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重型货车驱动桥的设计【优秀】【word+9张CAD图纸全套】【汽车车辆工程类】【毕设】

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关键词：: 重型货车驱动驱动桥设计汽车车辆工程

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载货汽车驱动桥的设计

重型货车驱动桥设计

重型车辆车桥设计

重型货车驱动桥的设计【优秀】【word+9张CAD图纸全套】【汽车车辆工程类】【毕业设计】

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主动锥齿轮A2.dwg

从动齿轮A1.dwg

十字轴A2.dwg

半轴A1.dwg

半轴齿轮A2.dwg

差速器左壳A2.dwg

桥壳A1.dwg

行星齿轮A2.dwg

过程管理材料.doc

驱动桥A1x3.dwg

驱动桥说明书.doc

摘　　要

本次设计的题目是重型车辆车桥设计。驱动桥一般由主减速器、差速器、半轴及桥壳四部分组成，其基本功用是增大由传动轴或直接由变速器传来的转矩，将转矩分配给左、右车轮，并使左、右驱动车轮具有汽车行驶运动学所要求的差速功能；此外，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。

本设计首先论述了驱动桥的组成，再分析驱动桥各部分结构型式，确定总体设计方案：采用整体式驱动桥，主减速器的减速型式采用单级减速器，主减速器齿轮采用螺旋锥齿轮，差速器采用普通对称式圆锥行星齿轮差速器，半轴采用全浮式型式，桥壳采用钢板冲压焊接式整体式桥壳。在本次设计中，主要完成了单级减速器、圆锥行星齿轮差速器、全浮式半轴的设计和桥壳的校核及CAD绘图等工作。

关键词：驱动桥；主减速器；差速器；半轴；桥壳；CAD；设计；校核

ABSTRACT

The object of the design is The Design for Driving Axle of truck of Cellon Ⅱ CA1080. Driving Axle is consisted of Final Drive, Differential Mechanism, Half Shaft and Axle Housing. The basic function of Driving Axle is to increase the torque transmitted by Drive Shaft or directly transmitted by Gearbox, then distributes it to left and right wheel, and make these two wheels have the differential function which is required in Automobile Driving Kinematics; besides, the Driving Axle must also stand the lead hangs down strength, the longitudinal force and the transverse force acted on the road surface, the frame or the compartment lead.

The configuration of the Driving Axle is introduced in the theses at first. On the basis of the analysis of the structure ,the developing process and advantages and disadvantages of the former type of Driving Axle, the design adopted the Integral Driving Axle, Single Reduction Gear for Main Decelerator’s deceleration form, Spiral Bevel Gear for Main Decelerator’s gear, Full-floating for Axle and stamp-welded steel sheet of Integral Axle Housing for Axle Housing. In the design, we accomplished the design for Single Reduction Gear, tapered Planetary Gear Differential Mechanism, Full-floating Axle, the checking of Axle Housing and CAD drawing and so on.

Key words: Drive axle；Main reducer；Differential；Axle；Bridge shell；CAD；Design；Check

摘要I

AbstractII

第1章绪论1

1.1 研究背景1

1.2 驱动桥研究的目的和意义1

1.3 驱动桥研究状况与发展趋势2

1.3.1 发展状况2

1.3.2 驱动桥发展趋势2

1.4 主要研究内容4

第2章驱动桥结构方案拟定5

2.1 驱动桥的结构和种类5

2.1.1 汽车车桥的种类5

2.1.2 驱动桥的种类5

2.1.3 驱动桥结构组成5

2.2 设计要求10

2.2.1 适用车型10

2.2.2 设计基础数据10

2.3 本章小结10

第3章主减速器设计11

3.1 主减速器的结构形式11

3.1.1 主减速器的齿轮类型12

3.1.2 主减速器主、从动锥齿轮的支承形式12

3.2 主减速器的基本参数选择与设计计算13

3.2.1 主减速比i0的确定13

3.2.2 主减速器计算载荷的确定13

3.2.3 主减速器基本参数的选择15

3.2.4 主减速器圆弧锥齿轮的几何尺寸计算17

3.2.5 主减速器圆弧锥齿轮的强度计算18

3.3 主减速器轴承的载荷计算22

3.3.1 锥齿轮齿面上的作用力22

3.3.2 锥齿轮轴承载荷的计算25

3.3.3 锥齿轮轴承型号的确定27

3.4 本章小结28

第4章差速器设计29

4.1 对称式圆锥行星齿轮差速器的差速原理29

4.2 对称式圆锥行星齿轮差速器的结构30

4.3 对称式圆锥行星齿轮差速器的设计30

4.3.1 差速器齿轮的基本参数的选择31

4.3.2 差速器齿轮的几何计算33

4.3.3 差速器齿轮的强度计算34

4.4 本章小结36

第5章驱动半轴的设计37

5.1 全浮式半轴计算载荷的确定38

5.2 全浮式半轴的杆部直径的初选39

5.3 全浮式半轴的强度计算39

5.4 半轴花键的选择及强度计算40

5.4.1 半轴花键的选择40

5.4.2 半轴花键的强度计算42

5.5 半轴的结构设计及材料与热处理43

5.6 本章小结43

第6章驱动桥壳的设计44

6.1 驱动桥设计概述44

6.2 桥壳的受力分析及强度计算44

6.2.1 汽车以最大牵引力行驶时的桥壳强度计算44

6.2.2 汽车侧向力最大时的桥壳强度计算45

6.2.3 汽车在不平路面冲击载荷作用下桥壳的强度计算46

6.3 本章小结46

结论47

参考文献48

致谢49

附录A50

附录B54

第1章绪论

1.1 研究背景

汽车自上个世纪末诞生以来，已经走过了风风雨雨的一百多年。作为交通运输工具之一，汽车在人们的日常生产及生活中发挥着越来越大的作用，成为了人们生活中不可或缺的一部分。重型载货汽车在汽车生产中占有很大的比重，而驱动桥作为汽车中重要的组成部分，在整车设计中十分重要。良好驱动桥设计可大大提高汽车对各种路面及地面的适应性，提高其通过性及行驶安全性。

随着汽车工业的发展及汽车技术的提高，驱动桥的设计，制造工艺都在日益完善。驱动桥也和其他汽车总成一样，除了广泛采用新技术外，在机构设计中日益朝着“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。面对着日趋激烈的竞争，提高驱动桥的性能，降低成本，维修方便成了现代驱动桥设计首先考虑的问题。

驱动桥是汽车总成中的重要承载件之一 ,其性能直接影响整车的性能和有效使用寿命。驱动桥一般由桥壳、主减速器、差速器和半壳等元件组成 ,转向驱动桥还包括各种等速联轴节 ,结构更复杂。传统设计是以生产经验为基础 ,以运用力学、数学和回归方法形成的公式、图表、手册等为依据进行的。现代设计是传统设计的深入、丰富和发展 ,而非独立于传统设计的全新设计。以计算机技术为核心 ,以设计理论为指导 ,是现代设计的主要特征。利用这种方法指导设计可以减小经验设计的盲目性和随意性 ,提高设计的主动性、科学性和准确性。同样 ,对驱动桥的研究不应仅停留在传统设计方法上 ,而应借助于现代设计方法以精益求精。本文采用现代驱动桥设计方法 ,结合计算机CAD技术，以促进其设计过程趋于合理化和科学化。

1.2 驱动桥研究的目的和意义

我国幅员辽阔，地理和道路条件复杂，在各种路面条件下均可获得良好行驶性能的载货汽车非常适合我国的道路条件。此外，随着我国人民物质生活水平的提高，以及对汽车安全性认识的提高，驱动桥的性能得到了人们的重视。我国的载货汽车和客车保有量很大，而且年需求量也相当大。由于工作环境、运输效率等的因素，这些车型迫切需要设计出性能更加出色的驱动桥，以提高汽车的动力性、通过性及安全性。

从我国汽车工业发展情况来看，由于我国汽车工业起步较晚，技术相对落后，虽然有着良好的发展势头，但是与国外汽车相比仍然有很大差距。因此，国内汽车产品的更新换代在多方面要受制于国外，这无疑对我国汽车工业的发展极为不利[2]。

现在，我国已成为WTO成员国，国内汽车市场竞争日趋激烈，同时国内汽车业也

面临着与国外汽车业同台竞争的压力。只有在价格和性能方面占优势的产品才能在这场竞争中取胜。鉴此，开展驱动桥的设计计算方法、试验方法及其在汽车产品中的应用研究，具有重要的理论意义和实用价值。本课题研究的驱动桥适用于重型载货汽车并可供一般8吨以及以上的车型使用，以作为储备技术和扩大产品的配套能力。

1.3 驱动桥研究状况与发展趋势

1.3.1 发展状况

我国汽车工业与国外相比，起步较晚，技术相对落后，虽然有着良好的发展势头，但是与国外汽车相比仍然有很大差距。作为汽车的重要配套基础件，驱动桥的更新换代在多方面受制于国外，这对我国汽车工业的发展极为不利。

经过数十年的发展，我国的汽车行业无论是生产规模、管理模式、技术创新、机制改革、经营理念等诸多方面，都有了很大的发展，已经连续数年保持强劲地增长势头。作为汽车驱动桥这一关键的基础配套件企业，也紧跟着汽车行业的发展，发生了很大的变化。各大驱动桥企业不断的进行管理创新、技术创新、超前进行技术储备、产品开发，生产规模不断扩大，产品质量不断进步。

国外汽车企业起步早、技术成熟，由于较早的使用了计算机技术，使产品设计时间缩短，提高了产品的研发效率，80年代开始我国逐步开始引进国外先进汽车技术，进行消化吸收，不断创新，对驱动桥作了多次重大的技术改进，完成了数个吨位驱动桥的产品系列，使得设计更加先进、结构更加合理，适应广泛满足了众汽车企业的要求，产量连年攀升。各大汽车驱动桥企业纷纷采用CAD、CAE技术、有限元分析，为驱动桥的设计提供了先进的技术平台，使得产品开发快捷，快速满足用户要求，为产品的更新换代提供了良好的基础；厂房的改造、设备的更新、工艺路线的调整为产品的内在质量和规模提供了保证。

1.3.2 驱动桥发展趋势

随着我国公路条件的改善和物流业对车辆性能要求的变化，汽车驱动桥技术已呈现出向单级化发展的趋势。单级桥与双级桥的主要区别及用途单级桥有主减速器，一级减速。桥包尺寸大，离地间隙小，相对双级桥而言，其通过性较差，主要用于公路运输车辆。双级桥有主减速器减速、轮边减速器减速，形成二级减速。由于是二级减速，主减速器减速速比小，主减速器总成相对较小，桥包相对减小，因此离地间隙加大，通过性好。该系列桥总成主要用于公路运输，以及石油、工矿、林业、野外作业和部队等领域。

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，汽车上占有重要地位；由于重型货车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；随着公路状况的改善，特别是高速公路的迅猛发展，重型货车使用条件对汽车通过性的要求降低，重型货车不必像过去一样，采用复杂的结构提高通过性；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，中型车产品在主减速比小于7的情况下，应尽量选用单级减速驱动桥。近几年重型货车企业的产销数据显示，中卡市场的集中度正在进一步提高。随着缺陷汽车召回制度及欧Ⅲ、欧Ⅳ排放标准的实施，加上原材料涨价等因素，重型货车的研发、制造、销售等环节的成本将有一定幅度的上升，因此，未来几年内，重型货车市场的盈利水平将会越来越低，重型货车市场价格将会全面调整和适度下降。重型货车未来几年盈利水平的降低，在客观上为重型货车企业的重组创造了条件。随着整个中型汽车企业市场的发展变化，作为4大总成之一的车桥也会随之发生变化，面临市场集中度的问题。与重型货车企业相似，目前国内重型货车车桥生产企业也主要集中在一汽车桥厂、东风襄樊车桥公司、中国重汽桥箱厂、陕西汉德车桥公司、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。随着重型货车产销持续上升，重型货车车桥生产企业纷纷扩大产能并实施技改项目。各重型货车桥厂产能的提升，为重型货车的发展打下了坚实的基础。重型货车热销，各厂家纷纷扩大产能的同时，将加大优势资源的竞争能力。竞争的加剧必然造成巨头的出现。衡量一个成功的桥厂，其5万根以上的产量是最低基准线。在斯太尔平台桥厂中，中国重汽桥箱厂、陕西汉德车桥有限公司、重庆红岩桥厂、安凯桥厂产能均在2004-2005年突破5万根大关。可以预料在未来两三年内，主要中重型卡车桥企业的二期、三期技改将会全面完成，其中重卡车桥国内布局也将初步完成。

