畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）設(shè)計(jì)(論文) 題目： 轎車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名：二級(jí)學(xué)院：班 級(jí)：提交日期：I目 錄摘 要 IIIAbstract IV1 緒 論 11.1 選題的目的與意義 11.2 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 12 驅(qū)動(dòng)橋的總體設(shè)計(jì) .22.1 汽車主要參數(shù) 22.2 驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)要求 22.3 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)方案選定 23 主減速器的設(shè)計(jì) .43.1 主減速器的設(shè)計(jì)要求 43.2 主減速器結(jié)構(gòu)形式的選擇 43.3 主減速器主、從動(dòng)錐齒輪的支承方案 53.4 主減速器基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算 53.5 主減速器錐齒輪強(qiáng)度校核計(jì)算 93.6 主減速器錐齒輪的材料選擇及處理 .113.7 主減速的潤滑 .124 差速器的設(shè)計(jì) 134.1 差速器的功用及結(jié)構(gòu)形式 .134.2 差速器齒輪的主要參數(shù)選擇 .144.3 差速器齒輪的強(qiáng)度校核 .165 驅(qū)動(dòng)半軸的設(shè)計(jì) 175.1 半軸的功用及選擇 .175.2 半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 .176 橋殼及橋殼附件設(shè)計(jì) 196.1 驅(qū)動(dòng)橋殼的功用及其結(jié)構(gòu)形式選擇 .196.2 驅(qū)動(dòng)橋殼強(qiáng)度計(jì)算 .19II6.3 驅(qū)動(dòng)橋殼的材料選擇 .217 小結(jié) 22參考文獻(xiàn) 23致 謝 .24摘要III轎車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)摘 要隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國民收入普遍提高，汽車作為一種方便舒適的代步工具逐漸走進(jìn)每個(gè)人的生活中。其中，驅(qū)動(dòng)橋是汽車不可或缺的機(jī)構(gòu)之一，它的性能和整車的性能好壞有著密切的關(guān)系。本課題的研究內(nèi)容以傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)方法為基礎(chǔ)，根據(jù)本次選取的車型的特點(diǎn)，參數(shù)，適用領(lǐng)域，首先確定驅(qū)動(dòng)橋的整體結(jié)構(gòu)方案。接下來將機(jī)構(gòu)內(nèi)的起主要作用的零件，即主減速器的主，從動(dòng)錐齒輪，差速器行星齒輪，半軸齒輪，半軸，驅(qū)動(dòng)橋殼等的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并校核了他們的強(qiáng)度。作為汽車的一項(xiàng)重要總成，驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究是汽車設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要組成部分，有必要進(jìn)行深入研究。關(guān)鍵詞：主減速器；差速器；半軸；驅(qū)動(dòng)橋殼；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)AbstractIVThe Design of Automobile Driving Axle AbstractWith the development of economy of our country, the income of our country rises generally. As a convenient and comfortable means of transport,the car gradually comes into everyone's life. The drive axle is one of the indispensable mechanism of the car, its performance has a close relationship with the performance of the vehicle. The content of this research is based on the