驱动桥位于传动系末端，其基本功用是增矩、降速，承受作用于路面和车架或车身之间的作用力。它的性能好坏直接影响整车性能，而对于载重汽车显得尤为重要。轻型货车在商用货运汽车生产中占有很大的比重，为满足目前当前载货汽车的高速度、高效率、高效益的需要，必须要搭配一个高效、可靠的驱动桥。因此设计出结构简单、工作可靠、造价低廉的驱动桥，能大大降低整车生产的总成本，推动汽车经济的发展，并且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，所以本课题设计一款结构优良的轻型货车驱动桥具有一定的实际意义。

驱动桥设计应主要保证汽车在给定的条件下具有最佳的动力性和燃油经济性。本设计根据给定的参数，按照传统设计方法并参考同类型车确定汽车总体参数，再确定主减速器、差速器、半轴和桥壳的结构类型，最后进行参数设计并对主减速器主、从动齿轮、半轴齿轮和行星齿轮进行强度以及寿命的校核。驱动桥设计过程中基本保证结构合理，符合实际应用，总成及零部件的设计能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，修理、保养方便，机件工艺性好，制造容易。

关键词：驱动桥；单级主减速器；差速器；半轴；桥壳

ABSTRACT

Drive axle is at the end of the power train, and its basic function is increasing the torque and reducing the speed, bearing the force between the road and the frame or body. Its performance will have a direct impact on automobile performance .Because using the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed，heavy-loaded，high efficiency，high benefit today’ heavy truck，must exploiting the high driven efficiency single reduction final drive axle is becoming the heavy truck’ developing tendency. Because using the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed, heavy-loaded, high efficiency, high benefit today` truck, must exploiting the high driven efficiency single reduction final drive axle is becoming the trucks’ developing tendency. Design a simple, reliable, low cost of the drive axle, can greatly reduce the total cost of vehicle production, and promote the economic development of automobile and automotive drive axle of the study and design practice, can better learn and to master modern automotive design and mechanical design of a comprehensive knowledge and skills, so the title of the fine structure of the design of a pickup vehicle drive axle has a certain practical significance.

According to the design parameters given ,firstly determine the overall vehicle parameters in accordance with the traditional design methods and reference the same vehicle parameters, then identify the main reducer, differential, axle and axle housing structure type, finally design the parameters of the main gear, the driven gear of the final drive, axle gears and spiral bevel gear and check the strength and life of them. In design process of the drive axle, we should ensure a reasonable structure, practical applications, the design of assembly and parts as much as possible meeting requirements of the standardization of parts, components and products’ universality and the serialization and change , convenience of repair and maintenance, good mechanical technology, being easy to manufacture.

Key words: Drive axle; Single reduction final drive; Differential; Axle; Drive Axle housing

摘要…………………………Ⅰ

Abstract …………………Ⅱ

第1章绪论1

1.1 论文研究的背景及意义1

1.2 国内外研究现状2

1.2.1 国外研究现状2

1.2.2 国内研究现状3

1.3 设计的主要内容3

第2章驱动桥总体方案设计5

2.1 汽车车桥的种类5

2.2 驱动桥的种类5

2.2.1 非断开式驱动桥5

2.2.2 断开式驱动桥6

2.3 多驱动桥的布置6

2.4 驱动桥的设计要求7

2.5 设计车型参数7

2.6 主减速器方案8

2.6.1 主传动比的确定9

2.6.2 主减速器的齿轮类型10

2.6.3 主减速器的减速形式11

2.6.4 主减速器主从动锥齿轮的支撑方案11

2.7 差速器结构方案的确定13

2.8 半轴形式的确定14

2.9 桥壳形式的确定15

2.10 本章小结16

第3章主减速器设计17

3.1 概述17

3.2 主减速器齿轮参数的选择及强度计算17

3.2.1 主减速器齿轮计算载荷的确定17

3.2.2 锥齿轮主要参数的选择18

3.2.3 主减速器齿轮材料的选择22

3.2.4 主减速器齿轮强度的计算22

3.3 主减速器轴承的选择26

3.4 主减速器的润滑31

3.5 本章小结31

第4章差速器设计32

4.1概述32

4.2 对称式行星齿轮差速器工作原理32

4.3 对称式行星齿轮差速器的结构33

4.4 对称式行星圆锥齿轮设计33

4.4.1 差速器齿轮的材料33

4.4.2 差速器齿轮的基本参数选择34

4.4.3 差速器齿轮几何尺寸计算36

4.4.4 差速器齿轮强度计算37

4.5 本章小结39

第5章半轴设计40

5.1 概述40

5.2 半轴的设计40

5.2.1半轴材料与热处理40

5.2.2全浮式半轴的计算载荷的确定40

5.2.3全浮半轴杆部直径的初选42

5.2.4全浮半轴强度计算42

5.2.5全浮式半轴花键强度计算43

5.3 本章小结44

第6章驱动桥桥壳的设计45

6.1 概述45

6.2 桥壳的受力分析及强度计算45

6.2.1桥壳的静弯曲应力计算45

6.2.2在不平路面冲击载荷作用下桥壳的强度计算47

6.2.3汽车以最大牵引力行驶时的桥壳的强度计算47

6.2.4汽车紧急制动时的桥壳强度计算49

6.2.5 汽车受最大侧向力时桥壳的强度计算51

6.3 本章小结54

结论………………………………………………………………………………………55

参考文献 ………………………………………………………………………………56

致谢…………..……………………………………………………………58

附录………………………………………………………………………………59

更加安全、舒适，从而带来可观的经济效益。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极减速器发展到现在的中央及轮边双级减速或双级主减速器结构；从齿轮的加工形式上车桥内部的的主从动齿轮、行星齿轮及圆柱齿轮逐渐采用精磨加工，以满足汽车高速行驶要求及法规对于噪声的控制要求。

总之，我国汽车驱动桥的研究设计与世界先进驱动桥设计技术还有一定的差距，我国车桥制造业虽然有一些成果，但都是在引进国外技术、纺制、再加上自己改进的基础上了取得的。个别比较有实力的企业，虽有自己独立的研发机构但都处于发展的初期。在科技迅速发展的推动下，高新技术在汽车领域的应用和推广，各种国外汽车新技术的引进，研究团队自身研发能力的提高，我国的驱动桥设计和制造会逐渐发展起来，并跟上世界先进的汽车零部件设计制造技术水平[3]。

1.3 设计的主要内容

设计出适合解放CA6140轻型货车的驱动桥，优化设计方案。本次设计的主要内容如下:

1、主减速器的结构设计、基本参数选择及设计计算；

2、差速器齿轮的基本参数的选择、几何及强度计算；

3、驱动半轴的结构设计及强度计算；

4、驱动桥壳的结构设计及受力分析与强度计算。

5、驱动桥装配图A0图纸一张，零件图折合A0图纸两张。

提高汽车的技术水平，使其使用性能更好，更安全，更可靠，更经济，更舒适，更机动，更方便，动力性更好，污染更少。改善汽车的经济效果，调整汽车在产品系列中的档次，以便改善其市场竞争地位并获得更大的经济效益。2.1 汽车车桥的种类

汽车的驱动桥与从动桥统称为车桥，车桥通过悬架与车架（或承载式车身）相连，它的两端安装车轮，其功用是传递车架（或承载式车身）于车轮之间各方向的作用力及其力矩。

根据悬架结构的不同，车桥分为整体式和断开式两种。当采用非独立悬架时，车桥中部是刚性的实心或空心梁，这种车桥即为整体式车桥；断开式车桥为活动关节式结构，与独立悬架配用。在绝大多数的载货汽车和少数轿车上，采用的是整体式非断开式。断开式驱动桥两侧车轮可独立相对于车厢上下摆动。

根据车桥上车轮的作用，车桥又可分为转向桥、驱动桥、转向驱动桥和支持桥四种类型。其中，转向桥和支持桥都属于从动桥，一般货车多以前桥为转向桥，而后桥或中后两桥为驱动桥[4-5]。

2.2 驱动桥的种类

驱动桥位于传动系末端，其基本功用首先是增扭、降速，改变转矩的传递方向，即增大由传动轴或直接从变速器传来的转矩，并合理的分配给左、右驱动车轮。其次，驱动桥还要承受作用于路面和车架或车厢之间的垂直力、纵向力和横向力，以及制动力矩和反作用力矩。驱动桥分为断开式和非断开式两种。

2.2.1 非断开式驱动桥

普通非断开式驱动桥，由于结构简单、造价低廉、工作可靠，广泛用在各种载货汽车、客车和公共汽车上，在多数的越野汽车和部分轿车上也采用这种结构。他们的具体结构、特别是桥壳结构虽然各不相同，但是有一个共同特点，即桥壳是一根支承在左右驱动车轮上的刚性空心梁，齿轮及半轴等传动部件安装在其中。这时整个驱动桥、驱动车轮及部分传动轴均属于簧下质量，汽车簧下质量较大，这是它的一个缺点。

驱动桥的轮廓尺寸主要取决于主减速器的型式。在汽车轮胎尺寸和驱动桥下的最小离地间隙已经确定的情况下，也就限定了主减速器从动齿轮直径的尺寸。在给定速比的条件下，如果单级主减速器不能满足离地间隙要求，可该用双级结构。在双级主减速器中，通常把两级减速器齿轮放在一个主减速器壳体内，也可以将第二级减速齿轮作为轮边减速器。对于轮边减速器：越野汽车为了提高离地间隙，可以将一对圆柱齿轮构成的轮边减速器的主动齿轮置于其从动齿轮的垂直上方；公共汽车为了降低汽车的质心高度和车厢地板高度，以提高稳定性和乘客上下车的方便，可将轮边减速器的主动齿轮置于其从动齿轮的垂直下方；有些双层公共汽车为了进一步降低车厢地板高度，在采用圆柱齿轮轮边减速器的同时，将主减速器及差速器总成也移到一个驱动车轮的旁边。

在少数具有高速发动机的大型公共汽车、多桥驱动汽车和超重型载货汽车上，有时采用蜗轮式主减速器，它不仅具有在质量小、尺寸紧凑的情况下可以得到大的传动比以及工作平滑无声的优点，而且对汽车的总体布置很方便[4]。

2.2.2 断开式驱动桥

断开式驱动桥区别于非断开式驱动桥的明显特点在于前者没有一个连接左右驱动车轮的刚性整体外壳或梁。断开式驱动桥的桥壳是分段的，并且彼此之间可以做相对运动，所以这种桥称为断开式的。另外，它又总是与独立悬挂相匹配，故又称为独立悬挂驱动桥。这种桥的中段，主减速器及差速器等是悬置在车架横粱或车厢底板上，或与脊梁式车架相联。主减速器、差速器与传动轴及一部分驱动车轮传动装置的质量均为簧上质量。两侧的驱动车轮由于采用独立悬挂则可以彼此致立地相对于车架或车厢作上下摆动，相应地就要求驱动车轮的传动装置及其外壳或套管作相应摆动。

汽车悬挂总成的类型及其弹性元件与减振装置的工作特性是决定汽车行驶平顺性的主要因素，而汽车簧下部分质量的大小，对其平顺性也有显著的影响。断开式驱动桥的簧下质量较小，又与独立悬挂相配合，致使驱动车轮与地面的接触情况及对各种地形的适应性比较好，由此可大大地减小汽车在不平路面上行驶时的振动和车厢倾斜，提高汽车的行驶平顺性和平均行驶速度，减小车轮和车桥上的动载荷及零件的损坏，提高其可靠性及使用寿命。但是，由于断开式驱动桥及与其相配的独立悬挂的结构复杂，故这种结构主要见于对行驶平顺性要求较高的一部分轿车及一些越野汽车上，且后者多属于轻型以下的越野汽车或多桥驱动的重型越野汽车。

由于非断开式驱动桥结构简单、造价低廉、工作可靠，查阅资料，参照国内相关轻型货车的设计，最后本课题选用非断开式驱动桥，其结构如图2.1所示。

2.3 多驱动桥的布置

为了提高装载量和通过性，有些重型汽车及全部中型以上的越野汽车都是采用多桥驱动，常采用的有4x4，6x6，8x8等驱动型式。在多桥驱动的情况下，动力经分动器传给各驱动桥的方式有两种。相应这两种动力传递方式，多桥驱动汽车各驱动桥的布置型式分为非贯通式与贯通式。前者为了把动力经分动器传给各驱动桥，需分别由分动器经各驱动桥自己专用的传动轴传递动力，这样不仅使传动轴的数量增多，且造成各驱动桥的零件特别是桥壳、半轴等主要零件不能通用。而对8x8汽车来说，这种非贯通式驱动桥就更不适宜，也难于布置了。

