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重型自卸汽车设计（驱动桥总成设计）（有cad原图）.doc

重型自卸汽车驱动桥总成设计【优秀含3张CAD图纸+汽车车辆全套毕业设计】

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关键词：: 重型汽车驱动总成设计优秀优良 cad 图纸车辆全套毕业设计

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A.1开题报告.doc

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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，对于重型自卸汽车也很重要。驱动桥位于传动系的末端，它的基本功用是将传动轴或变速器传来的转矩增大并适当减低转速后分配给左、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力，纵向力和横向力。通过提高驱动桥的设计质量和设计水平，以保证汽车良好的动力性、安全性和通过性。

此次重型自卸汽车驱动桥设计主要包括：主减速器、差速器、轮边减速器、车轮传动装置和驱动桥壳进行设计。主减速器采用中央减速器附轮边减速器的形式，且中后桥采用双级贯通式布置形式，国内外多桥驱动的重型自卸汽车大多数采用这种布置形式；本设计主减速器采用了日益广泛应用的双曲面齿轮；差速器设计采用普通对称圆锥行星差速器；车轮传动装置采用全浮式半轴；驱动桥壳采用整体型式；并对驱动桥的相关零件进行了校核。

本文驱动桥设计中，利用了CAD绘图软件表达整体装配关系和部分零件图。

关键词：驱动桥、主减速器、差速器、半轴、双曲面齿轮

THE DESIGN OF HEAVY SELF UNLOADING TRUCK

(THE DESIGN OF TRANSAXLE ASSEMBLY)

ABSTRACT

Drive axle is the one of automobile four important assemblies. It’s performance directly influences on the entire automobile，especially for the heavy self unloading truck . Driving axle set at the end of the transmission system. The basic function of driving axle is to increase the torque transported from the transmission shaft or transmission and decrease the speed ,then distribute it to the right、left driving wheel, another function is to bear the vertical force、lengthways force and transversals force between the road surface and the body or the frame. In order to obtain a good power performance, safety and trafficability characteristic, engineers must promote quality and level of design

Driving axle design of the heavy self unloading truck mainly contains: main reduction, differential, wheel border reduction, transmitted apparatus of wheel and the housing of driving axle. The main reducer adopts central reduction along with wheel border reduction. And also the design have the same run-through structure between middle transaxle and the rear one with heavy trucks home and abroad that have several transaxles. Hypoid gear, a new type gear is a good choice for the main reducer of heavy self unloading truck. The differential adopted a common, symmetry, taper, planet gear. Transmission apparatus of wheel adopted full floating axle shaft, and the housing of driving axle adopted the whole pattern,and proofread interrelated parts.

During the design process, CAD drafting software is used to expresses the wholes to assemble relationship and part drawing by drafting.

Key words：driving axle, the main reducer， differential, wheel border reduction, half shaft, hypoid gear

