北京BJ1041整體式驅動橋設計(畢業(yè)論文+全套CAD圖紙)(答辯通過)

下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 下載文檔送全套 CAD 圖紙 扣扣 1304139763 本科學生畢業(yè)設計 北京 BJ1041 整體式 驅動橋設計 院系 名稱 ： 汽車 與交通工程學院 專業(yè)班級 ： 車輛 工程 B07-1 班 學生姓名 ： 孔湛淞 指導教師 ： 鮑宇 職 稱 ： 高級實驗師 黑 龍 江 工 程 學 院 二 一一 年六月 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 I The Graduation Design for Bachelors Degree Design Of Integral Axle Candidate： Kong Zhansong Specialty： Vehicle Engineering Class： B07-1 Supervisor： Senior Experimentalist. Bao Yu Heilongjiang Institute of Technology 2011-06Harbin 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 II 摘 要 驅動橋是汽車的重要總成部件，也是汽車總成中的重要承載件，所以驅動橋的好壞直接影響著汽車整體的性能和零件 的使用壽命等。驅動橋由 主減速器、差速器、半軸及橋殼四部分組成， 其基本功用是降速增扭，把發(fā)動機的動力傳遞給左右車輪，并使汽車在轉向時保證左右車輪的差速功能， 此外，還要承受作用于路面和車架或車廂之間的鉛垂力、縱向力和橫向力。 本設計首先論述了驅動橋的總體結構，在分析了驅動橋的結構形式及優(yōu)缺點后確定總體設計方案： 主減速器采用螺旋錐齒輪的單級主減速器 ，差速器采用圓錐行星齒輪差速器，半軸采用全浮式 半軸 ， 橋殼采用 整體式橋殼。 本設計主要完成了單 級減速器、圓錐行星齒輪差速器、全浮式半軸 的設計 和 橋殼 的計算和校核及材料選取等 工 作。 關鍵詞： 整體式； 驅動橋 ； 主減速器 ； 差速器 ； 半軸 ； 橋殼黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 II ABSTRACT Drive axle assembly is an important vehicle components and an important bearing in the vehicle assembly parts, so drive axle of a direct impact on overall vehicle performance and component life.Drive axle from the final drive, differential, axle and axle housing of four parts, the basic skills by using a spin-down twist, the engines power passed to the left and right wheels, and to ensure the car when the steering wheel left and right differential function, in addition, but also act on the road and bear the car frame or between the vertical force, vertical force and lateral force.Discusses the design of the first drive axle of the overall structure of the analysis of the drive axle of the structure and determine the advantages and disadvantages of design options: with integral drive axle, main reducer reducer reducer type single stage, the main spiral bevel gear reducer gears, planetary gear differential with conical differential, axle with full floating type, with cast axle Integral axle.The design was completed for a single-stage reducer, planetary gear differential cone, full floating axle half shaft design and Check and material selection and so on. Keywords: Integral； Drive Axle； Final Drive； Differential； Axle； Drive Axle Housing 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 i 目 錄 摘要 . I Abstract . 