EQ1135F19D東風重型汽車9噸級驅(qū)動橋橋殼設(shè)計【優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計帶任務書+開題報告+中期報告+答辯ppt+外文翻譯】

EQ1135F19D東風重型汽車9噸級驅(qū)動橋橋殼設(shè)計

九噸級驅(qū)動橋橋殼設(shè)計研究

摘要：汽車的驅(qū)動橋處于傳動系的尾端，是汽車的特別重要的一個部件，它的基本功用是增大由傳動軸或直接由變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)矩分配給左、右驅(qū)動車輪，并使兩個車輪具備汽車行駛運動學所要求的差速功效。而本文則重點介紹9噸級加強型驅(qū)動橋設(shè)計的全過程。這對于我們以后從事設(shè)計工作是非常有用的。

關(guān)鍵詞：主減速器；橋殼；差速器；后橋

Study on Design of nine ton drive axle housing

  Abstract：Bridge car drivers drive at the end of，It is a very important car parts and increasing the skills used by the drive shaft or transmission came directly from the torque，Torque will be allocated to the left 、Right drive wheels And the wheels of vehicles travelling around kinematics requested by the differential function; At the same time, drivers also have to face the role of bridge and the road between the frame or body of the lead hammer, vertical and horizontal force and torque force. In the general structure of the vehicle, including the driver reducer Bridge (also known as the main transmission), differential, transmission and drive wheels and axle housings and other components. For all the different types and purposes of the car, the right to determine the structure of the engine and successfully integrate them into an overall portfolio - Driver Bridge, is the designer must first solve the problems. This paper will focus on strengthening drive 9-ton bridge design as a whole. This is very useful for us in the design work