第一章绪论1

§ 1.1 驱动桥简介1

§ 1.2 驱动桥设计的要求1

第二章驱动桥的结构方案分析3

第三章驱动桥主减速器设计6

§ 3.1 主减速器简介6

§ 3.2 主减速器的结构形式6

§ 3.3 主减速器的齿轮类型6

§ 3.4 主减速器主动齿轮的支承型式7

§ 3.5 主减速器的减速型式8

§ 3.6 主减速器的基本参数选择与设计计算8

§ 3.6.1 主减速比的确定8

§ 3.6.2 主减速器齿轮计算载荷的确定9

§ 3.6.3 主减速器齿轮基本参数选择10

§ 3.6.4 主减速器双曲面锥齿轮设计计算12

§ 3.6.5 主减速器双曲面齿轮的强度计算21

§ 3.7 主减速器齿轮的材料及热处理25

§ 3.8主减速器第一级圆柱齿轮副设计26

§ 3.8.1基本参数设计计算26

§ 3.8.2圆柱齿轮几何参数计算27

§ 3.9轮边减速器设计及计算28

§ 3.9.1轮边减速器方案的确定28

§ 3.9.2轮边减速器各齿轮基本参数的确定28

§ 3.9.3各齿轮几何尺寸计算29

第四章差速器设计31

§ 4.1差速器简介31

§ 4.2 差速器的结构形式的选择31

§ 4.2.1 对称式圆锥行星齿轮差速器的差速原理32

§ 4.2.2 对称式圆锥行星齿轮差速器的结构33

§ 4.3差速器齿轮主要参数的选择33

§ 4.4差速器齿轮的几何尺寸计算与强度校核36

第五章驱动车轮的传动装置39

§ 5.1车轮传动装置简介39

§ 5.2半轴的型式和选择39

§ 5.3半轴的设计计算与校核39

§ 5.4半轴的结构设计及材料与热处理41

第六章驱动桥壳设计42

§ 6.1 驱动桥壳简介42

§ 6.2 驱动桥壳的结构型式及选择42

§ 6.3 驱动桥壳强度分析计算43

§ 6.3.1当牵引力或制动力最大时43

§ 6.3.2通过不平路面垂直力最大时44

第七章结论46

参考文献47

致谢48

附录A49

内容简介：: 河南科技大学毕业设计（论文）开题报告（学生填表）学院：车辆与动力工程学院 2013 年 4 月 10 日课题名称重型自卸汽车设计（驱动桥设计）学生姓名程浩专业班级车辆 094 课题类型工程设计指导教师曹艳玲薛运起职称副教授高工课题来源结合生产 1. 设计（或研究）的依据与意义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。所以采用传动效率高的单级减速驱动桥已成为未来重载汽车的发展方向。中重型卡车驱动桥主减速器和差速器设计汽车后桥是汽车的主要部件之一，其基本的功用是增大由传动轴或直接由变速器传来的转矩，再将转矩分配给左右驱动车轮，并使左右驱动车轮具有汽车行驶运动所要求的差速功能，同时驱动后架或承载车身之间的铅垂力、纵向力、横向力及其力矩。驱动桥还要承受作用于路面和车架或承载车身之间的铅垂力、纵向力，横向力及其力矩。其质量，性能的好坏直接影响整车的安全性，经济性、舒适性、可靠性。目前国内重型车桥生产企业也主要集中在中信车桥厂、东风襄樊车桥公司、济南桥箱厂、汉德车桥公司、重庆红岩桥厂和安凯车桥厂几家企业。这些企业几乎占到国内卡车桥 90%以上的市场。设计驱动桥时应当满足如下基本要求： 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。 nts2. 国内外同类设计（或同类研究）的概况综述 1国内外研究现状、发展动态重型车桥的发展趋势 1）结构趋势随着中国公路建设水平的不断提高，公路运输车辆正向大吨位、多轴化、大马力方向发展，使得重型车桥总成也向传动效率高的单级减速方向发展。单级驱动桥结构简单，机械传动效率高，易损件少，可靠性高。由于单级桥传动链减少，摩擦阻力小，比双级桥省油，噪声也小。过去，单级桥因为桥包尺寸大，离地间隙小，导致通过性较差，应用范围相对较小，但是现在公路状况已经得到了显著改善，重型汽车使用条件对通过性的要求降低。这种情况下，单级桥的劣势得以忽略，而其优势不断突出，所以在公路运输中的应用范围肯定越来越广。目前我国卡车中，双级减速桥的应用比例还在 60%左右。如我国重卡大量使用的斯太尔驱动桥属于典型的双级减速桥，其二级减速的结构，主减速器总成相对较小，桥包尺寸减小，因此离地间隙加大，通过性好，承载能力也较大 ,是广泛用于公路运输，以及石油、工矿、林业、野外作业和部队等多种领域的车辆。但双级减速桥的缺点也比较明显：传动效率相对较低，油耗高；长途运输容易导致汽车轮毂发热，散热效果差，为了防止过热发生爆胎，不得不增加喷淋装置；结构相对复杂，产品价格高。因此，在欧美重型汽车中采用该结构的车桥产品呈下降趋势，日本采用该结构的产品更少。我国双级桥使用比例下降也是必然的，未来双级减速桥将主要在工程用车领域发挥作用。有专家预测，今后几年内，重型车桥将会形成以下产品格局：公路运输以 10t 及以上单级减速驱动桥、承载轴为主；工程、港口等用车以 10t 级以上双级减速驱动桥为主。 2）技术趋势业内专家认为，总体而言，现在重型汽车有向节能、环保、舒适等方面发展的趋势，要求重型车桥要轻量化、大扭矩、低噪声、宽速比、寿命长和低生产成本。从国际趋势看，车桥向轻量化发展是必然，因为向轻量化发展，材料节省，可以降低成本。在噪声方面，国内重型车桥跟国外的差距较大，今后需要在这方面有所改进。造成车桥噪声的主要因素在于齿轮精度不够，所以，车桥齿轮要向高强度、高精度方向发展。齿轮的高强度化制造技术关键在于：高强度齿轮钢的开发和齿轮强化技术的应用。