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乘用车的转向驱动桥设计【全套9张CAD图纸+毕业论文】【原创资料】

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【最终】YC550-乘用车的转向驱动桥设计

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主动圆柱斜齿轮-A3.exb

从动圆柱斜齿轮-A3.exb

传动半轴-A3.exb

十字轴-A3.exb

半轴法兰-A3.exb

半轴齿轮-A3.exb

差速器壳（右）-A3.exb

差速器壳（左）-A3.exb

转向驱动桥装配图-A0.exb

主动圆柱斜齿轮.dwg

从动圆柱斜齿轮.dwg

传动半轴.dwg

十字轴.dwg

半轴法兰.dwg

半轴齿轮.dwg

差速器壳（右）.dwg

差速器壳（左.dwg

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摘要III

AbstractIV

第1章绪论1

1.1研究背景及意义1

1.2国内外研究现况1

1.3设计要求及技术参数3

第2章总体结构方案拟定4

第3章主减速器的设计6

3.1主减速器的结构形式6

3.1.1主减速器的齿轮类型6

3.1.2主减速器的减速形式7

3.1.3主从动齿轮的支承形式8

3.2基本参数选择与计算9

3.2.1 主减速比的确定9

3.2.2齿轮计算载荷的确定10

3.3齿轮的设计与校核13

3.3.1主、从动齿轮齿数的选择13

3.3.2斜齿轮材料选择13

3.3.3按齿根弯曲疲劳强度设计13

3.3.4校核齿面的接触强度16

3.4轴承的选择与校核17

3.4.1轴承的载荷计算17

3.4.2轴承型号的确定18

第4章差速器的设计20

4.1 差速器结构形式选择20

4.2差速器齿轮设计20

4.3齿轮强度计算23

4.3.1齿轮材料选择23

4.3.2校核计算23

4.4行星齿轮轴的设计计算23

4.4.1行星齿轮轴的分类及选用24

4.4.2行星齿轮轴的尺寸设计24

4.4.3行星齿轮轴的材料24

第5章传动半轴的设计25

5.1半轴的型式选择25

5.2半轴的设计与校核25

5.2.1半轴的设计计算25

5.2.2半轴的强度较核26

5.3半轴的结构、材料及热处理28

第6章万向节的设计29

6.1万向节结构选择29

6.2万向节设计计算30

6.3万向节的材料及热处理30

总结31

参考文献32

致谢33

摘要

本文主要是设计某乘用车转向驱动桥，对于乘用车的转向驱动桥，既要满足转向的要求，又要满足驱动的要求。其主要由主减速器、差速器、半轴、万向节、驱动桥桥壳等构成。驱动桥的设计是否合理直接关系到汽车使用性能的好坏，它承受着来自路面和悬架之间的一切力和力矩，是汽车中工作条件最恶劣的总成之一，如果设计不当会造成严重的后果。

本次设计根据给定的参数，首先对主减速器进行设计，主要是对主减速器的结构，以及几何尺寸进行了设计，主减速器的形式设计为单级主减速器，而主减速器的齿轮形式采用的是渐开式圆柱斜齿轮；其次，对差速器的形式进行选择，差速器的形式采用普通对称式圆锥行星齿轮差速器；接着，对半轴的结构、支承形式，以及万向节的形式和特点进行了分析设计；最后，对以上的零件进行了强度的校核，并用AutoCAD软件绘制本转向驱动桥的装配图和主要零部件图纸。

关键词：转向驱动桥，主减速器，差速器，半轴，万向节

Abstract

This article is designed to drive a passenger car steering axle, drive axle steering for passenger cars, the steering is necessary to meet the requirements, but also to meet the driving requirements. Which is mainly composed of the main reducer, differential, axle, universal joints, drive axle housing and so on. Drive axle design is reasonable car use is directly related to performance quality, which bear all the forces and moments from between the road surface and the suspension is one of the worst working conditions in automobile assembly, improper design will result if serious consequences.

The design according to the given parameters, the first of the main reducer designed mainly for the final drive structure, and geometry has been designed in the form of the final drive designed as a single-stage main gear, and the main reducer The gear is used in the form of involute helical gear; secondly, to choose the form of differential, differential form of ordinary symmetrical cone planetary gear differential; Next, axle configuration, support form and the forms and characteristics of joints were analyzed design; Finally, the above parts of the strength check, and draw of the steering assembly drawing with AutoCAD software drive axle and the main parts of drawings.

