【《乘用车驱动桥设计计算案例》3400字】

PAGE116乘用车驱动桥设计计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u32560乘用车驱动桥设计计算案例 1287081.1驱动桥的功用 1170781.2设计驱动桥基本要求 141301.3驱动桥结构方案选择 1123601.4主减速器主要参数的计算 1216531.4.1确定主减速比的确定 1271041.4.2确定主减速器齿轮的计算载荷 2107791.4.3主减速齿轮基本参数 353871.4.4主减速器强度校核 434621.5差速器设计 69281.5.1差速器结构形式的选择 682871.5.2基本参数的选择 7132911.5.3差速器齿轮计算与校核 8182031.6半轴的设计计算 10170211.6.1半轴的型式 1056831.6.2半轴的设计计算 10234061.7万向节与驱动桥壳设计 11217191.7.1万向节的设计 11119671.7.2驱动桥的设计 111.1驱动桥的功用本次设计汽车为前驱车，驱动桥类型为转向驱动桥，即要具有增加扭矩，减低转速的功能，同时还要依靠万向节进行转向，是具有转向功能的驱动桥。1.2设计驱动桥基本要求1.主减速比的选择要合理；2.质量轻，体积小；1.噪声小，提供舒适的驾驶体验；4.传动效率高；5.材料要求有足够的强度和刚度，可以提高汽车行驶平顺性；6.零件加工时工艺性要好、结构简单、拆装方便、容易制造；1.3驱动桥结构方案选择查阅相关文献，综合考虑本次驱动桥结构为断开式，这种形式增加了离地间隙，这样做可以增强汽车行驶过程中的平顺性。本次设计中发动机与变速器布置方式都为横置布置，主减速器齿轮采用斜齿圆柱齿轮传动就可以满足设计需求。1.4主减速器主要参数的计算1.4.1确定主减速比的确定值可下式来计算： （3-1）计算得:1.4.2确定主减速器齿轮的计算载荷通常是在以下两种情况下确定计算载荷发动机的转矩为最大转矩工作状态时与传动系统的最低挡传动比相互配合工作时在良好路面上正常行驶是汽车驱动车轮开始滑转时这两种工况下算出主减速器齿轮的计算载荷是较为准确的即： （3-2） （3-3）式中：——；——；——，取；——，取；——，N；——，一般轮胎时，取；轮胎为防滑轮胎时，可取；越野汽车，；——（例轮边减速器）；本设计中取，；轿车轮胎为一般轮胎，则：；由经验得：；；将上述参数值代入公式中计算得：汽车种类繁多，行驶工况十分复杂。对于大部分时间在平坦路面行驶的乘用汽车，使用环境要在比非公路行驶车辆状态稳定许多，所以，转矩计算就可以用它所承受的牵引力的平均值的来计算，平均计算转矩由计算公式如下： （3-4）式中：——，N；；——N，；；——，对于轿车一般计算时可取；；——，轿车一般取0.08；——：当时，取；其中，车内人员每人质量按计算，于是： （3-5）该式中：——；——；；即；经计算计算得：1.4.3主减速齿轮基本参数（1）齿数：根据i0初次选取主减速器中大小不同主从动齿轮的各自的齿数Z1,为了使主减速器齿轮之间相互之间能够平稳啮合、啮合时所产生噪声小，对于乘用车齿数选取，Z1一般要求齿数大于9初定，（2）齿宽系数：软齿面时，且齿轮相对于轴承是对称式布置时，=0.8～1.4；非对称布置时，=0.6～1.2；悬臂布置或开式传动时，=0.3～0.4。取=0.5，并取；得到u=84/23=4.435；则中心距： （3-6）取中心距 （3-7）故得到。（3）几何尺寸 （3-8） （3-9） 取 （3-10） 取 （3-11）表3-1主减速器斜齿轮的参数1.4.4主减速器强度校核依据的齿形计算几何尺寸，为保证齿轮有足够的强度和使用寿命，需要根据确定的计算载荷进行度验算。（1）单位齿长圆周力常用齿轮单位齿长圆周力来进行估算，即： （3-11）式中：——；——；——；按发动机最大转矩计算时 （3-12）式中：——；按驱动轮打滑的转矩计算时： （3-13）许用单位齿长圆周力见表3-2。由于材质选择提升和加工产业等制造的质量的提升，在现代汽车设计中，有时高出表中数值的。图3-2单位齿长圆周力许用值按驱动轮打滑的转矩计算时轮胎与地面的附着系数计算得：（2）齿轮弯曲强度齿轮轮齿的齿根弯曲应力为： (3-14)式中：——(MPa);——(N.m)，从动齿轮:。——，一般取1;——，，当时，，当时，;——，跨置式结构:,悬臂式结构:;——，;——(mm);——(mm);——。