摘 要
轻型汽车在商用汽车生产中占有很大的比重，而且驱动桥在整车中十分重要。驱动桥作为汽车四大总成之一，它的性能的好坏直接影响整车性能，而对于载货汽车显得尤为重要。为满足目前当前载货汽车的快速、高效率、高效益的需要时，必须要搭配一个高效、可靠的驱动桥。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实际意义。
本文首先确定主要部件的结构型式和主要设计参数，在分析驱动桥各部分结构形式、发展过程及其以往形式的优缺点的基础上，确定了总体设计方案，采用传统设计方法对驱动桥各部件主减速器、差速器、半轴、桥壳进行设计计算并完成校核。最后运用AUTOCAD完成装配图和主要零件图的绘制。
关键词：轻型货车；驱动桥；单级主减速器；差速器；半轴；桥壳
ABSTRACT
. Pickup trucks take a large proportion of commercial vehicles production, and the drive axle is one of the most important structure. Drive axle is the one of automobile four important assemblies, Its performance directly influence on the entire automobile, especially for the truck .Because using the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed, heavy-loaded, high efficiency, high benefit today` truck, must exploiting the high driven efficiency single reduction final drive axle is becoming the trucks’ developing tendency. Design a simple, reliable, low cost of the drive axle, can greatly reduce the total cost of vehicle production, and promote the economic development of automobile and automotive drive axle of the study and design practice, can better learn and to master modern automotive design and mechanical design of a comprehensive knowledge and skills, so the title of the fine structure of the design of a pickup vehicle drive axle has a certain practical significance.
In this paper, first of all determine the structure of major components and the main design parameters, the analysis of the various parts of the structure of the bridge drive type, the form of the development process and its advantages and disadvantages of the past, determined on the basis of the design program, using the traditional design method of various parts of the drive axle Main reducer, differential, axle, axle housing was designed to calculate and complete the check. Finally complete the final assembly drawing by using AUTOCAD and mapping the main components.
Keywords: Pickup truck; Drive axle; Single reduction final drive; Differential; Axle; Drive Axle housing
目 录
摘要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1 选题的背景目的及意义 1
1.2 国内外驱动桥研究状况 1
1.3 设计主要内容和预期结果 3
第2章 驱动桥的总体方案确定 4
2.1驱动桥的种类结构和设计要求 4
2.1.1汽车车桥的种类 4
2.1.2驱动桥的种类 4
2.1.3驱动桥结构组成 4
2.1.4 驱动桥设计要求 5
2.2 设计车型主要参数 5
2.3主减速器结构方案的确定 6
2.3.1 主减速比的计算 6
2.3.2 主减速器的齿轮类型 6
2.3.3 主减速器的减速形式 8
2.3.4 主减速器主从动锥齿轮的支承形式及安装方法 9
2.4 差速器结构方案的确定 10
2.5半轴的形式确定 11
2.6 桥壳形式的确定 12
2.7本章小结 13
第3章 主减速器设计 14
3.1概述 14
3.2主减速器齿轮参数的选择与强度计算 14
3.2.1 主减速器计算载荷的确定 14
3.2.2 主减速器齿轮参数的选择 15
3.2.3 主减速器齿轮强度计算 18
3.2.4 主减速器轴承计算 24
3.3主减速器齿轮材料及热处理 30
3.4主减速器的润滑 30
3.5 本章小结 31
第4章 差速器设计 32
4.1概述 32
4.2对称式圆锥行星齿轮差速器原理 32
4.3 对称式圆锥行星齿轮差速器的结构 33
4.4对称圆锥行星锥齿轮差速器的设计 34
4.4.1 差速器齿轮的基本参数选择 34
4.4.2 差速器齿轮的几何尺寸计算 36
4.4.3 差速器齿轮的强度计算 37
4.4.4 差速器齿轮的材料 39
4.5 本章小结 39
第5章 半轴设计 40
5.1概述 40
5.2半轴的设计与计算 40
5.2.1全浮式半轴的计算载荷的确定 40
5.2.2半轴杆部直径的初选 42
5.2.3 全浮式半轴强度计算 42
5.2.4 全浮式半轴花键强度计算 42
5.2.5 半轴材料与热处理 44
5.3 本章小结 44
第6章 驱动桥桥壳的设计 45
6.1概述 45
6.2桥壳的受力分析及强度计算 45
6.2.1 桥壳的静弯曲应力计算 45
6.2.2 在不平路面冲击载荷作用下桥壳的强度 47
6.2.3 汽车以最大牵引力行驶时的桥壳的强度计算 47
6.2.4 汽车紧急制动时的桥壳强度计算 49
6.2.5 汽车受最大侧向力时桥壳强度计算 50
6.3 本章小结 54
结论 55
参考文献 56
致谢 57
附录A 58
附录B …………………………………………………………………………………………………64
第1章 绪 论
1.1 选题背景目的及意义
在我国轻型货车占有较大市场，据中国汽车工业协会统计，截至2007年底，国内轻型货车（1.8吨<总质量≤6吨）共销售100.53万辆，同比增长了17.64%。2008年，国家对“三农”的投入不断加大，同时随着铁路不断提速也为“门到门”的短途运输提供了机会，受此影响，轻型货车在以后几年也会呈现明显增长。我国2008年上半年货车累计销售约93万辆，其中轻型货车61万辆，同比增长20.2%，可见轻型汽车在商用汽车生产中占有很大的比重[1]。
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，所以本题设计一款结构优良的轻型货车驱动桥具有一定的实际意义。
1.2 国内外驱动桥研究状况
1、国外研究现状
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。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DANA为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。
(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[2]。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ABS的蹄、鼓式和盘式制动器桥、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ABS(制动防抱死控制)、ASR（驱动力控制系统）等系统[2]。
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