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重型卡车驱动桥设计说明书.doc

重型卡车驱动桥设计【汽车工程】【8张CAD图纸+毕业论文+开题报告+外文翻译+任务书】

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关键词：: 重型卡车驱动设计汽车工程 cad图纸毕业论文开题报告重型卡车驱动桥外文翻译任务书

资源描述：

重型卡车驱动桥设计

说明书 50页20000字数+开题报告+任务书+答辩稿+8张CAD图纸

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1 引言 1

2 驱动桥结构方案分析 2

3 主减速器设计 4

3.1 主减速器的结构形式 4

　　3.1.1 主减速器的齿轮类型 4

　　3.1.2 主减速器的减速形式 4

　　3.1.3主减速器主，从动锥齿轮的支承形式 4

3.2 主减速器的基本参数选择与设计计算 5

　　3.2.1 主减速器计算载荷的确定 5

　　3.2.2 主减速器基本参数的选择 6

　　3.2.3 主减速器圆弧锥齿轮的几何尺寸计算 9

　　3.2.4 主减速器圆弧锥齿轮的强度计算 10

　　3.2.5 主减速器齿轮的材料及热处理 15

　　3.2.6 主减速器轴承的计算 16

4 差速器设计 22

4.1 对称式圆锥行星齿轮差速器的差速原理 22

4.2 对称式圆锥行星齿轮差速器的结构 23

4.3 对称式圆锥行星齿轮差速器的设计 24

　　4.3.1 差速器齿轮的基本参数的选择 24

　　4.3.2 差速器齿轮的几何计算 26

　　4.3.3 差速器齿轮的强度计算 27

5 驱动半轴的设计 29

5.1 全浮式半轴计算载荷的确定 29

5.2 全浮式半轴的杆部直径的初选 30

5.3 全浮式半轴的强度计算 30

5.4 半轴花键的强度计算 31

6 驱动桥壳的设计 32

6.1 铸造整体式桥壳的结构 32

6.2 桥壳的受力分析与强度计算 33

　　6.2.1 桥壳的静弯曲应力计算 34

　　6.2.2 在不平路面冲击载荷作用下的桥壳强度计算 35

　　6.2.3 汽车以最大牵引力行驶时的桥壳强度计算 36

　　6.2.4 汽车紧急制动时的桥壳强度计算 38

7 msc强度校核 40

结束语 47

致谢 48

参考文献 49

1 引言

汽车驱动桥位于传动系的末端。其基本功用首先是增扭，降速，改变转矩的传递方向，即增大由传动轴或直接从变速器传来的转矩，并将转矩合理的分配给左右驱动车轮；其次，驱动桥还要承受作用于路面或车身之间的垂直力，纵向力和横向力，以及制动力矩和反作用力矩等。驱动桥一般由主减速器，差速器，车轮传动装置和桥壳组成。

对于重型载货汽车来说，要传递的转矩较乘用车和客车，以及轻型商用车都要大得多，以便能够以较低的成本运输较多的货物，所以选择功率较大的发动机，这就对传动系统有较高的要求，而驱动桥在传动系统中起着举足轻重的作用。随着目前国际上石油价格的上涨，汽车的经济性日益成为人们关心的话题，这不仅仅只对乘用车，对于载货汽车，提高其燃油经济性也是各商用车生产商来提高其产品市场竞争力的一个法宝，因为重型载货汽车所采用的发动机都是大功率，大转矩的，装载质量在十吨以上的载货汽车的发动机，最大功率在140KW以上，最大转矩也在700N?m以上，百公里油耗是一般都在34升左右。为了降低油耗，不仅要在发动机的环节上节油，而且也需要从传动系中减少能量的损失。这就必须在发动机的动力输出之后，在从发动机—传动轴—驱动桥这一动力输送环节中寻找减少能量在传递的过程中的损失。在这一环节中，发动机是动力的输出者，也是整个机器的心脏，而驱动桥则是将动力转化为能量的最终执行者。因此，在发动机相同的情况下，采用性能优良且与发动机匹配性比较高的驱动桥便成了有效节油的措施之一。所以设计新型的驱动桥成为新的课题。

目前国内重型车桥生产企业也主要集中在中信车桥厂、东风襄樊车桥公司、济南桥箱厂、汉德车桥公司、重庆红岩桥厂和安凯车桥厂几家企业。这些企业几乎占到国内重卡车桥90%以上的市场。

2 驱动桥结构方案分析

由于要求设计的是13吨级的后驱动桥，要设计这样一个级别的驱动桥，一般选用非断开式结构以与非独立悬架相适应，该种形式的驱动桥的桥壳是一根支撑在左右驱动车轮的刚性空心梁，一般是铸造或钢板冲压而成，主减速器，差速器和半轴等所有传动件都装在其中，此时驱动桥，驱动车轮都属于簧下质量。

驱动桥的结构形式有多种，基本形式有三种如下：

(1) 中央单级减速驱动桥。此是驱动桥结构中最为简单的一种，是驱动桥的基本形式，在重型卡车中占主导地位。一般在主传动比小于6的情况下，应尽量采用中央单级减速驱动桥。目前的中央单级减速器趋于采用双曲线螺旋伞齿轮，主动小齿轮采用骑马式支承，有差速锁装置供选用。

(2) 中央双级驱动桥。在国内目前的市场上，中央双级驱动桥主要有2种类型：一类如伊顿系列产品，事先就在单级减速器中预留好空间，当要求增大牵引力与速比时，可装入圆柱行星齿轮减速机构，将原中央单级改成中央双级驱动桥，这种改制“三化”（即系列化，通用化，标准化）程度高，桥壳、主减速器等均可通用，锥齿轮直径不变；另一类如洛克威尔系列产品，当要增大牵引力与速比时，需要改制第一级伞齿轮后，再装入第二级圆柱直齿轮或斜齿轮，变成要求的中央双级驱动桥，这时桥壳可通用，主减速器不通用，锥齿轮有2个规格。

由于上述中央双级减速桥均是在中央单级桥的速比超出一定数值或牵引总质量较大时，作为系列产品而派生出来的一种型号，它们很难变型为前驱动桥，使用受到一定限制；因此，综合来说，双级减速桥一般均不作为一种基本型驱动桥来发展，而是作为某一特殊考虑而派生出来的驱动桥存在。

(3) 中央单级、轮边减速驱动桥。轮边减速驱动桥较为广泛地用于油田、建筑工地、矿山等非公路车与军用车上。当前轮边减速桥可分为2类：一类为圆锥行星齿轮式轮边减速桥；另一类为圆柱行星齿轮式轮边减速驱动桥。

圆锥行星齿轮式轮边减速桥。由圆锥行星齿轮式传动构成的轮边减速器，轮边减速比为固定值2，它一般均与中央单级桥组成为一系列。在该系列中，中央单级桥仍具有独立性，可单独使用，需要增大桥的输出转矩，使牵引力增大或速比增大时，可不改变中央主减速器而在两轴端加上圆锥行星齿轮式减速器即可变成双级桥。这类桥与中央双级减速桥的区别在于：降低半轴传递的转矩，把增大的转矩直接增加到两轴端的轮边减速器上，其“三化”程度较高。但这类桥因轮边减速比为固定值2，因此，中央主减速器的尺寸仍较大，一般用于公路、非公路军用车。

圆柱行星齿轮式轮边减速桥。单排、齿圈固定式圆柱行星齿轮减速桥，一般减速比在3至4.2之间。由于轮边减速比大，因此，中央主减速器的速比一般均小于3，这样大锥齿轮就可取较小的直径，以保证重型卡车对离地问隙的要求。这类桥比单级减速器的质量大，价格也要贵些，而且轮穀内具有齿轮传动，长时间在公路上行驶会产生大量的热量而引起过热；因此，作为公路车用驱动桥，它不如中央单级减速桥。

综上所述，由于设计的驱动桥的传动比为4.444，小于6。况且由于随着我国公路条件的改善和物流业对车辆性能要求的变化，重型卡车驱动桥技术已呈现出向单级化发展的趋势，主要是单级驱动桥还有以下几点优点：

