輕型貨車驅(qū)動橋的設(shè)計[共35頁]

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1、常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 題 目 輕型貨車驅(qū)動橋的設(shè)計 學(xué) 院 汽車工程學(xué)院 年 級 2012級 專 業(yè) 汽車服務(wù)工程 班級 0725121 學(xué)號 072512106 姓 名 葛小林

2、 校內(nèi)導(dǎo)師 呂正兵 職 稱 講師 校外導(dǎo)師 職 稱 論文提交日期 2016-05-15 常熟理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)誠信承諾書 本人鄭重聲明： 所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(論文)，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文

3、中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 本人簽名： 日期： 常熟理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)使用授權(quán)說明 本人完全了解常熟理工學(xué)院有關(guān)收集、保留和使用畢業(yè)設(shè)計(論文)的規(guī)定，即：本科生在校期間進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(論文)工作的知識產(chǎn)權(quán)單位屬常熟理工學(xué)院。學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許畢業(yè)設(shè)計(論文)被查閱和借閱；學(xué)?？梢詫厴I(yè)設(shè)計(論文

4、)的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編畢業(yè)設(shè)計（論文），并且本人電子文檔和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。 保密的畢業(yè)設(shè)計(論文)在解密后遵守此規(guī)定。 本人簽名： 日期： 導(dǎo)師簽名： 日期： II 輕型貨車驅(qū)動橋的設(shè)計 摘要 在汽車制造業(yè)之中，輕型載貨汽車占據(jù)了很大的比例，其中驅(qū)動橋的優(yōu)劣更是影響到整車的經(jīng)濟(jì)性、安全性和舒適性。為了適應(yīng)當(dāng)前貨車速度快，效率高的需求，驅(qū)動橋必須是一個結(jié)構(gòu)簡單、可靠性強、成本低的機(jī)構(gòu)。一款優(yōu)秀

5、的驅(qū)動橋，不僅能夠提高整車的性能，而且能夠減少車輛的生產(chǎn)成本，提高品牌競爭力。 在此次設(shè)計之中，首先分析了驅(qū)動橋各個部件的主要原理及其結(jié)構(gòu)類型，然后再根據(jù)現(xiàn)有的驅(qū)動橋的優(yōu)點加以學(xué)習(xí)，設(shè)計出滿足需要的驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)：采用單級主減速器、行星齒輪差速器、全浮式半軸和整體式驅(qū)動橋橋殼。采用傳統(tǒng)的方法設(shè)計驅(qū)動橋的主減速器、差速器、半軸和驅(qū)動橋橋殼，然后進(jìn)行參數(shù)計算并完成校核。最后，用AutoCAD軟件完成設(shè)計圖紙。 關(guān)鍵詞：輕型貨車 驅(qū)動橋 主減速器 差速器 半軸 Design of light truck drive axle ABSTRACT In

6、the automobile manufacturing industry, the light truck occupies a large proportion,the advantages and disadvantages of the drive bridge is the impact to the vehicle economy, safety and comfort.In order to adapt to the current truck speed, high efficiency demand, the drive bridge must be a simple str

7、ucture, strong reliability, low cost of the body.A good drive bridge, able to reduce the cost of production of the car, light truck drive axle has a certain practical significance. In the design, first to analyze the driving bridge in various parts of the main principles and structure types, then a

8、ccording to the existing drive bridge of the advantages to be learning design suitable for the needs of the driving bridge structure: using a single-stage main reducer, differential planetary gear, full floating axle and Integral drive axle housing.The traditional method is used to design the main r

9、educer, differential, half axle and drive axle housing, and then the parameters are calculated and checked.Finally, use AutoCAD software to complete the design drawings. Key words: Light truck; Drive axle; Main reducer; Differential mechanism; Half shaft 目 錄 1

10、.緒論 1 2.驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)分類及設(shè)計參數(shù) 3 2.1驅(qū)動橋的種類 3 2.2驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)組成 3 3.主減速器的設(shè)計 5 3.1減速器的結(jié)構(gòu)形式 5 3.2 主減速器的載荷計算 5 3.2.1主減速比 5 3.2.2齒輪在不同情況下的轉(zhuǎn)矩 5 3.3主減速器齒輪的主要參數(shù) 7 3.3.1主減速器參數(shù)計算 7 3.3.2主減速器錐齒輪參數(shù)表格 8 3.4 主減速器錐齒輪的材料 10 3.5主減速器齒輪的強度校核 11 3.5.1齒輪的耐磨性 11 3.5.2錐輪齒彎曲強度 11 3.5.3錐齒輪的接觸強度 12 3.6主減速器齒輪的軸承設(shè)計 13 3.6.1主

