轻型载货汽车驱动桥设计

课程设计(论文)轻型卡车驱动桥的CAE设计学校名称：经济与技术学院教练陈立清职称教授车辆工程类(2)数字(，)学生姓名(褚竹忠，陈)2011年1月6日目录一、课程设计主题分析二、主减速器设计(一)减速器的结构(2)主减速器的基本参数选择和设计计算(3)主减速器锥齿轮主要参数的选择(4)主减速器锥齿轮材料(5)主减速器双曲线齿轮强度的计算(6)主减速器轴承的计算和选择三。差速器的设计(一)差异化结构的选择(2)微分参数的确定(3)差动直齿锥齿轮几何尺寸的计算(4)差速器直齿锥齿轮的强度计算四.半轴的设计(a)半轴类型(2)半轴参数的设计和计算(3)半轴花键的强度计算(4)半轴其他主要参数的选择(5)半轴的机构设计、材料和热处理五、桥壳和桥壳附件的设计(1)驱动桥壳结构方案的选择(二)驱动桥壳强度计算(3)材料选择参考1刘伟新。汽车设计。北京：清华大学出版社，2001。陈家瑞。汽车结构。北京：机械工业出版社，2003。3汽车工程手册编辑委员会。汽车工程手册男。设计。北京：人民交通出版社，2001。4汽车工程手册编辑委员会。汽车工程手册男。基本文章。北京：人民交通出版社，2001。5余志胜。汽车理论。北京：机械工业出版社，1990。杨朝晖、王凤元、马昊。汽车驱动桥壳有限元分析。农业设备和车辆工程。2006年，(10): 19-21胡迪庆、易建军、胡、基于模块化的越野汽车驱动桥设计及性能综合评价。机械设计与制造工程，2000，(3): 8-11。唐山正。车辆驱动桥噪声的实验研究与控制。汽车科学与技术，2000，(3): 14-24、陈朝阳、钱峰、温。J驱动桥壳模态分析。上海汽车，1999，(4) :1-3，8。、周晓军、陈、陈。汽车驱动桥总成在线自动检测系统。机械与电子，2000，(4): 20-21。王从兴，冯茂林。现代设计方法在驱动桥设计中应用。公路与汽车运输，2004，(4):6-8。杨锁王，韩玉琦，于洋。2，矿用自卸车驱动桥壳的结构分析及改进设计.专用车辆，2005，(1): 21-23。王铁、周。路面不平度对驱动桥动载荷的影响，。东北大学学报，2003，(1):50-53。常曙光。2重型汽车驱动桥齿轮用钢的成分设计。现代零件，2006，(1): 90-95。徐浩。机械设计手册。北京：机械工业出版社，1991。文本课程设计主题分析本课程的设计主题是轻型卡车驱动桥，具体参数下模型为YZK1026CAE:车型：YZK1026CAE发动机型号：CA4G22E最大功率/转速：76kw/4800r/min最大扭矩(nm/r/min): 175 nm/2800-3200 r/min车辆整备重量：1500千克主传动比：4.55变速器一档速比：4.452轮胎：215/75R15 235/75R15驱动形式：后轮驱动(4*2)外形尺寸：长*宽*高mm(5190*1700*1655)集装箱内部尺寸：长*宽*高mm(1500*1470*440)轨道距离(前/后)毫米：1430/1426轴距离mm: 3025最小离地间隙：185毫米最小转弯半径直径：880毫米16米乘客人数：5装载质量：500千克车辆整备重量：1500千克空载epi platform790千克后轴710公斤满载epi platform900千克后轴1425千克轴载荷分布：最大速度：140公里/小时最大爬升高度：8800.30%油耗：在有限运行条件下，100公里油耗为8.3升最低稳定车速(直接档)25公里/小时设计前，阅读汽车设计、机械设计、机械设计课程设计、汽车工程手册、0103010等设计要求：驱动轴位于动力传动系的末端。