(a) 单级减速驱动桥是驱动桥中结构最简单的一种，制造工艺简单，成本较低，是驱动桥的基本类型，在重型卡车上占有重要地位；

(b) 重型卡车发动机向低速大转矩发展的趋势，使得驱动桥的传动比向小速比发展；

(b) 随着公路状况的改善，特别是高速公路的迅猛发展，重型卡车使用条件对汽车通过性的要求降低。因此，重型卡车不必像过去一样，采用复杂的结构提高通过性；

所以此设计采用单级驱动桥再配以铸造整体式桥壳。图1.1Meritor单后驱动桥为中国重汽引进的美国ROCKWELL公司13吨级单级减速桥的外形图。

内容简介：: 南京理工大学泰州科技学院学生毕业设计（论文）中期检查表学生姓名李庆金学号 0501510125 指导教师吴萍选题情况课题名称重型卡车驱动桥设计难易程度偏难适中偏易工作量较大合理较小符合规范化的要求任务书有无开题报告有无外文翻译质量优良中差学习态度、出勤情况好一般差工作进度快按计划进行慢中期工作汇报及解答问题情况优良中差中期成绩评定：良所在专业意见：毕业设计期间还算勤奋，毕业设计按计划进行，完成质量尚可。负责人：年月日南京理工大学泰州科技学院毕业设计（论文）任务书系部：机械工程系专业：机械工程及自动化学生姓名：李庆金学号： 0501510125 设计 (论文 )题目：重型卡车驱动桥设计起迄日期 : 2009 年 3 月 9 日 6 月 14 日设计 (论文 )地点 : 南京理工大学泰州科技学院指导教师 : 吴萍专业负责人 : 龚光容发任务书日期 : 2009 年 2 月 26 日任务书填写要求 1毕业设计（论文）任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写，经学生所在专业的负责人审查、系部领导签字后生效。此任务书应在第七学期结束前填好并发给学生； 2 任务书内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，不得随便涂改或潦草书写，禁止打印在其它纸上后剪贴； 3 任务书内填写的内容，必须和学生毕业设计（论文）完成的情况相一致，若有变更，应当经过所在专业及系部主管领导审批后方可重新填写； 4 任务书内有关“系部”、“专业”等名称的填写，应写中文全称，不能写数字代码。学生的“学号”要写全号； 5 任务书内“主要参考文献”的填写，应按照国标 714 2005文后参考文献著录规则的要求书写，不能有随意性； 6 有关年月日等日期的填写，应当按照国标 74082005数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“ 2008 年 3 月 15 日”或“ 2008 毕业设计（论文）任务书 1本毕业设计（论文）课题应达到的目的：通过本设计，使学生熟悉重型卡车驱动桥设计的一般过程，培养学生综合运用所学基础理论、专业知识和各项技能，着重培养设计、计算、分析问题和解决问题的能力，进而总结、归纳和获得合理结论，进行较为系统的工程训练，初步锻炼科研能力，提高论文撰写和技术表述能力，为实际工作奠定基础，达到人才培养的目的和要求。 2本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：原始数据：（ 1） 13吨级后驱动桥（ 2）主减速器传动比 i= 设计要求：（ 1）生产纲领：两班制月产 3500件。（ 2）设计出来的后驱动桥壳能够满足强度要求。工作任务：（ 1）查阅资料 10篇以上，翻译外文资料不少于 3000汉字，撰写文献综述和开题报告。（ 2）完成驱动桥总体设计，绘制驱动桥装配图 1份（ 0号图纸）。（ 3）完成驱动桥零件结构设计；绘制零件图不少于 5张（图纸须用计算机绘制）。（ 4）撰写设计计算说明书不少于毕业设计（论文）任务书 3对本毕业设计（论文）课题成果的要求包括毕业设计论文、图表、实物样品等：毕业设计成果以图纸和说明书形式交卷。符合国家标准 ;说明书层次分明、论据可靠、技术正确、图标规范、语句通顺。 4主要参考文献： 1 刘惟信 M华大学出版社， 2004. 2 徐颢 M械工业出版社， 1991. 3 王望予 M机械工业出版社， 2004. 4 陈家瑞 M机械工业出版社， 2005. 5 朱孝录 M学工业出版社， 2005. 6 邱宣怀 M等教育出版社， 1997. 7 廖念钊 M国计量出版社， 2000. 8 王明珠 M防工业出版社， 1998. 9 戴少度 M. 北京：国防工业出版社， 2002. 10 庞怀玉 M机械工业出版社 ,1997. 11 阮忠唐 M机械工业出版社 ,1988. 毕业设计（论文）任务书 5本毕业设计（论文）课题工作进度计划：起迄日期工作内容 2009 年 3 月 9 日 3 月 15 日 3 月 16 日 3 月 22 日 3 月 23 日 4 月 5 日 4 月 6 日 4 月 19 日 4 月 20 日 4 月 30 日 5 月 1 日 5 月 17 日 5 月 17 日 5 月 30 日 6 月 1 日 6 月 7 日 6 月 8 日 6 月 14 日熟悉课题，调研，确定设计方案，完成开题报告。完成外文翻译。总体设计，方案论证。完成部件设计初稿。部件设计定稿。完成零件设计初稿。零件设计定稿。完成说明书初稿毕业设计定稿，论文答辩所在专业审查意见：负责人： 2009 年月日系部意见：系部主任： 2009 年月日毕业设计 (论文 )外文资料翻译系部：机械工程系专业：机械工程及自动化姓名：学号：外文出处： G 附件：指导教师评语：中文翻译符合英文原意，翻译中参考了生产实际中的专业术语。签名：注：请将该封面与附件装订成册。附件 1：外文资料翻译译文 G 代码栓孔圆周（组 00） I 半径（ + J 起始角（从水平面逆时针 0至；或在 3点的位置） L 均匀分布在圆周上的孔数本非模态 G 代码必须与固定循环的一个一起使用。应当激活一个固定循环，使之在每个位置执行某些类型的钻孔或攻丝功能。弧螺栓孔（组 00） I 半径（ + J 起始角（从水平面逆时针角度） K 孔的角间距（ +或 -） L 孔数本非模态 70类似，但它不局限于一个完整的循环。 0，因而是非模态型。应当激活一个固定循环，使之在每个位置执行某些类型的钻孔或攻丝功能。沿一个角度的螺栓孔（组 00） I 孔之间的距离（ + J 线的角度（从水平面的逆时针角度） L 孔的数量非模态 G 代码在规定角度的一条直线上钻 “ L”个孔。它的操作与似。要使作正常，应当激活一个固定循环，使之在每个位置执行某些类型的钻孔或攻丝功能。螺栓孔模式固定循环规则： 1. 在执行固定循环之前，刀具必须放置在螺栓模式的中心。中心通常是 2. 3点开始的角逆时针旋转 0到 360度。固定循环下面是一个应用钻孔固定循环，进行增量循环程序举例。注意：这里钻孔的结果是被设计为保存时间，从孔到孔最短的时间。 R R 平面 Z Z 平面快速进给孔循环（增量）和子程序多孔程序程序举例描述（钻孔栅板） 06 90 2500 01 08 15. 9 （或停留在复 9 9 9 9 9 9 9 9 9 90 09 91 0 修改固定循环在这个章节里我们将修改定制的固定循环使复杂工件程序更容易。