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内容简介：

车型B2发动机Nmax69kw/6000rpm发动机Mmax128N.m/3400rmpI档变比5.36主传动比4.909090909主动锥齿轮齿数11从动锥齿轮齿数54轮胎与地面的附着系数0.85发动机输出最大转矩128发动机到主传动主动齿轮的传动效率0.96弧齿锥齿轮的传动效率0.95主减速器主动轴转矩Tz658.6368主减速器从动轴转矩3071.642531直径系数KD215从动锥齿轮大端分度圆直径218.0460129齿轮端面模数4.037889129齿轮端面模数取为5小齿轮分度圆锥角11.51967117大齿轮分度圆锥角78.52597814小齿轮分度圆直径d155大齿轮分度圆直径d2270锥距R275.5449147齿宽系数0.28齿宽b77.15257611小齿宽中点分度圆直径dm147.3大齿宽中点分度圆直径dm2232.2齿宽中点模数mm4.3全齿高11小齿轮齿顶圆直径da159.89938274小齿轮齿根圆直径df149.12074071大齿轮齿顶圆直径da2270.9980224大齿轮齿根圆直径df2268.8023731大齿轮齿宽b241.85小齿轮齿宽b146.035双曲面齿轮副偏移距E27中点螺旋角35法向压力角a16轮齿上圆周力F/N13924.66808单位齿长圆周力332.7280305过载系数k01尺寸系数ks0.666091776齿面载荷分配系数km1.1质量系数kv1齿轮的轮齿弯曲应力综合系数Jw0.37锥齿轮轮齿的齿根弯曲应力ow215.3259987轮齿接触强度尺寸系数ks1齿面品质系数kf1综合弹性系数cp232.6齿面接触强度的综合系数Jj0.126锥齿轮轮齿的齿面接触应力oj2113.742167锥齿轮齿面上的作用力齿宽中点处圆周力F26456.86934作用在节锥面上的齿面宽中点A处的法向力FT33590.81404FN垂直于OA且位于0OA所在的平面9254.311861沿节锥母线方向的力Fs18513.0917作用在主动锥齿轮齿面上的轴向力Faz19987.74653作用在主动锥齿轮齿面上的径向力FRz5372.787085主动锥齿轮螺旋方向右旋主动锥齿轮旋转方向逆时针从动锥齿轮螺旋方向左旋从动锥齿轮旋转方向顺时针作用在从动锥齿轮齿面上的轴向力Fac4498.055843作用在从动锥齿轮齿面上的径向力FRc20202.58266锥齿轮轴承的载荷主动锥齿轮轴两轴承(A、B)间距a80主动锥齿轮轴轴承B到齿轮间距b50差速器轴承C到从动锥齿轮间距c60差速器轴承D到从动锥齿轮间距d130轴承A径向力43084.924轴承A轴向力19987.74653轴承B径向力16731.14494轴承B轴向力0轴承C径向力24541.70207轴承C轴向力4498.055843轴承D径向力9109.797632轴承D轴向力0普通锥齿轮式差速器锁紧系数k0.1半轴的转矩比kb1.222222222左半轴对差速器的反转矩T11382.239139右半轴对差速器的反转矩T21689.403392差速器的内摩擦力矩307.1642531差速器齿轮主要参数选择行星齿轮数n 