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主动齿轮.dwg
从动齿轮.dwg
半轴.dwg
半轴齿轮.dwg
行星齿轮.dwg
装配图.dwg
设计说明书.doc
目 录
摘 要 III
Abstract IV
1 概 述 1
1.1概述 1
1.2驱动桥的结构分类 2
1.3设计的主要内容 8
2 总体方案的确定 9
2.1主要技术参数 9
2.2主减速器的结构方案确定 9
2.3差速器的结构方案确定 10
2.4半轴形式确定 10
2.5桥壳形式确定 11
2.6本章小结 11
3 主减速器设计 12
3.1主减速器锥齿轮的设计 12
3.2主减速器锥齿轮强度计算 16
3.3主减速器锥齿轮轴承设计计算 18
3.4主减速器的润滑 22
3.5本章小结 22
4 差速器设计 23
4.1差速器的结构形式 23
4.2差速器齿轮的材料选择 23
4.3圆锥齿轮式差速器齿轮设计 23
4.4圆锥齿轮式差速器齿轮的强度计算 27
4.5本章小结 28
5 半轴设计 29
5.1半轴形式 29
5.2半轴的材料以及热处理 29
5.3半轴的设计和计算 29
5.4本章小结 32
6 驱动桥桥壳设计 33
6.1桥壳结构形式 33
6.2桥壳的受力分析及强度计算 33
6.3本章小结 37
结论 38
参考文献 39
致 谢 40
3吨载重跃进货车驱动桥总成的设计
摘 要
轻型载货汽车在现阶段时期的商用汽车中有着很大的比重，尤其是其中的驱动桥在整车当中是处于一个极其重要的位置。驱动桥属于汽车的四大总成之一，其性能的优缺点往往会直接影响到整个车子性能的好坏，并且这一性能对于载货汽车来说是非常重要的。目前对于驱动桥的各项要求是非常之高的，因为只有这样才可以符合现在载货汽车在其使用的过程当中所必须满足的各项要求。在本次设计当中倘若我们可以设计出一个成功的驱动桥，使其满足人们在使用载货汽车时的各种使用要求，并且设计的结构能做到简单，价格低廉。则此次设计的轻型载货汽车驱动桥设计也就具有了一定的现实意义。
本文首先确定主要部件的结构型式和主要设计参数，在分析驱动桥各部分结构形式、发展过程及其以往形式的优缺点的基础上，确定了总体设计方案，采用传统设计方法对驱动桥各部件主减速器、差速器、半轴、桥壳进行设计计算并完成校核。最后运用AUTOCAD完成装配图和主要零件图的绘制。
关键词：轻型货车；驱动桥；单极主减速器；差速器；半轴；桥壳
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目 录摘 要IIIAbstractIV1 概 述11.1概述11.2驱动桥的结构分类21.3设计的主要内容82 总体方案的确定92.1主要技术参数92.2主减速器的结构方案确定92.3差速器的结构方案确定102.4半轴形式确定102.5桥壳形式确定112.6本章小结113 主减速器设计123.1主减速器锥齿轮的设计123.2主减速器锥齿轮强度计算163.3主减速器锥齿轮轴承设计计算183.4主减速器的润滑223.5本章小结224 差速器设计234.1差速器的结构形式234.2差速器齿轮的材料选择234.3圆锥齿轮式差速器齿轮设计234.4圆锥齿轮式差速器齿轮的强度计算274.5本章小结285 半轴设计295.1半轴形式295.2半轴的材料以及热处理295.3半轴的设计和计算295.4本章小结326 驱动桥桥壳设计336.1桥壳结构形式336.2桥壳的受力分析及强度计算336.3本章小结37结论38参考文献39致 谢40IV3吨载重跃进货车驱动桥总成的设计摘 要轻型载货汽车在现阶段时期的商用汽车中有着很大的比重，尤其是其中的驱动桥在整车当中是处于一个极其重要的位置。驱动桥属于汽车的四大总成之一，其性能的优缺点往往会直接影响到整个车子性能的好坏，并且这一性能对于载货汽车来说是非常重要的。目前对于驱动桥的各项要求是非常之高的，因为只有这样才可以符合现在载货汽车在其使用的过程当中所必须满足的各项要求。在本次设计当中倘若我们可以设计出一个成功的驱动桥，使其满足人们在使用载货汽车时的各种使用要求，并且设计的结构能做到简单，价格低廉。则此次设计的轻型载货汽车驱动桥设计也就具有了一定的现实意义。本文首先确定主要部件的结构型式和主要设计参数，在分析驱动桥各部分结构形式、发展过程及其以往形式的优缺点的基础上，确定了总体设计方案，采用传统设计方法对驱动桥各部件主减速器、差速器、半轴、桥壳进行设计计算并完成校核。最后运用AUTOCAD完成装配图和主要零件图的绘制。关键词：轻型货车；驱动桥；单极主减速器；差速器；半轴；桥壳The design of 3 tons load Yuejin truck drive axle assemblyAbstractLight truck in the current phase of the commercial vehicle has a large proportion, especially in which the drive axle is in a very important position in the vehicle. Drive axle belong to one of automotive four assembly ,the advantages and disadvantages of its performance will often directly affect the performance of the whole car is good or bad, and this performance is very important for the truck. At present, the requirements of the drive axle is very high, because only in this way can meet the current truck in the process of its use must meet the requirements.In this design, if we can design a successful drive axle, so that it can meet the people in the use of truck with a variety of use requirements, and the design of the structure can be simple, inexpensive.Then the design of light truck drive axle also has a certain practical significance.In this paper, the structure and main design parameters of the main components are determined at first.On the basis of analyzing the structure form, the development process and the