載貨汽車驅動橋設計

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1、目錄 摘 要 I Abstract II 1 緒論 1 1.1 本課題研究的目的和意義 1 1.2 汽車驅動橋國內外發(fā)展狀況 1 1.3 本課題研究的主要任務 2 1.4 汽車驅動橋概述 2 2 主減速器設計 5 2.1 主減速器結構形式簡介及選擇 5 2.2 主減速器的基本參數選擇與設計計算 6 2.2.1 主減速齒輪計算載荷的確定 6 2.2.2 主減速齒輪基本參數的選擇 7 2.2.3 齒輪的幾何尺寸計算 10 2.3 主減速器齒輪的材料選擇 12 2.4 主減速器齒輪強度計算 12 2.5 主減

2、速器齒輪支承形式的選擇 16 2.6 主減速器齒輪軸承的載荷計算 17 2.6.1 錐齒輪齒面上的作用力 17 2.6.2 錐齒輪齒面上的軸向力和徑向力 17 2.6.3 主減速器齒輪軸承的選擇 19 3 差速器設計 21 3.1 差速器介紹 21 3.2 差速器的原理 21 3.3 差速器齒輪主要參數選擇 22 3.4 差速器齒輪幾何尺寸計算 25 3.5 差速器齒輪的強度計算 28 4 半軸設計 30 4.1 半軸的類型與選擇 30 4.2 全浮式半軸的設計計算 30 4.2.1 全浮式半軸計算載荷的確定

3、 30 4.2.2 全浮式半軸直徑的選擇 31 4.2.3 全浮式半軸的強度計算 31 4.3 半軸的結構設計及材料選擇 31 4.4 半軸花鍵的參數選擇 31 4.5 半軸花鍵的強度計算 32 5 驅動橋三維模型建立及運動仿真 34 5.1 CATIA 軟件簡介 34 5.2 建立驅動橋三維模型 34 5.3 驅動橋模型運動仿真 38 6 驅動橋殼設計及有限元分析 41 6.1 驅動橋殼設計要求 41 6.2 驅動橋殼類型確定和材料選擇 41 6.3 對驅動橋殼進行有限元分析 42 7 結論 46 致謝

4、 47 參考文獻 48 摘要 本次設計是以東風牌 LZ1090D 載貨汽車主要性能參數為依據來完成其驅動橋的 設計。汽車驅動橋是汽車傳動系中的重要組成部分，它主要由主減速器、差速器、半 軸和橋殼等組成。 其主要作用是降低轉速、 增大轉矩， 以及實現汽車行駛運動學所要 求的差速功能， 并且還要承受作用于路面與車架或車身之間的垂直力、 縱向力和橫向 力等。 本設計利用給出的數據對驅動橋各零件的參數進行了計算確定，對驅動橋各主 要部件進行了結構設計和校核計算。利用 AutoCAD 繪制了驅動橋零件及總成的二維 圖，利用CATIA軟件對驅動橋進行了三維建模，并用 CATIA軟件中的數字化

5、裝配模 塊，對三維模型進行了直路和彎路兩種行駛條件下的運動仿真，最后利用 ABAQUS 軟件對驅動橋殼的受力進行了有限分析。 關鍵詞：驅動橋； CATIA ；運動仿真； ABAQUS ；有限元分析 I / 52 Abstract The design is based on Dongfeng truck LZ1090D based on key performance parameters to complete its drive axle design. Vehicle drive axle automotive driveline important part, It mainl

6、y consists of main gear, differential, axle and axle housings and other components. Its main role is to reduce the speed, increase the torque, and achieve the required kinematic cars differential function, and also to withstand the vertical force acting on the frame or body surface between the longi

7、tudinal and lateral forces and the like. This design uses the data given in the various parts of the drive axle parameters were calculated to determine, on the drive axle of the major components of the structural design and check calculations. Use AutoCAD to draw the drive axle assembly parts and t

8、wo-dimensional map. The use of CATIA software for 3D modeling bridge drivers, CATIA software with digital assembly module, the drive movement under the bridge were two straight driving conditions and detours simulation. Finally, the driving axle ABAQUS software were limited by the force analysis. K

9、eywords: Automobile drive axle; CATIA; Motion simulation; ABAQUS; Finite element analysis 1 緒論 1.1 本課題研究的目的和意義 汽車產業(yè)是關系到國計民生的重要產業(yè)，國家一直積極投入和支持汽車產業(yè)的發(fā) 展，在政策方面，政府一直積極引導，給予支持和鼓勵，促使我國汽車產業(yè)日漸成為國 民支柱產業(yè)；在市場中， 目前我國有優(yōu)良的需求環(huán)境， 中國對汽車的需求空間并未滿足， 近幾十年來中國的城鎮(zhèn)化進程，人民生活水平的提高，使得汽車的需求將會大大增加； 從消費者層面來講，汽車已經是生活中必不可少的交通工具了，特別

10、是安全可靠、性能 好、價格實惠、舒適性高的汽車，人們將大為歡迎。因此，在這種時代背景和它具有的 重要意義下，致力于汽車產業(yè)的研究是必要的、正確的、也是具有先進性的。 驅動橋是汽車傳動系中的主要總成之一，由主減速器、差速器、半軸和驅動橋殼等 組成，驅動橋的設計是否合理直接關系到汽車的使用性能。因此，對汽車驅動橋的學習 和研究具有重要意義，對于汽車產業(yè)的發(fā)展有推動作用。 通過對汽車驅動橋的學習和設計， 可以鍛煉查閱和收集資料并進行實際設計操作的 能力，可以鍛煉機械制圖的能力，可以鍛煉運用三維輔助軟件設計的能力，能夠更好的 理解并掌握汽車設計和機械設計的知識和方法， 并且能對汽車產業(yè)的發(fā)展有進一

