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压缩包内含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985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；桥壳压缩包内含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985AbstractLight 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 housing压缩包内含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985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40II压缩包内含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 119709851 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。47 第2章 总体方案的确定 2 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。 第3章 主减速器设计 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