大迪轻型客货车1021SC车桥设计
51页 21000字数+说明书+任务书+开题报告+外文翻译+6张CAD图纸【详情如下】
A0装配图.dwg
A0驱动桥桥总成.dwg
A1半轴总成.dwg
A1桥壳盖.dwg
A1转向节.dwg
A3钢板弹簧固定座.dwg
任务书.doc
外文翻译--驱动桥微分.doc
大迪轻型客货车1021SC车桥设计开题报告.doc
大迪轻型客货车1021SC车桥设计说明书.doc
封皮.doc
成绩评定表.doc
指导记录.doc
推荐表.doc
答辩评分表.doc
评分表.doc
评阅人评分表.doc
过程管理封皮.doc
题目审定表.doc
目 录
摘要I
AbstractII
第1章 绪论1
1.1 本课题的来源、基本前提条件和技术要求1
1.2 本课题要解决的主要问题和设计总体思路1
1.3 预期的成果2
1.4 国内外发展状况及现状的介绍2
1.5 设计内容3
第2章 总体方案确定4
2.1 驱动桥方案确定4
2.2 转向系方案确定7
2.2.1 概述7
2.2.2转向器结构形式及选择7
2.2.3循环球式转向器结构及工作原理9
2.3 本章小结10
第3章 驱动桥的设计计算11
3.1 主减速器的设计11
3.1.1 主减速器的结构型式11
3.1.2 主减速器主动锥齿轮的支承型式及安装方法13
3.1.3 主减速器从动锥齿轮的支承型式及安装方法14
3.1.4 主减速器的基本参数的选择及计算14
3.2 差速器的设计20
3.2.1差速器的结构型式20
3.2.2差速器的基本参数的选择及计算22
3.3 半轴的设计24
3.3.1半轴的结构型式24
3.3.2半轴的设计与计算24
3.3.3 半浮式半轴的结构设计28
3.4车桥壳结构选择28
3.4.1驱动桥壳结构方案分析29
3.5 悬架结构分析29
3.6 本章小结30
第4章 转向桥的设计计算31
4.1 转向桥主要零件工作应力的计算31
4.2 在最大侧向力(侧滑)工况下的前梁应力计算33
4.3 转向节在制动和侧滑工况下的应力34
4.4 主销与转向节衬套在制动和侧滑工况下的应力计算35
4.5转向节推力轴承的计算37
4.6转向梯形的优化设计38
4.7转向传动机构强度计算41
4.8 悬架的结构分析42
4.9 本章小结44
结论45
参考文献46
致谢47
附录48
摘 要
车桥通过悬架与车架（或承载式车身）相联，两侧安装着车轮，用以在车架（或承载式车身）与车轮之间传递铅垂力、纵向力和横向力。汽车行驶过程中，经常需要改变行驶方向，即所谓的转向，这就需要有一套能够按照司机意志使汽车转向的机构，它将司机转动方向盘的动作转变为车轮的偏转动作。
汽车转向系是保持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶中，保证各转向轮之间有协调的转角关系。保证汽车在行驶中能按驾驶员的操纵要求，适时地改变行驶方向，并能在受到路面干扰偏离行驶方向时，与行驶系配合，共同保持汽车稳定地直线行驶。转向系和前桥对汽车行驶的操纵性、稳定性和安全性都具有重要的意义。
绝大多数的发动机在上的纵向安置的，为使其转矩能传给左、右驱动车轮，必须由驱动桥的主减速器来改变转矩的传递方向，同时还得由驱动桥的差速器来解决左、右驱动车轮间的转矩分配问题和差速要求。
通过对汽车前桥转向系和后桥驱动机构的设计可以使学生掌握汽车前桥转向系和后桥驱动机构的结构设计的原则和方法。培养理论联系实际的技能。设计与专业关系紧密，可综合利用所学的专业课有汽车构造、汽车设计、机械设计、工程材料和CAD绘图等知识。
关键词: 转向系;驱动车轮;前桥;行使方向;改变转矩
ABSTRACT
Front axle through suspension and frame (or integral body) on the installation associated with drive wheels, the frame (or to) and wheels and space body sends between vertical force, lead the longitudinal forces and transverse force.