Keywords:Steering drive axle, The main reducer, Differential, Axle, Universal joint

第1章绪论

1.1研究背景及意义

（1）轿车转向驱动桥是轿车的重要大总成，承受着轿车的装在簧上及地面经车轮、车架或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。

（2）轿车转向驱动桥的结构形式和设计参数除对桥车的可靠性和耐久性有重要影响外，也对轿车的行驶性能如动力性、经济性、平顺性、通过性和操纵稳定性等有直接影响。因此，转向驱动桥的结构选型、设计参数选取及设计计算最轿车的整体设计具有及其重要的作用。

（3）轿车转向驱动桥设计涉及的机械零部件的品种极为广泛，对这些零部件、元件及总成的制造也几乎要涉及到所有的现代机械制造工艺（包括铸、锻、焊、热处理、粉末冶金等热加工工艺，车、铣、刨、磨、拉削、冷滚压或挤压、喷丸处理、冷冲、配对研磨等冷加工工艺，镀铜、镀锡、镀锌、磷化处理、渗流处理等表面处理工艺等）。因此，通过对轿车的转向驱动桥的学习和设计实践，再加进优化设计、可靠性分析和有限元分析等内容，可以更好的掌握现代轿车设计与机械涉及的全面知识和技能。

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转向驱动桥装配图-A0.png

主动圆柱斜齿轮.png

十字轴.png

半轴齿轮.png

半轴法兰.png

差速器壳（右）.png

差速器壳（左.png

传动半轴.png

从动圆柱斜齿轮.png

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内容简介：: xxxxxx 毕业设计（论文）乘用车的转向驱动桥设计学院专业班级学生姓名学生学号指导教师 2015 年 5 月 20 日nts I 目录摘要 . III ABSTRACT . IV 第 1 章绪论 . 1 1.1 研究背景及意义 . 1 1.2 国内外研究现况 . 1 1.3 设计要求及技术参数 . 3 第 2 章总体结构方案拟定 . 4 第 3 章主减速器的设计 . 6 3.1 主减速器的结构形式 . 6 3.1.1 主减速器的齿轮类型 . 6 3.1.2 主减速器的减速形式 . 7 3.1.3 主从动齿轮的支承形式 . 8 3.2 基本参数选择与计算 . 9 3.2.1 主减速比 0i 的确定 . 9 3.2.2 齿轮计算载荷的确定 . 10 3.3 齿轮的设计与校核 . 13 3.3.1 主、从动齿轮齿数的选择 . 13 3.3.2 斜齿轮材料选择 . 13 3.3.3 按齿根弯曲疲劳强度设计 . 13 3.3.4 校核齿面的接触强度 . 16 3.4 轴承的选择与校核 . 16 3.4.1 轴承的载荷计算 . 17 3.4.2 轴承型号的确定 . 18 第 4 章差速器的设计 . 20 4.1 差速器结构形式选择 . 20 4.2 差速器齿轮设计 . 20 4.3 齿轮强度计算 . 23 nts II 4.3.1 齿轮材料选择 . 23 4.3.2 校核计算 . 23 4.4 行星齿轮轴的设计计算 . 23 4.4.1 行星齿轮轴的分类及选用 . 24 4.4.2 行星齿轮轴的尺寸设计 . 24 4.4.3 行星齿轮轴的材料 . 24 第 5 章传动半轴的设计 . 25 5.1 半轴的型式选择 . 25 5.2 半轴的设计与校核 . 25 5.2.1 半轴的设计计算 . 25 5.2.2 半轴的强度较核 . 26 5.3 半轴的结构、材料及热处理 . 28 第 6 章万向节的设计 . 29 6.1 万向节结构选择 . 29 6.2 万向节设计计算 . 30 6.3 万向节的材料及热处理 . 30 总结 . 31 参考文献 . 32 致谢 . 33 nts III 摘要本文主要是设计某乘用车转向驱动桥，对于乘用车的转向驱动桥，既要满足转向的要求，又要满足驱动的要求。其主要由主减速器、差速器、半轴、万向节、驱动桥桥壳等构成。驱动桥的设计是否合理直接关系到汽车使用性能的好坏，它承受着来自路面和悬架之间的一切力和力矩，是汽车中工作条件最恶劣的总成之一，如果设计不当会造成严重的后果。