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微型轿车驱动桥设计【全套CAD图纸+毕业论文】【原创资料】

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图纸-CAD
主动圆柱斜齿轮-A3.dwg
从动圆柱斜齿轮-A3.dwg
传动半轴-A3.dwg
十字轴-A3.dwg
半轴法兰-A3.dwg
半轴齿轮-A3.dwg
差速器壳(右)-A3.dwg
差速器壳(左)-A3.dwg
驱动桥装配图-A0.dwg
图纸-CAXA
主动圆柱斜齿轮-A3.exb
从动圆柱斜齿轮-A3.exb
传动半轴-A3.exb
十字轴-A3.exb
半轴法兰-A3.exb
半轴齿轮-A3.exb
差速器壳(右)-A3.exb
差速器壳(左)-A3.exb
驱动桥装配图-A0.exb
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微型 轿车 驱动 设计 全套 cad 图纸 毕业论文 原创 资料
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目 录

摘 要 III

Abstract IV

第1章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2国内外研究概况与发展趋势 1

1.3设计要求及技术参数 2

第2章 总体结构方案拟定 3

第3章 主减速器的设计 4

3.1主减速器的结构形式 4

3.1.1主减速器的齿轮类型 4

3.1.2主减速器的减速形式 4

3.1.3主从动齿轮的支承形式 5

3.2基本参数选择与计算 5

3.2.1 主减速比的确定 5

3.2.2齿轮计算载荷的确定 6

3.3齿轮的设计与校核 10

3.3.1主、从动齿轮齿数的选择 10

3.3.2斜齿轮材料选择 10

3.3.3按齿根弯曲疲劳强度设计 10

3.3.4校核齿面的接触强度 13

3.4轴承的选择与校核 13

3.4.1轴承的载荷计算 13

3.4.2轴承型号的确定 15

第4章 差速器的设计 17

4.1 差速器结构形式选择 17

4.2差速器齿轮设计 17

4.3齿轮强度计算 19

4.3.1齿轮材料选择 19

4.3.2校核计算 20

4.4行星齿轮轴的设计计算 20

4.4.1行星齿轮轴的分类及选用 20

4.4.2行星齿轮轴的尺寸设计 20

4.4.3行星齿轮轴的材料 21

第5章 传动半轴的设计 22

5.1半轴的型式选择 22

5.2半轴的设计与校核 22

5.2.1半轴的设计计算 22

5.2.2半轴的强度较核 23

5.3半轴的结构、材料及热处理 25

5.4万向节的设计 25

5.4.1万向节结构选择 25

5.4.2万向节设计计算 26

5.4.3万向节的材料及热处理 27

总 结 28

参考文献 29

致 谢 30


摘 要

   本文主要是设计某微型车驱动桥,对于微型车的驱动桥,既要满足转向的要求,又要满足驱动的要求。其主要由主减速器、差速器、半轴、万向节、驱动桥桥壳等构成。

   本次设计根据给定的参数,首先对主减速器进行设计,主要是对主减速器的结构,以及几何尺寸进行了设计;其次,对差速器的形式进行选择,差速器的形式采用普通对称式圆锥行星齿轮差速器;接着,对半轴的结构、支承形式,以及万向节的形式和特点进行了分析设计;最后,对以上的零件进行了强度的校核,并用AutoCAD软件绘制本驱动桥的装配图和主要零部件图纸。

   

关键词:驱动桥,主减速器,差速器,半轴,万向节

   

Abstract

   This article is designed to drive a passenger car steering axle, drive axle steering for passenger cars, the steering is necessary to meet the requirements, but also to meet the driving requirements. Which is mainly composed of the main reducer, differential, axle, universal joints, drive axle housing and so on. 

   The design according to the given parameters, the first of the main reducer designed mainly for the final drive structure, and geometry has been designed in the form of the final drive designed as a single-stage main gear; secondly, to choose the form of differential, differential form of ordinary symmetrical cone planetary gear differential; Next, axle configuration, support form and the forms and characteristics of joints were analyzed design; Finally, the above parts of the strength check, and draw of the steering assembly drawing with AutoCAD software drive axle and the main parts of drawings.

   

Keywords:Steering drive axle, The main reducer, Differential, Axle, Universal joint

  

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

   中国成为全球第一大汽车市场的过程中,微型车正成为重要力量。据中国汽车工业协会的统计,2009年上半年,微车销量高达93.55万辆,同比增长54.46%,远高于同期微型车销量25.62%的增长率,成为上半年全国微型车销量高速增长的最大功臣。以时下形势来看,微车仍将扮演异常重要的角色,这使得整个微型车市场变局丛生。

   过去5年,全国微车销量基本上以每年10万辆的增速发展。2008年,全国共销售微车130万辆,只比2007年增长了2%。今年,在多重政策利好的刺激下,微车销量出现了前所未有的爆发式增长。根据公开资料统计,目前国内微车产能约为230万辆,但到2012年时将接近400万辆。

   众所周知,今年的汽车市场遇到了难得一见的政策性利好,先是燃油税改革,使得汽车用户免去了养路费成本;二是购置税改革,国家将1.6L以下排量的汽车购置税减免了50%;三是汽车下乡补贴,国家对购买指定范围汽车产品的消费者给予最高10%的补贴。四是油价的上涨,预计明年油价将突破90美元。微车同时符合这四项政策的要求,成为最大受益者。在这样的机会下,自主品牌纷纷上马,向微车市场发起了进军。

   微型车市场前景如此广阔,因此加大对微型车的研究显得尤为重要,而作为微型车主要组成——驱动桥,对其的研究更是重中之重。

1.2国内外研究概况与发展趋势

   目前国产驱动桥在国内市场占据了绝大部分份额,但仍有一定数量的车桥依赖进口,国产车桥与国际先进水平仍有一定差距。国内车桥长的差距主要体现在设计和研发能力上,目前有研发能力的车桥厂家还不多,一些厂家仅仅停留在组装阶段。实验设备也有差距,比如工程车和牵引车在行驶过程中,齿轮啮合接触区的形状是不同的,国外先进的实验设备能够模拟这种状态,而我国现在还在摸索中。

