《汽车设计》PPT课件.ppt

1,第五章 驱动桥设计,第一节 概述 第二节 驱动桥的结构方案分析 第三节 主减速器设计 第四节 差速器设计 第五节 车轮传动装置设计 第六节 桥壳设计 第七节 驱动桥的结构元件,2,5-1概述,一、驱动桥功用: 增大由传动轴传来的转矩，并将动力合理的传给车轮。 二、组成： 主减速器 差速器 车轮传动装置 驱动桥壳,3,5-1概述,三、设计要求: 1.工作平稳，噪声低 2.外形尺寸小，最小离地间隙大 3.力求质量小，特别是簧下质量 4.主减速比保证动力性和经济性,4,三、设计要求:,5.在各种转速和载荷下的传动效率高 6.桥壳有足够的强度和刚度 7.结构简单，加工工艺性好，制造容易，调整、拆装方便 8.与悬架导向机构、转向运动机构协调,5,5-2 驱动桥的结构方案分析,分类： 非断开式（整体式）用于非独立悬架 断开式用于独立悬架,6,一、断开式驱动桥特点：,7,一、断开式驱动桥特点：,优点： 可以增加最小离地间隙 减少部分簧下质量，减少车轮和车桥上的动载,8,一、断开式驱动桥特点：,优点： 两半轴相互独立，抗侧滑能力强 可使独立悬架导向机构设计合理，提高操纵稳定性,9,一、断开式驱动桥特点：,缺点：结构复杂，成本高 用途：多用于轻、小型越野车和轿车,10,二、非断开式驱动桥特点：,优点：结构简单，成本低，制造工艺性好，维修和调整易行，工作可靠 缺点：断开式优点,用途：广泛用于载货汽车、客车、多数越野车、部分轿车上,11,5-3 主减速器设计,一、主减速器结构方案分析： （一）减速传动方案 1.螺旋锥齿轮传动 2.双曲面齿轮传动,12,5-3 主减速器设计,一、主减速器结构方案分析： （一）减速传动方案 3.圆柱齿轮传动 4.蜗轮蜗杆传动,13,1.一对螺旋圆锥齿轮,优点： 同时啮合齿数多，寿命长，制造简单，质量小 缺点： 有轴向力、且方向不定，应避免方向指向锥顶；,14,1.一对螺旋圆锥齿轮,缺点： 对啮合精度敏感，若锥顶不重合，使接触应力，弯曲应力，噪声，寿命； 要求制造、装配精度高。,15,2.双曲面齿轮啮合,特点: 两齿轮轴线不相交，交错布置，小齿轮轴线距大齿轮水平中心线有空间偏移量 E（偏移距）,16,2.双曲面齿轮啮合,特点: 螺旋角12， 12 定义：齿轮齿宽中点的切线和该中点与齿轮中心（节锥顶点）连线之间的夹角螺旋角,17,双曲面齿轮与螺旋齿轮相比：,传动比（双曲面i0S、螺旋i0l ）：,尺寸相同时， i0Si0l ；,18,双曲面齿轮与螺旋齿轮相比：,i0和D2相同时，双曲面主动齿轮D1大，轮齿强度高，支承强度高 i0和D1相同时，双曲面从动齿轮D2小，离地间隙大,19,双曲面齿轮与螺旋齿轮相比：,有偏移距E，利于布置多桥贯通，多用于多轴驱动汽车上，传动系结构可以简化； 在寿命相同的情况下，双曲面齿轮尺寸可以小，最小离地间隙大；,20,双曲面齿轮与螺旋齿轮相比：,传动效率低0.96，低于螺旋齿轮0.99 ，高于蜗轮蜗杆； 主动锥齿轮大，加工时刀盘刀顶距大，刀具寿命长；,21,双曲面齿轮与螺旋齿轮相比：,存在沿齿高方向的侧向滑动，还有沿齿长方向的纵向滑动，运转更平稳。 双螺，轮齿重合度大，传动更平稳，齿轮弯曲强度提高。,22,双曲面齿轮与螺旋齿轮相比：,主动齿轮螺旋角1大，不产生根切的最小齿数可减少，有利于增大传动比。 