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3吨柴油动力货车设计（后驱动桥与后悬架设计）

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关键词：: 柴油动力货车设计驱动悬架

资源描述：

3吨柴油动力货车设计（后驱动桥与后悬架设计）

摘要

驱动桥是将传动轴传来的扭矩进行减速增扭，并改变其扭矩的方向，再分配给左右车轮，并使左右车轮具有差速作用，以保证内外车轮以不同的转速转向。悬架是现代汽车上的重要总成之一,它用来感知不同地面给车架的不同程度的，方向上的力，并利用机构中的弹簧来减小路面的崎岖不平对乘客乘坐舒适感的影响。

这次设计从驱动桥开始，首先是对驱动桥的总体认识，根据设计要求对驱动桥的形式进行选择。然后是对主减速器的设计计算，包括对主减速器的概述，形式的选择，主减速器齿轮参数的设计计算，主减速比及载荷的确定，差速器的选择，半轴和行星齿轮的参数计算，半轴的计算，选择以及对上述各个部分的强度校核计算。对悬架的设计参考了多种车型，选择钢板弹簧非独立悬架，内容包括悬架形式的选择，钢板和减震器的计算等。

悬架的作用是传递车架（承载式车身）和车桥之间一切力和力矩。这次设计采用非独立悬架。

设计的重点是对主减速器的齿轮进行设计和计算。悬架方面，钢板弹簧的选择和刚度校核是关键。对于各个轴和齿轮的接触和弯曲强度校核都符合要求。

关键词：驱动桥，主减速器，半轴，钢板弹簧

3T DIESEL FUEL POWER TRUCK DESIGN（REAR DRIVING AXLE AND REAR SUSPENSIONASSEMBLY)

ABSTRACT

Driving axle works that transmission shaft brought over torque proceed deceleration speed increased，combine transfer his tensional heading，reassign given about left and right wheel. combine gotten about possess differential acting ， withal guarantee wheel inside and outside and withal different rotation rate turn，The suspension system is the important part of the morden automotive, the suspension system feel much power of the frame from the road surface, sping in the system absorb the shocks of all kinds of the road surface, so that passengers have a comfortable ride.

The design starts from the live axle ，first I know about type， It joins up handgrip carriage and axletree elastically. primary mission yes transfer action at wheel and carriage of compartment wholeness force and moment；relax pavement hand down to carriage shock load，attenuation resulting bearing systemic vibrate，guaranee garage gotten smoothness；guarantee wheel at pavement dissatisfaction and load fluctuation hour in the right would motility，

The function of the suspension transfers all of force and moment between the frame ( bearing the weight of the body )and the axletree. This design adhibits the disindependencing suspension.

The key of the design designs and calculate to gear wheel of the main reducing gear，The crux is the way of rear suspension,siderography selecting and rigidity.osculation intension Structure simplicity, usability best, adjust service easiness.

KEY WORDS: driving axle，main reducing gear, semi axis, plate spring

符号说明

rr: 车轮的滚动半径

np: 最大功率时发动机的转速

vamax: 最高车速

igH: 变速器最高档传动比

Temax: 发动机最大转矩

N: 驱动桥数目

iTL: 由发动机至所计算的主减速器从动齿轮之间的传系最档传动比

ηT：上述传动部分传动效率

K0：离合器产生冲击载荷时超载系数

G2: 满载时一个驱动轮上的静载荷系数

ø: 轮胎与路面间的附着系数

rr: 车轮的滚动半径

ηlB : 所计算的主减速器从动齿轮到驱动车轮之间的传动效率

ilB : 所计算的主减速器从动齿轮到驱动车轮之间的传动比

p：单位齿长上的圆周力 N/mm

ig：变速器Ⅰ档传动比

d1：主动齿轮节圆直径

F：动齿轮的齿面宽

τ: 半轴的扭转应力

T ：半轴的计算转矩

d：半轴杆部直径

K ：超载系数

Ks：尺寸系数，反映材料性质的不均匀性，与齿轮尺寸及热处理等有关。

Km：载荷分配系数

Kv：质量系数，对于汽车驱动桥齿轮，当齿轮接触良好、周节及径向跳动精度高时

第一章前言............................................1

第二章驱动桥结构方案分析..............................2

§2.1驱动桥概述......................................2

§2.2 驱动桥形式及选择................................3

第三章主减速器设计.....................................4

§3.1主减速器结构方案分析............................4

§3.2 主减速比及计算载荷的确定.......................4

§3.2.1主减速比的确定............................4

§3.2.2齿轮计算载荷的确定... .....................4§3.3主减速器齿轮主要参数计算........................5

