CA1040輕型貨車驅動橋設計【非斷開式驅動橋】【說明書+CAD】,非斷開式驅動橋,說明書+CAD,CA1040輕型貨車驅動橋設計【非斷開式驅動橋】【說明書+CAD】,ca1040,輕型,貨車,驅動,設計,斷開,說明書,仿單,cad SY-025-BY-2 畢業(yè)設計（論文）任務書 學生姓名 楊洪亮 系部 汽車與交通工程院 專業(yè)、班級 車輛工程07-8 指導教師姓名 孫遠濤 職稱 實驗師 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是否 題目名稱 CA1040輕型貨車驅動橋設計 一、設計（論文）目的、意義 驅動橋作為汽車四大總成之一，它的性能的好壞直接影響整車性能，而對于載貨汽車顯得尤為重要。當采用大功率發(fā)動機輸出大的轉矩以滿足目前載貨汽車的快速、重載的高效率、高效益的需要時，必須要搭配一個高效、可靠的驅動橋。所以采用傳動效率高的單級減速驅動橋已成為未來汽車的發(fā)展方向。 對于載貨汽車來說，要傳遞的轉矩較乘用車和客車，以及商用車都要大得多，以便能夠以較低的成本運輸較多的貨物，所以選擇功率較大的發(fā)動機，這就對傳動系統(tǒng)有較高的要求，而驅動橋在傳動系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。 二、設計（論文）內容、技術要求（研究方法） 設計內容：主要針對東風EQ1046載貨汽車驅動橋的主減速器設計、差速器設計、半軸設計進行結構設計，并對主要零部件進行校核。 技術要求：在充分了解并掌握東風EQ1046載貨汽車驅動橋結構及工作原理的基礎上，設計出結構合理、經濟實用、安全穩(wěn)定的驅動橋。主要技術指標：主減速器采用單機主減速器，主減速比i=6.25，離地間隙：200mm；差速器采用對稱式圓錐行星齒輪差速器，采用4個行星齒輪；半軸采用全浮式半軸； 設計驅動橋時應當滿足如下基本要求：（1）選擇適當?shù)闹鳒p速比，以保證汽車在給定的條件下具有最佳的動力性和燃油經濟性。（2）外廓尺寸小，保證汽車具有足夠的離地間隙，以滿足通過性的要求。（3）齒輪及其他傳動件工作平穩(wěn)，噪聲小。（4）在各種載荷和轉速工況下有較高的傳動效率。（5）具有足夠的強度和剛度，以承受和傳遞作用于路面和車架或車身間的各種力和力矩；在此條件下，盡可能降低質量，尤其是簧下質量，減少不平路面的沖擊載荷，提高汽車的平順性。（6）與懸架導向機構運動協(xié)調。（7）結構簡單，加工工藝性好，制造容易，維修，調整方便。 三、設計（論文）完成后應提交的成果 1. 驅動橋總裝配圖1張（A0圖）； 2. 驅動橋零件圖折合成2張以上零號圖：半軸總成圖（A1圖1張）、驅動橋蓋圖（A1圖1張）及半軸套管凸緣、鋼板彈簧固定座等（A2圖若干張）； 3. 撰寫設計說明書1份，1.5萬字以上。 四、設計（論文）進度安排 1.調研，搜集資料。撰寫開題報告，進行開題答辯 第1～2周（2月28日-3月13日） 2.載貨汽車驅動橋的方案設計 第3～4周（3月14日-3月27日） 3.繪制驅動橋結構草圖，完成設計計算，進行中期檢查 第5～8周（3月28日-4月24日） 4.繪制總裝配圖及零部件圖 第9～11周（4月25日-5月15日） 5.完善圖紙設計并撰寫設計說明書 第12周（5月16日-5月22日） 6.完善設計，提交指導老師審核并修改 第13～14周（5月23日-6月5日） 7.提交系里評閱并修改，準備答辯 第15～16周（6月6日-6月19日） 8.畢業(yè)設計答辯 第17周（6月20日-6月26日） 五、主要參考資料 [1] 劉惟信.汽車車橋設計[M].北京：清華大學出版社，2004. [2] 韓勝.我國汽車驅動橋及錐齒輪發(fā)展現(xiàn)狀[J].汽車科技.2005. [3] 王望予.汽車設計(第四版)[M].北京:機械工業(yè)出版社，2004. [4] 朱孝錄.齒輪傳力設計手冊.北京：化學工業(yè)出版社.2005. [5] 成大先.機械設計手冊[M].北京:化學工業(yè)出版社,2004. [6] Ford Motor Company Arup Gangopadhyay，Sam Asaro， Michael Schroder，Ron Jensen and Jagadish Sorab. Fuel Economy Improvement Through Frictional Loss Reduction in Light Duty Truck Rear Axle.SAE，2002. [7] Dirk Spindler Georg von Petery INA-Schaeffler KG. Angular Contact Ball Bearings for a Rear Axle Differential.SAE ,2003. 六、備注 指導教師簽字： 年 月 日 教研室主任簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）開題報告 設計（論文）題目: CA1040輕型貨車驅動橋設計 院 系 名 稱: 汽車與交通工程學院 專 業(yè) 班 級: 車輛07-8 學 生 姓 名: 楊洪亮 導 師 姓 名: 孫遠濤 開 題 時 間: 2011年3月16日 指導委員會審查意見： 簽字： 年 月 日 開題報告撰寫要求 一、“開題報告”參考提綱 1. 課題研究目的和意義； 2. 文獻綜述（課題研究現(xiàn)狀及分析）； 3. 基本內容、擬解決的主要問題； 4. 技術路線或研究方法； 5. 進度安排； 6. 主要參考文獻。 二、“開題報告”撰寫規(guī)范 請參照《黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計說明書及畢業(yè)論文撰寫規(guī)范》要求。字數(shù)應在4000字以上，文字要精練通順，條理分明，文字圖表要工整清楚。 畢業(yè)設計（論文）開題報告 學生姓名 楊洪亮 系部 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 車輛工程B07-8 指導教師姓名 孫遠濤 職稱 實驗師 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是□否 題目名稱 CA1040輕型貨車驅動橋設計 一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 1、研究現(xiàn)狀 為適應不斷完善社會主義市場經濟體制的要求以及加入世貿組織后國內外汽車產業(yè)發(fā)展的新形勢，推進汽車產業(yè)結構調整和升級，全面提高汽車產業(yè)國際競爭力，滿足消費者對汽車產品日益增長的需求，促進汽車產業(yè)健康發(fā)展，特制定汽車產業(yè)發(fā)展政策。通過該政策的實施，使我國汽車產業(yè)在2010年前發(fā)展成為國民經濟的支柱產業(yè)，為實現(xiàn)全面建設小康社會的目標做出更大的貢獻。政府職能部門依據(jù)行政法規(guī)和技術規(guī)范的強制性要求，對汽車、農用運輸車(低速載貨車及三輪汽車，下同)、摩托車和零部件生產企業(yè)及其產品實施管理，規(guī)范各類經濟主體在汽車產業(yè)領域的市場行為。微型載貨汽車，在汽車發(fā)展趨勢中，有著很好的發(fā)展前途。生產出質量好，操作簡便，價格便宜的微型載貨汽車將適合大多數(shù)消費者的要求。在國家積極投入和支持發(fā)展汽車產業(yè)的同時，能研制出適合中國國情，包括道路條件和經濟條件的車輛，將大大推動汽車產業(yè)的發(fā)展和社會經濟的提高。但是，長期以來困擾中國汽車產業(yè)發(fā)展的散、亂和低水平重復建設問題，還沒有從根本上得到解決。多數(shù)企業(yè)家預計，在新的汽車產業(yè)政策的鼓勵下，將會有越來越多的汽車生產企業(yè)按照市場規(guī)律組成企業(yè)聯(lián)盟，實現(xiàn)優(yōu)勢互補和資源共享。 汽車驅動橋生產行業(yè)經過很多年的發(fā)展，現(xiàn)有的產品比較笨重沒有什么技術含量，大多用在卡車大客車上，這種產品從誕生到現(xiàn)在基本沒有多大的更新。所以，如果還是生產老式產品的話，會陷入同質化竟爭難以取得好的效益，如果要在這外行業(yè)有所發(fā)展的話一定要有自己創(chuàng)新。