畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-電動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)橋后橋設(shè)計(jì)

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1、 畢業(yè)設(shè)計(jì) 題 目 電動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)橋后橋設(shè)計(jì) 目 錄 摘要 3 ABSTRACT 4 第1章 緒 論 5 1.1 課題研究背景 5 1.2電動(dòng)車(chē)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 7 1.3課題研究意義 9 1.4 課題研究任務(wù)及研究方法 9 第2章 電動(dòng)車(chē)觀光車(chē)的總體設(shè)計(jì) 10 2.1 技術(shù)參數(shù) 10 2.1.1 電動(dòng)機(jī)參數(shù)： 11 2.1.2 輪胎參數(shù) 11 2.1.3 傳動(dòng)比計(jì)算 11 2.1.4 最大爬坡度計(jì)算 11 2.2 總體布置計(jì)算 12 2.2.1 各部分質(zhì)量及重心坐標(biāo)： 12 2.

2、2.2 空載及滿(mǎn)載時(shí)重心坐標(biāo) 12 2.2.3 軸荷分配計(jì)算 13 2.3 驅(qū)動(dòng)橋形式的確定 14 第3章 電動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì) 15 3.1減速器的設(shè)計(jì) 15 3.1.1運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 15 3.1.2 齒輪參數(shù)計(jì)算 15 3.2 軸的設(shè)計(jì) 25 3.2.1 軸的強(qiáng)度校核 26 3.3 半軸的設(shè)計(jì) 31 3.3.1 半軸的形式 31 3.3.2 半軸軸徑的確定 31 3.3. 3 半軸連接螺釘強(qiáng)度校核 32 3.4 輪轂的設(shè)計(jì) 32 3.4.1 輪轂的外形設(shè)計(jì) 32 3.4.2 輪轂與輪輞的連接螺栓強(qiáng)度校核 32 3.5 驅(qū)動(dòng)橋殼的設(shè)計(jì) 33 3.5.1 驅(qū)

3、動(dòng)橋殼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 33 3.5.2 驅(qū)動(dòng)橋殼的強(qiáng)度計(jì)算 33 3.5.3 橋殼與減速器連接螺釘強(qiáng)度校核 36 結(jié) 論 37 致 謝 38 參考文獻(xiàn) 39 電動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì) 摘要 當(dāng)今，能源和環(huán)境對(duì)人類(lèi)越來(lái)越重要。改善人類(lèi)生活環(huán)境的要求越來(lái)越高。為了適應(yīng)這一發(fā)展趨勢(shì)，各國(guó)政府、學(xué)術(shù)界和工業(yè)界紛紛加大對(duì)電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的投入，加快電動(dòng)汽車(chē)的商業(yè)化進(jìn)程。雖然電動(dòng)汽車(chē)在能源和行駛里程上還不盡如人意，但已足以滿(mǎn)足人們的基本需要。從技術(shù)發(fā)展的角度來(lái)看，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)而艱難的歷史，電力是一種清潔能源，不僅可以取代化石燃料，而且還可以減少有害氣體的二氧化碳排放量，防止環(huán)境惡化，地球。電動(dòng)汽車(chē)

4、面臨重大技術(shù)突破，預(yù)計(jì)將成為第二十一世紀(jì)的重要車(chē)輛。 電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)采用單電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、齒輪箱總成、差速器總成和驅(qū)動(dòng)橋，主動(dòng)齒輪減速器直接連接到驅(qū)動(dòng)電機(jī)上，并通過(guò)兩級(jí)減速器和差速器，將扭矩傳遞到驅(qū)動(dòng)輪左右。電機(jī)軸與輪軸平行，因此減速器由兩個(gè)圓柱齒輪驅(qū)動(dòng)。半軸采用全浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，通過(guò)螺釘與輪轂連接并傳遞扭矩。橋體采用組合式結(jié)構(gòu)，一端由輪轂軸承支承在車(chē)輪上，另一端與減速器連接。 關(guān)鍵詞：電動(dòng)車(chē)；驅(qū)動(dòng)橋；減速器 Design of driving axle for electric vehicle ABSTRAC

5、T Nowadays, energy and environment are becoming more and more important to human beings. The demand for improving human living environment is becoming more and more louder. In order to adapt to this trend of development, governments, academia and industry all over the world are increasing their inv

6、estment in electric vehicle development, speeding up the commercialization of electric vehicles. Although the electric vehicle has not been satisfactory in energy and mileage, it has been enough to meet the basic needs of people. From the perspective of technology development, after a history of lon

7、g and difficult, the electric power is a kind of clean energy, not only can replace fossil fuels, but also can reduce carbon dioxide emissions of harmful gases and prevent the deterioration of the environment, the earth. Electric vehicles are facing major technological breakthroughs and are expected

8、 to become important vehicles for the year twenty-first Century. The electric vehicle drive axle design uses a single motor driving system, a gear box assembly, differential assembly and drive axle, driving gear reducer is directly connected to the driving motor and, through two stage reducer and d

9、ifferential, torque transmitted to the drive wheel around two. The motor axis is parallel to the wheel axis, so the reducer is driven by two pole cylindrical gears. The half axle adopts a full floating structure, which is connected with the wheel hub by screws and transmits torque. The axle housing

10、adopts a combined structure, one end is supported by a wheel hub bearing on a wheel, and the other end is connected with a reducer. Key words: electric vehicle; drive axle; reducer 第1章 緒 論 1.1 課題研究背景 電動(dòng)車(chē)的發(fā)展史比燃油汽車(chē)更長(zhǎng)，世界上第一輛機(jī)動(dòng)車(chē)就是電動(dòng)車(chē)。后來(lái)，由于燃油汽車(chē)技術(shù)的迅速發(fā)展，而電動(dòng)車(chē)在能源技術(shù)和行駛里程的研制上長(zhǎng)期未能取得突破，從

11、20世紀(jì)20年代初至60年代末，電動(dòng)車(chē)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)沉寂期。進(jìn)入70年代以來(lái)，由于中東石油危機(jī)的爆發(fā)以及人類(lèi)對(duì)自然環(huán)境的日益關(guān)注，電動(dòng)車(chē)才再度成為技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)。 近幾十年來(lái)，主要工業(yè)化國(guó)家為電動(dòng)車(chē)的開(kāi)發(fā)投入了大量的人力和財(cái)力，電動(dòng)車(chē)的各項(xiàng)相關(guān)技術(shù)也取得了重大的進(jìn)展。盡管電動(dòng)車(chē)在能源和行駛里程的研制方面，至今尚未取得突破性的進(jìn)展，但是電動(dòng)車(chē)的美好前景仍然激勵(lì)著人們鍥而不舍地開(kāi)發(fā)新型電動(dòng)車(chē)，改善其性能。 當(dāng)今能源和環(huán)境對(duì)人類(lèi)的壓力越來(lái)越大，要求盡快改善人類(lèi)生存環(huán)境的呼聲越來(lái)越高。為了適應(yīng)這個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，世界各國(guó)的政府、學(xué)術(shù)界、工業(yè)界正在加大對(duì)電動(dòng)車(chē)開(kāi)發(fā)的投資力度，加快電動(dòng)車(chē)的商品化步伐。