用开夹具例如，用一个一英寸高的工作台夹具将方形工件固定在工作台上。需要编写一个程序松开工作台夹具。程序举例描述 06 90 3500 01 08 99 20. 98 （在执行循环后将回到起始点） 99 （在执行循环后将回到参考平面） 98 99 98 80 09 91 0 在，放置固定循环行中可以避免 X， Y 平面障碍，我们可以使控制器在执行 X，轴固定操作。例如，一个六英寸的方形铝块，同时在每一个侧面有一英寸接一英寸深的法兰。打印程序调用位于法兰每侧中心位置的两个孔。我们需要写入一段程序来避开块上的每一个角。程序举例描述（在工件上面最左角，在工件上方） 06 90 3500 01 08 15. 0 （避免转角） 0 0 80 09 91 0 固定循环介绍固定循环用来简化程序。它们用来重复例如钻孔，攻丝，镗孔方面的操作。每一次编辑的 X，应用固定循环可以用绝对坐标（增量坐标（位 X 和 /或 Y 轴固定循环。在固定循环中增量（动通常用或例如： 99 这将在当前位置钻一个孔） 9 （在负方向钻相距为个孔）如果固定循环没有指定轴和循环次数 0 （，在开始的时候不执行循环。固定循环操作将根据增量（绝对位置（否被激活来变化。固定循环中的增量运动通常用循环次数（ L ）重复每个循环中增量移动的重复操作。例如：螺栓孔中心定位） 99 0 （在 0在螺栓钻孔循环中将不钻孔） 10. 6个钻孔循环）一旦调用固定循环，操作将执行块中所列的每个循环指定后，一些循环数值可以改变。最重要的是深度值。如果在一个块中列有执行新的值执行连续的固定循环。用快速移动执行先于固定循环的轴定位。 99改变固定循环的操作方式。当激活，当固定循环完成每一次钻孔，允许在工件和 /或夹具和固定件的周围区域定位。为清理下一个（快速）平面。在调用固定循环后可以改变 99选择，这将影响后面的固定循环。对于一些固定循环 A 孔底部有一个编辑的暂停帮助减弱切屑，得到一个更光滑的精加工，减轻刀具的压力。注意如果在将被用在其它方面，除非被取消（钮）。 S （主轴速度）指令必须指出，或者在固定循环攻丝需要计算进给速度。进给公式为：主轴速度除以每攻丝 1英寸的螺纹 =以英寸每分钟为单位的进给速度固定循环也得益于应用设置 57，开启这个设置将在高速间执行精确停止。这样可以避免在孔的底部的工件上产生划痕。注意：对于所有的循环 Z， R，和取消一个固定循环码用于取消所有的循环；注意码也可以取消固定循环。一旦选择，一个循环将激活直到应用 01取消。速啄钻孔固定循环（组 09） F 进给速度，以英寸（毫米）为单位 I 首次切削深度 J 每次减少切削深度的量 K 最小切削深度（控制器将计算啄击数） L 重复次数（所钻孔数）如果应用量模式） P 暂停在孔底端，以秒为单位 Q 切入深度（总是递增） R R 平面的位置（工件上方距离） X 孔 X 轴定位 Y 孔 Y 轴定位 Z 孔底部的 Z 轴定位 I， J， K 和编辑一个一种是应用 I， J，二种是应用地址。如果规定了 I、，首先是切削续的每次切削将减少数量 J，最小切削深度为 K。如果规定了 P，刀具将按规定的时间停在孔的底部。如果同时规定了 K 与 Q，则为该固定循环选择了不同的操作模式。在该模式下，在轧槽数量达到数量具将返回当它返回到 R 平面的时候，设置 52 改变作方式。大多数程序员将 R 平面设置为高于切削位置，以确保啄钻运动确实从孔中清除了切屑，但是当首次钻孔通过这些“空白”空间时，这将导致无谓的运动。如果设置 52 被设为清除切屑所需的距离，则产生朝向据本设置，上方。向攻丝固定循环（组 09） F 进给速度，以英寸（毫米）每分钟为单位（应用固定循环里介绍的格式，计算进给速度和主轴速度） J 收回倍数（参见设置 130 L 重复次数（所钻孔数）如果应用（增量模式） R 啄钻开始时 R 平面的位置（工件上方距离） X 孔 X 轴定位 Y 孔 Y 轴定位 Z 孔底部的 Z 轴定位钻固定循环始平面 Z 轴在两孔间的定位给速移动 or of 程结束或开始速平面精镗孔固定循环（组 09） F 进给速度，以英寸（毫米）为单位 I 如果没有规定 Q，在退回前沿 X 轴的移动值 J 如果没有规定 Q，在退回前沿 Y 轴的移动值 L 如果应用（增量模式），重复钻孔数 P 暂停在孔底部 Q 移动值，总是递增 R R 平面的位置（工件上方距离） X 孔 X 轴定位 Y 孔 Y 轴定位 Z 孔底部的 Z 轴定位膛孔固定循环始平面速平面动给除了镗孔外，本循环将在收回之前移动或便在离开工件时清洁刀具。如果应用 Q，移动方向由设置 27决定。如果未规定 Q，则用可选值来决定切换方向和距离。镗孔固定循环（组 09） F 进给速度，以英寸（毫米）为单位 I 如果没有规定 Q，在退回前沿 X 轴的移动值 J 如果没有规定 Q，在退回前沿 Y 轴的移动值 L 如果应用（增量模式），重复钻孔数 P 暂停在孔底部 Q 移动值，总是递增 R R 平面的位置（工件上方距离） X 孔 X 轴定位 Y 孔 Y 轴定位 Z 孔底部的 Z 轴定位除了镗孔外，本循环将在切削之前与之后移动 X 和 /或 Y 轴，以便在进入和离开工件时清洁刀具 (参见。切换方向由设置 27决定。如果未规定 Q，则用可选值来决定切换方向和距离。镗孔固定循环始平面动 or of 击的起始或末端给速移动定循环取消（组 09）本代码取消所有固定循环，直至选择了新的固定循环。注意用 01也能取消固定循环。组 09) F 进给速度，以英寸（毫米）为单位 L 如果应用量模式），重复钻孔数 R R 平面的位置（工件上方距离） X 孔 X 轴定位 Y 孔 Y 轴定位 Z 孔底部的 Z 轴定位注意：轴地址在大多数情况下是钻第一个孔的位置。孔固定循环始平面速平面给速移动 or of 程的起点或终点程序举例下面是在铝块表面钻孔的例子： 06 90 4500 01 99 27. 00 钻固定循环 (组 09) F 进给速度，以英寸（毫米）为单位 L 如果应用（增量模式），重复钻孔数 P 在孔底部的停顿时间 R R 平面的位置（工件上方距离） X 孔 X 轴定位 Y 孔 Y 轴定位 Z 孔底部的 Z 轴定位附件 2：外文原文（复印件）开题报告填写要求 1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效； 2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见； 3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15 篇科技论文的信息量，一般一本参考书最多相当于三篇科技论文的信息量（不包括辞典、手册）； 4有关年月日等日期的填写，应当按照国标 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“ 2009 年 3 月 15 日”或“ 2009 毕业设计（论文）开题报告 1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000 字左右的文献综述：文献综述摘要驱动桥作为汽车四大总成之一，它的性能的好坏直接影响整车性能，而对于重型卡车显得尤为重要。