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福田欧曼ETX驱动桥的设计【8张图/19800字】【优秀机械毕业设计论文】

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福田欧曼ETX驱动桥的设计【】【优秀机械毕业设计论文】.rar

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关键词：: 福田 etx 驱动设计优秀优良机械毕业设计论文

资源描述：

文档包括:
说明书一份。37页。19800字左右。
任务书一份。
开题报告一份。
外文翻译一份。

图纸共8张，如下所示
A0-装配图.dwg
A1-半轴.dwg
零件图-6张.dwg

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
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

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

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

题目名称福田欧曼ETX驱动桥的设计
一、设计（论文）目的、意义
　福田欧曼ETX在汽车生产中占有一定的比重，在汽车运输行业应用较广，而驱动桥在整车中十分重要，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，推动汽车经济的发展。所以本题设计一款结构优良的福田欧曼ETX驱动桥具有一定的实际意义。

二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）
（一）设计内容
设计车型参数
轮胎9.00R20
功率kw 118
最大车速km/h 90
最大转矩N?m/（r/min）255
载重kg(自重/满载)6000/12000
驱动桥结构方案确定；主减速器的结构设计、基本参数选择及设计计算；差速器齿轮的基本参数的选择、几何及强度计算；驱动半轴的结构设计及强度计算；驱动桥壳的结构设计及受力分析与强度计算。
（二）研究方法

1、参考相关资料，对比各种驱动桥优缺点，初步确定设计方案。
2、实地考察相关类型的车，为最终设计方案提供依据。
3、利用Autocad软件建立福田欧曼ETX车驱动桥二维图纸。
三、设计（论文）完成后应提交的成果
（一）计算说明部分
完成设计说明书1.5万字。其中包括主减速器的结构设计、基本参数选择及设计计算；差速器齿轮的基本参数的选择、几何及强度计算；驱动半轴的结构设计及强度计算；驱动桥壳的结构设计及受力分析与强度计算。
（二）图纸部分
驱动桥装配图零件图若干张，共计折合3.5张A0图纸。
四、设计（论文）进度安排
（1）调研、查阅相关资料、完成开题报告第1～2周（2月28日～3月13日）
（2）确定总体方案第3～4周（3月14日～3月27日）
（3）对驱动桥结构进行设计第5～6周（3月28日～4月10日）
（4）对驱动桥主要零部件尺寸进行设计7～8周（4月11日～4月24日）
（5）建立驱动桥的零件图第8～9周（4月18日～4月24日）（6）建立驱动桥的装配模型第9～10周（4月25日～ 5月8日）
（7）书写设计说明书第11～13周（5月9日～5月29日）
（8）设计审核、修改第14～16周（5月30日～6月19日）
（9）毕业设计答辩准备及答辩第17周（6月20日～6月27日）

五、主要参考资料
[1] GB18320-2001，农用运输车安全技术条件 [S]．
[2] 王望予．汽车设计[M]．北京：机械工业出版社，2005．
[3] 刘惟信.汽车设计[M].北京：清华大学出版社，2001.
[4] 成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2004，1.
[5] 周开勤.机械零件手册[M].北京：高等教育出版社，2001.
[6] 温芳,黄华梁.基于模糊可靠度约束的差速器行星齿轮传动优化设计[J].2004.6.
[7] 成大先．机械设计手册（1~4册）[M].北京：化学工业出版社，1993

福田欧曼ETX驱动桥的设计[汽车]

