BM—4010PD萬達載貨汽車后驅動橋的設計,bm,pd,載貨,汽車,驅動,設計 湖南科技大學畢業(yè)設計說明書 2007 目錄 1 前言 ............................................................................................1 1.1 本課題的來源、基本前提條件和技術要求： ......................................1 1.2 本課題要解決的主要問題和設計總體思路： ......................................1 1.3 預期的成果 ................................................................................1 2 國內外發(fā)展狀況及現(xiàn)狀的介紹： ........................................................2 3 總體方案論證 ................................................................................2 4 具體設計說明 ................................................................................5 4.1 主減速器的設計： .......................................................................5 4.1.1 主減速器的結構型式 .................................................................5 4.1.2 主減速器主動錐齒輪的支承型式及安裝方法 ...................................6 4.1.3 主減速器從動錐齒輪的支承型式及安裝方法 ...................................7 4.1.4 主減速器的型式 .......................................................................8 4.1.5 主減速器的基本參數(shù)的選擇及計算 ...............................................9 4.2 差速器的設計 ...........................................................................11 4.2.1 差速器的結構型式 ...................................................................11 4.2.2 差速器的基本參數(shù)的選擇及計算 .................................................13 4.3 半軸的設計 ..............................................................................14 4.3.1 半軸的結構型式 ......................................................................14 4.3.2 半軸的設計與計算 ...................................................................15 4.4 驅動橋殼的設計 .........................................................................18 4.4.1 橋殼的結構型式 ......................................................................18 5 結論 ..........................................................................................19 參 考 文 獻 ...................................................................................20 湖南科技大學畢業(yè)設計說明書 2007 1 1 前言 該汽車是依據中山奧賽特汽車有限公司生產的 BM-4010PD 型號汽車做的設計，該設計是 建立在數(shù)據參數(shù)給定的情況下做出的汽車后橋傳動和結構設計。 