当采用大功率发动机输出大的转矩以满足目前重型卡车的快速、重载的高效率、高效益的需要时，必须要搭配一个高效、可靠的驱动桥。所以采用传动效率高的单级减速驱动桥已成为未来重载汽车的发展方向。本文参照传统驱动桥的设计方法进行了重型卡车驱动桥的设计。本文首先确定主要部件的结构型式和主要设计参数；然后参考类似驱动桥的结构，确定出总体设计方案；最后对主，从动锥齿轮，差速器圆锥行星齿轮，半轴齿轮，全浮式半轴和整体式桥壳的强度进行校核以及对支承轴承进行了寿命校核。本文不是采用传统的双曲面锥齿轮作为重型卡车的主减速器而是采用弧齿锥齿轮 1 2 3。关键词重型卡车驱动桥单级减速桥弧齿锥齿轮。汽车驱动桥位于传动系的末端。其基本功用首先是增扭，降速，改变转矩的传递方向，即增大由传动轴或直接从变速器传来的转矩，并将转矩合理的分配给左右驱动车轮；其次，驱动桥还要承受作用于路面或车身之间的垂直力，纵向力和横向力，以及制动力矩和反作用力矩等。驱动桥一般由主减速器，差速器，车轮传动装置和桥壳组成 4。汽车正常行驶时，发动机的转速通常在 2000 至 3000r/右，如果将这么高的转速只靠变速箱来降低下来，那么变速箱内齿轮副的传动比则需很大，而齿轮副的传动比越大，两齿轮的半径比也越大，换句话说，也就是变速箱的尺寸会越大。另外，转速下降，而扭矩必然增加，也就加大了变速箱与变速箱后一级传动机构的传动负荷。所以，在动力向左右驱动轮分流的差速器之前设置一个主减速器，可使主减速器前面的传动部件如变速箱、分动器、万向传动装置等传递的扭矩减小，也可变速箱的尺寸质量减小，操纵省力 5 6。现代汽车的主减速器，广泛采用螺旋锥齿轮和双曲面齿轮。双曲面齿轮工作时，齿面间的压力和滑动较大，齿面油膜易被破坏，必须采用双曲面齿轮油润滑，绝不允许用普通齿轮油代替，否则将使齿面迅速擦伤和磨损，大大降低使用寿命 7。对于重型载货汽车来说，要传递的转矩较乘用车和客车，以及轻型商用车都要大得多，以便能够以较低的成本运输较多的货物，所以选择功率较大的发动机，这就对传动系统有较高的要求，而驱动桥在传动系统中起着举足轻重的作用。随着目前国际上石油价格的上涨，汽车的经济性日益成为人们关心的话题，这不仅仅只对乘用车，对于载货汽车，提高其燃油经济性也是各商用车生产商来提高其产品市场竞争力的一个法宝，因为重型载货汽车所采用的发动机都是大功率，大转矩的，装载质量在十吨以上的载货汽车的发动机，最大功率在 140上，最大转矩也在 700N m 以上，百公里油耗是一般都在 34 升左右。为了降低油耗，不仅要在发动机的环节上节油，而且也需要从传动系中减少能量的损失。这就必须在发动机的动力输出之后，在从发动机传动轴驱动桥这一动力输送环节中寻找减少能量在传递的过程中的损失。在这一环节中，发动机是动力的输出者，也是整个机器的心脏，而驱动桥则是将动力转化为能量的最终执行者。因此，在发动机相同的情况下，采用性能优良且与发动机匹配性比较高的驱动桥便成了有效节油的措施之一。所以设计新型的驱动桥成为新的课题 8 9 10。目前国内重型车桥生产企业也主要集中在中信车桥厂、东风襄樊车桥公司、济南桥箱厂、汉德车桥公司、重庆红岩桥厂和安凯车桥厂几家企业。这些企业几乎占到国内重卡车桥 90%以上的市场 11。设计驱动桥时应当满足如下基本要求： (1) 选择适当的主减速比，以保证汽车在给定的条件下具有最佳的动力性和燃油经济性。 (2) 外廓尺寸小，保证汽车具有足够的离地间隙，以满足通过性的要求。 (3) 齿轮及其他传动件工作平稳，噪声小。 (4) 在各种载荷和转速工况下有较高的传动效率。 (5) 具有足够的强度和刚度，以承受和传递作用于路面和车架或车身间的各种力力矩；在此条件下，尽可能降低质量，尤其是簧下质量，减少不平路面的冲击载荷，提高汽车的平顺性。 (6) 与悬架导向机构运动协调。 (7) 结构简单，加工工艺性好，制造容易，维修，调整方便 12 13 14。由于要求设计的是 13 吨级的后驱动桥，要设计这样一个级别的驱动桥，一般选用非断开式结构以与非独立悬架相适应，该种形式的驱动桥的桥壳是一根支撑在左右驱动车轮的刚性空心梁，一般是铸造或钢板冲压而成，主减速器，差速器和半轴等所有传动件都装在其中，此时驱动桥，驱动车轮都属于簧下质量。驱动桥的结构形式有多种，基本形式有三种如下： (1) 中央单级减速驱动桥。此是驱动桥结构中最为简单的一种，是驱动桥的基本形式，在重型卡车中占主导地位。一般在主传动比小于 6 的情况下，应尽量采用中央单级减速驱动桥。目前的中央单级减速器趋于采用双曲线螺旋伞齿轮，主动小齿轮采用骑马式支承，有差速锁装置供选用 8。 (2) 中央双级驱动桥。在国内目前的市场上，中央双级驱动桥主要有 2 种类型：一类如伊顿系列产品，事先就在单级减速器中预留好空间，当要求增大牵引力与速比时，可装入圆柱行星齿轮减速机构，将原中央单级改成中央双级驱动桥，这种改制“三化”（即系列化，通用化，标准化）程度高，桥壳、主减速器等均可通用，锥齿轮直径不变；另一类如洛克威尔系列产品，当要增大牵引力与速比时，需要改制第一级伞齿轮后，再装入第二级圆柱直齿轮或斜齿轮，变成要求的中央双级驱动桥，这时桥壳可通用，主减速器不通用，锥齿轮有 2 个规格 15 16 17。由于上述中央双级减速桥均是在中央单级桥的速比超出一定数值或牵引总质量较大时，作为系列产品而派生出来的一种型号，它们很难变型为前驱动桥，使用受到一定限制；因此，综合来说，双级减速桥一般均不作为一种基本型驱动桥来发展，而是作为某一特殊考虑而派生出来的驱动桥存在 18。 (3) 中央单级、轮边减速驱动桥。轮边减速驱动桥较为广泛地用于油田、建筑工地、矿山等非公路车与军用车上。当前轮边减速桥可分为 2 类：一类为圆锥行星齿轮式轮边减速桥；另一类为圆柱行星齿轮式轮边减速驱动桥 19。单级桥产品的优势为单级桥的发展拓展了广阔的前景。从产品设计的角度看，重型车产品在主减速比小于 6的情况下，应尽量选用单级减速驱动桥。所以此设计采用单级驱动桥再配以铸造整体式桥壳 20。参考文献 1 刘惟信 M清华大学出版社 ,2004. 2 徐颢 M机械工业出版社 ,1991. 3 王望予 M机械工业出版社 ,2004. 4 陈家瑞 M机械工业出版社 ,2005. 5 朱孝录 M化学工业出版社 ,2005. 6 邱宣怀 M高等教育出版社 ,1997. 7 廖念钊 M中国计量出版社 ,2000. 8 王明珠 M国防工业出版社 ,1998. 9 戴少度 M国防工业出版社 ,2002. 10 申永胜 M清华大学出版社 ,2003. 11 刘朝儒 M高等教育出版社 ,2001. 12 吴宗泽 M机械工业出版社 ,2004. 13 李华 M机械工业出版社 ,1997. 14 王宗荣、左晓名、鲁屏宇 M机械工业出版社， 2001. 15 成大先 M化学工业出版社， 2004. 16 李云 M机械工业出版社 ,1994. 17 王先奎 M机械工业出版社 ,1995. 