汽车设计课设驱动桥设计

专业名称：车辆工程一、课程设计任务书 1二、总体结构设计 2三、主减速器部分设计 21、主减速器齿轮计算载荷的确定 2择………………43、主减速器强度计算……………………5四、差速器部分设计………………………61、差速器主参数选择 62、差速器齿轮强度计算 7五、半轴部分设计…………8T直φ径 82、受最大牵引力时强度计算 93、制动时强度计算………………………94、半轴花键计算…………9六、驱动桥壳设计 101、桥壳的静弯曲应力计算 2、在不平路面冲击载荷作用下的桥壳强度计算…………113、汽车以最大牵引力行驶时的桥壳强度计算 114、汽车紧急制动时的桥壳强度计算 算 12七、参考书目 14八、课程设计感想 15一、课程设计任务书《BJ130驱动桥部分设计验算与校核》2、设计内容及要求(1)主减速器部分包括：主减速器齿轮的受载情况；锥齿轮主要参数选择；主减速器强度计算；齿轮的弯曲强度、接触强度计算。(2)差速器：齿轮的主要参数；差速器齿轮强度的校核；行星齿轮齿数和半轴齿(3)半轴部分强度计算：当受最大牵引力时的强度；制动时强度计算。(4)驱动桥强度计算：①桥壳的静弯曲应力②不平路载下的桥壳强度③最大牵引力时的桥壳强度④紧急制动时的桥壳强度⑤最大侧向力时的桥壳强度3、主要技术参数轴荷分配：满载时前后轴载1340/2735(kg)动机最大功率：80psn：3800-4000n/min10轮毂总成和制动器总成的总重：g=274kgk设计内容设计内容二、总体结构设计T=桥壳形式：整体式半轴形式：全浮式差速器形式：直齿圆锥齿轮式三、主减速器部分设计由于所设计车型为轻型货车，主减速比不是很大，故采用单级单速主减速器。考虑到离地间隙问题，选用双曲面齿轮副传动，减小从动齿轮尺寸，增大最小离地间隙。又由于安装空间的限制，采用悬臂式支承。1、主减速器齿轮计算载荷的确定(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TceememdiaemiaemaemiaaaemidK——液力变矩系数，该减速器无液力变矩器，K=11ff00η——发动机到从动锥齿轮之间的传动效率，取η＝90%ce(2)按驱动轮打滑扭矩确定从动锥齿轮的计算转矩Tcs22T＝Tcs8899N.mT＝375Ncf计算锥齿轮最大应TN.zm计算锥齿轮疲劳寿z12=0TN.cm12sb2=43mmb1=47mmww22φ——轮胎与路面间的附着系数，取φ＝rrdbaBJ30使用手册得rr知，轮胎规格为，取a＝，所以r＝[16/2+]＝ri——主减速器从动齿轮到车轮间传动比，i＝1mmη——主减速器从动齿轮到车轮间传动效率，η＝1mmβm1=36°，m2主动齿轮左旋，从动齿轮右由上面数据计算得：T＝8899N.m旋。cs(3)按日常平均行驶转矩确定从动齿轮计算转矩α=22°ttfiwjijf单位齿长滚动阻力系数f为~，取f=，W=40750N，因此F=652N；空气fwDaDDp=1163N/m风面积A=4m2，日常平均行驶车速u＝50km/h，因此awtrri——主减速器从动齿轮到车轮间传动比，i＝1mmη——主减速器从动齿轮到车轮间传动效率，η＝1mmm足设计要从动齿n——计算驱动桥数，n=1轮：cf(4)从动锥齿轮计算转矩曲应力计ccecs算8899N.m，所以T=T=6450N.m。