Automobile driving process, often need to change directions, the so-called steering, which requires a able to follow the driver will makes steering institutions, it will be the driver turned the steering wheel action into wheel deflection of action.
Automotive steering system is to keep or change the car driving direction of the organization, in automotive steering driving, guarantee the steering wheel Angle relation between coordination. Guarantee in driving car drivers can manipulate requirements, according to timely change directions by road, can be in when driving direction interference deviation, and cooperate, together maintain driving is steadily run straight car. Steering system and of the car front axle for handling, stability and safety is of significance.
Most off-road vehicle in the longitudinal engine placement, so that torque can be transmitted to the left and right drive wheels, drive axle must be the main steering gear to change the direction of torque transmission, while the shift had to drive axle differential to solve the left and right drive torque between the wheels and the differential distribution requirements.
Through the automobile steering system and front axle design so that students can master automobile steering system and front axle structure design principle and method. Training theory with practice skills. Design and professional, comprehensive utilization of close relationship between the course can be learned a automobile structure, automobile design, mechanical design, engineering materials and CAD drawing knowledge.
Keywords: Steering system;Driving wheel;Front axle;Exercise of direction; Change the torque
第1章 绪 论
本课题是轻型载货汽车车桥的设计。设计出轻型载货汽车车桥，包括主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置,转向机构及桥壳等部件，协调设计车辆的全局。
1.1 本课题的来源、基本前提条件和技术要求
a.本课题的来源：轻型载货汽车在汽车生产中占有一定的比重。车桥在整车中十分重要，设计出结构简单、工作可靠、造价低廉的车桥，能大大降低整车生产的总成本，推动轻型载货汽车经济的发展。
b.要完成本课题的基本前提条件是：在主要参数确定的情况下，设计选用车桥的各个部件，选出最佳的方案。
c.技术要求：设计出的车桥符合国家各项轻型货车的标准，运行稳定可靠，成本降低，适合本国路面的行驶状况和国情。
1.2 本课题要解决的主要问题和设计总体思路