齿轮的高精度制造技术包括合理选材、高精度淬火技术和从动齿轮压力淬火技术。汽车行业的飞速发展，带动了整个国内汽车零部件企业的向前推进。 2. 就目前车桥行业的发展趋势而言，呈现出以下主要特点： 1）由于整车的市场集中度增加，目前国内车桥行业趋向于技术上强强联手，共谋发展； 2）由于近几年国家对汽车零部件行业出台相应的政策，以扶持其走向正轨，所以整体来看车桥行业布局已大体完成； 3）外资不断投入，国内车桥企业亟待技术上的独立； 4）大吨位、多轴化、大马力、节能、环保、舒适等方面发展的趋势，要求重型车桥要轻量化、大扭矩、低噪声、宽速比、寿命长和低生产成本。 5）零部件企业与整机企业同步设计、开发，系统集成、模块化供货。 nts3. 课题设计（或研究）的内容完成重型自卸汽车的驱动桥总成设计，完成装配图及若干关键零部件图，总工作量不少于张零号图纸，编写设计说明书，内容不少于 12000 字，说明书要求计算机打印。至少要完成 1 张 1 号图面的机绘图，保证有 30 学时的计算机上机工作量。阅读不少于 15 篇的最新文献期刊，编写不少于 400 字符的中文摘要，并翻译成外文；要有 1 万字符的外文翻译资料。 4. 设计（或研究）方法 1.调研、搜集、分析资料，确定并论证方案； 2.类比法，参照同类车桥，初选设计基本参数； 3.实物参观 4.进行驱动桥的方案分析论证，并完成其设计计算； 5.计算，校核设计零件 6.计算机主要零部件图纸设计 5. 实施计划 2 周调研、搜集、分析资料，明确具体任务，制定方案，撰写开题报告。 2 周完成驱动桥计算、布置草图。 4 周完成驱动桥总图及零部件图设计。 2 周编写设计说明书和翻译。星期五最后交卷。 1 周审核、互审评阅。 1 周答辩、评定成绩。指导教师意见指导教师签字：年月日教研室意见教研室主任签字：年月日 nts I 重型自卸汽车设计（驱动桥总成设计）摘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，对于重型自卸汽车也很重要。驱动桥位于传动系的末端，它的基本功用是将传动轴或变速器传来的转矩增大并适当减低转速后分配给左、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力，纵向力和横向力。通过提高驱动桥的设计质量和设计水平，以保证汽车良好的动力性、安全性和通过性。此次重型自卸汽车驱动桥设计主要包括：主减速器、差速器、轮边减速器、车轮传动装置和驱动桥壳进行设计。主减速器采用中央减速器附轮边减速器的形式，且中后桥采用双级贯通式布置形式，国内外多桥驱动的重型自卸汽车大多数采用这种布置形式；本设计主减速器采用了日益广泛应用的双曲面齿轮；差速器设计采用普通对称圆锥行星差速器；车轮传动装置采用全浮式半轴；驱动桥壳采用整体型式；并对驱动桥的相关零件进行了校核。本文驱动桥设计中，利用了 CAD 绘图软件表达整体装配关系和部分零件图。关键词：驱动桥、主减速器、差速器、半轴、双曲面齿轮 nts II THE DESIGN OF HEAVY SELF UNLOADING TRUCK (THE DESIGN OF TRANSAXLE ASSEMBLY) ABSTRACT Drive axle is the one of automobile four important assemblies. Its performance directly influences on the entire automobile， especially for the heavy self unloading truck . Driving axle set at the end of the transmission system. The basic function of driving axle is to increase the torque transported from the transmission shaft or transmission and decrease the speed ,then distribute it to the right、 left driving wheel, another function is to bear the vertical force、 lengthways force and transversals force between the road surface and the body or the frame. In order to obtain a good power performance, safety and trafficability characteristic, engineers must promote quality and level of design Driving axle design of the heavy self unloading truck mainly contains: main reduction, differential, wheel border reduction, transmitted apparatus of wheel and the housing of driving axle. The main reducer adopts central reduction along with wheel border reduction. And also the design have the same run-through