为了解决上述问题，现代多桥驱动汽车都是采用贯通式驱动桥的布置型式。在贯通式驱动桥的布置中，各桥的传动轴布置在同一纵向铅垂平面内，并且各驱动桥不是分别用自己的传动轴与分动器直接联接，而是位于分动器前面的或后面的各相邻两桥的传动轴，是串联布置的。汽车前后两端的驱动桥的动力，是经分动器并贯通中间桥而传递的。其优点是，不仅减少了传动轴的数量，而且提高了各驱动桥零件的相互通用性，并且简化了结构、减小了体积和质量。这对于汽车的设计(如汽车的变型)、制造和维修，都带来方便[5]。2.4 驱动桥的设计要求

驱动桥设计应当满足如下基本要求：

（1）所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）外形尺寸要小，保证有必要的离地间隙。

（3）齿轮及其它传动件工作平稳，噪声小。

（4）在各种转速和载荷下具有高的传动效率。

（5）在保证足够的强度、刚度条件下，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）与悬架导向机构运动协调，对于转向驱动桥，还应与转向机构运动协调。

（7）结构简单，加工工艺性好，制造容易，拆装，调整方便。

2.5 设计车型参数

本次设计是为解放CA1040车型设计驱动桥，其基本参数如表2.1所示。

表2.1 解放CA1040轻型货车基本参数

项目参数单位

轮胎650-16 550F-

发动机最大功率75

发动机最大转矩190.8

装载质量1750

汽车满载质量3720

满载时轴荷分布前轴1380 后轴2340

最大车速100

轮距1370

钢板弹簧中心距离0.9

主减速器是汽车传动系中减小转速、增大扭矩的主要部件，它是依靠齿数少的锥齿轮带动齿数多的锥齿轮。对发动机纵置的汽车，其主减速器还利用锥齿轮传动以改变动力方向。由于汽车在各种道路上行使时，其驱动轮上要求必须具有一定的驱动力矩和转速，在动力向左右驱动轮分流的差速器之前设置一个主减速器后，便可使主减速器前面的传动部件如变速器、万向传动装置等所传递的扭矩减小，从而可使其尺寸及质量减小、操纵省力。

2.6 主减速器方案

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。

2.6.1 主传动比的确定

主减速比，驱动桥的离地间隙和计算载荷，是主减速器设计的原始数据，应在汽车总体设计时就确定。主减速比对主减速器的结构型式、轮廓尺寸、质量大小以及当变速器处于最高档位时汽车的动力性和燃料经济性都有直接影响。的选择应在汽车总体设计时和传动系的总传动比一起由整车动力计算来确定。可利用在不同下的功率平衡田来研究对汽车动力性的影响。通过优化设计，对发动机与传动系参数作最佳匹配的方法来选择值，可使汽车获得最佳的动力性和燃料经济性。