本次设计根据给定的参数，首先对主减速器进行设计，主要是对主减速器的结构，以及几何尺寸进行了设计，主减速器的形式设计为单级主减速器，而主减速器的齿轮形式采用的是渐开式圆柱斜齿轮；其次，对差速器的形式进行选择，差速器的形式采用普通对称式圆锥行星齿轮差速器；接着，对半轴的结构、支承形式，以及万向节的形式和特点进行了分析设计；最后，对以上的零件进行了强度的校核，并用 AutoCAD软件绘制本转向驱动桥的装配图和主要零部件图纸。关键词：转向驱动桥，主减速器，差速器，半轴，万向节 nts IV Abstract This article is designed to drive a passenger car steering axle, drive axle steering for passenger cars, the steering is necessary to meet the requirements, but also to meet the driving requirements. Which is mainly composed of the main reducer, differential, axle, universal joints, drive axle housing and so on. Drive axle design is reasonable car use is directly related to performance quality, which bear all the forces and moments from between the road surface and the suspension is one of the worst working conditions in automobile assembly, improper design will result if serious consequences. The design according to the given parameters, the first of the main reducer designed mainly for the final drive structure, and geometry has been designed in the form of the final drive designed as a single-stage main gear, and the main reducer The gear is used in the form of involute helical gear; secondly, to choose the form of differential, differential form of ordinary symmetrical cone planetary gear differential; Next, axle configuration, support form and the forms and characteristics of joints were analyzed design; Finally, the above parts of the strength check, and draw of the steering assembly drawing with AutoCAD software drive axle and the main parts of drawings. Keywords:Steering drive axle, The main reducer, Differential, Axle, Universal joint nts乘用车的转向驱动桥设计 1 第 1 章绪论 1.1 研究背景及意义（ 1）轿车转向驱动桥是轿车的重要大总成，承受着轿车的装在簧上及地面经车轮、车架或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。（ 2）轿车转向驱动桥的结构形式和设计参数除对桥车的可靠性和耐久性有重要影响外，也对轿车的行驶性能如动力性、经济性、平顺性、通过性和操纵稳定性等有直接影响。因此，转向驱动桥的结构选型、设计参数选取及设计计算最轿车的整体设计具有及其重要的作用。