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长安之星SC6400汽车驱动桥的设计.doc

长安之星SC6400汽车驱动桥的设计【全套8张CAD图纸+毕业论文】【原创资料】

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【最终】YC523-长安之星SC6400汽车驱动桥的设计

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主减速器-A0.dwg

主动齿轮轴-A2.dwg

从动齿轮-A2.dwg

十字轴-A3.dwg

半轴齿轮-A2.dwg

差速器-A2.dwg

行星齿轮-A3.dwg

驱动桥装配图-A0.dwg

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关键词：: 长安 sc6400 汽车驱动设计全套 cad 图纸毕业论文原创资料

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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汽车驱动桥概述1

1.2.1汽车车桥的种类1

1.2.2驱动桥结构组成2

1.3主要设计内容5

第2章总体方案设计及参数选择6

2.1 技术参数6

2.2 主减速比的计算6

2.3主减速器结构方案的选定7

2.4差速器结构方案的选定8

2.5半轴型式的选定8

2.6 桥壳型式的选定8

第3章主减速器设计9

3.1齿轮计算载荷的确定9

3.2齿轮参数的选择10

3.2.1螺旋锥齿轮的几何尺寸计算11

3.2.2螺旋锥齿轮的强度计算12

3.3齿轮的材料及热处理14

3.4轴承的选择与校核计算15

3.5 主减速器的润滑17

第4章差速器设计18

4.1齿轮的基本参数选择18

4.2齿轮的几何尺寸计算与强度计算20

第5章半轴设计24

5.1半轴的设计计算24

5.1.1半轴工况分析24

5.1.2几何尺寸设计与校核25

5.2结构设计及材料与热处理26

第6章桥壳设计28

6.1桥壳的结构型式选择28

6.2桥壳的材料选择28

6.3桥壳的受力分析及强度校核28

总结33

参考文献34

致谢35

摘要

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，其主要由主减速器、差速器、半轴及桥壳四部分组成。

本次设计针对给定的长安之星SC6400汽车参数设计一款后驱汽车驱动桥。首先，通过对驱动桥结构及原理进行分析，在此分析基础上提出了驱动桥的总体结构方案和；接着，对总体参数进行了计算选择；然后，对主减速器、差速器、半轴及桥壳进行了设计与校核；最后，通过AutoCAD制图软件绘制了驱动桥装配图及主要零部件图。

通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了普通机械产品的设计方法并能够熟练使用AutoCAD制图软件，对今后的工作于生活具有极大意义。

关键词：驱动桥、主减速器、差速器、半轴、桥壳

Abstract

Drive axle as an important part of the car it is at the end of the transmission line, which is to increase the basic skills with the drive shaft or torque coming directly from the gearbox, the torque distribution to the left and right drive wheels, and left, stone wheel drive cars with a kinematic differential function required, which is mainly composed of the main reducer, differential, axle and axle four parts.

The design of the design of a rear-wheel drive for a given vehicle parameters SC6400 Changan Star car driving axle. First, the analysis of the drive axle structure and principles presented in this analysis of the overall structure of the program and on the basis of the drive axle; Next, the overall parameters were calculated selection; then, on the final drive, differential, axle and axle housing design and verification; and finally, through the AutoCAD drawing software to draw the drive axle assembly drawing and major components Fig.

Through this design, the consolidation of the university is the professional knowledge, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerances and interchangeability theory, mechanical drawing and the like; mastered the design of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD mapping software on the future work of great significance in life.

