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内容简介：

毕业设计（论文）中期 检 查表 填表日期 2011 年 4 月 18 日 迄今已进行 8 周剩余 9 周 学生姓名 孔湛淞 院系 汽车与交通工程学 院 专业、班级 车辆工程 导教师姓名 鲍 宇 职称 高级实 验师 从事 专业 汽车运用 是否 外聘 是 否 题目名称 北京 体式驱动桥设计 学 生 填 写 毕业设计（论文）工作进度 已完成主要内容 待完成主要内容 完成驱动桥各组成部分的设计，（ 主减速器基本参数选择及设计计算；差速器齿轮的基本参数的选择及强度计 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 ）。 驱动桥总装图 图。 设计说明书的整理 装配图（ 修改 主要零件图的绘制 存在问题及努力方向 在驱动桥的设计过程中，虽然完成对尺寸的设计及各部件的校核，但对驱动桥的可组成的加工工艺不是十分了解，对设计造成困难，在以后的设计中要逐步了解工艺、及各部件的公差配合。 学生签字： 孔湛淞 指导教师 意 见 指导教师签字： 年 月 日 教研室 意 见 教研室主任签字： 年 月 日 毕业设计（论文）任务书 学生姓名 孔湛淞 院系 汽车 与交通工程学院 专业、班级 车辆工程 指导教师姓名 鲍 宇 职称 高级实验师 从事 专业 汽车运用 是否外聘 是 否 题目名称 北京 体式驱动桥设计 一、设计（论文）目的、意义 汽车后桥是汽车的主要部件之一，其基本功用是增大由传动轴或直接由变速器传来的转矩，再将转矩分配给左右驱动车轮，并使左右驱动车轮具有汽车行驶运动所要求的差速功能 ； 同时，驱动桥还要承受作用于路面和车架或承载车身之间的铅垂力、纵向力，横向力及其力矩。 其质量，性能的好坏直接影响整车的安全性，经济性、舒适性、可靠性。通过进行 后 驱动 桥 的 主减速器 、 差速器 、壳 体 、半轴 等设计，使学生综合运用所学专业知识，熟练 图技能，力求设计合理，理论联系实际，设计手段具有一定的先进性。 二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法） 对一种整体式驱动桥 的 主减速器、差速器、 半轴与桥壳等进行设计、计算、绘图 。 主要参数： 整车总质量： 4495动机最大转矩： 01 变速器一挡传动比： 减速器传动比： 他按汽车设计要求。 设计内容： 的及意义 ； 动 桥的总体结构设计 ； 技术要求： 车后 驱动 桥 设计的方法、步骤； 车后 驱动 桥 设计应用的目的、意义、现状； 型汽车 整车 及发动机参数为依据 ，进行 汽车后 驱动 桥 设计； 关书籍、设计手册、网络、近几年专业期刊等），充分调研； 断发现问题解决问题，方案正确、计算准确、设计合理、图纸及撰写规范。 、设计（论 文）完成后应提交的成果 ： 1、设计说明部分： （ 1）毕业设计计算说明书 （ 15000 字） 2、设计图纸 ： 件图和装配图 。 （ 折合 零号图至少三张） 四、设计（论文） 进度安排 ： （ 1） 第 1 周 ( 2 月 28 日 3 月 6 日 )： 查阅参考资料， 收集相关技术资料 ， 了解分动器的功能、主要结构形式 和工作原理。 （ 2） 第 2 周 ( 3 月 7 日 3 月 13 日 )： 结合任务书制定设计方案，撰写 开题报告 。 （ 3） 第 3 周 (3 月 14 日 3 月 20 日 )： 查找相关设计资料或手册，分析并确定 分 时四驱分动器的具体结构形式，主要零部件及相互 位置关系 。 （ 4） 第 4 周 ( 3 月 21 日 3 月 27 日 )： 根据给定的设计参数，按照有关的设计要求和顺序进行具体结构尺寸参数计算及其他有关参数的选配 。 （ 5） 第 5 周 (3 月 28 日 4 月 3 日 )： 绘制 二维装配图 。 （ 6） 第 6 周 (4 月 4 日 4 月 10 日 )： 继续 绘制 二维装配图。 要求设计完整正确，图纸能够完整表达所设计总成或零部件的结构特点 （ 7） 第 7 周 (4 月 11 日 4 月 17 日 )： 绘制 二维 部分零件图 （ 8） 第 8 周 (4 月 18 日 4 月 24 日 )： 接受中期检查。 （ 9） 第 9 周 (4 月 25 日 5 月 1 日 )： 对中期检查的不足之 处进行修改。 （ 10） 第 10 周 (5 月 2 日 5 月 8 日 )： 对设计草图进行修改 ，绘制三维零件图并进行装配 （ 11） 第 11 周 (5 月 9 日 5 月 15 日 )： 进行相关校核 。 （ 12） 第 12 周 ( 5 月 16 日 5 月 22 日 )： 完成设计图纸及说明书初稿 。 （ 13） 第 13 周 ( 5 月 23 日 5 月 29 日 )： 说明书及图纸送审，根据审阅老师意见进行修改。 （ 14） 第 14 周 ( 5 月 30 日 6 月 5 日 )： 预答辩 。 （ 15） 第 15 周 ( 6 月 6 日 6 月 12 日 )： 修改预答辩中发现的问题准备答辩 。 （ 16） 第 16 周 ( 6 月 13 日 6 月 19 日 )： 修改预答辩 中发现的问题准备答辩 。 （ 17） 第 17 周 ( 6 月 20 日 6 月 26 日 )：答辩。 五、主要参考资料 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）开题报告 设计（论文）题目 : 北京 整体式驱动桥设计 院 系 名 称 : 汽车与交通工程学院 专 业 班 级 : 车辆工程 学 生 姓 名 : 导 师 姓 名 : 开 题 时 间 : 指导委员会 审查意见： 签字： 年 月 日 毕业设计（论文）开题报告 学生姓名 院系 汽车与交通工程学院 专业、班级 车辆工程 指 导教师姓名 职称 高级实 验师 从事 专业 汽车运用 是否外聘 是否 题目名称 北京 体式驱动桥设计 一、 课题研究 现状、 选题 目的 和意义 近几年，我国驱动桥总成市场发展迅速，产品产出持续扩张，国家产业政策鼓励驱动桥总成产业向高技术产品方向发展，国内企业新增投资项目投资逐渐增多。投资者对驱动桥总成市场的关注越来越密切，这使得驱动桥总成市场的发展研究需求增大。 1、国外研究现状 现在，世界上货车普遍采用两种驱动桥结构 单级减速双曲线螺旋锥齿轮副 ； 带轮边减速 (行星齿轮传动 )的双级主减速器。后者更 适宜于最大程度地满足用户不同需要。 在西欧，带轮边减速的双级主减速器后驱动桥只占整个产品的 40%，且有呈下降趋势，在美国只占 10%。其原因是这些地区的道路较好，采用单级减速双曲线螺旋锥齿轮副成本较低，故大部分均采用这种结构。而亚洲、非洲和南美国家则采用带轮边减速的双级主减速器的驱动桥，用于非道路和恶劣道路使用的车辆 (工程自卸车、运水车等 )。 国外汽车驱动桥已普遍采用限滑差速器 N 一 嵌式或多片摩擦盘式、湿式行车制动器等先进技术。限滑差速器大大减少了轮胎的磨损，而湿式行车制动器则提高了主机的安全性能， 简化了维修工作。国内仅一部分车使用 N 一 嵌式差速器。限滑差速器成本较高，因而在多数国产驱动桥上一直没有得到应用。目前向国内提供限滑差速器的制造商主要是美国 司和德国采埃孚公司。美国 司在苏州的工厂即将建成投产，主要生产 N 一 嵌式、多片摩擦盘式和户下 O 比例扭矩 (三周节 )差速器 (锁紧系数 国内如徐工、鼎盛天工等主机制造商等原来自制一部分 N 一 嵌式差速器，后因质量不过关而放弃。国内有几个制造商生产比例扭矩差速器，但均为单周节，锁紧系数 138，较三周节要小得 多。徐州良羽传动机械有限公司在停车制动器 (液压 )上也做了一些工作，主要用于重型卡车产品，但国产此类产品的可靠性还有待提高。 美国戴纳 (司斯皮赛尔重型车桥和制动器部最近研制成新一代货车用中型和重型科尔德 (列车桥，其中一种重型单级减速驱动桥和两种中型单级减速驱动桥已投人生产。除供应纳维斯塔国际公司和麦克货车公司用外，并将积极开拓世界市场。新型科尔德重型 523 压 S 单级桥标定载荷 1044用新设计的恒齿高准双曲面齿轮，直径 470m 垃。该齿轮采用专利工艺加工，齿根全圆弧倒角，比传统的准 双曲面齿轮更坚固。该齿轮具有表面塑性变形小，产生的热量少，使用寿命长，效率高等优点，据试验表明，新的 523 作 S 车桥比先前 10440桥的使用寿命提高 2倍，如在 523 于 S 车轿上加装控制式差速锁还能大大提高在恶劣环境下的牵引力。来用整体式球墨铸铁外壳制成的 5135 一和 5150 一 S 两种型号的中型桥，额定载荷分别为 6129 6810动比值范围 两种车桥是为低断面轮胎，较高速度车辆而设计的。其为快速和长途运输需求而安装锥形滚柱轴承具有较高承载能力 ;其高频淬火的车桥轴使用寿命长，适用 多种润滑剂的三唇橡胶油封密封性能好。 国外 轻 型货车驱动桥开发技术已经非常的成熟，建立新的驱动桥开发模式成为国内外驱动桥开发团体的新目标。驱动桥设计新方法的应用使得其开发周期缩短，成本降低，可靠性增加。 2、国内研究现状 我国驱动桥制造企业的开发模式主要由测绘、引进、自主开发三种组成。主要存在技术含量低，开发模式落后，技术创新力不够，计算机辅助设计应用少等问题。一些企业技术力量相对要好些的企业，测绘的是从国外引进的原装桥，并且这些企业一般具有较为完善的开发体系和流程，也具有较完善的试验手段，但是开发过 程属于对国外的仿制，对其逆向研究后结合自我情况生产。 