五十铃轻型货车驱动桥设计【9张图/27100字】【优秀机械毕业设计论文】

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A0加长-装配图.dwg

A1-主动齿轮.dwg

A1-从动齿轮.dwg

A1-半轴.dwg

A1-半轴套管.dwg

A2-半轴套管凸缘.dwg

A3-十字轴.dwg

A3-半轴齿轮.dwg

A3-行星齿轮.dwg

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关键词：: 五十轻型货车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。64页。27100字左右。
任务书一份。
开题报告一份。
外文翻译一份。

图纸共9张，如下所示
A0-装配图.dwg
A1-主动齿轮.dwg
A1-从动齿轮.dwg
A1-半轴.dwg
A1-半轴套管.dwg
A2-半轴套管凸缘.dwg
A3-十字轴.dwg
A3-半轴齿轮.dwg
A3-行星齿轮.dwg

摘要

驱动桥位于传动系末端，其基本功用是增矩、降速，承受作用于路面和车架或车身之间的作用力。它的性能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经成为未来载重汽车的发展方向。驱动桥设计应主要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。本设计根据给定的参数，按照传统设计方法并参考同类型车确定汽车总体参数，再确定主减速器、差速器、半轴和桥壳的结构类型，最后进行参数设计并对主减速器主、从动齿轮、半轴齿轮和行星齿轮进行强度以及寿命的校核。驱动桥设计过程中基本保证结构合理，符合实际应用，总成及零部件的设计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，修理、保养方便，机件工艺性好，制造容易。

关键字：轻型货车；驱动桥；单级主减速器；差速器；半轴；桥壳

ABSTRACT

Drive axle is at the end of the powertrain, and its basic function is increasing the torque and reducing the speed,bearing the force between the road and the frame or body. Its performance will have a direct impact on automobile performance .Because using the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed，heavy-loaded，high efficiency，high benefit today’ heavy truck，must exploiting the high driven efficiency single reduction final drive axle is becoming the heavy truck’ developing tendency. Drive axle should be designed to ensure the best dynamic and fuel economy on given condition. According to the design parameters given ,firstly determine the overall vehicle parametres in accordance with the traditional design methods and reference the same vehicle parameters, then identify the main reducer, differential, axle and axle housing structure type, finally design the parameters of the main gear,the driven gear of the final drive, axle gears and spiral bevel gear and check the strength and life of them. In design process of the drive axle,we should ensure a reasonable structure, practical applications, the design of assembly and parts as much as possible meeting requirements of the standardization of parts, components and products’ univertiality and the serialization and change , convenience of repair and maintenance, good mechanical technology, being easy to manufacture.

Keywords: Pickup truck; Drive axle; Single reduction final drive; Differential; Axle; Drive Axle housing

摘要 I
ABSTRACTstract II
第1章绪论 1
1.1 选题的背景目的及意义 1
1.2 国内外驱动桥研究状况 1
1.3 设计主要内容和预期结果 3
第2章驱动桥的总体方案确定 4
2.1驱动桥的种类结构和设计要求 4
2.1.1汽车车桥的种类 4
2.1.2驱动桥的种类 4
2.1.3驱动桥结构组成 4
2.1.4 驱动桥设计要求 5
2.2 设计车型主要参数 5
2.3主减速器结构方案的确定 6
2.3.1 主减速比的计算 6
2.3.2 主减速器的齿轮类型 6
2.3.3 主减速器的减速形式 8
2.3.4 主减速器主从动锥齿轮的支承形式及安装方法 9
2.4 差速器结构方案的确定 10
2.5半轴的形式确定 11
2.6 桥壳形式的确定 12
2.7本章小结 13
第3章主减速器设计 14
3.1概述 14
3.2主减速器齿轮参数的选择与强度计算 14
3.2.1 主减速器计算载荷的确定 14
3.2.2 主减速器齿轮参数的选择 15
3.2.3 主减速器齿轮强度计算 18
3.2.4 主减速器轴承计算 24
3.3主减速器齿轮材料及热处理 30
3.4主减速器的润滑 30
3.5 本章小结 31
第4章差速器设计 32
4.1概述 32
4.2对称式圆锥行星齿轮差速器原理 32
4.3 对称式圆锥行星齿轮差速器的结构 33
4.4对称圆锥行星锥齿轮差速器的设计 34
4.4.1 差速器齿轮的基本参数选择 34
4.4.2 差速器齿轮的几何尺寸计算 36
4.4.3 差速器齿轮的强度计算 37
4.4.4 差速器齿轮的材料 39
4.5 本章小结 39
第5章半轴设计 40
5.1概述 40
5.2半轴的设计与计算 40
5.2.1全浮式半轴的计算载荷的确定 40
5.2.2半轴杆部直径的初选 42
5.2.3 全浮式半轴强度计算 42
5.2.4 全浮式半轴花键强度计算 42
5.2.5 半轴材料与热处理 44
5.3 本章小结 44
第6章驱动桥桥壳的设计 45
6.1概述 45
6.2桥壳的受力分析及强度计算 45
6.2.1 桥壳的静弯曲应力计算 45
6.2.2 在不平路面冲击载荷作用下桥壳的强度 47
6.2.3 汽车以最大牵引力行驶时的桥壳的强度计算 47
6.2.4 汽车紧急制动时的桥壳强度计算 49
6.2.5 汽车受最大侧向力时桥壳强度计算 50
6.3 本章小结 54
结论 55
参考文献 56
致谢 57
附录A 58
附录B …………………………………………………………………………………………………64