内容简介：: 毕业设计（论文）任务书学生姓名刘凯院系汽车与交通工程学院专业、班级车辆 07 9 指导教师姓名王永梅职称讲师从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称福田欧曼动桥的设计一、设计（论文）目的、意义福田欧曼车生产中占有一定的比重，在汽车运输行业应用较广，而驱动桥在整车中十分重要，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，推动汽车经济的发展。所以本题设计一款结构优良的福田欧曼有一定的实际意义。二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）（一）设计内容设计车型参数轮胎率 18 最大车速 km/h 90 最大转矩 Nm/（ r/255 载重重 /满载 )6000/12000 驱动桥结构方案确定；主减速器的结构设计、基本参数选择及设计计算；差速器齿轮的基本参数的选择、几何及强度计算；驱动半轴的结构设计及强度计算；驱动桥壳的结构设计及受力分析与强度计算。（二）研究方法 1、参考相关资料，对比各种驱动桥优缺点，初步确定设计方案。 2、实地考察相关类型的车，为最终设计方案提供依据。 3、利用件建立福田欧曼驱动桥二维图纸。三、设计（论文）完成后应提交的成果（一）计算说明部分完成设计说明书字。其中包括主减速器的结构设计、基本参数选择及设计计算；差速器齿轮的基本参数的选择、几何及强度计算；驱动半轴的结构设计及强度计算；驱动桥壳的结构设计及受力分析与强度计算。（二）图纸部分驱动桥装配图零件图若干张，共计折合纸。四、设计（论文）进度安排（ 1）调研、查阅相关资料、完成开题报告第 1 2 周（ 2 月 28 日 3 月 13 日）（ 2）确定总体方案第 3 4 周（ 3 月 14 日 3 月 27 日）（ 3）对驱动桥结构进行设计第 5 6 周（ 3 月 28 日 4 月 10 日）（ 4）对驱动桥主要零部件尺寸进行设计 7 8 周（ 4 月 11 日 4 月 24 日）（ 5）建立驱动桥的零件图第 8 9 周（ 4 月 18 日 4 月 24 日）（ 6）建立驱动桥的装配模型第 9 10 周（ 4 月 25 日 5 月 8 日）（ 7）书写设计说明书第 11 13 周（ 5 月 9 日 5 月 29 日）（ 8）设计审核、修改第 14 16 周（ 5 月 30 日 6 月 19 日）（ 9）毕业设计答辩准备及答辩第 17 周（ 6 月 20 日 6 月 27 日）五、主要参考资料 1 用运输车安全技术条件 S 2 王望予汽车设计 M北京：机械工业出版社， 2005 3 刘惟信 M华大学出版社， 2001. 4 成大先 M学工业出版社， 2004， 1. 5 周开勤 M等教育出版社， 2001. 6 温芳 ,黄华梁 J. 7 成大先机械设计手册（ 14 册） M学工业出版社， 1993 六、备注指导教师签字：年月日教研室主任签字：年月日黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 附录附录 A ll of it is or of to a 90 of in to in a at be at of to is by a a is to a a of to of As is to 黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 a a to in of in in a is at or of of is in of of is of is a of of of of to 黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 do as a to a a to to n to in to of a or of to on of in a to of at to of of he to is by is to in a in is at to on 黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 as a to of as do on of is it is to a to at on of To of to In a of by in as on is to a so So if to to to If it 黑龙江工程学院本科生毕业设计 5 of a in at is by of in be of on of so no a of be be (1) in to of be or to be of in it be by to of (2) in or of of or on to of to is no on of of of in do to in 黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 of a is to a a a is a of of on a on on to of is to of a a In if it is it of to is is is be 附录 B 驱动桥和差速器所有的汽车都装有不同类型的驱动桥和差速器来驱动汽车行驶。无论是前驱汽车，后驱汽车还是四轮驱动的汽车，对于将发动机的动力转化到车轮上差速器都是不可缺少的部件。动力的传递驱动桥必须把发动机的动力转一个直角后传递出去，但人对于前轮驱动汽车发动机输出的转矩与主减速器是在同一直线上的，但是发动机前置的后轮驱动的汽车发动机的动力必须以正确的角度传递出去，来驱动车轮。图中所示是齿轮驱动的过程，即由一个相对小的齿轮驱动一个大齿轮（主动齿轮黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 和从动齿轮），从动锥齿轮和差速器壳连接在一起，在半轴的根部有一对带有内花键的半轴齿轮，半轴齿轮和半轴通过花键来连接在一起。