4吨轻型载货汽车驱动桥的设计【含全套CAD图纸】

购买设计文档后加 费领取图纸 本科学生毕业设计 4 吨轻型载货汽车 驱动桥设计 系部名称 ： 专业班级 ： 学生姓名 ： 指导教师 ： 职 称 ： 黑 龙 江 工 程 学 院 年 月 黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 毕业设计（论文）任务书 学生姓名 系部 专业、班级 指导教师姓名 职称 从事 专业 是否外聘 是否 题目名称 4 吨轻型载货汽车驱动桥设计 一、设计（论文）目的、意义 汽车驱动桥是汽车的主要部件之一，其基本功用是增大由传动轴或变速器传来的转矩，再将转矩分配给左右驱动车轮，并使左右驱动车轮具有汽车行驶运动所要求的差速功能；同时驱动桥还要承受作用于路面和车架或承载车身之间的铅垂力、纵向力、横向力及其力矩。驱动桥质量、性能的好坏直接影响整车的安全性、经济性、舒适性、可靠性。要求所设计的驱动桥结构合理，绘制的图纸格式规范，图面质量好，撰写的设计说明书内 容完整，格式规范。设计能使学生综合运用所学专业知识，熟练 图技能。 二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法） 设计内容： 的及意义 ； 轻型载货汽车 后驱动桥的总体结构设计； 技术要求： 驱动形式： 4 2； 总质量： 4195 装载质量： 2500 发动机最大功率： 74 发动机最大转矩： 184N*m； 最高车速： 115h； 变速器传动比： 6； 最小转弯半径： 要求：单级主减速器； 生产纲领 ：成批生产。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 三、设计（论文）完成后应提交的成果 件图折合 0号图纸 3张以上，设计说明书 15000字以上。 四、设计（论文） 进度安排 （ 1）知识准备、调研、收集资料、完成开题报告 第 1 2周（ （ 2）整理资料、提出问题、撰写设计说明书草稿、绘制装配草图 第 3 5周（ （ 3）理论联系实际分析问题、解决问题，进行 驱动桥的总体结构设计，主减速器总成的设计，差速器的设计，半轴的设计，桥壳的设计， 图纸等内容，中期检查 第 6 8周（ （ 4）改进完成设计，改进完成设计说明书，指导教师审核，学生修改 第 9 12周 (（ 5） 评阅教师评阅、学生修改 第 13周（ （ 6） 毕业设计预答辩 第 14 周（ （ 7）毕业设计修改 第 15 16周（ （ 8）毕业设计答辩 第 17 周（ 五、主要参考资料 新编机械设计师手册 机械设计基础 汽车制造工艺学（ 3） 高义编 .机械设计课程设计 汽车设计 兴骏编 .互换性与技术测量 车理论、汽车设计书籍 料 星数字图书馆 六、备注 指导教师签字： 年 月 日 教研室主任签字： 年 月 日 黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 毕业设计 （论文）开题报告 设计（论文）题目 :4 吨轻型载货汽车驱动桥设计 院 系 名 称 : 专 业 班 级 : 学 生 姓 名 : 导 师 姓 名 : 开 题 时 间 : 指导委员会 审查意见： 签字： 年 月 日 黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 开题报告撰写要求 一、“开题报告”参考提纲 1. 课题研究目的 和意义 ； 2. 文献综述（ 课题研究 现状及分析）； 3. 基本内容 、 拟解决的主要问题 ； 4. 技术路线或研究方法； 5. 进度安排； 6. 主要参考文献。 二、“开题报告”撰写规范 请参照黑龙江工程学院本科生毕业设计说明书及毕业论文撰写规范要求 。 字数应在 4000 字以上，文字要精练通顺，条理分明，文字图表要工整清楚。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 5 毕业设计开题报告 学生姓名 系部 专业、班级 指导教师姓名 职称 从事 专业 是否外聘 是否 题目名称 4吨轻型载货汽车驱动桥设计 一 课题研究 现状、 选题 目的 和意义 1、研究现状 国外发达国家如美国、德国等，载货汽车中轻型货车占有较大比重，一般在 70%80%，轻型汽车大多为私人用车，用于短途小件物品的运营。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。