RL3220用13吨级驱动桥设计论文

优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！摘 要本设计课题是 13 吨级重型载货汽车驱动桥的设计,汽车驱动桥是汽车底盘的重要组成部分,一般由主减速器，差速器，车轮转动装置和桥壳等组成，转向驱动桥还有等速万向节。它的作用是将万向传动装置传来的动力折过 90 度角,改变力的传递方向,并由主减速器降低转速,增大转矩后,经差速器分配给左右半轴和驱动轮。汽车驱动桥是汽车的重大总成,承载着汽车的满载以及地面经车轮、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和设计参数除对汽车的可靠性与耐久性有重要形影外，也对汽车的行驶性能，如动力性、经济性、平顺性、通过性、机动性和操作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，因此，汽车驱动桥设计涉及的机械零部件及元件的种类十分的广泛，对这些零部件的设计制造涉及很多的现代机械制造工艺，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。关键词： 驱动桥；设计；计算；零件；CAD优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！ABSTRACTThis design task is 13 tonnage heavy cargo automobile driving axle design, car driving axle is an important part of car chassis, general by main reducer, differential, wheel rotation device and bridge shell and other components, steering axles and patterned constant speed universal it is the role of the power transmission device universal coming over 90 degree Angle folding, change directionandthetransmission force of calm And the main reducer reduce speed, and increase torque, assigned to the differential around half shaft and the drive wheels cars driving axle is the great assembly car, bearing the car carrying and ground via wheel frame and integral by suspension of body vertical force to lead its transverse force longitudinal strength and impact load torque,; Driving axle also delivers the drivetrain And impact load; Driving axle also delivers the transmission, the maximum torque is under bridge housing, cars driving axle backlash torque structure form and design parameters in addition to the reliability of the automobile and durability are important for car around outside, also driving performance, such as dynamic economy through sexual mobility and smooth operating stability, etc have straight In addition, automobile driven axle of the various auto assembly in also covers the mechanical parts components such as varieties most portion assembly of large assembly, therefore, automobile driving axle design of mechanical parts and components involved the species is widespread For these parts of the design and manufacture of modern machinery involved a lot of car manufacturing process, through the drive axle of studying and designing practice, can better learning and mastery of the modern car design and mechanical design of the comprehensive knowledge and skillsKeywords: driving axle; Design; Calculation; Parts; CAD优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！