a. 本课题解决的主要问题：设计出适合本课题的车桥。轻型载货汽车传动系的总任务是传递发动机的动力，使之适应于轻型货车行驶的需要。在一般轻型货车的机械式传动中，有了变速器还不能完全解决发动机特性与轻型货车行驶要求间的矛盾和结构布置上的问题。首先是因为绝大多数的发动机在轻型货车上的纵向安置的，为使其转矩能传给左、右驱动车轮，必须由后驱动桥的主减速器来改变转矩的传递方向，同时还得由车桥的差速器来解决左、右驱动车轮间的转矩分配问题和差速要求。其次，需将经过变速器、传动轴传来的动力，通过后驱动桥的主减速器，进行进一步增大转矩、降低转速的变化。因此，要想使轻型货车车桥的设计合理，首先必须选好传动系的总传动比，并恰当地将它分配给变速器和车桥。
b. 本课题的设计总体思路：非断开式车桥的桥壳，相当于受力复杂的空心梁，它要求有足够的强度和刚度，同时还要尽量的减轻其重量。所选择的减速器比应能满足轻型货车在给定使用条件下具有最佳的动力性和燃料经济性。对载货轻型货车，由于它们有时会遇到坎坷不平的坏路面，要求它们的车桥有足够的离地间隙，以满足轻型货车在通过性方面的要求。车桥的噪声主要来自齿轮及其他传动机件。提高它们的加工精度、装配精度，增强齿轮的支承刚度，是降低车桥工作噪声的有效措施。车桥各零部件在保证其强度、刚度、可靠性及寿命的前提下应力求减小簧下质量，以减小不平路面对车桥的冲击载荷，从而改善轻型货车行驶的平顺性。
通过查阅相关的资料，运用专业基础理论和专业知识，确定载重量为二吨的转向桥总成设计方案，进行部件的设计计算和结构设计。使其达到以下要求：
1 具有足够的强度，以保证可靠地承受车轮与车架之间的作用力。
2 保证真确的车轮定位，使转向轮运动稳定，操作轻便并减轻轮胎的磨损。3 前桥要有足够的刚度，以使车轮定位参数保持不变。
4 转向节与主销、转向节与前粱之间的摩擦力应尽可能的小，以保证转向操作的轻便性，并有足够的耐磨性。
5 转向轮的摆振应尽可能的小，以保证汽车的正常、稳定行驶。
前桥的质量应尽可能的小，以减轻非悬挂质量，提高汽车行驶平顺性。
1.3 预期的成果
设计出轻型货车的车桥，包括主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置及桥壳等部件，配合其他同组同学，协调设计车辆的全局。使设计出的产品使用方便，材料使用最少，经济性能最高。
提高轻型货车的技术水平，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。
b. 改善轻型货车的经济效果，调整轻型货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
1.4 国内外发展状况及现状的介绍
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轻型货车产业发展的新形势，推进轻型货车产业结构调整和升级，全面提高轻型货车产业国际竞争力，满足消费者对轻型货车产品日益增长的需求，促进轻型货车产业健康发展，特制定轻型货车产业发展政策。通过该政策的实施，使我国轻型货车产业在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，对轻型货车、农用运输车（三轮车，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轻型货车产业领域的市场行为。在轻型货车发展趋势中，有着很好的发展前途。生产出质量好，操作简便，价格便宜的轻型货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轻型货车产业的同时，能研制出适合中国国情，包括道路条件和经济条件的车辆，将大大推动轻型货车产业的发展和社会经济的提高。
在新政策《轻型货车产业发展政策》中，在2010年前，我国就要成为世界主要轻型货车制造国，轻型货车产品满足国内市场大部分需求并批量进入国际市场；2010年，轻型货车生产企业要形成若干驰名的轻型货车、摩托车和零部件产品品牌；通过市场竞争形成几家具有国际竞争力的大型轻型货车企业集团，力争到2010年跨入世界500强企业之列，等等。同时，在这个新的轻型货车产业政策描绘的蓝图中，还包含许多涉及产业素质提高和市场环境改善的综合目标，着实令人鼓舞。然而，不可否认的是，国内轻型货车产业的现状离产业政策的目标还有相当的距离。自1994年《轻型货车工业产业政策》颁布并执行以来，国内轻型货车产业结构有了显著变化，企业规模效益有了明显改善，产业集中度有了一定程度提高。但是，长期以来困扰中国轻型货车产业发展的散、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，在新的轻型货车产业政策的鼓励下，将会有越来越多的轻型货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。
1.5 设计内容
