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1 第五章驱动桥设计 第一节概述第二节驱动桥的结构方案分析第三节主减速器设计第四节差速器设计第五节车轮传动装置设计第六节桥壳设计第七节驱动桥的结构元件 2 5 1概述 一 驱动桥功用 增大由传动轴传来的转矩 并将动力合理的传给车轮 二 组成 主减速器差速器车轮传动装置驱动桥壳 3 三 设计要求 1 工作平稳 噪声低2 外形尺寸小 最小离地间隙大3 力求质量小 特别是簧下质量4 主减速比保证动力性和经济性 4 三 设计要求 5 在各种转速和载荷下的传动效率高6 桥壳有足够的强度和刚度7 结构简单 加工工艺性好 制造容易 调整 拆装方便8 与悬架导向机构 转向运动机构协调 5 5 2驱动桥的结构方案分析 分类 非断开式 整体式 用于非独立悬架断开式 用于独立悬架 6 一 断开式驱动桥特点 当采用独立悬架时 为保证运动协调 驱动桥应为断开式 如图 7 断开式驱动桥优点 可以增加最小离地间隙减少部分簧下质量 减少车轮和车桥上的动载 8 优点 两半轴相互独立 抗侧滑能力强导向机构设计合理 可提高操纵稳定性 9 断开式驱动桥缺点 结构复杂 成本高用途 多用于轻 小型越野车和轿车 10 二 非断开式驱动桥特点 优点 结构简单 成本低 制造工艺性好 维修和调整易行 工作可靠 缺点 用途 广泛用于载货汽车 客车 多数越野车 部分轿车上 最小离地间隙小簧下质量大 车轮和车桥上的动载大 两半轴不相互独立 抗侧滑能力弱操纵稳定性不好 11 12 5 3主减速器设计 一 减速传动方案1 螺旋锥齿轮传动2 双曲面齿轮传动 一 主减速器结构方案分析主减速器的结构形式主要是根据齿轮类型 减速形式的不同而不同 主减速器的齿轮主要有螺旋齿轮 双曲面齿轮 圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形式 13 一 减速传动方案3 圆柱齿轮传动4 蜗轮蜗杆传动 14 1 一对螺旋圆锥齿轮 优点 同时啮合齿数多 寿命长 制造简单 质量小缺点 有轴向力 且方向不定 15 缺点 对啮合精度敏感 若锥顶不重合 使接触应力 弯曲应力 噪声 寿命 要求制造 装配精度高 16 2 双曲面齿轮啮合 特点 两齿轮轴线不相交 交错布置 小齿轮轴线距大齿轮水平中心线有空间偏移量E 偏移距 17 特点 螺旋角 1 2 1 2 定义 齿轮齿宽中点的切线和该中点与齿轮中心 节锥顶点 连线之间的夹角 螺旋角 18 双曲面齿轮与螺旋齿轮相比 传动比 双曲面i0S 螺旋i0l 尺寸相同时 i0S i0l 19 双曲面齿轮与螺旋齿轮相比 i0和D2相同时 双曲面主动齿轮D1大 轮齿强度高 支承强度高i0和D1相同时 双曲面从动齿轮D2小 离地间隙大 传动效率低0 96 低于螺旋齿轮0 99 高于蜗轮蜗杆 主动锥齿轮大 加工时刀盘刀顶距大 刀具寿命长 20 双曲面齿轮与螺旋齿轮相比 存在沿齿高方向的侧向滑动 还有沿齿长方向的纵向滑动 运转更平稳 双 螺 轮齿重合度大 传动更平稳 齿轮弯曲强度提高 主动齿轮螺旋角 1大 不产生根切的最小齿数可减少 有利于增大传动比 主动齿轮直径D1和螺旋角 1大 相啮合的轮齿当量曲率半径大 因此齿面接触强度高 21 3 斜齿圆柱齿轮传动 特点 用于发动机横置的前置前驱轿车驱动桥和双级主减速器驱动桥及轮边减速器 22 4 蜗轮蜗杆传动 优点 i0大 轮廓尺寸不大 质量不重 i0 6 14工作平稳 噪声低用于多轴驱动汽车 传动系结构简单传递载荷大 寿命长 缺点 0 96齿圈要求用高质量锡青铜制造 成本高 23 二 