题目名称五十铃轻型货车驱动桥的设计
一、设计（论文）目的、意义
　五十铃轻型汽车市场占有率较高。其驱动桥在整车结构中十分重要，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，提高运输效率。而且本设计可是学生全面复习所学知识，为走上工作岗位打下基础，所以本题设计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
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、实地考察五十铃车，为最终设计方案提供依据。
3、利用Autocad画出五十铃货车驱动桥二维图纸。
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4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（3月3日～3月15日）
（2）确定总体方案第3～4周（3月16日～3月29日）
（3）对驱动桥结构进行设计第5～6周（3月30日～4月12日）
（4）对驱动桥主要零部件尺寸进行设计7～8周（4月13日～4月26日）
（5）建立驱动桥的零件图第8～9周（4月20日～5月3日）（6）建立驱动桥的装配模型第9～10周（4月28日～ 5月10日）
（7）书写设计说明书第11～13周（5月11日～5月31日）
（8）设计审核、修改第14～16周（6月1日～6月21日）
（9）毕业设计答辩准备及答辩第17周（6月22日～6月28日）
五、主要参考资料
[1] 货车驱动桥结构设计河北科技师范学院本科毕业设计
/view/c360a1e9856a561252d36f42.html
[2] 成大先．机械设计手册（1~4册）[M].北京：化学工业出版社，1993
[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]王望予．汽车设计[M]．北京：机械工业出版社，2005．

五十铃轻型货车驱动桥设计[汽车]

