[CAD图纸全套]汽车整体式驱动桥设计

哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计 (论文 ) - 1- 目 录 摘要 . I . 1 章 绪 论 . 1 题研究的目的意义 . 1 题的国内外研究现状 . 2 第 2 章 驱动桥的总体方案确定 .动桥的种类结构和设计要求 . 汽车车桥的种类 . 驱动桥的种类 . 驱动桥设计要求 .计车型主要参数 .减速器结构方案 的确定 . 主减速比的计算 . 主减速器的齿轮类型 . 主减速器的减速形式 . 主减速器主从动锥齿轮的支承形式及安装方法 .速器结构 方案的确定 . 8 轴的形 式确定 .壳形式的确定 .章小结 . 3 章 主减速器设计 . 10 述 . 10 减速器齿轮参数的选择与强度计算 . 10 减速器计算载荷的确定 . 10 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计 (论文 ) - 2- 减速器齿轮参数的选择 . 11 减速器齿 轮强度计算 . 22 减速器轴承计算 . 26 减速器的润滑 . 33 减速器的润滑 . 33 章小结 . 33 第 4 章 差速器设计 . 34 述 . 34 称式圆锥行星齿轮差速器原理 . 34 称式圆锥行星齿轮差速器的结构 . 34 称圆锥行星锥齿轮差速器的设计 . 35 速器齿轮的基本参数选择 . 35 速器齿轮的几何尺寸计算 . 36 速器齿轮的强度计算 . 38 速器齿轮的材料 . 39 章小结 . 39 第 5 章 半轴设计 . 40 述 . 40 轴的设计与计算 . 40 浮式半轴的计算载荷的确定 . 40 轴杆部直径的初选 . 41 浮式半轴强度计算 . 42 浮式半轴花键强度计算 . 42 轴材料与热处理 . 44 章小结 . 44 第 6 章 驱动桥桥壳的设计 . 45 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计 (论文 ) - 3- 述 . 45 壳的受力分析及强度计算 . 45 壳的静弯曲应力计算 . 45 不平路面冲击载荷作用下桥壳的强度 . 47 车以最大牵引力行驶时的桥壳的强度计算 . 47 车紧急制动时的桥壳强度计算 . 49 章小结 . 51 结论 . 52 参考文献 . 53 致谢 . 54 附录 . 55 附录 A 外文文献中文翻译 . 55 附录 B 外文文献原文 . 57 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计 (论文 ) - 4- 全套 资料 ， 扣扣 414951605 摘 要 轻型汽车在商用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 。 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。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 。 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 零件图的绘制。 关键词 ： 驱动桥 ； 主减速器 ； 差速器 ； 半轴 ； 桥壳 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计 (论文 ) - 5- a is of is of on of is In of of on of of of to by 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计 (论文 ) - 6- 第 1 章 绪 论 题背景目的与意义 汽车是改变世界的机器。汽车工业发展的百年历史中，已使世界发生了翻天覆地的变化。目前，全世界的汽车保有量已经超过 辆，我国民用汽车 2009 年就已达到 8500 万辆。中国的汽车工业起步的比较晚，迄今为止仅有 50 多年的历史，但其已取得很大的成就 【 1】 。无论从产销量上还是从技术水准上来看，中国的汽车都在不断的前进和发展中，尤其是 在近几年，其发展速度更是出乎人们的意料，很多人形容为“井喷 ”。 2004 年销售2241523 辆， 2005 年销售 2854822 辆， 2006 年销售 3833929 辆， 2007 年 销售 4731944 辆， 2008 年 销售 5006120 ， 2009 年销售 7453132 辆。（以上为2004 2009 年轿车的销量）。随着汽车产品科技含量的迅速提高和汽车拥有量的不断增加，汽车工业已经成为国民的经济支柱产业， 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 2。 伴随着汽车工业的发展，使用范围的不断扩大，对于各部件的研发与制造都提出了更高的要求，汽车车桥是汽车的重要大总成，其结构型式和设计 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计 (论文 ) - 7- 参数对汽车的可靠性和操纵性稳定性等有直接的影响。驱动桥是现代汽车重要的总成之一，它位于传动系末端，其功用为增扭、降速、改变转矩的传动方向，并将转矩合理分配给左右驱动车轮。此外，还要承担路面与车架或车身间的各种力与力矩。在毕业设计中，完成对驱动桥的设计，是在完成大学学习后进行的一次综合性训练，是对所学的基本知识、基本理论和基本技能掌握与提高程度的一次总测试。作一篇好的毕业设计，既要 系统地掌握和运用专业知识，还要有较宽的知识面并有一定的逻辑思维能力和 写作 功底。撰写毕业 论文 的过程是训练学生独立进行科学研究的过程。通过撰写毕业 论文 ，可以使学生了解科学研究的过程，掌握如何收集、整理和利用材料；如何观察、如何调查、作样本分析；如何利用图书馆，检索文献数据；如 何操作仪器等方法。撰写毕业 论文 是学习如何进行科学研究的一个极好的机会，因为它不仅有教师的指导与传授，可以减少摸索中的一些失误，少走弯路，而且直接参与和亲身体验了科学研究工作的全过程及其各环节，是一次系统的、全面的实践机会。