traditional drive axle’s design method. Firstly, this reseach determine the overall structure of the drive bridge program according to the characteristics of the selected models, parameters, applicable field. Next this reseach will design the drive bevel gear and driven bevel gear of the main reducer of the main , planetary gear differential , half shaft gear and driving bridge shell structure parameters, which play major role in the parts, and check their strength. As an important part of the automobile, the research on the structure design of the drive axle is an important part of the design of the automobile,and it is necessary to carry on the thorough research.Key words: Final drive; Differential; Half axle; Drive axle housing; Design of structure 第 1 章 緒論11 緒 論1.1 選題的目的與意義隨著現(xiàn)代汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)于車型的多樣化，個(gè)性化的要求正在逐漸增多，汽車動(dòng)力性及其克服惡劣的行駛路況的能力也成為人們選購轎車的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。目前，我國汽車驅(qū)動(dòng)橋的開發(fā)，在技術(shù)手段上，工藝制造水準(zhǔn)上面和國外相比，差距甚大，尤其是獨(dú)立開發(fā)與自主創(chuàng)新能力，相比那些諸如日本，德國等汽車強(qiáng)國而言 ，我國的生產(chǎn)制造設(shè)備也比較落后，新興人才緊缺，無法滿足目前汽車行業(yè)自動(dòng)化，智能化，電算化的潮流。與此同時(shí)，在汽車業(yè)的管理水平，產(chǎn)品制造精度等方面也很難具有國際競爭力。作為汽車動(dòng)力輸送環(huán)節(jié)的一項(xiàng)重要組成部分，而且關(guān)乎著我國行業(yè)發(fā)展的未來，驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)所顯現(xiàn)出來的意義非比尋常?？v觀目前國際汽車潮流，經(jīng)濟(jì)性好，動(dòng)力性佳，智能化，環(huán)?；霓I車倍受歡迎，為了適應(yīng)國際潮流，我國政府早在本次十三五規(guī)劃上就提出了我國的汽車行業(yè)應(yīng)向智能化，環(huán)?；较蜻~進(jìn)，各大車企也應(yīng)該極力響應(yīng)政府的號(hào)召，爭取早日實(shí)現(xiàn)汽車新技術(shù)的重大突破，把我國發(fā)展成為另一大汽車強(qiáng)國。隨著近年來工業(yè)的發(fā)展，石油資源日益枯竭，新能源汽車雖然發(fā)展迅猛，但是使用石油資源的汽車仍然是大部分，因此良好的燃油經(jīng)濟(jì)性是評(píng)價(jià)一輛汽車優(yōu)越性的另一項(xiàng)重要指標(biāo)。汽車驅(qū)動(dòng)橋是將發(fā)動(dòng)機(jī)傳來的動(dòng)力轉(zhuǎn)化為能量的最終執(zhí)行部件，優(yōu)化汽車驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)，有利于提高能源利用率，增強(qiáng)汽車的動(dòng)力性能，這對(duì)于提升汽車的緩解當(dāng)前世界能源緊缺的惡劣情況具有十分重要的作用。1.2 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容本次設(shè)計(jì)主要通過查閱近幾年來國內(nèi)外有關(guān)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)研究的文獻(xiàn)資料，并綜合本科階段所學(xué)習(xí)的相關(guān)專業(yè)知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)。