柴油动力微型客车设计（后桥设计）（含全套CAD图纸）
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毕 业 设 计（ 论 文 ）任 务 书 （指导教师填表） 填表时间： 2015 年 3 月 31 日 学生姓名 专业班级 指导教师 课题类型 工程设计 设计（论文）题目 柴油动力微型客车设计 (后桥 设计 ) 主要研 究内容 该车的基本参数为：柴油发动机，最高车速 140KM/h，最小转弯半径乘员人数 68人，挡位数 4+1(或 5+1)。 参照微型客车的整体布局参数（网上可以查到）、微型客车底盘实物（车辆实验 室整车陈列室内）、微型轿车实物（车辆实验室整车拆装室内）和有关的其他车型（查阅有关资料），完成该车的底盘（总体）设计任务。 主要技 术指标(或研究目标 ) 完成 该 车 的 差速器、后桥 设计，绘制总和不少于 3张零号图纸的结构设计图、装配图和零件图，其中应包含用计算机 （或手工）绘制的具有中等难度的 1号图纸一张以上。 按要求格式独立撰写不少于 12000字的设计说明书，应有中英文摘要（中文摘要不少于 400 字），全部用计算机打印（编排要求到河南科技大学教务处网站查：河南科技大学毕业设计（论文）指 导手册），查阅与课题相关的文献资料 15篇以上，独立完成 10000以上印刷符号的外语资料译文。 进度计划 （ 5周） 调研，搜集、分析资料。 （ 6周） 全组集体讨论，确定总体方案与部件方案，撰写开题报告（模板到“教育在线”下载）。 （ 7 9周） 完成主要总图设计。（其中 4月 30日下午至少交第一张零号图） （ 10 11 周） 完成零、部件图设计，并完成机绘图。（ 5月 25日下午交其余部分图纸） （ 12 13周） 按要求整理、编写设计说明书、整理图纸及全部设计文件，最后交卷。（ 6月 4日 下午四点交全部图纸及设计说明书） （ 14周） 老师审核、互审评阅设计，答辩，评定成绩。 主要参 考文献 汽车构造； 汽车理论； 汽车设计； 汽车车身结构与设计； 车身造型； 汽车车型手册； 有关汽车行业杂志。 机械零件设计手册 研究所（教研室）主任签字： 2013 年 3 月 31 毕 业 设 计（论 文） 题目 柴油动力微型客车（后桥设计） 姓 名 院 系 专 业 指导教师 外文翻译 差速器 大多数汽车都有一个标准的或非限滑差速器。（限滑差速器花费的费用比较多，而且在大多数正常行驶条件下是非必须的。）正如我们提到的，差速器必须在过弯时将功率不等分开。和变速器一样，差速器有很多齿轮和零部件。 减速器 设想一根轴炒一个方向旋转，该轴驱动另一根与第一轴呈 90 度的夹角的轴。每一个都有 45 度角的齿，啮合这两个齿轮。每一根轴上都带有一个齿轮。组合到一起，这两个齿轮就形成了 90 度角的方向的改变。如图 为他们呈 锥形或是被切成锥形的角度。 当一根驱动轴需要驱动另一根轴时，如图 10的锥齿轮工作效果是非常好的。但是在主减速器总成中，两根半轴必须被驱动。（一根半轴驱动一个驱动轮）然后一个锥齿轮中心就要有一个孔，可以使其中一个半轴能够穿过去。在半轴上的这个大的环形齿轮被称为齿圈。图 10主减速器总成也提供齿轮减速，所以驱动轮会比驱动轴旋转的更慢。主减速器比因发动机尺寸和功率，发动机扭矩和汽车尺寸重量的不同而不同。通常情况下，大多数的主减速器比有 到 如果 驱动轴的转速为 3000么驱动轮的转速就是 1000了得到足够的减速，主减速器中的驱动齿轮必须要比被齿圈足够小。因此主动小齿轮必须转好几圈，齿圈才会转一圈。驱动齿轮被称为主动小齿轮。图 10动轴驱动主动小齿轮，主动小齿轮带动齿圈和半轴旋转。如果锥齿轮的齿是曲线型的，主动小齿轮和齿圈的啮合会更容易更快速。现在我们可以参考螺旋锥齿轮。图 10示了螺旋锥齿轮的设计。 螺旋锥齿轮已经被运用了好多年。然而另一种布置形式可以让传动轴和底盘更低一些。研究图 它将穿过齿圈的中心。齿圈的一半处于中心线以上，另一半处于中心线一下。新的布置形式把主动小齿轮放置在齿圈上更低的位置啮合。因此中心线不再相交。尽管驱动轴直接连接着主动齿轮，但是驱动轮可以更低。发动机前置后轮驱动的车辆利用准双曲面齿轮使用这种布置形式。 速器系统 只要驱动轮以相同的转速旋转时，主减速器工作的就很好。然而这种系统不具备不同车轮的不同转速比。如我们之前提到的，差速器系统可以允许车轮以不同转速旋转。这个齿轮系统是主减速器总成的核心系统。 差速器系统有一个差速器壳，图 含着差速器的齿轮。齿圈用螺栓与壳体一侧的法兰盘连接。