微型轿车驱动桥设计【全套CAD图纸+毕业论文答辩资料】

I 毕业设计（论文）  课题：      微型轿车驱动桥设计          所在学院：                              专     业：                              班     级：                             姓     名 ：                              学     号：                              指导教师 ：                              2016  年  3 月  31 日  需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 目  录  摘  要  . . V 第 1 章  绪论  . 1 究背景及意义  . 1 内外研究概况与发展趋势  . 1 计要求及技术参数  . 2 第 2 章  总体结构方案拟定  . 3 第 3 章  主减速器的设计  . 4 减速器的结构形式  . 4 减速器的齿轮类型  . 4 减速器的减速形式  . 4 从动齿轮的支承形式  . 5 本参数选择与计算  . 5 减速比 0i 的确定  . 5 轮计算载荷的确定  . 6 轮的设计与校核  . 10 、从动齿轮齿数的选择  . 10 齿轮材料选择  . 10 齿根弯曲疲劳强度设计  . 10 核齿面的接触强度  . 13 承的选择与校核  . 13 承的载荷计算  . 13 承型号的确定  . 15 第 4 章  差速器的设计  . 17 速器结构形式选择  . 17 速器齿轮设计  . 17 轮强度计算  . 19 轮材料选择  . 19 核计算  . 20 星齿轮轴的设计计算  . 20 星齿轮轴的分类及选用  . 20 星齿轮轴的尺寸设计  . 20 需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 星齿轮轴的材料  . 21 第 5 章  传动半轴的设计  . 22 轴的型式选择  . 22 轴的设计与校核  . 22 轴的设计计算  . 22 轴的强度较核  . 23 轴的结构、材料及热处理  . 25 向节的设计  . 25 向节结构选择  . 25 向节设计计算  . 26 向节的材料及热处理  . 27 总  结  . 28 参考文献  . 29 致  谢  . 30 需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 摘  要  本文主要是设计某 微型车 驱动桥 ， 对于 微型车 的 驱动桥 ，既要满足转向的要求，又要满足驱动的要求。其主要由主减速器 、差速器、半轴、万向节、驱动桥桥壳等构成。  本次设计根据给定的参数，首先对主减速器进行设计，主要是对主减速器的结构，以及几何 尺寸进行了设计 ；其次，对差速器的形式进行选择，差速器的形式采用普通对称式圆锥行星齿轮差速器；接着，对半轴的结构、支承形式，以及万向节的形式和特点进行了分析设计；最后，对以上的零件进行了强度的校核，并用 件绘制本 驱动桥 的装配图和主要零部件图纸。  关键词： 驱动桥 ，主减速器，差速器，半轴，万向节  需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 is to a is to to is of so  to of in of as a to of of of of of of 型轿车驱动桥设计  1 第 1 章  绪论  究背景及意义  中国成为全球第一大汽车市场的过程中，微型车正成为重要力量。据中国汽车工业协会的统计， 2009 年上半年，微车销量高达 辆，同比增长 远高于同期 微型车 销量 增长率，成为上半年全国 微型车 销量高速增长的最大功臣。以时下形势来看，微车仍将扮演异常重要的角色，这使得整个微型车市场变局丛生。  过去 5 年，全国微车销量基本上以每年 10 万辆的增速发展。 2008 年，全国共销售微车 130 万辆，只比 2007 年增长了 2%。今年，在多重政策利好的刺激下，微车销量出现了 前所未有的爆发式增长。根据公开资料统计，目前国内微车产能约为 230万辆，但到 2012 年时将接近 400 万辆。  众所周知，今年的汽车市场遇到了难得一见的政策性利好，先是燃油税改革，使得汽车用户免去了养路费成本；二是购置税改革，国家将 下排量的汽车购置税减免了 50%；三是汽车下乡补贴，国家对购买指定范围汽车产品的消费者给予最高10%的补贴。