随着不断的进步与更新其成熟的程度已经开始迈向新能源的过程，国外的最新开发模式和驱动桥新技术包括：并行工程开发模式、模态分析、驱动桥壳的有限元分析方法、高性能制动器技术、电子智能控制技术进入驱动桥产品；相应的这些先进的开发模式和新技术在国内也逐渐的受到重视并发展起来。 在我国轻型货车同样占有较大市场，据中国汽车工业协会统计，截至 2007年底，国内轻型货车（ 2) 汽车的载客量 称载质量） 普通轻型货车的载客量： 24，选定载客量为 3座。 汽车载重量设计中装载质量为给定参数，t (3) 质量系数0m质量系数是指汽车载重量与整车整备质量的比值，即0m=m。 该系数反 应了汽车的设计水平和和工艺水平，0m越大，说明该汽车的结构和制造工艺越先进。本设计中以选取0m=4) 汽车的总质量按规定装满客、货时的整车质量。商用货车的总质量质量和驾驶员以及随行人员质量三部分组成，即 m+em+设计中 n=3,故t+2t+3 655) 轴荷分配 汽车的轴荷分配是指在空载或满载静止状态下，各车轴对支承平面的垂直负荷，也可以用站空载或满载总质量的百分比来表示 . 轴荷分配对轮胎寿命和汽车的许多性能有影响。从各轮胎磨损均匀和寿命相近考虑，各个车轮的负荷应相差不大；为保证汽车有良好的动力性和通过性，驱动桥应有足够 大的负荷，而从动轴上的负荷可以适当减小，以利减小从动轮滚动阻力和提高在坏路面上的通过性；为了保证汽车有良好的操纵稳定性，又要求转向轴的负荷不应过小。因此，可以得出作为很重要的轴荷分配参数，各使用性能对其要求是相互矛盾的，这就要求设计时应根据对整车的性能要求、使用条件等，合理的选取轴荷分配。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 28 汽车的驱动形式与发动机位置、汽车结构特点、车头形式和使用条件等均对轴荷分配有显著影响。如发动机前置前轮乘用车和平头式商用货车前轴负荷较大，而长头式货车前轴负荷较小。常在坏路面上形式的越野汽车，前轴负荷应该小些。参考各类汽 车的轴荷分配表，取满载时前轴轴荷为 35%，后轴轴荷为 65%； 空载时前轴轴荷为 50%，后轴轴荷为 50%。 表 类汽车的轴荷分配 车型（商用货车） 满载 空载 前轴 后轴 前轴 后轴 4 2后轮单胎 4 2后轮双胎，长、短头式 4 2后轮双胎，平头式 6 4后轮双胎 32%40% 25%27% 30%35% 19%25% 60%68% 73%75% 65%70% 75%81% 50%59% 44%49% 48%54% 31%37% 41%50% 51%56% 46%52% 63%69% 车性能参数的确定 (1) 动力性参数 a) 最高车速别是高速公路的修建，汽车尤其是发动机排量大些的乘用车最高车速有逐渐提高的趋势。在本设计中，该参数给定为 115km/h。 b) 加速时间 t 汽车在平直的良好路面上，从原地起步开始以最大加速度加速到一定车速所用去的时间，称为加速时间。对于最高车速00km/h 的汽车，加速时间常用加速到100km/货汽车常用 0 60km/般装载量 2 60km/30s。 c) 上坡能力 用汽车满载时在良好路面上的最大坡度阻力系数常要求货车能克服 30%坡度，越野汽车能克服 60%坡度。 d) 比功率 黑龙江工程学院本科生毕业设计 29 比功率可以综合反映汽车的动力性，比功率大的汽车加速性能、速度性能要好于比功率小一些的汽车。我国 1997机动车运行安全技术条件规定：农用运输车与运输用拖拉机的比功率t，而其他机动车t。 比转矩反映汽车的牵引能力。不同车型的比功率和比转矩范围拣表 2 表 车动力性参数范围 汽车类别 最高车速 h 比功率 1t比转矩 1m t货车 最大总质量 /80135 1628 3044 1.8525 3844 1.85120 1020 3347 20 2950 (2) 燃油经济性参数 汽车的燃油经济性用汽车在水平的水泥或沥青路面上，以经济车速或多工况满载行驶百公里的燃油消耗量 (L/100评价。货车有时用单位质量 的百公里油耗量来评价 (表 2 5)。 表 车单位质量的百公里燃油消耗量 L(100t 总质量 汽油机 柴油机 总质量 汽油机 柴油机 4t 12t 6t 12t 3) 汽车最小转弯直径 黑龙江工程学院本科生毕业设计 30 转向盘转至极限位置是，汽车前外转向轮轮辙中心在支撑平面上的轨迹圆的直径，称为汽车最小转弯直径汽车转向能力和转向安全性能的一项重要指标。本设计中，给定 (4)通过性几何参数 总体设计要确定的通过性几何参数有：最小离地间隙接近角1， 离去角2，纵向通过半径1等。