内容简介：: 毕业设计（论文）任务书学生姓名陶冠宇系部汽车工程系专业、班级车辆导教师姓名赵国迁职称高级实验师从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称五十铃轻型货车驱动桥的设计一、设计（论文）目的、意义五十铃轻型汽车市场占有率较高。其驱动桥在整车结构中十分重要，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，提高运输效率。而且本设计可是学生全面复习所学知识，为走上工作岗位打下基础，所以本题设计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、实地考察五十铃车，为最终设计方案提供依据。 3、利用出五十铃货车驱动桥二维图纸。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 4 张纸。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（ 3 月 3 日 3 月 15 日）（ 2）确定总体方案第 3 4 周（ 3 月 16 日 3 月 29 日）（ 3）对驱动桥结构进行设计第 5 6 周（ 3 月 30 日 4 月 12 日）（ 4）对驱动桥主要零部件尺寸进行设计 7 8 周（ 4 月 13 日 4 月 26 日）（ 5）建立驱动桥的零件图第 8 9 周（ 4 月 20 日 5 月 3 日）（ 6）建立驱动桥的装配模型第 9 10 周（ 4 月 28 日 5 月 10 日）（ 7）书写设计说明书第 11 13 周（ 5 月 11 日 5 月 31 日）（ 8）设计审核、修改第 14 16 周（ 6 月 1 日 6 月 21 日）（ 9）毕业设计答辩准备及答辩第 17 周（ 6 月 22 日 6 月 28 日）五、主要参考资料 1 货车驱动桥结构设计河北科技师范学院本科毕业设计 2 成大先机械设计手册（ 14 册） M学工业出版社， 1993 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王望予汽车设计 M北京：机械工业出版社， 2005 六、备注指导教师签字：年月日教研室主任签字：年月日毕业设计（论文）过程管理材料题目五十铃轻型货车驱动桥设计学生姓名陶冠宇院系名称汽车与交通工程学院专业班级车辆工程指导教师赵国迁职称高级实验师教研室车辆工程系起止时间 2011 年 2 月 28 日 2011 年6 月 24 日教务处制毕业设计（论文）开题报告学生姓名陶冠宇系部汽车工程系专业、班级车辆导教师姓名赵国迁职称高级实验师从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称五十铃轻型货车驱动桥设计一、课题研究现状，选题的目的、依据和意义一、国外研究现状：随着高速公路网状况的改善和国家环保法规的完善，环保、舒适、快捷成为客车和货车市场的主旋律。对整车主要总成之一的驱动桥而言，小速比、大扭矩、传动效率高、成本低逐渐成为客车和货车主减速器技术的发展趋势。产品上，国外货车市场用户主要以承载能力强、齿轮疲劳寿命高、结构先进、易维护等特点的产品为首选。目前己开发的产品，如陕西汉德引进德国撇 N 公司技术的 485 单级减速驱动桥，一汽集团和东风公司的 13 吨级系列车桥为代表的主减速器技术，都是在有效吸收国外同类产品新技术的基础上，针对国内市场需求开发出来的高性能、高可靠性、高品质的车桥产品。 1这些产品基本代表了国内车用减速器发展的方向。通过整合和平台化开发，目前国内市场形成了 457、 460、 480、 500等众多成型稳定产品，并被用户广泛认可和使用。设计开发上， C 胡等计算机应用技术，以及 E 等设计软件先后应用于主减速器的结构设计和齿轮加工中，有限元分析、数模建立、虚拟试验分析等也被采用 ;齿轮设计也初步实现了计算机编程的电算化。新一代减速器设计开发的突出特点是 :不仅在产品性能参数上进一步进设计上完全遵从模块化设计原则，产品配套实现车型的平台化，造型和结构更加合理，更宜于组织批量生产，更适应现代工业不断发展，更能应对频繁的车型换代和产品系列化的特点，这些都对基础件产品提出愈来愈高的配套要求，需要在产品设计上不断地进行二次开发和持续改进，以满足快速多变的市场需求。与国外相比，我国的车用减速器开发设计不论在技术上、制造工艺上，还是在成本控制上都存在不小的差距，尤其是齿轮制造技术缺乏独立开发与创新能力，技术手段落后 (国外己实现计算机编程化、电算化 )。目前比较突出的问题是，行业整体新产品开发能力弱、工艺创新及管理水平低，企业管理方式较为粗放，相当比例的产品仍为中低档次，缺乏有国际影响力的产品品牌，行业整体散乱情况依然严重。这需要我们加快技术创新、技术进步的步伐，提高管理水平，加快与国际先进水平接轨，开发设计适应中国国情的高档车用减速器总成，由仿制到创新，早日缩小并消除与世界先进水平的差距。 2近几年来，国内汽车生产厂家，如重汽集团、福田汽车、江淮汽车等通过与国外卡车巨头，如沃尔沃、通用、五十铃、现代、奔驰、雷诺等进行合资合作，在车桥减速器的开发上取得了显著的进步。目前，上汽集团、东风、一汽、北汽等各大汽车集团也正在开展合作项目，希望早日实与世界先进技术的接轨，争取设计开发的新突破。