高速的中卡呼唤新型中卡车桥，为了适应未来的发展需要，提高运输效率，有关人士呼吁我国中卡企业必须转变传统的公路运输概念，生产出适应快速、长途的高效率、高效益型中卡。我国现有的斯太尔驱动桥产品主要满足中高档中型汽车的需求，属于典型的欧洲中型汽车产品的零部件结构，这决定了存在诸多缺点：传动效率相对较低，油耗高长途运输容易导致汽车轮载发热，散热效果差，为了防止过热发生爆胎，不得不增加喷淋装置使结构相对复杂。导致产品价格高等。随着公路网络的不断完善，特别是高速公路的迅猛发展，上述缺点在公路运输中型汽车中日显突出，据统计，欧美中型汽车采用该结构的车桥产品呈下降趋势，日本采用该结构的产品更少。有关专家预测我国采用斯太尔驱动桥产品的合理比例是占整个重型汽车驱动桥的25％，驱动桥的主流产品是单级减速驱动桥产品。未来中卡车桥将由典型的斯太尔双级减速驱动桥向单级桥方向发展。GB1589的颁布实施，鼓励中卡向多轴化发展。国内众多中卡企业纷纷推出多轴卡车，这使承载轴的需求量大增。承载轴的走俏，为各大桥厂提供了更大的市场空间。专家预测，在未来10年内，客车的市场需求量仅仅是重型货车的10％左右，市场空间不大，如果考虑轿车进入家庭的影响，今后的大型客车市场将逐步下降；因此，各企业发展战略的重点都放在中重卡车桥上。客车车桥产品可以保留，用以满足客车生产的需要。2005年及以后的几年内，中型汽车所需桥总成将会形成以下产品格局：公路运输以10t及以上单级减速驱动桥、承载轴为主，工程、港口等用车以10t级以上双级减速驱动桥为主。公路运输车辆向大吨位、多轴化、大功率方向发展，使得驱动桥总成也向传动效率高的单级减速方向发展。有关专家预测，未来我国的中重型车桥产品中75％的驱动桥将是单级驱动桥。　

1.4 主要研究内容

结合相关参考文献和实际设计要求，在参考以往的研究成果以及国内外发展的现状，确定主要研究内容如下：

1.针对重型载货汽车为设计对象，进行驱动桥的结构的选择；

2.进行主减速器、差速器、半轴、桥壳的选择、计算及校核；

3.利用CAD完成驱动桥装备图及主要零件图。

第2章驱动桥结构方案拟定

2.1 驱动桥的结构和种类

2.1.1 汽车车桥的种类

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。

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。

参考文献

[1] 刘惟信主编.汽车车桥设计.北京：清华大学出版社，2004.

[2] 陈家瑞主编.汽车构造.北京：机械工业出版社，2000.10.

[3] 王望予主编.汽车设计（第四版）.北京：机械工业出版社，2004.8.

[4] 刘惟信主编.汽车设计.北京：清华大学出版社，2001.

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[6] 《机械设计手册》编委会编.机械设计手册第二册.北京：机械工业出版社，2004.8.

[7] 《机械设计手册》编委会编.机械设计手册第三册.北京：机械工业出版社，2004.8.

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[11] 刘鸿文主编.材料力学（第三版）[M]．北京：高等教育出版社，1993.

[12] 张国忠.现代设计方法在汽车设计中的应用[M].沈阳:东北大学出版社,2002.

[13] 张洪欣．汽车底盘设计[M]．北京:机械工业出版社，1998．

[14] 张学孟．汽车齿轮设计（文集）[M]．北京：北京齿轮总厂科协技协，1995.

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[16] 陈家瑞. 汽车构造 .北京：人民交通出版社，2006.

[17] 张洪欣.汽车底盘设计.北京：机械工业出版社，1998.

