汽車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)

1、啻三明亭院S AN M I NG UNIVERSITY車輛工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院班 級(jí)12級(jí)車輛工程姓名黃揚(yáng)顯學(xué) 號(hào)0665130成績(jī)指引教師盧隆輝設(shè)計(jì)課題某型輕型貨車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)年11月15日整車性能參數(shù)（已知）驅(qū)動(dòng)形式：6X2后輪軸距：3800mm輪距前/后：1750/1586mm整備質(zhì)量4310kg額定載質(zhì)量：5000kg空載時(shí)前軸分派軸荷45%，滿載時(shí)前軸分派軸荷26%前懸/后懸：1270/1915mm最高車速：110km/h最大爬坡度：35%長(zhǎng)寬高：6985、2330、2350發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)：YC4E14020最大功率：99.36kw/3000rmp最大轉(zhuǎn)矩：380N - m/1

2、2001400mm變速器傳動(dòng)比：7.7 4.1 2.34 1.51 0.81倒檔傳動(dòng)比：8.72輪胎規(guī)格：9.0020離地間隙：280mm TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark7 o Current Document 1總體設(shè)計(jì)4 HYPERLINK l bookmark17 o Current Document 1.1非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋4 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 1.2斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋5 HYPERLINK l bookmark23 o Current Document 2主減速器設(shè)計(jì)5 HYPERLINK

3、l bookmark31 o Current Document 2.1主減速器構(gòu)造方案分析6 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 2.1.1螺旋錐齒輪傳動(dòng) 62.2主減速器主、從動(dòng)錐齒輪日勺支承方案 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。 HYPERLINK l bookmark37 o Current Document 2.2.1積極錐齒輪勺支承7 HYPERLINK l bookmark41 o Current Document 2.2.2從動(dòng)錐齒輪勺支承7 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 2.3主減速器錐齒輪

4、設(shè)計(jì)7 HYPERLINK l bookmark47 o Current Document 2.3.1主減速比i 0勺擬定8 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 2.3.2主減速器錐齒輪日勺重要參數(shù)選擇92.4主減速器錐齒輪勺材料112.5主減速器錐齒輪勺強(qiáng)度計(jì)算122.5.1單位齒長(zhǎng)圓周力 122.5.2齒輪彎曲強(qiáng)度122.5.3輪齒接觸強(qiáng)度132.6主減速器錐齒輪軸承勺設(shè)計(jì)計(jì)算142.6.1錐齒輪齒面上勺作用力 142.6.2錐齒輪軸承勺載荷152.6.3錐齒輪軸承型號(hào)勺擬定183差速器設(shè)計(jì)193.1差速器構(gòu)造形式選擇203.2 一般錐齒輪式

5、差速器齒輪設(shè)計(jì)203.3差速器齒輪勺材料233.4 一般錐齒輪式差速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算234驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)244.1橋殼勺構(gòu)造型式254.2橋殼勺受力分析及強(qiáng)度計(jì)算26道謝29參照文獻(xiàn)291總體設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋處在動(dòng)力傳動(dòng)系日勺末端，其基本功能是增大由傳動(dòng)軸或變速器傳來(lái)日勺轉(zhuǎn) 矩，并將動(dòng)力合理地分派給左、右驅(qū)動(dòng)輪，此外還承受作用于路面和車架或車身之間 勺垂直力力和橫向力。驅(qū)動(dòng)橋一般由主減速器、差速器、車輪傳動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)橋殼 等構(gòu)成。驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)滿足如下基本規(guī)定：1）所選擇勺主減速比應(yīng)能保證汽車具有最佳勺動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。2）外形尺寸要小，保證有必要勺離地間隙。3）齒輪及其他傳動(dòng)件工作平穩(wěn)，噪聲小。4）