四是油价的上涨，预计明年油价将突破 90 美元。微车同时符合这四项政策的要求，成为最大受益者。在这样的机会下，自主品牌纷纷上马，向微车市场发起了进军。  微型车市场前景如此广 阔，因此加大对微型车的研究显得尤为重要，而作为微型车主要组成 驱动桥，对其的研究更是重中之重 。  内外研究 概况与发展趋势  目前国产驱动桥在国内市场占据了绝大部分份额，但仍有一定数量的车桥依赖进口，国产车桥与国际先进水平仍有一定差距。国内车桥长的差距主要体现在设计和研发能力上，目前有研发能力的车桥厂家还不多，一些厂家仅仅停留在组装阶段。实验设备也有差距，比如工程车和牵引车在行驶过程中，齿轮啮合接触区的形状是不同的，国外先进的实验设备能够模拟这种状态，而我国现在还在摸索中。  在具体工艺细节方面，我国和世 界水平的差距还比较大，归根结底后桥的共用时承载和驱动。在这两方面，今年来出现了一些新的变化。另外，在结构方面，单级驱需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 动桥的使用比例越来越高；技术方面，轻量化、舒适性的要求将逐步提高。总体而言，现在汽车向节能、环保、舒适等方面发展的趋势，要求车桥向轻量化、大扭矩、低噪声、宽速比、寿命长和低生产成本。  为适应不断完善社会主义市场经济体制的要求以及加入世贸组织后国内外汽车产业发展的新形势，推进汽车产业结构调整和升级，全面提高汽车产业国际竞争力，满足消费者对汽车产品日益增长的需求，促进汽车产业健康发展，特制定汽车产 业发展政策。生产出质量好，操作简便，价格便宜的低速载货汽车将适合大多数消费者的要求。在国家积极投入和支持发展汽车产业的同时，能研制出适合中国国情，包括道路条件和经济条件的车辆，将大大推动汽车产业的发展和社会经济的提高。  计要求及技术参数  设计微型车驱动桥，菲亚特 550 基于菲亚特 500 打造，新车搭载了法拉利的 8 引擎，采用后置设计，最大功率为 405 千瓦，由于菲亚特 550 车型参数尚未公布本次参考菲亚特 500 参数进行设计，具体如下：  发动机最大功率 (kW/ 75/6500 发动机最大扭矩 (Nm/ 133/4000 车身长宽高 ( 3547 1627 1497 变速箱： 6 挡 距 ( 2300 前轮距 ( 1407 后轮距 ( 1397 驱动方式：前置前驱  前后轮胎规格： 185/55 高时速： 161Km/h 需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 第 2 章  总体结构方案拟定  微型 轿车多采用前置发动机前 桥 驱动的布置型式，其前桥既是转向桥又是驱动桥，称为 驱动桥 。显然，在 驱动桥 的驱动车轮传动装置中，半轴需采用分段式的并用万向节联接起来，以便使转向车轮能够转向。如图 2示。  图 2动桥 示意图  1234567891011121314通常，轿车的 驱动桥 是断开式的。断开式驱动桥必须与独立悬架相匹配。当左、右驱动车轮经各自的 独立悬架直接与承载式车身或车架相联时，在左、右转向驱动车轮之间实际上没有车桥，但在习惯上仍称为断开式车桥，轿车的前 驱动桥 多采用这种结构，如图 2示  1234567图 2于要求设计的是 微型车 的前驱动桥，因为采用独立悬架，也考虑 微型车 的舒适性和运动的协调性，选用断开式驱动桥。这种驱动桥无刚性的整体外壳，主减速器及其壳体装在车架或车身上，两侧驱动车轮与车架或车身作弹性联系，并可独立地分别相对于车架或车身作上下摆动，车轮传动装置采用万 向节传动。  需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 第 3 章  主减速器的设计  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。  减速器的齿轮类型  主减速器的结构形式主要是根据齿轮类型、减速器形式不同而不同。  主减速器的齿轮主要有螺旋锥齿轮、双曲面齿轮、圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形式。  图 3轮传动 形式  根据给定技术参数，本次设计参考同级别的 菲亚特 550 的轿车作为参考设计对象，由于 菲亚特 550 的轿车的发动机采用的是横置的形式，变速器也采用横置式，所以动力输出的方向正 好与前桥轴线的方向平行。因此，此设计不必采用圆锥齿轮来改变动力旋转的方向，采用圆柱齿轮传动就可以满足要求。