各类汽车的通过性参数视车型和用途而异，其范围见表 2 5。 表 车通过性的几何参数 车型 /（） 2 /（） 1 /m 4 2乘用车 150 220 20 30 15 22 4乘用车 210 45 50 35 40 2货车 180 300 40 60 25 45 4货车、 6 6货车 260 350 45 60 35 45 定 最小离地间隙00接近角 =42，2离去角 =27，纵向通过半径1=3m。 (5)操纵稳定性参数 a)转向特性参数 为了保证有良好的操纵稳定性，汽车应具有一定的不足转向。通常用汽车以 后轮侧偏角之差1为评价参数。此参数在 1 3为宜。 b) 车身 侧倾角 汽车以 行驶时，车身侧倾角控制在 3以内较好，最大不允许超过 7 . c) 制动前俯角 为了不影响乘坐舒适性，要求汽车以 减速度制动时， (6)制动性参数 目前常用制动距离 s、平均制动减速度 j 和行车制动的踏板力及应急制动时的操纵力来评价制动效能。对于总质量小于 轻型货车，当0km/h 时，总制动距离应小于等于 18m，制动减速度应大于等于 ，操纵力小于 700N。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 31 (7)舒适型参数 舒适性应包括平顺性、空气调节性能、车内噪声、乘坐环境及驾驶员的操作性能。其中汽车行驶平顺性常用垂直振动参数作评价，包括频率和振动加速度等，此外悬架动挠度也用来作为评价参数之一。对于货车，静挠度0110挠度090频 n= 动机的选择 动机形式的选择 选为：直列水冷汽油发动机。 汽油机的优点：平稳、噪声小、转速高、体积 小、易启动、转矩适应性好等。 直列式的优点：结构简单、维修方便、造价低廉、工作可靠、宽度小、易布置，因而在中型及以下的货车上得到广泛应用。 水冷的优点： 冷却均匀可靠、散热好、噪声小；能提供车内供暖、较好适应发动机增压和散热的需要。 动机主要性能指标的选择 (1) 发动机最大功率车应达到的最高车速下式估算 发动机最大功率 3m a x m a x m a 6 0 0 7 6 1 4 0a De a g f v v （ 式中： 发动机最大功率 ， ； T 传动系的传动效率 ， 对单级主减速器驱动桥的 4 2式汽车取 0.9 汽车总质量， g 重力加速度， 2/ f 滚动阻力系数，对载货汽车取 最高速度， / 空气阻力系数，货车取 A 汽车正面投影面积 ， 2m ， 无测量数据，可按前轮距1B、汽车总高 H 、 黑龙江工程学院本科生毕业设计 32 汽车总宽 B 等尺寸近似计算： 对货车 1A 处取 A =m 根据式 (2计算得 按上式估算的比发动机外特性的最大功率低 12%20%。 因此最大功率质量小些的货车的0005000r/质量居中的货车设计中选取500r/ (2) 发动机最大转矩a xm a x 9540 (式中：N m） 1 . 1 1 . 3 1 . 2 为 转 矩 适 应 性 系 数 ， 一 般 在 之 间 选 取 ， 这 里 取 m a 最 大 功 率 ； 最 大 功 率 转 速 。故有m。 选 / 1. 4 2 . 0 / 1. 6 2 8 1 2 . 5 / m i nT p T p T Tn n n n n n r 时 希 望 在 之 间 ， 在 此 ， 取。 在此，圆整为 2 8 0 0 / m i 胎的选择 总体设计开始阶段就要选好轮胎的型式和尺寸。因为它们是绘制总布置图 和进行性能计算的重要原始数据之一。轮胎的型号主要根据车型，使用条件，轮胎的静负荷，轮胎的额定负荷及车速来选择。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 33 所选轮胎在使用中承受的静负荷值 应等于或接近轮胎的静负荷值，我国各种汽车的轮胎和轮辋的规格及其额定负荷可查轮胎的国家标准。表 2中各列数据中如无带括号的数据，表示该列数据对斜交轮胎和子午线轮胎通用，否则，不带括号的数据适用于斜交胎，而带括号的数据适用于子午线轮胎，货车上双胎并装时，负荷约比单胎使用时的负荷增加 10% 15%。轿车轮胎标准见轮胎多承受的最大静负荷与轮胎额定负荷之比称为轮胎负荷系数。为了避免超载，此系数取 于在良好路面上行驶，车速不高的货车，不得大于 为轮胎超载 20%，其寿命将下降 30%左右。轿车及轻型货车的车速高，动负荷大，系数应取下限；重型货车，重型自卸车的车速低，此系数可略偏高。近年来，货车上普遍采用高强度尼龙帘布轮胎，使轮胎承受能力提高。因此，同样载重量的汽车所用的轮胎尺寸已减少。