柴油动力微型客车设计（后桥设计）【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘 要 我的本科毕业设计论文题目是 柴油动力的微型客车设计中的后桥设计部分及其计算过程。 对于微型客车的布置形式主要采用发动机中置后轴驱动的方式，后桥部分动力传递过程的部件主要有主减速器、差速器、半轴等。本次设计的主要任务就是对主减速器、差速器、半轴、桥壳的设计和计算。发动机输出的动力经过离合器、变速器、传动轴，动力才可以传递到后桥。而后主减速器采用单级主减速器就可以满足微型客车的减速增扭的需要，这样也可以尽可能简化结构，增加空间利用率，使制作工艺和成本都有所降低。差速器采用对称式单轴圆锥行星齿轮差速器，因 为微型客车运行条件是在较好的工作路面，可以充分的把传动轴传来的转距分配到左右两半轴上，实现差速原理。半轴的设计，花键的设计都是通过严格的计算和校核才得出来的计算结果，其参数也经过了仔细的选择。 在后轴驱动的汽车上，汽车后桥是整车设计中非常重要的部分，我们必须要通过严格的设计和计算，才可以保证其强度，保证客车在运行过程中的安全。 关键词： 微型客车，主减速器，差速器，后桥 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 y is to in of of in of of of so of is of be to to by so be as as to so is in to to On is a we to it to 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 摘 要 目 录 误 !未定义书签。 第一章 设计题目分析 第二章 主减速器设计 （一）主减速器的结构形式 1、主减速器的齿轮类型 2、主减速器齿轮的支承形式 （二） 主减速器的参数选择与设计计算 1、主减速器计算载荷的确定 （三）主减速器锥齿轮的主要参数选择 1、主、从动锥齿轮齿数 2、从动锥齿轮大端分度圆直径 2D 和端面模数 3、 主，从动锥齿轮齿面宽 1b 和 2b 0 4、双曲面齿轮副偏移距 E 0 5、中点螺旋角 0 6、 螺旋方向 1 7、 法向压力角 1 8、具体参数表 1 （四）主减速器双曲面齿轮校核 3 1、 单位齿长圆周力 3 2、 轮齿的弯曲强度 4 3、 轮齿接触强度 5 （五） 锥齿轮的材料 5 （六）主减速器主从动齿轮的支撑方案 6 1、主动锥齿轮的支撑 6 2、从动锥齿轮的支撑 6 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第三章 差速器的设计 7 （一）差速器的结构型式 7 （二）差速器的基本参数的选择及计算 9 1、行星齿轮基本参数选择 9 2、行星齿轮球面半径 )(确定 9 3、行星齿轮与半轴齿轮齿数的选择 9 4、差速器差动半轴一端的齿轮外径和圆锥齿轮模数的计算 0 5、压力角 0 6、安装孔 的直径 和安装孔的深度 L 的计算 0 （三）差速器直齿锥齿轮的几何尺寸计算 1 第四章 半轴的设计 3 （一）半轴型式 3 （二）半轴参数设计及计算 4 （三）半轴花键的强度计算 6 （四） 半轴的其他主要参数的选择 7 （五）半轴的结构设计及材料与热处理 8 第五章 驱动桥壳设计 8 （一）结构方案分析 8 （二） 驱动桥壳强度计算 9 1、静载荷下 9 2、不平道路行驶路面冲击载荷的强度计算 9 3、最大的牵引力 0 4、紧急刹车时 0 5、横向力最大时 1 （三）材料的选择 2 第六章 总 结 2 致 谢 3 参 考 文 献 4 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第一章 设计题目分析 后轮驱动的客车驱动桥处于动力传动系末端。