東風輕型貨車驅動橋設計

摘 要輕型汽車在商用汽車生產(chǎn)中占有很大的比重，而且驅動橋在整車中十分重要。驅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，而對于載貨汽車顯得尤為重要。為滿足當前載貨汽車的快速、高效率、高效益的需要時，必須要搭配一個高效、可靠的驅動橋。設計出結構簡單、工作可靠、造價低廉的驅動橋，能大大降低整車生產(chǎn)的總成本，推動汽車經(jīng)濟的發(fā)展，所以本題設計一款結構優(yōu)良的輕型貨車驅動橋具有一定的實際意義。本文首先確定主要部件的結構型式和主要設計參數(shù)，在分析驅動橋各部分結構形式、發(fā)展過程及其以往形式的優(yōu)缺點的基礎上，確定了總體設計方案，采用傳統(tǒng)設計方法對驅動橋各部件主減速器、差速器、半軸、橋殼進行設計計算并完成校核。最后運用鍵詞：輕型貨車；驅動橋；單級主減速器；差速器；半軸；橋殼a of is of is of ts on of is a of of of of of a a of of of of of of of on of of by 摘要第1章 緒論112驅動橋的結構和分類 10第2章總體方案的確定15第3章 主減速器設計29第4章 差速器設計36第5章 半軸設計41第 6 章 驅動橋橋殼設計48結論49參考文獻50致謝51附錄A52附錄B56第1章緒 述本課題是對東風輕型貨車驅動橋的結構設計。故本說明書將以“驅動橋設計”內(nèi)容對驅動橋及其主要零部件的結構型式與設計計算作一一介紹驅動橋的設計，由驅動橋的結構組成、功用、工作特點及設計要求，詳細地分析了驅動橋總成的結構型式及布置方法；全面介紹了驅動橋車輪的傳動裝置和橋殼的各種結構型式與設計計算方法。汽車驅動橋由橋殼、主減速器、差速器、半軸和殼體等元件組成，轉向驅動橋還包括各種等速聯(lián)軸節(jié)，結構更復雜，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；驅動橋還傳遞著傳動系中的最大轉矩，橋殼還承受著反作用力矩。汽車驅動橋在汽車的各種總成中也是涵蓋機械零件、部件、總成等品種最多的大總成。例如，驅動橋包含主減速器、差速器、驅動車輪的傳動裝置（半軸及輪邊減速器）、橋殼和各種齒輪?？梢?，汽車驅動橋設計涉及的機械零部件及元件的品種極為廣泛，對這些零部件、元件及總成的制造也幾乎要涉及到所有的現(xiàn)代機械制造工藝。因此，通過對汽車驅動橋的學習和設計實踐，可以更好的學習并掌握現(xiàn)代汽車設計與機械設計的全面知識和技能。傳統(tǒng)設計是以生產(chǎn)經(jīng)驗為基礎，以運用力學、數(shù)學和回歸方法形成的公式、圖表、手冊等為依據(jù)進行的?，F(xiàn)代設計是傳統(tǒng)設計的深入、豐富和發(fā)展，而非獨立于傳統(tǒng)設計的全新設計。以計算機技術為核心，以設計理論為指導，是現(xiàn)代設計的主要特征。利用這種方法指導設計可以減小經(jīng)驗設計的盲目性和隨意性，提高設計的主動性、科學性和準確性。電子計算機的出現(xiàn)和在工程設計中的推廣應用，使汽車設計技術飛躍發(fā)展，設計過程完全改觀。它有以下兩大難題，一是將發(fā)動機輸出扭矩通過萬向傳動軸將動力傳遞到驅動輪上，達到更好的車輪牽引力與轉向力的有效發(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力的同時，允許兩邊半軸以不同的轉速旋轉，滿足兩邊車輪盡可能以純滾動的形式作不等距行駛，減少輪胎與地面的摩擦。我國驅動橋制造企業(yè)的開發(fā)模式主要由測繪、引進、自主開發(fā)三種組成。主要存在技術含量低，開發(fā)模式落后，技術創(chuàng)新力不夠，計算機輔助設計應用少等問題。國內(nèi)的大多數(shù)中小企業(yè)中，測繪市場銷路較好的產(chǎn)品是它們的主要開發(fā)模式。