§3.3.1主、从动齿轮齿数的选择..................6

§3.3.2从动齿轮节圆直径及端面模数的选择...........6

§3.3.3齿面宽的选择 ...........................7

§3.3.4双曲面齿轮的偏移距.....................7

§3.3.5螺旋角的选择............................7

§3.3.6圆弧齿双曲面齿轮的几何尺寸设计..........8

§3.4主减速器齿轮强度计算.........................18

§3.4.1单位齿上的圆周力..........................18

§3.4.2齿轮弯曲强度计算..........................19

§3.4.3齿轮接触强度计算..........................20

§3.5主减速器的材料和热处理......................21

§3.6主减速器锥齿轮轴承的载荷计算...................22

§3.6.1主减速器主动锥齿轮上的当量转矩的计算...22

§3.6.2主减速器主动锥齿轮齿面宽中点处圆周力计算.22

§3.6.3双曲面齿轮的轴向力与径向力的计算........22

§3.6.4悬臂式支承主动锥齿轮的轴承径向载荷的确定.23

§3.6.5 主减速器从动锥齿轮的轴承计算.............25

第四章差速器设计......................................27

§4.1差速器结构方案分析...........................27

§4.2 差速器齿轮主要参数计算.......................28

§4.3差速器齿轮强度计算...........................31

第五章半轴及桥壳设计..................................33

§5.1半轴的设计计算. ................................33

§5.1.1半轴的形式.................................33

§5.1.2半轴参数计算...............................33

§5.1.3半轴的强度计算.............................30

§5.2半轴的结构、材料与热处理........................35

§5.3桥壳的设计计算.................................35

§5.3.1 桥壳的设计.................................35

§5.3.2 桥壳强度计算...............................36

第六章后悬架设计......................................33

§6.1后悬架概述.....................................33

§6.2 后悬架的设计计算...............................35

§6.2.1悬架已知参数...............................39

§6.2.2悬架主要参数的确定.........................40

§6.2.3弹性元件的设计计算.........................40

§6.2.4后钢板弹簧的计算.......................43

第七章结论...........................................49

参考文献...............................................50

致谢...................................................51

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内容简介：: 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 I 3 吨柴油动力货车设计（后驱动桥与后悬架设计）摘要驱动桥是将传动轴传来的扭矩进行减速增扭，并改变其扭矩的方向，再分配给左右车轮，并使左右车轮具有差速作用，以保证内外车轮以不同的转速转向。悬架是现代汽车上的重要总成之一 ,它用来感知不同地面给车架的不同程度的，方向上的力，并利用机构中的弹簧来减小路面的崎岖不平对乘客乘坐舒适感的影响。这次设计从驱动桥开始，首先是对驱动桥的总体认识，根据设计要求对驱动桥的形式进行选择。然后是对主减速器的设计计算，包括对主减速器的概述，形式的选择，主减速器齿轮参数的设计计算，主减速比及载荷的确定，差速器的选择，半轴和行星齿轮的参数计算，半轴的计算，选择以及对上述各个部分的强度校核计算。对悬架的设计参考了多种车型，选择钢板弹簧非独立悬架，内容包括悬架形式的选择，钢板和减震器的计算等。悬架的作用是传递车架（承载式车身）和车桥之间一切力和力矩。这次设计采用非独立悬架。设计的重点是对主减速器的齿轮进行设计和计算。