HQ1090车用7吨级驱动桥设计【汽车类】【8张CAD图纸】【优秀】

HQ1090车用7吨级驱动桥设计

61页 26000字数+说明书+开题报告+8张CAD图纸

A0驱动桥装配图.dwg

A1从动斜齿圆柱齿轮.dwg

A1从动锥齿轮.dwg

A2主动锥齿轮.dwg

A2十字轴.dwg

A2半轴齿轮.dwg

A2斜齿圆柱齿轮轴.dwg

A2行星齿轮.dwg

HQ1090车用7吨级驱动桥设计开题报告.doc

HQ1090车用7吨级驱动桥设计说明书.doc

说明书目录.doc

摘    要

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。为满足目前当前载货汽车的快速、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。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。

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。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中型货车驱动桥具有一定的实际意义。

关键词：驱动桥；主减速器；差速器；半轴；桥壳

ABSTRACT

Drive axle is the one of automobile four important assemblies, its performance directly influence on the entire automobile, especially for the truck .Because using the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed, heavy-loaded, high efficiency, high benefit todays` truck, must exploiting the high driven efficiency single reduction final drive axle is becoming the trucks’ developing tendency.

In this paper, first of all determine the structure of major components and the main design parameters, the analysis of the various parts of the structure of the bridge drive type, the form of the development process and its advantages and disadvantages of the past, determined on the basis of the design program, using the traditional design method of various parts of the drive axle Main reducer, differential, axle, axle housing was designed to calculate and complete the check. Finally complete the final assembly drawing by using AUTOCAD and mapping the main components. 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.

Keywords:  Drive  Axle;  Reduction Final Drive; Differential;  Axle;  Drive Axle Housing