（ 3）轿车转向驱动桥设计涉及的机械零部件的品种极为广泛，对这些零部件、元件及总成的制造也几乎要涉及到所有的现代机械制造工艺（包括铸、锻、焊、热处理、粉末冶金等热加工工艺，车、铣、刨、磨、拉削、冷滚压或挤压、喷丸处理、冷冲、配对研磨等冷加工工艺，镀铜、镀锡、镀锌、磷化处理、渗流处理等表面处理工艺等）。因此，通过对轿车的转向驱动桥的学习和设计实践，再加进优化设计、可靠性分析和有限元分析等内容，可以更好的掌握现代轿车设计与机械涉及的全面知识和技能。 1.2 国内外研究现况驱动桥作为汽车四大部件之一，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。（ 1）主减速器在 20 世纪末的 20 多年，世界减速器齿轮技术有了很大的发展，产品发展的总趋势是小型化、高速化、低噪声、高可靠度。技术中最引人注目的要数硬齿面技术、功率分支技术和模块化设计技术。硬齿面技术在 20 世纪 80 年代在国外日趋成熟。采用优质合金钢锻件渗碳淬火磨齿的硬齿面齿轮，精度不低于 ISO13281975 的 6 级。综合承载能力为中硬齿面齿轮的 4 倍为软齿面齿轮的 5-6 倍。一个中等规格的硬齿面齿轮减速器的重量仅为软齿nts 2 面齿轮减速器的 1/3 左右。 20 世纪 70 年代至 90 年代初期，我国的高速齿轮技术经历了绘测仿制、技术引进、技术攻关到独立设计 3 个阶段。目前我国的设计制造能力基本上可以满足国内生产需要，设计制造的最高参数最大功率 44MW，最高线速度 168m/s，最高转数67000r/min。我国低速重载齿轮技术，特别是硬齿面齿轮技术也经历了测绘仿制等阶段，从无到有逐步发展起来。除了摸索掌握的制造技术外。在 20 世纪 80 年代末至 90 年代初推广的硬齿面技术中，我们还作了解决 “断轴 ”、“选用 ”等一系列有意义的工作。在这期间我们还制定了一系列的减速器标准如ZBJ19004-88圆柱齿轮减速器、 ZBJ19026-90运输机械用减速器等几个硬齿面减速器标准。当今世界各国减速器及齿轮技术发展总趋势是六高、二低、二化方面发展。六高即高承载能力、高齿面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高传动效率，即噪声低、成本低二化即标桩化、多样化。减速器和齿轮的设计与制造技术的发展，在一定程度上标志着一个国家的工业水平。因此，开拓和发展减速器和齿轮技术在我国有广阔的前景。（ 2）差速器目前国内重型汽车的差速器产品的技术基本源自美国、德国、日本等几个传统的工业国家，我国现有的技术基本上是引进国外的基础上发展的，而且已经有了一定的规模。但是目前我国的差速器没有自己的核心技术产品，自主开发能力仍然很弱，影响了整车新车的开发。在差速器的技术开发上还有很长的路要走。当前汽车在朝着经济性和动力性的方向发展，如何能够使自己的产品燃油经济性和动力性尽可能提高是每个汽车厂家都在做的事情，当然这是一个广泛的概念，汽车的每一个部件都在发生着变化。差速器也不例外，尤其是那些对操控性有较高需求的车辆。国外的那些差速器生产企业的研究水平已经很高，而且还在不断的进步，年销售额达 18 亿美金的伊顿公司汽车集团是全球化的汽车零部件制造供应商，在发动机气体管理，变速箱，牵引力控制和安全排放控制领域居全球领先地位。对汽车差速器的内部各零件的加工制造要用精密制造方法。零件主要产品包括发动机气体管理部分及动力控制系统，其中属于动力控制系统 10的差速器类产品 2004 年的销售量达250 万只，在同类产品中居领先地位。国内的差速器起步较晚，目前的发展主要靠引进消化国外产品来满足需求。 nts 3 目前中国的汽车上广泛采用的差速器为对称锥齿轮式差速器，具有结构简单、质量较小等优点。伊顿公司汽车集团是全球化的汽车零部件制造供应商，在同类产品中居领导地位。最近伊顿开发了新型的锁式差速器，它的工作原理及其他差速器的不同之处：当一侧轮子打滑时，普通开式差速器几乎不能提供任何有效扭矩给车辆，而伊顿的锁式差速器则可以在发现车轮打滑，锁定动力传递百分之百的扭矩到不打滑车轮，足以克服各种困难路面给车辆带来的限制。在牵引力测试、连续弹坑、 V 型沟等试验中，两驱车在装有伊顿锁式差速器后，越野性能及通过性能甚至超过了四驱动的车辆，通过有限元软件的分析，就可以知道各个齿轮的受力情况。因为只要驱动轮的任何一侧发生打滑空转以后，伊顿锁式差速器会马上锁住动力，并把全部动力转移到另一有附着力的轮上，使车辆依然能正常向前或向后行驶。毫无疑问，更强的越野性和安全性是差速器的最终目标。 