特別是一些小型企業(yè)或民營企業(yè)由于自身的技術含量低，開發(fā)資金的不足，專門測繪、仿制市場上銷售較旺的汽車的車橋售往我國不健全的配件市場。這種開發(fā)模式是無法從根本上提高我國驅動橋產(chǎn)品開發(fā)水平的。中國驅動橋產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中存在許多問題，許多情況不容樂觀，如產(chǎn)業(yè)結構不合理、產(chǎn)業(yè)集中于勞動力密集型產(chǎn)品；技術密集型產(chǎn)品明顯落后于發(fā)達工業(yè)國家；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)境污染嚴重、對自然資源破壞力大；企業(yè)總體規(guī)模偏小、技術創(chuàng)新能力薄弱、管理水平落后等。我國汽車驅動橋的研究設計與世界先進驅動橋設計技術還有一定的差距，我國車橋制造業(yè)雖然有一些成果，但都是在引進國外技術、仿制、再加上自己改進的基礎上了取得的。個別比較有實力的企業(yè)，雖有自己獨立的研發(fā)機構但都處于發(fā)展的初期。我國驅動橋產(chǎn)業(yè)正處在發(fā)展階段，在科技迅速發(fā)展的推動下，高新技術在汽車領域的應用和推廣，各種國外汽車新技術的引進，研究團隊自身研發(fā)能力的提高，我國的驅動橋設計和制造會逐漸發(fā)展起來，并跟上世界先進的汽車零部件設計制造技術水平。國外驅動橋主要采用模塊化技術和模態(tài)分析進行驅動橋的設計分析，模塊化設計是在一定范圍內(nèi)的不同功能或相同功能不同性能、不同規(guī)格的機械產(chǎn)品進行功能分析的基礎上,劃分并設計出一系列功能模塊,然后通過模塊的選擇和組合構成不同產(chǎn)品的一種設計方法. 以模態(tài)分析是對工程結構進行振動分析研究的最先進的現(xiàn)代方法與手段之一。它可以定義為對結構動態(tài)特性的解析分析(有限元分析)和實驗分析(實驗模態(tài)分析)，其結構動態(tài)特性用模態(tài)參數(shù)來表征。模態(tài)分析技術的特點是在對系統(tǒng)做動力學分析時，用模態(tài)坐標代替物理學坐標，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)點是減少設計及工裝制造的投入, 減少了零件種類, 提高規(guī)模生產(chǎn)程度, 降低制造費用, 提高市場響應速度等。國外企業(yè)為減少驅動橋的振動特性，對驅動橋進行模態(tài)分析，調整驅動橋的強度，改善整車的舒適性和平順性。20世紀60年代以來，由于電子計算機的迅速發(fā)展，有限元法在工程上獲得了廣泛應用。有限元法不需要對所分析的結構進行嚴格的簡化，既可以考慮各種計算要求和條件，也可以計算各種工況，而且計算精度高。有限元法將具有無限個自由度的連續(xù)體離散為有限個自由度的單元集合體，使問題簡化為適合于數(shù)值解法的問題。只要確定了單元的力學特性，就可以按照結構分析的方法求解，使分析過程大為簡化，配以計算機就可以解決許多解析法無法解決的復雜工程問題。目前，有限元法己經(jīng)成為求解數(shù)學、物理、力學以及工程問題的一種有效的數(shù)值方法，也為驅動橋殼設計提供了強有力的工具。驅動橋的參數(shù)化設計是指設計對象模型的尺寸用變量及其關系表示，而不需要確定具體數(shù)值，是不僅可使具有自動繪圖的功能。目前它是待進一步研究的課題。利用參數(shù)化設計手段開發(fā)的專用產(chǎn)品設計系統(tǒng)，可使設計人員從大量繁重而瑣碎的繪圖工作中解脫出來，可以大大提高設計速度，并減少信息的存儲量。1基本功用是增大由傳動軸或直接由變速器傳來的轉矩，將轉矩分配給左、右驅動車輪，并使左、右驅動車輪具有汽車行駛運動學所要求的差速功能；同時，驅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。