重载汽车后驱动桥结构设计
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主动齿轮A3.dwg
从动齿轮A3.dwg
半轴A2.dwg
半轴齿轮A3.dwg
装配图A0.dwg
重载汽车后驱动桥结构设计说明书.docx
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目 录
摘要Ⅰ
ABSTRACTⅡ
1 引言1
2 驱动桥结构方案分析1
3 主减速器设计4
3.1 主减速器的结构形式4
3.1.1 主减速器的齿轮类型4
3.1.2 主减速器的减速形式4
3.1.3 主减速器主，从动锥齿轮的支承形式4
3.2 主减速器的基本参数选择与设计计算5
3.2.1 主减速器计算载荷的确定5
3.2.2 主减速器基本参数的选择7
3.2.3 主减速器圆弧锥齿轮的几何尺寸计算9
3.2.4 主减速器圆弧锥齿轮的强度计算11
3.2.5 主减速器齿轮的材料及热处理17
3.2.6 主减速器轴承的计算17
4 差速器设计23
4.1 对称式圆锥行星齿轮差速器的差速原理23
4.2 对称式圆锥行星齿轮差速器的结构24
4.3 对称式圆锥行星齿轮差速器的设计25
4.3.1 差速器齿轮的基本参数的选择25
4.3.2 差速器齿轮的几何计算27
4.3.3 差速器齿轮的强度计算29
5 驱动半轴的设计30
5.1 全浮式半轴计算载荷的确定31
5.2 全浮式半轴的杆部直径的初选32
5.3 全浮式半轴的强度计算32
5.4 半轴花键的强度计算32
6 驱动桥壳的设计33
6.1 铸造整体式桥壳的结构34
6.2 桥壳的强度校核35
结 论36
参考文献37
致 谢38
重载汽车后驱动桥结构设计
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，而对于载重汽车显得尤为重要。当采用大功率发动机输出大的转矩以满足目前载重汽车的快速、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。驱动桥一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳等组成。所以采用传动效率高的单级减速驱动桥已成为未来重载汽车的发展方向。
本文参照传统驱动桥的设计方法进行了载重汽车驱动桥的设计。本文首先确定主要部件的结构型式和主要设计参数；然后参考类似驱动桥的结构，确定出总体设计方案；最后对主，从动锥齿轮，差速器圆锥行星齿轮，半轴齿轮，全浮式半轴和整体式桥壳的强度进行校核以及对支承轴承进行了寿命校核。
本设计具有以下的优点：由于的是采用中央单级减速驱动桥，使得整个后桥的结构简单，制造工艺简单，从而大大的降低了制造成本。并且，弧齿锥齿轮的单级主减速器提高了后桥的传动效率，提高了传动的可行性。
关键字：驱动桥，主减速器，差速器，半轴，桥壳
The Designing of Heavy Truck Rear Drive Axles
Abstract
The driving axle takes automobile one of four big units, its performance quality immediate influence complete bikes performance, but appears regarding the truck especially important. When uses the uprated engine to output the big torque satisfies the present truck fast, the heavy load high efficiency, the high benefit need, must match one highly effective, the reliable driving axle. The driving axle generally by the final drive, the differential, the wheel transmission device and the driving axle housing and so on is composed. Will therefore use the transmission efficiency high single stage deceleration driving axle to become in the future the heavy load automobile's development direction.
This article referred to the traditional driving axle's design method to carryon the truck driving axle's design. This article first determines major component's structure pattern and the main design variable; Then the reference similar driving axle's structure, determines the overall project design; Finally to the host,the driven bevel gear, the differential device circular cone planet gear, the rear axle shaft gear, full-floating axle shaft and the banjo housing's intensity carried on the examination as well as has carried on the life examination to the supporting bearing.
This design has the following merit: What because uses the central single stage deceleration driving axle, causes the entire rear axle of car the structure to be simple, the fabrication technology is simple, thus big reduced the production cost. And, the arc cusp gear's single stage main gear box raised the rear axle of car transmission efficiency, enhanced the transmission feasibility.
