東風(fēng)標(biāo)致206汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

目錄 摘要 1 Abstract 2 1 緒論 3 1.1 論文的選題背景 3 1.2 本文研究的內(nèi)容 3 2 驅(qū)動(dòng)橋概述 4 2.1 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式的選擇4 2.2 主減速器設(shè)計(jì) 5 3 差速器設(shè)計(jì) 8 3.1 差速器的結(jié)構(gòu)型式選擇 9 3.2 差速器齒輪設(shè)計(jì) 10 4 驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 10 4.1 半軸的型式 10 4.2 半軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 11 4.3 半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料與熱處理 12 5 驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì) 13 5.1 橋殼的結(jié)構(gòu)型式 13 5.2 橋殼的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算 13 6 優(yōu)化設(shè)計(jì)概述 14 6.1 什么是優(yōu)化設(shè)計(jì) 14 6.2 優(yōu)化方法及框圖 15 7 結(jié)論與展望 17 7.1 結(jié)論 17 7.2 展望 17 致謝 18 參考文獻(xiàn) 19 附錄 20 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 1摘要 驅(qū)動(dòng)橋的功用是將傳動(dòng)軸或變速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩增大并適當(dāng)降低轉(zhuǎn)速后分配給左、右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪。驅(qū)動(dòng)橋組成包括主減速器、差速器、 半軸、驅(qū)動(dòng)橋橋殼等。驅(qū)動(dòng)橋是汽車(chē)傳動(dòng)系中主要總成之一。驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)是否合理直接關(guān)系到汽車(chē)使用性能的好壞驅(qū)動(dòng)橋是汽車(chē)中的重要部件，它承受著來(lái)自路面和懸架之間的一切力和力矩，是汽車(chē)中工作條件最惡劣的總成之一，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)會(huì)造成嚴(yán)重的后果。為保證驅(qū)動(dòng)橋殼變型設(shè)計(jì)的可行性和工作的可靠性，在變型設(shè)計(jì)過(guò)程中必須對(duì)其應(yīng)力分布、變形、關(guān)鍵部位的動(dòng)應(yīng)力等進(jìn)行計(jì)算和校核。 本文以轎車(chē)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法為基礎(chǔ)，詳細(xì)研究了標(biāo)致206的驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)方法，提出了比較可行的設(shè)計(jì)思路： (1)驅(qū)動(dòng)橋零部件選型及主要受力件的設(shè)計(jì)； （2）選擇驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)型式，主要是斷開(kāi)式和非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋的選擇；（3）選擇主減速器結(jié)構(gòu)型式，微型汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋大多數(shù)采用單級(jí)主減速器；（4）選擇主減速器錐齒輪的支承型式，主動(dòng)錐齒輪主要是懸臂式和騎馬式兩種；（5）計(jì)算選擇主減速器齒輪的主要參數(shù)；（6） 計(jì)算主減速器齒輪的幾何參數(shù)；（7）主減速器齒輪的強(qiáng)度校核；（8）差速器設(shè)計(jì)（9） 選擇差速器齒輪主要參數(shù)；（10）計(jì)算差速器齒輪幾何參數(shù)（11）差速器錐齒輪的強(qiáng)度校核（12） 驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)（13）半軸的設(shè)計(jì)與計(jì)（14）驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)（15）橋殼的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算。 根據(jù)以上的設(shè)計(jì)計(jì)算數(shù)據(jù)畫(huà)出各零部件的視圖。同時(shí)我也 查找了現(xiàn)有的東風(fēng)標(biāo)致 206的驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)原理，從樣車(chē)對(duì)驅(qū)動(dòng)橋的整體構(gòu)造加深了解，結(jié)合最新有關(guān)驅(qū)動(dòng)橋的信息和汽車(chē)設(shè)計(jì)書(shū)本上的知識(shí)來(lái)設(shè)計(jì)計(jì)算、繪制草圖，然后運(yùn)用 auto CAD 等軟件繪制圖樣及輔助分析，從而提了設(shè)計(jì)工作效率。 關(guān)鍵詞 : 汽車(chē) 驅(qū)動(dòng)橋 半軸 差速器 主減速器 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 2Abstract Drive axle is the function of transmission or transmission torque transmitted from increased speed and lower after appropriate allocation to the left, Right-driven wheels. Drivers bridge consists of the main reducer, differential, half-shaft, the drive Bridge shells. Bridge Driver Vehicle Powertrain is the main plus. Driving the design of the bridge is reasonable directly related to the use of vehicle performance has driven the bridge is an important vehicle components, It suffered from the road and suspension of all power and torque, the car is working in the worst conditions, plus, If poorly designed that will cause serious consequences. To ensure the drive axle shell variant of the feasibility and design work of the reliability of the change in the design process must be stress distribution Deformation of the key parts of the dynamic stress, such as calculating and checking. Based on the traditional car design method based on a detailed study of Peugeot 206 driven by the design of the bridge, come up with possible design ideas : (1) Selection of drive axle parts and major pieces of the design； (2) Choose driven bridge structure types, is disconnected and non-driving axle - disconnect option； (3) Choose the main reducer structure types, mini-cars drive axle single-most main reducer； (4) the main choice of bevel gear reducer bearing type, Bevel Gear