Keywords: Drive axle, The main reducer, Differential, Axle, Axle housing

第1章绪论

1.1研究背景及意义

汽车传动系统的作用是传递发动机输出的动力，并使之与各种不同行驶条件相适应。在一般的机械式传动中，驱动桥处于动力传动系统的末端，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。驱动桥一方面需要承担汽车的重荷，另一方面车轮上的作用力以及传递扭矩所产生的反作用力矩也由驱动桥承担，所以驱动桥的零件必须具有足够的刚度和强度，以保证整体机构工作的可靠性。此外，驱动桥还必须满足通过性及平顺性要求。从汽车整体结构上来看，驱动桥是汽车不可或缺的重要组成部分，驱动桥设计也是汽车总成设计中重要的环节之一。本题目要求根据特定的参数进行驱动桥设计，包括制定设计方案及零部件设计、计算、校核等项目。

学生在驱动桥设计程中可以进一了解驱动桥作用、类型及工作特点，深入学习微型乘用车驱动桥的结构特点，掌握汽车总成及零部件设计的基本方法。本题目要求学生综合运用《汽车构造》、《汽车理论》、《汽车设计》、《机械设计》、《汽车制造工艺学》等课程的理论知识，同时可以提高学生使用标准、查看设计手册、查阅科技文献资料、计算机应用、科技写作等方面能力，达到综合训练的效果。对不同用途的汽车来说，驱动桥的结构形式虽然各不相同，但在设计及使用中对它们的基本要求却是一致的，本题目帮助学生养成从工程化角度解决问题的思维方式，将制造工艺、经济、使用、维修等因素综合纳入考虑范围，培养学生初步解决本专业范围内工程技术问题的能力，为学生毕业以后的发展打下坚实的基础。