11、減速器主動齒輪上的作用力 13 3.6.2錐齒輪軸承的定向載荷 14 3.6.3軸承的使用壽命 15 4.差速器的設(shè)計 16 4.1差速器的結(jié)構(gòu)及形式 16 4.2差速器齒輪基本參數(shù) 16 4.2.1差速器齒輪參數(shù)的選擇 16 4.2.2半軸齒輪與行星齒輪參數(shù)表格 17 4.3差速器的材料 18 4.4差速器齒輪的強度計算 18 5.半軸的設(shè)計 20 5.1半軸型式 20 5.2半軸的設(shè)計 20 5.3半軸花鍵強度的計算 21 5.4半軸的材料 22 6.橋殼的設(shè)計 23 6.1 驅(qū)動橋殼結(jié)構(gòu)型式的選擇 23 6.2 橋殼的強度校核 24 結(jié)論 27 參考

12、文獻(xiàn) 28 致 謝 29 IV 1. 緒論 本次設(shè)計是關(guān)于輕型貨車驅(qū)動橋的設(shè)計，文中將著重介紹輕型貨車驅(qū)動橋設(shè)計的以下內(nèi)容：驅(qū)動橋的基本組成結(jié)構(gòu)，主要零部件的工作原理，各個組成部件的類型及選擇原因，主要部件的設(shè)計計算和校核。 驅(qū)動橋包括主減速器、差速器、半軸和驅(qū)動橋橋殼。它是車輛整個動力傳遞路線的重要組成部分。它的功能是：通過主減速器、差速器和半軸等，將萬向傳動裝置的轉(zhuǎn)矩傳遞給驅(qū)動輪，從而降低轉(zhuǎn)速，增加轉(zhuǎn)矩。 驅(qū)動橋設(shè)計的時候，使用不恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)類型和尺寸參數(shù)，不僅會影響到車輛的使用壽命，而且會大大降低車輛的行駛性能，例如操作性、穩(wěn)定性、動力性、通過性以及燃油經(jīng)濟(jì)性等性能

13、。驅(qū)動橋也是汽車各大總成之中包含零部件、分總成最多的一個總成，在進(jìn)行驅(qū)動橋設(shè)計的時候會接觸到大量不同類型的零部件，這些零部件有的是我們在大學(xué)里老師課堂上所講到的，也有之前沒有接觸到的。它們的設(shè)計制造幾乎涉及到目前大多的機(jī)械制造工藝，借此設(shè)計的機(jī)會，我可以熟悉車輛零部件設(shè)計的主要過程。 現(xiàn)在國家正在大力支持汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，就我上學(xué)所在的常熟，這幾年也有許多汽車生產(chǎn)基地建成。就輕型貨車而言，目前市面上輕型貨車的驅(qū)動形式大多是后輪驅(qū)動，因為后輪驅(qū)動的貨車提速時，其驅(qū)動力直接從后輪傳出，司機(jī)在車輛橫向操作及過彎的時候，能夠感受到更加強烈的操縱感，所以后輪驅(qū)動的貨車比之前輪驅(qū)動，其操縱性和穩(wěn)定性得到了

14、大大的提升，而這對體積比普通家用汽車更大的貨車來說尤為重要。當(dāng)然較低的維修費用也是它的優(yōu)勢之一，當(dāng)貨車需要進(jìn)行維修的時候，例如差速器出現(xiàn)故障，前輪驅(qū)動的貨車需要將差速器以及變速器一起拆卸下來，非常麻煩，而如果貨車是后輪驅(qū)動，因為其差速器和變數(shù)器是分開安裝的，所以就只需要單獨修理差速器。 在具體的制造工藝上面，我國與世界先進(jìn)水平還有一些距離，目前我國在輕型貨車驅(qū)動橋設(shè)計制造上也進(jìn)行了一些研究：研究新型橋殼材料，增加橋殼整體強度，優(yōu)化橋殼生產(chǎn)過程，降低成本；在齒輪制造方面，將驅(qū)動橋內(nèi)的主動齒輪、從動齒輪、半軸齒輪以及行星齒輪等齒輪進(jìn)行精細(xì)化加工,來提高齒輪的使用壽命，降低貨車行駛時發(fā)出的噪音；在