二、国内研究现状：目前我国正在大力发展汽车产业 ,采用后轮驱动汽车的平衡性和操作性都将会有很大的提高。后轮驱动的汽车加速时，牵引力将不会由前轮发出，所以在加速转弯时，司机就会感到有更大的横向握持力，操作性能变好。维修费用低也是后轮驱动的一个优点，尽管由于构造和车型的不同，这种费用将会有很大的差别。如果变速器出了故障，对于后轮驱动的汽车就不需要对差速器进行维修，但是对于前轮驱动的汽车来说也许就有这个必要了，因为这两个部件是做在一起的。所以后轮驱动必然会使得乘车更加安全、舒适，从而带来可观的经济效益。目前国内研究的重点在于：从桥壳的制造技术上寻求制造工艺先进、制造效率高、成本低的方法；从齿轮减速形式上将传统的中央单极减速器发展到现在的中央及轮边双级减速或双级主减速器结构；从齿轮的加工形式上车桥内部的的主从动齿轮、行星齿轮及圆柱齿轮逐渐采用精磨加工，以满足汽车高速行驶要求及法规对于噪声的控制要求。 2、意义与目的：汽车驱动桥是汽车的重大总成，承载着汽车的满载簧荷重及地面经车轮、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。另外，汽车驱动桥在汽车的各种总成中也是涵盖机械零件、部件、分总成等的品种最多的大总成。例如，驱动桥包含主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置（半轴及轮边减速器）、桥壳和各种齿轮。由上述可见，汽车驱动桥设计涉及的机械零部件及元件的品种极为广泛，对这些零部件、元件及总成的制造也几乎要设计到所有的现代机械制造工艺。因此，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。 3 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，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。与非断开式驱动桥相比较，断开式驱动桥能显著减少汽车簧下质量，从而改善汽车行驶平顺性，提高了平均行驶速度；减小了其策划行驶时作用于车轮和车桥上的动载荷，提高了零部件的使用寿命；增加了汽车的离地间隙；由于驱动车轮与路面的接触情况及对各种地形的适应性较好，增强了车轮的抗侧滑能力；若与之配合的独立悬架导向机构设计合理，可增加汽车的不足转向效应，提高汽车的操纵稳定性。但其结构复杂，成本较高。断开式驱动桥在乘用车和部分越野汽车上应用广泛。非断开式驱动桥结构简单，成本低，工作可靠，但由于其簧下质量较大，对汽车的行驶平顺性和降低动载荷有不利的影响。 4 本论文的的研究目的在于通过对五十铃汽车整体的匹配性设计完成后轮驱动桥的主减速器、差速器等部件型号的设计与计算，并完成校核的设计过程。二、设计（论文）的基本内容 ,拟解决的主要问题一、基本内容： 1、驱动桥结构方案选择 2、主减速器设计 3、差速器设计 4、驱动半轴的设计 5、驱动桥壳的设计二、解决的问题：一、主减速器的结构形式 1、主减速器的齿轮类型主 2、减速的减速形式 3、主减速器主 4、从动缀齿轮的支承形式主减速器的基本参数选择与设计计算二、 1、差速器的差速原理结构 2、齿轮的基本参数选择几何校核及强度计算 3、半轴计算载荷的确定 4、杆部直径的选择、强度计算半轴花键的强度计算 5、整体式驱动桥壳的结构、 6、驱动桥壳的受力分析与强度计算驱动桥处于动力传动系的末端，其基本功能是增大由传动轴或变速器传来的转矩 ,并将动力合理地分配给左、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力和横向力。驱动桥一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳等组成。驱动桥设计应当满足如下基本要求： a)所选择的主减速比应能保证汽车具有最佳的动力性和燃料经济性。 b)外形尺寸要小，保证有必要的离地间隙。 c)齿轮及其它传动件工作平稳，噪声小。 d)在各种转速和载荷下具有高的传动效率。 e)在保证足够的强度、刚度条件下，应力求质量小，尤其是簧下质量应尽量小，以改善汽车平顺性。 f)与悬架导向机构运动协调，对于转向驱动桥，还应与转向机构运动协调。 g)结构简单，加工工艺性好，制造容易，拆装，调整方便。三、技术路线（研究方法）四、进度安排（ 1）调研、查阅相关资料、完成开题报告第 1 2 周（ 3 月 3 日 3 月 15 日）（ 2）确定总体方案第 3 4 周（ 3 月 16 日 3 月 29 日）（ 3）对驱动桥结构进行设计第 5 6 周（ 3 月 30 日 4 月 12 日）（ 4）对驱动桥主要零部件尺寸进行设计 7 8 周（ 4 月 13 日 4 月 26 日）（ 5）建立驱动桥的零件图第 8 9 周（ 4 月 20 日 5 月 3 日）（ 6）建立驱动桥的装配模型第 9 10 周（ 4 月 28 日 5 月 10 日）（ 7）书写设计说明书第 11 13 周（ 5 月 11 日 5 月 31 日）（ 8）设计审核、修改第 14 16 周（ 6 月 1 日 6 月 21 日）（ 9）毕业设计答辩准备及答辩第 17 周（ 6 月 22 日 6 月 28 日）查询五十铃货车驱动桥资料驱动桥结构方案选择主减速器设计车轮传动装置设计差速器设计驱动桥壳设计图完成说明书五、主要参考资料 1 莫思剑 J2008 2 王聪兴，冯茂林 J公路与汽运 , 2004 3 李梦群，武文革 ,孙厚芳纪机械制造业 J2003 4 陈家瑞 . 