悬架方面，钢板弹簧的选择和刚度校核是关键。对于各个轴和齿轮的接触和弯曲强度校核都符合要求。关键词：驱动桥，主减速器，半轴，钢板弹簧车辆与动力工程学院毕业设计说明书 T is of of in of so a It up at of to at in of of of of to of is of 车辆与动力工程学院毕业设计说明书号说明车轮的滚动半径最大功率时发动机的转速最高车速变速器最高档传动比发动机最大转矩 N: 驱动桥数目由发动机至所计算的主减速器从动齿轮之间的传系最档传动比 T：上述传动部分传动效率合器产生冲击载荷时超载系数满载时一个驱动轮上的静载荷系数 : 轮胎与路面间的附着系数车轮的滚动半径所计算的主减速器从动齿轮到驱动车轮之间的传动效率所计算的主减速器从动齿轮到驱动车轮之间的传动比 p：单位齿长上的圆周力 N/速器档传动比动齿轮节圆直径 F：动齿轮的齿面宽 : 半轴的扭转应力 T ：半轴的计算转矩 d：半轴杆部直径 K ：超载系数寸系数，反映材料性质的不均匀性，与齿轮尺寸及热处理等有关。荷分配系数量系数，对于汽车驱动桥齿轮，当齿轮接触良好、周节及径向跳动精度高时车辆与动力工程学院毕业设计说明书录第一章前言 . 二章驱动桥结构方案分析 . 动桥概述 . 动桥形式及选择 . 三章主减速器设计 . 减速器结构方案分析 . 减速比及计算载荷的确定 .3. 减速比的确定 .3. 轮计算载荷的确定 . .减速器齿轮主要参数计算 .1 主、从动齿轮齿数的选择 .动齿轮节圆直径及端面模数的选择 .面宽的选择 .曲面齿轮的偏移距 .旋角的选择 .弧齿双曲面齿轮的几何尺寸设计 . 减速器齿轮强度计算 .位齿上的圆周力 .轮弯曲强度计算 .轮接触强度计算 . 减速器的材料和热处理 . 减速器锥齿轮轴承的载荷计算 .3. 减速器主动锥齿轮上的当量转矩1.3. 减速器主动锥齿轮齿面宽中点处圆周力计算 3. 曲面齿轮的轴向力与径向力的计算 .3. 臂式支承主动锥齿轮的轴承径向载荷的确定 3. 减速器从动锥齿轮的轴承计算 . 四章差速器设计 . 速器结构方案分析 .辆与动力工程学院毕业设计说明书 V 速器齿轮主要参数计算 . 速器齿轮强度计算 . 五章半轴及桥壳设计 . 轴的设计计算 . .轴的形式 .轴参数计算 .轴的强度计算 . 轴的结构、材料与热处理 . 壳的设计计算 .5. 壳的设计 .5. 壳强度计算 . 六章后悬架设计 . 悬架概述 . 悬架的设计计算 . 架已知参数 . 架主要参数的确定 . 性元件的设计计算 . 钢板弹簧的计算 . 七章结论 .考文献 .谢 .外文资料译文 1 燃料汽车电子设备随着油价的不断上涨，汽车制造商们正在重新设计发动机管理系统，以适应燃料中乙醇用量不断增加的趋势。世界原油产量预计将在 2010 2020 年之间达到顶峰，期间，原油的消耗量将比新探明储量更重要，原油价格也将会不停的上涨，交通业是耗油大户，随着油价的上涨，汽车必须提高燃油利用率。汽车同时也是最大的污染源，在法规的约束下，交通运输所带来的污染已经得到了有效地改善，特别是铅和一氧化碳的排放量明显降低了。然而，一些长期的污染问题仍待解决，特别是以二氧化碳为代表的温室气体排放。为了在竞争中生存，汽车制造商们正在研究能降低油耗或减少废气排放的新技术和代用燃料，作为一种代用燃料，乙醇凭借其灵活的使用方式，越来越多的受到青睐。驾驶员可以在标准的汽油和乙醇之间灵活的选择。 “发动机管理系统对于这种柔性燃料系统来说是必不可少的。”法国供应商法雷奥称，“改系统可以控制扭矩、辅助系统、诊断故障、更重要的是，他能控制废气排放。” 扭矩控制功能可根据驾驶员需要的操纵性和加速能力调控发动机的输出扭矩、发动机扭矩控制功能还可以和其他一些功能，如牵引力控制、巡航控制、变速器和制动器等相互配合。尾气排放主要分为 3 类：排气管排放、加油时产生的排放和蒸发性排放，要解决为期排放所带来的问题，关键是要符合尾气排放标准，同时尽量降低油耗。这两点可以通过专用后处理装置，如催化转换器、传感器和机电执行机构来实现。发动机管理系统控制扭矩和排放的方式很复杂，进入发动机的空气和再循环废气通过专用的传感器和执行机构实现精确的定量控制，首先喷入适量的燃油，以实现最能发挥催化剂效率的最佳空燃比，接着适时点燃混合气，三元催化会最终使废气排放保持在可接受的水平上。所有这些功能需要通过数据总线和导线的连接与其它电子装置相互配合。通过这些装置发回的反馈信息，发动机管理系统可以屏蔽无关的干扰和外文资料译文 2 变化。提高燃油利用率和减少温室气体排放可通过采用发动机技术或使用不同的燃料来实现。至于哪种方法更好，这要取决于成本、市场接受度以及政治和财政上的刺激等因素。例如，使用料，即含 85乙醇和 15汽油的混合燃料的汽车，其排放量只有单纯使用汽油时的 79，乙醇之所以成为广受欢迎的代用燃料，主要是因为它的含碳量比汽油少，所以燃烧时产生的废气也相对较少。与使用汽油的车相比，大部分使用酒精的车一氧化碳和二氧化碳排放量更低、烷烃或非烷烃碳氢排放量相等或更低，使用乙醇和汽油的汽车所产生的氮氧化物排放量大致相同，因为乙醇燃料的高挥发性成分含量比汽油低，所以蒸发性排放量也较低。此外，乙醇可以用农作物来生产，因此是一种可再生燃料，生物乙醇实际上不产生任何来自化石的二氧化碳，也就是说，二氧化碳的净增加值为零。