   在具体工艺细节方面,我国和世界水平的差距还比较大,归根结底后桥的共用时承载和驱动。在这两方面,今年来出现了一些新的变化。另外,在结构方面,单级驱动桥的使用比例越来越高;技术方面,轻量化、舒适性的要求将逐步提高。总体而言,现在汽车向节能、环保、舒适等方面发展的趋势,要求车桥向轻量化、大扭矩、低噪声、宽速比、寿命长和低生产成本。

   为适应不断完善社会主义市场经济体制的要求以及加入世贸组织后国内外汽车产业发展的新形势,推进汽车产业结构调整和升级,全面提高汽车产业国际竞争力,满足消费者对汽车产品日益增长的需求,促进汽车产业健康发展,特制定汽车产业发展政策。生产出质量好,操作简便,价格便宜的低速载货汽车将适合大多数消费者的要求。在国家积极投入和支持发展汽车产业的同时,能研制出适合中国国情,包括道路条件和经济条件的车辆,将大大推动汽车产业的发展和社会经济的提高。

1.3设计要求及技术参数

   设计微型车驱动桥,菲亚特550基于菲亚特500打造,新车搭载了法拉利的4.5升V8引擎,采用后置设计,最大功率为405千瓦,由于菲亚特550车型参数尚未公布本次参考菲亚特500参数进行设计,具体如下:

   发动机最大功率(kW/rpm):75/6500

   发动机最大扭矩(Nm/rpm):133/4000

   车身长×宽×高(mm):3547×1627×1497

   变速箱:6挡AT

   轴距(mm):2300

   前轮距(mm):1407

   后轮距(mm):1397

   驱动方式:前置前驱

   前后轮胎规格:185/55 R15

   最高时速:161Km/h


内容简介:
I 毕业设计(论文) 课题: 微型轿车驱动桥设计 所在学院: 专 业: 班 级: 姓 名 : 学 号: 指导教师 : 2016 年 3 月 31 日 微型轿车驱动桥设计 录 摘 要 . . V 第 1 章 绪论 . 1 究背景及意义 . 1 内外研究概况与发展趋势 . 1 计要求及技术参数 . 2 第 2 章 总体结构方案拟定 . 3 第 3 章 主减速器的设计 . 4 减速器的结构形式 . 4 减速器的齿轮类型 . 4 减速器的减速形式 . 4 从动齿轮的支承形式 . 5 本参数选择与计算 . 5 减速比 0i 的确定 . 5 轮计算载荷的确定 . 6 轮的设计与校核 . 10 、从动齿轮齿数的选择 . 10 齿轮材料选择 . 10 齿根弯曲疲劳强度设计 . 10 核齿面的接触强度 . 13 承的选择与校核 . 13 承的载荷计算 . 13 承型号的确定 . 15 第 4 章 差速器的设计 . 17 速器结构形式选择 . 17 速器齿轮设计 . 17 轮强度计算 . 19 轮材料选择 . 19 核计算 . 20 星齿轮轴的设计计算 . 20 星齿轮轴的分类及选用 . 20 星齿轮轴的尺寸设计 . 20 微型轿车驱动桥设计 行星齿轮轴的材料 . 21 第 5 章 传动半轴的设计 . 22 轴的型式选择 . 22 轴的设计与校核 . 22 轴的设计计算 . 22 轴的强度较核 . 23 轴的结构、材料及热处理 . 25 向节的设计 . 25 向节结构选择 . 25 向节设计计算 . 26 向节的材料及热处理 . 27 总 结 . 28 参考文献 . 29 致 谢 . 30 微型轿车驱动桥设计 要 本文设计了一个微型汽车驱动桥,微型汽车驱动桥,满足控制要求的方向和满足需求。主要由主减速器部分,差速器,半 轴,通用驱动轴的宪法。 本设计根据给定的参数,首先对减速器的设计,主要是对主齿轮结构,设计了具有几何尺寸;其次,微分形式的选择,利用微分形式对称式圆锥行星齿轮差速器,然后,支承结构形式半解析树的概念和特点和形式的万向节;最后,这些零件强度校核软件 动轴和主成分绘制装配图。 关键词: 驱动桥 ,主减速器,差速器,半轴,万向节 微型轿车驱动桥设计 V is to a is to to is of so to of in of as a to of of of of of of 型轿车驱动桥设计 1 第 1 章 绪论 究背景及意义 中国在全球汽车市场的第一个微型车正在成为一个重要的力量。据中国汽车工业协会,一半, 2009 年销量微到 辆,同比增长 5 %增长率显著高于小型汽车销售 期 %,成为最伟大的英雄的微型车的高速增长的国家销售了 6 个月。鉴于目前情况,迷你扮演非常重要的角色,这使得整个市场形势的 M 增加的车。 过去五年,全国销量迷你主要同比增长 10 万辆。 2008 年,共销售汽车迷你 2007 年增长了 2%,今年的刺激下,多好的政策,小销售前所未有的爆炸性增长。据统计,目前小型生 产能力约 230 万车,但到 2012 年将接近 400 万。 我们都知道,汽车市场,今年遇到了罕见的好政策,首先改革燃油税,允许用户避免汽车维修成本;二是购置税改革的国家,汽车位移小于 税 50%;三是汽车下乡补贴,最高补贴 10%的国家的消费者购买的产品范围四车是石油价格上涨,预计明年将超过 90 美元汽车的价格同时满足这四个政策,发展最大这种可能性,品牌有马、迷你市场开始进入。 市场前景迷你车如此巨大,因此,加强研究的微型车,尤其重要的是,作为小型车主要由两部分组成,传动轴的研究变得越来越重要。 内外研究 概 况与发展趋势 目前,桥梁在国内市场占有多数,但仍有一定的轴数依赖进口,一定空间的车轴和国际空间秘书长主要在设计和研发能力,有研究和开发能力的工厂,一些制造商仍然在相设施差距,例如施工车辆和车辆牵引运动过程中形状啮合接触区不同的是,国外设备的能力模拟的状态,现在,我们的路。 在技术领域的具体细节,该国的差距比较大,是世界级的,最终,后桥时间共享的支持和这两点,今年有了变化。此外,在结构、比例越大使用更多的一级传动轴,重量轻的技术方面,舒适的要求,将逐步,汽车节能、环保、舒适的发展趋势等,要求速度比车轴重量轻, 高扭矩,噪音低,带宽成本生产、使用寿命长、低。 为了适应不断完善社会主义市场经济的要求和加入 进汽车产业的重组和现代化,提高汽车产业的国际竞争力,以满足消费微型轿车驱动桥设计 2 者的需求在产品日益增长的需求,汽车,推动汽车产业的健康发展,特别是制定汽车产业发展政策。生产质量好、使用方便、低速载货汽车的价格对于大多数消费者的需求。在国家的积极参与和支持汽车工业的发展,可以开发适合中国,车辆和经济条件,包括道路,将大大有助于提高经济和社会发展的汽车工业。 计要求及技术参数 设计微型车驱动桥 ,菲亚特 550 基于菲亚特 500 打造,新车搭载了法拉利的 8 引擎,采用后置设计,最大功率为 405 千瓦,由于菲亚特 550 车型参数尚未公布本次参考菲亚特 500 参数进行设计,具体如下: 发动机最大功率 (kW/ 75/6500 发动机最大扭矩 (Nm/ 133/4000 车身长宽高 ( 3547 1627 1497 变速箱: 6 挡 距 ( 2300 前轮距 ( 1407 后轮距 ( 1397 驱动方式:前置前驱 前后轮胎规格: 185/55 高时速: 161Km/h 微型轿车驱动桥设计 3 第 2 章 总体结构方案拟定 发动机布置在前轴驱动微型轿车,这是前轴驱动桥转向桥为桥梁显然,在传动轴的驱动轮的驱动装置和半轴和万向节连接的分段,使车轮转动。 如图 2示。 图 2动桥 示意图 123456 7891011121314通常,汽车驱动桥是驱动桥独立悬架和必须匹配。当左右驱动轮独立悬架,通过各自的支撑体直接或,当框架连接到驱动轮的左、右方向之间基本上没有桥,但在习惯上仍称为前驱动桥,该桥结构的车 如图 2示 1234567图 2于需求是微型车的前驱动桥,因为使用独立悬架,同时考虑到微型汽车的舒适性和协调运动,选择断开轴壳全局非刚性轴 传动,减速器及其外壳安装在车辆底盘或车身两侧驱动车轮与车架或车身弹性接触,并独立地相对于车架或车身上,分别驱动轮的驱动装置、振荡接头万向节。 