主动齿轮直径D1和螺旋角1大，相啮合的轮齿当量曲率半径大，因此齿面接触强度高。,23,3.斜齿圆柱齿轮传动,特点： 用于发动机横置前置前驱轿车驱动桥（传动器）,24,4.蜗轮蜗杆传动,优点： i0大，轮廓尺寸不大，质量不重， i0614 工作平稳，噪声低 用于多轴驱动汽车，传动系结构简单 传递载荷大，寿命长,25,4.蜗轮蜗杆传动,缺点： 0.96 齿圈要求用高质量锡青铜制造，成本高。,26,（二）单级主减速器,优点： 结构最简单、质量小、制造容易、拆装简便 缺点： 只能用于转矩传递小扭矩的发动机 只能用于主传动比较小的车上，i0 7,27,（三）双级主减速器,特点： 尺寸大，质量大，成本高 与单级相比，同样传动比，可以增大离地间隙 用于中重型货车、越野车、大型客车,28,（三）双级主减速器,传动形式： 一级螺旋齿轮或双曲面齿轮、二级圆柱齿轮,29,（三）双级主减速器,传动形式： 一级行星齿轮、二级螺旋或双曲面齿轮,30,（三）双级主减速器,传动形式： 一级圆柱、二级螺旋或双曲面齿轮,31,（三）双级主减速器,布置形式： 纵向水平 垂向轮廓尺寸小 质心低，纵向尺寸大 用于长轴距汽车,32,（三）双级主减速器,布置形式： 斜向 利于传动轴布置 提高桥壳刚度,33,（三）双级主减速器,布置形式： 垂向 纵向尺寸小，万向传动轴夹角小 适用于短轴距贯通式驱动桥 垂向尺寸大，降低了桥壳刚度,34,（三）双级主减速器,双级主减速器的分配问题：i0=i01 i02 从提高强度减轻质量，使结构尽可能紧凑等方面考虑，要求i01尽可能小，则第一级减速器以前的零件受力小； 从装配的方便性考虑，要求i02取大些；,35,（三）双级主减速器,第一级用斜齿圆柱齿轮，第二级用锥齿轮（传动方案三）时，i01应取小，可减小第二级轴向力，齿轮啮合受破坏程度，轴承受力小，寿命； i01如果取小， i02一定要取大些；一般i01=1.72.5,36,（四）双速主减速器（图5-9）,思考：可以实现两种传动比，有何作用？ 种类： 1）圆柱齿轮组：尺寸大，质量大，主减速比大,37,（四）双速主减速器（图5-9）,种类： 2）行星齿轮组：结构紧凑，刚度和强度大 用途： 单桥驱动重型汽车,38,（五）贯通式主减速器,单级：用于各种吨位多桥驱动汽车贯通式驱动桥 双曲面齿轮传动 结构受限，主动齿轮工艺性差 速比小,39,（五）贯通式主减速器,单级：用于各种吨位多桥驱动汽车贯通式驱动桥 蜗轮蜗杆传动 质量小 噪声低 传动比大,40,（五）贯通式主减速器,双级：用于中重型多桥驱动汽车 锥齿轮圆柱齿轮 传动比大 从动锥齿轮支承刚度差 主动锥齿轮工艺性差,41,（五）贯通式主减速器,双级：用于中重型多桥驱动汽车 圆柱齿轮锥齿轮：结构紧凑，高度小,42,（六）单双级减速配轮边减速器,分开式单双级减速器的共同特点： （1）部分零件（半轴、差速器）承载小，尺寸可以做小些 （2）i0大 （3）hmin大，地板低 （4）结构复杂，成本高，制造维修难 （5）质量大,43,（六）单双级减速配轮边减速器,轮边减速器类型： 圆柱行星齿轮式： 传动比大 可布置在轮毂内 用途：用于某些重型汽车、矿山自卸车、大型公共汽车、越野车,44,（六）单双级减速配轮边减速器,轮边减速器类型： 圆锥行星齿轮式： 可变换高低档,45,（六）单双级减速配轮边减速器,轮边减速器类型： 普通外啮合圆柱齿轮式： 主动齿轮上置可提高离地间隙 主动齿轮下置可降低地板高度 用途：多用于越野车和城市公交车,46,二、主减速器主、从动齿轮的支承方案,1.