將機(jī)構(gòu)內(nèi)的主要零部件（半軸，驅(qū)動(dòng)橋殼，差速器，以及主減速器等）進(jìn)行結(jié)構(gòu)型式的設(shè)計(jì)與計(jì)算，所要完成的主要任務(wù)如下：（1）通過比較不同驅(qū)動(dòng)橋的類型，分析其優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件，選取最佳方案進(jìn)行設(shè)計(jì)；（2）利用給定的汽車參數(shù)對(duì)主減速器，差速器，半軸，驅(qū)動(dòng)橋殼的結(jié)構(gòu)和尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算，并進(jìn)行相應(yīng)的校核；（3）根據(jù)計(jì)算出來的參數(shù)，利用 AUTOCAD 繪制出主減速器大齒輪和小齒輪的二維圖，并根據(jù)其實(shí)際加工工藝，在圖上標(biāo)注尺寸、配合公差、加工精度等一系列技術(shù)要求。（4）將最終計(jì)算出來的零件參數(shù)利用 CREO 繪圖軟件畫出其其三維模型，并將三維零件圖根據(jù)實(shí)際情況裝配起來，查看組裝后的裝配體內(nèi)部有無零件相互干涉，在運(yùn)動(dòng)時(shí)是否會(huì)互相干擾，以此來檢測本次設(shè)計(jì)的零件是否能夠運(yùn)用。第 1 章 緒論2（5）最后修改并完成設(shè)計(jì)說明書的編寫。2 驅(qū)動(dòng)橋的總體設(shè)計(jì)2.1 汽車主要參數(shù)本次所選參數(shù)如下所示： m2869L?軸 距 ：發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)如下： rpm620~45/18Pmaxrkw?：最 大 功 率 及 其 此 時(shí) 轉(zhuǎn) 速 ·20Tn：最 大 扭 矩 及 其 此 時(shí) 轉(zhuǎn) 速kga165?空 載 質(zhì) 量 ： mb20滿 載 質(zhì) 量 ： hV/ax最 高 車 速 ：前后輪胎規(guī)格：225/55 R16,扁平率 6035.1?i變 速 器 一 檔 傳 動(dòng) 比 ： 8705變 速 器 五 檔 傳 動(dòng) 比 ：mh離 地 間 隙 ：2.2 驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)要求根據(jù)其功用和安裝位置，我們在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋時(shí)，一定要滿足實(shí)際情況。首先最重要的就是汽車的動(dòng)力性一定要滿足，在此條件下來選擇傳動(dòng)比。其次是結(jié)構(gòu)方面，汽車的離地間隙要滿足汽車的定位，這樣才能具有良好的通過性，以此來定其外廓尺寸的大小。在下文我們會(huì)談到驅(qū)動(dòng)橋和懸架是配套使用的，因而其結(jié)構(gòu)還要滿足不能和懸架的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)有運(yùn)動(dòng)上的干擾。最后，我們要盡可能的要提高其傳動(dòng)效率和降低能源損耗率，容易制造，以及后期的拆裝維修也簡單易行。2.3 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)方案選定確定驅(qū)動(dòng)橋整體的結(jié)構(gòu)方案是本次設(shè)計(jì)的開篇，如果選取得不夠合理，那么會(huì)導(dǎo)致在后續(xù)的設(shè)計(jì)，制造出來的零件和所配汽車不相適應(yīng)，進(jìn)而影響汽車性能，有悖我們設(shè)計(jì)初衷。因此，我們要綜合考慮汽車的制造成本，生產(chǎn)條件，車內(nèi)其他零部件的適應(yīng)性以及汽車的用途定位等等。其中，汽車的懸架系統(tǒng)是重點(diǎn)考慮對(duì)象，這樣才能保證整車性能能夠達(dá)到預(yù)期的要求。一般來說，驅(qū)動(dòng)橋和汽車懸架是配套使用的，非獨(dú)立懸架配合非斷開式驅(qū)動(dòng)橋，斷開式驅(qū)動(dòng)橋配合獨(dú)立懸架，兩者各有優(yōu)缺點(diǎn)。非斷開式，顧名思義，該結(jié)構(gòu)是一根整體的梁，內(nèi)部是空心的，安裝有半軸，差速器，主減速器等主要零部件。當(dāng)汽車左右兩側(cè)第 2 章 驅(qū)動(dòng)橋的總體設(shè)計(jì)2行駛工況不同時(shí)，因?yàn)楸旧硎且粋€(gè)整體，所以無法顧及兩側(cè)，從而導(dǎo)致汽車的平順性能不好，車內(nèi)乘員會(huì)感覺不舒適。與此同時(shí)，當(dāng)行駛路面出現(xiàn)凹坑時(shí)，整體剛性梁距離地面太近，不利于汽車的通過性。而斷開式驅(qū)動(dòng)橋則是左右相互獨(dú)立的，當(dāng)一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪的路況較差時(shí)，另一側(cè)則可以緩解整車的行駛平順性，對(duì)于轎車的舒適性和通過性而言也是有很大幫助的。