毕业设计（论文）-非断开式驱动桥主减速器及其半轴设计（全套图纸）.doc

山西农业大学工程技术学院毕业设计说明书非断开式驱动桥主减速器及其半轴设计全套图纸，加1538937061.绪论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力、纵向力和横向力。是传动系统中重要的一个环节，它的设计合理与否直接影响车辆行驶的各方面指标，比如：车辆的平顺性要求，动力性要求等等。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。在保证强度、刚度、可靠性及使用寿命的条件下应力求减轻驱动桥簧下重量，以减少地面冲击力、提高汽车平顺性；驱动桥的轮廓尺寸要力求紧凑并要与所要求的离地间隙相适应；主减速比应能满足在给定使用条件下具有良好的动力性、经济性，轿车多为3.04.5，货车单级主减速器多为57，由于发动机功率的提高、整车质量的减轻和道路的改善等，主减速比有减少趋势，这是考虑既能满足高速行驶，又能在常用车速下降低发动机转速、提高其使用寿命，减少燃料消耗以及振动和噪音等。采用双速主减速器既能得到大减速比，又可得到多档变速，可兼顾重型车满载并拖挂时的动力性及空载单车行驶的经济性。采用防滑差速器可提高汽车的抗滑能力。本设计着重介绍了主减速器、差速器以及半轴的设计方法，并完成了驱动桥核心部件的设计。2.技术任务书2.1.产品的用途和使用范围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。2.2非断开式驱动桥的设计要求 非断开式驱动桥设计应当满足如下基本要求：1）. 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，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。 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（图中包括6、7），差速器（图中包括2、3、4）和半轴5组成。1-后桥壳；2-差速器壳；3-差速器行星齿轮；4-差速器半轴齿轮；5-半轴； 6-主减速器从动齿轮齿圈；7-主减速器主动小齿轮2.2.1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。2.2.2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。1-轴承；2-左外壳；3-垫片；4-半轴齿轮；5-垫圈；6-行星齿轮； 7-从动齿轮；8-右外壳；9-十字轴；10-螺栓 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。2.2.3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。1-止推块；2-半轴；3-圆锥滚子轴承；4-锁紧螺母；5-键；6-轮毂；7-桥壳凸缘 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。2.2.4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1、4半轴壳 2-左桥壳 3-右桥壳 5-钢板弹簧座 6-突缘 7-半轴套管 8-后桥壳 9-壳盖 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。2.3 设计的基本参数车型数据参数名称 数值 单位汽车布置方式 前置后驱 总长 4320 mm 总宽 1750 mm 轴距 2620 mm前轮距 1455 mm后轮距 1430 mm整备质量 1480 kg总质量 2100 kg发动机型式 汽油 直列 四缸 排量 1.993 L最大功率 76.0/5200 KW最大转矩 158/4000 Nm 压缩比 8.7:1离合器 摩擦式离合器 变速器档数 五档 手动轮胎类型与规格 185R14 km/h转向器 液压助力转向前轮制动器 盘后轮制动器 鼓 前悬架类型 双叉骨独立悬架后悬架类型 螺旋弹簧最高车速 140 km/h3设计计算说明书3.1差速器设计3.1.1车型数据参数名称 数值 单位汽车布置方式 前置后驱 总长 4320 mm 总宽 1750 mm 轴距 2620 mm前轮距 1455 mm后轮距 1430 mm整备质量 1480 kg总质量 2100 kg发动机型式 汽油 直列 四缸 排量 1.993 L最大功率 76.0/5200 KW最大转矩 158/4000 Nm 压缩比 8.7:1离合器 摩擦式离合器 变速器档数 五档 手动轮胎类型与规格 185R14 km/h转向器 液压助力转向前轮制动器 盘后轮制动器 鼓 前悬架类型 双叉骨独立悬架后悬架类型 螺旋弹簧最高车速 140 km/h3.1.2普通圆锥齿轮差速器设计 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。