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摘 要
载重汽车后桥（驱动桥）作为汽车四大总成之一，它承载着载重汽车的满载荷负重及地面经车轮、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；后桥（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。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。
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。希望做到结构简单、工作可靠、造价低廉的效果。本文首先通过设计参数确定主要部件的结构型式；然后参考类似驱动桥的结构，确定出总体设计方案；如驱动桥的结构型式按工作特性分为两大类，最后选取非断开式驱动桥。主减速器结构形式选取机械传动效率高，易损件减少，可靠性增加的单级主减速器。差速器结构形式选择广泛应用的对称式圆锥行星齿轮差速器。最后对主、从动锥齿轮、半轴齿轮和全浮式半轴强度进行校核以及对支承轴承进行了寿命校核。
关键词：载重汽车；后桥；主减速器；差速器；半轴；齿轮
ABSTRACT
Load truck driving axle (driving axle) as one of the four big car assembly, it carries with heavy trucks full of load weight and ground the wheel, frame, and monocoque body the suspension of the lead to vertical force, longitudinal force, transverse force and torque, and impact load; Driving axle (driving axle) also passed the transmission of the maximum torque, bridge is under adverse effect moment shell. Car driving axle structure and design parameters in addition to the reliability of the automobile and durability has a significant effect on the outside, also for the automobile driving performance such as power, economy, smooth, through the sex, mobility and exercise has a direct impact on the dynamic stability, etc. At present the current commercial vehicles to meet the rapid, high efficiency, high benefit when need, must want to match a more efficient and reliable driving axle.
In this paper the design method of the traditional reference to drive the car driving axle load of the design. Hope to do simple structure, reliable operation, low in cost effect. This paper first through the design parameter determination of the main parts of structural type; Then the structure of the reference similar thing, to determine the overall design project; Such as the structural type thing according to work characteristics into two categories, the last thing the broken off selection. The Lord reducer structure form selection machine of high transmission efficiency, reduce the increase reliability, vulnerable single stage Lord reducer. Differential structure choose widely used symmetric cone of planetary gear differential. Finally, driven to the bevel gear and half axle gear and all the serving the half shaft test of strength and the supporting bearing life respectively.
Key words: Truck；Rear axle；The Lord reducer；Differential；Half shaft；gear
目 录
摘要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1 课题研究的目的与意义 1
1.2 课题的国内外驱动桥研究状况和发展趋势 2
1.3 设计的主要内容与技术路线 5
第2章 驱动桥的总体方案确定 7
2.1 非断开式驱动桥 7
2.2 断开式驱动桥 8
2.3 多桥驱动的布置 8
2.4 本章小结 9
第3章 主减速器设计 10
3.1 主减速器结构方案分析 10
3.1.1 主减速器的齿轮类型 10
3.1.2 结构形式 11
3.2 主减速器主从动锥齿轮的支承方案 12
3.2.1 主动锥齿轮的支承 13
3.2.2 从动锥齿轮的支承 13
3.3 主减速器的基本参数的选择与设计计算 13
3.3.1 主减速器计算载荷的确定 13
3.3.2 主减速器齿轮参数的选择 15
3.4 主减速器圆弧锥齿轮的强度计算 19
3.4.1 损坏形式及寿命 19
3.4.2 主减速器螺旋锥齿轮的强度计算 21
3.5 主减速器齿轮的材料及热处理 24
3.6 主减速器轴承计算 25
3.6.1 作用在主减速器主动齿轮上的力 25