advantages and disadvantages of the past forms of the drive axle, the overall design scheme is determined.The traditional design method is used to design and calculate the main reducer, differential, axle and axle housing of the drive axle. Finally use AUTOCAD to complete the assembly drawing and the drawing of the main parts drawing.Key words: Light trucks;Drive axle;Single reduction final drive; Differential; Axle; Drive Axle housing1 概 述1.1概述在进行驱动桥的设计计算时，我们一般主要考虑它的组成形式，各个零部件之间的布局还有就是在使用时它会遇到的各种不同工况下所产生的不同影响等；并且我们还须细致的介绍其是在何种传动装置下来进行的传动以及就是各个零部件的设计计算，确定它们的结构形式。汽车驱动桥的主要零部件包含了：桥壳、主减速器、差速器、半轴和壳体等组件，转向用驱动桥还囊括了各种等速联轴节，从而致使其整体的构造越发的复杂，它主要负担了汽车的满载簧荷重以及地面通过车轮、车架和承载式车身通过悬架所加载的铅垂力、纵向力、横向力以及其力矩和冲击载荷；整个传动系当中传递最大转矩的主体就是驱动桥，其中的反作用力矩则是由桥壳来承担的。驱动桥在整个汽车系统当中本身也是属于一个大的总成。一般在这些零部件及分总成当中，会有驱动车轮的传动装置（主要是半轴及轮边减速器）外加各类齿轮。由此看来，在载货汽车的驱动桥的设计校核当中，我们会涉及到极其广泛的机械方面的知识和制造方面的技术。因此在设计制造驱动桥总成所需要的零部件及各种不同的元件时基本上也会需要当代全数的机械设计制造方面的工艺。所以在这次的设计当中，我们可从对驱动桥的设计计算当中学习当代机械设计制造工艺当中的各种技巧以及技能，以此来满足当今社会日益增大的就业压力。设计时会遇到两个比较大的难题，第一个就是如何通过万向传动轴将发动机输出的扭矩全数传递给汽车的驱动车轮，从而使汽车具有非常好的动力输出，可以有更好的路面行驶表现。第二个就是如何通过差速器向两侧的驱动车轮来传导动力，使其能够在转弯或者通过不平路面等情况时能够以不同的转速行驶，并由此来降低轮胎与地面之间的摩擦。我们国家的驱动桥产业的发展还有着非常多的问题，其中很多问题都比较严重，比如说产业的结构模式不合理、产品大部分都集中在劳动密集型产业当中，技术密集性产业非常明显的要比发达国家落后很多，由生产要素主导的地位正一步一步的在逐步的降低削弱，能源消耗大的产业比较多，生产的效率比较低，环境的破坏比较严重，对大自然中资源的破坏比较大。目前我们国家的企业基本都以中小型企业为主，开发创造的能力以及推成出新的能力都比较不足，在企业管理的方式和方法上也明显不足。我们国家驱动桥的研究设计的水平和世界上先进的驱动桥设计水准还存在较大的差距，虽然我们也取得了一点的成就，不过都是通过引进国外的先进技术，然后通过仿制的手段，并通过自己的改善后取得的。一些实力比较雄厚的企业，他们虽然有自己独立的研发中心不过呢尚都处在一个比较初级的阶段。我们国家的驱动桥产业现在还正处在一个发展中的阶段，在科学技术发展迅速的推动下，高新技术越来越多的在现代汽车方面获得运用和推广。并且我们在做大量的技术引进，再加上我们自己的研发队伍的整体素质水平的不断提高发展，这些都将慢慢促进我国驱动桥产业的发展壮大，并且逐步追上世界上先进的汽车零部件的生产水准。比较好的一方面是已经降低了设计和工装设计制造时的投入，零部件的种类也得到减少，规模化生产的程度也得到了提升，制造的费用也得到了降低，市场响应的速度也大大提升等。一些发达国家的企业为了降低驱动桥的震动特性，他们会对驱动桥做模态分析这样一项工作，从而可以对驱动桥的强度进行一定的调整，可以通过上述的种种方法来改善驱动桥的使用性能，并最终提高整车的使用效果。有限元法并不会要求我们将所需要分析的部件拆解的异常零碎，它一方面可以考虑各类计算条件和要求，另一方面也能够计算各种不同的工况，并且它的计算精度非常之高。有限元法把有无数个自由度的连续体离散为有限个自由度的单元集合体，把问题简单的化为适合数值的解法的问题。只需要确定每一个单元各自的力学特性，就能够根据结构分析的办法来把它的结果算出来，使整个分析的过程变得十分简单。到现在为止，有限元法对于驱动桥的设计而言是一种强有力的工具。1.2驱动桥的结构分类1.2.1驱动桥种类对于一辆汽车而言，其驱动桥往往会设置在它的传动系统的尾端，其主要的作用就是增大转矩，更详细的说法就是提高来自于变速器或者是由传动轴而来的转矩，并且可以按照汽车在路上行驶时的不同路况按照不同的分配比例分配给汽车的左右驱动车轮，使其在行驶时具有差速的功能。同时在汽车行驶时来自于车厢之间或者是车架和路面之间的横向力、铅垂力以及纵向力也都会作用在驱动桥上面。在普通的汽车的结构当中，驱动桥主要包括差速器还有桥壳等其他一些零件组成。如下图1.1所示。1 2 3 4 5 6 7 8 9 101.半轴 2.圆锥滚子轴承 3.支承螺栓 4.主减速器从动锥齿轮5.油封6.主减速器主动锥齿轮7.弹簧座8.垫圈9.轮毂10.调整螺母图1.1 驱动桥在设计驱动桥时还会有如下的一些限制条件：A） 在保证汽车有良好的燃油经济性以及充沛的动力的前提下选择主减速比；B） 最小离地间距必须要保证足够大，使汽车具有良好的通过性，所以外形尺寸要设计的小；C） 传动件和齿轮等一些小的零部件的工作稳定性要高，不应有异响及杂音；D） 需要在任何工况以及使用环境下都保证可观的传动效率；E） 在刚度以及强度方面都满足要求的前提下，应该将它的质量设计的尽量小，特别是簧下质量，要把它弄的尽量小，以此来改善货车的平顺性；F） 能够和谐的同悬架导向机构一道正常运转，并且还要求与转向机构协调配合工作时也能满足使用要求；G） 设计的结构应该尽量简单，加工的工艺性要好，能够非常方便的制造出来并且拆卸和调校也应简单。按照驱动桥工作特性来划分，我们可将其结构分为两大类：驱动桥。非断开式驱动桥其对应的驱动车轮采用的是；断开式驱动桥则基本运用于配备了独立悬架的汽车上。因此又有非独立悬架驱动桥与独立悬架驱动桥一说。倘若考虑到提高汽车在路面上行驶平顺性这个要求的话，独立悬架驱动桥将会是一个非常不错的选择，但其结构也较为复杂。一般的非断开式驱动桥因为它的结构比较简单并且价格也比较便宜，工作时的可靠性又比较高，正因为它的这些特性，所以其被广泛的使用于一些对于整体使用要求不是特别要求严格的公交车和载货汽车上面，当然一些定位较低的轿车及越野车也会选择此种结构。每种驱动桥的具体结构肯定都不会一样，但是一般其主体构造都会使用同一种形式，即它们都会通过一根刚性的空心梁来支撑其左右的驱动车轮，而这个空心梁中则包含了驱动桥的大部分零部件及总成。而这时的簧下质量就包括了驱动桥的全部以及驱动的车轮和部分的传动轴，这也就导致了其整体簧下质量特别的大，由此也就引起了一些问题。