例如，转弯时内、外两侧车轮行程显然不同，即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。1. 对称式圆锥行星齿轮差速器的差速原理图1 差速器差速原理 如图1所示，对称式锥齿轮差速器是一种行星齿轮机构。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。 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2-1），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 (1)若角速度以每分钟转数表示，则: （2） 式（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(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。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3-2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。 图2. 普通的对称式圆锥行星齿轮差速器 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3. 对称式圆锥行星齿轮差速器的设计和计算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。1).差速器齿轮的基本参数的选择.行星齿轮数目的选择 采用4个行星齿轮，并且两个齿轮采取对称排列，这样既可以保证齿轮受力均匀，又可以保证行星齿轮高速运转时，抵消相互产生的惯性力，保证汽车行驶的平顺性。 .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 (3)式中： 行星齿轮球面半径系数，可取2.503.00，对于有4个行星齿轮的乘用汽车取小值； T计算转矩，取Tce和Tcs的较小值，单位为Nm.主减速比的计算 (4） 式中： 车轮的滚动半径， =0.398migh变速器最高档传动比。igh =1nn=5200 r/n 最高时速 =140 km/h根据所选定的主减速比i0值，就可基本上确定主减速器的减速型式（单级、双级等以及是否需要轮边减速器），并使之与汽车总布置所要求的离地间隙相适应。计算出 i=5.91 因此我们只需要单级减速器即可。从动锥齿轮计算转矩Tce （5） 式中： Tce计算转矩，Nm；Temax发动机最大转矩；Temax =158 Nmn计算驱动桥数，n=1；if变速器传动比，if=3.704； i0主减速器传动比，I 0=5.91； 变速器传动效率，=0.96； k液力变矩器变矩系数，K=1； Kd由于猛接离合器而产生的动载系数，Kd=1； i1变速器最低挡传动比，i1=1；计算得：Tce=3320.4 Nm主动锥齿轮计算转矩T=896.4 Nm根据上式=2.5=40mm 所以预选其节锥距A=40mm.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： (6)式中：，左右半轴齿轮的齿数，对对称式圆锥齿轮差速器来说，=; 行星齿轮数目； 任意整数。在此行星齿轮的齿数=12，半轴齿轮齿数=24 满足以上要求。.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，=30.96=90-=59.03再按下式初步求出圆锥齿轮的大端端面模数m m=3.95查表3.可取m=4mm0.10.350.91.753.255.51020360.120.4123.561122400.150.51.1252.253.756.51225450.20.61.252.5471428500.250.71.3752.754.5816300.30.81.53591832表3. 锥齿轮模数m (mm)得: =48mm =424=96mm .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。 . 