齒輪軸承預(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減速（如圖2.5）、雙級減速、單級貫通、雙級貫通、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)動橋下的離地間隙、驅(qū)動橋的數(shù)目及布置形式等。通常單極減速器用于主減速比io≤7.6的各種中小型汽車上。
2.差速器
根據(jù)汽車行駛運(yùn)動學(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：汽車在行駛過程中左右車輪在同一時間內(nèi)所滾過的行程往往是有差別的。例如，拐彎時外側(cè)車輪行駛總要比內(nèi)側(cè)長。另外，即使汽車作直線行駛，也會由于左右車輪在同一時間內(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半徑不相等而要求
?。╝） 單級主減速器 （b） 雙級主減速器
圖1.5 主減速器
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)動車輪軸將動力傳給左右車輪，則會由于左右車輪的轉(zhuǎn)速雖然相等而行程卻又不同的這一運(yùn)動學(xué)上的矛盾，引起某一驅(qū)動車輪產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)或滑移。這不僅會是輪胎過早磨、無益地消耗功率和燃料及使驅(qū)動車輪軸超載等，還會因為不能按所要求的瞬時中心轉(zhuǎn)向而使操縱性變壞。此外，由于車輪與路面間尤其在轉(zhuǎn)彎時有大的滑轉(zhuǎn)或滑移，易使汽車在轉(zhuǎn)向時失去抗側(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)動輪間都有差速器，后者保證了汽車驅(qū)動橋兩側(cè)車輪在行程不等時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)動學(xué)的要求。
差速器的結(jié)構(gòu)型式選擇，應(yīng)從所設(shè)計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，對于在公路上和市區(qū)行駛的汽車來說，由于路面較好，各驅(qū)動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)簡單、工作平穩(wěn)、制造方便、用于公路汽車也很可靠的普通對稱式圓錐行星齒輪差速器，作為安裝在左、右驅(qū)動車輪間的所謂輪間差速器使用。
3.半軸
驅(qū)動車輪的傳動裝置置位于汽車傳動系的末端，其功用是將轉(zhuǎn)矩由差速器半軸齒輪傳給驅(qū)動車輪。在斷開式驅(qū)動橋和轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中，驅(qū)動車輪的傳動裝置包括半軸和萬向接傳動裝置且多采用等速萬向節(jié)。在一般非斷開式驅(qū)動橋上，驅(qū)動車輪的傳動裝置就是半軸，這時半軸將差速器半鈾齒輪與輪轂連接起來。在裝有輪邊減速器的驅(qū)動橋上，半軸將半軸齒輪與輪邊減速器的主動齒輪連接起來。
半浮式半軸具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、尺寸緊湊、造價低廉等優(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，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，本設(shè)計采用此種半軸。
4.橋殼
驅(qū)動橋橋殼是汽車上的主要零件之一，非斷開式驅(qū)動橋的橋殼起著支承汽車荷重的作用，并將載荷傳給車輪。作用在驅(qū)動車輪上的牽引力、制動力、側(cè)向力和垂向力也是經(jīng)過橋殼傳到懸掛及車架或車廂上。因此橋完既是承載件又是傳力件，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。
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，用于中重型越野車，本設(shè)計采用鑄造橋殼。
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，部分重型汽車。
1.3 設(shè)計主要內(nèi)容
本設(shè)計為SX2190重型汽車后驅(qū)動橋的設(shè)計與研究，要求完成
(1)查閱資料了解SX2190重型汽車驅(qū)動橋研究現(xiàn)狀及發(fā)展歷史，知道本課題研究的意義
(2)分析各種汽車驅(qū)動橋的工作原理和優(yōu)缺點(diǎn)
(3)驅(qū)動橋和主減速器、差速器、半軸、驅(qū)動橋橋殼和差速鎖結(jié)構(gòu)形式的選擇
