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越野车 驱动 设计

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Rear Axle TechThere are several basic rear axle types used in 4x4s, and each have specific design pros and cons. Axle designs can vary in load handling, bearing and flange type, and gearset configuration. In this article well take a look at rear axles and discuss the benefits of various designs. SEMI-FLOATER vs. FULL-FLOATER There are two types of rear axles found on light-duty 4x4s: semi-floating and full-floating. Each has its advantages and disadvantages. A semi-floating axle is very common on the rear of most 4x4s. It consists of an axleshaft on each side that is splined on the inner end where it mates to the differential and has a wheel flange where the wheel studs mount at the other end. This assembly typically mates to the end of the axlehousing using some type of flange arrangement. The axleshaft also rides on a large roller or ball bearing out at the end of the axle housing. The axle shaft in a semi-floating assembly serves two purposes. First, it attaches to the wheel and is used to support the weight of the vehicle and its cargo. Second, the axleshaft must transmit the rotational torque from the differential out to the wheel. A full-floating axle can be found on the rear of some 4x4s, but it is generally reserved for vehicles that are designed for severe duty, or are intended to carry heavy loads. This type of axle uses an axleshaft on each side that is simply splined at both ends or splined on the inner end and has a drive flange on the outer end. The shaft mates to the differential in the same way as a semi-floater. However, the outer end of the shaft differs. Here, the splined end of the shaft slides into a locking hub or an internal splined steel drive plate that bolts to a hub cap, similar to what is found on a front axle. In some cases, the drive flange may be part of the shaft itself. In either case, the axleshaft is allowed to float in the system. For a full-floater system, the axleshaft only serves to transmit the rotational torque from the differential out to the wheel. It