由于本次设计车型有两根车桥，所以主要围绕前转向桥与后驱动桥展开，包括前桥中转向器以及转向器中的万向节，后驱动桥中的减速器，差速器，半轴，桥壳以及其他部分零件的设计。 普通非断开式车桥，如图2.2，由于其结构简单、造价低廉、工作可靠，最广泛地用在各种载货轻型货车、客车和公共轻型货车上，在多数的的轻型货车和部分轿车上也采用这种结构。它的具体结构是桥壳是一根支承在左、右驱动车轮上的刚性空心梁，而齿轮及半轴等所有的传动机件都装在其中。这时整个车桥、驱动车轮及部分传动轴均属簧下质量，使轻型货车的簧下质量较大，这是它的一个缺点。采用单级主减速器代替双级主减速器可大大减小车桥质量。采用钢板冲压-焊接的整体式桥壳及钢管扩制的整体式桥壳，均可显著地减轻车桥的质量。
车桥的轮廓尺寸主要决定于主减速器的型式。在轻型货车的轮胎尺寸和车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。在给定主减速器速比的条件下，如果单级主减速器不能满足离地间隙要求，则可改用双级结构。后者仅推荐用于主减速比大于7.6且载货在6t以上的大型货车上。在双级主减速器中，通常是把两级减速齿轮放在一个主减速器壳内，也可以将第二级减速齿轮移向驱动车轮并靠近轮毂，作为轮边减速器。在后一种情况下又有五种布置方案可供选择。 断开式车桥区别于非断开式车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。断开式车桥的桥壳是分段的，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，它又总是与独立悬架相匹配，故又称为独立悬挂车桥。这种桥的中段，主减速器及差速器等是悬置在车架横梁或车厢底板上，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独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。所以断开式车桥也称为“带有摆动半轴的车桥” 。
轻型货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轻型货车行驶平顺性的主要因素，因轻型货车簧下部分质量的大小，对其平顺性也有显著的影响。断开式驱动的簧下质量较小，又与独立悬架相配合，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，由此可大大地减小轻型货车在不平路面上行驶时的振动和车厢倾斜；提高轻型货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，由于断开式车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及一些轻型货车上，且后者多属于轻型以下的货车或多桥驱动的重型货车。
方案（三）：多桥驱动的布置
为了提高装载量和通过性，有些重型货车及全部中型以上的货车都是采用多桥驱动，常采用4×4、6×6、8×8等驱动型式[2]。在多桥驱动的情况下，动力经分动器传给各车桥的方式有两种。相应这两种动力传递方式，多桥驱动货车各车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车桥，需分别由分动器经各车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，且造成各车桥的零件特别是桥壳、半轴等主要零件不能通用。而对8×8轻型货车来说，这种非贯通式车桥就更不适宜，也难与布置了。
为了解决上述问题，现代多桥驱动货车都是采用贯通式车桥的布置型式。
在贯通式车桥的布置中，各桥的传动轴布置在同一纵向铅垂平面内，并且各车桥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。前后两端的车桥（第一、第四桥）的动力，是经分动器并贯通中间桥（分别穿过第二、第三桥）而传递的。其优点是，不仅减少了传动轴的数量，而且提高了各车桥零件的相互通用性，并且简化了结构、减小了体积和质量。这对于轻型货车的设计（如轻型货车的变形）、制造和维修，都带来方便。四桥驱动的越野轻型货车也可采用侧边式及混合式的布置。
经上述分析，考虑到所设计的轻型货车的载重和各种要求，其价格要求要尽量低，故其生产成本应尽可能降低。另由于轻型货车对车桥并无特殊要求，和路面要求并不高，故本设计采用普通非断开式车桥。 汽车在行驶过程中，经常需要改变方向。就轮式汽车而言，改变行驶方向的方法是，驾驶员通过一套专设的机构，使汽车的转向桥上的车轮相对于汽车纵轴线偏转一定角度。此时路面作用于转向轮上的向后的反力就有了垂直与车轮的分量并成为汽车作曲线运动的向心力。在汽车直线行驶时，往往转向轮也会受到路面侧向干扰力的作用，自动偏转而干扰行驶方向。此时，驾驶员也可以利用这一套机构使转向轮向相反的方向偏转，从而使汽车恢复原来的行驶方向。这一套用来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构即称作汽车的转向系。