上述计算中，齿轮的最大接触应力需要按照中较小值计算，并且所计算得的数值不得超过1750。如果按照的数值计算齿轮接触应力时，计算数值不超过过210MPa时，证明所计算得齿轮符合设计要求。破坏的循环次数需要达到为为合格。按上式所以主减速器齿轮满足弯曲强度计算（3）齿轮接触强度计算齿轮轮齿的齿面接触应力为 （3-15）式中：——；——(m);——，，一般取；——，，一般取;——，钢对钢齿轮，取；——；上述计算中，齿轮的最大接触应力需要按照中较小值计算，并且所计算得的数值不得超过2800。如果按照的数值计算齿轮接触应力时，计算数值不超过1750时，证明所计算得齿轮符合设计要求。其中，两齿轮由于是相互啮合的关系，所以接触应力的是相同的。最终计算得：所以所设计的主减速器齿轮符合设计要求。1.5差速器设计1.5.1差速器结构形式的选择在汽车转弯时，需要左右两车轮产生转速不同的情况，汽车才能进行平稳的转弯。差速器的作用就是让车轮进行角速度不同的运动。在本次设计中差速器选用对称式锥齿轮差速器，它在轿车中使用最为广泛。1.5.2基本参数的选择（1）行星齿轮数目：本次差速器行星齿轮数量为4个。（2）行星齿轮球面半径： （3-16）式中：——，，取；——计算转矩，取N·m；；行星齿轮半径确定之后，依据以下公式初选：取为。（3）确定齿轮齿数为了使行星齿轮有较高的强度，行星齿轮齿数要选小一些。半轴齿轮齿数在14~25之间。两齿轮齿数比要求在1.5~2范围内。轴正常情况下，行星齿轮与半轴齿轮，它们两个之间是处于相互啮合的状态。为了保证两者之间能够安装并成功使用，两种齿轮齿数之间需要具有以下性质： （3-17）式中：——，对于，；——；I——；即半轴齿轮的齿数除以行星齿轮的齿数是整数，就符合两者之间所满足的安装条件。在本次驱动桥设计中，差速器类型选取为，其中个行星齿，个半轴齿轮；齿数为，齿数。（4）确定圆锥齿轮模数首先确定节锥角计算公式如下： （3-18） （3-19）式中：，——；计算圆锥齿轮大端端面模数:由于弯曲应力的校核的影响，取节圆直径由下式求得： （3-20）（5）压力角一般情况下，汽车差速器齿轮压力角默认选用，此时的齿高系数通常为。还有一种情况为选用的压力角，此时齿高系数通常为，这种情况下的齿数就可由原来的13减少到，由于这种齿形的最少齿数比压力角为的要少一些，因此模数的选择需要用比压力角为的齿轮的模数较大一些为此以提高轮齿的强度大小。故本次设计中选取压力角大小为。（6）行星齿轮安装孔直径及其深度 （3-21） （3-22） （3-23）式中：——，N·m；——；——中点至锥顶的距离，mm;；——，而；；——，取为98MPa。差速器传递的转矩为N·m； （3-24）计算取。1.5.3差速器齿轮计算与校核弯曲应力为： （3-25）式中：——其计算式为：式中：——计算转矩，按、两者中的较小者和计算，N·m；——；；——，；——，。时，；；——，支撑方式采用，=1.00～1.10；本次设计中取；——，取=1；；——,mm；；；——；；—，mm；；——；；当以计算出所得的乘用车差速器齿轮轮齿时弯曲应力，不大于合格；当弯曲应力σw计算以minTje,T计算结果：N·mN·m以计算：符合设计要求。按进行计算：符合设计要求。经过计算够得出两种情况下都校核成功，说明此设计符合设计要求。汽车行星齿轮和半轴齿轮的参数表国标规定，，，表3-2差速器齿轮参数及尺寸名称代号计算公式行星齿轮半轴齿轮锥距（收缩顶隙传动）=38.0561=64.04541.6半轴的设计计算1.6.1半轴的型式半轴大致上有三种分类方式，分别为全浮式半轴以及本次设计中选取的半浮式和最不常使用的半轴。其中，半浮式半轴的结构较其它两类半轴而言相对比较简单，但是可承受载荷不输于其它半轴，更加符合本次设计。1.6.2半轴的设计计算半轴的计算转矩： （3-26）式中：——，，取：；；所以： （3-27）取许用应力；代入计算得：由安全系数以及半轴强度的校核等多种因素的考虑，半轴直径取d=36mm1.7万向节与驱动桥壳设计1.7.1万向节的设计在此次驱动桥的设计中，前桥是一个既要转向又要驱动的桥，车的驱动形式为前驱车。对于转向驱动桥而言，由于取消了传动轴，减轻了整车质量。但是也因为取消了传动轴，需要不同于其它类型的车，前驱车在前车轮与半轴之需要安装万向节。万向节分为等速万向节与不等速万向节两大类，前驱车需要等速万向节进行转向的功能。其中，等速等速万向节也有许多类型，在本次设计中共需要四个等速万向节。因为万向节在工作过程中，里面的钢球在滚道中滚动时会产生较大的应力，