主减速器的形式 优点 结构最简单 质量小 制造容易 拆装简便缺点 只能用于传递小扭矩的发动机只能用于主传动比较小的车上 i0 7 1 单级主减速器 24 2 双级主减速器 特点 尺寸大 质量大 成本高与单级相比 同样传动比 可以增大离地间隙用于中重型货车 越野车 大型客车 25 双级主减速器传动形式1 一级螺旋齿轮或双曲面齿轮 二级圆柱齿轮 26 传动形式2 一级行星齿轮 二级螺旋或双曲面齿轮 27 传动形式3 一级圆柱 二级螺旋或双曲面齿轮 28 双级主减速器布置形式 纵向水平布置垂向轮廓尺寸小质心低 纵向尺寸大用于长轴距汽车 29 布置形式2 斜向布置利于传动轴布置提高桥壳刚度 30 布置形式3 垂向纵向尺寸小 万向传动轴夹角小适用于短轴距贯通式驱动桥垂向尺寸大 降低了桥壳刚度 31 双级主减速器的分配问题 i0 i01 i02从提高强度减轻质量 使结构尽可能紧凑等方面考虑 要求i01尽可能小 则第一级减速器以前的零件受力小 从装配的方便性考虑 要求i02取大些 32 第一级用斜齿圆柱齿轮 第二级用锥齿轮 传动方案三 时 i01应取小 可减小第二级轴向力 齿轮啮合受破坏程度 轴承受力小 寿命 i01如果取小 i02一定要取大些 一般i01 1 7 2 5 33 3 双速主减速器 思考 可以实现两种传动比 有何作用 种类1 1 圆柱齿轮组 尺寸大 质量大 主减速比大 34 种类2 2 行星齿轮组 结构紧凑 刚度和强度大用途 单桥驱动重型汽车 35 4 贯通式主减速器 单级贯通式主减速器 用于吨位较小的多桥驱动汽车上形式1 双曲面齿轮传动结构受限 主动齿轮工艺性差速比小 36 形式2 蜗轮蜗杆传动质量小噪声低传动比大 37 双级贯通式主减速器 用于中重型多桥驱动汽车形式1 锥齿轮 圆柱齿轮传动比大 结构尺寸大从动锥齿轮支承刚度差主动锥齿轮工艺性差 38 形式2 圆柱齿轮 锥齿轮 结构紧凑 高度小 39 5 单双级减速配轮边减速器 轮边减速器类型1 圆柱行星齿轮式 传动比大可布置在轮毂内用途 用于某些重型汽车 矿山自卸车 大型公共汽车 越野车 40 轮边减速器类型2 圆锥行星齿轮式 可变换高低档 41 轮边减速器类型3 普通外啮合圆柱齿轮式 主动齿轮上置可提高离地间隙主动齿轮下置可降低地板高度用途 多用于越野车和城市公交车 42 6 主减速器主 从动齿轮的支承方案 1 主动锥齿轮的支承 1 悬臂式 根据支反力确定靠近齿轮的轴承的受力选用原则 刚度大 寿命长 调整方便 效率高 能承受双向轴向力 43 1 主动锥齿轮的支承 2 跨置式 优点 支承刚度大 承载能力大 缺点 空间紧张 加工困难 多用于中 重型车 44 2 从动锥齿轮支承轴承大端向里 以使 c d 要求 c d 70 D2 c d 承载合理 寿命接近 45 从动锥齿轮加强刚度的措施 1 将轴承预紧 2 从动轴齿轮背面加辅助支承销 46 3 关于轴承的预紧目的 1 加强刚度 2 消除安装出现的轴向间隙及磨合期间隙增大预紧力用摩擦力矩来衡量1 3N m 47 1 按发动机最大转矩Temax和最低档传动比ig1确定从动锥齿轮的计算转矩Temax最大使用转矩 80 90 最大转矩 二 主减速器基本参数选择与计算载荷的确定 一 主减速器齿轮计算载荷的确定 48 2 按驱动轮打滑扭矩确定Tcs 3 按日常行驶平均转矩确定Tcf 49 1 齿数Z1 Z2首选Z1 1 Z1尽可能取小 货车Z1min 6 轿车Z1min 9 2 Z1 Z2不能有大于1的公约数 实现自动磨合 提高寿命 3 希望Z1 Z2 40 有足够的弯曲强度 提高重合系数 二 锥齿轮主要参数的确定 50 2 