某中型货车单级驱动桥设计设计说明书毕业论文文档

需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等） 23需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）某中型货车单级驱动桥设计摘要在21世纪，汽车工业发展成中国经济产业的支柱产业的一部分。汽车企业对各系统部件的设计需求越来越完美。其中驱动桥是汽车的一个重要组成的部分，它直接可以影响汽车的动力性、燃油经济性和操控性。汽车驱动桥是包含品种最多的总成之一，包括机械零件、部件、分总成等。驱动桥的组成主要包括主减速器、差速器、半轴及桥壳。因此，由汽车驱动桥构成的机械零部件及元件的种类不胜枚举，现代机械制造工艺几乎离不开这些零部件、元件及总成的制造。 驱动桥,它属于传动系统的末端，而它的一些基本作用包括增加力矩、降低转速，而且还需要承受来自于路面和车架或车身之间的作用力。整个汽车的性能和安全就取决于它的性能好坏了。所以对于中型货车来说，采用传动效率高的单级减速驱动桥是非常好的选择。本课题根据东风中型货车的主要驾驶参数和运动要求，车辆的主要参数根据传统设计方法和相同类型参考车辆确定。然后选用什么形式的主减速器，差速器使用哪种齿轮，半轴和桥壳应该用什么类型的结构，之后设计参数检验它们的强度，同时校核其使用寿命，旨在使汽车无论在什么样的路面上，都能正常行驶。在设计驱动桥的过程中，要可能地保证零部件的通用化和标准化以及产品的系列化，保证各部件设计的结构比较合理且符合实际。关键词：中型货车；驱动桥；主减速器；差速器；半轴。Design of single stage drive axle for a medium truckAbstractIn twenty-first Century, the automobile industry developed into a part of Chinas economic industry as a pillar industry. Automotive enterprises are increasingly perfect for the design of each system components. Among them, the drive axle is an important part of the car, it can directly affect the cars power, fuel economy and handling.The automobile drive axle is the largest assembly of machine parts, components, sub assemblies and so on in all kinds of automobile assembly. Drive from the main bridge general reducer, differential gear wheels and axle housing, thus, car driver involved in bridge design mechanical parts and components of the very wide variety of these parts, components and assembly manufacturing are almost to the design to the modern machinery manufacturing process of all.Drive axle, which belongs to the end of the drive system, and some of its basic functions include increasing the torque, reducing the speed, but also need to bear from the road and the frame or body between the force. The performance and safety