奔馬低速載貨汽車系列 產品型號 BM-4010PD (二)主要結構特點： 全序模壓成型排半、單排駕駛室、液壓、氣 壓或機械前翻,造型優(yōu)美,電泳涂漆,耐腐蝕; 弧形曲面檔風玻璃,視野開闊,內置軟臥, 可按需 配裝豪華儀表臺,高檔音響,暖風機,鍍鉻導流罩, 滴水裝置,斷氣剎,排氣剎和空調選裝部件, 駕 乘舒適. 大梁各孔數(shù)控激光加工一次完成,加強型等截面型鋼鉚接車架,剛性好,強度高,承載能力強. 整體鍛壓式工字梁,加強型大扭矩琵琶式后橋, 高強度三開式工程貨廂,配裝自卸手柄機構和 工程頂缸或雙頂缸結構,承載量大, 舉升力強,操作便捷, 性能穩(wěn)定. 節(jié)能型名優(yōu)發(fā)動機,排放少,油 耗低,動力強勁. 配裝氣壓式液壓雙管路帶真空助力制動系統(tǒng)和軟軸式副變速,操縱省力,安 全可靠. 駕駛員座椅可根據人體工程學原理自由調節(jié)角度, (一) 技術參數(shù) 萬達系列 BM4010PD BM4015PD 駕駛室型式 排半 貨廂尺寸(mm) 3400×1900×500 發(fā)動機型號 490 標定功率(Kw) 45.6 額載質量(kg) 1000+3 人 1500+3 人 車橋規(guī)格 1061 或 1062 變速箱規(guī)格 530 型(5+1)帶副變速、同步器 自卸型式 125 工程項 制動型式 液壓助力或氣壓制動 輪胎( 前 /后) 7.50-16/7.50-16(雙) 本課題是進行載貨汽車后驅動橋的設計。設計出小型載貨汽車后驅動橋，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。 1.1 本課題的來源、基本前提條件和技術要求： a.本課題的來源：輕型載貨汽車在汽車生產中占有大的比重。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。 b.要完成本課題的基本前提條件是：在主要參數(shù)確定的情況下，設計選用驅動橋的各 個部件，選出最佳的方案。 c.技術要求：設計出的驅動橋符合國家各項輕型貨車的標準 [1]，運行穩(wěn)定可靠，成本降 低，適合本國路面的行駛狀況和國情。 1.2 本課題要解決的主要問題和設計總體思路： a. 本課題解決的主要問題：設計出適合本課題的驅動橋。汽車傳動系的總任務是傳遞 低速載貨汽車后驅動橋的設計 2 發(fā)動機的動力，使之適應于汽車行駛的需要。在一般汽車的機械式傳動中，有了變速器還 不能完全解決發(fā)動機特性與汽車行駛要求間的矛盾和結構布置上的問題。首先是因為絕大 多數(shù)的發(fā)動機在汽車上的縱向安置的，為使其轉矩能傳給左、右驅動車輪，必須由驅動橋 的主減速器來改變轉矩的傳遞方向，同時還得由驅動橋的差速器來解決左、右驅動車輪間 的轉矩分配問題和差速要求。其次，需將經過變速器、傳動軸傳來的動力，通過驅動橋的 主減速器，進行進一步增大轉矩、降低轉速的變化。因此，要想使汽車驅動橋的設計合理， 首先必須選好傳動系的總傳動比，并恰當?shù)貙⑺峙浣o變速器和驅動橋。 b. 本課題的設計總體思路：非斷開式驅動橋的橋殼，相當于受力復雜的空心梁，它要 求有足夠的強度和剛度，同時還要盡量的減輕其重量。所選擇的減速器比應能滿足汽車在 給定使用條件下具有最佳的動力性和燃料經濟性。對載貨汽車，由于它們有時會遇到坎坷 不平的壞路面，要求它們的驅動橋有足夠的離地間隙，以滿足汽車在通過性方面的要求。 驅動橋的噪聲主要來自齒輪及其他傳動機件。提高它們的加工精度、裝配精度，增強齒輪 的支承剛度，是降低驅動橋工作噪聲的有效措施。驅動橋各零部件在保證其強度、剛度、 可靠性及壽命的前提下應力求減小簧下質量，以減小不平路面對驅動橋的沖擊載荷，從而 改善汽車行駛的平順性。 1.3 預期的成果 設計出小型低速載貨汽車的驅動橋，包括主減速器、差速器、驅動車輪的傳動裝置及橋 殼等部件，配合其他同組同學，協(xié)調設計車輛的全局。使設計出的產品使用方便，材料使 用最少，經濟性能最高。 a. 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。 b. 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 2 國內外發(fā)展狀況及現(xiàn)狀的介紹： 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。