(4)主減速器參數(shù)的選擇與設(shè)計計算
(5)差速器和差速鎖、半軸的設(shè)計計算
(6)驅(qū)動橋橋殼受力分析和強(qiáng)度計算
(7)設(shè)計SX2190重型汽車驅(qū)動橋、CAD繪制裝配圖、零件圖
1.4 設(shè)計的目的和意義
現(xiàn)代的驅(qū)動橋設(shè)計是傳統(tǒng)設(shè)計的深入、豐富和發(fā)展，而非獨(dú)立于傳統(tǒng)設(shè)計的全新設(shè)計。以理論為指導(dǎo)、以計算機(jī)為輔助，是現(xiàn)代設(shè)計的主要特征。利用這種方法指導(dǎo)設(shè)計可以減少經(jīng)驗設(shè)計的盲目性和隨意性，提高設(shè)計的主動性、科學(xué)性和精確性。以便為廣大消費(fèi)者生產(chǎn)出質(zhì)量好，操作簡便，價格便宜適合中國國情，包括道路條件和經(jīng)濟(jì)條件的車輛，滿足廣大消費(fèi)者的要求。重型汽車在當(dāng)今社會發(fā)展建設(shè)中充當(dāng)了很重要的角色，驅(qū)動橋在整車中十分重要，設(shè)計出結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、造價低廉的驅(qū)動橋能大大降低整車生產(chǎn)的總成本，推動汽車經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
通過對本課題的研究，了解關(guān)于驅(qū)動橋相關(guān)的知識。驅(qū)動橋作為汽車四大總成之一，它的性能的好壞直接影響整車性能，而對于載重汽車顯得尤為重要。當(dāng)采用大功率發(fā)動機(jī)輸出大的轉(zhuǎn)矩以滿足目前載重汽車的快速、重載的高效率、高效益的需要時，必須要搭配一個高效、可靠的驅(qū)動橋本課題的設(shè)計主要保證汽車在給定的條件下具有良好的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)給定參數(shù)設(shè)計驅(qū)動橋主減速器的減速形式，對驅(qū)動橋總體進(jìn)行方案設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計。另外，汽車驅(qū)動橋涵蓋大量的機(jī)械零件、部件，因此驅(qū)動橋設(shè)計涉及的機(jī)械零部件及元件及為廣泛，通過對驅(qū)動橋的設(shè)計，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。
10
第2章 設(shè)計方案的確定
2.1 主減速比的計算
主減速比對主減速器的結(jié)構(gòu)形式、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料經(jīng)濟(jì)性都有直接影響。的選擇應(yīng)在汽車總體設(shè)計時和傳動系統(tǒng)的總傳動比一起由整車動力計算來確定?？衫迷诓煌南碌墓β势胶鈭D來計算對汽車動力性的影響。通過優(yōu)化設(shè)計，對發(fā)動機(jī)與傳動系參數(shù)作最佳匹配的方法來選擇值，可是汽車獲得最佳的動力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。
為了得到足夠的功率而使最高車速稍有下降，一般選得比最小值大10%～25%，即按下式選擇：
=0.377=0.377×0.538×2400/（80×1）=6.08 （2.1）
6.08+6.08（10%~25%）=6.68~7.6 取7.6
式中：——車輪的滾動半徑
=0.0254[+（1-）b]=0.538（m） 輪輞直徑d=20英寸輪輞寬度b=11英寸，=0.05；
——變速器最高檔傳動比1.0（為直接檔）。
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 螺旋錐齒輪傳動效率高，還能承受大的載荷，而且工作平穩(wěn)，即使在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時其噪聲和振動也是很小的。本次設(shè)計采用螺旋錐齒輪[4]。
（2）主減速器主動錐齒輪的支承形式及安裝方式的選擇
本次設(shè)計選用： 主動錐齒輪：懸臂式支撐（圓錐滾子軸承）
從動錐齒輪：騎馬式支撐（圓錐滾子軸承）
（3）從動錐齒輪的支承方式和安裝方式的選擇
從動錐齒輪的兩端支承多采用圓錐滾子軸承，安裝時應(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。主減速器從動錐齒輪采用無輻式結(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[5]。
