福田欧曼ETX驱动桥的设计(毕业论文+全套CAD图纸)(答辩通过)

下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 下载文档送全套 CAD 图纸 扣扣 1304139763 目 录 摘要 . I Abstract . II 第 1 章 绪论 .1 1.1 选题背景目的及意义 .1 1.2 设计的基本内容、拟解决的主要问题 .3 第 2 章 驱动桥的总体方案确定 .5 2.1 总体方案论证 .5 2.1.1 非断开式驱动桥 .5 2.1.2 断开式驱动桥 .5 2.2 驱动桥结构组成 .6 2.3 驱动桥设计要求 .6 2.4 主减速器结构方案的确定 .7 2.4.1 主减速比的计算 .7 2.4.2 主减速器的齿轮类型 .7 2.4.3 主减速器的减速形式 .9 2.4.4 主减速器主从动锥齿轮的支承形式及安装方法 .10 2.5 差速器结构方案的确定 . 11 2.6 半轴形式的确定 . 11 2.7 桥壳形式的确定 .12 2.8 本章小结 .12 第 3 章 主减速器的基本参数选择与设计计算 .13 3.1 主减速齿轮计算载荷的计算 .13 3.2 主减速器齿轮参数的选择 .14 3.3 螺旋锥齿轮的强度计算 .16 下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 下载文档送全套 CAD 图纸 扣扣 1304139763 3.4 主减速器锥齿轮轴承的设计计算 .20 3.5 主减速器齿轮材料及热处理 .22 3.6 主减速器的润滑 .23 3.7 本章小结 .23 第 4 章 差速器设计 .24 4.1 概述 .24 4.2 对称式圆锥行星齿轮差速器原理 .24 4.3 对称式圆锥行星齿轮差速器的结构 .25 4.4 对称式圆锥行星齿轮差速器的设计 .26 4.5 本章小结 .29 第 5 章 半轴设计 .30 5.1 概述 .30 5.2 半轴的设计与计算 .30 5.2.1 全浮式半轴的计算载荷的确定 .30 5.2.2 全浮半轴杆部直径的初选 .32 5.2.3 全浮半轴强度计算 .32 5.3 本章小结 .32 第 6 章 驱动桥桥壳的设计 .33 6.1 概述 .33 6.2 桥壳的结构型式 .33 6.3 桥壳的受力分析及强度计算 .33 6.4 本章小结 .34 结论 .35 参考文献 .36 致谢 .37 附录 .38 下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 下载文档送全套 CAD 图纸 扣扣 1304139763 摘 要 福田欧曼 ETX 在 汽车生产中占有很大的比重，而且驱动桥在整车中十分重要 。 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，而对于载货汽车显得尤为重要。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 。 设计出结构简单、工作可靠、造价低廉的驱动桥，能大大降低整车生产的总成本，推动汽车经济的发展，并且 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， 所以本题设计一款结构优良的 轻型货车驱动桥 具 有一定的实际意义。 本文首先确定主要部件的结构型式和主要设计参数 ，在分析驱动桥各部分结构形式、发展过程及其以往形式的优缺点的基础上，确定了总体设计方案， 采用传统设计方法对驱动桥各部件主减速器、差速器、半轴、桥壳进行设计计算并完成校核。 最后运用 AUTOCAD 完成装配图和主要零件图的绘制。 关键词 ：福田欧曼 ETX；驱动桥；单级主减速器；差速器；半轴；桥壳下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 下载文档送全套 CAD 图纸 扣扣 1304139763 ABSTRACT Fukuda lehman ETX take a large proportion of commercial vehicles production, and the drive axle is one of the most important structure. Drive axle is the one of automobile four important assemblies, Its performance directly influence on the entire automobile, especially for the truck .Because using the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed, heavy-loaded, high