减少汽车排放量的潜力是巨大的，但如果完全依赖生物燃料，则需要大量的种植面积，因此在今后的一段时间里，乙醇的市场占有率与原油相比仍将十分有限，如果汽车能在两种燃料之间灵活选择，那么用乙醇做燃料仍不失为一种缓解石油危机的有效方法。与传统汽车发动机相比，装有柔性燃料发动机管理系统的发动机在不增加成本的情况下，可以在普通无铅汽油和含酒精 0 到 100的混合燃料之间任意转换，正是因其几乎不需要增加额外成本，该技术在农业资源富庶的国家尤其受欢迎。然而，对原有发动机进行一些改装还是必要的。汽油发动机上使用的某些材料和酒精是完全不相容的。“燃料的腐蚀性和挥发性是对零部件影响最大的两个因素，”法雷奥公司称，“因此需要对油泵、燃油管路、油箱和喷油器的材料和设计进行更改。” 但是并没有必要为乙醇特制热导传感器。乙醇的理论空 /燃比与汽油相差很大，例如 9:1, 10:1,3 而汽油则为，因此，可以用汽油机上已有的标准氧化传感器来确定酒精和汽油的含量。尽管从加油泵中流出的混合燃料的酒精含量是一定的，但油箱里的酒精含量可能会不一样，因为加入的燃料可能会和油箱中原来剩余的燃料混合在一起，这就需要发动机管理系统根据汽车的实际情况进行调整，以保证最佳外文资料译文 3 的运转效果。相同体积的乙醇所含的能量比汽油大约低 30，燃料消耗也相应的比汽油机高 30，为了解决效率降低的问题，汽车制造商们将油箱的容积相应增大，这样汽车的行驶里程就不会因此降低，喷油器的流量范围也必须相应的增大。由于乙醇中含有的高挥发性物质比汽油少，因此可能会因发冷起动问题，解决这一问题有两个方法：在美国和瑞典，混合燃料中至少含有一定量的汽油，冬季的汽油含量可高达 30，在瑞典，冬天常常需要在 10的低温下起动，为此，车辆都备有一种电热装置为汽车保温。在巴西，人们用纯酒精作燃料，不过在车上要另加一个小型的备用汽油油箱，并且专门为冷起动增加一套燃油管。同时也可以通过改进启动器来增加起动时的转速。巴西产的柔性燃料汽车上，发动机管理系统必须控制来自冷起动油箱的输入信号，并且在该油箱油量过低时能够察觉；系统的输出信号必须能通过电控汽油泵继电器和冷起动喷油电磁阀，控制冷起动的供油量。这种车上还可以选装显示设备，包括显示所用燃料和冷启动油箱位过低的指示器。这些功能用标准汽油机行重新设计。在寒冷天气里，发动机管理系统在启动专用的电控泵和电磁阀的同时，用汽油进行“全组壁湿预喷”。一旦发动机达到足够快的转速，喷油器就会开始喷射乙醇。因此，汽油喷射在几秒钟之内就会停止。发动机管理系统是怎么知道燃油的混合比的？不是靠不断的测量混合气的浓度，而是通过标准的上游氧传感器来确定酒精和汽油的量。该传感器可测出实现最佳催化率所需的空然比和实际空燃比的差。 “微小的误差可通过用于喷油正时的 A 反馈校正法直接消除，误差很大时，则说明燃料的性质发生了改变。”法雷奥公司称。“然后，发动机管理系统会重新对空然比进行估算，并根据实验所得的空 / 燃比和汽油 /乙醇比之间的对应关系，将其换算为汽油和乙醇的混合比。” 为了增强可靠性，一有迹象表明燃料很可能发生了改变，发动机管理系统就会对酒精浓度进行估算。估算的时候采用关于主油箱油位的信息，如果发动机管理系统能收到这样的信息的话。将发动机所需的扭矩换算为发动机管理系统所需的空气、燃料用量和点外文资料译文 4 火时间时，需要考虑实际参数的变化，如理论空燃比、热值和燃烧效率等。“对于混和燃料，发动机管理系统的各个参数和各种行为是通过将估算的乙醇 /汽油比作为插值参数而求出的，”法雷奥公司称，在计算喷油量和点火提前指时用的是同一参数。进气量也会发生变化，汽油和乙醇的蒸发潜热值相差很大，简单的说，乙醇会使吸入的空气因冷却而密度增加。进入气缸内的空气质量随之增大。为此，校准进气量时就必须按 100%乙醇和 100%汽油两种情况进行。 “据我们估计，几年内大部分欧洲和美国汽车都会在燃油中加入乙醇。”法雷奥公司表示，“ 料是否会成为标准还很难说，不过我们以为此作好准备。 ” s at of 010 it is in of to of in is in To or is to as it be on or is an of ne “ of in as is to is as is of to to at to at to to of be by or on A 85 5 5 9of by in as an or of of so it be so no to O2 of in to is a of is no to a of is to 100 it :1, 85 is 0:1,it of it is to of by in of at a is of be it in It is of to to of is 0 of is in To in so s is to be To of In S a a of is of be as 0 in 10 in is in to an to it is a is be to is an a to of in is is as on so no CU to be In a is by As as is is a it by A of “on to in is is on To is as as by it is a on is of to in as by as an is to s is as a of to 00 00 “We to be in S in “85 is to we 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 1 第一章前言随着中国经济的发展，我国的汽车工业在经过多年发展以后迎来了一个快速发展的时机。