微型轿车驱动桥设计 4 第 3 章 主减速器的设计 减速器的结构形式 结构形式主要是根据类型主减速齿轮,放置方法取决于主动齿轮和从动齿轮和减速的形状。 减速器的齿轮类型 主减速器的齿轮主要有螺旋锥齿轮、双曲面齿轮、圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形式。 图 3轮传动 形式 根据给定的技术参数,这种设计的汽车与基准参考菲亚特 550 作为设计对象,由于汽车菲亚特 550 作为 T 型横向传输, 使输出功率的方向平行的方向轴前轴和公平的。因此,本设计不需要使用锥齿轮改变旋转方向,可以满足圆柱齿轮的齿轮,传动轴是通过功率约两个半轴传递到车轮。 减速器的减速形式 汽车的乘客,因为 i 6,一般采用一级减速器的主要优势,减速驱动桥产品:单级单级减速驱动桥驱动桥中是一个最简单的结构,制造工艺比较简单,成本较低,是一种基本型卡车驱动桥上,占有重要的地位; 目前,重型汽车发动机的发展趋势,低速大扭矩传动,驱动桥速比低发展;改善道路状况,特别是高速公路的快速发展,车辆的使用条件的重型汽车许多要求重量减轻 ,因此,汽车产品不能像过去一样,使用复杂的结构提高其通过;以及轮边减速驱动桥产品相比,简化了结构,单级减速传动机械为了提高驱动桥效率,减少易损件,提高了可靠性。 微型轿车驱动桥设计 5 从动齿轮的支承形式 中心必须保证主减速器齿轮啮合的良好局面,主从使他们工作得很好。好的齿轮啮合,齿轮,加工质量的装配调整轴承和减速器壳体的刚度有关,但还支持和齿轮的刚度密切相关。 ( 1)主动斜齿圆柱齿轮的支承 图 3动圆柱斜齿轮跨置式 主动支护形式可分为齿轮悬臂支架和支架之间的式信息获取、文学、演示程序,使用交叉支撑结构 (如图 3)。 ( 2)从动斜齿圆柱齿轮的支承 图 3动圆柱斜齿轮支撑形式 从动斜齿圆柱齿轮采用圆锥滚子轴承支承(如图 3)。为了增加支承刚度,两轴承的圆锥滚子大端应向内。 本参数选择与计算 减速比 0i 的确定 主减速比 0i 选择,车辆传动系统中的总传动比的设计(包括传输、变速箱和传动装置的动力输出轴驱动车辆的驱动装置等),功率是确定的通过计算。由于工作条件和车辆驱动电机、传动比(包括主减速比), 你可以使用一个优化设计方法和参数传递主驱动电机和传动比的优化调整, 主减速比 0i 进行最优匹配 , 使 汽车 可以获得最佳微型轿车驱动桥设计 6 动力性和最佳燃油经济性。 a iV 故 取 i 轮计算载荷的确定 由于不稳定的传输负载行驶时,计算量要准确地计算出主减速器是最 往是最大扭矩与传动系统的约束最小传动比和传动轮的滑动面上的好的开始,在这两种情况下对上的从动齿轮减速力矩 ( T 、 )的较小者, 在卡车和越野车的强度计算的计算负荷,以检查主减速器从动齿轮的最大应力 ,即: 微型轿车驱动桥设计 7 0m a x(3 2 (3已知 : e 由后面式( 3算得 0故: 20 K 由于该轿车只有一个驱动桥则: 1n 微型轿车驱动桥设计 8 )()( Nm ( 3 微型轿车驱动桥设计 9 汽车或汽车列车的性能系数: m a x)( (3当 16)(a xG 时,取 0 、 n 、 等见式 (3式( 3的说明。 0 8 9) 2 9 2 2 1 4 3 0 8()()( 微型轿车驱动桥设计 10 轮的 设计与校核 、从动齿轮齿数的选择 用接触稳定、噪声低和具有高的疲劳强度,齿轮齿数和尺寸不小于 40 在汽车主减速器,齿数不少于 9。 查阅资料,经方案论 证,主减速器的传动比为 : 初步选定齿轮 91 Z , 9 7 取 322 Z 齿轮 材料选择 齿根弯曲 疲劳强度设计 由式参考文献 4中式( 5 : 3 ( 3 微型轿车驱动桥设计 11 6)确定复合系数 微型轿车驱动桥设计 12 因两轮所选材料及热处理相同,则 相同,故设计时按小齿轮的复合齿形系数1入即可。 o o s 3311 由参考文献 4图 5得 1上述参数代入式( 3得 23 211 按参考文献 4表 5标准模数,取 5nm 中心距 n 329(5co ( 21 7)计算其它几何尺寸 如下表 表 3、从动圆 柱斜齿轮参数 参 数 符 号 主动斜齿圆柱 齿轮 从动斜齿圆柱 齿轮 齿数 32 螺旋角 16 法面模数 5 端面模数 面压力角 n 20 端面压力角 co st an 分度圆直径 c o 圆直径 tb d 顶高 ha= 1+根高 1+型轿车驱动桥设计 13 齿顶圆直径 aa 根圆直径 ff 量齿数 3v 校核齿面的接触强度 承的 选择与校核 承的载荷 计算 当一个表面上的圆周力斜齿圆柱齿轮的径向力和轴向力,计算确定,根据大小的轴承装置,主减速器,可以实现对轴承的负荷。图 5 级减速器演示支持横向尺寸: 微型轿车驱动桥设计 14 图 3级主减速器轴承布置尺寸 图 3各参数尺寸: a=46b=22c=d= 通过驱动齿轮表面力(图 3示),获得各轴承的径向力和轴向。 图 3动 斜齿圆柱 齿轮 齿面受力简图 轴承 A:径向力 22a z m 1 a + b )F ( a ) +-a a 2 a ( 3 轴向力 ( 3 将各参数代入式( 3( 3有: 997N, 752N 微型轿车驱动桥设计 15 承型号的确定 微型轿车驱动桥设计 16 微型轿车驱动桥设计 17 第 4 章 差速器 的 设计 速器结构形式选择 汽车差速器广泛采用对称式锥齿轮差速器,结构简单,质量小的优点和广泛的应用。它可以分为普通锥齿轮差速器,摩擦片式差速器和差速器锁。 普通差速器行星齿轮锥对称的左、右壳, 2 半轴齿轮、行星齿轮( 4 汽车使用三个行星齿轮,体积小,微型汽车使用两个行星齿轮,行星齿轮轴(差很多四齿轮安装使用十字轴行星结构。)、半轴齿轮、行星齿轮垫片等。由于其结构简单,运行稳定,易于制造,用于道路车辆是非常可靠的,最广泛使用的车,在路上车特殊的和各种各样的卡车,一些越野车也使用这种结构,但使用全地形车必须采取防滑措施。 速器齿轮设计 微型轿车驱动桥设计 18 数和必须能被行星齿轮齿数整除。 汽车差速齿轮大都采用压力角 =2230,齿高系数为 齿形。 