选用何种主减速器并且对应的用什么样的组成结构就决定了驱动桥整个外观的尺寸。主减速器从动齿轮它的齿轮的直径直接受制于汽车选用的轮胎尺寸的大小以及其本身的最小离地距离的影响。双级结构能够改善汽车在选用单级结构时的的最小离地距离不够的情况，当然这是在速比已经确定的前提之下。在一些大型公交车亦或者是重型卡车之类的对于汽车的动力会要求比较高的时候我们会运用一种叫蜗轮式主减速器的装置。这种装置的非常突出的特点就是它非常的轻便小巧，但其却仍然具有非常可观的传动比，并且当其工作时它能做到非常的细腻无声，几乎不会有什么噪音的出现，最重要的是其对于汽车的整体部署非常的方便。断开式与非断开式驱动桥其最本质区别就是两驱动车轮是否直接相互连接在一起。断开式驱动桥的桥壳是一种分段的布局形式，而且这种每一段的桥壳彼此之间可以互不影响的相互运动，正因为这样的缘故我们才会把这样的桥称作是断开式。当这样的断开式驱动桥再搭配上独立悬挂的时候，我们就可以称之为独立悬挂驱动桥。这样的桥的中间一段，传动轴和差速器再加上部分驱动车轮的传动装置的质量都基本上是簧上质量，两侧的驱动车轮由于采用了独立悬挂的缘故其本身就可以作相对独立的上下运动并且不会影响车轮上部的车厢的位置的变化，为满足这样的需求就必须要求有一部分部件是随着车轮一起运动的。许多中型以上的越野汽车以及部分重型汽车为了增加装货重量或者提高车辆的通过性，往往会采用多桥驱动。若是采用多桥驱动，其将动力由分动器传送下去的方式将分为两种，即贯通式与非贯通式两种。非贯通式会由分动器来将发动机的动力传递到驱动桥上的每个传动轴上，这会造成传动轴的数量非常多并且驱动桥上的许多零件不能够相互通用，造成工艺更加复杂。贯通式的布局样式现在对于多桥驱动的汽车来说应该更有吸引力。在这种布置形式当中，所有驱动桥的传动轴都将处于同一铅垂平面当中，由传动轴将两桥相连并传递动力。其中分动器还有一个作用就是将各桥都连接起来从而实现动力的传递。使用贯通式之后就能够明显的缩小整个零件的体积以及质量，并且也可以减少对传动轴使用的数量，提高各个零件相互之间的通用性。上述罗列的优点都会给以后的汽车生产制造提供较高的便利。一般来说驱动车轮所采用的悬挂的形式对于驱动桥其结构的选择有着至关重要的影响。简单说来悬挂类型是非独立悬挂的我们就将它和非断开式驱动桥两相匹配；反之，则是剩余的两者相互匹配。非断开式车桥的话，结构都是非常简单的，而且相比于断开式车轮，它的价格也是非常便宜的，最重要的是它还非常可靠。由此经过我自己反复查阅资料论证认为在本课题当中使用非断开式驱动桥将会是一个更好的决定。此次设计的车桥主减速比为4.875，运用单级减速器。 1.2.2驱动桥的结构组成1主减速器汽车在使用的过程中需要增大扭矩或者是将转速减小的时候，这时我们就需要主减速器来完成这项工作，其工作的原理简单说来就是以少带多。主减速器依靠锥齿轮的作用还能够改变动力传输的方向。因为汽车需要在各种不同的路况条件下行驶，所以它的驱动车轮必须要具备一定的转速和驱动力矩，才可以支撑它来完成这各项操作。用主减速器在动力尚未分流之前就可以起到减小传动部件的扭矩的作用了，以此来减小它的尺寸以及质量，使其运作时更加方便。驱动桥的主减速器和差速器一定要符合下面的要求：a） 应该在保证车辆拥有最好的燃油经济性和动力性的前提下来选择车辆的主减速比；b） 离地间隙要大，外形尺寸应该尽量小；工作时各零部件及齿轮的工作要平稳没有噪声；c） 在任何不同工况下都需保持较高的传动效率；d） 在整体刚度和强度都符合要求的前提下应该力求做到最小质量，从而获得好的平顺性；e） 设计的结构简单，易于制造、加工、维修以及更换。一般的话主从动齿轮的类型以及布置它们的位置大致就决定了主减速器的结构形式。（1） 主减速齿轮的类型：螺旋锥齿轮以及双曲面齿轮都是在驱动桥中运用最多的两种齿轮。螺旋锥齿轮如图1.2（a）所示，主从动齿轮它们的的轴线相交于同一点，交角都是90。螺旋锥齿轮用的是由点到线的啮合过程，但是此过程的重合度相对会高一些，所以，螺旋锥齿轮它可以被施加大的载荷而不被破坏，另外非常重要的是它工作的时候还非常安静，噪音非常小，而且故障率也非常的低。图1.2 螺旋锥齿轮和双曲面锥齿轮示意图如图1.2（b）所示是双曲面齿轮，它的主动齿轮与从动齿轮各自的轴线是处于不同的平面当中，是互不相交的。（2） 主减速器主动锥齿轮的支撑形式外加安装方式的选取：其主要的支撑形式主要有下面这两类：悬臂式 悬臂式其支撑结构如下图1.3所示，它的最明显的特点就是将稍微长一点的轴径安放在锥齿轮它的大端的那一侧，再在上面放置两个圆锥滚子轴承。我们可以通过控制a、b的长度来提高支撑件的刚度，并且轴承的圆锥滚子应该朝向外侧。但是此类齿轮支撑的方式并不能具备足够的刚度，主要就是因其结构过于简单，因此多常见于一些并不需要高转矩的小轿车以及轻型载货汽车他们的单级或者是更多见的双级主减速器里面。 图1.3锥齿轮悬臂式支撑 图1.4主动锥齿轮跨置式支撑跨置式 其结构如图1.4所示，它的特点就是齿轮的两侧都有一个轴承来将其支撑，通过这样的方法可以提高支撑的刚度，并且也能够改善齿轮彼此之间的啮合。（3） 从动锥齿轮的支撑方式外加安装形式的选取:在从动锥齿轮的两端我们会在其两端放置一个大端都朝内的圆锥滚子轴承，并且可用调整螺母来固定其在轴向上的偏移。（4） 主减速器齿轮啮合的调整以及轴承的预紧：在磨合期间齿轮之间的间隙会逐渐增大、在安装时齿轮其本身相互之间就存在一定的间隙，不可能完全的重合，所以我们可以通过预紧来消除这类问题。虽然说我们可以运用预紧力的干预来将整个支撑的刚度都提高一个档次，但是一旦预紧力太大，用的过度了反而会适得其反。（5） 主减速器的减速方式：它一般会分为单级减速图（1.5）、双级减速、单级贯通、双级贯通、主减速外加轮边减速如何选择各种不同的减速形式主要需要考虑的就是汽车在使用时其会遇到的各种不同路况还有就是生产企业其本身自己可以生产的能力。但一般其基本都是由像一些整车的性能，例如燃油经济性和动力性等以及主减速比i0的大小、最小离地间隙等等所决定的。单级主减速器选用的条件就是汽车的传动比i07.6。2差速器由大量的研究结果以及使用的结果表明：在一辆正常行驶的汽车上，它的两侧的车轮由于种种复杂的原因相叠加，导致了其左右车轮行驶路程的不同。比如说：在车辆进行转 单级主减速器 双级主减速器图1.5主减速器弯的时候在车辆内侧的车轮行驶的路程相较于其外侧的那个车轮行驶的路程来说要更短一些。而且就算车辆在直线行驶时也会由于路面的平整程度以及像两侧车轮的轮胎压力、车轮的磨损程度等等一些原因，也会对车轮行驶的路程产生影响。所以在这样的情况下要是直接通过一个传动轴把驱动力传送到两侧车轮上则会产生一些矛盾，例如车轮的转速是一样的但是所行驶的路程却是不同的，以至于会产生车辆的打滑等情况。这样的情况会使驱动车轮产生不正常的磨损、传动效率的降低等种种不良情况，更严重的是会对汽车的操控性产生非常大的影响。除此以外，车轮以及行驶的路面之间，尤其是在车辆进行转向的时候它们两者之间会产生大的滑移或者是滑转，特别容易让车轮在转弯时失去正常的抵抗侧滑的能力，影响整辆汽车的操控稳定性。