of the entire car depends on its performance is good or bad. So for medium-sized trucks, the use of high efficiency drive single-stage slowdown drive axle is a very good choice.According to the main driving parameters and movement requirements of the Dongfeng medium goods vehicle, the main parameters of the vehicle are determined according to the traditional design method and the same type of reference vehicle. And then choose what form of the main reducer, differential gear which gear, axle and axle housing should be used in what type of structure, after the design parameters to test their strength, while checking its service life, designed to make the car What kind of road, can be normal driving. In the process of designing the drive axle, it is possible to ensure the generalization and standardization of the parts and the serialization of the products to ensure that the structure of the components is reasonable and realistic.Key words: medium truck; drive axle; main reducer; differential; half axle.需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）目录1绪论11.1论文研究的意义和目的11.2国内外研究状况11.3本文主要研究内容12汽车总体参数的确定32.1给定已知条件32.2汽车轴数和驱动桥形式的选择33驱动桥的结构设计43.1驱动桥的概述43.2驱动桥的选型43.3驱动桥构件的结构设计53.3.1主减速器的结构设计53.3.2差速器的设计结构83.3.3半轴设计83.3.4驱动桥桥壳设计94驱动桥的设计计算104.1主减速器的设计与计算104.1.1主减速比的确定104.1.2主减速器齿轮计算载荷的确定104.1.3锥齿轮主要参数的选择114.1.4主减速器主、从动齿轮的强度计算124.1.5主减速器齿轮的材料分析134.2差速器的设计与计算144.2.1差速器齿轮主要参数选择144.2.2差速器齿轮几何尺寸计算164.2.3差速器齿轮强度计算184.2.4差速器材料的分析194.3全浮式半轴的设计204.3.1半轴基本参数计算及校核204.3.2半轴的结构设计及材料与热处理214.4驱动桥壳设计215结论23致 谢24参考文献25毕业设计（论文）知识产权声明26毕业设计（论文）独创性声明27主要符号表 汽车总质量 轴距 最高时速 最大扭矩 最大功率转速 主减速比 , 主、从动齿轮齿数 端面模数 轮齿弯曲强度 锥齿轮齿面接触应力 半轴杆部直径 半轴扭转切应力需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）1绪论1.1论文研究的意义和目的汽车工业的发展支持国民经济的发展，是国家综合国力的体现。但是，我国汽车工业的发展，无论是创新能力还是技术能力，亦或是其他方面，与发达国家的汽车工业发展相较，均存在一定的差距1。