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辛响-半轴A1.gif

辛响-半轴齿轮A2.gif

辛响-差速器左壳A2.gif

辛响-从动齿轮A1.gif

辛响-行星齿轮A2.gif

辛响-桥壳A1.gif

辛响-驱动桥A1x3.gif

辛响-十字轴A2.gif

辛响-主动锥齿轮A2.gif

内容简介：: 毕业设计（论文）过程管理材料题目重型货车驱动桥设计学生姓名辛响院系名称汽车与交通工程学院专业班级车辆07-6班指导教师姚佳岩职称副教授教研室车辆工程起止时间2011.2.282011.6.24教务处制毕业论文指导教师评分表学生姓名辛响院系汽车与交通工程专业、班级车辆07-6指导教师姓名姚佳岩职称副教授从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称重型货车驱动桥设计序号评价项目满分得分1选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况；题目难易度102题目工作量；选题的理论意义或实际价值103查阅文献资料能力；综合运用知识能力154研究方案的设计能力；研究方法和手段的运用能力；外文应用能力255文题相符程度；写作水平156写作规范性；篇幅；成果的理论或实际价值；创新性157科学素养、学习态度、纪律表现；毕业论文进度10得分 X= 评语：（参照上述评价项目给出评语，注意反映该论文的特点）工作态度：好较好一般较差很差研究能力或设计能力：强较强一般较弱很弱工作量：大较大适中较少很少规范性：好较好一般较差很差成果质量（研究方案、研究方法、正确性）：好较好一般较差很差其他：指导教师签字：年月日毕业设计指导教师评分表学生姓名辛响院系汽车与交通工程专业、班级车辆07-6指导教师姓名姚佳岩职称副教授从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称重型货车驱动桥设计序号评价项目满分得分1选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况；题目难易度102题目工作量；题目与工程实践、社会实际、科研与实验室建设等的结合程度103综合运用知识能力（设计涉及学科范围，内容深广度及问题难易度）；应用文献资料能力154设计（实验）能力；计算能力（数据运算与处理能力）；外文应用能力205计算机应用能力；对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力）106插图（图纸）质量；设计说明书撰写水平；设计的实用性与科学性；创新性207设计规范化程度（设计栏目齐全合理、SI制的使用等）58科学素养、学习态度、纪律表现；毕业论文进度10得分 X= 评语：（参照上述评价项目给出评语，注意反映该论文的特点）工作态度：好较好一般较差很差研究能力或设计能力：强较强一般较弱很弱工作量：大较大适中较少很少说明书规范性：好较好一般较差很差图纸规范性：好较好一般较差很差成果质量（设计方案、设计方法、正确性）好较好一般较差很差其他：指导教师签字：年月日毕业论文评阅人评分表学生姓名辛响专业班级车辆07-6指导教师姓名姚佳岩职称副教授题目重型货车驱动桥设计评阅组或预答辩组成员姓名出席人数序号评价项目满分得分1选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况；题目难易度152题目工作量；选题的理论意义或实际价值103查阅文献资料能力；综合运用知识能力204研究方案的设计能力；研究方法和手段的运用能力；外文应用能力255文题相符程度；写作水平156写作规范性；篇幅；成果的理论或实际价值；创新性15得分 Y= 评语：（参照上述评价项目给出评语，注意反映该论文的特点）回答问题：正确基本正确基本不正确不能回答所提问题研究能力或设计能力：强较强一般较弱很弱工作量：大较大适中较少很少规范性：好较好一般较差很差成果质量（研究方案、研究方法、正确性）：好较好一般较差很差其他：评阅人或预答辩组长签字：年月日注：毕业设计（论文）评阅可以采用2名评阅教师评阅或集体评阅或预答辩等形式。毕业设计评阅人评分表学生姓名辛响专业班级车辆07-6指导教师姓名姚佳岩职称副教授题目重型货车驱动桥设计评阅组或预答辩组成员姓名出席人数序号评价项目满分得分1选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况；题目难易度102题目工作量；题目与工程实践、社会实际、科研与实验室建设等的结合程度103综合运用知识能力（设计涉及学科范围，内容深广度及问题难易度）；应用文献资料能力154设计（实验）能力；计算能力（数据运算与处理能力）；外文应用能力255计算机应用能力；对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力）156插图（图纸）质量；设计说明书撰写水平；设计的实用性与科学性；创新性207设计规范化程度（设计栏目齐全合理、SI制的使用等）5得分 Y= 评语：（参照上述评价项目给出评语，注意反映该论文的特点）回答问题：正确基本正确基本不正确不能回答所提问题研究能力或设计能力：强较强一般较弱很弱工作量：大较大适中较少很少说明书规范性：好较好一般较差很差图纸规范性：好较好一般较差很差成果质量（设计方案、设计方法、正确性）好较好一般较差很差其他：评阅人或预答辩组长签字：年月日注：毕业设计（论文）评阅可以采用2名评阅教师评阅或集体评阅或预答辩等形式。毕业论文答辩评分表学生姓名辛响专业班级车辆07-6指导教师姚佳岩职称副教授题目重型货车驱动桥设计答辩时间月日时答辩组成员姓名出席人数序号评审指标满分得分1选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况，题目难易度、工作量、理论意义或价值102研究方案的设计能力、研究方法和手段的运用能力、综合运用知识的能力、应用文献资料和外文的能力203论文撰写水平、文题相符程度、写作规范化程度、篇幅、成果的理论或实际价值、创新性154毕业论文答辩准备情况55毕业论文自述情况206毕业论文答辩回答问题情况30总分 Z= 答辩过程记录、评语：自述思路与表达能力：好较好一般较差很差回答问题：正确基本正确基本不正确不能回答所提问题研究能力或设计能力：强较强一般较弱很弱工作量：大较大适中较少很少规范性：好较好一般较差很差成果质量（研究方案、研究方法、正确性）：好较好一般较差很差其他：答辩组长签字：年月日毕业设计答辩评分表学生姓名辛响专业班级车辆07-6指导教师姚佳岩职称副教授题目重型货车驱动桥设计答辩时间月日时答辩组成员姓名出席人数序号评审指标满分得分1选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况，题目难易度、工作量、与实际的结合程度102设计（实验）能力、对实验结果的分析能力、计算能力、综合运用知识能力103应用文献资料、计算机、外文的能力104设计说明书撰写水平、图纸质量，设计的规范化程度（设计栏目齐全合理、SI制的使用等）、实用性、科学性和创新性155毕业设计答辩准备情况56毕业设计自述情况207毕业设计答辩回答问题情况30总分 Z= 答辩过程记录、评语：自述思路与表达能力：好较好一般较差很差回答问题：正确基本正确基本不正确不能回答所提问题研究能力或设计能力：强较强一般较弱很弱工作量：大较大适中较少很少说明书规范性：好较好一般较差很差图纸规范性：好较好一般较差很差成果质量（设计方案、设计方法、正确性）好较好一般较差很差其他：答辩组长签字：年月日附录AThe structure of driving axleThe driving axle is in the power power transmission the terminal, its basic function increases the torque which transmits by the drive shaft or the transmission gearbox, and power reasonable assignment for left and right driving gear, moreover also withstands the function vertical sets up, the longitudinal force and the transverse force between the road surface and the frame or the automobile body.The driving axle generally by the main gear box, the differential device, the wheel transmission device and the driving axle shell and so on is composed.1.Driving axle design：The driving axle design must satisfy following basic request: 1). Choice main reduction gear ratios ought to be able to guarantee the automobile has the best power and the fuel economy. 2). External dimensions must be small, guaranteed has the necessity ground clearance. 3). Gears and other transmission piece works do steadily, the noise is small. 4). Has the high transmission efficiency under each kind of rotational speed and the load.5). Under the guarantee enough intensity, the rigidity condition, should make every effort the quality to be small, under the reed the quality should be as far as possible small in particular, improves the automobile smoothness. 6). Coordinated with the suspension fork guidance organization movement, regarding changes the driving axle, but also should coordinate with the rotation gear movement.7). Structures are simple, the processing technology capability is good, the manufacture is easy, disassembling, the adjustment is convenient.2.Driving axle classificationThe driving axle minute non-separation type with separates the type two big kinds. 1).Non-separation type driving axleThe non-separation type driving axle also is called the integral-type driving axle, its rear axle drive pipe and main gear box shell with shaft casing rigidly connected whole Liang, thus the both sides rear axle and the driving gear swing related, passes the elastic part and the frame is connected.It by the driving axle shell 1, the main gear box, the differential device and the rear axle is composed. 2). Separation type driving axleThe driving axle uses the independent suspension fork, namely the main gear box shell fixes on the frame, the both sides rear axle and the driving gear can be opposite in the rolling plane in the chassis have the relative motion to be called the separation type driving axle. In order to coordinates with the independent suspension fork, fixes the main gear box shell in the frame (or automobile body) on, the driving axle shell partition and through the hinge joint, or no longer has the driving axle shell other parts besides the main gear box shell.In order to meet the need which about the driving gear independence beats, between the differential device and between wheel rear axle each section connects with the universal joint.3.Drive axle of compositionMainly by the reducer drive, and half axle and drive axle shell, etc.1) .Main reducerThe speed reducer is usually used to change the direction of transmission, reduce speed and increase torque, guarantee cars have enough force and appropriate speed. Main reducer, have more single type, double, double speed reducer, wheel edges.a). Single main reducerBy a reduction gear reducer realization of single reducer, called. Its simple structure, light weight, dongfeng BQl090, light, medium sized truck was widely used in automobile.b). Double main reducerIn some large trucks, load demand is bigger than the slow, with single main reducer drive, driven gear diameter increases, affect to the ground clearance drive, so using twice. Usually called doublestage reducer. Two groups of double reduction gear reducer, increasing torsional twice slowdown.To improve the tapered gear pair of meshing smoothness and strength, the level of spiral bevel gears reduction gear pair is. Second gear pair is helical gears for support.Active tapered gear rotating, drive driven circular gear rotating, thus completing silver. Level Article 2 the initiative of cylindrical gears and driven tapered gear coaxial and rotate together, and bring about a follower of cylindrical gears rotate, 2. Because a follower of cylindrical gears installed