越野汽车长用胎面宽，直径大的超低压轮胎。山区使用的汽车，制动鼓与轮辋的间隙应大些，故采用轮辋较大的轮胎。轿车为降低质心和提高行驶平稳性 ，采用直径较小的宽轮辋低压轮胎。 按轮胎胎体中帘线的排列不同，常见的有三种型式可供选择，即普通斜线胎，子午线胎和带束斜交胎等，普通斜线胎的胎体帘线层较多，胎侧厚，使用中不易划破，侧向刚性也大。其缺点是缓冲性较差；子午线的结构特点是帘线呈子午向排列，这样帘线的强度就能得到充分利用。此外，选用高强度材料组成多层缓冲层，加强了胎冠，使缓冲性能得到提高，与普通斜线胎相比较，子午线轮胎还有使用寿命长，滚动阻力小，附着性能好等优点。子午线胎的缺点是胎侧较薄，侧向稳定性差，胎侧易发生裂口，制造技术要求高。由于子午线胎的优 点较多，今年来在汽车上应用日益增多。带束斜交胎的结构和性能介于普通斜交胎和子午线胎之间，其耐磨性和寿命虽比普通斜交胎好，但不如子午线胎，仅侧向稳定性比子午线胎好，所以应用不广。在本设计中选用斜交轮胎。 由前述计算，应该根据满载时前轮静载荷计算。此时其最大负荷： 4 1 9 0 9 . 8 3 5 % 7 1 9 4 . 4 32 表 产汽车轮胎规格及特征 轮胎规则 层数 主要尺寸 使用条件 断面宽 外直径 最大负荷 相应气压p 准轮辋 允许使用轮辋 普通 加深 越野 N 黑龙江工程学院本科生毕业设计 34 花纹 花纹 花纹 轻型货车，中，小客车及其挂车轮胎 8 180 705 - - 5850 6900 126 8 755 765 765 - 6350 7550 6 8 200 750 760 - 6800 8000 8 10 200 780 790 - 8500 9650 8 10 220 785 790 - 9300 10600 8 10 12 220 810 820 - 9700 11050 12400 12 240 860 870 - 13500 8 10 225 890 900 - 12200 13550 据最大负荷的要求，可以初步选择轮胎的规格为 章小结 此章具体明确了所有关系设计的具体参数，以及能 利用到的信息来源从而确保整体的连贯性和考证的分类。把公式中的物理量充分对应实际生产的具体信息，把应有的表格已经填入，取值范围更加规范确保误差降低到最小以确保设计的顺利进行。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 35 第 3 章 驱动桥的结构形式及选择 述 驱动桥处于动力传动系的末端，其基本功能是增大由传动轴或变速器传来的转矩 ,并将动力合理地分配给左、右驱动轮，另外还承受作用于路面和车架或车身之间的垂直力力和横向力。驱动桥一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳等组成。 驱动桥设计应当满足如下基本要求： a)所选择的主减 速比应能保证汽车具有最佳的动力性和燃料经济性。 b)外形尺寸要小，保证有必要的离地间隙。 c)齿轮及其它传动件工作平稳，噪声小。 d)在各种转速和载荷下具有高的传动效率。 e)在保证足够的强度、刚度条件下，应力求质量小，尤其是簧下质量应尽量小，以改善汽车平顺性。 f)与悬架导向机构运动协调，对于转向驱动桥，还应与转向机构运动协调。 g)结构简单，加工工艺性好，制造容易，拆装，调整方便。 驱动桥的结构型式按工作特性分，可以归并为两大类，即非断开式驱动桥和断开式驱动桥。当驱动车轮采用非独立悬架时，应该选用非断 开式驱动桥；当驱动车轮采用独立悬架时，则应该选用断开式驱动桥。因此，前者又称为非独立悬架驱动桥；后者称为独立悬架驱动桥。独立悬架驱动桥结构较复杂，但可以大大提高汽车在不平路面上的行驶平顺性。 动桥的结构形式 (1) 非断开式驱动桥 普通非断开式驱动桥，由于结构简单、造价低廉、工作可靠，广泛用在各种载货汽车、客车和公共汽车上，在多数的越野汽车和部分轿车上也采用这种结构。他们的具体结构、特别是桥壳结构虽然各不相同，但是有一个共同特点，即桥壳是一根支承在左右驱动车轮上的刚性空心梁，齿轮及半轴等传动部件安 装在其中。这时整个驱动桥、驱动车轮及部分传动轴均属于簧下质量，汽车簧下质量较大，这是它的一个缺点。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 36 驱动桥的轮廓尺寸主要取决于主减速器的型式。在汽车轮胎尺寸和驱动桥下的最小离地间隙已经确定的情况下，也就限定了主减速器从动齿轮直径的尺寸。在给定速比的条件下，如果单级主减速器不能满足离地间隙要求，可采用双级结构。