货车驱动桥设计毕业设计方案论证报告

机电工程学院机电工程学院 毕毕业业设设计计方方案案 论论证证报报告告 设计题目设计题目 SQ1084SQ1084 货车驱动桥设计货车驱动桥设计 学生姓名 学生姓名 张昆张昆 学学 号 号 201215911106201215911106 专业班级 专业班级 车辆车辆 10241024 指导教师 指导教师 夹国中夹国中 2016 年年 03 月月 15 日日 2 目目 次次 1 汽车驱动桥国内外发展状况及现状的介绍 3 2 汽车驱动桥总体方案论证 3 3 具体设计说明 4 3 1 主减速器设计 4 3 2 差速器设计 5 4 驱动桥壳结构选择 7 论证结果 7 参考文献 8 3 1 汽车驱动桥国内外发展状况及现状的介绍 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 通过该政策的实施 使我国汽车产业在 2010 年前发展成为国民经济的 支柱产业 为实现全面建设小康社会的目标做出更大的贡献 政府职能部门依据行 政法规和技术规范的强制性要求 对汽车 农用运输车 低速载货车及三轮汽车 下同 摩托车和零部件生产企业及其产品实施管理 规范各类经济主体在汽车产 业领域的市场行为 低速载货汽车 在汽车发展趋势中 有着很好的发展前途 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 在新政策 汽 车产业发展政策 中 在 2010 年前 我国就要成为世界主要汽车制造国 汽车产 品满足国内市场大部分需求并批量进入国际市场 2010 年 汽车生产企业要形成 若干驰名的汽车 摩托车和零部件产品品牌 通过市场竞争形成几家具有国际竞争 力的大型汽车企业集团 力争到 2010 年跨入世界 500 强企业之列 等等 同时 在这个新的汽车产业政策描绘的蓝图中 还包含许多涉及产业素质提高和市场环境 改善的综合目标 着实令人鼓舞 然而 不可否认的是 国内汽车产业的现状离产 业政策的目标还有相当的距离 自 1994 年 汽车工业产业政策 颁布并执行以来 国内汽车产业结构有了显著变化 企业规模效益有了明显改善 产业集中度有了一 定程度提高 但是 长期以来困扰中国汽车产业发展的散 乱和低水平重复建设问 题 还没有从根本上得到解决 多数企业家预计 在新的汽车产业政策的鼓励下 将会有越来越多的汽车生产企业按照市场规律组成企业联盟 实现优势互补和资源 共享 2 汽车驱动桥总体方案论证 驱动桥的结构型式按齐总体布置来说共有三种 即普通的非断开式驱动桥 带 有摆动半轴的非断开式驱动桥和断开式驱动桥 图 3 1 驱动桥的总体布置型式简图 a 普通非断开式驱动桥 b 带有摆动半轴的非断开式驱动桥 c 断开式驱 4 动桥 普通非断开式驱动桥 由于其结构简单 造价低廉 工作可靠 最广泛地用在 各种载货汽车 客车和公共汽车上 在多数的的越野汽车和部分轿车上也采用这种 结构 它的具体结构是桥壳是一根支承在左 右驱动车轮上的刚性空心梁 而齿轮 及半轴等所有的传动机件都装在其中 这时整个驱动桥 驱动车轮及部分传动轴均 属簧下质量 使汽车的簧下质量较大 这是它的一个缺点 采用单级主减速器代替 双级主减速器可大大减小驱动桥质量 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 2 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 它又总是与独立悬架相匹配 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梁或车 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独立地 相对于车架或车厢作上下 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 所以断开式驱动桥也称为 带有摆动半轴的驱动桥 3 具体设计说明 3 1 主减速器设计 主减速器的结构型式 主要是根据其齿轮类型 主动齿轮和从动齿轮的安置方 法以及减速型式的不同而异 在现代汽车驱动桥上 主减速器采用得最广泛的是 格里森 Gleason 制或 奥利康 Oerlikon 制的螺旋锥齿轮和双面锥齿轮 图 4 1 螺旋锥齿轮与双曲面齿轮传动 a 螺旋锥齿轮传动 b 双曲面齿轮传动 采用双曲面齿轮 他的主 从动齿轮轴线不相交而呈空间交叉 其空间交叉角 即将一轴线平移 使之与另一轴线相交的交角 也都是采用 90 主动齿轮轴 相对于从动齿轮轴有向上或向下的偏移 称为上偏置或下偏置 这个偏移量称为双 曲面齿轮的偏移距 当偏移距大到一定程度 可使一个齿轮轴从另一个齿轮轴旁通 过 这样就能在每个齿轮的两边布置尺寸紧凑的支承 这对于增强支承刚度 保证 齿轮正确啮合从而提高齿轮寿命大有好处 和螺旋锥齿轮由于齿轮的轴线相交而使 得主 从动齿轮的螺旋角相等的情况不同 双曲面齿轮的偏移距使得主动齿轮的螺 5 旋角大于从动齿轮的螺旋角 因此 双曲面传动齿轮副的法向模数或法向周节虽相 等 但端面模数或端面周节是不等的 主动齿轮的端面模数或端面周节是大于从动 齿轮的 这一情况就使得双曲面齿轮传动的主动齿轮比相应的螺旋锥齿轮传动的主 