in differential shell, so, when a follower of cylindrical gears turning, through the differential and half shaft is driven wheel rotation.2).DifferentialAround half shaft are used to connect differential wheel, can make the sides with different velocity rotating torque simultaneously. Ensure the normal scroll wheel. Some more, in the car driver bridge or in the breakthrough of thansfer transmission shaft with differential between, also called the bridge between differential. Its role in the car is in turn or flat road to drive wheels, and generate differential between the role.Current domestic cars and other cars are adopted symmetric bevel gear ordinary differential. Symmetrical type gear differential planetary gear, half of planetary gear axle shaft gear, or a cross (direct axis) and differential shell, etc.Most current car using differential planetary gear, ordinary bevel gear differential by two or four conical planetary gear and planetary gear axle, two cone half shaft gear and differential shell, etc.3). Half axleHalf shaft are coming to the differential wheel, drive torque to move the car wheel rotation, the solid shaft. Due to the different structure, installation of hub axial force and the different also. Therefore, half shaft are divided into the floating, use, three/four floating three types.a). Howo fou-point suspending half axleGeneral big, medium-sized cars are adopted the floating structure. Half of the spline shaft inside with the half shaft with differential gears connected to the end of the half shaft are forging flanges, bolts and wheel connection. Hub through two far apart WenCheng tapered roller bearings in half a collar. Half a collar and driving axle shell pressure to drive, composition. Use this form, half shaft bearing no direct link with the bridge housing, half shaft driving torque and not only bear any moment under this half shaft are called the floating half axle. The so-called float means half shaft are not bending load.The float, the half axle shaft for lugs and made one. But there are some heavy trucks to lugs, and made the individual parts of the spline shaft in the half. Therefore, both ends of the spline shaft is used, can HuanTou.b). Use half axleUse of half axle within the same with the client, not withstand float bending-torsional. The client through a direct bearing on the inside of half axle shell. This means that will support the half axle under bending moment. Therefore, the half sleeve torque, except under bending moment, local use half shaft is called. This structure is mainly used for certain.The red flag brand limousines CA7560 type of thing. The half shaft are not bending moment, the client will inherit all external use, so called bending support.c). 3/4 floating half axleThree-quarters of floating half shaft are short of bending degree between use and the floating. This type of half axle currently used in XiaoWoChe, only on individual applications, such as M20 type car. Warsaw,4). The bridge housinga). Integral bridge housingIntegral bridge housing for the intensity and rigidity, and facilitate the good performance of the installation, adjustment and maintenance, and widely used. Integral bridge housing for manufacturing methods, which can be divided into different midway through the whole cast type, the steel casting and stamping steel welding etc.b). Drive axle shell segmentedSection type bridge housing generally fall into two, one will DuanLianCheng two by bolts. Bridge housing is segmented to casting and machining.附录B驱动桥的构造驱动桥处于动力传动系的末端，其基本功能是增大由传动轴或变速器传来的转矩，并将动力合理的分配给左、右驱动轮，另外还承受作用于路面和车架或车身之间的垂直立、纵向力和横向力。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。驱动桥的设计：驱动桥设计应当满足如下基本要求：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）齿轮及其他传动件工作平稳，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相协调。（7）结构简单，加工工艺性好，制造容易，拆装、调整方便。驱动桥的分类驱动桥分非断开式与断开式两大类。1、非断开式驱动桥非断开式驱动桥也称为整体式驱动桥，其半轴套管与主减速器壳均与轴壳刚性地相连一个整体梁，因而两侧的半轴和驱动轮相关地摆动，通过弹性元件与车架相连。它由驱动桥壳1，主减速器，差速器和半轴组成。2、断开式驱动桥驱动桥采用独立悬架，即主减速器壳固定在车架上，两侧的半轴和驱动轮能在横向平面相对于车体有相对运动的则称为断开式驱动桥。为了与独立悬架相配合，将主减速器壳固定在车架（或车身）上，驱动桥壳分段并通过铰链连接，或除主减速器壳外不再有驱动桥壳的其它部分。为了适应驱动轮独立上下跳动的需要，差速器与车轮之间的半轴各段之间用万向节连接。驱动桥的组成驱动桥主要由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳等组成。1、主减速器主减速器一般用来改变传动方向，降低转速，增大扭矩，保证汽车有足够的驱动力和适当的速皮。主减速器类型较多，有单级、双级、双速、轮边减速器等。（1）单级主减速器由一对减速齿轮实现减速的装置，称为单级减速器。其结构简单，重量轻，东风BQl090型等轻、中型载重汽车上应用广泛。（2）双级主减速器对一些载重较大的载重汽车，要求较大的减速比，用单级主减速器传动，则从动齿轮的直径就必须增大，会影响驱动桥的离地间隙，所以采用两次减速。通常称为双级减速器。双级减速器有两组减速齿轮，实现两次减速增扭。为提高锥形齿轮副的啮合平稳性和强度，第一级减速齿轮副是螺旋锥齿轮。二级齿轮副是斜齿因拄齿轮。主动圆锥齿轮旋转，带动从动圆银齿轮旋转，从而完成一级减速。第二级减速的主动圆柱齿轮与从动圆锥齿轮同轴而一起旋转，并带动从动圆柱齿轮旋转，进行第二级减速。因从动圆柱齿轮安装于差速器外壳上，所以，当从动圆柱齿轮转动时，通过差速器和半轴即驱动车轮转动。2、差速器差速器用以连接左右半轴，可使两侧车轮以不同角速度旋转同时传递扭矩。保证车轮的正常滚动。有的多桥驱动的汽车，在分动器内或在贯通式传动的轴间也装有差速器，称为桥间差速器。其作用是在汽车转弯或在不平坦的路面上行驶时，使前后驱动车轮之间产生差速作用。目前国产轿车及其它类汽车基本都采用了对称式锥齿轮普通差速器。对称式锥齿轮差速器由行星齿轮、半轴齿轮、行星齿轮轴（十字轴或一根直销轴）和差速器壳等组成。目前大多数汽车采用行星齿轮式差速器，普通锥齿轮差速器由两个或四个圆锥行星齿轮、行星齿轮轴、两个圆锥半轴齿轮和左右差速器壳等组成。3、半轴半轴是将差速器传来的扭矩再传给车轮，驱动车轮旋转，推动汽车行驶的实心轴。由于轮毂的安装结构不同，而半轴的受力情况也不同。所以，半轴分为全浮式、半浮式、34浮式三种型式。（1）全浮式半轴一般大、中型汽车均采用全浮式结构。半轴的内端用花键与差速器的半轴齿轮相连接，半轴的外端锻出凸缘，用螺栓和轮毂连接。轮毂通过两个相距较远的圆锥滚子轴承文承在半轴套管上。半轴套管与后桥壳压配成一体，组成驱动桥壳。用这样的支承形式，半轴与桥壳没有直接联系，使半轴只承受驱动扭矩而不承受任何弯矩，这种半轴称为“全浮式”半轴。所谓“浮”意即半轴不受弯曲载荷。全浮式半轴，外端为凸缘盘与轴制成一体。但也有一些载重汽车把凸缘制成单独零件，并借花键套合在半轴外端。因而，半轴的两端都是花键，可以换头使用。（2）半浮式半轴半浮式半轴的内端与全浮式的一样，不承受弯扭。其外端通过一个轴承直接支承在半轴外壳的内侧。这种支承方式将使半轴外端承受弯矩。因此，这种半袖除传递扭矩外，还局部地承受弯矩，故称为半浮式半轴。这种结构型式主要用于小客车。图示为红旗牌CA7560型高级轿车的驱动桥。其半轴内端不受弯矩，而外端却要承受全部弯矩，所以称为半浮式支承。（3）34浮式半轴34浮式半轴是受弯短的程度介于半浮式和全浮式之间。此式半轴目前应用不多，只在个别小卧车上应用，如华沙M20型汽车。（4）桥壳1）整体式桥壳整体式桥壳因强度和刚度性能好，便于主减速器的安装、调整和维修，而得到广泛应用。整体式桥壳因制造方法不同，可分为整体铸造式、中段铸造压入钢管式和钢板冲压焊接式等。2）分段式驱动桥壳分段式桥壳一般分为两段，由螺栓1将两段连成一体。分段式桥壳比较易于铸造和加工。本科学生毕业设计重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：车辆工程B07-6班学生姓名：辛响指导教师：姚佳岩职称：副教授黑龙江工程学院二一一年六月The Graduation Design for Bachelors Degree Design for Driving Axle of Heavy TruckCandidate：Xin XiangSpecialty：Vehicle EngineeringClass：B07-6Supervisor：Associate Prof. Yao JiayanHeilongjiang Institute of Technology2011-06Harbin黑龙江工程学院本科生毕业设计摘要本次设计的题目是重型车辆车桥设计。驱动桥一般由主减速器、差速器、半轴及桥壳四部分组成，其基本功用是增大由传动轴或直接由变速器传来的转矩，将转矩分配给左、右车轮，并使左、右驱动车轮具有汽车行驶运动学所要求的差速功能；此外，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。本设计首先论述了驱动桥的组成，再分析驱动桥各部分结构型式，确定总体设计方案：采用整体式驱动桥，主减速器的减速型式采用单级减速器，主减速器齿轮采用螺旋锥齿轮，差速器采用普通对称式圆锥行星齿轮差速器，半轴采用全浮式型式，桥壳采用钢板冲压焊接式整体式桥壳。在本次设计中，主要完成了单级减速器、圆锥行星齿轮差速器、全浮式半轴的设计和桥壳的校核及CAD绘图等工作。关键词：驱动桥；主减速器；差速器；半轴；桥壳；CAD；设计；校核ABSTRACTThe object of the design is The Design for Driving Axle of truck of Cellon CA1080. Driving Axle is consisted of Final Drive, Differential Mechanism, Half Shaft and Axle Housing. The basic function of Driving Axle is to increase the torque transmitted by Drive Shaft or directly transmitted by Gearbox, then distributes it to left and right wheel, and make these two wheels have the differential function which is required in Automobile Driving Kinematics; besides, the Driving Axle must also stand the lead hangs down strength, the longitudinal force and the transverse force acted on the road surface, the frame or the compartment lead. The configuration of the Driving Axle is introduced in the theses at first. On the basis of the analysis of the structure ,the developing process and advantages and disadvantages of the former type of Driving Axle, the design adopted the Integral Driving Axle, Single Reduction Gear for Main Decelerators deceleration form, Spiral Bevel Gear for Main Decelerators gear, Full-floating for Axle and stamp-welded steel sheet of Integral Axle Housing for Axle Housing. In the design, we accomplished the design for Single Reduction Gear, tapered