錯誤 !未定義書簽。 第 1 章 緒論 .1 1.1 設計 目的及意義 .3 1.2 國內(nèi)外驅動橋研究狀況 .1 1.3 設計主要內(nèi)容 .3 第 2 章 驅動橋的總體方案確定 .4 2.1 驅動橋的種類結構和設計要求 .4 2.1.1 汽車車橋的種類 .4 2.1.2 驅動橋的種類 .4 2.1.3 驅動橋結構組成 .4 2.1.4 驅動橋設計要求 .5 2.2 設計車型主要參數(shù) .5 2.3 主減速器結構方案 的確定 .5 2.3.1 主減速器的齒輪類型 及選擇 .5 2.3.2 主減速器的減速形式 及選擇 .7 2.3.3 主減速器主從動錐齒輪 的支承形式及安裝方法 .8 2.4 差速器結構方案的確定 .9 2.5 半軸 的分類及方案的 確定 .10 2.6 橋殼 的分類及方案 的確定 .10 2.7 本章小結 . 11 第 3 章 主減速器設計 .12 3.1 概述 .12 3.2 主減速器齒輪參數(shù)的選擇與強度計算 .12 3.2.1 主減速器計算載荷的確定 .12 3.2.2 主減速器齒輪參數(shù)的選擇 .13 3.2.3 主減速器齒輪強度計算 .16 3.2.4 主減速器軸承計算 .21 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 ii 3.3 主減速器齒輪材料及熱處理 .27 3.4 主減速器的潤滑 .28 3.5 本章小結 .28 第 4 章 差速器設計 .29 4.1 概述 .29 4.2 對稱式圓錐行星齒輪差速器原理 .29 4.3 對稱式圓錐行星齒輪差速器的結構 .30 4.4 對稱圓錐行星錐齒輪差速器的設計 .31 4.4.1 差速器齒輪的基本參數(shù)選擇 .31 4.4.2 差速器齒輪的幾 何尺寸計算 .33 4.4.3 差速器齒輪的強度計算 .34 4.4.4 差速器齒輪的材料 .35 4.5 本章小結 .36 第 5 章 半軸設計 .37 5.1 概述 .37 5.2 半軸的設計與計算 .37 5.2.1 全浮式半軸的計算載荷的確定 .37 5.2.2 半軸桿部直徑的初選 .38 5.2.3 全浮式半軸強度計算 .39 5.2.4 全浮式半軸花鍵強度計算 .39 5.2.5 半軸材料與熱處理 .40 5.3 本章小結 .41 第 6 章 驅動橋橋殼的設計 .42 6.1 概述 .42 6.2 橋殼的受力分析及強度計算 .42 6.2.1 橋殼的靜彎曲應力計算 .42 6.2.2 在不平路面沖擊載荷作用下橋殼的強度 .44 6.2.3 汽車以最大牽引力行駛時的橋殼的強度計算 .44 6.2.4 汽車緊急制動時的橋殼強度計算 .46 6.2.5 汽車受最大側向力時橋殼強度計算 .47 6.3 本章小結 .51 結論 .52 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 iii 參考文獻 .53 致謝 .54 附錄 A .55 附錄 B 59 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 1 買文檔送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 2 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 3 第 1 章 緒 論 1.1 設計目的及意義 近幾年，我國驅動橋總成市場發(fā) 展迅速，產(chǎn)品產(chǎn)出持續(xù)擴張，國家產(chǎn)業(yè)政策鼓勵驅動橋總成產(chǎn)業(yè)向高技術產(chǎn)品方向發(fā)展，國內(nèi)企業(yè)新增投資項目投資逐漸增多。投資者對驅動橋總成市場的關注越來越密切，這使得驅動橋總成市場的發(fā)展研究需求增大 。 作為汽車關鍵零部件之一的汽車驅動橋也得到相應的發(fā)展，各生產(chǎn)廠家在研發(fā)和生產(chǎn)過程中基本上形成了專業(yè)化、系列化、批量化的局面 ， 汽車驅動橋是汽車的重要總成，承載著汽車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。汽車驅動橋結構型式和設計參 數(shù)除對汽車的可靠性與耐久性有重要影響外，也對汽車的行駛性能如動力性、經(jīng)濟性、平順性、通過性、機動性和操動穩(wěn)定性等有直接影響。