開發(fā)出輕巧堅固的橋，另外，老式的車橋不能更好地與地面保持平行，所以在路面不平時輪胎的抓地能力很差，現(xiàn)在的轎車大都淘汰了這種橋，而采用性能更優(yōu)越的多連桿整車橋。輕型載貨汽車在汽車生產中占有大的比重，所以，輕型載貨汽車的驅動橋需求量非常大，許多驅動橋生產廠家也都很看好這方面的市場前景。 2、目的和意義 本課題是進行輕型載貨汽車CA1040驅動橋的設計。驅動橋在整車中十分重要，設計出結構簡單、工作可靠、造價低廉的驅動橋，能大大降低整車生產的總成本，推動汽車經濟的發(fā)展。設計出小型輕型載貨汽車驅動橋，包括主減速器、差速器、驅動車輪的傳動裝置及橋殼等部件，協(xié)調設計車輛的全局。目前我國正在大力發(fā)展汽車產業(yè),采用后輪驅動汽車的平衡性和操作性都將會有很大的提高。后輪驅動的汽車加速時，牽引力將不會由前輪發(fā)出，所以在加速轉彎時，司機就會感到有更大的橫向握持力，操作性能變好。維修費用低也是后輪驅動的一個優(yōu)點，盡管由于構造和車型的不同，這種費用將會有很大的差別。假如變速器出了故障，對于后輪驅動的汽車就不需要對差速器進行維修，但是對于前輪驅動的汽車來說也許就有這個必要了，因為這兩個部件是做在一起的。所以后輪驅動必然會使得乘車更加安全、舒適，從而帶來可觀的經濟汽車驅動橋是汽車的重要總成，承載著汽車的滿載簧荷重及地面經車輪、車架及承載式車身經懸架給予的鉛垂力、縱向力、橫向力及其力矩，以及沖擊載荷；驅動橋還傳遞著傳動系中的最大轉矩，橋殼受著反作用力矩，是將萬向傳動裝置傳來的發(fā)動機轉矩傳到驅動車輪上，還可以通過齒輪副改變轉矩的傳遞方向，同時保證內、外側車輪以不同轉速轉向，良好的驅動橋能保證具有合適的主減速比，使汽車具有良好的動力性和經濟性；具有較大的離地間隙以保證良好的通過性；盡可能減輕重量以提高行駛的平順性。因此驅動橋的結構形式選擇、設計參數(shù)選取及設計計算對驅車的整車設計極其重要。汽車驅動橋結構型式和設計參數(shù)除對汽車的汽車的行駛性能如動力性、經濟性、平順性、通過性、機動性和操動穩(wěn)定性等有直接影響外，也對汽車的可靠性與耐久性有重要影響。另外，汽車驅動橋在汽車的各種總成中也是涵蓋機械零件、部件、分總成等的品種最多的大總成。例如，驅動橋包含主減速器、差速器、驅動車輪的傳動裝置（半軸及輪邊減速器）、橋殼和各種齒輪。由上述可見，汽車驅動橋設計涉及的機械零部件及元件的品種極為廣泛，對這些零部件、元件及總成的制造也幾乎要設計到所有的現(xiàn)代機械制造工藝。因此，通過驅動橋設計熟悉汽車驅動橋的結構、性能及設計過程，可以更好的學習并掌握現(xiàn)代汽車設計與機械設計的全面知識和技能。效益。 2、 設計（論文）的基本內容、擬解決的主要問題 1、研究的基本內容 （1）主減速器設計 （2）差速器設計 （3）半軸設計 （4）橋殼設計 （5）各部分零件分別校核 2、擬解決的主要問題 （1）結構簡單、維修方便、機件工藝性好、制造容易。 （2）保證汽車具有最佳的動力性和燃料經濟性。 （3）齒輪與其他傳動機件工作平穩(wěn) （4）在各種載荷及轉速工況下有高的傳動效率。 三、技術路線（研究方法） 總體方案 相關驅動橋參數(shù)確定 驅動橋設計可行性方案研究 確定驅動橋的總體布置設計方案 選擇基本參數(shù)并對各個零件進行設計計算 各主要部件分別校核 完成設計 主減速器的 結構 形式選擇 主減速器基本設計 差速器的 結構 形式選擇 選擇 差速器的基本設計 半軸的基本設計 半軸的 結構形式 選擇 驅動橋殼的結構形式選擇 驅動橋殼 設計 四、進度安排 1.調研，搜集資料。撰寫開題報告，進行開題答辯 第1～2周（2月28日-3月13日） 2.載貨汽車驅動橋的方案設計 第3～4周（3月14日-3月27日） 3.繪制驅動橋結構草圖，完成設計計算，進行中期檢查 第5～8周（3月28日-4月24日） 4.繪制總裝配圖及零部件圖 第9～11周（4月25日-5月15日） 5.完善圖紙設計并撰寫設計說明書 第12周（5月16日-5月22日） 6.完善設計，提交指導老師審核并修改 第13～14周（5月23日-6月5日） 7.提交系里評閱并修改，準備答辯 第15～16周（6月6日-6月19日） 8.畢業(yè)設計答辯 第17周（6月20日-6月26日） 五、參考文獻 [1] 陳家瑞.汽車構造[M].北京：人民交通出版社，2006. [2] 張洪欣.汽車底盤設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，1998. [3] 劉小龍.大轉矩汽車驅動橋主減速器齒輪的研制[J].無錫職業(yè)學院學報，2008.07. [4] 余志生.汽車理論[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000. [5] 《機械設計手冊》聯(lián)合編寫組編.機械設計手冊[M].化學工業(yè)出版社，2004. [6] 臧杰.閻巖.汽車構造（下冊）[M] .北京：機械工業(yè)出版社，2005. [7] 劉利勝.姜曉.汽車底盤構造[M].北京：北京大學出版社，2006. [8] 孫桓.陳作模.機械原理（第六版）[M].北京：高等教育出版社，2000. [9] 劉軍利.單級橋:重型車橋的發(fā)展方向[J]. 《商用汽車》,2005. [10] 劉惟信.汽車設計[M].北京：清華大學出版社，2001. [11] 浙江省交通學校 編.汽車構造圖冊（底盤）[M].北京：人民交通出版社，1991. [12] 侯洪生.王秀英.機械工程圖學[M].北京：科學出版社，2001. [13] 董寶承.汽車底盤[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004. [14] 張文春.汽車理論[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005. [15] 劉惟信.汽車車橋設計[M].北京：清華大學出版社，2004. [16] 《汽車工程手冊》編輯委員會.汽車工程手冊[M].北京：人民交通出版社，2001. [17] 肖生發(fā).趙樹朋.汽車構造[M].北京：中國林業(yè)出版社，2006. [18]Joseph Constanse，DFMA leaming to Design for Manufacture and Assembly，Meeh，Erg，2007. [19]A.Higuchi，Y.Saitoh.Optimal Control of Four Wheel Steering Vteering Vehicle:Vehicle System Dynamic，12（2007），pp.397-410. 六、備注 指導教師意見： 簽字： 年 月 日 SY-025-BY-4 畢業(yè)設計（論文）指導記錄 日期 2011.3.11 地點 土木樓 指導方式 面授 指導記錄 （指導內容、存在問題及解決思路） 重點講開題報告的撰寫要求，對任務書的深刻理解，以及整體設計思路的點撥 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 2011.3.21 地點 土木樓 指導方式 面授 指導記錄 （指導內容、存在問題及解決思路） 開題報告答辯的整體問題解決，關于任務書思路再次澄清，初步計算的數(shù)據(jù) 參數(shù)選擇指導 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 2011.3.28 地點 土木樓 指導方式 面授 指導記錄 （指導內容、存在問題及解決思路） 數(shù)據(jù)中有許多不詳問題，給予很多指導，并給相應的計算手冊作為指導 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： SY-025-BY-4 畢業(yè)設計（論文）指導記錄 日期 2011.4.8 地點 土木樓 指導方式 面授 指導記錄 （指導內容、存在問題及解決思路） 關于驅動橋以及傳動系統(tǒng)的參數(shù)與工作原理的點撥，并對各部件之間的結構原理進行指導 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 2011.4.15 地點 土木樓 指導方式 面授 指導記錄 （指導內容、存在問題及解決思路） 