但是，随着国际石油资源的紧缺和价格的不断攀升，以及汽车新消费税政策的持续影响，低油耗、排量适中、价格合理、成为消费者的首选，经济型汽车以其良好的燃油经济性而快速发展起来。由于柴油较汽油价格低，且柴油明显比汽油省油，再加上柴油发动机的技术不断成熟，逐渐改善工作粗暴，噪声大等缺点，所以很多汽车厂家纷纷推出新版载货汽车。驱动桥处于动力传动系的末端，其基本功能是增大由传动轴或变速器传来的转矩 ,并将动力合理地分配给左、右驱动轮，另外还承受作用于路面和车架或车身之间的垂直力力和横向力。驱动桥一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥等组成。做为经济型轿车上的一个重要部件，在设计时不仅仅要求安全性能，还要求有很好的经济性。因此选用了单级主减速器，并选用下偏置准双曲面齿轮啮合，更好的降低离地间隙。采用对称式圆锥行星齿轮差速器，在满足需求的基础上节约了制造成本。后桥壳盖为冷轧钢板 08压而成。驱动桥桥壳有三中结构类型：可分式桥壳、整体式桥壳和组合式桥壳。采用组合式桥壳可以使尺寸更紧凑。所设计的主减速比为以保证该车具有良好的动力性和燃料经济性。采用了准双曲面齿轮，使得其传动工作平稳，噪声小，并且在各种转速和载荷下具有高的传动效率。该车类型采用驱，后驱动桥采用非断开式驱动桥，其主减速器装在车架上，从而主减速器，差速器全部传动轴质量都转化为悬挂质量。左右车轮采用非独立悬架，可适当减少车身振动，倾斜，提高行使稳定性以及乘坐舒适性。车辆与动力工程学院毕业设计说明书 2 第二章驱动桥结构方案分析动桥概述驱动桥位于传动系统的末端，在一般的汽车驱动桥总体构造中，驱动桥主要有主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳等组成。其基本功用是增大由传动轴传来的转矩，改变转矩的传递方向，将转矩分配给左、右驱动车轮，降低转速，通过差速器实现左、右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垂直力、纵向力和横向力。对于各种不同类型的和用途的汽车，正确的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，乃是设计者必须首先解决的问题。在汽车总体设计时，从整车性能出发确定了驱动桥的传动比，对于用什么型式的驱动桥，什么结构的主减速器和差速器等在驱动桥设计时要具体考虑的，绝大多数的发动机在汽车上是纵置的，为使扭矩传给车轮，驱动桥必须改变扭矩的方向，同时根据车辆的具体要求解决左右车轮的扭矩分配，如果是多桥驱动的汽车亦同时要考虑各桥间的扭矩分配问题。整体式驱动桥一方面需要承担汽车的重荷，另一方面车轮上的作用力以及传递扭矩所产生的反作用力矩皆由驱动桥承担，所以驱动桥的零件必须具有足够的刚度和强度，以保证机件可靠的工作。驱动桥还必须满足通过性急平顺性的要求。对驱动桥的基本要求可以归纳为：一、所选择的主减速比应能满足汽车在给定使用条件下具有最佳的动力性和燃油经济性；二、差速器在保证左、右驱动车轮能以汽车运动学所要求的差速滚动外并将转矩平稳而连续不断的传递给左右驱动车轮；三、当左右驱动车轮与地面的附着系数不同时，应能充分利用汽车的牵引力；四、能承受和传递路面和车架或车厢间的铅垂力、纵向力和横向力，以及驱动时的反作用力矩和制动时的制动力矩；五、驱动桥各零部件在保证其刚度、强度、可靠性及寿命的前提下应力求减小簧下质量，以减小不平路面对驱动桥的冲击载荷，从而改善汽车的平顺性；车辆与动力工程学院毕业设计说明书 3 六、轮廓尺寸不大以便于汽车总体布置并与所要求的驱动桥离地间隙相适应；七、齿轮与其它传动件工作平稳，无噪声；八、驱动桥总成及零部件设计应尽量满足零件的标准化、部件的通用化和产品的系列化及汽车变型的要求；九、在各种载荷及转速工况有高的传动效率；十、结构简单、维修方便，机件工艺性好，制造容易。由于后桥结构基本已经固定，在后桥设计中需要改进的问题主要有：齿轮传动的噪声、振动；半轴的可靠性设计；后桥壳的应力分析；双曲面齿轮的设计方法等。动桥型式及选择驱动桥的类型有两大类：断开式驱动桥和非断开式驱动桥。驱动桥型式与整车有非常密切的关系。根据整车的通过性、平顺性以及操纵稳定性对悬架结构提出了要求，如悬架选择了合适的结构型式，而驱动桥的结构也必须与悬架相适应。因此，驱动桥的选型应从汽车的类型、使用条件和生产条件出发，并和其他各部件的结构型式与特性相适应，以保证汽车达到预期性能要求。由于本设计中所设计的车型为柴油动力的轻型货车，由行驶条件及成本出发，采用非独立悬架及非断开式驱动桥。这种型式驱动桥在汽车上，尤其是载重汽车上应用相当广泛。它主要优点是：结构简单、制造工艺性好、成本低、可靠性高、维修调整容易等。本次设计的是载重 3 吨柴油动力货车的后驱动桥，由经济性及低成本等因素考虑：故本次设计采用非断开式驱动桥，单级主减速器，双曲面齿轮传动，普通对称式圆锥行星齿轮差速器，全浮式半轴，整体式桥壳。车辆与动力工程学院毕业设计说明书 4 第三章主减速器设计减速器结构方案分析主减速器的结构型式，主要是根据齿轮类型、主动齿轮和从动齿轮的安装方法以及减速型式的不同而异。