12、雖然目前電動(dòng)車(chē)在能源和行駛里程方面還未 能盡如人意，但已足以滿(mǎn)足人們的基本需要。從技術(shù)發(fā)展的角度來(lái)看，在走過(guò)了漫長(zhǎng)而艱難的發(fā)展歷程之后，電動(dòng)車(chē)正面臨著重大的技術(shù)突破，有望成為21世紀(jì)的重要交通工具。 自從汽車(chē)誕生的那一天起，環(huán)境問(wèn)題就一直伴隨其左右，世界人口和汽車(chē)的增長(zhǎng)趨勢(shì)如下圖所示。今后50年，世界人口將由60億增加到100億，汽奪數(shù)量將由7千萬(wàn)增加到2億5千萬(wàn)。如果這些車(chē)輛都采用內(nèi)燃機(jī)，那么所需的燃油從何來(lái)? 而其排出的廢氣又如何處置，那樣我們的天空將永遠(yuǎn)是灰色的而不是藍(lán)色的。因此我們必須開(kāi)發(fā)出清潔、高效、智能的交通車(chē)輛，才能使2l世紀(jì)的交通可持續(xù)發(fā)展。 從當(dāng)今世界的能源與環(huán)保的現(xiàn)

13、狀來(lái)看，解決這個(gè)問(wèn)題的最好的方法就是大力發(fā)展電動(dòng)車(chē)。因?yàn)閺沫h(huán)保的角度來(lái)看，電動(dòng)汽車(chē)是零排放的交通工具，即使計(jì)入發(fā)電廠(chǎng)增加的排氣，總量上看，它也將使空氣污染大大減少。從能源的角度來(lái)看，電動(dòng)汽車(chē)將使能源的利用多元化(例如可使用各種再生能源)和高效化，達(dá)到能源的可靠、均衡和無(wú)污染地利用的目的。在改善交通安全和道路使用方面，電動(dòng)汽車(chē)更容易實(shí)現(xiàn)智能化。電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展將使集中考慮能源、環(huán)保利交通成為可能，而且，它對(duì)于促進(jìn)高科技的發(fā)展、新興工業(yè)的興起以及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展都將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。 電動(dòng)車(chē)并不是一個(gè)新興的科技產(chǎn)品，它其實(shí)比內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的歷史都要久遠(yuǎn)。早在1834年，Thomas davenport制造了一

14、輛電動(dòng)三輪車(chē)，它由—組不可充電的干電池驅(qū)動(dòng)．但只能行駛一小段距離。四年后Robert davidson也制造廠(chǎng)一輛用干電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車(chē)。1881年在法國(guó)巴黎街上出現(xiàn)了第一輛以可充電池為動(dòng)力的電動(dòng)汽車(chē)．它是法國(guó)工程師GustaveTrouve裝配的以鉛酸電池為動(dòng)力的三輪車(chē)。1886年，F(xiàn)rank Sprague設(shè)計(jì)生產(chǎn)了有軌電車(chē)。從此，電動(dòng)汽車(chē)變得流行起來(lái)，并在車(chē)輛運(yùn)輸中起著很重要的作用。在當(dāng)時(shí)的美國(guó)．每年銷(xiāo)售的4200輛汽車(chē)中有38％是電動(dòng)汽車(chē)，22％是燃油汽車(chē)，40％是蒸汽機(jī)汽車(chē)。那時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)是金融巨頭的代步工具及財(cái)富的象征。一輛電動(dòng)汽車(chē)的價(jià)格相當(dāng)于今天的一輛勞斯萊斯。

15、 圖1-2 Morrs和Salom電動(dòng)客車(chē)和貨車(chē)公司生產(chǎn)的電動(dòng)汽車(chē) 進(jìn)入無(wú)馬車(chē)時(shí)代以后，電功汽車(chē)就進(jìn)人了—個(gè)商業(yè)化的發(fā)展階段，此時(shí)的電動(dòng)汽車(chē)有輻條車(chē)輪、充氣輪胎、舒適的彈簧椅和豪華的車(chē)內(nèi)裝飾。到1912年．美國(guó)有34000輛電動(dòng)汽車(chē)注冊(cè)。1899到1916年期間．Baker電氣公司一直是美國(guó)最重要的電動(dòng)汽車(chē)制造廠(chǎng)之一。在1901到1920年，英國(guó)倫敦電動(dòng)汽車(chē)公司生產(chǎn)了后輪輪毅電動(dòng)機(jī)式、后輪驅(qū)動(dòng)、斜輪轉(zhuǎn)向和允氣輪胎的電動(dòng)汽車(chē)1907到1938年期間，底特律電氣公司生產(chǎn)的電動(dòng)汽車(chē)不僅具有無(wú)噪聲、清潔可靠的優(yōu)點(diǎn)，而且最高時(shí)速達(dá)到40Km/h，續(xù)駛里程為129Km。 人們常說(shuō)“一個(gè)人的

16、敵人同時(shí)也是他的伙伴”，這句話(huà)用于描述電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展尤為合適，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)是電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)的關(guān)鍵部件．同時(shí)它又幫助燃油汽車(chē)與電動(dòng)汽車(chē)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)抗。1911年，Kettering發(fā)明了汽車(chē)起動(dòng)機(jī)，使得燃油汽車(chē)比依賴(lài)于方便駕駛的電動(dòng)汽車(chē)來(lái)說(shuō)更具吸引力，從此打破了電動(dòng)汽車(chē)在市場(chǎng)的主導(dǎo)地位。而福持的想法徹底結(jié)束了電動(dòng)汽車(chē)的生命，他大批量生產(chǎn)福特T型車(chē)，使其價(jià)格從1909年的850美元降到了1925年的260美元，因此加速了純電動(dòng)汽車(chē)的消失。而燃油汽車(chē)的續(xù)駛里程是電動(dòng)汽車(chē)的2~3倍，且使用成本低，因而使得電動(dòng)汽車(chē)的制造商想占領(lǐng)一定的市場(chǎng)份額已不可能。到20世紀(jì)30年代，電動(dòng)汽車(chē)幾乎消失了。而直到近30年，能源危

17、機(jī)和石油短缺才使得電動(dòng)汽車(chē)重獲新生。 曾經(jīng)有人說(shuō)過(guò)決定21世紀(jì)發(fā)展的是能源,上世紀(jì)70年代全球三次石油危機(jī)爆發(fā)后，各跨國(guó)汽車(chē)公司先后開(kāi)始研發(fā)各種類(lèi)型的電動(dòng)汽車(chē)。我國(guó)經(jīng)過(guò)“八五”、“九五”、“十五”三個(gè)五年計(jì)劃，在研發(fā)電動(dòng)汽車(chē)的專(zhuān)項(xiàng)上投入了大量的人力、物力和財(cái)力，并取得了一系列科研成果，但是,迄今為止，這些科研成果真正能轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的項(xiàng)目并不多。國(guó)外大汽車(chē)公司投入遠(yuǎn)比我國(guó)更多的資金和人力，已投入批量生產(chǎn)的電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)品也寥寥無(wú)幾。隨著全球能源危機(jī)的不斷加深，石油資源的日趨枯竭以及大氣污染、全球氣溫上升的危害加劇，各國(guó)政府及汽車(chē)企業(yè)普遍認(rèn)識(shí)到節(jié)能和減排是未來(lái)汽車(chē)技術(shù)發(fā)展的主攻方向，

18、發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)將是解決這二個(gè)技術(shù)難點(diǎn)的最佳途徑。從汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展來(lái)看，電動(dòng)汽車(chē)的迅速發(fā)展是不可逆的趨勢(shì)。因此，我國(guó)作為世界汽車(chē)生產(chǎn)大國(guó)應(yīng)該抓住這一機(jī)遇，加快電動(dòng)汽車(chē)這一塊的發(fā)展。 環(huán)境保護(hù)是當(dāng)今世界上最熱門(mén)的話(huà)題。在汽車(chē)領(lǐng)域，電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展勢(shì)在必行。在電動(dòng)汽車(chē)的商業(yè)化運(yùn)作中，無(wú)論是從產(chǎn)品技術(shù)還是從市場(chǎng)發(fā)展。還存在許多亟待解決的問(wèn)題，需要政府的支持。例如，加快相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，節(jié)能環(huán)保汽車(chē)的減稅和補(bǔ)貼政策的出臺(tái)，提供便利條件如廣泛的關(guān)系電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)決定了電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展是一個(gè)跨行業(yè)、跨部門(mén)的系統(tǒng)工程，跨區(qū)域的聯(lián)合研究，技術(shù)突破和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展在世界上的關(guān)鍵時(shí)期，必