低速載貨汽車，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，價格便宜的低速載貨汽車將適合 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。 在新政策《汽車產業(yè)發(fā)展政策》中，在 2010 年前，我國就要成為世界主要汽車制造國， 汽車產品滿足國內市場大部分需求并批量進入國際市場；2010 年，汽車生產企業(yè)要形成若 干馳名的汽車、摩托車和零部件產品品牌；通過市場競爭形成幾家具有國際競爭力的大型 汽車企業(yè)集團，力爭到 2010 年跨入世界 500 強企業(yè)之列，等等。同時，在這個新的汽車產 湖南科技大學畢業(yè)設計說明書 2007 3 業(yè)政策描繪的藍圖中，還包含許多涉及產業(yè)素質提高和市場環(huán)境改善的綜合目標，著實令 人鼓舞。然而，不可否認的是，國內汽車產業(yè)的現(xiàn)狀離產業(yè)政策的目標還有相當?shù)木嚯x。 自 1994 年《汽車工業(yè)產業(yè)政策》頒布并執(zhí)行以來，國內汽車產業(yè)結構有了顯著變化，企業(yè) 規(guī)模效益有了明顯改善，產業(yè)集中度有了一定程度提高。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。 3 總體方案論證 驅動橋的結構型式按齊總體布置來說共有三種，即普通的非斷開式驅動橋，帶有擺動 半軸的非斷開式驅動橋和斷開式驅動橋。 圖 3-1 驅動橋的總體布置型式簡圖 (a)普通非斷開式驅動橋； (b)帶有擺動半軸的非斷開式驅動橋；(c)斷開式驅動橋 方案（一）：非斷開式驅動橋 低速載貨汽車后驅動橋的設計 4 圖 3-2 非斷開式驅動橋 普通非斷開式驅動橋 [2]，如圖 3-2，由于其結構簡單、造價低廉、工作可靠，最廣泛 地用在各種載貨汽車、客車和公共汽車上，在多數(shù)的的越野汽車和部分轎車上也采用這種 結構。它的具體結構是橋殼是一根支承在左、右驅動車輪上的剛性空心梁，而齒輪及半軸 等所有的傳動機件都裝在其中。這時整個驅動橋、驅動車輪及部分傳動軸均屬簧下質量， 使汽車的簧下質量較大，這是它的一個缺點。采用單級主減速器代替雙級主減速器可大大 減小驅動橋質量。采用鋼板沖壓-焊接的整體式橋殼及鋼管擴制的整體式橋殼，均可顯著地 減輕驅動橋的質量。 驅動橋的輪廓尺寸主要決定于主減速器的型式。在汽車的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。在給定主減速器 速比的條件下，如果單級主減速器不能滿足離地間隙要求，則可改用雙級結構。后者僅推 薦用于主減速比大于 7.6 且載貨在 6t 以上的大型汽車上。在雙級主減速器中，通常是把兩 級減速齒輪放在一個主減速器殼內，也可以將第二級減速齒輪移向驅動車輪并靠近輪轂， 作為輪邊減速器。在后一種情況下又有五種布置方案可供選擇。 方案（二）：斷開式驅動橋 圖 3-3 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 [2]。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，它又總是與獨立懸架相匹配，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梁或車廂底板上，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 湖南科技大學畢業(yè)設計說明書 2007 5 驅動車輪由于采用獨立懸掛則可以彼此獨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。所以斷開式驅動橋也稱為“帶有擺 動半軸的驅動橋” 。 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，因汽車簧下部分質量的大小，對其平順性也有顯著的影響。斷開式驅動的簧下質 量較小，又與獨立懸架相配合，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。 方案（三）：多橋驅動的布置 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 4×4、6×6、8×8 等驅動型式 [2]。