（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，預(yù)緊使軸向位移減小至原來的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)緊力超過某一理想值時，軸承壽命會急劇下降。主減速器軸承的預(yù)緊值可取為以發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩時換算所得軸向力的30％。
主動錐齒輪軸承預(yù)緊度的調(diào)整采用調(diào)整螺母（利用叉形凸緣實(shí)現(xiàn)），從動錐齒輪軸承預(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減速、雙級減速、單級貫通、雙級貫通、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)動橋下的離地間隙、驅(qū)動橋的數(shù)目及布置形式等。
本次設(shè)計采用雙級減速，主要從傳動比及它是載重量超過10t的重型越野車和保證離地間隙上考慮。
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。
本次設(shè)計選用：普通錐齒輪式差速器，因為它結(jié)構(gòu)簡單，工作平穩(wěn)可靠，適用于本次設(shè)計的汽車驅(qū)動橋。
2.4 半軸型式的確定
半軸根據(jù)其車輪端的支撐方式不同，可分為半浮式3/4浮式和全浮式三種形式。 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，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)計選擇全浮式半軸。
2.5 橋殼型式的確定
驅(qū)動橋殼的主要功用是支撐汽車質(zhì)量，并承受由車輪傳來的路面反力和反力矩，并經(jīng)懸架傳給車架（或車身）；它又是主減速器，差速器，半軸的裝配基本。
整體式橋殼的特點(diǎn)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(diǎn)
鑄造式橋殼強(qiáng)度、剛度較大多用于重型貨車。
本次設(shè)計驅(qū)動橋殼就選用鑄造式整體式橋殼。
2.6 本章小結(jié)
本章首先確定了主減速比，以方便確定其它參數(shù)。對主減速器型式確定中主要從主減速器齒輪的類型、主減速器主動錐齒輪的支承形式及安裝方式的選擇、從動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)動橋各個總成的基本結(jié)構(gòu)，分析了驅(qū)動橋各總成結(jié)構(gòu)組成。
第3章 主減速器設(shè)計
3.1 主減速齒輪計算載荷的確定
通常是將發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩配以傳動系最低檔傳動比時和驅(qū)動車輪打滑時這兩種情況下作用于主減速器從動齒輪上的轉(zhuǎn)矩（）的較小者，作為載貨汽車計算中用以驗算主減速器從動齒輪最大應(yīng)力的計算載荷。即
/n=8970.345 （） （3.1） =8834.02（） （3.2）
式中：——發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩1070；
——由發(fā)動機(jī)到所計算的主加速器從動齒輪之間的傳動系最低檔傳動比；
=
根據(jù)同類型車型的變速器傳動比選取=2.25
——上述傳動部分的效率，取=0.9；
——超載系數(shù)，取=1.0；
n——驅(qū)動橋數(shù)目3；
——汽車滿載時驅(qū)動橋給水平地面的最大負(fù)荷，N；但后橋來說還應(yīng)考慮到汽車加速時負(fù)荷增大量，可初?。?
=18500×9.8×30%=54390N
——分別為由所計算的主減速器從動齒輪到驅(qū)動輪之間的傳動效率和減速比，分別取0.98和3.38。
由式（3.1），式（3.2）求得的計算載荷，是最大轉(zhuǎn)矩而不是正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩，不能用它作為疲勞損壞依據(jù)。對于公路車輛來說，使用條件較非公路用車輛穩(wěn)定，其正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩是根據(jù)所謂平均牽引力的值來確定的，即主加速器的平均計算轉(zhuǎn)矩為
==3435.45（） （3.3）
式中：——汽車滿載總重18500×9.8N；
——所牽引的掛車滿載總重，N，僅用于牽引車取=0；
——道路滾動阻力系數(shù)，越野車通常取0.020～0.035，可初取 =0.025；
——汽車正常使用時的平均爬坡能力系數(shù)。越野車通常取0.09～0.30，可初取=0.10；
——汽車性能系數(shù)
（3.4）
當(dāng) =46.86>16時，取=0