Planetary Gear Differential Mechanism, Full-floating Axle, the checking of Axle Housing and CAD drawing and so on. Key words: Drive axle；Main reducer；Differential；Axle；Bridge shell；CAD；Design；CheckII黑龙江工程学院本科生毕业设计目录摘要IAbstractII第1章绪论11.1 研究背景11.2 驱动桥研究的目的和意义11.3 驱动桥研究状况与发展趋势21.3.1 发展状况21.3.2 驱动桥发展趋势21.4 主要研究内容4第2章驱动桥结构方案拟定52.1 驱动桥的结构和种类52.1.1 汽车车桥的种类52.1.2 驱动桥的种类52.1.3 驱动桥结构组成52.2 设计要求102.2.1 适用车型102.2.2 设计基础数据102.3 本章小结10第3章主减速器设计113.1 主减速器的结构形式113.1.1 主减速器的齿轮类型123.1.2 主减速器主、从动锥齿轮的支承形式123.2 主减速器的基本参数选择与设计计算133.2.1 主减速比i0的确定133.2.2 主减速器计算载荷的确定133.2.3 主减速器基本参数的选择153.2.4 主减速器圆弧锥齿轮的几何尺寸计算173.2.5 主减速器圆弧锥齿轮的强度计算183.3 主减速器轴承的载荷计算223.3.1 锥齿轮齿面上的作用力223.3.2 锥齿轮轴承载荷的计算253.3.3 锥齿轮轴承型号的确定273.4 本章小结28第4章差速器设计294.1 对称式圆锥行星齿轮差速器的差速原理294.2 对称式圆锥行星齿轮差速器的结构304.3 对称式圆锥行星齿轮差速器的设计304.3.1 差速器齿轮的基本参数的选择314.3.2 差速器齿轮的几何计算334.3.3 差速器齿轮的强度计算344.4 本章小结36第5章驱动半轴的设计375.1 全浮式半轴计算载荷的确定385.2 全浮式半轴的杆部直径的初选395.3 全浮式半轴的强度计算395.4 半轴花键的选择及强度计算405.4.1 半轴花键的选择405.4.2 半轴花键的强度计算425.5 半轴的结构设计及材料与热处理435.6 本章小结43第6章驱动桥壳的设计446.1 驱动桥设计概述446.2 桥壳的受力分析及强度计算446.2.1 汽车以最大牵引力行驶时的桥壳强度计算446.2.2 汽车侧向力最大时的桥壳强度计算456.2.3 汽车在不平路面冲击载荷作用下桥壳的强度计算466.3 本章小结46结论47参考文献48致谢49附录A50附录B5457第1章绪论1.1 研究背景汽车自上个世纪末诞生以来，已经走过了风风雨雨的一百多年。作为交通运输工具之一，汽车在人们的日常生产及生活中发挥着越来越大的作用，成为了人们生活中不可或缺的一部分。重型载货汽车在汽车生产中占有很大的比重，而驱动桥作为汽车中重要的组成部分，在整车设计中十分重要。良好驱动桥设计可大大提高汽车对各种路面及地面的适应性，提高其通过性及行驶安全性。随着汽车工业的发展及汽车技术的提高，驱动桥的设计，制造工艺都在日益完善。驱动桥也和其他汽车总成一样，除了广泛采用新技术外，在机构设计中日益朝着“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。面对着日趋激烈的竞争，提高驱动桥的性能，降低成本，维修方便成了现代驱动桥设计首先考虑的问题。驱动桥是汽车总成中的重要承载件之一 ,其性能直接影响整车的性能和有效使用寿命。驱动桥一般由桥壳、主减速器、差速器和半壳等元件组成 ,转向驱动桥还包括各种等速联轴节 ,结构更复杂。传统设计是以生产经验为基础 ,以运用力学、数学和回归方法形成的公式、图表、手册等为依据进行的。现代设计是传统设计的深入、丰富和发展 ,而非独立于传统设计的全新设计。以计算机技术为核心 ,以设计理论为指导 ,是现代设计的主要特征。利用这种方法指导设计可以减小经验设计的盲目性和随意性 ,提高设计的主动性、科学性和准确性。同样 ,对驱动桥的研究不应仅停留在传统设计方法上 ,而应借助于现代设计方法以精益求精。本文采用现代驱动桥设计方法 ,结合计算机CAD技术，以促进其设计过程趋于合理化和科学化。1.2 驱动桥研究的目的和意义我国幅员辽阔，地理和道路条件复杂，在各种路面条件下均可获得良好行驶性能的载货汽车非常适合我国的道路条件。此外，随着我国人民物质生活水平的提高，以及对汽车安全性认识的提高，驱动桥的性能得到了人们的重视。我国的载货汽车和客车保有量很大，而且年需求量也相当大。由于工作环境、运输效率等的因素，这些车型迫切需要设计出性能更加出色的驱动桥，以提高汽车的动力性、通过性及安全性。从我国汽车工业发展情况来看，由于我国汽车工业起步较晚，技术相对落后，虽然有着良好的发展势头，但是与国外汽车相比仍然有很大差距。因此，国内汽车产品的更新换代在多方面要受制于国外，这无疑对我国汽车工业的发展极为不利2。现在，我国已成为WTO成员国，国内汽车市场竞争日趋激烈，同时国内汽车业也面临着与国外汽车业同台竞争的压力。只有在价格和性能方面占优势的产品才能在这场竞争中取胜。鉴此，开展驱动桥的设计计算方法、试验方法及其在汽车产品中的应用研究，具有重要的理论意义和实用价值。本课题研究的驱动桥适用于重型载货汽车并可供一般8吨以及以上的车型使用，以作为储备技术和扩大产品的配套能力。1.3 驱动桥研究状况与发展趋势1.3.1 发展状况我国汽车工业与国外相比，起步较晚，技术相对落后，虽然有着良好的发展势头，但是与国外汽车相比仍然有很大差距。作为汽车的重要配套基础件，驱动桥的更新换代在多方面受制于国外，这对我国汽车工业的发展极为不利。经过数十年的发展，我国的汽车行业无论是生产规模、管理模式、技术创新、机制改革、经营理念等诸多方面，都有了很大的发展，已经连续数年保持强劲地增长势头。作为汽车驱动桥这一关键的基础配套件企业，也紧跟着汽车行业的发展，发生了很大的变化。各大驱动桥企业不断的进行管理创新、技术创新、超前进行技术储备、产品开发，生产规模不断扩大，产品质量不断进步。国外汽车企业起步早、技术成熟，由于较早的使用了计算机技术，使产品设计时间缩短，提高了产品的研发效率，80年代开始我国逐步开始引进国外先进汽车技术，进行消化吸收，不断创新，对驱动桥作了多次重大的技术改进，完成了数个吨位驱动桥的产品系列，使得设计更加先进、结构更加合理，适应广泛满足了众汽车企业的要求，产量连年攀升。各大汽车驱动桥企业纷纷采用CAD、CAE技术、有限元分析，为驱动桥的设计提供了先进的技术平台，使得产品开发快捷，快速满足用户要求，为产品的更新换代提供了良好的基础；厂房的改造、设备的更新、工艺路线的调整为产品的内在质量和规模提供了保证。1.3.2 驱动桥发展趋势随着我国公路条件的改善和物流业对车辆性能要求的变化，汽车驱动桥技术已呈现出向单级化发展的趋势。单级桥与双级桥的主要区别及用途单级桥有主减速器，一级减速。桥包尺寸大，离地间隙小，相对双级桥而言，其通过性较差，主要用于公路运输车辆。双级桥有主减速器减速、轮边减速器减速，形成二级减速。由于是二级减速，主减速器减速速比小，主减速器总成相对较小，桥包相对减小，因此离地间隙加大，通过性好。该系列桥总成主要用于公路运输，以及石油、工矿、林业、野外作业和部队等领域。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，汽车上占有重要地位；由于重型货车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；随着公路状况的改善，特别是高速公路的迅猛发展，重型货车使用条件对汽车通过性的要求降低，重型货车不必像过去一样，采用复杂的结构提高通过性；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，中型车产品在主减速比小于7的情况下，应尽量选用单级减速驱动桥。近几年重型货车企业的产销数据显示，中卡市场的集中度正在进一步提高。随着缺陷汽车召回制度及欧、欧排放标准的实施，加上原材料涨价等因素，重型货车的研发、制造、销售等环节的成本将有一定幅度的上升，因此，未来几年内，重型货车市场的盈利水平将会越来越低，重型货车市场价格将会全面调整和适度下降。重型货车未来几年盈利水平的降低，在客观上为重型货车企业的重组创造了条件。随着整个中型汽车企业市场的发展变化，作为4大总成之一的车桥也会随之发生变化，面临市场集中度的问题。与重型货车企业相似，目前国内重型货车车桥生产企业也主要集中在一汽车桥厂、东风襄樊车桥公司、中国重汽桥箱厂、陕西汉德车桥公司、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。随着重型货车产销持续上升，重型货车车桥生产企业纷纷扩大产能并实施技改项目。各重型货车桥厂产能的提升，为重型货车的发展打下了坚实的基础。重型货车热销，各厂家纷纷扩大产能的同时，将加大优势资源的竞争能力。竞争的加剧必然造成巨头的出现。衡量一个成功的桥厂，其5万根以上的产量是最低基准线。在斯太尔平台桥厂中，中国重汽桥箱厂、陕西汉德车桥有限公司、重庆红岩桥厂、安凯桥厂产能均在2004-2005年突破5万根大关。可以预料在未来两三年内，主要中重型卡车桥企业的二期、三期技改将会全面完成，其中重卡车桥国内布局也将初步完成。高速的中卡呼唤新型中卡车桥，为了适应未来的发展需要，提高运输效率，有关人士呼吁我国中卡企业必须转变传统的公路运输概念，生产出适应快速、长途的高效率、高效益型中卡。我国现有的斯太尔驱动桥产品主要满足中高档中型汽车的需求，属于典型的欧洲中型汽车产品的零部件结构，这决定了存在诸多缺点：传动效率相对较低，油耗高长途运输容易导致汽车轮载发热，散热效果差，为了防止过热发生爆胎，不得不增加喷淋装置使结构相对复杂。导致产品价格高等。随着公路网络的不断完善，特别是高速公路的迅猛发展，上述缺点在公路运输中型汽车中日显突出，据统计，欧美中型汽车采用该结构的车桥产品呈下降趋势，日本采用该结构的产品更少。有关专家预测我国采用斯太尔驱动桥产品的合理比例是占整个重型汽车驱动桥的25，驱动桥的主流产品是单级减速驱动桥产品。未来中卡车桥将由典型的斯太尔双级减速驱动桥向单级桥方向发展。GB1589的颁布实施，鼓励中卡向多轴化发展。国内众多中卡企业纷纷推出多轴卡车，这使承载轴的需求量大增。承载轴的走俏，为各大桥厂提供了更大的市场空间。专家预测，在未来10年内，客车的市场需求量仅仅是重型货车的10左右，市场空间不大，如果考虑轿车进入家庭的影响，今后的大型客车市场将逐步下降；因此，各企业发展战略的重点都放在中重卡车桥上。客车车桥产品可以保留，用以满足客车生产的需要。2005年及以后的几年内，中型汽车所需桥总成将会形成以下产品格局：公路运输以10t及以上单级减速驱动桥、承载轴为主，工程、港口等用车以10t级以上双级减速驱动桥为主。公路运输车辆向大吨位、多轴化、大功率方向发展，使得驱动桥总成也向传动效率高的单级减速方向发展。有关专家预测，未来我国的中重型车桥产品中75的驱动桥将是单级驱动桥。 1.4 主要研究内容结合相关参考文献和实际设计要求，在参考以往的研究成果以及国内外发展的现状，确定主要研究内容如下：1.针对重型载货汽车为设计对象，进行驱动桥的结构的选择；2.进行主减速器、差速器、半轴、桥壳的选择、计算及校核；3.利用CAD完成驱动桥装备图及主要零件图。第2章驱动桥结构方案拟定2.1 驱动桥的结构和种类2.1.1 汽车车桥的种类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。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。2.1.2 驱动桥的种类驱动桥作为汽车的重要的组成部分处于传动系的末端，其基本功用是增大由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、石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车厢之间的铅垂力、纵向力和横向力。在一般的汽车结构中、驱动桥包括主减速器（又称主传动器）、差速器、驱动车轮的传动装置及桥壳等部件如图2.1所示。对于各种不同类型和用途的汽车，正确地确定上述机件的结构型式并成功地将它们组合成一个整体驱动桥，乃是设计者必须先解决的问题。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；当驱动车轮采用独立悬挂时，则配以断开式驱动桥。非独立悬架，整体式驱动桥。这种类型的车一般的设计多采用单级减速器，它可以保证足够大的离地间隙同时也可以增大主传动比。2.1.3 驱动桥结构组成1、主减速器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装方法。驱动桥结构如图2.1.。1 2 3 4 5 6 7 8 9 101半轴 2圆锥滚子轴承 3支承螺栓 4主减速器从动锥齿轮 5油封6主减速器主动锥齿轮 7弹簧座 8垫圈 9轮毂 10调整螺母图2.1 驱动桥（1）主减速器齿轮的类型，在现代汽车驱动桥中，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。双曲面齿轮如图2.3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：尺寸相同时，双曲面齿轮有更大的传动比。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。图2.2 螺旋锥齿轮图2.3 双曲面齿轮当传动比一定，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。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。双曲面齿轮传动有如下缺点：长方向的纵向滑动使摩擦损失增加，降低了传动效率。齿面间有大的压力和摩擦功，使齿轮抗啮合能力降低。双曲面主动齿轮具有较大的轴向力，使其轴承负荷增大。双曲面齿轮必须采用可改善油膜强度和防刮伤添加剂的特种润滑油。（2）主减速器主动锥齿轮的支承形式及安装方式的选择，现在汽车主减速器主动锥齿轮的支承形式有如下两种：悬臂式悬臂式支承结构如图2.4所示，其特点是在锥齿轮大端一侧采用较长的轴径，其上安装两个圆锥滚子轴承。为了减小悬臂长度a和增加两端的距离b，以改善支承刚度，应使两轴承圆锥滚子向外。悬臂式支承结构简单，支承刚度较差，多用于传递转钜较小的轿车、轻型货车的单级主减速器及许多双级主减速器中。图2.4 锥齿轮悬臂式支承骑马式骑马式支承结构如图2.5所示，其特点是在锥齿轮的两端均有轴承支承，这样可大大增加支承刚度，又使轴承负荷减小，齿轮啮合条件改善，在需要传递较大转矩情况下，最好采用骑马式支承。图2.5 主动锥齿轮骑马式支承（3）从动锥齿轮的支承方式和安装方式的选择，从动锥齿轮的两端支承多采用圆锥滚子轴承，安装时应使它们的圆锥滚子大端相向朝内，而小端相向朝外。为了防止从动锥齿轮在轴向载荷作用下的偏移，圆锥滚子轴承应用两端的调整螺母调整。主减速器从动锥齿轮采用无辐式结构并用细牙螺钉以精度较高的紧配固定在差速器壳的凸缘上。（4）主减速器的轴承预紧及齿轮啮合调整，支承主减速器的圆锥滚子轴承需预紧以消除安装的原始间隙、磨合期间该间隙的增大及增强支承刚度。分析可知，当轴向力于弹簧变形呈线性关系时，预紧使轴向位移减小至原来的1/2。预紧力虽然可以增大支承刚度，改善齿轮的啮合和轴承工作条件，但当预紧力超过某一理想值时，轴承寿命会急剧下降。主减速器轴承的预紧值可取为以发动机最大转矩时换算所得轴向力的30。主动锥齿轮轴承预紧度的调整采用套筒与垫片，从动锥齿轮轴承预紧度的调整采用调整螺母。（5）主减速器的减速形式的选择，主减速器的减速形式分为单级减速（如图2.5）、双级减速、单级贯通、双级贯通、主减速及轮边减速等。按主减速比的变化可分为单速主减速器和双速主减速器两种。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io7.6的各种中小型汽车上。2、差速器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。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。3、半轴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。在断开式驱动桥和转向驱动桥中，驱动车轮的传动装置包括半轴和万向接传动装置且多采用等速万向节。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。在装有轮边减速器的驱动桥上，半轴将半轴齿轮与轮边减速器的主动齿轮连接起来。半浮式半轴具有结构简单、质量小、尺寸紧凑、造价低廉等优点。主要用于质量较小，使用条件好，承载负荷也不大的轿车和轻型载货汽车。3/4浮式半轴，因其侧向力引起弯矩使轴承有歪斜的趋势，这将急剧降低轴承的寿命，故未得到推广。全浮式半轴广泛应用于各类重型汽车上。4、桥壳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。因此桥完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。结构形式分类：可分式、整体式、组合式。按制造工艺不同分类：铸造式强度、刚度较大，但质量大，加工面多，制造工艺复杂，用于中重型货车。