19、須充分發(fā)揮政府的組織、企業(yè)的積極作用，通過(guò)產(chǎn)業(yè)、高校、科研院所、國(guó)家汽車(chē)創(chuàng)新工程由政府組織，實(shí)現(xiàn)新突破和新一代汽車(chē)技術(shù)。 1.2電動(dòng)車(chē)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 今天，汽車(chē)制造商不斷推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展。并將開(kāi)始電動(dòng)汽車(chē)的商業(yè)化，在世界上，特別是在美國(guó)，日本和歐洲，許多汽車(chē)制造商開(kāi)始生產(chǎn)電動(dòng)車(chē)或涉及電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域。通用汽車(chē)、福特、克萊斯勒、美國(guó)電動(dòng)汽車(chē)公司，以及Solectria起響應(yīng)加利福尼亞法規(guī)在電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的重要作用。在日本幾乎所有的汽車(chē)制造商，如豐田，日產(chǎn)，本田，馬自達(dá)，三菱，大發(fā)，鈴木，五十鈴公司制定了商用電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展計(jì)劃。在許多歐洲國(guó)家，尤其是法國(guó)、德國(guó)、意大利和英國(guó)推出電動(dòng)汽車(chē)的電動(dòng)汽

20、車(chē)發(fā)展計(jì)劃的市場(chǎng)，這是積極的汽車(chē)公司雪鐵龍、雷諾、奔馳寶馬、苯、奧迪、沃爾沃、大眾、歐寶、菲亞特等。除了汽車(chē)制造商，一些電力公司和電動(dòng)汽車(chē)示范電池制造商也發(fā)揮了積極作用，其目的是促進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)充電電池的商業(yè)化，獲得商業(yè)利益。他們通常和汽車(chē)廠(chǎng)商發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)，電動(dòng)汽車(chē)，他評(píng)估和證明購(gòu)買(mǎi)電動(dòng)或電動(dòng)汽車(chē)具有較高的能源效率和能源的多樣性和環(huán)境保護(hù)的特點(diǎn)，使電動(dòng)汽車(chē)的使用適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)，能源和環(huán)境保護(hù)機(jī)構(gòu)也積極參與促進(jìn)發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)和商業(yè)活動(dòng)。此外，一些研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)繼續(xù)研究新技術(shù)的電動(dòng)汽車(chē)，使電動(dòng)汽車(chē)可以與燃料汽車(chē)競(jìng)爭(zhēng)。 電動(dòng)汽車(chē)分為三大類(lèi)型：純電動(dòng)汽車(chē)，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)和燃料電池汽車(chē)。世紀(jì)70年代，汽車(chē)

21、保有量呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。隨著光化學(xué)污染等環(huán)境污染的發(fā)生，西方發(fā)達(dá)國(guó)家的政府開(kāi)始重視環(huán)境保護(hù)和保護(hù)環(huán)境。一些知名汽車(chē)企業(yè)轉(zhuǎn)向研發(fā)電動(dòng)汽車(chē)。從20世紀(jì)70年代起，世界上發(fā)達(dá)國(guó)家就大力發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)的商業(yè)化應(yīng)用。到20世紀(jì)90年代，發(fā)達(dá)國(guó)家在歐洲和美國(guó)制定了汽車(chē)尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格執(zhí)行。 與世界其他國(guó)家一樣．電動(dòng)汽車(chē)研發(fā)工作在我國(guó)也正在如火如荼的進(jìn)行著“十五”期間，國(guó)家從維護(hù)我國(guó)能源安全、改善大氣環(huán)境、提高汽車(chē)工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力、實(shí)現(xiàn)我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的跨越式發(fā)展的戰(zhàn)略高度考慮．設(shè)立“電動(dòng)汽車(chē)重大科技專(zhuān)項(xiàng)”，通過(guò)組織企業(yè)、高等院校和科研機(jī)構(gòu)，集中國(guó)家、地方、企業(yè)、高校、科研院所等方面的力量進(jìn)行聯(lián)

22、合攻關(guān)：為此，從2001年10月起，國(guó)家共計(jì)撥款8．8億元作為這一重大科技專(zhuān)項(xiàng)的經(jīng)費(fèi)。 目前使用的電動(dòng)汽車(chē)一次充電后在市場(chǎng)里程100-300公里，這個(gè)數(shù)字通常是需要保持適當(dāng)?shù)乃俣燃熬哂辛己玫碾姵乜刂葡到y(tǒng)可以保證，且絕大多數(shù)電動(dòng)汽車(chē)在一般行駛環(huán)境的里程只有50 ~ 100公里。電動(dòng)汽車(chē)的里程縮短已成為傳統(tǒng)燃料汽車(chē)的致命弱點(diǎn) 普通電池的充放電次數(shù)只有300～400次，即使電池充放電次數(shù)好的性能也可達(dá)到700～900倍，由當(dāng)年的200充放電量計(jì)算，電池壽命可達(dá)4年以上，與油車(chē)壽命相比太短。另外，不同類(lèi)型的電池在性能上各有優(yōu)缺點(diǎn)，如鉛酸蓄電池成本低，原料豐富，易于回收，但里程短，加速功率差，壽命

23、短。鎳鎘電池加速動(dòng)力，使用壽命長(zhǎng)，但成本高，回收率差。鈉硫電池具有較高的比能，能提供較長(zhǎng)的里程。但它需要苛刻的工作環(huán)境，其銷(xiāo)售物質(zhì)具有高度腐蝕性和爆炸性?？偟膩?lái)說(shuō)，成熟電池的壽命比較短。 現(xiàn)有電動(dòng)汽車(chē)所使用的電池都不能在儲(chǔ)存足夠能量的前提下保持合理的尺寸和質(zhì)量。如果電動(dòng)汽車(chē)自身裝備質(zhì)量大．就會(huì)影響加速性能和最大車(chē)速的提高。例如，現(xiàn)有電動(dòng)汽車(chē)電池的外體積一般要達(dá)到550 L．當(dāng)把這么大體積的電池用于家庭轎車(chē)上時(shí)，就必然要擠占轎車(chē)的行李廂空間。 主要是電池技術(shù)復(fù)雜，成本太高，另外也由于采用一系列新材料、新技術(shù)，致使電動(dòng)汽車(chē)的造價(jià)居高不下。電動(dòng)汽車(chē)蓄電池的價(jià)格約為100美元／kW?h，甚至有的高

24、達(dá)350美元／kW?h，成本太高，用戶(hù)難以承受。 電動(dòng)汽車(chē)本身雖無(wú)排放污染，但其間接污染也是不容忽視的。如鉛酸電池中的鉛，從開(kāi)采、冶煉到生產(chǎn)的排污，都會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。再如所用電能，相當(dāng)大一部分來(lái)自火力發(fā)電，煤炭燃料也會(huì)造成大氣污染。 自上世紀(jì)爆發(fā)石油危機(jī)后，不少跨國(guó)汽車(chē)公司都開(kāi)始研制電動(dòng)汽車(chē)。其中不乏福特，豐田等知名大型汽車(chē)廠(chǎng)?？梢灶A(yù)見(jiàn)到電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展將會(huì)是本實(shí)際汽車(chē)工業(yè)的重點(diǎn)和主流。電動(dòng)汽車(chē)具有無(wú)排放污染、噪聲低、易于操縱、維修及運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)保和節(jié)能上具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)，它是解決人類(lèi)巨大能源和環(huán)境壓力的最有效途徑。上文已經(jīng)提到電動(dòng)車(chē)問(wèn)世以來(lái)，主要有三種形式，即純電動(dòng)車(chē)、混合動(dòng)