驱动桥装配图-A0.png

主减速器-A0.PNG

主动齿轮-A2.PNG

半轴齿轮-A2.PNG

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内容简介：: 毕业设计 (论文 ) 长安之星 SC6400 汽车驱动桥的设计系名：专业班级：学生姓名：学号：指导教师姓名：指导教师职称：年月 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 汽车驱动桥概述 . 1 1.2.1 汽车车桥的种类 . 1 1.2.2 驱动桥结构组成 . 2 1.3 主要设计内容 . 5 第 2 章总体方案设计及参数选择 . 6 2.1 技术参数 . 6 2.2 主减速比的计算 . 6 2.3 主减速器结构方案的选定 . 7 2.4 差速器结构方案的选定 . 8 2.5 半轴型式的选定 . 8 2.6 桥壳型式的选定 . 8 第 3 章主减速器设计 . 9 3.1 齿轮计算载荷的确定 . 9 3.2 齿轮参数的选择 . 10 3.2.1 螺旋锥齿轮的几何尺寸计算 . 11 3.2.2 螺旋锥齿轮的强度计算 . 12 3.3 齿轮的材料及热处理 . 14 3.4 轴承的选择与校核计算 . 15 3.5 主减速器的润滑 . 17 第 4 章差速器设计 . 18 4.1 齿轮的基本参数选择 . 18 4.2 齿轮的几何尺寸计算与强度计算 . 20 第 5 章半轴设计 . 24 5.1 半轴的设计计算 . 24 nts II 5.1.1 半轴工况分析 . 24 5.1.2 几何尺寸设计与校核 . 25 5.2 结构设计及材料与热处理 . 26 第 6 章桥壳设计 . 28 6.1 桥壳的结构型式选择 . 28 6.2 桥壳的材料选择 . 28 6.3 桥壳的受力分析及强度校核 . 28 总结 . 33 参考文献 . 34 致谢 . 35 nts III 摘要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，其主要由主减速器、差速器、半轴及桥壳四部分组成。本次设计针对给定的长安之星 SC6400 汽车参数设计一款后驱汽车驱动桥。首先，通过对驱动桥结构及原理进行分析，在此分析基础上提出了驱动桥的总体结构方案和；接着，对总体参数进行了计算选择；然后，对主减速器、差速器、半轴及桥壳进行了设计与校核；最后，通过 AutoCAD 制图软件绘制了驱动桥装配图及主要零部件图。通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了普通机械产品的设计方法并能够熟练使用AutoCAD 制图软件，对今后的工作于生活具有极大意义。关键词：驱动桥、主减速器、差速器、半轴、桥壳 nts IV Abstract Drive axle as an important part of the car it is at the end of the transmission line, which is to increase the basic skills with the drive shaft or torque coming directly from the gearbox, the torque distribution to the left and right drive wheels, and left, stone wheel drive cars with a kinematic differential function required, which is mainly composed of the main reducer, differential, axle and axle four parts. The design of the design of a rear-wheel drive for a given vehicle parameters SC6400 Changan Star car driving axle. First, the analysis of the drive axle structure and principles presented in this analysis of the overall structure of the program and on the basis of the drive axle; Next, the overall parameters were calculated selection; then, on the final drive, differential, axle and axle housing design and verification; and finally, through the AutoCAD drawing software to draw the drive axle assembly drawing and major components Fig. Through this design, the consolidation of the university is the professional knowledge, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerances and interchangeability theory, mechanical drawing and the like; mastered the design of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD mapping software on the future work of great significance in life. Keywords: Drive axle, The main reducer, Differential, Axle, Axle housing nts长安之星 SC6400 汽车驱动桥的设计 1 第 1 章绪论 1.1 研究背景及意义汽车传动系统的作用是传递发动机输出的动力，并使之与各种不同行驶条件相适应。在一般的机械式传动中，驱动桥处于动力传动系统的末端，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。驱动桥一方面需要承担汽车的重荷，另一方面车轮上的作用力以及传递扭矩所产生的反作用力矩也由驱动桥承担，所以驱动桥的零件必须具有足够的刚度和强度，以保证整体机构工作的可靠性。此外，驱动桥还必须满足通过性及平顺性要求。从汽车整体结构上来看，驱动桥是汽车不可或缺的重要组成部分，驱动桥设计也是汽车总成设计中重要的环节之一。本题目要求根据特定的参数进行驱动桥设计，包括制定设计方案及零部件设计、计算、校核等项目。学生在驱动桥设计程中可以进一了解驱动桥作用、类型及工作特点，深入学习微型乘用车驱动桥的结构特点，掌握汽车总成及零部件设计的基本方法。本题目要求学生综合运用汽车构造、汽车理论、汽车设计、机械设计、汽车制造工艺学等课程的理论知识，同时可以提高学生使用标准、查看设计手册、查阅科技文献资料、计算机应用、科技写作等方面能力，达到综合训练的效果。对不同用途的汽车来说，驱动桥的结构形式虽然各不相同，但在设计及使用中对它们的基本要求却是一致的，本题目帮助学生养成从工程化角度解决问题的思维方式，将制造工艺、经济、使用、维修等因素综合纳入考虑范围，培养学生初步解决本专业范围内工程技术问题的能力，为学生毕业以后的发展打下坚实的基础。 1.2 汽车驱动桥概述 1.2.1 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。 nts长安之星 SC6400 汽车驱动桥的设计 2 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。 1.2.2 驱动桥结构组成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 1.1 所示。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 图 1.1 驱动桥 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。（ 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：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 1.2（ a）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。 nts长安之星 SC6400 汽车驱动桥的设计 3 双曲面齿轮如图 1.2（ b）所示主、从动齿轮轴线不相交而呈空间交叉。图 1.2 螺旋锥齿轮与双曲面齿轮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 1.3 所示，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 1.3 锥齿轮悬臂式支承骑马式骑马式支承结构如图 1.4 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 1.4 主动锥齿轮骑马式支承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nts长安之星 SC6400 汽车驱动桥的设计 4 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 5。主减速器的减速形式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。通常单级减速器用于主减速比 io7.6的各种中小型汽车上。（ a）单级主减速器（ b）双级主减速器图 1.5 主减速器（ 2）差速器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nts长安之星 SC6400 汽车驱动桥的设计 5 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。全浮式半轴工作可靠，广泛应用于轻型以上的各类汽车、越野车汽车和客车上，本设计采用此种半轴。（ 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。