其基本功能是增加传动轴或变速器传递的扭矩，并将动力合理分配给左右驱动轮。此外，它还承受路面与车架或车身之间的垂直力、纵向力和横向力。驱动桥通常由主减速器、差速器、车轮驱动和驱动桥壳组成。设计驱动桥时，应满足以下基本要求：1)选择合适的主减速器，以确保在给定条件下汽车的最佳动力和燃油经济性2)满足离地间隙的要求3)齿轮噪音低，传动平稳。4)在各种负载和工作条件下传输效率高5)具有足够的刚度和强度来承受和传递作用在路面、车架或车身上的各种力和力矩，从而尽可能减轻簧下重量，减少不平整路面的冲击载荷，提高车辆的平顺性。6)与悬架导向机构的运动相协调7)结构简单，加工工艺性好，易于制造、维护和调整本课题要求对长江轻卡的驱动桥进行设计，因此参照国内轻卡的设计，选择非分离式驱动桥，具有成本低、制造和维护简单的优点。主减速器的设计(一)减速器的结构总的来说，汽车主减速器的发展趋势和特点是向高承载能力、高齿面硬度、高精度、高速、高可靠性、高传动效率、低噪声、低成本、标准化和多样化方向发展。3.3.1主减速比i0的确定给定最大发动机功率Pemax和转速，应选择i0以尽可能确保最高车速Vamax。此时i0可以根据下面的经典公式来确定i0=0.377 rrnpvamax high其中，i0是汽车主减速器的主减速比Rr车轮滚动半径mNp是最大功率速度(r/min)Vamax纯发动机驱动要求的最高车速km/h。高速汽车变速器的最高传动比代换公式可以得到i04.55这些数据是用于找到预定车辆类型的基本参数，并且根据整个车辆和发动机对于后驱动桥的要求来确定主减速器的传动比。3.2.2主减速器齿轮计算载荷的确定计算载荷通常与传动系传动比最低的发动机的最大扭矩和驱动轮打滑时两种情况下作用于主减速器从动齿轮的扭矩Tce相匹配，两种情况中较小的一种用作卡车或越野车辆强度计算中主减速器从动齿轮的最大应力载荷。(1)。根据发动机的最大扭矩和最低传动比，确定从动锥齿轮的计算扭矩Tcetce=KDtemaxki 1i 0 ifn=175 * 4.452 * 4.551=3544.905其中Tce发动机的最大扭矩为175牛米I1一档传动比，这辆车需要4.452如果转换齿轮比，这辆车没有转换齿轮，所以取1由于采用双曲面齿轮，上述传动效率一般为0.96。这辆车的驱动轴数量是1Kd离合器产生的动态负载系数由fj决定。FJ=16-0.195毫米汞柱100 0.195毫米汞柱16 0 0.195毫米汞柱16当fj=0时，kd取1；当fj 0时，kd=2k是液压扭矩变化系数，这里不取1。(2)根据驱动轮的滑动扭矩确定从动锥齿轮的计算扭矩TCSTCS=G2m 2rrimm=1425 * 10 * 1.2 * 0.85 * 0.356=5174.46其中G2是全负荷状态下驱动桥上的静态载荷(n)M2是汽车最大加速度时后桥的载荷传递系数，这里是1.2。rr235/75R15的滚动半径为356毫米，215/75R15的滚动半径为341毫米是轮胎和路面之间的附着系数，这里取0.85。Im是主减速器从动轮与非轮侧减速器之间的传动比，因此该值为1m是从动轮之间的传动效率，没有轮侧减速器，因此为13.3.2主减速器锥齿轮主要参数的选择a)主锥齿轮和从动锥齿轮的齿数z1和z2选择主锥齿轮和从动锥齿轮的齿数时，应考虑以下因素：为了啮合平稳、噪音低、疲劳强度高，大小齿轮的齿数不少于40个。