車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第一章 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(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋。非斷開(kāi)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(yǔ)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(guò)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?。第二?驅(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(kāi)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(kāi)式。具有橋殼的非斷開(kāi)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(kāi)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(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋。2.2 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。2.2.1 主減速器傳動(dòng)齒輪的類型主減速器傳動(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(wú)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(lái)了方便。綜上所述，本設(shè)計(jì)采用雙曲面齒輪傳動(dòng)。2.2.2 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(lái)說(shuō)，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(méi)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(wú)路地區(qū)的越野汽車來(lái)說(shuō)，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。2.4 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(kāi)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(lái)。普通非斷開(kāi)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(wú)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。第三章 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。3.1.2 主減速器齒輪計(jì)算載荷的確定按發(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） = =1167.74 Nm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） = =2745.98 Nm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，Nm；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?。一、主從?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13.015.3；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EE0.2 （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(guò)大，齒輪上受的軸向力也會(huì)過(guò)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=。3.1.4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)tan05221460.5234230.524493(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(guò)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(lái)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(lái)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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3.2.1差速器齒輪的基本參數(shù)的選擇一、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)，=2.522.99，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。計(jì)算轉(zhuǎn)距，取=min。則：mm （0.980.99）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(wú)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(lái)說(shuō)，；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=15.43.2.2差速器齒輪的幾何尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算表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3.3 全浮式半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算在設(shè)計(jì)時(shí)，全浮式半軸桿部直徑的初步選取可按下式進(jìn)行： (3-16)因?yàn)榘胼S承受的最大縱向力為式中, 為汽車加速或減速時(shí)的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)；為滿載靜止汽車的驅(qū)動(dòng)橋?qū)λ降孛娴妮d荷。則左右半軸承受的轉(zhuǎn)矩T為： 所以 取 3.4 驅(qū)動(dòng)橋橋殼的設(shè)計(jì)計(jì)算驅(qū)動(dòng)橋殼的主要功用是支撐汽車質(zhì)量，并承受由車輪傳來(lái)的路面的反力和反力矩，并經(jīng)懸架傳給車架（或車身）；它又是主減速器、差速器、半軸的裝配基體。