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： (7) (8) (9) 式中：差速器传递的转矩，Nm；在此取3320.4Nm 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mm， 0.5d， d为半轴齿轮齿面宽中点处的直径，而d0.8； 支承面的许用挤压应力，在此取69 MPa根据上式: =76.8mm =0.576.8=38.4mm =17mm=19mm 差速器齿轮的几何计算表4.汽车差速器直齿锥齿轮的几何尺寸计算用表序号项目计算公式计算结果1行星齿轮齿数10，应尽量取最小值=122半轴齿轮齿数=1425，且需满足式（1-4）=243模数=4mm4齿面宽b=(0.250.30)A;b10m20mm5工作齿高=6.4mm6全齿高7.2037压力角22.58轴交角=909节圆直径； 10节锥角，=30.96，11节锥距=40mm12周节=3.1416=12.56mm13齿顶高;=4.14mm=2.25mm14齿根高=1.788-;=1.788-=3.012mm;=4.9mm15径向间隙=-=0.188+0.051=0.803mm16齿根角=;=4.32; =6.9817面锥角；=35.28=66.0118根锥角；=26.64=52.0519外圆直径；mmmm20节圆顶点至齿轮外缘距离mmmm21理论弧齿厚 =5.92 mm=6.63 mm22齿侧间隙=0.2450.330 mm=0.250mm23弦齿厚=5.269mm=6.49mm24弦齿高=4.29mm=2.32mm2). 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 (10) 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 在此为498.06Nm； 差速器的行星齿轮数；n=4; 半轴齿轮齿数；尺寸系数，反映材料的不均匀性，与齿轮尺寸和热处理有关，当时，在此0.629 载荷分配系数，当两个齿轮均用骑马式支承型式时，1.001.1；其他方式支承时取1.101.25。支承刚度大时取最小值。质量系数，对于汽车驱动桥齿轮，当齿轮接触良好，周节及径 向跳动精度高时，可取1.0; 计算汽车差速器齿轮弯曲应力用的综合系数，由图1-1可查得 =0.225图3. 弯曲计算用综合系数根据上式=478.6MPa980 MPa所以，差速器齿轮满足弯曲强度要求。4. 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。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。3.2主减速器设计3.2.1 主减速器齿轮设计 1 传动方式的选取 我们选择弧齿锥齿轮传动，其传动特点是传动平稳，噪声小，承载能力大，传动比可达到18，传动效率P370746kw;2 小齿轮的支撑形式 我们选用骑马式支撑形式，如图1.1.2 该支撑有支撑刚度好，有利于提高齿轮的承载能力。采用一对圆锥滚子轴承并使轴承的圆锥滚子大端朝外，以使两轴承支撑中心间的距离拉长并使悬臂缩短，增强支撑刚度。图4小齿轮的支撑形式1-圆柱滚子轴承 2-主动锥齿轮 3-圆锥滚子轴承 4-传动轴3 主减速器的减速形式 我们采用单级主减速器的设计。4 弧齿锥齿轮的尺寸设计计算 我们采用格里森制的弧齿锥齿轮，其中，主减速器传动比I 0=5.91；齿数的选择 如图1.1.4(a)我们选取弧齿锥齿轮小轮齿数则分度圆直径图5 弧齿锥齿轮小轮齿数 模数的确定 小齿轮的模数 齿宽的确定 一般我们应该取齿宽在锥距的1/3内或端面模数的10倍内，且应取两 者中的较小值。大锥齿的齿数 分度圆的锥角 锥距 所以我们计算得齿宽 螺旋角的选择 由下表 我们选其螺旋角表5 汽车拖拉机及航空工业用螺旋角项目螺旋角弧齿锥齿轮准双曲面齿轮 汽车载重汽车小客车拖拉机农业用工业用工程用航空工业直升飞机传动发动机辅助传动 齿形角的选择 选择齿形角为； 齿侧间隙的选择齿侧间隙的大小根据齿轮的模数及精度要求确定。