动齿轮有更大的直径和更好的强度和刚度 其增大的程度与偏移距的大小有关 另 外 由于双曲面传动的主动齿轮的直径及螺旋角都较大 所以相啮合齿轮的当量曲 率半径较相应的螺旋锥齿轮当量曲率半径为大 从而使齿面间的接触应力降低 随 偏移距的不同 双曲面齿轮与接触应力相当的螺旋锥齿轮比较 负荷可提高至 175 双曲面主动齿轮的螺旋角较大 则不产生根切的最少齿数可减少 所以可选用较少 的齿数 这有力于大传动比传动 当要求传动比大而轮廓尺寸又有限时 采用双曲 面齿轮更为合理 因为如果保持两种传动的主动齿轮直径一样 则双曲面从动齿轮 的直径比螺旋锥齿轮的要小 这对于主减速比的传动有其优越性 对中等5 4 0 i 传动比 两种齿轮都能很好适应 由于双曲面主动齿轮螺旋角的增大 还导致其进 入啮合的平均齿数要比螺旋锥齿轮相应的齿数多 因而双曲面齿轮传动比螺旋锥齿 轮冲动工作更加平稳 无噪声 强度也高 双曲面齿轮的偏移距还给汽车的总布置 带来方便 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 35 不涂漆 34 图 4 5 采用组合式桥壳的单级主减速器 减速型式的选择与汽车的类型及使用条件有关 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 的大小及驱动桥下的离地间隙 驱动桥的数 0 i 目及布置型式等 本设计采用组合式桥壳的单级主减速器 图 单级主减速器具有结构简单 质量小 尺寸紧凑及制造成本低等优点 其主 从动锥齿轮轴承都直接支承在与桥 壳铸成一体的主减速器壳上 结构简单 支承刚度大 质量小 造价低 6 3 2 差速器设计 由于差速器亮是装在主减速器从动齿轮上 故在确定主减速器从动齿轮尺寸 时 应考虑差速器的安装 差速器壳的轮廓尺寸也受到从动齿轮及主动齿轮导向轴 承支座的限制 1 差速器齿轮的基本参数选择 A 行星齿轮的基本参数选择 本载货汽车选用 4 个行星齿轮 7 B 行星齿轮球面半径的确定 mmRB 圆锥行星齿轮差速器的尺寸通常决定于行星齿轮背面的球面半径 它 B R 就是行星齿轮的安装尺寸 实际上代表了差速器圆锥齿轮的节锥矩 在一定程度上 表征了差速器的强度 球面半径可根据经验公式来确定 3 jBB TKR 式中 行星齿轮球面半径系数 B K 计算转矩 j TmN mmTKR jBB 72252 2 3 3 确定后 即可根据下式预选其节锥矩 B R B RA99 0 98 0 0 mmRA B 86 6 798 0 99 0 98 0 0 C 行星齿轮与半轴齿轮齿数的选择 选用行星齿轮齿数为 10 半轴齿轮齿数为 16 D 差速器圆锥齿轮模数及半轴齿轮节圆直径的初步确定 先初步求出行星齿轮和半轴齿轮的节锥角 1 2 2 1 1 arctan z z 1 2 2 arctan z z 式中 为行星齿轮和半轴齿轮齿数 1 z 2 z 10 34 6 arctanarctan 2 1 1 z z 80 6 34 arctanarctan 1 2 2 z z 再求出圆锥齿轮的大端模数 2 2 0 1 1 0 sin 2 sin 2 z A z A m 4 010sin 6 86 6 2 sin 2 sin 2 2 2 0 1 1 0 z A z A m 7 节圆半径右下式求得 d zmd mmmzd4 24 06 11 mmmzd 6 134 034 22 4 驱动桥壳结构选择 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 因此桥壳既是承载件又是传动件 同 时它又是主减速器 差速器及驱动车轮传动装置 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 选用可分式桥壳 它的结构如图所示 整个桥壳由一个垂直结合面分为左右两 部分 每一部分均由一个铸件壳提和一个压入其外端的半轴套管组成 半轴套管与 壳体用铆钉联接 图 4 9 可分式桥壳 8 论证结果 此次设计了驱动桥及其各个部件 包括驱动桥的设计 主减速器的设计 差速 器的设计 和桥壳的设计 所选择的主减速比在满足汽车在给定使用的条件下 具有最佳的动力性和燃料 经济性 差速器在保证左 右驱动车轮能以汽车动力学所要求的差速滚动外并能将 转矩平稳而连续不断地传递给左 右驱动车轮 驱动桥各零部件在保证其强度 刚 度 可靠性及使用寿命的前提下 减小簧下质量 初步改善了汽车的平顺性 选用 的结构简单 维修也比较方便 制造容易 但同时 在驱动桥的设计上还存在着不 足 有待解决 参考文献 1 朱利安 哈皮安 史密斯 主编 现代汽车设计概论 化学工业出版社 2007 年 2 刘惟信 汽车车桥设计 北京 清华大学出版社 2004 3 陈家瑞 汽车构造 第五版 北京 人民交通出版社 2008 4 刘利胜 姜晓 汽车底盘构造 北京 北京大学出版社 2006 5 林幕义 张福生 汽车底盘构造与设计 北京 冶金工业出版社 2007 6 吴文琳 图解汽车底盘构造手册 北京 化学工业出版社 2007 7 7 金国栋 汽车概论 北京 机械工业出版社 2000 8 汽车工程手册编委会编 汽车工程手册 设计篇 北京 人民交通