18 庞怀玉 M :机械工业出版社 ,1997. 19 阮忠唐 M机械工业出版社 ,1988. 20 吴宗泽 M高等教育出版社 ,1992. 毕业设计（论文）开题报告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段：对于重型载货汽车来说，要传递的转矩较乘用车和客车，以及轻型商用车都要大得多，以便能够以较低的成本运输较多的货物，所以选择功率较大的发动机，这就对传动系统有较高的要求，而驱动桥在传动系统中起着举足轻重的作用。本设计根据传统驱动桥设计方法，并结合现代设计方法，确定了驱动桥的总体设计方案，先后进行主减速器，差速器，半轴以及驱动桥壳的结构设计和强度校核，并运用件绘制出主要零部件的工程图。设计出了 13 吨级的驱动桥，该驱动桥适用于重型载货汽车和工程车辆等。毕业设计（论文）开题报告指导教师意见： 1对“文献综述”的评语：阅读了大量关于驱动桥设计方面的书籍，对驱动桥的特点、组成及分类、应用范围、主减速器研究分析、我国驱动桥发展的过去、现状及未来、对我国驱动桥提出的一些对策等有了初步的认识。 2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：过对本课题的研究使学生的基础理论与专业知识、技术水平以及实际应用能力和文字、语言表达能力得到锻炼，是学生综合运用所学理论技能知识与生产实践相结合的重要阶段，是培养和提高学生综合应用能力的重要环节。通过本课题的研究使学生对数控机床的设计有一个初步的认识，学会如何查找文献、如何进行方案的设计、校核、定稿等等。综合应用机械设计、工艺、公差、机械制图知识进行经济型的数控机床部件的设计。完成 3 张 0 号图纸，字的条理清楚的说明书。指导教师：所在专业审查意见：负责人：年月日毕业设计演示文稿,设计题目重型卡车驱动桥设计,在本次设计通过对重型卡车的驱动桥设计学习汽车驱动桥的一般设计方法，同时对驱动桥进行工艺和强度分析。达到学习重型卡车驱动桥的基本知识和掌握重型卡车驱动桥的一般设计过程。在这次设计中要掌握CATIA生成三维模型的方法和掌握MSC有限元软件进行强度分析的方法。对驱动桥进行优化,要达到这些要求,首先确定驱动桥的设计方案,通过对驱动桥的三种结构形式的分析和现在重型卡车的驱动桥的发展趋势,最后决定采用单级驱动桥结构形式.其主要优点有下面4点: (l) 单级减速驱动桥是驱动桥中结构最简单的一种，制造工艺简单，成本较低，是驱动桥的基本类型，在重型卡车上占有重要地位； (2) 重型卡车发动机向低速大转矩发展的趋势，使得驱动桥的传动比向小速比发展； (3) 随着公路状况的改善，特别是高速公路的迅猛发展，重型卡车使用条件对汽车通过性的要求降低。因此，重型卡车不必像过去一样，采用复杂的结构提高通过性； (4) 与带轮边减速器的驱动桥相比，由于产品结构简化，单级减速驱动桥机械传动效率提高，易损件减少，可靠性提高,选定了驱动桥的机构形式接下来就是减速器的设计.第一步主减速器设计,主减速器的结构形式主要是根据其齿轮的类型，主动齿轮和从动齿轮的安置方法以及减速形式的不同而异。主减速器的齿轮有弧齿锥齿轮，双曲面齿轮，圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形式。在此选用弧齿锥齿轮传动，其特点主、从动齿轮的轴线垂直交于一点,主减速器的减速形式由于i=4.4446，一般采用单级主减速器，单级减速驱动桥产品的优势：单级减速驱动车桥是驱动桥中结构最简单的一种，制造工艺较简单，成本较低，是驱动桥的基本型，在重型卡车上占有重要地位；作为一个13吨级的驱动桥，传动的转矩较大，所以主动锥齿轮采用骑马式支承,主减速器的基本参数选择与设计计算其中主要包括了,1 主减速器计算载荷的确定; 2主减速器基本参数的选择; 3 主减速器圆弧锥齿轮的几何尺寸计算; 4 主减速器圆弧锥齿轮的强度计算; 5 主减速器齿轮的材料及热处理; 6 主减速器轴承的计算,设计完主减速器就是差速器设计 ,差速器是用来在两输出轴间分配转矩，并保证两输出轴有可能以不同的角速度转动。差速器有多种形式，在此设计普通对称式圆锥行星齿轮差速器。这个设计中包括下面3个内容: 1对称式圆锥行星齿轮差速器的差速原理; 2对称式圆锥行星齿轮差速器的结构 ; 3对称式圆锥行星齿轮差速器的设计,驱动半轴的设计驱动车轮的传动装置位于汽车传动系的末端，其功用是将转矩由差速器的半轴齿轮传给驱动车轮。在一般的非断开式驱动桥上，驱动车轮的传动装置就是半轴，半轴将差速器的半轴齿轮与车轮的轮毂联接起来，半轴的形式主要取决半轴的支承形式：普通非断开式驱动桥的半轴，根据其外端支承的形式或受力状况不同可分为半浮式，3/4浮式和全浮式，在此由于是重型卡车，采用全浮式结构。设计半轴的主要尺寸是其直径，在设计时首先可根据对使用条件和载荷工况相同或相近的同类汽车同形式半轴的分析比较，大致选定从整个驱动桥的布局来看比较合适的半轴半径，然后对它进行强度校核,在这次设计中有下面几个方面的设计考虑: 全浮式半轴计算载荷的确定全浮式半轴的杆部直径的初选全浮式半轴的强度计算半轴花键的强度计算此节的有关计算参考了汽车车桥设计中关于半轴的计算的内容,驱动桥壳的设计驱动桥壳的主要功用是支承汽车质量，并承受有车轮传来的路面反力和反力矩，并经悬架传给车身，它同时又是主减速器，差速器和半轴的装配体。考虑的设计的是载货汽车，驱动桥壳的结构形式采用铸造整体式桥壳。铸造整体式桥壳的结构桥壳的受力分析与强度计算选定桥壳的结构形式以后，应对其进行受力分析，选择其端面尺寸，进行强度计算,结论本设计根据传统驱动桥设计方法，并结合现代设计方法，确定了驱动桥的总体设计方案，先后进行主减速器，差速器，半轴以及驱动桥壳的结构设计和强度校核，并运CATIA软件绘制出主要零部件的工程图和主要零部件的实体造型。设计出了13吨级的驱动桥，该驱动桥适用于重型载货汽车和工程车辆等,致谢在设计期间都是在指导导师的全面、具体指导下完成进行的。导师讲师渊博的学识、敏锐的思维、严谨的作风使我受益非浅，并终生难忘。感谢我的学友和朋友对我的关心和帮助目录 1 引言 1 2 驱动桥结构方案分析 6 3 主减速器设计 8 主减速器的结构形式 8 主减速器的齿轮类型 8 主减速器的减速形式 8 动锥齿轮的支承形式 4 主减速器的基本参数选择与设计计算 5 主减速器计算载荷的确定 5 主减速器基本参数的选择 6 主减速器圆弧锥齿轮的几何尺寸计算 9 主减速器圆弧锥齿轮的强度计算 10 主减速器齿轮的材料及热处理 15 主减速器轴承的计算 16 4 差速器设计 22 对称式圆锥行星齿轮差速器的差速原理 22 对称式圆锥行星齿轮差速器的结构 23 对称式圆锥行星齿轮差速器的设计 24 差速器齿轮的基本参数的选择 24 差速器齿轮的几何计算 26 差速器齿轮的强度计算 27 5 驱动半轴的设计 29 全浮式半轴计算载荷的确定 29 全浮式半轴的杆部直径的初选 30 全浮式半轴的强度计算 30 半轴花键的强度计算 31 6 驱动桥壳的设计 32 铸造整体式桥壳的结构 32 桥壳的受力分析与强度计算 33 桥壳的静弯曲应力计算 34 在不平路面冲击载荷作用下的桥壳强度计算 35 汽车以最大牵引力行驶时的桥壳强度计算 36 汽车紧急制动时的桥壳强度计算 38 7 40 结束语 47 致谢 48 参考文献 49 毕业设计说明书（论文）中文摘要驱动桥作为汽车四大总成之一，它的性能的好坏直接影响整车性能，而对于重型卡车显得尤为重要。