CA1040轻型货车驱动桥设计.gif

差速器右壳.gif

差速器左壳.gif

从动齿轮.gif

行星齿轮.gif

十字轴.gif

主动齿轮.gif

内容简介：: 毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目: CA1040轻型货车驱动桥设计院系名称: 汽车与交通工程学院专业班级: 车辆07-8 学生姓名: 杨洪亮导师姓名: 孙远涛开题时间: 2011年3月16日指导委员会审查意见：签字：年月日开题报告撰写要求一、“开题报告”参考提纲1. 课题研究目的和意义；2. 文献综述（课题研究现状及分析）；3. 基本内容、拟解决的主要问题；4. 技术路线或研究方法；5. 进度安排；6. 主要参考文献。二、“开题报告”撰写规范请参照黑龙江工程学院本科生毕业设计说明书及毕业论文撰写规范要求。字数应在4000字以上，文字要精练通顺，条理分明，文字图表要工整清楚。毕业设计（论文）开题报告学生姓名杨洪亮系部汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程B07-8指导教师姓名孙远涛职称实验师从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称CA1040轻型货车驱动桥设计一、课题研究现状、选题目的和意义 1、研究现状为适应不断完善社会主义市场经济体制的要求以及加入世贸组织后国内外汽车产业发展的新形势，推进汽车产业结构调整和升级，全面提高汽车产业国际竞争力，满足消费者对汽车产品日益增长的需求，促进汽车产业健康发展，特制定汽车产业发展政策。通过该政策的实施，使我国汽车产业在2010年前发展成为国民经济的支柱产业，为实现全面建设小康社会的目标做出更大的贡献。政府职能部门依据行政法规和技术规范的强制性要求，对汽车、农用运输车(低速载货车及三轮汽车，下同)、摩托车和零部件生产企业及其产品实施管理，规范各类经济主体在汽车产业领域的市场行为。微型载货汽车，在汽车发展趋势中，有着很好的发展前途。生产出质量好，操作简便，价格便宜的微型载货汽车将适合大多数消费者的要求。在国家积极投入和支持发展汽车产业的同时，能研制出适合中国国情，包括道路条件和经济条件的车辆，将大大推动汽车产业的发展和社会经济的提高。但是，长期以来困扰中国汽车产业发展的散、乱和低水平重复建设问题，还没有从根本上得到解决。多数企业家预计，在新的汽车产业政策的鼓励下，将会有越来越多的汽车生产企业按照市场规律组成企业联盟，实现优势互补和资源共享。汽车驱动桥生产行业经过很多年的发展，现有的产品比较笨重没有什么技术含量，大多用在卡车大客车上，这种产品从诞生到现在基本没有多大的更新。所以，如果还是生产老式产品的话，会陷入同质化竟争难以取得好的效益，如果要在这外行业有所发展的话一定要有自己创新。开发出轻巧坚固的桥，另外，老式的车桥不能更好地与地面保持平行，所以在路面不平时轮胎的抓地能力很差，现在的轿车大都淘汰了这种桥，而采用性能更优越的多连杆整车桥。轻型载货汽车在汽车生产中占有大的比重，所以，轻型载货汽车的驱动桥需求量非常大，许多驱动桥生产厂家也都很看好这方面的市场前景。2、目的和意义本课题是进行轻型载货汽车CA1040驱动桥的设计。驱动桥在整车中十分重要，设计出结构简单、工作可靠、造价低廉的驱动桥，能大大降低整车生产的总成本，推动汽车经济的发展。设计出小型轻型载货汽车驱动桥，包括主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置及桥壳等部件，协调设计车辆的全局。目前我国正在大力发展汽车产业,采用后轮驱动汽车的平衡性和操作性都将会有很大的提高。后轮驱动的汽车加速时，牵引力将不会由前轮发出，所以在加速转弯时，司机就会感到有更大的横向握持力，操作性能变好。维修费用低也是后轮驱动的一个优点，尽管由于构造和车型的不同，这种费用将会有很大的差别。假如变速器出了故障，对于后轮驱动的汽车就不需要对差速器进行维修，但是对于前轮驱动的汽车来说也许就有这个必要了，因为这两个部件是做在一起的。所以后轮驱动必然会使得乘车更加安全、舒适，从而带来可观的经济汽车驱动桥是汽车的重要总成，承载着汽车的满载簧荷重及地面经车轮、车架及承载式车身经悬架给予的铅垂力、纵向力、横向力及其力矩，以及冲击载荷；驱动桥还传递着传动系中的最大转矩，桥壳受着反作用力矩，是将万向传动装置传来的发动机转矩传到驱动车轮上，还可以通过齿轮副改变转矩的传递方向，同时保证内、外侧车轮以不同转速转向，良好的驱动桥能保证具有合适的主减速比，使汽车具有良好的动力性和经济性；具有较大的离地间隙以保证良好的通过性；尽可能减轻重量以提高行驶的平顺性。因此驱动桥的结构形式选择、设计参数选取及设计计算对驱车的整车设计极其重要。汽车驱动桥结构型式和设计参数除对汽车的汽车的行驶性能如动力性、经济性、平顺性、通过性、机动性和操动稳定性等有直接影响外，也对汽车的可靠性与耐久性有重要影响。另外，汽车驱动桥在汽车的各种总成中也是涵盖机械零件、部件、分总成等的品种最多的大总成。例如，驱动桥包含主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置（半轴及轮边减速器）、桥壳和各种齿轮。由上述可见，汽车驱动桥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、元件及总成的制造也几乎要设计到所有的现代机械制造工艺。因此，通过驱动桥设计熟悉汽车驱动桥的结构、性能及设计过程，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。效益。2、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题 1、研究的基本内容（1）主减速器设计（2）差速器设计（3）半轴设计（4）桥壳设计（5）各部分零件分别校核2、拟解决的主要问题（1）结构简单、维修方便、机件工艺性好、制造容易。（2）保证汽车具有最佳的动力性和燃料经济性。（3）齿轮与其他传动机件工作平稳（4）在各种载荷及转速工况下有高的传动效率。三、技术路线（研究方法）总体方案相关驱动桥参数确定驱动桥设计可行性方案研究确定驱动桥的总体布置设计方案选择基本参数并对各个零件进行设计计算各主要部件分别校核完成设计主减速器的结构形式选择主减速器基本设计差速器的结构形式选择选择差速器的基本设计半轴的基本设计半轴的结构形式选择驱动桥壳的结构形式选择驱动桥壳设计四、进度安排1.调研，搜集资料。撰写开题报告，进行开题答辩第12周（2月28日-3月13日）2.载货汽车驱动桥的方案设计第34周（3月14日-3月27日）3.绘制驱动桥结构草图，完成设计计算，进行中期检查第58周（3月28日-4月24日）4.绘制总装配图及零部件图第911周（4月25日-5月15日）5.完善图纸设计并撰写设计说明书第12周（5月16日-5月22日）6.完善设计，提交指导老师审核并修改第1314周（5月23日-6月5日）7.提交系里评阅并修改，准备答辩第1516周（6月6日-6月19日）8.毕业设计答辩第17周（6月20日-6月26日）五、参考文献1 陈家瑞.汽车构造M.北京：人民交通出版社，2006.2 张洪欣.汽车底盘设计M.北京：机械工业出版社，1998.3 刘小龙.大转矩汽车驱动桥主减速器齿轮的研制J.无锡职业学院学报，2008.07.4 余志生.汽车理论M.北京：机械工业出版社，2000.5 机械设计手册联合编写组编.机械设计手册M.化学工业出版社，2004.6 臧杰.阎岩.汽车构造（下册）M .北京：机械工业出版社，2005.7 刘利胜.姜晓.汽车底盘构造M.北京：北京大学出版社，2006.8 孙桓.陈作模.机械原理（第六版）M.北京：高等教育出版社，2000.9 刘军利.单级桥:重型车桥的发展方向J. 商用汽车,2005.10 刘惟信.汽车设计M.北京：清华大学出版社，2001.11 浙江省交通学校编.汽车构造图册（底盘）M.北京：人民交通出版社，1991.12 侯洪生.王秀英.机械工程图学M.北京：科学出版社，2001.13 董宝承.汽车底盘M.北京：机械工业出版社，2004.14 张文春.汽车理论M.北京：机械工业出版社，2005.15 刘惟信.汽车车桥设计M.北京：清华大学出版社，2004.16 汽车工程手册编辑委员会.汽车工程手册M.北京：人民交通出版社，2001.17 肖生发.赵树朋.汽车构造M.北京：中国林业出版社，2006.18Joseph Constanse，DFMA leaming to Design for Manufacture and Assembly，Meeh，Erg，2007.19A.Higuchi，Y.Saitoh.Optimal Control of Four Wheel Steering Vteering Vehicle:Vehicle System Dynamic，12（2007），pp.397-410.六、备注指导教师意见：签字：年月日黑龙江工程学院本科生毕业设计本科学生毕业设计CA1040轻型货车驱动桥设计学院名称：汽车与交通工程学院专业班级：车辆工程B07-8 学生姓名：指导教师：职称：黑龙江工程学院二一一年六月摘要驱动桥位于传动系末端，其基本功用是增矩、降速，承受作用于路面和车架或车身之间的作用力。它的性能好坏直接影响整车性能，而对于载重汽车显得尤为重要。轻型货车在商用货运汽车生产中占有很大的比重，为满足目前当前载货汽车的高速度、高效率、高效益的需要，必须要搭配一个高效、可靠的驱动桥。因此设计出结构简单、工作可靠、造价低廉的驱动桥，能大大降低整车生产的总成本，推动汽车经济的发展，并且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，所以本课题设计一款结构优良的轻型货车驱动桥具有一定的实际意义。驱动桥设计应主要保证汽车在给定的条件下具有最佳的动力性和燃油经济性。本设计根据给定的参数，按照传统设计方法并参考同类型车确定汽车总体参数，再确定主减速器、差速器、半轴和桥壳的结构类型，最后进行参数设计并对主减速器主、从动齿轮、半轴齿轮和行星齿轮进行强度以及寿命的校核。驱动桥设计过程中基本保证结构合理，符合实际应用，总成及零部件的设计能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，修理、保养方便，机件工艺性好，制造容易。关键词：驱动桥；单级主减速器；差速器；半轴；桥壳ABSTRACTDrive axle is at the end of the power train, and its basic function is increasing the torque and reducing the speed, bearing the force between the road and the frame or body. Its performance will have a direct impact on automobile performance .Because using the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed，heavy-loaded，high efficiency，high benefit today heavy truck，must exploiting the high driven efficiency single reduction final drive axle is becoming the heavy truck developing tendency. Because using the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed, heavy-loaded, high efficiency, high benefit today truck, must exploiting the high driven efficiency single reduction final drive axle is becoming the trucks developing tendency. Design a simple, reliable, low cost of the drive axle, can greatly reduce the total cost of vehicle production, and promote the economic development of automobile and automotive drive axle of the study and design practice, can better learn and to master modern automotive design and mechanical design of a comprehensive knowledge and skills, so the title of the fine