4座微型客貨兩用車設(shè)計(jì)(后驅(qū)動(dòng)橋、后懸架設(shè)計(jì))本科學(xué)位論文

PAGEPAGE21前言汽車是20世紀(jì)最具代表性的人文景觀，也是21世紀(jì)最具影響力的社會(huì)事物。而作為汽車組成部分的后驅(qū)動(dòng)橋、后懸架的設(shè)計(jì)對(duì)汽車的性能影響是相當(dāng)大的，對(duì)汽車工業(yè)的發(fā)展也具有深遠(yuǎn)的意義。本次設(shè)計(jì)的車型為4座微型客貨兩用車，屬于輕型車系列。由于該車型是大批量生產(chǎn)，使用條件較好，且后懸架的結(jié)構(gòu)形式定為非獨(dú)立懸架，故本次設(shè)計(jì)中將后驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)為與后懸架結(jié)構(gòu)形式和特性相適應(yīng)的非斷開式驅(qū)動(dòng)橋。非斷開式驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、工作可靠，大大降低了設(shè)計(jì)和制造成本。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展及汽車技術(shù)的提高，在驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還應(yīng)朝著能以幾種典型的零部件、以不同方案組合的設(shè)計(jì)方法和生產(chǎn)方式達(dá)到驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)品的系列化和變型的方向發(fā)展。懸架，在英語里懸架系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的是單詞――Suspension。顧名思義，它是將車輪通過彈簧連接在車體上，并與其它部件構(gòu)成可動(dòng)的機(jī)構(gòu)。在本次設(shè)計(jì)中，4座客貨兩用車的載重量為0.5噸，整車質(zhì)量也不大，故考慮采用鋼板彈簧式非獨(dú)立懸架。在這種懸架中，鋼板彈簧被用做非獨(dú)立懸架的彈性元件。這種形式的懸架技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。這樣既降低了生產(chǎn)成本，又保證了汽車的行駛平順性和衰減振動(dòng)的能力。在本次設(shè)計(jì)中，后驅(qū)動(dòng)橋和后懸架的設(shè)計(jì)都在滿足汽車性能要求的前提下采用了經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)理念，這對(duì)汽車的批量生產(chǎn)提供了可靠的保證，也使此類汽車在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于有利地位。物美價(jià)廉的汽車產(chǎn)品對(duì)消費(fèi)者也具有相當(dāng)?shù)奈Αｒ?qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)§2.1驅(qū)動(dòng)橋的組成與結(jié)構(gòu)方案分析在一般的汽車結(jié)構(gòu)中，驅(qū)動(dòng)橋包括主減速器，差速器，驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置及橋殼等部件。驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式與驅(qū)動(dòng)車輪的懸架形式密切相關(guān)。當(dāng)車輪采用非獨(dú)立懸架時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋應(yīng)為非斷開式。當(dāng)采用獨(dú)立懸架時(shí)，為保證運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)，驅(qū)動(dòng)橋應(yīng)為斷開式。具有橋殼的非斷開式驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造工藝性好、成本低、工作可靠、維修調(diào)整容易，廣泛應(yīng)用于各種載貨汽車、客車及多數(shù)的越野汽車和部分小轎車上。但整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋?qū)儆诨上沦|(zhì)量，對(duì)汽車的平順性和降低動(dòng)載荷不利。斷開式驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高，但它大大地增加了離地間隙；減小了簧下質(zhì)量，從而改善了行駛時(shí)作用在車輪和車橋上的動(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，大大增強(qiáng)了車輪的抗側(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)的合理，可增加汽車的不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)，提高汽車的操縱穩(wěn)定性。本設(shè)計(jì)根據(jù)所定車型及其動(dòng)力布置形式（前置后驅(qū)）采用了非斷開式驅(qū)動(dòng)橋?！?.2主減速器的結(jié)構(gòu)形式的分析和確定 主減速器的結(jié)構(gòu)形式，主要是依據(jù)其齒輪類型和主動(dòng)齒輪的安裝方法及減速形式的不同而異?！?.2.1主減速器傳動(dòng)齒輪的類型有：“格里森”或“奧利康”制螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪傳動(dòng)；圓柱齒輪傳動(dòng)；渦輪渦桿。