当主动轮驱动齿圈时，差速器壳体也跟着旋转。壳体有可以让半轴配合的中心孔。因此半轴的内端在壳体内部。在半轴的末端，有一个称为半轴齿轮或差速器齿轮的锥齿轮。事实上，半轴齿轮带动半轴旋转，半轴齿轮旋转，半轴就旋转。 在两个半轴齿轮之间，有一部分空间，一根轴在这部分空间里与半轴正好垂直。这跟轴被称为行星齿轮轴。行星齿轮轴的每个末端都有一个锥齿轮，与两侧半轴齿轮相啮合，我们把这些齿轮叫做行星齿轮。 不要混淆这两个小齿轮，如以上所述，传动轴带动主动齿轮旋转。这个主动齿轮就是主动小齿轮，另外一个齿轮就是行星小齿轮，它与两侧半轴末端的半轴齿轮啮合。 观看图 10差速器系统。差速器的零部件在差速器壳体中形成一个矩形的形状。半轴齿轮平行于驱动轮。行星齿轮正交与半轴齿轮和驱动轮。半轴齿轮与两个行星齿轮啮合。如上面提到的，每一侧的半轴齿轮带动一个半轴。但是，行星齿轮不会带动行星齿轮轴旋转。一个行星齿轮轴锁紧螺母使行星齿轮轴完全固定。行星齿轮在行星齿轮轴的额末端，既能旋转也能静止不动。 10速器系统是如何工作的 参考图 轮驱动的，传动轴驱动主动小齿轮 ，带动齿圈。因为齿圈用螺栓固定在差速器壳体上，齿圈就带动整个差速器壳体旋转。由于行星齿轮轴固定在差速器壳体上，他就和壳体一起旋转，行星齿轮也随着行星齿轮轴一遍一遍的转动，行星齿轮推着半轴齿轮旋转，之后半轴齿轮就会旋转起来。因为半轴和半轴齿轮是一体的，所以半轴也旋转。 当汽车直线前进行驶时，驱动轮具有相同的牵引力。在行星齿轮上的力是相等的，而且行星齿轮不会随着行星齿轮轴旋转。相反，行星齿轮就像被锁止在行星齿轮轴上一样。此时两侧半轴齿轮和半轴以相同的速度运转。功率输出通过主动小齿轮、齿圈、壳体、行星齿轮轴到行星 齿轮，然后功率平均的分配到半轴齿轮、半轴和驱动轮。 当汽车转弯时，功率到达行星齿轮不再平均的分配到两半轴齿轮，内侧驱动轮和半轴运转较慢。图 10果行星齿轮开始绕着行星齿轮轴旋转。行星齿轮的旋转使外侧半轴齿轮加速。然后外侧车轮就会比内侧车轮运转的更快些。 行星齿轮就像是一个平衡杆一样，他们可以等分负载到两侧半轴齿轮，也可以使半轴齿轮和半轴以不同的速度运转。当然，差速器壳和齿圈仍然是以相同的速度旋转。但是半轴则不再以相同的速度运转。例如，当内侧半轴变慢时，外侧半轴就会加速，实现差速。 在光滑的路面上，一个轮 子可能没有没有牵引力而空转，功率，像电一样，阻力最小。如果一个车轮没有牵引力，功率就会流逝到这个车轮，另一个车轮就会静止。功率会从行星齿轮轴通过行星齿轮只会传到一侧半轴齿轮，因为另一侧半轴齿轮是静止的。在这时，差速器壳仍然会保持周而复始的旋转，该侧半轴将会以两倍差速器壳体的速度运转，同时，另一侧半轴不再旋转。 毕业设计（论文）开题报告 （学生填表） 学院：车辆与交通工程学 2015 年 4 月 18 日 课题名称 柴油动力微型客车设计（后桥设计） 学生姓名 专业班级 课题类型 工程设计 指导教师 职称 课题来源 自备 1. 设计（或研究）的依据与意义 随着汽车工业的发展以及汽车技术的提高，驱动桥的设计和制造工艺越来越趋于完善化，我国的后桥设计水平与国际上的差距越来越小。其设计除了广泛的采用新技术外，也和其他的汽车总成一样，在结构上也日益朝着零件标准化、部件通 用化、产品系列化的方向发展及生产组织的专业化方向前进。各大汽车制造企业为了占领市场，都加大了对结构先进，布置合理性能优异的轻型客车新产品的开发力度。而汽车驱动桥是汽车的重要总成，承载着汽车的满载负荷及地面给车轮车架车身的垂直力，横向力还有力距，冲击载荷。驱动桥还传递着传动系中的最大转矩，桥壳还承受着反作用力距。驱动桥结构形式和设计参数对汽车的可靠性与耐久性有着重要影响，同时也对汽车的动力性、经济型、平顺性、通过性、操纵稳定性及机动性等有直接影响。综上所述，汽车驱动桥的设计涉及的机械零部件及元件的品种极为广泛 ，对这些零部件，元件及总成的制造几乎涉及到所有现代机械制造工艺。因此通过对汽车驱动桥的学习和设计实践，可以更好的学习并掌握现代汽车设计与机械设计的全面知识和技能。 2. 国内外同类设计（或同类研究）的概况综述 目前我国正在大力发展汽车产业，采用后轮驱动桥的微型客车平衡性和操作性都将会有很大的提高。操作性能好，维修费用低也是后轮驱动的一个优点。如果变速器出了障碍，对于后轮驱动桥的汽车就不需要进行维修，但是对于前轮驱动的汽车来说也许就有这个必要了，因为这两个部件是坐在一起的。所以后轮驱动必然会使得乘车更加安舒 适，从而带来可观的经济效益。 