目 录摘要.IAbstract.II第 1章 绪论 .11.1 汽车驱动桥设计的意义和目的.11.2 汽车驱动的研究现状及发展趋势.11.3 汽车驱动桥不同机构形式的比较31.3.1 驱动桥的结构和种类.31.3.2 汽车车桥的种类.31.3.3 驱动桥结构组成.41.4 设计的主要内容.91.5 设计的基本数据.9第 2章 主减速器的设计.102.1 主减速器的结构形式.102.1.1 主减速器的齿轮类型.112.1.2 主减速器主、从动锥齿轮的支承形式.112.2 主减速器的基本参数选择与设计计算.122.2.1 主减速器计算载荷的确定.122.2.2 主减速器基本参数的选择.132.2.3 主减速器双曲面齿轮的几何尺寸计算.162.2.4 主减速器双曲面齿轮的强度计算.172.2.5 主减速器轴承的载荷计算.192.3 本章小结 23第 3章 差速器设计.243.1 对称式圆锥行星齿轮差速器的差速原理.243.2 对称式圆锥行星齿轮差速器的结构.253.3 对称式圆锥行星齿轮差速器的设计.25优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！3.3.1 差速器齿轮的基本参数的选择.263.3.2 差速器齿轮的几何计算.283.3.3 差速器齿轮的强度计算.293.4 本章小结.29第 4章 驱动半轴的设计314.1 结构形式分析.314.2 全浮式半轴的设计.334.3 半轴花键的强度计算 .344.4 半轴的结构设计及材料与热处理.354.5 本章小结.35第 5章驱动桥壳的设计 .375.1 铸造整体式桥壳的结构.375.2 桥壳的受力分析与强度计算.385.2.1 桥壳的静弯曲应力计算.385.2.2 在不平路面冲击载荷作用下桥壳的强度计算.395.2.3 汽车以最大牵引力行驶时的桥壳的强度计算.395.2.4 汽车紧急制动时的桥壳强度计算.415.3 本章小结41结 论.45参考文献.46致谢.62附录.63优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！第 1 章 绪 论1.1 汽车驱动桥设计的意义和目的对于大吨位重载汽车来说，要传递的转矩较乘用车和客车，以及轻型商用车都要大得多，以便能够以较低的成本运输较多的货物，所以选择功率较大的发动机，这就对传动系统有较高的要求，而驱动桥在传动系统中起着举足轻重的作用。随着目前国际上石油价格的上涨，汽车的经济性日益成为人们关心的话题，这不仅仅只对乘用车，对于自卸汽车，提高其燃油经济性也是各商用车生产商来提高其产品市场竞争力的一个法宝。为了降低油耗，不仅要在发动机的环节上节油，而且也需要从传动系中减少能量的损失。这就必须在发动机的动力输出之后，在从发动机传动轴驱动桥这一动力输送环节中寻找减少能量在传递的过程中的损失。在这一环节中，发动机是动力的输出者，也是整个机器的心脏，而驱动桥则是将动力转化为能量的最终执行者。因此，在发动机相同的情况下，采用性能优良且与发动机匹配性比较高的驱动桥便成了有效节油的措施之一。1.2汽车驱动桥研究现状及发展1.2.1汽车驱动桥的研究现状本设计课题是 13 吨级重型载货汽车驱动桥的设计,汽车驱动桥是汽车底盘的重要组成部分,一般由主减速器，差速器，车轮转动装置和桥壳等组成，转向驱动桥还有等速万向节。它的作用是将万向传动装置传来的动力折过 90 度角,改变力的传递方向,并由主减速器降低转速,增大转矩后,经差速器分配给左右半轴和驱动轮。汽车驱动桥时汽车的重大总成,承载着汽车的满载以及地面经车轮、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和设计参数除对汽车的可靠性与耐久性有重要形影外，也对汽车的行驶性能，如动力性、经济性、平顺性、通过性、机动性和操作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，因此，汽车驱动桥设计涉及的机械零部件及元件的种类十分的广泛，对这些零部件的设计制造涉及很多的现代机械制造工艺，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。驱动桥的设计，由驱动桥的结构组成、功用、工作特点及其设计要求为基本，因优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！此，能设计出结构简单、工作可靠、造价低廉的驱动桥，能大大降低整车生产的成本，推动汽车经济的发展。