2行星齿轮球面半径Rb43.60920259行星齿轮球面半径系数3行星齿轮节锥距A042.95506455行星齿轮齿数z111半轴齿轮齿数z217行星齿轮节锥角r132.92193294半轴齿轮节锥角r257.12371637锥齿轮大端的端面模数m4.242798858取齿轮大端的端面模数m5压力角a22.5齿高系数0.8支持面允许挤压应力Oc98行星齿轮支承面中点到锥顶的距离rd36.55行星齿轮轴直径d19.74318738取行星齿轮轴直径d24支承长度L26.4差速器齿轮强度计算综合系数J0.21半轴齿轮齿宽b216.94半轴齿轮大端分度圆直径d285半轴齿轮计算转矩Tc1842.985519轮齿弯曲应力ow893.1554426驱动桥的最大静载荷G216023负荷转移系数m21.2车轮滚动半径rr308附着系数&0.8车轮附着力距M&2368840.32半轴的扭转切应力447.0564416直径系数K0.212全浮式半轴杆部直径28.2605834130半轴花键从动锥齿轮外锥距R2137.7724573正常收缩齿顶角日a2.079504657等隙收缩齿根角日f2.49492426顶锥角&a80.6054828根锥角&f76.03105388学号成绩设计说明书课程名称 设计名称 主减速器及差速器设计设计时间 系 别 机械与汽车工程系专 业 车辆工程班 级 姓 名 指导教师 6 月 10 日设计说明书目录一、设计任务及要求1（一） 任务题目1（二） 进度安排1二、主减速器及差速器设计3（一） 总体设计、计算32.1.1主减速器结构与位置设计32.1.2传动比的分配42.1.3各零件运动和动力参数4（二） 传动零件的设计62.2.1锥齿轮主要参数的选择62.2.2主减速器锥齿轮强度计算8三、差速器设计133.1.1差速器结构形式选择133.1.2普通锥齿轮差速器齿轮设计143.1.3差速器齿轮强度计算153.1.4车轮传动装置设计17四、三维建模及二维平面图20参考文献26致谢27附录28一、设计任务及要求（一） 任务题目面包车后桥差速器设计:车型 发动机Nmax发动机MmaxI档变比主传动比驱动方案发动机B269kw/6000rpm128N.m/3400rmp5.363.5i4.2FR纵置已知条件：（1）假设地面的附着系数足够大； （2）发动机到主传动主动齿轮的传动效率； （3）车速度允许误差为3%； （4）工作情况：每天工作10小时，连续运转，载荷较平稳； （5）工作环境：湿度和粉尘含量设为正常状态，环境最高温度为30度； （6）要求齿轮使用寿命为17年（每年按300天计，每天平均10小时）； （7）生产批量：中等。 （8）半轴齿轮、行星齿轮齿数，可参考同类车型选定，也可自己设计。（9）主传动比、转矩比参数选择不得雷同。（10）安装一般（二） 进度安排设计的步骤（共四部分） 传动比的分配各运动和动力参数计算齿轮传动的设计计算总体布局各零件的材料选择选择差速器装配布局草图设计各零件的结构设计一总体设计、计算二传动零件的设计计算三总体结构设计的设计四轴的校核五滚动轴承的选择和校核设计计算。可参考机械设计教材。（2） 三维建模所有零件的三维模型和装配。（CATIA制图）（3） 绘制A0二维装配图。（CATIA制图）（4） 绘制零件图。零件图每人2张，由指导教师分配任务，纸张大小、比例自定或指导老师安排。（5） 整理说明书。字数5000字以上。格式参考模板。说明书应包括下面内容：、设计任务及安排。结构原理和现状比较。参数选择与计算、三维建模、二维制图过程。参考文献。致谢。附录（包括零件图和装配图）。