  Key words：rear axle；final drive；axle housing ；differential

目 錄

1緒論 1

2 驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)組成、功能、工作特點及設(shè)計要求 2

3 主減速器 3

3.1 主減速器的功能和結(jié)構(gòu)形式 3

3.1.1 主減速器的齒輪類型 3

3.1.2 主減速器的減速形式 3

3.2主減速器齒輪的主要參數(shù)和強度計算 3

3.2.1 減速器齒輪載荷的確定 3

3.2.2 主減速器準雙曲面齒輪參數(shù) 4

3.2.3 主減速器齒輪的強度設(shè)計計算 5

3.2.4 主減速器錐齒輪軸承的載荷計算 7

4 差速器 13

4.1差速器齒輪參數(shù)的選擇和計算 11

4.1.1 差速器的作用及型式的選擇 11

4.1.2 行星齒輪球面半徑的確定 12

4.1.3 行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)、 12

4.1.4 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 13

4.1.5 壓力角和軸交角 13

4.1.6 半軸齒輪齒面寬 13

4.1.7 齒側(cè)間隙的選擇 14

4.2 差速器齒輪強度的計算 14

4.2.1 計算部位 14

4.2.2 負荷條件 14

4.2.3 差速齒輪的強度計算 15

5 驅(qū)動橋殼 16

5.1本次設(shè)計的驅(qū)動橋殼的有關(guān)參數(shù) 16

5.2驅(qū)動橋殼的結(jié)構(gòu)選擇 17

5.3橋殼的受力分析及強度計算 18

5.3.1 危險斷面距車輪中心的距 18

5.3.2 危險斷面系數(shù)的計算 19

5.3.3 三種工況下橋殼載荷的計算 21

6 驅(qū)動橋螺旋錐齒輪的優(yōu)化設(shè)計 27

6.1建立優(yōu)化數(shù)學模型 27

6.1.1 目標函數(shù) 27

6.1.2 約束條件 28

6.1.3 數(shù)學模型 28

6.1.4 應用MATLAB進行計算 29

7  總結(jié)與展望 30

致謝 31

參考文獻： 32

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九噸級驅(qū)動橋橋殼設(shè)計研究.doc

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驅(qū)動橋裝配圖.dwg

九噸級驅(qū)動橋橋殼設(shè)計 學生： 學號： 指導老師： ?（ 1）驅(qū)動橋各零部件在高強度、工作可靠及使用壽命長的條件下，應盡力做到重量輕，尤其是簧下質(zhì)量應盡量減小，以減小不平路面帶給驅(qū)動橋的沖擊載荷，從而改善汽車的平順性。 ?（ 2）汽車總體布置并與驅(qū)動橋離地間隔相適應。 ?（ 3）齒輪及其它傳動零件工作平穩(wěn)、無噪音。 ?（ 4）在不同的負載和速度條件下的高傳輸效率。 ?（ 5）布局簡易、修理保養(yǎng)便利、部件工藝性能好、生產(chǎn)容易 能、工作特點及設(shè)計要求 驅(qū)動橋包括主減速器、差速器、驅(qū)動車輪的傳動裝置及橋殼部件。驅(qū)動橋的構(gòu)造形式與驅(qū)動輪的懸掛型式緊密相關(guān)。斷開式驅(qū)動橋用于裝有獨立懸架的汽車上，用于安裝主減速器和差速器的橋殼固定在車架或車身上，車輪通過懸架擺臂和車輪萬向傳動軸與橋殼相連，獨立懸架導向機構(gòu)設(shè)計合理，可提高轉(zhuǎn)向效果，提高車輛操縱穩(wěn)定性。 關(guān)于載重卡車和越野汽車，驅(qū)動橋，特別是中部安裝主減速器處的輪廓尺寸要小，有足夠的離地間隙，滿足汽車通過性的要求。 一般情況下非斷開式驅(qū)動橋的一個明顯特點是汽車的簧下質(zhì)量相對比較大。 ? （ 1） 主減速器的功能和結(jié)構(gòu)形式以及分類 主減速器的結(jié)構(gòu)形式大部分根據(jù)齒輪類型、減速形式以及主從動齒輪的安裝及支承方式的不同來分類，主減速器的齒輪類型包括弧齒錐齒輪、雙曲面齒輪、圓柱齒輪和渦輪渦桿等。 （ 2）主減速器的減速形式 主減速器 雙極主減速器 單極主減速器 雙速主減速器 單、雙級減速配輪邊減速 貫通式主減速器 集體式 單極貫通式 分開式 雙極貫通式 . 軸承 C、 = = = =減速器軸承的布置尺寸 汽車在行駛過程中兩車輪在同一時間內(nèi)所走過的行程常常是不一樣的。所以在驅(qū)動橋上都設(shè)有差速器，以提高通過性，同時避免在驅(qū)動橋間產(chǎn)生功率循環(huán)及由此引起的附加載荷，造成傳動系零件損壞、輪胎磨損和增加燃料消耗等。能夠滿足改姓汽車在給定使用條件下的使用性能要求。差速器的構(gòu)造型式有很多種，本次采用的是對稱式圓錐行星齒輪差速器。 首先確定行星齒輪球面半徑 =算值是作為參考值，實際選取要根據(jù)結(jié)構(gòu)布置來確定。根據(jù)結(jié)構(gòu)布置最后確定球面直徑為 157次，圓錐齒輪模數(shù)為 軸齒輪節(jié)圓直徑為 后選用 22壓力角，齒高系數(shù)為 數(shù)最少可減少到 10，在這里設(shè)計用的交軸角是 90， 負荷條件 :減速器輸入扭矩 2570大總重 9850齒輪強度系數(shù)計算： 行星齒輪 半軸齒輪 最大輸入扭矩時齒根彎曲應力的計算 =2570=??G?汽車的額定許可總重 850軸軸荷 9000車前后軸的距離 4200橋輪距 t 1860橋鋼板彈簧座中心距 b 1030輪動力半徑 485此次設(shè)計研究的 9噸級加強型驅(qū)動橋橋殼本著產(chǎn)品系列化、零件標準化、部件通用化、產(chǎn)品系列化的原則，參考了東風公司現(xiàn)有的 9噸級驅(qū)動橋的設(shè)計，盡力做到將某一基型的驅(qū)動橋以更換或增減不多的零件，用到 驅(qū)動橋在實際上處于交變載荷，常常產(chǎn)生疲勞破壞，因此還需要在臺架上進行疲勞實驗，以檢驗驅(qū)動橋的疲勞壽命。這次畢業(yè)設(shè)計既是對我們大學四年來學習的一個檢驗，又是對以前所學的課程的一次很好的回顧，對以后我們從事設(shè)計工作是非常有益的。 1301034241 閆曉波 開 題 報 告 1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，撰寫 2000 字左右的文獻綜述： 文 獻 綜 述 課題來自東風汽車車橋廠開發(fā)部。隨著我國工業(yè)化建設(shè)的高速發(fā)展，西部大開發(fā)，公路條件不斷完善，運輸業(yè)大型化，專業(yè)化高速發(fā)展，尤其是高等級公路和高速公路的不斷建設(shè)，國家對大型基建項目的大量投入，必將重型貨車的廣泛應用創(chuàng)造很好的條件，促進重型載貨貨車向大型化發(fā)展 [1]。考慮到目前國內(nèi)只有八級重型載貨貨車供求基本平衡，供給略大于需求，大噸級的載貨汽車必將成為需求的熱點。