研究驱动桥的工作特征，并对其进行设计，是非常重要的和必须的。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。对于大吨位重载汽车来说，要传递的转矩较乘用车和客车，以及轻型商用车都要大得多，以便能够以较低的成本运输较多的货物，所以选择功率较大的发动机，这就对传动系统有较高的要求，而驱动桥在传动系统中起着举足轻重的作用。随着目前国际上石油价格的上涨，汽车的经济性日益成为人们关心的话题，这不仅仅只对乘用车，对于自卸汽车，提高其燃油经济性也是各商用车生产商来提高其产品市场竞争力的一个法宝。为了降低油耗，不仅要在发动机的环节上节油，而且也需要从传动系中减少能量的损失。这就必须在发动机的动力输出之后，在从发动机传动轴驱动桥这一动力输送环节中寻找减少能量在传递的过程中的损失。在这一环节中，发动机是动力的输出者，也是整个机器的心脏，而驱动桥则是将动力转化为能量的最终执行者。因此，在发动机相同的情况下，采用性能优良且与发动机匹配性比较高的驱动桥便成了有效节油的措施之一。1.2.2驱动桥的发展现状目前，国内生产驱动桥的厂家较多，品种和规格也较齐全，其性能和质量基本上能够满足国产农业机械和工程机械的使用需求，呈现了明显的产业特点：由进口国外产品向国产化发展，由小作坊向正规化产业化发展，由低端产品向高端产品发展，由引进国外技术向自主研发发展。在技术方面，通过不断提高自身铸锻造技术及工艺水平来保证研发产品制造质量；通过利用先进科学的设计辅助手段来达到设计优化的目的；通过不断学习吸收国外先进的技术逐步实现技术与国际接轨的目标，从而提高产品的核心竞争力；通过运用先进的技术及方法来提高产品的性能，满足市场需求，推进机电一体化进程。目前国内驱动桥生产厂家分为四种类型。一是与国际知名品牌厂家合作，利用国内本土资源优势及国外先进的技术支持生产。如 1995 年柳工与德国采埃孚公司在柳州建立的合资公司，除生产采埃孚高技术水平双变外，还生产采埃孚高技术水平驱动桥，供中国高技术及出口装载机、平地机等配套，为中国高技术水平驱动桥技术的发展起到了促进作用。成工引进了卡特三节式湿式桥的样机，成功开发了成工的三节式系列湿式桥，已批量推向了市场。2005年，东风车桥通过与美国德纳公司合资合作，双方斥巨资已经建成国内规模最大、效益最佳、管理最好的商用车桥公司，逐步融入全球汽车零部件大循环之中。徐州美驰车桥有限公司是由美国的阿文美驰公司和徐州工程机械集团有限公司共同投资的合资优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！公司，公司投资总额 2408.7 万美元，注册资本 1680.3 万美元，其中美方股比为60%、中方为 40%，拥有员工 1000 多人，其中工程技术人员 100 多人，主要产品包括各种轮式车辆用刚性桥、从动桥、转向驱动桥、转向贯通驱动桥、贯通桥。二是通过引进国外先进的技术，依托本土的环境优势建立的民族企业，占据着国内市场的大部份额。如引进意大利菲亚特技术、依托于中国一拖旗下的一拖（洛阳）开创装备科技有限公司就是典型的代表。其农机驱动桥产品已从 16 马力覆盖至 200马力，所生产的 80-160 马力驱动桥在市场上占据着主导地位，有“中国第一桥”的美誉。此外，山东的前进桥厂、烟台捷林达桥厂以及新昌齿轮箱厂也在不断借鉴国内外先进的技术，推动国产驱动桥的发展。三是一些主机厂家根据自身需要，利用自身资源自产自用，也是国产驱动桥的一种发展模式。比如常发集团生产的中小马力拖拉机上用的驱动桥就是典型的生产自用型。此外，龙工、徐工等工程机械厂家也生产自己整机上所用的驱动桥，但这种模式仅为自给自足，很难满足外部市场需求。四是国际知名品牌传动系生产商进军中国市场，成立的独资企业。如卡拉罗青岛的公司、德纳在无锡的工厂以及 EME 在陕西成立的销售公司等。由于刚刚进驻中国市场，暂时还处于竞争上的劣势，还无法对本土企业造成太大的威胁，但随着国际交流日趋密切，这些企业最终必将成为民族产业不可小视的竞争对手。1.3 汽车驱动桥不同结构形式的比较1.3.1 汽车驱动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。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。其中，转向桥和支持桥都属于从动桥，一般货车多以前桥为转向桥，而后桥或中后两桥为驱动桥。1.3.2 驱动桥的种类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、驱动车优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！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 9 101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调整螺母图 1.1 驱动桥对于各种不同类型和用途的汽车，正确地确定上述机件的结构型式并成功地将它们组合成一个整体驱动桥，乃是设计者必须先解决的问题。