钢板焊接冲压式质量小，材料利用率高，制造成本低，适于大量生产，轿车和中小型货车，部分重型货车。2.2 设计要求表2.1 设计基础数据车型载货汽车整备质量4330kg满载质量 8015kg最高车速93km/h最大爬坡度大于29%变速器1挡传动比7.285额定功率104kw（最高车速时3000r/min时）最大转矩330Nm（12001400r/min时）轮胎规格8.25R20最小离地间隙212mm2.3 本章小结本章简要的介绍了驱动桥的种类、组成并由所选车型选择了非断开式驱动桥、单级主减速器、普通对称式圆锥行星齿轮差速器、全浮式半轴、铸造整体式桥壳。另外，本章列出了所选车型基本数据。第3章主减速器设计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。驱动桥中主减速器、差速器设计应满足如下基本要求：所选择的主减速比应能保证汽车既有最佳的动力性和燃料经济性。外型尺寸要小，保证有必要的离地间隙；齿轮其它传动件工作平稳，噪音小。在各种转速和载荷下具有高的传动效率；与悬架导向机构与动协调。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。结构简单，加工工艺性好，制造容易，拆装、调整方便。按主减速器的类型分，驱动桥的结构形式有多种，基本形式有三种如下：1、中央单级减速器此是驱动桥结构中最为简单的一种(如图3.1示)，是驱动桥的基本形式，在载重汽车中占主导地位。一般在主传动比较小的情况下，应尽量采用中央单级减速驱动桥。图3.1单级主减速器图3.2双级主减速器2、中央双级主减速器中央双级减速桥（如图3.2）是在中央单级桥的速比超出一定数值或牵引总质量较大时使用的。双级减速桥一般均不作为一种基本型驱动桥来发展，而是作为某一特殊考虑而派生出来的驱动桥存在。3、中央单级轮边减速器中央单级主减速器。有以下几点优点：(1)结构最简单，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) 载重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，汽车使用条件对汽车通过性的要求降低；(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。单级驱动桥产品的优势为单级驱动桥的发展拓展了广阔的前景。从产品设计的角度看，载重车产品在主减速比小于7的情况下，应尽量选用单级减速驱动桥。所以此设计采用中央单级减速驱动桥，再配以整体式桥壳。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。由于轮齿端面重迭的影响，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。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。3.1.2 主减速器主、从动锥齿轮的支承形式主动锥齿轮的支承形式可分为悬臂式支承（如图3.3）和跨置式支承（如图3.4）两种。查阅资料、文献，经方案论证，采用跨置式支承结构。跨置式支承使支承刚度大为增加，使齿轮在载荷作用下的变形大为减小。图3.3主动锥齿轮悬臂式支承图3.4主动锥齿轮跨置式从动锥齿轮采用圆锥滚子轴承支承（如图3.5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，应尽量使c等于或大于。图3.5从动锥齿轮支撑形式3.2 主减速器的基本参数选择与设计计算3.2.1 主减速比i0的确定对于载货汽车来说，为了得到足够的功率储备而使最高车速稍有下降，i0一般选用下式确定：（3.1）式中：车轮的滚动半径， =0.487m；igh变速器最高档传动比。igh =1；i分动器或加力器的高档传动比；iLB轮边减速器的传动比。将np=3000r/min，vamax =93km/h，rr=0.487m，igh=1代入（3.1），最终取i0=6.33。3.2.2 主减速器计算载荷的确定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转矩Tce从动锥齿轮计算转矩Tce Tce=TemaxiTLK0T/n （3.2）式中：Tce计算转矩，Nm；Temax发动机最大转矩；Temax =330 Nmn计算驱动桥数，1；由发动机到所计算的主减速器从动齿轮之间的传动系最低挡传动比；为变速器1挡传动比与主减速器传动比的乘积，此处为46.11； T变速器传动效率，取T =0.9；K0超载系数，对于一般载货汽车、矿用汽车和越野车以及液力传动的各类汽车取K0=1；代入式（3.2），有： Tce=13694.67 Nm主动锥齿轮计算转矩 T=2163.45 Nm2、按驱动轮打滑转矩确定从动锥齿轮的计算转矩Tcs Tcs=G2rr/LBiLB （3.3）式中：G2汽车满载时一个驱动桥给水平地面的最大负荷，对于42的货车满载时后桥承载全车重量的60%68%，此处取64%，则取 G2=50270N; 轮胎对地面的附着系数，对于安装一般轮胎的公路用车，取=0.85；对于越野汽车取1.0；对于安装有专门的防滑宽轮胎的高级轿车，计算时可取1.25; rr车轮的滚动半径，在此选用轮胎型号为8.25R20，则车论的滚动半径为0.487m；LB，iLB分别为所计算的主减速器从动锥齿轮到驱动车轮之间的传动效率和传动比，LB取0.9，由于没有轮边减速器iLB取1.0代入式（3.3），有： Tcs=231213、按汽车日常行驶平均转矩确定从动锥齿轮的计算转矩Tcf对于公路车辆来说，使用条件较非公路车辆稳定，其正常持续的转矩根据所谓的平均牵引力的值来确定：（3.4）式中：汽车满载时的总重量，78547N；所牵引的挂车满载时总重量，N，但仅用于牵引车的计算；道路滚动阻力系数，对于载货汽车可取0.0150.020；取0.016汽车正常行驶时的平均爬坡能力系数，对于载货汽车可取0.050.09取0.06；汽车的性能系数在此取0；主减速器从动齿轮到车轮之间的效率；取为0.9主减速器从动齿轮到车轮之间的传动比；n驱动桥数。所以 3.2.3 主减速器基本参数的选择主减速器锥齿轮的主要参数有主、从动齿轮的齿数z1和z2、从动锥齿轮大端分度圆直径、端面模数mt、主从动锥齿轮齿面宽b1和b2、中点螺旋角、法向压力角等。1、主、从动锥齿轮齿数z1和z2选择主、从动锥齿轮齿数时应考虑如下因素：（1）为了磨合均匀，z1，z2之间应避免有公约数。（2）为得到理想齿面重合度和高轮齿弯曲强度，主、从动齿轮齿数和不小于40。（3）为了啮合平稳，噪声小和具有高的疲劳强度对于商用车z1一般不小于6。（4）主传动比i0较大时，z1尽量取得小一些，以便得到满意的离地间隙。（5）对于不同的主传动比，z1和z2应有适宜的搭配。根据以上要求，这里取z1=6 z2=38，能够满足条件：z1 + z2=44402、从动锥齿轮大端分度圆直径D2和端面模数mt对于单级主减速器，增大尺寸D2会影响驱动桥壳的离地间隙，减小D2又会影响悬置式主动齿轮的前支承座的安装空间和差速器的安装。D2可根据经验公式初选，即（3.5）式中：直径系数，一般取13.016.0；从动锥齿轮的计算转矩，Nm，为Tce和Tcs中的较小者。所以 D2=（13.016.0）=（311383）mm初选D2=380mm，则mt = D2/ z2 =380/38=10mm选取mt=10mm，则D2=380mm，根据mt=km校核mt=10mm选取是否合适，其中km =（0.30.4）此处，mt =（0.30.4）=（7.210.05），满足校核条件。3、主、从动锥齿轮齿面宽b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轮齿小端齿沟变窄引起的切削刀头顶面过窄及刀尖圆角过小，这样不但会减小了齿根圆角半径，加大了集中应力，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轮齿小端，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。但齿面过窄，轮齿表面的耐磨性和轮齿的强度会降低。对于从动锥齿轮齿面宽b应满足b10m，对于汽车主减速器圆弧齿轮推荐采用：B=0.155 D2=0.155380=58.9mm为满足齿轮强度要求在此取64mm4、中点螺旋角螺旋角沿齿宽是变化的，轮齿大端的螺旋角最大，轮齿小端螺旋角最小。弧齿锥齿轮副的中点螺旋角是相等的，选时应考虑它对齿面重合度，轮齿强度和轴向力大小的影响，越大，则也越大，同时啮合的齿越多，传动越平稳，噪声越低，而且轮齿的强度越高，在1.52.0时效果最好，但过大，会导致轴向力增大。汽车主减速器弧齿锥齿轮的平均螺旋角为3540，而商用车选用较小的值以防止轴向力过大，通常取35。5、螺旋方向主、从动锥齿轮的螺旋方向是相反的。螺旋方向与锥齿轮的旋转方向影响其所受的轴向力的方向。当变速器挂前进挡时，应使主动锥齿轮的轴向力离开锥顶方向。这样可使主、从动齿轮有分离的趋势，防止轮齿因卡死而损坏。所以主动锥齿轮选择为左旋，从锥顶看为逆时针运动，这样从动锥齿轮为右旋，从锥顶看为顺时针，驱动汽车前进。6、法向压力角法向压力角大一些可以提高齿轮的强度，减少齿轮不产生根切的最小齿数，但对于尺寸小的齿轮，大压力角易使齿顶变尖及刀尖宽度过小，并使齿轮的端面重合度下降。对于弧齿锥齿轮，商用车的为20或2230。这里取20。3.2.4 主减速器圆弧锥齿轮的几何尺寸计算表3.1 主减速器圆弧锥齿轮的几何尺寸计算用表项目计算公式计算结果主动齿轮齿数6从动齿轮齿数38端面模数10齿面宽=64工作齿高15全齿高=16.66法向压力角=20轴交角=90节圆直径=60=380节锥角arctan=90-=8.973=81.027节锥距A=取A=192.35周节t=3.1416 t=31.416齿顶高=12.85；=2.15mm齿根高=3.81 ；=14.51mm径向间隙c=1.66齿根角=1.135；=4.314面锥角=13.287=82.162螺旋角=35续表3.1 主减速器圆弧锥齿轮的几何尺寸计算用表项目计算公式计算结果根锥角=7.838=76.713齿顶圆直径=85.385=380.67节锥顶点止齿轮外缘距离=187.996=27.876理论弧齿厚 =23.17mm=8.246mm齿侧间隙B=0.2540.3300.3mm3.2.5 主减速器圆弧锥齿轮的强度计算在选好主减速器齿轮的主要参数后，应根据所选的齿形计算锥齿轮的几何尺寸，对其强度进行计算，以保证其有足够的强度和寿命。在进行强度计算之前应首先了解齿轮的破坏形式及其影响因素。1、单位齿长圆周力在汽车主减速器齿轮的表面耐磨性，常常用其在轮齿上的假定单位压力即单位齿长圆周力来估算，即 P= (3.6)式中：P作用在齿轮上的圆周力，按发动机最大转矩Temax和最大附着力矩两种载荷工况进行计算，N；从动齿轮的齿面宽，在此取60mm. 按发动机最大转矩计算时：（3.7）式中：发动机输出的最大转矩，在此取330 Nm；变速器的传动比，常取1挡及直接挡传动比进行计算；主动齿轮节圆直径，在此取60mm.当按1挡传动比进行计算时有：当按直接挡传动比进行计算时有：按最大附着力矩计算时：（3.8）式中：汽车满载时一个驱动桥给水平地面的最大负荷，对于后驱动桥还应考虑汽车最大加速时的负荷增加量，在此取50270N；轮胎与地面的附着系数，在此取0.85：轮胎的滚动半径，在此取0.487m；按上式 =1711.3 Nmm在现代汽车的设计中，由于材质及加工工艺等制造质量的提高，单位齿长上的圆周力有时提高许用资料的20%25%。表3.2 许用单位齿长上的圆周力P Nmm 参数汽车类别轮胎与地面的附着系数挡挡直接挡轿车8935363218930.85载货汽车142925014290.85公共汽车9822140.85牵引汽车5362500.65由上表可知对于按照发动机计算转矩计算的P为：1挡：1714.81786.25 Nmm直接挡：300 312.5 Nmm按照最大附着力矩计算的P为：1786.25 Nmm，则可知主减速器的单位齿长圆周力满足要求。2、齿轮弯曲强度锥齿轮轮齿的齿根弯曲应力为：（3.9）式中 w锥齿轮轮齿的齿根弯曲应力，MPa；Tc齿轮的计算转矩，从动齿轮按Tcs，Tce见式（3.1）、（3.2）两者中之较小者和Tcf见式（3.3）计算；对于主动齿轮还需转换到主动齿轮上；k0过载系数，一般取1；ks尺寸系数，当端面模数1.6mm时，ks= ，此处取ks=0.79km齿面载荷分配系数，当只有一个齿轮采用骑马式支承形式时，km =1.101.25，此处取km =1.10；kv质量系数，取1；b所计算的齿轮齿面宽；J齿轮的轮齿弯曲应力综合系数，通过图3.6可知对于主动齿轮J=0.165.对于从动齿轮J=0.2252；当按Tce，Tcs中较小的一个计算时，Tc1 =2163.45Nm, Tc2 =13694.67 Nm, 将各参数代入式（3.8），有：主动：从动：当按Tcf计算时，Tc1 =510.3 Nm, Tc2=3230.2 Nm , 将各参数代入式（3.9），有：主动：从动：当按Tce，Tcs中较小的一个计算时，汽车主减速器齿轮的许用弯曲应力为700MPa;按Tcf计算时，许用弯曲应力为210.9 MPa,轮齿弯曲强度满足要求。图 3.6 齿轮轮齿弯曲系数J3、轮齿接触强度锥齿轮轮齿的齿面接触应力为： j= （3.10）式中：j锥齿轮轮齿的齿面接触应力，MPa；d1主动锥齿轮大端分度圆直径，mm；d1 =60mmb主、从动锥齿轮齿面宽较小值；b=64mmkf齿面品质系数，取1.0；cp综合弹性系数，对于钢制齿轮副取232.6N1/2/mm；k0、ks、km、kv见式（3.9）下说明；J齿面接触强度的综合系数，取0.165； T1c主动锥齿轮计算转矩，可按Tce，Tcs见式（3.2）、（3.3）两者中之较小者和Tcf见式（3.4）计算；当按Tce，Tcs见式（3.2）、（3.3）两者中之较小者计算时，Tc1 =2163.45 Nm，将各参数代入式（3.10），有： j =2677.5 MPa当按Tcf见式（3.4）计算时，Tcf =510.3 Nm，将各参数代入式（3.10），有： j=1123.5MPa主、从动齿轮的接触应力式相同的。当按Tcf计算时，许用接触应力为1750MPa；当按Tce，Tcs两者中之较小者计算时，许用接触应力为2800MPa。轮齿接触应力满足要求实践表明，主减速器齿轮的疲劳寿命主要与最大持续载荷（即平均计算转矩）有关，而与汽车预期寿命期间出现的峰值载荷关系不大。汽车驱动桥的最大输出转矩Tce和最大附着转矩Tcs并不是使用中的持续载荷，强度计算时只能用它来验算最大应力，不能作为疲劳损坏的依据。3.3 主减速器轴承的载荷计算3.3.1 锥齿轮齿面上的作用力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。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Td进行计算。（3.11）式中：发动机最大转矩，330N.m ，变速器，倒档使用率，按表3.3取，，.变速器，倒档传动比，其中=7.285=4.193，=2.485，=1.563，=1.0，=0.783，=6.777。，变速器处于，倒档时的发动机转矩利用率，可按表3.4选取。表3.3 变速器各挡的相对工作时间或使用率fgi 车型档位数最高档传动比fgi /%变速器档位载货汽车4113217541143560511351675511312642061124815706112487015810.5135.510154520 表3.4 变速器处于各当事的发动机转矩利用率车型变速器档位轿车公共汽车载货汽车档档档档带超速档档档带超速档档KT80fTi/%6070657070505050606560707060606050605060607080706050606060807060超速档7570将以上数据代入式（3.10），则有：解得=436.15 N.m对于圆锥齿轮的齿面中点的分度圆直径（3.12）（3.13）式中：d2从动齿轮节圆直径，取d2=380mm；b从动齿轮齿面宽，取b=64mm；从动齿轮节锥角，取=81.027；z1、z2主、从动齿轮齿数，z1 =6， z2=38.将以上结果代入式（3.12）、（3.13）解得： d1m=50.02mm ；d2m=316.78mm(1) 齿宽中点处的圆周力齿宽中点处的圆周力为N （3.14）式中：作用在该齿轮上的转矩，作用在主减速器主动锥齿轮上的当量转矩T=436.15 N； d1m主动齿轮齿面宽中点处的分度圆直径。按上式主减速器从动锥齿轮齿宽中点处的圆周力=17.439 KN由F1/F2=可知，对于弧齿锥齿轮副，作用主从动齿轮的圆周力是相等的。（2）锥齿轮的轴向力和径向力如图3.7，主动锥齿轮螺旋方向为左旋，从锥顶看旋转方向为逆时针，FT 为作用在节锥面上的齿面宽中点A处的法向力，在A点处的螺旋方向的法平面内，F分解成两个相互垂直的力FN和Ff，FN垂直于OA且位于OOA所在的平面，Ff位于以图3.7 主动锥齿轮齿面的受力图OA为切线的节锥切平面内。Ff在此平面内又可分为沿切线方向的圆周力F和沿节圆母线方向的力Fs。F与Ff之间的夹角为螺旋角，FT与Ff之间的夹角为法向压力角，这样就有：（3.15）（3.16）（3.17）于是，作用在主动锥齿轮齿面上的轴向力和径向力分别为（3.18）（3.19）由式（3.18）可计算13270.02N由式（3.19）可计算=5749.24N3.3.2 锥齿轮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确定，则可计算出轴承的径向载荷。