1.3 设计要求及技术参数设计某乘用车的转向驱动桥，其技术参数如下：整备质量： 1350kg；满载质量： 1760kg 最大扭矩： 175N.m 功率： 104KW 轴距： 2690mm 轮距：前 /后 1593mm 轮胎型号： 225/55R17 偏频： 100次 /分 nts 4 第 2 章总体结构方案拟定轿车多采用前置发动机前乾驱动的布置型式，其前桥既是转向桥又是驱动桥，称为转向驱动桥。显然，在转向驱动桥的驱动车轮传动装置中，半轴需采用分段式的并用万向节联接起来，以便使转向车轮能够转向。通常是在半轴与主销两者的中心线交点处装用一个等速万向节，如图 2-1 所示。图 2-1 转向驱动桥示意图 1-主减速器； 2-主减速器壳； 3-差速器； 4-内半轴； 5-半轴套管； 6-万向节； 7-转向节轴； 8-外半轴； 9-轮毂； 10-轮毂轴承； 11-转向节壳体； 12-主销； 13-主销轴承； 14-球形支座通常，轿车的转向驱动桥是断开式的。断开式驱动桥必须与独立悬架相匹配。当左、右驱动车轮经各自的独立悬架直接与承载式车身或车架相联时，在左、右转向驱动车轮之间实际上没有车桥，但在习惯上仍称为断开式车桥，轿车的前转向驱动桥多采用这种结构，如图 2-2 所示 1-主减速器； 2-半轴； 3-弹性元件； 4-减振器； 5-车轮； 6-摆臂； 7-摆臂轴图 2-2 由于要求设计的是乘用车的前驱动桥，因为采用独立悬架，也考虑乘用车的舒适性和运动的协调性，选用断开式驱动桥。这种驱动桥无刚性的整体外壳，主减速器及nts 5 其壳体装在车架或车身上，两侧驱动车轮与车架或车身作弹性联系，并可独立地分别相对于车架或车身作上下摆动，车轮传动装置采用万向节传动。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。 nts 6 第 3 章主减速器的设计 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结构形式主要是根据齿轮类型、减速器形式不同而不同。主减速器的齿轮主要有螺旋锥齿轮、双曲面齿轮、圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形式。（ 1）螺旋锥齿轮传动螺旋锥齿轮传动 (图 3-1a)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，而是逐渐从一端连续平稳地转向另一端。图 3-1 齿轮传动形式（ 2）双曲面齿轮传动双曲面齿轮传动 (图 3-1b)的主、从动齿轮的轴线相互垂直而不相交，主动齿轮轴线相对从动齿轮轴线在空间偏移一距离 E，此距离称为偏移距。由于偏移距正的存在，使主动齿轮螺旋角 1 大于从动齿轮螺旋角 2 (图 54)。（ 3）圆柱齿轮传动圆柱齿轮传动 (图 3-1c)一般采用斜齿轮，广泛应用于发动机横置且前置前驱动的轿车驱动桥 (图 3-2)和双级主减速器贯通式驱动桥。 nts 7 图 3-2 圆柱齿轮传动（ 4）蜗杆传动蜗杆 (图 3-1d)传动与锥齿轮传动相比有如下优点：蜗杆传动主要用于生产批量不大的个别重型多桥驱动汽车和具有高转速发动机的大客车上。根据给定技术参数，本次设计参考同级别的迈腾 1.8T 的轿车作为参考设计对象，由于迈腾 1.8T 的轿车的发动机采用的是横置的形式，变速器也采用横置式，所以动力输出的方向正好与前桥轴线的方向平行。因此，此设计不必采用圆锥齿轮来改变动力旋转的方向，采用圆柱齿轮传动就可以满足要求。一般采用斜齿圆柱齿轮传动，驱动桥为断开式。动力通过左右两根半轴传递给车轮。 3.1.2 主减速器的减速形式对于普通乘用轿车，由于 i 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。 nts 8 3.1.3 主从动齿轮的支承形式主减速器中心必须保证主从动齿轮具有良好的啮合状况，才能使它们很好地工作。齿轮的正确啮合，除了与齿轮的加工质量装配调整及轴承主减速器壳体的刚度有关以外，还与齿轮的支承刚度密切相关。（ 1）主动斜齿圆柱齿轮的支承图 3-3 主动圆柱斜齿轮跨置式主动斜齿圆柱齿轮的支承形式可分为悬臂式支承和跨置式支承两种。查阅资料、文献，经方案论证，采用跨置式支承结构（如图 3-3 示）。齿轮前、后两端的轴颈均以轴承支承，故又称两端支承式。