汽车构造 M. 北京：机械工业出版社， 2003. 5 余志生 . 汽车理论 M. 北京：机械工业出版社 , 2008. 6 尹国臣 J2007 7 陈珂 ,殷国富 ,汪永超 J. 机械传动 ,2008 8 刘惟信 M华大学出版社， 2004. 9 安晓娟，郝春光 J2007. 10 汽车工程手册编辑委员会 M：设计篇民交通出版社， 2001. 11 机械设计手册编委会行本） M. 北京：机械工业出版社， 2007. 12 成大先机械设计手册（ 1 ） M学工业出版社， 2002. 13 肖文颖，王书翰 J2007， 14 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， . 15 付建红 J. 新余高专学报， 2006， 16 周小平 J. 新余高专学报 ,2005， 17 刘惟信 M华大学出版社， 2001. 18 杨朝会，王丰元，马浩 J. 农业装备与车辆工程， 2006， 19 of . 000， 20 of a . 007，六、备注指导教师意见签字：年月日本科学生毕业设计五十铃轻型货车驱动桥设计系部名称：汽车与交通工程学院专业班级：车辆工程学生姓名：陶冠宇指导教师：赵国迁职称：高级实验师黑龙江工程学院二一一年六月 s 011摘要驱动桥位于传动系末端，其基本功用是增矩、降速，承受作用于路面和车架或车身之间的作用力。它的性能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经成为未来载重汽车的发展方向。驱动桥设计应主要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。本设计根据给定的参数，按照传统设计方法并参考同类型车确定汽车总体参数，再确定主减速器、差速器、半轴和桥壳的结构类型，最后进行参数设计并对主减速器主、从动齿轮、半轴齿轮和行星齿轮进行强度以及寿命的校核。驱动桥设计过程中基本保证结构合理，符合实际应用，总成及零部件的设计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，修理、保养方便，机件工艺性好，制造容易。关键字：轻型货车；驱动桥；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 is at of is or a on of is be to on to in of of of In of we a of as as of of of to i 目录摘要 . I . 错误 !未定义书签。第 1 章绪论 . 1 题的背景目的及意义 . 1 内外驱动桥研究状况 . 1 计主要内容和预期结果 . 3 第 2 章驱动桥的总体方案确定 . 4 动桥的种类结构和设计要求 . 4 车车桥的种类 . 4 动桥的种类 . 4 动桥结构组成 . 4 动桥设计要求 . 5 计车型主要参数 . 5 减速器结构方案的确定 . 6 减速比的计算 . 6 减速器的齿轮类型 . 6 减速器的减速形式 . 8 减速器主从动锥齿轮的支承形式及安装方法 . 9 速器结构方案的确定 . 10 轴的形式确定 . 11 壳形式的确定 . 12 章小结 . 13 第 3 章主减速器设计 . 14 述 . 14 减速器齿轮参数的选择与强度计算 . 14 减速器计算载荷的确定 . 14 减速器齿轮参数的选择 . 15 减速器齿轮强度计算 . 18 黑龙江工程学院本科生毕业设计主减速器轴承计算 . 24 减速器齿轮材料及热处理 . 30 减速器的润滑 . 30 章小结 . 31 第 4 章差速器设计 . 32 述 . 32 称式圆锥行星齿轮差速器原理 . 32 称式圆锥行星齿轮差速器的结构 . 33 称圆锥行星锥齿轮差速器的设计 . 34 速器齿轮的基本参数选择 . 34 速器齿轮的几何尺寸计算 . 36 速器齿轮的强度计算 . 37 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 . 42 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 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 车受最大侧向力时桥壳强度计算 . 50 章小结 . 54 黑龙江工程学院本科生毕业设计论 . 55 参考文献 . 56 致谢 . 57 附录 A . 58 附录 B 64 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在我国轻型货车占有较大市场，据中国汽车工业协会统计，截至 2007 年底，国内轻型货车（ 16 时，取 0。 )()(= )=1612.4 减速器齿轮参数的选择 1、主、从动齿数的选择选择主、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黑龙江工程学院本科生毕业设计 16 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。主减速器的传动比为定主动齿轮齿数，从动齿轮齿数 3。 