课程设计进度安排序号阶段内容第一阶段 设计计算（第1-4周）1-4周布置任务、拆装部件、讲解工作原理、计算方法讲解答疑和进度检查阶段检查，给出阶段成绩第二阶段 三维建模（第5周第8周）5-8周部件测绘、三维建模答疑和进度检查阶段检查，给出阶段成绩第三阶段 二维平面图（第9周第11周）9-11周绘制部件装配图、零件工作图（CATIA制图）答疑和进度检查阶段检查给出阶段成绩第四阶段 二维零件图（第12-13周）12-13周由指导教师指定两个零件。绘制主要零件工作图（CATIA制图）阶段检查给出阶段成绩第五阶段 编写说明书（第14-16周）14-16周编写课程设计说明书、整理课程设计资料、装档案袋并上交阶段检查给出阶段成绩；出图（部件装配图、零件图）答辩二、主减速器及差速器设计（一） 总体设计、计算 2.1.1主减速器结构与位置设计 我们设计的是发动机前置后驱面包车的主减速器及差速器。主减速器及差速器的位置布置如下图 。 采用整体式驱动桥，单级弧齿锥齿轮传动。 主动锥齿轮z1齿数为14，从动锥齿轮z2齿数为69。 桥壳形式：断开式半轴形式：全浮式差速器形式：弧齿圆锥齿轮式 2.1.2传动比的分配 I挡传动比 根据主从动齿轮齿数，确定出主传动比为： i=11/54=4.91 根据所给要求：发动机到主传动主动齿轮的传动效率。 选用弧齿锥齿轮副，则主、从动锥齿轮间的传动效率 2.1.3各零件运动和动力参数 我们选用的是弧齿锥齿轮传动，所以用格里森齿制锥齿轮计算载荷的三种确定方法。 1.按发动机最大转矩和最低档传动比确定从动锥齿轮的计算转矩Tce 式中：Tem发动机最大转矩, Tem=128NmKd动载系数，由性能系数fi确定当0.195magTem 16，fi1.6mm时，Ks =（ms/25.4）0.25=0.67Km齿面载荷分配系数。跨置式支撑结构Km=11.1，取Km=1.1Kv质量系数 ，Kv1ms 从动锥齿轮断面模数，ms=5mmb齿面宽，主动齿轮b1=46.04mm，从动齿轮b2=41.85mm D分度圆直径，主动齿轮D1=55mm，从动齿轮D2=270mm Jw综合系数，通过查图得，主动齿轮Jw=0.37，从动齿轮Jw=0.238将各个数据代入公式计算得从动齿轮：按最大弯曲应力算时，最大弯曲应力，按疲劳弯曲应力算时，最大弯曲应力；主动齿轮：按最大弯曲应力算时，最大弯曲应力，按疲劳弯曲应力算时，最大弯曲应力。 基本都满足按minTce，Tcs计算的最大弯曲应力不超过700MPa；按Tcf计算的疲劳弯曲应力不应超过210MPa，破坏的循环次数为6106。4. 轮齿接触强度锥齿轮轮齿的齿面接触应力为 主、从动锥齿轮的齿面接触应力是相同的。 式中，为锥齿轮轮齿的齿面接触应力（MPa）；D1为主动锥齿轮大端分度圆直径（mm）；b取b1和b2中的较小值（mm）；ks为尺寸系数，它考虑了齿轮尺寸对淬透性的影响，通常取1.0；kf为齿面品质系数，它取决于齿面的表面粗糙度及表面覆盖层的性质（如镀铜、磷化处理等），对于制造精确的齿轮，kf取1.0；cp为综合弹性系数，钢对钢齿轮；cp取232.6N1/2/mm；JJ为齿面接触强度的综合系数，取见下图 ，取0.254 K0过载系数，取K01；Km齿面载荷分配系数。跨置式支撑结构Km=11.1，取Km=1.1；Kv质量系数 ，Kv1； 计算按minTce，Tcs得到，最大接触应力为2113.74MPa；按Tcf计算的疲劳接触应力为642.58MPa。 基本都满足按minTce，Tcs计算的最大接触应力不超过2800MPa；按Tcf计算的疲劳接触应力不应超过1750MPa。