对于采用悬置式的主动锥齿轮和骑马式从动锥齿轮的轴承径向载荷，如图3.8及图3.9所示A BC D图3.8 骑马式主动锥齿轮图3.9 骑马式从动锥齿轮主动锥齿轮：a=41.7mm，b=60mm从动锥齿轮：c=181mm，d=173mm。轴承A，B的径向载荷分别为R= （3.20）（3.21）式中：F、见式（3.14）、式（3.18）及式（3.19），F=17439N，=5749.24N，=13270.02N；主动齿轮齿面宽中点处的分度圆直径，=50.02mm。= =25093.7N轴承A的轴向力=13270.02N R=44540N轴承B的轴向力=0N轴承C、D的径向载荷分别为： R= （3.22） R= （3.23）式中：F、FRz、Faz见式（3.14）、式（3.18）及式（3.19），对于轴交角为90 圆锥齿轮传动副来说，一个齿轮的轴向力等于另一个齿轮的径向力，则对于从动齿轮来说，F=17439N，FRz =13270.02N，Faz =5749.24N；d2m从动齿轮齿面宽中点处的分度圆直径，d2m =316.78mm。将以上数据代入式（3.22）及式（3.23），有： R= =9377.7N轴承C的轴向力AC=5749.24N。 R=9861.57N轴承D的轴向力AD=0N。3.3.3 锥齿轮轴承型号的确定轴承B计算当量动载荷P=0.53查阅文献3锥齿轮圆锥滚子轴承e值为0.36，故 e，由此得X=0.4,Y=1.7。另外查得载荷系数fp=1.2。P=fp（XFr+YFa）（3.24）将各参数代入式（3.24）中，有： P=39116N轴承应有的基本额定动负荷CrCr= （3.25）式中：Lh轴承的预期寿命，5000h；ft温度系数，查文献4，得ft=1；滚子轴承的寿命系数，查文献4，得=10/3；n轴承的计算转速，r/min，可根据汽车的平均行驶速度计算。对于无轮边减速器的驱动桥来说，从动齿轮轴承的计算转速为：n2= （3.26）式中:汽车平均行驶速度，对于货车来说，可取=35Km/h；车轮滚动半径，可取=0.487m将以上数据代入式（3.26），则有：n2=3186.2r/minn1=503.3r/min将各参数代入式（3.25）中，有；Cr=50201N初选轴承型号查文献3，初步选择Cr =54200N Cr的圆锥滚子轴承30207。验算30207圆锥滚子轴承的寿命Lh = （3.27）将各参数代入式（3.27）中，有： Lh =7014.1h5000h所选择30207圆锥滚子轴承的寿命满足预期寿命，故选30207轴承,经检验能满足。轴承A、轴承C、轴承D、轴承E强度都可按此方法得出，其强度均能够满足要求。3.4 本章小结本章首先选择了主减速器的齿轮类型，确定了主减速器主、从动锥齿轮的支承形式。并对主减速器的基本参数进行了设计及强度校核。在文章的最后，进行了主减速器锥齿轮轴承作用力分析，确定了轴承的型号，并对轴承载荷进行了计算和强度校核。第4章差速器设计汽车在行驶过程中左，右车轮在同一时间内所滚过的路程往往不等。转弯时内、外两侧车轮行程显然不同，外侧车轮滚过的距离大于内侧的车轮；汽车在不平路面上行驶时，由于路面波形不同也会造成两侧车轮滚过的路程不等；即使在平直路面上行驶，由于轮胎气压、轮胎负荷、胎面磨损程度不同以及制造误差等因素的影响，也会引起左、右车轮因滚动半径的不同而使左、右车轮行程不等。如果驱动桥的左、右车轮刚性连接，则行驶时不可避免地会产生驱动轮在路面上的滑移或滑转。这不仅会加剧轮胎的磨损与功率和燃料的消耗，而且可能导致转向和操纵性能恶化。为了防止这些现象的发生，汽车左、右驱动轮间都装有轮间差速器，从而保证了驱动桥两侧车轮在行程不等时具有不同的旋转角速度，满足了汽车行驶运动学要求。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的角速度转动。差速器有多种形式，在此设计普通对称式圆锥行星齿轮差速器。4.1 对称式圆锥行星齿轮差速器的差速原理图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=，即差速器不起差速作用，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），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（4.1）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。有式（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，则另一侧半轴齿轮即以相同的转速反向转动。4.2 对称式圆锥行星齿轮差速器的结构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。如图4.2所示。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，故广泛用于各类车辆上。1、12-轴承 2-螺母 3、14-锁止垫片 4-差速器左壳 5、13-螺栓 6-半轴齿轮垫片7-半轴齿轮 8-行星齿轮轴 9-行星齿轮 10-行星齿轮垫片 11-差速器右壳图4.2 普通的对称式圆锥行星齿轮差速器4.3 对称式圆锥行星齿轮差速器的设计由于在差速器壳上装着主减速器从动齿轮，所以在确定主减速器从动齿轮尺寸时，应考虑差速器的安装。差速器的轮廓尺寸也受到主减速器从动齿轮轴承支承座及主动齿轮导向轴承座的限制。4.3.1 差速器齿轮的基本参数的选择1、行星齿轮数目的选择载货汽车采用4个行星齿轮。 2、行星齿轮球面半径的确定圆锥行星齿轮差速器的结构尺寸，通常取决于行星齿轮的背面的球面半径，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，因此在一定程度上也表征了差速器的强度。球面半径可按如下的经验公式确定： mm (4.3) 式中：行星齿轮球面半径系数，可取2.522.99，对于有4个行星齿轮的货汽车取小值2.6；计算转矩，取Tce和Tcs的较小值，13694.67 Nm.根据上式=62.2mm 所以预选其节锥距A=，取A=61mm 3、行星齿轮与半轴齿轮的选择为了获得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。但一般不少于10。半轴齿轮的齿数采用1425，大多数汽车的半轴齿轮与行星齿轮的齿数比/在1.52.0的范围内。差速器的各个行星齿轮与两个半轴齿轮是同时啮合的，因此，在确定这两种齿轮齿数时，应考虑它们之间的装配关系，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所整除，以便行星齿轮能均匀地分布于半轴齿轮的轴线周围，否则，差速器将无法安装，即应满足的安装条件为：（4.4）式中：，左右半轴齿轮的齿数，对于对称式圆锥齿轮差速器来说，=；行星齿轮数目；任意整数。在此=10，=18 满足以上要求。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与半轴齿轮的节锥角，=29.05=90-=60.95再按下式初步求出圆锥齿轮的大端端面模数mm= 由于强度的要求在此取m=8mm,则节锥距A=82.4mm。则 5、压力角目前，汽车差速器的齿轮大都采用22.5的压力角，齿高系数为0.8。最小齿数可减少到10，并且在小齿轮（行星齿轮）齿顶不变尖的条件下，还可以由切向修正加大半轴齿轮的齿厚，从而使行星齿轮与半轴齿轮趋于等强度。由于这种齿形的最小齿数比压力角为20的少，故可以用较大的模数以提高轮齿的强度。在此选22.5的压力角。6、行星齿轮安装孔的直径及其深度L行星齿轮的安装孔的直径与行星齿轮轴的名义尺寸相同，而行星齿轮的安装孔的深度就是行星齿轮在其轴上的支承长度，通常取：（4.5）式中：差速器传递的转矩，Nm；在此取13694.67 行星齿轮的数目；在此为4 行星齿轮支承面中点至锥顶的距离， 0.5， d为半轴齿轮齿面宽中点处的直径，而d0.8；则=57.6mm 支承面的许用挤压应力，在此取69 根据上式 =0.5115.2=57.6 314.3.2 差速器齿轮的几何计算表4.1汽车差速器直齿锥齿轮的几何尺寸计算用表项目计算公式计算结果行星齿轮齿数10，应尽量取最小值=10半轴齿轮齿数=1425，且需满足式（3-4）=18模数m=8mm齿面宽b=(0.250.30)A;b10m20mm工作齿高=12.18mm全齿高14.355压力角22.5轴交角=9090节圆直径；节锥角，=29.05，节锥距=82.4mm周节=3.1416=22mm齿顶高;=8.45mm=4.35mm 续表4.1项目计算公式计算结果齿根高=1.788-;=1.788-=5.85mm;=9.95 mm径向间隙=-=0.188+0.051=1.555mm齿根角=;=4.061; =6.885面锥角；=35.94，=65.01根锥角；=24.99，=54.07外圆直径； mmmm节圆顶点至齿轮外缘距离理论弧齿厚=13.88 mm=11.25mm齿侧间隙=0.2030.279 mm=0.250mm弦齿厚=13.69mm=11.11mm弦齿高=8.98mm=4.46mm4.3.3 差速器齿轮的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。因此对于差速器齿轮主要应进行弯曲强度校核。轮齿弯曲强度为 MPa (4.6) 式中：差速器一个行星齿轮传给一个半轴齿轮的转矩，其计算式齿轮的计算转矩，从动齿轮按，见式（3.2）、（3.3）两者中的较小者和见式（3.4）计算；差速器的行星齿轮数；半轴齿轮齿数；ks尺寸系数，当端面模数1.6mm时，ks= ，此处取ks=0.75、见式（3.10）下的说明；计算汽车差速器齿轮弯曲应力用的综合系数，由下图4.3查得=0.225当按，两者中的较小者计算时，=2054.2，将以上数据代入式(4.6)，有：= 图4.3 弯曲计算用综合系数当按计算时，T=，将以上数据代入式(3-6)，有：=当按，两者中的较小者计算时，许用弯曲应力为980 MPa，当按计算时，许用弯曲应力为210.9MPa，故差速器的轮齿弯曲强度满足要求。所以，差速器齿轮满足弯曲强度要求。材料为20CrMnTi。4.4 本章小结本章首先说明了差速器作用及工作原理，阐述了差速器的结构组成，并从结构出发确定了对称式圆锥行星齿轮差速器齿轮的基本参数，计算了齿轮几何尺寸，并对差速器齿轮进行了强度校核。第5章驱动半轴的设计驱动半轴位于传动系的末端，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。由于所选车型为非断开式驱动桥，故只需进行半轴的设计。结构形式分析：半轴根据其车轮端的支承方式不同，可分为半浮式、34浮式和全浮式三种形式。半浮式半轴的结构特点是半轴外端支承轴承位于半轴套管外端的内孔，车轮装在半轴上。半浮式半轴除传递转矩外，其外端还承受由路面对车轮的反力所引起的全部力和力矩。半浮式半轴结构简单，所受载荷较大，只用于轿车和轻型货车及轻型客车上。 34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，而半轴则以其端部凸缘与轮毂用螺钉联接。该形式半轴受载情况与半浮式相似，只是载荷有所减轻，一般仅用在轿车和轻型货车上。全浮式半轴(图5.1和图5.2)的结构特点是半轴外端的凸缘用螺钉与轮毂相联，而轮毂又借用两个圆锥滚子轴承支承在驱动桥壳的半轴套管上。理论上来说，半轴只承受转矩，作用于驱动轮上的其它反力和弯矩全由桥壳来承受。但由于桥壳变形、轮毂与差速器半轴齿轮不同半轴法兰平面相对其轴线不垂直等因素，会引起半轴的弯曲变形，由此引起的弯曲应力一般为570MPa。全浮式半轴主要用于中、重型货车上。在这里我们选择全浮式半轴。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。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；轮毂轴承主减速从动锥齿轮半轴凸缘半轴桥壳图5.1 全浮式半轴支承示意图图5.2 全浮式半轴支承结构示意（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。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。5.1 全浮式半轴计算载荷的确定全浮式半轴只承受转矩，其计算转矩可由附着力矩求得，其中，的计算，可根据以下方法计算，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1.3。根据上式=26140.4 N ， 26140.40.48712730.4 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，Nm；=330；汽车传动效率，计算时可取1或取0.9；取为0.9；传动系最低挡传动比；为46.11；轮胎的滚动半径，0.487m。根据上式=16872.3 N，则有：8216.8在此取16872.3 N =8216.8 Nm5.2 全浮式半轴的杆部直径的初选全浮式半轴杆部直径的初选可按下式进行（5.3）取小值为8216.8，根据上式=（41.3644）mm根据强度要求在此取43 mm。5.3 全浮式半轴的强度计算首先是验算其扭转应力： MPa （5.4）式中：半轴的扭转应力，MPa半轴的计算转矩，Nm在此取8216.8 Nm；半轴杆部的直径，43 mm。根据上式526.6 MPa =588 MPa所以满足强度要求。半轴的最大扭转角为： (5.5) 式中：扭转角；半轴长度，所选车型轮距为1800mm，而星星齿轮齿宽为40mm，则取；G材料剪切弹性模量对于合金钢取G=79.4；半轴截面极惯性矩，。将以上数据代入式（5.5）中，有： =14.2转角宜为每米长度。计算较核得，满足条件范围。5.4 半轴花键的选择及强度计算常用花键有矩形花键、圆柱直齿渐开线花键和梯形花键，在现代汽车半轴中，渐开线花键用得较广，但也有采用矩形花键或梯形花键的。5.4.1 半轴花键的选择为了使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）。由于半轴传动动力较大，现代汽车半轴花键多采用渐开线花键。圆柱直齿渐开线花键分为四种基本齿廓，如图（5.3）所示。对于圆柱直齿渐开线花键压力角为30和37.5的渐开线花键模数为0.510，压力角为45的渐开线花键模数为0.52.5，根据承载要求，选用30压力角圆齿根渐开线花键，对于载货汽车选取花键齿数Z=16，为了使花键内径大于杆部直径，通过查阅资料，选取模数m=3mm，外径=51mm。其基本参数如下表5.1。5.4.2 半轴花键的强度计算在计算半轴在承受最大转矩时还应该校核其花键的剪切应力和挤压应力。半轴花键的剪切应力为（5.6）半轴花键的挤压应力为（5.7）（a） 30平齿根（b） 30圆齿根（c） 37.5圆齿根（d） 45圆齿根图5.3 圆柱直齿渐开线花键基本齿廓表5.1 花键的基本参数项目代号计算公式计算结果模数mm=3mm压力角DD=30齿数ZZ=16分度圆直径DD=mzD=48mm基圆直径=mzcosDb=41.57mm齿距PP=mP=9.42mm内花键大径=m(z+1.8)=53.4mm 续表5.1项目代号计算公式计算结果内花键小径= m(z -1)=45mm外花键大径=m(z+1)=51mm外花键小径=m(-1.8)=42.6mm齿形裕度=0.1m=0.3式中：T半轴承受的最大转矩，T=8216.8 Nm；DB半轴花键(轴)外径，DB=51mm；dA相配的花键孔内径，dA=45mm；z花键齿数，在此取16；Lp花键工作长度，Lp=90mm；b花键齿宽，b=0.5=4.71 mm；载荷分布的不均匀系数，取0.75。将数据带入式（5.6）、（5.7）得：=67.3MPa=105.67 MPa根据要求当传递的转矩最大时，半轴花键的切应力不应超过71.05 MPa，挤压应力不应超过196 MPa，以上计算均满足要求。5.5 半轴的结构设计及材料与热处理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)。半轴的破坏形式多为扭转疲劳破坏，因此在结构设计上应尽量增大各过渡部分的圆角半径以减小应力集中。重型车半轴的杆部较粗，外端突缘也很大，当无较大锻造设备时可采用两端均为花键联接的结构，且取相同花键参数以简化工艺。在现代汽车半轴上，渐开线花键用得较广，但也有采用矩形或梯形花键的16。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；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。考虑到承载要求，这里半轴材料选用40Cr。5.6 本章小结本章首先分析了半轴的结构形式，确定了半轴的计算载荷，选择了半轴的杆部直径并对半轴进行了强度计算。在本章的最后，选择了半轴花键，并对半轴花键的强度进行了计算校核。