由于雙曲面主動(dòng)齒輪的螺旋角較大，則不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)可減小，所以可選用較小的齒數(shù)，這樣可以增大傳動(dòng)比，并可使進(jìn)入嚙合的齒數(shù)增多，因而雙曲面齒輪傳動(dòng)要比螺旋錐齒輪傳動(dòng)更加平穩(wěn)，無噪聲，強(qiáng)度也高；雙曲面齒輪的偏移距還給汽車的總布置帶來了方便。綜上所述，本設(shè)計(jì)采用雙曲面齒輪傳動(dòng)?！?.2.2主減速器的減速形式主減速器的減速形式主要有：?jiǎn)渭?jí)主減速器；雙速主減速器；單級(jí)貫通式主減速器；雙級(jí)貫通式主減速器；單級(jí)（或雙級(jí)）主減速器附輪邊減速器。由于單級(jí)主減速器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、尺寸緊湊及制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，因此，它廣泛地用在主減速比小于7.6的各種中、小型汽車上。根據(jù)本車總布置對(duì)傳動(dòng)比的要求，本設(shè)計(jì)采用單級(jí)主減速器。§2.3差速器的方案分析及確定差速器的結(jié)構(gòu)型式有多種，其主要的結(jié)構(gòu)型式有：對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器；強(qiáng)制鎖止式防滑差速器；自鎖式差速器；帶有摩擦元件的圓錐齒輪防滑差速器；滑塊—凸輪式高摩擦差速器；渦輪式高摩擦差速器；帶有常作用式摩擦元件的圓錐齒輪差速器；自由輪式差速器；變傳動(dòng)比式差速器。多數(shù)汽車都屬于公路運(yùn)輸車，對(duì)于在公路上行駛的汽車來說，由于路面較好，各驅(qū)動(dòng)車輪與路面的附著系數(shù)幾乎沒有差別，且附著較好，因此，幾乎都采用了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)、制造方便、用與公路汽車也很可靠的普通對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器。對(duì)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(cè)驅(qū)動(dòng)車輪滑轉(zhuǎn)而陷車，則可采用防滑差速器。由于本設(shè)計(jì)為4座微型客貨兩用車在良好路面上行駛，故采用對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器即可滿足使用要求?！?.4半軸驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置位于汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的末端，其功用是將轉(zhuǎn)矩有差速器半軸齒輪傳給驅(qū)動(dòng)車輪。在一般非斷開式驅(qū)動(dòng)橋上，驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(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。普通非斷開式驅(qū)動(dòng)橋的半軸，根據(jù)其外端的支撐形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。全浮式半軸理論上只承受轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩，工作可靠，故廣泛的應(yīng)用于輕型以上的各類汽車上。本設(shè)計(jì)采用全浮式半軸的支撐型式。§2.5驅(qū)動(dòng)橋殼結(jié)構(gòu)方案分析驅(qū)動(dòng)橋殼大致可分為可分式、整體式和組合式三種形式。組合式橋殼是將主減速器殼和部分橋殼鑄為一體，而后用無縫鋼管分別壓入殼體兩端，兩者間用塞焊或銷釘固定。優(yōu)點(diǎn)是從動(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、輕型貨車中。由于本設(shè)計(jì)是4座微型客貨兩用車，整備質(zhì)量小，故采用整體式橋殼。驅(qū)動(dòng)橋尺寸計(jì)算§3.1主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算§3.1.1主減速比的確定對(duì)于有很大功率儲(chǔ)備的轎車，的值應(yīng)能滿足汽車達(dá)到的最高車速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)正發(fā)出最大功率。所以=0.377（3-1）=0.377=5.137式中，—車輪的滾動(dòng)半徑；M—變速器最高檔傳動(dòng)比；—發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率時(shí)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速；—車輪滾動(dòng)半徑。