所以要保证我国国民经济发展，加强汽车设计的创新能力，提升汽车产品的竞争能力势在必行。汽车驱动桥的设计参数，及桥的结构类型有很大的意义：汽车的可靠性与耐久性受结构型式和设计参数的影响；设计参数和结构类型直接影响汽车的行驶性能。通过改进驱动桥性能参数设计性能优越的汽车驱动桥，能够提高驱动桥的性价比、满足消费者的需求，可以适应社会经济的发展、提升我国国际竞争力，为国际经济的蓬勃发展注入生命的活力。1.2国内外研究状况国外研究情况：随着经济迅速的发展以及高速公路愈来愈完善，汽车的速度日益增加，所以节约能源、降低环境污染意识使发动机朝着扭矩大、转速低的方向发展。 为了满足上述情况，汽车驱动桥的转速比应减小，而且不必在桥中使用两级减速。 所以现在在国外的高速公路车已被广泛应用于单级减速桥，单级桥拥有成本低、重量轻、维护简单、传动效率高、噪音低、低温低油耗等优点2。国内研究情况：目前我国公路条件正在不断改善当中，物流业对车辆性能的要求也在不断提高，载重汽车驱动桥的设计技术发逐渐向单级化趋势发展。单级减速驱动车桥，它的结构简单，成本低，制造工艺简单，具有重要的地位。近年来，我国公路状况逐渐改善，尤其是高速公路发展迅猛，许多中型载货汽车一改往日方式，转而用复杂结构提高通过性。在未来几年中，中型载货汽车的需求将会逐年递减且趋于稳定，这样的现象会导致中型车比重大幅度下降。由此可见，无论是工艺细节方面、结构方面还是技术方面，我国与世界水平之间还存在较大差距2。总而言之，现在汽车行业的发展呈现节能、环保、舒适的趋势，而轿车则向轻量化、大扭矩、低噪声、宽速比、寿命长和低生产成本方向发展。1.3本文主要研究内容(1) 对比汽车的参数选择进行更好地完善，确定汽车驱动桥选择设计的方案。(2) 设计计算主减速器、差速器等主要零件，再进行校核。2汽车总体参数的确定2.1给定已知条件品牌:东风，型号:EQ1092F，外观颜色:东风蓝，驱动形式:4X2，总重量:9400（kg），装载重量:中型(6吨总质量14吨)（T），整车外形尺寸:长:7995 宽:2470 高:2485（mm），货厢内部尺寸:长:5150 宽:2294 高:550（mm），轮胎数:6（个），发动机型号:YC4e140-33，轴数：2，轴距：4700（mm），前轮距：1810（mm），后轮距：（mm）额定载质量：4850（kg），整备质量：4400（kg）最高车速：90（km/h）。发动机的型号YC4e140-33，汽缸：4，排量：4.257L，最大输出功率：105kw，最大马力：140，额定转速：2800r/min，最大转矩：500N*M，最大扭矩转速：1600r/min，缸径行程：110112（mm）。2.2汽车轴数和驱动桥形式的选择汽车可以有两个轴，三个轴，四个轴或更多的轴。 对汽车的轴数的影响因素有汽车的总质量、公路规定的轴数以及轮胎的承受能力。当然包括一些客车和总车辆质量小于19t的道路运输车辆和无负载轴承，桥梁限制等道路车辆，都采用结构简单、制造成本低的二轴方案。而总质量为19-26t的道路载货汽车采用三轴的形式，当然汽车总质量越大就要采用四轴或者四轴以上的形式。所以根据本次设计的车辆的质量偏小，选择汽车的轴数为2轴。影响车辆驾驶形式选择的主要因素是使用车辆，总体质量和车辆通行要求。可以通过增加驱动轮数的方式来提高汽车的通过能力，汽车结构、整备质量、制造成本等随着驱动轮数的改变而改变，当驱动轮数增多时，汽车结构就会变得复杂，随之，整备质量更重，制造成本上升。总质量小一点的车子，大部分采用42驱动形式，这种形式简单且成本低；总质量介于19t-26t的车辆采用62或64的驱动形式，总质量更大的采用84的驱动形式；越野车通过全轮驱动形式提高通过的可能3。所以本次设计的汽车质量较小，采用结构简单，制造成本低的42驱动形式就可以了。3驱动桥的结构设计3.1驱动桥的概述驱动桥位于传动系的末端，它的具体作用是改变来自变速器的转速和转矩，并传递给驱动轮。主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳等共同构成驱动桥，等速万向节是转向驱动桥特有的结构。驱动桥还要同时承受多种额外的力，包括垂直力、纵向力、横向力、制动力矩和反作用力。