当采用大功率发动机输出大的转矩以满足目前重型卡车的快速、重载的高效率、高效益的需要时，必须要搭配一个高效、可靠的驱动桥。所以采用传动效率高的单级减速驱动桥已成为未来重载汽车的发展方向。本文参照传统驱动桥的设计方法进行了重型卡车驱动桥的设计。本文首先确定主要部件的结构型式和主要设计参数；然后参考类似驱动桥的结构，确定出总体设计方案；最后对主，从动锥齿轮，差速器圆锥行星齿轮，半轴齿轮，全浮式半轴和整体式桥壳的强度进行校核以及对支承轴承进行了寿命校核。本文不是采用传统的双曲面锥齿轮作为重型卡车的主减速器而是采用弧齿锥齿轮。关键词重型卡车驱动桥单级减速桥弧齿锥齿轮本科毕业论文第 4 页共 53 页毕业设计说明书（论文）外文摘要 is of on of is of up to of of as of s of 本科毕业论文第 5 页共 53 页 1 引言汽车驱动桥位于传动系的末端。其基本功用首先是增扭，降速，改变转矩的传递方向，即增大由传动轴或直接从变速器传来的转矩，并将转矩合理的分配给左右驱动车轮；其次，驱动桥还要承受作用于路面或车身之间的垂直力，纵向力和横向力，以及制动力矩和反作用力矩等。驱动桥一般由主减速器，差速器，车轮传动装置和桥壳组成。对于重型载货汽车来说，要传递的转矩较乘用车和客车，以及轻型商用车都要大得多，以便能够以较低的成本运输较多的货物，所以选择功率较大的发动机，这就对传动系统有较高的要求，而驱动桥在传动系统中起着举足轻重的作用。随着目前国际上石油价格的上涨，汽车的经济性日益成为人们关心的话题，这不仅仅只对乘用车，对于载货汽车，提高其燃油经济性也是各商用车生产商来提高其产品市场竞争力的一个法宝，因为重型载货汽车所采用的发动机都是大功率，大转矩的，装载质量在十吨以上的载货汽车的发动机，最大功率在 140大转矩也在 700N 百公里油耗是一般都在 34 升左右。为了降低油耗，不仅要在发动机的环节上节油，而且也需要从传动系中减少能量的损失。这就必须在发动机的动力输出之后，在从发动机传动轴驱动桥这一动力输送环节中寻找减少能量在传递的过程中的损失。在这一环节中，发动机是动力的输出者，也是整个机器的心脏，而驱动桥则是将动力转化为能量的最终执行者。因此，在发动机相同的情况下，采用性能优良且与发动机匹配性比较高的驱动桥便成了有效节油的措施之一。所以设计新型的驱动桥成为新的课题。目前国内重型车桥生产企业也主要集中在中信车桥厂、东风襄樊车桥公司、济南桥箱厂、汉德车桥公司、重庆红岩桥厂和安凯车桥厂几家企业。这些企业几乎占到国内重卡车桥 90%以上的市场。本科毕业论文第 6 页共 53 页 2 驱动桥结构方案分析由于要求设计的是 13 吨级的后驱动桥，要设计这样一个级别的驱动桥，一般选用非断开式结构以与非独立悬架相适应，该种形式的驱动桥的桥壳是一根支撑在左右驱动车轮的刚性空心梁，一般是铸造或钢板冲压而成，主减速器，差速器和半轴等所有传动件都装在其中，此时驱动桥，驱动车轮都属于簧下质量。驱动桥的结构形式有多种，基本形式有三种如下： (1) 中央单级减速驱动桥。此是驱动桥结构中最为简单的一种，是驱动桥的基本形式，在重型卡车中占主导地位。一般在主传动比小于 6 的情况下，应尽量采用中央单级减速驱动桥。目前的中央单级减速器趋于采用双曲线螺旋伞齿轮，主动小齿轮采用骑马式支承，有差速锁装置供选用。 (2) 中央双级驱动桥。在国内目前的市场上，中央双级驱动桥主要有 2 种类型：一类如伊顿系列产品，事先就在单级减速器中预留好空间，当要求增大牵引力与速比时，可装入圆柱行星齿轮减速机构，将原中央单级改成中央双级驱动桥，这种改制“三化”（即系列化，通用化，标准化）程度高，桥壳、主减速器等均可通用，锥齿轮直径不变；另一类如洛克威尔系列产品，当要增大牵引力与速比时，需要改制第一级伞齿轮后，再装入第二级圆柱直齿轮或斜齿轮，变成要求的中央双级驱动桥，这时桥壳可通用，主减速器不通用，锥齿轮有 2 个规格。由于上述中央双级减速桥均是在中央单级桥的速比超出一定数值或牵引总质量较大时，作为系列产品而派生出来的一种型号，它们很难变型为前驱动桥，使用受到一定限制；因此，综合来说，双级减速桥一般均不作为一种基本型驱动桥来发展，而是作为某一特殊考虑而派生出来的驱动桥存在。 (3) 中央单级、轮边减速驱动桥。轮边减速驱动桥较为广泛地用于油田、建筑工地、矿山等非公路车与军用车上。当前轮边减速桥可分为 2 类：一类为圆锥行星齿轮式轮边减速桥；另一类为圆柱行星齿轮式轮边减速驱动桥。圆锥行星齿轮式轮边减速桥。由圆锥行星齿轮式传动构成的轮边减速器，轮边减速比为固定值 2，它一般均与中央单级桥组成为一系列。在该系列中，中央单级桥仍具有独立性，可单独使用，需要增大桥的输出转矩，使牵引力增大或速比增大时，可不改变中央主减速器而在两轴端加上圆锥行星齿轮式减速器即可变成双级桥。这类桥与中央双级减速桥的区别在于：降低半轴传递的转矩，把增大的转矩直接增加到两轴本科毕业论文第 7 页共 53 页端的轮边减速器上，其“三化”程度较高。但这类桥因轮边减速比为固定值 2，因此，中央主减速器的尺寸仍较大，一般用于公路、非公路军用车。圆柱行星齿轮式轮边减速桥。单排、齿圈固定式圆柱行星齿轮减速桥，一般减速比在 3 至间。由于轮边减速比大，因此，中央主减速器的速比一般均小于 3，这样大锥齿轮就可取较小的直径，以保证重型卡车对离地问隙的要求。这类桥比单级减速器的质量大，价格也要贵些，而且轮穀内具有齿轮传动，长时间在公路上行驶会产生大量的热量而引起过热；因此，作为公路车用驱动桥，它不如中央单级减速桥。综上所述，由于设计的驱动桥的传动比为于 6。况且由于随着我国公路条件的改善和物流业对车辆性能要求的变化，重型卡车驱动桥技术已呈现出向单级化发展的趋势，主要是单级驱动桥还有以下几点优点： (a) 单级减速驱动桥是驱动桥中结构最简单的一种，制造工艺简单，成本较低，是驱动桥的基本类型，在重型卡车上占有重要地位； (b) 重型卡车发动机向低速大转矩发展的趋势，使得驱动桥的传动比向小速比发展； (b) 随着公路状况的改善，特别是高速公路的迅猛发展，重型卡车使用条件对汽车通过性的要求降低。因此，重型卡车不必像过去一样，采用复杂的结构提高通过性； (c) 与带轮边减速器的驱动桥相比，由于产品结构简化，单级减速驱动桥机械传动效率提高，易损件减少，可靠性提高。所以此设计采用单级驱动桥再配以铸造整体式桥壳。图后驱动桥为中国重汽引进的美国司 13 吨级单级减速桥的外形图。图美驰）单后驱动桥本科毕业论文第 8 页共 53 页 3 主减速器设计主减速器的结构形式主减速器的结构形式主要是根据其齿轮的类型，主动齿轮和从动齿轮的安置方法以及减速形式的不同而异。