考慮到主、從動(dòng)主減速齒輪可能有的齒數(shù)，對(duì)值予以校正為?！?.1.2主按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最低檔傳動(dòng)比確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩。=（3-2）==1167.74Nm式中，為計(jì)算轉(zhuǎn)矩（Nm）。按驅(qū)動(dòng)橋打滑轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩。=（3-3）==2745.98N·m式中，為計(jì)算轉(zhuǎn)矩。在式（3-2）（3-3）的計(jì)算中：——猛接離合器所產(chǎn)生的動(dòng)載系數(shù)；——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，N·m；——由發(fā)動(dòng)機(jī)至所計(jì)算的主減速器從動(dòng)齒輪之間傳動(dòng)系最低檔傳動(dòng)比；——傳動(dòng)系上述傳動(dòng)部分的傳動(dòng)效率，取=0.9；n——該汽車的驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目；——汽車滿載時(shí)一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋給水平地面的最大負(fù)荷，N；——輪胎對(duì)地面的附著系數(shù)，對(duì)于安裝一般輪胎的公路用汽車，取=0.85；——車輪滾動(dòng)半徑。m; ,——分別為由所計(jì)算的主減速器從動(dòng)齒輪到車輪之間的傳動(dòng)效率和傳動(dòng)比。主減速器從動(dòng)齒輪的平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩為：（3-4）==§3.1.3主減速器齒輪基本參數(shù)的選擇減速器齒輪應(yīng)滿足以下條件：1)為了磨合均勻和得到理想的齒面重疊系數(shù)，并避免小齒輪根切和兩齒輪齒數(shù)有公約數(shù)。2)為了得到理想的齒面重合度和高的齒輪彎矩強(qiáng)度，主從動(dòng)齒輪齒數(shù)和應(yīng)不小于40。3)為了嚙合平穩(wěn)、噪音小和具有高的疲勞強(qiáng)度，對(duì)于轎車不小于9，對(duì)于貨車一般不小于6。4)當(dāng)主動(dòng)比較大時(shí)，應(yīng)盡量使取得少些，以便得到滿意的離地間隙。5)對(duì)于不同的主傳動(dòng)比，和應(yīng)有適當(dāng)?shù)拇钆洹Ｒ弧⒅鲝膭?dòng)齒輪齒數(shù)的選擇，二、從動(dòng)齒輪大端分度圓直徑和齒輪端面模數(shù)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式=（3-5）代入數(shù)據(jù)得：=15=157.957mm式中，為直徑系數(shù)，一般取13.0~15.3；為從動(dòng)齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，=min［］。根據(jù)=（3-6）=0.35=3.68取m=4三、主、從動(dòng)齒輪的齒面寬F和偏移距E齒面寬F：=0.155（3-7）=0.155157.957=24.48mm雙曲面齒輪的偏移距EE≤0.2（3-8）=31.59四、雙曲面齒輪的螺旋方向從動(dòng)齒輪左旋，主動(dòng)齒輪右旋，主動(dòng)齒輪軸線上偏移。這樣可使主從動(dòng)齒輪有分離趨勢(shì)，防止輪齒卡死而損壞。五、中點(diǎn)螺旋角螺旋角沿齒寬是變化的，輪齒大端的螺旋角最大，小端的螺旋角最小。選擇時(shí)，應(yīng)考慮它對(duì)齒面重合度、輪齒強(qiáng)度和軸向力大小的影響。越大，重合度就大，同時(shí)嚙合的齒數(shù)也越多，傳動(dòng)就平穩(wěn)，噪聲低。但是過大，齒輪上受的軸向力也會(huì)過大。根據(jù)“格里森”制推薦用公式近似地預(yù)選主動(dòng)齒輪螺旋角的名義值：式中，為主動(dòng)齒輪的名義螺旋角的預(yù)選值；和為主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)；為從動(dòng)齒輪的節(jié)圓直徑；為雙曲面齒輪的偏移距。六、法向壓力角 法向壓力角大一些可以增加輪齒強(qiáng)度，減少不發(fā)生根切的最少齒數(shù)。一般為或，本設(shè)計(jì)取=?！?.1.4主減速器準(zhǔn)雙曲面齒輪的幾何尺寸計(jì)算表3-1主減速器準(zhǔn)雙曲面齒輪幾何尺寸計(jì)算用表序號(hào)算例注釋（1）7小齒輪齒數(shù)（2）36大齒輪齒數(shù)（3）0.1944（4）F24.48大齒輪齒面寬（5）E31.59小齒輪軸線偏距（6）157.957大齒輪分度圓直徑按式=預(yù)選（7）63.5刀盤名義直徑按式2=預(yù)選（8）小齒輪螺旋角的預(yù)選值（9）tan1.3937(10)cot=1.2（3）0.2333(11)sin0.9738(12)67.0587大齒輪在齒面寬中點(diǎn)處的分度圓半徑（13）sin=0.4588(14)cos0.8886(15)(14)+(9)(13)1.5279(16)(3)(12)13.0391(17)=(15)(16)19.9229小齒輪在齒面寬中點(diǎn)處的分度圓半徑(18)=0.02（1）+1.06或=1.301.2(19)+(17)307.3173齒輪收縮系數(shù)(20)Tan=0.1027930.1130720.124379(21)1.0052691.0063721.007705(22)sin=0.1022540.1123560.123428(23)5.8696.4517.09(24)sin=0