桥壳应结构简单、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，本设计采用铸造桥壳。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。 1.3 主要设计内容（ 1）比较现有的多种结构形式、布置方案，选择最切合题目要求的方案；（ 2）主减速器结构形式确定及基本参数选择与设计计算、校核；（ 3）差速器结构形式确定及基本参数选择与设计计算、校核；（ 4）半轴基本参数设计计算及校核；（ 5）桥壳的受力分析及强度计算；（ 6）最后应用计算机辅助制图绘制总成装配图、零件图，并撰写设计计算说明书。 nts长安之星 SC6400 汽车驱动桥的设计 6 第 2 章总体方案设计及参数选择 2.1 技术参数本次设计的任务是根据给定的长安之星 SC6400 汽车参数设计一款后驱汽车驱动桥。技术参数：表 2.1 参考数据名称参数单位车身长度 4035 mm 车身宽度 1620 mm 整备质量 1180 kg 前轮距 1390 mm 后轮距 1410 mm 最小离地间隙 160 mm 最大功率及转速 72-6000 kw- r/min 最大扭矩及转速 119-5000 5500 N.m-r/min 轮胎型号 175/70R14 轴距 2700 mm 最大车速 130 km/h 2.2 主减速比的计算主减速比对主减速器的结构形式、轮廓尺寸、质量大小以及当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。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 =0.377FHghapr iiv nrmax=4.325 （ 2.1） nts长安之星 SC6400 汽车驱动桥的设计 7 式中： r 车轮的滚动半径 175/70 R14， r =2d25.4+ b=0.3003（ m）轮辋直径 d=14 英寸轮辋宽度 b=175mm， =0.7； pn 最大功率时的发动机转速 6000 rpm； maxav 汽车的最高车速 130km/h； ghi 取变速器最高挡传动比 1； FHi 分动器传动比 1。 2.3 主减速器结构方案的选定（ 1）主减速器齿轮的类型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。本次设计采用螺旋锥齿轮。（ 2）主减速器主动锥齿轮的支承形式及安装方式的选择本次设计选用：主动锥齿轮：悬臂式支撑（圆锥滚子轴承）从动锥齿轮：跨置式支撑（圆锥滚子轴承）（ 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调整螺母（利用轴承座实现），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主减速器的减速形式分为单级减速、双级减速、单级贯通、双级贯通、主减速及轮边减速等。减速形式的选择与汽车的类型及使用条件有关，nts长安之星 SC6400 汽车驱动桥的设计 8 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。由于单级主减速器具有机构简单、体积及质量小且制造成本低等优点，因此广泛用于主减速比 0i 小于 7.6 的各种中、小型汽车上，本设计汽车主减速比小于 7.6 所以采用单级主减速器。 2.4 差速器结构方案的选定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。但对于本设计的车型来说只选用普通的对称式圆锥行星齿轮差速器即可。本次设计选用：圆锥行星齿轮差速器。 2.5 半轴型式的选定 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轻型以上的各类汽车上。本次设计选择全浮式半轴。 2.6 桥壳型式的选定整体式桥壳的特点是将整个桥壳制成一个整体，桥壳犹如一个整体的空心梁，其强度及刚度都比较好。且桥壳与主减速器壳分作两体，主减速器齿轮及差速器均装在独立的主减速壳里，构成单独的总成，调整好后再由桥壳中部前面装入桥壳内，并与桥壳用螺栓固定在一起。使主减速器和差速器的拆装、调整、维修、保养等都十分方便。其主要缺点是桥壳不能做成复杂而理想的断面，壁厚一定，故难于调整应力分布。铸造式桥壳强度、刚度较大多用于越野车和重型货车。本次设计驱动桥壳就选用铸造式整体式桥壳。 nts长安之星 SC6400 汽车驱动桥的设计 9 第 3 章主减速器设计 3.1 齿轮计算载荷的确定通常是将发动机最大转矩配以传动系最低档传动比时和驱动车轮打滑时这两种情况下作用于主减速器从动齿轮上的转矩（ jje TT , ）的较小者，作为载货汽车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 TTLeje KiTT 0m a x /n=1642.86（ mN ）（ 3.1） LBLBrj i rGT 2 =2974.40（ mN ）（ 3.2）式中： maxeT 发动机最大扭矩， N.m，本车取 119max eT N.m； TLi 从发动机到所计算的主减速器从动齿轮之间的传动系最低档传动比； 6 2 5.429.4 okiTL iii ，已知 29.4kii ； T 上述传动部分的效率，取 T 0.9； K0 超载系数，对于面包车及液力传动的各类汽车取 K0 1； n 该车的驱动桥数目，本车取 n 1； G2 汽车满载时一个驱动桥给水平地面的最大负荷，取 G2 8540.7N；轮胎对路面的附着系数，对于越野汽车，取 1.0； Rr 车轮的滚动半径， Rr 300.3mm； lb， ilb 分别为由所计算的主减速器从动齿轮到驱动轮之间的传动效率和减速比； LB 0.96,iLB 1。