其基本功能是将发动机经过传动系统传递的转矩增大，同时降低转速，并把这些转矩合理的分配到左右驱动轮。同时后轴作为整车的主要受力部件，接受着路面对整车二分之一的力，有横向力，纵向力、笔直力。驱动桥基本上是主减速器，差速器，轮传动部件和驱动桥壳。 驱动桥有断开式和非断开式。在选择的时候，还应当根据汽车设计的类型，还有该汽车使用的条件状况，并且还要考虑我们 现有的生产条件，还得和其他组员所设计的如悬架的配合，从而保证整车的预期性能和要求可以得到一次性实现。在我们的设计开始之前，我们需要考虑与后桥匹配的一些部件的选择。对于微型客车，运行条件较平顺，整体式车桥，其构造比较一般，加工工艺性良，成本非常低，运转牢靠，维修容易方便。断开式车桥，结构比较复杂一些，对装配的工艺要求较高，但是其行驶平顺性较好，当一侧车轮收到路面不平的冲击载荷时，不至于使整个车身都倾斜一个角度，乘坐舒适性也较好。与后桥匹配地悬架系统尽管不是本次设计的内容，但悬架与汽车后桥匹配后，簧下质量也是一 个实质性的参数，它关乎着整个车辆的运行平稳性，乘坐的舒适性。我通过网上查找，参照微型客车的整体布局参数、参观河南科技大学车辆整车陈列室的微型客车底盘实物和车辆学院整车拆装室内微型轿车实物和参考资料中有关的其他车型，提出微型客车驱动桥的设计要满足的一些基本要求： 主减速器比要选在合适的范围内，从而保证客车在运营过程中燃油经济型和动力性十足。 传动效率要高。 主减速器和差速器的齿轮还有一些运动件的工作要平稳，噪声要小。 为满足足够的通过性，离地间隙要足够合适，所以外廓尺寸要小。 能够承受来自地面或车身的各种力和 力距，所以强度和刚度一定要足够并且尽可能降低簧下质量，下降大地对车身的打击，升高平顺性。构造明白易懂，工艺性的加工方便，快捷，完好。制造要简易，调整和维修方便。 本次毕业设计参照网上查到的微型客车的整体布局参数、河南科技大学车辆学院买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 车辆陈列室微型客车底盘实物，车辆学院车辆拆装室微型轿车实物和相关图书馆参阅资料中有关的其他车型 ，同时配合大学所学课程完成本次设计微型客车的驱动桥的设计任务。 第二章 主减速器设计 （一）主减速器的结构形式 主减速器的布局方式紧要是按照齿轮的类别、主动齿轮、从动齿轮的安装方式、减速形式等的不同而不同。 1、主减速器的齿轮类型 主减速器的齿轮类型有好多种设计的方式，其中比较典型的有两种，一是双趋面轮齿齿轮，二是螺旋轮齿锥齿轮。现代汽车逐渐速器的齿轮基本采用螺旋轮齿锥齿轮。螺旋锥齿轮传动在高负荷下，工作平稳，噪音也很小，滑动速度较低，齿面上的接触力小。本次设计根据设计要求也将采取单级锥齿轮传动。 2、 主减速器齿轮的支承形式 本题设计题目为微型客车，所以采用悬臂式安装。采用悬臂式安装主要是考虑其安装方法的可行性，保证轴颈足够长，齿轮刚度足够大。此处两轴承之间的间隔应大于等于 的悬臂长度。 （二） 主减速器的参数选择与设计计算 1、主减速器计算载荷的确定 发动机选择 最高转速： 4000大功率： 55大扭矩： 减速比 确定 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 关于我们微型小客车的设计，一个已知的发动机最大功率们选择的值0时 a 式中 处自定轮胎型号为 185/65以滚动半径为 2 9 8 . 0 5 m m=2 5 . 4 / 214+65%185 。 