efficiency, high benefit today truck, must exploiting the high driven efficiency single reduction final drive axle is becoming the trucks developing tendency. Design a simple, reliable, low cost of the drive axle, can greatly reduce the total cost of vehicle production, and promote the economic development of automobile and automotive drive axle of the study and design practice, can better learn and to master modern automotive design and mechanical design of a comprehensive knowledge and skills, so the title of the fine structure of the design of a pickup vehicle drive axle has a certain practical significance. In this paper, first of all determine the structure of major components and the main design parameters, the analysis of the various parts of the structure of the bridge drive type, the form of the development process and its advantages and disadvantages of the past, determined on the basis of the design program, using the traditional design method of various parts of the drive axle Main reducer, differential, axle, axle housing was designed to calculate and complete the check. Finally complete the final assembly drawing by using AUTOCAD and mapping the main components. Keywords: Fukuda lehman ETX； Drive axle； Single reduction final drive； Differential； Axle； Drive Axle housing下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 下载文档送全套 CAD 图纸 扣扣 1304139763 买文档送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 下载文档送全套 CAD 图纸 扣扣 1304139763 下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 下载文档送全套 CAD 图纸 扣扣 1304139763 第 1 章 绪 论 1.1 选题背景目的及意义 从目前我国载货车销售的结构上看，由于国家基础设施建设以及市政建设的投入日益加大，重型自卸车的销量猛增；又由于货物运输向专用化、大型化发展，传统意义的重型载货车 较之上年有不同程度的下挫。 对于国内卡车市场而言，虽然最近群雄并起，各种资本纷纷进入，竞争异常残酷激烈，但目前大的格局基本已定：解放、东风、重汽、陕汽、欧曼将跻身第一集团；上汽依维柯红岩、江淮、北奔、华菱做为第二集团，将向第一集团的地位不断发起冲击；而广汽、集瑞、长安、大运等后起之秀或许会后来居上、有所作为，有待市场考验。 自卸车市场，占据较大数量的是东风 EQ3208 系列，占市场的 70多。该系列采用康 明斯 180 至 210 马力发动机，超大的车厢以及经济型的配置使得该车在自卸车市场具有绝对的优势。 牵引车 市场受追捧的是陕汽、重汽的 S35 和 S29，良好的性价比以及大马力、大吨位的特点使得该系列产品拥有极佳的口碑。 260 至 360 马力发动机、富勒变速箱、斯太尔加强桥使该车的配置光彩夺目。 