驱动桥主减速器为适应使用要求发展多种结构型式：如单级主减速器、双级主减速器、和单级主减速器加轮边减速等。由于农用运输车要求经济性较高，故采用单级主减速器。在现代汽车的驱动桥上，主减速器齿轮采用得最广泛的是“格里森”（或“奥利康”（得螺旋锥齿轮和双曲面齿轮。由于双曲面齿轮得螺旋角较大，则不产生根切得最少齿数可减少，所以可选用较少的齿数，这又利于的传动比传动。同时双曲面齿轮传动平稳噪声小、负荷大、结构紧凑等优点，所以本次设计采用双曲面齿轮传动。减速比及计算载荷的确定减速器比主减速比对主减速器的结构型式、轮廓尺寸、质量大小以及当变速器处于最高档位时汽车的动力性和燃油经济性都有直接影响。选择应在汽车总体设计时和传动系的总传动比一起由整车动力计算来确定。 np/ （ 3 式中车轮的滚动半径最大功率时发动机的转速 3200r/大功率 88kw 高车速 95 Km/h 变速器最高档传动比 1 np/ 3200/95 1 齿轮计算载荷的确定通常是将发动机最大转矩配以传动系最低档传动比时和驱动车轮打滑时车辆与动力工程学院毕业设计说明书 5 这两种情况下作用于主减速器从动齿轮上的转矩的较小者，作为载货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。 T/N （ 3 式中发机机最大转矩 340 N m N ：驱动桥数目 N=2 由发动机至所计算的主减速器从动齿轮之间的传系最低档传动比 T：上述传动部分传动效率取 T 0 ：离合器产生冲击载荷时超载系数 T/N =340（ 1 5 1） 1 2 = m （ 3 式中满载时一个驱动轮上的静载荷系数； 5574 55%= : 轮胎与路面间的附着系数，取车轮的滚动半径分别为所计算的主减速器从动齿轮到驱动车轮之间的传动效率和传动比 1 2 35574 55 1 = m 均转矩确定从动锥齿轮的计算转矩tF r/mi mn （ 3 式中，为计算转矩（为汽车日常行驶平均平均牵引力 N 为主减速器从动锥齿轮到车轮之间的传动比； m：为主减速器主动锥齿轮到车轮之间的传动效率；车辆与动力工程学院毕业设计说明书 6 n：驱动桥数目 n=2 平均牵引力；均计算转矩； G） fR+fH+（ 3 式中：000 G=0，， = n=2，， G） fR+fH+ )/(5 2) =m 310 / 310 /62=mi mn =1 2) =动锥齿轮的计算转矩为 zT=cT/式中， G为主、从动锥齿轮间的传动效率，取 zT=cT/（ 3 = 减速器齿轮主要参数的计算、从动齿轮齿数的选择对于单级主减速器，当应尽量使主动齿轮的齿数得小些，以得到满意的驱动桥离地间隙。一般 12，为了磨合均匀主、从动齿轮的齿数了得到理想的齿面重叠系数，其齿数之和应不少于 40。查汽车车桥设计表 31 7 5 动齿轮节圆直径及端面模数的选择车辆与动力工程学院毕业设计说明书 7 根据从动锥齿轮的计算转矩，按经验公式 d2=33 式中，动锥齿轮的节圆直径，；径系数，取 3 16；算转矩， m 所以， d2=3 =16 3 = 圆整取 310动锥齿轮大端模数 m 2= 齿面宽的选择汽车主减速器双曲面齿轮的从动齿轮齿面宽 F（荐为： F F 50 双曲面齿轮的偏移距 E 轿车、轻型客车和越野汽车主减速器的 E 值，不应超过从动齿轮节锥距的 20。 E 小于或者等于 0.2 2，取 40。旋角的选择螺旋角是在节锥表面的展开图上定义的，“格里森”制推荐用下式，近似预选主动齿轮螺旋角的名义值： 1 25 +51290 2 式中： 1：主动齿轮名义螺旋角的预选值；、从动齿轮齿数；动齿轮节圆直径 E：双曲面齿轮的偏移距车辆与动力工程学院毕业设计说明书 8 图 3 曲面齿轮的偏移距和偏移方向圆弧齿准双曲面齿轮的几何尺寸设计的计算下表给了“格里森”制（圆弧齿）双曲面齿轮的几何尺寸的计算步骤，该表参考“格里森”制双曲面齿轮年新的标准而制定的。表中的（）项求得的齿线曲率半径 1 。否则要重新计算（）到（）项的数据。当 dr需要第（）项否则，无特殊的考虑，第二次计算时，将 0%即可。如果计算的结果进行第三次计算，这次 1112 123 2066166662020t （）（）（）（）（）（ (3式中下标 1， 2， 3 分别表示第一、第二和第三次计算的结果。表 3弧齿准双曲面齿轮的几何尺寸的计算车辆与动力工程学院毕业设计说明书 9 序号计算公式结果注释（ 1） 1z 7 小齿轮齿数（ 2） 2z 35 大齿轮齿数 2 （ 3） )2()1(数比的倒数4） F 45 大齿轮齿面宽（ 5） E 40 小齿轮轴线偏移距（ 6） 2d 310 大齿轮分度圆直径（ 7）盘半径（ 8） 1 小轮螺旋角的预选值（ 9） 1 10） )3(2 （ 11） 2 12） 11)(4()6(2 轮中点节圆半径（ 13） )12( )11)(5(0 轮偏置角初值（ 14） 0 15）（ 14） +（ 9）（ 13）轮直径放大系数 k （ 16） (3)(12) 轮中点节圆半径（ 17） )16)(15(10 r 18） (齿收缩率（ 19） )17()12( )10( 距车辆与动力工程学院毕业设计说明书 10 （ 20） )19( )5(轮偏置角（ 21） 2201 ）（ 22） 2021 23）（ 24） )12( )22)(17()5(s 轮偏置角（ 25） 2 26） )25( )22(1 轮节锥角初值（ 27） 1 