吉林大學(xué)畢業(yè)設(shè)計輕型客車驅(qū)動橋

1、 本 科 生 學(xué) 號 42100219 吉 林 大 學(xué)本 科 生 畢 業(yè) 論 文中文論文題目：輕型客車驅(qū)動橋設(shè)計英文論文題目：The design of light bus driving axle 學(xué)生姓名： 學(xué)生班級： 學(xué)生學(xué)號：學(xué) 院：汽車工程學(xué)院專 業(yè)：車輛工程導(dǎo)師姓名： 及 職 稱：講師 2014年 6 月51鍵入文字摘要輕型客車在現(xiàn)實生活中起著很大的作用，用輕型客車來載人載貨都很便捷。尤其是在鄉(xiāng)鎮(zhèn)中，輕型客車作為短途客車以及運輸貨物的工具占據(jù)著很重要的位置。本設(shè)計的主要內(nèi)容是汽車底盤中傳動系的驅(qū)動橋部分。驅(qū)動橋是汽車四大總成其一，驅(qū)動橋的性能將直接影響整車性能，對于客車、載重汽車、

2、貨車的影響都很大。文中主要設(shè)計驅(qū)動橋的主減速器、差速器、半軸、橋殼部分。其中主減速器中包括嚙合齒輪的型式選擇、尺寸參數(shù)計算以及強度校核；差速器包括行星齒輪、半軸齒輪的參數(shù)及強度校核；半軸包括半軸的具體尺寸設(shè)計、花鍵類型選擇和強度校核；橋殼包括在各個工況下橋殼的強度校核。本設(shè)計除主要的設(shè)計計算和型式選擇外，還包括雙曲面齒輪、行星齒輪、半軸齒輪的參數(shù)計算程序。關(guān)鍵詞：驅(qū)動橋 主減速器 差速器 輕型客車外文摘要Light bus plays an important role in the real life，and it is very convenient totransport people

3、or goods.Especially in the townships, light bus is of great value in short-distance transportation. The ma-in contents of this design is the drive axle. The axle as the one of four auto assembly ,Its performance directly affects the performance of the whole vehicle ,for passenger cars、trucks is part

4、icularly important .This paper mainly designed the main gear, differential and the a-xle housing of the drive axle. Main gear reducer includes choice of the type, size, parameter calculation and strength check; includes a planetary gear differential, axle gear parameters and strength check; axle spe

5、cific dimensions, including design, spline type selection and strength check; axle housing strength checking various conditions, including in the axle housing.In addition to the main design of the design calculations and type selection, this paper includes the program of hypoid gears, planetary gear

6、s, axle gears.Keyword: driving axle.main retarder.differential mechanism.light bus.目 錄第一章 緒論1第一節(jié) 驅(qū)動橋簡介1第二節(jié) 驅(qū)動橋設(shè)計參數(shù)2第二章 驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)型式選擇3第三章 主減速器設(shè)計4第一節(jié) 主減速器的結(jié)構(gòu)形式4第二節(jié) 主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計計算7第四章 差速器設(shè)計33第一節(jié) 差速器結(jié)構(gòu)形式的選擇33第二節(jié) 對稱式圓錐行星齒輪差速器的設(shè)計33第五章 半軸設(shè)計40第一節(jié) 半軸的結(jié)構(gòu)形式40第二節(jié) 全浮式半軸設(shè)計40第六章 驅(qū)動橋殼設(shè)計43第一節(jié) 驅(qū)動橋殼的選型43第二節(jié) 驅(qū)動橋殼的受力分析與強度

7、計算44第七章 制造工藝分析50第一節(jié) 主減速器主動錐齒輪加工工藝50第二節(jié) 驅(qū)動橋總成裝配技術(shù)條件54參考文獻(xiàn)55致謝56第一章 緒論第一章 緒論第一節(jié) 驅(qū)動橋簡介汽車通常由地盤、發(fā)動機、車身和電器電子部分組成，其中地盤有包括行駛系、制動系、轉(zhuǎn)向系和傳動系，而驅(qū)動橋處于傳動系的末端，發(fā)揮著其不可限量的作用。在汽車的傳動中，變速器還不能直接把動力傳輸給車輪，因為其還不能解決發(fā)動機的特性與汽車行駛要求間的矛盾和結(jié)構(gòu)布置上的問題，另外經(jīng)由變速器對發(fā)動機速度的改變時遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要經(jīng)過主減速器的調(diào)整才能夠輸出適合汽車行駛的速度以及轉(zhuǎn)矩。還有因為絕大多數(shù)的發(fā)動機是縱向安置的，為了能將轉(zhuǎn)矩傳給左右驅(qū)動

8、車輪，必須由驅(qū)動橋的主減速器來改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，同時還得由驅(qū)動橋的差速器來解決左右驅(qū)動車輪間的轉(zhuǎn)矩分配問題和差速要求，其次驅(qū)動橋還能使汽車在最高擋時，使汽車有足夠的牽引力、適當(dāng)?shù)淖罡哕囁俸土己玫娜剂辖?jīng)濟(jì)性，為此需要通過驅(qū)動橋的主減速器進(jìn)一步的增大轉(zhuǎn)矩降低轉(zhuǎn)速。因此驅(qū)動橋在汽車傳動系的設(shè)計中也占有舉足輕重的地位。近幾年，有許多汽車制造商和供應(yīng)商為改善車輛動力傳動系統(tǒng)效率做出了很多努力。這就使得客戶對車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性有更大的要求以及使得政府法規(guī)日益嚴(yán)格。汽車后橋是傳動系統(tǒng)中功率損耗的主要來源，還是一個改善功率損耗后就能對整車燃油經(jīng)濟(jì)性有顯著影響的區(qū)域。機械的摩擦損失和旋轉(zhuǎn)損失都與潤滑劑工作溫度的