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。本次设计采用非独立悬架，整体式驱动桥。这种类型的车一般的设计多采用双级减速器，它与单级减速器相比，在保证离地间隙的同时可以增大主传动比。1.3.3 驱动桥结构组成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（1）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（1）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。双曲面齿轮如图 1.2（2）所示主、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：尺寸相同时，双曲面齿轮有更大的传动比。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。优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！(1)螺旋锥齿轮 （2）双曲面齿轮图 1.2 螺旋锥齿轮与双曲面齿轮当传动比一定，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。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：长方向的纵向滑动使摩擦损失增加，降低了传动效率。齿面间有大的压力和摩擦功，使齿轮抗啮合能力降低。双曲面主动齿轮具有较大的轴向力，使其轴承负荷增大。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。（2）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，其特点是在锥齿轮大端一侧采用较长的轴径，其上安装两个圆锥滚子轴承。为了减小悬臂长度 a 和增加两端的距离 b，以改善支承刚度，应使两轴承圆锥滚子向外。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。优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！图 1.4 主动锥齿轮骑马式支承（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 5。（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套筒与垫片，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（如图 1.5） 、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 io 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。通常单极减速器用于主减速比 io7.6 的各种中小型汽车上。优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！（1） 单级主减速器 （2） 双级主减速器图 1.5 主减速器2、差速器 根据汽车行驶运动学的要求和实际的车轮、道路以及它们之间的相互联系表明：汽车在行驶过程中左右车轮在同一时间内所滚过的行程往往是有差别的。例如，拐弯时外侧车轮行驶总要比内侧长。另外，即使汽车作直线行驶，也会由于左右车轮在同一时间内所滚过的路面垂向波形的不同，或由于左右车轮轮胎气压、轮胎负荷、胎面磨损程度的不同以及制造误差等因素引起左右车轮外径不同或滚动半径不相等而要求车轮行程不等。在左右车轮行程不等的情况下，如果采用一根整体的驱动车轮轴将动力传给左右车轮，则会由于左右车轮的转速虽然相等而行程却又不同的这一运动学上的矛盾，引起某一驱动车轮产生滑转或滑移。这不仅会是轮胎过早磨、无益地消耗功率和燃料及使驱动车轮轴超载等，还会因为不能按所要求的瞬时中心转向而使操纵性变坏。此外，由于车轮与路面间尤其在转弯时有大的滑转或滑移，易使汽车在转向时失去抗侧滑能力而使稳定性变坏。为了消除由于左右车轮在运动学上的不协调而产生的这些弊病，汽车左右驱动轮间都有差速器，后者保证了汽车驱动桥两侧车轮在行程不等时具有以下不同速度旋转的特性，从而满足了汽车行驶运动学的要求。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；对于经常优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！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、半轴驱动车轮的传动装置置位于汽车传动系的末端，其功用是将转矩由差速器半轴齿轮传给驱动车轮。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。全浮式半轴广泛应用于轻型以上的各类汽车上，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。