initiative is cantilevered and horse-two； (5) calculation of the main choice of gear reducer the main parameters； (6) Calculation of the main gear reducer geometric parameters； (7) the main gear reducer Strength Check； (8) differential design (9) differential gear selection parameters； (10) calculated differential gear geometric parameters (11) Differential Bevel Gear Strength Check (12) wheel-drive Device design (13) Half Shaft Design and Total (14) driving axle shell design (15) Axle and Strength Analysis calculated. According to the above data painted design of the components of View. I also find the existing Dongfeng Peugeot 206 driven by the bridge structure principle from the kind of cars driven to the bridge a better understanding of the overall structure, with the latest information drive axle and automotive design books on the knowledge to design, sketch maps, Then use auto CAD software such as graphic and supporting analysis, which can provide design efficiency. Keywords : Automobile driving axle Partial differential main axis reducer 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 31 緒論 1.1 論文的選題背景 本課題是研究東風(fēng)標(biāo)致 206 的驅(qū)動(dòng)橋，在原有的設(shè)計(jì)參數(shù)基礎(chǔ)上，對(duì)驅(qū)動(dòng)橋內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析計(jì)算， 提出自己的看法， 對(duì)原有的結(jié)構(gòu)實(shí)施優(yōu)化設(shè)計(jì)。 主要是由于東風(fēng)標(biāo)致206是新出的車(chē)型，在某些方面還是存在不足的地方，所以選取了標(biāo)致206的驅(qū)動(dòng)橋。 驅(qū)動(dòng)橋的功用是將傳動(dòng)軸或變速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩 增大，并將動(dòng)力合理地分配給左、右驅(qū)動(dòng)輪；承受作用于路面和車(chē)架或車(chē)身之間的垂直力、縱向力和橫向力。驅(qū)動(dòng)橋組成包括主減速器、差速器、半軸、 驅(qū)動(dòng)橋橋殼等。驅(qū)動(dòng)橋是汽車(chē)傳動(dòng)系中主要總成之一。驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)是否合理直接關(guān)系到汽車(chē)使用性能的好壞驅(qū)動(dòng)橋是汽車(chē)中的重要部件，它承受著來(lái)自路面和懸架之間的一切力和力矩，是汽車(chē)中工作條件最惡劣的總成之一，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)會(huì)造成嚴(yán)重的后果。為保證驅(qū)動(dòng)橋殼變型設(shè)計(jì)的可行性和工作的可靠性，在變型設(shè)計(jì)過(guò)程中必須對(duì)其應(yīng)力分布、變形、關(guān)鍵部位的動(dòng)應(yīng)力等進(jìn)行計(jì)算和校核。變型設(shè)計(jì)是一個(gè)反復(fù)修改和調(diào)整的過(guò)程， 每次修改設(shè)計(jì)都需要重新建立分析模型， 而這是一個(gè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工作。如果能夠在對(duì)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋模型深人研究的基礎(chǔ)上，建立汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋有限元模型，并利用主模型技術(shù)建立幾何模型與有限元分析模型的關(guān)聯(lián)性，使有限元模型能夠自動(dòng)更新，就可以避免重復(fù)建模帶來(lái)的麻煩。 中國(guó)車(chē)橋行業(yè)有比較明顯的市場(chǎng)格局，主要車(chē)橋生產(chǎn)企業(yè)均為配套整車(chē)企業(yè)的關(guān)聯(lián)企業(yè)。上海匯眾是最大的轎車(chē)橋（懸架） 供應(yīng)商，四川建安是最大的微型車(chē)車(chē)橋供應(yīng)商，主要配套廠商是同為南方集團(tuán)的長(zhǎng)安汽車(chē)；東風(fēng)車(chē)橋是最大的中重型商用車(chē)車(chē)橋企業(yè)，主要為東風(fēng)汽車(chē)提供配套，也為大型客車(chē)生產(chǎn)企業(yè)提供客車(chē)車(chē)橋。曙光股份是獨(dú)立的車(chē)橋供應(yīng)商，也是最大的輕型車(chē)車(chē)橋制造企業(yè)，其主要產(chǎn)品為輕型車(chē)橋和重型車(chē)橋，為輕型卡車(chē)、SUV、MPV 等產(chǎn)品提供配套，重型車(chē)橋主要供大型客車(chē)。 中國(guó)汽車(chē)零部件工業(yè)是中國(guó)汽車(chē)工業(yè)中相對(duì)薄弱的環(huán)節(jié)，但也是最有希望成為具有世界影響的環(huán)節(jié)。就 2006 年的情況來(lái)看，我國(guó)車(chē)橋行業(yè)的發(fā)展還可以，但國(guó)內(nèi)車(chē)橋廠其實(shí)并沒(méi)有獨(dú)立的研發(fā)技術(shù)，很多公司都采取與國(guó) 外著名車(chē)橋公司合作的方式來(lái)共同生產(chǎn)車(chē)橋。當(dāng)今汽車(chē)制造業(yè)面臨的主要挑戰(zhàn)是買(mǎi)方市場(chǎng)的形成和產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的日益加快。汽車(chē)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的一個(gè)主要手段就是變型設(shè)計(jì)，即以現(xiàn)有產(chǎn)品為基礎(chǔ)，保持基本結(jié)構(gòu)和功能不變，對(duì)其局部結(jié)構(gòu)、尺寸或配置進(jìn)行一定范圍內(nèi)的變動(dòng)和調(diào)整，以此快速形成適應(yīng)市場(chǎng)需求的新產(chǎn)品。受?chē)?guó)際汽車(chē)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的影響，國(guó)際汽車(chē)市場(chǎng)對(duì)中國(guó)低成本的零部件需求越來(lái)越大，我們也應(yīng)抓住這一機(jī)遇，發(fā)揮自身在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力和質(zhì)量控制方面的優(yōu)勢(shì)，拓展國(guó)際市場(chǎng)。 我國(guó)車(chē)橋行業(yè)的發(fā)展，按照市場(chǎng)發(fā)展的需求，在外資、 國(guó)有資本、集體資本、民營(yíng)資本，多種所有制為主體的競(jìng)爭(zhēng)、分工、協(xié)作中，在為我國(guó)整車(chē)企業(yè)生產(chǎn)車(chē)型的配套供貨中，不斷完善、不斷發(fā)展。由于我國(guó)汽車(chē)工業(yè)充分地融入國(guó)際汽車(chē)產(chǎn)業(yè)體系，受世界各國(guó)汽車(chē)生產(chǎn)協(xié)作方式的影響，隨著汽車(chē)市場(chǎng)的發(fā)展，我國(guó)汽車(chē)整車(chē)企業(yè)與零部件企業(yè)的協(xié)作體系也在不斷地發(fā)展、完善。 