主动锥齿轮的支承 （1）悬臂式：根据支反力确定靠近齿轮的轴承的受力 选用原则：刚度大，寿命长，调整方便，效率高，能承受双向轴向力,47,二、主减速器主、从动齿轮的支承方案,1.主动锥齿轮的支承 （2）跨置式： 优点：支承刚度大，承载能力大，偏转角为悬臂式130； 缺点：空间紧张，加工困难，多用于中、重型车,48,二、主减速器主、从动齿轮的支承方案,2.从动锥齿轮 轴承大端向里，以使(c+d) 要求(c+d)70D2，cd，承载合理，寿命接近,49,二、主减速器主、从动齿轮的支承方案,2.从动锥齿轮 加强刚度的措施： （1）将轴承预紧 （2）从动轴齿轮背面加辅助支承销,50,二、主减速器主、从动齿轮的支承方案,3.关于轴承的预紧 目的： （1）加强刚度 （2）消除安装出现的轴向间隙及磨合期间隙增大 预紧力用摩擦力矩来衡量13Nm,51,二、主减速器主、从动齿轮的支承方案,（二）锥齿轮啮合的调整 检验：齿面接触区、噪声、齿轮大端齿侧间隙（0.10.35mm） （三）润滑 加油孔 放油孔 通气塞,52,三、锥齿轮主要参数的确定,1.齿数Z1、Z2 首选Z1： （1） Z1尽可能取小，货车Z1min6；轿车Z1min9； （2） Z1 、Z2不能有大于1的公约数，实现自动磨合，提高寿命； （3）希望Z1Z2 40，有足够的弯曲强度，提高重合系数；,53,三、锥齿轮主要参数的确定,2.从动齿轮大端分度圆直径D2和端面模数ms D2影响： hmin、跨置式支承空间 KD2为直径系数取1315.3,54,三、锥齿轮主要参数的确定,ms计算： Km为模数系数取0.30.4,55,3.齿面宽b和节锥距A,b30%A或b10m 小齿轮齿面宽b1比大齿轮齿面宽b2 大10,三、锥齿轮主要参数的确定,56,三、锥齿轮主要参数的确定,4.偏移距E的选择原则： 负荷小E可取大，反之则取小 E过大影响纵向滑动，过小不能发挥双曲面齿轮的特点；主传动比越大，E越大 一般，轿车、轻型货车：E 0.2D2 中重型货车、大客车：E （0.10.2）D2,57,三、锥齿轮主要参数的确定,齿轮上下偏移的判断：从大齿轮锥顶看去，使小齿轮在右侧，小齿轮轴线在大齿轮轴线上侧为上偏移，下侧为下偏移；如果小齿轮在左侧，则相反。,58,三、锥齿轮主要参数的确定,5.中点螺旋角的选择 影响： （1）F轴向重合系数，F1.25(1.52.0) （2）轴向力 （3）轮齿强度 中点螺旋角m一般取值3540,59,三、锥齿轮主要参数的确定,6.螺旋方向 影响：轴向力方向 小端向左为左旋；向右为右旋，大小齿轮轮齿方向相反,60,三、锥齿轮主要参数的确定,6.螺旋方向 选择原则： 使汽车行驶时，主动锥齿轮所受的轴向力远离锥顶； 一般，主动锥齿轮左旋，大齿轮右旋。,61,三、锥齿轮主要参数的确定,7.法向压力角 大压力角可以增加轮齿强度，减少齿数；容易使小齿轮齿顶变尖，降低齿轮端面重合系数。应合理选用：,62,三、锥齿轮主要参数的确定,8.