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 8×8 汽車來說，這種非貫通式驅動橋就更不適宜， 也難與布置了。 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 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（第一、第四橋）的動力，是經分動器并貫 通中間橋（分別穿過第二、第三橋）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（如汽車的變形） 、制造和維修，都帶來方便。四橋驅動的越野汽車也可采用側邊式 及混合式的布置。 經上述分析，考慮到所設計的輕型載貨汽車的載重和各種要求，其價格要求要盡量低， 故其生產成本應盡可能降低。另由于輕型載重汽車對驅動橋并無特殊要求，和路面要求并 不高，故本設計采用普通非斷開式驅動橋。 4 具體設計說明 4.1 主減速器的設計： 4.1.1 主減速器的結構型式 主減速器的結構型式，主要是根據其齒輪類型、主動齒輪和從動齒輪的安置方法以及 減速型式的不同而異。 低速載貨汽車后驅動橋的設計 6 在現(xiàn)代汽車驅動橋上，主減速器采用得最廣泛的是“格里森” （ Gleason）制或“奧利 康” （Oerlikon）制的螺旋錐齒輪和雙面錐齒輪。 圖 4-1 螺旋錐齒輪與雙曲面齒輪傳動 (a)螺旋錐齒輪傳動；(b)雙曲面齒輪傳動 采用雙曲面齒輪。他的主、從動齒輪軸線不相交而呈空間交叉。其空間交叉角（即將 一軸線平移，使之與另一軸線相交的交角）也都是采用 90°。主動齒輪軸相對于從動齒輪 軸有向上或向下的偏移，稱為上偏置或下偏置。這個偏移量稱為雙曲面齒輪的偏移距。當 偏移距大到一定程度，可使一個齒輪軸從另一個齒輪軸旁通過。這樣就能在每個齒輪的兩 邊布置尺寸緊湊的支承。這對于增強支承剛度、保證齒輪正確嚙合從而提高齒輪壽命大有 好處。和螺旋錐齒輪由于齒輪的軸線相交而使得主、從動齒輪的螺旋角相等的情況不同， 雙曲面齒輪的偏移距使得主動齒輪的螺旋角大于從動齒輪的螺旋角。因此，雙曲面?zhèn)鲃育X 輪副的法向模數(shù)或法向周節(jié)雖相等，但端面模數(shù)或端面周節(jié)是不等的。主動齒輪的端面模 數(shù)或端面周節(jié)是大于從動齒輪的。這一情況就使得雙曲面齒輪傳動的主動齒輪比相應的螺 旋錐齒輪傳動的主動齒輪有更大的直徑和更好的強度和剛度。其增大的程度與偏移距的大 小有關。另外，由于雙曲面?zhèn)鲃拥闹鲃育X輪的直徑及螺旋角都較大，所以相嚙合齒輪的當 量曲率半徑較相應的螺旋錐齒輪當量曲率半徑為大，從而使齒面間的接觸應力降低。隨偏 移距的不同，雙曲面齒輪與接觸應力相當?shù)穆菪F齒輪比較，負荷可提高至 175%。雙曲面 主動齒輪的螺旋角較大，則不產生根切的最少齒數(shù)可減少，所以可選用較少的齒數(shù)，這有 力于大傳動比傳動。當要求傳動比大而輪廓尺寸又有限時，采用雙曲面齒輪更為合理。因 為如果保持兩種傳動的主動齒輪直徑一樣，則雙曲面從動齒輪的直徑比螺旋錐齒輪的要小， 這對于主減速比 的傳動有其優(yōu)越性。對中等傳動比，兩種齒輪都能很好適應。由5.40?i 于雙曲面主動齒輪螺旋角的增大，還導致其進入嚙合的平均齒數(shù)要比螺旋錐齒輪相應的齒 數(shù)多，因而雙曲面齒輪傳動比螺旋錐齒輪沖動工作更加平穩(wěn)、無噪聲，強度也高。雙曲面 齒輪的偏移距還給汽車的總布置帶來方便。 湖南科技大學畢業(yè)設計說明書 2007 7 4.1.2 主減速器主動錐齒輪的支承型式及安裝方法 圖 4-2 主動錐齒輪齒面受力圖 在殼體結構及軸承型式已定的情況下，主減速器主動齒輪的支承型式及安置方法，對 其支承剛度影響很大，這是齒輪能否正確捏合并具有較高使用壽命的因素之一。 圖 4-3 騎馬式支承 1-調整墊圈；2-調整墊片 本設計采用騎馬式支承（圖 4-3） 。齒輪前、后兩端的軸頸均以軸承支承。騎馬式支承 使支承剛度大為增加，使齒輪在載荷作用下的變形大為減小，約減小到懸臂式 1/30 以下。 而主動錐齒輪后軸承的徑向負荷比懸臂式的要減小至 1/5～1/7。齒輪承載能力較懸臂式可 提高 10%左右。此外，由于齒輪大端一側前軸承及后軸承之間的距離很小，可以縮短主動 錐齒輪軸的長度，使布置更緊湊，這有利于減小傳動軸夾角及整車布置。騎馬式支承的導 向軸承（即齒輪小端一側的軸承）都采用圓柱滾子式的，并且其內外圈可以分離，以利于 拆裝。為了進一步增強剛度，應盡可能地減小齒輪大端一側兩軸承間的距離，增大支承軸 徑，適當提高軸承的配合的配合緊度。 