3.2 主減速器齒輪參數(shù)的選擇
（1）齒數(shù)的選擇 對于普通雙級主減速器，由于第一級的減速比i01比第二級的i02小些（通常i01/ i02≈1.4～2.0），這時，第一級主動錐齒輪的齒數(shù)z1可選的較大，約在9～15范圍內(nèi)。第二級圓柱齒輪傳動的齒數(shù)和，可選在68±10的范圍內(nèi)。
（2）節(jié)圓直徑地選擇 根據(jù)從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩（見式3.2，式3.3并取兩者中較小的一個為計算依據(jù)）按經(jīng)驗公式選出：
=268.7~330.8mm （3.5）
式中：——直徑系數(shù)，取=13～16；
——計算轉(zhuǎn)矩，，取，較小的。
計算得，=268.7～330.8mm，初取=270mm。
（3）齒輪端面模數(shù)的選擇 選定后，可按式算出從動齒輪大端模數(shù)，并用下式校核
= 7.94mm 取8mm
（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=41.85mm，可初取F=42mm。
（5）螺旋錐齒輪螺旋方向 一般情況下主動齒輪為左旋，從動齒輪為右旋，以使二齒輪的軸向力有互相斥離的趨勢。
（6）螺旋角的選擇 螺旋角應(yīng)足夠大以使1.25。因愈大傳動就愈平穩(wěn)噪聲就愈低。螺旋角過大時會引起軸向力亦過大，因此應(yīng)有一個適當(dāng)?shù)姆秶?。在一般機(jī)械制造用的標(biāo)準(zhǔn)制中，螺旋角推薦用35°。
3.3 主減速器螺旋錐齒輪的幾何尺寸計算與強(qiáng)度計算
3.3.1 主減速器螺旋錐齒輪的幾何尺寸計算
主減速器圓弧齒螺旋錐齒輪的幾何尺寸計算 雙重收縮齒的優(yōu)點(diǎn)在于能提高小齒輪粗切工序。雙重收縮齒的齒輪參數(shù)，其大、小齒輪根錐角的選定是考慮到用一把實(shí)用上最大的刀頂距的粗切刀，切出沿齒面寬方向正確的齒厚收縮來。當(dāng)大齒輪直徑大于刀盤半徑時采用這種方法是最好的。
主減速器錐齒輪的幾何尺寸計算見表3.1。
表3.1 主減速器錐齒輪的幾何尺寸計算用表
序號
項 目
計 算 公 式
計 算 結(jié) 果
1
主動齒輪齒數(shù)
15
2
從動齒輪齒數(shù)
34
3
模數(shù)
8㎜
4
齒面寬
=42㎜
5
工作齒高
13.6㎜
6
全齒高
=15㎜
7
法向壓力角
=22.5°
8
軸交角
=90°
9
節(jié)圓直徑
=
120㎜
=272㎜
10
節(jié)錐角
arctan
=90°-
=23.8°
=66.2
11
節(jié)錐距
A==
A=148.66㎜
12
周節(jié)
t=3.1416
t=25.1328㎜
13
齒頂高
=9.192mm
=4.408mm
14
齒根高
=
=5.912mm
=10.696mm
15
徑向間隙
c=
c=1.504㎜
16
齒根角
=2.28°
=4.12°
17
面錐角
；
=27.92°
=68.48°
18
根錐角
=
=
=21.52°
=62.08°
19
齒頂圓直徑
=
=136.8㎜
=275.6㎜
20
節(jié)錐頂點(diǎn)止齒輪外緣距離
=132㎜
=57㎜
21
理論弧齒厚
=25.27mm
=11.52mm
22
齒側(cè)間隙
B=0.305～0.406
0.356mm
23
螺旋角
=35°
3.3.2 主減速器螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計算
在完成主減速器齒輪的幾何計算之后，應(yīng)對其強(qiáng)度進(jìn)行計算，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)度計算：
（1）主減速器螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計算
①單位齒長上的圓周力
（3.6）
式中：——單位齒長上的圓周力，N/mm;
P——作用在齒輪上的圓周力，N，按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最大附著力矩兩種載荷工況進(jìn)行計算；
按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計算時：
=5273.57<8834.02N/mm （3.7）
按最大附著力矩計算
=5122.87 （3.8）
雖然附著力矩產(chǎn)生的p很大，但由于發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的限制p最大只有8834.02N/mm
可知，校核成功。
②輪齒的彎曲強(qiáng)度計算。汽車主減速器螺旋錐齒輪輪齒的計算彎曲應(yīng)力為
（3.9）
式中：——超載系數(shù)1.0；
——尺寸系數(shù)==0.749；
——載荷分配系數(shù)1.1~1.25；