一般采用斜齿圆柱齿轮传动，驱动桥为断开式。动力通过左右两根半轴传递给车轮。  减速器的减速形式  对于普通乘用轿车， 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，在重型汽车上占有重要地位；  目前重型汽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，许多重型汽车使用条件对汽车通过性的要求降低，因此，重型汽车产品不必像过去一样，采用复杂的结构提高其需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 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。   从动齿轮的支承形式  主减速器中心必须保证主从动齿轮具有良好的啮合状况，才能使它们很好地工作。齿轮的正确啮合，除了与齿轮的加工质量装配调整及轴承主减速器壳体的刚度有关以外，还与齿轮的支承刚度密切相关。  （ 1）主动斜齿圆柱齿轮的支承  图 3动圆柱斜齿轮跨置式  主动斜齿圆 柱齿轮的支承形式可分为悬臂式支承和跨置式支承两种。查阅资料、文献，经方案论证，采用跨置式支承结构（如图 3）。  （ 2）从动斜齿圆柱齿轮的支承  图 3动圆柱斜齿轮支撑形式  从动斜齿圆柱齿轮采用圆锥滚子轴承支承（如图 3）。为了增加支承刚度，两轴承的圆锥滚子大端应向内。  本参数选择与计算  减速比 0i 的确定  主减速比 0i 的选择，应在汽车总体设计时和传动系的总传动比（包括变速器、分动器和取力器 、驱动桥等传动装置的传动比）一起由汽车的整车动力计算来确定。由需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 于发动机的工作条件和汽车传动系的传动比（包括主减速比）有关，可以采用优化设计方法对发动机参数与传动系的传动比及主减速比 0i 进行最优匹配，以使汽车获得最佳的动力性和燃料经济性。  对于具有很大功率储备的轿车、客车、长途公共汽车，尤其是对竞赛汽车来说，在给定发动机最大功率 情况下，所选择的 0i 值应能保证这些汽车有尽可能高的最 高车速 这时 0i 值就按下式来确定：  iV a （ 3 式中： r 车轮的滚动半径， m；  最大功率时发动机的转速， r/ 汽车的最高车速， km/h；  变速器最高挡传动比，通常为 1。  已知 轮胎类型与规格： 225/55  ：  r  查资料得：  最大功率时发动机的转速为： rp mn p 6 5 0 04 0 0 0 ， 暂 取 p 5200  汽车最高车速为： a /161m a x  变速器最高档 为直接档 传动比为： 1代入公式 (3  a iV 故 取 i  轮计算载荷的确定  由于汽车行驶时传动系载荷的不稳定性，因此要准确地算出主减速器齿轮的计算载荷是比较困难的。通常是将发动机最大转矩配以传动系最低挡传动比时和驱动车轮需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 在良好路面上开始滑转时这两种情况下作用在主减速器从动齿轮上的转矩（ T 、 ）的较小者，作为载货汽车和越野汽车在强度计算中用以验算主减速器从动齿轮最大应力的计算载荷，即：  0m a x(3   2             (3式中： 发动机最大转矩， Nm；  由发动机至所计算的主减速器从动齿轮之间的传动系最低档传动比；  T 传动系上述传动部分的传动效率，取 ；  0K 由于 “猛接合 ”离合器而产生冲击载荷时的超载系数，对于一般载货汽车 、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 10 K ；当性能系数0，可取 20 K ，或由实验决定；  n该汽车的驱动桥数目；  2G 汽车满载时一个驱动桥给水平地面的最大负荷（对于驱动桥来说，应考虑到汽车最大加速时的负荷增大量）， N；   轮胎对地面的附着系数，对于安装一般轮胎的公路用汽车，取  ；对于越野汽车，取  ；对于安装专门的防滑宽轮胎的高级轿车， ；  r 车轮的滚动半径， m；  i, 分别为由所计算的主减速器从动齿轮到驱动桥之间的传动效率和传动比（例如轮边减速等）  已知 ：  e   需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763  由后面式（ 3算得 0故： 20 K  由于该轿车只有一个驱动桥则： 1n  由后面计算得：汽车满载有总重量为 NG a ，  查参考文献 1汽车轴荷分配中 微型车 发动机前置前驱满载时前轴分配为%60%47 。