初步完成主減速器，差速器，半軸的載荷計算，經過指導關于一些錯誤計算和校核給予指導 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 2011.4.22 地點 土木樓 指導方式 面授 指導記錄 （指導內容、存在問題及解決思路） 完成所有計算，并對所有計算進行復核 ，驗算，準備草圖初步完成CAD的指導工作 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： SY-025-BY-4 畢業(yè)設計（論文）指導記錄 日期 2011.4.22 地點 土木樓 指導方式 面授 指導記錄 （指導內容、存在問題及解決思路） 真對驅動橋裝配圖草圖，螺栓，殼體，支承軸的畫法存在不足，并真對問題提出解決方法 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 2011.4.29 地點 土木樓 指導方式 面授 指導記錄 （指導內容、存在問題及解決思路） 草圖初步完成，左視圖存在不對應問題，個零件之間的剖析全面深刻，并提出相應的指導 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 2011.5.8 地點 土木樓 指導方式 面授 指導記錄 （指導內容、存在問題及解決思路） 準備中期答辯，零件圖尺寸標注問題嚴重，指出具體改良方式，并指導說明書的撰稿格式 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： SY-025-BY-4 畢業(yè)設計（論文）指導記錄 日期 2011.5.14 地點 土木樓 指導方式 面授 指導記錄 （指導內容、存在問題及解決思路） 中期答辯完成后，對答辯組指出的圖形不合理，數(shù)據(jù)不規(guī)范的問題給予相應的指導點撥 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 2011.5.22 地點 土木樓 指導方式 面授 指導記錄 （指導內容、存在問題及解決思路） 準備部分零件的圖的標注，對半軸 ，十字軸等重要零件進行修改并指出相應的改正方式 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 2011.6.1 地點 土木樓 指導方式 面授 指導記錄 （指導內容、存在問題及解決思路） 初步完成裝配圖的整體標注，關于螺栓，齒輪 ，軸承的規(guī)范問題做出相應的統(tǒng)一 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 本科學生畢業(yè)設計 CA1040輕型貨車驅動橋設計 學院名稱： 汽車與交通工程學院 專業(yè)班級： 車輛工程B07-8 學生姓名： 楊洪亮 指導教師： 孫遠濤 職 稱： 實驗師 黑 龍 江 工 程 學 院 二○一一年六月 The Graduation Thesis for Bachelor's Degree Desing of Drive axle for FawCA1040 Candidate：Yang Hongliang Specialty：Vehicle Engineering Class：B07-8 Supervisor：Experimental division Sun Yuantao Heilongjiang Institute of Technology 2011-06·Harbin 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 摘 要 驅動橋位于傳動系末端，其基本功用是增矩、降速，承受作用于路面和車架或車身之間的作用力。它的性能好壞直接影響整車性能，而對于載重汽車顯得尤為重要。輕型貨車在商用貨運汽車生產中占有很大的比重，為滿足目前當前載貨汽車的高速度、高效率、高效益的需要，必須要搭配一個高效、可靠的驅動橋。因此設計出結構簡單、工作可靠、造價低廉的驅動橋，能大大降低整車生產的總成本，推動汽車經濟的發(fā)展，并且通過對汽車驅動橋的學習和設計實踐，可以更好的學習并掌握現(xiàn)代汽車設計與機械設計的全面知識和技能，所以本課題設計一款結構優(yōu)良的輕型貨車驅動橋具有一定的實際意義。 驅動橋設計應主要保證汽車在給定的條件下具有最佳的動力性和燃油經濟性。本設計根據(jù)給定的參數(shù)，按照傳統(tǒng)設計方法并參考同類型車確定汽車總體參數(shù)，再確定主減速器、差速器、半軸和橋殼的結構類型，最后進行參數(shù)設計并對主減速器主、從動齒輪、半軸齒輪和行星齒輪進行強度以及壽命的校核。驅動橋設計過程中基本保證結構合理，符合實際應用，總成及零部件的設計能盡量滿足零件的標準化、部件的通用化和產品的系列化及汽車變型的要求，修理、保養(yǎng)方便，機件工藝性好，制造容易。 關鍵詞：驅動橋；單級主減速器；差速器；半軸；橋殼  ABSTRACT Drive axle is at the end of the power train, and its basic function is increasing the torque and reducing the speed, bearing the force between the road and the frame or body. Its performance will have a direct impact on automobile performance .Because using the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed，heavy-loaded，high efficiency，high benefit today’ heavy truck，must exploiting the high driven efficiency single reduction final drive axle is becoming the heavy truck’ developing tendency. Because using the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed, heavy-loaded, high efficiency, high benefit today` truck, must exploiting the high driven efficiency single reduction final drive axle is becoming the trucks’ developing tendency. Design a simple, reliable, low cost of the drive axle, can greatly reduce the total cost of vehicle production, and promote the economic development of automobile and automotive drive axle of the study and design practice, can better learn and to master modern automotive design and mechanical design of a comprehensive knowledge and skills, so the title of the fine structure of the design of a pickup vehicle drive axle has a certain practical significance. According to the design parameters given ,firstly determine the overall vehicle parameters in accordance with the traditional design methods and reference the same vehicle parameters, then identify the main reducer, differential, axle and axle housing structure