3.6.2 主减速器轴承载荷的计算 28
3.7 主减速器的润滑 31
3.8 本章小结 31
第4章 差速器设计 32
4.1 差速器结构形式选择 32
4.2 对称式圆锥行星齿轮差速器原理 33
4.3差速器齿轮的基本参数选择 34
4.3.1 差速器齿轮的基本参数选择 34
4.3.2 差速器齿轮的几何尺寸计算 36
4.4差速器齿轮的强度计算 38
4.5差速器齿轮材料 39
4.6 本章小结 39
第5章 半轴设计 40
5.1 半轴的设计与计算 40
5.1.1 全浮式半轴的计算载荷的确定 40
5.1.2 全浮式半轴杆部直径的初选 42
5.1.3 全浮式半轴强度计算 42
5.1.4 全浮式半轴花键强度计算 43
5.2 半轴材料与热处理 44
5.3 本章小结 44
第6章 驱动桥桥壳设计 46
6.1 概述 46
6.2 桥壳的受力分析及强度计算 46
6.2.1 桥壳的静弯曲应力计算 46
6.2.2 在不平路面冲击载荷作用下桥壳的强度 48
6.2.3 汽车以最大牵引力行驶时的桥壳的强度计算 48
6.2.4 汽车紧急制动时的桥壳强度计算 50
6.2.5 汽车受最大侧向力时桥壳强度计算 51
6.3 本章小结 54
结论 55
参考文献 56
致谢 57
附录 58
附录A 外文文献原文 58
附录B 外文文献中文翻译 63
第1章 绪 论
1.1 研究的目的与意义
汽车并非空穴来风，它是人类成百上千年来幻想与企盼的结晶，是人类科学技术才能的积累。汽车作为商品在世界各处都有广阔的市场，有引起生产批量大而给企业带来丰厚的利润。汽车品中的多样性可满足各种生产、生活的需求，而且有良好的社会效益。汽车工业的发展，带动了许多相关企业、事业，包括钢铁、石油、橡胶、塑料、机床、道路、汽车销售、售后服务、运输、交通管理等的发展。近百年来，汽车工业之所以长生不衰主要得益于市场和科学技术的不断进步，是汽车能逐渐完善并满足使用者的需求。
本课题是对HQ1080货车驱动桥的结构设计。故本说明书将以“驱动桥设计”内容对驱动桥及其主要零部件的结构型式与设计计算作一一介绍。
驱动桥的设计，由驱动桥的结构组成、功用、工作特点及设计要求讲起，详细地分析了驱动桥总成的结构型式及布置方法；全面介绍了驱动桥车轮的传动装置和桥壳的各种结构型式与设计计算方法。
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。由上述可见，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。因此，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[1]。
所设计的HQ1080货车驱动桥制造工艺性好、外形美观，工作更稳定、可靠。该驱动桥设计大大降低了制造成本，同时驱动桥使用维护成本也降低了。驱动桥结构符合HQ1080货车的整体结构要求。设计的产品达到了结构简单，修理、保养方便；机件工艺性好，制造容易的要求。
1.2 国内外驱动桥研究状况和发展趋势
目前我国正在大力发展汽车产业,采用后轮驱动汽车的平衡性和操作性都将会有很大的提高。后轮驱动的汽车加速时，牵引力将不会由前轮发出，所以在加速转弯时，司机就会感到有更大的横向握持力，操作性能变好。维修费用低也是后轮驱动的一个优点，尽管由于构造和车型的不同，这种费用将会有很大的差别。如果你的变速器出了故障，对于后轮驱动的汽车就不需要对差速器进行维修，但是对于前轮驱动的汽车来说也许就有这个必要了，因为这两个部件是做在一起的。所以后轮驱动必然会使得乘车更加安全、舒适，从而带来可观的经济效益。目前国内外研究的重点在于：从翘课的制造技术寻求制造工艺先进、制造效率高、成本低的方法；从齿轮减速形式上将传统的中央单级主减速器发展到现在的中央及轮边双级减速或双级主减速器结构；从齿轮的加工形式上车桥内部的主从动齿轮、行星齿轮及圆柱齿轮采用精磨加工，以满足汽车高速行驶要求及法规对于噪声控制的要求[2]。
以下是具体的技术发展动向:
1、产品结构设计方面
为满足市场多样化及用户个性化的需求，驱动桥再也不能停留在载货车单一的、低档次的技术水平上，随着新材料、新能源、电子测控及信息技术的迅猛发展，应用这些高新科技武装和改造传统的汽车工业，以新型的驱动桥大幅度地提高车辆的安全性、舒适性和经济性，为广大消费者提供节能型和环保型的汽车产品。驱动桥的技术发展大致有以下几个方面：
（1）整车总体布置上要满足发动机前置或后置的要求；车桥的轮距和簧距在一定范围内可调的要求：汽车（主要是客车）进一步降低地板的要求，主传动速比扩大变化范围的要求
（2）在制动方面要满足制动间隙的自动调正，制动防抱死、防跑偏、防侧滑；制动不疲软、不僵硬、不啸叫；制动力矩大、制动距离小；摩擦片耐磨、寿命长；制动真空助力及制动缓速装置等。
（3）在悬架方面，要求减震性能好，不侧倾，可升降、行驶更平稳、更舒适。
（4）对驱动桥本身的结构设计要求减轻自重，增加刚性，提高传动效率，改善密封性能，降低系统噪声，便于维修等。当前，在驱动桥上出现的新型结构和高新技术有：
a、制动间隙的调正由自动调整臂替代手动调整臂。按国家GBl2676～1999（汽车制动系统结构性能和试验方法）的规定，到2003年1月凡使用凸轮式气制动的汽车必须强制安装制动间隙自动调整臂，保证各个车轮的制动间隙维持恒定，从而保证汽车行驶安全。该技术在国外已普遍采用，最有名的生产厂家是瑞典的汉德公司和美国的美驰公司，国内有吉林天成、商丘德信和东风公司在开发研制。
b、盘式制动器相对于鼓式制动器，具有制动力矩大，可缩短制动距离，制动平稳，散热条件好（热衰退小，不疲软，摩擦片耐磨、寿命长），更换摩擦片便捷等优越性，正广泛应用于轿车和轻、微型汽车上，并有前盘后鼓配置转交为前盘后盘的趋势，国外在中、重型汽车，尤其是大型客车上己大量采用，取得十分理想的效果，不失为汽车制动技术的新宠。国内已有十余家开始轻型盘式制动器的国产化生产，而中、重型盘式制动器却处于空白状态。
c、制动缓速装置是安全制动的辅助系统，它解决了由于车轮摩擦过热产生的热衰退，导致制动性能急剧下降，以及轮胎易分层造成早期爆裂等问题，减少车辆因制动失灵带来的危险，还可以承担90％制动力矩，提高摩擦片寿命4-8倍，在欧、美、日等发达国家的客车几乎都使用，载重车的安装率已达80％，是一项十分成熟的技术，而在我国则刚刚起步。由深圳特尔佳科技运输有限公司引进法国泰马尔技术而研制开发的无继电器电涡流缓速器，在客车上试验取得满意效果。由上海福伊特驱动技术系统有限公司采用德国VOITH公司技术开发生产的液力涡流缓速器，具有扭矩大（4000N·m）、重量轻（85kg）、散热快等优点，在汽车传动系统中可实现串联安装和并联安装。
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