但是相比整體式，該種結(jié)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜，生產(chǎn)成本高昂，多用于對(duì)成員舒適性要求較高的轎車或者通過性較高的越野車上。 本次設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)橋是安置在普通經(jīng)濟(jì)型轎車上面，利用該車型的參數(shù)來具體設(shè)計(jì)其尺寸。而該車對(duì)平順性，舒適性和通過性的需求較大，故本次設(shè)計(jì)配合獨(dú)立懸掛，采用斷開式驅(qū)動(dòng)橋。第 3 章 主減速器的設(shè)計(jì)43 主減速器的設(shè)計(jì)3.1 主減速器的設(shè)計(jì)要求主減速器是汽車驅(qū)動(dòng)橋中主要零部件，其主要功用有兩點(diǎn)，一是將變速器或萬向傳動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩增大，同時(shí)將低轉(zhuǎn)速并改變轉(zhuǎn)矩傳遞方向，二是在發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí)，它還可以改變轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)方向。在設(shè)計(jì)主減速器和差速器時(shí)，應(yīng)該滿足如下的基本要求。在設(shè)計(jì)這兩個(gè)部件時(shí)，主減速比是基礎(chǔ)，但是其選擇的依據(jù)很簡單，便是增強(qiáng)汽車的動(dòng)力性，還要有良好的燃油經(jīng)濟(jì)性。在設(shè)計(jì)其參數(shù)尺寸時(shí)，滿足所需的強(qiáng)度和剛度時(shí)，盡可能的讓其質(zhì)量變的更小，輕便的機(jī)構(gòu)有利于汽車的平順性，乘員的反應(yīng)也較好。在滿足傳動(dòng)效率達(dá)標(biāo)的同時(shí)，不要和其他零件向干涉，不利于汽車的安全性。最后也是所有機(jī)械設(shè)計(jì)的要求，加工工藝性要好，后期的拆裝維修也要方便.3.2 主減速器結(jié)構(gòu)形式的選擇根據(jù)其所適用的車輛特點(diǎn)，變速器的安裝方式，動(dòng)力傳輸路徑以及整車的尺寸，我們把主減速器分為好幾種。在輕型轎車上面，由于傳遞的動(dòng)力和輸出轉(zhuǎn)矩不需要太大，且由于該種車型尺寸大小的影響，因而一般采用一對(duì)齒輪的主減速器形式，這種減速器尺寸小，傳遞的載荷不需要太大，非常適合中小型轎車。我們把它稱為單極式。與此相對(duì)的便是另一種雙極式，兩隊(duì)齒輪，尺寸較大且傳遞的轉(zhuǎn)矩也可以較大，多用于重型卡車，載貨汽車上面。主減速器齒輪的傳動(dòng)形式主要有以下幾種方式：圖 3.1 主減速器的傳動(dòng)形式綜合比較上述幾種傳動(dòng)形式，適合本次設(shè)計(jì)所選車型的傳動(dòng)形式有 a 和 b。然而圖 b中的雙曲面齒輪傳動(dòng)在運(yùn)動(dòng)時(shí)，這對(duì)齒輪會(huì)沿著齒廓方向滑動(dòng)摩擦，還會(huì)沿著齒長方向的縱向滑動(dòng)摩擦，這樣齒輪就會(huì)產(chǎn)生過多熱量，接觸點(diǎn)溫度過高，傳動(dòng)效率低于螺旋錐齒輪，同時(shí)齒輪的磨損程度也會(huì)加劇，不利于提高其使用年限。故本次設(shè)計(jì)采用采用螺旋錐齒輪。第 3 章 主減速器的設(shè)計(jì)53.3 主減速器主、從動(dòng)錐齒輪的支承方案汽車制造業(yè)發(fā)展至今，齒輪的支撐方式也逐漸成熟下來，根據(jù)其適用車型，主要分為兩類：跨置式和懸臂式。其中，懸臂式適用于負(fù)荷較小的小客車和輕型載貨汽車，而跨置式廣泛地應(yīng)用于中型和重型載貨汽車，并且這種支承式需要增加導(dǎo)向軸承支座，導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，成本顯著提高。綜合考慮，采用圓錐滾子軸承來實(shí)現(xiàn)本次支撐方案，并利用懸臂式作為支撐形式。圖 3.2 懸置式支承圖 3.2 正是本次設(shè)計(jì)所采用的形式，在采用懸置式支承時(shí)，為了保證齒輪的剛度達(dá)到要求，主動(dòng)齒輪的軸頸應(yīng)該盡可能的大，并且圖中兩軸承間距 b 應(yīng)該比懸臂距離 a 大 2.5以上，否則根據(jù)力學(xué)分析可以知曉，在軸承承受的載荷較大，而 b 過小時(shí)，由于力臂減小導(dǎo)致平衡所需的力更大，是的軸承處所要承受的載荷加大，不利于汽車的安全性。