type, finally design the parameters of the main gear, the driven gear of the final drive, axle gears and spiral bevel gear and check the strength and life of them. In design process of the drive axle, we should ensure a reasonable structure, practical applications, the design of assembly and parts as much as possible meeting requirements of the standardization of parts, components and products’ universality and the serialization and change , convenience of repair and maintenance, good mechanical technology, being easy to manufacture. Key words: Drive axle; Single reduction final drive; Differential; Axle; Drive Axle housing  目 錄 摘要………………………………………………………………………………………Ⅰ Abstract ………………………………………………………………………………Ⅱ 第1章 緒論 1 1.1 論文研究的背景及意義 1 1.2 國內外研究現(xiàn)狀 2 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀 2 1.2.2 國內研究現(xiàn)狀 3 1.3 設計的主要內容 3 第2章 驅動橋總體方案設計 5 2.1 汽車車橋的種類 5 2.2 驅動橋的種類 5 2.2.1 非斷開式驅動橋 5 2.2.2 斷開式驅動橋 6 2.3 多驅動橋的布置 6 2.4 驅動橋的設計要求 7 2.5 設計車型參數(shù) 7 2.6 主減速器方案 8 2.6.1 主傳動比的確定 9 2.6.2 主減速器的齒輪類型 10 2.6.3 主減速器的減速形式 11 2.6.4 主減速器主從動錐齒輪的支撐方案 11 2.7 差速器結構方案的確定 13 2.8 半軸形式的確定 14 2.9 橋殼形式的確定 15 2.10 本章小結 16 第3章 主減速器設計 17 3.1 概述 17 3.2 主減速器齒輪參數(shù)的選擇及強度計算 17 3.2.1 主減速器齒輪計算載荷的確定 17 3.2.2 錐齒輪主要參數(shù)的選擇 18 3.2.3 主減速器齒輪材料的選擇 22 3.2.4 主減速器齒輪強度的計算 22 3.3 主減速器軸承的選擇 26 3.4 主減速器的潤滑 31 3.5 本章小結 31 第4章 差速器設計 32 4.1概述 32 4.2 對稱式行星齒輪差速器工作原理 32 4.3 對稱式行星齒輪差速器的結構 33 4.4 對稱式行星圓錐齒輪設計 33 4.4.1 差速器齒輪的材料 33 4.4.2 差速器齒輪的基本參數(shù)選擇 34 4.4.3 差速器齒輪幾何尺寸計算 36 4.4.4 差速器齒輪強度計算 37 4.5 本章小結 39 第5章 半軸設計 40 5.1 概述 40 5.2 半軸的設計 40 5.2.1半軸材料與熱處理 40 5.2.2全浮式半軸的計算載荷的確定 40 5.2.3全浮半軸桿部直徑的初選 42 5.2.4全浮半軸強度計算 42 5.2.5全浮式半軸花鍵強度計算 43 5.3 本章小結 44 第6章 驅動橋橋殼的設計 45 6.1 概述 45 6.2 橋殼的受力分析及強度計算 45 6.2.1橋殼的靜彎曲應力計算 45 6.2.2在不平路面沖擊載荷作用下橋殼的強度計算 47 6.2.3汽車以最大牽引力行駛時的橋殼的強度計算 47 6.2.4汽車緊急制動時的橋殼強度計算 49 6.2.5 汽車受最大側向力時橋殼的強度計算 51 6.3 本章小結 54 結論………………………………………………………………………………………55 參考文獻 ………………………………………………………………………………56 致謝…………..……………………………………………………………58 附錄………………………………………………………………………………59 附錄A…………………………………………………………………………………59 附錄B……………………………………………………………………………62 IV 第1章 緒 論 1.1 論文研究的背景及意義 近年來，我國汽車行業(yè)迅猛發(fā)展，2009年我國汽車產銷分別完1379.10萬輛和1364.48萬輛，同比分別增長48%和46%。在各大細分市場中，增長最快為微型貨車，2009年共銷售50.57萬輛，同比增長73%，對于商用車銷售增長貢獻度為29%。2011年，在汽車下鄉(xiāng)政策的推動下，輕型貨車市場仍將保持增長，國內企業(yè)為了獲得更大的投資收益，也將在生產規(guī)模和產品質量上不斷升級。 隨著汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展，作為汽車關鍵零部件之一的汽車驅動橋也需得到相應的提升，為滿足市場多樣化及用戶個性化的需求，驅動橋再也不能停留在載貨車單一的、低檔次的技術水平上，隨著新材料、新能源、電子測控及信息技術的迅猛發(fā)展，應用這些高新科技武裝和改造傳統(tǒng)的汽車工業(yè)，以新型的驅動橋大幅度地提高車輛的安全性、舒適性和經濟性，為廣大消費者提供節(jié)能型和環(huán)保型的汽車產品。各生產廠家在研發(fā)和生產過程中基本上形成了專業(yè)化、系列化、批量化的局面，汽車驅動橋是汽車的重要總成，承載著汽車車架及承載式車身經懸架給予的鉛垂力、縱向力、橫向力及其力矩，以及沖擊載荷；驅動橋還傳遞著傳動系中的最大轉矩，橋殼還承受著反作用力矩。汽車驅動橋結構型式和設計參數(shù)除對汽車的可靠性與耐久性有重要影響外，也對汽車的行駛性能如動力性、經濟性、平順性、通過性、機動性和操動穩(wěn)定性等有直接影響[1]。 汽車驅動橋是汽車的重大總成，承載著汽車的滿載簧荷重及地面經車輪、車架及承載式車身經懸架給予的鉛垂力、縱向力、橫向力及其力矩，以及沖擊載荷；驅動橋還傳遞著傳動系中的最大轉矩，橋殼還承受著反作用力矩。汽車驅動橋結構型式和設計參數(shù)除對汽車的可靠性與耐久性有重要影響外，也對汽車的行駛性能如動力性、經濟性、平順性、通過性、機動性和操動穩(wěn)定性等有直接影響。另外，汽車驅動橋在汽車的各種總成中也是涵蓋機械零件、部件、分總成等的品種最多的大總成。例如，驅動橋包含主減速器、差速器、驅動車輪的傳動裝置（半軸及輪邊減速器）、橋殼和各種齒輪。由上述可見，汽車驅動橋設計涉及的機械零部件及元件的品種極為廣泛，對這些零部件、元件及總成的制造也幾乎要設計到所有的現(xiàn)代機械制造工藝。因此，通過對汽車驅動橋的學習和設計實踐，可以更好的學習并掌握現(xiàn)代汽車設計與機械設計的全面知識和技能。 汽車驅動橋設計涉及的機械零部件及元件的品種極為廣泛，對這些零部件、元件及總成的制造也幾乎要設計到所有的現(xiàn)代機械制造工藝，設計出結構簡單、工作可靠、造價低廉的驅動橋，能大大降低整車生產的總成本，推動汽車經濟的發(fā)展，并且通過對汽車驅動橋的學習和設計實踐，可以更好的學習并掌握現(xiàn)代汽車設計與機械設計的全面知識和技能，所以本題設計一款結構優(yōu)良的微型貨車驅動橋具有一定的實際意義。而且由于我國的汽車行業(yè)發(fā)展日趨成熟，各汽車企業(yè)的競爭愈演愈烈，而提高其燃油經濟性也是各商用車生產商來提高其產品市場競爭力的一個法寶。這就必須在發(fā)動機的動力輸出之后，在從離合器變速器萬向傳動裝置驅動橋這些動力輸送環(huán)節(jié)中尋找減少能量在傳遞的過程中的損失的途徑。因此，在發(fā)動機相同的情況下，采用性能優(yōu)良且與發(fā)動機匹配性比較好的驅動橋就成了有效節(jié)油的措施之一。所以設計新型的驅動橋成為了新的課題。 驅動橋作為汽車四大總成之一，它的性能的好壞直接影響整車性能，而對于載貨汽車顯得尤為重要。