1.2 本文研究的內(nèi)容 本文主要是對(duì)東風(fēng)標(biāo)致 206 的驅(qū)動(dòng)橋進(jìn)行設(shè)計(jì)并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，在設(shè)計(jì)方法上以傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法為主，其設(shè)計(jì)步驟包括: (1)驅(qū)動(dòng)橋零部件選型及主要受力件的設(shè)計(jì)； （2）選擇驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)型式，主要是斷開(kāi)式和非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋的選擇； （3）選擇主減速器結(jié)構(gòu)型式，微型汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋大多數(shù)采用單級(jí)主減速器； 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 4（4）選擇主減速器錐齒輪的支承型式，主動(dòng)錐齒輪主要是懸臂式和騎馬式兩種； （5）計(jì)算選擇主減速器齒輪的主要參數(shù)； （6）計(jì)算主減速器齒輪的幾何參數(shù)； （7）主減速器齒輪的強(qiáng)度校核； （8）差速器設(shè)計(jì)； （9）選擇差速器齒輪主要參數(shù)； （10）計(jì)算差速器齒輪幾何參數(shù)； （11）差速器錐齒輪的強(qiáng)度校核； （12）驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) （13）半軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 （14）驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì) （15）橋殼的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算 根據(jù)以上的設(shè)計(jì)計(jì)算畫(huà)出各零部件的視圖 我查找了現(xiàn)有的東風(fēng)標(biāo)致 206 的驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)原理，從樣車(chē)對(duì)驅(qū)動(dòng)橋的整體構(gòu)造加深了解，結(jié)合最新有關(guān)驅(qū)動(dòng)橋的信息設(shè)計(jì)計(jì)算、繪制草圖，然后運(yùn)用AUTOCAD等繪制圖樣及輔助分析。 2 驅(qū)動(dòng)橋概述 驅(qū)動(dòng)橋處于動(dòng)力傳動(dòng)系的末端。基本功能：增大由傳動(dòng)軸或變速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩，并將動(dòng)力合理地分配給左、右驅(qū)動(dòng)；承受作用于路面和車(chē)架或車(chē)身之間的垂直力、縱向力和橫向力。組成驅(qū)動(dòng)橋一般由主減速器、差速器、車(chē)輪傳動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)橋殼等組成。 驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)滿足如下基本要求 ： （1）所選擇的主減速比應(yīng)能保證汽車(chē)具有最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。 （2）外形尺寸要小，保證有必要的離地間隙。 （3）齒輪及其它傳動(dòng)件工作平穩(wěn)，噪聲小。 （4）在各種轉(zhuǎn)速和載荷下具有高的傳動(dòng)效率。 （5） 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(chē)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，加工工藝好，制造容易，拆裝、調(diào)整方便。 2.1 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式的選擇 驅(qū)動(dòng)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(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋和斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋。當(dāng)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪采用非獨(dú)立懸架時(shí)，應(yīng)該選用非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋；當(dāng)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪采用獨(dú)立懸架時(shí)，則應(yīng)該選用斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋。因此，前者又稱為非獨(dú)立懸架驅(qū)動(dòng)橋；后者稱為獨(dú)立懸架驅(qū)動(dòng)橋。 獨(dú)立懸架驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)叫復(fù)雜， 但可以大大提高汽車(chē)在不平路面上的行駛平順性。 由于本次設(shè)計(jì)題目是標(biāo)致 206 的驅(qū)動(dòng)橋，它的驅(qū)動(dòng)車(chē)輪采用獨(dú)立懸架，則應(yīng)該選用斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋。 斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋區(qū)別于非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋的明 顯特點(diǎn)在于前者沒(méi)有一個(gè)連接左右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的剛性整體外殼或梁。斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋的橋殼是分段的，并且彼此之間可以做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以這種橋稱為斷開(kāi)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(dòng)橋。這種橋的中段，主減速器及差速器等是懸置在車(chē)架橫粱或車(chē)廂底板上，或與脊梁式車(chē)架相聯(lián)。主減速器、差速器與傳動(dòng)軸及一部分驅(qū)動(dòng)車(chē)輪傳動(dòng)裝置的質(zhì)量均為簧上質(zhì)量。兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)車(chē)輪由于采用獨(dú)立懸掛則可以彼此致立地相對(duì)于車(chē)架或車(chē)廂作上下擺動(dòng)，相應(yīng)地就要求驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置及其外殼或套管作相應(yīng)擺動(dòng)。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 5斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，但它大大增加了離地間隙；減小了簧下質(zhì)量，從而改善了行駛平順性，提高了汽車(chē)的平均車(chē)速；減小了汽車(chē)在行駛時(shí)作用于車(chē)輪和車(chē)橋上的動(dòng)載荷，提高了零部件的使用壽命；由于驅(qū)動(dòng)車(chē)輪與地面的接觸情況及對(duì)各種地形的適應(yīng)性較好，大大增加了車(chē)輪的抗側(cè)滑能力；與之相配合的獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)得合理，可增中汽車(chē)的不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)，提高汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性。這種驅(qū)動(dòng)橋在轎車(chē)和高通過(guò)性的越野汽車(chē)上應(yīng)用相當(dāng)廣泛。 2.2 主減速器設(shè)計(jì) 2.2.1 結(jié)構(gòu)方案分析 a、選擇主減速器的齒輪副結(jié)構(gòu)型式： 因?yàn)闃?biāo)致206的發(fā)動(dòng)機(jī)橫置且采用前置前驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)橋故應(yīng)使用圓柱齒輪傳動(dòng)，一般采用斜齒輪。 