28） )27( )24(2 29） 2 30） )28( )29()15(ta n 1 31） )30()9()28( 32） (3)(31) 辆与动力工程学院毕业设计说明书 11 （ 33） )32)(22()24(s 34） 1 35） =）（）（齿轮节锥角（ 36） 1 （ 37） 1 38） )37( )33(轮偏值角校正值（ 39） 2)38(1)38(ar （ 40） 41） )38( )40()31(1 5 )t a n 42） 1m （ 43） 1m 44） )39()42(2 m 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 12 （ 45） 2m 46） 2m 47） )33( )20(2 轮节锥角2（ 48） 2 （ 49） 2 50） 2 51） )37( )32)(12()17(1 52） )50( )12(2 53） 21 B 54） )49( )45)(12(2 55） )35( )51)(43(1 56） )53()54)(46()55)(41(t 9308 极限压力角（ 57） 0 （ 58） 0 辆与动力工程学院毕业设计说明书 13 （ 59））（）（ 51 限曲率半径60））（）（ 52 61））（ 5554 62））（）（）（ 61 5554 63））（）（）（ 626059 64） 63 4641 ）（）（ 65）（）（限法（ 66） V=）（）（ 67） (50)(3); (3) 68） )35)(17(345 ）（）（; 35 37 69） ( 3 7 4 0 6 7 左）（）（）（ 70） (49)(51) 71） (12)(47)（ 70）轮节锥顶点到交叉点的距离（ 72））（）（轮节点锥距车辆与动力工程学院毕业设计说明书 14 （ 73））（）（轮外锥距（ 74） (73)（ 72）（ 75） )2( )45)(12(Kh 轮平均工作（ 76） )7( )46)(12(（ 77） )76()45( )49( （ 78） 45 两侧轮齿压力角之和（ 79） 80）平均压力角（ 81） 82） 83））（）（重收缩齿的大轮齿顶角和齿根角之和 (84) ）（）（ 283176D85) h *2a 轮齿顶高系数 ( 86) ）（轮齿根高系数 (87) ）（ 85752 轮中点齿顶高 (88) ）（轮中点齿根高 (89) ）（）（ 7288ar ct 轮齿顶角 (90) 2a (91) 2 8 4 8 9f （）（）；大轮齿根角 (92) f (93) )90)(74()87(2 轮齿顶高车辆与动力工程学院毕业设计说明书 15 (94) )92)(74()88(2 轮齿根高 (95) C=5)+隙 (96) )94()93( 轮全齿高 (97) )95()96( 轮工作齿高 (98) 2a 轮顶锥角 (99) a 100) a 101) 2f =（ 48）（）轮根锥角 (102) f 103) f 104) f 105) )6(50)(93(2 齿轮外圆直径 (106) (70)+(74)(50) 轮轮冠到轴交叉点的距离 (107) )49)(93()106(2 108) )99( )87()90)(72( 109) )102( )88()92)(72( 110) )108()71(2 轮顶锥锥顶到轴交叉点的距离 (111) )109()71(2 轮根锥锥顶到轴交叉点的距离 (112) （ 12） +（ 70）（ 104）艺节锥的大轮节锥角f(113) 12( )5(f114) )113(1 f115) f 辆与动力工程学院毕业设计说明书 16 (116) 1a 齿轮面锥角1a(117) 21 )116(1)116( ar (118) a 119) a 120) )103( )95()111)(102( 轮面锥顶点到轴交叉点的距离 (121) )114( )120()113)(5(1 122) ）（左69 6738合线和小轮节锥母线的夹角 (123) 124) co ）（）（轮偏置角和的差 (125) 11c 6117 ）（）（轮齿顶角 (126) 右右右右）（）（；）（）（ 6867113 6867113 127) 右右）（）（ 128) 右左）（）（ 688768 辆与动力工程学院毕业设计说明书 17 (129) 右）（）（125118 130) (74)(127) 131) (128)+(130)(129)+(75)(126) 轮轮冠到轴交叉点的距离 (132) (4)(127) (130) 轮前轮冠到轴交叉点的距离 (133) 右）（）（）（ 12675 1321291281 134) (121)+(131) 轮大端齿顶圆直径 (135) 3 411 91 ）（136) ）（）（）（ 1299 10070 定小轮根锥的大轮偏置角a(137) ）（）（ 1365a138) a(139) 140) ）（）（）（ 100 9511099 轮根锥顶点到轴交叉点的距离 (141) ）（）（）（ 13 9 14 013 751 142) ）（ 1391001 f轮根锥角车辆与动力工程学院毕业设计说明书 18 (143) 21 1421 142 ）（）（ a a 144) f 145) f 146) 小法向侧隙 (147) 大法向侧隙 (148) (90)+(42) (149) (96) (4)(148) (150) ）（）（ 4732 节平面内大齿轮内锥距双曲面齿轮副的理论安装距与另外几个尺寸参数的关系。