當采用大功率發(fā)動機輸出大的轉矩以滿足目前載貨汽車的快速、重載的高效率、高效益的需要時，必須要搭配一個高效、可靠的驅動橋。所以采用傳動效率高的單級減速驅動橋已成為未來汽車的發(fā)展方向。對于載貨汽車來說，要傳遞的轉矩較乘用車和客車，以及商用車都要大得多，以便能夠以較低的成本運輸較多的貨物，所以選擇功率較大的發(fā)動機，這就對傳動系統(tǒng)有較高的要求，而驅動橋在傳動系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。 本課題就選取典型的輕型貨車解放CA1040輕型貨車來進行驅動橋設計。 1.2 國內外研究現(xiàn)狀 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀 國外微型貨車驅動橋開發(fā)技術已經非常成熟，建立新的驅動橋開發(fā)模式成為國內外驅動橋開發(fā)團隊的新目標。驅動橋設計新方法的應用使其開發(fā)周期縮短，成本降低，可靠性增加。目前國內最新的開發(fā)模式和驅動橋技術包括： （1）并行工程開發(fā)模式 并行工程開發(fā)模式是對在一定范圍內的不同功能或相同功能的不同性能，不同規(guī)格的機械產片進行功能分析的基礎上，劃分并設計出一系列的功能模塊，然后通過模塊的選擇和組合構成不同產品的一種設計方法。該方法能夠縮短新產品的設計時間，降低成本，提升質量，提高市場競爭力，以DANA為代表的意大利企業(yè)多以采用了這類設計方法。該方法的顯著優(yōu)點是：減少設計及工裝制造的投入，減少了零件種類，提高規(guī)模生產程度，降低制造費用，提高市場響應速度等。 （2）模態(tài)分析 模態(tài)分析是對工程結構驚醒振動分析研究的最先進的現(xiàn)代方法和手段之一。它可以定義為對結構動態(tài)特性的解析分析（有限元分析）和實驗分析（實驗模態(tài)分析），其結構動態(tài)特性用模態(tài)參數(shù)來表征。模態(tài)分析技術的特點與優(yōu)點是在對系統(tǒng)做動力學分析時，用模態(tài)坐標代替物理學坐標，從而可以大大壓縮系統(tǒng)分析的自由度數(shù)目，分析精度得到提高。驅動橋的振動特性不但直接影響其本身強度，而且對整車的舒適性和平順性有著至關重要的影響。因此，對驅動橋進行模態(tài)分析，掌握和改善其振動特性，是設計中的一個重要方面。 （3）驅動橋殼的有限元分析方法 有限元法不需要對所分析的結構進行嚴格的簡化，既可以考慮各種計算要求和條件，也可以計算各種工況，而且計算精度高。有限元法將具有無限個自由度的連續(xù)體離散為有限個自由度的單元集合體，是問題簡化為適合數(shù)值解法的問題，配以計算機就可以解決許多解析法無法解決的復雜工程問題。目前，有限元法已經成為求解數(shù)學，物理，力學以及工程問題的一種有效的數(shù)值方法，也為驅動橋殼設計提供了強有力的工具。 （4）高性能制動器技術 在發(fā)達國家驅動橋產品中, 已出現(xiàn)了自循環(huán)冷卻功能的濕式制動器橋、帶散熱風送的盤式制動器橋、適于ABS的蹄、鼓式和盤式制動器橋、帶自動補償間隙的盤式制動器等配置高性能制動器橋，同時制動器的布置位置也出現(xiàn)了從橋臂處分別向橋包總成和輪邊端部轉移的趨勢。前種處理方式易于散熱, 后種處理方式為了降低成本，甚至有廠商把制動器的殼體與橋殼鑄為一體，既易于散熱，又利于降低材料成本，但這對鑄造技術、鑄造精度和加工精度都提出了極高的要求。 （5）電子智能控制技術進入驅動橋產品 電子智能控制技術已經在汽車業(yè)得到了快速發(fā)展，如現(xiàn)代汽車上使用的ABS(制動防抱死控制)、ASR（驅動力控制系統(tǒng)）等系統(tǒng)[2]。 1.2.2 國內研究現(xiàn)狀 目前我國正在大力發(fā)展汽車產業(yè),采用后輪驅動汽車的平衡性和操作性都將會有很大的提高。后輪驅動的汽車加速時，牽引力將不會由前輪發(fā)出，所以在加速轉彎時，司機就會感到有更大的橫向握持力，操作性能變好。維修費用低也是后輪驅動的一個優(yōu)點，盡管由于構造和車型的不同，這種費用將會有很大的差別。如果變速器出了故障，對于后輪驅動的汽車就不需要對差速器進行維修，但是對于前輪驅動的汽車來說也許就有這個必要了，因為這兩個部件是做在一起的。所以后輪驅動必然會使得乘車更加安全、舒適，從而帶來可觀的經濟效益。目前國內研究的重點在于：從橋殼的制造技術上尋求制造工藝先進、制造效率高、成本低的方法；從齒輪減速形式上將傳統(tǒng)的中央單極減速器發(fā)展到現(xiàn)在的中央及輪邊雙級減速或雙級主減速器結構；從齒輪的加工形式上車橋內部的的主從動齒輪、行星齒輪及圓柱齒輪逐漸采用精磨加工，以滿足汽車高速行駛要求及法規(guī)對于噪聲的控制要求。 總之，我國汽車驅動橋的研究設計與世界先進驅動橋設計技術還有一定的差距，我國車橋制造業(yè)雖然有一些成果，但都是在引進國外技術、紡制、再加上自己改進的基礎上了取得的。個別比較有實力的企業(yè)，雖有自己獨立的研發(fā)機構但都處于發(fā)展的初期。在科技迅速發(fā)展的推動下，高新技術在汽車領域的應用和推廣，各種國外汽車新技術的引進，研究團隊自身研發(fā)能力的提高，我國的驅動橋設計和制造會逐漸發(fā)展起來，并跟上世界先進的汽車零部件設計制造技術水平[3]。 1.3 設計的主要內容 設計出適合解放CA6140輕型貨車的驅動橋，優(yōu)化設計方案。本次設計的主要內容如下: 1、主減速器的結構設計、基本參數(shù)選擇及設計計算； 2、差速器齒輪的基本參數(shù)的選擇、幾何及強度計算； 3、驅動半軸的結構設計及強度計算； 4、驅動橋殼的結構設計及受力分析與強度計算。 5、驅動橋裝配圖A0圖紙一張，零件圖折合A0圖紙兩張。 提高汽車的技術水平，使其使用性能更好，更安全，更可靠，更經濟，更舒適，更機動，更方便，動力性更好，污染更少。改善汽車的經濟效果，調整汽車在產品系列中的檔次，以便改善其市場競爭地位并獲得更大的經濟效益。  第2章 驅動橋總體方案設計 2.1 汽車車橋的種類 汽車的驅動橋與從動橋統(tǒng)稱為車橋，車橋通過懸架與車架（或承載式車身）相連，它的兩端安裝車輪，其功用是傳遞車架（或承載式車身）于車輪之間各方向的作用力及其力矩。 根據(jù)懸架結構的不同，車橋分為整體式和斷開式兩種。當采用非獨立懸架時，車橋中部是剛性的實心或空心梁，這種車橋即為整體式車橋；斷開式車橋為活動關節(jié)式結構，與獨立懸架配用。在絕大多數(shù)的載貨汽車和少數(shù)轎車上，采用的是整體式非斷開式。斷開式驅動橋兩側車輪可獨立相對于車廂上下擺動。 根據(jù)車橋上車輪的作用，車橋又可分為轉向橋、驅動橋、轉向驅動橋和支持橋四種類型。其中，轉向橋和支持橋都屬于從動橋，一般貨車多以前橋為轉向橋，而后橋或中后兩橋為驅動橋[4-5]。 2.2 驅動橋的種類 驅動橋位于傳動系末端，其基本功用首先是增扭、降速，改變轉矩的傳遞方向，即增大由傳動軸或直接從變速器傳來的轉矩，并合理的分配給左、右驅動車輪。其次，驅動橋還要承受作用于路面和車架或車廂之間的垂直力、縱向力和橫向力，以及制動力矩和反作用力矩。驅動橋分為斷開式和非斷開式兩種。 2.2.1 非斷開式驅動橋 普通非斷開式驅動橋，由于結構簡單、造價低廉、工作可靠，廣泛用在各種載貨汽車、客車和公共汽車上，在多數(shù)的越野汽車和部分轎車上也采用這種結構。他們的具體結構、特別是橋殼結構雖然各不相同，但是有一個共同特點，即橋殼是一根支承在左右驅動車輪上的剛性空心梁，齒輪及半軸等傳動部件安裝在其中。這時整個驅動橋、驅動車輪及部分傳動軸均屬于簧下質量，汽車簧下質量較大，這是它的一個缺點。 驅動橋的輪廓尺寸主要取決于主減速器的型式。在汽車輪胎尺寸和驅動橋下的最小離地間隙已經確定的情況下，也就限定了主減速器從動齒輪直徑的尺寸。在給定速比的條件下，如果單級主減速器不能滿足離地間隙要求，可該用雙級結構。在雙級主減速器中，通常把兩級減速器齒輪放在一個主減速器殼體內，也可以將第二級減速齒輪作為輪邊減速器。對于輪邊減速器：越野汽車為了提高離地間隙，可以將一對圓柱齒輪構成的輪邊減速器的主動齒輪置于其從動齒輪的垂直上方；公共汽車為了降低汽車的質心高度和車廂地板高度，以提高穩(wěn)定性和乘客上下車的方便，可將輪邊減速器的主動齒輪置于其從動齒輪的垂直下方；有些雙層公共汽車為了進一步降低車廂地板高度，在采用圓柱齒輪輪邊減速器的同時，將主減速器及差速器總成也移到一個驅動車輪的旁邊。 