主减速器的齿轮类型主减速器的齿轮有弧齿锥齿轮，双曲面齿轮，圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形式。在此选用弧齿锥齿轮传动，其特点是主、从动齿轮的轴线垂直交于一点。由于轮齿端面重叠的影响，至少有两个以上的轮齿同时啮合，因此可以承受较大的负荷，加之其轮齿不是在齿的全长上同时啮合，而是逐渐有齿的一端连续而平稳的地转向另一端，所以工作平稳，噪声和振动小。而弧齿锥齿轮还存在一些缺点，比如对啮合精度比较敏感，齿轮副的锥顶稍有不吻合就会使工作条件急剧变坏，并加剧齿轮的磨损和使噪声增大；但是当主传动比一定时，主动齿轮尺寸相同时，双曲面齿轮比相应的弧齿锥齿轮小，从而可以得到更大的离地间隙，有利于实现汽车的总体布置。另外，弧齿锥齿轮与双曲面锥齿轮相比，具有较高的传动效率，可达 99%。主减速器的减速形式由于 i=6，一般采用单级主减速器，单级减速驱动桥产品的优势：单级减速驱动车桥是驱动桥中结构最简单的一种，制造工艺较简单，成本较低，是驱动桥的基本型，在重型卡车上占有重要地位；目前重型卡车发动机向低速大扭矩发展的趋势使得驱动桥的传动比向小速比发展；随着公路状况的改善，特别是高速公路的迅猛发展，许多重型卡车使用条件对汽车通过性的要求降低，因此，重型卡车产品不必像过去一样，采用复杂的结构提高其的通过性；与带轮边减速器的驱动桥相比，由于产品结构简化，单级减速驱动桥机械传动效率提高，易损件减少，可靠性增加。主减速器主，从动锥齿轮的支承形式作为一个 13 吨级的驱动桥，传动的转矩较大，所以主动锥齿轮采用骑马式支承。装于轮齿大端一侧轴颈上的轴承，多采用两个可以预紧以增加支承刚度的圆锥滚子轴承，其中位于驱动桥前部的通常称为主动锥齿轮前轴承，其后部紧靠齿轮背面的那个齿轮称为主动锥齿轮后轴承；当采用骑马式支承时，装于齿轮小端一侧轴颈上的轴承一般称为导向轴承。导向轴承都采用圆柱滚子式，并且内外圈可以分离（有时不带内圈），以利于拆装。本科毕业论文第 9 页共 53 页主减速器的基本参数选择与设计计算主减速器计算载荷的确定 (1) 按发动机最大转矩和最低挡传动比确定从动锥齿轮的计算转矩 ce m a x （ 3 式中发动机至所计算的主减速器从动锥齿轮之间的传动系的最低挡传动比，在此取数据此参考斯太尔 65 车型；发动机的输出的最大转矩，此数据参考斯太尔 65 车型在此取 830 ； T 传动系上传动部分的传动效率，在此取 n 该汽车的驱动桥数目在此取 1；由于猛结合离合器而产生冲击载荷时的超载系数，对于一般的载货汽车，矿用汽车和越野汽车以及液力传动及自动变速器的各类汽车取性能系数 0时可取 16 1 9 5 016 1 9 5 1 9 5m a m a m a （ 3 汽车满载时的总质量在此取 20000 ；所以 020000 =4716 0 即以上各参数可求 1 =29910.2 (2) 按驱动轮打滑转矩确定从动锥齿轮的计算转矩 /2 （ 3 式中 2G 汽车满载时一个驱动桥给水平地面的最大负荷，预设后桥所承载130000N 的负荷 ; 轮胎对地面的附着系数，对于安装一般轮胎的公路用车，取 = 本科毕业论文第 10 页共 53 页于越野汽车取于安装有专门的防滑宽轮胎的高级轿车，计算时可取 r 车轮的滚动半径，在此选用轮胎型号为动半径为，分别为所计算的主减速器从动锥齿轮到驱动车轮之间的传动效率和传动比，取于没有轮边减速器以 /2 =2 0 0 0 =64703.9 (3) 按汽车日常行驶平均转矩确定从动锥齿轮的计算转矩对于公路车辆来说，使用条件较非公路车辆稳定，其正常持续的转矩根据所谓的平均牵引力的值来确定： )( 3 式中：汽车满载时的总重量，参考斯太尔 65 车型在此取 2000000N；所牵引的挂车满载时总重量， N，但仅用于牵引车的计算；道路滚动阻力系数，对于载货汽车可取此取 f 汽车正常行驶时的平均爬坡能力系数，对于载货汽车可取此取汽车的性能系数在此取 0；， n 见式（ 3（ 3的说明。所以 )( = =10305.8 式（ 3式（ 3考汽车车桥设计 1式（ 3式（ 3 主减速器基本参数的选择主减速器锥齿轮的主要参数有主、从动齿轮的齿数 1z 和 2z ，从动锥齿轮大端分度圆直径 2D 、端面模数从动锥齿轮齿面宽 1b 和 2b 、中点螺旋角、法向压力角等。本科毕业论文第 11 页共 53 页 (1) 主、从动锥齿轮齿数 1z 和 2z 选择主、从动锥齿轮齿数时应考虑如下因素： (a) 为了磨合均匀， 1z ， 2z 之间应避免有公约数。 (b) 为了得到理想的齿面重合度和高的轮齿弯曲强度，主、从动齿轮齿数和应不小于 40。 (c) 为了啮合平稳，噪声小和具有高的疲劳强度对于商用车 1z 一般不小于 6。 (d) 主传动比01z 尽量取得小一些，以便得到满意的离地间隙。 (e) 对于不同的主传动比， 1z 和 2z 应有适宜的搭配。根据以上要求参考汽车车桥设计 1中表 3 3z =9 2z =40 1z + 2z =49 40 (2) 从动锥齿轮大端分度圆直径 2D 和端面模数大尺寸 2D 会影响驱动桥壳的离地间隙，减小 2D 又会影响跨置式主动齿轮的前支承座的安装空间和差速器的安装。 2D 可根据经验公式初选，即 32 2 （ 3 2 直径系数，一般取 c 从动锥齿轮的计算转矩，，为所以 2D =（ 3 （初选 2D =450 则2D / 2z =450/40=有参考机械设计手册 2表 2 则 2D =480根据3 K 来校核 12选取的是否合适，其中（此处， 3 （因此满足校核。 (3) 主，从动锥齿轮齿面宽 1b 和 2b 锥齿轮齿面过宽并不能增大齿轮的强度和寿命，反而会导致因锥齿轮轮齿小端齿沟变窄引起的切削刀头顶面过窄及刀尖圆角过小，这样不但会减小了齿根圆角半径，加大了集中应力，还降低了刀具的使用寿命。此外，安装时有位置偏差或由于制造、本科毕业论文第 12 页共 53 页热处理变形等原因使齿轮工作时载荷集中于轮齿小端，会引起轮齿小端过早损坏和疲劳损伤。另外，齿面过宽也会引起装配空间减小。但齿面过窄，轮齿表面的耐磨性和轮齿的强度会降低。对于从动锥齿轮齿面宽 2b ，推荐不大于节锥 2A 的 22 b ，而且 202 ，对于汽车主减速器圆弧齿轮推荐采用： 22 b =480= 在此取 75一般习惯使锥齿轮的小齿轮齿面宽比大齿轮稍大，使其在大齿轮齿面两端都超一些，通常小齿轮的齿面加大 10%较为合适，在此取 1b =80(4) 中点螺旋角螺旋角沿齿宽是变化的，轮齿大端的螺旋角最大，轮齿小端螺旋角最小，弧齿锥齿轮副的中点螺旋角是相等的，选时应考虑它对齿面重合度，轮齿强度和轴向力大小的影响，越大，则也越大，同时啮合的齿越多，传动越平稳，噪声越低，而且轮齿的强度越高，应不小于效果最好，但过大，会导致轴向力增大。汽车主减速器弧齿锥齿轮的平均螺旋角为 35 40，而商用车选用较小的值以防止轴向力过大，通常取 35。 (5) 螺旋方向主、从动锥齿轮的螺旋方向是相反的。螺旋方向与锥齿轮的旋转方向影响其所受的轴向力的方向，当变速器挂前进挡时，应使主动锥齿轮的轴向力离开锥顶方向，这样可使主、从动齿轮有分离的趋势，防止轮齿因卡死而损坏。