1-后桥壳；2-差速器壳；3-差速器行星齿轮；4-差速器半轴齿轮；5-半轴；6-主减速器从动齿轮齿圈；7-主减速器主动小齿轮图3.1驱动桥工作原理及基本结构3.2驱动桥的选型 驱动桥的结构形式有非断开式驱动桥和断开式驱动桥。常见的驱动桥结构形式如图3.2所示。a)普通的非断开驱动桥 b)带有摆动半轴的非断开式驱动桥 c)断开式驱动桥图3.2驱动桥的结构形式普通非断开式结构的驱动桥，是因为其优点众多，如结构简单、造价低廉、工作可靠而被广泛的应用于汽车。最主要的在很多越野车和轿车上出现这种结构的驱动桥。虽然它们具体结构有属于自己独特的方面，但有一个共同特点十分的明显，就是桥壳都有一根刚性的空心梁，支撑在左右两个驱动车轮上，齿轮和半轴等传动作用的部件都被安装在里面。在这种情况下，整个驱动桥、驱动车轮和传动轴都属于簧下质量。所以缺点很明显，就是质量太大了。断开式驱动桥的桥壳不是一个整体，它是分成好几段的，而且每段与每段之间都可以完成相对运动，顾名思义这种桥被称为断开式的。属于簧上质量的包括主减速器、差速驱动轴和驱动轮的一部分。由于使用独立悬架，驱动轮的两侧可用于相对于车架或车厢，相应于驱动轮、驱动器及其壳体或套管相应摆动的要求5。经过分析之后的结论，由于非断开式驱动桥结构简单，成本比较低，所以这次的设计我选用用非断开式驱动桥。3.3驱动桥构件的结构设计电机传动系的最主要的一个部分就是主减速器，它可以降低转速和增加转矩， 是通过齿数较少的锥齿轮带动齿轮数较多的锥齿轮来完成的。当汽车行驶在各种道路上的时候，驱动桥上的驱动轮需要一定的驱动力矩和转速6。安装主减速器之前，需要减小扭矩，还要减小它的质量和尺寸，这样操作起来会更省力。当设计驱动桥结构的时候，应满足以下的基本要求： a.主减速比的确定应该要让车辆达到具有完美动力和燃油经济性的程度。b.外形尺寸小、与地面之间有一定的间隙。c.传输效率高。 d.努力提高汽车的质量，提高乘坐舒适度。3.3.1主减速器的结构设计a.对主减速器的结构进行分析 主减速器有很多不同的结构形式。根据齿轮子结构的类型来划分，主减速器的传动方式大致包括螺旋齿轮传动、双曲面齿轮传动、圆柱齿轮传动和涡轮传动等形式。在汽车的驱动桥结构选取上，主减速器通常使用简单的斜齿轮的话，它的发动机一般是横向的；而当发动机是纵向的话，主减速器通常采用锥齿轮或准双曲面齿轮传动。因为齿轮会重叠的冲击，所以要保证至少两对齿轮同时啮合。为了确保齿轮对的正确接合，轴承必须被预加载以改善轴承刚度并增加壳体刚度。为了是驱动桥的外廓尺寸变得更小，所以基本上主减速器没有直锥齿轮，而使用螺旋齿轮。为了螺旋锥齿轮在同一传动比下的主减速器的比例结构更紧凑，所以应该使螺旋锥齿轮不发生根切削的最小齿数比直齿轮最小齿数比少。另外，螺旋锥齿轮运行平稳，噪音较小的优点在汽车上比较广泛地应用。随着现代社会不断的发展，主减速器也采用准双曲面锥齿轮（车辆工业称为双曲面驱动）的汽车也有很多。因为准双曲面锥齿轮的优点主要有工作稳定性高，弯曲强度和接触强度更高。为了提高汽车的稳定性，所以要减小汽车的车身高度和车辆的重心，通过活动准双曲面齿轮向下移动来完成，这样也能减小驱动锥齿轮和驱动轴的位置。但是这样会使齿面油膜容易破坏，原因就是准双曲面传动扭矩与齿面之间会发生较大的相对滑动，与齿面之间的压力比较大。由于在运转平稳性、抗弯强度和接触强度等方面两者差不多，但是弧齿锥齿轮的直径比双曲面齿轮要小。根据以上的分析，所以此次我的设计主减速器齿轮的形式是双曲面齿轮传动。双曲面齿轮偏移如图所示，偏移方式包括小轮左旋，大轮右旋的下偏移和小轮右旋，大轮左旋的上偏移。图3.3.1双曲面齿轮偏移b.确定主减速器减速形式 主减速器的结构不一样，然后满足某些要求也会不同。单级主减速器的结构包括一对鼋锥齿轮，主要应用于主传动比的轿车和一般轻、中型货车。结构简单、体积小、质量小和传动效率高是它的优点。二级主减速器用于大型传动比的中型和重型车辆。所以经过思考和考虑，我这次的设计主减速器形式采用单级的。c.确定主减速器主、从齿轮的的支承方案 为了保证主减速器正常良好的工作条件就是要主动齿轮和从动齿轮有良好的啮合状态。而为了更好的啮合状态，除了需要调整齿轮的加工质量和轴承主减速器的壳体刚度，还和齿轮的支撑有关系。