b、選擇主減速器的減速形式： 標(biāo)致206的總質(zhì)量為1.55噸，并且主傳動(dòng)比 i0不是很大，應(yīng)采用單級(jí)主減速器。單級(jí)主減速器廣泛應(yīng)用于轎車(chē)和輕、中型貨車(chē)的驅(qū)動(dòng)橋中，可由一對(duì)圓柱齒輪組成，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、成本低、使用簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。但是其主傳動(dòng)比 i0不能太大，一般 i07，進(jìn)一步提高 i0將增大從動(dòng)齒輪直徑，從而減小離地間隙，且使從動(dòng)齒輪熱處理困難。 2.2.2 主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算 主減速比 i0、驅(qū)動(dòng)橋的離地間隙和計(jì)算載荷，是主減速器設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)，應(yīng)在汽車(chē)總體設(shè)計(jì)時(shí)就確定。主減速比對(duì)主減速器的結(jié)構(gòu)型式、輪廓尺寸、質(zhì)量大小以及當(dāng)變速器處于最高檔位時(shí)汽車(chē)的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性都有直接影響。經(jīng)查閱資料得知主減速比i0為49驅(qū)動(dòng)橋的離地間隙為120mm，發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩142牛，一檔傳動(dòng)比35。 主減速齒輪計(jì)算載荷的確定 1max1142 3.5 497eTT i=NM （1） 斜齒圓柱齒輪參數(shù)計(jì)算 根據(jù)已知條件，該齒輪應(yīng)選硬齒面，先按輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，在校核齒面接觸強(qiáng)度。 選擇齒輪材料，確定齒輪應(yīng)力 根據(jù)資料，大小齒輪都選用 20CrMnTi 鋼滲碳淬火（表 5-6）硬度 56-62HRC 由圖 5-32c查得彎曲疲勞極限應(yīng)力lim580F = Mpa，由圖 5-33c 查得接觸疲勞強(qiáng)度極限應(yīng)力lim1500H = Mpa。按輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。 確定許用彎曲應(yīng)力fp ： 取 2STY = ，lim1.6FS = ，壽命系數(shù) 1NY = 則limlim580 21 7301.6FSTfp NFYYMpaS= 選擇載荷系數(shù)K： 因是斜齒輪傳動(dòng)且加工精度為7級(jí)，故K可選小些取K=11 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 6初步選定齒輪參數(shù)： 114z = ，21z 4.92 14 68.8zi= = = 取269z = ， 0.5d = 15o = ，u=69/14=489 確定復(fù)合齒型系數(shù)FsY ： 因兩輪所選材料核熱處理相同，則fp 相同故設(shè)計(jì)時(shí)按小齒輪的復(fù)合齒型系數(shù)FsY 代入即可而3311/ cos 14 / cos 15 15ovzz = =由圖 5-38 查得14.01FSY = 將上述參數(shù)代入并取0.5d = 得： 321.1 497 4.0111.9 2.990.5 14 730nm按照表5-1取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)nm =3mm （2） 則中心距12()3 (14 69)128.472cos 2 cos15nomz zam+ += =取a=128mm （3） 12() 383cos cos 162 2 128onmz zarc arca+ =（4） 計(jì)算幾何尺寸 1131443cos cos16nomzdmm= = （5） 22369214cos cos16nomzdmm= = （6） 11243649anddm m=+ =+= （7） 1.25 1.25 3 3.75fnhm m= （8） 2.25 2.25 3 6.75nhm m= （9） 222 214 6 220anddm m=+ = += （10） 21 20.5 43 21.5 22dbd mbm= =取 （11） 12 1(5 10) 27 37 , 32bb mm mmb mm=+ = =取 （12） 校核齒面的接觸強(qiáng)度 由式5-47可知 1211109H EHpKT uZbd u += 若一對(duì)齒輪均為鋼制，可取彈性系數(shù) 189.8EZ Mpa= 則 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 721.1 497 4.89 1104 189.8 106822 43 4.89HMpa Mpa+= =（13） 齒面許用接觸應(yīng)力hp 按上式計(jì)算，因?yàn)橹匾獋鲃?dòng)， 取最小安全系數(shù) limlimlim1.4, 1, 115001 1 10711.4HNWHHP N WHSZZZ ZMpaMpaS=則因?yàn)閔HP ，故接觸疲勞強(qiáng)度也夠。 2.2.3 主減速器主、從齒輪的支承方案 選取懸臂式， 采用一對(duì)圓錐滾子軸承支承時(shí)， 為了減小懸臂長(zhǎng)度和增大支承間的距離，應(yīng)使兩軸承圓錐滾子的小端相向朝內(nèi)，而大端朝外，以縮短跨距，從而增強(qiáng)支承剛度。齒輪以其輪齒一側(cè)的軸頸懸臂式地支承于一對(duì)軸承上。為了增強(qiáng)支承剛度，應(yīng)使兩軸承支承中心間的距離齒輪齒面寬中點(diǎn)的懸臂長(zhǎng)度大兩倍以上，同時(shí)比齒輪節(jié)圓直徑的 70%還大，并使齒輪軸徑大于等于懸臂長(zhǎng)。 主減速器的軸承預(yù)緊及齒輪嚙合調(diào)整 支承主減速器齒輪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。預(yù)緊力的大小與安裝形式、載荷大小、軸承剛度特性及使用轉(zhuǎn)速有關(guān)。 主動(dòng)齒輪軸承預(yù)緊度的調(diào)整，可通過(guò)精選兩軸承內(nèi)圈間的套筒長(zhǎng)度、調(diào)整墊圈厚度、軸承與軸肩之間的調(diào)整墊片等方法進(jìn)行。近年來(lái)采用波形套筒調(diào)整軸承預(yù)緊度極為方便，波形套筒安裝在兩軸承內(nèi)圈間或軸承與軸肩間。 2.2.4 齒輪的材料 汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋主減速器的工作相當(dāng)繁重，與傳動(dòng)系其他齒輪比較，它具有載荷大、作用時(shí)間長(zhǎng)、載荷變化多、帶沖擊等特點(diǎn)。其損壞形式主要有齒板彎曲折斷、齒面疲勞點(diǎn)蝕(剝落)、磨損和擦傷等。據(jù)此對(duì)驅(qū)動(dòng)橋齒輪的材料及熱處理應(yīng)有以下要求 （1）具有高的彎曲疲勞強(qiáng)度和表面接觸疲勞 強(qiáng)度，齒面具有高的硬度以保證有高的耐磨性。 （2）輪齒芯部應(yīng)有適當(dāng)?shù)捻g性以適應(yīng)沖擊載荷，避免在沖擊載荷下齒根折斷。 （3）鍛造性能、切削加工性能及熱處理性能良好，熱處理后變形小或變形規(guī)律易控制。 （4）選擇合金材料時(shí)，盡量少用含鎳、鉻元 素的材料，而選用含錳、釩、硼、鈦、鉬、硅等元素的合金鋼。 汽車(chē)主減速器齒輪目前常用滲碳合金鋼制造，主要有20CrMnTi、20MnVB、20MnTiB、22CrNiMo和16SiMn2WmoV等 2.2.5 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。通常是在從動(dòng)齒輪的前端近主動(dòng)齒輪處的主減速殼的內(nèi)壁上設(shè)一專門(mén)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)進(jìn)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錐浪子的小端通向大端，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，而且可以武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 8保護(hù)前端的油封不被損壞。為了保證有足夠的潤(rùn)滑油能流進(jìn)差速器，有的采用專門(mén)的導(dǎo)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謂油，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，抽孔位置也決定了油面位置低處，但也應(yīng)考慮到汽車(chē)在通過(guò)障礙時(shí)放油塞不易被撞掉。 