在少數(shù)具有高速發(fā)動機的大型公共汽車、多橋驅動汽車和超重型載貨汽車上，有時采用蝸輪式主減速器，它不僅具有在質量小、尺寸緊湊的情況下可以得到大的傳動比以及工作平滑無聲的優(yōu)點，而且對汽車的總體布置很方便[4]。 2.2.2 斷開式驅動橋 斷開式驅動橋區(qū)別于非斷開式驅動橋的明顯特點在于前者沒有一個連接左右驅動車輪的剛性整體外殼或梁。斷開式驅動橋的橋殼是分段的，并且彼此之間可以做相對運動，所以這種橋稱為斷開式的。另外，它又總是與獨立懸掛相匹配，故又稱為獨立懸掛驅動橋。這種橋的中段，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、差速器與傳動軸及一部分驅動車輪傳動裝置的質量均為簧上質量。兩側的驅動車輪由于采用獨立懸掛則可以彼此致立地相對于車架或車廂作上下擺動，相應地就要求驅動車輪的傳動裝置及其外殼或套管作相應擺動。 汽車懸掛總成的類型及其彈性元件與減振裝置的工作特性是決定汽車行駛平順性的主要因素，而汽車簧下部分質量的大小，對其平順性也有顯著的影響。斷開式驅動橋的簧下質量較小，又與獨立懸掛相配合，致使驅動車輪與地面的接觸情況及對各種地形的適應性比較好，由此可大大地減小汽車在不平路面上行駛時的振動和車廂傾斜，提高汽車的行駛平順性和平均行駛速度，減小車輪和車橋上的動載荷及零件的損壞，提高其可靠性及使用壽命。但是，由于斷開式驅動橋及與其相配的獨立懸掛的結構復雜，故這種結構主要見于對行駛平順性要求較高的一部分轎車及一些越野汽車上，且后者多屬于輕型以下的越野汽車或多橋驅動的重型越野汽車。 由于非斷開式驅動橋結構簡單、造價低廉、工作可靠，查閱資料，參照國內相關輕型貨車的設計，最后本課題選用非斷開式驅動橋，其結構如圖2.1所示。 2.3 多驅動橋的布置 為了提高裝載量和通過性，有些重型汽車及全部中型以上的越野汽車都是采用多橋驅動，常采用的有4x4，6x6，8x8等驅動型式。在多橋驅動的情況下，動力經分動器傳給各驅動橋的方式有兩種。相應這兩種動力傳遞方式，多橋驅動汽車各驅動橋的布置型式分為非貫通式與貫通式。前者為了把動力經分動器傳給各驅動橋，需分別由分動器經各驅動橋自己專用的傳動軸傳遞動力，這樣不僅使傳動軸的數(shù)量增多，且造成各驅動橋的零件特別是橋殼、半軸等主要零件不能通用。而對8x8汽車來說，這種非貫通式驅動橋就更不適宜，也難于布置了。 為了解決上述問題，現(xiàn)代多橋驅動汽車都是采用貫通式驅動橋的布置型式。在貫通式驅動橋的布置中，各橋的傳動軸布置在同一縱向鉛垂平面內，并且各驅動橋不是分別用自己的傳動軸與分動器直接聯(lián)接，而是位于分動器前面的或后面的各相鄰兩橋的傳動軸，是串聯(lián)布置的。汽車前后兩端的驅動橋的動力，是經分動器并貫通中間橋而傳遞的。其優(yōu)點是，不僅減少了傳動軸的數(shù)量，而且提高了各驅動橋零件的相互通用性，并且簡化了結構、減小了體積和質量。這對于汽車的設計(如汽車的變型)、制造和維修，都帶來方便[5]。 圖2.1 非斷開式驅動橋 2.4 驅動橋的設計要求 驅動橋設計應當滿足如下基本要求： （1）所選擇的主減速比應能保證汽車具有最佳的動力性和燃料經濟性。 （2）外形尺寸要小，保證有必要的離地間隙。 （3）齒輪及其它傳動件工作平穩(wěn)，噪聲小。 （4）在各種轉速和載荷下具有高的傳動效率。 （5）在保證足夠的強度、剛度條件下，應力求質量小，尤其是簧下質量應盡量小，以改善汽車平順性。 （6）與懸架導向機構運動協(xié)調，對于轉向驅動橋，還應與轉向機構運動協(xié)調。 （7）結構簡單，加工工藝性好，制造容易，拆裝，調整方便。 2.5 設計車型參數(shù) 本次設計是為解放CA1040車型設計驅動橋，其基本參數(shù)如表2.1所示。 表2.1 解放CA1040輕型貨車基本參數(shù) 項目 參數(shù) 單位 輪胎 650-16 550F - 發(fā)動機最大功率 75 發(fā)動機最大轉矩 190.8 裝載質量 1750 汽車滿載質量 3720 滿載時軸荷分布 前軸1380 后軸2340 最大車速 100 輪距 1370 鋼板彈簧中心距離 0.9 主減速器是汽車傳動系中減小轉速、增大扭矩的主要部件，它是依靠齒數(shù)少的錐齒輪帶動齒數(shù)多的錐齒輪。對發(fā)動機縱置的汽車，其主減速器還利用錐齒輪傳動以改變動力方向。由于汽車在各種道路上行使時，其驅動輪上要求必須具有一定的驅動力矩和轉速，在動力向左右驅動輪分流的差速器之前設置一個主減速器后，便可使主減速器前面的傳動部件如變速器、萬向傳動裝置等所傳遞的扭矩減小，從而可使其尺寸及質量減小、操縱省力。 2.6 主減速器方案 主減速器的結構形式主要是根據(jù)齒輪類型、減速形式的不同而不同。 2.6.1 主傳動比的確定 主減速比，驅動橋的離地間隙和計算載荷，是主減速器設計的原始數(shù)據(jù)，應在汽車總體設計時就確定。主減速比對主減速器的結構型式、輪廓尺寸、質量大小以及當變速器處于最高檔位時汽車的動力性和燃料經濟性都有直接影響。的選擇應在汽車總體設計時和傳動系的總傳動比一起由整車動力計算來確定?？衫迷诓煌碌墓β势胶馓飦硌芯繉ζ噭恿π缘挠绊?。通過優(yōu)化設計，對發(fā)動機與傳動系參數(shù)作最佳匹配的方法來選擇值，可使汽車獲得最佳的動力性和燃料經濟性。 對于具有很大功率儲備的轎車、長途公共汽車尤其是競賽車來說，在給定發(fā)動機最大功率及其轉速的情況下，所選擇的值應能保證這些汽車有盡可能高的最高車速。這時值應按式2.1來確定： （2.1） 式中：——車輪的滾動半徑，?。? ——變速器的最高檔傳動比，??； ——最大功率轉速，取； ——最大車速，取。 對于其他汽車來說，為了得到足夠的功率儲備而使最高車速稍有下降，一般選擇比上式求得的大10％-25％，即按式2.2選擇： （2.2） 式中：——分動器或加力器的高檔傳動比； ——論辯減速器的傳動比； 帶入數(shù)據(jù)后，經初步確定。 為了使齒輪磨合均勻，主從動齒輪的齒數(shù)應滿足，之間避免有公約數(shù)；為了得到理想的齒面重合度和高的輪齒彎曲強度，主從動齒輪齒數(shù)和應不小于40；為了嚙合平穩(wěn)，噪聲小和具有高的疲勞強度對于商用車一般不小于6；主傳動比較大時，盡量取得小一些，以便得到滿意的離地間隙。考慮到主、從動主減速齒輪可能的齒數(shù)，對予以校正并最后確定，主動錐齒輪齒數(shù)，從動齒輪齒數(shù)即。 2.6.2 主減速器的齒輪類型 按齒輪副結構型式分，主減速器的齒輪傳動主要有螺旋錐齒輪式傳動、雙曲面齒輪式傳動、圓柱齒輪式傳動（又可分為軸線固定式齒輪傳動和軸線旋轉式齒輪傳動即行星齒輪式傳動）和蝸桿蝸輪式傳動等形式。 在發(fā)動機橫置的汽車驅動橋上，主減速器往往采用簡單的斜齒圓柱齒輪；在發(fā)動機縱置的汽車驅動橋上，主減速器往往采用圓錐齒輪式傳動或準雙曲面齒輪式傳動。在現(xiàn)代貨車車驅動橋中，主減速器采用得最廣泛的是螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪。 螺旋錐齒輪如圖2.2所示，主、從動齒輪軸線交于一點，交角都采用90度。螺旋錐齒輪的重合度大，嚙合過程是由點到線，因此，螺旋錐齒輪能承受大的載荷，而且工作平穩(wěn)，即使在高速運轉時其噪聲和振動也是很小的。螺旋錐齒輪傳動的主、從動齒輪軸線垂直相交于一點，齒輪并不同時在全長上嚙合，而是逐漸從一端連續(xù)平穩(wěn)地轉向另一端。另外，由于輪齒端面重疊的影響，至少有兩對以上的輪齒同時捏合，螺旋錐齒輪能承受大的載荷，而且工作平穩(wěn)，即使在高速運轉時其噪聲和振動也是很小的。出于成本考慮，本次設計采用結構簡單、成本低螺旋錐齒輪[6-7]。 圖2.2 螺旋錐齒輪傳動 2.6.3 主減速器的減速形式 主減速器的減速形式分為單級減速、雙級減速、單級貫通、雙級貫通、主減速及輪邊減速等。減速形式的選擇與汽車的類型及使用條件有關，有時也與制造廠的產品系列及制造條件有關，但它主要取決于由動力性、經濟性等整車性能所要求的主減速比的大小及驅動橋下的離地間隙、驅動橋的數(shù)目及布置形式等。通常單極減速器用于主減速比的各種中小型汽車上。 如圖2-3所示，單級減速驅動車橋是驅動橋中結構最簡單的一種，制造工藝較簡單，成本較低，是驅動橋的基本型，在貨車車上占有重要地位。