所以我们在左右驱动轮处都安装了差速器，可以通过差速器来消除以上的这些弊端，从而使得汽车两侧驱动轮拥有在行驶的路程不同的情况下转速也不相同，满足了汽车行驶时运动性上的要求。我们应该从所需设计的汽车的具体类型以及使用时的条件，通过对这些因素的考量来选择不同结构形式的差速器，从而使得我们设计出来的汽车能够真正上路行驶。对称锥齿轮式差速器是目前市面上使用较为广泛的一种差速器，它的结构较为简单并且非常轻巧。经过方案的验证，差速器结构形式选择对称式圆锥行星齿轮差速器。这种齿轮差速器一般性主要是由两个半轴齿轮、四个行星齿轮（小型、微型汽车一般采用的是两个、极少数汽车用的是三个）差速器左右壳、半轴齿轮、行星齿轮轴及行星齿轮垫片等。它现在被广泛地运用在各种汽车上面，主要是因为它的结构简单、价格又便宜以及可靠的性能。3半轴我们根据非断开式驱动桥外端的受力状况或者支撑形式，将其分为以及三类。如图1.6。图1.6半浮式半轴其组织结构就是将靠近外端一侧的轴颈直接支撑在置于桥壳外端内孔中的轴承上，端面就和车轮轮毂通过锥面它本身自己的轴颈及键相互固定在一起，或者是直接将突出的边缘与制动鼓和车轮轮盘相连接在一起。正是由于其采用了这样的结构，所以除了弯矩会经过它传递之外，车轮上的弯矩也会传递过来。其物理结构相对来说比较简单，所以其尺寸以及质量也都会相对小一些、最主要的成本的问题也是相当的优秀。主要就是用在一些轿车和轻型载货汽车上。3/4浮式半轴它只有一个装在驱动桥桥壳半轴套管的端部的轴承，其将车轮轮毂支撑着，但是车轮轮毂的固定则主要是由半轴的端部来完成的。因为只有一个用来支撑的轴承，所以整个轴承的总的支撑刚度可能会差很多，所以说除了全部转矩之外，还有一部分弯矩会转而由半轴来承担。因为它的弯矩会由半轴和半轴上的套管共同来承受。但其需要分担的弯矩主要是由其它部件的因素共同决定的。不过侧向力对于这样的半轴却有致命的影响，因为其会引起轴承的倾斜，以致使用的寿命急剧降低，因此它的普及率特别低。全浮式半轴的工作稳定性是非常突出的，所以它在轻型以上汽车的普及率是最高的。本设计采用这种全浮式半轴。 4桥壳驱动桥桥壳对于汽车来说就好比是人身上的衣服一样，是必不可少的一样事物，非断开式驱动桥的桥壳当中安装了各种主要的传动件，例如主减速器、差速器以及半轴。它承受了汽车全部的荷重并起到一个承上启下的作用，将这股力量传递到车轮上并卸载到地面。但它同时又会将车轮所受到的各种力传到车厢和悬架上面。汽车在行驶时，桥壳会承受来自于各种复杂情况下传递过来的载荷，因此桥壳它必须具有足够的刚度以及强度来承受这样的载荷。为了提高汽车行驶时的平顺性以及把动载荷降低，我们应在桥壳的刚度以及强度满足最低限度的条件下尽量把桥壳的重量做到最轻。除此之外，桥壳就其本身而言是需要便于拆卸的，并且尽量的把它的结构弄的简单一些，这样才可以为以后装在里面的差速器的调整拆卸提供方便。同时在设计桥壳的结构时有几个因素也是我们必须考虑进去的，比如使用时会碰到的极端情况，本身自己的制造水平等等。桥壳按其布局的不同还可以分为整体式、可分式及组合式。按照制造工艺来划分的话又可以分为铸造式、钢板冲压焊接式以及扩张成型式这三种。1.3设计的主要内容我们此次设计基本可按下面的几个步骤来进行：首先就是先将初步的设想确定，因为3吨载重的跃进卡车是归属于轻型货车的范畴之内，用的是后桥来驱动的，因此需要按照轻型货车的标准来设计驱动桥，第二步是挑选各个部件的结构形式，第三步就是最后来确定各部件的具体参数，计算出实际尺寸。我们此次设计出来的跃进卡车驱动桥应该工作性能稳定、制造工艺简单。并且这个设计所设计出来的驱动桥应该是价格低廉并且容易拆卸与维修的。432 总体方案的确定2.1主要技术参数我们此次需要设计的是3吨载重跃进货车的驱动桥设计技术参数：表2.1 3吨载重跃进货车驱动桥总成设计参数序号项目数据单位1驱动形式4*22车身长度6500mm3车身宽度1960mm4车身高度2275mm5总质量6269kg6装载质量3000kg7轮距1586mm8轮胎规格7.00-169排量3856ml10功率50kw11主减速器传动比4.8752.2主减速器的结构方案确定（1） 主减速器齿轮的类型螺旋锥齿轮在工作的时候可以承受比较大的载荷并且它的工作性能十分稳定，工作起来能够做到平稳无声。所以本设计采用。（2） 主减速器主从动锥齿轮以及的选择在此次设计当中，主动锥齿轮选用（圆锥滚子轴承）；从动式锥齿轮选用（圆锥滚子轴承）。（3） 主减速器从动锥齿轮支撑方式以及安装方式的选择从动锥齿轮位于其两端的轴承一般性都是选择圆锥滚子轴承，我们在安置的时候应该将较大一端朝里放置。我们可以使用放置于轴承两端的调整螺母来进行调整，来防止因为轴向载荷的作用而将从动锥齿轮的位置发生偏移。我们使用无幅式的结构通过细牙螺钉将从动锥齿轮与差速器相互固定在一起。（4） 主减速器轴承的预紧以及齿轮啮合的调整通过一系列实验结果表明，当轴向力正比于弹簧形变时，通过预紧的方式可以消除原来一半的轴向位移。正常情况下预紧可以起到一定的增强结构刚度的作用，并且也可以在一定程度上改善整个轴承在工作时的效果，但是一旦预紧力过大，越过某个临界值时，反而会造成齿轮寿命的急剧缩短，会有过犹不及的效果。因此，我们一般将预紧力值设定在发动机所产生的最大转矩时产生的轴向力的百分之30左右。（5） 主减速器的减速形式主减速器它有各种不同的减速形式，比方来说：轮边减速、等等。选用何种减速形式一般性都是与所设计的汽车具体类型，它在使用时会遇到的各种不同条件以及企业自身的生产制造条件有关，但起到决定性作用的一般就是以下几种限制条件：汽车的燃油经济性、动力性、主减速比以及驱动桥的离地间隙、布置形式等。对于一些类似于像赛车这样的功率很大的汽车来说，在发动机最大功率Pmax以及其转速np给定的情况下，所选择的i0应该尽可能使汽车具有最高的车速vmax，这是i0应该按照下面的式子来确定：i0=0.377式中：车轮的滚动半径rr=0.5mig=1（为直接挡）最大功率时的转速np=3200r/min最高车速vmax=90km/h相对于其他一些日常用车来说，可以把最高车速稍加降低以得到足够的功率，基本上都是比最小值要大上10%25%，就是按照下面这个式子：=（0.3770.472） 经过初步计算，确定为i0=4.875。我们应该把按照上式所算出来的i0与相同类型的汽车它们的主减速比相比较，并参照主、从动减速器的齿数对i0予以修正并最终确定。2.3差速器的结构方案确定我们应该从汽车的类型以及使用时的条件等情况出发来确定差速器所应该选择的结构形式，从而能够满足汽车在使用时的性能要求。差速器的结构形式种类繁多，但是对于一般在平整路面以及市区行驶的车辆来说，因为路面行驶条件良好，基本上全部都选择了设计简单，造价低廉，拆装维修方便并且工作安全可靠的圆锥行星齿轮差速器。因此对于此次我们所设计的车型来说，最为普通、最为常见的是足够满足日常使用要求的。本次设计采用圆锥行星齿轮差速器。2.4半轴形式确定与3/4半轴相比较而言，全浮式半轴更适用于本设计当中。2.5桥壳形式确定整体式桥壳，顾名思义，就是整个桥壳都被作为一个整体，它的壳体当中是中空的，主要的优点的话就是其整个结构的强度以及刚度都将超过其他一些结构形式的桥壳。并且桥壳和主减速器壳是分为两个不同的部分，在主减速器壳当中安置了主减速器齿轮以及差速器，组成了一个单独的总成，可以在零件全部调节好之后再将其插入桥壳之内，并通过紧固螺栓将它们彼此相互结合在一起，使得其在往后的调试以及维修之中变得非常的便捷。