序号名称及代号计算公式及说明计算结果1主减速器主、从动齿轮齿数满足条件Z1=11Z2=542传动比ii=Z2/Z1=54/11=3.91i=3.913大端模数m由强度计算或结构设计确定，并取标准值m=54分度圆锥角5分度圆直径dd1=z1m=55mm d2=z2m=270mmd1=55mmd2=270mm6外锥距RR=135.84mm8齿宽系数9齿面宽b取b=39mm10齿顶高ha11齿根高hf12压力角13全齿高h14顶隙cc=1mm15轴交角标准直齿圆锥齿轮16齿顶圆直径da17齿根圆直径df18齿顶角19齿根角20根锥角21顶锥角三、差速器设计3.1.1差速器结构形式选择 1.对称锥齿轮式差速器 汽车上广泛采用的差速器为对称锥齿轮式差速器，它具有结构简单、质量较小等优点，故应用广泛。它又分为普通锥齿轮式差速器、摩擦片式差速器和强制锁止式差速器等。我们选用普通锥齿轮式差速器进行计算。 2.普通锥齿轮式差速器 普通锥齿轮式差速器由于结构简单、工作平稳可靠，一直广泛用于一般使用条件下的汽车驱动桥中。如图 示意图，图中为差速器壳的角速度；、分别为左、右两半轴的角速度；为差速器壳接受的转矩；为差速器内摩擦力矩；、分别为左、右两半轴对差速器的反转矩。 根据运动分析可得 显然，当一侧半轴不转时，另一侧半轴将以两倍的差速器壳体角速度旋转；当差速器壳体不转时，左右半轴将等速、反向旋转。 根据力矩平衡可得5 差速器性能常以锁紧系数k来表征，定义为差速器的内摩擦力矩与差速器壳接受的转矩之比，由下式确定 结合力矩平衡式得 定义半轴的转矩比为kb=T2/T1,则kb与k之间有 普通锥齿轮差速器的锁紧系数k一般为0.050.15，两半轴的转矩比kb为1.111.35，这说明左、右半轴的转矩差别不大，故可以认为分配给两半轴的转矩大致相等，这样的分配比例对于良好路面上行驶的汽车来说是合适的。 我们取锁紧系数k为0.1，得到轴的转矩比kb为1.22。分别为左两半轴对差速器的反转矩为，分别为右两半轴对差速器的反转矩为。差速器内摩擦力矩为。3.1.2普通锥齿轮差速器齿轮设计 1.行星齿轮数n 由于设计的是面包车的后桥差速器，载荷一般，也不是很大，选择n取2。 2.行星齿轮球面半径Rb 行星齿轮球面半径Rb Kb行星齿轮球面半径系数，Kb=2.53.0，对于有2个行星齿轮的面包取最大值，Kb=3Td差速器计算转矩，Td =minTce，Tcs=3071.64Nm计算得：Rb=43.60mm节锥距A0=（0.980.99）Rb，取系数为0.985，则A0=42.95mm3.确定行星齿轮和半轴齿轮齿数取行星齿轮齿数z1=11，半轴齿轮齿数z2取为17。z2/ z1=1.55，在1.52范围内；半轴齿数和为34，能被行星齿轮数整除。所以能够保证装配，满足设计要求。 4. 行星齿轮和半轴齿轮节锥角1，2及其模数m 锥齿轮大端的端面模数m=2A0sin1/z1=2A0sin2/z2，m=4.24，取整m=5。则：d1=z1m=55mm ，d2=z2m=85mm重新验算节锥距A0=d1/（2 sin1）=d2/（2 sin2）=43.23mm 5.压力角 汽车差速器齿轮大都采用=2230的压力角，齿高系数为0.8的齿形。6.行星齿轮轴直径d及支承长度L行星齿轮轴直径d（mm）为 式中： T0差速器壳传递的转矩，T0=Td= minTce，Tcs=3071.64Nmc 支承面许用挤压应力，取98MPa n行星齿轮数，n=2rd行星齿轮支承面中心到锥顶的距离，rd=0.4d2=36.55mm计算得d=19.74mm，取行星齿轮轴直径d为24mm。