（1）主动锥齿轮的支承形式 主动锥齿轮有两种支撑形式，包括悬臂支撑式和跨置支撑式。 悬臂支撑的齿轮支撑在一对轴承的外侧，其轴颈位于齿的大侧。轴承结构简单，安装方便，成本低，但轴承刚度差，在主加速器的传动扭矩上采用这种结构。跨接轴承，轴颈的齿轮前端和后端是轴承支撑，它也被称为支撑类型的两端。 支撑件的位移大大增加，使负载下齿轮的变形大大降低，比悬臂支撑下方约1/30。 并且通过悬臂式将驱动锥齿轮后轮的径向载荷减小到1/5至1/7。 齿轮承载能力比悬臂可增加约10，结构如图3.3所示。图3.3.1主动锥齿轮跨置式经过方案分析，本设计选用跨置式支承。（2）从动锥齿轮的支承 带圆锥滚子轴承的锥齿轮的支撑形式，如图所示。3.3.2差速器的设计结构在汽车行驶过程中，左右两个车轮在同一时间所产生的距离往往是不同的。而且左右两个轮胎在相同压力的范围内，这样会造成胎面磨损程度也不均匀。两个车轮上的不均匀载荷引起车轮滚动半径也不平等。以这种方式，如果驱动轴的左右轮采用刚性连接的方式，路面上的车轮的滑动或滑转，无论是否行使旋转或行直线，都会加剧轮胎的磨损。为此，在驱动轴的两轮之间装差速器就很有必要了。差速器是作用于两个输出轴之间分配扭矩的一个差速传动机构。为了使驱动轮进行动力传递，避免轮胎与地面滑动，所以要确保两个输出轴旋转的时候能够以不同的角速度来旋转。 差速器的结构形式有多种，主要有对称锥齿轮式差速器和防滑差速器。对称锥齿轮式差速器也分三种，包括对称式圆锥行星齿轮差速器、强制锁止式差速器和摩擦片自锁式差速器。普通对称锥形星齿轮差速器在汽车上应用比较广泛，而它的组成包括由差速器左右两壳体，两个侧齿轮，四个行星齿轮行星齿轮轴，侧齿轮和行星齿轮垫圈等部件。它的优点有工作平稳、结构简单、制造方便。一些越野车也会使用这种结构，但是越野车辆的使用这种结构的时候需要采取防滑措施3。在对称锥齿轮差速器上设置差速锁定装置，这样的差速器就称作强制锁定差速器。当驱动轮的侧面滑动时，可以使用差速锁，使差速器不起作用，差速锁在军车上被广泛应用。摩擦片式差速器是在左、右压盘和差速器半壳之间分别装有两组摩擦片，它们交错地通过键槽或花键分别与差速器半壳或压盘相联接， 从而在左右两侧形成了两个多片离合器4。经过方案分析，我这次设计中选用差速器结构是对称式圆锥行星齿轮。3.3.3半轴设计半轴的作用是将差速器齿轮的输出扭矩传递到驱车轮。在正常情况下，轴是实心体，一端带有花键槽与侧齿轮通过螺栓连接，园盘的另一端和轮毂相连接。普通非断开式驱动桥的半轴分为半浮动，3/4浮动和全浮动三种。半浮轴直接支撑在轴壳外端的内孔中，轴颈接近外端，其端部通过轴颈和具有锥形的键固定到轮毂上 表面直接与制动鼓连接）。因而，半浮轴的作用除了传递扭矩外，还需要承受车轮所有的力和力矩。因此，半浮动半轴虽然结构简单，但是承受的载荷较大，一般只用于乘坐公交车和总质量较小的小型商用车。 3/4浮动轴的特点在于轴的外端只有一个轴承，并且安装在桥壳的轴的顶部上，而且直接支撑轴的端部和轮毂固定。由于轴承的刚度差，所以这个轴承受了所有的扭矩，弯矩由轴和轴套承受，也就是说，3/4浮轴必须承受弯矩的一部分，比例取决于轴承结构类型及其轴承刚度等因素。由横向力引起的力矩会导致轴承倾斜，从而大大降低轴承寿命。此类多应用于轻型载货汽车和小轿车。全浮动轴的外端与轮毂相关联，轮毂由桥壳的一对轴承支撑。由于轮的横纵向力，纵向力和垂直向力以及由它们引起的弯曲都是通过轮毂，轮毂轴承传到桥壳，所以全浮动轴在理论上只承受扭矩而没有弯矩。但是因为轴的外部结构的浮动轴更为复杂，轮毂的形状也会更复杂尺寸更大，制造成本也会较高。但由于其可靠的工作，广泛应用于所有类型的载货汽车4。通过方案分析，我的设计选采用全浮式半轴。3.3.4驱动桥桥壳设计驱动桥壳体是主减速器、差速器、半轴、轮毂和悬架的基座部分。轴壳旋转左右驱动轮的轴向相对位置，通过驱动桥支撑框架和车架上的组件质量，并从驱动轮接受各种反作用力和力矩，传递给框架或车身。可分式桥壳、整体式桥壳和组合式桥壳，桥壳的结构形式大致如此了。可分式桥壳体的整个桥壳体由垂直接头分成左右部分，每个部分都是由一个铸造壳体和一个半轴套筒压在桥壳体的外端。 轴套通过铆钉连接在外壳上。 在分别组装了主减速器和差速器之后，左轴和右轴壳通过中心接头表面处的螺栓连接在一起。