依照指导教师的的要求和相应规范，完成对所要求题目的材料收集、筛选，并与其他同学进行合作，共同探讨最终完成设计，以此锻炼学生的文献查阅能力和与他人这件的团队协作能力，同时也有助于为日后的工作打下基础。 内外驱动桥研究状况 1、 21 国外研究现状 国外轻型货车驱动桥开发技术已经非常的成熟，建立新的驱动桥开发模式成为国内外驱动桥开发团体的新目标。驱动桥设计新方法的应用使得其开发周期缩短，成本降低，可靠性增加。国外的最新开发模式和驱动桥新技术包括： (1) 并行工程开发模式 (2) 模态分析 (3) 驱动桥壳的有限元分析方法 。 (4) 高性能制动器技术 (5) 电子智能控制技术进入驱动桥产品 2。 2、国内研究现状 我国汽车驱动桥的研究设计与世界先进驱动桥设计技术还有一定的差 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计 (论文 ) - 8- 距，我国车桥制造业虽然有 一些成果，但都是在引进国外技术、纺制、再加上自己改进的基础上了取得的。在科技迅速发展的推动下，高新技术在汽车领域的应用和推广，各种国外汽车新技术的引进，研究团队自身研发能力的提高，我国的驱动桥设计和制造会逐渐发展起来，并跟上世界先进的汽车零部件设计制造技术水准 3。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计 (论文 ) - 9- 第 2 章 驱动桥的总体方案确定 动桥的结构和种类和设计要求 动桥的种类 驱动桥位于传动系末端，其基本功用首先是增扭、降速，改变转矩的传递方向，即增大由传动轴或直接从变速器传来的转矩，并合理的分配给左、右驱动车轮。 驱动桥分为断开式和非断开式两种 【 3】 。 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 1 1 所示。 1 2 3 4 5 6 1轮毂 2半轴 3钢板弹簧座 4主减速器从动锥齿轮 5主减速器主动锥齿轮 6差速器总成 图 1 1 驱动桥的组成 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。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计 (论文 ) - 10- (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 【 4】 。 计车型主要参数 本次设计的主要参数如表 2 1 所示 表 2 1 设计车型参数 轮胎 动机最大转矩 245 Nm 汽车满载总质量 4450 载时轴荷分布 前轴 1630 后轴 2820 减速比 i 档传动比 减速器结构方案的确定 减速比的确 根据设计要求主减速比0 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。螺旋锥齿轮如图 2 1（ a）所示主、从动齿轮轴线交于一点，交角都采用 90度。双曲面齿轮如图 2 1（ b）所示主、从动齿轮轴线不相交而呈空间交叉。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计 (论文 ) - 11- 和 螺旋锥齿轮相比，双曲面齿轮的优点有： 图 2 1 螺旋锥齿轮与双曲面齿轮 （ 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。 由于双曲面齿轮传动的主动齿轮的直径及螺旋角都较大，所以相啮合轮齿的相当曲率半径比相应的螺旋锥齿轮当量曲率半径大，其结果是齿面建的接触应力降低。随偏移矩的不同，曲面齿轮与接触应力相当 的螺旋锥齿轮比较，负荷可提高达 175。如果双曲面主动齿轮的螺旋角变大，则不产生根切的最少齿数可减少，所以可选用较少的齿数，这有利于大传动比的传动，这对于驱动桥的主减速比大于 传动有其优越性 5。 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、减 速及轮边减速等。减速形式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 动桥的数目及布置形式等。通常单极减速器用于主减速比 各种中小型汽车上。 如图 2 2（ a）所示，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，在货车车上占有重要地位。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计 (论文 ) - 12- （ a） 单级主减速器 （ b） 双级主减速器 图 2 2 主减速器 如图 2 2（ b）所示，与单级主减速器相比，由于双级主减速器由两级齿轮减速组成，使其结构复杂、质量加大；主减速器的齿轮及轴承数量的增多和材料消耗及加工的工时增加，制造成本也显着增加，只有在主减速比0应增大 。修正量是根据曲率半径的差值来选取的 【 9】 。若无特殊考虑，则第二次试算时可将 改大 10。如果第二次试算得出的值仍不接近要进行的三次试算，通常也是最后一次试算，可用下式求 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计 (论文 ) - 19- 1122 123 2066166662020t a n ）（）（）（）（）（）（ （ 3 式 中下标 1， 2， 3 分别表示第二、第二和第三次计算得结果。 