在汽车行驶过程中，桥壳承受繁重的载荷，设计时必须考虑在动载荷下桥壳有足够的强度和刚度。为了减小汽车的簧下质量以利于降低动载荷、提高汽车的行驶平顺性，在保证强度和刚度的前提下应力求减小桥壳的质量。桥壳还应结构简单、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，用于中重型货车，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。优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！1.4 设计主要内容（1） 完成驱动桥的主减速器、差速器、半轴、驱动桥桥壳的结构形式选择；（2） 完成主减速器的基本参数选择与设计计算；（3） 完成差速器的设计与计算；（4） 完成半轴的设计与计算；（5） 完成驱动桥桥壳的受力分析及强度计算；（6） 绘制装配图及零件图。1.5设计的基本数据设计基础数据：车型 载货汽车空载质量 10170kg空载时前轴质量 3030kg空载时后轴质量 4930kg满载质量 20410kg满载时前轴质量 6245kg满载时后轴质量 17525kg轮距 前：1928mm 后：1847mm最大爬坡度 28%最高车速 86km/h变速器一档传动比 10.12主减速器传动比 5.286发动机最大转矩 770Nm轮胎规格 GB516-8219优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！第 2 章 主减速器设计2.1主减速器的结构形式的选择主减速器的结构形式主要是根据其齿轮的类型，主动齿轮和从动齿轮的安置方法以及减速形式的不同而异。驱动桥中主减速器、差速器设计应满足如下基本要求：（1）所选择的主减速比应能保证汽车既有最佳的动力性和燃料经济性。（2）外型尺寸要小，保证有必要的离地间隙；齿轮其它传动件工作平稳，噪音小。（3）在各种转速和载荷下具有高的传动效率；与悬架导向机构与动协调。（4）在保证足够的强度、刚度条件下，应力求质量小，以改善汽车平顺性。（5）结构简单，加工工艺性好，制造容易，拆装、调整方便。按主减速器的类型分，驱动桥的结构形式有多种，基本形式有三种如下：（1）中央单级减速器。此是驱动桥结构中最为简单的一种，是驱动桥的基本形式，在载重汽车中占主导地位。一般在主传动比较小的情况下，应尽量采用中央单级减速驱动桥。（2）中央双级主减速器。由于上述中央双级减速桥均是在中央单级桥的速比超出一定数值或牵引总质量较大时，综合来说，双级减速桥一般均不作为一种基本型驱动桥来发展，而是作为某一特殊考虑而派生出来的驱动桥存在。（3）中央单级、轮边减速器。综上所述，中央单级主减速器。它还有以下几点优点：（l）结构最简单，制造工艺简单，成本较低，是驱动桥的基本类型，在重型汽车上占有重要地位；(2) 载重汽车发动机向低速大转矩发展的趋势，使得驱动桥的传动比向小速比发展；(3) 随着公路状况的改善，特别是高速公路的迅猛发展，汽车使用条件对汽车通过性的要求降低。(4) 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优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！动效率提高，易损件减少，可靠性提高。单级驱动桥产品的优势为单级驱动桥的发展拓展了广阔的前景。从产品设计的角度看，载重车产品在主减速比小于 6 的情况下，应尽量选用单级减速驱动桥。所以此设计采用中央单级减速驱动桥，再配以铸造整体式桥壳，如图 2.3 所示。图 2.3中央主减速器2.1.1主减速器的齿轮类型主减速器的齿轮有弧齿锥齿轮，双曲面齿轮，圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形式。在此选用双曲面齿轮，其优点在于当双曲面齿轮与弧齿锥齿轮尺寸相同时，双曲面齿轮传动具有更大的传动比，双曲面传动的主动齿轮的螺旋角较大，同时可以啮合的齿数较多，平稳性更强。2.1.2主减速器主，从动锥齿轮的支承形式图 2.4主动锥齿轮悬臂式支承图 2.5主动锥齿轮跨置式优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！图 2.6从动锥齿轮支撑形式主动锥齿轮的支承形式可分为悬臂式支承和跨置式支承两种。查阅资料、文献，经方案论证，采用跨置式支承结构（如图 2.5 示） 。跨置式支承使支承刚度大为增加，使齿轮在载荷作用下的变形大为减小，约减小到悬臂式支承的 130 以下而主动锥齿轮后轴承的径向负荷比悬臂式的要减小至 1/51/7。齿轮承载能力较悬臂式可提高 10%左右。但结构较复杂，所以选用跨置式。从动锥齿轮采用圆锥滚子轴承支承（如图 2.5 示） 。为了增加支承刚度，两轴承的圆锥滚子大端应向内，以减小尺寸 c+d。为了使从动锥齿轮背面的差速器壳体处有足够的位置设置加强肋以增强支承稳定性，c+d 应不小于从动锥齿轮大端分度圆直径的 70%。为了使载荷能均匀分配在两轴承上，应是 c 等于或大于 d。