它的特点是结构简单，制造工艺好，主减速器支撑刚度刚好。整体式桥壳的结构特点就很简单明了了，整个桥壳是一个整体，桥壳中间有一个空梁，其强度和刚度更好。主减速器齿轮和差速器分别安装在主减速器外壳中，形成单独的组件。整体式桥壳的整体类型根据其不同的制造工艺可分为铸件的整体型，钢板冲压焊和管膨胀三种。组合式桥壳利用主减速器的外壳作为桥壳的中间部分，两端压入无缝隙的钢管，之后用销或塞焊进行固定。组合式桥壳还具有轴承做壳体刚性好的优点。与整体轴箱相比，组合轴箱不仅体积小，外壳质量小，而且组合式轴箱加工精度高，整体的外壳刚度差于组合体桥壳4。经方案分析，本设计采用可分式桥壳。4驱动桥的设计计算4.1主减速器的设计与计算4.1.1主减速比的确定载货汽车、小轿车、大型客车、中型客车、赛车等等具有很大的功率。在已知发动机的最大功率以及转速的条件下，做出选择的值最少要保证这些汽车有尽可能达到最高车速。而值应该用下面的公式来确定： 式中汽车轮胎的半径，=0.376m；变速器的最高档传动比， =1。最大功率转速，=2800r/min；最高车速，=90km/h；计算出 =4.42，通过查取相关内容从主减速比的取值范围，验证主减速器的结构形式，确定为单级主减速器。4.1.2主减速器齿轮计算载荷的确定从动锥齿轮的计算转矩是通过发动机最低档的传动比和最大转矩来确定的具体公式如下： 式中： 计算转矩，Nm；发动机的最大转矩，Temax =500Nm 主减速器的传动比，=4.42； 变速器的最低挡传动比， =3.0； 超载系数，对于一般载货汽车、矿用车和越野车及液力传动的各类汽 车 =1； 传动部分的效率，=0.9；n 计算驱动桥数，1。代入有： =5967Nm计算主动锥齿轮的转矩为=计算得=1421.05 Nm4.1.3锥齿轮主要参数的选择选择主、从锥齿轮齿数时应该考虑的主要因素大致如下：（1）、之间应防止有公约数主要是为了更好的进行磨合，而且磨合的时候会均匀。（2）主动齿轮和从动齿轮应不小于40；这是为了获得所需要的齿面重合和高齿弯曲强度。（3）当主传动比较大时，尽量取的小些，确保离地间隙。为了满足以上条件：取=9；=37根据以上主从齿轮数来重新确定汽车的主减速比：=/=37/9=4.11 新的主减速比就会确定新的汽车主减速器计算载荷：=5548.5 Nm 故=5548.5Nm。a从动锥齿轮的大端分度圆直径 和端面模数的确定有公式如下：=作为直径系数一般为13.015.3，这里取15；= min,，=5548.5Nm。=265.55mm的计算公式 = / 然后计算得=7.18；这个时候还应该满足。公式中的称为模数系数，通常取0.3-0.4。然后通过计算得到，=5.31-7.08，查阅国家相关规定选择模数=7，所以得到=259mm。b主、从动锥齿轮出面宽和从动锥齿轮的齿面宽，一般情况下都小于其节锥距的0.3倍，即0.3，并且一般情况下=0.155。所以齿面宽选择为=0.155259=40.145mm。c双曲面齿轮副偏移距引起齿面早起磨损和擦伤的原因是双曲面齿轮副偏移距值过大；而当值过小，则不能更好地发挥双曲面齿轮传动的特点。取，且；另外，主传动比越大，则值也应越大。取=0.15=0.15259=38.85mm。d中点螺旋角汽车主减速器双面齿轮对的平均螺旋角通常情况下为3540。此次设计取35。e螺旋方向在本设计中选取主动齿轮为右旋方向，从动齿轮为左旋方向。f法向压力角本设计中选取法向压力角为22.5。4.1.4主减速器主、从动齿轮的强度计算根据主减速器的基本参数和双曲面齿轮的几何尺寸公式计算下来，已经确定的参数基本如下：主动齿轮齿数 =9；从动齿轮齿数 =37；端面模数 =7；齿面宽 =0.155259=40.145mm mm；法向压力角 中点螺旋角 节圆直径 D1=63mm；=259mm而锥齿轮轮齿的齿根弯曲应力计算公式如下： 表示计算齿轮的轮齿弯曲应力综合系数，从图4.1.4中可查得: 对于主动锥齿轮，取0.298；对于从动锥齿轮，取0.25。接触强度计算用综合系数J图4.1.4(用于平均压力角为2230的双曲面齿轮)所以通过计算得=2178.27Mpa如果按min，计算的最大接触应力不超过2800Mpa，而主、从动齿轮的齿面接触应力是相同的。