重型汽車從 2004 年到2006年一直處于 高速攀升階段，市場規(guī)模從 2004年的 39萬輛上升到 2006年的 70萬輛，近幾年其所占比例不斷增加 [2]。 2005 年及以后的幾年內(nèi)，重型汽車所需橋總成將會形成一下產(chǎn)品格局：公路運輸以 9t 級以上單級減速驅(qū)動橋、承載軸為主；工程、港口等用車以 10t 級以上雙極減速驅(qū)動橋為主。但又考慮到市場需求和企業(yè)成本利益的問題， 9此 9t 級重型車車橋設(shè)計勢在必行 [3]。 從國外形式來看，國外的車橋廠家為了更好的適應市場需求，使自己在競爭中始終處于領(lǐng)先地位，已經(jīng)全面地對技術(shù)進行了改革，現(xiàn)在他們主要采 用的技術(shù)有：斯太爾核心技術(shù)和德國 司前軸先進技術(shù)。斯太爾系列驅(qū)動橋總成是奧地利斯太爾公司車橋產(chǎn)品生產(chǎn)制造和技術(shù)設(shè)計而開發(fā)的，包括轉(zhuǎn)向驅(qū)動前橋、貫通橋、單后橋三種橋總成 [4]。抱死裝置、集中潤滑和中央充放氣系統(tǒng)、空氣懸掛、自動間隙調(diào)整臂以及膜片式制動氣室的采用，提高了橋總成的整體性能 [5][6]。值得一提的是橋殼從原 殼到淬火橋 — 加強橋 — 加強淬火橋。使橋總成性能更能滿足廣大用戶的要求 [7]。 術(shù)系列轉(zhuǎn)向前軸是德國 術(shù)開發(fā)的九噸級貨車、客車系列產(chǎn)品，具有當今國際先進水平。經(jīng)過改進 和二次開發(fā)，在原產(chǎn)品鼓式制動器的基礎(chǔ)上，開發(fā)出盤式制動器。面向現(xiàn)代物流及客車行業(yè)，全新技術(shù)的 前軸總成，具有高承載、高性能、高可靠的特點。像這樣的技術(shù)改革還有很多，而國外企業(yè)正式通過這樣的技術(shù)改革，使自己在很大程度上已經(jīng)適應了世界潮流。這樣的改革給企業(yè)帶來利益的同時，也滿足了廣大用戶的需求[8][9]。 在國內(nèi)，車橋廠家大大小小多達十幾家，由于受到與原來宏觀的影響，導致過去各 個企業(yè)產(chǎn)品類型過于單一，生產(chǎn)能力高低不一，零部件廠的經(jīng)濟效益隨著相聯(lián)系的整車廠的效益而起伏跌宕，自己卻無可奈何。然而，今天國內(nèi) 外汽車市場競爭空前激烈，世界汽車市場呈動態(tài)多變的形式，及汽車品種增加，交貨期短，產(chǎn)品更新?lián)Q代加速，各企業(yè)生產(chǎn)管理方式，還要加快新產(chǎn)品開發(fā)速度，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，特別是提高新產(chǎn)品開發(fā)成功率，從而改變企業(yè)在市場上的被動局面，擴大產(chǎn)品的種類，盡量使自身產(chǎn)品的種類達到系列化，規(guī)?；?，曾大產(chǎn)品在市場的占有率，增強產(chǎn)品對市場的適應性，增強企業(yè)在市場上的競爭力 [10]。也只有這樣中國車橋才能更好地適應世界市場發(fā)展。但就未來的發(fā)展來看，無論是國外還是國內(nèi)，驅(qū)動橋主要有一下幾個方面的發(fā)展趨勢： 結(jié)構(gòu)趨勢：單級減速。 公路運輸車輛正向大噸位、多軸化、大馬力方向發(fā)展，使得重型車橋總成也向傳動效率高的單級減速方向發(fā)展，單級驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)簡單，接卸傳動效率高，易損件少，可靠性高 [11][12]。由于單級橋傳動鏈減少，摩擦阻力小，比雙極橋省油，噪音也小，過去，單級橋因為橋包尺寸大，離地間隙小，導致通過性差，應用范圍相對較小，但是現(xiàn)在公路狀況已經(jīng)得到了顯著改善，重型汽車使用條件對通過性的要求降低[13][14]。這種情況下，單級橋的惡劣得以忽略，而其優(yōu)勢不斷突出，所以在公路運輸中的應用范圍肯定越來越廣。單級橋產(chǎn)品的優(yōu)勢為單級橋的發(fā)展擴 展了廣闊的前景。從產(chǎn)品設(shè)計的角度看，重型車產(chǎn)品在主減速器比小于 情況下，應盡量選用單級減速驅(qū)動橋 [15]。 技術(shù)趨勢：輕量化、低噪音?？傮w而言，現(xiàn)在重型汽車向節(jié)能、環(huán)保、舒適等方向發(fā)展的趨勢，要求重型車橋要輕量化、大扭矩、低噪音、寬速比、壽命長和低生產(chǎn)成本[16]。從國際的趨勢看，車橋向輕量化發(fā)展是必然；在噪音方面，國內(nèi)重型車橋跟國內(nèi)的差距較大，所以，車橋齒輪要向高強度、高精度方向發(fā)展。齒輪的高強度化制造技術(shù)關(guān)鍵在于：高強度齒輪鋼的開發(fā)和齒輪強化技術(shù)的應用 [17]。齒輪的高精度制造技術(shù)包括合理選材、高 精度淬火技術(shù)和從動齒輪壓力淬火技術(shù) [18]。 參考文獻 ： [1] 劉惟信 車設(shè)計叢書） 民交通出版社， 2] 劉鴻文 下冊） 等教育出版社， 3] 王望予 三版） 械工業(yè)出版社， 4] 余志生 北京：機械工業(yè)出版社， 5] 陳家瑞 冊） 械工業(yè)出版社， [6] 鄭明新 北京：清華大學出版社， 7] 劉惟信 曲面齒輪 民交通出版社， 8] 王望予 二版） 械工業(yè)出版社， 9] 鄭文緯 ,吳克堅，鄭星河等 北京：高等教育出版社， 10] 電機工程手冊編輯委員會 北京：機械工業(yè)出版社， 11] 胡家秀 械工業(yè)出版社， 12] 汽車工程手冊（第二分冊），機械工業(yè)出版社， 13] 鄭明新 華大學出版社， 14] 徐達 專用汽車》， 2002（ 3） [15] 羅建軍 ， 楊琦 程，北京：電子工業(yè)出版社， 16]998 [17]999 [18]2000 開 題 報 告 ２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 一、驅(qū)動橋殼的設(shè)計 1、驅(qū)動橋殼結(jié)構(gòu)的選擇及設(shè)計 2、驅(qū)動橋殼的計算和受力分析 擬解決的主要問題：設(shè)計出一款適應市場， 且 滿足一 切 基本要求性 能的重型車橋 （ 1）動力性和經(jīng)濟性 （ 2）兩驅(qū)動輪以不同的角速度轉(zhuǎn)動時，能將扭矩平穩(wěn)而連續(xù)不斷地傳遞到兩個驅(qū)動輪 （ 3）當左右兩驅(qū)動輪的附著系數(shù)不同時，能充分利用汽車牽引力 （ 4）能承受和傳遞路面和車間或車廂之間的牽垂力和橫向力 （ 5）驅(qū)動橋在強度高，剛性好，工作可靠及使用壽命的條件下，使汽車有好的平順性 （ 6）驅(qū)動橋總成盡量滿足零件標準化，部件的通用化和產(chǎn)品的系列化 二 、研究步驟、方法及措施 （ 1）查找驅(qū)動橋的相關(guān)資料，了解國內(nèi)外發(fā)展動態(tài)，并整理出總體思路 （ 2）完成橋殼設(shè)計計 算 （ 3）完成相關(guān)圖紙的繪制 （ 4）撰寫 設(shè)計說明書 ，準備答辯 （ 5）修改并上交 畢業(yè)設(shè)計說明書 開 題 報 告 指導教師意見 ： 指導教師： 年 月 日 所在系審查意見： 系主任： 年 月 日 九噸級驅(qū)動橋橋殼設(shè)計研究 摘要 ： 汽車的驅(qū)動橋 處于 傳動系的 尾端 ，是汽車的 特別 重要的一個部件， 它的 基本功用是增大由傳動軸或直接由變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)矩分配給左、右驅(qū)動車輪，并使 兩個 車輪 具備 汽車行駛運動學所要求的差速 功效 。