图 3 2 双曲面齿轮副的安装尺寸减速器齿轮强度计算单位齿上的圆周力按发动机最大扭矩计算时：车辆与动力工程学院毕业设计说明书 19 p 103/ 21d F （ 3 式中： p：单位齿长上的圆周力 N/ 动机最大扭矩 N/m；速器档传动比；动齿轮节圆直径 F：从动齿轮的齿面宽 p 103/21d F =340 103 /492 50 =p=1429N/ 齿轮的弯曲强度计算 w=2 103 （ 3 式中：轮的计算转矩 N m；超载系数，取 1；寸系数，反映材料性质的不均匀性。荷分配系数，取 v：质量系数，对于汽车驱动桥齿轮，当齿轮接触良好、周节及径向跳动精度高时，可取 1； Z：计算齿轮的齿数； m：端面模数 J：计算弯曲应力用的综合系数。 w=2 1032 103 1 50 35（ 310/35） 2 车主减速器齿轮的弯曲应力应不大于 700 满足要求。车辆与动力工程学院毕业设计说明书 20 图 3曲计算用综合系数 J 齿轮的接触强度计算 j1 （ 3 式中，动齿轮计算转矩 N m；料的弹性系数，对于钢制齿轮副取 /动齿轮的节圆直径见上式说明；寸系数，可取 1；面质量系数，对于制造精密的齿轮可取 1； F:齿面宽齿轮副中较小的； J:计算弯曲应力用的综合系数。车辆与动力工程学院毕业设计说明书 21 图 3 4 接触强度计算用综合系数 J j=1= 8 8 . 5 1 1 150 32 1 . 1 2 5 1 01 0 . 3 0 2=从动齿轮的接触应力是相同的，许用接触应力为 2800 足条件要求。减速器齿轮的材料及热处理汽车驱动桥主减速器的工作相当繁重，与传动系其它齿轮相比较，它具有载荷大、作用时间长、载荷变化多等特点。其损坏形式主要有：齿根弯曲折断、齿面疲劳点蚀、磨损和擦伤等。据此对驱动桥齿轮的材料及热处理应有一下要求：一、有高的弯曲疲劳强度和表面接触疲劳强度及较好的齿面耐磨性；二、轮芯部应有适当的韧性以适应冲击载荷，避免轮齿根部折断；三、钢材的锻造、切削与热处理等加工性能好，热处理变形小，以提高产品质量，减少成本并降低废品；本次设计主减速器主、动齿轮材料选用 20齿轮渗碳辆与动力工程学院毕业设计说明书 22 齿面淬火使其硬度达到 58 64。减速器锥齿轮轴承的载荷计算减速器主动齿轮上的当量转矩 3444333332223111 1001001001001001 （ 3 = 3 33333 )5) 8 0) 4 ) 1 0 013 4 0 = 式中， 2， 3， 4 档使用率；， 2， 3， 4 档传动比；变速器处于 1， 2， 3， 4 档时发动机转矩利用率；从动圆锥齿轮齿面宽中点处的圆周力 p 的计算 1p =3 2p = 1（ 3 1p =p = 1= 曲面齿轮的轴向力与径向力的计算 (1)双曲面锥齿轮的轴向力 1A 和径向力 1R 的计算 1A =11p 1111 c )i i t a 000 0 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 23 =R =11p 1111 s 2)从动齿轮的轴向力 2A 和径向力 2R 的计算 2A =22p 2222 c 9 9 3 5 o 3 5 i 3 5 i a =R =22p 2222 s 臂式支承主动锥齿轮的轴承径向载荷的确定一、悬臂式支承主动锥齿轮的轴承径向载荷的确定图 4动锥齿轮支承轴承轴承 A、 B 的径向载荷 211121 5.0 = 175 225 8 3 2 7 5 5 6 4 . 2 7 7 5 0 . 5 4 2 5 9 . 4 1 0 6 . 1 6 . 3 5 6 =3532N 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 24 211121 5.0 = 175 225 8 3 2 . 7 6 7 5 5 6 4 . 2 7 7 5 0 . 5 4 2 5 9 . 4 1 0 6 . 1 6 = 、轴承寿命的计算（ 1）初选轴承型号根据已知轴径和工作条件，初选轴承 A 为 30309， B 为 30307。查表得 108KN，301.7 2）计算两轴承的内部轴向力轴向载荷35322 1300N 因为 1A + 所以 1A + 3）计算两轴承的当量载荷轴承 A：故查表得 1， 0 轴承 A 在工作中受冲击比较严重，故取P =R=3532=承 B：故查表得作中 B 没有 A 受冲击大，故取P = = 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 25 =10723N （ 4）计算轴承使用寿命66010 61060 20431031 0 8 1 0 0 06357= 66010 61060 20431037 5 0 0 010723=49712h 式中 1n 主减速器主动齿轮支承轴承的计算转速，主减速器从动齿轮支承轴承计算一、单级主减速器从动齿轮支承轴承径向载荷的确定图 4从动齿轮支承轴承 cR= 2b(p （ 3 = 1220 22( 8 6 3 4 . 3 7 1 0 5 ) 2 6 6 2 . 7 8 1 0 5 0 . 5

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