does not carry the weight of the vehicle like a semi-floater does. On a full floater, a spindle is attached to the outer end of the axlehousing. The hubs cap is attached to this spindle and rides on tapered roller bearings. It is this assembly that carries the vehicle weight. As such, a full-floating axle system is considerably stronger than an equivalently sized semi-floating system. For those of you who carry heavy loads, this means your axle load capacity is greatly increased with a full-floater. Load ratings for similar vehicles with the two different axles are usually significantly different. If you do hard-core wheeling on big tires, a full-floater means that your axleshafts can also handle much more loading than a similar semi-floater could because it now must only handle torque loading. Further advantages of a full-floater include being able to remove a broken axleshaft, yet still have the ability to keep a functional rolling tire on that corner of the vehicle. This can be done since the wheel actually bolts to the hub that rides on the spindle attached to the axlehousing. If the axle has manual locking hubs, it may be possible to unlock the rear hubs for towing a disabled vehicle on the trail or for flat towing over the road. It is now possible to convert some semi-floater rear axles to full-floaters using aftermarket kits. These kits allow an owner to easily upgrade the axleshaft strength of his axle. However, such a kit does not upgrade the differential assembly, so axles with this portion as a weak link would not benefit much from such a conversion. C-clip vs. PRESSED BEARING When it comes to holding the axleshafts in a semi-floating axle housing, there are two methods. One uses a C-clip inside the differential assembly, and the other uses a pressed bearing out at the wheel end of the axleshaft. On a C-clip-style axle, the axleshaft rides on roller bearings and is held in the axlehousing by a C-clip in the differential assembly. The clip fits in a small groove machined near the end of the axleshaft. To remove this clip requires the removal of the differential inspection cover, and may require