而本文則重點介紹 9噸級加強型驅(qū)動橋設(shè)計的全過程。這對于我們以后從事設(shè)計工作是非常有用的。 關(guān)鍵詞 ： 主減速器；橋殼；差速器 ； 后橋 of at It is a by or be to nd of by At to of or of In of as of to of an is on as a is us in ey 目 錄 1 緒論 .............................................................................................................................................. 1 2 驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)組成、功能、工作特點及設(shè)計要求 ............................................................ 2 3 主 減速器 .................................................................................................................................... 3 減速器的功能和結(jié)構(gòu)形式 ................................................................................................ 3 減速器的齒輪類型 ....................................................................................................... 3 減速器的減速形式 ....................................................................................................... 3 減速器齒輪的主要參數(shù)和強度計算 ................................................................................ 3 速 器齒輪載荷的確定 ................................................................................................... 3 減速器準雙曲面齒輪參數(shù) .......................................................................................... 4 減速器齒輪的強度設(shè)計計算 ...................................................................................... 5 減速器錐齒輪軸承的載荷計算 .................................................................................. 7 4 差速器 ....................................................................................................................................... 13 速 器齒輪參數(shù)的選擇和計算 .......................................................................................... 11 速器的作用及型式的選擇 ........................................................................................ 11 星齒輪球面半徑 ...................................................................................... 12 星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)1Z、2Z............................................................................. 12 速器圓錐齒輪模數(shù)及半軸齒輪節(jié)圓直徑的初步確定 .......................................... 13 力角和軸交角 ............................................................................................................. 13 軸齒輪齒面寬 ............................................................................................................. 13 側(cè)間隙的選擇 ............................................................................................................. 14 速器齒輪強度的計算 ...................................................................................................... 14 算部位 .......................................................................................................................... 14 荷條件 .......................................................................................................................... 