——質(zhì)量系數(shù)，對于汽車驅(qū)動橋齒輪，檔齒輪接觸良好、節(jié)及徑向跳動精度高時，取1；
J——計算彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)，見圖3.1，。
圖3.1 彎曲計算用綜合系數(shù)J
作用下： 從動齒輪上的應(yīng)力=455.37MPa<700MPa；
作用下： 從動齒輪上的應(yīng)力=125.36MPa<210.9MPa；
當(dāng)計算主動齒輪時，/Z與從動相當(dāng)，而，故<，<
綜上所述，故所計算的齒輪滿足彎曲強(qiáng)度的要求。
汽車主減速器齒輪的損壞形式主要時疲勞損壞，而疲勞壽命主要與日常行駛轉(zhuǎn)矩即平均計算轉(zhuǎn)矩有關(guān)，只能用來檢驗最大應(yīng)力，不能作為疲勞壽命的計算依據(jù)。
（2）輪齒的接觸強(qiáng)度計算 螺旋錐齒輪齒面的計算接觸應(yīng)力（MPa）為：
（3.10）
式中：——材料的彈性系數(shù)，對于鋼制齒輪副取232.6；
=1，=1，=1.1，=1；
——表面質(zhì)量系數(shù)，對于制造精確的齒輪可取1；
J—— 計算應(yīng)力的綜合系數(shù)，=0.1232，見圖3.2所示。
=2238.44MPa<=3435.45MPa
=3617.09MPa<=8970.345MPa，故符合要求、校核合理。
圖3.2 接觸強(qiáng)度計算綜合系數(shù)J
3.4 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，與傳動系其他齒輪比較，它具有載荷大、工作時間長、載荷變化多、帶沖擊等特點(diǎn)。其損壞形式主要有齒根彎曲折斷、齒面疲勞點(diǎn)蝕（剝落）、磨損和擦傷等。據(jù)此對驅(qū)動橋齒輪的材料及熱處理應(yīng)有以下要求：
（1）具有高的彎曲疲勞強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度以及較好的齒面耐磨性，故齒表面應(yīng)有高的硬度；
（2）輪齒芯部應(yīng)有適當(dāng)?shù)捻g性以適應(yīng)沖擊載荷，避免在沖擊載荷下輪齒根部折斷；
（3）鋼材的鍛造、切削與熱處理等加工性能良好，熱處理變形小或變形規(guī)律性易控制，以提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少制造成本并降低廢品率；
（4）選擇齒輪材料的合金元素時要適應(yīng)我國的情況。例如:為了節(jié)約鎳、鉻等我國發(fā)展了以錳、釩、硼、鈦、鉬、硅為主的合金結(jié)構(gòu)鋼系統(tǒng)。
汽車主減速器和差速器圓錐齒輪與雙曲面齒輪目前均用滲碳合金鋼制造。常用的鋼號，，及，在本設(shè)計中采用了。
用滲碳合金鋼制造齒輪，經(jīng)滲碳、淬火、回火后，齒輪表面硬度可高達(dá)HRC58～64，而芯部硬度較低，當(dāng)m≤8時為HRC32～45。
對于滲碳深度有如下的規(guī)定：當(dāng)端面模數(shù)m≤5時，為0.9～1.3mm。
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，防止早期磨損，圓錐齒輪與雙曲面齒輪副草熱處理及精加工后均予以厚度為0.005～0.010～0.020mm的磷化處理或鍍銅、鍍錫。這種表面鍍層不應(yīng)用于補(bǔ)償零件的公差尺寸，也不能代替潤滑。
對齒面進(jìn)行噴丸處理有可能提高壽命達(dá)25％。對于滑動速度高的齒輪，為了提高其耐磨性進(jìn)行滲硫處理。滲硫處理時溫度低，故不會引起齒輪變形。滲硫后摩擦系數(shù)可顯著降低，故即使?jié)櫥瑮l件較差，也會防止齒輪咬死、膠合和擦傷等現(xiàn)象產(chǎn)生。
3.5 主減速器軸承的計算
設(shè)計時，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，然后驗算軸承壽命。影響軸承壽命的主要外因是它的工作載荷及工作條件，因此在驗算軸承壽命之前，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。
(1) 作用在主減速器主動齒輪上的力
齒面寬中點(diǎn)的圓周力P為
（3.11）
式中：T——作用在該齒輪上的轉(zhuǎn)矩。主動齒輪的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩；
——該齒輪齒面寬中點(diǎn)的分度圓直徑。
注：汽車在行駛過程中，由于變速器檔位的改變，且發(fā)動機(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)行計算。作用在主減速器主動錐齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩可按下式求得：