当差速器壳旋转时，就驱动内部的半齿轮转动从而使半轴转动，将转矩传给车轮。后驱动桥后轮驱动的车辆大多是卡车，大型轿车和大部分跑车。典型的后轮驱动的车辆使用前置发动机和变速箱总成将转矩传输到后轮驱动桥。多驱动桥汽车中，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。一些车辆不是这个典型的例子。如老式的保时捷或大众汽车引擎在汽车后面，是后轮驱动。这些车辆使用的后方安装驱动桥与半轴来驱动车轮。另外，一些车辆是前置引擎，后桥与传动轴连接发动机来驱动车轮。差速器为了消除由于左右车轮在运动学上的不协调而产生左右车轮外径不同或滚动半径不相等而要求车轮行程，汽车左右驱动轮间都装有差速器，后者保证了汽车驱动桥两侧车轮在行程不等时具有以不同速度旋转的特性，从而满足了汽车行驶运动学要求。如图所示说明了其工作情况 1. 主动齿轮转动，从而驱动从动齿轮。 2. 从动齿轮将转矩作用于差速器壳，使其转动。 3. 位于差速器壳中的行星齿轮以适当的角度和半轴齿轮接触，并随的差速器壳转动。 4. 行星齿轮（驱动齿轮）和十字轴连接，和十字轴一起转动。 5. 半轴齿轮（被驱动齿轮）和行星齿轮啮合并且和从动齿轮及差速器壳作为一个整体一起转动。 6. 半轴齿轮的内花键和半轴端部饿花键接在一起随着差速壳一起转动。 7. 当两侧车轮转速相同时，行星齿轮和半轴齿轮无相对运动，左右齿轮力矩平均分配。 8. 当汽车转弯时差速器开始起作用，是两侧的半轴以不同的转速旋转。开式差速器对每个车轮一般使用相同量的扭矩。确定车轮承受的扭矩大小的因素有两个：设备和摩擦力。在干燥的条件下，当摩擦力很大时，车轮承受的扭矩大小受黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 发动机和挡位的限制，在摩擦力很小时（如在冰上行驶），限制为最大扭矩，从而使车轮不会打滑。所以，即使汽车可以产生较大扭矩，也需要足够的牵引力将扭矩传输到地面。如果在车轮打滑之后加大油门，只会使车轮更快地旋转。如果曾在冰上驾驶过，您可能知道加速的窍门：如果启动时挂在二挡或三挡而不是一挡，则由于变速器中的齿轮传动，车轮的扭矩会较小。这样更容易在不旋转车轮的情况下加速。如果其中一个驱动轮具有很好的摩擦力，而另一个却在冰上时，这是开式差速器存在的问题。防滑差速器差速器很好的解决了汽车在不平路面及转向时左右驱动车轮转速不同的要求；但随之而来的是差速器的存在使得汽车在一侧驱动轮打滑时动力无法有效传输，也就是打滑的车轮不能产生驱动力，而不打滑的车轮又没有得到足够的扭矩。防滑差速器很好的解决了汽车在一侧车轮打滑时出现的动力传输的问题，也就是锁止差速器，让差速器不再起作用，左右两侧的驱动轮均可得到相同的扭矩。防滑差速器主要可分为两大类：（ 1）强制锁止式在普通差速器上增加强制锁止机构，当发生一侧车轮打滑时，驾驶员可通过电动、气动或机械的方式来操纵锁止机构，拨动啮合套将差速器壳与半轴锁成一体，从而暂时失去差速的作用。这种方式结构比较简单，但必须由驾驶员进行操作，并在良好路面上停止锁止，恢复差速器的作用。（ 2）自锁式在差速器中安装粘性硅油联轴节或摩擦离合器，当发生一侧车轮打滑时，两侧半轴出现转速差，联轴节或离合器就自动发生摩擦阻力，使另一侧车轮得到一定的扭矩而驱动汽车继续行驶。当两侧车轮没有转速差时，摩擦阻力消失，自动恢复差速器的作用。这种方式结构比较复杂，但不需要驾驶员进行操作。目前已越来越多地在汽车上得到应用。防滑差速器不仅用于左右车轮间的差速器，也用于全轮驱动汽车的轴间差速器中。主减速比驱动桥都有一定得主减速比，这个数字（通常是一个整数和一个小数）实际上是主减速器主动齿轮与从动齿轮的关系。例如，如果主减速比为说明从动齿轮的齿数是主动齿轮齿数的，换句话说就是主动齿轮轴转动 4 圈车轮才转动 1 圈。主减速器的作用是降低从传动轴传来的转速，从而增大扭矩。主减速器的减速比，对汽车的动力性能和燃料经济性有较大的影响。一般来说，主减速比越大，加速性能和爬坡能力较强，而燃料经济性比较差。但如果过大，则不能发挥发动机的全部功率而达到应有的车速。主减速比越小，燃料经济性较好，但加速性和爬坡能力较差。毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目 : 福田欧曼动桥的设计院系名称 : 汽车与交通工程学院专业班级 : 车辆 9 学生姓名 : 刘凯导师姓名 : 王永梅开题时间 : 指导委员会审查意见：签字：年月日毕业设计开题报告学生姓名刘凯系部汽车工程系专业、班级车辆工程 9 指导教师姓名王永梅职称讲师从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称福田欧曼动桥的设计一、课题研究现状，选题的目的、依据和意义 1、研究现状从目前我国重型车销售的结构上看，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。对于国内重卡市场而言，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。在重型自卸车市场，占据较大数量的是东风列，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。重型牵引车市场受追捧的是陕汽、重汽的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。重型货运车（包括仓栅车）竞争极为激烈，可用群雄纷争来形容，一汽的列、东风的列、红岩的列等都是畅销产品。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、曼等品牌参与国内竞争主要以专用车为主。