6、在多種轉(zhuǎn)速和載荷下具有高勺傳動(dòng)效率。5）在保證足夠勺強(qiáng)度、剛度條件下，應(yīng)力求質(zhì)量小，特別是簧下質(zhì)量應(yīng)盡量小， 以改善汽車平順性。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)協(xié)調(diào)。7）構(gòu)造簡(jiǎn)樸，加工工藝性好，制造容易，拆裝，調(diào)節(jié)以便。1.1非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋一般非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋，由于構(gòu)造簡(jiǎn)樸、造價(jià)低廉、工作可靠，廣泛用在多種載 貨汽車、客車和公共汽車上，在多數(shù)勺越野汽車和部分轎車上也采用這種構(gòu)造。她 們勺具體構(gòu)造、特別是橋殼構(gòu)造雖然各不相似，但是有一種共同特點(diǎn)，即橋殼是一 根支承在左右驅(qū)動(dòng)車輪上勺剛性空心梁，齒輪及半軸等傳動(dòng)部件安裝在其中。這時(shí) 整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋、驅(qū)動(dòng)車輪及部分傳動(dòng)軸均屬于

7、簧下質(zhì)量，汽車簧下質(zhì)量較大，這是它 日勺一種缺陷。驅(qū)動(dòng)橋日勺輪廓尺寸重要取決于主減速器日勺型式。在汽車輪胎尺寸和驅(qū)動(dòng)橋下日勺 最小離地間隙已經(jīng)擬定勺狀況下，也就限定了主減速器從動(dòng)齒輪直徑勺尺寸。在給 定速比勺條件下，如果單級(jí)主減速器不能滿足離地間隙規(guī)定，可該用雙級(jí)構(gòu)造。在 雙級(jí)主減速器中，一般把兩級(jí)減速器齒輪放在一種主減速器殼體內(nèi)，也可以將第二 級(jí)減速齒輪作為輪邊減速器。對(duì)于輪邊減速器：越野汽車為了提高離地間隙，可以 將一對(duì)圓柱齒輪構(gòu)成勺輪邊減速器勺積極齒輪置于其從動(dòng)齒輪勺垂直上方；公共汽 車為了減少汽車勺質(zhì)心高度和車廂地板高度，以提高穩(wěn)定性和乘客上下車勺以便， 可將輪邊減速器勺積極齒輪置于其

8、從動(dòng)齒輪勺垂直下方；有些雙層公共汽車為了進(jìn) 一步減少車廂地板高度，在采用圓柱齒輪輪邊減速器勺同步，將主減速器及差速器 總成也移到一種驅(qū)動(dòng)車輪勺旁邊。1.2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)橋勺明顯特點(diǎn)在于前者沒(méi)有一種連接左右驅(qū)動(dòng) 車輪勺剛性整體外殼或梁。斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋勺橋殼是分段勺，并且彼此之間可以做相 對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此這種橋稱為斷開(kāi)式勺。此外，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。這種橋勺中段，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(dòng)軸及一部分驅(qū)動(dòng)車輪傳動(dòng)裝 置勺質(zhì)量均為簧上質(zhì)量。兩側(cè)勺驅(qū)動(dòng)車輪由于采用獨(dú)立懸掛則可以彼此致立

9、地相對(duì) 于車架或車廂作上下擺動(dòng)，相應(yīng)地就規(guī)定驅(qū)動(dòng)車輪勺傳動(dòng)裝置及其外殼或套管作相 應(yīng)擺動(dòng)。2主減速器設(shè)計(jì)主減速器是汽車傳動(dòng)系中減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩勺重要部件，它是依托齒數(shù)少勺 錐齒輪帶動(dòng)齒數(shù)多勺錐齒輪。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置勺汽車，其主減速器還運(yùn)用錐齒輪傳動(dòng) 以變化動(dòng)力方向。由于汽車在多種道路上行使時(shí)，其驅(qū)動(dòng)輪上規(guī)定必須具有一定日勺 驅(qū)動(dòng)力矩和轉(zhuǎn)速，在動(dòng)力向左右驅(qū)動(dòng)輪分流日勺差速器之前設(shè)立一種主減速器后，便 可使主減速器前面勺傳動(dòng)部件如變速器、萬(wàn)向傳動(dòng)裝置等所傳遞勺扭矩減小，從而 可使其尺寸及質(zhì)量減小、操縱省力。驅(qū)動(dòng)橋中主減速器、差速器設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下基本規(guī)定：1）所選擇勺主減速比應(yīng)能保證汽車既有最佳勺動(dòng)力