低速載貨汽車后驅動橋的設計 8 4.1.3 主減速器從動錐齒輪的支承型式及安裝方法 圖 4-4 主減速器從動錐齒輪的支承型式及安置辦法 主減速器從動錐齒輪的支承剛度依軸承的型式、支承間的距離和載荷在軸承之間的分 布而定。兩端支承多采用圓錐錐子軸承，安裝時使它們的圓錐滾子大端相向朝內，而小端 相背朝外。 為了防止從動齒輪在軸向載荷作用下的偏移，圓錐滾子軸承也應預緊。由于從動錐齒 輪軸承是裝在差速器殼上，尺寸較大，足以保證剛度。球面圓錐滾子軸承（圖 4-4（b） ） 具有自動調位的性能，對軸的歪斜的敏感性較小，這在主減速器從動齒輪軸承的尺寸大時 極其重要。 湖南科技大學畢業(yè)設計說明書 2007 9 4.1.4 主減速器的型式 圖 4-5 采用組合式橋殼的單級主減速器 1 調整墊片（用于調整軸承的預緊度） 2 調整墊片（用于調整齒面嚙合區(qū)位置） 減速型式的選擇與汽車的類型及使用條件有關，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)目及布置型式0i 等。 本設計采用組合式橋殼的單級主減速器（圖） 。單級主減速器具有結構簡單、質量小、 尺寸緊湊及制造成本低等優(yōu)點。其主、從動錐齒輪軸承都直接支承在與橋殼鑄成一體的主 減速器殼上，結構簡單、支承剛度大、質量小、造價低。 4.1.5 主減速器的基本參數(shù)的選擇及計算 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。0i A. 主減速比 的確定 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0i 動比 一起由整車動力計算來確定?？衫迷诓煌?下的功率平衡圖來研究 對汽車動力Ti o 0i 性的影響。通過優(yōu)化設計，對發(fā)動機與傳動系參數(shù)作最價匹配的方法來選擇 值，可使汽 車獲得最佳的動力性和燃料經濟性。 為了得到足夠的功率儲備而使最高車速稍有下降， 按下式計算 [3]：0i ghaprini mx0)472.3.(?～???14? 低速載貨汽車后驅動橋的設計 10 式中： —車輪滾動半徑，m；r —變速器最高檔傳動比；ghi —汽車最高車速；ax? —發(fā)動機最大轉速pn??ghaprini mx0)472.3.(?～ 67.95.461230.4.0?? 根據所選定的主減速比 值，確定主減速器的減速型式為單級。查表得汽車驅動橋的oi 離地間隙為 200mm. B．主減速齒輪計算載荷的計算 通常是將發(fā)動機最大轉矩配以傳動系最低檔傳動比時和驅動車輪打滑時這兩種情況下 作用于主減速器從動齒輪上的轉矩（ 、 ）的較下者，作為載貨汽車和越野汽車在強jeT?j 度計算中用以驗算主減速器從動齒輪最大應力的計算載荷。既 [3]： nKiTTLej /0max???? ??24? LBrjiG??2 3 式中： —發(fā)動機最大轉矩， ；maxeTN? —由發(fā)動機到所計算的主減速器從動齒輪之間的傳動系最低檔傳動比；Li —上述傳動部分的效率，取 ；?9.0?T? —超載系數(shù)，對于一般載貨汽車、礦用汽車和越野汽車以及液力傳動的各類汽0K 車取 ；10? —該車的驅動橋數(shù)目；n —汽車滿載時一個驅動橋給水平地面的最大負載，N；對后橋來說還要考慮到汽2G 車加速時的負荷增大量； —輪胎對路面的附著系數(shù)，對于安裝一般輪胎的公路用汽車，取 ；? 85.0?? —車輪的滾動半徑，m；r ， —分別為由所計算的主減速器從動齒輪到驅動輪之間的傳動效率和減速LB?i 比（例如輪邊減速器等） 。 由式（4-2） 、式（4-3）求得的計算載荷，是最大轉矩而不是正常持續(xù)轉矩不能用它 作為疲勞損壞的依據。對于公路車輛來說，使用條件較非公路車輛穩(wěn)定，其正常持續(xù)轉矩 是根據所謂平均牽引力來確定的，即主減速器從動齒輪的平均計算轉矩 （Nm）為 [4]jmT )()(PHRLBrTajmffniG???????4? 式中： —汽車裝載總重，N；aG —所牽引的掛車滿載總重，N，但僅用于牽引車；T —道路滾動阻力系數(shù)；Rf —汽車正常使用時的平均爬坡能力系數(shù)；H 湖南科技大學畢業(yè)設計說明書 2007 11 —汽車或汽車列車的性能系數(shù)。Pf ?????????max)(195.06eTAPGf ??54? 當 時 取??16195.0max??eTG0?Pf ????06.15.9.674)()( ?????PHRLBrTj ffni? =22??N C．主減速齒輪基本參數(shù)的選擇 a.