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，约减小到悬臂式支承的 1 30 以下而主动斜齿圆柱齿轮后轴承的径向负荷比悬臂式的要减小至 1/5 1/7。齿轮承载能力较悬臂式可提高 10%左右。本课题所设计的轿车满载质量 1760kg，所以选用跨置式可以提高齿轮的承载能力。（ 2）从动斜齿圆柱齿轮的支承图 3-4 从动圆柱斜齿轮支撑形式从动斜齿圆柱齿轮采用圆锥滚子轴承支承（如图 3-4 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。为了使从动斜齿圆柱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 应不小于从动斜齿圆柱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，应是 c 等于或大于d。 nts 9 3.2 基本参数选择与计算 3.2.1 主减速比 0i 的确定主减速比 0i 的大小对主减速器的结构型式、轮廓尺寸、质量以及变速器处于最高档位时汽车的动力性和燃料经济性都有直接的影响。主减速比 0i 的选择，应在汽车总体设计时和传动系的总传动比（包括变速器、分动器和取力器、驱动桥等传动装置的传动比）一起由汽车的整车动力计算来确定。由于发动机的工作条件和汽车传动系的传动比（包括主减速比）有关，可以采用优化设计方法对发动机参数与传动系的传动比及主减速比 0i 进行最优匹配，以使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、客车、长途公共汽车，尤其是对竞赛汽车来说，在给定发动机最大功率 maxeP 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高车速 maxaV 。这时 0i 值就按下式来确定： ghapr iV nrim a x0 377.0 （ 3-1）式中： r 车轮的滚动半径， m； pn 最大功率时发动机的转速， r/min； maxav 汽车的最高车速， km/h； ghi 变速器最高挡传动比，通常为 1。已知轮胎类型与规格： 225/55 R17，故： mmr r 3 3 96 5.055.02252174.25 查资料得：最大功率时发动机的转速为： rpmn p )6 2 0 05 0 0 0( 暂取 rpmn p 5100 汽车最高车速为： hKmv a /215m a x 变速器最高档传动比为： 85.0ghi 代入公式 (3-1)得 nts 10 573.385.0215 510033965.0377.0377.0m a x0 ghapr iV nri 故取 573.30 i 3.2.2 齿轮计算载荷的确定由于汽车行驶时传动系载荷的不稳定性，因此要准确地算出主减速器齿轮的计算载荷是比较困难的。通常是将发动机最大转矩配以传动系最低挡传动比时和驱动车轮在良好路面上开始滑转时这两种情况下作用在主减速器从动齿轮上的转矩（ jje TT 、）的较小者，作为载货汽车和越野汽车在强度计算中用以验算主减速器从动齿轮最大应力的计算载荷，即： nKiTT TTLeje 0m a x(3-2) LBLBrj irGT 2 (3-3) 式中： maxeT 发动机最大转矩， Nm； TLi 由发动机至所计算的主减速器从动齿轮之间的传动系最低档传动比； T 传动系上述传动部分的传动效率，取 9.0T ； 0K 由于 “猛接合 ”离合器而产生冲击载荷时的超载系数，对于一般载货汽车、矿用汽车和越野汽车以及液力传动及自动变速器的各类汽车取 10 K ；当性能系数0pf 时，可取 20 K ，或由实验决定； n该汽车的驱动桥数目； 2G 汽车满载时一个驱动桥给水平地面的最大负荷（对于驱动桥来说，应考虑到汽车最大加速时的负荷增大量）， N；轮胎对地面的附着系数，对于安装一般轮胎的公路用汽车，取 85.0 ；对于越野汽车，取 0.1 ；对于安装专门的防滑宽轮胎的高级轿车，计算时可取25.1 ； r 车轮的滚动半径， m； nts 11 LBLB i, 分别为由所计算的主减速器从动齿轮到驱动桥之间的传动效率和传动比（例如轮边减速等）已知： mNT e .175m ax 499.13778.3573.3 TLi 9.0T 由后面式（ 3-5）计算得 0pf ，故： 20 K 由于该轿车只有一个驱动桥则： 1n 由后面计算得：汽车满载有总重量为 NG a 172488.91760 ，查参考文献 1汽车轴荷分配中乘用车发动机前置前驱满载时前轴分配为%60%47 。