9、變化有顯著的關(guān)系。此外，由于溫度的不同也會引起軸承的預(yù)緊力不同。潤滑油的溫度，齒輪的接觸表面，軸承的接觸表面對整個車橋的功率損耗，疲勞壽命，和磨損等性能方面有至關(guān)重要的影響。因此，能夠理解汽車后橋溫度關(guān)于汽車負(fù)荷和車速的函數(shù)關(guān)系很重要。汽車的后橋是在一系列的速度和負(fù)載條件下通過一個典型的EPA油耗行駛循環(huán)來研究熱行為和功率損耗。在測試軸的各個關(guān)鍵的旋轉(zhuǎn)部件和固定部件用熱電偶進(jìn)行檢測。旋轉(zhuǎn)的熱電偶的溫度用無線遙測系統(tǒng)來讀取。測試周運行在一個模擬風(fēng)冷的測功機上，測試要運行到潤滑油達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)下。在設(shè)計的具體數(shù)據(jù)以及各種型式以及型號的選擇結(jié)果中的發(fā)現(xiàn)會在本文中進(jìn)行討論。本次設(shè)計主要就是針對驅(qū)動橋的

10、一些具體問題來進(jìn)行設(shè)計的。第二節(jié) 驅(qū)動橋設(shè)計參數(shù)2.1主要技術(shù)參數(shù)整車整備質(zhì)量：1750kg總質(zhì)量：2800kg滿載后軸：1680kg軸距：2590mm；前輪距：1460mm；后輪距：1440mm滾動半徑351mm板簧中心距：820mm變速器最低檔傳動比：4.313主減速器傳動比：4.3最高車速：130km/h最大轉(zhuǎn)矩：280N·m第二章 驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)型式選擇對于驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)型式的選擇應(yīng)該從所設(shè)計汽車的類型及使用、生產(chǎn)條件出發(fā)，同時還應(yīng)該考慮到驅(qū)動橋的型式與汽車其他總成之間的相互搭配使用，尤其是與懸掛的結(jié)構(gòu)型式級特征相適應(yīng)，這樣才能對汽車的整體性能有所保證。按驅(qū)動橋的工作特性分，驅(qū)動橋的

11、結(jié)構(gòu)型式可以歸并為兩大類，即非斷開式驅(qū)動橋和斷開式驅(qū)動橋。其中非斷開式驅(qū)動橋常與非獨立懸架配合使用；斷開時車橋常與獨立懸架配合使用。按驅(qū)動橋的總體布置來分的話，驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)形式又可以分為三種，就是普通的非斷開式驅(qū)動橋、帶有擺動半軸的非斷開式驅(qū)動橋還有斷開時驅(qū)動橋。本次設(shè)計的是輕型客車的驅(qū)動橋，其中有設(shè)計車輛為金杯大海獅，已知汽車所采用的后懸架是鋼板彈簧非獨立懸架，又由于非斷開式驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、工作可靠并且與鋼板彈簧非對立懸架相匹配，故本次輕型客車的驅(qū)動橋設(shè)計的驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)型式選擇為非斷開式驅(qū)動橋。第三章 主減速器設(shè)計第三章 主減速器設(shè)計第一節(jié) 主減速器的結(jié)構(gòu)形式1.1主減速器的齒輪類型

12、下面就是這幾種齒輪類型的具體介紹： 圖 3-1 圖 3-21、 弧齒錐齒輪傳動弧齒錐齒輪傳動的具體結(jié)構(gòu)如圖3-1所示，其特征是主、從動齒輪的軸線垂直并且相交于一點。因為有輪齒端面重疊的影響，起碼有兩對以上的輪齒同時嚙合，所以能夠承受較大的負(fù)荷，加上其輪齒并不是在齒的全上上同時嚙合，而是漸漸由齒的一端持續(xù)而平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向另外一端，是以工作平穩(wěn)，有較低的噪聲和振動。但是弧齒錐齒輪是齒輪嚙合精度要求較高，齒輪副錐頂稍稍錯位會使工作條件的惡化，并增加齒輪的磨損，使噪聲和振動。2、雙曲面齒輪傳動雙曲面齒輪傳動具體型式如圖3-2所示，其特點是：主、從動齒輪的軸線不相交但相互垂直，同時主動齒輪軸線還相對于從動齒

13、輪軸線向上或者向下偏移一距離E，稱其為偏移距。許多的汽車的主減速器上都采用此結(jié)構(gòu)，也是的主減速器的結(jié)構(gòu)更加的節(jié)湊布置更為合理，空間能夠更有效的利用。3、圓柱齒輪傳動圓柱齒輪傳動普遍用于發(fā)動機橫置的前置前驅(qū)乘用車的驅(qū)動橋、雙級主減速器驅(qū)動橋以及輪邊減速器。此時為了提高傳動性能，齒輪皆應(yīng)采用斜齒輪。4、蝸桿傳動蝸桿傳動主要用于生產(chǎn)批量不大的個別總質(zhì)量較大的多橋驅(qū)動汽車和具有高轉(zhuǎn)速發(fā)動機的客車上。綜上各種因素，本輕型客車驅(qū)動橋設(shè)計的主減速器齒輪型式選擇為選用雙曲面齒輪更為合適。1.2主減速器的減速形式主減速器的中型式具體分為單級減速、雙級減速、雙速減速、單級貫通、雙級貫通、單（雙）級減速配以輪邊減速