齒數(shù)的選擇 對于單級主減速器，當 較大時，則應盡量使主動齒輪的齒數(shù) 取得小些，以得到滿0i 1z 意的驅動橋離地間隙。當 6 時， 的最小值可取為 5，但為了嚙合平穩(wěn)及提高疲勞強?1z 度， 最好大于 5。取 ， [5]。1z1?z342 b.節(jié)圓半徑的選擇 可根據從動錐齒輪的計算轉矩（見式 4-4、式 4-5 并取兩者中較小的一個為計算依據） 按經驗公式選出： 322jdTK?? ??64? 式中 —從動錐齒輪的節(jié)圓半徑，mm；d —直徑系數(shù)，取 ；2K162～d —計算轉矩， 。jTmN? mTjd4253322 ??? c.齒輪端面模數(shù)的選擇 選定后可按式 算出從動齒輪大端端面模數(shù)，并用下式校核：2d2/z 3jmK? ??74? 式中 —模數(shù)系數(shù)。mK2.14//2??zd.033??jmT d.齒面寬的選擇 汽車主減速器雙曲面齒輪的從動齒輪齒面寬 為：??F 215.0d???84? 低速載貨汽車后驅動橋的設計 12 ??mdF51.6421.05.2??? 4.2 差速器的設計 4.2.1 差速器的結構型式 差速器選用對稱式圓錐行星齒輪差速器。其結構原理如圖（4-6）所示 [6]。普通對稱式 圓錐行星齒輪差速器由差速器左、右殼，2 個半軸齒輪，4 個行星齒輪，行星齒輪軸，半軸 齒輪等組成。其工作原理如圖所示。 為主減速器從動齒輪或差速器殼的角速度； 、0?1? 分別為左右驅動車輪或差速器半軸齒輪的角速度； 為行星齒輪繞其軸的自轉角速度。2?3 圖 4-6 普通圓錐齒輪差速器的工作原理簡圖 當汽車在平坦路面上直線行駛時，差速器各零件之間無相對運動，則有 021??3 這時，差速器殼經十字軸以力 帶動行星齒輪繞半軸齒輪中心作“公轉”而無自轉（P ） 。行星齒輪的輪齒以 的反作用力。對于對稱式差速器來說，兩半軸齒輪的節(jié)03??2/ 圓半徑 相同，故傳給左、右半軸的轉矩均等于 ，故汽車在平坦路面上直線行駛時驅r 2r/ 動左、右車輪的轉矩相等。 當汽車轉彎時，假如左右輪之間無差速器，則按運動學要求，行程長的外側車輪將產 生滑移，而行程短的內側車輪將產生滑轉。由此導致在左、右輪胎切線方向上各產生一附 加阻力，且它們的方向相反，如圖所示。當裝有差速器時，附加阻力所形成的力矩使差速 器起差速作用，以免內外側驅動車輪在地面上的滑轉和滑移，保證它們以不同的轉速 和1? 湖南科技大學畢業(yè)設計說明書 2007 13 正常轉動。當然，若差速器工作時阻抗其中各零件相對運動的摩擦大，則扭動它的力矩2? 就大。在普通的齒輪差速器中這種摩擦力很小，故只要左、右車輪所走路程稍有差異，差 速器開始工作。 當差速器工作時，行星齒輪不僅有繞半軸齒輪中心的“公轉” ，而且還有繞行星齒輪 以角速度為 的自轉。這時外側車輪及其半軸齒輪的轉速將增高，且增高量為 （3 13z? 為行星齒輪齒數(shù)， 為該側半軸齒輪齒數(shù)） ，這樣，外側半軸齒輪的角速度為：3z1z 1301z??? 在同一時間內，內側車輪及其半軸齒輪（齒數(shù)為 ）的轉速將減低，且減低量為2 ，由于對稱式圓錐齒輪差速器的兩半軸齒數(shù)相等，于是內側半軸齒輪的轉速為：23z?1302z??? 由以上兩式得差速器工作時的轉速關系為 021???94? 即兩半軸齒輪的轉速和為差速器殼轉速的兩倍。 由式（4-9）知： 當 時， ，或02??012? 當 時，1 當 時，02? 最后一種情況 ，有時發(fā)生在使用中央制動時，這時很容易導致汽車失去控制，0 使汽車急轉和甩尾。 4.2.2 差速器的基本參數(shù)的選擇及計算 由于差速器亮是裝在主減速器從動齒輪上，故在確定主減速器從動齒輪尺寸時．應考 慮差速器的安裝；差速器殼的輪廓尺寸也受到從動齒輪及主動齒輪導向軸承支座的限制。 1．差速器齒輪的基本參數(shù)選擇 A．行星齒輪的基本參數(shù)選擇 本載貨汽車選用 4 個行星齒輪 [7]。 B．行星齒輪球面半徑 的確定)(mRB 圓錐行星齒輪差速器的尺寸通常決定于行星齒輪背面的球面半徑 ，它就是行BR 星齒輪的安裝尺寸，實際上代表了差速器圓錐齒輪的節(jié)錐矩，在一定程度上表征了差速器 的強度。 球面半徑可根據經驗公式來確定： 低速載貨汽車后驅動橋的設計 14 3jBTKR???104? 式中： —行星齒輪球面半徑系數(shù)；BK —計算轉矩， 。jTmN? mjB725.33?? 確定后，即可根據下式預選其節(jié)錐矩：BR ??BRA9.080～???14?B86..90～ C．行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)的選擇 選用行星齒輪齒數(shù)為 10，半軸齒輪齒數(shù)為 16。 