国外重型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（翻车警告系统、电子控制制动系统（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。可选装位系统、导航系统、车载冰箱、车载电话、及电动天窗等配置。车身的迎风面积为 6.般重卡为风阻系数较低，可节油 12%18%。欧曼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动机（该机在低转速 800x/可提供 880 1250N m 的起步扭矩，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。装美国伊顿同步器变速器， 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。离合器为 430 大摩片螺旋弹簧式。该车所用的动机制动技术，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重卡技术的发展趋势。驱动桥是重型汽车的重要标志之一，目前世界各国重卡采用的驱动桥包括：中央单级减速驱动桥；中央双击驱动桥；轮边减速驱动桥等。 2、依据、目的和意义中卡是福田汽车全系列产品中技术含量最高的一种，而欧曼曼用了数百项欧洲技术，融合了国际潮流的车身设计，集动力性、舒适性、安全性和经济性于一身。而驱动桥在整车中十分重要，汽车驱动桥是汽车的重要总成，承载着汽车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。汽车驱动桥结构型式和设计参数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。汽车驱动桥设计涉及的机械零部件及组件的品种极为广泛，对这些零部件、组件及总成的制造也几乎要设计到所有的现代机械制造工艺，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福田欧曼有一定的实际意义。二、设计的基本内容、拟解决的主要问题 1、设计基本参数轮胎率 18 最大车速 km/h 90 最大转矩 Nm/（ r/255 载重重 /满载 )6000/12000 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)完成驱动桥驱动桥装配图和主要部分零件图。三、技术路线（研究方法）四、设计进度安排（ 1）调研、查阅相关资料、完成开题报告第 1 2 周（ 2 月 28 日 3 月 13 日）（ 2）确定总体方案第 3 4 周（ 3 月 14 日 3 月 27 日）（ 3）对驱动桥结构进行设计第 5 6 周（ 3 月 28 日 4 月 10 日）（ 4）对驱动桥主要零部件尺寸进行设计 7 8 周（ 4 月 11 日 4 月 24 日）（ 5）建立驱动桥的零件图第 8 9 周（ 4 月 18 日 4 月 24 日）（ 6）建立驱动桥的装配模型第 9 10 周（ 4 月 25 日 5 月 8 日）（ 7）书写设计说明书第 11 13 周（ 5 月 9 日 5 月 29 日）（ 8）设计审核、修改第 14 16 周（ 5 月 30 日 6 月 19 日）（ 9）毕业设计答辩准备及答辩第 17 周（ 6 月 20 日 6 月 27 日）设计驱动桥零部件尺寸参数初步确定设计方案强度是否满足要求 N Y 利用成驱动桥装配图参考相关资料，对比各种驱动桥优缺点检查修改错误完成毕业设计完成设计说明书利用成驱动桥主要部分零件图五、参考文献 1 刘惟信 M华大学出版社， 2004. 2 余志生 . 汽车理论 M. 北京：机械工业出版社 , 2008. 3 陈家瑞 . 汽车构造 M. 北京：机械工业出版社， 2003. 4 刘惟信 M华大学出版社， 2001. 5 机械设计手册编委会行本） M. 北京：机械工业出版社， 2007. 6 成大先机械设计手册（ 14 册） M学工业出版社， 1993. 7 汽车工程手册编辑委员会 M：设计篇民交通出版社， 2001. 8 尹国臣 J2007，（ 10） . 9 肖文颖，王书翰 J2007，（ 11） . 10 安晓娟，彭彦宏，郝春光 J2007，（ 8） . 11 彭彦宏，吕晓霞，陆有 . 差速器圆锥齿轮的失效分析 J. 金属热处理， 2006，（ 4） . 12 陈珂 ,殷国富 ,汪永超 J. 机械传动 ,2008， (4). 13 付建红 J. 新余高专学报， 2006，（ 2） . 14 周小平 J. 新余高专学报 ,2005， (10). 15 杨朝会，王丰元，马浩 J. 农业装备与车辆工程， 2006，（ 10） 16 of . 000 ,(4). 17 of a . 007,(6). 六、备注指导教师意见：签字：年月日本科学生毕业设计福田欧曼动桥的设计系部名称：汽车与交通工程学院专业班级：车辆工程学生姓名：刘凯指导教师：王永梅职称：讲师黑龙江工程学院二一一年六月 s TX 011I 摘要福田欧曼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。最后运用成装配图和主要零件图的绘制。关键词：福田欧曼动桥；单级主减速器；差速器；半轴；桥壳黑龙江工程学院本科生毕业设计 TX a is of is of on of is a of of of of to of a so of of of a a In of of of of of of of on of of of to by 龙江工程学院本科生毕业设计龙江工程学院本科生毕业设计 4 黑龙江工程学院本科生毕业设计目录摘要 . I . 1 章绪论 . 1 题背景目的及意义 . 1 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 体方案论证 . 5 断开式驱动桥 . 5 开式驱动桥 . 5 动桥结构组成 . 6 动桥设计要求 . 