总之，我国汽车驱动桥的研究设计与世界先进驱动桥设计技术还有一定的差距，我国车桥制造业虽然有一些成果，但都是在引进国外技术、 仿制 、再加上自己改进的基础上了取得的。个别比较有实力的企业，虽有自己独立的研发机构但都处于发展的初期。在科技迅速发展的推动下，高新技术在汽车领域的应用和推广，各种国外汽车新技术的引进，研究团队自身研发能力的提高，我国的驱动桥设计和制造会逐渐发展起来，并跟上世界先进的汽车零部件设计制造技术水平。 按结构形式，驱动桥可分为三大类： (1) 是驱动桥结构中最为简单的一种，是驱动桥的基本形式，在重型卡车中占主导地位。一般在主传动比小于 6 的情况下，应尽量采用中央单级减速驱动桥。目前的中央单级减速器趋于采用双曲线螺旋伞齿轮，主动小齿轮采用骑马式支承，有差速锁装置供选用。 (2) 在国内目前的市场上，中央双级驱动桥主要有 2 种类型：一类载重汽车后桥设计，如伊顿系列产品，事先就在单级减速器中预留好空间，当要求增大牵引力与速比时，可装入圆柱行星齿轮减速机构，将原中央单级改成中央双级驱动桥，这种 改制 “ 三化 ” （即系列化，通用化，标准化）程度高，桥壳、主减速器等均可通用，锥齿轮直径不变；另一类如洛克威尔系列产品，当要增大牵引力与速比时，需要改制第一级伞齿轮后，再装入第二级圆柱直齿轮或斜齿轮，变成要求的中央双级驱动桥，这时桥壳可通用，主减速器不通用，锥齿轮有 2 个规格。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，作为系列产品而派生出来的一种型号，它们很难变型为前驱动桥，使用受到一定限制；因此，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)边减速驱动桥 轮边减速驱动桥较为广泛地用于油田、建筑工地、矿山等非公路车与军用车上。当前轮边减速 桥可分为 2 类：一类为圆锥行星齿轮式轮边减速桥；另一类为圆柱行星齿轮式轮边减速驱动桥。圆锥行星齿轮式轮边减速桥由圆锥行星齿轮式传动构成的轮边减速器，轮边减速比为固定值 2，它一般均与中央单级桥组成为一系列。在该系列中，中央单级桥仍具有独立性，可单独使用，需要增大桥的输出转矩，使牵引力增大或速比增大时，可不改变中央主减速器而在两轴端加上圆锥行星齿轮式减速器即可变成双级桥 。这类桥与中央双级减速桥的区别在于：降低半轴传递的转矩，把增大的转矩直接增加到两轴端的轮边减速器上，其 “ 三化 ” 程度较高。但这类桥因轮边减速比为固定值 2，因此，中央主减速器的尺寸仍较大，一般用于公路、非公路军用车。圆柱行星齿轮式轮边减速桥，单排、齿圈固定式圆柱行星齿轮减速桥，一般减速比在 3 至 间。由于轮边减速比大，因此，中央主减速器的速比一般均小于 3，这样大锥齿轮就可取较小的直径，以保证重型卡车对离地问隙的要求。这类桥比单级减速器的质量大，价格也要贵些，而且轮谷内具有齿轮传动，长时间在公路上行驶会产生大 量的热量而引起过热；因此，作为公路车用驱动桥，它不如中央单级减速桥。 3、 选题目的和意义 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。综上所诉， 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，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，推动汽车经济的发展，并且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，所以本题设计一款结构优良的 轻型 货车驱动桥具有一定的意义。 二、设计（论文） 的基本内容 、 拟解 决的主要问题 1、设计的 基本 内容 （ 1） 选题的背景、目的及意义 ； （ 2）汽车后驱动桥的总体结构设计； （ 3）主减速器总成的设计； （ 4）差速器的设计； （ 5）后桥壳的设计； （ 6）半轴的设计。 2、 拟解决的主要问题 （ 1）主减速器结构选择和参数计算。 （ 2）差速器结构选择和参数计算。 （ 3）半轴形式选择和参数计算。 （ 4）桥壳的结构形式的选择。 三、技术路线（研究方法） 主减速器参数计算 差速器参数计算 驱动桥壳参数计算 驱动半轴参数计算 强度校核 利用 图 调研并查阅相关资料 确定总体方案 主减速器结构设计 差速器结构设计 驱动半轴结构设计 驱动桥壳结构设计 完成绘图和设计说明书 四 、进度安排 （ 1） 第 1 周： 查阅参考资料， 收集相关技术资料，掌握汽车驱动桥设计方法。 （ 2） 第 2 周： 结合任务书制定设计方案，撰写开题报告。 （ 3） 第 3： 整理资料、提出问题、撰写设计说明书草稿、绘制装配草图 （ 4） 第 6 周： 继续 绘制 图纸。 完成 汽车后驱动桥的总体结构设计；主减速器总成的设计 。 （ 5） 第 7 周： 绘制零件图 ， 继续 绘制 图纸。完成 差速器的设计；后桥壳的设计；半轴的设计 （ 6） 第 8 周： 接受中期检查。 （ 7） 第 9 周： 对中期检查的不足之处进行修改。进一步完成设计。 （ 8） 第 10： 对设 计草图进行修改 ，绘制图纸。撰写设计说明书。 （ 9） 第 12 周： 完成设计图纸及说明书 。 （ 10） 第 13 周： 说明书及图纸送审，根据审阅老师意见进行修改。 （ 11） 第 14 周： 预答辩 。 （ 12） 第 15： 修改预答辩中发现的问题准备答辩 。 （ 13） 第 17 周：答辩。 五 、 参考文献 1刘惟信主编 M北京 :清华大学出版社， 2001. 2刘惟信主编 M北京 :清华大学出版社， 2004. 3汽车工程编写组编辑委员会 M北京 :人 民交通出版社， 2001. 4冯健璋主编 M北京 :机械工业出版社， 2007. 5陈家瑞主编 下册 ) M北京：人民交通出版社， 2000. 6黄景宇主编 M北京：人民交通出版社， 2008. 7朱龙根主编 M北京 :机械工业出版社， 2006. 8王国权 M机械工业出版社， 2009. 9王霄峰 M. 北京 :清华大学出版社， 2010. 10高杰 主减速器总成 J2004,09. 11王铁 J008. 12陈珂 汽车后桥差速器齿轮结构设计优化研究 J008. 13吴训成，毛世民点接触齿面啮合分析的基本公式及其应用研究 J机械设计， 2000. 14阮军 山西焦煤科技 J15 998. 16999. 六、备注 指导教师意见： 签字： 年 月 日 本科学生毕业设计 北京 体式 驱动桥设计 院系 名称 ： 汽车 与交通工程学院 专业班级 ： 车辆 工程 学生姓名 ： 指导教师 ： 职 称 ： 高级实验师 黑 龙 江 工 程 学 院 二 一一 年六月 黑龙江工程学院本科生毕业设计 I 摘 要 驱动桥是汽车的重要总成部件，也是汽车总成中的重要承载件，所以驱动桥的好坏直接影响着汽车整体的性能和零件的使用寿命等 。驱动桥由 主减速器、差速器、半轴及桥壳四部分组成， 其基本功用是降速增扭，把发动机的动力传递给左右车轮，并使汽车在转向时保证左右车轮的差速功能， 此外，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。 本设计首先论述了驱动桥的总体结构，在分析了驱动桥的结构形式及优缺点后确定总体设计方案： 主减速器采用螺旋锥齿轮的单级主减速器 ，差速器采用圆锥行星齿轮差速器，半轴采用全浮式 半轴 ， 桥壳采用 整体式桥壳。 本设计主要完成了单 级减速器、圆锥行星齿轮差速器、全浮式半轴 的设计 和 桥壳 的计算和校核及材料选取等 工作。 关键词： 整体式； 驱动桥 ； 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 an an in so of a on of by a s to to in on or of of of of of of a so 龙江工程学院本科生毕业设计 i 目 录 摘要 . I . 错误 !未定义书签。 第 1 章 绪论 . 1 计 目的及意义 . 1 内外驱动桥研究状况 . 1 计主要内容 . 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 . 5 减速器的齿轮类型 及选择 . 5 减速器的减速形式 及选择 . 7 减速器主从动锥齿轮的支承形式及安 装方法 . 8 速器结构方案的确定 . 9 轴 的分类及方案的 确定 . 10 壳 的分类及方案 的确定 . 10 章小结 . 11 第 3 章 主减速器设计 . 12 述 . 12 减速器齿轮参数的选择与强度计算 . 12 减速器计算载荷的确定 . 12 减速器齿轮参数的选择 . 13 减速器齿轮强度计算 . 16 减速器轴承计算 . 21 减速器齿轮材料及热处理 . 27 黑龙江工程学院本科生毕业设计 减速器的润滑 . 28 章小结 . 28 第 4 章 差速器 设计 . 29 述 . 29 称式圆锥行星齿轮差速器原理 . 29 称式圆锥行星齿轮差速器的结构 . 30 称圆锥行星锥齿轮差速器的设计 . 31 速器齿轮的基本参数选择 . 31 速器齿轮的几何尺寸计算 . 33 速器齿轮的强度计算 . 34 速器齿轮的材料 . 35 章小结 . 36 第 5 章 半轴设计 . 37 述 . 37 轴的设计与计算 . 37 浮式半轴的计算载荷的确定 . 37 轴杆部直径的初选 . 38 浮式半轴强度计算 . 39 浮式半轴花键强度计算 . 39 轴材料与热处理 . 40 章小结 . 41 第 6 章 驱动桥桥壳的设计 . 42 述 . 42 壳的受力分析及强度计算 . 