14 速齒輪的強度計算 ..................................................................................................... 15 5 驅(qū)動橋殼 .................................................................................................................................. 16 次設(shè)計的驅(qū)動橋殼的有關(guān)參數(shù) ...................................................................................... 16 動橋殼的結(jié)構(gòu)選擇 ........................................................................................................... 17 殼的受力分析及強度計算 .............................................................................................. 18 險斷面距車輪中心的距 ............................................................................................ 18 險斷面系數(shù)的計算 ..................................................................................................... 19 種工況下橋殼載 荷的計算 ........................................................................................ 21 6 驅(qū)動橋螺旋錐齒輪的優(yōu)化設(shè)計 ............................................................................................ 27 立優(yōu)化數(shù)學模型 ............................................................................................................... 27 標函數(shù) .......................................................................................................................... 27 束條件 .......................................................................................................................... 28 學模型 .......................................................................................................................... 28 用 .................................................................................................. 29 7 總結(jié) 與展望 ............................................................................................................................ 30 致謝 ............................................................................................................................................... 31 參考文獻 ： .................................................................................................................................. 32 1 1 緒論 由于汽車平均車速的提高，載重量的加大，這也成為當今汽車的發(fā)展趨勢，從而引起發(fā)動機功率的增加，使得汽車傳動系，其中包括驅(qū)動橋，提出了更高的要求。 與小轎車相比 ， 卡車經(jīng)常需要在更為復雜的路面上長時間的行駛 ,所以卡車不僅僅要滿足駕駛過程中的穩(wěn)定性、安全性以外 ,他還需要有良好的舒適性。在具備了良好的舒適性的時候 ,駕駛員的才能夠經(jīng)得起長時間駕駛。為了可以直觀的衡量汽車的舒適性 ,我們選取了汽車的車身固有振動特性作為他的一個重要的指標參數(shù)來評判 ,而為了可以得到汽車的車身固有振動特性我們需要通過汽車的 驅(qū)動橋 特性的衡量 ,因此汽車的 驅(qū)動橋 特性 ,用來評判汽車舒適性。汽車 驅(qū)動橋 可以保障汽車在行駛過程中的完全性、穩(wěn)定性和舒適性 ,同時 ,又對車架和車軸起到了鏈接的作用。在衡量一 輛輕型卡車好壞的時候驅(qū)動橋 作為了一個重要的指標 ,被編譯在了輕型卡車的技術(shù)規(guī)格里了 。 驅(qū)動橋 機構(gòu)已經(jīng)是汽車上一個不可或缺的機構(gòu)。 驅(qū)動橋 機構(gòu)可以承受來自車輪的垂直力矩 ,可以緩沖來自車輪的沖擊力 ,從而使試車可以更加平穩(wěn)的行駛 ,同時 驅(qū)動橋 機構(gòu)也是是車軸和車身鏈接在一起的彈性機構(gòu)。 可以承受來自車軸的許多振動 ,用以緩解汽車的振動。隨著有限元軟件的開發(fā)和不斷的完善 ,而 驅(qū)動橋 機構(gòu)的要求也不斷地提高 ,人們可以使用軟件對 驅(qū)動橋 機構(gòu)進行更加深入的分析 ,得到了許多人的關(guān)注。一個優(yōu)秀的 驅(qū)動橋 機構(gòu)的設(shè)計 ,他在之前一定要閱讀與大量的文獻資料 ,通過整理學習 ,才能很好的了解 驅(qū)動橋 機構(gòu)的組成和各個部件的功能作用 ,首先經(jīng)過計算 ,根據(jù)計算的結(jié)果畫出三維模型 ,運用有限元分析軟件對其進行分析驗證 ,不斷的改進模型 ,使其在達到目標的強度、剛度和耐磨性的同時。 