6 减速器结构方案的确定 . 7 减速比的计算 . 7 减速器的齿轮类型 . 7 减速器的减速形式 . 9 减速器主从动锥齿轮的支承形式及安装方法 . 10 速器结构方案的确定 . 11 轴形式的确定 . 11 壳形式的确定 . 12 章小结 . 12 第 3 章主减速器的基本参数选择与设计计算 . 13 减速齿轮计算载荷的计算 . 13 减速器齿轮参数的选择 . 14 旋锥齿轮的强度计算 . 16 减速器锥齿轮轴承的设计计算 . 20 减速器齿轮材料及热处理 . 22 减速器的润滑 . 23 黑龙江工程学院本科生毕业设计章小结 . 23 第 4 章差速器设计 . 24 述 . 24 称式圆锥行星齿轮差速器原理 . 24 称式圆锥行星齿轮差速器的结构 . 25 称式圆锥行星齿轮差速器的设计 . 26 章小结 . 29 第 5 章半轴设计 . 30 述 . 30 轴的设计与计算 . 30 浮式半轴的计算载荷的确定 . 30 浮半轴杆部直径的初选 . 32 浮半轴强度计算 . 32 章小结 . 32 第 6 章驱动桥桥壳的设计 . 33 述 . 33 壳的结构型式 . 33 壳的受力分析及强度计算 . 33 章小结 . 34 结论 . 35 参考文献 . 36 致谢 . 37 附录 . 38 黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 第 1 章绪论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，一汽的风的岩的型专用车批量小、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（翻车警告系统、电子控制制动系统（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，不仅有音黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 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。可选装航系统、车载冰箱、车载电话、身的迎风面积为 6.般重卡为风阻系数较低，可节油 12% 18%。欧曼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：洲际版和豪华版。洲际版采用欧标准的美国康明斯该机在低转速 800x/可提供 880 1250N 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。 9全同步器变速器， 485单级减速冲焊驱动桥与 13桥具有传动效率高、节油、承载能力强等优点。 30 大摩片螺旋弹簧式。该车所用的动机制动技术，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。黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 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。计的基本内容、拟解决的主要问题 1、设计车型欧曼 3 系主要参数如表曼 3 系主要参数轮胎动机最大功率 118/2600 kW/ r/ 发动机最大转矩 255/2000 m/ r/ 装载质量 6000 车满载总质量 12000 载时轴荷分布前轴 3820 后轴 8280 大车速 90 km/h 轮距（双胎中心线） 1900 、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。黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 (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。黑龙江工程学院本科生毕业设计 5 第 2 章驱动桥的总体方案确定体方案论证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。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黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 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。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）及桥壳等部件如图示。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 图驱动桥动桥设计要求 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。黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 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。减速器结构方案的确定减速比的计算主减速比0廓尺寸、质量大小影响很大。当变速器处于最高档位时0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0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选择的0时05： 0i=iv 2.1）r 车轮的滚动半径， r =m 变速器最高档传动比直接档）。