目前貨車車發(fā)動機向低速大扭矩發(fā)展的趨勢使得驅動橋的傳動比向小速比發(fā)展；隨著公路狀況的改善，特別是高速公路的迅猛發(fā)展，許多貨車使用條件對汽車通過性的要求降低，因此，產品不必像過去一樣，采用復雜的結構提高其的通過性；與帶輪邊減速器的驅動橋相比，由于產品結構簡化，單級減速驅動橋機械傳動效率提高，易損件減少，可靠性增加。 與單級主減速器相比，由于雙級主減速器由兩級齒輪減速組成，使其結構復雜、質量加大；主減速器的齒輪及軸承數(shù)量的增多和材料消耗及加工的工時增加，制造成本也顯著增加，只有在主減速比較大（）且采用單級主減速器不能滿足既定的主減速比和離地間隙等要求是才采用。通常僅用在裝在質量10噸以上的重型汽車上，本次設計貨車主減速比，所以采用單級主減速器。 圖2.3 單級減速器 2.6.4 主減速器主從動錐齒輪的支撐方案 主減速器中心必須保證主從動齒輪具有良好的嚙合狀況，才能使它們很好地工作。齒輪的正確嚙合，除了與齒輪的加工質量裝配調整及軸承主減速器殼體的剛度有關以外，還與齒輪的支承剛度密切相關。 （1）主動錐齒輪的支撐 主動錐齒輪的支承形式可分為懸臂式支承和跨置式支承兩種，其結構形式如圖 2.4所示?？缰檬接休^大的剛度，能夠承載更大的載荷，但結構較為復雜，通常裝載質量為2噸以上的汽車主減速器主動齒輪都是采用跨置式支承。本課題所設計的輕型貨車裝載質量在2噸以下，所以選用懸臂式。 （2）從動錐齒輪的支撐 從動錐齒輪采用圓錐滾子軸承支承, 其結構形式如圖2.5所示。為了增加支承剛度，兩軸承的圓錐滾子大端應向內，以減小尺寸c+d。為了使從動錐齒輪背面的差速器殼體處有足夠的位置設置加強肋以增強支承穩(wěn)定性，c+d應不小于從動錐齒輪大端分度圓直徑的70%。為了使載荷能均勻分配在兩軸承上，應是c等于或大于d。 圖2.4 主減速器主動錐齒輪支撐形式 圖2.5 主減速器從動錐齒輪支撐形式 2.7 差速器結構方案的確定 根據(jù)汽車行駛運動學的要求和實際的車輪、道路以及它們之間的相互聯(lián)系表明：汽車在行駛過程中左右車輪在同一時間內所滾過的行程往往是有差別的。例如，拐彎時外側車輪行駛總要比內側長。另外，即使汽車作直線行駛，也會由于左右車輪在同一時間內所滾過的路面垂向波形的不同，或由于左右車輪輪胎氣壓、輪胎負荷、胎面磨損程度的不同以及制造誤差等因素引起左右車輪外徑不同或滾動半徑不相等而要求車輪行程不等。在左右車輪行程不等的情況下，如果采用一根整體的驅動車輪軸將動力傳給左右車輪，則會由于左右車輪的轉速雖然相等而行程卻又不同的這一運動學上的矛盾，引起某一驅動車輪產生滑轉或滑移。這不僅會是輪胎過早磨、無益地消耗功率和燃料及使驅動車輪軸超載等，還會因為不能按所要求的瞬時中心轉向而使操縱性變壞。此外，由于車輪與路面間尤其在轉彎時有大的滑轉或滑移，易使汽車在轉向時失去抗側滑能力而使穩(wěn)定性變壞。為了消除由于左右車輪在運動學上的不協(xié)調而產生的這些弊病，汽車左右驅動輪間都有差速器，后者保證了汽車驅動橋兩側車輪在行程不等時具有以下不同速度旋轉的特性，從而滿足了汽車行駛運動學的要求。 差速器的結構型式選擇，應從所設計汽車的類型及其使用條件出發(fā)，以滿足該型汽車在給定的使用條件下的使用性能要求。 差速器的結構型式有多種，大多數(shù)汽車都屬于公路運輸車輛，對于在公路上和市區(qū)行駛的汽車來說，由于路面較好，各驅動車輪與路面的附著系數(shù)變化很小，因此幾乎都采用了結構簡單、工作平穩(wěn)、制造方便、用于公路汽車也很可靠的普通對稱式圓錐行星齒輪差速器，作為安裝在左、右驅動車輪間的所謂輪間差速器使用；對于經常行駛在泥濘、松軟土路或無路地區(qū)的越野汽車來說，為了防止因某一側驅動車輪滑轉而陷車，則可采用防滑差速器。后者又分為強制鎖止式和自然鎖止式兩類。自鎖式差速器又有多種結構式的高摩擦式和自由輪式的以及變傳動比式的。 經過查閱資料，綜合考慮后，本次設計選用：普通錐齒輪式差速器如圖2.6所示，因為它結構簡單，工作平穩(wěn)可靠，適用于本次設計的汽車驅動橋。 圖2.6 普通對稱式圓錐行星齒輪差速器 2.8 半軸形式的確定 驅動車輪的傳動裝置置位于汽車傳動系的末端，其功用是將轉矩由差速器半軸齒輪傳給驅動車輪。在一般非斷開式驅動橋上，驅動車輪的傳動裝置就是半軸，這時半軸將差速器半鈾齒輪與輪轂連接起來。根據(jù)半軸外端支撐形式分為半浮式，3/4浮式，全浮式[8]。 （1）半浮式半軸 半浮式半軸以靠近外端的軸頸直接支承在置于橋殼外端內孔中的軸承上，而端部則以具有錐面的軸頸及鍵與車輪輪轂相固定，或以突緣直接與車輪輪盤及制動鼓相聯(lián)接)。因此，半浮式半軸除傳遞轉矩外，還要承受車輪傳來的彎矩。由此可見，半浮式半軸承受的載荷復雜，但它具有結構簡單、質量小、尺寸緊湊、造價低廉等優(yōu)點。用于質量較小、使用條件較好、承載負荷也不大的轎車和輕型載貨汽車。 （2）3/4浮式半軸 3/4浮式半軸的結構特點是半軸外端僅有一個軸承并裝在驅動橋殼半軸套管的端部，直接支承著車輪輪轂，而半軸則以其端部與輪轂相固定。由于一個軸承的支承剛度較差，因此這種半軸除承受全部轉矩外，彎矩得由半軸及半軸套管共同承受，即3/4浮式半軸還得承受部分彎矩，后者的比例大小依軸承的結構型式及其支承剛度、半軸的剛度等因素決定。側向力引起的彎矩使軸承有歪斜的趨勢，這將急劇降低軸承的壽命?？捎糜谵I車和輕型載貨汽車，但未得到推廣。 （3）全浮式半軸 全浮式半軸的外端與輪轂相聯(lián)，而輪轂又由一對軸承支承于橋殼的半軸套管上。多采用一對圓錐滾子軸承支承輪轂，且兩軸承的圓錐滾子小端應相向安裝并有一定的預緊，調好后由鎖緊螺母予以鎖緊，很少采用球軸承的結構方案。由于車輪所承受的垂向力、縱向力和側向力以及由它們引起的彎矩都經過輪轂、輪轂軸承傳給橋殼，故全浮式半軸在理論上只承受轉矩而不承受彎矩。但在實際工作中由于加工和裝配精度的影響及橋殼與軸承支承剛度的不足等原因，仍可能使全浮式半軸在實際使用條件下承受一定的彎矩，彎曲應力約為。具有全浮式半軸的驅動橋的外端結構較復雜，需采用形狀復雜且質量及尺寸都較大的輪轂，制造成本較高，故轎車及其他小型汽車不采用這種結構。但由于其工作可靠，故廣泛用于輕型以上的各類汽車上。由于所設計車型為輕型貨車，可能在各種路況下行駛，行駛沖擊比較大，所以本設計采用全浮半軸。 2.9 橋殼形式的確定 驅動橋橋殼是汽車上的主要零件之一，非斷開式驅動橋的橋殼起著支承汽車荷重的作用，并將載荷傳給車輪．作用在驅動車輪上的牽引力，制動力、側向力和垂向力也是經過橋殼傳到懸掛及車架或車廂上。因此橋殼既是承載件又是傳力件，同時它又是主減速器、差速器及驅動車輪傳動裝置（如半軸）的外殼。 在汽車行駛過程中，橋殼承受繁重的載荷，設計時必須考慮在動載荷下橋殼有足夠的強度和剛度。為了減小汽車的簧下質量以利于降低動載荷、提高汽車的行駛平順性，在保證強度和剛度的前提下應力求減小橋殼的質量．橋殼還應結構簡單、制造方便以利于降低成本。其結構還應保證主減速器的拆裝、調整、維修和保養(yǎng)方便。在選擇橋殼的結構型式時，還應考慮汽車的類型、使用要求、制造條件、材料供應等。 橋殼的結構型式大致分為可分式，組合式整體式三種。 （1）可分式橋殼 可分式橋殼的整個橋殼由一個垂直接合面分為左右兩部分，每一部分均由一個鑄件殼體和一個壓入其外端的半軸套管組成。半軸套管與殼體用鉚釘聯(lián)接。在裝配主減速器及差速器后左右兩半橋殼是通過在中央接合面處的一圈螺栓聯(lián)成一個整體。其特點是橋殼制造工藝簡單、主減速器軸承支承剛度好。但對主減速器的裝配、調整及維修都很不方便，橋殼的強度和剛度也比較低。過去這種所謂兩段可分式橋殼見于輕型汽車，由于上述缺點現(xiàn)已很少采用。 （2）組合式 組合式橋殼又稱為支架式橋殼，對加工精度要求較高，剛度較差，通常用于微型汽車、轎車、輕型以下載貨汽車。 （3）整體式橋殼 整體式橋殼的特點是將整個橋殼制成一個整體，橋殼猶如一整體的空心粱，其強度及剛度都比較好。且橋殼與主減速器殼分作兩體，主減速器齒輪及差速器均裝在獨立的主減速殼里，構成單獨的總成，調整好以后再由橋殼中部前面裝入橋殼內，并與橋殼用螺栓固定在一起。使主減速器和差速器的拆裝、調整、維修、保養(yǎng)等都十分方便。 整體式橋殼按其制造工藝的不同又可分為鑄造整體式、鋼板沖壓焊接式和鋼管擴張成形式三種。鋼板沖壓焊接整體式橋殼是由鋼板沖壓焊接成的橋殼主體、兩端再焊上半軸套管及鋼板彈簧座組成。