当计算锥齿轮疲劳寿命时，T＝T，Tσcceccfcfccfw2=396MPaccfw2=396MPa按疲劳弯算σw2=23MPa按疲劳弯算σw2=23MPa<GGczcz(1)主从动齿轮齿数Z，Z12ww012满足设计主动齿按满足设计主动齿按最大弯算σw1=309MPa0cecscfccecsccfc(2)从动锥齿轮分度圆直径D2和端面模数mD2D2D22ws22w按疲劳弯算m=按疲劳弯算m=K3TsmmmsMPa<w满MPa<w满足设计s2imm120(3)齿面宽b从动齿轮齿面宽b2==43mm，ms=7mm,满足b2≤10ms。主动齿轮齿面宽b1==×43mm=47mm。(4)双曲面小齿轮偏移距E(5)中点螺旋角β取β=35°，ε=2°m1m1(6)螺旋方向发动机旋转方向为逆时针，为避免轮齿卡死而损坏，应使轴向力离开锥顶方向，符合左手定则，所以主动齿轮左旋，从动齿轮右旋。(7)法向压力角α22°30′。3、主减速器强度计算(1)单位齿长圆周力p主减速器锥齿轮的表面耐磨性常用轮齿上的单位齿长圆周力p来估算，emaxemax111122查表得单位齿长圆周力许用值[p]=1429N/mm，P<[p]，满足设计要求。(2)齿轮弯曲强度锥齿轮轮齿的齿根弯曲应力为：cc最大接触应力σ=2459MPaJJ满足设计要求；疲劳接触应力JMPaJ满足设计n＝4行星齿轮球面半径b节锥距0行星齿轮齿数1轴齿轮齿6457N.mN.m，按疲劳弯曲应力算时T=375N.m；主动齿c轮：按最大弯曲应力算时T=1164N.m，按疲劳弯曲应力算zz0ssssK——齿面载荷分配系数。跨置式支撑结构K=1~，取K=1mmmK——质量系数，K＝1vvm——从动锥齿轮断面模数，m=7mmss1212J——综合系数，通过查图得，主动齿轮J=，从动齿轮J=wwww2ww2w设计要求；按疲劳弯曲应力计算σ=23MPa，[σ]=210MPa，σ≤[σ]，w2ww2ww1ww2ww1ww2w(3)齿轮接触强度pp11T——主动齿轮计算转矩。按最大弯曲应力算时T=1164N.m，按zz疲劳弯曲应力算时T=68N.mz212m=5d1=50mmd2=80mm0行星齿轮轴直径d=22mm支承长度20cecswMPaw符合设计0cf0ssmmmffvv122J——齿面接触强度的综合系数，通过查接触强度计算用综合系JJcecsJJJJcfJJJJ四、差速器部分设计1、差速器主参数选择(1)BJ130为货车，取差速器行星齿轮数n＝4(2)行星齿轮球面半径RbbbT——差速器计算转矩，T=min[T，T]=6457Nmddcecs0b0(3)确定行星齿轮和半轴齿轮齿数12z/z=，在~2范围内；半轴齿数和为32，能被行星齿轮数整除。21w符合设计半轴计算T=3874Nmφd=33mm满足设计满足设计m=2mmD=40mmd=35mmB=4mmτ=72MPa，sshh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γ，γ及其模数m1201102212重新验算节锥距01122(5)压力角α采用α=22°30′的压力角，齿高系数为的齿形。00dcecscr——行星齿轮支承面中心到锥顶的距离，r==32mmdd2、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σw为：T——半轴齿轮计算转矩。当T=min[T，T]时，T＝×T=3874Nm；当c0cecsc00cfc0ssK——齿面载荷分配系数。跨置式支撑结构K=1~，取K=1mmmK——质量系数，K＝1vv]，故满s足设计要cMPa，c]，故满c足设计要M=2421Nm=wj，wj]，满足wj设计要=wjwj]，满足wj设计要v2222J——综合系数，查图得J=0cecswww2ww0cfww五、半轴部分设计本驱动桥采用全浮式半轴，因为全轴式半轴只承受传动系的转矩而不承受弯矩，可以承载较大载荷，适应于货车。