转向系可按转向能源的不同分为机械转向系和动力转向系两大类。在现代汽车结构中，常用机械式转向系。机械式转向系依靠驾驶员的手力转动方向盘，经过转向器和转向传动机构使转向轮偏转。有些汽车装有防伤机构和转向减振装置。还有一些汽车的专门装有动力转向机构，并借助此机构来减轻驾驶员的手力，以降低驾驶员的劳累程度。
对转向系的主要要求有：
1、操纵轻便。转向时加在方向盘上的力对轿车不超过200N，对轻型货车不超过360N,对中型货车不超过450N,方向盘的回转圈数要少。
2、工作安全可靠。
3、在转向后，方向盘有自动回正能力，能保持汽车有稳定的直线行驶能力。
4、在前轮受到冲击时，转向系传递反向冲击到方向盘上要小。
5、应尽量减小转向系统连接处的间隙，间隙应能自动补偿即调整，除了设计应正确的选择导向轮的定位角外，转向盘在中间式的自由行程应当保证直线行驶的稳定性和转向盘相对导向轮偏转角的灵敏度。
2.2.2转向器结构形式及选择
对转向系设计的要求有：
1.汽车转弯行驶时，全部车轮应绕顺时转向中心旋转，任何车轮不应有侧滑。不满足这项要求会加速轮胎磨损，并降低汽车行驶稳定性。
2.汽车转向行驶后，在驾驶员松开转向盘的条件下，转向轮能自动返回到直线行驶位置，并稳定行驶。
3.汽车在任何行驶状态下，转向轮都不得产生自震，转向盘没有摆动。
4.转向传动机构和悬架导向装置共同工作时，由于运动不协调使车轮产生的摆动应最小。
5.保证汽车有较高的机动性，具有迅速和小转弯行驶能力。
6.操纵轻便。
7.转向轮碰撞到障碍物以后，传给转向盘的反冲力要尽可能小。
8.转向器和转向传动机构的球头处，有消除因磨损而产生间隙的调整机构。
9.在车祸中，当转向轴和转向盘由于车架或车身变形而共同后移时，转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。
10.进行运动校核，保证转向轮与转向盘转动方向一致。
机械式转向器大体可分为齿轮齿条式转向器，循环球式转向器，蜗杆滚轮式转向器和蜗杆指销式转向器几类。
循环球式转向器由螺杆和螺母共同形成的螺旋槽内装钢球构成的传动副，以
及螺母上齿条与摇臂轴上齿扇构成的传动副组成。
循环球式转向器的优点是：如图2.4，在螺杆和螺母之间因为有可以循环流动的钢球，将滑动摩擦转变为滚动摩擦，因而传动效率可达到75%—85%；在结构和工艺上采取措施后，包括提高制造精度，改善工作表面的表面粗糙度和螺杆、螺母上的螺旋槽经淬火和磨削加工，使之有足够的硬度和耐磨损性能，可保证有足够的使用寿命；转向器的传动比可以变化；工作平稳可靠；齿条和齿扇之间的间隙调整工作容易进行；适合用来做整体式动力转向器。效率高、工作可靠、平稳，蜗杆和螺母上的螺旋槽在淬火后经过磨削加工，所以耐磨且寿命较长。齿扇和齿条啮合间隙的调整工作容易进行。和其它形式转向器比较，其结构复杂，对主要零件加工精度要求较高。
参 考 文 献
[1] GB18320-2001，农用运输车 安全技术条件 [S]．
[2] 王望予．轻型货车设计[M]．北京：机械工业出版社，2005．
[3] 刘惟信.轻型货车设计[M].北京：清华大学出版社，2001.
[4] 成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2004，1.
[5] 周开勤.机械零件手册[M].北京：高等教育出版社，2001.
[6] 温芳,黄华梁.基于模糊可靠度约束的差速器行星齿轮传动优化设计[J].2004.6.
[7] 刘惟信.汽车设计.北京：清华大学出版社,2000
[8] 王望予.汽车设计(第三版). 北京：机械工业出版社,2000
[9] 陈家瑞.汽车构造(下册). 北京：机械工业出版社,2005
[10] 余志生.汽车理论(第三版) 北京：机械工业出版社,2000
[11] 张洪欣.汽车设计(第二版). 北京：机械工业出版社,1996
[12] 吴宗泽.机械设计实用手册. 北京：化学工业出版社,1999
[13] 自动车技术协会[日].小林明.汽车工程手册. 北京：机械工业出版社,1996
[14] 刘鸿文.材料力学. 北京：高等教育出版社,1991
[15] 祖业发.工程制图.重庆：重庆大学出版社,2001
[16] 浙江交通学校.汽车构造教学图册.人民交通出版社,1986
[17] 徐灏.机械设计手册（3、4卷）北京：机械工业出版社,1991
[18] 陈军.汽车拖拉机转向梯形优化设计.西北农业大学学报,
2000年,第7期,N0.18
[19] 陈思忠.拖拉机与农用运输车, 2000年,第8期,N0.32
[20] 安徽飞彩有限公司.农用运输车的发展趋势,2001年第3期,N0.12
[21] 张武农.我国汽车工业创新的策略研究,2001年,第6期,N0.9
[22] 钱振为.汽车工业研究,2001年,第4期,N0.17
[23] 阎荫棠.几何量精度设计与检测.北京：机械工业出版社,1996
川公网安备: 51019002004831号