在一般的汽車結構中驅動橋包括主減速器、差速器、 2 3 4 5 6 7 8 9 減速器主動錐齒輪 動橋驅動橋設計應當滿足如下基本要求：a)所選擇的主減速比應能保證汽車具有最佳的動力性和燃料經(jīng)濟性。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)在各種轉速和載荷下具有高的傳動效率。e)在保證足夠的強度、剛度條件下，應力求質量小，尤其是簧下質量應盡量小，以改善汽車平順性。f)與懸架導向機構運動協(xié)調，對于轉向驅動橋，還應與轉向機構運動協(xié)調。g)結構簡單，加工工藝性好，制造容易，拆裝，調整方便。驅動橋的結構型式按工作特性分，可以歸并為兩大類，即非斷開式驅動橋和斷開式驅動橋。當驅動車輪采用非獨立懸架時，應該選用非斷開式驅動橋；當驅動車輪采用獨立懸架時，則應該選用斷開式驅動橋。因此，前者又稱為非獨立懸架驅動橋；后者稱為獨立懸架驅動橋。獨立懸架驅動橋結構叫復雜，但可以大大提高汽車在不平路面上的行駛平順性。普通非斷開式驅動橋，由于結構簡單、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構。他們的具體結構、特別是橋殼結構雖然各不相同，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。這時整個驅動橋、驅動車輪及部分傳動軸均屬于簧下質量，汽車簧下質量較大，這是它的一個缺點。驅動橋的輪廓尺寸主要取決于主減速器的型式。在汽車輪胎尺寸和驅動橋下的最小離地間隙已經(jīng)確定的情況下，也就限定了主減速器從動齒輪直徑的尺寸。在給定速比的條件下，如果單級主減速器不能滿足離地間隙要求，可該用雙級結構。在雙級主減速器中，通常把兩級減速器齒輪放在一個主減速器殼體內(nèi)，也可以將第二級減速齒輪作為輪邊減速器。對于輪邊減速器：越野汽車為了提高離地間隙，可以將一對圓柱齒輪構成的輪邊減速器的主動齒輪置于其從動齒輪的垂直上方；公共汽車為了降低汽車的質心高度和車廂地板高度，以提高穩(wěn)定性和乘客上下車的方便，可將輪邊減速器的主動齒輪置于其從動齒輪的垂直下方；有些雙層公共汽車為了進一步降低車廂地板高度，在采用圓柱齒輪輪邊減速器的同時，將主減速器及差速器總成也移到一個驅動車輪的旁邊。在少數(shù)具有高速發(fā)動機的大型公共汽車、多橋驅動汽車和超重型載貨汽車上，有時采用蝸輪式主減速器，它不僅具有在質量小、尺寸緊湊的情況下可以得到大的傳動比以及工作平滑無聲的優(yōu)點，而且對汽車的總體布置很方便。斷開式驅動橋區(qū)別于非斷開式驅動橋的明顯特點在于前者沒有一個連接左右驅動車輪的剛性整體外殼或梁。斷開式驅動橋的橋殼是分段的，并且彼此之間可以做相對運動，所以這種橋稱為斷開式的。另外，它又總是與獨立懸掛相匹配，故又稱為獨立懸掛驅動橋。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動車輪傳動裝置的質量均為簧上質量。兩側的驅動車輪由于采用獨立懸掛則可以彼此致立地相對于車架或車廂作上下擺動，相應地就要求驅動車輪的傳動裝置及其外殼或套管作相應擺動。汽車懸掛總成的類型及其彈性元件與減振裝置的工作特性是決定汽車行駛平順性的主要因素，而汽車簧下部分質量的大小，對其平順性也有顯著的影響。斷開式驅動橋的簧下質量較小，又與獨立懸掛相配合，致使驅動車輪與地面的接觸情況及對各種地形的適應性比較好，由此可大大地減小汽車在不平路面上行駛時的振動和車廂傾斜，提高汽車的行駛平順性和平均行駛速度，減小車輪和車橋上的動載荷及零件的損壞，提高其可靠性及使用壽命。但是，由于斷開式驅動橋及與其相配的獨立懸掛的結構復雜，故這種結構主要見于對行駛平順性要求較高的一部分轎車及一些越野汽車上，且后者多屬于輕型以下的越野汽車或多橋驅動的重型越野汽車。為了提高裝載量和通過性，有些重型汽車及全部中型以上的越野汽車都是采用多橋驅動。在多橋驅動的情況下，動力經(jīng)分動器傳給各驅動橋的方式有兩種。相應這兩種動力傳遞方式，多橋驅動汽車各驅動橋的布置型式分為非貫通式與貫通式。