此次设计我们将采用铸造式整体式桥壳。2.6本章小结这次的设计因为我们已经知道了主减速比，所以我们即可根据整车的其他数据参数确定驱动桥的其他零部件的外形尺寸以及结构形式。同时也了解到齿轮在安装预紧过程当中会出现的问题以及一些注意事项。在本章当中我们主要是确定了驱动桥当中一些主要零部件的齿轮的类型以及这些零件的各自不同的安装方法。3 主减速器设计驱动桥锥齿轮其运作时的情况并非都是非常良好的，有时也会遇到一些比较极端的情况，并且将它和其他同处于传动系的齿轮相较的话，它承受的载荷会相对较大一些、有很多变化、并且载荷作用的时间非常长以及有很多的冲击等等运作时的特点。由此可见，传动系中最弱势的一个部分就是主减速器齿轮。主减速器锥齿轮应该满足下面的一些要求：具备高的耐磨性，要求其表面疲劳强度要高，弯曲疲劳强度也要高。齿根不会因冲击载荷的作用而折断故要求齿轮的芯部具有一定的韧性。要有良好的热处理性能、锻造性能以及切削加工性能并且经过加工制造之后整体性能稳定。要多选用合金材料，并且要选择含有钼、硅、锰等元素的合金钢。汽车齿轮以及锥齿轮这两类齿轮目前常用钢制造，主要有20CrMnti、20Mntib、16SiMn2wWMoV、20Mnvb等。渗碳合金钢这种材料具有优良的耐磨性能以及抗压性能，并且其芯部比较软，韧性也较好，符合作为主减速器齿轮的一些要求。并且作为钢的一种来说，它的切削加工性能也是毋庸置疑的。不过这种钢也有缺点，主要就是进行热处理时的花费会高，基底也比较软，在压力过大时甚至会产生塑性变形。不过要是含碳量过高的话，表面硬化层可能也不能够正常的依附于表面之上。为了防止新齿轮出现擦伤、磨损、咬死或者是胶合等在磨合期出现的情况，我们一般会将锥齿轮先进行热处理之后再进行精加工，然后再在表面镀一层钢或者是锡。运用表面应力喷丸处理这项技术可以将齿轮寿命提高四分之一。3.1主减速器锥齿轮的设计3.1.1主减速器齿轮计算载荷确定1. 按发动机最大转矩和最低档传动比确定从动锥齿轮的计算转矩Tje Tje=Te maxiK0r/n （3.1）式中：发动机最大转矩Te max=245Nm 主减速器中主从动齿轮最低档传动比：i=i0i1=4.8754.71=22.96 变速器传动比=4.71 r是指以上部分的传动效率=0.96 超载系数K0=1 驱动桥的数目n=1 Tje=24522.9610.96/1=5400.49Nm2. 按驱动轮在良好路面上行驶打滑时所产生的转矩确定从动锥齿轮的计算转矩TjTj=式中：G2指汽车在满载情况下驱动桥所承受的最大载荷，可初步选择： G2=G总9.8=62909.8=61642N指的是轮胎与地面之间产生的附着力的大小的一个系数，对于一般正常在马路上行驶的车辆来说，其值一般会取0.85；Rr是指车辆滚动时的半径0.5m；b和ib指的是主减速器从动齿轮和驱动齿轮之间能量的传动效率以及传动的比值，一般我们分别会取0.96和1；Tj=27289.4Nm （3.2）我们一般性会将在发动机产生最大转矩的时候再配合着传动系所能运用的最低档的传动比亦或者是驱动用的车轮产生打滑这样的情况时这两种情况作用在从动齿轮转矩小的一方上面。但在本次设计当中，我们所设想的是设计货车的驱动桥，因此只需将在主减速器从动齿轮上所产生的最大应力的计算载荷求得就行了。因为由上面的式子所求出来的计算载荷的值并不是在正常行驶状况下的连续的运转载荷，所以不能够参照这个值来作为判断疲劳损坏的一个参考条件。一般载货汽车都是计算的主减速器的平均计算转矩。3. 按照平常行驶时产生的平均转矩来确定从动锥齿轮的计算转矩TjmTjm= （3.3）上式中：G总指的是汽车满载时的重量N，G总=61642N GT指的是牵引的挂车在装满货物时的总重，不过要是只用在牵引车上的话GT=0 fR是指在道路上滚动时轮胎与地面之间所产生的阻力的系数，一般取fR=0.015 fH是指汽车爬坡通过障碍物的平均能力，一般取fH=0.05 fP则是指汽车性能的系数 fP= （3.4）当=57.1416时，取fP=0，得：Tjm=2003.4Nm 3.1.2主减速器螺旋锥齿轮几何尺寸计算（1） 齿数的选择我们可以根据主减速比的值来确定齿数，对于单级主减速器来说，i0的值不相同，主、从动齿轮的齿数也就各不相同。A. 假如i06，Z1的取值往往会大于5，并且其值取的越大疲劳强度的抗性越大。B. 倘若i0=3.55，Z1可以取值的范围是512，不过这样的话会导致离地间隙过小，并且齿数也会过多。C. 为了齿轮之间能够做到更加均匀的相互磨合，Z1、Z2这两个数的取值相互之间应该避免出现公约数。D. Z1和Z2两个齿轮的齿数它们两者的数值相加之和必须要比40大，不然就不能够得到齿面理想的重叠系数。经过一系列的资料验证，主减速器的传动比确定为4.875，初步决定将主动齿轮的齿数设为Z1=6，从动齿轮的齿数设为Z2取为37。（2） 选择节圆的直径由上面已计算过的从动锥齿轮的计算转矩，（取式子3.1 3.2中较小的一个），通过经验公式： d2=263.17mm，取近似值d2=263mm。式中：d2为从动锥齿轮的节圆直径，mm；直径系数Kd2一般会取1316之间的一个数字；T3则是计算转矩，其值是Tje和Tj当中较小的那一个。（3） 端面模数在齿轮上的选择当节圆直径d2算出并确定之后，我们可以照着式子m=d2/Z2来计算，将从动齿轮它的大端面的模数求得，在将值求出之后可按照下面的式子：m1=Km=7.01，取近似值m1=7mm。在上面的式子当中，Km代表的是模数的系数，一般会取0.30.4之间的某个值。（4） 圆锥齿轮其从动齿轮的齿宽计算F的值是它的节锥距的0.3倍，主减速器螺旋锥齿轮齿轮面宽度在汽车领域上基本会采用：F=0.155d2=40.762mm，可以近似的取为F2=40mm。 我们会习惯性的将锥齿轮当中较小的那个齿轮的齿面宽度做的要比较大的那个齿轮要来得宽那么一点，从而让它在大齿轮两端都露出来一些，所以一般性我们会把小齿轮齿面增大百分之十左右，所以的话，F1=44mm。（5） 螺旋锥齿轮的螺旋方向按照正常情况来说的话，左旋的基本上都是主动轮，另外一个从动的，从而使两个齿轮之间的相斥。（6） 螺旋角选择格里森制推荐公式 ： （3.5）式子当中的Z1和Z2分别代表了主动齿轮和从动齿轮它们分别的齿数，E则是偏移距离双曲面齿轮的，对于本设计中的螺旋锥齿轮来讲呢，E=0mm，在通常的汽车设计制造过程当中，我们会将螺旋角的值设定为35。（7） 我们一开始就将主动齿轮与从动齿轮的旋转方向设为相反的方向，因为轴向力就受到这两个齿轮旋转方向的影响。主动齿轮的轴向力应该远离齿轮的锥顶方向，当我们将变速器打到前进档的时候，从而达到分离两个齿轮的目的，阻止相互之间碰到而产生损坏。在齿轮各自的旋向都已经确定的情况之下，我们由齿轮的顶部来看则会发现主动轮是逆时针旋转的，而另一个则正好相反。表3.1 齿轮的几何尺寸计算用序号项 目计 算 公 式计 算 结 果16237374=40mm=44mm59.16mm6Error! Reference source not found.