3 差速器設(shè)計(jì) 根據(jù)汽車(chē)行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求和實(shí)際的車(chē)輪、道路以及它們之間的相互關(guān)系表明：汽車(chē)在行駛過(guò)程中左右車(chē)輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過(guò)的行程往往是有差別的。例如，轉(zhuǎn)彎時(shí)外側(cè)車(chē)輪的行程總要比內(nèi)側(cè)的長(zhǎng)。另外，即使汽車(chē)作直線行駛，也會(huì)由于左右車(chē)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(chē)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(chē)輪外徑不同或滾動(dòng)半徑不相等而要求車(chē)輪行程不等。在左右車(chē)輪行程不等的情況下，如果采用一根整體的驅(qū)動(dòng)車(chē)輪軸將動(dòng)力傳給左右車(chē)輪，則會(huì)由于左右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的轉(zhuǎn)速雖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(chē)輪產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)或滑移。這不僅會(huì)使輪胎過(guò)早磨損、無(wú)益地消耗功率和燃料及使驅(qū)動(dòng)車(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)左右驅(qū)動(dòng)輪間都裝有差速器，后者保證了汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)車(chē)輪在行程不等時(shí)具有以不同速度旋轉(zhuǎn)的特性，從而滿足了汽車(chē)行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)要求。 同樣情況也發(fā)生在多橋驅(qū)動(dòng)中，前、后驅(qū)動(dòng)橋 之間，中、后驅(qū)動(dòng)橋之間等會(huì)因車(chē)輪滾動(dòng)半徑不同而導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)橋間的功率循環(huán)，從而使傳動(dòng)系的載荷增大，損傷其零件，增加輪胎的磨損和燃料的消耗等，因此一些多橋驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)上也裝了軸間差速器。 3.1 差速器的結(jié)構(gòu)型式選擇 差速器的結(jié)構(gòu)型式選擇，應(yīng)從所設(shè)計(jì)汽車(chē)的類型及其使用條件出發(fā)，以滿足該型汽車(chē)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(chē)都屬于公路運(yùn)輸車(chē)輛，對(duì)于在公路上和市區(qū)行駛的汽車(chē)來(lái)說(shuō)，由于路面較好，各驅(qū)動(dòng)車(chē)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(chē)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)輪間的所謂輪間差速器使用；標(biāo)致 206 正屬于這種情況，因此要采用對(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(chē)采用 3 個(gè)行星齒輪，小型、微型汽車(chē)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(chē)上也很可靠等優(yōu)點(diǎn)，最廣泛地用在轎車(chē)、客車(chē)和各種公路用載貨汽車(chē)上有些越野汽車(chē)也采用了這種結(jié)構(gòu)，但用到越野汽車(chē)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。 由于整速器殼是裝在主減速器從動(dòng)齒輪上，故 在確定主減速界從動(dòng)齒輪尺寸時(shí)，應(yīng)考慮差速器的安裝。差速器殼的輪廓尺寸也受到從動(dòng)齒輪及主動(dòng)齒輪導(dǎo)向軸承支座的限制。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 93.2 差速器齒輪設(shè)計(jì) 3.2.1 基本參數(shù)選擇 行星齒輪數(shù)目的選擇 轎車(chē)常用2 個(gè)行星齒輪，鑒于此標(biāo)致206 也用2 個(gè)行星齒輪 行星齒輪球面半徑 RB(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RB，它就是行星齒輪的安裝尺寸， 實(shí)際上代替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： 332.9 142 3.5 4.89 0.9 38BBjRKT= mm （14） 式中 KB行星齒輪球面半徑系數(shù)，KB=2.522.99，對(duì)于有 4 個(gè)行星齒輪的轎車(chē)和公路載貨汽車(chē)取小值；對(duì)于有2 個(gè)行星齒輪的轎車(chē)以及越野汽車(chē)、礦用汽車(chē)取最大值； Tj計(jì)算轉(zhuǎn)矩，Nm。 RB確定后，即可根據(jù)下式預(yù)選其節(jié)錐距： A0=(0.980.99)R=0.98 38=37mm （15） 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1425。半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比多在1.52范圍內(nèi)。 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)z2L、z2R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。 根據(jù)資料和上面的要求我選取齒數(shù)分別為10， 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1 、2 ： 11210arctan( / ) arctan 29.5220ozz = （16） )/arctan(122zz= =60.48 （17） 式中z1、z2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)： 00121222237sin sin sin 29.52 3.310AAmmmzz= = 按標(biāo)準(zhǔn)取m=3mm 算出模數(shù)后，節(jié)圓直徑d 即可由下式求得： 20.4 24ld=mm 22320 60dmz=mm 壓力角 過(guò)去汽車(chē)差速器齒輪都選用 20壓力角，這時(shí)齒高系數(shù)為 l，而最少齒數(shù)是 13。目前汽車(chē)差速器齒輪大都選用 2230，的壓力角，齒高系數(shù)為 0.8，最少齒數(shù)可減至 10，并且在小齒輪(行星齒輪)齒頂不變尖的條件下還可由切向修正加大半軸齒輪齒厚，從而使行武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 10星齒輪與半軸齒輪趨于等強(qiáng)度。由于這種齒形的最少齒數(shù)比壓力角為 20的少，故可用較大的模數(shù)以提高齒輪的強(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 與行星齒輪軸名義直徑相同，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。通常取 1.1 1.1 24.5 27Lmm= （18） 20.4 24ld=mm 3 3010 2187 1024.5 1.1 1.1 69 2 24cTmmnl = = （19） 式中T0差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩，Nm； n行星齒輪數(shù)； l為行星齒輪支承面中點(diǎn)到錐頂?shù)木喔?，mm；24.0 dl ； c 支承面的許用擠壓應(yīng)力，取為69MPa。 3.2.2 差逮器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 汽車(chē)差速器齒輪的彎曲應(yīng)力為： 3 3022210 2 10 661.5 0.586 1 145010.292933mwvTK KKMpaKFzmJ = = （20） 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，Nm； nTTj/6.0= ； Tj計(jì)算轉(zhuǎn)矩，Nm； n差速器行星齒輪數(shù)目； z2半軸齒輪齒數(shù)； J計(jì)算汽車(chē)差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)，見(jiàn)書(shū)上圖9-77-圖9-79。 