15、主減速器方面，已經(jīng)不是局限在單級主減速器上面，而是尋求更多的減速器形式，來提高動力傳輸?shù)男??？傊F(xiàn)在的輕型貨車驅(qū)動橋正向著舒適、耐用、低成本、高燃油利用率的方向發(fā)展。 查閱文獻(xiàn)[4]、[5]可知輕型貨車驅(qū)動橋設(shè)計要點： 1) 正確的主減速比，能夠降低油耗。 2) 減小的外形大小來確保必要的地面間隙。 3) 提高齒輪表面硬度和整體韌性。 4) 保證適當(dāng)?shù)馁|(zhì)量，提高汽車乘坐舒適性 5) 與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運動協(xié)調(diào)。 6) 生產(chǎn)成本低、構(gòu)造簡單、生產(chǎn)簡易、拆裝便捷、維修簡單。 7) 提高機(jī)械傳遞效率，減少額外損耗。

16、 2.驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)分類及設(shè)計參數(shù) 2.1驅(qū)動橋的種類 1）非斷開式驅(qū)動橋 非斷開式驅(qū)動橋又被稱為整體式驅(qū)動橋，其采用非獨立懸架，半軸套管和主減速器殼分別與橋殼連接，軸與驅(qū)動輪通過彈性元件和車架連接。 2）斷開式驅(qū)動橋 斷開式驅(qū)動橋為獨立懸架，主減速器殼體與車架連接，驅(qū)動輪與半軸側(cè)邊可以在橫向平面上進(jìn)行相對運動。 斷開式驅(qū)動橋采用獨立懸架來提高汽車的乘坐舒適性，但其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，成本相對較高，大多用于轎車和越野車。整體式驅(qū)動橋采用的是非獨立懸架，它的結(jié)構(gòu)比較簡單、制造難度較小、生產(chǎn)成本比較低、拆裝比較方便。故本設(shè)計使用整體式驅(qū)動橋。 2.2

17、驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)組成 驅(qū)動橋布局見圖2.1： 圖2.1 輕型貨車驅(qū)動橋（整體式） 設(shè)計任務(wù)書給定的原始參數(shù)如表2.2及表2.3所示： 表2.2 輕型貨車整車設(shè)計參數(shù): 項目 參數(shù) 驅(qū)動型式 42 裝載質(zhì)量 1900kg 空車質(zhì)量 1500kg 車輪半徑 R=0.45 m 最高車速 =110 km/h 最大功率和最大轉(zhuǎn)速 最大轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)速 =175Nm =2800 r/min 傳動效率 =0.9 表2.3變速器傳動比 I II III IV R 變速器傳動比 5.03 3.09 1.79 1.00

18、 4.96 3.主減速器的設(shè)計 3.1減速器的結(jié)構(gòu)形式 主減速器按齒輪類型可分為圓柱齒輪、圓錐齒輪和準(zhǔn)雙曲面齒輪等不同的形式。 考慮到驅(qū)動橋的設(shè)計要求，選擇的單級主減速器一定要結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、制造成本低。查閱文獻(xiàn)[1]、[3]可知，螺旋錐齒輪具有工作穩(wěn)定、承載力大、易制造等優(yōu)點，故主減速器選用螺旋錐齒輪的傳動形式。 3.2 主減速器的載荷計算 3.2.1主減速比 主減速比的設(shè)計與車輛的整體性能有關(guān),一般來說主減速比越大，車輛的加速性能越好，但是其燃料利用率卻越差；反之主減速比越小，則相反。考慮到車輛的使用成本，要使車輛加速性能和燃油利用率都很好，就要

19、選擇一個恰當(dāng)?shù)闹鳒p速比。詳細(xì)的主減速比計算可以參考以往的計算公式,如（3—1）所示： =0.377 =7.403 主減速器主減速比 車輪的滾動半徑（m） 最大功率的轉(zhuǎn)速（r/min） 純發(fā)動機(jī)驅(qū)動要求汽車所達(dá)到的最高車速（km/h） 汽車變速器最高擋的傳動比 3.2.2齒輪在不同情況下的轉(zhuǎn)矩 1) 從動齒輪： 1　 按最大輸出轉(zhuǎn)矩 2　 按驅(qū)動輪打滑時的輸出轉(zhuǎn)矩 取65%的滿載質(zhì)量，負(fù)載系