表 4轴齿轮与行星齿轮参数 序号 名称 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 =12 2 半轴齿轮齿数 2z =14 25,且需满足式( 1 2z =24 3 模数 m m =3型轿车驱动桥设计 19 4 齿面宽 b=(0 ;b10m 10 工作齿高 全齿高 压力角 8 轴交角 =90 9 节圆直径 11 ; 22 6, 2 10 节锥角 211 , 12 90 1 = 1 =11 节锥距 22110 s 0A =402 周节 t =t =3 齿顶高 21 ; a 14 齿根高 1 1 2 2125 径向间隙 c =h - c =6 齿根角 1 =01022 1 = 2 =17 面锥角 211 o ; 122 o 1o = 2o =18 根锥 角 111 R ; 222 R 1R =R =19 外圆直径 1111 c ao ;22202 c 轮强度计算 轮材料选择 差动齿轮和主减速器,主要是用渗碳合金钢材料,用于制造锥齿轮差速器 为2022 20。由于差速器齿轮轮齿要求的精度较低,所以微型轿车驱动桥设计 20 精锻差速器齿轮工艺已被广泛应用。初选差速器齿轮材料为 20 核计算 星齿轮轴的设计计算 星齿轮轴的分类及选用 许多类型的行星齿轮,差速器齿轮轴式有很多, 最常见的是轴和横轴,在小型车由于没有使用这个词,以树而高质量的汽车荷载传递扭矩大,寿命的轴,提高承载能力,横向轴线,由四轴扭矩分配。生命树可以有效的提高。 此次设计选用 十 字轴。 星齿轮轴的尺寸设计 行星齿轮轴用直径 d( 微型轿车驱动桥设计 21 d= dC 0 ( 4 式中: 差速器传递的转矩, n 行星齿轮数; 4 行星齿轮支承面中点到锥顶的距离 20 c 支承面许用挤压应力 ,取 69 将各参数代入式( 4,有: d=16 星齿轮轴的材料 树种选择应满足强度、热平衡轴的延伸部分,以承受径向载荷条件。 有碳钢和合金钢材料常用轴。碳钢便宜,应力集中敏感性较低的合金钢,被广泛使用,重要的或承受较大的轴,选择适宜的 35、 40、 45 到 50 高质量,如碳钢,大多在 45 钢为材料选择轴。 微型轿车驱动桥设计 22 第 5 章 传动半轴 的 设计 轴的型式 选择 媒体类型的类型主要取决于半轴半轴。半浮式支承负荷通过半轴是复杂的,但它的结构简单,质量小,体积小,成本低 ,质量差等,是这样的、使用条件、负载能力和汽车不小型客货车使用。 基于这些特点,本设计的微型汽车驱动桥半浮式选择半轴结构。 轴的设计与校核 轴的设计计算 微型轿车驱动桥设计 23 轴的强度较核 ( 1)纵向力 2大和侧向力 2 0: 此时垂向力 2/222 ,纵向力最大值 2/2222 X ,计算时 2m 可取 取为 半轴弯曲应力和扭转切应力 为: 32 22 232X (53216 d rF (5式 (5(5, a 为轮毂支承轴承到车轮中心平面之间的距离, 合成应力为: 22 4 n (5计算得: 6 42/1 1 1 0 22 , X 3 12/ 1 0 222 M P X 2 22 2 M P ad rF 2 M P 2 ( 2)侧向力 2大和纵向力 20,此时意味着汽车发生侧滑。 外轮上的垂直反力 内轮上的垂直反力 别为 : )1222 (5222 (5微型轿车驱动桥设计 24 3 22)(32 d (53 22)(32 d (5计算得: 1222 9 9 4 8222 9 9 4 8122 M P ad 32 3 22 M P ad 7 7 7 32 3 22 ( 3)汽车通过不平路面,垂向力 2大,纵向力 20,侧向力 20 此时垂直力最大值 2 22 21 (5微型轿车驱动桥设计 25 式中, k 为运载系数。 微型车 : k=车: k=野车: k=半轴弯曲应力 为 3 23 21632 d (5由于 微型车 K= M P ad 5 2 3 6. 23 2 综上述计算得,均未超过半轴的许用应力 550半轴强度校核满足要求。 轴的结构、材料及热处理 半轴多采用含铬的中碳合金钢制造,如 40404040535。 新型的观点是我国发展为材料,半轴很好的热 轴的方法通过淬火和回火,调质后的杆部硬度要求 444(法兰部分可以小于 近年来采用高频感应淬火工艺的频率越来越高。这种处理方法可以半轴表面淬火硬度达 63 化层深度约 1 3 的半径;籽粒硬度可作为 5;没有淬火区(法兰,等。硬度范围内。)可以连接到 度高的硬化层本身,和半轴表面形成大的残余压应力,以及采用喷丸,滚压边缘半根轴突过渡周期和其他技术极大地提高了半轴静强度和疲劳强度,特别是疲劳强度提高显著。 向节 的 设计 向节结构选择 为驱动轴,驱动装置的驱动轮的应采用万向节传动,使车轮转动。电机的轴上,往往转向装置驱动轮在中和附近的轮子,每个节点部分球笼式万向固定式(图 6,射频部分)和伸缩节球 笼式万向型(见第六节车 62)应用于独立悬架驱动桥。 微型轿车驱动桥设计 26 图 6定型球笼式万向节 图 6缩型球笼式万向节 图 6F 节与 在 驱动桥 中的布置 向节设计计算 微型轿车驱动桥设计 27 表 6球笼式万向节的系列数据 单位: 轴颈直径 钢球直径 星形套最 大直径 星形套最 小直径 星形套槽 距 星形套花 键齿数 球形壳外 径 ,因此材 料的强劲需求。球壳和星形套 15金低碳钢制造,经渗碳,淬火和收入;钢球选择钢球滚动, 15 微型轿车驱动桥设计 28 总 结 微型汽车的驱动桥设计使用断开连接驱动轴,该结构广泛应用于各种微型车。 介绍了结构形式和原理驱动的驱动桥的设计计算,主要鉴别、减速器、半轴和万向节的结构尺寸,强度,并绘制图装配图和零件。 驱动桥结构设计合理,符合实际应用,功率和非常经济,整体设计和部分可以满足需求方,该系列标准变体,与汽车和产品部件的维修和维护;工艺品,零部件,制造容易。 但是这个设计过程仍有许多不足之 处,在设计的结构尺寸,设计参数,根据经验,他带来了一些错误。此外,在一个小的方面,因为时间问题,没有得到足够的重视,为学生和老师的批评。 微型轿车驱动桥设计 29 参考文献 1 张小虞,叶平 . 汽车工程手册 (设计篇 ) M001 2 刘惟信 M 3 安继儒 M2005 4 陈家瑞汽车构造 M北京:人民交通出版社, 2002 4 5 余志生汽车理论(第三版) M机械工业出版 社, 2002 6 王望予 M2007 7 刘柯军,高淑兰 , 汽车半轴失效分析 J,汽车工艺与材料, 8 徐灦 . 机械设计手册 M. 北京:机械工业出版社, 1991. 9 朱孝录 主编 北京:化学工业出版社, 2005 10 廖念钊等编 四版) 国计量出版社, 2000 11 王明珠 主编 防工业出版社, 1998 12 D. 2002 . 