（3.12）
式中：——變速器Ⅰ，Ⅱ，，Ⅴ檔使用率為1％，3％，5％，16％，
75％；
——變速器的傳動比為7.64，4.27，2.61，1.59，1.00；
——變速器處于Ⅰ，Ⅱ，，Ⅴ檔時的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩利用率50％，60％，70％，70％，60％。
對于螺旋錐齒輪
=233.57（mm） （3.13）
=103.04（mm） （3.14）
式中：——主、從動齒輪齒面寬中點(diǎn)的分度圓直徑；
——從動齒輪齒面寬
——從動齒輪的節(jié)錐角66.2；
計算得：=22145.12N
螺旋錐齒輪的軸向力與徑向力
主動齒輪的螺旋方向為左；旋轉(zhuǎn)方向為順時針：
=18707.56（N） （3.16）
=4001.06（N） （3.17）
從動齒輪的螺旋方向為右：
=4001.06（N） （3.18）
=18707.56（N） （3.19）
式中：——齒廓表面的法向壓力角22.5；
——主、從動齒輪的節(jié)錐角23.8，66.2。
（2）主減速器軸承載荷的計算 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，則可計算出軸承的徑向載荷。
①懸臂式支承主動錐齒輪的軸承徑向載荷 如圖3.3（a）所示軸承A、B的徑向載荷為
=10957（N） （3.20）
=13368.21（N） （3.21）
（a） （b）
圖3.3 主減速器軸承的布置尺寸
其尺寸為：
懸臂式支撐的主動齒輪a=101.5，b=51，c=152.5;
式中：——齒面寬中點(diǎn)處的圓周力；
——主動齒輪的軸向力；
——主動齒輪的徑向力；
——主動齒輪齒面寬中點(diǎn)的分度圓直徑。
②雙級減速器的從動齒輪的軸承徑向載荷
軸承C、D的徑向載荷分別為
=6521.25（N） （3.22）
=3021.85（N） （3.23）
式中：——齒面寬中點(diǎn)處的圓周力；
——從動齒輪的軸向力；
——從動齒輪的徑向力；
——第二級減速斜齒圓柱齒輪的圓周力、軸向力和徑向力；
——第二級減速主動齒輪的節(jié)圓直徑；
——從動齒輪齒面寬中點(diǎn)的分度圓直徑。
（3.24） （3.25） （3.26）
式中：——計算轉(zhuǎn)矩；
——斜齒圓柱齒輪的螺旋角；
——法向壓力角。
3.6 主減速器的潤滑
主加速器及差速器的齒輪、軸承以及其他摩擦表面均需潤滑，其中尤其應(yīng)注意主減速器主動錐齒輪的前軸承的潤滑，因為其潤滑不能靠潤滑油的飛濺來實(shí)現(xiàn)。為此，通常是在從動齒輪的前端靠近主動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)壁上的部分潤滑油收集起來再經(jīng)過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滑油流進(jìn)差速器，有的采用專門的倒油匙。
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)考慮到汽車在通過障礙時放油塞不易被撞掉。
3.7 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)，對主減速器齒輪計算載荷的計算、齒輪參數(shù)的選擇，螺旋錐齒輪的幾何尺寸計算與強(qiáng)度計算并對主減速器齒輪的材料及熱處理，軸承的預(yù)緊，主減速器的潤滑等做了必要的交待。選擇了機(jī)械設(shè)計、機(jī)械制造的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。
第4章 差速器設(shè)計
4.1 概述
根據(jù)汽車行駛運(yùn)動學(xué)的要求和實(shí)際的車輪、道路的特征，為了消除由于左右車輪在運(yùn)動學(xué)上的不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生的弊病，汽車左右驅(qū)動輪間都有差速器，保證了汽車驅(qū)動橋兩側(cè)車輪在行程不等時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)動學(xué)的要求。
4.2 差速器的作用
差速器作用：分配兩輸出軸轉(zhuǎn)矩，保證兩輸出軸有可能以不同角速度轉(zhuǎn)動。 本次設(shè)計選用的普通錐齒輪式差速器結(jié)構(gòu)簡單，工作平穩(wěn)可靠，適用于本次設(shè)計的汽車驅(qū)動橋。
4.3 對稱式圓錐行星齒輪差速器
設(shè)計中采用的普通對稱式圓錐行星齒輪差速器（如圖4.1）由差速器左殼為整體式，
圖4.1 中央為普通對稱式圓錐行星齒輪差速器
2個半軸齒輪，4個行星齒輪，行星齒輪軸，半軸齒輪以及行星齒輪墊片等組成。由于其結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)、制造方便、用在公路汽車上也很可靠等優(yōu)點(diǎn)，所以本設(shè)計采用該結(jié)構(gòu)。