20、數(shù)取值為1.2，輪間附著系數(shù)取值為0.85。 3　 按從動輪的平均轉(zhuǎn)矩 滾動阻力系數(shù)，爬坡能力系數(shù)。 2) 主動齒輪： 1　 由發(fā)動機(jī)最大扭矩和最低傳動比確定的主動錐齒輪的轉(zhuǎn)矩 2　 當(dāng)驅(qū)動輪打滑時主動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩 3　 根據(jù)汽車行駛時的平均轉(zhuǎn)矩來確定主動錐齒輪的轉(zhuǎn)矩 3.3主減速器齒輪的主要參數(shù) 3.3.1主減速器參數(shù)

21、計算 1）主動錐齒輪齒數(shù)的確定 選取要求 1　 不小于４０； 2　 避免有公約數(shù)； 3　 不小于６； 所以選符合這些要求。 2）從動錐齒輪節(jié)圓直徑以及端面模數(shù)的選擇 （3-6） ：直徑系數(shù)，取為１４ （3-7） 取 3）齒面寬度的確定 經(jīng)驗公式估算: 大齒寬 小齒寬 4)雙曲面齒輪的偏移量的確定 ，取E=28mm 5）中點螺旋角 貨車選用的是弧齒錐齒輪，其的中點螺旋角是一樣的。都在35～40左右。因為貨車運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音低的需求，其采

22、用較小的值，即：。 6）法向壓力角 法向壓力角影響到齒輪的整體性能，正確的法向壓力角可以增強齒輪的硬度、降低齒輪噪音、提高齒輪工作穩(wěn)定性，輕型載貨汽車齒輪法向壓力角一般為。 7) 螺旋方向 從錐齒輪外形上看，中心線往上半截左偏為左旋，右偏為右旋。主動、從動齒輪方向相反。當(dāng)車輛向前行駛時，齒輪的軸力與錐頂位置分離。這樣能夠分開的主動齒輪和從動齒輪，防止輪齒卡死。 3.3.2主減速器錐齒輪參數(shù)表格 查閱文獻(xiàn)[11]，設(shè)計計算錐齒輪基本參數(shù)，如表3.1所示： 表3.1 主減速器錐齒輪基本參數(shù) 序號 計算公式 數(shù)值 注 釋 1 7 小齒輪齒數(shù) 2 4

23、1 大齒輪齒數(shù) 3 6mm 模數(shù) 4 42.12mm 小齒輪齒面寬 5 38.29mm 大齒輪齒面寬 6 20 壓力角 7 9.36mm 齒工作高,查表3.2取1.65 8 10.40mm 齒全高,查表3.2取1.83 9 90 軸交角 10 42mm 小齒輪分度圓直徑 11 9.69 小齒輪節(jié)錐角 12 80.31 大齒輪節(jié)錐角 13 125mm 節(jié)錐距 14 18.85mm 周節(jié) 15 1.62mm 大齒輪齒頂高,取0.38 16 7.74mm 小齒

24、輪齒頂高 17 2.66mm 小齒輪齒根高 18 8.78mm 大齒輪齒根高 19 1.04mm 徑向間隙 20 1.22 小齒輪齒根角 21 4.02 大齒輪齒根角 22 13.71 小齒輪面錐角 23 81.53 大齒輪面錐角 24 8.47 小齒輪根錐角 25 76.29 大齒輪根錐角 26 57.26mm 小齒輪外緣直徑 27 247.55mm 大齒輪外緣直徑 28 122.20mm 小齒輪節(jié)錐頂點至齒輪外緣距離 29 19.40mm 大齒輪節(jié)錐頂點至齒輪外

25、緣距離 30 4.91mm 大齒輪理論弧齒厚，取0.86 31 13.94mm 小齒輪理論弧齒厚 32 35 螺旋角 表3.2 輕型貨車螺旋錐齒輪的、和 主動齒輪齒數(shù) 5 6 7 8 9 10 11 從動齒輪最小齒數(shù) 34 33 32 31 30 29 26 法向壓力角 20 螺旋角 35 40 35 從動齒輪工作齒高系數(shù) 1.43 1.50 1.56 1.61 1.65 1.68 1.96 1.70 從動齒輪齒高系數(shù) 1.58 1.67 1.73 1

26、.79 1.83 1.87 1.88 1.89 從動齒輪齒頂高系數(shù) 0.16 0.22 0.27 0.33 0.38 0.44 0.49 0.52 3.4 主減速器錐齒輪的材料 傳動軸錐齒輪的工作條件極其惡劣，其長時間承受巨大的工作壓力，齒輪磨損速度非常的快，選擇的齒輪材料必須要： 1）具備極強的抗疲勞能力，提高齒輪使用壽命。 2）齒輪中心具有恰當(dāng)?shù)捻g性，避免齒輪在沖擊載荷下斷裂。 3）受熱后不容易發(fā)生形變，防止因形變產(chǎn)生的齒輪報廢。 4）盡量少使用含有鎳、鉻元素的合金鋼材，盡量少使用昂貴的進(jìn)口材料。 主減速器齒輪大多利用合