key words: Driving axle，final drive，differential，axle shaft，axle housing
1引言
汽车的驱动桥位于传动系的末端,它的基本功用是增大由传动轴传来的转矩,将转矩分配给左右驱动车轮,并且使左右驱动车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者承载式车身之间的铅垂力、纵向力和横向力及力矩。
主减速器是驱动桥的重要组成部分，车桥的结构形式和设计参数除了对汽车的可靠性与耐久性有重要的影响外，也对汽车的行驶性能如动力性、经济性、平顺性、通过性、机动性和操作稳定性等有直接影响。
随着汽车工业的发展和汽车技术的提高，驱动桥的设计、制造工艺都在日益完善。汽车驱动桥和其他汽车总成一样除了广泛的采用新技术以外，在结构设计中日益朝着“零件标准化、部件通用化、产品系列化”的方向发展及生产组织的专业化目标前进。
目前国内重型车桥生产企业也主要集中在中信车桥厂、东风襄樊车桥公司、济南桥箱厂、汉德车桥公司、重庆红岩桥厂和安凯车桥厂几家企业。这些企业几乎占到国内重卡车桥90%以上的市场。
在本设计中还采用了AutoCAD绘图软件分别进行了工程图的绘制，运用AutoCAD绘制了一些重要的零件图，通过对AutoCAD的编辑工具与命令的运用，掌握了从AutoCAD基础图形的绘制→基础零件的绘制→各类零件图的创建与绘制的方法，并且理解了机械图绘制的工作流程，为今后更好的学习和掌握各种应用软件和技能打下坚实的基础。
2驱动桥结构方案分析
由于要求设计的是重型汽车后驱动桥，要设计这样一个级别的驱动桥，一般选用非断开式结构以与非独立悬架相适应，该种形式的驱动桥的桥壳是一根支撑在左右驱动车轮的刚性空心梁，一般是铸造或钢板冲压而成，主减速器，差速器和半轴等所有传动件都装在其中，此时驱动桥，驱动车轮都属于簧下质量。
驱动桥的结构形式有多种，基本形式有三种如下：
1)中央单级减速驱动桥。此是驱动桥结构中最为简单的一种，是驱动桥的基本形式， 在载重汽车中占主导地位。一般在主传动比小于6的情况下，应尽量采用中央单级减速驱动桥。目前的中央单级减速器趋于采用双曲线螺旋伞齿轮，主动小齿轮采用骑马式支承， 有差速锁装置供选用。
2)中央双级驱动桥。在国内目前的市场上，中央双级驱动桥主要有2种类型：一类如伊顿系列产品，事先就在单级减速器中预留好空间，当要求增大牵引力与速比时，可装入圆柱行星齿轮减速机构，将原中央单级改成中央双级驱动桥，这种改制“三化”（即系列化，通用化，标准化）程度高， 桥壳、主减速器等均可通用，锥齿轮直径不变；另一类如洛克威尔系列产品，当要增大牵引力与速比时，需要改制第一级伞齿轮后，再装入第二级圆柱直齿轮或斜齿轮，变成要求的中央双级驱动桥，这时桥壳可通用，主减速器不通用， 锥齿轮有2个规格。的趋势，主要是单级驱动桥还有以下几点优点：
(l) 单级减速驱动桥是驱动桥中结构最简单的一种，制造工艺简单，成本较低， 是驱动桥的基本类型，在重型汽车上占有重要地位；
(2) 重型汽车发动机向低速大转矩发展的趋势，使得驱动桥的传动比向小速比发展；
(3) 随着公路状况的改善，特别是高速公路的迅猛发展，重型汽车使用条件对汽车通过性的要求降低。因此，重型汽车不必像过去一样，采用复杂的结构提高通过性；
(4) 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，可靠性提高。
单级桥产品的优势为单级桥的发展拓展了广阔的前景。从产品设计的角度看， 重型车产品在主减速比小于6的情况下，应尽量选用单级减速驱动桥。
所以此设计采用单级驱动桥再配以铸造整体式桥壳。图2-1Meritor单后驱动桥为中国重汽引进的美国ROCKWELL公司13吨级单级减速桥的外形图。3 主减速器设计
3.1 主减速器的结构形式
主减速器的结构形式主要是根据其齿轮的类型，主动齿轮和从动齿轮的安置方法以及减速形式的不同而异。
3.1.1 主减速器的齿轮类型
主减速器的齿轮有弧齿锥齿轮，双曲面齿轮，圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形式。在此选用弧齿锥齿轮传动，其特点是主、从动齿轮的轴线垂直交于一点。由于轮齿端面重叠的影响，至少有两个以上的轮齿同时啮合，因此可以承受较大的负荷，加之其轮齿不是在齿的全长上同时啮合，而是逐渐有齿的一端连续而平稳的地转向另一端，所以工作平稳，噪声和振动小。而弧齿锥齿轮还存在一些缺点，比如对啮合精度比较敏感，齿轮副的锥顶稍有不吻合就会使工作条件急剧变坏，并加剧齿轮的磨损和使噪声增大；但是当主传动比一定时，主动齿轮尺寸相同时，双曲面齿轮比相应的弧齿锥齿轮小，从而可以得到更大的离地间隙，有利于实现汽车的总体布置。另外，弧齿锥齿轮与双曲面锥齿轮相比，具有较高的传动效率，可达99%。
3.1.2 主减速器的减速形式
由于i=4.444＜6，一般采用单级主减速器，单级减速驱动桥产品的优势：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，在重型汽车上占有重要地位；目前重型汽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，许多重型汽车使用条件对汽车通过性的要求降低，因此，重型汽车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。
3.1.3 主减速器主，从动锥齿轮的支承形式
作为一个13吨级的驱动桥，传动的转矩较大，所以主动锥齿轮采用骑马式支承。装于轮齿大端一侧轴颈上的轴承，多采用两个可以预紧以增加支承刚度的圆锥滚子轴承，其中位于驱动桥前部的通常称为主动锥齿轮前轴承，其后部紧靠齿轮背面的那个齿轮称为主动锥齿轮后轴承；当采用骑马式支承时，装于齿轮小端一侧轴颈上的轴承一般称为导向轴承。导向轴承都采用圆柱滚子式，并且内外圈可以分离（有时不带内圈），以利于拆装。 本课题设计的13吨级重卡驱动桥，采用单级减速驱动桥，由于结构简单、主减速器造价低廉、工作可靠，可以被广泛用在各种重型载货汽车。
设计介绍了后桥驱动的结构形式和工作原理，计算了差速器、主减速器以及半轴的结构尺寸，进行了强度校核，并绘制了有关零件图和装配图。
本驱动桥设计结构合理，符合实际应用，具有很好的动力性和经济性，驱动桥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。
但此设计过程仍有许多不足，在设计结构尺寸时，有些设计参数是按照以往经验值得出，这样就带来了一定的误差。另外，在一些小的方面，由于时间问题，做得还不够仔细，恳请各位老师同学给予批评指正。
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