由于差速器殼是裝在主減速器從動齒輪上，故在確定主減速器從動齒輪尺寸時，應(yīng)考慮差速器的安裝。差速器的輪廓尺寸也受到從動齒及主動齒輪導(dǎo)向軸承支座的限制。普通圓錐齒輪差速器的工作原理圖，如圖4.2所示。
圖4.2 普通圓錐齒輪差速器的工作原理圖
4.3.1 差速器齒輪的基本參數(shù)選擇
（1）行星齒輪數(shù)目的選擇 重型貨車多用4個行星齒輪。
（2）行星齒輪球面半徑（mm）的確定 圓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)驗公式來確定：
=53.75（mm） （4.1）
圓整取=54mm
式中：——行星齒輪球面半徑系數(shù)，2.52～2.99，對于有4個行星輪的重型汽車取小值，取2.6；
確定后，即根據(jù)下式預(yù)選其節(jié)錐距：
=（0.98～0.99）=52.92～53.46mm 取54mm （4.2）
（3）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=11，=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：
=11 （4.3）
（4）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)：
=4.73 （4.5）
取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)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）
（5）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。
（6）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度。
=30（mm）
=27.67 mm （4.7）
式中：差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩24942；
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，mm. ，是半軸齒輪齒面寬中點(diǎn)處的直徑=76，=38mm;
[]——支承面的許用擠壓應(yīng)力，取為69MPa.
4.3.2 差速器齒輪的幾何尺寸計算與強(qiáng)度計算
表4.1為汽車差速器用直齒錐齒輪的幾何尺寸計算步驟，表中計算用的弧齒厚系數(shù)τ見圖4.3。
表4.1 汽車差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計算表
序號
項 目
計 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
=14mm
5
齒工作高
=1.6m=8mm
6
齒全高
h=1.788m+0.051=9mm
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===54mm
12
周節(jié)
t=3.1416m=15.7mm
13
齒頂高
14
齒根高
15
徑向間隙
16
齒根角
17
面錐角
18
根錐角
19
外圓直徑
20
節(jié)錐頂點(diǎn)至齒輪外緣距離
21
理論弧齒厚
22
齒側(cè)間隙
（高精度）
注:實(shí)際齒根高比上表計算值大0.051mm。
圖4.3 汽車差速器直齒錐齒輪切向修正系數(shù)（弧齒系數(shù)）
差速器齒輪主要進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計算，而對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)動車輪有轉(zhuǎn)速差時行星齒輪和半軸齒輪之間有相對滾動的緣故。
汽車差速器齒輪的彎曲應(yīng)力為
（4.8）
式中：T——差速器一個行星齒輪給予一個半軸齒輪的轉(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)1.1；
F——齒面寬14mm;
m——模數(shù)5；
J——計算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力的總和系數(shù)0.227，見圖4.4。
圖4.4 彎曲計算用綜合系數(shù)J
以計算得：=1401.7MPa<[]1980MPa
以計算得：=536.82MPa<[]790Mpa
綜上所述，差速器齒輪強(qiáng)度滿足要求。
4.4 本章小結(jié)
本章首先說明了差速器作用及工作原理，對對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)計計算，對差速器齒輪的幾何尺