目    录

摘要I

AbstractII

第1章 绪论1

1.1 课题研究的目的意义1

1.2国内外驱动桥研究现状2

1.2.1 国外研究现状2

1.2.2 国内研究现状4

1.3 设计的主要内容与技术路线4

第2章 驱动桥的总体方案确定6

2.1 驱动桥的种类结构和设计要求6

2.1.1 驱动桥的种类6

2.1.2 驱动桥的结构组成6

2.1.3 驱动桥设计要求7

2.2 设计车型主要参数7

2.3 主减速器结构方案的确定7

2.3.1 主减速的齿轮类型7

2.3.2 主减速器的减速形式8

2.3.3 主减速器速比的计算9

2.3.4 主减速器主从动锥齿轮的支承形式及安装方法10

2.4 差速器结构方案的确定11

2.5 半轴的形式确定11

2.6 桥壳形式的确定12

2.7 本章小结12

第3章 主减速器设计13

3.1 概述13

3.2 双级主减速器第一级螺旋锥齿轮参数选择与强度计算13

3.2.1 13

3.2.2 主减速器螺旋锥齿轮基本参数的选择14

3.2.3 主减速器螺旋锥齿轮几何尺寸计算16

3.2.4 主减速器螺旋锥齿轮强度计算17

3.3 双级主减速器第二级斜齿柱齿轮参数选择与强度计算21

3.3.1 斜齿柱齿轮传动的几何参数选择21

3.3.2 斜齿柱齿轮几何尺寸变位22

3.3.3 斜齿柱齿轮强度计算23

3.4 主减速器轴承计算24

3.4.1 作用在主减速器主动齿轮上的力24

3.4.2 主减速器轴承载荷计算26

3.5 主减速器材料及热处理30

3.6 主减速器的润滑30

3.7 本章小结31

第4章 差速器设计32

4.1 概述32

4.2 对称式圆锥行星齿轮差速器原理32

4.3 对称式圆锥行星齿轮差速器的结构33

4.4 对称圆锥行星锥齿轮差速器的设计33

4.4.1 差速器齿轮的基本参数选择33

4.4.2 差速器齿轮的几何尺寸计算35

4.4.3 差速器齿轮的强度计算37

4.5 差速器齿轮的材料38

4.6 本章小结38

第5章 半轴设计39

5.1 概述39

5.2 半轴的设计与计算39

5.2.1 全浮式半轴的计算载荷的确定39

5.2.2 半轴杆部直径的初选41

5.2.3 全浮式半轴强度计算41

5.2.4 全浮式半轴花键强度计算42

5.3 半轴材料与热处理43

5.4 本章小结43

第6章 驱动桥桥壳的设计44

6.1 概述44

6.2 桥壳的受力分析及强度计算44

6.2.1 桥壳的静弯曲应力计算44

6.2.2 在不平路面冲击载荷作用下桥壳的强度46

6.2.3 汽车以最大牵引力行驶时的桥壳的强度计算46

6.2.4 汽车紧急制动时的桥壳强度计算48

6.2.5 汽车受最大侧向力时桥壳强度计算49

6.3 本章小结52

结论53

参考文献54

致谢55

附录56

1.1 选题背景目的与意义

伴随着汽车工业的发展，使用范围的不断扩大，对于各部件的研发与制造都提出了更高的要求，汽车车桥是汽车的重要大总成，其结构型式和设计参数对汽车的可靠性和操纵性稳定性等有直接的影响。驱动桥是现代汽车重要的总成之一，它位 于传动系末端，其功用为增扭、降速、改变转矩的传动方向，并将转矩合理分配给左右驱动车轮。此外，还要承担路面与车架或车身间的各种力与力矩。在毕业设计中，完成对驱动桥的设计，是在完成大学学习后进行的一次综合性训练，是对所学的基本知识、基本理论和基本技能掌握与提高程度的一次总测试。大学生在学习期间，已经按照教学计划的规定，学完了公共课、基础课、专业课以及选修课等，每门课程也都经过了考试或考查。学习期间的这种考核是单科进行，主要是考查学生对本门学科所学知识的记忆程度和理解程度。但毕业设计则不同，它不是单一地对学生进行某一学科已学知识的考核，而是着重考查学生运用所学知识对某一问题进行探讨和研究的能力。作一篇好的毕业设计，既要系统地掌握和运用专业知识，还要有较宽的知识面并有一定的逻辑思维能力和写作功底。撰写毕业论文的过程是训练学生独立进行科学研究的过程。通过撰写毕业论文，可以使学生了解科学研究的过程，掌握如何收集、整理和利用材料；如何观察、如何调查、作样本分析；如何利用图书馆，检索文献资料；如何操作仪器等方法。撰写毕业论文是学习如何进行科学研究的一个极好的机会，因为它不仅有教师的指导与传授，可以减少摸索中的一些失误，少走弯路，而且直接参与和亲身体验了科学研究工作的全过程及其各环节，是一次系统的、全面的实践机会。依照指导教师的的要求和相应规范，完成对所要求题目的材料收集、筛选，并与其他同学进行合作，共同探讨最终完成设计，以此锻炼学生的文献查阅能力和与他人这件的团队协作能力，同时也有助于为日后的工作打下基础

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。综上所诉，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中型货车驱动桥具有一定的实际意义。我国驱动桥制造企业的开发模式主要由测绘、引进、自主开发三种组成。主要存在技术含量低，开发模式落后，技术创新力不够，计算机辅助设计应用少等问题。一些企业技术力量相对要好些的企业，测绘的是从国外引进的原装桥，并且这些企业一般具有较为完善的开发体系和流程，也具有较完善的试验手段，但是开发过程属于对国外的仿制，对其逆向研究后结合自我情况生产。

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、仿制、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。

1.3 设计主要内容与技术路线

设计的主要内容如下：

（1）驱动桥结构形式及布置方案的确定。

（2）完成主减速器的基本参数选择与设计计算；

（3）完成差速器的设计与计算；

（4）完成半轴的设计与计算；

（5）完成驱动桥桥壳的受力分析及强度计算。

本次设计的技术路线：第2章 驱动桥的总体方案确定

2.1 驱动桥的结构和种类和设计要求

2.1.1 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。驱动桥的结构型式与驱动车轮的悬挂型式密切相关。当驱动车轮采用非独立悬挂时，例如在绝大多数的载货汽车和部分小轿车上，都是采用非断开式驱动桥，其桥壳是一根支撑在左右驱动车轮上的刚性空心梁，主减速器、差速器和半轴等所有的传动件都装在其中；当驱动车轮采用独立悬挂时，则配以断开式驱动桥。通过比较现有市场同等吨位的中型货车，本设计采用整体式驱动桥。2.1.3 驱动桥设计要求

(1)选择适当的主减速比，以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。

(2)外廓尺寸小，保证汽车具有足够的离地间隙，以满足通过性的要求。

(3)齿轮及其他传动件工作平稳，噪声小。

(4)在各种载荷和转速工况下有较高的传动效率。

(5)具有足够的强度和刚度，以承受和传递作用于路面和车架或车身间的各种力和

力矩；在此条件下，尽可能降低质量，尤其是簧下质量，减少不平路面的冲击载荷，提高汽车的平顺性。

(6)与悬架导向机构运动协调。

(7)结构简单，加工工艺性好，制造容易，维修，调整方便。

2.2设计车型主要参数

   本次设计的主要参数如表2.1所示

表2.1 设计车型参数

轮胎                      9.00—20

发动机最大转矩410N·m

整车总质量9320kg

满载时轴荷分布前轴2655   后轴6665kg

主减速比6.25

一档传动比6.515

2.3 主减速器结构方案的确定

2.3.1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（a）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。