由式（ 3.1），式（ 3.2）求得的计算载荷，是最大转矉而不是正常持续转矩，不能用它作为疲劳损坏依据。对于公路车辆来说，使用条件较非公路用輆稳定，其正常持续輬矩是根据所谓平均牵引力的值来确定的，即主加速器的平均计算转矩为 jmT = )()( PHRLBLBrTa fffni rGG =1215.82（ mN ）（ 3.3）式中： aG 汽车满载总重， N； TG 所牵引的挂车满载总重， N，仅用于牵引车取 TG =0； nts长安之星 SC6400 汽车驱动桥的设计 10 Rf 道路滚动阻力系数，通常取 0.015 0.020，可初取 Rf =0.018； Hf 汽车正常使用时的平均爬坡能力系数。通常取 0.09 0.30，可初取Hf =0.15； Pf 汽车性能系数 )(1 9 5.0161 0 01m a xeTaP T GGf （ 3.4）当 m ax)(195.0eTaT GG =26.8616 时，取 Pf =0 3.2 齿轮参数的选择（ 1）齿数的选择根据主减速比确定：对于单级主减速器，当 i0 较大时，则应尽量使主动齿轮的齿数 Z1 取小些，以得到满意的驱动桥离地间隙 1。 .当 i06时， Z1 的最小取值可取 5，但为了啮合平稳及提高疲劳强度， Z1 最好大于 5； .当 i0 较小（ i0 3.5 5）时， Z1 可取为 7 12，但这时常会因为主、从齿轮齿数太多，尺寸太大而不能保证所要求的离地间隙； .为了磨合均匀， Z1、 Z2 之间应避免有公约数； .为了得到理想的齿面重叠系数， Z1+ Z2 应 50；根据以上特点要求和本车的主减比，可确定主减速器主、从齿轮齿数 z1 =10， z2 =43 。（ 2）节圆直径地选择根据从动锥齿轮的计算转矩（见式 3.2，式 3.3 并取两者中较小的一个为计算依据）按经验公式选出： 32 2 jd TKd =177mm （ 3.5）式中： d2 从动锥齿轮的节圆直径， mm； Kd2 直径系数，取 K d22dK=13 16； Tj 计算转矩；取 Tje 与 Tj中较小者：（ 3）齿轮端面模数的选择 2d 选定后，可按式 22 / zdm 算出从动齿轮大端模数，并用下式校核 nts长安之星 SC6400 汽车驱动桥的设计 11 3t mjm K T = 4.5 （ 4）齿面宽的选择汽车主减速器螺旋锥鼿轮鼿面宽度推荐为： F=0.155 2d =38.75mm，可初取 F2 =30mm。（ 5）螺旋锥齿轮螺旋方向一般情况下主动齿轮为左旋，从动齿轮为右旋，以使二齿轮的轴向力有互相斥离的趋势。（ 6）螺旋角的选择格里森制推荐公式：2021001 dE90zz525 。在一般机械制造用的标准制中，螺旋角推荐用 35。 3.2.1 螺旋锥齿轮的几何尺寸计算主减速器锥齿轮的几何尺寸计算见表表 3.1 主减速器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 主动齿轮齿数 1z 10 2 从动齿轮齿数 2z 43 3 模数 m 4.5 4 齿面宽 F F=30 5 工作齿高 mHhg 1 gh 7.245 6 全齿高 mHh 2 h =8.046 7 法向压力角 =16 8 轴交角 EMBED Aquation.3 =90 9 节圆直径 d =m z 1d45 2d =193.5 10 节锥角 1arctan21zz 2 =90- 1 1 =13.091 2 =76.908 11 节锥距 A0 =11sin2 d =22sin2 d A0 =100 12 周节 t=3.1416 m t=14.137 13 齿顶高 21 aga hhh mkh aa 2 1ah =6.075mm 2ah =1.125mm 14 齿根高 fh = ahh 1fh =1.971mm nts长安之星 SC6400 汽车驱动桥的设计 12 序号项目计算公式计算结果 2fh =6.921mm 15 径向间隙 c= ghh c=0.846 16 齿根角 0arctan Ahff 1f =1.1348 2f =3.9289 17 面锥角 211 fa ； 122 fa 1a=17.06995 2a =3.9289 18 根锥角 1f= 11 f 2f = 22 f 1f =11.12 2f =72.9291 19 齿顶圆直径 1111 c os2 aa hdd 2ad = 221 cos2 ahd 1ad =56.83424 2ad =194.0096 20 节锥顶点止齿轮外缘距离 1121 s in2 ak hdA 212 dAk 22 sin ah1kA =95.374 2kA =21.404 21 理论弧齿厚 21 sts mSs k2 1s =27.38mm 2s =3.9915mm 22 齿侧间隙 B=0.102 0.152 0.125mm 23 螺旋角 =35 24 螺旋方向在一般的情况下主动齿轮为左旋，从动齿轮为右旋，以使二齿轮的轴向力有相互斥离的趋势主动齿轮为左旋，从动齿轮为右旋 25 驱动齿轮小齿轮小齿轮 26 驱动方向向齿轮背面看去，通常主动齿轮为顺时针，从动齿轮为反时针主动齿轮为顺时针，从动齿轮为反时针 3.2.2 螺旋锥齿轮的强度计算在完成主减速器齿轮的几何计算之后，应对其强度进行计算，以保证其有足够的强度和寿命以及安全可靠性地工作。