前者為了把動力經(jīng)分動器傳給各驅動橋，需分別由分動器經(jīng)各驅動橋自己專用的傳動軸傳遞動力，這樣不僅使傳動軸的數(shù)量增多，且造成各驅動橋的零件特別是橋殼、半軸等主要零件不能通用。為了解決上述問題，現(xiàn)代多橋驅動汽車都是采用貫通式驅動橋的布置型式。在貫通式驅動橋的布置中，各橋的傳動軸布置在同一縱向鉛垂平面內(nèi)，并且各驅動橋不是分別用自己的傳動軸與分動器直接聯(lián)接，而是位于分動器前面的或后面的各相鄰兩橋的傳動軸，是串聯(lián)布置的。汽車前后兩端的驅動橋的動力，是經(jīng)分動器并貫通中間橋而傳遞的。其優(yōu)點是，不僅減少了傳動軸的數(shù)量，而且提高了各驅動橋零件的相互通用性，并且簡化了結構、減小了體積和質量。這對于汽車的設計(如汽車的變型)、制造和維修，都帶來方便。驅動橋的結構型式與驅動車輪的懸掛型式密切相關。當驅動車輪采用非獨立懸掛時，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動橋；當驅動車輪采用獨立懸掛時，則配以斷開式驅動橋。由于非斷開式驅動橋結構簡單、造價低廉、工作可靠，查閱資料參照國內(nèi)相關貨車的設計最后本課題選用非斷開式驅動橋。用單級減速器，它具有結構簡單、體積及質量小且制造成本低等優(yōu)點。減速器主減速器是汽車傳動系中減小轉速、增大扭矩的主要部件，它是依靠齒數(shù)少的錐齒輪帶動齒數(shù)多的錐齒輪。對發(fā)動機縱置的汽車，其主減速器還利用錐齒輪傳動以改變動力方向。由于汽車在各種道路上行使時，其驅動輪上要求必須具有一定的驅動力矩和轉速，在動力向左右驅動輪分流的差速器之前設置一個主減速器后，便可使主減速器前面的傳動部件如變速器、萬向傳動裝置等所傳遞的扭矩減小，從而可使其尺寸及質量減小、操縱省力。驅動橋中主減速器、差速器設計應滿足如下基本要求：a）所選擇的主減速比應能保證汽車既有最佳的動力性和燃料經(jīng)濟性。b）外型尺寸要小，保證有必要的離地間隙；齒輪其它傳動件工作平穩(wěn)，噪音小。c）在各種轉速和載荷下具有高的傳動效率；與懸架導向機構與動協(xié)調。d）在保證足夠的強度、剛度條件下，應力求質量小，以改善汽車平順性。e）結構簡單，加工工藝性好，制造容易，拆裝、調整方便。主減速器的結構形式，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，交角都采用90度。螺旋錐齒輪的重合度大，嚙合過程是由點到線，因此，螺旋錐齒輪能承受大的載荷，而且工作平穩(wěn)，即使在高速運轉時其噪聲和振動也是很小的。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)點有：尺寸相同時，雙曲面齒輪有更大的傳動比。傳動比一定時，如果主、從動齒輪尺寸相同，雙曲面齒輪比螺旋錐齒輪有較大軸徑，較高的輪齒強度以及較大的主動齒輪軸和軸承剛度。當傳動比一定，主、從動齒輪尺寸相同時，雙曲面從動齒輪的直徑較小，有較大的離地間隙。工作過程中，雙曲面齒輪副既存在沿齒高方向的側向滑動，又有沿齒長方向的縱向滑動，這可以改善齒輪的磨合過程，使其具有更高的運轉平穩(wěn)性。雙曲面齒輪傳動有如下缺點：長方向的縱向滑動使摩擦損失增加，降低了傳動效率。齒面間有大的壓力和摩擦功，使齒輪抗嚙合能力降低。雙曲面主動齒輪具有較大的軸向力，使其軸承負荷增大。雙曲面齒輪必須采用可改善油膜強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：懸臂式 特點是在錐齒輪大端一側采用較長的軸徑，其上安裝兩個圓錐滾子軸承。為了減小懸臂長度改善支承剛度，應使兩軸承圓錐滾子向外。懸臂式支承結構簡單，支承剛度較差，多用于傳遞轉矩較小的轎車、輕型貨車的單級主減速器及許多雙級主減速器中。齒輪懸臂式支承 動錐齒輪騎馬式支承騎馬式 特點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，又使軸承負荷減小，齒輪嚙合條件改善，在需要傳遞較大轉矩情況下，最好采用騎馬式支承。