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設計到所有的現(xiàn)代機械制造工藝， 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，并且 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， 所以 基于北京 BJ1041C4DG 輕型貨車 設計一款結構優(yōu)良的 整體式 驅動橋 具有一定 的實際意義 。 1.2 國內(nèi)外驅動橋研究狀況 1、國外研究現(xiàn)狀 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 4 國外 整體式 驅動橋開發(fā)技術已經(jīng)非常的成熟，建立新的驅動橋開發(fā)模式成為國內(nèi)外驅動橋開發(fā)團體的新目標。驅動橋設計新方法的應用使得其開發(fā)周期縮短，成本降低，可靠性增加。國外的最新開發(fā)模式和驅動橋新技術包括： (1) 并行工程開發(fā)模式 并行工程開發(fā)模式 是對在一定范圍內(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，能夠 縮短新產(chǎn)品的設計時間、降低成本、提升質(zhì)量、提高市場競爭力 ,以 DANA 為代表的意大利企業(yè)多已采用了該類設計方法 , 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。 (2) 模態(tài)分析 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)分析技術的特點與優(yōu)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。驅動橋的振動特性不但直接影響其本身的強度，而且對整車的舒適性和平順性有著至關重要的影響。因此，對驅動橋進行模態(tài)分析，掌握和改善其振動特性，是設計中的重要方面。 (3) 驅動橋殼的有限元分析方法 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。 (4) 高性能制動器技術 在發(fā)達國家驅動橋產(chǎn)品中 , 已出現(xiàn)了自循環(huán)冷卻功能的濕式制動器橋、帶散熱風送的盤式制動器橋、適于 ABS的蹄、鼓式和盤式制動器橋、帶自動補償間隙的盤式制動器等配置高性能制動器橋 , 同時制動器的布置位置也出現(xiàn)了從橋臂處分別向橋包總成和輪邊端部轉移的趨勢。前種處理方式易于散熱 , 后種處理方式為了降低成本 , 甚至有廠商把制動器的殼體與橋殼鑄為一體 , 既易于散熱，又利于降低材料成本 , 但這對鑄黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 5 造技術、鑄造精度和加工精度都提出了極高的要求。 (5) 電子智能控制技術進入驅動橋產(chǎn)品 電子智能控制技術已經(jīng)在汽車業(yè)得到了快速發(fā)展，如，現(xiàn)代汽車上使用的 ABS(制動防抱死控制 )、 ASR（驅動力控制系統(tǒng)）等系統(tǒng) 1。 2、國內(nèi)研究現(xiàn)狀 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。一些企業(yè)技術力量相對要好些的企業(yè)，測繪的是從國外引進的原裝橋，并且這些企業(yè)一般具有較為 完善的開發(fā)體系和流程，也具有較完善的試驗手段，但是開發(fā)過程屬于對國外的仿制，對其逆向研究后結合自我情況生產(chǎn)。 總之，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、紡制、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。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 2。 1.3 設計主要內(nèi)容 1、 驅動橋結構形式及布置方案的確定。 2、 驅動橋零部件尺寸參數(shù)確定及校核： （ 1） 完成主減速器的基本參數(shù)選擇與設計計算 及校核 ； （ 2） 完成差速器的設計與計算 及校核 ； （ 3） 完成半軸的設計與計算 及校核 ； （ 4） 完成驅動橋橋殼的受力分析及強度計算 。 3、 AUTOCAD 完成驅動橋裝配圖和主要部分零件 圖。黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 6 第 2 章 驅動橋的總體方案確定 2.1 驅動橋的分類和設計要求 2.1.1 汽車車橋的種類 汽車的驅動橋與從動橋統(tǒng)稱為車橋，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)懸架結構的不同，車橋分為整體式和斷開式兩種。當采用非獨立懸架時，車橋中部是剛性的實心或空心梁，這種車橋即為整體式車橋；斷開式車橋為活動關節(jié)式結構，與獨立懸架配用。