structure of the design of a pickup vehicle drive axle has a certain practical significance.According to the design parameters given ,firstly determine the overall vehicle parameters in accordance with the traditional design methods and reference the same vehicle parameters, then identify the main reducer, differential, axle and axle housing structure type, finally design the parameters of the main gear, the driven gear of the final drive, axle gears and spiral bevel gear and check the strength and life of them. In design process of the drive axle, we should ensure a reasonable structure, practical applications, the design of assembly and parts as much as possible meeting requirements of the standardization of parts, components and products universality and the serialization and change , convenience of repair and maintenance, good mechanical technology, being easy to manufacture.Key words: Drive axle; Single reduction final drive; Differential; Axle; Drive Axle housing目录摘要Abstract 第1章绪论11.1 论文研究的背景及意义11.2 国内外研究现状21.2.1 国外研究现状21.2.2 国内研究现状31.3 设计的主要内容3第2章驱动桥总体方案设计52.1 汽车车桥的种类52.2 驱动桥的种类52.2.1 非断开式驱动桥52.2.2 断开式驱动桥62.3 多驱动桥的布置62.4 驱动桥的设计要求72.5 设计车型参数72.6 主减速器方案82.6.1 主传动比的确定92.6.2 主减速器的齿轮类型102.6.3 主减速器的减速形式112.6.4 主减速器主从动锥齿轮的支撑方案112.7 差速器结构方案的确定132.8 半轴形式的确定142.9 桥壳形式的确定152.10 本章小结16第3章主减速器设计173.1 概述173.2 主减速器齿轮参数的选择及强度计算173.2.1 主减速器齿轮计算载荷的确定173.2.2 锥齿轮主要参数的选择183.2.3 主减速器齿轮材料的选择223.2.4 主减速器齿轮强度的计算223.3 主减速器轴承的选择263.4 主减速器的润滑313.5 本章小结31第4章差速器设计324.1概述324.2 对称式行星齿轮差速器工作原理324.3 对称式行星齿轮差速器的结构334.4 对称式行星圆锥齿轮设计334.4.1 差速器齿轮的材料334.4.2 差速器齿轮的基本参数选择344.4.3 差速器齿轮几何尺寸计算364.4.4 差速器齿轮强度计算374.5 本章小结39第5章半轴设计405.1 概述405.2 半轴的设计405.2.1半轴材料与热处理405.2.2全浮式半轴的计算载荷的确定405.2.3全浮半轴杆部直径的初选425.2.4全浮半轴强度计算425.2.5全浮式半轴花键强度计算435.3 本章小结44第6章驱动桥桥壳的设计456.1 概述456.2 桥壳的受力分析及强度计算456.2.1桥壳的静弯曲应力计算456.2.2在不平路面冲击载荷作用下桥壳的强度计算476.2.3汽车以最大牵引力行驶时的桥壳的强度计算476.2.4汽车紧急制动时的桥壳强度计算496.2.5 汽车受最大侧向力时桥壳的强度计算516.3 本章小结54结论55参考文献 56致谢.58附录59VI第1章绪论1.1 论文研究的背景及意义近年来，我国汽车行业迅猛发展，2009年我国汽车产销分别完1379.10万辆和1364.48万辆，同比分别增长48%和46%。在各大细分市场中，增长最快为微型货车，2009年共销售50.57万辆，同比增长73%，对于商用车销售增长贡献度为29%。2011年，在汽车下乡政策的推动下，轻型货车市场仍将保持增长，国内企业为了获得更大的投资收益，也将在生产规模和产品质量上不断升级。随着汽车行业的迅猛发展，作为汽车关键零部件之一的汽车驱动桥也需得到相应的提升，为满足市场多样化及用户个性化的需求，驱动桥再也不能停留在载货车单一的、低档次的技术水平上，随着新材料、新能源、电子测控及信息技术的迅猛发展，应用这些高新科技武装和改造传统的汽车工业，以新型的驱动桥大幅度地提高车辆的安全性、舒适性和经济性，为广大消费者提供节能型和环保型的汽车产品。各生产厂家在研发和生产过程中基本上形成了专业化、系列化、批量化的局面，汽车驱动桥是汽车的重要总成，承载着汽车车架及承载式车身经悬架给予的铅垂力、纵向力、横向力及其力矩，以及冲击载荷；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矩。汽车驱动桥结构型式和设计参数除对汽车的可靠性与耐久性有重要影响外，也对汽车的行驶性能如动力性、经济性、平顺性、通过性、机动性和操动稳定性等有直接影响1。汽车驱动桥是汽车的重大总成，承载着汽车的满载簧荷重及地面经车轮、车架及承载式车身经悬架给予的铅垂力、纵向力、横向力及其力矩，以及冲击载荷；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矩。汽车驱动桥结构型式和设计参数除对汽车的可靠性与耐久性有重要影响外，也对汽车的行驶性能如动力性、经济性、平顺性、通过性、机动性和操动稳定性等有直接影响。另外，汽车驱动桥在汽车的各种总成中也是涵盖机械零件、部件、分总成等的品种最多的大总成。例如，驱动桥包含主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置（半轴及轮边减速器）、桥壳和各种齿轮。由上述可见，汽车驱动桥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、元件及总成的制造也几乎要设计到所有的现代机械制造工艺。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。汽车驱动桥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、元件及总成的制造也几乎要设计到所有的现代机械制造工艺，设计出结构简单、工作可靠、造价低廉的驱动桥，能大大降低整车生产的总成本，推动汽车经济的发展，并且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，所以本题设计一款结构优良的微型货车驱动桥具有一定的实际意义。而且由于我国的汽车行业发展日趋成熟，各汽车企业的竞争愈演愈烈，而提高其燃油经济性也是各商用车生产商来提高其产品市场竞争力的一个法宝。这就必须在发动机的动力输出之后，在从离合器变速器万向传动装置驱动桥这些动力输送环节中寻找减少能量在传递的过程中的损失的途径。因此，在发动机相同的情况下，采用性能优良且与发动机匹配性比较好的驱动桥就成了有效节油的措施之一。所以设计新型的驱动桥成为了新的课题。驱动桥作为汽车四大总成之一，它的性能的好坏直接影响整车性能，而对于载货汽车显得尤为重要。当采用大功率发动机输出大的转矩以满足目前载货汽车的快速、重载的高效率、高效益的需要时，必须要搭配一个高效、可靠的驱动桥。所以采用传动效率高的单级减速驱动桥已成为未来汽车的发展方向。对于载货汽车来说，要传递的转矩较乘用车和客车，以及商用车都要大得多，以便能够以较低的成本运输较多的货物，所以选择功率较大的发动机，这就对传动系统有较高的要求，而驱动桥在传动系统中起着举足轻重的作用。本课题就选取典型的轻型货车解放CA1040轻型货车来进行驱动桥设计。1.2 国内外研究现状1.2.1 国外研究现状国外微型货车驱动桥开发技术已经非常成熟，建立新的驱动桥开发模式成为国内外驱动桥开发团队的新目标。驱动桥设计新方法的应用使其开发周期缩短，成本降低，可靠性增加。目前国内最新的开发模式和驱动桥技术包括：（1）并行工程开发模式并行工程开发模式是对在一定范围内的不同功能或相同功能的不同性能，不同规格的机械产片进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列的功能模块，然后通过模块的选择和组合构成不同产品的一种设计方法。该方法能够缩短新产品的设计时间，降低成本，提升质量，提高市场竞争力，以DANA为代表的意大利企业多以采用了这类设计方法。该方法的显著优点是：减少设计及工装制造的投入，减少了零件种类，提高规模生产程度，降低制造费用，提高市场响应速度等。（2）模态分析模态分析是对工程结构惊醒振动分析研究的最先进的现代方法和手段之一。它可以定义为对结构动态特性的解析分析（有限元分析）和实验分析（实验模态分析），其结构动态特性用模态参数来表征。模态分析技术的特点与优点是在对系统做动力学分析时，用模态坐标代替物理学坐标，从而可以大大压缩系统分析的自由度数目，分析精度得到提高。驱动桥的振动特性不但直接影响其本身强度，而且对整车的舒适性和平顺性有着至关重要的影响。因此，对驱动桥进行模态分析，掌握和改善其振动特性，是设计中的一个重要方面。（3）驱动桥壳的有限元分析方法有限元法不需要对所分析的结构进行严格的简化，既可以考虑各种计算要求和条件，也可以计算各种工况，而且计算精度高。有限元法将具有无限个自由度的连续体离散为有限个自由度的单元集合体，是问题简化为适合数值解法的问题，配以计算机就可以解决许多解析法无法解决的复杂工程问题。目前，有限元法已经成为求解数学，物理，力学以及工程问题的一种有效的数值方法，也为驱动桥壳设计提供了强有力的工具。（4）高性能制动器技术在发达国家驱动桥产品中, 已出现了自循环冷却功能的湿式制动器桥、带散热风送的盘式制动器桥、适于ABS的蹄、鼓式和盘式制动器桥、带自动补偿间隙的盘式制动器等配置高性能制动器桥，同时制动器的布置位置也出现了从桥臂处分别向桥包总成和轮边端部转移的趋势。前种处理方式易于散热, 后种处理方式为了降低成本，甚至有厂商把制动器的壳体与桥壳铸为一体，既易于散热，又利于降低材料成本，但这对铸造技术、铸造精度和加工精度都提出了极高的要求。（5）电子智能控制技术进入驱动桥产品电子智能控制技术已经在汽车业得到了快速发展，如现代汽车上使用的ABS(制动防抱死控制)、ASR（驱动力控制系统）等系统2。1.2.2 国内研究现状目前我国正在大力发展汽车产业,采用后轮驱动汽车的平衡性和操作性都将会有很大的提高。后轮驱动的汽车加速时，牵引力将不会由前轮发出，所以在加速转弯时，司机就会感到有更大的横向握持力，操作性能变好。维修费用低也是后轮驱动的一个优点，尽管由于构造和车型的不同，这种费用将会有很大的差别。如果变速器出了故障，对于后轮驱动的汽车就不需要对差速器进行维修，但是对于前轮驱动的汽车来说也许就有这个必要了，因为这两个部件是做在一起的。所以后轮驱动必然会使得乘车更加安全、舒适，从而带来可观的经济效益。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极减速器发展到现在的中央及轮边双级减速或双级主减速器结构；从齿轮的加工形式上车桥内部的的主从动齿轮、行星齿轮及圆柱齿轮逐渐采用精磨加工，以满足汽车高速行驶要求及法规对于噪声的控制要求。总之，我国汽车驱动桥的研究设计与世界先进驱动桥设计技术还有一定的差距，我国车桥制造业虽然有一些成果，但都是在引进国外技术、纺制、再加上自己改进的基础上了取得的。个别比较有实力的企业，虽有自己独立的研发机构但都处于发展的初期。在科技迅速发展的推动下，高新技术在汽车领域的应用和推广，各种国外汽车新技术的引进，研究团队自身研发能力的提高，我国的驱动桥设计和制造会逐渐发展起来，并跟上世界先进的汽车零部件设计制造技术水平3。1.3 设计的主要内容设计出适合解放CA6140轻型货车的驱动桥，优化设计方案。本次设计的主要内容如下:1、主减速器的结构设计、基本参数选择及设计计算；2、差速器齿轮的基本参数的选择、几何及强度计算；3、驱动半轴的结构设计及强度计算；4、驱动桥壳的结构设计及受力分析与强度计算。5、驱动桥装配图A0图纸一张，零件图折合A0图纸两张。提高汽车的技术水平，使其使用性能更好，更安全，更可靠，更经济，更舒适，更机动，更方便，动力性更好，污染更少。