structure between middle transaxle and the rear one with heavy trucks home and abroad that have several transaxles. Hypoid gear, a new type gear is a good choice for the main reducer of heavy self unloading truck. The differential adopted a common, symmetry, taper, planet gear. Transmission apparatus of wheel adopted full floating axle shaft, and the housing of driving axle adopted the whole pattern,and proofread interrelated parts. During the design process, CAD drafting software is used to expresses the wholes to assemble relationship and part drawing by drafting. nts III Key words： driving axle, the main reducer， differential, wheel border reduction, half shaft, hypoid gear nts I 目录第一章绪论 . 1 1.1 驱动桥简介 .1 1.2 驱动桥设计的要求 .1 第二章驱动桥的结构方案分析 . 3 第三章驱动桥主减速器设计 . 6 3.1 主减速器简介 .6 3.2 主减速器的结构形式 .6 3.3 主减速器的齿轮类型 .6 3.4 主减速器主动齿轮的支承型式 .7 3.5 主减速器的减速型式 .8 3.6 主减速器的基本参数选择与设计计算 .8 3.6.1 主减速比的确定 .8 3.6.2 主减速器齿轮计算载荷的确定 .9 3.6.3 主减速器齿轮基本参数选择 . 10 3.6.4 主减速器双曲面锥齿轮设计计算 . 12 3.6.5 主减速器双曲面齿轮的强度计算 . 21 3.7 主减速器齿轮的材料及热处理 . 25 3.8 主减速器第一级圆柱齿轮副设计 . 26 3.8.1 基本参数设计计算 . 26 3.8.2 圆柱齿轮几何参数计算 . 27 3.9 轮边减速器设计及计算 . 28 3.9.1 轮边减速器方案的确定 . 28 3.9.2 轮边减速器各齿轮基本参数的确定 . 28 3.9.3 各齿轮几何尺寸计算 . 29 第四章差速器设计 . 31 4.1 差速器简介 . 31 4.2 差速器的结构形式的选择 . 31 4.2.1 对称式圆锥行星齿轮差速器的差速原理 . 32 nts II 4.2.2 对称式圆锥行星齿轮差速器的结构 . 33 4.3 差速器齿轮主要参数的选择 . 33 4.4 差速器齿轮的几何尺寸计算与强度校核 . 36 第五章驱动车轮的传动装置 . 39 5.1 车轮传动装置简介 . 39 5.2 半轴的型式和选择 . 39 5.3 半轴的设计计算与校核 . 39 5.4 半轴的结构设计及材料与热处理 . 41 第六章驱动桥壳设计 . 42 6.1 驱动桥壳简介 . 42 6.2 驱动桥壳的结构型式及选择 . 42 6.3 驱动桥壳强度分析计算 . 43 6.3.1 当牵引力或制动力最大时 . 43 6.3.2 通过不平路面垂直力最大时 . 44 第七章结论 . 46 参考文献 . 47 致谢 . 48 附录 A . 49 nts 1 第一章绪论 1.1 驱动桥简介在科学技术快速发展的今天，随着汽车工业的不断进步，汽车的各项性能指标也在不断提高，作为传动系末端的驱动桥的设计，更要有进一步的改进，以适应市场的需要，促进汽车行业的发展。驱动桥处于动力系的末端。其功用是将传动轴或变速器传来的转矩增大并适当减低转速后分配给左、右驱动轮，承载着汽车的满载荷重及地面经车轮、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。汽车驱动桥结构形式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。必须有合理的驱动桥设计，才能满足汽车有良好的汽车动力性、通过性和安全可靠性。 1.2 驱动桥设计的要求驱动桥一般包括主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置及桥壳等部件。驱动桥的机构型式虽然各不相同，但在使用中对它们的基本要求却是一致的，驱动桥的基本要求可以归纳为： 1、驱动桥主减速器所选择的主减速比应能满足汽车在给定使用条件下具有最佳的动力性和燃料经济性。 2、驱动桥轮廓尺寸应与汽车的总体布置和要求的驱动桥离地间隙相适应。 3、驱动桥在各种载荷和转速工况下有较高的传动效率。 4、驱动桥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。 nts 2 5、驱动桥的齿轮及其他传动部件工作平稳，噪声小。 6、驱动桥与悬架导向机构运动协调。 7、驱动桥总成及其他零部件的设计应能尽量满足零件的标准化、部件的通用化和产品的系列化及汽车变型的要求。 8、驱动桥结构简单，加工工艺性好，制造容易，维修、调整方便。 