3.4 主減速器基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算3.4.1 主減速比 i0的確定對(duì)主減速器而言，最重要的尺寸莫過于 i0，因?yàn)樵搮?shù)的變化會(huì)引起主減速器整體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計(jì)尺寸，總質(zhì)量的大小以及它工作的狀況的變化，而且在確定噶參數(shù)時(shí)應(yīng)該充分考慮各傳動(dòng)部件的工作情況，以及整個(gè)傳動(dòng)系的總傳動(dòng)比，這樣才會(huì)使?jié)M足汽車對(duì)安全性，舒適性，動(dòng)力性，經(jīng)濟(jì)型等要求，因此充分考慮汽車的動(dòng)力性再加以計(jì)算。對(duì)于具有較大儲(chǔ)備功率的轎車來說，主減速比 i0 可以用下式來確定：i0=0.377 （3-1）ghaprivnmx其中： 表 示 車 輪 的 滾 動(dòng) 半 徑 ；r 轉(zhuǎn) 速 ；為 最 大 功 率 時(shí) 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 的pn汽 車 的 最 高 車 速 ；amxV變 速 器 最 高 檔 傳 動(dòng) 比 。?ghi第 3 章 主減速器的設(shè)計(jì)6有上文給出的汽車參數(shù)可知，r r=406.4/2+225*0.6=338.2mm(理論上，汽車輪胎有靜力半徑和滾動(dòng)半徑之分，但在實(shí)際分析中，我們忽略不計(jì)他們之間的差別)。np=6200rpm，i gh=3.325,vamax=216km/h,故 i0=4.37，即主減速比為 4.37。3.4.2 主減速齒輪計(jì)算載荷的確定主減速器的計(jì)算載荷是除了主減速比 i0 和驅(qū)動(dòng)橋離地間隙以外的另一項(xiàng)原始參數(shù)。在實(shí)際行駛過程中，由于各種不同因素的影響下，汽車的傳動(dòng)系載荷很不穩(wěn)定，因此我們無法完全計(jì)算出主減速器齒輪的計(jì)算載荷。在這里，我們借用“格里森”制錐齒輪計(jì)算載荷的三種確定方法：（1） 利用發(fā)動(dòng)機(jī)的極限參數(shù)來計(jì)算 Tce：（3-2）nikKdce??01max?其中： ；計(jì) 算 轉(zhuǎn) 矩 ， 單 位 是 N·-Tce ； 主 減 速 器 傳 動(dòng) 比 ， 這 里 4.37=i-i0 ；里變 速 器 一 檔 傳 動(dòng) 比 ， 這 2511 ；為料 可 知 ， 效 率 間 的 傳 動(dòng) 效 率 ， 查 閱 資發(fā) 動(dòng) 機(jī) 到 萬 向 傳 動(dòng) 軸 之 0.9ηη ；載 系 數(shù) ， 這 里 取猛 接 離 合 器 所 產(chǎn) 生 的 動(dòng) 1=kd-kd 0NmTemax 為發(fā) 動(dòng) 機(jī) 最 大 轉(zhuǎn) 矩 ， 這 里 ；液 力 變 矩 器 變 矩 系 數(shù) ， 1=KK。驅(qū) 動(dòng) 橋 數(shù) 目 ， n-n計(jì)算可得，T ce=3269.3N·m（2）當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪打滑時(shí)，利用此時(shí)的轉(zhuǎn)矩來確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 TcsTcs= （3-3）mriG??'2式中， ；上 的 靜 載 荷 ， 這 里汽 車 滿 載 狀 態(tài) 下 驅(qū) 動(dòng) 橋 1069.5N=5%*9.80=-G2m2’ ；取里 軸 負(fù) 載 荷 轉(zhuǎn) 移 系 數(shù) ， 這 汽 車 最 大 加 速 度 時(shí) 的 后 3 ；胎 ， 取 的 汽 車 安 裝 的 是 普 通 輪著 系 數(shù) ， 因 為 本 次 設(shè) 計(jì)輪 胎 與 路 面 之 間 的 附 .8φ 38.2m;r-r 計(jì) 算 可 知 ，車 輪 滾 動(dòng) 半 徑 ， 有 上 述 ；據(jù) 可 知輪 之 間 的 傳 動(dòng) 比 ， 查 數(shù)主 減 速 器 從 動(dòng) 齒 輪 到 車 1=ii mm 。 輪 之 間 的 傳 動(dòng) 效 率 ， 取 主 減 速 器 主 動(dòng) 齒 輪 到 車 0.95ηη（3）利用汽車正常行駛具有的轉(zhuǎn)矩來計(jì)算 Tcf:Tcf= （3-4）niffrGmiHRa?)(?第 3 章 主減速器的設(shè)計(jì)7注釋： 2019N;=.8*5-Ga汽 車 滿 載 總 質(zhì) 量 ， 為 3.mrr 計(jì) 算 可 知 ， 車 輪 滾 動(dòng) 半 徑 ， 有 上 述 ；道 路 滾 動(dòng) 阻 力 系 數(shù) ， 取 .fR ；車 取平 均 爬 坡 能 力 系 數(shù) ， 轎-H；汽 車 性 能 系 數(shù) ， 轎 車 取 0.8i ； 據(jù) 可 知輪 之 間 的 傳 動(dòng) 比 ， 查 數(shù) 主 減 速 器 從 動(dòng) 齒 輪 到 車 1=imm 。