改善汽车的经济效果，调整汽车在产品系列中的档次，以便改善其市场竞争地位并获得更大的经济效益。第2章驱动桥总体方案设计2.1 汽车车桥的种类汽车的驱动桥与从动桥统称为车桥，车桥通过悬架与车架（或承载式车身）相连，它的两端安装车轮，其功用是传递车架（或承载式车身）于车轮之间各方向的作用力及其力矩。根据悬架结构的不同，车桥分为整体式和断开式两种。当采用非独立悬架时，车桥中部是刚性的实心或空心梁，这种车桥即为整体式车桥；断开式车桥为活动关节式结构，与独立悬架配用。在绝大多数的载货汽车和少数轿车上，采用的是整体式非断开式。断开式驱动桥两侧车轮可独立相对于车厢上下摆动。根据车桥上车轮的作用，车桥又可分为转向桥、驱动桥、转向驱动桥和支持桥四种类型。其中，转向桥和支持桥都属于从动桥，一般货车多以前桥为转向桥，而后桥或中后两桥为驱动桥4-5。2.2 驱动桥的种类驱动桥位于传动系末端，其基本功用首先是增扭、降速，改变转矩的传递方向，即增大由传动轴或直接从变速器传来的转矩，并合理的分配给左、右驱动车轮。其次，驱动桥还要承受作用于路面和车架或车厢之间的垂直力、纵向力和横向力，以及制动力矩和反作用力矩。驱动桥分为断开式和非断开式两种。2.2.1 非断开式驱动桥普通非断开式驱动桥，由于结构简单、造价低廉、工作可靠，广泛用在各种载货汽车、客车和公共汽车上，在多数的越野汽车和部分轿车上也采用这种结构。他们的具体结构、特别是桥壳结构虽然各不相同，但是有一个共同特点，即桥壳是一根支承在左右驱动车轮上的刚性空心梁，齿轮及半轴等传动部件安装在其中。这时整个驱动桥、驱动车轮及部分传动轴均属于簧下质量，汽车簧下质量较大，这是它的一个缺点。驱动桥的轮廓尺寸主要取决于主减速器的型式。在汽车轮胎尺寸和驱动桥下的最小离地间隙已经确定的情况下，也就限定了主减速器从动齿轮直径的尺寸。在给定速比的条件下，如果单级主减速器不能满足离地间隙要求，可该用双级结构。在双级主减速器中，通常把两级减速器齿轮放在一个主减速器壳体内，也可以将第二级减速齿轮作为轮边减速器。对于轮边减速器：越野汽车为了提高离地间隙，可以将一对圆柱齿轮构成的轮边减速器的主动齿轮置于其从动齿轮的垂直上方；公共汽车为了降低汽车的质心高度和车厢地板高度，以提高稳定性和乘客上下车的方便，可将轮边减速器的主动齿轮置于其从动齿轮的垂直下方；有些双层公共汽车为了进一步降低车厢地板高度，在采用圆柱齿轮轮边减速器的同时，将主减速器及差速器总成也移到一个驱动车轮的旁边。在少数具有高速发动机的大型公共汽车、多桥驱动汽车和超重型载货汽车上，有时采用蜗轮式主减速器，它不仅具有在质量小、尺寸紧凑的情况下可以得到大的传动比以及工作平滑无声的优点，而且对汽车的总体布置很方便4。2.2.2 断开式驱动桥断开式驱动桥区别于非断开式驱动桥的明显特点在于前者没有一个连接左右驱动车轮的刚性整体外壳或梁。断开式驱动桥的桥壳是分段的，并且彼此之间可以做相对运动，所以这种桥称为断开式的。另外，它又总是与独立悬挂相匹配，故又称为独立悬挂驱动桥。这种桥的中段，主减速器及差速器等是悬置在车架横粱或车厢底板上，或与脊梁式车架相联。主减速器、差速器与传动轴及一部分驱动车轮传动装置的质量均为簧上质量。两侧的驱动车轮由于采用独立悬挂则可以彼此致立地相对于车架或车厢作上下摆动，相应地就要求驱动车轮的传动装置及其外壳或套管作相应摆动。汽车悬挂总成的类型及其弹性元件与减振装置的工作特性是决定汽车行驶平顺性的主要因素，而汽车簧下部分质量的大小，对其平顺性也有显著的影响。断开式驱动桥的簧下质量较小，又与独立悬挂相配合，致使驱动车轮与地面的接触情况及对各种地形的适应性比较好，由此可大大地减小汽车在不平路面上行驶时的振动和车厢倾斜，提高汽车的行驶平顺性和平均行驶速度，减小车轮和车桥上的动载荷及零件的损坏，提高其可靠性及使用寿命。但是，由于断开式驱动桥及与其相配的独立悬挂的结构复杂，故这种结构主要见于对行驶平顺性要求较高的一部分轿车及一些越野汽车上，且后者多属于轻型以下的越野汽车或多桥驱动的重型越野汽车。由于非断开式驱动桥结构简单、造价低廉、工作可靠，查阅资料，参照国内相关轻型货车的设计，最后本课题选用非断开式驱动桥，其结构如图2.1所示。2.3 多驱动桥的布置为了提高装载量和通过性，有些重型汽车及全部中型以上的越野汽车都是采用多桥驱动，常采用的有4x4，6x6，8x8等驱动型式。在多桥驱动的情况下，动力经分动器传给各驱动桥的方式有两种。相应这两种动力传递方式，多桥驱动汽车各驱动桥的布置型式分为非贯通式与贯通式。前者为了把动力经分动器传给各驱动桥，需分别由分动器经各驱动桥自己专用的传动轴传递动力，这样不仅使传动轴的数量增多，且造成各驱动桥的零件特别是桥壳、半轴等主要零件不能通用。而对8x8汽车来说，这种非贯通式驱动桥就更不适宜，也难于布置了。为了解决上述问题，现代多桥驱动汽车都是采用贯通式驱动桥的布置型式。在贯通式驱动桥的布置中，各桥的传动轴布置在同一纵向铅垂平面内，并且各驱动桥不是分别用自己的传动轴与分动器直接联接，而是位于分动器前面的或后面的各相邻两桥的传动轴，是串联布置的。汽车前后两端的驱动桥的动力，是经分动器并贯通中间桥而传递的。其优点是，不仅减少了传动轴的数量，而且提高了各驱动桥零件的相互通用性，并且简化了结构、减小了体积和质量。这对于汽车的设计(如汽车的变型)、制造和维修，都带来方便5。图2.1 非断开式驱动桥2.4 驱动桥的设计要求驱动桥设计应当满足如下基本要求：（1）所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）外形尺寸要小，保证有必要的离地间隙。（3）齿轮及其它传动件工作平稳，噪声小。（4）在各种转速和载荷下具有高的传动效率。（5）在保证足够的强度、刚度条件下，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）与悬架导向机构运动协调，对于转向驱动桥，还应与转向机构运动协调。（7）结构简单，加工工艺性好，制造容易，拆装，调整方便。2.5 设计车型参数本次设计是为解放CA1040车型设计驱动桥，其基本参数如表2.1所示。表2.1 解放CA1040轻型货车基本参数项目参数单位轮胎650-16 550F-发动机最大功率75发动机最大转矩190.8装载质量1750汽车满载质量3720满载时轴荷分布前轴1380 后轴2340最大车速100轮距1370钢板弹簧中心距离0.9主减速器是汽车传动系中减小转速、增大扭矩的主要部件，它是依靠齿数少的锥齿轮带动齿数多的锥齿轮。对发动机纵置的汽车，其主减速器还利用锥齿轮传动以改变动力方向。由于汽车在各种道路上行使时，其驱动轮上要求必须具有一定的驱动力矩和转速，在动力向左右驱动轮分流的差速器之前设置一个主减速器后，便可使主减速器前面的传动部件如变速器、万向传动装置等所传递的扭矩减小，从而可使其尺寸及质量减小、操纵省力。2.6 主减速器方案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。2.6.1 主传动比的确定主减速比，驱动桥的离地间隙和计算载荷，是主减速器设计的原始数据，应在汽车总体设计时就确定。主减速比对主减速器的结构型式、轮廓尺寸、质量大小以及当变速器处于最高档位时汽车的动力性和燃料经济性都有直接影响。的选择应在汽车总体设计时和传动系的总传动比一起由整车动力计算来确定。可利用在不同下的功率平衡田来研究对汽车动力性的影响。通过优化设计，对发动机与传动系参数作最佳匹配的方法来选择值，可使汽车获得最佳的动力性和燃料经济性。对于具有很大功率储备的轿车、长途公共汽车尤其是竞赛车来说，在给定发动机最大功率及其转速的情况下，所选择的值应能保证这些汽车有尽可能高的最高车速。这时值应按式2.1来确定：（2.1）式中：车轮的滚动半径，取；变速器的最高档传动比，取；最大功率转速，取；最大车速，取。对于其他汽车来说，为了得到足够的功率储备而使最高车速稍有下降，一般选择比上式求得的大10-25，即按式2.2选择：（2.2）式中：分动器或加力器的高档传动比；论辩减速器的传动比；带入数据后，经初步确定。为了使齿轮磨合均匀，主从动齿轮的齿数应满足，之间避免有公约数；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；为了啮合平稳，噪声小和具有高的疲劳强度对于商用车一般不小于6；主传动比较大时，尽量取得小一些，以便得到满意的离地间隙。考虑到主、从动主减速齿轮可能的齿数，对予以校正并最后确定，主动锥齿轮齿数，从动齿轮齿数即。2.6.2 主减速器的齿轮类型按齿轮副结构型式分，主减速器的齿轮传动主要有螺旋锥齿轮式传动、双曲面齿轮式传动、圆柱齿轮式传动（又可分为轴线固定式齿轮传动和轴线旋转式齿轮传动即行星齿轮式传动）和蜗杆蜗轮式传动等形式。在发动机横置的汽车驱动桥上，主减速器往往采用简单的斜齿圆柱齿轮；在发动机纵置的汽车驱动桥上，主减速器往往采用圆锥齿轮式传动或准双曲面齿轮式传动。在现代货车车驱动桥中，主减速器采用得最广泛的是螺旋锥齿轮和双曲面齿轮。螺旋锥齿轮如图2.2所示，主、从动齿轮轴线交于一点，交角都采用90度。螺旋锥齿轮的重合度大，啮合过程是由点到线，因此，螺旋锥齿轮能承受大的载荷，而且工作平稳，即使在高速运转时其噪声和振动也是很小的。螺旋锥齿轮传动的主、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，而是逐渐从一端连续平稳地转向另一端。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捏合，螺旋锥齿轮能承受大的载荷，而且工作平稳，即使在高速运转时其噪声和振动也是很小的。出于成本考虑，本次设计采用结构简单、成本低螺旋锥齿轮6-7。图2.2 螺旋锥齿轮传动2.6.3 主减速器的减速形式主减速器的减速形式分为单级减速、双级减速、单级贯通、双级贯通、主减速及轮边减速等。减速形式的选择与汽车的类型及使用条件有关，有时也与制造厂的产品系列及制造条件有关，但它主要取决于由动力性、经济性等整车性能所要求的主减速比的大小及驱动桥下的离地间隙、驱动桥的数目及布置形式等。通常单极减速器用于主减速比的各种中小型汽车上。如图2-3所示，单级减速驱动车桥是驱动桥中结构最简单的一种，制造工艺较简单，成本较低，是驱动桥的基本型，在货车车上占有重要地位。目前货车车发动机向低速大扭矩发展的趋势使得驱动桥的传动比向小速比发展；随着公路状况的改善，特别是高速公路的迅猛发展，许多货车使用条件对汽车通过性的要求降低，因此，产品不必像过去一样，采用复杂的结构提高其的通过性；与带轮边减速器的驱动桥相比，由于产品结构简化，单级减速驱动桥机械传动效率提高，易损件减少，可靠性增加。与单级主减速器相比，由于双级主减速器由两级齿轮减速组成，使其结构复杂、质量加大；主减速器的齿轮及轴承数量的增多和材料消耗及加工的工时增加，制造成本也显著增加，只有在主减速比较大（）且采用单级主减速器不能满足既定的主减速比和离地间隙等要求是才采用。通常仅用在装在质量10吨以上的重型汽车上，本次设计货车主减速比，所以采用单级主减速器。图2.3 单级减速器2.6.4 主减速器主从动锥齿轮的支撑方案主减速器中心必须保证主从动齿轮具有良好的啮合状况，才能使它们很好地工作。齿轮的正确啮合，除了与齿轮的加工质量装配调整及轴承主减速器壳体的刚度有关以外，还与齿轮的支承刚度密切相关。（1）主动锥齿轮的支撑主动锥齿轮的支承形式可分为悬臂式支承和跨置式支承两种，其结构形式如图 2.4所示。跨置式有较大的刚度，能够承载更大的载荷，但结构较为复杂，通常装载质量为2吨以上的汽车主减速器主动齿轮都是采用跨置式支承。本课题所设计的轻型货车装载质量在2吨以下，所以选用悬臂式。（2）从动锥齿轮的支撑从动锥齿轮采用圆锥滚子轴承支承, 其结构形式如图2.5所示。为了增加支承刚度，两轴承的圆锥滚子大端应向内，以减小尺寸c+d。为了使从动锥齿轮背面的差速器壳体处有足够的位置设置加强肋以增强支承稳定性，c+d应不小于从动锥齿轮大端分度圆直径的70%。为了使载荷能均匀分配在两轴承上，应是c等于或大于d。图2.4 主减速器主动锥齿轮支撑形式图2.5 主减速器从动锥齿轮支撑形式2.7 差速器结构方案的确定根据汽车行驶运动学的要求和实际的车轮、道路以及它们之间的相互联系表明：汽车在行驶过程中左右车轮在同一时间内所滚过的行程往往是有差别的。例如，拐弯时外侧车轮行驶总要比内侧长。另外，即使汽车作直线行驶，也会由于左右车轮在同一时间内所滚过的路面垂向波形的不同，或由于左右车轮轮胎气压、轮胎负荷、胎面磨损程度的不同以及制造误差等因素引起左右车轮外径不同或滚动半径不相等而要求车轮行程不等。在左右车轮行程不等的情况下，如果采用一根整体的驱动车轮轴将动力传给左右车轮，则会由于左右车轮的转速虽然相等而行程却又不同的这一运动学上的矛盾，引起某一驱动车轮产生滑转或滑移。这不仅会是轮胎过早磨、无益地消耗功率和燃料及使驱动车轮轴超载等，还会因为不能按所要求的瞬时中心转向而使操纵性变坏。此外，由于车轮与路面间尤其在转弯时有大的滑转或滑移，易使汽车在转向时失去抗侧滑能力而使稳定性变坏。