9、随着汽车向采用大功率发动机和轻量化方向的发展以及路面条件的改善，近年来主减速比有减小的趋势，以满足高速行驶的要求nts 3 第二章驱动桥的结构方案分析驱动桥的结构型式按工作特性分，可以归并为两大类，即非断开式驱动桥和断开式驱动桥。当驱动车轮采用非独立悬架时，应该选用非断开式驱动桥；当驱动车轮采用独立悬架时，则应该选用断开式驱动桥。因此，前者又称为非独立悬架驱动桥，后者称为独立悬架驱动桥。独立悬架驱动桥结构较复杂，但可以大大提高汽车在不平路面上的行驶平顺性。 2.1 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nts 4 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。 2.2 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梁或车厢底板上，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独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。 2.3 多桥驱动的布置为了提高装载量和通过性，有些重型汽车及全部中型以上的越野汽车都是采用多桥驱动，常采用的有 4 4、 6 6、 8 8 等驱动型式。在多桥驱动的情况下，动力经分动器传给各驱动桥的方式有两种。相应这两种动力传递方式，多桥驱动汽车各驱动桥的布置型式分为非贯通式与贯通式。前者为了把动力经分动器传给各驱动桥，需分别由分动器经各驱动桥自己专用的传动轴传递动力，这样不仅使传动轴的数量增多，且造成各驱动桥的零件特别是nts 5 桥壳、半轴等主要零件不能通用。而对 8 8 汽车来说，这种非贯通式驱动桥就更不适宜，也难于布置了。为了解决上述问题，现代多桥驱动汽车都是采用贯通式驱动桥的布置型式。在贯通式驱动桥的布置中，各桥的传动轴布置在同一纵向铅垂平面内，并且各驱动桥不是分别用自己的传动轴与分动器直接联接，而是位于分动器前面的或后面的各相邻两桥的传动轴，是串联布置的。汽车前后两端的驱动桥的动力，是经分动器并贯通中间桥而传递的。其优点是，不仅减少了传动轴的数量，而且提高了各驱动桥零件的相互通用性，并且简化了结构、减小了体积和质量。这对于汽车的设计 (如汽车的变型 )、制造和维修，都带来方便。本次设计的是 6 4 重型矿用自卸汽车的驱动桥，贯通式驱动桥较为适宜。 nts 6 第三章驱动桥主减速器设计 3.1 主减速器简介主减速器的功用是将传动轴输入的转矩增大并相应降低转速，以及当发动机纵置时具有改变转矩旋转方向的作用。 3.2 主减速器的结构形式主减速器的结构型式，主要是根据其齿轮类型、减速形式以及主动齿轮、从动齿轮的支承形式和主减速器的减速形式的不同而异。 3.3 主减速器的齿轮类型主减速器齿轮主要有弧齿锥齿轮、双曲面齿轮、圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等型式。图 3-1 主减速器双曲面锥齿轮传动形式 a）弧齿锥齿轮传动 b）双曲面齿轮传动 c）圆柱齿轮传动 d）蜗轮蜗杆传动本次设计采用双曲面锥齿轮 (如图 3-1b)的主、从动齿轮的轴线相互垂直但不相交。 nts 7 双曲面齿轮有如下优点：（ 1）由于存在偏移距，双曲面齿轮副使其主动齿轮的1大于从动齿轮的2，这样同时啮合的齿数较多，重合度较大，不仅提高了传动平稳性，而且使齿轮的弯曲强度提高约 30%。（ 2）双曲面齿轮传动的主动齿轮直径及螺旋角都较大，所以相啮合齿轮的当量曲率半径较相应的螺旋锥齿轮的大，其结果使齿面的接触强度提高。（ 3）双曲面主动齿轮的1变大，则不产生根切的最小齿数可减少，故可选用较少的齿数，有利于增加传动比。（ 4）双曲面主动齿轮轴布置从动齿轮中心上方，便于实现多轴驱动桥的贯通，增大传动轴的离地高度。布置在从动齿轮中心下方可降低万向传动轴的高度，有利于降低轿车车身高度，有利于降低轿车车身高度，并可减少车身地板中部凸起通道的高度。 3.4 主减速器主动齿轮的支承型式现代汽车主减速器主动锥齿轮的支撑形式有：悬臂式（如图 3-2）和跨置式支承（如图 3-3）。悬臂式支撑的结构特点是，在锥齿轮大端一侧有较长的轴，并在其上安装一对圆锥滚子轴承。悬臂式支承的结构特点是在锥齿轮大端一侧有较长的轴，并在其上安装一对圆锥滚子轴承。两轴承的圆锥滚子的大端应朝外，这样可以减小悬臂长度 a 和增加两支承间的距离 b ，以改善支撑刚度。为了尽可能的地增加支承刚度，支承距离 b 应大于 2.5 倍的悬臂长度 a 。为了方便拆装，应使靠近齿轮的轴承轴径比另一轴承的支承轴径大些。 3-2 悬臂式图 3-3 跨置式 nts 8 跨置式虽然能使支撑刚度提高，但制造加工困难，且本次设计布置不下，故采用悬臂式支承。 3.5 主减速器的减速型式主减速器的减速型式分为单级减速、双级减速、双速、单级贯通、双级贯通、主减速及轮边减速等。影响减速型式选择的因素有汽车的类型、使用条件、驱动桥处的离地间隙、驱动桥数和布置形式以及主传动比0i有关，主要取决于影响动力性，经济性等整车性能的主减速比0i的大小。对于矿用车，需保证足够的离地间隙，所以采用中央减速器附轮边减速器。这种结构在保证具有大传动比的条件下驱动桥中部尺寸较小，离地间隙较大。且因驱动形式为 6 4，为双桥驱动，所以有采用贯通式布置形式。因为驱动桥总传动比不是很大，有采用轮边减速器，故中央第一级传动比取1.0 便于贯通而不用减速。但这种结构复杂，簧下质量增加，成本提高。 