2、从动锥齿轮节圆直径 2d 及端面模数根据从动锥齿轮的计算转矩（见式式取两式计算结果中较小的一个作为计算依据，按经验公式选出： 32 2 （式中：2直径系数，取23 16；计算转矩，，取jT，取。计算得， 2d =取 2d =300 2d 选定后，可按式 22 / 算出从动齿轮大端模数，并用下式校核 3t T （式中：模数系数，取计算转矩，，取 3t T = 3 75) = 12368足校核。所以有： 1d =492d =301 3、螺旋锥齿轮齿面宽的选择通常推荐圆锥齿轮从动齿轮的齿宽 F 为其节锥距0 。对于汽车工业，主减速器螺旋锥齿轮面宽度推荐采用： F=d =可初取 50 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 1F =55 4、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。黑龙江工程学院本科生毕业设计 17 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。 5、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。在一般机械制造用的标准制中，螺旋角推荐用 35。 6、法向压力角 a 的选择压力角可以提高齿轮的强度，减少齿轮不产生根切的最小齿数，但对于尺寸小的齿轮，大压力角易使齿顶变尖及刀尖宽度过小，并使齿轮的端面重叠系数下降，一般对于 “格里森 ”制主减速器螺旋锥齿轮来说，载货汽车可选用 20压力角 8。 7、主从动锥齿轮几何计算计算结果如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 7 2 从动齿轮齿数 2z 43 3 模数 m 7 4 齿面宽 F 1F =55F =50 工作齿高全齿高 h = 法向压力角 =20 8 轴交角 =90 9 节圆直径 d =m z 1d 49d =3010 节锥角 1 12 =90- 1 1 =2 =11 节锥距 11d =22d 2 周节 t=m t=3 齿顶高 21 2 1龙江工程学院本科生毕业设计 18 序号项目计算公式计算结果 14 齿根高 15 径向间隙 c= c=6 齿根角 01=2 =17 面锥角 211 a ； 122 a 1a=2a =18 根锥角 1f= 11 2f = 22 1f =2f =19 外圆直径 1111 aa 2 221 10 节锥顶点止齿轮外缘距离 11201 2102 d 22 1=2=1 理论弧齿厚 21 k2 1s =s =2 齿侧间隙 B=3 螺旋角 =35 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。随着黑龙江工程学院本科生毕业设计 19 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。点蚀：是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。齿面剥落：发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。黑龙江工程学院本科生毕业设计 20 （ 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表出了汽车驱动桥齿轮的许用应力数值。表车驱动桥齿轮的许用应力 ( N 计算载荷主减速器齿轮的许用弯曲应力主减速器齿轮的许用接触应力差速器齿轮的许用弯曲应力 700 2800 980 750 践表明，主减速器齿轮的疲劳寿命主要与最大持续载荷（即平均计算转矩）有关，而与汽车预期寿命期间出现的峰值载荷关系不大。汽车驱动桥的最大输出转矩和最大附着转矩并不是使用中的持续载荷，强度计算时只能用它来验算最大应力，不能作为疲劳损坏的依据 9。 2、主减速器螺旋锥齿轮的强度计算（ 1）单位齿长上的圆周力在汽车主减速器齿轮的表面耐磨性，常常用其在轮齿上的假定单位压力即单位齿长圆周力来估算，即式中： p 单位齿长上的圆周力， N/ P作用在齿轮上的圆周力， N，按发动机最大转矩两种载荷工况进行计算。按发动机最大转矩计算时： 21013 式中：发动机输出的最大转矩，在此取 201 ；变速器的传动比；黑龙江工程学院本科生毕业设计 21 1d 主动齿轮节圆直径，在此取 49 按上式计算一档时： p N 接档时： p N m。表用单位齿长上的圆周力 p (N 一档二档直接档轿车 893 536 321 载货汽车 1429 250 公共汽车 982 214 牵引汽车 536 250 按最大附着力矩计算时： r210232 （式中： 2G 汽车满载时一个驱动桥给水平地面的最大负荷，对于后驱动桥还应考虑汽车最大加速时的负荷增加量，在此取 40180N；轮胎与地面的附着系数，在此取 r 轮胎的滚动半径，在此取 p= 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 最大只有，校核成功。