27、金滲碳鋼制造，例如20CrMnTi、20MnTiB、20MnVB及22CrNiMo等，其表面具有一層高含碳量（碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8% ~ 1.2%）的硬化層，這使它不易磨損，而且能承受巨大壓力。主減速器齒輪不僅需要不易磨損的外表，而且要具備一定的韌性，所以大都是內(nèi)軟外硬的設(shè)計，這種設(shè)計給予了齒輪較強的耐磨性，讓它能承受巨大的壓力，也使其容易加工。但是由于內(nèi)部材質(zhì)較軟，齒輪在經(jīng)過長時間的工作之后，容易發(fā)生形變。所以需要對整個齒輪進(jìn)行熱處理加工，這樣的話會提高齒輪生產(chǎn)費用。 為了提高齒輪的使用壽命，阻止它在工作時出現(xiàn)早期磨損、膠合、擦傷或卡死，生產(chǎn)時我們要做出一些對應(yīng)的措施，來避免這些現(xiàn)象的發(fā)生

28、。首先，錐齒輪采用熱處理和精細(xì)加工，然后再進(jìn)行磷化處理或電鍍銅（厚度0.005 ~ 0.020mm）。最后在齒面上進(jìn)行應(yīng)力噴丸處理。經(jīng)過這些處理后大概可以提高齒輪25%的使用壽命。 3.5主減速器齒輪的強度校核 3.5.1齒輪的耐磨性 齒輪的耐磨性可用單位齒長圓周力來表示： 為發(fā)動機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩，取175； 為變速器一擋傳動比，即：ig=5.03 ； 為主動齒輪節(jié)圓的直徑，取42mm； 3.5.2錐輪齒彎曲強度

29、 —尺寸系數(shù)； —主動錐齒輪計算轉(zhuǎn)矩取=782Nm，從動錐齒輪計算轉(zhuǎn)矩取=5555.277Nm； —??； —??； —質(zhì)量系數(shù)，取1； —齒輪齒面寬；據(jù)表3.1得b=38.29mm —從動齒輪分度圓直徑，取247mm； —齒輪的輪齒彎曲應(yīng)力綜合系數(shù)，取0.25見圖3.3； 將上面所示參數(shù)代入式（3-9），有： 從動錐齒輪： =685 MPa； 主動錐齒輪： =516 MPa； 主動錐齒輪及從動錐齒輪的齒根彎曲應(yīng)力≤[]=700MPa，據(jù)校核，齒根彎曲強度

30、滿足條件。 　 圖3.3 輪齒彎曲應(yīng)力綜合系數(shù) 3.5.3錐齒輪的接觸強度 1)轉(zhuǎn)矩輸出最大 2)正常行駛時 經(jīng)過校核，設(shè)計的主減速器齒輪的接觸強度滿足規(guī)定。 3.6主減速器齒輪的軸承設(shè)計 3.6.1主減速器主動齒輪上的作用力 因為汽車在行駛的過程中不斷換擋的緣故，主減速器接受到的發(fā)動機(jī)扭矩也在不停地變化之中，這樣就需要確定一個固定不變的計算轉(zhuǎn)矩。計算所需的轉(zhuǎn)矩可以照下列公式求得

31、 式中：—— ，…——分別取1、3、11、85； ，…——分別為5.03、3.09、1.79、1； ,…——分別取50、60、70、60。 其中為變速器R擋使用率，為變速器R擋傳動比，為變速器R擋發(fā)動機(jī)利用率 經(jīng)計算T=159 Nm 1）主減速器主動錐齒輪齒寬中心的圓周力。 =　　 2)作用在主動錐齒輪上的力的計算 齒輪的軸向、徑向力為 根據(jù)

32、表3.1得：，， 3.6.2錐齒輪軸承的定向載荷 本設(shè)計采用的是圓錐滾子軸承，除了要考慮軸承的軸向載荷外(軸承軸向載荷等于錐齒輪軸向作用力)，還要考慮軸承的徑向載荷。 錐齒輪軸承結(jié)構(gòu)圖如圖3.4所示： 圖3.4錐齒輪軸承結(jié)構(gòu)簡圖 徑向載荷的計算: = （3-13） ，， , , ，，。 帶入公式得： =14821.21N 3.6.3軸承的使用壽命 軸承的使用壽命計算