在双级主减速器中，通常把两级减速器齿轮放在一个主减速器壳体内，也可以将第二级减速齿轮作为轮边减速器。对于轮边减速器：越野汽车为了提高离地间隙，可以将一对圆柱齿轮构成的轮边减速器的主动齿轮置于其从动齿轮的 垂直上方；公共汽车为了降低汽车的质心高度和车厢地板高度，以提高稳定性和乘客上下车的方便，可将轮边减速器的主动齿轮置于其从动齿轮的垂直下方；有些双层公共汽车为了进一步降低车厢地板高度，在采用圆柱齿轮轮边减速器的同时，将主减速器及差速器总成也移到一个驱动车轮的旁边。 在少数具有高速发动机的大型公共汽车、多桥驱动汽车和超重型载货汽车上，有时采用蜗轮式主减速器，它不仅具有在质量小、尺寸紧凑的情况下可以得到大的传动比以及工作平滑无声的优点，而且对汽车的总体布置很方便。 (2) 断开式驱动桥 断开式驱动桥区别于非断开式 驱动桥的明显特点在于前者没有一个连接左右驱动车轮的刚性整体外壳或梁。断开式驱动桥的桥壳是分段的，并且彼此之间可以做相对运动，所以这种桥称为断开式的。另外，它又总是与独立悬挂相匹配，故又称为独立悬挂驱动桥。这种桥的中段，主减速器及差速器等是悬置在车架横粱或车厢底板上，或与脊梁式车架相联。主减速器、差速器与传动轴及一部分驱动车轮传动装置的质量均为簧上质量。两侧的驱动车轮由于采用独立悬挂则可以彼此致立地相对于车架或车厢作上下摆动，相应地就要求驱动车轮的传动装置及其外壳或套管作相应摆动。 汽车悬挂总成的类型及其弹性 元件与减振装置的工作特性是决定汽车行驶平顺性的主要因素，而汽车簧下部分质量的大小，对其平顺性也有显著的影响。断开式驱动桥的簧下质量较小，又与独立悬挂相配合，致使驱动车轮与地面的接触情况及对各种地形的适应性比较好，由此可大大地减小汽车在不平路面上行驶时的振动和车厢倾斜，提高汽车的行驶平顺性和平均行驶速度，减小车轮和车桥上的动载荷及零件的损坏，提高其可靠性及使用寿命。但是，由于断开式驱动桥及与其相配的独立悬挂的结构复杂，故这种结构主要见于对行驶平顺性要求较高的一部分轿车及一些越野汽车上，且后者多属于轻型以下的越 野汽车或多桥驱动的重型越野汽车。 (3) 多桥驱动的布置 为了提高装载量和通过性，有些重型汽车及全部中型以上的越野汽车都是采用多桥驱动，常采用的有 4 4、 6 6、 8 8等驱动型式。在多桥驱动的情况下，动力经分 黑龙江工程学院本科生毕业设计 37 动器传给各驱动桥的方式有两种。相应这两种动力传递方式，多桥驱动汽车各驱动桥的布置型式分为非贯通式与贯通式。前者为了把动力经分动器传给各驱动桥，需分别由分动器经各驱动桥自己专用的传动轴传递动力，这样不仅使传动轴的数量增多，且造成各驱动桥的零件特别是桥壳、半轴等主要零件不能通用。而对 8 8汽车来说，这种非贯 通式驱动桥就更不适宜，也难于布置了。 为了解决上述问题，现代多桥驱动汽车都是采用贯通式驱动桥的布置型式。 在贯通式驱动桥的布置中，各桥的传动轴布置在同一纵向铅垂平面内，并且各驱动桥不是分别用自己的传动轴与分动器直接联接，而是位于分动器前面的或后面的各相邻两桥的传动轴，是串联布置的。汽车前后两端的驱动桥的动力，是经分动器并贯通中间桥而传递的。其优点是，不仅减少了传动轴的数量，而且提高了各驱动桥零件的相互通用性，并且简化了结构、减小了体积和质量。这对于汽车的设计 (如汽车的变型 )、制造和维修，都带来方便。 动桥构件的结构形式 主减速器是汽车传动系中减小转速、增大扭矩的主要部件，它是依靠齿数少的锥齿轮带动齿数多的锥齿轮。对发动机纵置的汽车，其主减速器还利用锥齿轮传动以改变动力方向。由于汽车在各种道路上行使时，其驱动轮上要求必须具有一定的驱动力矩和转速，在动力向左右驱动轮分流的差速器之前设置一个主减速器后，便可使主减速器前面的传动部件如变速器、万向传动装置等所传递的扭矩减小，从而可使其尺寸及质量减小、操纵省力。 驱动桥中主减速器、差速器设计应满足如下基本要求： a）所选择的主减速比应能保证汽车既有最佳的动力性 和燃料经济性。 b）外型尺寸要小，保证有必要的离地间隙；齿轮其它传动件工作平稳，噪音小。 c）在各种转速和载荷下具有高的传动效率；与悬架导向机构与动协调。 d）在保证足够的强度、刚度条件下，应力求质量小，以改善汽车平顺性。 e）结构简单，加工工艺性好，制造容易，拆装、调整方便。 减速器的结构形式 (1) 主减速器结构方案分析 主减速器的结构形式主要是根据齿轮类型、减速形式的不同而不同。按齿轮副结构型式分，主减速器的齿轮传动主要有螺旋锥齿轮式传动、双曲面齿轮式传动、圆柱 黑龙江工程学院本科生毕业设计 38 齿轮式传动（又可分为轴线固 定式齿轮传动和轴线旋转式齿轮传动即行星齿轮式传动）和蜗杆蜗轮式传动等形式。 