货运车（包括仓栅车）竞争极为激烈，可用群雄纷争来形容，一汽的 CA1200 系列、东风的 EQ1208 系列、红岩的 CQ19 系列等都是畅销产品。重型专用车批量小、难度高，一直不为国内企业所重视，高档专用车为进口品牌所垄断，沃尔沃、曼等品牌参与国下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 下载文档送全套 CAD 图纸 扣扣 1304139763 内竞争主要以专用车为主。 国外卡车的发展趋势 各国商用车制造厂家目前正采用令人惊叹的高新 技术来最大限度地保障安全，提高效率。重型车的发展趋势对安全、可靠、舒适的人性化设计等方面提出更高的要求。 在安全性方面，国际潮流是安装制动防抱死系统（ ABS）、翻车警告系统、电子控制制动系统（ EBS）、红外线夜视系统以及其它的驾驶室安全性措施。在欧洲，多数重型车驾驶室都要经受严格的加载、撞击与扭振试验，完全合格后方可投入批量生产。其目的是在发生翻车事故后，驾驶室不会被压扁，保证驾驶员的生存空间，车门不会自行打开，人员不会抛出车外。 在舒适性方面，现在的商用车乘坐舒适性已接近轿车的水平。主要表现为驾驶室空间 比轿车还要宽敞许多，各种设施一应俱全。特别是长途行驶的牵引车，不仅有音响、冷暖空调和通讯设备，而且还有卫星导航、冷热饮柜、电视、衣柜等装备；驾驶室的支点装有弹性缓冲装置，驾驶员座椅下方有空气弹簧缓冲支承，保证了驾驶员乘坐舒适平稳。 在环保性方面，柴油发动机技术的提高，为实现柴油机降低废气排放提供了基本保证。同时新技术的应用又可以帮助清洁柴油，减少废气排放。如催化微粒过滤器，它可以清除排气中 90至 95的烟尘等。 在可靠性和耐久性方面，国外先进企业中重型载货汽车的保修期大多在 60 万公里，实际上都能保证 80万至 100 万公里无大修，而国内保修期大多在 10 万公里左右。国外重型载货汽车只要在正常情况下使用就基本不会出现故障，而国内的车初期故障率则一直较高。我国的维修保养费用在汽车运输成本中的比重远高于国外水平。 福田 2006 年 3月推出的重卡新产品 欧系顶级欧曼 ETX，采用全钢结构一次性冲压成型的高顶宽体车身，其中牵引车、载货车等车身采用四点全浮式减震装置，多向可调节减震座椅。可选装 GPS 定位系统、导航系统、车载冰箱、车载电话、 DVD 以及电动天窗等配置。车身的迎风面积为 6.98m2（一般重卡为 7.48m2），风 阻系数较低，可节油 12% 18%。 欧曼 ETX 秉承了欧曼重卡一贯的高大威猛车身造型，彰显了欧洲重卡的阳刚之气。驾驶室符合欧洲 EEC法规标准的防正面、侧面碰撞、顶压以及前端钻进的全面安全法规标准，碰撞安全性大大提高。在实现安全驾驶的同时，也充分考虑到了现代社会对于环保的要求。 欧曼 ETX 共分两个系列产品：洲际版和豪华版。洲际版采用欧标准的美国康明斯 ISM 发动机（ Mil）。该机在低转速 800x/min 时可提供 880 1250N m的起步扭矩，下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 下载文档送全套 CAD 图纸 扣扣 1304139763 而且可提供 28% 45%的扭矩储备。豪华版主要配装潍柴动力的 06款发 动机。 ETX 配装美国伊顿 S9全同步器变速器， 485 单级减速冲焊驱动桥 与 13t 双级减速桥相比，该桥具有传动效率高、节油、承载能力强等优点。 ETX 的离合器为 430 大摩片螺旋弹簧式。该车所用的 WEVB 发动机制动技术，可使制动器的使用寿命提高 45% 55%。 驾驶室内部的轿车化内饰，豪华优雅、高档气派，符合了现代人的审美情趣。创新设计的轿车化仪表台、采用了集成化控制。采用奔驰技术的单杆变速操纵系统，使驾驶员长途驾驶操纵更轻便、更灵活。四点全浮悬置、气囊减震的座椅，整体式侧裙板、后轮罩等设置都大幅度提高了整车的舒 适性能。 重卡轻量化作为目前市场的主流，不仅是企业技术与研发的核心，更是消费者购买的主选。一批掌握了轻量 化技术的重卡企业，已经在 2010 年的市场竞争中突出重围、脱颖而出，成为了用户的宠儿。 欧曼凭借在轻量化方面的领先技术和丰富的产品线，其轻量化牵引车集轻量化、安全可靠、燃油经济性于一身，成为了大家关注的焦点。为满足不同类型用户的需求，欧曼将产品细分为高速型、标准型和重载型。丰富的产品线，为欧曼6 系牵引车的轻量化设计提供了基础，凭借着稳定而卓越的技术，欧曼 6 系轻量化牵引车为用户带来了更多的额外收益，赢得了越 来越多的消费者信任。 2010 年 11月 13日，由国家知识产权局和世界知识产权组织主办的第十二届中国专利奖评选活动中，福田欧曼 ETX 重型卡车的外观设计专利荣获中国交通类外观设计唯一金奖，该奖项为中国专利奖评选活动中首次设立的奖项，也是目前国内外观设计专利领域的最高奖项。 