輪 之 間 的 傳 動(dòng) 效 率 ， 取主 減 速 器 主 動(dòng) 齒 輪 到 車 0.95η-η。驅(qū) 動(dòng) 橋 數(shù) 目 ， 1=nn根據(jù)以上汽車參數(shù)可得，T cf=1233.15N·m。最大應(yīng)力時(shí)，T c=min[Tce,Tcs]=3269.3N·m。則，主動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)故 ， 計(jì) 算 齒 輪矩：= =787.50N·m (3-5)GcZi?0?95.*37426按疲勞壽命計(jì)算主動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩：= =297.04N·m (3-6)GcZiT0.13.4.2 主減速器齒輪參數(shù)的選擇1.齒數(shù)在選擇齒輪齒數(shù)時(shí)，我們要遵循這樣一個(gè)原則：在保證能夠正常嚙合的情況下，盡可能的便于他們在運(yùn)動(dòng)時(shí)能加速磨合。這樣的話，我們就應(yīng)該盡量使相互嚙合的的齒輪的齒數(shù)沒有公約數(shù)，同時(shí)兩個(gè)齒輪的齒數(shù)之和要不小于 40，因?yàn)辇X數(shù)過小的話，齒輪的強(qiáng)度和剛度無法保證能否滿足要求。當(dāng)主傳動(dòng)比位于 3.5~5 時(shí)，Z 1 可取 7~12。本次設(shè)計(jì)的主減速器的主減速比 i0=4.37，主動(dòng)齒輪齒數(shù) Z1 取 9，則 Z2=i0*Z1=39.33，取 Z2=40，那么實(shí)際主減速比 i0=4.4，進(jìn)而可以算出計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tc=min[Tce,Tcs]=3291.74N·m,Tcf=1233.15N·m，T Z=295.01N·m。2.齒輪分度圓直徑和端面模數(shù)本次設(shè)計(jì)的螺旋錐齒輪的大齒輪（即從動(dòng)錐齒輪）的分度圓直徑 d2（mm）,可按下式計(jì)算：d2=kd (3-7)3cT其中 kd 為直徑系數(shù)，這里取 14,；T c= min[Tce,Tcs]=3291.74N·m，故 d2=208.25mm,圓整取值 d2=210mm。大端端面模數(shù) ms=d2/z2=5.25mm，同時(shí)，m s 還滿足 ms=km ,其中 km 是模3cT數(shù)系數(shù)，取 0.35，則 ms=5.2mm，取兩者較小值，則 ms=5.25mm，取整為 5mm，則第 3 章 主減速器的設(shè)計(jì)8d2=5*40=200mm。同理，主動(dòng)錐齒輪的大端模數(shù) mZ=5.2mm,取整為 5mm,則 d1=5*9=45mm。3.主、從動(dòng)錐齒輪齒面寬 b1 和 b2螺旋錐齒輪的齒面寬不能非常大或者非常小，正所謂物極必反，當(dāng)齒面寬非常窄時(shí)，由于齒面的面積過小，耐磨損的性能不好，時(shí)間不長就會(huì)出現(xiàn)問題，使用壽命降低；當(dāng)齒面非常寬時(shí)，由于齒輪大小的限制，導(dǎo)致螺旋輪齒較小的那一部分處的間隙變得很小，不利于加工制造，而且間隙過小導(dǎo)致所用的切削刀具必須足夠小，以滿足切削要求，那么這就會(huì)帶來一個(gè)問題，刀具的使用壽命降低。除了影響制造方面，當(dāng)輪齒的一端面過小時(shí)，在校核齒輪所能承受的最大載荷時(shí)，會(huì)因?yàn)檫@小小的斷面，而降低整個(gè)齒輪的承受極限，造成材料的浪費(fèi)，而且輪齒斷面過小，容易損壞。 。b2 可用經(jīng)驗(yàn)公式算得 b2=0.155d2=0.155*200=31mm，對(duì)于主動(dòng)齒輪，b 1 一般比 b2 大10%，則 b1=34mm。4.中點(diǎn)螺旋角 β轎車主減速器的螺旋錐齒輪的螺旋角一般在 35°~40°之間，在參考眾多相似車型以及機(jī)械設(shè)計(jì)的方案后，這里我們采用“格里森”制推薦用式預(yù)選中點(diǎn)螺旋角：(3-8)212905dEZ???因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的是螺旋錐齒輪，對(duì)于這種齒輪，不存在偏移距，即偏移距為 0，且主、從動(dòng)錐齒輪的螺旋角相等，故 β=35.54°，為了方便制造，取 β=36°。5.螺旋方向螺旋錐齒輪的螺旋方向決定了軸向力的方向，因此根據(jù)工作狀態(tài)下軸向力的方向，使得軸向力促使嚙合齒輪分離，且嚙合間隙有增大的趨勢，這樣在力的作用下，這對(duì)嚙合齒輪可以避免因外界環(huán)境的影響，輪齒嚙合的過于緊密而導(dǎo)致鎖死的情況。螺旋輪齒的曲線方向表示，分為“ ”和“ ”兩種。當(dāng)汽車前進(jìn)時(shí)，從汽車前方 向 用 左 旋 右 旋面向后看，主傳動(dòng)小齒輪軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，故小齒輪左旋，大齒輪右旋。