25、力汽車(chē)和燃料電池電動(dòng)車(chē)。下面就詳細(xì)的來(lái)說(shuō)說(shuō)這幾種形式的電動(dòng)車(chē)。 純電池電動(dòng)車(chē)是完全由二次電池（如鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池或鋰離子電池）提供動(dòng)力的汽車(chē)。純電池技術(shù)發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟，國(guó)外汽車(chē)發(fā)達(dá)國(guó)家和我國(guó)都進(jìn)行了小批量生產(chǎn)。近日，北京公交線(xiàn)上推出的兩輛以鉛酸蓄電池和鋰離子電池為動(dòng)力的電動(dòng)車(chē)已投入商業(yè)運(yùn)行，表現(xiàn)出了較好的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。純電池電動(dòng)車(chē)具有無(wú)污染，零排放等優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)也十分突出，能量低，質(zhì)量大，充電時(shí)間長(zhǎng)，成本高，折舊快，還容易對(duì)環(huán)境造成二次污染，其應(yīng)用范圍有限。 混合動(dòng)力汽車(chē)采用內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩種動(dòng)力，克服了純電池電動(dòng)車(chē)行駛里程短、充電時(shí)間長(zhǎng)等致命弱點(diǎn)，雖然混合動(dòng)力車(chē)不能實(shí)現(xiàn)

26、零排放，但其兼俱環(huán)保與節(jié)能，同時(shí)又能實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)，因此，具有非常好的發(fā)展前景。近年來(lái)，世界各大汽車(chē)公司紛紛推出這種車(chē)型日本已經(jīng)走在了世界前列，如豐田汽車(chē)公司推出的PRIUS汽車(chē)，本田推出的 INSIGHT汽車(chē)均早已上市。PRIUS汽車(chē)尾氣排放水平僅相當(dāng)于日本現(xiàn)行法規(guī)的1/10，耗油量和二氧化碳排放量相當(dāng)于普通汽車(chē)的1/2，最高時(shí)速達(dá) 140公里。我國(guó)的混合動(dòng)力汽車(chē)研究也進(jìn)入了實(shí)質(zhì)性階段。1999年，清華與廈門(mén)金龍展出了聯(lián)合研制的混合力客車(chē)，今年4月，一汽展出了剛生產(chǎn)的混合動(dòng)力紅旗轎車(chē)。專(zhuān)家指出，燃料電池汽車(chē)是未來(lái)汽車(chē)的發(fā)展方向。日本媒體認(rèn)為燃料電池技術(shù)，將成為21世紀(jì)汽車(chē)工業(yè)的核心技術(shù)，誰(shuí)掌握

27、了這種技術(shù)開(kāi)發(fā)主導(dǎo)權(quán)，誰(shuí)將成為汽車(chē)業(yè)的領(lǐng)袖。燃料電池，這是一種能與燃油發(fā)動(dòng)機(jī)相比的電池，可以使用包括再生燃料在內(nèi)的所有含氫元素的燃料。燃料電池車(chē)的工作原理是，作為燃料的氫在汽車(chē)搭載的燃料電池中，與大氣中的氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生電能啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)而驅(qū)動(dòng)汽車(chē)。由于大量的純氫難以貯存在汽車(chē)上，而且加氫站也沒(méi)有那么多，因此，汽車(chē)制造商們正試圖使用汽油或甲醇，不過(guò)要在汽車(chē)上安裝燃料重整裝置，從這些物質(zhì)里提出氫。但是這將會(huì)產(chǎn)生極少的二氧化碳和氮氧化物，總的來(lái)說(shuō)，這類(lèi)化學(xué)反應(yīng)除了電能，就只產(chǎn)生水，因此，燃料電池車(chē)被稱(chēng)為“地道的環(huán)保車(chē)”。曾研發(fā)出“氫動(dòng)一號(hào)”（液氫燃料電池概念車(chē)）的美國(guó)通用汽車(chē)公司，最近推出了

28、汽油燃料重整技術(shù)燃料電池，新研制的CENIII型車(chē)載燃料重整器比起前期產(chǎn)品體積、重量大大減少，預(yù)計(jì)其能量利用，污染物排放幾乎為率可達(dá).40%，而且可以充分利用現(xiàn)有的加油站等設(shè)施，它為燃料電池車(chē)批量生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。我國(guó)第一輛具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的燃料電動(dòng)公共汽車(chē)也已在東風(fēng)汽車(chē)工程研究院?jiǎn)柺溃难兄瞥晒?，縮短了中國(guó)汽車(chē)工業(yè)在這一領(lǐng)域與國(guó)外同行的差距。據(jù)有關(guān)專(zhuān)家分析，我國(guó)的汽車(chē)工業(yè)幾乎沒(méi)有結(jié)構(gòu)調(diào)整的沉重包袱，完全可以充分利用后發(fā)優(yōu)勢(shì)，以電動(dòng)車(chē)為新契機(jī)，集中力量解決以電池為中心的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，在21世紀(jì)憑借國(guó)內(nèi)仍較低的勞動(dòng)力成本，在國(guó)際汽車(chē)市場(chǎng)上以電動(dòng)汽車(chē)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)。 在上世紀(jì)我國(guó)已經(jīng)錯(cuò)失

29、了汽車(chē)工業(yè)的黃金發(fā)展期。在即將到來(lái)的新能源汽車(chē)，不管是電動(dòng)還是其他能動(dòng)的汽車(chē)上這一塊，我們都應(yīng)該加倍努力的去把握住。 1.3課題研究意義 當(dāng)今，能源和環(huán)境對(duì)人類(lèi)越來(lái)越重要。改善人類(lèi)生活環(huán)境的要求越來(lái)越高。為了適應(yīng)這一發(fā)展趨勢(shì)，各國(guó)政府、學(xué)術(shù)界和工業(yè)界紛紛加大對(duì)電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的投入，加快電動(dòng)汽車(chē)的商業(yè)化進(jìn)程。雖然電動(dòng)汽車(chē)在能源和行駛里程上還不盡如人意，但已足以滿(mǎn)足人們的基本需要。從技術(shù)發(fā)展的角度看，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)而艱難的發(fā)展過(guò)程，電動(dòng)汽車(chē)面臨著重大的技術(shù)突破，有望成為第二十一世紀(jì)的重要交通工具。 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)自己的綜合運(yùn)用機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、材料力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)理論力學(xué)課程；掌握基本的步驟

30、，并知道一些細(xì)節(jié)需要注意在電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)過(guò)程。系統(tǒng)掌握機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)，完善理論與實(shí)踐，分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，將理論知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合學(xué)習(xí)，為今后的工作和工作創(chuàng)造性地打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)、制造和自動(dòng)化的特點(diǎn)，著重介紹了以下五個(gè)方面： （1）有能力研究和學(xué)習(xí)中外文學(xué)，閱讀和翻譯； （2）綜合運(yùn)用基礎(chǔ)理論、專(zhuān)業(yè)理論和知識(shí)分析，解決實(shí)際問(wèn)題的能力； （3）訪(fǎng)問(wèn)和使用專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)手冊(cè)的能力； （4）有設(shè)計(jì)、計(jì)算和繪圖的能力，包括使用電腦繪圖的能力； （5）能夠撰寫(xiě)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)（論文）。 1.4 課題研究任務(wù)及研究方法 設(shè)計(jì)了電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋，完成了方案的確定、繪制和編寫(xiě)，滿(mǎn)足了畢