福田欧曼 ETX 的上市，不但代表了我国重卡不断进步的技术水平，而且正在引领着我国卡车技术的发展趋势。 1.2 设计的基本内容、拟解决的主要问题 1、设计车型欧曼 3 系主要参数如表 1.1 表 1.1 欧曼 3 系主要参数 轮胎 9.00R20 发动机最大功率 118/2600 Pemax kW/np （ r/min） 发动机最大转矩 255/2000 Temax Nm/nr （ r/min） 装载质量 6000 kg 汽车满载总质量 12000 kg 下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 下载文档送全套 CAD 图纸 扣扣 1304139763 满载时轴荷分布 前轴 3820 后轴 8280 kg 最大车速 90 km/h 轮距（双胎中心线） 1900 mm 2、 基本内容 (1) 研究驱动桥组成、结构、原理； (2) 主减速器的结构 设计 ,基本参数选择及设计计算； (3) 差速器齿轮的基本参数的选择、尺寸及强度计算； (4) 驱动半轴的结构设计及强度计算； (5) 驱动桥壳的结构设计及受力分析与强度计算。 3、 拟解决的主要问题 (1)驱动桥结构形式及布置方案的确定。 (2)驱动桥 零部件 尺寸参数确定及校核。 (3)完成驱动桥装配图和主要部分零件图。 下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 下载文档送全套 CAD 图纸 扣扣 1304139763 第 2 章 驱动桥的总体方案确定 2.1 总体方案论证 2.1.1 非断开式驱动桥 普通非断开式驱动桥，由于结构简单、造价低廉、工作可靠，广泛用在各 种载货汽车、客车和公共汽车上，在多数的越野汽车和部分轿车上也采用这种结构。他们的具体结构、特别是桥壳结构虽然各不相同，但是有一个共同特点，即桥壳是一根支承在左右驱动车轮上的刚性空心梁，齿轮及半轴等传动部件安装在其中。这时整个驱动桥、驱动车轮及部分传动轴均属于簧下质量，汽车簧下质量较大，这是它的一个缺点。 驱动桥的轮廓尺寸主要取决于主减速器的型式。在汽车轮胎尺寸和驱动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。在给定速比的条件下，如果单级主减速器不能满足离地间隙要求，可该用双级结 构。在双级主减速器中，通常把两级减速器齿轮放在一个主减速器壳体内，也可以将第二级减速齿轮作为轮边减速器。对于轮边减速器：越野汽车为了提高离地间隙，可以将一对圆柱齿轮构成的轮边减速器的主动齿轮置于其从动齿轮的垂直上方；公共汽车为了降低汽车的质心高度和车厢地板高度，以提高稳定性和乘客上下车的方便，可将轮边减速器下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 下载文档送全套 CAD 图纸 扣扣 1304139763 的主动齿轮置于其从动齿轮的垂直下方；有些双层公共汽车为了进一步降低车厢地板高度，在采用圆柱齿轮轮边减速器的同时，将主减速器及差速器总成也移到一个驱动车轮的旁边。 在少数具有高速发动机的大型公共汽车、多桥驱 动汽车和超重型载货汽车上，有时采用蜗轮式主减速器，它不仅具有在质量小、尺寸紧凑的情况下可以得到大的传动比以及工作平滑无声的优点，而且对汽车的总体布置很方便 。 2.1.2 断开式驱动桥 断开式驱动桥区别于非断开式驱动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。断开式驱动桥的桥壳是分段的，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，它又总是与独立悬挂相匹配，故又称为独立悬挂驱动桥。这种桥的中段，主减速器及差速器等是悬置在车架横粱或车厢底板上，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致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。 汽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汽车行驶平顺性的主要因素，而汽车簧下部分质量的大小，对其平顺性也有显著的影响。断开式驱动桥的簧下质量较小，又与独立悬挂相配合，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，由此可大大地减小汽车在不平路面上行驶时的振动和车厢倾斜，提高汽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，由于断开式驱动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轿车及一些越野汽车上，且后者多属于轻型以下的越野汽车或多桥驱动的重型越野汽车。 