（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，圓錐滾子軸承應用兩端的調整螺母調整。主減速器從動錐齒輪采用無輻式結構并用細牙螺釘以精度較高的緊配固定在差速器殼的凸緣上。（4）主減速器的軸承預緊及齒輪嚙合調整 支承主減速器的圓錐滾子軸承需預緊以消除安裝的原始間隙、磨合期間該間隙的增大及增強支承剛度。分析可知，當軸向力于彈簧變形呈線性關系時，預緊使軸向位移減小至原來的1/2。預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，但當預緊力超過某一理想值時，軸承壽命會急劇下降。主動錐齒輪軸承預緊度的調整采用套筒與墊片，從動錐齒輪軸承預緊度的調整采用調整螺母。（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，有時也與制造廠的產(chǎn)品系列及制造條件有關，但它主要取決于由動力性、經(jīng)濟性等整車性能所要求的主減速比動橋的數(shù)目及布置形式等。通常單級減速器用于主減速比a）單級主減速器 （b） 速器根據(jù)汽車行駛運動學的要求和實際的車輪、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，拐彎時外側車輪行駛總要比內(nèi)側長。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動車輪軸將動力傳給左右車輪，則會由于左右車輪的轉速雖然相等而行程卻又不同的這一運動學上的矛盾，引起某一驅動車輪產(chǎn)生滑轉或滑移。這不僅會是輪胎過早磨、無益地消耗功率和燃料及使驅動車輪軸超載等，還會因為不能按所要求的瞬時中心轉向而使操縱性變壞。此外，由于車輪與路面間尤其在轉彎時有大的滑轉或滑移，易使汽車在轉向時失去抗側滑能力而使穩(wěn)定性變壞。為了消除由于左右車輪在運動學上的不協(xié)調而產(chǎn)生的這些弊病，汽車左右驅動輪間都有差速器，保證了汽車驅動橋兩側車輪在行程不等時具有以下不同速度旋轉的特性，從而滿足了汽車行駛運動學的要求。差速器的結構型式選擇，應從所設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。汽車上廣泛采用的差速器為對稱錐齒輪式差速器，具有結構簡單、質量較小等優(yōu)點，應用廣泛。差速器可分為普通錐齒輪式差速器、摩擦片式差速器和強制鎖止式差速器。普通齒輪式差速器的傳動機構為齒輪式。齒輪差速器要圓錐齒輪式和圓柱齒輪式兩種。強制鎖止式差速器就是在對稱式錐齒輪差速器上設置差速鎖。當一側驅動輪滑轉時，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用較廣。經(jīng)方案論證，差速器結構形式選擇對稱式圓錐行星齒輪差速器。普通的對稱式圓錐行星齒輪差速器由差速器左、右殼，2個半軸齒輪，4個行星齒輪(少數(shù)汽車采用3個行星齒輪，小型、微型汽車多采用2個行星齒輪)，行星齒輪軸(不少裝4個行星齒輪的差逮器采用十字軸結構)，半軸齒輪及行星齒輪墊片等組成。由于其結構簡單、工作平穩(wěn)、制造方便、用在公路汽車上也很可靠等優(yōu)點，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構，但用到越野汽車上需要采取防滑措施。例如加進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、能強制鎖住差速器的裝置差速鎖等。3 半軸普通非斷開式驅動橋的半軸，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。a）半浮式 （b）3/4浮式 （c）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鼓相聯(lián)接)。