为了消除由于左右车轮在运动学上的不协调而产生的这些弊病，汽车左右驱动轮间都有差速器，后者保证了汽车驱动桥两侧车轮在行程不等时具有以下不同速度旋转的特性，从而满足了汽车行驶运动学的要求。差速器的结构型式选择，应从所设计汽车的类型及其使用条件出发，以满足该型汽车在给定的使用条件下的使用性能要求。差速器的结构型式有多种，大多数汽车都属于公路运输车辆，对于在公路上和市区行驶的汽车来说，由于路面较好，各驱动车轮与路面的附着系数变化很小，因此几乎都采用了结构简单、工作平稳、制造方便、用于公路汽车也很可靠的普通对称式圆锥行星齿轮差速器，作为安装在左、右驱动车轮间的所谓轮间差速器使用；对于经常行驶在泥泞、松软土路或无路地区的越野汽车来说，为了防止因某一侧驱动车轮滑转而陷车，则可采用防滑差速器。后者又分为强制锁止式和自然锁止式两类。自锁式差速器又有多种结构式的高摩擦式和自由轮式的以及变传动比式的。经过查阅资料，综合考虑后，本次设计选用：普通锥齿轮式差速器如图2.6所示，因为它结构简单，工作平稳可靠，适用于本次设计的汽车驱动桥。图2.6 普通对称式圆锥行星齿轮差速器2.8 半轴形式的确定驱动车轮的传动装置置位于汽车传动系的末端，其功用是将转矩由差速器半轴齿轮传给驱动车轮。在一般非断开式驱动桥上，驱动车轮的传动装置就是半轴，这时半轴将差速器半铀齿轮与轮毂连接起来。根据半轴外端支撑形式分为半浮式，3/4浮式，全浮式8。（1）半浮式半轴半浮式半轴以靠近外端的轴颈直接支承在置于桥壳外端内孔中的轴承上，而端部则以具有锥面的轴颈及键与车轮轮毂相固定，或以突缘直接与车轮轮盘及制动鼓相联接)。因此，半浮式半轴除传递转矩外，还要承受车轮传来的弯矩。由此可见，半浮式半轴承受的载荷复杂，但它具有结构简单、质量小、尺寸紧凑、造价低廉等优点。用于质量较小、使用条件较好、承载负荷也不大的轿车和轻型载货汽车。（2）3/4浮式半轴3/4浮式半轴的结构特点是半轴外端仅有一个轴承并装在驱动桥壳半轴套管的端部，直接支承着车轮轮毂，而半轴则以其端部与轮毂相固定。由于一个轴承的支承刚度较差，因此这种半轴除承受全部转矩外，弯矩得由半轴及半轴套管共同承受，即3/4浮式半轴还得承受部分弯矩，后者的比例大小依轴承的结构型式及其支承刚度、半轴的刚度等因素决定。侧向力引起的弯矩使轴承有歪斜的趋势，这将急剧降低轴承的寿命。可用于轿车和轻型载货汽车，但未得到推广。（3）全浮式半轴全浮式半轴的外端与轮毂相联，而轮毂又由一对轴承支承于桥壳的半轴套管上。多采用一对圆锥滚子轴承支承轮毂，且两轴承的圆锥滚子小端应相向安装并有一定的预紧，调好后由锁紧螺母予以锁紧，很少采用球轴承的结构方案。由于车轮所承受的垂向力、纵向力和侧向力以及由它们引起的弯矩都经过轮毂、轮毂轴承传给桥壳，故全浮式半轴在理论上只承受转矩而不承受弯矩。但在实际工作中由于加工和装配精度的影响及桥壳与轴承支承刚度的不足等原因，仍可能使全浮式半轴在实际使用条件下承受一定的弯矩，弯曲应力约为。具有全浮式半轴的驱动桥的外端结构较复杂，需采用形状复杂且质量及尺寸都较大的轮毂，制造成本较高，故轿车及其他小型汽车不采用这种结构。但由于其工作可靠，故广泛用于轻型以上的各类汽车上。由于所设计车型为轻型货车，可能在各种路况下行驶，行驶冲击比较大，所以本设计采用全浮半轴。2.9 桥壳形式的确定驱动桥桥壳是汽车上的主要零件之一，非断开式驱动桥的桥壳起着支承汽车荷重的作用，并将载荷传给车轮作用在驱动车轮上的牵引力，制动力、侧向力和垂向力也是经过桥壳传到悬挂及车架或车厢上。因此桥壳既是承载件又是传力件，同时它又是主减速器、差速器及驱动车轮传动装置（如半轴）的外壳。在汽车行驶过程中，桥壳承受繁重的载荷，设计时必须考虑在动载荷下桥壳有足够的强度和刚度。为了减小汽车的簧下质量以利于降低动载荷、提高汽车的行驶平顺性，在保证强度和刚度的前提下应力求减小桥壳的质量桥壳还应结构简单、制造方便以利于降低成本。其结构还应保证主减速器的拆装、调整、维修和保养方便。在选择桥壳的结构型式时，还应考虑汽车的类型、使用要求、制造条件、材料供应等。桥壳的结构型式大致分为可分式，组合式整体式三种。（1）可分式桥壳可分式桥壳的整个桥壳由一个垂直接合面分为左右两部分，每一部分均由一个铸件壳体和一个压入其外端的半轴套管组成。半轴套管与壳体用铆钉联接。在装配主减速器及差速器后左右两半桥壳是通过在中央接合面处的一圈螺栓联成一个整体。其特点是桥壳制造工艺简单、主减速器轴承支承刚度好。但对主减速器的装配、调整及维修都很不方便，桥壳的强度和刚度也比较低。过去这种所谓两段可分式桥壳见于轻型汽车，由于上述缺点现已很少采用。（2）组合式组合式桥壳又称为支架式桥壳，对加工精度要求较高，刚度较差，通常用于微型汽车、轿车、轻型以下载货汽车。（3）整体式桥壳整体式桥壳的特点是将整个桥壳制成一个整体，桥壳犹如一整体的空心粱，其强度及刚度都比较好。且桥壳与主减速器壳分作两体，主减速器齿轮及差速器均装在独立的主减速壳里，构成单独的总成，调整好以后再由桥壳中部前面装入桥壳内，并与桥壳用螺栓固定在一起。使主减速器和差速器的拆装、调整、维修、保养等都十分方便。整体式桥壳按其制造工艺的不同又可分为铸造整体式、钢板冲压焊接式和钢管扩张成形式三种。钢板冲压焊接整体式桥壳是由钢板冲压焊接成的桥壳主体、两端再焊上半轴套管及钢板弹簧座组成。其制造工艺简单、材料利用率高、废品率低生产率高极、及制造成本低等优点外，还有足够的强度和刚度，特别是其质量小，但是比有些铸造桥壳可靠，由于钢板冲压焊接整体式桥壳有一系列优点，近年来不但应用于轿车，轻型货车、中型载货车上得到了广泛的应用。本次设计驱动桥壳就选用钢板冲压焊接式整体桥壳。2.10 本章小结本章首先确定了主减速比，用以确定其它参数。对主减速器型式确定中主要从主减速器齿轮的类型、主减速器的减速形式、主减速器主动锥齿轮的支承形式及安装方式的选择、从动锥齿轮的支承方式和安装方式的选择，从而确定逐步给出驱动桥各个总成的基本结构，分析了驱动桥各总成结构组成。基本确定了驱动桥四个组成部分主减速器、差速器、半轴、桥壳的结构。第3章主减速器设计3.1 概述主减速器是汽车传动系中减小转速、增大扭矩的主要部件，它是依靠齿数少的锥齿轮带动齿数多的锥齿轮。对发动机纵置的汽车，其主减速器还利用锥齿轮传动以改变动力方向。由于汽车在各种道路上行使时，其驱动轮上要求必须具有一定的驱动力矩和转速，在动力向左右驱动轮分流的差速器之前设置一个主减速器后，便可使主减速器前面的传动部件如变速器、万向传动装置等所传递的扭矩减小，从而可使其尺寸及质量减小、操纵省力9-10。3.2 主减速器齿轮参数的选择及强度计算3.2.1 主减速器齿轮计算载荷的确定（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（3.1）式中：发动机最大转矩，取；变速器最低档传动比，取；主减速器传动比，取；上述传动部分的效率，取；驱动桥数目，取；猛接离合器产生的动载系数，取；液力变矩器变矩系数，取；最终带入数据可得：（2）按驱动轮在良好路面上打滑转矩确定从动锥齿轮的计算转矩（3.2）式中：汽车满载时驱动桥给水平地面的最大载荷，但对后桥来说还应考虑汽车加速时负载增大量，可初取；汽车最大加速度时代后轴负荷转移系数，取；轮胎对地面的附着系数，取；主减速器从动齿轮到车轮之间的传动比，取；主减速器主动齿轮到车轮之间的传动效率，取；带入数据可得：；由式3.1和式3.2求的的计算转矩，是作用在从动锥齿轮上的最大转矩，不同于日常形式平均转矩。当计算锥齿轮最大应力时，计算转矩应取前面两种的较小值，即，故主减速器齿轮的计算载荷：主动锥齿轮的计算转矩为：（3.3）式中：主动锥齿轮计算转矩，Nm；主减速比，取；主从动锥齿轮之间的传动效率，对于弧齿锥齿轮副，取；计算得3.2.2 锥齿轮主要参数的选择主减速器锥齿轮的主要参数有主、从锥齿轮齿数和、从动锥齿轮大端分度圆直径和端面模数、主、从动锥齿轮齿面宽和、中点螺旋角、法向压力角等12。（1）主、从动锥齿轮齿数和如前文所述，主动锥齿轮齿数选取，从动齿轮齿数选取。（2）从动锥齿轮大端分度圆直径和端面模数对于单级主减速器，增加尺寸会影响驱动桥壳高度尺寸和离地间隙，减小又会影响跨置式主动齿轮的前支承座的安装空间和差速器的安装。壳根据经验公式初选，即（3.4）式中：从动齿轮大端分度圆直径；直径系数，一般为；从动锥齿轮的计算转矩，由前文计算可得故计算可得可由式3.5得到：（3.5）同时还应满足式（3.6）：（3.6）式中：模数系数，取；经计算得，根据国家模数标准，选择模数，故（3）主、从动锥齿轮出面宽和锥齿轮齿面过宽并不能增大齿轮的强度和寿命，反而会导致因锥齿轮齿轮下端齿沟变窄引起的切削刀头顶面宽过窄及刀尖圆角过下。这样，不但减小了齿根圆角半径，加大了应力集中，还降低了刀具的使用寿命。此外，安装时有位置偏差或由于制造、热处理变形等原因，使齿轮工作时载荷集中于齿轮小端，会引起轮齿小端过早损坏和疲劳损伤。另外，齿面过宽也会引起装配空间减小。但是齿面过窄，轮齿表面的耐磨性会降低。对于从动锥齿轮齿面宽，推荐不大于其节锥距的0.3倍，即，并且一般推荐。对于弧齿锥齿轮，一般比大10%。故吃面宽选择为，圆整为，圆整为。（4）中心螺旋角螺旋角沿尺宽是变化的，轮齿大端的螺旋角最大，齿轮小端的螺旋角最小。弧齿制齿轮副的中点的螺旋角是相等的。选择时，应考虑他对齿面重合度、轮齿强度和轴向力大小的影响。越大，则也越大，同时啮合的齿数越多，传动就越平稳，噪声就越低，而且轮齿的强度越高。一般不小于1.25，在时效果最好。但是过大，会导致轴向力增大。汽车主减速器弧齿锥齿轮螺旋角或双曲面齿轮副的平均螺旋角一般为35-40。乘用车选用较大的值以保证较大的齿面重合度，是运转平稳，噪声低；商用车选用较小的以防止轴向力过大，通常取35。（5）螺旋方向从锥齿轮锥顶看，齿形从中心线上半部向左倾斜为左旋，向右倾斜为右旋。主、从动锥齿轮的螺旋方向是相反的。螺旋方向与锥齿轮的螺旋方向影响其所受轴向力的方向。当变速器挂前进档时，应使主动齿轮的轴向力离开锥顶方向，这样可使主、从动齿轮有分离趋势，防止轮齿因卡死而损伤。在本设计中选取主动齿轮为左旋，从动齿轮为右旋方向。（6）法向压力角法向压力角大一些可以增加轮齿强度，减小齿轮不发生根切的最少齿数。但对于小尺寸的齿轮，压力角大易使齿顶变尖及刀尖宽度过小，并使齿轮端面重合度下降。因此，对于小负荷工作的齿轮，一般采用小的压力角，可使齿轮运转平稳，噪声低。对于弧齿锥齿轮，商用车的为或，乘用车的一般选用或。本设计中选取法向压力角为。综上所述，可得主从动锥齿轮的几何参数如表3.1所示。表3.1 主从动锥齿轮几何参数序号项目计算公式计算结果1主动齿轮齿数72从动齿轮齿数443端面模数5.53.1 主从动锥齿轮几何参数（续）序号项目计算公式计算结果4齿面宽5工作齿高6全齿高7法向压力角208轴交角909节圆直径10节锥角11节锥距12周节13齿顶高14齿跟高15径向间隙16齿根角17面锥角18跟锥角19外圆直径20节锥定点主齿轮外圆直径21齿侧间隙22螺旋角353.2.3 主减速器齿轮材料的选择驱动桥锥齿轮的工作条件是相当恶劣的，与传动系其它齿轮相比，具有载荷大、作用时间长、变化多、有冲击等特点。因此，传动系中的主减速器齿轮是个薄弱环节。主减速器锥齿轮的材料应满足如下的要求：（1）具有高的弯曲疲劳强度和表面接触疲劳强度，齿面高的硬度以保证有高的耐磨性。（2）齿轮芯部应有适当的韧性以适应冲击载荷，避免在冲击载荷下齿根折断。（3）锻造性能、切削加工性能以及热处理性能良好，热处理后变形小或变形规律易控制。因此选择合金材料，尽量少用含镍、铬的材料，而选用含锰、钒、硼、钛、钼、硅等元素的合金钢。汽车主减速器锥齿轮与差速器锥齿轮目前常用渗碳合金钢制造，主要有20CrMnTi、20MnVB、20MnTiB、22CrNiMo和16SiMn2WMoV。渗碳合金钢的优点是表面可得到含碳量较高的硬化层（一般碳的质量分数为0.8%1.2%），具有相当高的耐磨性和抗压性，而芯部较软，具有良好的韧性。因此，这类材料的弯曲强度、表面接触强度和承受冲击的能力均较好。由于钢本身有较低的含碳量，使锻造性能和切削加工性能较好。其主要缺点是热处理费用较高，表面硬化层以下的基底较软，在承受很大压力时可能产生塑性变形，如果渗碳层与芯部的含碳量相差过多，便会引起表面硬化层的剥落。为改善新齿轮的磨合，防止其在余兴初期出现早期的磨损、擦伤、胶合或咬死，锥齿轮在热处理以及精加工后，作厚度为0.0050.020mm的磷化处理或镀铜、镀锡处理。对齿面进行应力喷丸处理，可提高的齿轮寿命。对于滑动速度高的齿轮，可进行渗硫处理以提高耐磨性。3.2.4 主减速器齿轮强度的计算在选好主减速器锥齿轮的主要参数后，就可以根据所选择的齿形计算锥齿轮的几何尺寸，而后根据所确定的计算载荷进行强度校核，以保证锥齿轮有足够的强度和寿命。轮齿损坏的形式主要有弯曲疲劳折断，过载折断，齿面点蚀及剥落、齿面胶合、齿面磨损等。实际设计中往往还要依据台架和道路试验及实际使用情况等来检验10。（1）单位齿长的圆周力主减速器锥齿轮的表面耐磨性，常用轮齿上的单位齿长圆周力来估算，即：（3.7）式中：轮齿上单位齿长的圆周力，N/mm；作用在轮齿上的圆周力，N；从动齿轮的齿面宽，mm。（a）按发动机最大转矩计算时（3.8）式中：变速器传动比，常取一档及直接档进行计算；主动锥齿轮中点分度圆直径，mm；其他符号同前。