partial disassembly of the carrier itself depending on the specific type of limited slip or locker used in the axle. Once the clip is removed, the axleshaft can be slid out of the axlehousing. On an axle using a pressed bearing setup, the axle is held in place by the pressed-on wheel ball bearing and possibly a pressed collar or retaining clip adjacent to the bearing. The bearing assembly usually fits into a flanged cup that bolts to a mating flange on the outer axlehousing. This type of axle uses ball bearings because the bearings must support both radial and axial loads (perpendicular and parallel to the axleshaft). There are advantages and disadvantages to disassembling each type of axle. The C-clip variety requires access to the differential area, but the press bearing variety requires brake line work and brake bleeding. Another difference is that when an axleshaft on a C-clip assembly breaks, there is nothing left holding the axleshaft in the housing so the tire and wheel assembly will readily separate from the vehicle. On a pressed bearing-type axle, the wheel and tire will usually remain intact, with the bearing pressed to the axleshaft holding the assembly together. For some axles that are factory-equipped with C-clips, there are kits designed to eliminate the C-clips and convert the setup to a pressed bearing setup. These eliminator kits solve the problems associated with standard C-clips. The stock roller bearings are removed and replaced with press-on ball bearings. A pressed collar and shaft flange are added to the axleshaft, and the assembly is bolted to the housing flange through the newly added shaft flange and the holes on the brake backing plate.2后驱动桥设计 - 1 - 第一章 课题目的及意义第一章 课题目的及意义 全轮驱动(Fullwheeldrive，简称 4WD)汽车，可利用汽车的全部重量作为汽车附着力，在不发生车轮打滑的情况下，将足够的动力传至路面，使汽车具有很强的越野能力，增强了汽车的牵引力极限，同时将发动机的动力分别传至各个车轮，减少每一驱动轮的驱动力负荷，保证轮胎不超过摩擦极限，使轮胎的磨损均一，延长轮胎的使用寿命。 现有农用运输车四中一高（中小吨位、中小功率、中低速度、中低技术含量、高通过性）的技术特点是它得以发展和赢得市场最重要的条件。由于农村道路条件，农用运输车用途及使用对象的购买力水平在短期内不会发生太大变化，特别是一些欠发达地区，如西部市场等，农用运输车原有的技术特点仍需要继续保持下去。但是随着全行业技术水平的提高和用户对产品功能、性能要求的不断变化。 YZU20204WDN 汽车设计在对现有农用运输车性能分析的基础上，将农用运输车原有技术特点赋予新的内涵，设计一款可转换的 4WD 型式运动型越野汽车。