支承长度L=1.1d=26.4mm 。 3.1.3差速器齿轮强度计算 差速器齿轮只有当汽车转弯或左右轮行驶不同的路程时，或一侧车轮打滑而滑转时，差速器齿轮才能有啮合传动的相对运动。因此，对于差速器齿轮主要应进行弯曲强度计算。齿轮弯曲应力w为：Tc半轴齿轮计算转矩。当T0 =minTce，Tcs时，Tc0.6T0=1842.98Nm；当 T0=Tcf时，Tc0.6T0=171 Nm Ks尺寸系数，Ks=1Km齿面载荷分配系数。跨置式支撑结构Km=11.1，取Km=1.1Kv质量系数 ，Kv1m端面模数，m=5b2半轴齿轮齿宽，b2=0.3A0=16.94mmd2半轴齿轮大端分度圆直径，d2=85mmJ综合系数，查图得J=0.21n行星齿轮数，n=2计算得：当T0=minTce，Tcs时，w=980 MPa，w=893.16MPaw。，符合设计要求。当 T0=Tcf时，w=210 MPa，w=82.87MPaw,也符合设计要求。序号名称及代号计算公式及说明计算结果1行星齿轮齿数Z1行星齿轮齿数不小于10Z1=112半轴齿轮齿数Z2Z2=1425且满足转条件Z2=173传动比ii=Z2/Z1=17/11=1.55i=1.554模数mm=2A0sin1/z1=2A0sin2/z2=4.24m=55分度圆锥角6分度圆直径dd1=z1m=55mm d2=z2m=85mmd1=55mmd2=85mm7外锥距RR=50.62mm8齿宽系数9齿面宽b取b=15mm10齿顶高ha11齿根高hf12压力角13全齿高h14顶隙cc=1mm15轴交角标准直齿圆锥齿轮16齿顶圆直径da17齿根圆直径df18齿顶角19齿根角20根锥角21顶锥角3.1.4车轮传动装置设计 1.结构形式分析 半轴根据其车轮端的支承方式不同，可分为半浮式、3/4浮式和全浮式三种形式。 根据承载情况,选取半轴为全浮式半轴，全浮式半轴的结构特点是，半轴外端的凸缘用螺钉与轮毂相连，而轮毂又借用两个圆锥滚子轴承支承在驱动桥壳的半轴套管上。理论上来说，半轴只承载转矩。 2.半轴的结构设计 全浮式半轴的计算载荷可按车轮附着力矩计算，即 式中，G2为驱动桥的最大静载荷，取G2=0.6G=（0.627259.8）N=16023N； rr为车轮滚动半径，先约取308mm； m2丿为负荷转移系数，一般在乘用车在m2丿=1.21.4，商用车：m2丿=1.11.2，为m2丿取1.2； 为附着系数，计算时取0.8。 计算得到全浮式半轴的力矩为： 全浮式半轴杆部直径初步选取 式中，d为半轴杆部直径（mm）； 全浮式半轴的计算力矩（Nmm）； K为直径系数，取0.2050.218，取0.212。静计算可得半轴杆部直径d为： 半轴应符合：1、半轴杆部直径应小于或等于半轴花键的底径，以便使半轴各部分基本达到等强度；2、半轴的破坏形式大多是扭转疲劳损坏，在结构设计时应尽量增大各过度部分的圆角半径，尤其是凸缘与杆部、花键与杆部的过渡部分，以减小应力集中。3、当杆部较粗且外端凸缘也较大是，可采用两端用花键连接的机构；4、设计全浮式半轴杆部的强度储备应低于驱动桥其他传力零件的强度储备，使半轴起一个“熔丝”的作用。故选取半轴的直径为d=30mm。3.半轴的强度校核半轴的扭转切应力公式为： 式中，为半轴扭转切应力；d为半轴直径。计算得半轴的扭转切应力为： 半轴的扭转角公式为 式中，为扭转角；l为半轴长度，取为0.4m；G为材料切变模量；取80MPa；IP为半轴断面的极惯性矩，IP=d4/32.