11、步地認 識。 1.2 汽車驅動橋國內外發(fā)展狀況 進入 21 世紀以來，我國經濟穩(wěn)步發(fā)展，汽車行業(yè)取得了顯著成就，企業(yè)規(guī)模效益 有了明顯改善，產業(yè)集中度有了一定程度提高，國內汽車驅動橋的研究制造技術水平也 隨之提高?，F階段，我國生產驅動橋的廠家較多、品種和規(guī)格也較齊全，其性能和質量 基本上能夠滿足國產農業(yè)機械和工程機械的使用，占有較大的市場份額，但仍有一定數 量的車橋依賴進口。國內本土的設計能力跟國際先進水平還有一定差距，在國內汽車專 利的申請還是跨國公司占絕大多數。國內車橋廠的差距主要體現在設計和研發(fā)能力上， 目前有研發(fā)能力的車橋廠家還不多，一些廠家僅僅停留在組裝階段。實驗設備也存在差 距

12、，比如工程車和牽引車在行駛過程中，齒輪嚙合接觸區(qū)的形狀是不同的，國外先進的 實驗設備能夠模擬這種狀態(tài)而我國現在還在摸索中。在具體工藝細節(jié)方面，我國和世界 水平的差距也還比較大。 隨著我國公路條件的改善提高和物流業(yè)對車輛性能要求的變化， 載重汽車驅動橋的 技術已呈現出向單級化的發(fā)展趨勢，單級驅動橋的使用比例越來越高，技術方面的輕量 化、舒適性的要求也將會逐步提高。 目前在國外公路型車上已廣泛的采用單級的減速橋， 并且單級減速驅動車橋是驅動橋中結構最簡單的一種，其制造工藝較簡單，成本較低， 維修保養(yǎng)簡單，傳動效率高，噪音小，溫升低和整車油耗低等優(yōu)點，使得它在汽車上占 有重要地位。公路狀況的改善，

13、使得對汽車通過性的要求降低，因此，載貨汽車產品不 必像過去一樣，采用復雜的結構提高其通過性?？傊?，現在汽車具有向節(jié)能、環(huán)保、舒 適等方面發(fā)展的趨勢，所以也將要求驅動橋向輕量化、大扭矩、低噪聲、寬速比、壽命 長和低成本生產的方向發(fā)展，而單級的驅動橋就成為了主流的發(fā)展方向。 1.3 本課題研究的主要任務 1、完成主減速器總成的總體結構設計。 2、對主減速器、差速器等主要部件進行設計和校核計算。 3、對各主要部件和總裝圖進行二維圖的繪制 4、進行三維實體造型仿真。 5、對三維模型進行運動仿真 6、對驅動橋殼進行有限元分析 1.4 汽車驅動橋概述 汽車驅動橋是汽車底盤的重要組成部分，

14、主要由主減速器、差速器、半軸和驅動橋 殼等組成。 汽車的驅動橋位于傳動系的末端， 其基本功用是增大由傳動軸或直接由變速器傳來 的轉矩，將轉矩分配給左、右驅動車輪，并使左、右驅動車輪具有汽車行駛運動學所要 求的差速功能。同時驅動橋還要承受作用于路面和車架或承載式車身之間的力和力矩 [1] 驅動橋有類型有非斷開式和斷開式兩種，非斷開式驅動橋的左、右驅動輪直接通過 驅動橋殼相聯，斷開式驅動橋的左、右驅動輪不直接通過驅動橋殼相聯 [2] 。 1—驅動橋殼；2—主減速器；3 —差速器；4 —半軸；5 —輪轂 圖1.1非斷開式驅動橋 非斷開式驅動橋結構簡單，制造工藝性好，維修調整容易，廣泛

15、應用于各種載貨汽 車、客車上。它的缺點是一側的驅動輪通過路面凹坑時， 兩輪中間的離地間隙隨之減小, 影響車輛的通過性；此外，驅動橋殼的質量大。 （許兆棠，劉永成?汽車構造（下冊）） 1—主減速器；2—半軸；3—彈簧；4—減振器；5—驅動輪；6—擺臂；7—擺臂軸 圖1.2斷開式驅動橋 斷開式驅動橋離地間隙大，兩側的驅動輪彼此獨立地相對于車架上下跳動，可提高 汽車行駛的平順性和通過性，在轎車和越野車上應用廣泛。 （許兆棠，劉永成?汽車構造 （下冊）） 3 / 52 綜合分析以上驅動橋的兩種類型，結合本次驅動橋設計所參考車型及其參數，選 擇驅動橋類型為非斷開式驅動橋。 表2.1參考車型 參考車型 名稱 東風牌LZ1090D載貨汽車 主減速器型式 一對準雙曲面齒輪 主減速比 6.33 總質量（kg） 9510 滿軸荷分配（前/后）（kg） 2600/6910 發(fā)動機額疋轉速下功率（kW/r/min ） 99/2800 發(fā)動機最大扭矩（n*m/r/min ） 382/1600?1900 變速器速比一檔7.31 二檔4.31 三檔2.45 四檔1.54 五檔1.00 倒檔7.66 辦公類型與規(guī)格 子午線9.00R20