本课题是YZU20204WDN 汽车设计的一部分：后驱动桥设计。 本次设计，旨在使学生融会、贯通所学专业知识，掌握汽车产品设计的基本方法；培养学生独立分析、解决问题的能力，为毕业后从事有关工作打下良好基础。 课题主要内容及要求： 1) 国内外相关文献的查阅与资料翻译 2) YZU20204WDN 汽车前驱动桥设计计算 3) 后驱动桥设计计算 4） 后驱动桥设计图纸的绘制 后驱动桥设计 - 2 - 第二章 驱动桥的说明 第二章 驱动桥的说明 汽车的驱动桥处于传动系的末端，其基本功用是增大传动轴或直接由变速器传来的转矩，将转矩分配给左、右驱动车轮，并使左、右驱动轮具有汽车行驶运动学所要求的差速功能；同时，驱动桥还要承受作用于路面和车架或车厢之间的铅垂力、纵向力和横向力。驱动桥一般主要由主减速器、差速器、车轮传动装置、和驱动桥壳等组成。 在选择驱动桥结构形式时，应当从所设计汽车的类型及使用、生产条件出发，并和所设计的汽车的其他部件、尤其是与悬挂的结构形式与特征相适应，以共同保证整个汽车的预期使用性能的实现。在设计中，当选择某一具体汽车驱动桥的结构形式时，必须从各项要求中，找到所设计的既定用途汽车的独特使用性能有直接影响的主要之点，从而保证所设计汽车的最重要的使用性能的实现。驱动桥总成的结构形式，按其总体布置来说，共有两种，非断开式、断开式，考虑到设计的是农用车，价格是主要考虑因素，所以我们采取非断开式驱动桥。 具有桥壳的非断开式驱动桥结构简单，制造工艺好、成本底、工作可靠、维修调整容易，广泛应用于各种载重货汽车、客车、及多数越野汽车和部分小轿车上。 后驱动桥设计 - 3 - 但整个驱动桥均属于簧下质量，对汽车平顺性和降低动载荷不利。断开式驱动桥结构复杂，成本较高，但他大大增加了离地间隙；减小簧下质量，从而改善了平顺性，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，提高了零部件的寿命。 驱动车轮的传动装置的功用在于将扭矩由差速器传到驱动车轮。其结构特点是根据驱动桥的结构型式和是否为转向桥设定。如果驱动车轮同时又是转向车轮，则必须在驱动车轮的传动装置中安装准等速万向节。带有摇摆半轴驱动桥，其驱动车轮的传动装置也要采用万向节传动。在普通的非断开式驱动桥上，如果驱动车轮不是转向轮，则车轮直接由连接差速器和轮毂的半轴驱动。这时，半轴由于其外端支承的不同而承受不同载荷，根据载荷的不同，半轴又可分为全浮式、半浮式、3/4 浮式三种。 驱动桥不仅是汽车的动力传递机构，而且也是汽车的行走机构，还承受着支撑汽车的荷重作用。车驾或车厢以及他们所承受的载荷等簧上质量，是通过悬挂总成的弹性元件有车轮支承的各个车桥的。驱动桥不仅承受着作用与路面和车架或车厢之间的铅垂力， 而且承受着它们之间的纵向力及横向力。除铅垂力由悬挂的弹性元件来传递外，纵向力及横向力也能由悬挂的某些类后驱动桥设计 - 4 - 型的弹性元件来传递。 驱动桥总成结构形式，按其总体布置来说，共有三种即普通的非断开式驱动桥带有摇摆式半轴的非断开式驱动桥和断开式驱动桥。按其工作特性他们又可以归并为两大类，即非断开式驱动桥和断开式驱动桥。非断开式与断开式这两大类驱动桥结构形式的选择又与汽车的悬挂总成结构形式的选择有密切关系。当驱动车轮采用非独立悬挂时，采用非断开式采用独立悬挂时则应选用断开式驱动桥。根据我们所要设计的车辆要求我们采用非断开式驱动桥。 2.1 减速器结构方案分析 主减速器的结构形式主要是根据齿轮类型、减速形式的不同而不同。 差速器结构方案汽车在行驶过程中，左右两车轮在同一时间所滚过的路程往往是不相等的，如转弯是内侧车轮行程比外侧车轮短；左右两车轮内气压不等、胎面磨损不均匀、两车轮上载荷不均匀而引起车轮滚动半径不相等；这样，如果驱动桥的左右车轮刚性连接，则不论转弯行驶或直线行驶，均会引起 车轮在路面上的滑移或滑转，为此，在驱动桥的左右车轮间装有轮间差速器。差速器用来在两输出轴间分配转矩，并保证两输出轴有可能以不同角速度转动。差速器按其结构特征可分为齿轮式、凸轮式、蜗轮式和牙嵌自由轮式等多种形式 2.2 轮传动装置 车轮传动装置位于传动系的末端，其基本功用是接受从差速器传来的转矩并将其传给车轮。对于非断开式驱动桥，车轮传动装置的主要零件为半轴；对于非断开式驱动桥和转向驱动桥，车轮传动装置为万向传动装置。 2.3 驱动桥壳 驱动桥壳的主要功用是支承汽车质量，并承受由车轮传动的路面反力和反力矩，并经悬架传给车架；他又是主减速器、差速器、半轴的装配基体。 后驱动桥设计 - 5 - 2.3.1 桥壳应满足如下设计要求： 2.3.1.1 应满足做够强度，以保证主减速器齿轮合正常并不使半轴产生附加弯曲应力。 2.3.1.2 足够强度刚度时，尽量减少质量以提高汽车行驶平顺性。 2.3.1.3 保证足够的离地间隙， 2.3.2 驱动桥设计还要满足下例要求： 2.3.2.1 选择的主减速比应能保证汽车具有最佳的动力性和燃料经济性。 2.3.2.2 外形尺寸要小，保证有必要的离地间隙。 2.3.2.3 齿轮及其他传动工件平稳，噪声小。 