最大功率转速 2600r/ 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=（ iv 经计算初步确定0i=上式求得的0考虑到主、从动主减速齿轮可能的齿数对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黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 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，而是逐渐从一端连续平稳地转向另一端。另外，由于轮齿端面重叠的影响，至少有两对以上的轮齿同时捏合，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。如图图螺旋锥齿轮传动黑龙江工程学院本科生毕业设计 9 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，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（ a）单级主减速器（ b）双级主减速器图减速器如图 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。目前货车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，许多货车使用条件对汽车通过性的要求降低，因此，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。如图 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，制造成本也显著增加，只有在主减速比0 ，取 0 减速器齿轮参数的选择选择主、从动锥齿轮齿数时应考虑如下因素：为了磨合均匀， 1z ， 2z 之间应避免有公约数；为了得到理想的齿面重合度和高的轮齿弯曲强度，主、从动齿轮齿数和应不小于 40；为了啮合平稳，噪声小和具有高的疲劳强度对于商用车 1z 一般不小于 6；主传动比01z 尽量取得小一些，以便得到满意的离地间隙。对于不同的主传动比， 1z 和 2z 应有适宜的搭配。初定主动齿轮齿数 1z =14，从动齿轮齿数 2z =29。齿轮端面模数 907)33 = 12368=主减速器齿轮的具体参数如表表减速器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 14 2 从动齿轮齿数 2z 29 3 模数 m 6 4 齿面宽 F 1F =28F =44 工作齿高 = = 全齿高 = h =6 法向压力角 =20 8 轴交角 =90 9 节圆直径 d =m z =1d 84d =1740 节锥角 =1 1 2 =90- 1 1 =27 2r =63 11 节锥距 22d 龙江工程学院本科生毕业设计 15 序号项目计算公式计算结果 12 周节 t=m t=3 齿顶高 21 =2 14 齿根高 15 径向间隙 c= c=6 齿根角 0=29 2 =63 17 面锥角 211 +=a ； 122 +=a 1a=27 2a =66 18 根锥角 1f= 11 2f = 22 1f =29 2f =58 19 外圆直径 1111 aa =2 221 1871770 节锥顶点止齿轮外缘距离 11201 02 d= 22 01=2=1 理论弧齿厚 21 k=2 1s =s =2 齿侧间隙 B=3 螺旋角 =35 螺旋锥齿轮螺旋方向主、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左旋，从锥顶看为逆时针运动，这样从动锥齿轮为右旋，从锥顶看为顺时针，驱动汽车前进。旋角的选择螺旋角是在节锥表面的展开图上定义的，齿面宽中点处为该齿轮的名义螺旋角。螺旋角应足够大以使大传动就越干稳，噪声就越低。在一般机械黑龙江工程学院本科生毕业设计 16 制造用的标准制中，螺旋角推荐用 35。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。对于货车弧齿锥齿轮，一般选用 20。旋锥齿轮的强度计算 1、损坏形式及寿命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。齿轮的损坏形式常见的有轮齿折断、齿面点蚀及剥落、齿面胶合、齿面磨损等。它们的主要特点及影响因素分述如下：（ 1）轮齿折断主要分为疲劳折断及由于弯曲强度不足而引起的过载折断。折断多数从齿根开始，因为齿根处齿轮的弯曲应力最大。疲劳折断：在长时间较大的交变载荷作用下，齿轮根部经受交变的弯曲应力。如果最高应力点的应力超过材料的耐久极限，则首先在齿根处产生初始的裂纹。随着载荷循环次数的增加，裂纹不断扩大，最后导致轮齿部分地或整个地断掉。在开始出现裂纹处和突然断掉前存在裂纹处，在载荷作用下由于裂纹断面间的相互摩擦，形成了一个光亮的端面区域，这是疲劳折断的特征，其余断面由于是突然形成的故为粗糙的新断面。过载折断：由于设计不当或齿轮的材料及热处理不符合要求，或由于偶然性的峰值载荷的冲击，使载荷超过了齿轮弯曲强度所允许的范围，而引起轮齿的一次性突然折断。为了防止轮齿折断，应使其具有足够的弯曲强度，并选择适当的模数、压力角、齿高及切向修正量、良好的齿轮材料及保证热处理质量等。齿根圆角尽可能加大，根部及齿面要光洁。（ 2）齿面的点蚀及剥落齿面的疲劳点蚀及剥落是齿轮的主要破坏形式之一，约占损坏报废齿轮的 70%以上。它主要由于表面接触强度不足而引起的。轮齿表面多次高压接触而引起的表面疲劳的结果。由于接触区产生很大的表面接触应力，常常在节点附近，特别在小齿轮节圆以下的齿根区域内开始，形成极小的齿面裂纹进而发展成浅凹坑，形成这种凹坑或麻点的现象就称为点蚀。一般黑龙江工程学院本科生毕业设计 17 首先产生在几个齿上。在齿轮继续工作时，则扩大凹坑的尺寸及数目，甚至会逐渐使齿面成块剥落，引起噪音和较大的动载荷。在最后阶段轮齿迅速损坏或折断。