42 壳的静弯曲应力计算 . 42 不平路面冲击载荷作用下桥壳的强度 . 44 车以最大牵引力行驶时的桥壳的强度计算 . 44 车紧急制动时的桥壳强度计算 . 46 车受最大侧向力时桥壳强度计算 . 47 章小结 . 51 结论 . 52 参考文献 . 53 黑龙江工程学院本科生毕业设计 谢 . 54 黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 第 1 章 绪 论 计目的及意义 近几年，我国驱动桥总成市场发展迅速，产品产出持续扩张，国家产业政策鼓励驱动桥总成产业向高技术产品方向发展，国内企业新增投资项目投资逐渐增多。投资者对驱动桥总成市场的关注越来越密切，这使得驱动桥总成市场的 发展研究需求增大 。 作为汽车关键零部件之一的汽车驱动桥也得到相应的发展，各生产厂家在研发和生产过程中基本上形成了专业化、系列化、批量化的局面 ， 汽车驱动桥是汽车的重要总成，承载着汽车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。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， 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，推动汽车经济的发展，并且 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， 所以 基于北京 型货车 设计一款结构优良的 整体式 驱动桥 具有一定的实际意义 。 内外驱动桥研究状况 1、国外研究现状 国外 整体式 驱动桥开发技术已经非常的成熟，建立新的驱动桥开发模式成为国内外驱动桥开发团体的新目标。驱动桥设计新方法 的应用使得其开发周期缩短，成本降低，可靠性增加。国外的最新开发模式和驱动桥新技术包括： (1) 并行工程开发模式 并行工程开发模式 是对在一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的机械产品进行功能分析的基础上 ,划分并设计出一系列功能模块 ,然后通过模块的选择和组合构成不同产品的一种设计方法，能够 缩短新产品的设计时间、降低成本、提升质量、提高市场竞争力 ,以 代表的意大利企业多已采用了该类设计方法 , 优点是 : 减少设计及工装制造的投入 , 减少了零件种类 , 提高规模生产程度 , 降低制造费用 , 提高 市场响应速度等。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 (2) 模态分析 模态分析是对工程结构进行振动分析研究的最先进的现代方法与手段之一。它可以定义为对结构动态特性的解析分析 (有限元分析 )和实验分析 (实验模态分析 )，其结构动态特性用模态参数来表征。模态分析技术的特点与优点是在对系统做动力学分析时，用模态坐标代替物理学坐标，从而可大大压缩系统分析的自由度数目，分析精度较高。驱动桥的振动特性不但直接影响其本身的强度，而且对整车的舒适性和平顺性有着至关重要的影响。因此，对驱动桥进行模态分析，掌握和改善其振动特性，是设计中的重要方面。 (3) 驱 动桥壳的有限元分析方法 有限元法不需要对所分析的结构进行严格的简化，既可以考虑各种计算要求和条件，也可以计算各种工况，而且计算精度高。有限元法将具有无限个自由度的连续体离散为有限个自由度的单元集合体，使问题简化为适合于数值解法的问题。只要确定了单元的力学特性，就可以按照结构分析的方法求解，使分析过程大为简化，配以计算机就可以解决许多解析法无法解决的复杂工程问题。目前，有限元法己经成为求解数学、物理、力学以及工程问题的一种有效的数值方法，也为驱动桥壳设计提供了强有力的工具。 (4) 高性能制动器技术 在 发达国家驱动桥产品中 , 已出现了自循环冷却功能的湿式制动器桥、带散热风送的盘式制动器桥、适于 式和盘式制动器桥、带自动补偿间隙的盘式制动器等配置高性能制动器桥 , 同时制动器的布置位置也出现了从桥臂处分别向桥包总成和轮边端部转移的趋势。前种处理方式易于散热 , 后种处理方式为了降低成本 , 甚至有厂商把制动器的壳体与桥壳铸为一体 , 既易于散热，又利于降低材料成本 , 但这对铸造技术、铸造精度和加工精度都提出了极高的要求。 (5) 电子智能控制技术进入驱动桥产品 电子智能控制技术已经在汽车业得到了快速 发展，如，现代汽车上使用的 动防抱死控制 )、 动力控制系统）等系统 1。 2、国内研究现状 我国驱动桥制造企业的开发模式主要由测绘、引进、自主开发三种组成。主要存在技术含量低，开发模式落后，技术创新力不够，计算机辅助设计应用少等问题。