如下表 我们选择法向侧隙为；法向间隙模数法向间隙1.50.0050.0758.50.200.302.50.050.10130.300.4040.100.1518.50.460.606.50.150.20250.500.75表6 法向间隙选择表 弧齿锥齿轮的几何尺寸计算表表7 弧齿锥齿轮的几何尺寸计算表序号项目计算公式小齿轮大齿轮1齿数2大端模数3齿宽4工作齿高5齿高6压力角7轴交角8分度圆直径9分度圆锥角10锥距11齿距12齿顶高13齿根高14顶隙15齿根角16顶锥角17根锥角18顶圆直径19分锥顶点至轮冠距离20侧隙21螺旋角5 主减速器齿轮的强度计算计算齿根弯曲应力 （N） （11） (MPa) （12）式中： 作用于大端分度圆上的切向力（N）； 、小轮大轮的名义转矩(Nm) =896.4Nm =3320.4Nm 、小轮大轮大端分度圆直径（mm） =72mm =426mm 使用系数 取=2.0动载系数 取=1弯曲强度计算的齿向载荷分布系数 取=1.3弯曲强度计算的尺寸系数 =0.68图6 齿根承载能力计算的尺寸系数Yx齿宽 =60mm大端端面模数 =6mm几何系数 =0.290图7 弧齿锥齿轮几何系数J计算得：=264 MPa原动机工作特性工 作 机 工 作 特 性均匀平稳轻微震动中等震动强烈震动均匀平稳1.001.251.501.75轻微震动1.101.351.601.85中等震动1.251.501.752.0强烈震动1.501.752.02.25或更大表8 使用系数使用范围两轮均用两端支承一轮用悬臂支承两轮均用悬臂支承一般工业11.11.11.251.251.4机车工业11.11.11.25航空工业11.251.11.401.251.50表9 齿向载荷分布系数、齿根弯曲疲劳极限应力 （13） （14） 式中： 试验齿轮齿根弯曲疲劳极限应力 =172.4（MPa）弯曲强度计算的寿命系数 =1.8图8 锥齿轮寿命系数Yn弯曲强度计算的温度系数 一般为1润滑油的最高温度 =71（）计算得：=310 MPa材料热 处 理表面硬度HBHRC（MPa）钢渗碳淬硬57562555206.82钢火焰或高频表面淬硬4505505093.16钢调质450172.4钢调质300131.02钢调质18093.16钢正火14075.81铸铁不经热处理20048.25铸铁不经热处理17531.68表10 试验齿轮齿根弯曲疲劳极限应力齿根弯曲强度计算的安全系数 （15）式中： 最小安全系数 =1计算齿根弯曲应力 =264 MPa弯曲疲劳极限应力 =310 MPa计算得： 符合要求可靠性高可靠性失效概率1%失效概率1/32.010.8表11 推荐的最小安全系数计算齿面接触应力 （16）式中： 材料弹性系数 =189.8 小轮运转中最大切向力 =15588.7N小轮工作切向力，可小于或等于。我们取=15588.7N 使用系数 =2.0 动载系数 =1 齿面承载能力计算的齿向载荷分布系数 =1.3 齿宽 =60mm 小轮大端分度圆直径 =72mm 齿面接触强度计算的尺寸系数 =1.0 表面粗糙度系数 =1.0齿面接触应力计算用的几何系数 =0.165计算得：=1838.4MPa齿面接触疲劳极限应力 （17）式中： 试验齿轮的齿面接触疲劳极限应力 取=1314MPa工作硬化系数 =1.0接触强度计算的温度系数 取=1齿面接触强度计算得寿命系数 取=1.8计算得：=2365.2 MPa材料热处理表面硬度最低值HBHRCMPa钢渗碳、表面淬硬591726551373火焰或高频淬硬501314调质4401314300932180657铸铁未热处理200451175343206表12 试验齿轮齿面接触疲劳极限应力齿面接触强度计算的安全系数 （18）式中: 最小安全系数 =1.0齿面接触疲劳极限应力 =2365.2 MPa计算齿面接触应力 =1838.4MPa计算得： 符合要求可靠性高可靠性失效概率1%失效概率1/31.251.00.8表13 最小安全系数6 主减速器齿轮的材料我们选用渗碳合金钢制造，主要有、和等。 为改善新齿轮的磨合，防止其在运行初期出现早期的磨损、擦伤、胶合和咬死，在热处理及精加工后，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，这样可以提高齿轮寿命的25%。还可以对齿轮进行渗硫处理，以提高耐磨性。3.2.2 主减速器输入轴的设计如下图8所示图8 主减速器输入轴简图选择圆锥齿轮左端的轴承为圆柱滚子轴承，其型号为NF205，相关参数为：d=25mm,D=52mm,B=15mm,Ew=45mm,重量为W=0.16Kg，按照GB/T 283-1994执行。选择圆锥齿轮右端的轴承为圆锥滚子轴承，型号为32909和32908，相关参数如下：圆锥齿轮型号为32909的相关参数：d=45mm,D=68mm,T=15mm,B=15mm,C=12mm,e=0.32,Y=1.9,Y。=1，W=0.32Kg；GB/T 297-1994圆锥齿轮型号为32908的相关参数：d=40mmD=62mm, T=15mm,B=15mm,C=12mm,e=0.29,Y=2.1,Y。=1.1，W=0.155Kg；GB/T 297-1994轴端花键规格:NdDB=836407(mm) C=0.3 r=0.2 按照 GB/T 1144-2001执行。3.3.