6.法向壓力角 α在選取壓力角時(shí)，最應(yīng)該考慮的便是該齒輪所需的強(qiáng)度，法向壓力角 α 大一些也可以延長輪齒疲勞壽命和增加輪齒強(qiáng)度，相應(yīng)地也與齒輪嚙合狀況密切相關(guān)，自然也會(huì)影響整個(gè)減速器的工作平穩(wěn)，安全性，綜合性等多方面考慮。故本次設(shè)計(jì)的螺旋錐齒輪法向壓力角選用 16°。利用以上計(jì)算的參數(shù)，可繪出兩個(gè)齒輪的三維模型：第 3 章 主減速器的設(shè)計(jì)9圖 3.3 從動(dòng)錐齒輪圖 3.4 主動(dòng)錐齒輪3.5 主減速器錐齒輪強(qiáng)度校核計(jì)算齒輪在實(shí)際工作中因?yàn)楦鞣N因素的影響，受損形式多種多樣，不同的形式對(duì)齒輪要求的方面也不盡相同，但是強(qiáng)度要求滿足的話可以解決絕大部分的問題，剩下的就是材料的選擇，熱處理的方式，以及加工精度的要求了，這里只對(duì)強(qiáng)度進(jìn)行理論上的檢驗(yàn)校核計(jì)算，在實(shí)際設(shè)計(jì)生產(chǎn)中，要利用諸如臺(tái)架極限壓力測試或者直接上路實(shí)驗(yàn)來進(jìn)一步驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的齒輪是否符合要求，能否滿足正常行駛工況。1. 單位齒長圓周力首先檢驗(yàn)校核齒輪的耐磨性，可以根據(jù)齒輪表面所受到的力來校核：(3-9)2bFp?其中，外界作用在在輪齒上的圓周力用字母 表示；b 2 即為上述文章所談到的大錐齒輪第 3 章 主減速器的設(shè)計(jì)10齒面寬。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩達(dá)到極限時(shí)，可利用下述來計(jì)算[p]：(3-10) 321max0*bDiTpge?計(jì)算可得： ][)/(4.83*45023pN?[p]為轎車直接檔按最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算的單位齒長圓周力許用值 321（N/mm） 。參照驅(qū)動(dòng)輪的打滑轉(zhuǎn)矩計(jì)算可得：(3-11)3210*bDrGp??計(jì)算可得：p=2*10069.5*0.85*0.3382*10 3/(200*31)=862.87(N/mm)[σ w]=210MPa,強(qiáng)度大于其標(biāo)準(zhǔn)許用強(qiáng)度，但是超出的并不多，大概只有百分之三左右，在現(xiàn)代制造工藝越來越好的行情下，我們可通過優(yōu)化制造工藝等方式來使得強(qiáng)度符合標(biāo)準(zhǔn)，而且這里選用的數(shù)據(jù)時(shí)極限情況，故本次設(shè)計(jì)基本合理。第 4 章 差速器的設(shè)計(jì)17第 5 章 驅(qū)動(dòng)半軸的設(shè)計(jì)175 驅(qū)動(dòng)半軸的設(shè)計(jì)5.1 半軸的功用及選擇該部分的半軸是一根端部帶有花鍵的金屬軸，它主要用來傳遞轉(zhuǎn)矩給驅(qū)動(dòng)輪。是一種動(dòng)力傳輸?shù)牧悴考?，一旦選取失誤，將會(huì)導(dǎo)致整車的動(dòng)力性直接切斷，對(duì)于正在運(yùn)動(dòng)中的汽車是非常危險(xiǎn)的，故我們在選取半軸的形式時(shí)應(yīng)該非常嚴(yán)謹(jǐn)。根據(jù)其支撐在差速器內(nèi)部的方式，我們把它分為三類，即半浮式、3/4 浮式和全浮式。其中，全浮式應(yīng)用廣泛，經(jīng)受了長久的檢驗(yàn)，而且由于本次設(shè)計(jì)的是普通經(jīng)濟(jì)型適用轎車，故采用全浮式半軸，安全可靠。5.2 半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算在設(shè)計(jì)半軸時(shí)，其直徑確定了，半軸的主要尺寸就定了。在設(shè)計(jì)時(shí)，首先考慮在標(biāo)準(zhǔn)的工作條件下和合理的工作載荷情況下其會(huì)承受的扭矩，然后根據(jù)其所要承受的轉(zhuǎn)矩范圍及其所能承受的極限利用經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)算其直徑大小，然后對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核，如若強(qiáng)度不合要求，在回過頭來調(diào)整，最后再根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際設(shè)計(jì)出來的尺寸大小，來決定它的花鍵形式及尺寸。5.2.1 半軸直徑初選及計(jì)算轉(zhuǎn)矩全浮式半 軸的直徑可用下式計(jì)算得：d=（2.05~2.18） =30.4~32.36mm。