因此，半浮式半軸除傳遞轉矩外，還要承受車輪傳來的彎矩。由此可見，半浮式半軸承受的載荷復雜，但它具有結構簡單、質量小、尺寸緊湊、造價低廉等優(yōu)點。用于質量較小、使用條件較好、承載負荷也不大的轎車和輕型載貨汽車。3/4浮式半軸的結構特點是半軸外端僅有一個軸承并裝在驅動橋殼半軸套管的端部，直接支承著車輪輪轂，而半軸則以其端部與輪轂相固定。由于一個軸承的支承剛度較差，因此這種半軸除承受全部轉矩外，彎矩得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構型式及其支承剛度、半軸的剛度等因素決定。側向力引起的彎矩使軸承有歪斜的趨勢，這將急劇降低軸承的壽命?？捎糜谵I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)，而輪轂又由一對軸承支承于橋殼的半軸套管上。多采用一對圓錐滾子軸承支承輪轂，且兩軸承的圓錐滾子小端應相向安裝并有一定的預緊，調好后由鎖緊螺母予以鎖緊，很少采用球軸承的結構方案。全浮式半軸工作可靠，廣泛應用于輕型以上的各類汽車、越野車汽車和客車上，本設計采用此種半軸。4 橋殼驅動橋橋殼是汽車上的主要零件之一，非斷開式驅動橋的橋殼起著支承汽車荷重的作用，并將載荷傳給車輪。作用在驅動車輪上的牽引力、制動力、側向力和垂向力也是經(jīng)過橋殼傳到懸掛及車架或車廂上。因此橋殼既是承載件又是傳力件，同時它又是主減速器、差速器及驅動車輪傳動裝置（如半軸）的外殼。在汽車行駛過程中，橋殼承受繁重的載荷，設計時必須考慮在動載荷下橋殼有足夠的強度和剛度。為了減小汽車的簧下質量以利于降低動載荷、提高汽車的行駛平順性，在保證強度和剛度的前提下應力求減小橋殼的質量。橋殼還應結構簡單、制造方便以利于降低成本。其結構還應保證主減速器的拆裝、調整、維修和保養(yǎng)方便。在選擇橋殼的結構型式時，還應考慮汽車的類型、使用要求、制造條件、材料供應等。結構形式分類：可分式、整體式、組合式。按制造工藝不同分類：鑄造式強度、剛度較大，但質量大，加工面多，制造工藝復雜，本設計采用鑄造橋殼。鋼板焊接沖壓式質量小，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。先選擇初始方案，東風貨車屬于輕型貨車，采用后橋驅動，所以設計的驅動橋結構需要符合輕型貨車的結構要求；接著選擇各部件的結構形式；最后選擇各部件的具體參數(shù)，設計出各主要尺寸。所設計的東風貨車驅動橋制造工藝性好、外形美觀，工作更穩(wěn)定、可靠。該驅動橋設計大大降低了制造成本，同時驅動橋使用維護成本也降低了。驅動橋結構符合東風貨車的整體結構要求。設計的產(chǎn)品達到了結構簡單，修理、保養(yǎng)方便；機件工藝性好，制造容易的要求。術參數(shù)： 考數(shù)據(jù)序號 項 目 數(shù) 據(jù) 單 位1 驅動形式 42 1 車身長度 4900 身寬度 1900 身高度 1400 質量 6 載質量 3 距 3650 輪距 1750 輪距 1586 胎規(guī)格 10 排 量 11 最大功率/轉速 115/2800 大轉矩/轉速 245/2200 高車速 90 km/高檔傳動比 1 15 最低檔傳動比 16 主減速器傳動比 17 最小離地間隙 205 ）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)，即使在高速運轉時其噪聲和振動也是很小的。所以本設計采用雙曲面齒輪。（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計選用：主動錐齒輪：懸臂式支撐（圓錐滾子軸承）從動錐齒輪：跨置式支撐（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，圓錐滾子軸承應用兩端的調整螺母調整。主減速器從動錐齒輪采用無輻式結構并用細牙螺釘以精度較高的緊配固定在差速器殼的凸緣上。