由于非断开式驱动桥结构简单、造价低廉、工作可靠，查阅资料，参照国内相关货车的设计 ,最后本课题选用非断开式驱动桥。 2.2 驱动桥结构组成 在多数汽车中，驱动桥包括主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置（半轴）及桥壳等部件如图 2.1 所示。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 下载文档送全套 CAD 图纸 扣扣 1304139763 1.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 2.3 驱动桥设计要求 1、 选择适当的主减速比，以保证汽车在给定的条件下具有最佳的动力性和燃油经济性。 2、 外廓尺寸小，保证汽车具有足够的离地间隙，以满足 通过性的要求。 3、 齿轮及其他传动件工作平稳，噪声小。 4、 在各种载荷和转速工况下有较高的传动效率。 5、 具有足够的强度和刚度，以承受和传递作用于路面和车架或车身间的各种力和 力矩；在此条件下，尽可能降低质量，尤其是簧下质量，减少不平路面的冲击载荷，提高汽车的平顺性。 6、 与悬架导向机构运动协调。 7、 结构简单，加工工艺性好，制造容易，维修，调整方便。 2.4 主减速器结构方案的确定 2.4.1 主减速比的计算 主减速比 0i 对主减速器的结构形式、轮廓尺寸、质量大小影响 很大。当变速器处于最高档位时 0i 对汽车的动力性和燃料经济性都有直接影响。 0i 的选择应在汽车总体设计时和传动系统的总传动比一起由整车动力计算来确定。可利用在不同的下的功率平衡图来计算对汽车动力性的影响。通过优化设计，对发动机与传动系参数作最佳匹配的方法来选择 0i 值，可是汽车获得最佳的动力性和燃料经济性。 对于具有很大功率储备的轿车、长途公共汽车尤其是竞赛车来说，在给定发动机最大功率 amaxP 及其转速pn的情况下，所选择的 0i 值应能保证这些汽车有尽可能高的最下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 下载文档送全套 CAD 图纸 扣扣 1304139763 高车速amaxv。这时0i值应按下式来确定 5： 0i=0.377ghapr iv nrmax（ 2.1）r 车轮的滚动半径， r =0.414 m ghi 变速器最高档传动比 1.0（为直接档）。 pn 最大功率转速 2600r/min av 最大车速 90km/h 对于与其他汽车来说，为了得到足够的功率而使最高车速稍有下降，一般选得比最小值大 10% 25%，即按下式选择： 0i=（ 0.3770.472）ghapr iv nrmax（ 2.2） 经计算初步确定0i=5.14 按上式求得的0i应与同类汽车的主减速比相比较，并考虑到主、从动主减速齿轮可能的齿数对0i予以校正并最后确定。 2.4.2 主减速器的齿轮类型 按齿轮副结构型式分，主减速器的齿轮传动主要有螺旋锥齿轮式传动、双曲面齿轮式传动、圆 柱齿轮式传动（又可分为轴线固定式齿轮传动和轴线旋转式齿轮传动即行星齿轮式传动）和蜗杆蜗轮式传动等形式。 在发动机横置的汽车驱动桥上，主减速器往往采用简单的斜齿圆柱齿轮；在发动机纵置的汽车驱动桥上，主减速器往往采用圆锥齿轮式传动或准双曲面齿轮式传动。 在现代货车车驱动桥中，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： 1、 尺寸相同时，双曲面齿轮有更大的传动比。 2、 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。 3、 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。 4、 工作过程中，双曲面齿轮副既存在沿齿高方向的侧向滑动，又有沿齿长方向的下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 下载文档送全套 CAD 图纸 扣扣 1304139763 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： 1、 长方向 的纵向滑动使摩擦损失增加，降低了传动效率。 2、 齿面间有大的压力和摩擦功，使齿轮抗啮合能力降低。 3、 双曲面主动齿轮具有较大的轴向力，使其轴承负荷增大。 4、 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。 螺旋锥齿轮传动的主、从动齿轮轴线垂直相交于一点，齿轮并不同时在全长上啮合，而是逐渐从一端连