（ 2）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：齿轮计算转矩，对从动齿轮，取jT，和612.4 来计算；对主动齿轮应分别除以传动效类别档位黑龙江工程学院本科生毕业设计 22 率和传动比得1，1； 0K超载系数，尺寸系数载荷分配系数取；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 1J =2J = 图曲计算用综合系数 J 按主动锥齿轮弯曲应力1w= 0 黑龙江工程学院本科生毕业设计 26 I V V 1 9 90 1 4 20 75 6 80. 6 27 65 1 4 15 50 1 3 11 85 59 5 15 f I V V 60 60 50 70 65 60 60 65 60 50 50 70 70 60 60 70 70 60 60 50 60 70 60 50 60 70 70 50 60 70 70 60 注：表中.0 其中发动机最大转矩，；汽车总重，经计算 m 齿面宽中点的圆周力 P 为： = （式中： T作用在该齿轮上的转矩。主动齿轮的当量转矩该齿轮齿面宽中点的分度圆直径。对于螺旋锥齿轮 2222 m 2121 所以： 2 从动齿轮的节锥角计算螺旋锥齿轮的轴向力与径向力根据条件选用表公式。表锥齿轮轴向力与径向力主动齿轮轴向力径向力螺旋方向旋转方向右左顺时针反时针 )c o ss ta nc o s 221 PA)c o ss t a nc o s 112 PA)s o s( t a nc o s 221 PR)s o s( ta nc o s 112 左反时针顺时针 )c o ss ta nc o s 111 PA)s o s( t a nc o s 111 27 )c o ss t a nc o s 222 PA)s o s 22 转方向为顺时针： )c o ss t a nc o s 111 N （ )s o s( t a nc o s 111 N （从动齿轮的螺旋方向为右：旋转方向为逆时针： )c o ss i ns i n( t a nc o s 222 N）（ )s i ns i nc o s( t a nc o s 222 N）（式中：齿廓表面的法向压力角 20 ； 1 主动齿轮的节锥角； 2 从动齿轮的节锥角。 2、主减速器轴承载荷的计算轴承的轴向载荷就是上述的齿轮的轴向力。但如果采用圆锥滚子轴承作支承时，还应考虑径向力所应起的派生轴向力的影响。而轴承的径向载荷则是上述齿轮的径向力，圆周力及轴向力这三者所引起的轴承径向支承反力的向量和。当主减速器的齿轮尺寸，支承形式和轴承位置已初步确定，计算出齿轮的轴向力、径向力圆周力后，则可计算出轴承的径向载荷。对于采用悬臂式的主动锥齿轮和跨置式的从动锥齿轮的轴承径向载荷，如图黑龙江工程学院本科生毕业设计 28 图减速器轴承的布置尺寸轴承 A， B 的径向载荷分别为 21112 （ 21112 mB （式中：已知 P =1R =1A = a=43mm，b=26c=69 所以，轴承 A 的径向力 N 轴承 B 的径向力 N 轴承的寿命为 610 s （式中：为温度系数，在此取为载荷系数，在此取额定动载荷， N：其值根据轴承型号确定。此外对于无轮边减速器的驱动桥来说，主减速器的从动锥齿轮轴承的计算转速 2 r/ （式中： r 轮胎的滚动半径，汽车的平均行驶速度， km/h;对于载货汽车和公共汽车可取 30 35 km/h，在此取 32.5 km/h。所以有上式可得 2n = =r/动锥齿轮的计算转速 1n =r/ 所以轴承能工作的额定轴承寿命： 0h （式中 : n 轴承的计算转速，若大修里程 S 定为 100000 公里，可计算出预期寿命即 = （黑龙江工程学院本科生毕业设计 29 所以 =076.9 h 对于轴承 A 和 B，在此并不是单独一个轴承，而是一对轴承，根据尺寸，在此选用 30207 型轴承， d=35=72e=于轴承 A，在此径向力轴向力 A=以e X=Y=量动载荷 Q= d （中：冲击载荷系数在此取所以， Q= 由于采用的是成对轴承 2所以轴承的使用寿命为： = =6514.5 h3076.9 h= 所以轴承 A 符合使用要求。对于轴承 B，径向力向力 A=以e X=量动载荷 Q= d （中：冲击载荷系数在此取所以， Q= = =h3076.9 h= 所以轴承 B 符合使用要求 11。对于从动齿轮的轴承 C， D 的径向力 2222 （ 22222 mD （已知： P=2A =2R =a=240b=16以，轴承 C 的径向力：轴承 D 的径向力：据尺寸，轴承 C， 2103，其额定动载荷 =100d=65=23e=龙江工程学院本科生毕业设计 30 对于轴承 C，轴向力 A=向力且e， X=以 Q= = = 所以轴承 C 满足使用要求。对于轴承 D，轴向力 A=0N，径向力 R=1,Y=0。所以 Q= 828 6 =h 所以轴承 12。减速器齿轮材料及热处理驱动桥锥齿轮的工作条件是相当恶劣的，与传动系的其它齿轮相比，具有载荷大，作用时间长，载荷变化多，带冲击等特点。其损坏形式主要有齿轮根部弯曲折断、齿面疲劳点蚀（剥落）、磨损和擦伤等。根据这些情况，对于驱动桥齿轮的材料及热处理应有以下要求： 1、具有较高的疲劳弯曲强度和表面接触疲劳强度，以及较好的齿面耐磨性，故齿表面应有高的硬度； 2、轮齿心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易于控制，以提高产品的质量、缩短制造时间、减少生产成本并将低废品率； 4、选择齿轮材料的合金元素时要适合我国的情况。