在发动机横置的汽车驱动桥上，主减速器往往采用简单的斜齿圆柱齿轮；在发动机纵置的汽车驱动桥上，主减速器往往采用圆锥齿轮式传动或准双曲面齿轮式传动。为了减少驱动桥的外轮廓尺寸，主减速器中基本不用直齿圆锥齿轮而采用螺旋锥齿轮。因为螺旋锥齿轮不发生根切（齿轮加工中产生轮齿根部切薄现象，致使齿轮强度大大降低）的最小齿数比直齿轮的最小齿数少，使得螺旋锥齿轮在同样的传动比下主减速器结构较紧凑。此外，螺旋锥齿轮还具有运转平稳、噪声小等优点，汽车上获 得广泛应用。 近年来，有些汽车的主减速器采用准双曲面锥齿轮（车辆行业中简称双曲面传动）传动。准双曲面锥齿轮传动与圆锥齿轮相比，准双曲面齿轮传动不仅工作平稳性更好，弯曲强度和接触强度更高，同时还可使主动齿轮的轴线相对于从动齿轮轴线偏移。当主动准双曲面齿轮轴线向下偏移时，可降低主动锥齿轮和传动轴位置，从而有利于降低车身及整车重心高度，提高汽车行使的稳定性。东风 汽车即采用下偏移准双曲面齿轮。但是，准双曲面齿轮传递转矩时，齿面间有较大的相对滑动，且齿面间压力很大，齿面油膜很容易被破坏。为减少摩擦，提 高效率，必须采用含防刮伤添加剂的双曲面齿轮油，绝不允许用普通齿轮油代替，否则将时齿面迅速擦伤和磨损，大大降低使用寿命。 经方案论证，主减速器的齿轮选用螺旋锥齿轮传动形式（如图 3螺旋锥齿轮传动的主、从动齿轮轴线垂直相交于一点，齿轮并不同时在全长上啮合，而是逐渐从一端连续平稳地转向另一端。另外，由于轮齿端面重叠的影响，至少有两对以上的轮齿同时捏合，所以它工作平稳、能承受较大的负荷、制造也简单。为保证齿轮副的正确啮合，必须将支承轴承预紧，提高支承刚度，增大壳体刚度。 图 (2) 主减速器的减速形式 黑龙江工程学院本科生毕业设计 39 为了满足不同的使用要求，主减速器的结构形式也是不同的。按参加减速传动的齿轮副数目分，有单级式主减速器和双级式主减速器、双速主减速器、双级减速配以轮边减速器等。双级式主减速器应用于大传动比的中、重型汽车上，若其第二级减速器齿轮有两副，并分置于两侧车轮附近，实际上成为独立部件，则称轮边减速器。单级式主减速器应用于轿车和一般轻、中型载货汽车。单级主减速器由一对圆锥齿轮组成，具有结构简单、质量小、成本低、使用简单等优点。经方案论证，本设 计主减速器采用单级主减速器。其传动比 。 (3) 主减速器主、从动锥齿轮的支承方案 主减速器中心必须保证主从动齿轮具有良好的啮合状况，才能使它们很好地工作。齿轮的正确啮合，除了与齿轮的加工质量装配调整及轴承主减速器壳体的刚度有关以外，还与齿轮的支承刚度密切相关。 a) 主动锥齿轮的支承形式 图 主动锥齿轮的支承形式可分为悬臂式支承和跨置式支承两种。查阅资料、文献，经方案论证，采用跨置式支承结构（如图 3齿轮前、后两端的轴颈均以轴承支承，故又称两端支承式。跨置式支承使支承刚度大为增加，使齿轮在载荷作用下的变形大为减小，约减小到悬臂式支承的 1 30 以下而主动锥齿轮后轴承的径向负荷比悬臂式的要减小至 1/5 1/7。齿轮承载能力较悬臂式可提高 10%左右。 装载质量为 2课题所设计的轻型货车装载质量为 2t，所以选用跨置式。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 40 图 b) 从动锥齿轮的支承 从动锥齿轮采用圆锥滚子 轴承支承（如图 3为了增加支承刚度，两轴承的圆锥滚子大端应向内，以减小尺寸 c+d。为了使从动锥齿轮背面的差速器壳体处有足够的位置设置加强肋以增强支承稳定性， c+d 应不小于从动锥齿轮大端分度圆直径的70%。为了使载荷能均匀分配在两轴承上，应是 d。 (4)主减速器的轴承预紧及齿轮啮合调整 支承主减速器齿轮的圆锥滚子轴承需预紧以消除安装的原始间隙、磨合期间该间隙的增大及增强支承刚度。预紧力的大小与安装形式、载荷大小、轴承刚度特性及使用转速有关。 速器的结构形式 汽车在行使过程中， 左右车轮在同一时间内所滚过的路程往往是不相等的，左右两轮胎内的气压不等、胎面磨损不均匀、两车轮上的负荷不均匀而引起车轮滚动半径不相等；左右两轮接触的路面条件不同，行使阻力不等等。这样，如果驱动桥的左、右车轮刚性连接，则不论转弯行使或直线行使，均会引起车轮在路面上的滑移或滑转，一方面会加剧轮胎磨损、功率和燃料消耗，另一方面会使转向沉重，通过性和操纵稳定性变坏。为此，在驱动桥的左右车轮间都装有轮间差速器。 