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车辆与动力工程学院毕业设计说明书前 言汽车是现代交通工具中用得最多，最普遍，也是最方便的交通运输工具。汽车工业已经成为国民经济的支柱产业，汽车业是一项资金密集、技术密集、人才密集、经济效益高综合性强的产业。汽车驱动桥是汽车传动系的一个重要系统,它影响着汽车的动力性和经济性。汽车驱动桥技术工艺，是衡量一个企业是否具有先进性，是否具备市场竞争力，是否能不断领先于竞争者的重要指标依据。随着我国汽车驱动桥市场的迅猛发展，与之相关的核心生产技术应用与研发必将成为业内企业关注的焦点。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。设计中我参考国内外汽车驱动桥设计结构形式，并结合课题要求得到最终设计方案。我这次设计的任务是完成微型面包后桥总成的设计。我采用圆弧锥齿轮作为单级主减速器减速齿轮，配用圆锥行星齿轮差速器，半轴为半浮式支撑半轴，驱动桥采用非断开式。 由于自己的水平和能力有限，再加上没有设计经验，因此在设计中还存在许多不足之处，希望老师不吝赐教，以便及时修改。 设计者 2011年5月35第一章 驱动桥设计方案拟定1.1设计概述一、驱动桥的组成在一般的汽车结构中，驱动桥包括主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置及桥壳等部件。驱动桥的基本功用1、将万向传动装置传来的转矩通过主减速器，差速器半轴等传到驱动车轮，实现降速，增大转矩；2、通过主减速器圆锥齿轮副改变转矩的传递方向3、通过差速器实现两侧车轮差速作用，保证内外车轮以不同的转速转向4、承受作用于路面和车架或车厢之间的垂向力，纵向力和横向力二、驱动桥设计的基本要求1、所选择的主减速比应能满足汽车在给定条件下具有最佳的燃油经济性和动力性。2、尺寸要小，保证有必要的离地间隙。3、齿轮及其他传动件工作平稳，噪声小。4、在各种转速和负荷下具有高的传动效率。5、在保证足够强度、刚度的要求下，应力求质量小，尤其是簧下质量应尽量小，以改善汽车平顺性。6、差速器在保证左右驱动车轮能以汽车运动学要求的差速滚动外并能将转矩平稳而连续不断地传递给左右驱动车轮。7、结构简单，加工工艺性好，制造容易，拆装、调整方便。8、驱动桥总成及零部件的设计应尽量满足零件的标准化、部件的通用化和产品的系列化及汽车变型的要求。 三、驱动桥的结构方案分析驱动桥的结构形式与驱动车轮的悬架形式密切相关。当车轮采用非独立悬架时，驱动桥应为非断开式。当采用独立悬架时，为保证运动协调，驱动桥应为断开式。非断开式驱动桥（图1-1a及图1-1b）结构简单，制造工艺性好、成本低、工作可靠、维修调整容易，广泛应用于各种载货汽车、乘用车及多数的越野汽车上。但整个驱动桥属于簧下质量，对汽车的平顺性和降低动载荷不利。断开式驱动桥结构较复杂，成本较高，但它大大地增加了离地间隙；减小了簧下质量，从而改善了行驶时作用在车轮和车桥上的动载荷，提高了零部件的使用寿命；由于驱动车轮与地面的接触情况及对各种地形的适应性较好，大大增强了车轮的抗侧滑能力；与之相配合的独立悬架导向机构设计的合理，可增加汽车的不足转向效应，提高汽车的操纵稳定性。图1-1 驱动桥的总体布置式简图a 普通的非断开式驱动桥，b 带有摇摆式半轴的非断开式驱动桥，c 断开式驱动桥 a b c断开式驱动桥(图1-1c)：结构复杂，成本较高，但它大大增加了离地间隙；减小了簧下质量，从而改善了行驶平顺性，提高了汽车的平均车速；减小了汽车在行驶时作用于车轮和车桥上的动载荷，提高了零部件的使用寿命；由于驱动车轮与地面的接触情况及对各种地形的适应性较好，大大增加了车轮的抗侧滑能力；与之相配合的独立悬架导向机构设计得合理，可增中汽车的不足转向效应，提高汽车的操纵稳定性。