减小齿面压力和提高润滑效果是提高抗点蚀的有效方法，为此可增大节圆直径及增大螺旋角，使齿面的曲率半径增大，减小其接触应力。在允许的范围内适当加大齿面宽也是一种办法。生在渗碳等表面淬硬的齿面上，形成沿齿面宽方向分布的较点蚀更深的凹坑。凹坑壁从齿表面陡直地陷下。造成齿面剥落的主要原因是表面层强度不够。例如渗碳齿轮表面层太薄、心部硬度不够等都会引起齿面剥落。当渗碳齿轮热处理不当使渗碳层中含碳浓度的梯度太陡时，则一部分渗碳层齿面形成的硬皮也将从齿轮心部剥落下来。（ 3）齿面胶合在高压和高速滑摩引起的局部高温的共同作用下，或润滑冷却不良、油膜破坏形成金属齿表面的直接摩擦时，因高温、高压而将金属粘结在一起后又撕下来所造成的表面损坏现象和擦伤现象称为胶合。它多出现在齿顶附近，在与节锥齿线的垂直方向产生撕裂或擦伤痕迹。轮齿的胶合强度是按齿面接触点的临界温度而定，减小胶合现象的方法是改善润滑条件等。（ 4）齿面磨损这是轮齿齿面间相互滑动、研磨或划痕所造成的损坏现象。规定范围内的正常磨损是允许的。研磨磨损是由于齿轮传动中的剥落颗粒、装配中带入的杂物，如未清除的型砂、氧化皮等以及油中不洁物所造成的不正常磨损，应予避免。汽车主减速器及差速器齿轮在新车跑合期及长期使用中按规定里程更换规定的润滑油并进行清洗是防止不正常磨损的有效方法。汽车驱动桥的齿轮，承受的是交变负荷，其主要损坏形式是疲劳。其表现是齿根疲劳折断和由表面点蚀引起的剥落。在要求使用寿命为 20 万千米或以上时，其循环次数均以超过材料的耐久疲劳次数。因此，驱动桥齿轮的许用弯曲应力不超过主减速器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黑龙江工程学院本科生毕业设计 18 单位齿长上的圆周力式中： p 单位齿长上的圆周力， N/P 作用在齿轮上的圆周力， N，按发动机最大转矩按发动机最大转矩计算时： =21013N (按最大附着力矩计算时 : r=210232=1545 /N (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 p N 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)/( 2 =203102 (式中：0K 超载系数尺寸系数载荷分配系数质量系数，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； J 计算弯曲应力用的综合系数，见图黑龙江工程学院本科生毕业设计 19 图弯曲计算用综合系数 J 从动齿轮上的应力2w=8 时，为于新齿轮接触和润滑不良，为了防止在运行初期产生胶合、咬死或擦伤，防止早期的磨损，圆锥齿轮的传动副（或仅仅大齿轮）在热处理及经加工（如磨齿或配对研磨）后均予与厚度磷化处理或镀铜、镀锡。这种表面不应用于补偿零件的公差尺寸，也不能代替润滑。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，可以进行渗硫处理。渗硫处理时温度低，故不引起齿轮变形。渗硫后摩擦系数可以显著降低，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。黑龙江工程学院本科生毕业设计 23 减速器的润滑主加速器及差速器的齿轮、轴承以及其他摩擦表面均需润滑，其中尤其应注意主减速器主动锥齿轮的前轴承的润滑，因为其润滑不能靠润滑油的飞溅来实现。为此，通常是在从动齿轮的前端靠近主动齿轮处的主减速壳的内壁上设一专门的集油槽，将飞溅到壳体内壁上的部分润滑油收集起来再经过近油孔引至前轴承圆锥滚子的小端处，由于圆锥滚子在旋转时的泵油作用，使润滑油由圆锥滚子的下端通向大端，并经前轴承前端的回油孔流回驱动桥壳中间的油盆中，使润滑油得到循环。这样不但可使轴承得到良好的润滑、散热和清洗，而且可以保护前端的油封不被损坏。为了保证有足够的润滑油流进差速器，有的采用专门的倒油匙。为了防止因温度升高而使主减速器壳和桥壳内部压力增高所引起的漏油，应在主减速器壳上或桥壳上装置通气塞，后者应避开油溅所及之处。加油孔应设置在加油方便之处，油孔位置也决定了油面位置。放油孔应设在桥壳最低处，但也应考虑到汽车在通过障碍时放油塞不易被撞掉。章小结本章根据所给参数确定了主减速器的参数，对主减速器齿轮计算载荷的计算、齿轮参数的选择，螺旋锥齿轮的几何尺寸计算与强度计算并对主减速器齿轮的材料及热处理，轴承的预紧，主减速器的润滑等做了必要的交待。选择了机械设计、机械制造的标准参数。黑龙江工程学院本科生毕业设计 24 第 4 章差速器设计述汽车在行使过程中，左右车轮在同一时间内所滚过的路程往往是不相等的，左右两轮胎内的气压不等、胎面磨损不均匀、两车轮上的负荷不均匀而引起车轮滚动半径不相等；这样，如果驱动桥的左、右车轮刚性连接，则不论转弯行使或直线行使，均会引起车轮在路面上的滑移或滑转，一方面会加剧轮胎磨损，另一方面会使转向沉重，通过性和操纵稳定性变坏。为此，在驱动桥的左右车轮间都装有轮间差速器。差速器是个差速传动机构，用来在两输出轴间分配转矩，并保证两输出轴有可能以不同的角速度转动，用来保证各驱动轮在各种运动条件下的动力传递，避免轮胎与地面间打滑。差速器可分为齿轮式、凸轮式、蜗轮式和牙嵌自由轮式等多种形式。称式圆锥行星齿轮差速器原理对称式锥齿轮差速器是一种行星齿轮机构。如图示，差速器壳 3 与行星齿轮轴 5 连成一体，形成行星架。因为它又与主减速器从动齿轮 6 固连在一起，固为主动件，设其角速度为0；半轴齿轮 1 和 2 为从动件，其角速度为 1 和 2 。 A、 B 两点分别为行星齿轮 4 与半轴齿轮 1 和 2 的啮合点。行星齿轮的中心点为 C， A、 B、 C 三点到差速器旋转轴线的距离均为 r 。图差速器差速原理当行星齿轮只是随同行星架绕差速器旋转轴线公转时，显然，处在同一半径 r 上的 A、 B、 C 三点的圆周速度都相等（图 3其值为0 r。于是 1 = 2 =0，即差速器不起作用，而半轴角速度等于差速器壳 3 的角速度。