=10.118mm7=208EMBED Aquation.3 =909=Error! Reference source not found.42mm=258mm10arctan=90-=9.22=80.7711A=A=131.17mm12t=3.1416 t=21.98mm13=7.596mm=1.576mm14=2.513mm=8.543mm15c=c=0.948mm16=1.13=3.7417；=12.93=81.8918=8.13=79.6719=77mm=259.6mm20节锥顶点止齿轮外缘距离=128.27mm=19.45mm21=16.49mm=5.8mm22B=0.1780.2280.2mm23=353.2主减速器锥齿轮强度计算当我们完成了主减速器它的几何尺寸计算之后，我们就需要对它所对应的齿轮的强度来进行计算，从而来保证它有足够的强度来支持它运作足够的工作寿命。不过在我们对强度进行校核计算的前面，我们首先应该领会的是引起损坏的形式和会对其造成影响的主要因素。首先进行强度计算：A. 主减速器的强度计算 圆周力（单位长度） 当由发动机发出的转矩最大时： （3.6）式子当中的=245Nm是发动机的最大转矩，则为变速器此时所拥有的传动比，是主动齿轮的节圆直径，由上面的表可知为42mm。所以当汽车是以直接档行驶时，=291.67Nmm当汽车以一档开始行驶时，=1373.75Nmm。倘若是以附着力最大时的情况来计算时， （3.7）式子当中的G2所代表的即：汽车在装载满货物之后驱动桥给以水平地面上的最大负荷，我们首先就取61642N；所代表的含义则是轮胎、地面这两者之间的附着系数，在这取0.85，=0.5m。所以将数据代入：=5057.5N/mm。由此可知，轮胎与地面之间的附着力是非常大的，远大于以一档行驶时的最大转矩，所以我们此次的校核验算是成立的。齿轮的弯矩的强度校核：汽车主减速器其上的轮齿的计算弯曲应力为，所以我们可以立式子： （3.8）式子当中：是在齿根处的弯曲应力，单位为MPa；T则为锥齿轮的计算转矩，单位为Nm；K0是超载系数，在这里我们直接取1；则为尺寸系数，我们在这取0.70；Km是悬臂式结构所具有的对于如何分配载荷的系数，其值为1.25；Kv的值一般在齿轮各项都能正常工作的前提下将其值设为1；B是现在我们正在计算的齿轮其具体的齿面宽度，其值为40mm；Z则是齿数；m是模数，指齿轮端面的；J则指的是一个综合的系数，取为0.03。对于锥齿轮上面的主动轮与从动轮，T的值分别为：1107.79Nm和6835.08Nm，并且将各个参数的值代入式子中，得主动锥齿轮的=549.50MPa；而从动齿轮的=549.80MPa；所以主动齿轮和从动齿轮=700MPa，由此可见，弯曲强度满足我们所要求的值的范围之内。 图3.1 弯曲计算用综合系数J 图3.2 接触强度计算综合系数J按Tjw来计算，主动锥齿轮的弯曲应力=158.42N/mm2210N/mm2从动锥齿轮的弯曲应力=157.39N/mm2210N/mm2因此看来，我们所得到的计算结论是在弯曲强度的要求范围之内，是符合要求的。B.轮齿的接触强度的计算螺旋锥齿轮齿面的接触应力的计算式子（MPa）应为： （3.9）在上面的式子当中，T1max代表了主动齿轮所拥有的最大的转矩，其单位为Nm；T1则是主动齿轮在其正常工作时候的转矩，单位同前一个转矩一样；d1则为主动锥齿轮上面相对较大的那一端的分度圆直径，其值是42mm；在精确制造的齿轮中，Kf可以取1；钢制齿轮副的材料弹性系数Cp=232.6/mm；尺寸系数Ks=1；K0，Km，Kv，B的选择与式（3.8）中是一样的；J则取0.154，如图3.2所示。齿轮所受到的平均齿面接触强度：=1662.41MPa=1750MPa齿轮所受到的最大齿面接触强度：=2746.07MPa=2800MPa所以通过校验，我们的计算是合理的。3.3主减速器锥齿轮轴承设计计算有关轴承的所有的设计计算，我们一般就是对于一个轴承其使用寿命的分析计算。在进行设计的时候，我们一般会先根据所具有的外形结构从而来大致的选出轴承应该使用的型号，然后再来验证轴承在与此种减速器的配合之下其能够使用的年限是否符合要求。对于轴承的使用年限影响最大的则是它的正常工作环境以及在其运作的时候会有多少的载荷加载在它之上。所以我们在校核轴承寿命之前，就应该先求出齿轮其本身所受的，并由此反推出轴承受到的合力，从而得到轴承所受到的载荷的大小。1. 主减速器上的主动齿轮所受到的力 如图3.3所示在锥齿轮运作的整个过程当中，有一个法向力作用在两个相互啮合的齿面之上。这个法向力是由三个力合成的。它们分别是轴向力齿轮轴线方向、径向力垂直于齿轮轴线、圆周力齿轮切向方向。图3.3 主动锥齿轮工作时受力情况我们先要做的就是确定计算转矩，由此才能计算出齿轮上所受到的圆周力。由反复的实践计算证明，疲劳损坏是最主要的损坏形式，所以我们在计算时，就要按照当量转矩Td来完成我们的计算。我们可以按照下面的式子来进行当量转矩的计算：（3.10）在式子当中，Te max 代表了发动机能够发出的最大转矩，其值为210Nm；fi1，fi2fir则表示变速器中各个档位它们的使用频率，我们可以参照表3.3来分别选择0.5%，2%，5%，15%，77.5%；ig1，ig2igr则表示的是变速器各个档位它们各自的传动比，分别为4.71，3.82，2.88，1.59，1；fT1，fT2fTR表示的是发动机在各个档位时的使用率，由表3.3可以分别选择50，60，70，70，60。表3.3及的参考值变速器档位车型IV挡带超速档IV挡带超速档80 19901420750.82.51680.72627651415501311850.53.57590.5251577.560 60507065606065605050707060607070606050607060506070705060707060注：表中，其中发动机最大转矩，；汽车总重，。由计算可知，Td=228.57Nm圆周力P在的大小为： =13109N 式子当中，T表示的齿轮上所受到的转矩。主动齿轮的当量转矩T1d；dm则表示的是该中点上的分度圆的直径，相较于来讲，。所以，d1m=34.97mm；d2m=215.02mm；是指从动齿轮上面的为80.79。表3.4圆锥齿轮轴向力与径向力主动齿轮轴向力径向力螺旋方向旋转方向右左顺时针反时针右左反时针顺时针按顺时针方向左旋的是：=9942N （3.12）=7155N （3.13）按逆时针方向右旋的是：=7155N （3,14）=9942N （3.15）式子当中的表示齿廓表面在法向方向上的压力角的大小，其值为20；主动齿轮的节锥角9.21；则是从动齿轮的，其值为80.79。2 主减速器上轴承所承受的载荷的校核与计算轴承上面的轴向力实质上就是在轴向上所受到的载荷。另外若是其支撑形式是圆锥滚子轴承的话，就不单单只有轴向力的作用，还会有像径向力之类的其他的干扰力的作用。轴承所受到的径向载荷呢，实则就是齿轮所受到的其他载荷的相反的向量和（其中包括径向力、圆周力、轴向力）。如果主减速器它的齿轮的外形尺寸已经确定，还有它的支撑的形式再加上轴承安装的位置等都确定了，轴承的则能够由齿轮的以及径向和圆周这三个力来求得。主动锥齿轮我们采用的是，从动锥齿轮则采用了，它们所各自承受的径向载荷则如图3.4。 