这种驱动桥在轿车和高通过性的越野汽车上应用相当广泛。本设计根据所定车型及其动力布置形式（前置后驱）采用了非断开式驱动桥。1.2主减速器结构形式的确定主减速器的结构形式，主要是依据其齿轮类型和主动齿轮的安装方法及减速形式的不同而异。一、主减速器传动齿轮的类型1、“格里森”或“奥利康”制螺旋锥齿轮和双曲面齿轮传动；2、圆柱齿轮传动；3、涡轮涡杆。图1-2 螺旋锥齿轮传动 螺旋锥齿轮传动（上图）的主、从动齿轮轴线垂直相交于一点，齿轮并不同时在全长上啮合，而是逐渐从一端连接平稳地转向另一端。另外，由于轮齿端面重叠的影响，至少有两对以上的轮齿同时啮合，所以它工作平稳、能承受较大的负荷、制造也简单。但是,工作中噪声大，对啮合精度很敏感，齿轮副锥顶稍有不吻合便会使工作条件急剧变坏，并伴随磨损增大和噪声增大。为保证齿轮副的正确啮合，必须将支承轴承预紧，提高支承刚度，增大壳体刚度。综上述，本设计采用螺旋锥齿轮传动。二、主减速器的减速形式主要有：单级主减速器、双级主减速器、双速主减速器、单级贯通式主减速器、 双级贯通式主减速器、 单级（或双级）主减速器附轮边减速器。由于单级主减速器具有结构简单、质量小、尺寸紧凑及制造成本低等优点，因此，它广泛地用在主减速比小于等于7的各种中、小型汽车上。根据本车总布置对传动比的要求。本设计采用单级主减速器（下图）。图1-3 单机主减速器 注：计算得本设计主传动比为5.37（见主减速器参数确定）。1.3主减速器主、从动锥齿轮的支承方案一、主动锥齿轮的支承:分悬臂式支承和跨置式支承两种。悬臂式： 支承距离b应大于2.5倍的悬臂长度a，且应比齿轮节圆直径的70%还大，另外靠近齿轮的轴径应不小于尺寸a。支承刚度除了与轴承开式、轴径大小、支承间距离和悬臂长度有关以外，还与轴承与轴及轴承与座孔之间的配合紧度有关。 结构简单，支承刚度较差，用于传递转矩较小的轿车、轻型货车的单级主减速器及许多双级主减速器中。 a) 悬置式 b)跨置式图1-4 主减速器主动锥齿轮支撑形式 跨置式：增加支承刚度，减小轴承负荷，改善齿轮啮合条件，增加承载能力，布置紧凑，但是主减速器壳体结构复杂，加工成本提高。 本设计选用悬臂式支撑。二、从动锥齿轮的支承 支承刚度与轴承的形式、支承间的距离及轴承之间的分布比例有关。 为了增加支承刚度，减小尺寸cd；为了增强支承稳定性，cd应不小于从动锥齿轮大端分度圆直径的70%；为了使载荷均匀分配，应尽量使尺寸c等于或大于尺寸d。辅助支承限制从动锥齿轮因受轴向力作用而产生偏 图1-5 主减速器从动齿轮支撑形式 图1-6 从动齿轮辅助支撑 第二章 参考车型选择及基本参数确定参考汽车型号：比亚迪 福莱尔，其技术参数如下：表2-1参考车型及主要参数 基本参数福莱尔0.8L 豪华型福莱尔0.8L 标准型产地国产国产整车总质量（kg）720720外形尺寸3605*1468*14703605*1468*1470最高车速(km/h)118118变速器4挡AMT4挡MT轴距(mm)23002300前轮距(mm)12151215后轮距(mm)12001200离地间隙(mm)150150排量(L)0.7960.796最大功率(Kw)2929最大功率转速(rpm)50005000最大扭距(Nm)6262最大扭距转速(rpm)45004500发动机特有技术单顶置凸轮轴水冷前单顶置凸轮轴水冷驱动方式前置前驱前置前驱基本参数福莱尔0.8L 