差速器是个差速传动机构，用来在两输出轴间分配转矩，并保证两输出轴有可能以不同的角速度转动，用来保证各驱动轮 在各种运动条件下的动力传递，避免轮胎与地面间打滑。差速器按其结构特征可分为齿轮式、凸轮式、蜗轮式和牙嵌自由轮式等多种形式。 汽车上广泛采用的差速器为对称锥齿轮式差速器，具有结构简单、质量较小等优点，应用广泛。它可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。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 41 普通齿轮式差速器的传动机构为齿轮式。齿轮差速器要圆锥齿轮式和圆柱齿轮式两种。强制锁止式差速器就是在对称式锥齿轮差速器上设置差速锁。当一侧驱动轮滑转时，可利用差速锁使差速器不起差速作用。差速锁在军用汽车上应用较广。 经方案论证，差速器结 构形式选择对称式圆锥行星齿轮差速器。普通的对称式圆锥行星齿轮差速器由差速器左、右壳， 2 个半轴齿轮， 4 个行星齿轮 (少数汽车采用 3个行星齿轮，小型、微型汽车多采用 2 个行星齿轮 )，行星齿轮轴 (不少装 4 个行星齿轮的差速器采用十字轴结构 )，半轴齿轮及行星齿轮垫片等组成。由于其结构简单、工作平稳、制造方便、用在公路汽车上也很可靠等优点，最广泛地用在轿车、客车和各种公路用载货汽车上有些越野汽车也采用了这种结构，但用到越野汽车上需要采取防滑措施。例如加进摩擦元件以增大其内摩擦，提高其锁紧系数；或加装可操纵的、能强制锁住差 速器的装置 差速锁等。 动车轮传动装置的结构形式 驱动车轮的传动装置位于汽车传动系的末端，其功用是将转矩由差速器半轴齿轮传给驱动车轮。在断开式驱动桥和转向驱动桥中，驱动车轮的传动装置包括半轴和万向节传动装置且多采用等速万向节。在一般非断开式驱动桥上，驱动车轮的传动装置就是半轴，这时半轴将差速器半轴齿轮与轮毂连接起来。在装有轮边减速器的驱动桥上，半轴将半轴齿轮与轮边减速器的主动齿轮连接起来。 普通非断开式驱动桥的半轴，根据其外端的支承型式或受力状况的不同而分为半浮式、 3/4浮式和全浮式三种。 a) 半浮式半轴以靠近外端的轴颈直接支承在置于桥壳外端内孔中的轴承上，而端部则以具有锥面的轴颈及键与车轮轮毂相固定，或以突缘直接与车轮轮盘及制动鼓相联接 )。因此，半浮式半轴除传递转矩外，还要承受车轮传来的弯矩。由此可见，半浮式半轴承受的载荷复杂，但它具有结构简单、质量小、尺寸紧凑、造价低廉等优点。用于质量较小、使用条件较好、承载负荷也不大的轿车和轻型载货汽车。 b) 3/4 浮式半轴的结构特点是半轴外端仅有一个轴承并装在驱动桥壳半轴套管的端部，直接支承着车轮轮毂，而半轴则以其端部与轮毂相固定。由于一个轴承的支 承刚度较差，因此这种半轴除承受全部转矩外，弯矩得由半轴及半轴套管共同承受，即 3/4浮式半轴还得承受部分弯矩，后者的比例大小依轴承的结构型式及其支承刚度、半轴的刚度等因素决定。侧向力引起的弯矩使轴承有歪斜的趋势，这将急剧降低轴承的寿命。可用于轿车和轻型载货汽车，但未得到推广。 c) 全浮式半轴的外端与轮毂相联，而轮毂又由一对轴承支承于桥壳的半轴套管上。多采用一对圆锥滚子轴承支承轮毂，且两轴承的圆锥滚子小端应相向安装并有一定的预 黑龙江工程学院本科生毕业设计 42 紧，调好后由锁紧螺母予以锁紧，很少采用球轴承的结构方案。由于车轮所承受的垂向力、纵向 力和侧向力以及由它们引起的弯矩都经过轮毂、轮毂轴承传给桥壳，故全浮式半轴在理论上只承受转矩而不承受弯矩。但在实际工作中由于加工和装配精度的影响及桥壳与轴承支承刚度的不足等原因，仍可能使全浮式半轴在实际使用条件下承受一定的弯矩，弯曲应力约为 5 70有全浮式半轴的驱动桥的外端结构较复杂，需采用形状复杂且质量及尺寸都较大的轮毂，制造成本较高，故轿车及其他小型汽车不采用这种结构。但由于其工作可靠，故广泛用于轻型以上的各类汽车上。 动桥桥壳的结构形式 驱动桥桥壳是汽车上的主要零件之一，非断开 式驱动桥的桥壳起着支承汽车荷重的作用，并将载荷传给车轮作用在驱动车轮上的牵引力，制动力、侧向力和垂向力也是经过桥壳传到悬挂及车架或车厢上。因此桥壳既是承载件又是传力件，同时它又是主减速器、差速器及驱动车轮传动装置 (如半轴 )的外壳。 在汽车行驶过程中，桥壳承受繁重的载荷，设计时必须考虑在动载荷下桥壳有足够的强度和刚度。为了减小汽车的簧下质量以利于降低动载荷、提高汽车的行驶平顺性，在保证强度和刚度的前提下应力求减小桥壳的质量桥壳还应结构简单、制造方便以利于降低成本。其结构还应保证主减速器的拆装、调整、维修和 保养方便。