.4407010.4376990.434409(25)tan0.4909470.4868070.482294(26)tan=0.2082790.2308010.2559189(27)cos0.9789910.9743840.968778(28)sin=0.45015790.4492060.448409(29)cos0.8929490.8934280.893828(30)tan=1.4105771.4124991.414115(31)（28）[（9）-（30）]-0.007597-0.008444-0.009154(32)（3）（31）-0.0014773-0.001642-0.00178(33)Sin=(24)-(22)(23)0.4408520.4378840.434629(34)tan0.4911560.4870610.482595(35)tan=0.2081910.2306810.255759(36)(37)cos0.9790080.9744090.968815(38)sin=0.4503040.4493830.448619(39)26.70413326.655143(40)cos0.8928750.8933390.893723(41)tan=1.393411.3933481.393283(42)(43)cos0.5830530.5830710.583089(44)=(42)-（39）27.676741(45)cos0.8864370.8859690.885582(46)tan0．5221460.5234230.524493(47)cot=0.2319460.2565890.283985(48)(49)sin0.9741390.9686220.961962(50)cos0.2259480.2485380.273183(51)20.24897820.33319620.441061(52)296.787905269.812965245.471914(53)(51)+(52)317.036883290.146161265.912975(54)61.02132561.33650861.734216(55)56.70886251.39425546.602235(56)-tan=0.1487420.1361540.122412(57)-8.467.756.98(58)cos0.9891180.9908580.992591(59)0.0102350.009330.008344(60)0.0002620.0002640.000261(61)(54)(55)3460.4499543152.3441752876.952499(62)0.0012460.0031530.005259(63)(59)+(60)+(62)0.01174340.0127480.013865(64)74.19179668.23874862.660645(65)=75.008018968.86834663.128372(66)0.8465760.9220491.005887(67)(3)(50);1.0－（3）0.05311890.805556左欄用左公式；右欄用右公式(68)(35)(37)60.3631510.247784左欄用左公式；右欄用右公式（69）（37）+（40）1.016289（70）=（49）（50）19.663527（71）Z=（12）（47）－（70）-0.619875大齒輪節(jié)錐頂點(diǎn)到小齒輪軸線的距離，正(+)號(hào)表示該節(jié)錐頂點(diǎn)越過了小齒輪軸線，負(fù)(-)號(hào)表示該節(jié)錐點(diǎn)在大齒輪輪體與小齒輪軸線之間。（72）=69.710313在節(jié)平面內(nèi)大齒輪齒面寬中點(diǎn)錐距（73）=82.101462大齒輪節(jié)錐距（74）（73）－（72）12.391149（75）=5.938598：大齒輪在齒面寬中點(diǎn)處的齒高工作系數(shù)，(76)0.553887(77)－（76）0.53236（78）齒輪兩側(cè)壓力角之和。（79）Sin0.707106(80)(81)cos0.923879(82)tan0.414214(83)1.285232(84)=377.001311雙重收縮齒齒根角的總和（分）(85)0.13大齒輪齒頂高系數(shù)(86)1.02(87)0.772018大齒輪齒面寬中點(diǎn)處的齒頂高(88)6.10737大齒輪齒面寬中點(diǎn)處的齒根高(89)雙重收縮齒：標(biāo)準(zhǔn)收縮齒：傾根錐母線收縮齒：大齒輪齒頂角23,4,為負(fù)值。故，即用雙重收縮齒，5，按雙重收縮齒計(jì)算=49.01大齒輪齒頂角（單位為分）：為了得到良好的收縮齒，應(yīng)按下述計(jì)算來確定采用雙重收縮齒，還是傾根錐母線收縮齒：1.用標(biāo)準(zhǔn)收縮齒的公式來計(jì)算2.算標(biāo)準(zhǔn)收縮齒齒頂角與齒根角之和；3計(jì)算4.當(dāng)為負(fù)數(shù)：=（84）即為雙重收縮齒應(yīng)按雙重收縮齒計(jì)算公式；當(dāng)為正數(shù)：=（18）為傾根錐母線收縮齒。