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，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，归根结底后桥的功用是承载和驱动。在这两方面，近年来出现了一些新的变化。另外，在结构方面，单级驱 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。 目前，国内生产驱动桥的厂家较多，品种和规格也较齐全，其性能和质量基本上能够满足国产农业机械和工程机械的使用需求，呈现了明显的产业特点：由进口国外产品向国产化发展，由小作坊向正规化产业化发展，由低端产品向高端产品发展，由引进国外技术向自主研发发展。在技术方面，通过不断提高自身铸锻造技术及工 艺水平来保证研发产品制造质量；通过利用先进科学的设计辅助手段来达到设计优化的目的；通过不断学习吸收国外先进的技术逐步实现技术与国际接轨的目标，从而提高产品的核心竞争力；通过运用先进的技术及方法来提高产品的性能，满足市场需求，推进机电一体化进程。 一些主机厂家根据自身需要，利用自身资源自产自用，也是国产驱动桥的一种发展模式。比如常发集团生产的中小马力拖拉机上用的驱动桥就是典型的生产自用型。此外，龙工、徐工等工程机械厂家也生产自己整机上所用的驱动桥，但这种模式仅为自给自足，很难满足外部市场需求。 目前国内研究的 重点在于：从桥壳的制造技术上寻求制造工艺先进、制造效率高、成本低的方法；从齿轮减速形式上将传统的中央单级减速器发展到现在的中央及轮边双极减速或双级减速器结构；从齿轮的加工形式上车桥内部的主从动齿轮、行星齿轮及圆柱齿轮逐渐采用静默加工，以满足汽车高速行驶要求及法规对于噪声的控制要求。 3. 课题设计（或研究）的内容 1分析微型客车底盘的发展现状和市场需求，收集后桥总成相关资料； 2合理确定微型客车后桥总体结构型式及减速器、差速器、半轴的结构型式及主要参数； 3完成微型客车后桥 总成设计，绘制后桥总成图、主要零件图等； 4对减速器、差速器、半轴、桥壳等进行强度校核计算，完成设计说明书。 4. 设计（或研究）方法 1通过调查、上网以及文献检索等多种有效方法，系统收集驱动桥的研究成果和相关信息； 2在对国内外驱动桥的技术现状、发展趋势、市场等情况进行系统分析研究的基础上，确定设计策略，作为构思总体设计方案的指导思想； 5. 实施计划 1、选型设计：根据汽车行驶的路况条件和设计参数要求进行驱动桥的选型； 2、参数化设计：根据整体设计 要求，质量、轴荷、载员数、动力性、制动性、平顺性要求，确定主减速器、差速器、车轮传动装置和桥壳的件结构形式和基本参数； 3、计算机三维造型：根据理论计算的主要参数，对各零件和总成进行三维造型和装配，要遵循三维造型的原则 指导教师意见 指导教师签字： 年 月 日 教研室意见 教研室主任签字： 年 月 日 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 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 目 录 摘 要 误 !未定义书签。 目 录 误 !未定义书签。 第一章 设计题目分析 误 !未定义书签。 第二章 主减速器设计 误 !未定义书签。 （一）主减速器的结构形式 误 !未定义书签。 1、主减速器的齿轮类型 误 !未定义书签。 2、主减速器齿轮的支承形式 误 !未定义书签。 （二） 主减速器的参数选择与设计计算 误 !未定义书签。 1、主减速器计算载荷的确定 误 !未定义书签。 （三）主减速器锥齿轮的主要参数选择 误 !未定义书签。 1、主、从动锥齿轮齿数 误 !未定义书签。 2、从动锥齿轮大端分度圆直径 2D 和端面模数未定义书签。 3、 主，从动锥齿轮齿面宽 1b 和 2b 误 !未定义书签。 4、双曲面齿轮副偏移距 E 误 !未定义书签。 5、中点螺旋角 误 !未定义书签。 6、 螺旋方向 误 !未定义书签。 7、 法向压力角 误 !未定义书签。 8、具体参数表 误 !未定义书签。 （四）主减速器双曲面齿轮校核 误 !未定义书签。 1、 单位齿长圆周力 误 !未定义书签。 2、 轮齿的弯曲强度 误 !未定义书签。 3、 轮齿接触强度 误 !未定义书签。 （五） 锥齿轮的材料 误 !未定义书签。 （六）主减速器主从动齿轮的支撑方案 误 !未定义书签。 1、主动锥齿轮的支撑 误 !未定义书签。 2、从动锥齿轮的支撑 误 !未定义书签。 