2.3.2.4 在各种转速和载荷下具有高的传动效率。 2.3.2.5 在保证足够的强度、刚度条件下，应力求质量小，以改善汽车平顺性。 2.3.2.6 与悬架导向机构运动协调，对于转向驱动桥，还应于转向运动相协调。 2.3.2.7 结构简单，加工工艺好，制造容易，拆装、调整方便. 后驱动桥设计 - 6 - 第三章 主减速器设计第三章 主减速器设计 主减速器的结构形式，主要是根据其齿轮类型、主动齿轮和从动齿轮的安置方法以及减速形式不同而异。 考虑全部情况我采用非断开式驱动桥，采用螺旋锥齿轮传动，单级主减速器，而主减速器圆锥齿轮的材料为 20CrMnTi。 3.1 主减速器齿轮计算载荷的确定 3.1.1 按发动机最大转矩和最低挡传动比确定从动锥齿轮的计算载荷： Tje=Temax*it2*k0/N (3-1) Temax-发动机最大的扭矩 186NM Itl-由发动机到所计算的主减速器从动齿轮之间的传动系低档传动比 K0-超载系数。取 1 -发动机到万向传动轴之间的传动效率。0.9 N-计算驱动桥数。 其中 T=186*3.117*4.55*2.522*0.9/4 =1496.9NM 3.1.2 按驱动伦打滑转矩确定从动锥齿轮的计算转矩 Tj=G2* Rr/m*Im (3-2) G2-为满载状态下一个驱动桥上最大载荷。 M2=4（人数）*60（平均重量）+1955（车重）+500（载重） =2695 G2= M2g=2695*9.8=26411N -为轮胎与路面间附着系数。对于安装了一般轮胎的公路用车，在良好的路面上可取 1.0 RR -为车轮滚动半径 为 0.35M 后驱动桥设计 - 7 - IM，M -为主减速器从动齿轮到驱动轮之间的传动 效率和减速比 =26411*1*0.35/1 =9243.9NM 3.2 主减速器齿轮基本参数选择 主减速器锥齿轮的主要参数有主、从动锥齿轮齿数，从动锥齿轮大端分度圆直径和端面模数、主从动锥齿轮齿面宽、中点螺旋角。和法向压力角等。 3.2.1 选择主、从动锥齿轮数时应考虑的因数： 3.2.1.1 为了磨合均匀，Z1 Z2之间应避免有公约数。 3.2.1.2 为了得到理想的齿面重合度和高的轮齿弯曲强度。主、从动齿轮齿数和应不小于 40。 3.2.1.3 为了啮合平稳、躁声小和具有高的疲劳强度，对于货车，Z1一般不小于 6。 3.2.1.4 当传动比较大时，尽量使 Z1取得小些，以便得到满意的离地间隙。 3.2.1.5 对于不同的主传动比， ，Z1 Z2之间应有适当的搭配。 3.2.2 初选为 Z1=11，Z2=50 主减速器螺旋齿轮的节圆直径 D=Kd23Tje (3-3) D2-为大端分度圆直径 KD2-直径系数，一般为 13.015.3； Tje -为从动锥齿轮的计算转矩，取 MIN Tje、Tj 后驱动桥设计 - 8 - =148.7mm 3.2.3 端面摸数 Ms=D2/Z2=123.9/43=2.88 (3-4) 同时模数还应满足 Ms=km3Tje (3-5) KM为模数系数，为 0.30.4 =0.35*3564=2.89 3.2.4 从动锥齿轮的计算 如表 4-1 表 4-1 参数 主动齿轮 从动齿轮 模数 3 3 齿数 11 50 法向压力角 200 200 分度圆直径 d1=3*11=33 d 2=3*50=150 节锥角 1=arctan11/50=12.390 2=900-12.390=77.610 齿根角 f1=arctan Ha1/R=2.680 f2=2.680 根锥角 f1=1-f1=9.710 f2=2-f2=74.930 锥距 R= d1/2sin1=33/2*sin12.390=77.1 轴交角 900 齿顶高 Ha1=m(1+x)=3.0mm Ha2=3.0mm 齿根高 Hf1=m(1.2-x)=3.0*1.2=3.6mm Hf2=3.6mm 齿宽 B=0.3R=0.3*77.1=23.2mm 3.2.5 螺旋角 选择是应考虑他对齿面重合度F一般F 为 1.25 而螺旋角一般为 350 3.2.6 螺旋方向 后驱动桥设计 - 9 - 右旋 顺时针 3.2.7 法向压力角 对于弧齿锥齿轮 货车=20 后驱动桥设计 - 10 - 第四章 主减速器锥齿轮强度计算 第四章 主减速器锥齿轮强度计算 4.1 按发动机最大转矩计算时 p=2kdtemaxkigif*1000/ndb2 (4-1) IG-为变速器传动比 K-液力变矩器变矩系数 K=12/ ) 1(0+K IF-为分动器传动比取 2 N-计算驱动桥数 D1-为主动齿轮中点分度圆直径 B2-从动齿轮齿面宽 =2*186*3.177*0.9*1000/2*33*10 =1412N/mm 4.2 轮齿弯曲强度 锥齿轮轮齿的齿根弯曲应力为 4.2.1 主动齿轮； w=2Tk0kskm*1000/kvmsbdjw (4-2) T-为所计算齿轮的计算转矩 TC=MINTje、Tj K0-为过载系数，一般取 1 KS-为尺寸系数其中当 MS1.6MM KS=()25. 