D．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 先初步求出行星齒輪和半軸齒輪的節(jié)錐角 ， ：1?2 ； 21arctnz?? 12arctnz???124? 式中： ， 為行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)1z2 ???10346arctnarct211z?8rtrt12 再求出圓錐齒輪的大端模數(shù)： 2010sinsi??zAzm???134?.i68.in2si2010 ????Az 節(jié)圓半徑 右下式求得：d zmd??14?4.2061???z132 4.3 半軸的設計 4.3.1 半軸的結構型式 采用半浮式半軸。半浮式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。半浮式半軸承受的載荷復雜，但它結 湖南科技大學畢業(yè)設計說明書 2007 15 構簡單、質量小、尺寸緊湊、造價低廉等優(yōu)點。 圖 4-7 半浮式半軸的結構型式與安裝 4.3.2 半軸的設計與計算 半軸的主要尺寸是它的直徑，設計與計算時首先應合理的確定其計算載荷。 半軸的計算要考慮以下三種可能的載荷工況： A．縱向力 （驅動力或制動力）最大時（ ） ，附著系數(shù) 取 0.8，沒有側2X?2ZX? 向力作用； B．側向力 最大時，其最大值發(fā)生于側滑時，為 ，側滑時輪胎與地面的側向附Y1 著系數(shù) 在計算中取 1.0，沒有縱向力作用；1? C．垂向力最大時，這發(fā)生在汽車以可能的高速通過不平路面時，其值為 ，dkgZ)(2?? 是動載荷系數(shù)，這時沒有縱向力和側向力作用。dk 半浮式半軸的設計計算，應根據上述三種載荷工況進行 低速載貨汽車后驅動橋的設計 16 圖 4-8 半浮式半軸及受力簡圖 a． 半浮式半軸在上述第一種工況下 半軸同時承受垂向力 、縱向力 所引起的彎矩以及由 引起的轉矩 。2Z2X2Xr2 對左、右半軸來說，垂向力 ， 為L?R wwgGmgZ????222 ??154? 式中： —滿載靜止汽車的驅動橋對水平地面的載荷，N；2G —汽車加速和減速時的質量轉移系數(shù)；m? —一側車輪（包括輪轂、制動器等）本身對水平地面的載荷，N。wg NgGmgZwwRL 1372098230.1222 ???????? 縱向力按最大附著力計算，即 ?22XRL????164? 式中： —輪胎與地面的附著系數(shù)。? NGmXRL 186.0239.122 ????? 左、右半軸所承受的合成彎矩 為??NM?? ?2222 BLXZbXZb??????? ??174???????2222 1863701.????? BLXZbM mN?39 轉矩為 rRrLXT22???184? 4.0186? mN?04.879 b． 半浮式半軸在上述第二種載荷工況下 半軸只受彎矩。在側向力 的作用下，左、右車輪承受的垂向力 、 和側2YLZ2R 向力 、 各不相等，而半軸所受的力為LY2R wwL gBhGgZ???????????? 2122???194? 湖南科技大學畢業(yè)設計說明書 2007 17 wwRgBhGgZ??????????? 2122???204? 1221????????YL 1 122??????????BhgGR ??24? 式中： —驅動車輪的輪矩，mm；2B —汽車質心高度，mm；gh —輪胎與路面的側向附著系數(shù)；1? 980165.02392112 ?????????????????????? wwL gBhGZ? N408980165.02392112 ????????????????????? wwRghgZ4508??????????????????16.2391212?BhgGYL N08??????????????????1650.2391212hgYR 5 左、右半軸所受的彎矩分別為： bZYMLL2???? ??234? RR??mNbZYMLL ???????? 2.31497.0248392RR ????..5 低速載貨汽車后驅動橋的設計 18 c．半浮式半軸在上述第三種載荷工況下半軸只受垂向彎矩： bgGkMwdV??????????2??254? 式中： —動載系數(shù)。dk mNbgGkMwdV ????????????????????? 