本设计中取 58%，  9  3 0 82  由于该轿车是安装 一般轮胎的公路用汽车，则：   由上面计算可得： 29225.0rr m 由经验得： B  由于该轿车无轮边减速器，则： 1将上述参数值代入公式（ 3（ 3计算得：   1   30m a x  4  9 2 2  9 82  汽车的类型很多，行驶工况又非常复杂，轿车一般在高速轻载条件下工作，而矿用汽车和越野汽车则 在高负荷低车速条件下工作，没有简单的公式可算出汽车的正常持续使用转矩。但对于公路车辆来说，使用条件较非公路车辆稳定，其正常持续转矩根据所谓平均比牵引力的值来确定，即主减速器从动齿轮的平均计算转矩   )()( Nm                      （ 3 式中： 汽车满载总重量， N；  所牵引的挂车的满载总重量， N，但仅用于牵 引车的计算；  r 车轮的滚动半径， m；  道路滚动阻力系数，计算时对于轿车可取 于载货汽需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 车可取 城越野汽车可取  汽车正常使用时的平均爬坡能力系数，通常对轿车取 载货汽车和城市公共汽车取 长途公共汽车取 越野 汽车取  汽车或汽车列车的性能系数：   m a x)(                   (3当 16)(a xG 时，取 0 、 n 、 等见式 (3式（ 3的说明。  由参考文献 1得查得汽车总质量 计算方法：  微型车 的总质量 指装备齐全，并按规定装满客、货时的整车质量。  微型车 的总质量 整备质量 0m 、乘员和驾驶员质量以及乘员的行李质量三部分组成。其中，乘员和驾驶员每人质量按每人质量按 65，于是：  a 650  该式中， n 为包括驾驶员在内的载客数； a 为行李系数，可按参考文献 1表 1 已知： NG a ；  由于是轿车，所以 0  由上得： 29225.0  轿车选用 f ，取 f ；  汽车正常使用时的平均爬坡能力系数，通常对轿车取 f ；  经计算 1 9 a xG ,则 取 0把各参数代入式（ 3得到：  需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763  0 8 9) 2  9 2 2 1 4 3 0 8()()( 轮的 设计与校核  、从动齿轮齿数的选择  为了啮合平稳、噪音小和具有高的疲劳强度，大小齿轮的齿数和不少于 40 在轿车主减速器中，小齿轮齿数不小于 9。  查阅资料，经方案论证，主减速器的传动比为 ：  初步选定齿轮 91 Z , 9 7   取 322 Z  齿轮 材料选择  由于齿轮转速比较高，选用硬齿面。  先按轮齿弯曲疲劳强度设计，再较核齿面接触强度，其设计步骤如下：  先选择齿轮材料，确定许用应力：  均选用 20渗碳淬火，硬度 56 62 由参考文献 4图 5得弯曲疲劳极限应力 30 ；  由参考文献 4图 5得接触疲劳极限应力 500 ；   齿根弯曲 疲劳强度设计  由式参考文献 4中式（ 5 : 3                             （ 3 1）确定轮齿的许用弯曲应力  按参考文献 4（ 5算  两齿轮的许用弯曲应力 1， 2（ 分别按下式确定                                （ 3 式 中： 试验齿轮齿根的弯曲疲劳极限，查参考文献 4图 5 需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 试验齿轮的应力修正系数，本书采用国家标准给定的 值计算时，2  弯曲疲劳强度计算的寿命系数，一般取 1当考虑齿轮工作在有限寿  命时，弯曲疲劳许用应力可以提高的系数，查参考文献 4图 5 弯曲强度的最小安全系数。一般传动取 要传动取 由上得： 30  取 2 1 把各参数代入式（ 3得：  M P   7 7 430m i nl i m  2)计算小齿轮的名义转矩 1T  T Nm 3）选取载荷系数 K 因为是斜齿轮传动，且加工精度为了 7 级，故 K 可选小些，取 K=）齿宽系数 d 的选择：  d 选大值时，可减小直径，从而减小传动的中心距，并在一定程度上减轻包括箱体在内的整个传动装置的重量，但是却增大了齿宽和轴向尺寸， 增加了载荷分布的不均匀性。  