(90)sin0.014256(91)雙重收縮齒：標(biāo)準(zhǔn)收縮齒：傾根錐母線齒：5.466519大齒輪的齒根角（單位為分）(92)sin0.095264(93)0.948665大齒輪齒頂高(94)7.287801大齒輪齒根高(95)C=0.150(75)+0.050.940789頸向間隙C為大齒輪在齒面寬中點(diǎn)處的工作齒高的15%再加上0.05(96)8.236467大齒輪齒全高(97)7.295677大齒輪齒工作高(98)大齒輪面錐角(99)sin0.965759(100)cos0.259441(101)=(48)大齒輪根錐角(102)sin0.931563(103)cos0.363581(104)cot0.390291(105)158.475318大齒輪外圓直徑(106)(70)+(74)(50)23.048575(107)22.135994大齒輪外援至小齒輪軸線的距離(108)0.229635(109)0.572713(110)-0.849509大齒輪面錐頂點(diǎn)至小齒輪軸線的距離正（+）號(hào)表示該面錐頂點(diǎn)越過小齒輪軸線；負(fù)（-）號(hào)表示該面錐頂點(diǎn)在大齒輪輪體與小齒輪軸線之間(111)-0.047161大齒輪根錐角頂點(diǎn)至小齒輪軸線的距離，正（+）號(hào)表示該跟錐頂點(diǎn)越過小齒輪，負(fù)（-）號(hào)表示該根錐頂點(diǎn)在大齒輪輪體與小齒輪軸線之間(112)(12)+(70)(104)74.733185(113)sin0.422704(114)cos0.906268(115)tan0.466423(116)sin0.329502(117)19.238523大齒輪面錐角(118)cos0.944155(119)tan0.348991(120)2.466731(121)12.012431小齒輪面錐頂點(diǎn)至大齒輪軸線的距離，正（+）號(hào)表示該面錐頂點(diǎn)越過大齒輪軸線，負(fù)（-）表示該面錐頂點(diǎn)在小齒輪輪體與大齒輪軸線之間(122)tan0.023448(123)；0.999725(124);cos;0.90399(125);0.996357(126)0.092728:-0.5883(127)1.105898(128)60.554444(129)0.947607(130)(74)(127)13.703351(131)74.09051小齒輪外圓至大齒輪軸線的距離(132)(4)(127)－（130）13.36904(133)44.392198小齒輪輪齒前緣至大齒輪軸線的距離(134)(121)+(131)86.102942(135)60.09829小齒輪外圓直徑(136)72.341088(137)sin0.436681(138)(139)cos0.899616(140)0.463951(141)14.818329小齒輪根錐頂點(diǎn)至大齒輪軸線的距離，正（+）號(hào)表示該根錐頂點(diǎn)越過大齒輪軸線，負(fù)（-）號(hào)表示該根錐頂點(diǎn)在小齒輪輪體與大齒輪軸線之間(142)sin0.233398(143)小齒輪根錐角(144)cos0.972381(145)tan0.240027(146)0.2(147)0.4(148)(90)+(92)0.10952(149)(96)－（4）（148）(150)57.621462在節(jié)平面內(nèi)大齒輪內(nèi)錐距§3.2差速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算§3.2.一、行星齒輪數(shù)目的選擇轎車常用2個(gè)行星齒輪，載貨汽車和越野車多用4個(gè)行星齒輪，少數(shù)汽車采用3個(gè)行星齒輪。根據(jù)載荷計(jì)算本車采用4個(gè)行星齒輪。行星球面半徑有公式：mm（3-9）確定。式中：——行星齒輪球面半徑系數(shù)，=2.52～2.99，對(duì)于4個(gè)行星齒輪的轎車和公路載貨汽車取最小值，對(duì)于2個(gè)行星齒輪的轎車以及所有越野車和礦車取最大值?！?jì)算轉(zhuǎn)距，取=min［］。則：mm（0.98~0.99）mm=26.45mm上式中,為節(jié)錐距。二、行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)的選擇 在任何圓錐行星齒輪式差速器中，左右兩個(gè)半軸齒輪齒數(shù)、之和，必須能被行星齒輪的數(shù)目所整除，以便行星齒輪能均勻的分布于半軸齒輪的軸線周圍，否則差速器無法安裝。即應(yīng)滿足的安裝條件為：（3-10）式中，——左、右半周齒輪的齒數(shù)，對(duì)于對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器來說，；n——行星齒輪數(shù)目；I——任意整數(shù)。取 =14則行星齒輪齒數(shù)為：，半軸齒輪齒數(shù)為。三、差速器圓錐齒輪模數(shù)及半軸齒輪節(jié)圓直徑的初步確定首先，初步求出行星齒輪與半軸齒輪的節(jié)錐角、；（3-11）（3-12）則；式中，——分別為行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)。再按下式初步求出圓錐齒輪的大端端面模數(shù)m（3-13）得：m=2.986取m=3反推出26.74mm節(jié)圓直徑d即可根據(jù)齒數(shù)Z和模數(shù)m由下式求得：d=mz（3-14）則,四、壓力角的確定取，齒高系數(shù)為0.8，最少齒數(shù)可減至10。五、行星齒輪安裝孔直徑及深度L的確定（3-15）=13.483取l=1.1=15.4§3.2.表3-2差速器齒輪的幾何尺寸計(jì)算序號(hào)項(xiàng)目計(jì)算公式（1）行星齒輪數(shù)（2）半軸齒輪=14（3）模數(shù)M=3（4）齒面寬F=7.975269（5）齒工作高(6)齒全高（7）壓力角（8）軸交角=（9）節(jié)圓直徑,（10）節(jié)錐角，，（11）周節(jié)T=3.1416m=9.4248（12）節(jié)錐距（13）齒頂高(14)齒根高（15）徑向間隙C=（16）齒根角（17）面錐角（18）根錐角（19）外圓直徑（20）節(jié)錐頂點(diǎn)至外緣距離（21）理論弧齒厚=4.92027（22）齒側(cè)間隙B=0.21（23）弦齒厚（24）弦齒高—尺寸系,；—載荷分配系數(shù)，當(dāng)兩個(gè)齒輪均為騎馬式支撐時(shí)，=1.00～1.10；當(dāng)一個(gè)齒輪用騎馬式支撐時(shí)，=1.10～1.25；—質(zhì)量系數(shù)；Z—計(jì)算齒輪齒數(shù)；m—端面模數(shù)；J—計(jì)算彎曲應(yīng)力綜合系數(shù)?！?.1.3小齒輪輪齒工作頻率高，且小齒輪曲率半徑較大齒輪的小，因此小齒輪的接觸強(qiáng)度較弱，故只校核小齒輪的接觸強(qiáng)度即可。