31、業(yè)設(shè)計(jì)的所有要求，并順利通過(guò)了畢業(yè)設(shè)計(jì)的答辯。 按照畢業(yè)設(shè)計(jì)的具體設(shè)計(jì)任務(wù)，學(xué)習(xí)文獻(xiàn)檢索，電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋的工作原理的理解，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀，功能和發(fā)展，闡明了設(shè)計(jì)思路，確定初步設(shè)計(jì)方案的方向發(fā)展。學(xué)習(xí)使用設(shè)計(jì)過(guò)程CAD軟件必備繪圖。 其次，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，給出參數(shù)和技術(shù)要求，確定電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋。在老師的幫助下，可以完成部分零件的設(shè)計(jì)，從而達(dá)到預(yù)期的效果，完成了電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)。主要研究方法有： （1）利用我國(guó)圖書(shū)館文獻(xiàn)資源進(jìn)行文獻(xiàn)檢索； （2）向老師尋求幫助，參加各種實(shí)驗(yàn)練習(xí)； （3）理論聯(lián)系實(shí)際，多做，多思考。 第2章 電動(dòng)車(chē)觀光車(chē)的總體設(shè)計(jì) 2.1

32、技術(shù)參數(shù) 電動(dòng)車(chē)是指利用太陽(yáng)能電池的光伏特性將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，并利用該電能作為能源驅(qū)動(dòng)行使的汽車(chē)。它由驅(qū)動(dòng)橋、轉(zhuǎn)向系、制動(dòng)系、車(chē)架、車(chē)身、太陽(yáng)能電池板、蓄電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電控系統(tǒng)等組成。 電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)橋處于傳動(dòng)系的末端，它的基本功用是增大由傳動(dòng)器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)矩分配給左右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪，并使左右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪具有汽車(chē)行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)所要求的差速功能；同時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋還要承受作用于 路面和車(chē)架之 間的鉛垂力、縱向力和橫向力。 轉(zhuǎn)向系的功用是改變汽車(chē)的行駛方向和保持汽車(chē)穩(wěn)定的直線(xiàn)行駛。汽車(chē)一般采用前輪轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向系的主要組成機(jī)構(gòu)包括：轉(zhuǎn)向盤(pán)、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)桿系等。 制動(dòng)系是用來(lái)強(qiáng)制汽 車(chē)減速或停車(chē)，并可使

33、汽車(chē)在坡道上停放的裝置。為保證汽車(chē)在緊急情況下可靠的制動(dòng)，應(yīng)有兩 套獨(dú)立的制動(dòng)系統(tǒng)，其中一種是用機(jī)械方式傳遞其操縱力的。制動(dòng)系的主要組成機(jī)構(gòu)包 括：制動(dòng)踏板、駐車(chē)制動(dòng)桿、車(chē)輪制動(dòng)器等。 車(chē)身包括駕駛室和各種形式的車(chē)廂，用以容納駕駛員、乘客和裝載貨物。 電動(dòng)觀光車(chē)參數(shù)： 性能：最高車(chē)速30km/h， 最大爬坡度：20%（滿(mǎn)載） 后輪距： 1200 mm 輪胎：165/70 R13 整備質(zhì)量：1200kg，載重 1100 kg 電機(jī)：額定功率5kW, 額定轉(zhuǎn)速2500rpm, 額定轉(zhuǎn)矩18Nm 電機(jī)外形最大直徑190mm, 長(zhǎng)度260mm 2.1.1 電動(dòng)機(jī)參數(shù)：

34、 最大功率P=（V+V） （2-1） =(30+30) =1.56kw 其中：傳動(dòng)效率0.9，g重力加速度，滾動(dòng)阻力系數(shù)0.0165， C空氣阻力系數(shù)0.65，A汽車(chē)正面投影面積，m汽車(chē)質(zhì)量。 取 安全裕量系數(shù)為1.1，則電機(jī)最大功率應(yīng)為2.18kW，根據(jù)電機(jī)資料，以最接近原則選取2.2kW的串勵(lì)直流電機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速為，額定轉(zhuǎn)速時(shí)的扭矩為； 2.1.2 輪胎參數(shù) 直徑工作半徑，單邊寬最大承載437kg，胎壓0.3MPa； 2.1.3 傳動(dòng)比計(jì)算 ==9.15

35、 （2-2） 式中： 為汽車(chē)的最高車(chē)速； 是最高車(chē)速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速； 為車(chē)輪的滾動(dòng)半徑。 2.1.4 最大爬坡度計(jì)算 = =46.6 =36.6Km 最大牽引力F= = =118Kg －=－0.0165

36、 =11.8%>10%，故滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 2.2 總體布置計(jì)算 2.2.1 各部分質(zhì)量及重心坐標(biāo)： 蓄電池：尺寸522×240×242,總電壓48V,容量160AH,重260Kg,重心坐標(biāo)（720,371）. 直流電動(dòng)機(jī)：功率2.2KW,電壓48V,電流57A,轉(zhuǎn)速2800r/min,重26Kg，重心坐標(biāo)(1840，260). 太陽(yáng)能電池:多晶硅,%,功率430W,最大功率時(shí)電壓52V,尺寸2200×1600×50, 重約60Kg,重心坐標(biāo)(1600,1875). 轉(zhuǎn)向系統(tǒng):包括前車(chē)輪、懸架、制動(dòng)器,重約60Kg,重心坐標(biāo)

37、(100,260). 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng):包括減速器、差速器、半軸、后車(chē)輪、制動(dòng)器,重約100Kg,重心坐標(biāo)(1950,260). 車(chē)架、車(chē)身:重約80Kg,重心坐標(biāo)(1000,225). 2.2.2 空載及滿(mǎn)載時(shí)重心坐標(biāo) 空載總質(zhì)量約600Kg,滿(mǎn)載總質(zhì)量約880Kg 則空載時(shí)重心坐標(biāo) （2-5） 計(jì)算結(jié)果x=1020，y=460 滿(mǎn)載時(shí)重心坐標(biāo) 計(jì)算結(jié)果=1080

38、,=570 2.2.3 軸荷分配計(jì)算 滿(mǎn)載靜止時(shí) （2-6） 其中：前軸負(fù)荷，后軸負(fù)荷，汽車(chē)總質(zhì)量 L汽車(chē)軸距，a質(zhì)心距前軸距離，b質(zhì)心距后軸距離 =405Kg,=475Kg 滿(mǎn)載行駛時(shí) 其中為附著系數(shù)，在干燥的瀝青或混凝土路面上，該值為0.7~0.8，取0.75。 =275Kg,=605Kg 滿(mǎn)載制動(dòng)

39、 Kg,341Kg 2.3 驅(qū)動(dòng)橋形式的確定 一般的汽車(chē)結(jié)構(gòu)中，驅(qū)動(dòng)橋包括減速器、差速器、驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置及橋殼等部件。 根據(jù)其齒輪類(lèi)型、主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪的安置方法以及減速方式的不同，減速器的結(jié)構(gòu)形式也不同。減速器的傳動(dòng)比、驅(qū)動(dòng)橋的離地間隙和計(jì)算載荷是減速器設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)，要在總體設(shè)計(jì)時(shí)就確定。由于發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車(chē)上是縱向安置的，減速器將用來(lái)改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向。為了使汽車(chē)有足夠的牽引力和適當(dāng)?shù)淖罡哕?chē)速，減速器進(jìn)行增大轉(zhuǎn)矩、降低轉(zhuǎn)速的變化。 差速器用來(lái)解決左右車(chē)輪間的轉(zhuǎn)矩分配問(wèn)題和差速