2.2 主减速器的基本参数选择与设计计算2.2.1主减速器计算载荷的确定1. 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 Tce从动锥齿轮计算转矩 Tce= max10defkTin（2.1）式中：Tce计算转矩， ；mNTemax发动机最大转矩； Temax =770 n计算驱动桥数，3；if变速器传动比， if=10.12；i0主减速器传动比， i0=5.286； 变速器传动效率，取 =0.9；k液力变矩器变矩系数， K=1；Kd由于猛接离合器而产生的动载系数， Kd=1；i1变速器最低挡传动比， i1=1；优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！代入式（2.1） ，有： Tce=12357.19 mN2. 按驱动轮打滑转矩确定从动锥齿轮的计算转矩 csT2/NmrsGi（2.2）式中 汽车满载时一个驱动桥给水平地面的最大负荷，后桥所承载 120133.26N2G的负荷;轮胎对地面的附着系数，对于安装一般轮胎的公路用车，取 =0.85；对 于越野汽车取 1.0；对于安装有专门的防滑宽轮胎的高级轿车，计算时可取 1.25;车轮的滚动半径，在此选用轮胎型号为 GB516-82 9.020，则车论的滚r动半径为 0.456m；， 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mi传动比， 取 0.9，由于没有轮边减速器 取 1.0LB LBi所以 =59497.8LBrcsiGT/2 mN3. 按汽车日常行驶平均转矩确定从动锥齿轮的计算转矩 cfT对于公路车辆来说，使用条件较非公路车辆稳定，其正常持续的转矩根据所谓的平均牵引力的值来确定PHRmrTacf ffniG)(（2.3）式中： 汽车满载时的总重量，20410N；aG所牵引的挂车满载时总重量，N，但仅用于牵引车的计算；T道路滚动阻力系数，对于载货汽车可取 0.0150.020；在此取 0.018Rf汽车正常行驶时的平均爬坡能力系数，对于载货汽车可取 0.050.09H在此取 0.08；汽车的性能系数在此取 0；pf主减速器主动齿轮到车轮之间的效率,取 0.9；m主减速器从动齿轮到车轮之间的传动比 ,取 1；i优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！n驱动桥数,取 3。所以 =2597.47PHRmrTacf ffiG)( mN2.2.2主减速器基本参数的选择主减速器锥齿轮的主要参数有主、从动齿轮的齿数 和 、从动锥齿轮大端分度1z2圆直径 、端面模数 、主从动锥齿轮齿面宽 和 、中点螺旋角 、法向压力角2Dt 1b2等。(1)主、从动锥齿轮齿数 和1z2选择主、从动锥齿轮齿数时应考虑如下因素：1）为了磨合均匀， ， 之间应避免有公约数。1z22）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。3）为了啮合平稳，噪声小和具有高的疲劳强度对于商用车 一般不小于 6。1z4）主传动比 较大时， 尽量取得小一些，以便得到满意的离地间隙。0i1z5）对于不同的主传动比， 和 应有适宜的搭配。2根据以上要求，这里取 =7 =37，能够满足条件： + =44401z 1z2(2)从动锥齿轮大端分度圆直径 和端面模数2Dtm对于单级主减速器，增大尺寸 会影响驱动桥壳的离地间隙，减小 又会影2D响跨置式主动齿轮的前支承座的安装空间和差速器的安装。可根据经验公式初选，即2D32cTK（2.4）直径系数，一般取 13.015.3；2D从动锥齿轮的计算转矩， ，为 Tce 和 Tcs 中的较小者。Tc mN所以 =（13.015.3） =（318.5374.8）231257.9优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！初选 =346.792Dm则 = / =346.79/37=9.37t2zm参考机械设计手册选取 9 ，则 =333t 2D根据 = 来校核 =9 选取的是否合适，其中 =（0.30.4）tm3cTKs mK此处， =（0.30.4） =（7.359.80） ，因此满足校核条件。t 31257.(3) 主，从动锥齿轮齿面宽 和b2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。对于从动锥齿轮齿面宽 ，推荐不大于节锥 的 0.3 倍，即 ，而且2b2A223.0Ab应满足 ，对于汽车主减速器双曲面齿轮推荐采用：2btm102=0.155 333=51.62 在此取 5225.Dm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，通常使小齿轮的齿面比大齿轮大 10%，在此取 =571b（4）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平均螺旋角为 3540，而商用车选用较小的 值以防止轴向力过大，通常取 35。(5) 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。