還可以盡可能的去減輕自身的自重 ,優(yōu)化結(jié)構(gòu) 。 汽車工業(yè)一直以來是衡量一個國家工業(yè)水準的指標之一 ,我國的汽車工業(yè)是從上世紀 50,60年代才開始發(fā)展 ,進過了近半了世紀的發(fā)展 ,已經(jīng)有了很多的突破與進展 ,但是相比于國 外的汽車工業(yè) ,他們已經(jīng)有了上百年的發(fā)展 ,我們之間任然存在著巨大的差距。面對這個能源短缺 ,環(huán)保意識不斷加強的今天 ,我們應該更加努力發(fā)展汽車工業(yè)技術(shù) ,開發(fā)我屬于我們的自主知識產(chǎn)權(quán)。而驅(qū)動橋機構(gòu)的設(shè)計和開發(fā)是這其中重要的一個環(huán)節(jié)。 我國汽車行業(yè)起步較完 ,各種汽車技術(shù)的研究也發(fā)展緩慢 ,也別是 驅(qū)動橋 的技術(shù)研究 ,驅(qū)動橋 的研究一定 程度 上受到了我國鋼鐵行業(yè)發(fā)展的限制 ,隨著后來 ,人們對 驅(qū)動橋的研究也進一步的加深、加快。楊宗孟提出了一種 驅(qū)動橋 的計算模型有效的改善了 驅(qū)動橋 的剛度要求和疲勞強度。郭孔輝院士在之后將剛度和應力統(tǒng)一計算 的方式 ,有效的改善了共同曲率的一些問題。劉廣寬 ,鄭賢中等在之后也推出了一系類的關(guān)于 驅(qū)動橋 的模 2 型 ,分別從集中載荷和三維動態(tài)計算分析的方法來對之前的模型改進 ,取得了顯著的成效。但是總有一些誤差的存在。后來 ,有了非線性有限元分析方法 ,進一步改善了人們對驅(qū)動橋 的分析。 鄒北京航空航天大學、武漢理工大學、吉林大學的許多教授和老師通過有限元分析軟件對 驅(qū)動橋 進行了大量的模擬分析。通過從不同的研究角度、不同的參數(shù)之間的關(guān)系。都取得了一定得進展 。 國家對大型基建項目的大量投入，國內(nèi)市場對重型商用車噸位提高的要求不斷增大，因此我們必須不斷研發(fā)新的重型車驅(qū)動橋來迎合市場需求，通過廣泛深入的市場調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)，市場對價位低、動力強、經(jīng)濟性好而且載重能力大的重型車需求非常迫切。針對目前的情況，東風汽車公司本著系列化、通用化、標準化的原則， 開發(fā)設(shè)計了 驅(qū)動橋設(shè)計基本要求： （ 1） 驅(qū)動橋各零部件在 高強度 、工作可靠及使用壽命長的條件下，應 盡力 做到重量輕，尤其是 簧下質(zhì)量應盡量減小，以減小不平路面 帶 給驅(qū)動橋的沖擊載荷，從而改善汽車的平順性。 （ 2） 汽車總 體 布置并與驅(qū)動橋離地 間隔 相適應。 （ 3） 齒輪及其它傳動 零 件工作平穩(wěn)、無噪音。 （ 4） 在不同的負載和速度條件下的高傳輸效率。 （ 5） 布局簡易 、修理保養(yǎng) 便利 、 部 件工藝性 能 好、 生產(chǎn) 容易 2 驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)組成、功能、工作特點及設(shè)計要求 驅(qū)動橋包括主減速器、差速器、驅(qū)動車輪的傳動裝置及橋殼部件。驅(qū)動橋的 構(gòu) 造 形式與驅(qū)動輪的懸掛型式 緊密 相關(guān)。斷開式驅(qū)動橋用于裝有獨立懸架的汽車上，用于安裝主減速器和差速器的橋殼固定在車架或車身上，車輪通過懸架擺臂和車輪萬向傳動軸與橋殼相連， 獨立懸架導向機構(gòu)設(shè)計合理，可提高轉(zhuǎn)向效果，提高車輛操縱穩(wěn)定性 。 關(guān)于 載重 卡車 和越野汽車，驅(qū)動橋， 特別 是中部安裝主減速器處的輪廓尺寸 要小，有足夠的離地間隙，滿足汽車通過性的要求。 一般情況下 非斷開式驅(qū)動橋的一個 明顯 特點是汽車的簧下質(zhì)量 相對比 較大。 3 3 主減速器 減速器的功能和結(jié)構(gòu)形式 主減速器的結(jié)構(gòu)形式 大部分 根據(jù)齒輪類型、減速形式以及主 從動齒輪的安裝及支承方式的不同 來 分類。 減速器的齒輪類型 包括 弧齒錐齒輪、雙曲面齒輪、圓柱齒輪和渦輪渦桿 等 。 減速器的減速形式 根據(jù)減速形式特點不同，主減速器分為： 圖 （ 3 減速器齒輪載荷的確定 1、確定從動齒輪的計算轉(zhuǎn)矩 m a x 0 /G e e d i k i n?? (3式中： — 計算轉(zhuǎn)矩 0i —— 主減速器傳動比 — 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩 ? —— 從發(fā)動機到主減速器從動輪之間的傳動效率 1i —— 變速器一檔傳動比 — 由于猛接離合器產(chǎn)生的動載系數(shù) 主減速器 雙極主減速器 單極主減速器 雙速主減速器 單、雙級減速配輪 邊減速 貫通式主減速器 集體式 單極貫通式 分開式 雙極貫通式 4 — 分動器傳動比 n —— 計算驅(qū)動橋數(shù) 2、確定從動錐齒輪計算轉(zhuǎn)矩 22 /G s r m m r i??? (3式中： — 轉(zhuǎn)矩 2G —— 滿載狀態(tài)下一個驅(qū)動橋上的靜負荷 r —— 車輪滾動半徑 2m —— 汽車最大加速度時的后軸負荷轉(zhuǎn)移系數(shù) ? —— 輪胎與路面的附著系數(shù) m? —— 主減速器傳動效率， 3、確定從動錐齒輪計算轉(zhuǎn)矩 /G F j r m r i n?? （ 3 式中： — 計算轉(zhuǎn) 矩 減速器準雙曲面齒輪參數(shù) 如下： 速比 數(shù)： 小齒輪 6 大齒輪 41 從動輪節(jié)圓直徑 從動輪齒面寬 63 主動輪偏置距 35 （下偏） 齒兩側(cè)壓力角 45o 主動齒螺旋角 45 主動輪螺旋方向 左旋 軸交角 90o 齒側(cè)間隙（ 刀盤半徑（ 6 刀尖圓角半徑（ 動輪） 從動輪齒形：非滾切 5 輪齒收縮：中點傾根錐母線收縮齒 減速器齒輪的強度設(shè)計計算 1、計算部位： 彎曲應力 、 接觸應力 2、負荷條件： 發(fā)動機最大扭矩 56速器頭檔速比 減速傳動比 傳動系效率按 慮 則 56× 566 ?5703、齒輪強度系數(shù)的計算 對于主動輪 p p ? （ 3 式中： 主動輪強度系數(shù) 主動輪輸入扭矩 p? — 主動輪齒根彎曲應力（ 2/kg 對于從動輪 (3式中： G? — 從動輪齒根彎曲應力（ 2/kg 從動輪強度系數(shù) 主減速比 耐久性系數(shù)即 (3式中 ： P— 齒面接觸 應力（ 2/kg T— （ （ Z— 主動輪或從動輪的壽命系數(shù) 強度系數(shù) Q（公制）由英制到公制的單位換算系數(shù)為 命系數(shù) Z（公制）由英制到公制的單位換算系數(shù)為 6 4、最大輸出扭矩時的齒根彎曲應力和齒面接觸應力的計算 最大輸入扭矩時 主動齒輪上的輸出扭矩 F i ??(3式中： 為主減速器傳動效率 取 ?570/396大輸出扭矩時的齒根彎曲應力和齒面接觸應力 ?? T? 396× ? 