3.4.1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。一、可分式橋殼可分式橋殼(圖31)由一個(gè)垂直接合面分為左右兩部分，兩部分通過(guò)螺栓聯(lián)接成一體。每一部分均由一鑄造殼體和一個(gè)壓入其外端的半軸套管組成，軸管與殼體用鉚釘連接。這種橋殼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造工藝性好，主減速器支承剛度好。但拆裝、調(diào)整、維修很不 圖3-1可分式橋殼方便，橋殼的強(qiáng)度和剛度受結(jié)構(gòu)的限制，曾用于輕型汽車上，現(xiàn)已較少使用。二、整體式橋殼整體式橋殼(圖32)的特點(diǎn)是整個(gè)橋殼是一根空心梁，橋殼和主減速器殼為兩體。它具有強(qiáng)度和剛度較大，主減速器拆裝、調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)。 圖3-2 整體式橋殼 按制造工藝不同，整體 a)鑄造式 b）鋼板沖壓焊接式式橋殼可分為鑄造式(圖32a)、鋼板沖壓焊接式(圖32b)和擴(kuò)張成形式三種。 鑄造式橋殼的強(qiáng)度和剛度較 大，但質(zhì)量大，制造工藝復(fù)雜，但整體式橋殼可以制成復(fù)雜的形狀，壁厚能夠變化，可得到理想的應(yīng)力分布，故其強(qiáng)度和剛度均較好，工作可靠，主要用于中、重型貨車上。鋼板沖壓焊接式和擴(kuò)張成形式橋殼質(zhì)量小，材料利用率高，制造成本低，適于大量生產(chǎn)，但其橋殼不能做成復(fù)雜而理想的斷面，因壁厚一定，故難于調(diào)整應(yīng)力分布。鋼板沖壓焊接式橋殼主要應(yīng)用于轎車和中、小型貨車及部分重型貨車上。三、組合式橋殼 組合式橋殼(圖33)是將主減速器殼與部分橋殼鑄為一體，而后用無(wú)縫鋼管分別壓入殼體兩端，兩者間用塞焊或銷釘固定。它的優(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 圖3-3 組合式橋殼中。 3.4.2驅(qū)動(dòng)橋殼強(qiáng)度計(jì)算對(duì)于具有全浮式半軸的驅(qū)動(dòng)橋，強(qiáng)度計(jì)算的載荷工況與半軸強(qiáng)度計(jì)算的：三種載荷工況相同。圖3-4為驅(qū)動(dòng)橋殼受力圖，橋殼危險(xiǎn)斷面通常在鋼板彈簧座內(nèi)側(cè)附近，橋兒端郎的輪轂軸承座根部也應(yīng)列為危險(xiǎn)斷面進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。橋殼的許用彎曲應(yīng)力為300500MPa，許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為150400MPa。可鍛鑄鐵橋殼取較小值，鋼板沖壓焊接橋殼取較大值。一、橋殼的靜彎曲應(yīng)力計(jì)算圖3-4 橋殼受力簡(jiǎn)圖橋殼像一個(gè)空心梁,兩端經(jīng)過(guò)輪轂支撐在車輪上,在鋼板彈簧座處承受汽車的簧上載荷。兩個(gè)鋼板彈簧座之間的彎矩為： Nm （3-17）計(jì)算結(jié)果為：=836.97Nm由于橋殼的危險(xiǎn)截面在鋼板彈簧座的附近,通常由于遠(yuǎn)小于,而且設(shè)計(jì)時(shí)不易準(zhǔn)確的預(yù)計(jì),當(dāng)沒(méi)有數(shù)據(jù)時(shí),可以忽略.而靜彎曲應(yīng)力則為: MPa （3-18）其中 -為地面對(duì)車輪垂直反力在危險(xiǎn)斷面引起的垂直平面內(nèi)的彎矩 -危險(xiǎn)截面處（鋼板彈簧座附近）橋殼的垂向彎曲截面系數(shù)： （3-19） =14523.8計(jì)算 關(guān)于橋殼的危險(xiǎn)截面在鋼板彈簧座的附近的形狀,主要有橋殼的結(jié)構(gòu)形式和制造工藝來(lái)確定。二、在不平的路面沖擊載荷的作用下的強(qiáng)度計(jì)算當(dāng)汽車在不平的路面行駛,橋可還會(huì)另外的承受附加的沖擊載荷,在這兩種載荷的作用下所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力： （3-20）其中 -動(dòng)載荷系數(shù)，對(duì)轎車、客車取1.75，對(duì)貨車取2.5，對(duì)越野汽車取3.0。此處取2.5。計(jì)算結(jié)果：三、汽車以最大牽引力行駛時(shí)的橋殼強(qiáng)度計(jì)算為使計(jì)算簡(jiǎn)化,不考慮側(cè)向力,汽車直線行使.假設(shè)地面對(duì)后驅(qū)動(dòng)橋左右輪的垂直反作用力為： （3-21）而作用于左右驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩所引起的地面對(duì)左右驅(qū)動(dòng)輪的最大切向反作用力為： （3-22） 由于驅(qū)動(dòng)橋車輪所承受的地面對(duì)其作用的最大切向力反作用力，使驅(qū)動(dòng)橋殼也承受著水平方向的彎矩，對(duì)于裝有普通圓錐齒輪差速器的驅(qū)動(dòng)橋，由于其左、右驅(qū)動(dòng)車輪的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩相等，故有： （3-23） 橋殼還承受因?yàn)轵?qū)動(dòng)橋傳遞轉(zhuǎn)矩而引起的反作用力矩,這時(shí),兩個(gè)鋼板彈簧座之間的橋殼承受的轉(zhuǎn)矩為: （3-24） 設(shè)計(jì)中,鋼板彈簧座附近的橋殼為圓管斷面,在該處合成的彎矩為: （3-25）該危險(xiǎn)截面的合成應(yīng)力為: （3-26） 橋殼的許用彎曲應(yīng)力為300500Mpa,許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為150400Mpa,可鍛鑄鐵橋殼取小值，鋼板沖壓焊接橋殼取大值。四、汽車緊急制動(dòng)時(shí)的橋殼強(qiáng)度計(jì)算假設(shè)地面對(duì)驅(qū)動(dòng)橋左右輪的垂直反作用力相等,則: （3-27）因?yàn)?（3-28）所以制動(dòng)減速度為： a=g （3-29）代入式（3-27）得: （3-30）因此,可以求的緊急制動(dòng)時(shí),兩鋼板彈簧座之間的垂向彎矩以及水平方向的彎矩: （3-31） （3-32）橋殼在兩個(gè)鋼板彈簧座的外側(cè)部分還承受由于制動(dòng)力所引起的轉(zhuǎn)矩T為： （3-33） 所以,可以求得緊急制動(dòng)時(shí),橋殼在左右鋼板彈簧座危險(xiǎn)截面處的合成應(yīng)力為: （3-34）得：五、汽車受最大側(cè)向力時(shí)的橋殼的強(qiáng)度計(jì)算汽車高速行駛時(shí),會(huì)產(chǎn)生一個(gè)作用于汽車質(zhì)心的相當(dāng)大的離心力.當(dāng)汽車所受的汽車側(cè)向力達(dá)到地面給輪胎的側(cè)向反作用力的最大值即側(cè)向附著力時(shí),汽車處于臨界的側(cè)滑狀態(tài).