本设计中取 58%， NG 8.1000358.0172482 由于该轿车是安装一般轮胎的公路用汽车，则： 85.0 由上面计算可得： 33965.0rr m 由经验得： 96.0LB 由于该轿车无轮边减速器，则： 1LBi 将上述参数值代入公式（ 3-2）、（ 3-3）中计算得： mNnKiTT TTLeje .19.4 2 5 219.024 9 9.131 7 50m a x mNi rGTLBLBrj .46.3 0 0 8196.0 3 3 9 6 5.085.08.1 0 0 0 32 汽车的类型很多，行驶工况又非常复杂，轿车一般在高速轻载条件下工作，而矿用汽车和越野汽车则在高负荷低车速条件下工作，没有简单的公式可算出汽车的正常持续使用转矩。但对于公路车辆来说，使用条件较非公路车辆稳定，其正常持续转矩根据所谓平均比牵引力的值来确定，即主减速器从动齿轮的平均计算转矩 mT 为 )()( pHRLBLBrTajm fffni rGGT Nm （ 3-4） nts 12 式中： aG 汽车满载总重量， N； rG 所牵引的挂车的满载总重量， N，但仅用于牵引车的计算； r 车轮的滚动半径， m； Rf 道路滚动阻力系数，计算时对于轿车可取 Rf =0.010 0.015；对于载货汽车可取 0.015 0.020；对城越野汽车可取 0.020 0.035； Hf 汽车正常使用时的平均爬坡能力系数，通常对轿车取 0.08；对载货汽车和城市公共汽车取 0.05 0.09；对长途公共汽车取 0.06 0.10；对越野汽车取 0.090.30； pf 汽车或汽车列车的性能系数： m a x)(195.0161001eTap T GGf (3-5) 当 16)(195.0m a xeTaT GG 时，取 0pf LBi 、 LB 、 n 、 maxeT 和等见式 (3-2)和式（ 3-3）下的说明。由参考文献 1得查得汽车总质量 am 的计算方法：乘用车的总质量 am 是指装备齐全，并按规定装满客、货时的整车质量。乘用车的总质量 am 由整备质量 0m 、乘员和驾驶员质量以及乘员的行李质量三部分组成。其中，乘员和驾驶员每人质量按每人质量按 65kg 计，于是： nnmm a 650 该式中， n 为包括驾驶员在内的载客数； a 为行李系数，可按参考文献 1表 1-5提供的数据取用。已知： NG a 172488.91760 ；由于是轿车，所以 0rG ；由上得： 33965.0rr ；轿车选用 015.0010.0Rf ，取 0125.0Rf ； nts 13 汽车正常使用时的平均爬坡能力系数，通常对轿车取 08.0Hf ；经计算 1622.19)(1 9 5.0m a xeTaT GG ,则取 0pf 把各参数代入式（ 3-4）中得到： m.47.5 6 4)008.00 1 2 5.0(196.01 3 3 9 6 5.0)01 7 2 4 8()()( Nfffni rGGT pHRLBLBrTajm 3.3 齿轮的设计与校核 3.3.1 主、从动齿轮齿数的选择为了啮合平稳、噪音小和具有高的疲劳强度，大小齿轮的齿数和不少于 40 在轿车主减速器中，小齿轮齿数不小于 9。查阅资料，经方案论证，主减速器的传动比为 3.573，则：初步选定齿轮 91 Z , 16.3295 7 3.312 ZiZ ，取 322 Z 3.3.2 斜齿轮材料选择由于齿轮转速比较高，选用硬齿面。先按轮齿弯曲疲劳强度设计，再较核齿面接触强度，其设计步骤如下：先选择齿轮材料，确定许用应力：均选用 20CrMnTi 钢渗碳淬火，硬度 56 62HRC。由参考文献 4图 5-32C 查得弯曲疲劳极限应力 MPaFlin 430 ；由参考文献 4图 5-33C 查得接触疲劳极限应力 MPaHlin 1500 ； 3.3.3 按齿根弯曲疲劳强度设计由式参考文献 4中式（ 5-45b）知 : 3 2114.12FPdFSn Z YKTm （ 3-6） 1）确定轮齿的许用弯曲应力 FP 按参考文献 4（ 5-26）计算 nts 14 两齿轮的许用弯曲应力 1FP ， 2FP （ MPa ）分别按下式确定 NF STFFP YSYm inlim （ 3-7）式中： limF 试验齿轮齿根的弯曲疲劳极限，查参考文献 4图 5-32； STY 试验齿轮的应力修正系数，本书采用国家标准给定的 limF 值计算时，2STY ； NY 弯曲疲劳强度计算的寿命系数，一般取 1NY 。