40、要求。當(dāng)汽車(chē)轉(zhuǎn)彎或在不平路面上行駛時(shí)，左右車(chē)輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾動(dòng)的行程是不一樣的，因此其轉(zhuǎn)速也應(yīng)不同。因此，要求驅(qū)動(dòng)橋在傳遞轉(zhuǎn)矩給左右車(chē)輪的同時(shí)，能使它們以適應(yīng)上述運(yùn)動(dòng)學(xué)要求的不同角速度旋轉(zhuǎn)，這一要求是由差速器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。裝有差速器的汽車(chē)，當(dāng)左右齒輪與地面的附著系數(shù)不同且一個(gè)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪滑轉(zhuǎn)而失去牽引力時(shí)，另一個(gè)附著好的驅(qū)動(dòng)車(chē)輪也將喪失牽引功能。 驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置的功用在于將轉(zhuǎn)矩由差速器半軸齒輪傳到驅(qū)動(dòng)車(chē)輪。對(duì)轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋，則必須在驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置中安裝等速萬(wàn)向節(jié)，對(duì)于非轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋來(lái)說(shuō)，驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置也要用萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)。如果驅(qū)動(dòng)車(chē)輪不是轉(zhuǎn)向輪，則車(chē)輪直接由連接差速器和輪轂的半軸來(lái)驅(qū)動(dòng)，這時(shí)半軸

41、將差速器半軸齒輪與輪轂連接起來(lái)。在裝有輪邊減速器的驅(qū)動(dòng)橋上，輪邊減速器的主動(dòng)齒輪與半軸齒輪以半軸連接。 橋殼起著支撐汽車(chē)荷重的作用，并將載荷傳遞給車(chē)輪，作用在車(chē)輪上的牽引力、制動(dòng)力等力都是通過(guò)橋殼傳到車(chē)架上。因此，橋殼既有承載作用，又有力的傳遞，同時(shí)還是減速器、差速器、半軸的外殼。在汽車(chē)行使過(guò)程中，橋殼承受繁重的載荷。因此，橋殼既要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，降低成本以及方便拆裝維修，又要考慮在動(dòng)載荷下有足夠的強(qiáng)度和剛度。 輪胎與車(chē)輪支撐汽車(chē)質(zhì)量，并承受路面的各種反力，如驅(qū)動(dòng)力和制動(dòng)力，在汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)，還要承受側(cè)向力以及吸收汽車(chē)行使時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)載荷和振動(dòng)。車(chē)輪由輪輞和輪輻組成。輪胎裝在輪輞上，輪輻用輪胎螺栓固定

42、在輪轂上。輪輞是輪胎安裝的基礎(chǔ)，既要支撐輪胎，又要保證輪胎拆卸方便。 本設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用單電機(jī)集中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，由減速箱總成、差速器總成及驅(qū)動(dòng)橋組成，驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器主動(dòng)齒輪直接相連，通過(guò)兩級(jí)減速，將扭矩傳送到左右兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪。電機(jī)軸線(xiàn)與車(chē)輪軸線(xiàn)平行，因此減速器采用兩極圓柱齒輪傳動(dòng)。半軸采用全浮式結(jié)構(gòu)，與輪轂用螺釘連接傳遞轉(zhuǎn)矩。橋殼采用組合式結(jié)構(gòu)，一端由輪轂軸承支承在車(chē)輪上，另一端與減速器相連。橋殼的設(shè)計(jì)還要與懸架等配合，根據(jù)它的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)連接部件。 第3章 電動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì) 3.1減速器的設(shè)計(jì) 3.1.1運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 高速軸：

43、 中間軸： 低速軸 3.1.2 齒輪參數(shù)計(jì)算 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)： （1）齒輪均采用斜齒傳動(dòng)，6級(jí)精度，齒面滲碳淬火。材料選擇： 小齒輪：38

44、SiMnMo,調(diào)質(zhì)，硬度 320～340HBS； 大齒輪：35SiMn，調(diào)質(zhì)，硬度 280～300 HBS。 查得，=790,=760； =640，=600。 （2）按接觸強(qiáng)度初步確定中心距，并初選主要參數(shù)。 式中 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩=7.5 載荷系數(shù)K：K=1.6。 齒寬系數(shù)：取=0.4。 齒數(shù)比u:暫取u==3.55。 許用接觸應(yīng)力： 取最小安全系數(shù)=1.1，按大齒輪計(jì)算 =691 將以上數(shù)

45、據(jù)代入計(jì)算中心距的公式得 =56 圓整為標(biāo)準(zhǔn)中心距為=60。 按經(jīng)驗(yàn)公式，=（0.007～0.02）=（0.007～0.02）60=0.42～1.2 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)=1。 初取，=。 取， 精求螺旋角 所以

46、（3）校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 式中 分度圓上的圓周力 使用系數(shù) 動(dòng)載系數(shù)： 根據(jù)齒輪圓周速度，齒輪精度等級(jí)為9級(jí)。 將有關(guān)值代入式（3-17）得 齒向載荷系數(shù)： 齒向載荷分配系數(shù)：按，查得

47、 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)：按，查得。 查得 接觸強(qiáng)度計(jì)算的重合度及螺旋角系數(shù)查得： 首先計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) 求當(dāng)量齒輪的端面重合度。按，分別查得。所以。 按，縱向重合度。 按，，，查得。 將以上各數(shù)值代入齒面接觸應(yīng)力計(jì)算公式得 計(jì)算安全系數(shù)： 式中，壽命系數(shù)：先計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 對(duì)調(diào)質(zhì)鋼，查得。 潤(rùn)滑油模影響系數(shù)：按照，選用220號(hào)中級(jí)壓型工業(yè)齒輪油，其運(yùn)動(dòng)粘度，查得。 工作硬化系數(shù)：因?yàn)樾↓X輪齒面未硬化處理，齒面未光整，故取。 接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)。 將以上數(shù)值代入安全系數(shù)的計(jì)算公式得

48、 查得，。 ，故安全。 （4）校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 式中 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的載荷分布系數(shù)： 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的載荷分配系數(shù)： 復(fù)合齒行系數(shù)：按，查得。 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的重合度與螺旋角系數(shù)：按，查得 將以上各數(shù)值代入齒根彎曲應(yīng)力計(jì)算公式得 計(jì)算安全系數(shù)： 式中，壽命系數(shù)：對(duì)調(diào)質(zhì)鋼，按，查得，按，查得 相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù)。 相對(duì)齒根表面狀況

49、系數(shù)：齒面粗糙度，得。 尺寸系數(shù)：查得。 將以上數(shù)值代入安全系數(shù)的公式得 查得，取。 及均大于，故安全。 （5）主要幾何尺寸 取 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) （1）齒輪均采用斜齒傳動(dòng)，6級(jí)精度，齒面滲碳淬火。材料選擇： 小齒輪：38SiMnMo,調(diào)質(zhì)，硬度 320～340HBS； 大齒輪：35SiMn，調(diào)質(zhì)，硬度 280～300 HBS。 查得，=790,=760； =640，=600。 （2）按接觸強(qiáng)度初步確定中心距，并初選主要參數(shù)。

50、 式中 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩=26.625 載荷系數(shù)K：K=1.6。 齒寬系數(shù)：取=0.54。 齒數(shù)比u:暫取u==2.54。 許用接觸應(yīng)力： 取最小安全系數(shù)=1.1，按大齒輪計(jì)算 =691 將以上數(shù)據(jù)代入計(jì)算中心距的公式得 =74.9 圓整為標(biāo)準(zhǔn)中心距為=100。 按經(jīng)驗(yàn)公式，=（0.007～0.02）=（0.007～0.02）100=0.7～2 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)=1.5。 初取，=。 取

51、， 精求螺旋角 所以 （3）校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 式中 分度圓上的圓周力 使用系數(shù) 動(dòng)載系數(shù)：

52、 根據(jù)齒輪圓周速度，齒輪精度等級(jí)為9級(jí)。 將有關(guān)值代入式（3-17）得 齒向載荷系數(shù)： 齒向載荷分配系數(shù)：按，查得 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)：按，查得。 查得 接觸強(qiáng)度計(jì)算的重合度及螺旋角系數(shù)查得： 首先計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) 當(dāng)量齒輪的端面重合度。按，分別查得。所以。 按，縱向重合度。 按，，，查得。 將以上各數(shù)值代入齒面接觸應(yīng)力計(jì)算公式得 計(jì)算安全系數(shù)：