汽车主减速器用的螺旋锥齿轮以及差毕业论文指导教师评分表学生姓名陶冠宇院系汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程 07导教师姓名赵国迁职称高级实验师从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称五十铃轻型货车驱动桥设计序号评价项目满分得分 1 选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况；题目难易度 10 2 题目工作量；选题的理论意义或实际价值 10 3 查阅文献资料能力；综合运用知识能力 15 4 研究方案的设计能力；研究方法和手段的运用能力；外文应用能力 25 5 文题相符程度；写作水平 15 6 写作规范性；篇幅；成果的理论或实际价值；创新性 15 7 科学素养、学习态度、纪律表现；毕业论文进度 10 得分 X= 评语：（参照上述评价项目给出评语，注意反映该论文的特点）工作态度：好较好一般较差很差研究能力或设计能力：强较强一般较弱很弱工作量：大较大适中较少很少规范性：好较好一般较差很差成果质量（研究方案、研究方法、正确性）：好较好一般较差很差其他：指导教师签字：年月日毕业设计指导教师评分表学生姓名陶冠宇院系汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程 07导教师姓名赵国迁职称高级实验师从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称五十铃轻型货车驱动桥设计序号评价项目满分得分 1 选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况；题目难易度 10 2 题目工作量；题目与工程实践、社会实际、科研与实验室建设等的结合程度 10 3 综合运用知识能力（设计涉及学科范围，内容深广度及问题难易度）；应用文献资料能力 15 4 设计（实验）能力；计算能力（数据运算与处理能力）；外文应用能力 20 5 计算机应用能力；对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力） 10 6 插图（图纸）质量；设计说明书撰写水平；设计的实用性与科学性；创新性 20 7 设计规范化程度（设计栏目齐全合理、的使用等） 5 8 科学素养、学习态度、纪律表现；毕业论文进度 10 得分 X= 评语：（参照上述评价项目给出评语，注意反映该论文的特点）工作态度：好较好一般较差很差研究能力或设计能力：强较强一般较弱很弱工作量：大较大适中较少很少说明书规范性：好较好一般较差很差图纸规范性：好较好一般较差很差成果质量（设计方案、设计方法、正确性）好较好一般较差很差其他：指导教师签字：年月日毕业论文评阅人评分表学生姓名陶冠宇专业班级车辆工程 07导教师姓名赵国迁职称高级实验师题目五十铃轻型货车驱动桥设计评阅组或预答辩组成员姓名纪俊岭、臧杰、鲍宇、孙远涛、朱荣福出席人数 5 序号评价项目满分得分 1 选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况；题目难易度 15 2 题目工作量；选题的理论意义或实际价值 10 3 查阅文献资料能力；综合运用知识能力 20 4 研究方案的设计能力；研究方法和手段的运用能力；外文应用能力 25 5 文题相符程度；写作水平 15 6 写作规范性；篇幅；成果的理论或实际价值；创新性 15 得分 Y= 评语：（参照上述评价项目给出评语，注意反映该论文的特点）回答问题：正确基本正确基本不正确不能回答所提问题研究能力或设计能力：强较强一般较弱很弱工作量：大较大适中较少很少规范性：好较好一般较差很差成果质量（研究方案、研究方法、正确性）：好较好一般较差很差其他：评阅人或预答辩组长签字：年月日注：毕业设计（论文）评阅可以采用 2 名评阅教师评阅或集体评阅或预答辩等形式。注：毕业设计（论文）评阅可以采用 2 名评阅教师评阅或集体评阅或预答辩等形式。毕业设计评阅人评分表学生姓名陶冠宇专业班级车辆工程 07导教师姓名赵国迁职称高级实验师题目五十铃轻型货车驱动桥设计评阅组或预答辩组成员姓名纪俊岭、臧杰、鲍宇、孙远涛、朱荣福出席人数 5 序号评价项目满分得分 1 选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况；题目难易度 10 2 题目工作量；题目与工程实践、社会实际、科研与实验室建设等的结合程度 10 3 综合运用知识能力（设计涉及学科范围，内容深广度及问题难易度）；应用文献资料能力 15 4 设计（实验）能力；计算能力（数据运算与处理能力）；外文应用能力 25 5 计算机应用能力；对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力） 15 6 插图（图纸）质量；设计说明书撰写水平；设计的实用性与科学性；创新性 20 7 设计规范化程度（设计栏目齐全合理、的使用等） 5 得分 Y= 评语：（参照上述评价项目给出评语，注意反映该论文的特点）回答问题：正确基本正确基本不正确不能回答所提问题研究能力或设计能力：强较强一般

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