当考虑齿轮工作在有限寿命时，弯曲疲劳许用应力可以提高的系数，查参考文献 4图 5-34； minFS 弯曲强度的最小安全系数。一般传动取 minFS =1.3 1.5；重要传动取minFS =1.6 3.0；由上得： MPaFlin 430 取 2STY ， 1NY ， 8.1min FS 把各参数代入式（ 3-7）中得： M P aYS Y NFSTFFP 7 7 7 8.47718.1 2430m i nl i m 2)计算小齿轮的名义转矩 1T 98.157573.3/47.5641 T Nm 3）选取载荷系数 K 因为是斜齿轮传动，且加工精度为了 7 级，故 K 可选小些，取 K=1.4 5）齿宽系数 d 的选择： d 选大值时，可减小直径，从而减小传动的中心距，并在一定程度上减轻包括箱体在内的整个传动装置的重量，但是却增大了齿宽和轴向尺寸，增加了载荷分布的不均匀性。 d 的推荐值为： nts 15 当为软齿面时，齿轮相对于轴承对称布置时， d =0.8 1.4；非对称布置时， d =0.6 1.2；悬臂布置或开式传动时， d =0.3 0.4。当为硬齿面时，上述 d 值相应减小 50%。取 d =0.5，并取 16 ； 6）确定复合系数因两轮所选材料及热处理相同，则 FP 相同，故设计时按小齿轮的复合齿形系数1FSY 代入即可。而 986.916c o s9c o s 3311 ZZ V 由参考文献 4图 5-38 查得 1FSY =4.18 将上述参数代入式（ 3-6），得 mmZ YKTmFPdFSn 59.47778.47795.0 18.498.1574.14.124.12 323 211 按参考文献 4表 5-1 取标准模数，取 5nm mm 则中心距 mmZZma n 6.10616co s2 )329(5co s2 )( 21 7）计算其它几何尺寸如下表表 3-1 主、从动圆柱斜齿轮参数参数符号主动斜齿圆柱齿轮从动斜齿圆柱齿轮齿数 Z1， Z2 9 32 螺旋角 16 法面模数 nm 5 端面模数 cosnt mm 5.2 nts 16 法面压力角 n 20 端面压力角 co st ans rct an nt 20.74 分度圆直径 c o snt zmzmd 46.8 166.4 基圆直径 tb d cosd 43.77 155.62 齿顶高 ha=h2=（ 1+0.1） nm 5.5. 5.5 齿根高 hf1= hf2=（ 1+0.25-0.1）nm 5.75 5.75 齿顶圆直径 aa h2dd 57.8 177.4 齿根圆直径 ff h2dd 35.3 154.9 当量齿数 3v coszz 10.13 36.03 3.3.4 校核齿面的接触强度由参考文献 4式（ 5-47）可知 uubdKTZEH1109211 （ 3-8） EZ 为弹性系数，当齿轮都为钢制， MPaZ E 8.189 代入公式（ 3-8）得 M P auubdKTZ EH 2347.890573.3 1573.381.4636 98.1574.18.1891091109 2211 齿面许用接触应力 HP 按参考文献 4式（ 5-27）计算，因为主减速器为较重要传动，取最小安全系数 4.1min HS ， 1NZ ， 1wZ ，则 MPaZZS wNHHHP 1 0 7 1114.11 5 0 0m i nl i m 因为 HPH ，故接触疲劳强度也足够。 3.4 轴承的选择与校核 nts 17 3.4.1 轴承的载荷计算当斜齿圆柱齿轮齿面上所受的圆周力、轴向力和径向力计算确定后，根据主减速器齿轮轴承的布置尺寸，即可求出轴承所受的载荷。图 3-5 为单级主减速器的跨置式支承的尺寸布置图 : 图 3-5 单级主减速器轴承布置尺寸图 3-5 中各参数尺寸： a=46mm， b=22mm， c=90.5mm， d=60.5mm。由主动斜齿圆柱齿轮齿面受力简图（图 3-6 所示），得出各轴承所受的径向力与轴向力。图 3-6 主动斜齿圆柱齿轮齿面受力简图轴承 A：径向力 nts

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