3.6 主减速器的基本参数选择与设计计算 3.6.1 主减速比的确定主减速比对主减速器的结构型式、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。 i0 的选择应在汽车总体设计时和传动系的总传动比 i 一起由整车动力计算来确定。可利用在不同 i0 下的功率平衡来研究 i0 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 i 0 值，可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、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 i 0 值应能保证这些汽车有尽可能高的最高车速 maxaV 。这时 i0 值应按下式来确定： ghapr iV nrim a x0 377.0（ 3-1） =0.377152 240068.0 =12.0 nts 9 式中：r 车轮的滚动半径， rr=0.68m； ghi 变速器最高挡传动比， igh=1；再把对应的 np=2400r/n , maxaV=52km/h , ,代入（ 3-1）计算出 i0=12.0 3.6.2 主减速器齿轮计算载荷的确定一、按发动机最大转矩和最低挡传动比确定从动锥齿轮的计算转矩 ce niiikTkTfedce /01m a x mN （ 3-2）式中：dk 由于猛接合离合器而产生的动载荷系数，dk=1.0； maxeT 发动机的输出的最大转矩，轻型客车在此取 1500 mN ； k 为液力变矩器变矩系数， k=1.0； 1i 是变速器最低档传动比， 1i =12.65 fi 分动器传动比，在此取 1； 0i 主减速器传动比，此前已算出 0i =12 变速器传动效率，在此取 0.87； n 该汽车的驱动桥数目在此取 2；代入以上各参数可求 Tce Tce =2 9 87.00.12165.1211 50 01 =36889 mN 二、按驱动轮打滑转矩确定从动锥齿轮的计算转矩 csT mmr irmGT cs /22mN （ 3-3）式中： 2G 汽车满载时一个驱动桥给水平地面的最大负荷，为 250000N; 2m 汽车最大加速时的后轴转移负荷系数，乘用车 2m =1.2-1.44 ，在此取 2m =1.1；轮胎对地面的附着系数，此处取 0.6； r 车轮的滚动半径，在此选用轮胎型号为 14.00-24.00、，滚动半径为 0.68m； m，mi 分别为所计算的主减速器从动锥齿轮到驱动车轮之间的传动效率和传动比，m取 0.95，轮边减速器mi取 2.65323；代入数据算得 csT 250000 1.1 0.6 0.68/(0.95 2.6323)=44513 mN 。三、按汽车日常行驶平均转矩确定从动锥齿轮的计算转矩 Tz nts 10 cfT= ）（）（ PHRmm rTa fffn rGG i(3-4) 式中： Ga 汽车满载时的总质量，在此取 640000N； TG 所牵引的挂车满载时的总质量，但仅用于牵引车的计算； r 车轮的滚动半径，在此选用轮胎型号为 14.00-24.00、，滚动半径为 0.68m； Rf 道路的滚动阻力系数，在此取 0.02； Hf 汽车正常行驶时的平均爬坡能力系数，在此取 0.1 Pf 汽车的性能系数，在此取 0 m ， mi ， n 见式（ 3-2），（ 3-3）下的说明代入数据计算得到 Tz =10359 mN 。 3.6.3 主减速器齿轮基本参数选择主减速器锥齿轮的主要参数有主、从动齿轮的齿数 1z 和 2z ，从动锥齿轮大端分度圆直径 2D 、端面模数tm、主从动锥齿轮齿面宽 1b 和 2b 、中点螺旋角、法向压力角等。一、齿数的选择 1、为了磨合均匀， 1z 、 2z 之间应避免有公约数。 2、为了得到理想的齿面重合度和高的齿轮弯曲强度，主、从齿轮齿数和不应少于 40。 3、为了啮合平稳、噪声小和具有高的疲劳强度，对于乘用车， 1z 一般不少于 9；对于商用车， 1z 一般不少于 6。 4、当主传动比0i较大时，尽量使 1z 取得少些，以便得到满意的离地间隙。 5、对于不同的主传动比， 1z 和 2z 应有适宜的搭配。根据上述原则选取 1z =8， 2z =37， 1z +2z =45 40 符合要求。则0i=12zz =837 =4.625 二、节圆直径的选择可根据从动锥齿轮的计算转矩（式 3-2、式 3-3 中较小的一个为计算依据）按经验计算公式选出： nts 11 322 jd TKd （ 3-5） =（ 1316） 3 36889 =432.75532.622 取 492.1 式中：2d 从动锥齿轮的节圆直径； 2dK 直径系数，一般为 2dK =13 16，取 2dK =15； jT 计算转矩， mN ；已由（ 3-2）、式（ 3-3）求得，并取其中较小者jT=minTce , csT =36889 mN 。三、齿轮端面模数的选择 2d 按式 sm = 2d / 2z =492.1/37=13.3 mm （ 3-6）校核式为： mK=sm/3 jT（ 3-7）得出sm=13.3mm 式中：jT 计算转矩， mN ，见式（ 3-5）下的说明； mK 模数系数， mK =0.3 0.4。 sm =13.3mm 满足模数系数 mK =0.3 0.4 故符合要求。由于加工所用的刀盘可以加工切削范围内的任意模数的齿轮，因此所选的模数不一定是标准模数。四、齿面宽的选择锥齿轮齿面过宽并不能增大齿轮的强度和寿命，反而会导致因锥齿轮轮齿小端齿沟变窄引起的切削刀头顶面过窄及刀尖圆角过小，这样不但会减小了齿根圆角半径，加大了集中应力，还降低了刀具的使用寿命。