按日常行駛平均轉(zhuǎn)矩計(jì)算所得的汽車(chē)差速器齒輪的彎曲應(yīng)力，應(yīng)不大于210.9MPa；按計(jì)算轉(zhuǎn)矩進(jìn)行計(jì)算時(shí)，彎曲應(yīng)力應(yīng)不大于980MPa。 因此小于980MPa符合條件。 4 驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置位于汽車(chē)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(chē)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(chē)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(chē)輪的傳動(dòng)裝置就是半軸，這時(shí)半軸將差速器半軸齒輪與輪轂連接起來(lái)。 4.1 半軸的型式 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。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 11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(chē)輪輪轂相固定，或以 突緣直接與車(chē)輪輪盤(pán)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(chē)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(chē)和輕型載貨汽車(chē)。 基于以上的特點(diǎn)可以確定標(biāo)致206 應(yīng)該采用半浮式半軸。 4.2 半軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 半軸的主要尺寸是它的直徑，設(shè)計(jì)與計(jì)算時(shí)首先應(yīng)合理地確定其計(jì)算載荷。 半軸的直徑： 半軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩：max 1 00.6 142 3.5 4.89 1458.2egTTii= （21） 取許用彎曲應(yīng)力 500Mpa = 33230Tdmm 半軸的計(jì)算應(yīng)考慮到以下三種可能的載荷工況 ： 圖1 （1）縱向力 Fx2最大，側(cè)向力 Fy2為0， 附著系數(shù) 取0.8；m=1.2 此時(shí)的垂向力20.6 1550 9.8 7595G = = N 縱向力應(yīng)按最大附著力計(jì)算，即 224557 0.8 3645.6XzFF= = N 半軸彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力： 2222333232 0.066 4557 3645174.43.14 0.03XzaF FMpad+= =（22） 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 1223316 16 3645 0.3246.73.14 0.03xrFrMpad= =（23） 合成應(yīng)力為 224525nMpa=+= （24） （2）側(cè)向力 Fy2最大，縱向力 Fx2=0，此時(shí)意味著發(fā)生側(cè)滑。 外輪上的垂直反力 Fz2o和內(nèi)輪上的垂直反力 Fz2iz20 2 120.65F (0.5 ) 7595 (0.5 ) 72371.435ghGNb=+=+= （25） z2i 2 z20F F 7595 7237 358= = = （26） 外輪上側(cè)向力Fy2o和內(nèi)輪上側(cè)向力Fy2i: 外輪半軸的彎曲應(yīng)力 o和內(nèi)輪半軸的彎曲應(yīng)力 i20 200 3332( )32 7237 (0.3 0.066)6393.14 0.03yr zFr FaMpad= =（27） 223332( )32 358 (0.3 0.066)49.53.14 0.03yi r ziiFr FaMpad+= =（28） 側(cè)滑時(shí)輪胎與地面的側(cè)向附著系數(shù)1 ，在計(jì)算中取1.0，沒(méi)有縱向力作用； （3）汽車(chē)通過(guò)不平路面，垂向力 Fz2最大，縱向力 Fx2=0，側(cè)向力為0 此時(shí)垂直力最大值 Fz2為 2210.5 1.75 7595 6645.62zFkG N= （29） 半軸彎曲應(yīng)力 23332 32 6645.6 0.066165.63.14 0.03ZFaMpad= =（30） 均沒(méi)有超過(guò)半浮式半軸的許用合成應(yīng)力750MPa。 4.3 半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料與熱處理 為了使半軸的花鍵內(nèi)徑不小于其桿部直徑，常常將加工花鍵的端部做得粗些，并適當(dāng)?shù)販p小花鍵槽的深度， 因此花鍵齒數(shù)必須相應(yīng)地增加， 通常取 10 齒(轎車(chē)半軸)至 18 齒(載貨汽車(chē)半軸)。半軸的破壞形式多為扭轉(zhuǎn)疲勞 破壞，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)盡量增大各過(guò)渡部分的圓角半徑以減小應(yīng)力集中。重型車(chē)半軸的桿部較粗，外端突緣也很大，當(dāng)無(wú)較大鍛造設(shè)備時(shí)可采用兩端均為花鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu)，且取相同花鍵參數(shù)以簡(jiǎn)化工藝。在現(xiàn)代汽車(chē)半軸上，漸開(kāi)線花鍵用得較廣，但也有采用矩形或梯形花鍵的。 半軸多采用含鉻的中碳合金鋼制造， 如40Cr， 40CrMnMo， 40CrMnSi， 40CrMoA， 35CrMnSi，35CrMnTi等。40MnB是我國(guó)研制出的新鋼種，作為半軸材料效果很好。半軸的熱處理過(guò)去武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 13都采用調(diào)質(zhì)處理的方法，調(diào)質(zhì)后要求桿部硬度為HB388444(突緣部分可降至HB248)。近年來(lái)采用高頻、中頻感應(yīng)淬火的口益增多。這種處理方法使半軸表面淬硬達(dá) HRC5263，硬化層深約為其半徑的13，心部硬度可定為HRC3035；不淬火區(qū)(突緣等)的硬度可定在 HB248277 范圍內(nèi)。由于硬化層本身的強(qiáng)度較高，加之在半軸表面形成大的殘余壓應(yīng)力，以及采用噴丸處理、滾壓半軸突緣根部過(guò)渡圓角等工藝，使半軸的靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度大為提高，尤其是疲勞強(qiáng)度提高得十分顯著。由于這些先進(jìn)工藝的采用，不用合金鋼而采用中碳(40 號(hào)、45 號(hào))鋼的半軸也日益增多。 5 驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)橋橋殼是汽車(chē)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(chē)荷重的作用，并將載荷傳給車(chē)輪作用在驅(qū)動(dòng)車(chē)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(chē)架或車(chē)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(chē)輪傳動(dòng)裝置(如半軸)的外殼。 在汽車(chē)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(chē)的簧下質(zhì)量以利于降低動(dòng)載荷、提高汽車(chē)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(chē)的類型、使用要求、制造條件、材料供應(yīng)等。 5.1 橋殼的結(jié)構(gòu)型式 橋殼的結(jié)構(gòu)型式大致分為可分式 （1）可分式橋殼 可分式橋殼的整個(gè)橋殼由一個(gè)垂直接合面分為左右兩部分，每一部分均由一個(gè)鑄件殼體和一個(gè)壓入其外端的半軸套管組成。半軸套管與殼體用鉚釘聯(lián)接。在裝配主減速器及差速器后左右兩半橋殼是通過(guò)在中央接合面處的一圈螺栓聯(lián)成一個(gè)整體。其特點(diǎn)是橋殼制造工藝簡(jiǎn)單、主減速器軸承支承剛度好。