图3.4 主减速器轴承的布置尺寸其中轴承A和轴承B它们的径向载荷分别为：RA= （3.16） （3.17）式子当中我们已经知道了P=13109N，R1=7155N，A1=9942N，d1m=34.87mm，a=30mm，b=60mm，c=150mm。所以可以计算出轴承A所承受的径向力RA=27571.35N；轴承B所承受的径向力RB=65552.63N。在悬臂式支撑当中的主动齿轮中a=30，b=60，c=150上面式子当中的轴承A和B所受到的径向上的载荷分别就是RA和RB，P则表示的齿面宽中点处的圆周力，A和R分别代表了轴向力以及径向力。3.4主减速器的润滑因为主减速器以及差速器它们的工作环境就决定了它们必须需要润滑油来帮它们减小摩擦，尤其需要特别关注的就是在主减速器上方的主动锥齿轮其前端的前轴承所应该做的润滑工作，首要原因就是其所处的尴尬的位置，导致了它不能和其他部件一样靠着飞溅出来的润滑油来将自己润滑。因此我们会在主减速器内部设计一个集油槽的装置，通过集油槽工作的循环往复。通过类似这样不停的循环运转就可以确保整个轴承得到很好的润滑，附加的还能够起到一定的散热以及清洁的功用，最主要的还是可以保护位于前端的整个油封的完整性。有些车辆还会专门运用一个叫作倒油匙10的设施来保障整个差速器都可以得到充足的润滑油润滑。同时我们还应该在主减速器亦或者是桥壳上面安装通气塞，主要是为了防止因为温度升高导致内部压力大增，并由此导致漏油的危害。设置加油孔的时候我们应该充分考虑到加油的方便性以及油液面的位置等情况。相同的放油孔应放置于不会被障碍物撞到的最低处。3.5本章小结我们通过已有的各项已知的数据和参数慢慢由各个计算公式得到我们所需的关于主减速器的各项计算数据。在此计算过程当中，我们对主减速器当中的齿轮进行了它们的外形的尺寸的计算并且还对其进行了强度的计算，校验它是否能够在以后的日常使用当中正常工作。4 差速器设计4.1差速器的结构形式目前我们在汽车上使用较为广泛的是，其所具备的优点主要是结构较为简单、重量轻。它还可以分为各种不同的形式，一般我们将其分为强制锁止式、普通锥齿轮式以及摩擦片式这三种不同的形式。普通齿轮式一般性说来其具体的传动机构基本上来讲是通过齿轮来进行的。齿轮差速器还可分为不同的形式，有圆锥式以及圆柱式这两类。通过反复比对挑选，我们最终挑中差速器。图4.1 对称式圆锥行星齿轮差速器一般的对称式圆锥行星齿轮差速器通常性会有几个不同的部件来组成：差速器左右两壳、两个半轴齿轮、行星齿轮轴（一般为十字结构）、四个行星齿轮、半轴齿轮再加上行星齿轮垫片等。它具有非常明显的优点，特别是它的制造工艺非常简单方便，运行起来十分稳定可靠，因此在公路用载荷汽车上被普遍采用。4.2差速器齿轮的材料选择差速器齿轮它的铸造材料运用一般是参照着主减速器齿轮来挑选的，一般性的话都会选择渗碳合金钢来进行加工制造，现在一般会使用20CrMnTi、22CrMnMo、20CrMo和20CrMoTi等材料来进行制造。现在一般我们会采用精锻差速器的工艺来进行制造，主要是因为此类型的齿轮并不会要求非常高的精度。4.3圆锥齿轮式差速器齿轮设计此类车型基本会运用到四个行星齿轮。行星齿轮球面半径RB（mm）的确定：球面半径我们一般可以根据经验公式得到12： =43.8652.63mm (4.1)取RB=48mm。式子当中的RB就代表了行星齿轮它的球面半径大小的系数，它的取值一般会在2.5至3.0之间。当RB基本上选定之后，我们可以通过下面的式子选出节锥距：A0=（0.980.99）RB=47.0447.52mm (4.2)近似的取为47mm接下来我们就要来选择行星齿轮具体的齿数以及半轴齿轮具体的齿数。一般我们会尽可能少的设置行星齿轮轮齿的数量，这么做的目的就是为了获得稍微大一点的模数并因此使得齿轮的整体强度得到增大，不过一般来说齿数还是要大于10。半轴齿轮它的齿轮的数目一般性都会在14到25这个数值之内，并且它和行星齿之间的齿轮数目之比基本上会要求在1.5到2左右。因此我们可以取z1=10，z2=20。无论是何种差速器，其中两个半轴的齿数相加之和其值一定要是行星齿轮数量的整数倍，不然将无法得到正确的安装。就是说需要满足下面的式子：=10 （4.3）然后便是确定差速器的模数的大小以及的直径的具体大小。在此之前，行星齿轮与半轴齿轮的节锥角我们需要先行算出： （4.4）上面式子当中的Z1和Z2就是上面所说的。再往下我们所需做的是求圆锥齿轮当中较大一端的模数：=4.27 （4.5）我们可以取一个值当做是标准模数，初步定为5。随后在得到了我们想要的各项数据之后，我们就能够由下式得到节圆的直径: 压力角的选择确定：在当前的汽车当中，差速器齿轮基本都是将设为它们各自的压力角，把0.8设置为齿高系数的值，最少齿数允许取到最低限度的10，同时我们还可以通过运用切向修正这项技术来增大半轴齿轮它的齿轮的厚度，前提就是在小齿轮（行星齿轮）它的齿轮的顶端还未变得很尖的状态下。可以通过使用这样的办法来使得行星齿轮和半轴齿轮它们的强度越来越接近。行星齿轮在安装时使用的孔在正常状况之下是与行星齿轮的直径的大小是一样的，它的安装孔的径向深度L一般代表的就是它的轴上面整个支撑的长度。图4.2 安装孔的深度L和它的直径=26mm =23.72mm （4.7）式子当中的T0=6835.08Nm，代表的是由差速器所传送过来的转矩；n则是行星齿轮的数目，其值为4； l则是行星齿轮它的锥顶到支撑中点的距离，l1/2d2；，d24/5d2，；则表示在支撑面上所受到的挤压应力的许用值，其值为69MPa。 表4.1上所表示的都是差速器上面的锥齿轮计算其外表尺寸的计算步骤，其中的可通过图4.3来查得。 表4.1 几何尺寸计算表（差速器锥齿轮）序号项 目计 算 公 式 及 结 果1行星齿轮齿数2半轴齿轮齿数3=13mm45h=1.788m+0.051=8.992mm67=1.6m=8mm891011A=56mm12周节 t=3.1416m=15.708mm135.926mm2.874mm14mmmm1516171819mmmm20节锥顶点至齿轮外缘距离mmmm21mmmm22齿侧间隙4.4圆锥齿轮式差速器齿轮的强度计算差速器的齿轮我们一般性都进行的是这方面的计算，而相较于疲劳寿命这一块大致不会有太多的考虑。主要是因为差速器当中的行星齿轮一般只起到等臂推力杆这样的一个作用，它的相对滚动只会发生在两侧驱动轮的转速不相等的情况之下。差速器当中齿轮的计算公式为： （4.8）式子当中的T即指的是差速器当中由一个行星齿轮传送给下一个半轴齿轮的转矩，Nm； （4.9）=1025.26Nm；=300.51Nm；n代表差速器当中的数目，其值是4；z2是半轴齿轮的齿数，为20；K0是系数，KV为，它俩的值为1.0；Km的值为1.1表示的是载荷分配系数；Ks代表尺寸系数=0.67；F代表的齿面宽14mm；m代表模数5；J代表的是弯曲应力所有值的相加之和，其系数为0.224，由图4.4可知：图4.3 汽车差速器直齿锥齿轮切向修正系数（弧齿系数） 图4.4 弯曲计算用综合系数J通过Tje来计算得：=319MPa=980MPa通过Tjm来计算得：=93.63MPa=210MPa由此可以得出结论：差速器中齿轮的各项要求符合我们日常使用要求。