当行星齿轮 4 除公转外，还绕本身的轴 5 以角速度 4 自转时（图），啮合点 A 的圆周速度为 1 r =0 r+ 4 r ，啮合点 B 的圆周速度为 2 r =0 r 。于是黑龙江工程学院本科生毕业设计 25 1 r + 2 r =（ 0 r + 4 r ） +( 0 r - 4 r ) 即 1 + 2 =20（若角速度以每分钟转数 n 表示，则 021 2+（式（两半轴齿轮直径相等的对称式圆锥齿轮差速器的运动特征方程式，它表明左右两侧半轴齿轮的转速之和等于差速器壳转速的两倍，而与行星齿轮转速无关。因此在汽车转弯行驶或其它行驶情况下，都可以借行星齿轮以相应转速自转，使两侧驱动车轮以不同转速在地面上滚动而无滑动。由式（可以得知：当任何一侧半轴齿轮的转速为零时，另一侧半轴齿轮的转速为差速器壳转速的两倍；当差速器壳的转速为零，（例如中央制动器制动传动轴时）若一侧半轴齿轮受其它外来力矩而转动，则有另一侧半轴齿轮即以相同的转速反向转动。称式圆锥行星齿轮差速器的结构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，应用广泛。它可分为普通锥齿轮式差速器、摩擦片式差速器和强制锁止式差速器。本设计即使用普通锥齿轮差速器。普通的对称式圆锥齿轮差速器由差速器左右壳，两个半轴齿轮，四个行星齿轮，行星齿轮轴，半轴齿轮垫片及行星齿轮垫片等组成（如图示）。由于其具有结构简单、工作平稳、制造方便、用于公路汽车上也很可靠等优点，故广泛用于各类公路车辆上。图普通的对称式圆锥行星齿轮差速器对称式圆锥行星齿轮差速器的设计速器齿轮的基本参数选择 a) 行星齿轮数 n 黑龙江工程学院本科生毕业设计 26 通常情况下，货车的行星齿轮数 n=4。 b) 行星齿轮球面半径星齿轮球面半径 b 3 式中：行星齿轮球面半径系数，于有两个行星齿轮的轿车取最大值；差速器计算转矩，将各参数代入式（有： 8 星齿轮与半轴齿轮齿数的选择为了得到较大的模数从而使齿轮有较高的强度，应使行星齿轮的齿数尽量少，但一般不应少于 10。半轴齿轮的齿数采用 14 25。2 范围内。在任何圆锥行星齿轮式差速器中，左、右两半轴齿轮的齿数 RL 2 , 之和，必须能被行星齿轮的数目 n 所整除，否则将不能安装，即应满足： 2+= I （式中：，左，右半轴齿数， n 行星齿轮数， n=4； I 任意整数。取行星齿轮齿数 1z =10，半轴齿轮齿数 2z =20，满足条件。差速器圆锥齿轮模数及半轴齿轮节圆直径的初步确定首先初步求出行星齿轮和半轴齿轮的节锥角 21 , ： ;63a r c t a 7a r c t a 1 = （式中： 21, 行星齿轮和半轴齿轮齿数。再根据下式初步求出圆锥齿轮的大端模数： 22 011 0 s = = （由机械设计手册： 12368标准模数 m =4龙江工程学院本科生毕业设计 27 确定模数后，节圆直径 d 即可由下式求得： 0;4021 21 = 压力角目前汽车差速器齿轮大都选用 3022 的压力角，齿高系数为少齿数可减至10，并且再小齿轮（行星齿轮）齿顶不变尖的情况下还可由切相修正加大半轴齿轮齿厚，从而使行星齿轮与半轴齿轮趋于等强度。表车差速器直齿锥齿轮的几何尺寸计算表（长度单位序号项目计算公式计算结果 1 行星齿轮齿数 1z 10，应尽量取最小值 1z =10 2 半轴齿轮齿数 2z =14 25，且需满足式（ 2z =20 3 模数 m m =4 4 齿面宽 F=(0 ; b10m 工作齿高全齿高 = 压力角 20 8 轴交角 90 9 节圆直径 11 ； 22 401=d 802=d 10 节锥角 211 ， 12 = 1 =27 =632 11 节锥距 22110 = 0A =2 周节 t =t =3 齿顶高 21 - ; a += 14 齿根高 1 1 2 215 径向间隙 c =h - c =6 齿根角 1 =01 1 =61 2 =60 黑龙江工程学院本科生毕业设计 28 17 面锥角 211 +=o ； 122 +=o 1o =87 2o =88 18 根锥角 111 R ； 222 R 1R =2 2R =33 19 外圆直径 1111 ao = ；22202 co s2 = d 202=d 0 节圆顶点至齿轮外缘距离 11201 22102 1 = 2 = 1 理论弧齿厚 21 n)h-(212 =1s =s =2 齿侧间隙 B = =通锥齿轮式差速器齿轮强度计算差速器齿轮的尺寸受结构限制，而且承受的载荷较大，它不像主减速器齿轮那样经常处于啮合传动状态，只有当汽车转弯或左、右轮行使不同的路程时，或一侧车轮打滑而滑转时，差速器齿轮才能有啮合传动的相对运动。因此，对于差速器齿轮主要应进行弯曲强度计算。轮齿弯曲应力 w（ w=3 22 T k k 10k m b d J n （式中： n 行星齿轮数； J 综合系数，取半轴齿轮齿宽，半轴齿轮大端分度圆直径， T 半轴齿轮计算转矩（ T=0；将各参数代入式（ 4，有： w=852 照文献 1, 差速器齿轮的 w w=980 以齿轮弯曲强度满足要求。章小结本章首先介绍了差速器结构作用及工作原理，对普通对称式圆锥行星齿轮差速器的基本参数进行了设计计算，根据机械设计、机械制造的标准值对差速器齿轮的几何尺寸列表整理，并且对强度进行了校核，最终确定了所设计差速器的各个参数，并满黑龙江工程学院本科生毕业设计 29 足了强度校核。黑龙江工程学院本科生毕业设计 30 第 5 章半轴设计述驱动车轮的传动装置位于汽车传动系的末端，其功用是将转矩由差速器的半轴齿轮传给驱动车轮。在一般的非断开式驱动桥上，驱动车轮的传动装置就是半轴，半轴将差速器的半轴齿轮与车轮的轮毂联接起来，半轴的形式主要取决半轴的支承形式：普通非断开式驱动桥的半轴，根据其外端支承的形式或受力状况不同可分为半

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