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。万向传动装置的设计见第四章，以下仅讲述半轴的设计。3.3.1结构形式分析 根据课题要求确定半轴采用半浮式半轴结构，具体结构采用以突缘直接与车轮轮盘及制动鼓相联接半浮式半轴(图528a)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。3.3.2半浮式半轴杆部半径的确定图9 半轴结构形式简图及受力情况半轴的主要尺寸是它的直径，设计与计算时首先应合理地确定其计算载荷。半轴的计算应考虑到以下三种可能的载荷工况：（1）纵向力X2最大时(X2Z2)，附着系数预取0.8，没有侧向力作用；（2）侧向力Y2最大时，其最大值发生于侧滑时，为Z2中，侧滑时轮胎与地面的侧向附着系数，在计算中取1.0，没有纵向力作用；（3）垂向力Z2最大时，这发生在汽车以可能的高速通过不平路面时，其值为(Z2-gw)kd，kd是动载荷系数，这时没有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 （19）故纵向力X2最大时不会有侧向力作用，而侧向力Y2最大时也不会有纵向力作用。初步确定半轴直径在0.040m 半浮式半轴设计应考虑如下三种载荷工况：(1) 纵向力最大，侧向力为0：此时垂向力，取10500N纵向力最大值，计算时可取12，取08。得=6300N =5040N 半轴弯曲应力，和扭转切应力为 （20）式中，a为轮毂支承轴承到车轮中心平面之间的距离，a取0.06m= 77.08mpa = 199.63mpa 合成应力 =406mpa (2)侧向力最大，纵向力=0，此时意味着发生侧滑：外轮上的垂直反力。和内轮上的垂直反力分别为 （21）式中：为汽车质心高度参考一般计算方法取738.56mm； 为轮距 =1430mm；为侧滑附着系数，计算时可取10。外轮上侧向力和内轮上侧向力分别为 （22）内、外车轮上的总侧向力为;这样，外轮半轴的弯曲应力和内轮半轴的弯曲应力分别为 (23)计算得：= 565.1mpa =666.4 mpa (3)汽车通过不平路面，垂向力最大，纵向力，侧向力：此时垂直力最大值为： （24）式中：k是为动载系数，轿车：，货车：，越野车：。半轴弯曲应力，为:=87.7mpa故校核半径取0.040m满足合成应力在600mpa -750mpa范围3.3.3 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 （25）半轴花键的挤压应力为 （26）式中: T半轴承受的最大转矩，T=3320.4Nm；DB半轴花键(轴)外径，DB=44mm；dA相配的花键孔内径，dA=40mm；z花键齿数，在此取20；Lp花键工作长度，Lp=55mm；b花键齿宽，b=3.75 mm；载荷分布的不均匀系数，取0.75。将数据带入式中得：=51.1MPa=95.8 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。 3.3.4 半轴其他主要参数的选择花键参数：齿数：20齿， 模数：1.5, 油封外圆直径：60,65半轴长度：744.5 法兰参数：5-16.2B10,分布圆120十孔位置度0.2 3.3.5 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。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。4 使用说明书4.1 产品名称非断开式驱动桥4.2 产品的用途和使用范围可用于驱动桥主减速比在57范围内，且整车布置方式是前置后驱的各类载重汽车或轿车。主要用于实现驱动轮以不同的转速实现转动从而达到减速、增扭、传动转矩、改变转矩传递方向的目的。4.3 主要结构由主减速器、差速器、驱动半轴及其驱动桥壳组成。4.4 使用维护和注意事项注意定期更换机油，以实现内部齿轮平稳有序的运转。还应该保持载荷在允许的范围内，以达到实现延长驱动桥寿命的目的。5 标准化审查报告5.1产品图样的审查驱动桥的设计及其工作图样符合ZB/TJ01035.1.9产品图样的基本要求的规定。 产品图样完整、统一、表达准确清楚、图样清楚符合GB4460-84、GB-83机械制图的规定。 产品图样公差与配合的选择与标准符合GB/T1800、3-1998的规定。 产品图样形位公差的选择与标准符合GB/T1184-1996规定。 产品图样的编号符合JB/T50545-2000中华人民共和国机械行业标准产品图样及设计的完整性。 图纸标题栏与明细栏符合GB/T106091-1989 GB/T106902-1989的规定。5.2产品技术文件审查 产品技术