但對(duì)主減速器的裝配、調(diào)整及維修都很不方便，橋殼的強(qiáng)度和剛度也比較低。過(guò)去這種所謂兩段可分式橋殼見(jiàn)于輕型汽車(chē)，由于上述缺點(diǎn)現(xiàn)已很少采用。 （2）整體式橋殼 整體式橋殼的特點(diǎn)是將整個(gè)橋殼制成一個(gè)整體 ，橋殼猶如一整體的空心粱，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)整好以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。 整體式橋殼按其制造工藝的不同又可分為鑄造 整體式、鋼板沖壓焊接式和鋼管擴(kuò)張成形式三種。 (3)組合式橋殼 優(yōu)點(diǎn)：從動(dòng)齒輪軸承的支承剛度較好，主減速器的裝配、調(diào)整比可分式橋殼方便，然而要求有較高的加工精度，常用于轎車(chē)、輕型貨車(chē)中。 考慮汽車(chē)的類型標(biāo)致 206 乘用車(chē)、使用要求、制造條件、材料供應(yīng)等。橋殼的結(jié)構(gòu)型式應(yīng)該選擇組合式橋殼。 5.2 橋殼的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算 我國(guó)通常推薦：計(jì)算時(shí)將橋殼復(fù)雜的受力狀況簡(jiǎn)化成三種典型的計(jì)算工況（與前述半武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 14軸強(qiáng)度計(jì)算的三種載荷工況相同） 。 （1） 當(dāng)牽引力或制動(dòng)力最大時(shí)， 橋殼鋼板彈簧座處危險(xiǎn)端面的彎曲應(yīng)力 和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 為： 300.76 240.6320.12.5 1.2vhvhMMMpaWW =+= + = （31） 1093.7227.94.8TTTMpaW = = （32） 式中vM 地面對(duì)車(chē)輪垂直反力在橋殼板簧座處 危險(xiǎn)端面引起的垂直平面內(nèi)的彎矩，22111.2 7595 0.066 300.76vM mGb=； b橋殼板簧座到車(chē)輪面的距離； hM 牽引力或制動(dòng)力2xF （一側(cè)車(chē)輪上的）在水平平面內(nèi)引起的彎矩， 23645.6 0.066 240.6hxMFb= = 。 TT 牽引或制動(dòng)時(shí)，上述危險(xiǎn)斷面所受的轉(zhuǎn)矩， 23645.6 0.3 1093.7TxrTF= = = ； vW 、hW 分別為橋殼危險(xiǎn)斷面垂直平面和水平面彎曲的抗彎截面系數(shù)； 分別為2.5，1.2 TW 危險(xiǎn)斷面的抗扭截面系數(shù)。經(jīng)計(jì)算取4.8 （2）當(dāng)側(cè)向力最大時(shí)，橋殼內(nèi)、外板簧座處斷面的彎曲應(yīng)力i 、o 為： 221358 (0.066 0.3)52.52.5zi zi rivFbFMpaW+ += （33） 2217237 (0.066 0.3)667.32.5zo zo rovFbFMpaW = （34） （3）當(dāng)汽車(chē)通過(guò)不平路面，彎曲應(yīng)力為： 27595 1.75 0.066174.5222.5vGkbW = =Mpa （35） 橋殼許用彎曲應(yīng)力為 300500N/mm2，許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為 150400N/mm2?？慑懺鞓驓と≥^小值，鋼板沖壓焊接橋殼取最大值。 因此符合條件 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 156 優(yōu)化設(shè)計(jì)概述 6.1 什么是優(yōu)化設(shè)計(jì) 優(yōu)化設(shè)計(jì)是一種尋找最優(yōu)設(shè)計(jì)方案的技術(shù)。所謂“最優(yōu)設(shè)計(jì)” ，指的是一種方案可以滿足所有的設(shè)計(jì)要求，而且所需的支出 (如重量、面積、體積、應(yīng)力、費(fèi)用等 )最小。也就是說(shuō)，最優(yōu)設(shè)計(jì)方案就是一個(gè)最有效的設(shè)計(jì)方案 ，設(shè)計(jì)方案的任何方面都是可以優(yōu)化的，比如尺寸 (如厚度 )、形狀 (如過(guò)度圓角的大小 )、支撐位置、制造費(fèi)用、自振頻率、材料特性等。實(shí)際上，所有可以參數(shù)化的 ANSYS 變量都可以作優(yōu)化設(shè)計(jì)。 ANSYS 程序提供了兩種優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法 :零階方法和一階方法。這兩種方法可以處理絕大多數(shù)的優(yōu)化問(wèn)題。零階方法是一個(gè)很完善的處理方法，可以很有效的處理大多數(shù)的工程問(wèn)題。一階方法基于目標(biāo)函數(shù)對(duì)設(shè)計(jì)變量的敏感程度，因此更加適合精確的優(yōu)化設(shè)計(jì) 對(duì)于這兩種方法， ANSYS 程序提供了一系列的分析一評(píng)估一修止的循環(huán)過(guò)程，就是對(duì)于初始一設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，對(duì)于分析結(jié)果按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行評(píng)估，然后修正設(shè)計(jì)。這一循環(huán)過(guò)程重復(fù)進(jìn)行直到所有的設(shè)計(jì)要求都滿足為比。 除了這兩種優(yōu)化方法， ANSYS 程序還提供了一系列的優(yōu)化，具以提高優(yōu)化過(guò)程的效率。例如，隨即優(yōu)化分析的迭代次數(shù)是可以指定的。隨即設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果的初始位可以作為優(yōu)化過(guò)程的起點(diǎn)數(shù)值。 6.2 優(yōu)化方法及框圖 本優(yōu)化問(wèn)題設(shè)計(jì)變量?jī)H有三個(gè),屬于小型設(shè)計(jì)問(wèn)題,選用隨機(jī)搜索法進(jìn)行優(yōu)化,在可行域選初始點(diǎn)A(1) 、A(2) 、A(3) 和初始步長(zhǎng)ST ,計(jì)算初始點(diǎn)的目標(biāo)函數(shù)值F。以初始點(diǎn)為原點(diǎn),按初始步長(zhǎng)取隨機(jī)點(diǎn),到預(yù)定的搜索次數(shù)后,縮短步長(zhǎng),并重復(fù)操作,直到步長(zhǎng)縮小到規(guī)定值后,輸出的隨機(jī)點(diǎn)即為最優(yōu)解。計(jì)算機(jī)計(jì)算框圖如下圖。 標(biāo)識(shí)符號(hào)說(shuō)明: M0 預(yù)選規(guī)定的隨機(jī)方向搜索最大數(shù)目； Sr 原始給定步長(zhǎng) Ro 在某隨機(jī)方向是否迭代成功過(guò)的標(biāo)志。 U 搜索次數(shù)之累計(jì)值。 應(yīng)用舉例某直齒圖錐齒輪差速器的優(yōu)化設(shè)計(jì) 已知參數(shù)為差速器計(jì)算扭矩MJ = 2205. 2N. m ,半軸的許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力,取 = 69Mpa 質(zhì)量系數(shù)取K1 = 1載荷分布系數(shù)K4 = 1. 1預(yù)定搜索次數(shù)M0 = 20初始步長(zhǎng)Sr = 2 ；初始點(diǎn)Zg = 10 ,Zh = 20 ,mt = 3 ,上機(jī)計(jì)算運(yùn)行、輸出優(yōu)化解及其它參數(shù) 如下: 參 數(shù) 優(yōu)化設(shè)計(jì) 原設(shè)計(jì) 行星齒輪安裝距Rb (mm) :36. 5591837 37.75 齒輪大端模數(shù)Mt (mm) : 2.856 3 行星齒輪個(gè)數(shù)Ng : Ng = 2 2 行星齒輪齒數(shù)Zg : Zg =9. 016028 10 半軸齒輪齒數(shù): Zn = 21 20 錐距R(mm): 35. 628 37 從差速器的體積可以看出,優(yōu)化設(shè)計(jì)值僅是原設(shè)計(jì)值的80. 26 % ,體積大大減小。所以,應(yīng)用優(yōu)化方法進(jìn)行設(shè)計(jì)較用傳統(tǒng)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)提高了設(shè)計(jì)水平、節(jié)省材料、降低成本,并且運(yùn)用優(yōu)化設(shè)計(jì)法也是對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的一大改革和進(jìn)步。