按=計(jì)算=（4-6）==357.9＜2800按=計(jì)算=（4-7）==839.8＜1750式中—材料的彈性系數(shù)，其它同上。由以上計(jì)算可知：主減速器齒輪滿足使用要求?！?.2差速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算差速器齒輪主要是進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算，而對(duì)于疲勞壽命則不予考慮，這是由于行星齒輪在差速器的工作中經(jīng)常只是起等臂推力桿的作用，僅在左右驅(qū)動(dòng)車輪有轉(zhuǎn)速差時(shí)行星齒輪和半軸齒輪才有相對(duì)滑動(dòng)的緣故。由于半軸齒輪的齒數(shù)大于行星齒輪的齒數(shù)，故半軸齒輪的彎曲強(qiáng)度較低，因此只對(duì)半軸齒輪進(jìn)行彎曲強(qiáng)度校核即可。按半軸齒輪承受的最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算：=（4-8）==859.75＜980按半軸齒輪承受的工作轉(zhuǎn)矩計(jì)算：=（4-9）==192.82＜210.9。式中、分別為主減速器從動(dòng)齒輪承受最大轉(zhuǎn)矩和工作轉(zhuǎn)矩；其它意義同上。§4.3半軸強(qiáng)度計(jì)算§4.3.1（4-10）=Mpa＜=500Mpa式中——半軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，；T——半軸的計(jì)算轉(zhuǎn)距，d——半軸桿部直徑，； ——半軸扭轉(zhuǎn)的許用應(yīng)力。§4.3.2（4-11）==式中T——半軸承受的最大轉(zhuǎn)距，；l——半軸長(zhǎng)度，G——材料的剪切彈性模量，；J——半軸橫截面的極慣性距，J=，。第五章軸承壽命的計(jì)算§5.1主減速器主動(dòng)錐齒輪支承軸承的計(jì)算§5.1.1主減速器主動(dòng)齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩=（5-1）==62.1式中，為變速器1，2，3，4檔使用率；為變速器1，2，3，4檔傳動(dòng)比；為變速器處于1，2，3，4檔時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩利用率；為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩。§5.1.2===3120.6N（5-2）==3120.6=4739.486N（5-3）§5.1.3雙曲面齒輪的軸向力與徑向力的計(jì)算一、雙曲面錐齒輪的軸向力和徑向力的計(jì)算=（5-4）==4653.417N=（5-5）==1097.89N二、從動(dòng)齒輪的軸向力和徑向力的計(jì)算=（5-6）==1453.22N===2996.9N§5.1.4圖5-1主動(dòng)錐齒輪支承軸承軸承A的徑向載荷為：=（5-7）==1574.3N===4455.8N§5.1.5一、初選軸承型號(hào)根據(jù)已知軸徑和工作條件，初選軸承A為30305，B為30306。查表得=44.8KN，=30KN，=0.31，=1.9=55.8KN，=38.5KN，=0.31，=1.9二、計(jì)算兩軸承的內(nèi)部軸向力、及軸向載荷、===414.3N（5-10）===1172.6N因?yàn)?=4653.417+414.3=5067.717N﹥所以==414.3N=+=5067.717N三、計(jì)算兩軸承的當(dāng)量載荷、軸承A：==0.263﹤故查表得=1，=0軸承A在工作中受沖擊比較嚴(yán)重，故取=1.8==1.8×1574.3=2833.74N軸承B：=﹥故查表得=0.4，=1.9工作中B沒有A受沖擊大，故取=1.2=（5-11）=1.2×（0.4×4455.8+1.9×5067.717）=13693.2N四、計(jì)算軸承使用壽命===30052h（5-12）===3274h式中—主減速器主動(dòng)齒輪支承軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速，；§5.2從動(dòng)齒輪支承軸承校核§5.2.圖5-2從動(dòng)齒輪支承軸承===1293.25N===3674.4N§5.2.2軸承壽命計(jì)算一、初選軸承型號(hào)選C、D為30207型軸承,查表得=51.5,=37.2,e=0.4,Y=1.7二、計(jì)算兩軸承的內(nèi)部軸向力,及軸向載荷,===380.37N===1080.7N因?yàn)?=1080.7+1453.22=2533.92﹥所以==1080.7N=+=2533.92N三、計(jì)算兩軸承當(dāng)量載荷,軸承C:=﹥e,故查表得=0.4,=1.9.軸承C在工作中受到的沖擊大故取=1.5=1.5×(0.4×1293.25+1.9×2533.92)=7997.7N軸承D:==0.294﹤e,故查表得=1,=0;取=1.5==1.5×3674.6=5511.9N四、計(jì)算軸承壽命===82792h===286331h 式中為主減速器從動(dòng)齒輪支承軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速。