14、等。汽車類型、使用條件、驅(qū)動橋處的離地間隙、驅(qū)動軸數(shù)和布置形式以及主減速比i0都會成為影響減速形式選擇的因素。凡是當(dāng)主減速比i07.6（針對貫通式驅(qū)動橋i05）時，應(yīng)選用單級減速；當(dāng)7.6i012時，應(yīng)選用雙級減速；當(dāng)i012并且需要較大的離地間隙時，需配以輪邊減速。本次設(shè)計輕型客車要求的主減速比為4.3，并且小于7.6，所以選用單級主減速器。1.3主減速器主動錐齒輪的支承方案就是在驅(qū)動橋橋殼結(jié)構(gòu)和軸承的型式早就確定的情況下，齒輪的支承剛度也會影響主減速器齒輪的嚙合精度。，使汽車有足夠的牽引力、適當(dāng)?shù)淖罡哕囁俸土己玫娜剂辖?jīng)濟(jì)性，為此需要通過驅(qū)動橋的主減速器進(jìn)一步的增大轉(zhuǎn)矩降低轉(zhuǎn)速。目下當(dāng)今汽車

15、主減速器主動錐齒輪的支承形式具體可以分為以下兩種。圖 3-31、懸臂式支承懸臂式支承（見圖3-3（a）的結(jié)構(gòu)特征在于在錐齒輪大端一側(cè)有較長的軸，然后在其上安裝一對相互對置能夠抵消軸向力的圓錐滾子軸承。通常為了以改善支承剛度，會采取減小懸臂長度a和增加兩支承間的距離b的措施，同時應(yīng)使兩軸承圓錐滾子的大端朝外，使作用在齒輪上離開錐頂?shù)妮S向力由靠近齒輪的軸承承受，而反向軸向力則由另一軸承承受。為了盡可能地增加支承剛度，支承距離b應(yīng)大于2.5倍的懸臂長度a，且應(yīng)比齒輪節(jié)圓直徑的70%還大，另外靠近齒輪的軸徑應(yīng)不小于尺寸a。為了方便拆裝，應(yīng)使靠近齒輪的軸承軸徑比另一軸承的支承軸徑大些。支承剛度除了與軸承

16、形式、軸徑大小、支承間距離和懸臂長度大小有關(guān)外，還與軸承與軸及軸承與座孔之間的配合緊度有關(guān)。懸臂式支承結(jié)構(gòu)簡單，但支承剛度較差，主要用于傳遞轉(zhuǎn)矩較小的主減速器上。2、跨置式支承跨置式（見圖3-3（b）支撐的結(jié)構(gòu)在錐齒輪在軸兩端裝有軸承，可以大大提高軸承的剛度，降低了軸承的負(fù)荷，提高齒輪嚙合條件，因此齒輪的承載能力高于懸臂式。另外，由于齒輪大端一側(cè)軸徑上的兩個相對安裝的圓錐滾子軸承之間的距離很小，這樣可以縮短主動齒輪軸的長度，會使布置更緊湊，同時可減小傳動軸夾角，更加有利于整車的布置。但是跨置式支承也存在一些缺點，就是必須在主減速器殼體上布置支承導(dǎo)向軸承所需要的軸承座，這是由此使得主減速器殼體結(jié)

17、構(gòu)復(fù)雜，加工成本提高。因主、從動齒輪之間的空間很小，致使主動齒輪的導(dǎo)向軸承尺寸受到限制，有時甚至布置不下或使齒輪拆裝困難。通常只有在需要傳遞較大轉(zhuǎn)矩情況下，才會考慮選擇采用跨置式支承。因此，本次設(shè)計為輕型客車驅(qū)動橋設(shè)計中主減速器主動齒輪選用懸臂式支撐，軸承的具體位置尺寸的選擇將在后面計算軸承壽命的時候給出。1.4主減速器從動錐齒輪的支承方案從動錐齒輪的支承方式多采用騎馬式支承如上圖3-3（c），并且從動錐齒輪的軸承大多數(shù)的情況下都是采用圓錐滾子軸承支承的。在這個結(jié)構(gòu)中為了獲得較大的支承剛度，通常會采取這個措施：就是兩個軸承的圓錐滾子大端通常向內(nèi)，以減小尺寸c和d，目的是為了增加支承剛度。從載荷

18、分布的角度來看，為使載荷能均勻分配在兩軸承上，設(shè)計時要盡量使尺寸c不要小于尺寸d，c與d的具體尺寸可參見后續(xù)的軸承校核部分。第二節(jié) 主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計計算2.1從動錐齒輪計算載荷的確定由于本設(shè)計是輕型客車的驅(qū)動橋設(shè)計，按照經(jīng)驗是將發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩同時用傳動系最低擋傳動比時和驅(qū)動車輪在良好路面上開始滑轉(zhuǎn)時，在兩種情況中主減速器從動齒輪上的轉(zhuǎn)矩（、）的較小者，作為載貨汽車和越野汽車在強度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，即式中：；本設(shè)計為輕型客車選??； 率，取；驅(qū)動橋數(shù)目，??；，題目已知；，商用車為1.11.2。本設(shè)計為輕型客車設(shè)計選??； 時可取。；，由輪胎型號195/7

19、0R15得；、和傳動比，；代入數(shù)據(jù)算得、。由上式所求得數(shù)據(jù)不能用次計算轉(zhuǎn)矩作為疲勞損壞的計算轉(zhuǎn)矩。正常情況對于公路車輛而言，當(dāng)計算主減速器主從動錐齒輪疲勞壽命的時候，應(yīng)該按照以下所算轉(zhuǎn)矩為計算轉(zhuǎn)矩，即式中：，題目已知；，；對。本設(shè)計為輕型客車的驅(qū)動橋設(shè)計所以選取；驅(qū)動橋數(shù)目，取；、和傳動比，；，；對；對。本設(shè)計為輕型客車?。黄嚨男阅芟禂?shù)：當(dāng)時，取，代入數(shù)據(jù)算得，則。代入本設(shè)計的具體數(shù)據(jù)算可得2.2主減速器齒輪基本參數(shù)的選擇1、主、從動錐齒輪齒數(shù)和的選擇本設(shè)計的參數(shù)中已經(jīng)給定主減速比。為了使磨合均勻，和應(yīng)互為質(zhì)數(shù)；同時為了得到比較好的齒輪的重疊系數(shù)，主從動齒輪的齒數(shù)之和對于卡車數(shù)量應(yīng)不少于40