表 3 1 主减速器齿轮的几何尺寸计算用表 序号 计算公式 计算数据 注释 （ 1） 1z 7 小齿轮 1z ，应不小于 6 （ 2） 2z 41 1z 2z 40，载货汽车 （ 4） F=d 齿轮齿面宽 （ 5） E 30 E d （ 6） 2d 齿轮分度圆直 径 （ 7） 盘名义半径 （ 8） 1 小齿轮螺旋角预 选值 (12) 2齿轮在齿面中点处的分度圆半径 （ 13） )12( )11)(5(14) (15) (14)+(9)(13) （ 16） （ 3）（ 12） （ 17） 1(15)(16) 齿轮在齿面宽 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计 (论文 ) - 20- 中点处的分度圆半径 （ 18） 1） 轮收缩系数 （ 19） )10( )12(（ 17） （ 20） = )19( )5( (21) 2)20( (22) (23) (24) =)12( )22)(17()5( (25) (26) 2 )25( )22( （ 27） 2 (28) = )25( )22( (29) (30) 2 = 28 )29()15( (31) (28) )30()9( (32) (3)(31) (33) =(24)-(22)( 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计 (论文 ) - 21- 32) (34) (35) )34( )22( (36) 1 小齿轮节锥角 (37) (38) = )37( )33( (39) 1 (40) (41) =)37( )40()31()15( (42) 1 小齿轮中点螺旋角 (43) (44) 2 =(42)-(39) (45) 2 (46) (47) = )33()22(48) 2 大齿轮节锥角 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计 (论文 ) - 22- (50) (51) )37( )32)(12()17( (52) )50( )12(53) (51)+(52) (54) )49( )45)(12(55) )35( )51)(43(56) )53( )54)(46()55)(41( (57) - 01 (58) 1 (59) )51( )56)(41( (60) )52( )56)(46( (61) (54)(55) (62) )61( )55()54( (63) (59)+(60)+(62) (49) 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计 (论文 ) - 23- (64) )61( )46()41( （ 65） )58()64(（ 66） )65( )7( （ 67） （ 3）（ 50）； 3） （ 68） )35)(17()34( )5( ； （ 35）（ 37） 续表） （ 69） （ 37）（ 40）（ 67）左 （ 70） （ 49）（ 51） （ 71） z=(12)(47)-(70) 齿轮节锥顶点到小齿轮轴线的距离，正号表示该节锥点越过小齿轮轴线负号表示该节锥点在大齿轮轮体与小齿轮轴线之间 （ 72） )49( )12(节平面内大齿轮齿面宽中点锥距 （ 73） A )49( )6(齿轮节锥距 （ 74） （ 73）（ 72） 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计 (论文 ) - 24- （ 75） )2( )45)(12(（ 76） )7( )46)(12( （ 77） )45( )49( (76) （ 78） i 45 次论两侧压力较的 总和 （ 79） （ 80） 2i = 8( （ 81） （ 83） )82( )77( (84) D = )2()83(10560 重收缩齿齿根角的总和（单位：分） (85) K 齿轮齿顶高系数 (86) 85） (87) 2（ 75）（ 85） 齿轮齿面宽中点 处的齿顶高 (88) 2（ 75）（ 85） 齿轮齿面宽中点 处的齿根高 (89) 2 （ 84）（ 85） 齿轮齿顶角（单位：分） 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计 (论文 ) - 25- (90) (91) 2 （ 84）（ 89） 齿轮齿根位： 分） (92) (93) 2h =(87)+(74)(90) 齿轮齿顶高 （ 94） 2h （ 88）（ 74）（ 90） 齿轮齿根高 （ 95） c=5)+向间隙 （ 96） h=(93)+(94) 齿轮齿全高 （ 97） （ 96）（ 95） 齿轮工作高 （ 98） 02 （ 48）（ 89） 大齿轮的面锥角 （ 102） R （ 103） R (104) R (105) 02d = 0)(93( (6) 齿轮外圆直径 (106) （ 70）（ 74）（ 50） (107) 02x （ 106）（ 93）（ 49） 齿轮外缘至小齿 轮轴线距离 (108) )99( )87()90)(72( (109) )102( )88()92)(72( (110) 0z （ 71）（ 108） 齿轮面锥角顶点至小齿轮轴线距离 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计 (论文 ) - 26- (111) （ 71）（ 109） 齿轮根锥角顶点至小齿轮轴线距离 (112) （ 12）（ 70）（ 104） (113) 112)5( (114) = 2)113(1 (115) =)114( )113(116) 1 =(103)(114) (117) 01 小齿轮面锥角 (118) 1 (119) 1 (120) )103( )95()111)(102( (121) 0G )114( )120()113)(5( 齿轮面锥角顶点至大齿轮轴线的距离 （ 122） = )69( )67)(38( 左 （ 123） ; （ 124） =(39)-(123)左； 哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计 (论文 ) - 27- （ 125） 1 =(117)- (36); （ 126） (113)(67)右-(68)右 （ 127） 右右)114( )113(（ 128） （ 68）左（ 87）（ 68）右 （ 129） 右)125()118( （ 130） （ 74）（ 127） （ 131） 0B（ 128）（ 130）（ 129）（ 75）（ 126）左 齿轮外缘至大齿 轮轴线的距离 （ 132） （ 4）（ 127）（ 130） （ 133） 128）（ 132）