豪华型福莱尔0.8L 标准型前悬挂类型滑柱摆臂式独立悬架麦弗逊独立悬架后悬挂类型螺旋弹簧式悬架螺旋弹簧式悬架前制动器类型盘式盘式后制动器类型鼓式鼓式前轮胎规格155/65 R13 155 是轮胎的宽度为155毫米65 是轮胎的扁平率R 代表钢丝子午线轮胎13 是轮毂的直径 13英寸轮胎直径155X0.65X2+13X25.4=531.7155/65 R13后轮胎规格155/65 R13155/65 R13主传动比（可供选择）37:9（4.11）41:9（4.56） 43:9（4.78）设计选择参数如下：表2-2 设计项目及参数项目基本参数发动机(0.797)额定功率：26.4Kw/5500r/min最大转矩：52.6N.m/3500r/min变速器5速 (手动)ig1=3.652 ig2= 2.08 ig3=1.25 ig4=1 ig5=0.789 车轮轮胎型号后轮45-12-8PR前轮45-12-8PR车轮滚动半径(mm)8X25.4=20.32最高车速（km/h）100外形尺寸（mm）3505*1428*1860轴距（mm）2300前轮距（mm）1205后轮距(mm)1200第三章 主减速器设计3.1 主减速器的基本参数选择及设计计算3.1.1主减速器基本参数的选择一、主减速比的确定 主减速比i0的大小，对主减速器的结构形式、轮廓尺寸及质量的大小影响很大，对汽车的动力性、燃油经济性有非常重大的影响，发动机的工作条件也和传动系的传动比有关为研究主减速比i0对动力性的影响，图给出了变速器位于最高挡时，在三种不同主减速比且i01i022,设行星齿轮所受摩擦力距Tf与其转向相反，此力矩使转速快的半轴扭矩减小，使转速慢的半轴扭矩增大。 （4-1） （4-2）但摩擦力矩与汽车的传动扭矩相比，可忽略不计，因此可以认为无论两半轴转速是否相等，差速器都可将传动扭矩平均分配到左，右两半轴上。4.2差速器的形式齿轮式差速器分为圆锥齿轮式和圆柱齿轮式两大类，其中两半轴齿轮直径相等的称为对称式差速器，直径不相等的称为不对称式差速器。不对称式差速器只用在具有高越野性能汽车的各驱动桥之间，使驱动桥间扭矩的分配与该桥上锁受载荷成正比。同一驱动桥上左、右驱动轮之间的差速器都为对称式。其中对称式圆锥齿轮差速器结构简单、效率高等优点，且其工作性能可满足一般要求，目前正被广泛应用。对称式圆锥齿轮差速器，常以锁紧系数表征差速器性能。 （4-3）又 则 （4-4）锁紧系数K取决于内摩擦力矩,一般K=0.05 0.15。4.3普通锥齿轮差速器齿轮的设计一、差速器齿轮主要参数选择 1、普通锥齿轮差速器性行星的个数，n=2.2、行星齿轮背面的球面半径Rb，反映了差速器圆锥齿轮的大小和承载能力。 （4-5） Kb 行星齿轮球面半径系数 Kb=2.53.0. Td 差速器计算转矩. （N.m） 3、锥齿轮的节锥矩A0A0=(0.980.99)Rb=0.9838=28.29mm4、齿轮齿数的确定为了时齿轮有较高的强度，其轮齿应取较大模数，因此行星齿轮的齿数应尽量少，但一般不少于10个，半轴齿轮齿数采用1425个，大多数汽车差速器的半轴齿属于行星齿轮齿数比在1.52.0范外内，但应指出，这里有一些装配关系，即两半轴齿轮齿数和应是行星齿轮个数的整数倍，否则将不能装配。行星齿轮齿数 半轴齿轮齿数 5、模数及半轴齿轮分度圆的初步确定行星齿轮节锥角： （4-6）半轴齿轮节锥角： （4-7）锥齿轮大端端面模数： （4-8）取 6、压力角目前汽车差速器的齿轮大多采用2230压力角，齿高系数等于0.8的齿形，最小齿数可减少到10。