在絕大多數(shù)的載貨汽車和少數(shù)轎車上，采用的是整體式非斷開式。斷開式驅動橋兩側車輪可獨立相對于車廂上下擺動。 根據(jù)車橋上車輪的作用，車橋又可分為轉向橋、驅動橋、轉向驅動橋和支持橋四種類型。其中，轉向橋和支持橋都屬于從動橋，一般貨車多以前橋為轉向橋，而后橋或中后兩橋為 驅動橋。 2.1.2 驅動橋的種類 驅動橋位于傳動系末端，其基本功用首先是增扭、降速，改變轉矩的傳遞方向，即增大由傳動軸或直接從變速器傳來的轉矩，并合理的分配給左、右驅動車輪，其次，驅動橋還要承受作用于路面和車架或車廂之間的垂直力、縱向力和橫向力，以及制動力矩和反作用力矩。 驅動橋分為斷開式和非斷開式兩種。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，其橋殼是一根支撐在左右驅動車輪上的剛性空心梁，主減速器、差速器和半 軸等所有的傳動件都裝在其中；當驅動車輪采用獨立懸掛時，則配以斷開式驅動橋 4。 2.1.3 驅動橋結構組成 在多數(shù)汽車中，驅動橋包括主減速器、差速器、驅動車輪的傳動裝置（半軸）及橋殼等部件如圖 2.1 所示。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 7 1 2 3 4 5 6 1輪轂 2 半軸 3 鋼板彈簧座 4主減速器從動錐齒輪 5主減速器主動錐齒輪 6 差速器總成 圖 2.1 驅 動橋 2.1.4 驅動橋設計要求 1、 選擇適當?shù)闹鳒p速比，以保證汽車在給定的條件下具有最佳的動力性和燃油經(jīng)濟性。 2、 外廓尺寸小，保證汽車具有足夠的離地間隙，以滿足通過性的要求。 3、 齒輪及其他傳動件工作平穩(wěn)，噪聲小。 4、 在各種載荷和轉速工況下有較高的傳動效率。 5、 具有足夠的強度和剛度，以承受和傳遞作用于路面和車架或車身間的各種力和 力矩；在此條件下，盡可能降低質(zhì)量，尤其是簧下質(zhì)量，減少不平路面的沖擊載荷，提高汽車的平順性。 6、 與懸架導向機構運動協(xié)調(diào)。 7、 結構簡單，加工工藝性好，制造容易，維修，調(diào)整 方便。 2.2 設計車型主要參數(shù) 1、整車總質(zhì)量 m=4495kg 2、發(fā)動機最大轉矩 EMBED Equ!tion.3 maxeT=201Nm 3、變速器一檔傳動比 1i =5.557 4、主減速器傳動比0i=5.83 2.3 主減速器結構方案的確定 2.3.1 主減速器的齒輪類型及選擇 按齒輪副結構型式分，主減速器的齒輪傳動主要有螺旋錐齒輪式傳動、雙曲面齒黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 8 輪式傳動、 圓柱齒輪式傳動（又可分為軸線固定式齒輪傳動和軸線旋轉式齒輪傳動即行星齒輪式傳動）和蝸桿蝸輪式傳動等形式。 在發(fā)動機橫置的汽車驅動橋上，主減速器往往采用簡單的斜齒圓柱齒輪；在發(fā)動機縱置的汽車驅動橋上，主減速器往往采用圓錐齒輪式傳動或準雙曲面齒輪式傳動。 在現(xiàn)代貨車車驅動橋中，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 2.2（ 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。 雙曲面齒輪如圖 2.2（ 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： 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，較高的輪齒強度以及較大的主動齒輪軸和軸承剛度。 圖 2.2 螺旋錐齒輪與雙曲面齒輪 3、 當傳動比一定，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： 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，使其軸承負荷增大。 4、 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。 螺旋錐齒輪傳動的主、從動齒輪軸線垂直相交于一點，齒輪并不同時在全長上嚙合，而是逐漸從一端連續(xù)平穩(wěn)地轉向另一端。另外，由于輪齒端面重疊的影響，至少有兩對以上的輪齒同時捏合，螺旋錐齒輪能承受大的載荷，而且工作平穩(wěn) ，即使在高(a) (b) 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 9 速運轉時其噪聲和振動也是很小的 ,所以 本次設計采用螺旋錐齒輪。 2.3.2 主減速器的減速形式及選擇 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 io 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。通常單極減速器用于主減速比 io7.6 的各種中小型汽車上 。 （ a） 單級主減速器 （ b） 雙級主減