所以主动锥齿轮选择为左旋，从锥顶看为逆时针运动，这样从动锥齿轮为右旋，从锥顶看为顺时针，驱动汽车前进。 (6) 法向压力角加大压力角可以提高齿轮的强度，减少齿轮不产生根切的最小齿数，但对于尺寸小的齿轮，大压力角易使齿顶变尖及刀尖宽度过小，并使齿轮的端面重叠系数下降，一般对于“格里森”制主减速器螺旋锥齿轮来说，规定重型载货汽车可选用压力角。本科毕业论文第 13 页共 53 页主减速器圆弧锥齿轮的几何尺寸计算表主减速器圆弧锥齿轮的几何尺寸计算用表序号项目计算公式计算结果 1 主动齿轮齿数 1z 9 2 从动齿轮齿数 2z 40 3 端面模数 m 12 4 齿面宽 b 1b =80 2b =75 5 工作齿高 2 6 全齿高 a *2 h = 7 法向压力角 = 8 轴交角 =90 9 节圆直径 d =m z 1d 108 2d =480 续表序号项目计算公式计算结果 10 节锥角 1 12 =90 - 1 1 = 2 = 11 节锥距 11d =22d 12 周节 t=m t= 13 齿顶高 14 齿根高 * 15 径向间隙 c= c= 16 齿根角 0f = 17 面锥角 211 122 1a = 2a = 18 根锥角 1f = 11 f 2f = 22 f 1f = 2f = 本科毕业论文第 14 页共 53 页 19 齿顶圆直径 1111 c aa 2 221 1 2 20 节锥顶点止齿轮外缘距离 1121 s ak 212 22 2 21 理论弧齿厚 21 k2 1s =s =2 齿侧间隙 B=3 螺旋角 =35 主减速器圆弧锥齿轮的强度计算在完成主减速器齿轮的几何计算之后，应对其强度进行计算，以保证其有足够的强度和寿命以及安全可靠性地工作。在进行强度计算之前应首先了解齿轮的破坏形式及其影响因素。 (1) 齿轮的损坏形式及寿命齿轮的损坏形式常见的有轮齿折断、齿面点蚀及剥落、齿面胶合、齿面磨损等。它们的主要特点及影响因素分述如下： (a) 轮齿折断主要分为疲劳折断及由于弯曲强度不足而引起的过载折断。折断多数从齿根开始，因为齿根处齿轮的弯曲应力最大。疲劳折断：在长时间较大的交变载荷作用下，齿轮根部经受交变的弯曲应力。如果最高应力点的应力超过材料的耐久极限，则首先在齿根处产生初始的裂纹。随着载荷循环次数的增加，裂纹不断扩大，最后导致轮齿部分地或整个地断掉。在开始出现裂纹处和突然断掉前存在裂纹处，在载荷作用下由于裂纹断面间的相互摩擦，形成了一个光亮的端面区域，这是疲劳折断的特征，其余断面由于是突然形成的故为粗糙的新断面。过载折断：由于设计不当或齿轮的材料及热处理不符合要求，或由于偶然性的峰值载荷的冲击，使载荷超过了齿轮弯曲强度所允许的范围，而引起轮齿的一次性突然折断。此外，由于装配的齿侧间隙调节不当、安装刚度不足、安装位置不对等原因，使轮齿表面接触区位置偏向一端，轮齿受到局部集中载荷时，往往会使一端（经常是本科毕业论文第 15 页共 53 页大端）沿斜向产生齿端折断。各种形式的过载折断的断面均为粗糙的新断面。为了防止轮齿折断，应使其具有足够的弯曲强度，并选择适当的模数、压力角、齿高及切向修正量、良好的齿轮材料及保证热处理质量等。齿根圆角尽可能加大，根部及齿面要光洁。（ b）齿面的点蚀及剥落齿面的疲劳点蚀及剥落是齿轮的主要破坏形式之一，约占损坏报废齿轮的 70%以上。它主要由于表面接触强度不足而引起的。点蚀：是轮齿表面多次高压接触而引起的表面疲劳的结果。由于接触区产生很大的表面接触应力，常常在节点附近，特别在小齿轮节圆以下的齿根区域内开始，形成极小的齿面裂纹进而发展成浅凹坑，形成这种凹坑或麻点的现象就称为点蚀。一般首先产生在几个齿上。在齿轮继续工作时，则扩大凹坑的尺寸及数目，甚至会逐渐使齿面成块剥落，引起噪音和较大的动载荷。在最后阶段轮齿迅速损坏或折断。减小齿面压力和提高润滑效果是提高抗点蚀的有效方法，为此可增大节圆直径及增大螺旋角，使齿面的曲率半径增大，减小其接触应力。在允许的范围内适当加大齿面宽也是一种办法。齿面剥落：发生在渗碳等表面淬硬的齿面上，形成沿齿面宽方向分布的较点蚀更深的凹坑。凹坑壁从齿表面陡直地陷下。造成齿面剥落的主要原因是表面层强度不够。例如渗碳齿轮表面层太薄、心部硬度不够等都会引起齿面剥落。当渗碳齿轮热处理不当使渗碳层中含碳浓度的梯度太陡时，则一部分渗碳层齿面形成的硬皮也将从齿轮心部剥落下来。（ c）齿面胶合在高压和高速滑摩引起的局部高温的共同作用下，或润滑冷却不良、油膜破坏形成金属齿表面的直接摩擦时，因高温、高压而将金属粘结在一起后又撕下来所造成的表面损坏现象和擦伤现象称为胶合。它多出现在齿顶附近，在与节锥齿线的垂直方向产生撕裂或擦伤痕迹。轮齿的胶合强度是按齿面接触点的临界温度而定，减小胶合现象的方法是改善润滑条件等。（ d）齿面磨损这是轮齿齿面间相互滑动、研磨或划痕所造成的损坏现象。规定范围内的正常磨损是允许的。研磨磨损是由于齿轮传动中的剥落颗粒、装配中带入的杂物，如未清除的型砂、氧化皮等以及油中不洁物所造成的不正常磨损，应予避免。汽车主减速器及本科毕业论文第 16 页共 53 页差速器齿轮在新车跑合期及长期使用中按规定里程更换规定的润滑油并进行清洗是防止不正常磨损的有效方法。汽车驱动桥的齿轮，承受的是交变负荷，其主要损坏形式是疲劳。其表现是齿根疲劳折断和由表面点蚀引起的剥落。在要求使用寿命为 20 万千米或以上时，其循环次数均以超过材料的耐久疲劳次数。因此，驱动桥齿轮的许用弯曲应力不超过表表汽车驱动桥齿轮的许用应力计算载荷主减速器齿轮的许用弯曲应力主减速器齿轮的许用接触应力差速器齿轮的许用弯曲应力按式（ 2式（ 2算出的最大计算转矩的较小者 700 2800 980 按式（ 2算出的平均计算转矩 750 践表明，主减速器齿轮的疲劳寿命主要与最大持续载荷（即平均计算转矩）有关，而与汽车预期寿命期间出现的峰值载荷关系不大。汽车驱动桥的最大输出转矩不是使用中的持续载荷，强度计算时只能用它来验算最大应力，不能作为疲劳损坏的依据。 (2) 主减速器圆弧齿螺旋锥齿轮的强度计算单位齿长上的圆周力在汽车主减速器齿轮的表面耐磨性，常常用其在轮齿上的假定单位压力即单位齿长圆周力来估算，即 2 (3式中： P 作用在齿轮上的圆周力，按发动机最大转矩两种载荷工况进行计算， N； 2b 从动齿轮的齿面宽，在此取 80 按发动机最大转矩计算时： 213m a N （ 3 式中：发动机输出的最大转矩，在此取 830 ；本科毕业论文第 17 页共 53 页变速器的传动比； 1d 主动齿轮节圆直径，在此取 108 p N 最大附着力矩计算时： 2232210r N 3 式中： 2G 汽车满载时一个驱动桥给水平地面的最大负荷，对于后驱动桥还应考虑汽车最大加速时的负荷增加量，在此取 130000N；轮胎与地面的附着系数，在此取 r 轮胎的滚动半径，在此取上式2752 4 0 105 2 0 0 0 03 p=1619 N 现代汽车的设计中，由于材质及加工工艺等制造质量的提高，单位齿长上的圆周力有时

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