因此,汽車側(cè)滑的條件: （3-35）式中 ，-驅(qū)動(dòng)橋所受的側(cè)向力，N ； -地面給左、右驅(qū)動(dòng)車輪的側(cè)向反作用力，N； -汽車滿載靜止于水平路面時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷，N； -輪胎魚(yú)地面間的側(cè)向附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取。 設(shè)計(jì)橋殼時(shí)，應(yīng)充分考慮汽車的使用條件，根據(jù)汽車的類型及使用條件，合理地選擇橋殼的結(jié)構(gòu)類型、材料、及安全條件。 關(guān)于橋殼材料，鑄造整體式多采用可鍛鑄鐵（KT350-10,KT370-12）、球墨鑄鐵（QT400-18）、鑄鋼（ZG45,多用于重型汽車的橋殼鑄件）；對(duì)于鋼板沖壓焊接整體式橋殼，多采用16Mn、09SiV、35或40中碳鋼板。半軸套管多采用40Cr、40MnB等中碳合金鋼或45中碳鋼的無(wú)縫鋼管或鑄件。第四章 驅(qū)動(dòng)橋強(qiáng)度計(jì)算4.1 主減速器準(zhǔn)雙曲面齒輪的強(qiáng)度校核 主減速器準(zhǔn)雙曲面齒輪的強(qiáng)度計(jì)算主要有單位齒長(zhǎng)上的圓周力、輪齒彎曲強(qiáng)度、輪齒的接觸強(qiáng)度計(jì)算等。4.1.1 單位齒長(zhǎng)圓周力一、對(duì)于主動(dòng)齒輪按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算 = （4-1）= =699.02893= （4-2）= =147.628321式中 P單位單位齒長(zhǎng)上的圓周力，； 發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭距； 主動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑，mm；變速器傳動(dòng)比。二、對(duì)于從動(dòng)齒輪按最大附著力矩計(jì)算時(shí) p= （4-3）=563.241071式中 從動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑，mm；驅(qū)動(dòng)橋?qū)λ降孛娴呢?fù)荷，N；輪胎與地面的附著系數(shù)；輪胎滾動(dòng)半徑，m。4.1.2 輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算錐齒輪輪齒彎曲應(yīng)力為： = （4-4）對(duì)于從動(dòng)齒輪，按=計(jì)算時(shí)=474.75700對(duì)于主動(dòng)齒輪 = （4-5）按=計(jì)算時(shí)=527.5700式中，超載系數(shù)； 齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，??；超載系數(shù)；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)，=1.001.10；當(dāng)一個(gè)齒輪用騎馬式支撐時(shí)，=1.101.25；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)。4.1.3 輪齒接觸強(qiáng)度計(jì)算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）= =357.92800按=計(jì)算= （4-7）= =839.81750 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。4.2 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）=859.75980按半軸齒輪承受的工作轉(zhuǎn)矩計(jì)算：= （4-9）=192.82210.9。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 半軸扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 （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 半軸的最大扭轉(zhuǎn)角 （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)矩的計(jì)算= （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 主從動(dòng)圓錐齒輪齒面寬中點(diǎn)處的圓周力p的計(jì)算=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 = =2996.9N5.1.4 懸臂式支承主動(dòng)錐齒輪的軸承徑向載荷的確定圖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= = =4455.8N5.1.5 軸承壽命的計(jì)算一、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=1.81574.3=2833.74N軸承B：= 故查表得=0.4，=1.9工作中B沒(méi)有A受沖擊大，故取=1.2= （5-11）=1.2（0.44455.8+1.95067.717） =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5.2.1單級(jí)主減速器從動(dòng)齒輪支承軸承徑向載荷的確定圖5-2 從動(dòng)齒輪支承軸承= = =1293.25N= = =3674.4N5.2.2 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(0.41293.25+1.92533.92) =7997.7N軸承D: =0.294e,故查表得=1, =0;取=1.5 =1.53674.6=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)。6.2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(guò)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(guò)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??；4、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(kāi)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(méi)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(shū)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