20、個，汽車應(yīng)不低于50；當(dāng)主減速比i0較大時，取值小些，為的是得到滿意的驅(qū)動橋離地間隙。本設(shè)計中已給定主減速比，最小離地間隙，選取，。2、從動錐齒輪大端分度圓直徑和端面模數(shù)的選取在本輕型客車的驅(qū)動橋設(shè)計中，從動錐齒輪大端分度圓直徑選取大了會影響驅(qū)動橋殼尺寸和最小離地間隙，從動錐齒輪大端分度圓直徑選取小了會使得主動齒輪的前支撐座安裝的空間以及差速器的安裝很不方便，比較狹窄。應(yīng)該根據(jù)以往推到出的公式進(jìn)行初選，即式中：，mm；，?。?，代入數(shù)據(jù)得，取從動錐齒輪的端面模數(shù)由下式計算還應(yīng)滿足式中：，取；從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩，代入數(shù)據(jù)得，故本設(shè)計中取3、主從動錐齒輪齒面寬和的選擇對于從動錐齒輪的齒面寬應(yīng)該小于

21、等于其節(jié)錐距的0.3倍，即。對于汽車而言，主減速器圓弧齒輪的齒面寬，同時應(yīng)滿足。對于弧齒錐齒輪，一般比大10%。代入數(shù)據(jù)得，取，。4、雙曲面齒輪副的偏移距的確定和偏移方向的選擇本次設(shè)計的是輕型客車的驅(qū)動橋，主減速比， ，取。主減速器采用的齒輪形式是雙曲面齒輪，其偏移可分為兩種，主要是看偏移方向的不同。偏移方向具體的判定規(guī)則是：由從動齒輪的錐頂向其齒面看去，并使主動齒輪處于右側(cè)，如果主動齒輪在從動齒輪中心線的上方，則為上偏移；如果主動齒輪在從動齒輪中心線的下方，則為下偏移。為了減小驅(qū)動橋的最小離地間隙，本設(shè)計中選取下偏移方式。5、選擇中點螺旋角格里森齒制雙曲面齒輪通常用下面的公式來估算出雙曲面齒

22、輪副中主動錐齒輪螺旋角的名義值：式 中： ；、，；，。代入數(shù)據(jù)得，取預(yù)選后尚需用刀號來加以校正。首先求出近似刀號：式中：、主、從動齒輪的齒根角，以“分”表示。按近似刀號選取與其最接近的標(biāo)準(zhǔn)刀號（計有：，），然后按選定的標(biāo)準(zhǔn)刀號反算螺旋角：所得的值來檢驗的大小，使，同時與之差應(yīng)小于接下來，我們利用下面的公式來估算出從動齒輪的名義螺旋角：式中：式 中：，；，；，。雙曲面齒輪傳動的平均螺旋角為具體計算結(jié)果可通過程序計算。6、螺旋方向的選擇汽車前進(jìn)時，從汽車前面向后面看，驅(qū)動橋主減速器的主動齒輪軸沿順時針方向旋轉(zhuǎn)，所以本次輕型客車驅(qū)動橋設(shè)計中主動錐齒輪的螺旋方向選為左旋，從動錐齒輪螺旋方向選為右旋。7

23、、法向壓力角的選擇主減速器的傳動型式從上文可知，本次設(shè)計的方案中已經(jīng)選取了雙曲面齒輪傳動，而且主動錐齒輪的齒數(shù)是。由此，從動錐齒輪法向壓力角取，主動錐齒輪平均法向壓力角。8、格里森制錐齒輪銑刀盤名義直徑的選擇格里森齒制雙曲面齒輪銑刀盤的名義直徑的概念是：通過被切齒輪齒間中點的假想同心圓的直徑?？捎孟率匠醪焦浪愕侗P的名義直徑：（mm）式 中：，以使為標(biāo)準(zhǔn)值；、，；?？梢愿鶕?jù)上面的公式初步地估算刀盤的名義直徑值，通過查找相關(guān)手冊可以選出與其最接近的刀盤名義半徑的標(biāo)準(zhǔn)值；刀盤半徑的選擇也可以按從動齒輪大端分度圓直徑直接選取刀盤名義半徑。按從動齒輪大端分度圓直徑直接選取刀盤名義半徑。2.3主減速器雙曲

24、面齒輪的幾何尺寸計算由前面已經(jīng)算好的雙曲面齒輪副的基本參數(shù)，經(jīng)過自己編寫的matlab（具體程序詳見電算說明書）來進(jìn)行這復(fù)雜繁瑣的計算，最終由程序計算后可以得到主減速器雙曲面齒輪的具體的幾何尺寸（如下表）：序號參數(shù)結(jié)果備注（1）Z110主動齒輪齒數(shù)（2）Z243從動齒輪齒數(shù)（3）（1）/（2）0.2326（4）F34大齒輪齒寬 F=0.155d2（5）E30小齒輪軸線偏移距 （6）217其中是直徑系數(shù)，13-16 Tj為計算載荷（7）95.25刀盤名義半徑（8）預(yù)選值（9）1.1033（10） 0.2791（11）0.9632（12）92.1257從動齒輪齒寬中點處的分度圓半徑（13）0.31