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 16圖 2 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 177 結(jié)論與展望 7.1 結(jié)論 本文以轎車(chē)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法為基礎(chǔ)，詳細(xì)研究了標(biāo)致 206 的驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)方法，提出了比較可行的設(shè)計(jì)思路： (1)驅(qū)動(dòng)橋零部件選型及主要受力件的設(shè)計(jì)；（ 2）選擇驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)型式，主要是斷開(kāi)式和非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋的選擇；（3）選擇主減速器結(jié)構(gòu)型式，微型汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋大多數(shù)采用單級(jí)主減速器；（4）選擇主減速器錐齒輪的支承型式，主動(dòng)錐齒輪主要是懸臂式和騎馬式兩種；（5）計(jì)算選擇主減速器齒輪的主要參數(shù)；（6 ）計(jì)算主減速器齒輪的幾何參數(shù)；（7）主減速器齒輪的強(qiáng)度校核；（8）差速器設(shè)計(jì)（9 ）選擇差速器齒輪主要參數(shù)；（10）計(jì)算差速器齒輪幾何參數(shù)（11）差速器錐齒輪的強(qiáng)度校核（ 12）驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)（13）半軸的設(shè)計(jì)與計(jì)（14）驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)（15）橋殼的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算。 根據(jù)以上的設(shè)計(jì)計(jì)算數(shù)據(jù)畫(huà)出各零部件的視圖。 同時(shí)我也查找了現(xiàn)有的東風(fēng)標(biāo)致 206 的驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)原理，從樣車(chē)對(duì)驅(qū)動(dòng)橋的整體構(gòu)造加深了解， 結(jié)合最新有關(guān)驅(qū)動(dòng)橋的信息和汽車(chē)設(shè)計(jì)書(shū)本上的知識(shí)來(lái)設(shè)計(jì)計(jì)算、 繪制草圖，然后運(yùn)用 auto CAD 等軟件繪制圖樣及輔助分析，從而提了設(shè)計(jì)工作效率。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)自己親自查找資料和分析計(jì)算，充分的鍛煉了自己的能力，并且對(duì)以前所學(xué)的汽車(chē)知識(shí)有了進(jìn)一步的鞏固，特別是在驅(qū)動(dòng)橋這部分有了更深入的理解，只要認(rèn)真地做定會(huì)收獲很多的，對(duì)畢業(yè)以后參加工作也有很大的幫助。 7.2 展望 隨著有限元技術(shù)和優(yōu)化分析軟件的發(fā)展，它被廣大的工程人員所接受，越來(lái)越多的軟件和技術(shù)應(yīng)用到傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法中，那樣便能大大提高工作效率和開(kāi)發(fā)成本。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)可以知道，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法很費(fèi)時(shí)并且準(zhǔn)確度不是很高，有些地方還無(wú)法精確的畫(huà)出來(lái)，而應(yīng)用設(shè)計(jì)軟件就不同了，它有很多優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)優(yōu)化設(shè)計(jì)成為任一件商品設(shè)計(jì)的要求，在汽車(chē)行業(yè)中由于近幾年中國(guó)汽車(chē)行業(yè)的飛速發(fā)展， CAD,CAE 技術(shù)也得到長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展，未來(lái)的汽車(chē)設(shè)計(jì)更關(guān)心汽車(chē)安全性，經(jīng)濟(jì)性，優(yōu)化設(shè)計(jì)需要兼顧的因素也越來(lái)越多，約束條件和優(yōu)化目標(biāo)越來(lái)越復(fù)雜。優(yōu)化結(jié)果也盡可能滿足高性能的汽車(chē)要求。將優(yōu)化方法應(yīng)用到實(shí)踐中才會(huì)有實(shí)際意義。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 18致 謝 本論文是在尊敬的導(dǎo)師一一鐘紹華老師的悉心指導(dǎo)下完成的，在此論文完成之際，謹(jǐn)向?qū)熤乱哉\(chéng)摯的謝意!對(duì)鐘老師的辛勤付出 ，再次表示衷心的感謝! 鐘老師對(duì)論文的順利完成提供了不少幫助，在此也表示深深謝意！導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，淵博的學(xué)識(shí)，忘我的工作熱情及平易近人的人格魅力等等的一切，對(duì)我來(lái)說(shuō)置身其間，耳濡目染，這種潛移默化的影響，必將使我終生受益。 衷心地感謝鐘紹華老師在研究過(guò)程中給予的指導(dǎo)。 衷心地感謝的還有四年來(lái)教過(guò)我的汽車(chē)學(xué)院的眾多優(yōu)秀的老師們，正是他（她）們讓我在本專業(yè)中學(xué)到了很多汽車(chē)知識(shí)，使我喜歡上了這個(gè)專業(yè)，讓我在人生之路拼搏途中又多了一份籌碼。同時(shí)在他們的身上學(xué)到了很多書(shū)本上沒(méi)有的東西，開(kāi)闊了眼界，使我有信心去面對(duì)社會(huì)的挑戰(zhàn)。真心地祝各位老師工作順利，和家歡樂(lè)。 此外，一起學(xué)習(xí)和生活的同學(xué)也給予了我無(wú)私的幫助，尤其同學(xué)商博、劉晶一起學(xué)習(xí)給了莫大的鼓勵(lì)和幫助。 衷心地感謝我的家人長(zhǎng)期以來(lái)所給予的關(guān)心和支持。 祝愿他們夢(mèng)想成真，開(kāi)拓出屬于自己的一片天空。 再次表示衷心的感謝和誠(chéng)摯的敬意。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 19參考文獻(xiàn) 1 劉惟信編著. 汽車(chē)車(chē)橋設(shè)計(jì). 清華大學(xué)出版社, 2004.6 2 王望予主編. 汽車(chē)設(shè)計(jì). 機(jī)械工業(yè)出版社, 2005.7 3 陳家瑞主編. 汽車(chē)構(gòu)造. 人民交通出版社, 2004.5 4 席偉光,楊光,李波主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 高等教育出版社, 2003.2 5 余志生主編. 汽車(chē)?yán)碚?第 3 版 ). 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社, 2000 6 彭文生,李志明,黃華梁主編. 機(jī)械設(shè)計(jì) 高等教育出版社, 2002.8 7 陳效華等. 基于參數(shù)化的自動(dòng)機(jī)械外形設(shè)計(jì)策略. 兵工學(xué)報(bào), 2006(2) 8 陳效華等. 驅(qū)動(dòng)橋集成建模系統(tǒng)概要. 設(shè)計(jì)汽車(chē)工程, 2003(1) 9 陳效華. 基于有限元方法的微型汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)分析J. 中國(guó)制造業(yè)，2003 10劉萬(wàn)封,張維峰. 汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋殼動(dòng)態(tài)應(yīng)變場(chǎng)的模態(tài)分析J. 西安公路交通大學(xué)學(xué)報(bào)，1998 11黃曉農(nóng). 驅(qū)動(dòng)橋主錐預(yù)緊力分析與模糊控制實(shí)現(xiàn)D. 電子科技大學(xué), 2001 12吳瑞明,周曉軍,趙明巖. 汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋的疲勞檢測(cè)分析J. 汽車(chē)工程2003年第六期 13汪文津. 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