53、 式中，壽命系數(shù)：先計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 對(duì)調(diào)質(zhì)鋼，查得。 潤(rùn)滑油模影響系數(shù)：按照，選用220號(hào)中級(jí)壓型工業(yè)齒輪油，其運(yùn)動(dòng)粘度，查得。 工作硬化系數(shù)：因?yàn)樾↓X輪齒面未硬化處理，齒面未光整，故取。 接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)。 將以上數(shù)值代入安全系數(shù)的計(jì)算公式得 查得，。 ，故安全。 （4）校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 式中 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的載荷分布系數(shù)： 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的載荷分配系數(shù)： 復(fù)合齒行系數(shù)：按，查得。 彎曲強(qiáng)度計(jì)

54、算的重合度與螺旋角系數(shù)：按，查得 將以上各數(shù)值代入齒根彎曲應(yīng)力計(jì)算公式得 計(jì)算安全系數(shù)： 式中，壽命系數(shù)：對(duì)調(diào)質(zhì)鋼，按，查得，按，查得 相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù)。 相對(duì)齒根表面狀況系數(shù)：齒面粗糙度，得。 尺寸系數(shù)：查得。 將以上數(shù)值代入安全系數(shù)的公式得 查得，取。及均大于，故安全。 3.2 差速器的設(shè)計(jì) 差速器的功用是當(dāng)汽車(chē)轉(zhuǎn)彎行駛或在不平路面上行駛時(shí)，使左右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪以不同的角速度滾動(dòng)，以保證兩側(cè)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪與地面間作純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)。 圖 汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)驅(qū)動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)示意圖

55、 汽車(chē)行駛時(shí)，左右輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾動(dòng)的路程往往不等。如圖1-1所示，在轉(zhuǎn)彎時(shí)內(nèi)、外兩側(cè)車(chē)輪轉(zhuǎn)彎半徑R1和R2不同，行程顯然不同，即外側(cè)車(chē)輪滾過(guò)的距離大于內(nèi)測(cè)車(chē)輪；汽車(chē)在不平的路面行駛時(shí)，由于路面波形不同也會(huì)造成兩側(cè)車(chē)輪滾過(guò)的路程不等；即使在平直的路面行駛，由于輪胎氣壓、輪胎負(fù)荷、胎面磨損程度不同以及制造誤差等因素的影響，也會(huì)引起左、右車(chē)輪因滾動(dòng)半徑不同而使左、右車(chē)輪行駛不等。如果驅(qū)動(dòng)橋的左、右車(chē)輪鋼性連接，則行駛時(shí)不可避免地會(huì)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)輪在路面上滑移或是滑轉(zhuǎn)。這樣不僅會(huì)加劇輪胎磨損與功率和燃料的消耗。而且可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)向和操縱性能惡化。為了防止這些現(xiàn)象的發(fā)生，汽車(chē)就要安裝差速器，從而保證了驅(qū)動(dòng)橋

56、兩側(cè)車(chē)輪在行程不等時(shí)具有不同的旋轉(zhuǎn)角速度，滿(mǎn)足了汽車(chē)行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求。而為了方便安裝和調(diào)試差速器，還解決現(xiàn)在差速器的從動(dòng)齒輪尺寸不受限制所以設(shè)計(jì)了安裝在輪轂的差速器稱(chēng)為輪邊差速器，在兩軸間分配轉(zhuǎn)矩，保證兩輸出軸有可能以不同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。使汽車(chē)行駛時(shí)能作純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，提高了車(chē)輛的通過(guò)性。 差速器采用對(duì)稱(chēng)式錐齒輪結(jié)構(gòu)，其原理如下圖 所示。 圖 差速器差速原理圖 差速器殼3與行星齒輪5連成一體，形成行星架。因?yàn)樗峙c主減速器從動(dòng)齒輪6固連在一起，故為主動(dòng)件，設(shè)其角速度為ωo;半軸齒輪1和2為從動(dòng)件，其角速度為ω1和ω2.A、B兩點(diǎn)分別為行星齒輪

57、4與半軸齒輪1和2的嚙合點(diǎn)。行星齒輪的中心點(diǎn)為C，A、B、C三點(diǎn)到差速器旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的距離均為r。 當(dāng)行星齒輪只是隨同行星架繞差速器旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)公轉(zhuǎn)時(shí)，顯然，處在同一半徑r上的A 、B、C三點(diǎn)的圓周速度都相等，其值為ωor.于是，ω1=ω2=ωo，即差速器不起差速作用，而半軸角速度等于差速器殼3的角速度。 行星齒輪在公轉(zhuǎn)的同時(shí)也在進(jìn)行自傳，如圖當(dāng)行星齒輪4除公轉(zhuǎn)外，還繞本身的軸5以角速度ω4自轉(zhuǎn)時(shí)，嚙合點(diǎn)A的圓周速度為ω1r=ωor+ω4r4，嚙合點(diǎn)B的圓周速度為ω2r=ωor--ω4r4.于是有 ω1r+ω2r=（ωor+ω4r4）+(ωor--ω4r4) 即

58、 ω1+ω2=2ωo 若角速度以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)n表示，則 n1+n2=2no （2-1） 式（2-1）為兩半軸齒輪直徑相等的對(duì)稱(chēng)式齒輪差速器的運(yùn)動(dòng)性方程式。它表明左右兩側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速之和等于差速器殼轉(zhuǎn)速的兩倍，而與行星齒輪轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。因此，在汽車(chē)轉(zhuǎn)彎行駛或其他行駛情況下，都可以借行星齒輪以相應(yīng)轉(zhuǎn)速自轉(zhuǎn)，使兩側(cè)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪以不同轉(zhuǎn)速在地面上滾動(dòng)而無(wú)滑動(dòng)。 由式（2--1）可得知：①當(dāng)任何一側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速為零時(shí)，另一側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速為差速器殼轉(zhuǎn)速的兩倍；②當(dāng)差速器殼轉(zhuǎn)速為零時(shí)，若一

59、側(cè)半軸齒輪受到其他外來(lái)力矩而轉(zhuǎn)動(dòng)，則另一側(cè)半軸齒輪即以相同的轉(zhuǎn)速反向轉(zhuǎn)動(dòng)。 對(duì)稱(chēng)式錐齒輪差速器的轉(zhuǎn)矩分配ＭO：由主減速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩，經(jīng)由差速器殼、行星齒輪軸和行星齒輪傳給半軸齒輪。行星齒輪相當(dāng)于一個(gè)等臂杠桿，而兩個(gè)半軸齒輪的半徑也是相等的。因此，當(dāng)行星齒輪沒(méi)有自轉(zhuǎn)時(shí)，總是將轉(zhuǎn)矩ＭO平均分配給左、右兩半軸齒輪，即Ｍ1=Ｍ2=Ｍ0／2。 當(dāng)兩半軸齒輪以不同的轉(zhuǎn)速朝相同的方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，設(shè)左半軸轉(zhuǎn)速n1大于右半軸轉(zhuǎn)速n2，則行星齒輪將按順時(shí)針的方向繞行星齒輪軸自轉(zhuǎn)。此時(shí)行星齒輪孔與行星齒輪軸軸頸間以及齒輪背部與差速器殼之間都產(chǎn)生摩擦。行星齒輪所受的摩擦力矩Ｍr方向與行星齒輪的轉(zhuǎn)向相反，此摩擦力矩使行

60、星齒輪分別對(duì)左、右半軸齒輪附加作用了大小相等而方向相反的兩個(gè)圓周力，因此當(dāng)左、右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪存在轉(zhuǎn)速差時(shí)，Ｍ1=（Ｍ0--Ｍr）／2，Ｍ2=（Ｍ0+Ｍr）／2.左、右車(chē)輪上的轉(zhuǎn)矩之差等于差速器的內(nèi)摩擦力矩Ｍr。 為了衡量差速器內(nèi)摩擦力矩的大小及轉(zhuǎn)矩分配特性，常以鎖緊系數(shù)K表示 K=（Ｍ2--Ｍ1）／Ｍ0=Ｍr／Ｍ0 差速器內(nèi)摩擦力矩Ｍr和其輸入轉(zhuǎn)矩Ｍ0（差速器殼體上的力矩）之比定義為差速器鎖緊系數(shù)K?？炻胼S的轉(zhuǎn)矩之比Ｍ2／Ｍ1定義為轉(zhuǎn)矩比，以 Kb=Ｍ2／Ｍ1=(1+K) ／(1-K) 目前廣泛使用的對(duì)稱(chēng)式錐齒輪差速器的內(nèi)摩擦力矩很小，其鎖緊系數(shù)K=0.05~0.15，轉(zhuǎn)矩比Kb為1.