强度计算 （1）单位齿长圆周力：p=F/b (N/mm) F作用在齿轮上的圆周力 b从动齿轮宽度 按发动机最大扭矩计算（公式5-11） 按轮胎最大附着力矩计算（公式5-12） 许用单位齿长的圆周力如表5-1，实际取值比表5-1高2025。,63,三、锥齿轮主要参数的确定,8.强度计算 （2）齿轮弯曲强度计算 （3）齿轮接触强度计算 （4）材料要求： 弯曲疲劳强度、接触疲劳强度高，耐磨 芯部有一定的韧性 锻造性能、切削性能和热处理性能良好 少用我国比较缺少的金属材料,64,四、主减速器锥齿轮强度计算,（一）计算载荷的确定 1.Temax和ig1确定（P114） Temax最大使用转矩=8090最大转矩,65,（一）计算载荷的确定,2.按驱动轮打滑扭矩确定TGS,66,（一）计算载荷的确定,3.按日常行驶平均转矩确定TGF,67,（二）齿轮上的作用力 1.圆周力 F=2T/Dm2 T从动轮上的转矩 Dm2 从动轮齿宽中点处的分度圆直径,四、主减速器锥齿轮强度计算,68,2.锥齿轮上的轴向力和径向力 （三）轴承载荷,四、主减速器锥齿轮强度计算,69,差速器锁紧系数k=0.050.15,慢、快半轴的转矩比kb=1.111.35,5-4差速器设计,一、差速器的功用 二、对称锥齿轮差速器 1.普通锥齿轮式差速器（图5-19）：,70,71,2.摩擦片式差速器（图5-20 ）： 锁紧系数k可达0.6，半轴转矩比可达4，结构简单，工作平稳，可明显提高通过性 3.强制锁止式差速器： 当两侧车轮所处地面附着系数差异较大时，可以强制锁住差速器与半轴，提高通过性，多用于重型车,72,（二）滑块凸轮式差速器 锁紧系数k可达0.40.5，半轴转矩比可达2.333.00，高摩擦自锁，结构紧凑但复杂，质量小，技术要求高,73,（三）蜗轮式差速器 锁紧系数k可达0.70.8，半轴转矩比可达5.679.00，高摩擦自锁，磨损快寿命短，结构复杂，制造要求高 （四）牙嵌式自由轮差速器 半轴转矩比kb可变，工作可靠，寿命长，锁紧性能稳定，制造加工不复杂,74,三、普通锥齿轮式差速器设计 （一）参数选择 1.行星齿轮数目：小车2个，大车4个 2.行星齿轮球面半径：,Kb=2.52.97,3.节锥距A0=(0.980.99)Rb 4.半轴齿轮齿数、行星轮齿数10 半轴齿数：1425,75,5.节锥角,6.大端模数,行星齿轮 半轴齿轮,7.压力角:一般取2230,76,8.行星齿轮轴直径及支承长度,（二）强度计算,77,四、粘性联轴器结构及在汽车上的布置 1.结构及工作原理（图5-25） 2.在汽车上的布置（主要做轴间差速器限动装置5-26）,78,5-5 车轮传动装置设计,一、半轴支承型式 1.半浮式：用于轿车、轻型货车 2.3/4浮式：用于轿车、轻型货车、客车 3.全浮式：中、重型车 二、全浮式半轴计算 1.扭转应力 2.转角,79,5-5 车轮传动装置设计,三、半浮式半轴强度计算 1.纵向力 2.侧向力 3.通过不平路面时,80,5-6 驱动桥壳设计,一、要求： 1.密封性好 2.强度刚度足够 3.质量小 4. hmin应保证通过性 5.结构工艺性好 6.拆装、保养、维修方便,81,5-6 驱动桥壳设计,二、型式 1.可分式 2.整体式 3.组合式,82,5-6 驱动桥壳设计,83,三、强度计算： 1.牵引力或制动力最大时 2.侧向力最大时 3.通过不平路面时,5-6 驱动桥壳设计,