1 把 4000r/n=40Km/h=代入上式 40 4000*a iv 从动齿轮的计算转矩 d e m a x 1 f 0k T k i i i 31N.m n= 1； 1； = K=1； ； 挡的传动比， 将数据代入上式可得： ）、从动锥齿轮的计算转矩 由驱动轮打滑转矩测定： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 122 式中： 2G 桥驱动轴上的重量，为 40%G=40% 18000=7200N 2m 快时质量的移动系数， 2m = 胎接地系数， = r 轮滚动半径， 轮到差速器壳体的传动比，； 将数据代入公式可得到 ）、该从动锥齿轮的计算转矩 根据汽车的均匀的扭矩计算 )(T cf rG 式中： 18000N； r 1； d曲面锥齿轮取 表汽车在设计时允许持续爬坡的能力，取 坡系数，取 代入公式可得： 所以，主动锥齿轮计算转矩 。圈的最大的计算扭矩取 1）， 2）两结果中的较小者，故 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 主动锥齿轮的计算转矩： 4 7 9 0cz 果选用弧齿锥齿轮副，传动效率则取 95%；若采用双曲面齿轮副作为主减速器齿轮齿面，当 i5 时，主减速器齿轮之间的传递效率取 = i5，取 =为我们的主减速器的比为 此处的传递的效率为 （三）主减速器锥齿轮的主要参数选择 1、主、从动锥齿轮齿数 择 主减速器齿轮的齿的数量 时应 重视下面的 因素； 主减速器两传动动齿轮 的啮合要确保平稳，低 噪音 ， 而且抗 疲劳强度 要高。两锥齿轮 齿数和 应 不少于 40。 由上文计算知逐 减速器传 递 比 定 为 首先我们选择小 齿轮 的 齿数 1， 齿圈锥 齿轮 的 齿数 7。 所以 根据上文的计算得 2、从动锥齿轮大端分度圆直径 2D 和端面模数本次设计中，增大分度圆大径，会降低车辆的最小的离地间隙；减小分度圆直径 2D ，会缩短主动小齿轮悬臂式安装的空间。 2D 可根据经验公式初选，即 32 2 2 系数，（ 2 齿圈的计算转矩， ， 所以 2D =（ 3 （ 初选 2D =160 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 则2D / 2z =160/37=初选 则 2D =148按照3 K 校核 4是否是合适的值，系数 （ 此处 ， ） 所以满足要求 。 3、 主，从动锥齿轮齿面宽 1b 和 2b 锥齿轮的齿面过分的宽并没有什么好处，不仅会降低齿轮的强度和寿命，而且会招致很多不利因素。如齿槽变窄，切削刀 的刀尖圆角太小，太小的顶面所造成的小端，这样不仅可以减少圆角半径，增加重点应力，也降低了刀具的使用寿命。若齿轮在制造和安装时出现偏差，都会使小齿轮小端受力集结，早早得损伤，损坏。此外，对齿面过宽也会导致装配空间减小，然而，齿面太窄，齿面的磨损和轮齿的强度可以减少。 故，经过自己查询资料，从动锥齿轮的齿面宽度 2b 推荐值为 ，02 ，本次微型客车主减速器双曲面齿轮采纳推荐： 22 b =148 23大齿轮的齿面宽度要稍大于小齿轮的齿面宽度，而且两边都要稍长一些，此处我们取 取 1b = 254、双曲面齿轮副偏移距 E 能充分发挥的准双曲面的齿轮的传动的优点， 大，会造成齿面的前期磨损和拉伤。针对本次微型客车的相关设计， E E 40%处 应保证齿轮不发生根切，此处我们的主传动比已经确定，不发生根切。故我们选择 E 20%且 E 39%5、中点螺旋角 增大，轮齿强度变大，重合度跟着变大，齿数啮合越多，传动更平稳。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 减少，轴向力变大，轴承压力变大，轴承的使用时间变短。 本次设计选用 为 35度。 6、 螺旋方向 主、从动锥齿轮的螺旋方向是相反的。当该微型客车处于行进状态的时候，小齿轮受到的横向力，必须朝着锥顶的反方向，两啮合齿轮趋向彼此远离的反向，可以有效避免轮齿间的卡死损坏。故当汽车前进时，主动锥齿轮左（从锥顶），从动锥齿轮是正确的。 7、 法向压力角 选用 双曲面齿轮副，主动齿轮压力角不相等，齿圈的压力角是相等的。因而选取平均压力角时，微型客车取压力角 20 。 