04 .25/SM=0.58 (4-3) JW-为所计算齿轮的轮齿弯曲系数=0.25 KM-齿面载荷分配系数悬臂式：KM-1.101.25 B2-主动齿面宽 23.2mm KV-为质量系数，取 1 D1-为主动齿轮中点分度圆直径 后驱动桥设计 - 11 - =2*1496*0.58*1200/23.2*11*9*0.20 =4533.3N/mm2 4.2.2 从动锥齿轮； w=2tk0kskm*1000/kvmsbdjw =2*1496*1*0.58*1.2*1000/23.2*50*9*0.20 =997.3N/mm2 4.3 轮齿接触强度 从动锥齿轮的轮齿接触应力为 j=cp/ D1*10P*/*T *2jbkkkkkvfms*1010 (4-4) D1-为主动齿轮中点分度圆直径 TP-主动齿轮计算转矩 1496/4.55=329NM B2-齿面宽取两齿宽小的 KS-为尺寸系数，通常取 1 KF-为齿面品质，他取决于齿面的表面粗超度，一般其 取 1.0 CP-为综合弹性系数钢对钢齿轮。其取 232.6N1/2/MM J1-为齿面接触强度的综合系数 K0-为过载系数，一般取 1 KS-为尺寸系数其中当 MS1.6MM KS=()25. 04 .25/SM=0.58 (4-5) KV-为质量系数，取 1 =2 . 0*2 .23*10/1000*2 . 1*329*2*232/33 =917mp 后驱动桥设计 - 12 - 第五章 主减速器齿锥齿轮轴承的 载 荷 计 算 第五章 主减速器齿锥齿轮轴承的 载 荷 计 算 锥齿轮在工作过程中，相互啮合的齿面上作用有一法向力。该法向力可以分解为沿齿轮切线方向的圆周力、沿齿轮轴线方向的轴向力及垂直于齿轮轴线的径向力。如图 5-1 示 5.1 齿轮齿面上作用力 齿宽中点处圆周力 P P=2T/DM2 TM=Temax32223)100/*()100/*(01. 0fifgfifg+ (5-1) TEMAX-发动机最大扭矩 FI、F2、F3-变速器在各挡的使用率 I1、I2-变速器各挡速比 FG1、FG2-变速器在各挡时发动机扭矩利用率 FG1 =TEI/TEMAX (5-2) TEI-变速器处于一挡时发动机扭矩 =27.6*103n.m dm=d2-b2sinr2=175-26.5sin9.720 (5-3) 后驱动桥设计 - 13 - =170.5mm p=2t/dm=2*27.6*1000/37.4 =1477N d1m=d2m*z1/z2=170.5*11/50 =37.4mm 则 P=2T/DM =1477N (5-4) 5.2 齿轮布置为螺旋方向为右，顺时针 表 5-1 主动小齿轮 螺旋 方向 旋转 方向 轴向力 径向力 主动齿轮 Faz=F*（tansin- sin cos ）/cos 主动齿轮 Frz=F*（tancos+sin sin ）/cos 右 顺时针 从动齿轮 Fac=F*(tansin+ sincos )/cos 从动齿轮 Frc=F*(tancos-sinsin )/cos 计算得， 表 5-2 主动小齿轮 螺旋 方向 旋转 方向 轴向力 径向力 主动齿轮 -703.6 主动齿轮 961.5 右 顺时针 从动齿轮 1198.5 从动齿轮 263.6 注：计算结果如轴向力为正，表明力的方向离开锥顶，负表示指向锥顶 径向力为正，表明力使该齿轮离开相啮合的齿轮 后驱动桥设计 - 14 - 径向力为负，表明力使该齿轮靠近相啮合的齿轮 5.3 悬臂式支承主动锥齿轮的轴承径向载荷 轴承 A、B、C、D 轴承的的径向和轴向载荷分别见表 5-3 后驱动桥设计 - 15 - 表 5-4 轴上的径向力和轴向力 a b c d 70 23 40 60 径向力 2435.5 轴承 A 轴向力 -703.6 径向力 507.9 轴承 B 轴向力 0 径向力 1379.4 轴承 C 轴向力 1198.5 径向力 989.3 轴承 D 轴向力 0 后驱动桥设计 - 16 - 5.4 A 轴承的使用寿命计算 按当量扭矩求出轴承的径向载荷 R 及轴向载荷 A 以后，即可以下式求出轴承当量动载荷 Q Q=fp(XR+YA) (5-5) fp载荷系数 取 1.2 X-径向载荷系数 Y-轴向载荷系数 当 A/R=703.6/2435.5=0.28e 时，X=0.4，Y=2.3 则 Q=1.2（0.4*2435+2.3*703.6）= 3110.6 故可直接利用 Q 计算值求出轴承的额定寿命 L=（C/FP*Q） （5-6) C-额定动载荷 ，取 23.2KN FT-温度系数，标准轴承的工作温度可达 1000 FP-载荷系数，考虑载荷性质-平稳的，振动的载荷对轴承寿命影响不同，对于车辆来说，FW=1.21.8。 -寿命系数，对滚子轴承=10/3。 L=（23.2*1000/3110.6）3.3 =758.1（单位为 106） Lh=L*106/60h (5-7) =785.1*106/60*1383 =9135.9h 其中： n=n2i0=2.66V/rn*4.55 (5-8) =2.66*40*4.55/0.35 =1383 n2为从动锥齿轮的转速 V 为车速。