优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！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。(6) 法向压力角法向压力角大一些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，并使齿轮的端面重合度下降。对于弧齿锥齿轮，乘用车的 一般选用 1430或 16,商用车的 为 20或2230。这里取 202.2.3主减速器双曲面齿轮的几何尺寸计算表 2.1 主减速器双曲面齿轮的几何尺寸计算用表项 目 计 算公式 计 算 结 果主动齿轮齿数 1z7从动齿轮齿数 2 37端面模数 m9mm齿面宽 b=57mm =52mm1b2工作齿高 hag*218 mmgh全齿高 ca*=22.68 mm法向压力角 =20轴交角 =90小齿轮轴线的偏移距 E E=0.15d E=40mm分度圆直径 =mz63 mm1d=333 mm2节锥角arctan121z=90-21=10.711=79.292节锥距 A = 1sind=02i取 A =171.40 mm0周节 t=3.1416 mt=28.27 mm优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！齿顶高 mha*=7.97 mmah齿根高 =fc=14.71 mmf径向间隙 c= *c=2.25 mm齿根角 0artnAhfff=2.71面锥角21fa2f =13.421a=82.062根锥角=1f1f=2f2f=81f=76.582f齿顶圆直径11cosaahd=22=80.69 mm1ad=336.36 mm2节锥顶点止齿轮外缘距离11sinakA2d2h=164.83 mm1kA=22.66 mm2理论弧齿厚 21stmSk=27.38 mm 1s=10.32 mm2齿侧间隙 B=0.3050.406 0.4 mm螺旋角 =352.2.4主减速器双曲面锥齿轮的强度计算在选好主减速器齿轮的主要参数后，应根据所选的齿形计算锥齿轮的几何尺寸，对其强度进行计算，以保证其有足够的强度和寿命。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。(1)单位齿长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，即优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！Nmm (2.6)2bPp式中： P作用在齿轮上的圆周力，按发动机最大转矩 Temax 和最大附着力矩 rG2两种载荷工况进行计算,单位为 N； 从动齿轮的齿面宽，在此取 52mm.2b按发动机最大转矩计算时：Nmm （2.7）213max0bdiTpge式中： 发动机输出的最大转矩，在此取 770 ；maxeT 变速器的传动比 10.12；gi主动齿轮节圆直径，在此取 63mm.1d按上式 p=4757.26Nmm按最大附着力矩计算时: Nmm 2310bdrGp（2.8）式中： 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2G虑汽车最大加速时的负荷增加量，在此取 120133.26N；轮胎与地面的附着系数，在此取 0.85：轮胎的滚动半径，在此取 0.456mr按上式 p=5378.11 Nmm在现代汽车的设计中，由于材质及加工工艺等制造质量的提高，单位齿长上的圆周力有时提高许用资料的 20%25%。经验算以上两数据都在许用范围内。其中上述两种方法计算用的许用单位齿长上的圆周力p都为 1865N/mm ，故满足条件。2(2)齿轮弯曲强度锥齿轮轮齿的齿根弯曲应力为： = w 3501wmsbDJkT（2.9）式中：优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！锥齿轮轮齿的齿根弯曲应力，MPa；w齿轮的计算转矩，对从动齿轮，取 中的较小值，为 12357.19 Nm； T cseT和主动齿轮取为 2597.47Nm；k0过载系数，一般取 1；ks尺寸系数，0.722；km齿面载荷分配系数，悬臂式结构， km=1.05；kv质量系数，取 1；b所计算的齿轮齿面宽； b=52mmD所讨论齿轮大端分度圆直径； D=333mmJw齿轮的轮齿弯曲应力综合系数，取 0.03将各参数代入式（2.7） ，有：主动锥齿轮， =325.46MPa；从动锥齿轮，w=425.58MPa；按照文献1, 主从动锥齿轮的 =700MPa，轮齿弯曲强度满足要求。(3)轮齿接触强度锥齿轮轮齿的接触强度: j= 203101cTkpzsmfDbJvj（2.10）式中：j锥齿轮轮齿的齿面接触应力，MPa；D1主动锥齿轮大端分度圆直径，mm；D=63mmb主、从动锥齿轮齿面宽较小值；b=52mmkf齿面品质系数，取 1.0；cp综合弹性系数，取 232N1/2/mm；ks尺寸系数，取 1.0；Jj齿面接触强度的综合系数，取 0.01；