25、37（14）0.9495（15）1.2956（16）21.4246（17）27.7574主動齒輪齒寬中點處的分度圓半徑（18）1.26(19)357.8743(20)0.0872(21)1.0038（22）0.0869（23）4.9824（24）0.2995（25）0.3139（26）0.2767（27）0.9638（28）0.3107（29）0.9505（30）1.1106（31） -0.0023（32）-5.2789e-04（33）0.2995（34）0.3139（35）0.2767（36）15.4642主動齒輪截錐角（37）0.9638（38）0.3108（39）18.1057（40）0

26、.9505（41）1.1032（42）47.8082（43）0.6716（44）29.7025（45）0.8686（46）0.5704（47）0.2900（48）73.8297從動齒輪節(jié)錐角（49）0.9604（50）0.2785（51）28.7496（52）330.8003（53）359.5498（54）83.3175（55）69.7938（56）0.0820（57）4.6850（58）0.9967（59）0.0031（60）1.4132e-04（61）5.8150e+0.3（62）0.0023（63）0.0056（64）94.9317（65）95.25（66）1.0000（67）0.064

27、8；0.7674（68）87.8827；0.2666（69）1.0254（70）27.6122（71）-0.8990負(fù)號表示該節(jié)錐頂點在大小齒輪的軸線之間（72）95.9205（73）112.9693（74）17.0488（75）7.2577K齒深系數(shù)取3.6（76）0.5517（77）0.5540（78） 42.5（79）0.6756（80）21.25（81）0.932（82）0.3889（83）1.4246（84）349.8465雙重收縮齒齒根角總和（85）0.17從動齒輪齒頂高系數(shù)（86）0.98（87）1.2338大齒輪齒寬中點處齒頂高（88）7.1626大齒輪齒寬中點處齒根高（89）

28、59.4739（90）0.0173（91）290.3726（92）0.0844（93）1.5288大齒輪齒頂高（94）8.6009大齒輪齒根高（95）1.1387（96）10.1297齒全高（97）8.9910齒工作高（98）74.8209大齒輪面錐角（99）0.9651（100）0.2618（101）68.9902（102）0.9335（103）0.3585（104）0.3841（105）217.8515大齒輪外圓直徑（106）32.3602（107）30.8919（108）0.4409（109）0.9960（110）-1.3399負(fù)號表示根錐頂點在大小齒輪軸線之間（111）0.0970正號

29、表示根錐頂點越過小齒輪軸線（112）102.7304（113）0.2920（114）0.9564（115）0.3053（116）0.3429（117）20.0537小齒輪面錐角（118）0.9394（119）0.3650（120）3.4286（121）5.5752（122）0.0196（123）1.1246；0.9998（124）16.9811；0.9564（125）4.5894；0.9968（126）-0.0425；-0.4908（127）1.0454（128）88.2117（129）0.9424（130）17.8226（131）104.6990小齒輪外緣到大齒輪軸線的距離（132）17.7

30、205（133）67.9503小齒輪前緣到大齒輪軸線的距離（134）110.2742（135）80.5071小齒輪外圓直徑（136）99.6169（137）0.3012（138）17.5269（139）0.9536（140）-0.59（141）10.0932正號表示小齒輪錐頂點超過大齒輪軸線（142）0.2497（143）14.4586小齒輪齒根角（144）0.9683（145）0.2578（146）0.1211最小齒側(cè)間隙允許值（147）0.1887最大齒側(cè)間隙允許值（148）0.1017（149）6.6731（150）78.9693節(jié)平面大齒輪內(nèi)錐距2.4主減速器雙曲面齒輪的強度計算1、單

31、位齒長圓周力主減速器錐齒輪的表面耐磨性，常用輪齒上的假定單位齒長壓即單位赤長上的圓周力力來估算，即式 中：，； ，； ，。正如前面所提到的，當(dāng)計算錐齒輪最大應(yīng)力時，計算轉(zhuǎn)矩應(yīng)取，由于本設(shè)計中取，因此單位齒長圓周力應(yīng)按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩計算：式 中：發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，已知； 變速器傳動比，已知變速器一擋傳動比； 發(fā)動機到萬向傳動軸之間的效率，??； 主動錐齒輪中點分度圓直徑，已知； 從動錐齒輪的齒面寬，已知。代入數(shù)據(jù)得，這個數(shù)值小于表3-32給出的許用值的1.25倍（），則其強度的大小滿足要求。2、輪齒彎曲強度主減速器雙曲面齒輪輪齒的齒根彎曲應(yīng)力為式 中：，； ，對于從動齒輪為和，對于主動錐齒輪為和；

32、，?。?，與齒輪尺寸，當(dāng)時，本設(shè)計中，故； ，跨置式結(jié)構(gòu)：， ，支承剛度大時取小值。本設(shè)計中對于主動錐齒輪，對于從動錐齒輪； ，當(dāng)齒輪接觸良好、； ，已知主動錐齒輪，從動錐齒輪； ，已知，； ，已知； 彎曲應(yīng)力綜合系數(shù)，按圖3-114，主動錐齒輪，從動錐齒輪代入數(shù)據(jù)得主動齒輪，；從動齒輪，上述按主動齒輪、中較小值時，汽車主減速器中雙曲面齒輪的許用彎曲應(yīng)力為;按 計算時，汽車主減速器中雙曲面齒輪的許用彎曲應(yīng)力為。計算結(jié)果表明本輕型客車驅(qū)動橋設(shè)計中的雙曲面齒輪設(shè)計滿足疲勞彎曲強度條件。3、輪齒接觸強度在主減速器中雙曲面錐齒輪的齒面接觸應(yīng)力可有下式來進(jìn)行計算式 中：，； ，對鋼制齒輪副?。?，取主動