第六章后懸架結(jié)構(gòu)分析§6.1懸架概述懸架的功用是把路面作用于車輪上的垂直反力、縱向反力和側(cè)向反力及這些反力所造成的力矩傳到車架上，以保證汽車到正常行駛?，F(xiàn)代汽車的懸架盡管有各種不同的結(jié)構(gòu)形式，但一般都由彈性元件、減震器和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)三部分組成。此外，為限制彈簧的最大變形并防止彈簧直接撞擊車架，一般鋪由緩沖塊。懸架設(shè)計(jì)的基本要求為：1）保證汽車有良好的行駛平順性；2）具有合適的衰減振動(dòng)的能力；3）保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性；4）汽車制動(dòng)或加速時(shí)，要保證車身穩(wěn)定，減少車身縱傾，轉(zhuǎn)彎時(shí)車身側(cè)傾角）合適；5）結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間尺寸要??；6）可靠地傳遞車身與車輪之間的各種力和力矩，在滿足零部件質(zhì)量要小的同，還要保證有足夠的強(qiáng)度和壽命；7）制造成本低，便于維修和保養(yǎng)?！?.2懸架結(jié)構(gòu)形式和布置的分析汽車懸架可分為兩大類：非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架。非獨(dú)立懸架的特點(diǎn)是左、右車輪用一根整體軸線連接，再經(jīng)過懸架與車架連接；獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是左、右車輪通過各自的懸架與車架連接。非獨(dú)立懸架的優(yōu)點(diǎn)是：1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、維護(hù)方便，經(jīng)濟(jì)性好；2、工作可靠，使用壽命長(zhǎng)；3、車輪上下振動(dòng)所引起的前輪定位變化小，輪胎磨損?。?、轉(zhuǎn)向時(shí)，車身側(cè)傾后車輪的外傾角不變，傳遞測(cè)向力的能力不降低；5、側(cè)傾中心位置較高，有利于減小轉(zhuǎn)向時(shí)車身的側(cè)傾角。缺點(diǎn)是：汽車行駛平順性較差，在不平路面上行駛時(shí)左、右車輪相互影響，當(dāng)兩側(cè)車輪不同步跳動(dòng)時(shí)，車輪會(huì)左右擺動(dòng)，使前輪容易產(chǎn)生擺振。獨(dú)立懸架的優(yōu)點(diǎn)是：1、減輕簧下部分重量，提高車輪的附著性；2、左右前輪不是連在一起的，這就減少了對(duì)轉(zhuǎn)向桿系的干涉，因而不易發(fā)生跳擺；3、一般車輪機(jī)構(gòu)和懸架彈簧是分開的，這樣可減少跳擺的危害，因而常使用軟彈簧提高車的舒適性；4、由于沒有連接左右車輪的車軸，能降低發(fā)動(dòng)機(jī)和駕駛室的高度，從而降低了重心，同時(shí)也能擴(kuò)大車身和行李箱等等面積。缺點(diǎn)是：1、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，維修困難；2、一般在車輪上下跳動(dòng)時(shí)前輪外傾角、輪距等定位產(chǎn)生變化，影響輪胎壽命。這種懸架主要用在乘用車和部分總質(zhì)量不大的商用車上。根據(jù)本次設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求及動(dòng)力布置的形式，對(duì)比非獨(dú)立懸架與獨(dú)立懸架的優(yōu)缺點(diǎn)后，本設(shè)計(jì)后懸架采用非獨(dú)立懸架。為改善汽車的行駛平順性，大多數(shù)汽車的懸架系統(tǒng)內(nèi)部都裝有減震器。減震器可分為：（1）、液力減震器，（2）、充氣式減震器，（3）、阻力可調(diào)式減震器。由于液力式減震器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以維修，制造成本低，因此本次設(shè)計(jì)采用液力式減震器．汽車懸架系統(tǒng)中采用的彈簧元件主要有鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、氣體彈簧和橡膠彈簧等幾種結(jié)構(gòu)形式。其中，鋼板彈簧是汽車懸架中應(yīng)用最廣泛的一種彈性元件，主要用于小型乘用車的后輪和大中型的貨車的前后輪。因此本設(shè)計(jì)后懸架即采用鋼板彈簧。第七章后懸架參數(shù)確定和尺寸計(jì)算§7.1總體布置及其基本參數(shù)本次所設(shè)計(jì)的4座客貨兩用微型車采用發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)。整車總質(zhì)量：=1640kg軸荷分配： 后軸：kg軸距：輪距：l=1290mm.輪胎選擇：型號(hào)：斷面寬度：157mm外徑：533mm，負(fù)荷靜半徑：249mm滾動(dòng)半徑：268mm輪輞：初步選定后懸架的偏頻為本次設(shè)計(jì)的懸架采用彈性特性為線性變化的懸架，則后懸架的靜撓度為：汽車懸架必須有足夠大的動(dòng)撓度，以防止在壞路面上行駛時(shí)經(jīng)常碰撞緩沖塊。對(duì)于乘用車取6——9cm,對(duì)于客車取5——8cm，對(duì)于貨車取6——8cm。本次設(shè)計(jì)后懸架的動(dòng)撓度取為7cm。