取 40Km/h rn为滚动半径 取 0.35m 后驱动桥设计 - 17 - 可得：以每天跑 3 小时计算。可跑年数为 N= Lh/（3*365）=9135.9/(3*365)=8.4 年 因为 B 的轴承受力没有 A 大，所以不要计算 B 的轴承使用 寿命，既8.4 年 5.5 C 轴承的使用寿命计算 同理可得： B 轴承的当量动载荷为： Q=fp(XR+YA) (5-9) fp为载荷系数 取 1.2 当 A/R=1198.5/1379.4=0.8e 时，X=0.4，Y=1.6 则 Q=1.5（0.4*1379.4+1.6*1198.5）=4198.0N 直接利用 Q 计算值求出轴承的额定寿命 L=（C/FP*Q） (5-10) C-额定动载荷 ，取 23.2KN FT-温度系数，标准轴承的工作温度可达 1000 FP-载荷系数，考虑载荷性质-平稳的，振动的载荷对轴承命 影响不同，对于车辆来说，FW=1.21.8。 -寿命系数，对滚子轴承=10/3。 L=28.8*1000/4198.0）3.3 =558.0（单位为 106） Lh=L*106/60h (5-11) =558.0*106/60*304 =30592h 其中：n=n2=2.66V/rn=2.66*40/0.35=304 n2为从动锥齿轮的转速 V 为车速。取 40KM/h rn为滚动半径 取 0.35 可得：以每天跑 3 小时计算。可跑年数为 后驱动桥设计 - 18 - N= Lh/（3*365） =30592/(3*365)=27 年 因为 D 的轴承受力没有 C 大，所以不要计算 D 的轴承使用 寿命，既27 年。 5.6 主动锥齿轮轴的校核 A、 B 轴承的校核 主动锥齿轮的受力，如图 5-3 示 由图5-3可得。因为A点是受力较大的地方。所以只要校核A处满足就能满足轴的强度要求。 可得 ，A轴承上的反力，弯矩，转矩 反力F1=Frz(1+)=961.5*（1+23/70）=1277.4N (5-12) 弯矩M=-Frz（23+70）/2=961.5*93/2=44709.8Nmm (5-13) 转矩 T= F1*R=1277.4*15=19161.3Nmm (5-14) 后驱动桥设计 - 19 - 可得，受弯矩和转矩及较大的轴向力时候的实心轴的校核按如下： =232223)2 . 0)(4)41 . 0(dTdFadM+-1 (5-15) =17-1=70MPa（合格） 其中：d-轴的直径，mm -轴在计算截面上的工作应力，Mpa M-轴在计算截面上的合成弯矩，Nmm T- 轴在计算截面上的转矩，Nmm Fa-轴在计算截面上的轴向载荷，N -1-许用弯曲应力，Mpa。 、-根据切应力和轴向应力变化性质而定的校正系数， 切应力和轴向应力不变时 ，=0.3 后驱动桥设计 - 20 - 第六章 差速器的设计 第六章 差速器的设计 6.1 差速器结构形式选择 6.1.1 材料选用 20CrMnTi 6.1.2 行星齿轮数 N： 越野车 N=4 6.1.3 行星齿轮球面半径 RB 这可根据经验公式计算 Rb=kd3Tje （6-1） 其中取 kd为行星齿轮球面半径系数=3.0 Rb=3.039 .1496=3.0*11.4=34.2mm 6.1.4 行星齿轮节锥距 A0=（0.980.99）R=34 6.1.5 行星齿轮和半轴齿轮的齿数 Z1，Z2， 根据条件初选 Z1=10，Z2=18 6.1.6 行星齿轮和半轴齿轮节锥角 r1,r2 行星齿轮和半轴齿轮节锥角分别为 1=arctan(z1/z2)=29.050 （6-2） 2=arctan(z2/z1)=60.950 （6-3） 6.1.7 行星齿轮的基本参数如图 6-1 示： 参数 行星齿轮 半轴齿轮 模数 3.5 3.5 齿数 10 18 法向压力角 220.30 220.30 分度圆直径 d1=3.5*10=35 d 2=3.5*18=63 节圆直径 D1=35.7 D2=64.2 后驱动桥设计 - 21 - 节锥角 1=290 2=900-290=610 面锥角 o1=32.40 o2=67.30 根锥角 r1=22.40 r2=50.30 节锥距 R= 36.7 轴交角 900 齿顶高 Ha1=3.7mm Ha2=2.7mm 齿根高 Hf13.5mm Hf2=4.5mm 6.1.8 压力角 选择差速器齿轮压力角=220.30 6.1.9 行星齿轮轴直径 D 及支承长度 L 行星齿轮轴直径为： D= nRrcT1 . 1/1000*0 （6-4） T0-为差速器传递的转矩 RD-为行星齿轮支承面中点到锥面的距离 -为支承面许用挤压应力=69mpa n-为行星齿轮数 =14.0mm 行星齿轮在轴上支承长度 L=1.1D=1.1*14.0 =15.4mm 6.2 差速器齿轮强度计算 轮齿弯曲应力 W=2tkskm*1000/kvmb2d2jn （6-5） N-为行星齿轮系数 J-为综合系数 B2、D2分别为半轴齿轮齿宽及其大端分度圆直径 T-为半轴齿轮计算转矩，T=0.6T0 K0-为过载系数，一般取 1 后驱动桥设计 - 22 - KS-为尺寸系数 其中当 MS1.6MM KS=()25. 