取一档时：，算得取直接档时：，算得（b）按驱动轮打滑的转矩计算时（3.9）式中：驱动桥对水平地面的负荷，N；轮胎与地面的附着系数，取为0.85；轮胎的滚动半径，m；主减速器从动齿轮节圆直径，mm;汽车最大加速度时后轴负荷转移系数，商用车：，取为1.1；主减速器从动齿轮到车轮之间的传动比；主减速器主动齿轮到车轮之间的传动效率；其他符号同前。带入数据，经计算可得：许用的单位齿长圆周力见表3.2.在现代汽车设计中，由于材质及加工工艺等制造质量的提高，有时高出表中数值的20%50%。对于不能满足许用单位齿长圆周力的情况可以通过改变材料的方法来满足其要求。表3.2 许用单位齿长圆周力参数汽车类别轮胎与地面的附着系数I档II档直接档轿车8935363218930.85载货汽车142925014290.85公共汽车9822140.85牵引汽车5362500.65（2）齿轮弯曲强度锥齿轮的齿根弯曲应力为：（3.10）式中：锥齿轮齿轮的齿根弯曲应力（MPa）；所计算齿轮的计算转矩（），取过载系数，一般取1；尺寸系数，与齿轮尺寸及热处理等因素有关，当，当时，本设计中；齿面载荷分配系数，跨置式结构：=1.01.1，悬臂=1.001.25；质量系数，当轮齿接触良好，齿距及径向跳动精度高时，=1.0；所计算齿轮的吃面宽(mm)；所讨论齿轮的大端分度圆直径(mm)；所计算齿轮的轮齿弯曲应力综合系数，从图3.1中可查得=0.25图3.1 用于压力角20螺旋角35轴交角为90的汽车用螺旋轮齿弯曲应力综合系数对于从动齿轮对于主动齿轮查表得许用应力，所以设计齿轮满足强度要求。（3）齿轮接触强度锥齿轮的齿面接触应力为（3.11）式中：锥齿轮的齿面接触应力，Mpa；主动锥齿轮大端分度圆直径，mm；取尺宽的较小值，mm；尺寸系数，它考虑了齿轮尺寸对淬透性的影响，通常取1.0；齿面品质系数，它取决于齿面的表面粗糙度及表面覆盖层的性质（如都统、磷化处理等），对于制造精确的齿轮，取1.0；综合弹性系数，这里取为；齿面接触强度综合系数，根据图3.2取之为0.135；其他符号同前。图3.2 接触强度计算用综合系数（20压力角，35螺旋角）经计算可得：上述计算的最大接触应力不应超过2800Mpa，主、从动齿轮的齿面接触应力是相同的。所以设计齿轮满足接触强度要求。3.3 主减速器轴承的选择轴承的计算主要是计算轴承的寿命。设计时，通常是先根据主减速器的结构尺寸初步确定轴承的型号，然后验算轴承寿命。影响轴承寿命的主要外因是它的工作载荷及工作条件，因此在验算轴承寿命之前，应先求出作用在齿轮上的轴向力、径向力、圆周力，然后再求出轴承反力，以确定轴承载荷11。（1）作用在主减速器主动齿轮上的力如图3.3所示锥齿轮在工作过程中，相互啮合的齿面上作用有一法向力。该法向力可分解为沿齿轮切向方向的圆周力、沿齿轮轴线方向的轴向力及垂直于齿轮轴线的径向力。图3.3 主动锥齿轮工作时受力情况为计算作用在齿轮的圆周力，首先需要确定计算转矩。汽车在行驶过程中，由于变速器挡位的改变，且发动机也不全处于最大转矩状态，故主减速器齿轮的工作转矩处于经常变化中。实践表明，轴承的主要损坏形式为疲劳损伤，所以应按输入的当量转矩进行计算。作用在主减速器主动锥齿轮上的当量转矩可按下式计算：式中：发动机最大转矩；变速器在各挡的使用率，可参考表3.4选取0.5，2，5，77.5；变速器各挡的传动比5.568，2.832，1.634，1；变速器在各挡时的发动机的利用率，可参考表3.4选取50，60，70，70，60。表3.4 及的参考值变速器档位车型轿车公共汽车载货汽车III挡IV挡IV挡IV挡带超速档IV挡IV挡带超速档V挡80I IIIIIIVV19901420750.82.51680.72627651415501311850.53.57590.5251577.5IIIIIIIVV60 60507065606065605050707060607070606050607060506070705060707060经计算。齿面宽中点的圆周力P为：（3.12）式中：作用在该齿轮上的转矩。主动齿轮的当量转矩；该齿轮齿面宽中点的分度圆直径。对于螺旋锥齿轮所以：31.90mm =200.52mm；从动齿轮的节锥角80.97。计算螺旋锥齿轮的轴向力与径向力根据条件选用表3.5中公式。表3.5 圆锥齿轮轴向力与径向力主动齿轮轴向力径向力螺旋方向旋转方向右左顺时针反时针右左反时针顺时针主动齿轮的螺旋方向为左；旋转方向为顺时针：=3523.03 N （3.13）= 1522.19N （3.14）从动齿轮的螺旋方向为右：旋转方向为逆时针：=1522.19N （3.15）=3523.03N （3.16）式中：齿廓表面的法向压力角20；主动齿轮的节锥角9.03；-从动齿轮的节锥角80.97。（2）主减速器轴承载荷的计算轴承的轴向载荷就是上述的齿轮的轴向力。但如果采用圆锥滚子轴承作支承时，还应考虑径向力所应起的派生轴向力的影响。而轴承的径向载荷则是上述齿轮的径向力，圆周力及轴向力这三者所引起的轴承径向支承反力的向量和。当主减速器的齿轮尺寸，支承形式和轴承位置已初步确定，计算出齿轮的轴向力、径向力圆周力后，则可计算出轴承的径向载荷14。对于采用悬臂式主动锥齿轮和跨置式从动锥齿轮的轴承径向载荷，如图3.4 、3.5所示图3.4 主减速器主动锥齿轮轴承A(左)B(右)的布置尺寸图3.5 主减速器从动锥齿轮轴承C(右)D(左)的布置尺寸轴承A，B的径向载荷分别为= （3.17）（3.18）式中：已知=4627.86N，=1522.19N，=3523.03N , 31.90mm, a=70mm，b=25mm，c=95mm。所以，轴承A的径向力=4045.37N 轴承B的径向力=17934.75N轴承的寿命为 s （3.19）式中：为温度系数，在此取1.0；为载荷系数，在此取1.2；为轴承寿命指数，对于滚子轴承取Cr额定动载荷，其值根据轴承型号确定。此外对于无轮边减速器的驱动桥来说，主减速器的从动锥齿轮轴承的计算转速为 r/min （3.20）式中：轮胎的滚动半径，0.368m；汽车的平均行驶速度，对于载货汽车和公共汽车可取3035 km/h，在此取32.5 km/h。所以有上式可得 r/min主动锥齿轮的计算转速=234.916.28=1475.28 r/min。所以轴承能工作的额定轴承寿命： h （3.21）式中: 轴承的计算转速，1309.8r/min。若大修里程S定为100000公里，可计算出预期寿命即 = h （3.22）所以=3076.9 h对于轴承A和B，在此并不是单独一个轴承，而是一对轴承，根据尺寸，在此选用30205型轴承，d=25mm,D=52mm，Cr=32.2KN，e=0.37对于轴承A，在此径向力=1188.33N，轴向力A=2547.3N，所以=2.314eX=0.4，Y=1.6当量动载荷 Q= （3.23）式中：冲击载荷系数在此取1.1；所以，Q=1.1（0.417934.75+1.63523.03）=6870.73N。由于采用的是成对轴承=2Cr，所以轴承的使用寿命为：=20349 h3076.9 h=所以轴承A符合使用要求。同上述步骤，可以验算得到轴承B，C，D也满足要求。3.4 主减速器的润滑主加速器及差速器的齿轮、轴承以及其他摩擦表面均需润滑，其中尤其应注意主减速器主动锥齿轮的前轴承的润滑，因为其润滑不能靠润滑油的飞溅来实现。为此，通常是在从动齿轮的前端靠近主动齿轮处的主减速壳的内壁上设一专门的集油槽，将飞溅到壳体内壁上的部分润滑油收集起来再经过近油孔引至前轴承圆锥滚子的小端处，由于圆锥滚子在旋转时的泵油作用，使润滑油由圆锥滚子的下端通向大端，并经前轴承前端的回油孔流回驱动桥壳中间的油盆中，使润滑油得到循环。这样不但可使轴承得到良好的润滑、散热和清洗，而且可以保护前端的油封不被损坏。为了保证有足够的润滑油流进差速器，有的采用专门的倒油匙。为了防止因温度升高而使主减速器壳和桥壳内部压力增高所引起的漏油，应在主减速器壳上或桥壳上装置通气塞，后者应避开油溅所及之处。加油孔应设置在加油方便之处，油孔位置也决定了油面位置。放油孔应设在桥壳最低处，但也应考虑到汽车在通过障碍时放油塞不易被撞掉。3.5 本章小结本章根据所给参数确定了主减速器计算载荷、并根据有关的机械设计、机械制造的标准对齿轮参数进行合理的选择，最后对螺旋锥齿轮的相关几何尺寸参数进行列表整理，并且对主动、从动齿轮进行强度校核。对主减速器齿轮的材料及热处理，主减速器的润滑给以说明。第4章差速器设计4.1概述汽车在行使过程中，左右车轮在同一时间内所滚过的路程往往是不相等的，左右两轮胎内的气压不等、胎面磨损不均匀、两车轮上的负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，则不论转弯行使或直线行使，均会引起车轮在路面上的滑移或滑转，一方面会加剧轮胎磨损，另一方面会使转向沉重，通过性和操纵稳定性变坏。为此，在驱动桥的左右车轮间都装有轮间差速器。差速器是个差速传动机构，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的角速度转动，用来保证各驱动轮在各种运动条件下的动力传递，避免轮胎与地面间打滑。差速器可分为齿轮式、凸轮式、蜗轮式和牙嵌自由轮式等多种形式15-16。4.2 对称式行星齿轮差速器工作原理对称式锥齿轮差速器是一种行星齿轮机构。如图4.1所示，差速器壳3与行星齿轮轴5连成一体，形成行星架。因为它又与主减速器从动齿轮6固连在一起，固为主动件，设其角速度为；半轴齿轮1和2为从动件，其角速度为和。A、B两点分别为行星齿轮4与半轴齿轮1和2的啮合点。行星齿轮的中心点为C，A、B、C三点到差速器旋转轴线的距离均为。图4.1 差速器差速原理当行星齿轮只是随同行星架绕差速器旋转轴线公转时，显然，处在同一半径上的A、B、C三点的圆周速度都相等（图4.1），其值为。于是=，即差速器不起作用，而半轴角速度等于差速器壳3的角速度。当行星齿轮4除公转外，还绕本身的轴5以角速度自转时（图4.1），啮合点A的圆周速度为=+，啮合点B的圆周速度为=-。于是+=（+）+(-)即 + =2 （4.1）若角速度以每分钟转数表示，则（4.2）式（4.2）为两半轴齿轮直径相等的对称式圆锥齿轮差速器的运动特征方程式，它表明左右两侧半轴齿轮的转速之和等于差速器壳转速的两倍，而与行星齿轮转速无关。因此在汽车转弯行驶或其它行驶情况下，都可以借行星齿轮以相应转速自转，使两侧驱动车轮以不同转速在地面上滚动而无滑动。由式（4.2）还可以得知：当任何一侧半轴齿轮的转速为零时，另一侧半轴齿轮的转速为差速器壳转速的两倍；当差速器壳的转速为零，（例如中央制动器制动传动轴时）若一侧半轴齿轮受其它外来力矩而转动，则有另一侧半轴齿轮即以相同的转速反向转动。4.3 对称式行星齿轮差速器的结构汽车上广泛采用的差速器为对称锥齿轮式差速器，具有结构简单、质量较小等优点，应用广泛。它可分为普通锥齿轮式差速器、摩擦片式差速器和强制锁止式差速器。本设计即使用普通锥齿轮差速器。普通的对称式圆锥齿轮差速器由差速器左右壳，两个半轴齿轮，四个行星齿轮，行星齿轮轴，半轴齿轮垫片及行星齿轮垫片等组成。由于其具有结构简单、工作平稳、制造方便、用于公路汽车上也很可靠等优点，故广泛用于各类公路车辆上。4.4 对称式行星圆锥齿轮设计4.4.1 差速器齿轮的材料差速器齿轮和主减速器齿轮一样，基本上都是用渗碳合金钢制造，目前用于制造差速器锥齿轮的材料为20CrMnTi、20CrMoTi、22CrMnMo和20CrMo等，本设计采用20CrMnTi，由于差速器齿轮轮齿要求的精度较低，所以精锻差速器齿轮工艺已被广泛应用。4.4.2 差速器齿轮的基本参数选择1、行星齿轮数目的选择解放CA1040货车为轻型载货汽车，选用4个行星齿轮。2、行星齿轮球面半径（mm）的确定圆锥行星齿轮差速器的尺寸通常决定于行星齿轮背面的球面半径，它就是行星齿轮的安装尺寸，实际上代表了差速器圆锥齿轮的节锥距，在一定程度上表征了差速器的强度。球面半径可根据经验公式来确定：（mm）（4.3）式中：行星齿轮球面半径系数，2.522.99；取，较小的者即NError! Reference source not found.。经计算=45.4354.52mm，取=46mm差速器行星齿轮球面半径确定后，即根据下式预选其节锥距： =（0.980.99）=45.0845.54mm 取45mm （4.4）3、行星齿轮与半轴齿轮齿数的选择为了得到较大的模数从而使齿轮有较高的强度，应使行星齿轮的齿数尽量少，但一般不应少于10。半轴齿轮的齿数采用1425。半轴齿轮与行星齿轮的齿数比多在1.52范围内。在任何圆锥行星齿轮式差速器中，左、右两半轴齿轮的齿数之和，必须能被行星齿轮的数目n所整除，否则将不能安装，即应满足： =I （4.5）式中：，左，右半轴齿数，；n行星齿轮数，n=4；I任意整数。取行星齿轮齿数=12，半轴齿轮齿数=24，满足条件。4、差速器圆锥齿轮模数及半轴齿轮节圆直径的初步确定首先初步求出行星齿轮和半轴齿轮的节锥角，：（4.6）式中：行星齿轮和半轴齿轮齿数。