d 的推荐值为：  当为软齿面时，齿轮相对于轴承对称布置时， d = 非对称布置时， d = 悬臂布置或开式传动时， d = 需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 当为硬齿面时，上述 d 值相应减小 50%。  取 d =取 16 ；  6）确定复合系数  因两轮所选材料及热处理相同，则 相同，故设计时按小齿轮的复合齿形系数1入即可。而  o o s 3311  由参考文献 4图 5得 1上述参数代入式（ 3得  23 211  按参考文献 4表 5标准模数，取 5nm 中心距  n 329(5co ( 21  7）计算其它几何尺寸 如下表  表 3、从动圆柱斜齿轮参数  参  数  符  号  主动斜齿圆柱 齿轮  从动斜齿圆柱 齿轮  齿数   32 螺旋角    16 法面模数  5 端面模数    面压力角  n  20 端面压力角   co st an   分度圆直径  c o  要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 基圆直径  tb d  顶高  ha= 1+根高   1+）顶圆直径  aa  根圆直径  ff  量齿数  3v    校核齿面的接触强度  由参考文献 4式（ 5知                               （ 3 弹性系数，当齿轮都为钢制，   代入公式（ 3  M P H 211  齿面许用接触应力 按参考文献 4式（ 5算，因为主减速器为较重要传动，取最小安全系数  1 1则   0 7  0 0m i nl i m  因为 ，故接触疲劳强度也足够。  承的 选择与校核  承的载荷 计 算  当 斜齿圆柱 齿轮齿面上所受的圆周力、轴向力和径向力计算确定后，根据主减速器齿轮轴承的布置尺寸，即可求出轴承所受的载荷。图 3单级主减速器的跨置式支承的尺寸布置图 : 需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 图 3级主减速器轴承布置尺寸  图 3各参数尺寸：  a=46b=22c=d= 由主动 斜齿圆柱 齿轮齿面受力简图（图 3示），得出各轴承所受的径向力与轴向力。                       图 3动 斜齿圆柱 齿轮齿面受力简图  轴承 A：径向力  22a z m 1 a + b )F ( a ) +-a a 2 a （ 3 轴向力                                       （ 3 将各参数代入式（ 3（ 3有：  需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 997N， 752N 轴承 B：径向力  22a z m 1 a + b )F ( a + b ) +-a a 2 a （ 3 轴向力 0                                     （ 3 将各参数代入式（ 3（ 3有：  493N， N 轴承 C：径向力  22a z m 2+c + d c + d 2 ( c + d ) （ 3 轴向力                                   （ 3 将各参数代入式（ 3（ 3有：  283N， 752N 轴承 D：径向力  22a z m 1 d c + d 2 ( c + d ) （ 3 轴向力 0                                       （ 3 将各参数代入式（ 3（ 3有：  745N， N 承型号的确定  轴承 A 计算当量动载荷 P 752=F 3997 =阅文献 2， 斜齿圆柱 齿轮圆锥滚子轴承 e 值为  故 e，由此得 X=外查得载荷系数  P=                          （ 3 将各参数代入式（ 3，有：  需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 P=7533N 轴承应有的基本额定动负荷 Cr Cr= 10 0（ 3 式中：  度系数，查文献 4，得 ；  滚子轴承的寿命系数，查文献 4，得 =10/3；  n轴承转速， r/ Lh轴承的预期寿命， 5000h；  将各参数代入式（ 3，有； Cr=24061N 初选轴承型号  查文献 3，初步选择 24330N> C206E。  验算 7206E 圆锥滚子轴承的寿命   （ 3 将各参数代入式（ 3，有：  4151h<5000h 所选择 7206E 圆锥滚子轴承的寿命低于预期寿命，故选 7207E 轴