04 .25/SM （6-6） =0.58 KV-为质量系数，取 1 =2*564*0.58*1.0*1000/1*2.14*6.6*38.52*0.22*4 =913mp 后驱动桥设计 - 23 - 第七章 车轮传动装置设计 第七章 车轮传动装置设计 7.1 结构形式： 选择全浮式半轴。 7.2 半轴计算 全浮式半轴 全浮式半轴的计算载荷可按车轮附着力矩 M 计算 M=1/2MEMAXIK1I0I分低 （7-1） -差速器的扭矩分配系数，对圆锥行星齿轮差速器可取 0.6 IK1-变速器一挡传动比 I分低-分动器抵挡速比 I0-主减速比 =0.5*0.6*186*3.11*4.55*1.2 =947.5NM 半轴的扭转应力为 =16*1000M/d3 （7-2） -为半轴扭转应力 D-为半轴直径 M-车轮附着力矩 =947.5*1000*16/3.14*343 =123N/MM2 在设计时，全浮式半轴直径的初步选择，可按下式计算： M扭-半轴的计算扭矩 -半轴扭转的许用应力。 d=（2.05-2.18）3M （7-3） =2.1*35 .947 =20mm 后驱动桥设计 - 24 - 根据实际选择半轴的直径为 34mm 校核： =10*3M/3196. 0d （7-4） =9.7*10/1.7 =57.1Mpa 满足要求 后驱动桥设计 - 25 - 第八章 驱动桥壳设计 第八章 驱动桥壳设计 8.1 选可分式桥壳 8.2 桥壳静弯曲应力计算 M静弯=（G2-gk）*(t-s)/2 （8-1） G2-汽车满载静止于水平面时驱动桥给地面的载荷 26411*0.65=17167 gK-一个车轮总成，轮毂总成和制动器总成的总重。(忽略不计) T-驱动车轮轮矩 S-驱动桥壳上两钢板弹簧座中心间距离 =(17167/2)*(1734-800)/2 =4008.5n.m 而静弯曲应力为 弯曲=M静弯/W弯*1000 （8-2） =4008.5/813（1-554/814 ）/32*1000 =4008.5*103 /41071.7 =97.6Nmm2 后驱动桥设计 - 26 - 8.3 在不平路面上冲击载荷的作用下桥壳强度计算 动弯=K动静弯 （8-3） 动弯-桥壳在动载荷作用下弯曲应力 K动-考虑汽车行驶在不平路面上的动载荷系数， 他等于静载时的应力与动载是附加应力之和与静载是应力之比 K动=3 静弯-桥壳在静载荷作用下的弯曲应力 =3*97.6=292.8Nmm2 8.4 车以最大牵引力行驶时桥壳强度计算 作用左右驱动轮上扭矩所引起地面对左右车轮的最大切向反作用力共为: PMAX=MEMAXIKI0t/RK （8-4） MEMAX-发动机最大扭矩 IK1-变速器 1 档速比 I0-驱动桥的主减速比 RK-驱动车轮的滚动半径 T-传动效率 =186*3.117*4.55*0.9/0.35 =6783.2N 如忽略T 则地面对前驱动桥左右车轮垂向反作用力 N左。N右相等 N左=G2（1+PMAXHG/LG）=G2/2*M2 （8-5） G2-汽车满载静止于水平面时驱动桥给地面的载荷 HG-汽车的重心高度 L-汽车的轴矩 M2-汽车加速行驶时重量转移系数，这可取 M2=1.11.4 N左=G2*M2=17167*1.1/2=9441.9N 按垂直载荷计算时前驱动桥在钢板弹簧之间弯矩 M垂弯 M垂弯=（G2m2/2-gK）*（t-S）/2 （8-6） =4409.3NM 后驱动桥设计 - 27 - M平弯=0.5PMAX*（t-S）=3167.7NM （8-7） M合弯= 22平弯垂弯Mm+ =5429.2NM （8-8） 由合成弯矩计算出钢板弹簧座附近危险截面的弯曲应力 弯=M合弯/W弯*103 （8-9） =5429.2/41.088 =132.1N/M2 桥壳还承受应驱动桥传递驱动扭矩而应起反作用力矩两钢板弹簧之间桥壳扭矩 M扭=M0MAXIK1I0/2 （8-10） MEMAX-发动机最大扭矩 I0-驱动桥的主减速比 T-传动效率 =186*3.117*4.55*0.9/2 =1187.1N/M2 钢板弹簧座附近危险断面的扭转应力为： =M扭*1000/W扭 （8-11） =41071.74*2/1187.1 =69.2Nmm2 桥壳在钢板弹簧附近危险端面处弯曲及扭转合成应力为 合=223Tr+弯 （8-12） =2 .69*2 .69*31 .132*1 .132+ =178.2N/M 8.5 汽车紧急制动时桥壳强度计算 设地面对后驱动桥左右车轮的垂向反作用力 N2 左、N2 右相等，则 N2 左=N2 右=GA/2L*（L1-hg/G） （8-13） 可得： N2/2=1/2（G2-HgGa/L） 后驱动桥设计 - 28 - =G2/2（1-HG/L）=G2M2/2， -为驱动轮与轮面附着系数，计算时取=0.70.8 M2-汽车紧急制动时重量转移系数，对载重