（4）主減速器的軸承預緊及齒輪嚙合調整支承主減速器的圓錐滾子軸承需預緊以消除安裝的原始間隙、磨合期間該間隙的增大及增強支承剛度。分析可知，當軸向力與彈簧變形呈線性關系時，預緊使軸向位移減小至原來的1/2。預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，但當預緊力超過某一理想值時，軸承壽命會急劇下降。主減速器軸承的預緊值可取為以發(fā)動機最大轉矩時換算所得軸向力的30。主動錐齒輪軸承預緊度的調整采用調整螺母（利用軸承座實現(xiàn)），從動錐齒輪軸承預緊度的調整采用調整螺母。（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，有時也與制造廠的產(chǎn)品系列及制造條件有關，但它主要取決于由動力性、經(jīng)濟性等整車性能所要求的主減速比的大小及驅動橋下的離地間隙、驅動橋的數(shù)目及布置形式等。對于具有很大功率儲備的轎車、長途公共汽車尤其是競賽車來說，在給定發(fā)動機最大功率 其轉速 情況下，所選擇的 0i 值應能保證這些汽車有盡可能高的最高車速 這時 0i 值應按下式來確定：0i =pr iv 中： 車輪的滾動半徑， 0. 5直接檔）。最大功率轉速3200 r/最大車速90km/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：0i =（pr iv 計算初步確定 0i =i 應與同類汽車的主減速比相比較，并考慮到主、從動主減速齒輪可能的齒數(shù)對 0i 予以校正并最后確定。從所設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。差速器的結構型式有多種，大多數(shù)汽車都屬于公路運輸車輛，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構簡單、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、右驅動車輪間的所謂輪間差速器使用；對于經(jīng)常行駛在泥濘、松軟土路或無路地區(qū)的越野汽車來說，為了防止因某一側驅動車輪滑轉而陷車，則可采用防滑差速器。后者又分為強制鎖止式和自然鎖止式兩類。自鎖式差速器又有多種結構式的高摩擦式和自由輪式的以及變傳動比式的。但對于本設計的車型來說只選用普通的對稱式圓錐行星齒輪差速器即可。本次設計選用：圓錐行星齒輪差速器。浮式半軸，因其側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。全浮式半軸廣泛應用于輕型以上的各類汽車上。本次設計選擇全浮式半軸。殼猶如一個整體的空心梁，其強度及剛度都比較好。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立的主減速殼里，構成單獨的總成，調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、調整、維修、保養(yǎng)等都十分方便。其主要缺點是橋殼不能做成復雜而理想的斷面，壁厚一定，故難于調整應力分布。本次設計驅動橋殼就選用鑄造式整體式橋殼。以只要確定其他參數(shù)和其結構形式即可。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、主減速器的軸承預緊及齒輪嚙合調整及主減速器的減速形式上得以確定從而逐步給出驅動橋各個總成的基本結構，分析了驅動橋各總成結構組成。傳動系其它齒輪相比，具有載荷大、作用時間長、變化多、有沖擊等特點。因此，傳動系中的主減速器齒輪是個薄弱環(huán)節(jié)。主減速器錐齒輪的材料應滿足如下的要求：具有高的彎曲疲勞強度和表面接觸疲勞強度，齒面高的硬度以保證有高的耐磨性。