61、1~1.4.可以認(rèn)為，無(wú)論左、右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪轉(zhuǎn)速是否相等，其轉(zhuǎn)矩基本上總是平均分配的。這樣的分配比例對(duì)于汽車(chē)在好的路面上直線(xiàn)或轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，都是令人滿(mǎn)意。但是當(dāng)汽車(chē)在壞的路面行駛時(shí)，卻嚴(yán)重影響了通過(guò)能力。例如，當(dāng)汽車(chē)的一個(gè)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪接觸到泥濘或冰雪路面的時(shí)候，在泥濘路面上的車(chē)輪原地滑轉(zhuǎn)，而在好路面上的車(chē)輪靜止不動(dòng)。這是因?yàn)樵谀酀袈?車(chē)輪與路面上車(chē)輪與路面之間附著力很小，路面只能對(duì)半軸作用很小的反作用很小的反作用轉(zhuǎn)矩，雖然另一車(chē)輪與好路面間的 附著力較大，但因?qū)ΨQ(chēng)式錐齒輪差速器 有轉(zhuǎn)矩平均分配的特性，使這一個(gè)車(chē)輪分配到的轉(zhuǎn)矩只能與傳到滑轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)車(chē) 輪上的很小的轉(zhuǎn)矩相等，致使總的驅(qū)動(dòng)力不足以克服行駛阻力，

62、汽車(chē)便不能前進(jìn)。 在圖 容易看 出汽車(chē)在直線(xiàn)行駛時(shí)候兩半軸的轉(zhuǎn)速相等和在轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)實(shí)現(xiàn)兩半軸轉(zhuǎn)速不等： 圖 差速器工作時(shí)轉(zhuǎn)矩變化圖 當(dāng)汽車(chē)在直線(xiàn)行駛時(shí)，此時(shí)行星齒輪軸將轉(zhuǎn)距平均分配兩半軸齒輪，兩半軸齒輪轉(zhuǎn)速恒等于差速器殼的轉(zhuǎn)速，傳遞給左右車(chē)輪的轉(zhuǎn)矩也是相等的。此時(shí)左右車(chē)輪的轉(zhuǎn)速時(shí)相等的。 而當(dāng)汽車(chē)轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，其中一個(gè)半軸轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角，兩半軸的轉(zhuǎn)矩就得不到平均分配，必然出現(xiàn)一個(gè)轉(zhuǎn)速大，一個(gè)轉(zhuǎn)速小，此時(shí)汽車(chē)就平穩(wěn)地完成了轉(zhuǎn)彎行駛。 差速器齒輪的尺寸受結(jié)構(gòu)限制，而且承受的載荷較大，它不像主減速器齒輪那樣經(jīng)常處于嚙合狀態(tài)，只有當(dāng)汽車(chē)轉(zhuǎn)彎或

63、左右輪行駛不同的路程時(shí)，或一側(cè)車(chē)輪打滑而滑轉(zhuǎn)時(shí)，差速器齒輪才能有嚙合傳動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。因此對(duì)于差速器齒輪主要應(yīng)進(jìn)行彎曲強(qiáng)度校核。輪齒彎曲強(qiáng)度為: MPa 上式中： ——為差速器一個(gè)行星齒輪傳給一個(gè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩，其計(jì)算式在此將取為498.06N·m； ——為差速器的行星齒輪數(shù)； b2、d2——分別為半軸齒輪齒寬及其大端分度圓直徑mm； 　 ——為尺寸系數(shù)，反映材料的不均勻性，與齒輪尺寸和熱處理有關(guān)， 　　　　　 當(dāng)ｍ時(shí)，，在此＝0

64、.629； 　 ——為載荷分配系數(shù)，當(dāng)兩個(gè)齒輪均用騎馬式支承型式時(shí)，＝1.00～1.1；其他方式支承時(shí)取1.10～1.25。支承剛度大時(shí)取最小值。 　 ——為質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋齒輪，當(dāng)齒輪接觸良好，周節(jié)及徑向跳動(dòng)精度高時(shí)，可取1.0； ——為計(jì)算汽車(chē)差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)，可取=0.225。 當(dāng)T=min［Tce,Tcs］時(shí)，[]=980 Mpa；當(dāng)T= Tcf時(shí)，[]=210Mpa。 根據(jù)上式可得： ==478.6MPa〈980 MPa 所以，差速器齒輪滿(mǎn)足彎曲強(qiáng)度要求。 3.3 軸的設(shè)計(jì) 材料選擇45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度2

65、17~255HBS，許用疲勞應(yīng)力。 （1）高速軸 a 最小軸徑的確定 取A=115 由于有花鍵，適當(dāng)增加軸徑，取。 b 主要分布零件有：齒輪、軸承、軸承端蓋等。 c 根據(jù)工況，選擇軸承類(lèi)型為滾動(dòng)軸承 6002。 基本尺寸：15mm×32mm×9mm 配合軸段直徑為15mm d 齒輪安裝：安裝軸段直徑24mm，軸段長(zhǎng)度26mm。 e 齒輪定位：由于齒輪分度圓直徑小于兩倍軸徑，故齒輪采用齒輪軸。 （2）中間軸 a 中間軸為實(shí)心軸，故 取A=115 由于開(kāi)有鍵槽，軸徑適當(dāng)增加，取。 b主要分布零件有：齒輪、軸承、鍵、軸承端蓋等。 c 根據(jù)工況

66、，選擇軸承類(lèi)型為滾動(dòng)軸承 6004。 基本尺寸：20mm×42mm×12mm 配合軸段直徑20mm d 齒輪安裝：安裝軸段直徑 大齒輪25mm，小齒輪25mm。 安裝軸段長(zhǎng)度 大齒輪32mm，小齒輪40mm。 e 齒輪定位： 大齒輪：一端采用軸肩定位，軸段直徑32mm，軸段長(zhǎng)度8mm。 另一端采用套筒定位，套筒內(nèi)徑20mm,外徑28mm,長(zhǎng)度10mm。 徑向定位采用平鍵，基本尺寸33mm×10mm×8mm。 小齒輪：一端采用軸肩定位，軸段直徑25mm，軸段長(zhǎng)度42mm。 另一端采用套筒定位，套筒內(nèi)徑20mm,外徑32mm,長(zhǎng)度4mm。 徑向定位采用平鍵，基本尺寸26mm×8mm×7mm。 3.3.1 軸的強(qiáng)度校核 （1）高速軸 高速軸的受力分析如圖3-1所示。 高速軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 齒輪的圓周力 齒輪的徑向力 齒輪的軸向力 計(jì)算作用在軸上的支反力： 如圖3-1（a）,垂直面內(nèi)的支反力： 如圖3-1（c）,水平面內(nèi)的支反力 ： 計(jì)算齒