33、錐齒輪齒寬中點處分度圓直徑Dm1與外圓直徑D01的平均值，即 齒輪的計算載荷，主動錐齒輪為和。； ，?。?，通常； 齒面載荷分配系數(shù)，跨置式結(jié)構(gòu)：，懸臂式結(jié)構(gòu)：，支承剛度大時取小值。本設(shè)計中對于主動錐齒輪； 齒面品質(zhì)系數(shù)，取決于齒面的表面粗糙度及表面覆蓋層的性質(zhì)，對于制造精確的齒輪，通常?。?高時，可取； ，取齒輪副中的較小者； 接觸應(yīng)力綜合系數(shù)，按圖3-126，??；代入數(shù)據(jù)得，。上述按、計算的最大接觸應(yīng)力不超過2800MPa，按計算的疲勞彎曲應(yīng)力不應(yīng)超過1750MPa，破壞的循環(huán)次數(shù)為次。計算結(jié)果表明本輕型客車驅(qū)動橋設(shè)計中主減速器的雙曲面齒輪設(shè)計滿足疲勞彎曲強度條件。2.5主減速器軸承的計算

34、1、錐齒輪齒面上的作用力在主減速器主動錐齒輪的工作過程中，齒面嚙合力對軸向力可以分解為切向。（1）齒寬中點處的圓周力Fc 式 中：，由于軸承的主要損壞形式是疲勞破壞，因此取汽車日常行駛平均轉(zhuǎn)矩； 從動錐齒輪齒寬中點處的分度圓直徑，已知；代入數(shù)據(jù)得。對于雙曲面齒輪副：式 中：主動錐齒輪中點螺旋角，已知； 從動錐齒輪中點螺旋角，已知； 作用在主動錐齒輪上的圓周力，。代入數(shù)據(jù)得。（2）錐齒輪的軸向力和徑向力在前面的分析中，已確定主動錐齒輪左旋，并且從錐齒輪大端往小端看呈順時針方向旋轉(zhuǎn)。主動錐齒輪的軸向力從動錐齒輪的軸向力主動錐齒輪的徑向力從動錐齒輪的徑向力式 中：、主、從動錐齒輪的圓周力，已知，；

35、、主、從動錐齒輪中點螺旋角，已知，； 、主、從動錐齒輪齒廓表面的法向壓力角，已知，； 、主、從動錐齒輪的節(jié)錐角，在計算主動齒輪受力時用面錐角代之，計算從動齒輪受力時用根錐角代之，因此取，。代入數(shù)據(jù)得,; ,。計算結(jié)果中，軸向力為正值表明力的方向遠(yuǎn)離錐頂，負(fù)值表示指向錐頂；徑向力是正值表明力使該齒輪離開相嚙合齒輪，負(fù)值表明力使該齒輪趨向相嚙合齒輪。2、錐齒輪軸承的載荷確定錐齒輪齒面上的圓周力、軸向力和徑向力后，根據(jù)主減速器軸承的布置尺寸，即可求出軸承所承受的載荷。軸承A徑向力軸向力軸承B徑向力軸向力軸承C徑向力軸向力軸承D徑向力軸向力式 中：代入數(shù)據(jù)得：,; ,; ,; ,.軸承上的載荷確定以后

36、，即可根據(jù)使用壽命的要求來選擇合適的軸承型號。在設(shè)計時，軸承的壽命應(yīng)該滿足式 中：S汽車的大修里程，km，取 汽車的平均行駛速度，km/h，本設(shè)計輕型客車取代入數(shù)據(jù)得；在上述情況下，汽車從動錐齒輪的轉(zhuǎn)速為主動錐齒輪的轉(zhuǎn)速為代入數(shù)據(jù)得， 式 中：，對于車輛，??； ，查機械設(shè)計P219頁 表9-7得軸承A ：，軸承B：，軸承C：，軸承D：，代入數(shù)據(jù)得：; ;.軸承應(yīng)具有的基本額定動載荷為式 中：溫度系數(shù)，??； 壽命指數(shù)，對于滾子軸承??；代入數(shù)據(jù)得：; ;.根據(jù)上述計算結(jié)果，查圓錐滾子軸承標(biāo)準(zhǔn)，選取各軸承型號為：軸承A：30308軸承B：30306軸承C：30210軸承D：30210。第四章 差速器

37、設(shè)計第四章 差速器設(shè)計第一節(jié) 差速器結(jié)構(gòu)形式的選擇1、對稱錐齒輪式差速器大多數(shù)汽車都屬于公路運輸車，對于在公路上行駛的汽車來說，由于路面較好，各驅(qū)動輪與路面的附著系數(shù)幾乎沒有差別，且附著較好，因此廣泛采用了結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量較小、工作平穩(wěn)、制造方便、可靠性高的普通錐齒輪式差速器。此外對稱錐齒輪式差速器還有摩擦片式和強制鎖止式等形式。2、滑塊凸輪式差速器滑塊凸輪式差速器是一種高摩擦自鎖差速器，其結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，在零件材料、機械加工、熱處理、化學(xué)處理等方面均有較高的技術(shù)要求。對于通用的載貨汽車，采用滑塊凸輪式差速器代替對稱錐齒輪式差速器可顯著地提高其通過性。3、蝸輪式差速器渦輪式高摩擦