在选择桥壳的结构型式时，还应考虑汽车的类型、使用要求、制造条件、材料供应等。 桥壳的结构型式大致分为： a）可分式桥壳 可分式桥壳的整个桥壳由一个垂直接合面分为左右两部分，每一部分均由一个铸件壳体和一个压入其外端的半轴套管组成。半轴套管与壳体用铆钉联接。在装配主减速器及差速器后左右两半桥壳是通过在中央接合面处的一圈螺栓联成一个整体。其特点是桥壳制造工艺简单、主减速器轴承支承刚度好。 b）整体式桥壳 整体式桥壳的特点是将整个桥壳制成一个整体，桥壳犹如一整体的空心粱，其强度及刚度都比较好。且桥 壳与主减速器壳分作两体，主减速器齿轮及差速器均装在独立的主减速壳里，构成单独的总成，调整好以后再由桥壳中部前面装入桥壳内，并与桥壳用螺栓固定在一起使主减速器和差速器的拆装、调整、维修、保养等都十分方便。 c) 组合式桥壳将主减速器壳作为桥壳中间部分，而在其两端压入无缝钢管，再用销钉或塞焊予以固定而成。组合式桥壳同样具有可分式桥壳所具有的轴承座刚度好的优点，同时由于其后端有可拆装的后盖，主减速器及差速器均由后盖孔处装入，因此 黑龙江工程学院本科生毕业设计 43 使拆装、调整主减速器及差速器比可分式桥壳方便。与整体式桥壳相比，组合式桥壳较小，故桥壳 质量小，另外组合式桥壳对加工精度要求较高，整个桥壳的刚度比整体式差。 章小结 具体形式的确定需要非常全面的考虑，才会做到效率最高最经济，因此在很多布置方面得多进行一些必要的实例，到工厂和实验室把每一个步骤亲身体验才会做出更好的选择。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 44 第 4 章 驱动桥的设计计算 减速器的设计与计算 驱动桥的设计计算主要包括主减速器、差速器、半轴和桥壳个部分的设计，计算和校核。 减速比0主减速比对主减速器的结构型式、轮廓尺寸、质量大小以及当变速器处于最高档位时汽车的动力性和燃料经济性都有直接影响。0利用在不同0过优化设计，对发动机与传动系参数作最佳匹配的方法来选择0可使汽车获得最佳的动力性和燃料经济性。 对于具有很大功率储备的轿车、长途公共汽车尤其是竞赛车来说，在给定发动机最大功率选择的0时0 m a x g 0 7 （ 式中r 车轮的滚动半径，r= 变速器最高档传动比， 1 对于其他汽车来说，为了得到足够的功率储备而使最高车速稍有下降，00 25，即按下式选择： m a x g h F h L ( 0 . 3 7 7 0 . 4 7 2 )v i i i （ 式中 i 分动器或加力器的高档传动比； 轮边减速器的传动比。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 45 根据所选定的主减速比 可基本上确定主减速器的减速型式（单级、双级等以及是否需要轮边减速器），并使之与汽车总布置所要求的离地间隙相适应。 把500r/ 5km/h , r= 代入式（ 计算出 0i=定0i=据主减速比的取值范围，确定主减速器的减速形式为单级主减速器。 减速器齿轮计算载荷的确定 汽车主减速器锥齿轮有格里森和奥利康两种切齿方法，本设计中按照格里森齿制锥齿轮计算载荷。 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 d e m a x 1 f 0k T k i i i n（ 式中： 计算转矩， N m； 发动机最大转矩； m n 计算驱动桥数， 1； 分动器传动比，； 0i 主减速器传动比， 变速器传动效率， = k 液力变矩器变矩系数， k=1； 由于猛接离合器而产生的动载系数，=1； 1i 变速器 最低挡传动比，1i = 代入式（ 有： m 按驱动车轮打滑转矩确定从动锥齿轮的计算转矩 22m （ 黑龙江工程学院本科生毕业设计 46 式中： 计算转矩， N m； 2G 汽车满载时一个驱动桥给地面的最大载荷， N； 对后桥来说还应考虑汽车加速时的负荷增大量； 2m 汽车最大加速度时后轴负荷转移系数，商用车 ： 为 轮胎与路面间的附着系数，对于安装一般轮胎的公路用汽车，在良好的混凝土或沥青路上， 可取 r 车轮滚动半径； 主减速器从动齿轮到车轮之间的传动比 ，； m 主减速器主动齿轮到车轮之间的传动效率 ，m=1； 代入式（ 有： m 由式 (式 (的的计算转矩，是作用在从动锥齿轮上的最大转矩，不同于日常形式平均转矩。当计算锥齿轮最大应力时，计算转矩cT= 故主减速器齿轮的计算载荷：m。 主动锥齿轮的计算转矩为 (式中： 主动锥齿轮计算转矩， N m； 0i 主减速比； G 主