在汽车主减速器中，小齿轮的齿数不少于9个。查阅数据后，主减速器的传动比为6.33，主传动齿轮的齿数z1=6，副传动齿轮的齿数z2=38。主锥齿轮和从动锥齿轮齿廓参数的计算根据参考3中的设计计算方法进行设计计算，结果见表3-1。从动锥齿轮分度圆直径dm2=14=303.51mm毫米取dm2=304毫米齿轮端面模块表3-1主锥齿轮和从动锥齿轮参数参数数量符号编号主动锥齿轮从动锥齿轮分度圆直径d=mz64304附录ha=1.56m-H2；h2=0.27m米6.774.42齿根hf=1.733m米-公顷4.336.68齿尖圆直径da=d 2hacos90376根圆直径df=d-2hfcos60270齿顶倾角a241321根角f=arctan321241分割角=arctan1476顶部锥角a15417821根锥角f11397419节锥半径R=132132分度圆齿厚度s=3.14 MHz99齿宽B=0.155d24747c)中点螺旋角螺旋锥齿轮副的中点螺旋角相等。汽车主减速器螺旋锥齿轮的平均螺旋角一般为35 40。卡车选择较小的值以确保较大的F，从而使操作稳定且噪音低。取=35。d)正常压力角较大的法向压力角可以增加齿轮齿的强度，减少最少的齿数而不发生咬边，使齿轮运行平稳，噪音低。货车螺旋锥齿轮，一般为20。e)螺旋方向从锥齿轮的锥顶看，齿廓从中心线的一半向左倾斜，从右向左倾斜。主锥齿轮和从动锥齿轮的螺旋方向相反。锥齿轮的螺旋方向和旋转方向影响轴向力的方向。当传动装置处于前进档时，主动齿轮的轴向力应与锥顶方向分离，这样可使主动齿轮和从动齿轮有分离的趋势，防止齿轮齿被卡住和损坏。3.4主减速器锥齿轮材料驱动桥锥齿轮的工作条件相当苛刻。与传动系统中的其他齿轮相比，它具有负载大、作用时间长、变化多、冲击大等特点。因此，传动系中的主减速器是一个薄弱环节。主减速器锥齿轮的材料应符合下列要求：a)具有高的弯曲疲劳强度和表面接触疲劳强度，高硬度的齿面保证高耐磨性。b)齿轮芯应具有适当的韧性，以适应冲击载荷，并避免齿根在冲击载荷下断裂。c)锻造性能、切削性能和热处理性能良好，热处理后变形小或变形规律易于控制。d)选择合金材料，尽量少用含镍和铬的材料，并选择含锰、钒、硼、钛、钼、硅等元素的合金钢。渗碳合金钢常用于制造汽车主减速器和差速器锥齿轮，主要有20CrMnTi、20MnVB、20MnTiB、22CrNiMo和16SiMn2WMoV。渗碳合金钢的优点是表面可获得高碳含量的硬化层(碳的质量分数一般为0.8% 1.2%)，具有很高的耐磨性和耐压性，而芯部较软，韧性好。因此，这些材料的弯曲强度、表面接触强度和抗冲击性都较好。由于钢本身的低碳含量，锻造和切割性能更好。其主要缺点是热处理成本高，堆焊层下面的基体较软，在高压下会发生塑性变形，如果渗碳层和芯部的碳含量相差太大，堆焊层会剥落。为了提高新齿轮的磨合质量，防止新齿轮在使用初期出现早期磨损、擦伤、胶合或咬合现象，锥齿轮在热处理和精加工后进行磷化或镀铜或镀锡，厚度为0.005 0.020毫米。齿面应力喷丸可以提高齿轮的使用寿命25%。对于高滑动速度的齿轮，可以进行渗硫处理以提高耐磨性。3.5铍的强度计算其他符号和以前一样。将每个参数代入方程(3-4)，有：P=856牛/毫米根据文件1，PP=1429牛顿/毫米，锥齿