齒輪芯部應有適當?shù)捻g性以適應沖擊載荷，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20002碳合金鋼的優(yōu)點是表面可得到含碳量較高的硬化層（，具有相當高的耐磨性和抗壓性，而芯部較軟，具有良好的韌性。因此，這類材料的彎曲強度、表面接觸強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。其主要缺點是熱處理費用較高，表面硬化層以下的基底較軟，在承受很大壓力時可能產(chǎn)生塑性變形，如果滲碳層與芯部的含碳量相差過多，便會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，錫處理。對齒面進行應力噴丸處理，可提高25%的齒輪壽命。對于滑動速度高的齒輪，可進行滲硫處理以提高耐磨性。發(fā)動機最大轉矩和最低擋傳動比確定從動錐齒輪的計算轉矩 0n （中： 發(fā)動機最大轉矩245 ；由發(fā)動機到所計算的主減速器從動齒輪之間的傳動系最低檔傳動比 0i 1i =i = 上述傳動部分的效率，取 T =K 超載系數(shù)，取 0K =1.0；n驅動橋數(shù)目1。245 1 = 2、按驅動輪在良好路面上打滑轉矩確定從動錐齒輪的計算轉矩 rj i 2 （中： 2G 汽車滿載時驅動橋給水平地面的最大負荷，N；但后橋來說還應考慮到汽車加速時負腷增大量，可初?。?G = 滿G 0008800N； 輪胎對地面的附著系數(shù)，對于安裝一般輪胎的公路用汽車，取 =于越野汽車，取 =1.0；車輪滾動半徑，i, 分別為由所計算的主減速器從動齒輪到驅動輪之間的傳動效率和傳動比，rj i 2 = 58800 =11008.3 通常是將發(fā)動機最大轉矩配以傳動系最低檔傳動比時和驅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矩（ T , ）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力的計算載荷。由式（式（得的計算載荷，是最大轉矩而不是正常持續(xù)轉矩，不能用它作為疲勞損壞依據(jù)。汽車的類型很多，行駛工況又非常復雜，轎車一般在高速輕載條件下工作，而礦用車和越野車在高負荷低車速條件下工作，對于公路車輛來說，使用條件較非公路用車穩(wěn)定，其正常持續(xù)轉矩是根據(jù)所謂平均牽引力的值來確定的，即主減速器的平均計算轉矩。3、按汽車日常行駛平均轉矩確定從動錐齒輪的計算轉矩 )()( （中： 汽車滿載總重N, 60008800N；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)，初取 f 汽車正常使用時的平均爬坡能力系數(shù)。初取 f 汽車性能系數(shù) )(001 （ (195.0 e G =6時，取 0。 )()( = )11 =1911 ）齒數(shù)的選擇根據(jù)主減速比確定：對于單級主減速器，當 0i 較大時，則應盡量使主動齒輪的齒數(shù)得到滿意的驅動橋離地間隙。i 6時，為了嚙合平穩(wěn)及提高疲勞強度，i 較?。?0i ）時，2，但這時常會因為主、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；z1、閱資料，經(jīng)方案論證，定主動齒輪齒數(shù)，從動齒輪齒數(shù)7。（2）節(jié)圓直徑的選擇根據(jù)從動錐齒輪的計算轉矩（經(jīng)驗公式選出： Kd 2d =266中：動錐齒輪的節(jié)圓直徑，徑系數(shù)，取21316；計算轉矩；取3）齒輪端面模數(shù)的選擇2d 選定后，可按式 22 / 算出從動齒輪大端模數(shù)， 7模數(shù)系數(shù)，取.4；計算轉矩， ，取 （4）圓錐齒輪從動齒輪的齒寬A 于汽車工業(yè)，主減速器螺旋錐齒輪面寬度推薦采用：F=d =初取F 2 =41般習慣使錐齒輪的小齒輪齒面寬比大齒輪稍大，使其在大齒輪齒面兩端都超出一些，通常小齒輪的齒面加大10%較為合適，在此取 1F =