其制造工藝簡單、材料利用率高、廢品率低生產率高極、及制造成本低等優(yōu)點外，還有足夠的強度和剛度，特別是其質量小，但是比有些鑄造橋殼可靠，由于鋼板沖壓焊接整體式橋殼有一系列優(yōu)點，近年來不但應用于轎車，輕型貨車、中型載貨車上得到了廣泛的應用。本次設計驅動橋殼就選用鋼板沖壓焊接式整體橋殼。 2.10 本章小結 本章首先確定了主減速比，用以確定其它參數(shù)。對主減速器型式確定中主要從主減速器齒輪的類型、主減速器的減速形式、主減速器主動錐齒輪的支承形式及安裝方式的選擇、從動錐齒輪的支承方式和安裝方式的選擇，從而確定逐步給出驅動橋各個總成的基本結構，分析了驅動橋各總成結構組成?；敬_定了驅動橋四個組成部分主減速器、差速器、半軸、橋殼的結構。  第3章 主減速器設計 3.1 概述 主減速器是汽車傳動系中減小轉速、增大扭矩的主要部件，它是依靠齒數(shù)少的錐齒輪帶動齒數(shù)多的錐齒輪。對發(fā)動機縱置的汽車，其主減速器還利用錐齒輪傳動以改變動力方向。由于汽車在各種道路上行使時，其驅動輪上要求必須具有一定的驅動力矩和轉速，在動力向左右驅動輪分流的差速器之前設置一個主減速器后，便可使主減速器前面的傳動部件如變速器、萬向傳動裝置等所傳遞的扭矩減小，從而可使其尺寸及質量減小、操縱省力[9-10]。 3.2 主減速器齒輪參數(shù)的選擇及強度計算 3.2.1 主減速器齒輪計算載荷的確定 （1）按發(fā)動機最大轉矩和最低檔傳動比確定從動錐齒輪的計算轉矩 （3.1） 式中：——發(fā)動機最大轉矩，??； ——變速器最低檔傳動比，?。? ——主減速器傳動比，??； ——上述傳動部分的效率，??； ——驅動橋數(shù)目，??； ——猛接離合器產生的動載系數(shù)，??； ——液力變矩器變矩系數(shù)，??； 最終帶入數(shù)據(jù)可得： （2）按驅動輪在良好路面上打滑轉矩確定從動錐齒輪的計算轉矩 （3.2） 式中：——汽車滿載時驅動橋給水平地面的最大載荷，但對后橋來說還應考慮汽車加速時負載增大量，可初??； ——汽車最大加速度時代后軸負荷轉移系數(shù)，取； ——輪胎對地面的附著系數(shù)，??； ——主減速器從動齒輪到車輪之間的傳動比，??； ——主減速器主動齒輪到車輪之間的傳動效率，??； 帶入數(shù)據(jù)可得：； 由式3.1和式3.2求的的計算轉矩，是作用在從動錐齒輪上的最大轉矩，不同于日常形式平均轉矩。當計算錐齒輪最大應力時，計算轉矩應取前面兩種的較小值，即，故主減速器齒輪的計算載荷： 主動錐齒輪的計算轉矩為： （3.3） 式中：——主動錐齒輪計算轉矩，Nm； ——主減速比，??； ——主從動錐齒輪之間的傳動效率，對于弧齒錐齒輪副，??； 計算得 3.2.2 錐齒輪主要參數(shù)的選擇 主減速器錐齒輪的主要參數(shù)有主、從錐齒輪齒數(shù)和、從動錐齒輪大端分度圓直徑和端面模數(shù)、主、從動錐齒輪齒面寬和、中點螺旋角、法向壓力角等[12]。 （1）主、從動錐齒輪齒數(shù)和 如前文所述，主動錐齒輪齒數(shù)選取，從動齒輪齒數(shù)選取。 （2）從動錐齒輪大端分度圓直徑和端面模數(shù) 對于單級主減速器，增加尺寸會影響驅動橋殼高度尺寸和離地間隙，減小又會影響跨置式主動齒輪的前支承座的安裝空間和差速器的安裝。 殼根據(jù)經驗公式初選，即 （3.4） 式中：——從動齒輪大端分度圓直徑； ——直徑系數(shù)，一般為； 從動錐齒輪的計算轉矩，由前文計算可得 故計算可得 可由式3.5得到： （3.5） 同時還應滿足式（3.6）： （3.6） 式中：——模數(shù)系數(shù)，??； 經計算得，，根據(jù)國家模數(shù)標準，選擇模數(shù)，故 （3）主、從動錐齒輪出面寬和 錐齒輪齒面過寬并不能增大齒輪的強度和壽命，反而會導致因錐齒輪齒輪下端齒溝變窄引起的切削刀頭頂面寬過窄及刀尖圓角過下。這樣，不但減小了齒根圓角半徑，加大了應力集中，還降低了刀具的使用壽命。此外，安裝時有位置偏差或由于制造、熱處理變形等原因，使齒輪工作時載荷集中于齒輪小端，會引起輪齒小端過早損壞和疲勞損傷。另外，齒面過寬也會引起裝配空間減小。但是齒面過窄，輪齒表面的耐磨性會降低。 對于從動錐齒輪齒面寬，推薦不大于其節(jié)錐距的0.3倍，即，并且一般推薦。對于弧齒錐齒輪，一般比大10%。 故吃面寬選擇為，圓整為，，圓整為。 （4）中心螺旋角 螺旋角沿尺寬是變化的，輪齒大端的螺旋角最大，齒輪小端的螺旋角最小?；↓X制齒輪副的中點的螺旋角是相等的。選擇時，應考慮他對齒面重合度、輪齒強度和軸向力大小的影響。越大，則也越大，同時嚙合的齒數(shù)越多，傳動就越平穩(wěn)，噪聲就越低，而且輪齒的強度越高。一般不小于1.25，在時效果最好。但是過大，會導致軸向力增大。 汽車主減速器弧齒錐齒輪螺旋角或雙曲面齒輪副的平均螺旋角一般為35°-40°。乘用車選用較大的值以保證較大的齒面重合度，是運轉平穩(wěn)，噪聲低；商用車選用較小的以防止軸向力過大，通常取35°。 （5）螺旋方向 從錐齒輪錐頂看，齒形從中心線上半部向左傾斜為左旋，向右傾斜為右旋。主、從動錐齒輪的螺旋方向是相反的。螺旋方向與錐齒輪的螺旋方向影響其所受軸向力的方向。當變速器掛前進檔時，應使主動齒輪的軸向力離開錐頂方向，這樣可使主、從動齒輪有分離趨勢，防止輪齒因卡死而損傷。 在本設計中選取主動齒輪為左旋，從動齒輪為右旋方向。 （6）法向壓力角 法向壓力角大一些可以增加輪齒強度，減小齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)。但對于小尺寸的齒輪，壓力角大易使齒頂變尖及刀尖寬度過小，并使齒輪端面重合度下降。因此，對于小負荷工作的齒輪，一般采用小的壓力角，可使齒輪運轉平穩(wěn)，噪聲低。對于弧齒錐齒輪，商用車的為或，乘用車的一般選用或。 本設計中選取法向壓力角為。 綜上所述，可得主從動錐齒輪的幾何參數(shù)如表3.1所示。 表3.1 主從動錐齒輪幾何參數(shù) 序號 項目 計算公式 計算結果 1 主動齒輪齒數(shù) 7 2 從動齒輪齒數(shù) 44 3 端面模數(shù) 5.5 3.1 主從動錐齒輪幾何參數(shù)（續(xù)） 序號 項目 計算公式 計算結果 4 齒面寬 5 工作齒高 6 全齒高 7 法向壓力角 20° 8 軸交角 90° 9 節(jié)圓直徑 10 節(jié)錐角 11 節(jié)錐距 12 周節(jié) 13 齒頂高 14 齒跟高 15 徑向間隙 16 齒根角 17 面錐角 18 跟錐角 19 外圓直徑 20 節(jié)錐定點主齒輪外圓直徑 21 齒側間隙 22 螺旋角 35° 3.2.3 主減速器齒輪材料的選擇 驅動橋錐齒輪的工作條件是相當惡劣的，與傳動系其它齒輪相比，具有載荷大、作用時間長、變化多、有沖擊等特點。因此，傳動系中的主減速器齒輪是個薄弱環(huán)節(jié)。主減速器錐齒輪的材料應滿足如下的要求： （1）具有高的彎曲疲勞強度和表面接觸疲勞強度，齒面高的硬度以保證有高的耐磨性。 （2）齒輪芯部應有適當?shù)捻g性以適應沖擊載荷，避免在沖擊載荷下齒根折斷。 （3）鍛造性能、切削加工性能以及熱處理性能良好，熱處理后變形小或變形規(guī)律易控制。 因此選擇合金材料，盡量少用含鎳、鉻的材料，而選用含錳、釩、硼、鈦、鉬、硅等元素的合金鋼。 汽車主減速器錐齒輪與差速器錐齒輪目前常用滲碳合金鋼制造，主要有20CrMnTi、20MnVB、20MnTiB、22CrNiMo和16SiMn2WMoV。滲碳合金鋼的優(yōu)點是表面可得到含碳量較高的硬化層（一般碳的質量分數(shù)為0.8%～1.2%），具有相當高的耐磨性和抗壓性，而芯部較軟，具有良好的韌性。因此，這類材料的彎曲強度、表面接觸強度和承受沖擊的能力均較好。由于鋼本身有較低的含碳量，使鍛造性能和切削加工性能較好。其主要缺點是熱處理費用較高，表面硬化層以下的基底較軟，在承受很大壓力時可能產生塑性變形，如果滲碳層與芯部的含碳量相差過多，便會引起表面硬化層的剝落。 為改善新齒輪的磨合，防止其在余興初期出現(xiàn)早期的磨損、擦傷、膠合或咬死，錐齒輪在熱處理以及精加工后，作厚度為0.005～0.020mm的磷化處理或鍍銅、鍍錫處理。對齒面進行應力噴丸處理，可提高的齒輪壽命。對于滑動速度高的齒輪，可進行滲硫處理以提高耐磨性。 3.2.4 主減速器齒輪強度的計算 在選好主減速器錐齒輪的主要參數(shù)后，就可