10、性和燃料經(jīng)濟(jì)性。2）外型尺寸要小，保證有必要勺離地間隙；齒輪其他傳動(dòng)件工作平穩(wěn)，噪音小。3）在多種轉(zhuǎn)速和載荷下具有高勺傳動(dòng)效率；與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與動(dòng)協(xié)調(diào)。4）在保證足夠勺強(qiáng)度、剛度條件下，應(yīng)力求質(zhì)量小，以改善汽車平順性。5）構(gòu)造簡(jiǎn)樸，加工工藝性好，制造容易，拆裝、調(diào)節(jié)以便。2.1主減速器構(gòu)造方案分析2.1.1螺旋錐齒輪傳動(dòng)按齒輪副構(gòu)造型式分，主減速器勺齒輪傳動(dòng)重要有螺旋錐齒輪式傳動(dòng)、雙曲面 齒輪式傳動(dòng)、圓柱齒輪式傳動(dòng)（又可分為軸線固定式齒輪傳動(dòng)和軸線旋轉(zhuǎn)式齒輪傳 動(dòng)即行星齒輪式傳動(dòng)）和蝸桿蝸輪式傳動(dòng)等形式。在發(fā)動(dòng)機(jī)橫置勺汽車驅(qū)動(dòng)橋上，主減速器往往采用簡(jiǎn)樸勺斜齒圓柱齒輪；在發(fā) 動(dòng)機(jī)縱置勺汽車驅(qū)動(dòng)橋

11、上，主減速器往往采用圓錐齒輪式傳動(dòng)或準(zhǔn)雙曲面齒輪式傳 動(dòng)。為了減少驅(qū)動(dòng)橋勺外輪廓尺寸，主減速器中基本不用直齒圓錐齒輪而采用螺旋 錐齒輪。由于螺旋錐齒輪不發(fā)生根切（齒輪加工中產(chǎn)生輪齒根部切薄現(xiàn)象，致使齒 輪強(qiáng)度大大減少）勺最小齒數(shù)比直齒輪勺最小齒數(shù)少，使得螺旋錐齒輪在同樣勺傳 動(dòng)比下主減速器構(gòu)造較緊湊。此外，螺旋錐齒輪還具有運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小等長(zhǎng)處， 汽車上獲得廣泛應(yīng)用。查閱文獻(xiàn)1、2,經(jīng)方案論證，主減速器日勺齒輪選用螺旋錐齒輪傳動(dòng)形式（如 圖3-1示）。螺旋錐齒輪傳動(dòng)勺主、從動(dòng)齒輪軸線垂直相交于一點(diǎn)，齒輪并不同步在 全長(zhǎng)上嚙合，而是逐漸從一端持續(xù)平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向另一端。此外，由于輪齒端面重疊勺 影響，

12、至少有兩對(duì)以上勺輪齒同步捏合，因此它工作平穩(wěn)、能承受較大勺負(fù)荷、制 造也簡(jiǎn)樸。為保證齒輪副勺對(duì)勺嚙合，必須將支承軸承預(yù)緊，提高支承剛度，增大 殼體剛度。2.2主減速器主、從動(dòng)錐齒輪的支承方案2.2.1積極錐齒輪勺支承積極錐齒輪勺支承形式可分為懸臂式支承和跨置式支承兩種。查閱資料、文獻(xiàn)， 經(jīng)方案論證，采用跨置式支承構(gòu)造（如圖3-2示）。齒輪前、后兩端勺軸頸均以軸承 支承，故又稱兩端支承式。跨置式支承使支承剛度大為增長(zhǎng)，使齒輪在載荷作用下 勺變形大為減小，約減小到懸臂式支承勺1/30如下.而積極錐齒輪后軸承勺徑向 負(fù)荷比懸臂式勺要減小至1/51/7。齒輪承載能力較懸臂式可提高10%左右。裝載質(zhì)量為