13 D. 2006. 微型轿车驱动桥设计 30 致 谢 大学生活即将结束,在未来的几年,我遇到了很多朋友热心帮助教授工作设计成功的完成不是他们的热情帮助和顾问的指导,教师和学生 在这里都给予指导和帮助我毕业这表示最诚挚的谢意。 首先,设计指导,感谢你紧张的工作,试图引导时间,我们总是关心我们的进展状况,要求我们掌握帮助教师管理在整个设计过程中,从实际操作数据准备阶段,它提供了指导,在毕业设计中,她与我们一起解决设计中出现的问题。 其次,给予帮助教师设计的毕业生,与我的同学以诚挚的感谢,在设计的过程中,他们给了我很多的帮助和无私的关怀,感谢他们。 此外,也给所有的学生我的帮助表示感谢。 总之,本设计的结果是教师和学生,在一个月内,我们合作的非常愉快,教会我很多伟大的真理,是一种资产, 我的生活,我在新教师和学生对我的帮助表示感谢。 I 毕业设计(论文) 课题: 微型轿车驱动桥设计 所在学院: 专 业: 班 级: 姓 名 : 学 号: 指导教师 : 2016 年 3 月 31 日 微型轿车驱动桥设计 录 摘 要 . . V 第 1 章 绪论 . 1 究背景及意义 . 1 内外研究概况与发展趋势 . 1 计要求及技术参数 . 2 第 2 章 总体结构方案拟定 . 3 第 3 章 主减速器的设计 . 4 减速器的结构形式 . 4 减速器的齿轮类型 . 4 减速器的减速形式 . 4 从动齿轮的支承形式 . 5 本参数选择与计算 . 5 减速比 0i 的确定 . 5 轮计算载荷的确定 . 6 轮的设计与校核 . 10 、从动齿轮齿数的选择 . 10 齿轮材料选择 . 10 齿根弯曲疲劳强度设计 . 10 核齿面的接触强度 . 13 承的选择与校核 . 13 承的载荷计算 . 13 承型号的确定 . 15 第 4 章 差速器的设计 . 17 速器结构形式选择 . 17 速器齿轮设计 . 17 轮强度计算 . 19 轮材料选择 . 19 核计算 . 20 星齿轮轴的设计计算 . 20 星齿轮轴的分类及选用 . 20 星齿轮轴的尺寸设计 . 20 微型轿车驱动桥设计 行星齿轮轴的材料 . 21 第 5 章 传动半轴的设计 . 22 轴的型式选择 . 22 轴的设计与校核 . 22 轴的设计计算 . 22 轴的强度较核 . 23 轴的结构、材料及热处理 . 25 向节的设计 . 25 向节结构选择 . 25 向节设计计算 . 26 向节的材料及热处理 . 27 总 结 . 28 参考文献 . 29 致 谢 . 30 微型轿车驱动桥设计 要 本文主要是设计某 微型车 驱动桥 , 对于 微型车 的 驱动桥 ,既要满足转向的要求,又要满足驱动的要求。其主要由主减速器 、差速器、半轴、万向节、驱动桥桥壳等构成。 本次设计根据给定的参数,首先对主减速器进行设计,主要是对主减速器的结构,以及几何 尺寸进行了设计 ;其次,对差速器的形式进行选择,差速器的形式采用普通对称式圆锥行星齿轮差速器;接着,对半轴的结构、支承形式,以及万向节的形式和特点进行了分析设计;最后,对以上的零件进行了强度的校核,并用 件绘制本 驱动桥 的装配图和主要零部件图纸。 关键词: 驱动桥 ,主减速器,差速器,半轴,万向节 微型轿车驱动桥设计 V is to a is to to is of so to of in of as a to of of of of of of 型轿车驱动桥设计 1 第 1 章 绪论 究背景及意义 中国成为全球第一大汽车市场的过程中,微型车正成为重要力量。据中国汽车工业协会的统计, 2009 年上半年,微车销量高达 辆,同比增长 远高于同期 微型车 销量 增长率,成为上半年全国 微型车 销量高速增长的最大功臣。以时下形势来看,微车仍将扮演异常重要的角色,这使得整个微型车市场变局丛生。 过去 5 年,全国微车销量基本上以每年 10 万辆的增速发展。 2008 年,全国共销售微车 130 万辆,只比 2007 年增长了 2%。今年,在多重政策利好的刺激下,微车销量出现了 前所未有的爆发式增长。根据公开资料统计,目前国内微车产能约为 230万辆,但到 2012 年时将接近 400 万辆。 众所周知,今年的汽车市场遇到了难得一见的政策性利好,先是燃油税改革,使得汽车用户免去了养路费成本;二是购置税改革,国家将 下排量的汽车购置税减免了 50%;三是汽车下乡补贴,国家对购买指定范围汽车产品的消费者给予最高10%的补贴。四是油价的上涨,预计明年油价将突破 90 美元。微车同时符合这四项政策的要求,成为最大受益者。在这样的机会下,自主品牌纷纷上马,向微车市场发起了进军。 微型车市场前景如此广 阔,因此加大对微型车的研究显得尤为重要,而作为微型车主要组成 驱动桥,对其的研究更是重中之重 。 内外研究 概况与发展趋势 目前国产驱动桥在国内市场占据了绝大部分份额,但仍有一定数量的车桥依赖进口,国产车桥与国际先进水平仍有一定差距。国内车桥长的差距主要体现在设计和研发能力上,目前有研发能力的车桥厂家还不多,一些厂家仅仅停留在组装阶段。实验设备也有差距,比如工程车和牵引车在行驶过程中,齿轮啮合接触区的形状是不同的,国外先进的实验设备能够模拟这种状态,而我国现在还在摸索中。 在具体工艺细节方面,我国和世 界水平的差距还比较大,归根结底后桥的共用时承载和驱动。在这两方面,今年来出现了一些新的变化。另外,在结构方面,单级驱微型轿车驱动桥设计 2 动桥的使用比例越来越高;技术方面,轻量化、舒适性的要求将逐步提高。总体而言,现在汽车向节能、环保、舒适等方面发展的趋势,要求车桥向轻量化、大扭矩、低噪声、宽速比、寿命长和低生产成本。 为适应不断完善社会主义市场经济体制的要求以及加入世贸组织后国内外汽车产业发展的新形势,推进汽车产业结构调整和升级,全面提高汽车产业国际竞争力,满足消费者对汽车产品日益增长的需求,促进汽车产业健康发展,特制定汽车产 业发展政策。生产出质量好,操作简便,价格便宜的低速载货汽车将适合大多数消费者的要求。在国家积极投入和支持发展汽车产业的同时,能研制出适合中国国情,包括道路条件和经济条件的车辆,将大大推动汽车产业的发展和社会经济的提高。 