§7.2彈性元件的設(shè)計(jì)計(jì)算§7.2.1 鋼板彈簧在汽車上可以縱置或者橫置，橫置因?yàn)橐獋鬟f縱向力，必須設(shè)置附加的導(dǎo)向傳力裝置，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，質(zhì)量加大，所以只在極少類汽車上應(yīng)用縱置鋼板彈簧能傳遞各種力和力矩，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在汽車上被廣泛應(yīng)用?？v置鋼板彈簧有對(duì)稱式與不對(duì)稱式之分，本次設(shè)計(jì)采用對(duì)稱式鋼板彈簧?！?.2.2一、滿載弧高 滿載弧高用來保證汽車具有給定的高度，常取=10——20mm，本次設(shè)計(jì)取=15mm。二、確定鋼板彈簧的長(zhǎng)度L原則上在總體布置可能的條件下，應(yīng)盡可能的將剛板彈簧取長(zhǎng)一些，以提高使用壽命，降低彈簧剛度，改善汽車行駛平順性。根據(jù)該車的總體布置選取L=0.4。三、鋼板彈簧斷面尺寸和片數(shù)的確定汽車行駛平順性在很大程度上取決于鋼板彈簧的撓度，而所需要的撓度是由確定的鋼板彈簧的剛度來保證的，根據(jù)材料力學(xué)梁彎曲的基本公式，對(duì)稱式鋼板彈簧的剛度為： （7-1）對(duì)于對(duì)稱式鋼板彈簧：（7-2）式中：s——U型螺栓的中心距；k——?jiǎng)傂詩A緊系數(shù)；取=0.5；c——鋼板彈簧垂直剛度；——撓度增大系數(shù)；E ——材料的彈性模量，取E=2.1Mpa。其中：（7-3）——與主片彈簧等長(zhǎng)的重疊片數(shù)，=0——總片數(shù)，初步取=4。則：鋼板彈簧總截面積系數(shù)用下式計(jì)算：（7-4）式中：——許用彎曲應(yīng)力，推薦在下列范圍內(nèi)選取，400——550該鋼板彈簧選取=500；——鋼板彈簧所承受的載荷。（7-5）則：鋼板彈簧的斷面片厚：（7-6）鋼板彈簧的總片數(shù)：=4鋼板彈簧片厚、片寬、片數(shù)與總慣性矩有下列關(guān)系：（7-7）為了不使片寬取的過大，因此片厚取為=6.5則取片寬=65。四、鋼板彈簧各片長(zhǎng)度的確定采用作圖法得第二、三、四片鋼板彈簧的長(zhǎng)度分別為：780mm、540mm、310mm。五、鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高及曲率半徑計(jì)算鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高為：＝（7-8）式中：——靜撓度——滿載弧高——鋼板彈簧總成用Ｕ形螺栓夾緊后引起的弧高變化。 ＝（7-9）——Ｕ形螺栓中心距——鋼板彈簧主片長(zhǎng)度，則：＝則：=121.727mm鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑（7-10）鋼板彈簧裝配前各片曲率半徑由下式確定：（7-11）式中:——第片彈簧在自由狀態(tài)下的曲率半徑；——鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑；——各片彈簧的預(yù)應(yīng)力；——第片彈簧厚度。設(shè)計(jì)時(shí)取第一片彈簧預(yù)應(yīng)力為-（80——160），后幾片取+（20——60）。第一至第四片彈簧的預(yù)應(yīng)力分別取為:六、鋼板彈簧總成弧高的核算根據(jù)最小勢(shì)能原理，鋼板彈簧總成的穩(wěn)定平衡狀態(tài)是各片勢(shì)能總和最小狀態(tài)，由此可求得等厚葉片彈簧的（7-12）式中:為鋼板彈簧第片的長(zhǎng)度。鋼板彈簧總成的弧高為:與由公式計(jì)算結(jié)果相近,因此所選取的預(yù)應(yīng)力滿足條件．七、鋼板彈簧的強(qiáng)度驗(yàn)算汽車驅(qū)動(dòng)時(shí),鋼板彈簧承受的載荷最大,在其前半段出現(xiàn)的最大應(yīng)力用下式表示:（7-13）――作用在后輪上的垂直靜負(fù)荷；――驅(qū)動(dòng)時(shí)后軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù),取=1.25；――道路附著系數(shù)取為0.8；――彈簧固定點(diǎn)到路面的距離,=311；――鋼板彈簧前后段長(zhǎng)度,；――鋼板彈簧片寬；――鋼板彈簧主片厚度。其中：――后軸承受質(zhì)量，――后軸簧下質(zhì)量．則：＝+(4218.9x1.25x0.8)/(65x6.5)八、鋼板彈簧其它零件的設(shè)計(jì)及計(jì)算1、彈簧支架部分一般中小型汽車的支架用厚度為左右的鋼板制成，且大多數(shù)焊接在車架或車身上，本次設(shè)計(jì)支架厚度取．2、彈簧襯套轎車以及小型客貨車一般都用橡膠襯套，本次設(shè)計(jì)彈簧襯套采用橡膠襯套．3、彈簧銷小型汽車彈簧銷直徑在之間，一般按鋼板彈簧受靜載荷時(shí)的擠壓應(yīng)力計(jì)算為：（7-14）式中：――鋼板彈簧端部載荷；――卷耳處葉片寬；――鋼氰化處理，。其中：則：因此取為。4、吊耳小型汽車的吊耳多用鋼板制成，鋼板吊耳的安裝方式分為承壓型和受拉型兩類，本設(shè)計(jì)采用受拉式吊耳。5、卷耳的強(qiáng)度校核（7-15）――沿彈簧縱向作用在卷耳中心線上的力；――卷耳內(nèi)經(jīng)，取為；――鋼板彈簧主片厚與寬；――許用應(yīng)力，取為．其中：§7.3后懸架減振器的設(shè)計(jì)與計(jì)算§7.3.1壓縮行程時(shí)的相對(duì)阻尼系數(shù)為，伸張行程時(shí)的相對(duì)阻尼系數(shù)為。選擇值時(shí)，如果值過大能使振動(dòng)迅速衰減，但會(huì)把較大的不平路面的沖擊傳到車身；值選的過小，振動(dòng)衰減過慢，不利于行駛平順性。為了使減振器阻尼效果好，又不傳遞大