1、半轴计算转矩T及杆部直径φ全浮式半轴只承受转矩，全浮式半轴的计算载荷可按主减速器从动锥齿轮计算转矩进一步计算得到，即式中：ξ——差速器的转矩分配系数，对于普通圆锥齿轮差速器取TNmφ杆部直径可按照下式进行初选：计算得d=33mm2、受最大牵引力时强度计算半轴选用40Cr，进行调制处理，扭转切应力宜为490~588Mpa，所以设计3、制动时强度计算T=551NmM=4413Nm∑σ∑=144MPa，z]，满足z设计要vhT=807Nmσ∑=99MPa，∑]，所以∑满足设计=WA-A276MPa，WA-AWA-A满足设计纵向力应按最大附着力计算：式中：m2——汽车重量转移系数，对后轴驱动的载重汽车其取值范围是~，此处取；2扭2r4、半轴花键计算半轴和半轴齿轮一般采用渐开线花键连接，对花键进行挤压应力和键齿mzD=m(z+1)=40mm，相配的花键孔内径d=m=35mm，花键宽b=πm=，取整数4。(1)半轴花键的剪切应力校核φφD——半轴花键外径，取D=40mmd——相配的花键孔内径，取d=35mmppφ——载荷分布的不均匀系数,取φ=ssss2)半轴花键的挤压应力校核τ=36MPaA-A，A-AA-A设计要σ∑A-A=283MPa，σ<∑A-A∑A-A满足设计τ=36MPaB-B，B-BB-B设计要σ∑B-B=283MPa，cccc∑B-B∑B-B满足设计六、驱动桥壳设计1、桥壳的静弯曲应力计算桥壳犹如一空心横梁，两端经轮毂轴承支承于车轮上，在钢板弹簧座处桥壳承受汽车的簧上载荷，而沿左右轮胎的中心线，地面给轮胎以反力G/2(双胎时则沿双胎之中心)，桥壳则承受此力与车轮重力g之差值，即2w(G/2-g)，计算简图如右图所示。2w桥壳按静载荷计算时，在其两钢板弹簧座之间的弯矩M为22g——车轮(包括轮毂、制动器等)的重力，g=2740NwwB——驱动车轮轮距，查资料得B=s——驱动桥壳上两钢板弹簧座中心间的距离，查资料得s=由弯矩图得危险截面在钢板弹簧座附近。Wv——危险断面处(钢板弹簧座附近)桥壳的垂向弯曲截面系数。采v344vwjwjwjwj2、在不平路面冲击载荷作用下的桥壳强度计算当汽车在不平路面上高速行驶时，桥壳除承受静载荷外，还承受附加的冲击载荷。在这两种载荷总的作用下，桥壳所产生的弯曲应力为式中：k——动载荷系数，对货车取dMPaMPa。wjwjwjwj3、汽车以最大牵引力行驶时的桥壳强度计算(1)驱动桥壳在左右钢板弹簧座之间的垂向弯矩Mv地面对后驱动桥左右车轮的垂向反作用力Z、Z相等，则2L2R222222L2R驱动桥壳在左右钢板弹簧座之间的垂向弯矩Mv为v(2)驱动桥壳承受的水平方向的弯矩MP——地面对驱动车轮的最大切向反作用力，P=Tiiη/r=18556Nmaxmaxemax10Trh(3)驱动桥壳承受的因驱动桥传递驱动转矩而引起的反作用力矩T(4)合成弯矩M及合成应力σ∑∑采用断面为圆管的桥壳，在钢板弹簧座附近的危险断面处的合成弯矩为该危险断面处的合成应力σ为∑W面处的弯曲截面系数，W=30734∑∑zz4、汽车紧急制动时的桥壳强度计算紧急制动时桥壳在两钢板弹簧座之间的垂向弯矩M及水平方向的弯矩Mvh分别为m′——汽车制动时的质量转移系数。后驱动桥壳时取m′=m2′，对载货汽车后驱动桥取m′=~，系数取MNmMNmvh桥壳在两钢板弹簧座的外侧部分处同时承受制动力所引起的转矩T，代入数据得到：σ=99MPa，[σ]=100MPa，