双曲面齿轮如图2.2（b）所示主、从动齿轮轴线不相交而呈空间交叉。和螺旋锥齿轮相比，双曲面齿轮的优点有：

图2.2 螺旋锥齿轮与双曲面齿轮

（1）尺寸相同时，双曲面齿轮有更大的传动比。

（2）传动比一定时，如果主动齿轮尺寸相同，双曲面齿轮比螺旋锥齿轮有较大轴径，较高的轮齿强度以及较大的主动齿轮轴和轴承刚度。

（3）当传动比一定，主动齿轮尺寸相同时，双曲面从动齿轮的直径较小，有较大的离地间隙。

（4）工作过程中，双曲面齿轮副既存在沿齿高方向的侧向滑动，又有沿齿长方向的纵向滑动，这可以改善齿轮的磨合过程，使其具有更高的运转平稳性。[5]

由于双曲面齿轮传动的主动齿轮的直径及螺旋角都较大，所以相啮合轮齿的相当曲率半径比相应的螺旋锥齿轮当量曲率半径大，其结果是齿面建的接触应力降低。随偏移矩的不同，曲面齿轮与接触应力相当的螺旋锥齿轮比较，负荷可提高达175％。如果双曲面主动齿轮的螺旋角变大，则不产生根切的最少齿数可减少，所以可选用较少的齿数，这有利于大传动比的传动，这对于驱动桥的主减速比大于4.5的传动有其优越性。

2.3.2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io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io≤7.6的各种中小型汽车上。

参考文献

[1] 莫思剑.浅析我国商用汽车车桥的发展现状及趋势[J].制造技术,2008(12).

[2] 王聪兴，冯茂林.现代设计方法在驱动桥设计中的应用[J]．公路与汽运, 2004(8).

[3] 李梦群，武文革,孙厚芳.21世纪机械制造业[J].机械设计与制造，2003(5)

[4] 陈家瑞. 汽车构造[M]. 北京：机械工业出版社，2003.

[5] 余志生. 汽车理论[M]. 北京：机械工业出版社, 2008.

[6] 尹国臣.浅析汽车驱动桥主减速器的装配与调整[J].科学教育家，2007，（10）.

[7] 陈珂,殷国富,汪永超.汽车后桥差速器齿轮结构设计优化研究[J]. 机械传动,2008(4).

[8] 刘惟信.汽车车桥设计[M].北京：清华大学出版社，2004.

[9] 安晓娟，郝春光.主减速器齿轮的失效分析[J].拖拉机与农用运输车，2007（8）.

[10] 汽车工程手册编辑委员会.汽车工程手册[M]：设计篇.北京：人民交通出版社，2001.

[11] 机械设计手册编委会.齿轮传动（单行本）[M]. 北京：机械工业出版社，2007.

[12] 成大先．机械设计手册（1-3卷）[M].北京：化学工业出版社，2002.

[13] 肖文颖，王书翰.差速器行星齿轮的力学分析[J].科技资讯，2007，（11）.

[14] 彭彦宏，吕晓霞，陆有. 差速器圆锥齿轮的失效分析[J]. 金属热处理，2006，（4）.

[15] 付建红.载重汽车后桥半轴的技术改进[J]. 新余高专学报，2006，（2）.

[16] 周小平.避免驱动桥半轴扭断的工艺改进[J]. 新余高专学报,2005，(10).

[17] 刘惟信.汽车设计[M].北京：清华大学出版社，2001.

[18] 杨朝会，王丰元，马浩.基于有限元法驱动桥壳分析[J]. 农业装备与车辆工程，2006，（10）.

[19] li-Ping,Jeong Kim,Beom-Soo Kang. Analysis and design of hydroforming proess for automobile rear axle housing by FEM[J]. Internation Journal of Machine Tools & Manufacture,2000， (4).

[20] WANG Liang-mo，WANG He-fu，CHEN Jin-rong，LING Zhi-liang，CAO Yu-hua.Development of a Test Machine for IVECO Drive Axle[J]. International Journal of Plant Engineering and Management,2007， (1).