38、差速器鎖緊系數(shù)大，能在附著系數(shù)變化劇烈的復(fù)雜道路條件下取得較好的防止車輪滑轉(zhuǎn)的效果，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高。蝸輪式差速器主要用于在各種道路條件下和無路地區(qū)行駛的大噸位載貨汽車、越野汽車和特種牽引汽車。4、牙嵌式自由輪差速器牙嵌式自由輪差速器是自由輪差速器的一種，自由輪式差速器的左、右半軸轉(zhuǎn)矩互無影響，而高摩擦式差速器的左、右半軸轉(zhuǎn)矩是相互影響的。牙嵌式自由輪差速器具有工作可靠、使用壽命長、鎖緊系數(shù)不受零件磨損的影響、噪聲小、制造加工也不困難等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于越野汽車、牽引汽車、礦用自卸汽車等各種汽車的驅(qū)動橋上。綜上所述，本次輕型客車驅(qū)動橋設(shè)計的差速器設(shè)計選用對稱錐齒輪式差速器。第二節(jié) 對

39、稱式圓錐行星齒輪差速器的設(shè)計2.1差速器齒輪的基本參數(shù)選擇1、轎車常用個行星齒輪，載貨汽車和越野汽車多用個行星齒輪。本設(shè)計為輕型客車取行星齒輪數(shù)。2、行星齒輪球面半徑Rb的確定行星齒輪球面半徑Rb反映了差速器錐齒輪節(jié)錐距的大小和承載能力，可按如下的經(jīng)驗公式確定：式 中：，個行星齒輪的乘用車和商用車取小值，對于有兩個行星齒輪的乘用車及四個行星齒輪的越野汽車和礦用車取大值，本設(shè)計為輕型客車驅(qū)動橋的設(shè)計中??； ，；代入數(shù)據(jù)得。行星齒輪的節(jié)錐距為取。3、行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)的選擇齒數(shù)的選擇按照齒數(shù)應(yīng)該或為奇數(shù)的原則，對半軸齒輪和行星齒輪的齒數(shù)進(jìn)行選?。喊胼S齒輪齒數(shù)，行星齒輪齒數(shù)。4、行星齒輪和半軸齒

40、輪節(jié)錐角y1、y2及模數(shù)m行星齒輪和半軸齒輪節(jié)錐角、分別為錐齒輪大端的端面模數(shù)m為錐齒輪大端分度圓直徑為代入數(shù)據(jù)得，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，則，。5、壓力角a目前汽車差速器齒輪大都采用壓力角為、齒高系數(shù)為0.8的齒形。某些總質(zhì)量較大的商用車采用的壓力角，以提高齒輪強度。本設(shè)計為輕型客車驅(qū)動橋設(shè)計取。6、行星齒輪軸直徑d及支承長度L行星齒輪軸直徑與行星齒輪安裝孔直徑相同，行星齒輪在軸上的支承長度也就是行星齒輪安裝孔的深度。行星齒輪軸的直徑為式 中：，；，取；行星齒輪數(shù)，；，行星齒輪在軸上的支承長度L為代入數(shù)據(jù)得，。取整，。2.2差速器齒輪的幾何尺寸計算由上述差速器齒輪的基本參數(shù)，汽車差速器直齒錐齒輪的幾何尺

41、寸計算用表，利用matlab（具體程序參見后面的電算說明書）計算得到：1 行星齒輪齒數(shù)；2 半軸齒輪齒數(shù)；3 模數(shù)；4 齒面寬；5 齒工作高；6 齒全高；7 壓力角；8 軸交角；9 行星齒輪大端分度圓直徑；10 半軸齒輪大端分度圓直徑；11 行星齒輪節(jié)錐角；12 半軸齒輪節(jié)錐角；13 節(jié)錐距；14 錐齒輪大端周節(jié)；15 行星齒輪齒頂高；16 半軸齒輪齒頂高；17 行星齒輪齒根高；18 半軸齒輪齒根高；19 徑向間隙；20 行星齒輪齒根角；21 半軸齒輪齒根角；22 行星齒輪面錐角；23 半軸齒輪面錐角；24 行星齒輪根錐角；25 半軸齒輪根錐角；26 行星齒輪外圓直徑；27 半軸齒輪外圓直徑；

42、28 ；29 ；30 行星齒輪理論弧齒厚；31 半軸齒輪理論弧齒厚；32 ；33 ；34 半軸齒輪弦齒厚；35 行星齒輪弦齒高；36 半軸齒輪弦齒高；2.3差速器齒輪強度計算汽車差速器齒輪的彎曲應(yīng)力為式 中：半軸齒輪計算轉(zhuǎn)矩， ，按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩配以，按汽； 及熱處理等因素有關(guān)，當(dāng)時，本設(shè)計中，故； ，跨置式結(jié)構(gòu)：，懸臂式結(jié)構(gòu)：，支承剛度大時取小值。??； 高時，可??； 端面模數(shù)，已知； ，已知； ，已知； ，按圖4-9，?。?行星齒輪數(shù)，已知。代入數(shù)據(jù)得，。當(dāng)時，；當(dāng)時，計算結(jié)果表明設(shè)計滿足了要求。第五章 半軸設(shè)計第一節(jié) 半軸的結(jié)構(gòu)形式根據(jù)半軸外端支承形式和受力狀況的差異，普通非斷開式驅(qū)動橋的

43、半軸可分為半浮式、3/4浮式和全浮式三種。本次設(shè)計的是輕型客車的驅(qū)動橋，結(jié)合上述分析，擬采用全浮式半軸。第二節(jié) 全浮式半軸設(shè)計2.1全浮式半軸計算載荷的確定全浮式半軸只承受轉(zhuǎn)矩，其計算載荷可按主減速器從動錐齒輪計算轉(zhuǎn)矩進(jìn)一步計算得到：式 中：差速器轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)，對于圓錐行星齒輪差速器可??；代入數(shù)據(jù)得。2.2全浮式半軸桿部直徑的初選在設(shè)計時，全浮式半軸桿部直徑的初步選取可按下式進(jìn)行：式 中：許用半軸扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，；代入數(shù)據(jù)得。取。2.3全浮式半軸的強度計算1、半軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力半軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為式 中：許用半軸扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，； 半軸直徑，； 半軸計算轉(zhuǎn)矩，代入數(shù)據(jù)得。2、半軸的扭轉(zhuǎn)角半軸的扭轉(zhuǎn)角為式 中：