33、 ??；?。? 軸承A： ===7458 h>3333.4 h 軸承B： Q= ===3397 h>3333.4 h 故軸承使用壽命符合校核。 4.差速器的設(shè)計 4.1差速器的結(jié)構(gòu)及形式 在汽車行駛過程中，汽車左右兩車輪需要滾動的距離往往是不相等的。就比如汽車轉(zhuǎn)彎的時候，因為兩側(cè)車輪的氣壓不同、磨損程度不同、負(fù)荷程度不同以及接觸路面路況不同，從而導(dǎo)致外側(cè)車輪比內(nèi)側(cè)車輪行程長。所以需要在兩

34、側(cè)車輪上都裝有輪間差速器，來減少輪胎的磨損和油料的損耗，增強汽車操作性和通過性。 差速器的功用是調(diào)節(jié)兩輸出軸之間的轉(zhuǎn)矩，確保每個輸出軸在其各自需要的角速度下轉(zhuǎn)動。對稱式錐齒輪差速器機(jī)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括左、右差速器殼、行星齒輪、半軸齒輪、等一系列零部件。其具有成本低廉、安裝方便及零件市場保有量大等多種優(yōu)點，在各類車輛中得到廣泛的應(yīng)用，故本設(shè)計采用普通對稱式錐齒輪差速器。如圖4.1所示： 圖4.1 差速器結(jié)構(gòu)示意圖 4.2差速器齒輪基本參數(shù) 4.2.1差速器齒輪參數(shù)的選擇 1）行星齒輪數(shù)目 ，即采用四個行星齒輪 2）球面半徑 mm

35、 （4-1） ——球面半徑系數(shù)，一般選值范圍在，此設(shè)計差速器的行星齒輪有4個，球面半徑系數(shù)取值盡量往小取，故取2.6； T——計算轉(zhuǎn)矩，取，T取5555.277； 根據(jù)公式（4-1）得：= 故預(yù)先選定的節(jié)錐距 3）行星齒輪齒數(shù)及半軸齒輪參數(shù)的確定 為了確保齒輪有足夠的強度，需要滿足下面條件：；；；行星齒輪齒數(shù)除以半軸齒輪齒數(shù)之和為整數(shù)。 根據(jù)上述要求，并參考資料，初步選定，半軸齒輪齒數(shù)為z2=18，行星齒輪的齒數(shù)為z1=10。 4.2.2半軸齒輪與行星齒輪參數(shù)表格 查閱文獻(xiàn)[11]，設(shè)計計

36、算半軸齒輪與行星齒輪的基本參數(shù)，如表4.2所示： 表4.2 半軸齒輪與行星齒輪基本數(shù)據(jù)計算 序號 計算公式 計算結(jié)果 1 2 =14～25 3 4 ; 5 6 7 8 9 10 ； 11 ， ， 12 13 ; 14 ; ; 15 =- 16 =; ； 17 ； ; 18 ； ; 19 ; mm;mm 20 ; mmmm 21 ; ; 22 4.3差速器的材料 當(dāng)前市面上的汽車差速器錐齒輪大多使用滲碳

37、合金鋼生產(chǎn)而成，例如20CrMoTi、20CrMnTi、20CrMo及22CrMnMo等。由于差速器齒輪的制造精度要求低，因此差速器齒輪的精鍛技術(shù)得到了普遍的應(yīng)用。 4.4差速器齒輪的強度計算 差速器齒輪的強度校核 （4-2） ：為所計算齒輪的計算轉(zhuǎn)矩 ：過載系數(shù) ：尺寸系數(shù) ：齒面載荷分配系數(shù) 綜合系數(shù)，取0.225 ：質(zhì)量系數(shù) 1）按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩校核 此處 2）用汽車日常運行中平均轉(zhuǎn)矩確定的計算轉(zhuǎn)矩校核 （） 根據(jù)校核，輪齒強度合格