8、具体参数表 参数及其计算确定 名 字 代码 公 式 和 说 明 结果 轴交角 按 需 要 确 定 ， 一 般 17010 ，最常用 90 90 螺旋角 m通常 4035m，最常用35m 。 35m 大端的分度圆的直径 得的端面的模数， 41 482 分锥角 12211 ,a r c t a n,90 ， 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 外锥距 eR 齿宽系数 R3141 b 齿宽 51 中点模数 中点法向模数 c m m 中点锥距 m 顶隙 ，顶隙系数 c c 齿顶高 ，4.3齿根高 ( *a 2 全齿高 齿根角 f ;h 2 ,2 21 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 齿顶角 a12,21 2 ,2 21 顶锥角 a 7 6 ,8 1 21 根锥角 f 1 7,3 1 21 （四）主减速器双曲面齿轮校核 根据程序的结果，主动小齿轮的螺旋角 ，最初我们选的是 ，两数的基本差值 ,满足基本要求，可取的螺旋角 40)1 ，查汽车设计，m ，较好。 齿轮的轮齿毁坏方式：过载断掉，齿接触面的点蚀及剥落，齿接触面的粘连胶合，弯曲疲劳断掉，齿接触面的磨损等。 1、 单位齿长圆周力 主动轮大端分度圆直径 41 按发动机的变速器一挡传动比和最大的转矩计算 e /1022131m a 上式中： 发动机输出的最大的转矩 N ； 主动小齿轮分度圆的直径 1i 变速器一挡传动比 ； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 按上式 03 1 3 123 82N/变速器的直接档速比和发动机的最大转矩计算 2134m a 02 e 2 6 7 N / m 592344 10113123 N。 计算结果满足要求。 2、 轮齿的弯曲强度 锥齿轮轮齿的齿根弯曲应力公式 F Z 0310*2 T :为所计算的齿轮的计算转矩 0K：过载的系数 ,取 10 K。 寸的系数。 量的系数 面的载荷的分配系数 主动锥齿轮的强度校核 1)以发动机的最大扭矩和传动系的一挡传动比计算出来的主动小锥齿轮的转矩 004*25* *0*210*2 32 03 2)运行平均扭矩计算的主动齿轮转矩 计算的扭矩校核值 c F 01 0 *32* 8 *1 8 8*10*223 从动锥齿轮强度校核 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1)用发动机最大扭矩和传动系变速器 1 挡传递比所计算出来的大齿轮的转矩c F 0 04 4 7*32* 8 *3 2 6 2*10*223 2)以汽车行驶平均转矩计算从动齿轮转矩c F 01 1 *32* 8 *3 2 6 2*10*223 3、 轮齿接触强度 锥齿轮齿面接触应力公式： T：为所计算齿轮的计算转矩 寸的系数。 量的系数 0K:过载的系数 面的载荷的分配系数 由于接触应力是一样的，此处我们只计算主动齿轮。 1)按主动轮计算载荷计算 2*110*1*1*735* 2)按日常的行驶转矩计算 2*110*1*1*188* （五） 锥齿轮的材料 渗碳的合金钢是生产汽车减速器的重要材料，这里包含 2220文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20等。 本设计计划使用 20种材料的优点是：一外表面硬化层含碳量较高，耐磨性和抗压性较好；二 内部较软，韧性非常好。有这以上两优点，使它的弯曲强度，承受载荷的能力和表面接触强度都很好，锻造，切削加工等的性能也都很好。当然也有缺点：热处理太贵，硬化层以下软，有可能在承受载荷较大时发生塑性变形。 （六）主减速器主从动齿轮的支撑方案 主减速器在整个动力传递过程中至关重要，其其齿轮啮合要良好，工作必须良好，整体完好不容损坏。