第三章 差速器的设计 误 !未定义书签。 （一）差速器的结构型式 误 !未定义书签。 （二）差速器的基本参数的选择及计算 误 !未 定义书签。 1、行星齿轮基本参数选择 误 !未定义书签。 2、行星齿轮球面半径 )(确定 误 !未定义书签。 3、行星齿轮与半轴齿轮齿数的选择 误 !未定义书签。 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 错误 !未定义书签。 5、压力角 误 !未定义书签。 6、安装孔 的直径 和安装孔的深度 L 的计算 误 !未定义书签。 （三）差速器直齿锥齿轮的几何尺寸计算 误 !未定义书签。 第四章 半轴的设计 误 !未定义书签。 （一）半轴型式 误 !未定义书签。 （二）半轴参数设计及计算 误 !未定义书签。 （三）半轴花键的强度计算 误 !未定义书签。 （四） 半轴的其他主要参数的选择 误 !未定义书签。 （五）半轴的结构设计及材料与热处理 误 !未定义书签。 第五章 驱动桥壳设计 误 !未定义书签。 （一）结构方案分析 误 !未定义书签。 （二） 驱动桥壳强度计算 误 !未定义书签。 1、静载荷下 误 !未定义书签。 2、不平道路行驶路面冲击载荷的强度计算 误 !未定义书签。 3、最大的牵引力 误 !未定义书签。 4、紧急刹车时 误 !未定义书签。 5、横向力最大时 误 !未定义书签。 （三）材料的选择 误 !未定义书签。 第六章 总 结 误 !未定义书签。 致 谢 误 !未定义书签。 参 考 文 献 误 !未定义书签。 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 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 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 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 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 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 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： 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 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 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。 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 ， 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 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 ； 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 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 222020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 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 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 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。 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： 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 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
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