此外，安装时有位置偏差或由于制造、热处理变形等原因使齿轮工作时载荷集中于轮齿小端，会引起轮齿小端过早损坏和疲劳损伤。另外，齿面过宽也会引起装配空间减小。但齿面过窄，轮齿表面的耐磨性和轮齿的强度会降低。汽车主减速器双曲面齿轮的从动齿面宽 2b （）推荐为： 2b =0.155 2d =0.155 492=76.2755 取 76 （ 3-8）式中： 2d 从动齿轮节圆直径。一般习惯使锥齿轮的小齿轮齿面宽比大齿轮稍大，使其在大齿轮齿面两端都超出一些，通常小齿轮的齿面加大 10%较为合适，在此取 1b =86mm 五、双曲面齿轮的偏移距 E E 值过大将使齿面纵向滑动过大，从而引起齿面早期磨损和擦伤； E 值过小，则不能发挥双曲面齿轮的特点。 nts 12 一般， E=（ 0.1-0.2） d2=49.21-59.052。根据这一原则取 E=55 。六、中点螺旋角螺旋角沿齿宽是变化的，轮齿大端的螺旋角最大，轮齿小端螺旋角最小，弧齿锥齿轮副的中点螺旋角是相等的，选时应考虑它对齿面重合度，轮齿强度和轴向力大小的影响，越大，则也越大，同时啮合的齿越多，传动越平稳，噪声越低，而且轮齿的强度越高，应不小于 1.25，在 1.52.0 时效果最好，但过大，会导致轴向力增大。汽车主减速器弧齿锥齿轮的螺旋角或双曲面齿轮的平均螺旋角为 35 40。 .可根据公式近似地预选主动齿轮的螺旋角： =25 +5 12 Z/Z +90 E/d2=45.8118 七、螺旋方向主、从动锥齿轮的螺旋方向是相反的。螺旋方向与锥齿轮的旋转方向影响其所受的轴向力的方向，当变速器挂前进挡时，应使主动锥齿轮的轴向力离开锥顶方向，这样可使主、从动齿轮有分离的趋势，防止轮齿因卡死而损坏。所以主动锥齿轮选择为右旋，从锥顶看为顺时针运动，这样从动锥齿轮为左旋，从锥顶看为逆时针，驱动汽车前进。八、法向压力角法向压力角大一些可以增加轮齿强度，减少齿轮不发生根切的最少齿数，也可以使齿轮运转平稳，噪音低。对于乘用车双曲面齿轮，由于其从动齿轮轮齿两侧的法向压力角相等，而主动齿轮轮齿两侧的法向压力角不相等，故平均压力角一般选用 21。九、铣刀盘名义半径 dr 的选择刀盘的名义半径是指通过被切齿轮齿间中点的假象同心圆的直径，为了减少刀盘规格，刀盘名义半径已标准化，并规定每一种名义半径的刀盘可加工一定尺寸范围的双曲面齿轮。按从动齿轮节圆直径 2d 在的表 3-14 中选取刀盘名义半径 dr =266.7 。 3.6.4 主减速器双曲面锥齿轮设计计算主减速器的双曲面齿轮的几何尺寸计算步骤按表 3-1 来计算。 nts 13 表 3-1 双曲面齿轮的几何尺寸计算用表序号计算公式注释（ 1） 1z8 小齿轮齿数（ 2） 2z37 大齿轮齿数（ 3） )2( )1(0.216216216 （ 4） 1b =76 大齿轮齿面宽（ 5） E=55 偏心距（ 6） 2d =492.1 大齿轮分度圆直径（ 7） dr 266.7 刀盘名义半径（ 8） 1 45.8118 小齿轮螺旋角的预选值（ 9） 1tan 1.0287 （ 10） )3(2.1co t 2 i 0.25946 （ 11） i2sin 0.96575 （ 12） 0.2 )11)(4()6(2mR209.3515 大齿轮在齿面宽中点处的分度圆半径（ 13） )12( )11)(5(sin i0.2537 （ 14） icos 0.9673 （ 15） )13)(9()14( 1.22826 （ 16） )12)(3( 45.265 （ 17） )16)(15(1mR 55.597 小齿轮在齿面宽中点处的分度圆半径（ 18） 06.1)1(02.0RT 1.14 齿轮收缩系数（ 19） )17()10( )12(862.47 （ 20） )19( )5(tan 0.06377 nts 14 （ 21） 2)20(0.1 1.0040666 （ 22） )21( )20(sin 0.063512 （ 23） 3.6414 （ 24） )12( )22)(17()5(s in 20.24585 （ 25） 2tan0.2536345 （ 26） )25( )22(tan 1 0.2504 （ 27） 1cos 0.97 （ 28） )27( )24(sin 2 0.2534536 （ 29） 2cos 0.96735 （ 30） )28( )29()15(ta n 1 1.02942 （ 31） )30()9)(28( -0.00018228 （ 32） )31)(3( -0.000394123 （ 33） )32)(22()24(s in 1 0.24585 （ 34） 1tan 0.253635 （ 35） )34( )22(tan 1 0.2504 （ 36） 1 14.0574 小齿轮节锥角（ 37） 1cos 0.97 （ 38） )37( )33(tan 1 0.2534536 （ 39） 1 14.22233 （ 40） 1cos 0.96935 （ 41） )38( )40()31()15(t a n 1 1.02081 （ 42） 1 45.59 小齿轮中点螺旋角 nts 15 （ 43） 1cos 0.6998 （ 44） )39()42(231.36767 大齿轮中点螺旋角（ 45） 2cos 0.853845 （ 46） 2tan 0.60963 （ 47） )33( )22(cot 2 0.258336 （ 48） 275.0286 大齿轮节锥角（ 49） 2sin 0.966 （ 50） 2cos 0.258336 （ 51） )37( )32)(12()17( 57.231433 （ 52） )50( )12( 810.384538 （ 53） )52()51( 867.616 （ 54） )49( )45)(12( 185.04527 （ 55） )35( )51)(43( 159.946 （ 56） )53( )54)(46()55)(41(t a n 01 0.0581655 （ 57） 01 3.33 （ 58） 01cos 0.998313 （ 59） )51( )56)(41( 0.0000732688 （ 60） )52( )56)(46( 0.0000437563 （ 61） )55)(54( 29597.25076 （ 62） )61( )55()54( 0.000848 （ 63） )62()60()59( 0.000965 nts 16 （ 64） )63( )46()41( 426.0822 （ 65） )58( )64(dr 426.8022 （ 66） )65( )7( 0.9635 （ 67）左 )50)(3( 0.055856；右 )3(0.1 0.78783784 （ 68）左 )35)(17()34( )5( 202.92556；右 )37)(35( 0.242888 （ 69）左)67)(40()37( 1.024144 （ 70） )51)(49(mz 55.28556 （ 71） )70()47)(12(z 1.2 大齿轮节锥顶点到小齿轮轴线的距离。正号（ +）表示该节锥顶点超过了小齿轮轴线，负号（ -）表示该节锥顶点在小齿轮轴线与大齿轮轮体之间。（ 72） )49( )12(mA 216.72 在节平面内大齿轮齿面宽中点锥距（ 73） )49( )6(5.00A 254.71 大齿轮节锥距（ 74） )72()73( 38 （ 75） )2( )45)(12(kh gm 17.8754 大齿轮在齿面宽中点处的齿工作高。齿深系数， k=4.0 （ 76）（ 12） *（ 46） /（ 7） =0.47854 nts 17 （ 77）（ 49） /（ 45） -（ 76） =0.6258 （ 78） 45*pi/180 =0.6632 轮齿两侧压力角总和（ 79） sin(78)=0.707107 （ 80）（ 78） /2.0=22.5 （ 81） 2cos i 0.923879 （ 82） 2tan i 0.414214 （ 83） )82( )77( 1.576 （ 84） )2( )83(10560D 449.8 双重收缩齿齿根角的总和（ 85） aK 0.15 大齿轮齿顶高系数（ 86） )85(150.1bK 1.0 （ 87） )85)(75(2mh2.68131 大齿轮在齿面宽中点处齿顶高（ 88） 05.0)86)(75(2mh 17.9254 大齿轮在齿面宽中点处齿根高（ 89） )85)(84(2 67.47 大齿轮齿顶角（ 90） 2sin 0.019625 （ 91） )89()84(2 382.33 大齿轮齿根角（ 92） 2sin 0.111 （ 93） )90)(74()87(2h 3.42706 大齿轮的齿顶高（ 94） )92)(74()88(2h 22.1434 大齿轮的齿根高（ 95） 05.0)75(1 50.0C 2.73131 径向间隙为大齿轮在齿面宽中点处的工作齿高的 15%再加上 0.05 （ 96） )94()93(h 25.57 大齿轮的齿全高 nts 18 （ 97） )95()96(gh22.83869 大齿轮的齿工作高（ 98） )89()48(02 76.1531 大齿轮的面锥角（ 99） 02sin 0.971 （ 100） 02cos 0.23923 （ 101） )91()84(2R68.6564 大齿轮的根锥角（ 102） 2sin R0.931414748 （ 103） 2cos R 0.3639566 （ 104） 2cot R 0.39076 （ 105） )6(5.0 )50)(93(02d 493.87 大齿轮外圆直径（ 106） )50)(74()70( 65.1 （ 107） )49)(93()1 0 6(02x61.78946 大齿轮外缘到小齿轮轴线的距离（ 108） )99( )87()90)(72( 1.618764 （ 109） )102( )88()92)(72( 6.5819443 （ 110） )108()71(0z-0.418764 大齿轮面锥顶点到小齿轮轴线的距离。正号（ +）表示该节锥顶点超过了小齿轮轴线，负号（ -）表示该节锥顶点在小齿轮轴线与大齿轮轮体之间。（ 111） )109()71(Rz 7.781 大齿轮根锥顶点到小齿轮轴线的距离。正号（ +）表示该节锥顶点超过了小齿轮轴线，负号（ -）nts 19 表示该节锥顶点在小齿轮轴线与大齿轮轮体之间。（ 112） )104)(70()12( 230.955 （ 113） )112( )5(sin 0.238141629 （ 114） 2)113(1c os 0.97123 （ 115） )114( )113(tan 0.2452 （ 116） )114)(103(s in010.3535 （ 117） 0120.7 小齿轮面锥角（ 118） 01cos 0.93544 （ 119） 01tan0.37788 （ 12

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