4.5本章小结在这个章节之中我们先是阐述了差速器它的基本作用以及是如何工作的，随后就是对差速器中的对称式行星齿轮进行了它的基本参数的各项设计计算，同时我们还进行了对差速器齿轮的外形尺寸的计算及其强度的校核，并由此慢慢取得了差速器的各个不同参数，得到了可以进行相关设计制造的标准数值，并且都通过了检验核对。5 半轴设计5.1半轴形式一般的非断开式的半轴大致上可分为三类：全浮式、半浮式以及3/4浮式。如何区分它们一般就是根据轴承其各自的支撑的形式并且还有它承受力时的各种状态。由于在第一章中已经有详细的半轴的各种不同形态的介绍，此处就不再赘述。经过反复论证选择，最终在此次设计当中运用的是全浮式半轴。5.2半轴的材料以及热处理我们这次的设计采用的材料用的是40Cr，这种半轴材料的热处理方法基本上都是用了这种方法。通过这样的处理方式我们可以使得半轴其表面的硬度达到HRC5263，还有它的硬化层其上的厚度大多为它的半径的1/3，其最里面的核心基本能够达到HRC3035；然而那些没有使用过淬火处理的部分，它们的硬度的区间基本在HRC2427之间。不过硬化层其自己的强度较高，再加上在半轴表面还有，并且经过等工艺处理之后，使得整个半轴的静强度以及抗疲劳强度等都显著提高。5.3半轴的设计和计算在断开式驱动桥当中，驱动车轮上面的传动装置一般包含了半轴及万向节等，这当中的万向节一般会是等速万向节。而在非断开式驱动桥上面，半轴就成为了主要的能够驱动车轮运转的驱动装置，并且其最主要的功用就是通过它将差速器齿轮和车轮轮毂两者相连接起来。5.3.1半轴计算载荷确定直径是主要的半轴的尺寸，所以我们在进行一系列工作之前要先将它的载荷确定。在对半轴进行设计计算时我们还需要将下面的三种可能的不同情况的载荷工况考虑在内：A.当纵向力X2（制动力或者是驱动力）的值达到最大时（X2=Z2 ），其中的附着系数的值基本会取0.8，并且无侧向力的作用；B.倘若是侧向力Y2达到最大的时候，尤其是发生侧滑的时候会得到它的最大值，为Z2 1，其中的侧向的附着系数1的值我们可将其设为1.0，其中无纵向力。C.倘若垂直力取得最大值时，这种情况基本会出现在不平的路面上且行车速度还较快，动载荷系数为Kd，并且这个时候没有侧向及纵向的力。在情况A之下，全浮式半轴在正常工作时，其纵向力就是最大附着力，即：=32053.4N （5.1）式子当中的m对于后桥来说可取1.3，其代表的是汽车在加减速时质量的转移系数。驱动轮的纵向力按最大转矩及传动系最低档传动比来计算时若还是小于按照上式计算得到的纵向力，我们则可以按照下式来计算：或=7689.29N (5.2)式子当中的=0.6，代表了差速器的转矩分配的系数；Temax=245Nm，是发动机的最大转矩；=29.06是发动机最低档的传动比；=0.9是汽车的传动效率。两相比较取它们中较小的一个，所以7689.29N，由此可得转矩为3844.65Nm （5.3）图5.1 全浮式半轴支撑 5.3.2半轴杆部直径初选在进行设计计算时，直径初选时可以依照下式计算选择：=32.1232.26mm （5.4）取d=33mm。式中d即为半轴杆部的我们所计算的直径；T即是上步中所计算的；代表的是半轴的转矩它的许用应力，其值为784MPa左右，与选用的材料有关，不过还需将安全系数考虑在内，范围为1.3至1.6之间，所以一般会取为490至588MPa之间。 5.3.3半轴强度的计算它的可由下式求得：=545.14MPa （5.5）式子当中的即为半轴所承受的扭转应力的大小；其余字母所代表的含义见上两节。所以，强度符合要求。半轴可以扭转的最大角度为： （5.6）式子当中的l为半轴的长度，768mm；G=8.410N/mm2，代表材料的剪切弹性模量；J=116368.5mm4。将它们都代入得：=14.64，符合615的选择范围，满足条件。 5.3.4半轴花键的强度以及计算花键的内径的大小的选择基本会比它的杆部的直径来得大一些，因此在设计制造的过程当中我们会有意的增大整个端部的直径，同时呢还需要将花键槽它的深度给减小，由此就造成了数目的增加，一般会取在10（轿车半轴）到18（货车半轴）之间。半轴的损坏基本都是由一个原因造成的，即扭转疲劳。所以我们在进行设计时需要充分考虑到这一情况，将各个过渡部分的圆角的半径适当的增大，以此来。此次设计当中的杆部与花键之间的倒角选为13mm。在我们本次的设计当中，我们采用的花键是渐开线式的。由杆部直径以及花键齿数12；模数3；36mm的分度圆直径以及30的压力角，可求得花键的剪切应力计算公式为： （5.7）花键的受到挤压的应力计算公式为： （5.8）式子当中的T即为半轴所能够承受的最大的转矩，为3844.64Nm；DB=40mm为花键外径；dA=35mm为花键内径；LP=70mm为花键工作段长度；b=0.5m=4.71mm；=0.75为不均匀系数载荷分配的。将以上数据代入得： =69.10MPa=191.08MPa倘若在传递最大转矩时，s应小于71.05MPa，c应小于196MPa，所以计算的结果是合格的。5.4本章小结在这个章节当中主要是进行半轴的设计计算。在整个设计计算的过程当中我们充分考虑到了三种不同的工况，并在纵向力取得最大值时使用了非常详细的计算。还对各个步骤当中的计算进行了说明。6 驱动桥桥壳设计6.1桥壳结构形式驱动桥桥壳这种零部件是一辆汽车当中必不可少的一个组成部分，非断开式驱动桥的桥壳当中安装了各种主要的传动件。它承受了汽车全部的荷重并起到一个承上启下的作用，将这股力量传递到车轮上并卸载到地面。但它同时又会将车轮所受到的各种力传到车厢和悬架上面。汽车在行驶时，桥壳会承受来自于各种复杂情况下传递过来的载荷，因此桥壳它必须具有足够的刚度以及强度来承受这样的载荷。为了提高汽车行驶时的平顺性以及把动载荷降低，我们应在桥壳的刚度以及强度满足最低限度的条件下尽量把桥壳的重量做到最轻。此外，桥壳还应该做到整体的结构简单，易于拆装的特点，以便于我们在后续把整个主减速器拆下和进行相应的调整。我们还需要根据汽车具体的使用环境以及制造商的制造条件等来选择桥壳的具体结构。可以将桥壳分为以下的几种结构：可分式桥壳可分式桥壳是由左右两个结合面结合而成的，主要都是由半轴套管和铸件壳体组合而成。我们用铆钉将这两个组件相连接。此类桥壳在对于主减速器的安装和维修等操作过程中会显的十分的不便，其桥壳本身所具有的强度和刚度也比较低。因此此类桥壳在如今的运用当中也较少的出现。整体式桥壳整体式桥壳它的桥壳就像是一个中空的梁，可以将各种部件容纳在其中，它的强度和刚度都满足正常的使用需求。其中的主减速器以及差速器都自己构成一个单独的整体然后在被装入桥壳之内。这就使得其内部零部件的更换维修变得非常的便捷。整体式桥壳按照制造它时所运用的不同工艺可以分为钢管扩张成形式、钢板冲压焊接式以及整体铸造式三类。此次我能选用铸造式整体式桥壳。6.2桥壳的受力分析及强度计算6.2.1桥壳弯曲应力计算桥壳主要承受的就是通过轮胎传过来的地面给予轮胎的反力再加上车轮重力gw的差值，计算图示如图6.1所示。桥壳如果是按照来进行计算时，两个钢板之间的弹簧座所会产生的弯矩则相对应的为： （6.1）式子当中的G2=47040N，代表了货车满载时其驱动桥对地面所造成的压力；g
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