396× 8.6 kg/ =1003 × 41.7 kg/中 表（ 1）最大輸入扭矩時齒根的彎曲應力及接觸應力見 [11]下表 項 目 輪齒的彎曲應力 面壓 小輪 kg/輪 kg/kg/利森推薦最大值 70 70 280 日產(chǎn)柴推薦最大值 次設(shè)計驅(qū)動橋的計算參數(shù)值 、 7%爬坡時齒根彎曲應力和齒面接觸應力的計算 (1)計算條件以最大總重為條件 (2)7%爬坡時的主動輪輸入扭矩 輸入扭矩i )(m a x ??(3式中： 最大總重 9850 輪胎滾動半徑 i — 坡度 u — 路面滾動阻力系數(shù) 7 — 傳動效率 ? ? ?? ??? (3)7%爬坡時齒根彎曲應力和齒面接觸應力 ?p? G? 0.2 = 2/ 10 0 6 5 0 3 g f???? 表（ 2） 7%爬坡時齒根彎曲應力和齒面接觸應力 項目 輪齒的彎曲應力 面壓 小輪kg/輪 kg/kg/利森推薦值 21 21 175 日產(chǎn)柴推薦值 5 次設(shè)計驅(qū)動 橋所采用的參數(shù)值 主減速器錐齒輪軸承的載荷計算 表（ 3）錐齒輪主要參數(shù)選擇 齒輪參數(shù) 主動錐齒輪 從動錐齒輪 偏置距 38(下 ) 38(下 ) 齒數(shù) 6 38 模數(shù) 度圓直徑 376 8 齒頂高 全高 均壓力角 22? 30` 22? 30` 螺旋角 50? 36? 58` 58`` 螺旋方向 左旋 右旋 刀盤直徑 12`` ） 12`` ） 齒側(cè)間隙 音檢驗 按標準 確定主減速器錐齒輪軸承的載荷是該軸承計算的基礎(chǔ)。首 先 知道 錐齒輪在嚙合中齒面上的作用力 才能 確定軸承載荷 。 1、錐齒輪齒面上的作用力 (1) 齒面寬中點處的圓周力 ； 22? (3式中： T — 從動齒輪上的轉(zhuǎn)矩 = 2 2 2s i b ???=3765178? = 分度圓直徑 =D— 從動齒輪分度圓直徑 =376b— 齒面寬； 46 從動齒輪節(jié)錐角。 F=22 =12 2? 即： 593650`1 co ?F 1F =2)錐齒輪上的軸向力和徑向力 下圖 是 主動小齒輪齒面 的 受力圖。圖中 作用在齒面寬中點 A（該點位于節(jié)錐面 9 上）的法向力。該法向力 A 點出的螺旋方向的法平面 內(nèi)，可 以 分解 成 兩個互相垂直的力 f. 所在的平面且垂直于 為 圓周力 圖（ 3動小齒輪齒面受力圖 顯然： ? ,因而： T ??? ss （ 3 ??? ? s s（ 3 N ?N ? 用在小齒輪輪齒面上的軸向力 ?+ ??? s o s ?(3公式中的 ? 算小齒輪時用面錐角代替 ,算大齒輪時用根錐角代替 . 綜合（ 3, （ 3, (3 (3。 因此 得作用在主動齒輪上的軸向力和徑向力為： )c o ss in(c o s ????? ?? 0 = )o i i 0c o s ???? ?指向錐頂 ) )s o s(c o s ????? ?? p= )i i o 0c o s ???? ?開配齒 ) 從動齒輪上的軸向力和徑向力為： )c o ss in(c o s ????? ?? )o i i 0c o s ???? ?s o s((c o s ????? ?? G= )i i o 0c o s ???? ?、齒面圓周力、軸向力和徑向力 得出 之后，確定軸承上的載荷得： 圖（ 3減速器軸承的布置尺寸 軸承 C、 )( 221 ??? ?? = ) 7 0 2 5 4 7 7() 9 7 2 6(22120 1 ???? ?= 11 )( 221 ??? ?? = ) 7 0 2 5 4 7 7() 9 7 2 6(22120 1 ???? ?=( 221 ??? ?? = )2300 1 ???? ?=( 221 ??? ?? = ) 3 0 8 3 1 0() 8 2 0 6(22300 1 ???? ?= 差速器 速器的作用及型式的選擇 汽車在行駛過程中 兩 車輪在同一時間內(nèi)所 走 過的行程 常常 是不 一樣 的。 所以 在驅(qū)動橋上都 設(shè) 有差速器，以提高通過性，同時避免在驅(qū)動橋間產(chǎn)生功率循環(huán)及由此引起的附加載荷， 造成 傳動系零件損壞、輪胎磨損和增加燃料消耗等。 能夠滿足改姓汽車在給定使用條件下的使用性能要求。差速器 的 構(gòu)造 型式有 很多種 ， 其 主要的結(jié)構(gòu)型式如 下圖 ： 12 圖（ 4差速器的結(jié)構(gòu)型式 本次采用的是對稱式圓錐行星齒輪差速器。 星齒輪球面半徑 3計球球 （毫米） ( 4驅(qū)動橋低計發(fā)計 按 0m a x ?? ?2?計附最小者計算 由公式計算得： 計附計發(fā)則 計M=25659N 式中： ? 輪胎對地面附著系數(shù) 取 13 低發(fā)動機到所計算的主減速從動輪之間的最低檔速比 0 取 、 為主減速器從動齒輪到驅(qū)動輪之間的傳動效率和 減速比 計算可得 球R= 計算值是作為參考值，實際選取要根據(jù)結(jié)構(gòu)布置來確定。根據(jù)結(jié)構(gòu)布置最后確定球面直徑為 157 行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)1Z、2車的半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比在 范圍 之內(nèi) 。且 ? 右左 (4式中： 左Z— 左半軸齒輪的齒數(shù) . 右Z— 右半軸齒輪的齒數(shù)通常情況下 左Z、右n— 行星齒輪數(shù) I— 任意整數(shù) 定 差速器圓錐齒輪模數(shù)及半軸齒輪節(jié)圓直徑 首先 要確定 行星齒輪與半軸齒輪的節(jié)錐角1r、2r； 112a rc ta n zr z?221a rc ta z? (4式中 ：1 分別為行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù) 然后 按下式初步 求得 圓錐齒輪的大端端面模數(shù) m: 22 011 0 s ? (4 14 0 球 ?節(jié)圓直徑 d=錐齒輪模數(shù)為 軸齒輪節(jié)圓直徑為 壓力角 ? 和軸交角 汽車差速器齒輪過去 一般 都選用 20時齒高系數(shù)為 1， 但是 多數(shù) 都選用 22的壓力角，齒高系數(shù)為 數(shù) 最少 可減少到 10，并 且在小齒輪齒頂不變的條件下，還可以由切向修正加大半軸齒輪的齒厚， 于是 使行星齒輪與半軸齒輪趨 向 于恰等強 度。在這里設(shè)計用的交軸角是 90o【 5】 軸齒輪齒面寬 齒寬取為 27 （取外錐距的 33%以下） 外錐距 = 1 12( ) ]z??0(4式中 ： 半軸齒輪節(jié)圓直徑 1 分別為行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù) 側(cè)間隙的選擇 嚙合輪齒的非工作面間 具 有 的 一定的間隙 。 即借所謂原始齒廓 位移的方法達到獲得側(cè)隙的目的。在這里我們齒側(cè)取 速器齒輪強度的計算 算部位 齒根應力計算 荷條件 減速器輸入扭矩 2570大總重 9850 15 速齒輪的強度計算 1、齒輪強度系數(shù)計算 強度系數(shù) Q 的定義：強度系數(shù) Q 是用于計算齒根彎曲應力的系數(shù)，齒根彎曲應力由下式（強度系數(shù)是英制單位，需換算成公制，換算系數(shù)為 定 行星齒輪 18??