计要求及技术参数 设计微型车驱动桥,菲亚特 550 基于菲亚特 500 打造,新车搭载了法拉利的 8 引擎,采用后置设计,最大功率为 405 千瓦,由于菲亚特 550 车型参数尚未公布本次参考菲亚特 500 参数进行设计,具体如下: 发动机最大功率 (kW/ 75/6500 发动机最大扭矩 (Nm/ 133/4000 车身长宽高 ( 3547 1627 1497 变速箱: 6 挡 距 ( 2300 前轮距 ( 1407 后轮距 ( 1397 驱动方式:前置前驱 前后轮胎规格: 185/55 高时速: 161Km/h 微型轿车驱动桥设计 3 第 2 章 总体结构方案拟定 微型 轿车多采用前置发动机前 桥 驱动的布置型式,其前桥既是转向桥又是驱动桥,称为 驱动桥 。显然,在 驱动桥 的驱动车轮传动装置中,半轴需采用分段式的并用万向节联接起来,以便使转向车轮能够转向。如图 2示。 图 2动桥 示意图 1234567891011121314通常,轿车的 驱动桥 是断开式的。断开式驱动桥必须与独立悬架相匹配。当左、右驱动车轮经各自的 独立悬架直接与承载式车身或车架相联时,在左、右转向驱动车轮之间实际上没有车桥,但在习惯上仍称为断开式车桥,轿车的前 驱动桥 多采用这种结构,如图 2示 1234567图 2于要求设计的是 微型车 的前驱动桥,因为采用独立悬架,也考虑 微型车 的舒适性和运动的协调性,选用断开式驱动桥。这种驱动桥无刚性的整体外壳,主减速器及其壳体装在车架或车身上,两侧驱动车轮与车架或车身作弹性联系,并可独立地分别相对于车架或车身作上下摆动,车轮传动装置采用万 向节传动。 微型轿车驱动桥设计 4 第 3 章 主减速器的设计 减速器的结构形式 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。 减速器的齿轮类型 主减速器的结构形式主要是根据齿轮类型、减速器形式不同而不同。 主减速器的齿轮主要有螺旋锥齿轮、双曲面齿轮、圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形式。 图 3轮传动 形式 根据给定技术参数,本次设计参考同级别的 菲亚特 550 的轿车作为参考设计对象,由于 菲亚特 550 的轿车的发动机采用的是横置的形式,变速器也采用横置式,所以动力输出的方向正 好与前桥轴线的方向平行。因此,此设计不必采用圆锥齿轮来改变动力旋转的方向,采用圆柱齿轮传动就可以满足要求。一般采用斜齿圆柱齿轮传动,驱动桥为断开式。动力通过左右两根半轴传递给车轮。 减速器的减速形式 对于普通乘用轿车, 由于 i 6,一般采用单级主减速器,单级减速驱动桥产品的优势: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,在重型汽车上占有重要地位; 目前重型汽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,许多重型汽车使用条件对汽车通过性的要求降低,因此,重型汽车产品不必像过去一样,采用复杂的结构提高其微型轿车驱动桥设计 5 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。 从动齿轮的支承形式 主减速器中心必须保证主从动齿轮具有良好的啮合状况,才能使它们很好地工作。齿轮的正确啮合,除了与齿轮的加工质量装配调整及轴承主减速器壳体的刚度有关以外,还与齿轮的支承刚度密切相关。 ( 1)主动斜齿圆柱齿轮的支承 图 3动圆柱斜齿轮跨置式 主动斜齿圆 柱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 3)。 ( 2)从动斜齿圆柱齿轮的支承 图 3动圆柱斜齿轮支撑形式 从动斜齿圆柱齿轮采用圆锥滚子轴承支承(如图 3)。为了增加支承刚度,两轴承的圆锥滚子大端应向内。 本参数选择与计算 减速比 0i 的确定 主减速比 0i 的选择,应在汽车总体设计时和传动系的总传动比(包括变速器、分动器和取力器 、驱动桥等传动装置的传动比)一起由汽车的整车动力计算来确定。由微型轿车驱动桥设计 6 于发动机的工作条件和汽车传动系的传动比(包括主减速比)有关,可以采用优化设计方法对发动机参数与传动系的传动比及主减速比 0i 进行最优匹配,以使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、客车、长途公共汽车,尤其是对竞赛汽车来说,在给定发动机最大功率 情况下,所选择的 0i 值应能保证这些汽车有尽可能高的最 高车速 这时 0i 值就按下式来确定: iV a ( 3 式中: r 车轮的滚动半径, m; 最大功率时发动机的转速, r/ 汽车的最高车速, km/h; 变速器最高挡传动比,通常为 1。 已知 轮胎类型与规格: 225/55 : r 查资料得: 最大功率时发动机的转速为: rp mn p 6 5 0 04 0 0 0 , 暂 取 p 5200 汽车最高车速为: a /161m a x 变速器最高档 为直接档 传动比为: 1代入公式 (3 a iV 故 取 i 轮计算载荷的确定 由于汽车行驶时传动系载荷的不稳定性,因此要准确地算出主减速器齿轮的计算载荷是比较困难的。通常是将发动机最大转矩配以传动系最低挡传动比时和驱动车轮微型轿车驱动桥设计 7 在良好路面上开始滑转时这两种情况下作用在主减速器从动齿轮上的转矩( T 、 )的较小者,作为载货汽车和越野汽车在强度计算中用以验算主减速器从动齿轮最大应力的计算载荷,即: 0m a x(3 2 (3式中: 发动机最大转矩, Nm; 由发动机至所计算的主减速器从动齿轮之间的传动系最低档传动比; T 传动系上述传动部分的传动效率,取 ; 0K 由于 “猛接合 ”离合器而产生冲击载荷时的超载系数,对于一般载货汽车 、矿用汽车和越野汽车以及液力传动及自动变速器的各类汽车取 10 K ;当性能系数0,可取 20 K ,或由实验决定; n该汽车的驱动桥数目; 2G 汽车满载时一个驱动桥给水平地面的最大负荷(对于驱动桥来说,应考虑到汽车最大加速时的负荷增大量), N; 轮胎对地面的附着系数,对于安装一般轮胎的公路用汽车,取 ;对于越野汽车,取 ;对于安装专门的防滑宽轮胎的高级轿车, ; r 车轮的滚动半径, m; i, 分别为由所计算的主减速器从动齿轮到驱动桥之间的传动效率和传动比(例如轮边减速等) 已知 : e 微型轿车驱动桥设计 8 由后面式( 3算得 0故: 20 K 由于该轿车只有一个驱动桥则: 1n 由后面计算得:汽车满载有总重量为 NG a , 查参考文献 1汽车轴荷分配中 微型车 发动机前置前驱满载时前轴分配为%60%47 。