44、扭轉(zhuǎn)角，； 半軸長度，初選 材料的剪切彈性模量，??； 半軸斷面的極慣性矩，；單位長度轉(zhuǎn)角為代入公式得，。半軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力宜為，轉(zhuǎn)角宜為每米長度，上述計算結(jié)構(gòu)表明設(shè)計滿足要求。3、半軸花鍵強度計算由于漸開線花鍵可以用齒輪的制造方法加工制造，所以加工工藝性比較好，并且制造精度比較高，花鍵齒的根部強度也很高，同時應(yīng)力集中小，易于定心，所以綜上緣由本設(shè)計的半軸花鍵采用漸開線花鍵?；ㄦI的強度校核主要是對剪切應(yīng)力和擠壓應(yīng)力校核。通常要求剪切應(yīng)力不大于73MPa，同時擠壓應(yīng)力不大于200MPa。由于半軸桿部直徑為，據(jù)此查現(xiàn)代機械零部件設(shè)計手冊，可取花鍵齒數(shù)，模數(shù)，半軸花鍵大徑，在此基礎(chǔ)上計算出花鍵幾何尺寸即

45、可進(jìn)行強度校驗。半軸花鍵的剪切應(yīng)力半軸花鍵的擠壓應(yīng)力式 中：半軸計算轉(zhuǎn)矩， ，； 半軸齒輪花鍵孔小徑，； ，； 花鍵工作長度，?。?，； 載荷分配不均勻系數(shù)，取。代入數(shù)據(jù)得得，?？梢?，花鍵強度符合本輕型客車驅(qū)動橋的設(shè)計要求。第四章 差速器設(shè)計第六章 驅(qū)動橋殼設(shè)計設(shè)計原則是在保證橋殼有足夠的強度和剛度的條件下，應(yīng)盡量減少橋殼的質(zhì)量，使其結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，便于主減速器的拆裝、調(diào)整、維修和保養(yǎng)。此外還應(yīng)該考慮到具體的汽車型號、使用條件來選擇合理的材料和工藝，以盡量減少成本。第一節(jié) 驅(qū)動橋殼的選型驅(qū)動橋殼分為可分式、整體式和組合式三種結(jié)構(gòu)形式。1.1可分式橋殼這種形式的橋殼結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝性好，主

46、減速器支承剛度好。但是用這種橋殼在裝配、調(diào)整主減速器齒輪時，看不見、摸不著，生產(chǎn)效率低，不易保證產(chǎn)品質(zhì)量，橋殼的強度和剛度也比較低，半軸套管壓入橋殼部分的鉚接處及左右兩半橋殼的聯(lián)接螺栓容易損壞。這種橋殼曾用于總質(zhì)量不大的汽車上，現(xiàn)已較少使用。1.2整體式橋殼采用整體式橋殼的驅(qū)動橋，其主減速器齒輪及差速器總成均裝在與橋殼分開的主減速器殼內(nèi)，構(gòu)成一個單獨的主減速器與差速器總成，調(diào)整好后再由橋殼中部前面裝入橋殼內(nèi)，并與橋殼用螺栓緊固在一起。這種結(jié)構(gòu)對主減速器和差速器的拆裝、調(diào)整、維修和保養(yǎng)都十分方便。1.3組合式橋殼組合式橋殼又稱為支架式橋殼，它是將鑄造的主減速器殼作為橋殼的中間部分，而后在其兩端壓

47、入無縫鋼管，再用銷釘或塞焊予以固定而成。這種形式的橋殼常用于乘用車和總質(zhì)量較小的商用車上。1.4驅(qū)動橋殼結(jié)構(gòu)形式的選擇對于橋殼型式的選擇，考慮到上述三種類型的優(yōu)缺點，對于本次設(shè)計的輕型客車驅(qū)動橋，采用鑄造整體式驅(qū)動橋殼結(jié)構(gòu)形式。第二節(jié) 驅(qū)動橋殼的受力分析與強度計算2.1橋殼的靜彎曲應(yīng)力計算橋殼相當(dāng)于一個空心橫梁，兩端經(jīng)輪轂軸承支承于車輪上，在鋼板彈簧座處橋殼承受汽車的簧上載荷，而沿左右輪胎的中心線，地面給輪胎以反力，橋殼則承受此力與車輪重力之差值。計算簡圖如圖6-1所示。圖6-1橋殼按靜載荷計算時，在其兩鋼板彈簧座之間的彎矩M為 式 中：，已知； ，由于遠(yuǎn)小于，當(dāng)無數(shù)據(jù)時可忽略不計； ，已知； 驅(qū)動橋殼上兩鋼板彈簧座中心間的距離，已知；。由彎矩圖可見，橋殼的危險截面通常在鋼板彈簧座附近。驅(qū)動橋殼靜彎曲應(yīng)力則為式 中：面系數(shù)。本設(shè)計輕型客車驅(qū)動橋中已選擇鑄造整體式的橋殼，因為在生產(chǎn)上我們已經(jīng)選擇采用了鑄造的工藝，考慮到這些原因我們就因此可以將彈簧座左右附近斷面，則垂向彎曲截面系數(shù)的計算公是如下：水平彎曲截面系數(shù)的計算公式如下：扭轉(zhuǎn)截面系