一些企业技术力量相对要好些的企业，测绘的是从国外引进的原装桥，并且这些企业一般具有较为完善的开发体系和流程，也具有较完善的试验手段，但是开发过程属于对国外的仿制，对其逆向研究后结合自我情况生产。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 总之，我国汽车驱动桥的研究设计与世界先进驱动桥设计技术还有一定的 差距，我国车桥制造业虽然有一些成果，但都是在引进国外技术、纺制、再加上自己改进的基础上了取得的。个别比较有实力的企业，虽有自己独立的研发机构但都处于发展的初期。在科技迅速发展的推动下，高新技术在汽车领域的应用和推广，各种国外汽车新技术的引进，研究团队自身研发能力的提高，我国的驱动桥设计和制造会逐渐发展起来，并跟上世界先进的汽车零部件设计制造技术水平 2。 计主要内容 1、 驱动桥结构形式及布置方案的确定。 2、 驱动桥零部件尺寸参数确定及校核： （ 1） 完成主减速器的基本参数选择与设计计算 及校核 ； （ 2） 完成差速器的设计与计算 及校核 ； （ 3） 完成半轴的设计与计算 及校核 ； （ 4） 完成驱动桥桥壳的受力分析及强度计算 。 3、 成驱动桥装配图和主要部分零件 图。黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 第 2 章 驱动桥的总体方案确定 动桥的分类和设计要求 车车桥的种类 汽车的驱动桥与从动桥统称为车桥，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。在绝大多数的载货汽车和少数轿车上，采用的是整体式非断开式。断开式驱动桥两侧车轮可独立相对于车厢上下摆动。 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。 动桥的种类 驱动桥位于传动系末端，其基本功用首先是增扭、降速，改变转矩的传递方向，即增大由传动轴或直接从变速器传来的转矩，并合理的分配给左、右驱动车轮 ，其次，驱动桥还要承受作用于路面和车架或车厢之间的垂直力、纵向力和横向力，以及制动力矩和反作用力矩。 驱动桥分为断开式和非断开式两种。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，其桥壳是一根支撑在左右驱动车轮上的刚性空心梁，主减速器、差速器和半轴等所有的传动件都装在其中；当驱动车轮采用独立悬挂时，则配以断开式驱动桥 4。 动桥结构组成 在多数汽车中，驱动桥包括主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置（半 轴）及桥壳等部件如图 示。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 5 1 2 3 4 5 6 1轮毂 2 半轴 3 钢板弹簧座 4主减速器从动锥齿轮 5主减速器主动锥齿轮 6 差速器总成 图 动桥 动桥设计要求 1、 选择适当的主减速比，以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。 2、 外廓尺寸小，保证汽车具有足够的离地间隙，以满足通过性的要 求。 3、 齿轮及其他传动件工作平稳，噪声小。 4、 在各种载荷和转速工况下有较高的传动效率。 5、 具有足够的强度和刚度，以承受和传递作用于路面和车架或车身间的各种力和 力矩；在此条件下，尽可能降低质量，尤其是簧下质量，减少不平路面的冲击载荷，提高汽车的平顺性。 6、 与悬架导向机构运动协调。 7、 结构简单，加工工艺性好，制造容易，维修，调整方便。 计车型主要参数 1、整车总质量 m=4495、发动机最大转矩 qu!01、变速器一档传动比 1i =、主减速器传动比0i=减速器结构方案的确定 减速器的齿轮类型及选择 按齿轮副结构型式分，主减速器的齿轮传动主要有螺旋锥齿轮式传动、双曲面齿黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 轮式传动、圆柱齿轮式传动（又可分为轴线固定式齿轮传动和轴线旋转式齿轮传动即行星齿轮式传动）和蜗杆蜗轮式传动等形式。 在发动机横置的汽车驱动桥上，主减速器往往采用简单的斜齿圆柱齿轮；在发 动机纵置的汽车驱动桥上，主减速器往往采用圆锥齿轮式传动或准双曲面齿轮式传动。 在现代货车车驱动桥中，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 a）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 b）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： 1、 尺寸相同时，双曲面齿轮有更大的传动比。 