24501.980235.2 4.4 驅動橋殼的設計 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動件，同時它又是主減速器、 差速器及驅動車輪傳動裝置（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。 4.4.1 橋殼的結構型式 選用可分式橋殼。它的結構如圖所示，整個橋殼由一個垂直結合面分為左右兩部分， 每一部分均由一個鑄件殼提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。 圖 4-9 可分式橋殼 湖南科技大學畢業(yè)設計說明書 2007 19 5 結論 此次設計了驅動橋及其各個部件，包括驅動橋的設計、主減速器的設計、差速器的設 計、半軸的設計和橋殼的設計。 所選擇的主減速比在滿足汽車在給定使用的條件下，具有最佳的動力性和燃料經濟性。 差速器在保證左、右驅動車輪能以汽車動力學所要求的差速滾動外并能將轉矩平穩(wěn)而連續(xù) 不斷地傳遞給左、右驅動車輪。驅動橋各零部件在保證其強度、剛度、可靠性及使用壽命 的前提下，減小簧下質量。初步改善了汽車的平順性。選用的結構簡單，維修也比較方便， 制造容易。但同時，在驅動橋的設計上還存在著不足，有待解決。 低速載貨汽車后驅動橋的設計 20 參 考 文 獻 [1] GB18320-2001，農用運輸車 安全技術條件 [S]． [2] 王望予．汽車設計[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2005． [3] 劉惟信.汽車設計[M].北京：清華大學出版社，2001. [4] 成大先.機械設計手冊.北京：化學工業(yè)出版社，2004，1. [5] 周開勤.機械零件手冊.北京：高等教育出版社，2001. [6] 溫芳,黃華梁.基于模糊可靠度約束的差速器行星齒輪傳動優(yōu)化設計[J]. 2004.6. [7] 成大先．機械設計手冊（1~4 冊）[M].北京：化學工業(yè)出版社， 1993． 湖南科技大學畢業(yè)設計說明書 2007 21 致 謝 為期三個多月的畢業(yè)設計即將結束，回顧整個過程，我深有感受。在設計 工作開始之前，李老師帶領我們參觀了很多汽車企業(yè)，老師和一些技術人員認 真地給我們講解了其工作原理，分析了各部件的功能特性和構造，避免了我在 畢業(yè)設計過程中的盲目性。在設計過程中，我翻閱了大量的相關資料，同時將 大一至大四上學期所學的相關專業(yè)課本認真的溫習了一邊，增加了很多理論知 識。以前我對汽車的工作原理、工廠的工作環(huán)境和汽車的構造，沒什么認識， 但通過這次設計，我了解了，也感受到了?？傊?，這次設計，使我將四年中所 學到的基礎知識得到了一次綜合應用，使學過的知識結構得到科學組合，同時 也從理論到實踐發(fā)生了一次質的飛躍，可以說這次設計是理論知識與實踐運用 之間互相過渡的橋梁。 知識的鞏固固然重要，但能力的培養(yǎng)同樣不可忽略。我覺得這次設計的完 成,不僅鍛煉了我搞設計的工作能力，培養(yǎng)了我獨立思考的能力，解決困難的方 法，并且也培養(yǎng)了我獨立﹑創(chuàng)新﹑力求先進的思想。同時我認識到：無論做什 么事，只要你深入的去做，難事不難，但如果你不去用心的做，易事不易。機 不可失，我在這次的設計中傾注了大量的心血，盡一切力量爭取將設計做到在 最好。我認為我在這段時間內所有的收獲，對我今后的學習和工作會是一筆難 得的財富。 由于本人以前對汽車結構和制造過程了解不多，實踐知識更是不足，但李 老師總是耐心地給我講解有關方面的知識，及時了解我設計中遇到的難題，使 我得以在短時間內完成設計工作，同時教導我們不管是在以后的工作還是學習 中，都要保持治學嚴謹?shù)膽B(tài)度。在本次畢業(yè)設計中，李老師以及其他指導老師 付出了辛勤的勞動，在此向他們表示衷心的感謝。此次設計的圓滿完成與同組 其他人員的通力合作也是分不開的，他們給了我許多幫助和指點，在此一并表 示感謝！ 由于自己能力所限，時間倉促,設計中還存在許多不足之處，懇請各位老師 同學給予批評指正。 低速載貨汽車后驅動橋的設計 22 附 錄 序號 圖名 圖號 圖幅 1 總裝圖 YC1040-04-00 A0 2 后橋殼蓋 YC1040-04-01 A1 3 后橋殼 YC1040-04-02 A0 4 后橋左半軸總成 YC1040-04-03 A1 5 后橋半軸套管凸緣 YC1040-04-04 A3 6 后鋼板彈簧固定座 YC1040-04-05 A3 7 后橋半軸套管襯套 YC1040-04-06 A4 8 后橋半軸導向襯套 YC1040-04-07 A4