(4式中： 行星齒輪強度系數(shù) 差速器殼的輸入扭矩（ 數(shù)（見附頁中尺寸長） C— 英制轉(zhuǎn)化為公制單位換算系數(shù) 半軸齒輪 ??(4式中 ： — 半軸齒輪齒根彎曲應力（ kg/ 半軸齒輪強度系數(shù) 強度系數(shù)的值見附頁 2 中 2、最大輸入扭矩時齒根彎曲應力的計算 570=2570× 10× 8× 16)=G?=2570× 8× （ 4）最大輸入扭矩時齒輪的彎曲應力值 [11] 16 項 目 輪齒的彎曲應力 小輪 kg/輪 kg/利森推薦值 98 98 日產(chǎn)柴推薦值 73 73 本次設(shè)計的驅(qū)動橋所采用的計算參數(shù)值 、 7%爬坡時齒根彎曲應力的計算 7%爬坡時齒根彎曲應力是在齒根最大總重爬坡的條件下 7%爬坡時差速器殼輸入的扭矩 )(m a x ? =9850× (%爬坡時齒根彎曲應力 ?10× 8× 16)=8× （ 5） 7%爬坡時的輪齒彎曲應力值 【 11】 項 目 輪齒的彎曲應力 小輪 kg/輪 kg/利森推薦值 21 21 日產(chǎn)柴推薦值 30 30 本次設(shè)計的驅(qū)動橋所采用的計算參數(shù)值 驅(qū)動橋殼 17 表（ 6） 驅(qū)動橋殼的 有關(guān)參數(shù) [11] 汽車的額定許可總重 850軸軸荷 2G 9000車前后軸的距離 4200橋輪距 t 1860橋鋼板彈簧座中心距 b 1030輪動力半徑鋼板沖壓焊接式橋殼同另外兩種整體式橋殼（鋼管擴張和鑄造橋殼）相比較，鋼管擴張式橋殼適用于小轎車和輕型載荷汽車，并且需要專用設(shè)備和工藝。沖焊橋殼同鑄造橋殼相比較，沖焊橋殼的斷面 形狀簡單，壁厚一定，應力分布不理想，但其鋼板的許用應力高，因此，沖焊橋殼的重量分布較鑄造橋殼的重量還要輕，這是沖焊橋殼的一個十分重要的優(yōu)點，從生產(chǎn)的角度看，鑄造橋殼形狀復雜，加工面多，并且鑄件的質(zhì)量較沖壓件的質(zhì)量不易控制，容易出現(xiàn)廢品，制造工藝比較復雜，適用于多品種的小量生產(chǎn)。鋼板沖壓、焊接整體式橋殼生產(chǎn)率高及制造成本低，適用于大批量生產(chǎn)。 不帶三角鑲塊的橋殼 [上下兩半橋的對縫是平直的，易于實現(xiàn)焊接自動化，也可消除前一種方案中三角鑲塊中間頂角尖部與橋殼對應處可能出現(xiàn)過大的縫隙，而給焊接造成困難。橋 殼的焊縫倒角也容易（因為消除了帶三角塊時的彎曲部分），但帶來了上料方面的麻煩、板料的利用率低、沖壓工藝也比較復雜。 為了提高鋼板彈簧座附近危險斷面處的垂向抗彎強度，而將其設(shè)計成深槽斷面較合理，上下橋殼焊接起來就成為矩形斷面。為了提高兩半殼焊接處的強度以及橋殼的剛度，在橋殼中央的前端面焊接上一塊加強圈，后端面焊有一個半球形后蓋 18 通常由于車輪總成、輪轂總成和制動器總成的總重 2的一半很小很小，并且設(shè)計時不易準確預計，在計算時可以不考慮這時： M 靜彎2 )(2 2 ??(5=2 ?=式中： m m 圖（ 5殼靜載荷及靜彎曲應力 而靜彎曲應力為： 310M? ??靜 彎靜 彎彎? = 險斷面距車輪中心的距 橋殼斷面 A— A 距車輪中心（同側(cè)車輪）的距離 1L 的計算公式： 1L =(2 (5 19 輪軸軸承座臺肩處斷面 B— B 距車輪中心的距離 2L 的計算公式： 2L =(2 (5式中： B—— 汽車后輪輪距 b—— 汽車后懸架鋼板彈簧座中心的距離 a—— 后橋左右兩輪軸軸承座臺肩之間的距離 代入上式得 1L ＝ 415 2L =115 危險斷面系數(shù)的計算 鋼板彈簧座處橋殼斷面 A— A 近似為矩形，端面繞ｘ軸和ｚ軸的抗彎斷面系數(shù)按下列公式計算 圖（ 5A— A 斷面 )(2 21 ?? (22433 )2 234()9164(6 )2(12 )2( x ????????? ???? (式中： 1 ; 2由上式計算的： 1107 1107 2107 210720 則 105I =105- A 斷面的抗扭斷面系數(shù)的計算 圖（ 5 111111111212112)2)(2()]4(2)(2[2????????? ? (5式中 ： 17 2 135 15512 帶入得 : 1A= 17485 105（ 5殼的另一危險斷面形狀如圖所示 21 ])(1[16])(1[324343?????(5尺寸 D=114 d=71 代入得： 105 105 種工況下橋殼載荷的計算 1、 當車輪承受最大垂直力時 圖（ 5 汽車驅(qū)動橋橋殼所承受的垂直力，等于車輪地面支反力減去車輪、制動器的重量，但載貨汽車驅(qū)動橋橋殼 所受的鉛垂負荷要比車輪及制動器的重量大得多，并且橋殼的安全系數(shù)要考慮路面不平引起的沖擊，安全系數(shù)要求比較大，也就是說，考慮或不考慮車輪及制動器的重量對最后判斷橋殼是否滿足要求沒有多大的影響，所以我們忽略車輪和制動器的質(zhì)量。 汽車后軸軸荷 2G = 900012G=4500殼斷面 A— A 彎矩 ??11415=186750022 最大彎曲應力 ??M?1867500/105=橋殼材料為 16屈服極限應力為 ?s?35kg/屈服安全系數(shù)? /35/頭輪轂內(nèi)側(cè)軸承臺肩處的斷面 B— B 彎矩 ??21115=517500大彎曲應力 ??M?517500/105=4.2 kg/頭材料為 40 鋼調(diào)質(zhì)處理，其屈服極限應力為 ?s?56kg/ （參照日產(chǎn)柴數(shù)據(jù)） 則屈服安全系數(shù)5n??? /56/（ 5車承受最大垂直力時 2、當汽車倒車緊急制動時 ?F ? 23 ? 為路面附著系數(shù)，取 (21 22 ? 式中： 汽車重心高度 H=1020 前后軸距 L=4200車額定許可總重850 2（ 5車制動時汽車受力圖 ??12 415=2165304值為 ??M?2165304/105=輪制動力產(chǎn)生的彎矩 ?? 1131× 415=1299365?M?1299365/105=24 圖（ 5面簡圖 車輪制動力產(chǎn)生的扭矩 =31× 485=1518535 剪應力在斷面的外廓中點處為最大值 ?? T /? 1518535/105=曲應力在 D、 E 兩點達最大彎曲應力，其值為 ?????合成應力最大值在 F、 G，根據(jù)第四強度理論可得 2222 ???? ?? 合 = 合?，說明最大應力點在 E、 D， 只要此點能夠滿足要求，則該工況也能滿足要求 ?? ? / 35/軸內(nèi)側(cè)軸承座臺肩處的斷面 B— B 垂直力產(chǎn)生的彎矩 ??22 115=600024平力產(chǎn)生的彎矩 ??22 115=360065合成彎矩 2222 360 0 65600 0 24 ????25 =105?M?105/105=全系數(shù) ??? /56/（ 5當汽車倒車緊急制動 3、當汽車受最大側(cè)向力時 ? (5式中： 用于后軸上的側(cè)向慣性力 左右車輪的輪荷轉(zhuǎn)移數(shù)值 汽車重心高度