本设计中取 58%, 9 3 0 82 由于该轿车是安装 一般轮胎的公路用汽车,则: 由上面计算可得: 29225.0rr m 由经验得: B 由于该轿车无轮边减速器,则: 1将上述参数值代入公式( 3( 3计算得: 1 30m a x 4 9 2 2 9 82 汽车的类型很多,行驶工况又非常复杂,轿车一般在高速轻载条件下工作,而矿用汽车和越野汽车则 在高负荷低车速条件下工作,没有简单的公式可算出汽车的正常持续使用转矩。但对于公路车辆来说,使用条件较非公路车辆稳定,其正常持续转矩根据所谓平均比牵引力的值来确定,即主减速器从动齿轮的平均计算转矩 )()( Nm ( 3 式中: 汽车满载总重量, N; 所牵引的挂车的满载总重量, N,但仅用于牵 引车的计算; r 车轮的滚动半径, m; 道路滚动阻力系数,计算时对于轿车可取 于载货汽微型轿车驱动桥设计 9 车可取 城越野汽车可取 汽车正常使用时的平均爬坡能力系数,通常对轿车取 载货汽车和城市公共汽车取 长途公共汽车取 越野 汽车取 汽车或汽车列车的性能系数: m a x)( (3当 16)(a xG 时,取 0 、 n 、 等见式 (3式( 3的说明。 由参考文献 1得查得汽车总质量 计算方法: 微型车 的总质量 指装备齐全,并按规定装满客、货时的整车质量。 微型车 的总质量 整备质量 0m 、乘员和驾驶员质量以及乘员的行李质量三部分组成。其中,乘员和驾驶员每人质量按每人质量按 65,于是: a 650 该式中, n 为包括驾驶员在内的载客数; a 为行李系数,可按参考文献 1表 1 已知: NG a ; 由于是轿车,所以 0 由上得: 29225.0 轿车选用 f ,取 f ; 汽车正常使用时的平均爬坡能力系数,通常对轿车取 f ; 经计算 1 9 a xG ,则 取 0把各参数代入式( 3得到: 微型轿车驱动桥设计 10 0 8 9) 2 9 2 2 1 4 3 0 8()()( 轮的 设计与校核 、从动齿轮齿数的选择 为了啮合平稳、噪音小和具有高的疲劳强度,大小齿轮的齿数和不少于 40 在轿车主减速器中,小齿轮齿数不小于 9。 查阅资料,经方案论证,主减速器的传动比为 : 初步选定齿轮 91 Z , 9 7 取 322 Z 齿轮 材料选择 由于齿轮转速比较高,选用硬齿面。 先按轮齿弯曲疲劳强度设计,再较核齿面接触强度,其设计步骤如下: 先选择齿轮材料,确定许用应力: 均选用 20渗碳淬火,硬度 56 62 由参考文献 4图 5得弯曲疲劳极限应力 30 ; 由参考文献 4图 5得接触疲劳极限应力 500 ; 齿根弯曲 疲劳强度设计 由式参考文献 4中式( 5 : 3 ( 3 1)确定轮齿的许用弯曲应力 按参考文献 4( 5算 两齿轮的许用弯曲应力 1, 2( 分别按下式确定 ( 3 式 中: 试验齿轮齿根的弯曲疲劳极限,查参考文献 4图 5 微型轿车驱动桥设计 11 试验齿轮的应力修正系数,本书采用国家标准给定的 值计算时,2 弯曲疲劳强度计算的寿命系数,一般取 1当考虑齿轮工作在有限寿 命时,弯曲疲劳许用应力可以提高的系数,查参考文献 4图 5 弯曲强度的最小安全系数。一般传动取 要传动取 由上得: 30 取 2 1 把各参数代入式( 3得: M P 7 7 430m i nl i m 2)计算小齿轮的名义转矩 1T T Nm 3)选取载荷系数 K 因为是斜齿轮传动,且加工精度为了 7 级,故 K 可选小些,取 K=)齿宽系数 d 的选择: d 选大值时,可减小直径,从而减小传动的中心距,并在一定程度上减轻包括箱体在内的整个传动装置的重量,但是却增大了齿宽和轴向尺寸, 增加了载荷分布的不均匀性。 d 的推荐值为: 当为软齿面时,齿轮相对于轴承对称布置时, d = 非对称布置时, d = 悬臂布置或开式传动时, d = 微型轿车驱动桥设计 12 当为硬齿面时,上述 d 值相应减小 50%。 取 d =取 16 ; 6)确定复合系数 因两轮所选材料及热处理相同,则 相同,故设计时按小齿轮的复合齿形系数1入即可。而 o o s 3311 由参考文献 4图 5得 1上述参数代入式( 3得 23 211 按参考文献 4表 5标准模数,取 5nm 中心距 n 329(5co ( 21 7)计算其它几何尺寸 如下表 表 3、从动圆柱斜齿轮参数 参 数 符 号 主动斜齿圆柱 齿轮 从动斜齿圆柱 齿轮 齿数 32 螺旋角 16 法面模数 5 端面模数 面压力角 n 20 端面压力角 co st an 分度圆直径 c o 型轿车驱动桥设计 13 基圆直径 tb d 顶高 ha= 1+根高 1+)顶圆直径 aa 根圆直径 ff 量齿数 3v 校核齿面的接触强度 由参考文献 4式( 5知 ( 3 弹性系数,当齿轮都为钢制, 代入公式( 3 M P H 211 齿面许用接触应力 按参考文献 4式( 5算,因为主减速器为较重要传动,取最小安全系数 1 1则 0 7 0 0m i nl i m 因为 ,故接触疲劳强度也足够。 承的 选择与校核 承的载荷 计 算 当 斜齿圆柱 齿轮齿面上所受的圆周力、轴向力和径向力计算确定后,根据主减速器齿轮轴承的布置尺寸,即可求出轴承所受的载荷。图 3单级主减速器的跨置式支承的尺寸布置图 : 微型轿车驱动桥设计 14 图 3级主减速器轴承布置尺寸 图 3各参数尺寸: a=46b=22c=d= 由主动 斜齿圆柱 齿轮齿面受力简图(图 3示),得出各轴承所受的径向力与轴向力。 图 3动 斜齿圆柱 齿轮齿面受力简图 轴承 A:径向力 22a z m 1 a + b )F ( a ) +-a a 2 a ( 3 轴向力 ( 3 将各参数代入式( 3( 3有: 微型轿车驱动桥设计 15 997N, 752N 轴承 B:径向力 22a z m 1 a + b )F ( a + b ) +-a a 2 a ( 3 轴向力 0 ( 3 将各参数代入式( 3( 3有: 493N, N 轴承 C:径向力 22a z m 2+c + d c + d 2 ( c + d ) ( 3 轴向力 ( 3 将各参数代入式( 3( 3有: 283N, 752N 轴承 D:径向力 22a z m 1 d c + d 2 ( c + d ) ( 3 轴向力 0 ( 3 将各参数代入式( 3( 3有: 745N, N 承型号的确定 轴承 A 计算当量动载荷 P 752=F 3997 =阅文献 2, 斜齿圆柱 齿轮圆锥滚子轴承 e 值为 故 e,由此得 X=外查得载荷系数 P= ( 3 将各参数代入式(
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