13、2t以上勺汽車主減速器積極齒輪都是采用跨置式支承。本課題所設(shè) 計(jì)勺YC1090貨車裝載質(zhì)量為5t，因此選用跨置式。2.2.2從動(dòng)錐齒輪勺支承從動(dòng)錐齒輪采用圓錐滾子軸承支承（如圖3-3示）。為了增長(zhǎng)支承剛度，兩軸承 勺圓錐滾子大端應(yīng)向內(nèi)，以減小尺寸c+d。為了使從動(dòng)錐齒輪背面勺差速器殼體處有 足夠勺位置設(shè)立加強(qiáng)肋以增強(qiáng)支承穩(wěn)定性，c+d應(yīng)不不不小于從動(dòng)錐齒輪大端分度圓 直徑勺70%。為了使載荷能均勻分派在兩軸承上，應(yīng)是c等于或不小于d。2.3主減速器錐齒輪設(shè)計(jì)主減速比i 0、驅(qū)動(dòng)橋勺離地間隙和計(jì)算載荷，是主減速器設(shè)計(jì)勺原始數(shù)據(jù)，應(yīng)在汽車總體設(shè)計(jì)時(shí)就擬定。2.3.1主減速比i勺擬定主減速比對(duì)主減速

14、器日勺構(gòu)造型式、輪廓尺寸、質(zhì)量大小以及當(dāng)變速器處在最高檔 位時(shí)汽車勺動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性均有直接影響。i 0勺選擇應(yīng)在汽車總體設(shè)計(jì)時(shí)和傳動(dòng)系勺總傳動(dòng)比i 一起由整車動(dòng)力計(jì)算來(lái)擬定。可運(yùn)用在不同i下勺功率平衡田來(lái) 研究1 對(duì)汽車動(dòng)力性勺影響。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系參數(shù)作最佳匹配勺措施來(lái)選擇i值，可使汽車獲得最佳勺動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。對(duì)于具有很大功率儲(chǔ)藏日勺轎車、長(zhǎng)途公共汽車特別是競(jìng)賽車來(lái)說(shuō)，在給定發(fā)動(dòng) 機(jī)最大功率七皿密及其轉(zhuǎn)速勺狀況下，所選擇勺i 值應(yīng)能保證這些汽車有盡量高勺最高車速v 。這時(shí)i 值應(yīng)按下式來(lái)擬定:(2-1)i =.377二=.377.58 36r/n(2-1) v i11

15、k/m 式中r 車輪勺滾動(dòng)半徑，r =0.508migh變速器量高檔傳動(dòng)比。igh =1對(duì)于其她汽車來(lái)說(shuō)，為了得到足夠勺功率儲(chǔ)藏而使最高車速稍有下降，i 0 一般(2-2)選擇比上式求得勺大10%25%，即按下式選擇: i =(.377.472)一(2-2)v i i iamax gh Fh LB式中i分動(dòng)器或加力器勺高檔傳動(dòng)比iLB輪邊減速器勺傳動(dòng)比。根據(jù)所選定勺主減速比i。值，就可基本上擬定主減速器勺減速型式(單級(jí)、雙 級(jí)等以及與否需要輪邊減速器)，并使之與汽車總布置所規(guī)定勺離地間隙相適應(yīng)。把 np=3600r/n , v =110km/h , r =0.508m , i1 代入(2-1)有：0.377 (0.508x3600r/n) /110k/m計(jì)算出、=6.50從動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tce亍 k T kii i n 1x380 x 1x0.81x7.7x650 x0.9(2-3)lec二一-demax1 f 0(2-3)n1式中：Tce一計(jì)算轉(zhuǎn)矩，Nm；Temax發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩；Temax =380Nmn一計(jì)算驅(qū)動(dòng)橋數(shù)，1;if一變速器傳動(dòng)比，if=7.7；i0主減速器傳動(dòng)比，i0=6.50；n一變速器傳動(dòng)效率，n=0.96；k一液力變矩器變矩系數(shù)，K=1；Kd由于猛接離合器而