因此本设计中的锥齿轮是可以达到接触强度要求的。4.1.5主减速器齿轮的材料分析驱动桥的主减速器的锥齿轮工作条件与其他传动系的齿轮相比较是比较差的，因为载荷较长，工作时间也比其他要长，所以它的变化比较大影响也大。在这方面，传动系统的主减速器是比较薄弱的一个环节。所以主减速器的齿轮材料应该满足以下的条件：（1） 齿轮强度要高，要保证足够高的耐磨性能；（2） 齿轮中心部分要有一定的韧性，防止在齿根断裂下的冲击载荷；（3） 要容易锻造，热处理的时候易变形易控制；（4） 还是选用合金材料比较好。汽车的主减速器锥齿轮一般情况大都使用一些合金材料，比如常用的渗碳合金钢，差速器的锥齿轮也大都使用这种材料。它的优点具有较高的耐磨性能和压缩性，而轴心部分比较柔软，韧性较好。它的缺点也很明显，热处理成本较高。4.2差速器的设计与计算4.2.1差速器齿轮主要参数选择a.行星齿轮数 行星齿轮数行星齿轮数是根据承载情况确定的。在承载比较小的情况下可取两个，反之应取=4。我在本次设计中根据承载情况选择为4个行星齿轮。b.行星齿轮球面半径 行星齿轮球面半径会直接影响差速器锥齿轮节锥距的大小和承载能力。计算公式如下式中，行星齿轮球面的半径系数，通常=2.522.99， 差速器计算转矩Nm，= min，球面半径（mm）然后经过计算得到了球面半径=44.61mm通常情况下行星齿轮节锥距：=（0.980.99）=43.7244.16mm选择较小的那个值为43.72mm。c.行星齿轮和半轴齿轮齿数和 一般情况下要确保轮齿要有较高的强度，这样会取得较大的模数，但是尺寸会随之增大，所以又要求齿数应该取小的数值，但z1一般不少于10。半轴齿轮齿数z2大多在1425这个范围内选用。而且大多数汽车的半轴齿轮与行星齿轮的齿数比|多在1.52.0的范围内，所以要保证半轴齿轮的齿数和能被行星齿轮的齿数整除。通过整理和查阅相关资料，进行方案论证。首先确定半轴齿轮与行星齿轮的齿数比=2，半轴齿轮齿数=24，行星齿轮的齿数 =12。d.差速器圆锥齿轮模数及半轴齿轮节圆直径行星齿轮和半轴齿轮节锥角分别为 = =63.43锥齿轮大端的端面模数m为 故计算得：=3.26根据模数取=3由=可计算得节圆直径mm则可确定mme.压力角 目前汽车差速器齿轮大都采用的压力角，齿高系数为0.8，最少齿数可减至10，并且在小齿轮（行星齿轮）齿顶不变尖的条件下还可由切向修正加大半轴齿轮齿厚，从而使行星齿轮与半轴齿轮趋于等强度。本设计中采用=的压力角。f.行星齿轮轴直径d及支承长度L 行星齿轮轴直径d(mm)为 式中，差速器壳传递的转矩(Nm); 行星齿轮数； 行星齿轮支承面中点到锥顶的距离(mm),约为半轴齿轮齿宽中点处平均直径的一半； 支承面允许挤压应力，取98Mpa。 N/m mm mm 行星齿轮在轴上的支承长度为=1.1故计算得 =1.118.51=20.36mm。4.2.2差速器齿轮几何尺寸计算根据汽车差速器直齿锥齿轮计算步骤，差速器齿轮基本参数的选择已经完成的计算如下：行星齿轮齿数； 半轴齿轮齿数； 差速器直齿锥齿轮模数； 直齿锥齿轮压力角； 差速器直齿锥齿轮节圆直径mm；mm； 差速器直齿锥齿轮节锥角；。 需要完成的的计算步骤如下：a.直齿锥齿轮的齿面宽 0 取齿面宽系数为0.3，得mm。b.齿工作高 ；mmc.齿全高 d.直齿圆锥齿轮周节 e.齿顶高 ； 根据前述计算：mm；mmf.齿根高 ； mm mmg.径向间隙 mmh.齿根角 ； i.直齿圆锥齿轮面锥角 ； j.直齿锥齿轮根锥角 ； k.直齿锥齿轮外圆直径 ； mm mm l直齿锥齿轮节锥顶点至齿轮外缘距离 ； mm mmm.直齿锥齿轮理论弧齿厚 ；根据图4.2.2选取：图4.2.2汽车差速器直齿锥齿轮切向修正系数根据上图取， 根据，得mm mmn.直齿锥齿轮齿侧间隙 选择差速器直齿锥齿轮齿侧间隙为 o.差速器锥齿轮弦齿厚 mm mm4.2.3差速器齿轮强度计算差速器的齿轮与主减速器的齿轮相比较来说，前者的尺寸受结构的限制，负载较大，后者负载较小。而前者并不总是啮合状态。只有当汽车转弯或者左右两个轮胎通过的距离不同的时候，差速器齿轮才可以具有啮合的相对运动。因此，需要对差速器齿轮进行弯曲强度计算。