2、 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。 图 旋锥齿轮与双曲面齿轮 3、 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。 4、 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： 1、 长方向的纵向滑动使摩擦损 失增加，降低了传动效率。 2、 齿面间有大的压力和摩擦功，使齿轮抗啮合能力降低。 3、 双曲面主动齿轮具有较大的轴向力，使其轴承负荷增大。 4、 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。 螺旋锥齿轮传动的主、从动齿轮轴线垂直相交于一点，齿轮并不同时在全长上啮合，而是逐渐从一端连续平稳地转向另一端。另外，由于轮齿端面重叠的影响，至少有两对以上的轮齿同时捏合，螺旋锥齿轮能承受大的载荷，而且工作平稳，即使在高(a) (b) 黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 速运转时其噪声和振动也是很小的 ,所以 本次设计采用螺旋锥齿轮。 减速器的减速形式及 选择 主减速器的减速形式分为单级减速、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 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 各种中小型汽车上 。 （ a） 单级主减速器 （ b） 双级主减速器 图 减速器 如图 a）所示， 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，在货车车上占有重要地位。目前货车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，许多货车使用条件对汽车通过性的要求降低，因此，产品不必像过去一样，采用复杂的结构提高其的通过性；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。 如图 b）所示，与单级主减速器相比，由于双级主减速器由两级齿轮减速组成，使其结构复杂、质量加大；主减速器的齿轮及轴承数量的增多和材料消耗及加工的工时增加，制造成本也显著增加，只有在主减速比0，取 0。 )()(= )11 =错误 !未找到引用源。 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 14 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 0。 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 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，错误 !未找到引用源。 。 计算得， 2d =取 2d =260 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 3 T= 3 6 0) = 12368足校核。 所以有： 1d =2d =260 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 =、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。 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，黑龙江工程学院本科生毕业设计 15 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 40 3 模数 m 齿面宽 F F = 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 d =2600 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 16 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 c aa 2 221 10 节锥顶点止齿轮外缘距离 11201 s 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。随着载黑龙江工程学院本科生毕业设计 17 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