38、 5.半軸的設(shè)計 半軸的基本作用是使差速器半軸齒輪將扭矩傳遞給車輪。斷開式驅(qū)動橋及轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋里的車輪傳動裝置包含一個半軸和一個萬向節(jié)，它們一般使用等速萬向節(jié)。整體式驅(qū)動橋的車輪傳動裝置為半軸，具有連接半軸齒輪和輪轂的功能。而在輪邊減速器的驅(qū)動橋中，驅(qū)動橋的作用把半軸齒輪和輪邊減速器的傳動齒輪相連接。 5.1半軸的型式 驅(qū)動橋內(nèi)的半軸一般可分為半浮式軸、四分之三浮式半軸和全浮式軸。查閱文獻(xiàn)[16]綜合所述，輕型載貨汽車驅(qū)動橋的設(shè)計，采用全浮式半軸。如圖5.1所示： 圖5.1全浮式半軸的結(jié)構(gòu)示意圖 5.2半軸的設(shè)計 1)全浮式半軸負(fù)荷的計算 作用在半軸上的負(fù)荷

39、 （轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)） 2)全浮式半軸桿部直徑初選 ——半軸桿部直徑，mm； ——半軸的計算轉(zhuǎn)矩，nm； []——半軸扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力，MPa。 根據(jù)上式帶入＝3910nm，得： 32.30mm≤≤34.34mm ?。篸=33mm 查閱文獻(xiàn)[12]得，安全系數(shù) =1.5 =1.533=50mm 3)全浮式半軸的計算轉(zhuǎn)矩是

40、 半軸扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的計算方式： ——半軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，MPa； —一半軸的計算轉(zhuǎn)矩，T=3910Nm； ——半軸的直徑，即。 代入公式得：=159MPa 5.3半軸花鍵強度的計算 1) 剪切應(yīng)力的計算： 2) 擠壓應(yīng)力的確定：

41、 ，，，，， 將數(shù)據(jù)帶入（5-5）和（5-6）兩式得： =48Mpa =128.72MPa 3）最大扭轉(zhuǎn)角 ; ; 5.4半軸的材料 市面上的半軸大多是使用合金中碳鋼制成的，用合金剛作為半軸材料，不僅可以提高半軸的強度，而且能夠降低制作成本。我國最近發(fā)現(xiàn)一種非常優(yōu)秀的半軸材料40MnB。過去使用淬火和回火的方法來對半軸進(jìn)行熱處理，近年來隨著高頻、中頻感應(yīng)淬火的廣泛運用，半軸利潤大大增加。由于其表面高強度的硬化層，連同

42、半軸上形成的表面殘余應(yīng)力，噴丸處理等一系列的生產(chǎn)過程，可以減少由金屬疲勞引起的半軸損耗。因為最近一段時間，由于生產(chǎn)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，很多半軸廠商都增加了成本更加便宜的中碳（40，45）鋼的使用，減少了成本稍高的合金鋼的使用。 6.橋殼的設(shè)計 驅(qū)動橋殼是汽車的主要支撐部件之一，它在汽車的過程中要承受沉重的負(fù)荷，設(shè)計時必須要考慮橋殼的承載力，必須具有足夠的強度和剛度去支撐汽車的載荷。在保證強度和剛度的前提下，應(yīng)尋求方法減少橋殼質(zhì)量。減少汽車彈簧受到的質(zhì)量，可以減少汽車的動載荷，提高車輛乘坐舒適性。驅(qū)動橋殼應(yīng)該結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，成本低，該結(jié)構(gòu)還應(yīng)確保主減速器保養(yǎng)、拆裝、維修、調(diào)整的方便性。在

43、確定橋殼結(jié)構(gòu)類型時，還應(yīng)考慮到汽車種類、使用用途、材料選擇、制造工藝等。 6.1 驅(qū)動橋殼結(jié)構(gòu)型式的選擇 現(xiàn)有的橋殼結(jié)構(gòu)可以分為可分式橋殼、組合式橋殼以及整體式橋殼，以下分別介紹每款橋殼的優(yōu)缺點： 可分式橋殼被一個垂直接合面分為左右兩部分，這兩段由用螺栓連接起來。每一部分由一個外殼和一個半軸套管組成，并通過鉚釘連接套管和外殼。該驅(qū)動橋殼構(gòu)造簡便，制造容易，主減速器支撐強度良好。但當(dāng)拆卸和維護(hù)時，主減速器必須從汽車上拆下，其拆卸、組裝和修理非常不方便。橋殼也不是整體鍛造而成，而是用螺栓連接的，故它的承受能力不是很高，輕型貨車很少使用。 組合式橋殼的主減速器殼和橋殼制造成一個整體，并壓