从动齿轮大端分度圆直径D2和端面模数msD2影响 hmin 跨置式支承空间KD2为直径系数取13 15 3 51 ms计算 满足两个条件Km为模数系数取0 3 0 4 52 3 齿面宽b和节锥距A b2 30 A2且b2 10ms小齿轮齿面宽b1比大齿轮齿面宽b2大10 53 4 双曲面齿轮副偏移距E的选择原则 负荷小E可取大 反之则取小E过大影响纵向滑动 过小不能发挥双曲面齿轮的特点 主传动比越大 E越大一般 轿车 轻型货车 E 0 2D2中重型货车 大客车 E 0 1 0 2 D2 54 双曲面齿轮上下偏移的判断 从大齿轮锥顶看去 使小齿轮在右侧 小齿轮轴线在大齿轮轴线上侧为上偏移 下侧为下偏移 如果小齿轮在左侧 则相反 55 5 中点螺旋角 的选择影响 1 齿面重合度 F F 1 25 1 5 2 0 2 轴向力 3 轮齿强度中点螺旋角 m一般取值35o 40 56 6 螺旋方向影响 轴向力方向小端向左为左旋 向右为右旋 大小齿轮轮齿方向相反 选择原则 使汽车行驶时 主动锥齿轮所受的轴向力远离锥顶 一般 主动锥齿轮左旋 大齿轮右旋 57 7 法向压力角 大压力角可以增加轮齿强度 减少齿数 但容易使小齿轮齿顶变尖 降低齿轮端面重合系数 应合理选用 58 三 主减速器锥齿轮强度计算 1 单位齿长圆周力 p F b N mm F 作用在齿轮上的圆周力b 从动齿轮宽度按发动机最大扭矩计算 公式5 12 按轮胎最大附着力矩计算 公式5 13 许用单位齿长的圆周力如表5 1 实际取值比表5 1高20 25 2 齿轮弯曲强度计算 3 齿轮接触强度计算 59 1 齿宽中点处的圆周力 F 2T Dm2 T 从动轮上的转矩 Dm2 从动轮齿宽中点处的分度圆直径 四 主减速器锥齿轮轴承的载荷计算 1 锥齿轮齿面上的作用力 2 锥齿轮上的轴向力和径向力 2 锥齿轮轴承载荷 60 五 锥齿轮材料要求 弯曲疲劳强度 接触疲劳强度高 耐磨 心部有一定的韧性 锻造性能 切削性能和热处理性能良好 少用我国比较缺少的金属材料 61 差速器锁紧系数k 0 05 0 15 慢 快半轴的转矩比kb 1 11 1 35 5 4差速器设计 一 差速器的功用二 对称锥齿轮差速器1 普通锥齿轮式差速器 图5 20 62 63 2 摩擦片式差速器 图5 21 锁紧系数k可达0 6 半轴转矩比可达4 结构简单 工作平稳 可明显提高通过性 3 强制锁止式差速器 当两侧车轮所处地面附着系数差异较大时 可以强制锁住差速器与半轴 提高通过性 多用于重型车 64 二 滑块凸轮式差速器锁紧系数k可达0 4 0 5 半轴转矩比可达2 33 3 00 高摩擦自锁 结构紧凑但复杂 质量小 技术要求高 三 蜗轮式差速器锁紧系数k可达0 7 0 8 半轴转矩比可达5 67 9 00 高摩擦自锁 磨损快寿命短 结构复杂 制造要求高 四 牙嵌式自由轮差速器半轴转矩比kb可变 工作可靠 寿命长 锁紧性能稳定 制造加工也不复杂 65 三 普通锥齿轮式差速器设计 一 参数选择 1 行星齿轮数目 小车2个 大车4个 2 行星齿轮球面半径 Kb 2 5 3 0 3 节锥距A0 0 98 0 99 Rb 4 半轴齿轮齿数 行星轮齿数 10 半轴齿数 14 25 且 66 5 节锥角 6 锥齿轮大端模数 行星齿轮 半轴齿轮 67 8 行星齿轮轴直径及支承长度 7 压力角 一般取22 30 68 二 强度计算 69 四 粘性联轴器结构及在汽车上的布置 1 结构及工作原理 图5 28 2 在汽车上的布置 主要做轴间差速器限动装置5 29 70 5 5车轮传动装置设计 一 半轴支承型式 1 半浮式 用于轿车 轻型货车 2 3 4浮式 用于