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。螺旋锥齿轮的强度计算：（ 1）主减速器螺旋锥齿轮的强度计算 nts长安之星 SC6400 汽车驱动桥的设计 13 单位齿长上的圆周力 FPp（ 3.6）式中： p 单位齿长上的圆周力， N/mm; F 作用在齿轮上的圆周力， N，按发动机最大转矩 maxeT 和最大附着力矩两种载荷工况进行计算；按发动机最大转矩计算时： FdiTp ge21013m a x =1260.74N/mm （ 3.7）按最大附着力矩计算时： FdrGp r210232 =836.22 /N mm （ 3.8）虽然附着力矩产生的 p 很大，但由于发动机最大转矩的限制可知，校核成功。轮齿的弯曲强度计算。汽车主减速器螺旋锥齿轮轮齿的计算弯曲应力)/( 2mmNw 为 JmzFKKKKTvmSjw 203102 （ 3.9）式中： 0K 超载系数 1.0； sK 尺寸系数 mK 载荷分配系数 1.11.25； vK 质量系数，对于汽车驱动桥齿轮，档齿轮接触良好、节及径向跳动精度高时，取 1；（ 2）轮齿的接触强度计算螺旋锥齿轮齿面的计算接触应力 j （ MPa）为： JFKKKKKTdCvfmsjpj 3011102 （ 3.10） nts长安之星 SC6400 汽车驱动桥的设计 14 式中： pC 材料的弹性系数，对于钢制齿轮副取 232.6 mmN /21； 0K =1， sK =1， mK =1.11， sK =1； fK 表面质量系数，对于制造精确的齿轮可取 1； J 计算应力的综合系数， 2J =0.1875，见图 3.2 所示。 jm =666.7MPa jm =1750MPa je =2373.45MPa je =2800MPa，故符合要求、校核合理。图 3.2 应力的综合系数 3.3 齿轮的材料及热处理汽车驱动桥主减速器的工作相当繁重，与传动系其他齿轮比较，它具有载荷大、工作时间长、载荷变化多、带冲击等特点。其损坏形式主要有齿根弯曲折断、齿面疲劳点蚀（剥落）、磨损和擦伤等。据此对驱动桥齿轮的材料及热处理应有以下要求：（ 1）具有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度以及较好的齿面耐磨性，故齿表面应有高的硬度；（ 2）轮齿芯部应有适当的韧性以适应冲击载荷，避免在冲击载荷下轮齿根部折断；（ 3）钢材的锻造、切削与热处理等加工性能良好，热处理变形小或变形规律性易控制，以提高产品质量、减少制造成本并降低废品率；（ 4）选择齿轮材料的合金元素时要适应我国的情况。例如 :为了节约镍、铬等我国nts长安之星 SC6400 汽车驱动桥的设计 15 发展了以锰、钒、硼、钛、钼、硅为主的合金结构钢系统。汽车主减速器和差速器圆锥齿轮与双曲面齿轮目前均用渗碳合金钢制造。常用的钢号 C rM nM oC rM nT i 22,20 ， M nV BCrNiM o 20,20 ，及 TiBMn220 ，在本设计中采用了CrMnTi20 。用渗碳合金钢制造齿轮，经渗碳、淬火、回火后，齿轮表面硬度可高达 HRC5864，而芯部硬度较低，当 m8时为 HRC32 45。对于渗碳深度有如下的规定：当端面模数 m5时，为 0.9 1.3mm。由于新齿轮润滑不良，为了防止齿轮在运行初期产生胶合、咬死或擦伤，防止早期磨损，圆锥齿轮与双曲面齿轮副草热处理及精加工后均予以厚度为 0.005 0.0100.020mm 的磷化处理或镀铜、镀锡。这种表面镀层不应用于补偿零件的公差尺寸，也不能代替润滑 5。对齿面进行喷丸处理有可能提高寿命达 25。对于滑动速度高的齿轮，为了提高其耐磨性进行渗硫处理。渗硫处理时温度低，故不会引起齿轮变形。渗硫后摩擦系数可显著降低，故即使润滑条件较差，也会防止齿轮咬死、胶合和擦伤等现象产生。 3.4 轴承的选择与校核计算设计时，通常是先根据主减速器的结构尺寸初步确定轴承的型号，然后验算轴承寿命。影响轴承寿命的主要外因是它的工作载荷及工作条件，因此在验算轴承寿命之前，应先求出作用在齿轮上的轴向力、径向力、圆周力，然后再求出轴承反力，以确定轴承载荷。作用在主减速器主动齿轮上的力齿面宽中点的圆周力 P 为 mdTP 2 （ 3.11）式中： T 作用在该齿轮上的转矩。主动齿轮的当量转矩 dT1 ； md 该齿轮齿面宽中点的分度圆直径。注：汽车在行驶过程中，由于变速器档位的改变，且发动机也不尽处于最大转矩状态，因此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是疲劳损伤，所以应按输入的当量转矩进行计算。作用在主减速器主动锥齿轮上的当量转矩 dT1 可按下式求得： nts长安之星 SC6400 汽车驱动桥的设计 16 3 354322311m a x )100)100()100(100 1 TggTggTgge fiffiffi

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