再根据下式初步求出圆锥齿轮的大端模数： =2.56 mm （4.7）由机械设计手册：GB/T12368-1990，取标准模数=3mm；确定模数后，节圆直径d即可由下式求得：（4.8）5、压力角目前汽车差速器齿轮大都选用的压力角，齿高系数为0.8，最少齿数可减至10，并且再小齿轮（行星齿轮）齿顶不变尖的情况下还可由切相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。6、行星齿轮安装孔直径及其深度L的确定行星齿轮安装孔与行星齿轮名义直径相同，而行星齿轮安装孔的深度L就是行星齿轮在其轴上的支承长度，如图4.2所示。图4.2安装孔直径及其深度L=28.6mm =26 mm （4.9）式中：差速器传递的转矩6004.5；n行星齿轮数4；行星齿轮支承面中点到锥顶的距离，mm. ，是半轴齿轮齿面宽中点处的直径；支承面的许用挤压应力，取为69MPa.。4.4.3 差速器齿轮几何尺寸计算行星齿轮齿数=12，半轴齿轮齿数=24，表中计算用的弧齿厚系数如图4.3，取=-0.046。图4.3 汽车差速器直齿锥齿轮切向修正系数（弧齿系数）表4.1 主从动锥齿轮几何参数序号项目计算公式计算结果1主动齿轮齿数122从动齿轮齿数243端面模数34齿面宽5工作齿高6全齿高7法向压力角22.58轴交角90表4.1 主从动锥齿轮几何参数（续）序号项目计算公式计算结果9节圆直径10节锥角11节锥距12周节13齿顶高14齿跟高15径向间隙16齿根角17面锥角18跟锥角19外圆直径20节锥定点主齿轮外圆直径21理论弧齿厚22齿侧间隙4.4.4 差速器齿轮强度计算差速器齿轮的尺寸受结构限制，而且承受的载荷较大，它不像主减速器齿轮那样经常处于啮合状态，只有当汽车转弯或左右轮行驶不同的路程时，或一侧车轮打滑而滑转时，差速器齿轮才能有啮合传动的相对运动，所以差速器齿轮主要进行弯曲强度计算，而对于疲劳寿命则不予考虑。汽车差速器齿轮的弯曲应力为（4.10）式中：T差速器一个行星齿轮给予一个半轴齿轮的转矩，；（4.11）n差速器行星齿轮数目4；半轴齿轮齿数24；超载系数1.0；质量系数1.0；尺寸系数=0.586；载荷分配系数1.1；F齿面宽12mm；m模数3mm；J计算汽车差速器齿轮弯曲应力的总和系数0.225，见图4.4。计算得=1034Mpa已知=980Mpa，故需采用较好的材料使许用应力提高以满足要求。图4.4 弯曲计算用综合系数J4.5 本章小结本章首先介绍了差速器结构作用及工作原理，对普通对称式圆锥行星齿轮差速器的基本参数进行了设计计算，根据机械设计、机械制造的标准值对差速器齿轮的几何尺寸列表整理，并且对强度进行了校核，最终确定了所设计差速器的各个参数，并满足了强度校核。第5章半轴设计5.1 概述驱动车轮的传动装置位于汽车传动系的末端，其功用是将转矩由差速器的半轴齿轮传给驱动车轮。在一般的非断开式驱动桥上，驱动车轮的传动装置就是半轴，半轴将差速器的半轴齿轮与车轮的轮毂联接起来，半轴的形式主要取决半轴的支承形式：普通非断开式驱动桥的半轴，根据其外端支承的形式或受力状况不同可分为半浮式，3/4浮式和全浮式，在此由于是载重汽车，采用全浮式结构。设计半轴的主要尺寸是其直径，在设计时首先可根据对使用条件和载荷工况相同或相近的同类汽车同形式半轴的分析比较，大致选定从整个驱动桥的布局来看比较合适的半轴半径，然后对它进行强度校核17-18。5.2 半轴的设计5.2.1半轴材料与热处理半轴多采用含铬的中碳合金钢制造，如40Cr，40CrMnMo，40CrMnSi，40CrMoA，35CrMnSi，35CrMnTi等。40MnB是我国研制出的新钢种，作为半轴材料效果很好。半轴的热处理过去都采用调质处理的方法，调质后要求杆部硬度为HB388444(突缘部分可降至HB248)。近年来采用高频、中频感应淬火的口益增多。这种处理方法使半轴表面淬硬达HRC5263，硬化层深约为其半径的13，心部硬度可定为HRC3035；花键部分表面硬度5055HRC；不淬火区(突缘等)的硬度可定在HB248277范围内。由于硬化层本身的强度较高，加之在半轴表面形成大的残余压应力，以及采用喷丸处理、滚压半轴突缘根部过渡圆角等工艺，使半轴的静强度和疲劳强度大为提高，尤其是疲劳强度提高得十分显著。由于这些先进工艺的采用，不用合金钢而采用中碳(40号、45号)钢的半轴也日益增多。本次设计半轴即采用40Cr，中频感应淬火。5.2.2全浮式半轴的计算载荷的确定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（发生于汽车侧滑时），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高速通过不平路面时），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的作用20。由于车轮承受的纵向力，侧向力值的大小受车轮与地面最大附着力的限制，即有故纵向力最大时不会有侧向力作用，而侧向力最大时也不会有纵向力作用。全浮式半轴只承受转矩，只计算在上述第一种工况下转矩，如图5.1为全浮半轴支撑示意图。其计算可按求得，其中，的计算，可根据最大附着力和发动机最大转矩计算，并取两者中的较小者。若按最大附着力计算，即（5.1）式中：轮胎与地面的附着系数取0.8；汽车加速或减速时的质量转移系数，可取1.21.4在此取1.2。根据上式=11007.36N 若按发动机最大转矩计算，即（5.2）式中：差速器的转矩分配系数，对于普通圆锥行星齿轮差速器取0.6；发动机最大转矩为190.8Nm；汽车传动效率，计算时可取0.9；传动系最低挡传动比=6.285.568=34.967；轮胎的滚动半径，0.368m。根据上式9789.99N所以取9789.99N 应按发动机最大转矩计算，所以=3602.71Nm图5.1 全浮式半轴支承5.2.3全浮半轴杆部直径的初选设计时，全浮式半轴杆部直径的初步选择可按下式进行：（5.3）式中：d半轴杆部直径取d=34mm；T半轴的计算转矩，3602.71；半轴转矩许用应力，MPa。因半轴材料取40Cr，为784MPa左右，考虑安全系数在1.31.6之间，可取=490588MPa。5.2.4全浮半轴强度计算半轴的扭转应力可由下式计算：（5.4）式中：半轴扭转应力，MPa；T半轴的计算转矩3602.71；d半轴杆部直径34mm；半轴的扭转许用应力，取=490588MPa。=466MPa ，强度满足要求。半轴的最大扭转角为（5.5）式中：T半轴承受的最大转矩，937.3；半轴长度700mm；G材料的剪切弹性模量8.410N/mm；J半轴横截面的极惯性矩，=131194.48mm。经计算最大扭转角=13.1，扭转角宜选为615满足条件。5.2.5全浮式半轴花键强度计算本次设计采用带有凸缘的全浮式半轴，采用渐开线花键。为了使半轴的花键内径不小于其杆部直径，常常将加工花键的端部做得粗些，并适当地减小花键槽的深度，因此花键齿数必须相应地增加，通常取10齿(轿车半轴)至18齿(载货汽车半轴)17。根据杆部直径为34mm，选择的渐开线的花键具体参数为：花键齿数为12，模数3分度圆直径36mm，分度圆上压力角为30。半轴花键的剪切应力为： MPa （5.6）半轴花键的挤压应力为： MPa （5.7）式中：半轴承受的最大转矩3602.71；半轴花键外径，36mm；相配的花键孔内径，32mm；花键齿数12；花键的工作长度80mm；花键齿宽，mm，=4.71mm；载荷分布的不均匀系数，计算时取为0.75。根据据上式计算：=62.49MPa=147.16MPa当传递最大转矩时，半轴花键的剪切应力不超过71.05Mpa，挤压应力不超过196Mpa，所以校核成功。5.3 本章小结首先本章对半轴的功用进行了说明，并且在纵向力最大时确定了半轴的计算载荷。对半轴进行了具体的设计计算，确定了半轴的各部分尺寸，并进行了校核。最后对材料和热处理做了加以说明。第6章驱动桥桥壳的设计6.1 概述驱动桥壳的主要功用是支承汽车质量，非断开式驱动桥的桥壳起着支承汽车荷重的作用，并将载荷传给车轮，承受车轮传来的路面反力和反力矩，并经悬架传给车身，因此桥完既是承载件又是传力件它同时又是主减速器，差速器和半轴的装配体。驱动桥壳应满足如下设计要求：（1）应具有足够的强度和刚度，以保证主减速器齿轮啮合正常，并不使半轴产生附加弯曲应力；（2）在保证强度和刚度的情况下，尽量减小质量以提高行驶的平顺性；（3）保证足够的离地间隙；（4）结构工艺性好，成本低；（5）保护装于其中的传动系统部件和防止泥水浸入；（6）拆装，调整，维修方便。6.2 桥壳的受力分析及强度计算本次设计采用钢板冲压焊接整体式桥壳，选定桥壳的结构形式以后，应对其进行受力分析，选择其断面尺寸，进行强度计算。汽车驱动桥的桥壳是汽车上的主要承载构件之一，其形状复杂，而汽车的行驶条件如道路状况、气候条件及车辆的运动状态又是千变万化的，因此要精确地计算出汽车行驶时作用于桥壳各处的应力大小是相当困难的。在通常的情况下，在设计桥壳时多采用常规设计方法，这时将桥壳看成简支梁并校核某些特定断面的最大应力值。我国通常推荐：计算时将桥壳复杂的受力状况简化成三种典型的计算工况，即当车轮承受最大的铅锤力（当汽车满载并行驶与不平路面，受冲击载荷）时；当车轮承受最大切应力（当汽车满载并以最大牵引力行驶和紧急制动）时；以及当车轮承受最大侧向力（当汽车满载侧滑）时。只要在这三种载荷计算工况下桥壳的强度特征得到保证，就认为该桥壳在汽车各种行驶条件下是可靠的。在进行上述三种载荷工况下桥壳的受力分析之前，还应先分析一下汽车满载静止于水平路面时桥壳最简单的受力情况，即进行桥壳的静弯曲应力计算。6.2.1桥壳的静弯曲应力计算桥壳犹如一空心横梁，两端经轮毂轴承支承于车轮上，在钢板弹簧座处桥壳承受汽车的簧上载荷，而沿左、右轮胎的中心线，地面给轮胎的反力（双轮胎时则沿双胎中心），桥壳则承受此力与车轮重力之差值，即（），计算简图如6.1所示。图6.1 桥壳静弯曲应力计算简图桥壳按静载荷计算时，在其两钢板弹簧座之间的弯矩为 Nm （6.1）式中：汽车满载时静止于水平路面时驱动桥给地面的载荷，在此22932N；车轮（包括轮毂、制动器等）重力，N；驱动车轮轮距，为1.37m；驱动桥壳上两钢板弹簧座中心间的距离，为0.9m.。桥壳的危险断面通常在钢板弹簧座附近。通常由于远小于，且设计时不易准确预计，当无数据时可以忽略不计所以： =980.98Nm而静弯曲应力则为 MPa （6.2）式中：见式（6.1）；危险断面处（钢板弹簧座附近）桥壳的垂向弯曲截面系数，具体如下：关于桥壳在钢板弹簧座附近的危险断面的形状，主要由桥壳的结构形式和制造工艺来确定，钢板冲压焊接整体式桥壳在弹簧座附近多为圆管端面，截面图如表6.1所示，其中D=90mm，d=64mm.。表6.1 钢板弹簧座附近桥壳的截面形状及截面系数断面形状垂向及水平弯曲截面系数、扭转截面系数垂向及水平弯曲截面系数: =53266.732 mm （6.3）扭转截面系数: =106533.464 mm （6.4）所以，=132.7MPa 。 6.2.2在不平路面冲击载荷作用下桥壳的强度计算当汽车高速行驶于不平路面上时，桥壳除承受在静载状态下的那部分载荷外，还承受附加的冲击载荷。这时桥壳载动载荷下的弯曲应力为：MPa （6.5）式中：动载荷系数，对载货汽车取2.5；桥壳载静载荷下的弯曲应力为331.75MPa。所以，=82.64 MPa。6.2.3汽车以最大牵引力行驶时的桥壳的强度计算计算时不考虑侧向力。图6.2为汽车以最大牵引力行驶时桥壳的受力简图。此时作用在左右驱动车轮上除有垂向反力外，尚有切向反力。作用在左右驱动车轮的最大切向反力共为（6.6）式中：发动机的最大转矩190.8；传动系一档传动比5.568；主减速比6.28；传动系的传动效率0.9；轮胎的滚动半径0.368m。经计算，=16316.68N。图6.2 汽车以最大牵引行驶时桥壳的受力简图如图6.3所示，后驱动桥壳在两钢板弹簧座之间的垂向弯曲矩为： =2963.961 （6.7）式中：汽车加速行驶时的质量转移系数对于货车取1.1；，同6.1式。由于驱动车轮的最大切向反力使桥壳也承受水平方向的弯矩，对于装用普通圆锥齿轮差速器的驱动桥，在两弹簧之间桥壳所受的水平方向的弯矩为：=1917.20 （6.8）桥壳还承受因驱动桥传递驱动转矩而引起的反作用力矩。这时在两板簧座间桥壳承受的转矩为：（6.9）式中：同式（6.6）下的说明。图6.3 汽车以最大牵引行驶时桥壳的受力分析图由于桥壳在钢板弹簧座附近的危险断面处为圆管断面，所以在该断面处的合成弯矩为： =4634.04 （6.10）该危险断面处的合成应力为： =86.996 （6.11）式中：危险断面处的弯曲截面系数53266.732。6.2.4汽车紧急制动时的桥壳强度计算这时不考虑侧向力，图6.4为汽车在紧急制动时的受力简图。如图6.5所示，紧急制动时桥壳在两钢板弹簧座之间的垂向弯矩及水平方向弯矩分别为（6.12）= （6.13）图6.4 汽车紧急制动时桥壳的受力分析简图式中：同式（6.1）说明；汽车制动时的质量转移系数，对于载货汽车的后桥，取0.8；驱动车轮与路面的附着系数0.8。图6.5 汽车紧急制动时桥壳的受力分析图经计算，=2155.688,=172

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