轮齿弯曲应力（MPa）为 = 式中，n行星齿轮数；J综合系数，其值可根据图4.4选取； b2半轴齿轮齿宽，mm； d2半轴齿轮大端分度圆直径，mm； T半轴齿轮计算转矩（Nm），T=0.6 T0； ks、km、kv按照主减速器齿轮强度计算的有关转矩选取。图4.2.3 压力角为22.5汽车差速器用直齿锥齿轮的弯曲计算用综合系数根据，选取J=0.223；m=3；mm；mm；。故计算可得 Mpa当= min,时，=980Mpa。因此，本设计中差速器齿轮的弯曲强度符合要求。4.2.4差速器材料的分析 之前在主减速器齿轮那里有说过，差速器的齿轮和主减速器的齿轮材料相同都是由渗碳合金钢制成。因为差速器齿轮对精度要求不是很高，所以精密锻造差速器齿轮的技术越来越广泛的被人们所应用。4.3全浮式半轴的设计4.3.1半轴基本参数计算及校核通过上面对半轴的分析结果，此次设计采用全浮动轴的结构。轴的设计主要问题如下：（1） 轴花键的直径应该大于轴的直径，使轴部分基本相等。 （2） 部分扭转疲劳损伤，在设计时应尽可能地增加过渡部分的半径，重要的是法兰和杆，花键和杆过渡部分应该降低应力集中度。（3） 比较厚，法兰也较大，可以使用花键连接结构。（4） 设计全浮动轴部分的备用强度应低低驱动轴的其他驱动部分，“保险丝”的储备强度。（5） 全浮轴直接安装在车轮上。全浮式半轴的杆部直径计算公式如下 式中，d半轴杆部直径(mm)； 半轴计算转矩()； K直径系数，取为0.2050.218 带入相关的数据，可计算得=6474009故mm在这里直径取40mm半轴的扭转切应力为 式中，半轴扭转切应力； d半轴直径。故计算得Mpa。所使用的材料，加工方法，热处理过程和车辆使用条件都会对轴的计算允许应力造成影响。 比如当40Cr，40MnB，40MnVB，40CrMnMo，40和45钢作为全浮动轴材料时，轴的扭转屈服极限约为784MPa。 为了保证安全系数在1.31.6的范围内，轴的扭矩容许应力可以取490588MPa。 所以这种轴的设计符合强度要求。4.3.2半轴的结构设计及材料与热处理为了使车轴的杆部直径大于花键的内径，花键的端部通常较厚，花键槽的深度适当减小，因此花键齿数要适当的增加10齿。设计半轴结构的时候尽可能的增加半轴的半径，目的是减小应力集中。重型载货汽车的车轴比较厚重，外面的法兰盘也比较大。所以在当没有大型的锻造设备的时候，可以使用相同的花键参数来简化过程，在花键连接结构的两端使用。在现代轴中，渐开线样条更广泛地使用，而且也是矩形或梯形花键。大多数轴的由含铬碳钢的材料制作而成的。 40MnB是中国新的钢铁研发体系，轴轴工作良好。在过去，对半轴的热处理使用淬火回火的方式，淬火后的棒材硬度会达到HB388-444（法兰的部分可以降低到HB248）。在现在社会有了新的方法，使用高频、IF感应淬火该方法可以将轴的表面硬化到HRC5263，更深层次的硬化会使硬化层的深度达到半径的一半。心脏硬度可设定为HRC30-35;而无淬火区域（法兰等）硬度大多在HB248277范围内设定。因为硬化层本身的强度就很高，再加上在车轴表面形成比较大的残余应力，并且使用轧制法兰过渡角、喷丸硬化等工艺手段，大大的提高了静强度和疲劳强度，尤其是后者极其明显。4.4驱动桥壳设计桥壳的结构型式大致分为可分式桥壳、整体式桥壳、组合式桥壳。可分离轴壳体的整个桥架壳体通过垂直接头分成左右两部分，每个接头通过铸造壳体和轴套件压入其外端。 套筒通过铆钉连接到外壳。 组装主减速器和差速器后，左右轴箱通过中心接头表面的螺栓连接在一起。它的特点是制造工艺很简单，而主减速器轴承具有良好的刚度。整体式轴箱的特征在于整体形成轴壳，桥壳像整个中空梁一样，它的强度和刚度甚好。 而桥壳和主减速器的壳体不是一个整体，而是分成两个部分，主减速器齿轮和差速器安都分别装在主减速器壳体中，作为一个单独的小整体部件。后来由桥轴调整到桥梁前进入桥梁和桥梁 壳被捆在一起。这样的目的很明确，当拆卸、调整主减速器和差速器的时候很方便，然后维修保养的时候也很简单。主减速器壳体作为轴壳的中间，并在两端进入无缝钢管，然后将销或插头焊接固定。组合轴箱还具有壳体壳体刚性好的优点。 然后由于后面的端盖是可拆卸的，通过后面的端盖孔装载主减速器和差速器，因此主减速器和差速器与桥壳分离的时候是很方便的。与整体轴箱相比较