7、参数计算 ， ， ， ， ， m=3 取 0.06则变位系数 行星齿轮半轴齿轮的几何参数入表所示：项目行星齿轮 半轴齿轮分度圆锥角分度圆直径 齿顶高齿根圆直径齿高 锥矩齿根角 齿顶角顶锥角根锥角8、行星齿轮轴直径及支承长度的确定行星齿轮轴直径： =14.9 （） （4-9）示中： 差速器设计要去传递的扭矩。（Nm） n行星轮个数 支承面许用挤压应力 （N/mm2） 行星齿轮支承面中点到锥顶的距离（）支承长度 L=1.1d 挤压应力98N/mm2 d=9.6 ， 取d=20， L=22mm ，二、差速器齿轮强度计算 差速器齿轮工作情况与主减速器齿轮不同，差速器齿轮的齿从所结构的限制，而成所得载荷有比较大，差速器齿轮只有在两轴转速不同是才有啮和运动，因此对差速器齿轮，主要进行轮齿弯曲强度计算： （4-10）式中： 半轴齿轮计算扭矩 n行星齿轮个数 半轴齿轮齿宽（） 半轴齿轮较大风度圆直径（） 、修正系数，与主减速器齿轮计算相同。J 综合系数，差得J=0.225(用滚切法在刨齿机上加工) （4-11） 第五章 半轴和桥壳的设计5.1半轴设计一、半轴的安装型式 半轴用来传递扭矩，其内端有花键与半轴齿轮连接，外短锻有凸缘或由花键与凸缘连接带动车轮，一般为实心轴。 半轴的安装型式主要有：全浮式、半浮式和3/4浮式三种。 全浮式半轴将驱动轮轮毂用两个轴承支承载桥壳上，车轮中心现在量轴承中间，半轴不仅承受车重，有承受扭矩，这种型式多用于载重汽车和大轿车，故在本设计中被采用。 半浮式半轴通过一个轴承试办轴值承载桥壳内，这种型式出受扭矩外，其外端还受弯矩，但其结构简单，可运于车中不大的轿车和轻型客货车。 3/4浮式试办轴轮故只有一个轴承支承桥壳，车轮中心线之间有一段距离，因此半轴出手扭矩外，还受一部分弯矩。 本设计选用半浮式半轴。二、半浮式半轴的设计计算 计算时首先应合理地确定作用在半轴上的载荷，应考虑到以下三种可能的载荷工况； 1、纵向力（驱动力或制动力）最大时，其最大值为，附着系数在计算时取0.8，没有侧向力作用； 2、侧向力最大时，其最大值为（发生汽车侧滑时），侧滑时轮胎与地面的侧向附着系数在计算时取1.0，没有纵向力作用； 3、.垂向力最大时（发生在汽车以可能的告诉通过不平路面时），其值为，其中为车轮对地面的垂直载荷，为动载荷系数，这时不考虑纵向力和侧向力作用。半浮式半轴在上述第一种载荷工况下纵向力最大，侧向力为0；此时垂向力=4559.94 N，纵向力最大值=3647.95 N，计算时取1.2，。 半轴弯曲强度应力和扭转切应力为 （5-1） （5-2） 为轮毂支撑轴承到车轮中心平面之间的距离。 合成应力=400.45mpa侧向力最大，纵向力=0，此时意味着发生侧滑外轮胎的垂直反力和内轮胎上的垂直反力分别为 （5-3） （5-4） 式中，为汽车质心高度；为轮距；为侧滑附着系数，计算时取1.0 =5699.9N =1900N外轮上的侧向力和内轮上的侧向力分别为 = = 这样，外轮半轴的弯曲应力和内轮半轴的弯曲应力分别为 （5-5） （5-6） 汽车通过不平路面垂向力最大，纵向力为0，侧向力也为0，此时垂直力最大值为 （5-7） 式中，k为动载系数，轿车：k=1.75，货车：k=2.0，越野车：k=2.5 半轴弯曲应力为 （5-8）半轴与半轴齿轮常用花键连接，一般采用键开鲜花键。半轴多用40Cr或40MB制造,在中、现行汽车上不少采用40或45号钢制造，此时应用中频淬火，试办轴具有适当的硬化层，并在表面形成大的残余应力，从而大大提高了半轴的静扭强度和疲劳强度，这里采用45号钢。