44、進(jìn)驅(qū)動橋殼的兩端，中間拿銷釘固定住。其優(yōu)點是從動齒輪軸支撐剛度良好，主減速器總拆裝、調(diào)整和維修十分方便，但其制造有一定的難度，需要非常高的制造精度。 整體式橋殼是一個整體框架，驅(qū)動橋殼與主減速器殼分離。其強度和剛度正好適合。這種設(shè)計使的主減速器和差速器的維修、拆卸和調(diào)整都非常方便，只要主減速器和差速器齒輪，均安裝在主減速器殼裝置上，然后用螺栓連接主減速器殼和驅(qū)動橋殼，就可以輕松完成。 由于可分式橋殼承受強度和整體硬度偏低，并且在主減速器的安裝和修理時非常麻煩，而組合式橋殼要求具有頗高的加工精度。故我選擇整體式橋殼作為輕型貨車驅(qū)動橋的橋殼。 6.2 橋殼的強度校核 圖 橋殼分析受

45、力圖 1)以靜載荷為計算依據(jù)，橋殼鋼板彈簧座的彎矩 Nm 式中： 為當(dāng)汽車滿載時，地面受到的驅(qū)動橋負(fù)載； 為車輪的整體重量； 一般可以被忽略。 2)靜彎曲應(yīng)力 如圖6.2所示： 圖6.2 橋殼在彈簧座附近的結(jié)構(gòu)剖面圖 為垂向截面系數(shù): = 為水平截面系數(shù): = 為扭轉(zhuǎn)截面系數(shù): =23313

46、2160=1393920mm 查閱文獻(xiàn)[10]可知，矩形管狀（長邊為高）在日常使用時比的圓管更加的優(yōu)秀。 由公式得 驅(qū)動輪的最大切向反作用力 =13032.98N （6-3） 驅(qū)動橋殼左、右鋼板彈簧座出的垂直彎矩計算 =1536.15 Nm =896 Nm 該橋殼還承擔(dān)由驅(qū)動橋傳送驅(qū)動力矩所引起的反應(yīng)力矩，而該橋殼在彈簧座處受到的轉(zhuǎn)矩為 = =2932.42 Nm 斷面處的彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力分別為 MPa

47、 =2.1 MPa 查閱文獻(xiàn)[12]可知，驅(qū)動橋橋殼的可承受彎曲應(yīng)力[]為，可承受扭轉(zhuǎn)應(yīng)力[]為，根據(jù)計算橋殼滿足強度校核。 結(jié)論 本課題是輕型貨車驅(qū)動橋的設(shè)計，設(shè)計出的驅(qū)動橋生產(chǎn)成本低、構(gòu)造簡單、維修方便、工作可靠，能夠普遍運用到各類輕型貨車之中。 本設(shè)計介紹了輕型貨車驅(qū)動橋的基本結(jié)構(gòu)及工作原理，著重介紹了差速器、主減速器、半軸和橋殼的原理和構(gòu)造尺寸，并對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了計算，然后進(jìn)行了強度校核，最后完成的CAD設(shè)計圖紙。 本文所設(shè)計的驅(qū)動橋都是以日?；?/p>

48、、便利化、穩(wěn)定化和低成本化為設(shè)計基準(zhǔn)，可以用于普通輕型貨車的使用，且維修保養(yǎng)方便，工藝技術(shù)良好，易于制造。 參考文獻(xiàn) [1] 陳家瑞. 汽車構(gòu)造（下）[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003. [2] 王霄鋒. 汽車底盤設(shè)計[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2010. [3] 劉惟信. 汽車車橋設(shè)計[M]. 北京:清華大學(xué)出版社,2001. [4] 王望予. 汽車設(shè)計[M]. （第四版）. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2011. [5] 最新汽車設(shè)計使用手冊[M]. 黑龍江:黑龍江人民出版社,2011. [6] 關(guān)文達(dá). 汽

49、車構(gòu)造[M]. （第二版）. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005. [7] 邱宣懷. 機(jī)械設(shè)計[M]. (第四版). 北京:高等教育出版社,1997. [8] 張洪欣. 汽車設(shè)計[M]. (第二版). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1996. [9] 欒亞倫. 斯達(dá)－斯太爾汽車500問[M]. 北京:人民交通出版社,2001. [10] 范迪彬. 汽車構(gòu)造[M]. 安徽:安徽科學(xué)技術(shù)出版社,2001. [11] 汽車工程手冊編輯委員會. 汽車工程手冊[M]：設(shè)計篇. 北京：人民交通出版社，2001. [12] 成大先. 機(jī)械設(shè)計手冊[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010. [13]

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