它的加工质量，加工工艺性，材料刚度，还有后期装配的环节都与主减速器的安装有关。 1、主动锥齿轮的支撑 主动的小锥齿轮可以采用悬臂式的固定方案，也可以选用跨置式的固定方案。 悬臂式支撑主要 是在主动小齿轮的大端延长轴颈部分的长度，并安装上两个或两个以上的圆锥滚子轴承，将其很好的固定下来。我们重新设计，要充分考虑到承载力的问题，让固定主动小齿轮轴颈的大端两个圆锥滚子轴承外，靠近点齿轮轴承在轴颈上的轴向力，反向轴向力则让轴颈末端的圆锥滚子轴承承受，从而增加两轴承之间的轴向距离，支撑刚度大大提高。 跨置式支撑需要在锥齿轮的两端都有圆锥滚子轴承支撑，显然在主减速器这里，由于有差速器的位置影响，根本无法满足安装要求，故在此处，我们不再过多考虑跨置式支撑结构。 微型客车的驱动桥的设计，不传递较大扭矩，要求 结构简单，布置容易，易于安装，且成本姚笛。悬置式的安装方式较为合适。 2、从动锥齿轮的支撑 由驱动齿轮支撑轴承的数量是轴承的数量有关，其支护形式，与轴承之间的距离也有关。从东锥齿轮多用圆锥磙子轴承支撑。为了提高支撑刚度，大两圆锥磙子轴承应向内，以减少轴承之间的距离。尽可能让载荷能均匀地分配在支撑轴买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 承上，让齿圈齿轮双侧的轴承的距离接近相等。 第三章 差速器的设计 （一）差速器的结构型式 我们使用对称式圆锥行星齿轮差速器。对称式圆锥行星齿轮差速器由外壳一个，两半轴齿轮， 2 行星齿轮，以及 1 个行星齿轮轴构成。其 工作原理如下面图示。 1 、 2 分别是左右差速器的半轴角速度；3是行星齿轮的自转角速度；0就为主减速器的差速器壳体的角速度。 图 圆锥齿轮差速器原理简图 当微型客车在良好道路上做不转弯运动时，差速器的各配部件没有彼此运动，然后， 021 03 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 在这种情况 下，议定一字轴式差动器壳体旋转力 P，带动行星差动齿轮以半轴的中心轴旋转，此时行星差动齿轮乜有绕行星差动齿轮轴的旋转。行星齿轮轮齿以 2/P 的反作用力。对称式差速器，左右两半轴的齿轮的的参数完全一样，故在转矩传递的过程中，传动轴传递过来的额转矩在此处被均匀的分配到左、右半轴，所以汽车在道路上直线行驶时，左、右驱动轮的转矩一样。 当汽车转弯时，若无差速器作用，由于外侧车轮的转弯半径大于内侧车轮的转弯半径，同时角速度是相同的，这个时候，内外侧车轮的线速度不再一样，内侧车轮出现 滑转，外侧车轮出现滑移，同时受到相反的附加阻力，轮胎会磨损的很快很快，而且驾驶的安全性不能保障。现在汽车都带有差速器，拐弯的附加阻力距会使差速器的行星齿轮产生绕差速器行星齿轮轴的自传，与行星的齿轮轴的公转一起起到差速的作用，有效避免了两车轮在路面上的划转和划移，确保了两车轮的用不一样的角速度正常运动。所以只要车辆不是在直线运行，差速器就会工作。 差速器在路面上工作时，行星齿轮有绕差速器轴心的“公转”，还有绕行星齿轮轴的自转。这时外侧车轮和她相连接的半轴齿轮的转速会比内侧齿轮提高很多，且增高量为133 ，这样，外侧的半轴齿轮角速度就为： 13301 与此同时，外侧半轴角速度增加，内侧半轴角速度必然会减少，而且减低量与外侧半轴角速度的增加量一样，也为233 ，关于本次选择的对称式差速器，左右半轴的齿数一致，所以内侧半轴的齿轮的转速为： 13302 根据上面的计算可以得出差速器的工作时转速的关系为 021 2 即差速器壳体的转速正好 是两半轴的齿轮的转速和的二分之一。 由式（ 4： 当 02 时， 01 2 当 01 时， 02 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 当 00 时， 21 若 00 ，则说明从动锥齿轮的转速是 0，如果是采用用驻车制动器强迫让差速器的壳体的转速为 0，该车可能会出现漂移和急转弯 ，出现严重失控显现，很危险 。 （二）差速器的基本参数的选择及计算 1、行星齿轮基本参数选择 本微型载客汽车选用 2个行星齿轮。 2、行星齿轮球面半径 )(确定 行星齿轮差速器一般由行星齿轮球面的半径 定，球面半径是行星齿轮装配的大小，表明差速器圆锥齿轮节锥矩，也表征了差速器的强度特征。 球面半径根据经验公式来确定： 3 上式中： 行星齿轮的球面半径的系数； 计算的转矩， N 。 3 下来以后，就可以利用下面的公式选择其节锥矩： 3、行星齿轮与半轴齿轮齿数的选择 为了保证齿轮强度足够，需要计算 出较大地模数，而且行星的齿轮齿数要尽可能的少，可是最少不能少于 10。一般情况下，半轴的齿轮齿数选择范围为 1425；按照经验，选择半轴齿轮和行星小齿轮齿数时，两者齿数的比值在大于 于 2 的范围里比较合适；当然行星齿的数目必须能够整除两半轴的齿轮的齿数的和，不然不能合理安装。按照以上的要求，暂选差速器差动行星小齿轮的个数为两个，齿数 10个，半轴的齿轮的齿数 18个。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4、差速器差动半轴一端的齿轮外径和圆锥齿轮模数的计算 行星齿轮节锥角 1 和半轴齿轮节锥角 2 的计算： 211 ； 122 式中： 1z ， 2z 为行星齿轮和半轴齿轮齿数 r ct a na r ct a ct ct 锥齿轮大端模数： 22 011 0 s i 82s i i 20110 3m 求节圆半径 d 得： 031011 431822 5、压力角 已往差速器啮合齿轮的齿的压力角是 20 ，齿高系数基本上都是 1，齿数最起码要 13个。现如今的差速器啮合的压力角基本上压力角都采用 0322 ，而且齿高的系数也减少到 少齿数由原来 13 个降低到现在 10 个。所以初定压力角为 6、安装孔的直径 和安装孔的深度 L 的计算 根据汽车工程手册中： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 319 . . 5 3 1 4 L 式中： 壳体上的转矩； n 行星齿轮数； 2n l 行星齿轮的接触面中心点与锥顶之间的间隔， c 支柱面许用的挤压应力，这里为 69N/ （三）差速器直齿锥齿轮的几何尺寸计算 101 z （应尽量取小值） 取 10 25142 z 且须满足安装条件 取 18 3m 0x 8) 0322 90 3011 5422 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 c 2 12s 2110 15. 周节 1h 22h 0 . 5 4 4)(3 7 1. 1 6 . 6 0 87 8 2 ）差速器直齿 锥齿轮的强度计算 我们对差速器齿轮的强度核重点是弯曲强度，疲劳寿命此处不予考虑，因为行星齿轮在直线行驶时只起等臂推力杆的作用，当出现转速值有差异时，行星小齿轮对比于半轴的齿轮就会出现相对运动。 汽车的差速器齿轮的弯曲应力为： 2203102 （ N/ 式中： T 差速器差动的行星小齿轮传递其中一个半轴齿轮的力矩， 主减速器从动齿圈所传递的扭矩； n 行星小齿轮的数目； 2Z 半轴齿轮的齿数； 0K 超载的系数， 10 K； 质量的系数，后桥驱动的驱动桥齿轮取 1 0 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 载荷调分系数， 0.1 F 为被计算齿轮的的齿面宽度（ m 为计算齿轮的模数； J 齿轮的弯曲应力的综合调整系数；取 w 许用的弯曲应力是 980N/ 当 0 时， 8 8 0 1 4 6 7 0 6 T 0 T 算得 963 .