三、半轴齿轮花键基本尺寸（见机械设计手册第三卷） 选用矩形花键，规格：键数 ； 小径 ；大径 ； 键宽 。键长有效长度L57mm；作用齿槽宽最小值2.0；键齿倒角0.3；键槽倒角0.2；配合公差： 5.2桥壳设计一、技术要求驱动桥壳为一空心梁，它将车体上的重力传到车轮并将作用在车轮上的牵引力、制动力、侧向力传给悬架、车架。驱动桥壳又是主减速器、差速器、半轴的装配机体，制动器地板或制动钳固定与其上。驱动桥壳除受上述作用力外，还受牵引或制动时产生的反作用转矩。驱动桥壳应满足如下要求：保护装与其上的传东西部件和防止泥水进入；具有足够的强度和使用寿命，质量与要小;具有高的刚度，二保证主减速器齿轮啮合的正常工作和不是半轴产生附加弯曲应力；保证足够的离地间隙；结构工艺性好，陈本低；拆装，保养，为许方便。二、驱动桥壳型式和强度计算桥壳大体可分为可分式，整体式和组合式三种形式。1、整体式桥壳的强度和刚度较大，主减速器拆装，调整方便。整体式桥壳按制造工艺方法的不同，有可分为冲压焊接式，扩张成型式和铸造式三种。由于钢板冲压焊接式桥壳具有质量小，工艺简单，材料利用率高，抗冲击性好，成本低等优点，并使用与大批量生产，在轻型货车和轿车上得到了广泛的应用，本次设计采用此种类型。2、强度计算后桥壳在承受垂直载荷时（汽车前进式汽车产生侧滑时）会产生垂直弯曲，汽车制动时，桥壳会产生水平弯曲，同时桥壳在工作是含要陈受扭矩作用。因此计算或桥壳的强度时，必须对它所受到的这些载荷进行分析，计算时通常把后桥看成一个钢管，以他在前进时承受车轮作用的反力为最大应力来计算。本次设计参考BT130的结构，由于其强度完全可以满足要求，故其强度小和无须在计算。 结 论 时间飞逝，几个月的毕业设计已接近尾声。总体来说，这几个月是忙碌而又充实的。对于这段时间的学习和设计情况作一次详尽、实际的总结。整个设计工作过程整体上是紧张、有序的，在赵伟老师的认真、耐心、详尽的指导下，在同学们营造的良好氛围中，自己才能十分顺利的做好此次毕业设计。此设计主要是汽车后桥的总成设计，在细节方面我暴露了许多问题，主要是对本专业的知识的掌握不太牢固，设计过程中很少考虑产品的优化设计和加工工艺。另外缺少实际经验，对一些零件的设计仅凭想象。所以我要在以后的学习和工作中对这方面的问题更加注意，更加深入，务实。第一次自己主导的整体设计过程，问题是存在的，可收获也是令人欣喜的。学会了设计产品的基本过程，学会了怎样发现问题、思考问题、解决问题、处理设计过程中突然遇到的问题 ，更加深刻认识到了团队精神。我想这在工作过程中是最基本的但也是最重要的。毕业设计是工作、之前的一次总练兵。所谓温故而知新，在复习到旧知识的同时，还接触到许多新东西，不但如此，还把以前所学知识系统联系在一起，时而还会有些新鲜的想法，虽然这种设计想法可能是不成熟的，甚至是不可行的，但这还是令人鼓舞的，因为老师经常鼓励我们要有创新意识，唯有创新才能生存。通过本次设计，我更加了解自己，使自己对自己有一个正确的定位，在以后的工作和学习中发扬优点，克服缺点，唯有如此才能有所进步，有所提高，有所突破。在本次设计中，由于实践少，个人能力有限，设计还存在许多不合理的地方，但我相信，随着时间的推移，我会变得更加成熟的。参考文献1 陈家瑞.汽车构造(下册).北京: 机械工业出版社2 王望予.汽车设计（第四版）.北京：机械工业出版社3 林秉华.最新汽车设计实用手册.黑龙江：人民出版社4 诸文农.底盘设计(上册).北京：机械工业出版社5 刘惟信.汽车车桥设计.北京：清华大学出版社，20046 吴宗泽.机械设计手册.北京:化学工业出