计算得到半轴的扭转角为每米长度832丿。都基本符合半轴的扭转切应力宜为500700MPa，转角宜为每米长度615。5.半轴花键设计计算（1）.根据汽车工程手册P1211公式公式（4-9-45）半轴花键的剪切应力 式中：5国标GB/3478.1-1983渐开线花键尺寸：选30度平齿根，m=1，Z=30。 D半轴花键外径，取31.5mm d与之相配的花键孔内径，取29.11mm Lp花键工作长度，取45mm b花键齿宽，取1.704mm 载荷分配不均匀系数根据机械设计【2】中P65查得在（0.70.8）之间，计算时可取0.8。 根据机械设计【2】中P65公式4-4，半轴花键的挤压应力 式中根据【2】中P665表4-2验证，花键的适用情况安全，合理 表 花键连接的许用挤压应力、许用压力/MPa 剪切应力不大于70MPa，挤压应力不大于200MPa，根据要求，以上均合格。四、三维建模及二维平面图主要说明建模中关键参数和复杂部件的建模过程 半轴齿轮（图4.1）建模：先在UG软件中输入半轴齿轮的参数，生成齿轮后，导入catia，在齿轮上建凸台，再进行打孔，拉齿成形。半轴齿轮垫片，在草图画圆环，拉伸得到。 图4.1 半轴齿轮 图4.2 半轴齿轮垫片图4.3 差速器壳体 差速器壳体，是一个铸造件，具有拔模斜度。建凸台拔模，中心播壳，洗平面在多建几个凸台，用于轴承的轴肩定位，打行星齿轮轴孔，并打销孔。以下的其他建模，以此类推。 图4.4 行星齿轮 图4.5 行星齿轮垫片图4.6 行星齿轮轴 图4.7 六角开槽螺母 图4.8 旋转轴唇形密封圈 图4.9 圆锥滚子轴承 图4.10 半轴 图4.11 卡簧 图4.12 防尘罩图4.13 输入法兰盘图4.14 主减速器壳体图4.15 主减速器主动齿轮二维平面图介绍能帮助读懂图纸的说明。零件二维图要有足够的尺寸，让工程师看到就能很明白，有技术要求，零件表面粗糙度，尺寸公差等，提升零件的精度。装配图则要表达好各个零件间的装配关系，装配操作技术要求等。图4.16 差速器壳体二维图图4.17 主减速器主动齿轮轴二维图图4.18 主减速器及差速器总成装配二维图参考文献1. 赵汝嘉.计算机辅助工艺设计M.机械工业出版社.19952. 陈家瑞.汽车构造M.人民交通出版社.20063. 陈锦昌.机械制图M.高等教育出版社.20104. 王望予.汽车设计M.机械工业出版社20045. 甘永立.几何量公差与检测M.上海科学技术出版社.20126. 谭庆昌.赵洪志.机械设计M.高等教育出版社.200426致谢在此次课程设计中，学习了解以前和现今用得最多的制动器，无论是盘式制动器，鼓式制动器，还是复合式制动器，了解其内部结构和各个部件，如何进行工作，每个零件起到什么样的作用。特别是在装配二维图，零件二维图上学习得更多知识。在检查装配二维图时，三维图二维图画法一直纠结了挺久，最后还是把难表达的表面用二维图画法。类似弹簧，挂上去必定拉紧回到最低点的位置，制动鼓够精加工表面，而不是一个平面到底。迷宫技术，进行防尘，特别是球笼式等速万向节，从开始问老师结构，到图书馆查书，最后网上找球笼式等速万向节设计，制作它，可以是一份毕业设计，从设计到加工制造出来。我们则根据设计进行建模，有课程设计，我们学会、懂得更多汽车相关结构。附录附表1 各个建模零件及名称序号零件名称零件名备注1半轴齿轮06121212_yaozhaowu_banzhouchilun2半轴齿轮垫片06121212_yaozhaowu_banzhouchilundianpia