第6章驱动桥壳的设计6.1 驱动桥设计概述驱动桥课的主要功用是支撑汽车质量，并承受由车轮传来的路面的反力和反力矩，并经悬架传给车架（或车身）；它又是主减速器、差速器、半轴的装配基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前提下，尽量减小质量以提高汽车行驶平顺性；（3）保证足够的离地间隙；（4）结构工艺性好，成本低；（5）保护装于其上的传动部件和防止泥水浸入；（6）拆装，调整，维修方便。考虑的设计的是载货汽车，驱动桥壳的结构形式采用铸造整体式桥壳。图6.1整体式桥壳6.2 桥壳的受力分析及强度计算6.2.1 汽车以最大牵引力行驶时的桥壳强度计算当牵引力或制动力最大时，桥壳钢板弹簧座处危险端面的弯曲应力和扭转应力为：（6.1）式中：地面对车轮垂直反力在桥壳板簧座处危险端面引起的垂直平面内的弯矩桥壳板簧座到车轮面的距离=150mm；牵引力或制动力（一侧车轮上的）在水平平面内引起的弯矩， =560850N；牵引或制动时，上述危险断面所受的转矩，=983357N；、分别为桥壳危险断面垂直平面和水平面弯曲的抗弯截面系数13564；危险断面的抗扭截面系数27128。将以上数据代入式（6.1），解得：=110MPa=87 MPa6.2.2 汽车侧向力最大时的桥壳强度计算当侧向力最大时，桥壳内、外板簧座处断面的应力、分别为：（6.2）式中：内侧车轮垂直反力=3117（N）；外侧车轮垂直反力=7141（N）；rr 为车轮的滚动半径0.263m；为侧滑时的附着系数1.00。将以上数据代入式（6.2），有：=72MPa=106MPa6.2.3 汽车在不平路面冲击载荷作用下桥壳的强度计算桥当汽车通过不平路面时，危险断面的弯曲应力为： =287Mpa （6.3）桥壳许用弯曲应力为300-500N/mm2，许用扭转应力为150-400N/mm2。可锻造桥壳取较小值，钢板冲压焊接桥壳取最大值。 A B 图6.2 桥壳静弯曲应力的计算简图6.3 本章小结本章首先简要地介绍了驱动桥的作用及设计要求，并针对桥壳的三种主要工作情况对桥壳进行了手里分析和强度计算，确定了桥壳的制造工艺与结构形式。结论本次毕业设计是根据传统的设计理论，并结合现代设计方法，确定了驱动桥的总体设计方案，然后进行主减速器，差速器，半轴以及驱动桥壳的结构设计和强度校核，并运用AutoCAD软件绘制出主要零部件的零件图和装配图。并完成了重型货车驱动桥设计。驱动桥设计是在整车设计中一个重要的环节，也是评价汽车整体性能的一个标准，所以通过对汽车驱动桥的学习和设计，可以更好的掌握现代汽车驱动桥设计与机械设计的方法。本次毕业设计课题设计的重型货车驱动桥，采用全浮式半轴、非断开式驱动桥、中央单极主减速器、普通锥齿轮式差速器。它们结构简单，工作平稳可靠，且被大多汽车厂所生产，节约了制造成本，符合实际应用。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，因此它们可以被广泛用在各种轻、中型汽车中。本次设计使同学进一步了解驱动桥的详细结构及工作原理，加深了对驱动桥的了解。参考文献 1 刘惟信主编.汽车车桥设计.北京：清华大学出版社，2004.2 陈家瑞主编.汽车构造.北京：机械工业出版社，2000.10.3 王望予主编.汽车设计（第四版）.北京：机械工业出版社，2004.8.4 刘惟信主编.汽车设计.北京：清华大学出版社，2001.5 余志生主编.汽车理论（第三版）.北京：机械工业出版社，2000.10.6 机械设计手册编委会编.机械设计手册第二册.北京：机械工业出版社，2004.8.7 机械设计手册编委会编.机械设计手册第三册.北京：机械工业出版社，2004.8.8汽车工程手册编委会编.汽车工程手册（设计篇）.北京：人民交通出版社，2001.6.9 郑文达. 汽车构造M北京: 机械工业出版社，2002.10 李秀珍.机械设计基础（第3版）M北京：机械工业出版社，2003.11 刘鸿文主编.材料力学（第三版）M北京：高等教育出版社，1993.12 张国忠.现代设计方法在汽车设计中的应用M.沈阳:东北大学出版社,2002.13 张洪欣汽车底盘设计M北京:机械工业出版社，199814 张学孟汽车齿轮设计（文集）M北京：北京齿轮总厂科协技协，1995.15 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，200416 陈家瑞. 汽车构造 .北京：人民交通出版社，2006.17 张洪欣.汽车底盘设计.北京：机械工业出版社，1998.18 PAARNG State Safety Office. High Mobility Multipurpose Wheeled Vehicle Safety Guide(HMMWV) M. Annville: Department of Military & Veteran Affairs State Safety Office, 2005.19 Walz M C, Trends in the Static Stability Factor of Passenger Cars, Light Trucks, and Vans R. Washington ,DC: National Highway Traffic Safety Administration,2005.20 ARCCA, incorporated. Occupant Crash Protection Hand-book for Tactical Ground Vehicles(Light, Medium and Heavy Duty) M. Washington, DC: Department of Army, 2000.致谢经过4个月的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，在这里，我要首先感谢我的导师姚佳岩老师，感谢姚老师在毕业设计期间对我无私的帮助和指点，我的设计对于我而言不是很容易，但老师一遍一遍的更改和指导，从开题报告到画图，再到写说明书，正是老师的循循善诱和孜孜教导，才使我在这么短的时间完成了本次设计，而老师严谨的工作作风和一丝不苟的工作态度也将是我未来学习的榜样。感谢同学在毕业设计期间，无论是在生活上还是设计上的帮助，正是他们的帮助才使得本次设计更加完善。感谢我的家人多年来对我的支持和鼓励，感谢他们的培养和教育。还要感谢在我大学四年中所有教过我的老师们，谢谢他们对我的培养，正是他们教会了我专业的基础知识，才能使得我的设计一直顺利的进行着。同时更要感谢我的母校黑龙江工程学院，以及我系领导们对我的关心和栽培。没有你们的呵护，就没有我完整四年难忘的大学生活。最后向参加审阅和答辩的老师表示衷心的感谢。附录AThe structure of driving axleThe driving axle is in the power power transmission the terminal, its basic function increases the torque which transmits by the drive shaft or the transmission gearbox, and power reasonable assignment for left and right driving gear, moreover also withstands the function vertical sets up, the longitudinal force and the transverse force between the road surface and the frame or the automobile body.The driving axle generally by the main gear box, the differential device, the wheel transmission device and the driving axle shell and so on is composed.1.Driving axle design：The driving axle design must satisfy following basic request: 1). Choice main reduction gear ratios ought to be able to guarantee the automobile has the best power and the fuel economy. 2). External dimensions must be small, guaranteed has the necessity ground clearance. 3). Gears and other transmission piece works do steadily, the noise is small. 4). Has the high transmission efficiency under each kind of rotational speed and the load.5). Under the guarantee enough intensity, the rigidity condition, should make every effort the quality to be small, under the reed the quality should be as far as possible small in particular, improves the automobile smoothness. 6). Coordinated with the suspension fork guidance organization movement, regarding changes the driving axle, but also should coordinate with the rotation gear movement.7). Structures are simple, the processing technology capability is good, the manufacture is easy, disassembling, the adjustment is convenient.2.Driving axle classificationThe driving axle minute non-separation type with separates the type two big kinds. 1).Non-separation type driving axleThe non-separation type driving axle also is called the integral-type driving axle, its rear axle drive pipe and main gear box shell with shaft casing rigidly connected whole Liang, thus the both sides rear axle and the driving gear swing related, passes the elastic part and the frame is connected.It by the driving axle shell 1, the main gear box, the differential device and the rear axle is composed. 2). Separation type driving axleThe driving axle uses the independent suspension fork, namely the main gear box shell fixes on the frame, the both sides rear axle and the driving gear can be opposite in the rolling plane in the chassis have the relative motion to be called the separation type driving axle. In order to coordinates with the independent suspension fork, fixes the main gear box shell in the frame (or automobile body) on, the driving axle shell partition and through the hinge joint, or no longer has the driving axle shell other parts besides the main gear box shell.In order to meet the need which about the driving gear independence beats, between the differential device and between wheel rear axle each section connects with the universal joint.3.Drive axle of compositionMainly by the reducer drive, and half axle and drive axle shell, etc.1) .Main reducerThe speed reducer is usually used to change the direction of transmission, reduce speed and increase torque, guarantee cars have enough force and appropriate speed. Main reducer, have more single type, double, double speed reducer, wheel edges.a). Single main reducerBy a reduction gear reducer realization of single reducer, called. Its simple structure, light weight, dongfeng BQl090, light, medium sized truck was widely used in automobile.b). Double main reducerIn some large trucks, load demand is bigger than the slow, with single main reducer drive, driven gear diameter increases, affect to the ground clearance drive, so using twice. Usually called doublestage reducer. Two groups of double reduction gear reducer, increasing torsional twice slowdown.To improve the tapered gear pair of meshing smoothness and strength, the level of spiral bevel gears reduction gear pair is. Second gear pair is helical gears for support.Active tapered gear rotating, drive driven circular gear rotating, thus completing silver. Level Article 2 the initiative of cylindrical gears and driven tapered gear coaxial and rotate together, and bring about a follower of cylindrical gears rotate, 2. Because a follower of cylindrical gears installed in differential shell, so, when a follower of cylindrical gears turning, through the differential and half shaft is driven wheel rotation.2).DifferentialAround half shaft are used to connect differential wheel, can make the sides with different velocity rotating torque simultaneously. Ensure the normal scroll wheel. Some more, in the car driver bridge or in the breakthrough of thansfer transmission shaft with differential betwe

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