取整得3Td=32mm。有上述描述，我們利用力學(xué)知識(shí)可以得知，全浮式半軸只承受轉(zhuǎn)矩，其計(jì)算轉(zhuǎn)矩可以按照主減速器從動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩進(jìn)一步得到，即 Tψ =ξmin[T ce,Tcs],其中 ξ 為差速器轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)，這里取 0.6，故 Tψ =0.6*3269.3=1961.58N·m。5.2.2 半軸強(qiáng)度計(jì)算全浮式半軸在進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，需要對(duì)其扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)角進(jìn)行校核，其半軸扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為：（5-3106??dT???1）計(jì)算得：τ=304.88MPa490MPa（半軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力宜在 490~288MPa 之間） ，故本次設(shè)計(jì)符合條件。半軸扭轉(zhuǎn)角為：（5-3108?????pGIlT2）其中，l 為半軸長度，參考文獻(xiàn)，這里取 750mm；第 5 章 驅(qū)動(dòng)半軸的設(shè)計(jì)18；， 這 里 取為 材 料 的 剪 切 彈 性 模 量 80GpaG，I P= =102943.71mm4。計(jì)算 θ=1.02°/m8°/m,符合要求。為 半 軸 端 面 極 慣 性 矩IP324d?求得 σ=356.05MPa，小于 600MPa，符合要求。 5.2.3 半軸花鍵計(jì)算在查閱了有關(guān)花鍵的機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)手冊以后，并和探討后發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在的驅(qū)動(dòng)橋的半軸和半軸齒輪廣泛采用的花鍵為漸開式鏈接，這種花鍵最應(yīng)該驗(yàn)算校核的便是其擠壓應(yīng)力和鍵齒切應(yīng)力。許用擠壓應(yīng)力和切應(yīng)力分別為 200MPa，79MPa 。對(duì)于半軸花鍵的尺寸，查閱文獻(xiàn)可知，半軸花鍵外徑為 D=35mm，相配的花鍵內(nèi)孔內(nèi)徑 ，花鍵齒數(shù)內(nèi)徑 ，花鍵工作長度 ，花鍵寬 b=3mm。那么31m=d12=z50m=Lp花鍵的剪切應(yīng)力 τ s：（5-3）??bzdDTps)(143???計(jì)算求得，τ s=78.13MPa79MPa,擠壓應(yīng)力：（5-4）??pczLdT)(10823???求得，σ c=158.41MPa200MPa,均符合要求。故本次設(shè)計(jì)合理。利用以上參數(shù)，會(huì)出半軸的三維模型如下：圖 5.1 半軸第 5 章 驅(qū)動(dòng)半軸的設(shè)計(jì)19第 6 章 橋殼及橋殼附件設(shè)計(jì)196 橋殼及橋殼附件設(shè)計(jì)6.1 驅(qū)動(dòng)橋殼的功用及其結(jié)構(gòu)形式選擇作為驅(qū)動(dòng)橋的整體包裹外殼，橋殼能夠承受外界對(duì)內(nèi)部零件的壓力載荷，以及承載內(nèi)部零件的重量和運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的沖擊，同時(shí)還可以阻擋汽車在運(yùn)動(dòng)時(shí)，地面飛濺的泥水，使齒輪能夠在相對(duì)干凈的環(huán)境下工作。目前市面上主要有三種形式的橋殼在投入運(yùn)用，即可分式，整體式，和組合式。在這三種形式中，在考慮到應(yīng)用廣泛度，拆裝方便度，加工精度性要求，制造工藝簡潔度等方面，整體式遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于另兩種橋殼，故采用整體式驅(qū)動(dòng)橋殼來作為本次設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)形式。6.2 驅(qū)動(dòng)橋殼強(qiáng)度計(jì)算在實(shí)際運(yùn)動(dòng)過程中，驅(qū)動(dòng)橋殼的受力情況很復(fù)雜，為了簡化成典型的受力情況圖，我們把它分為三種情況：當(dāng)車輪承受的垂直方向的力最大時(shí)，車輪承受的切應(yīng)力達(dá)到最大以及車輪承受的側(cè)向力達(dá)到最大時(shí)。這三種情況代表了橋殼在三維立體空間內(nèi)，各個(gè)方向的力和載荷在達(dá)到極限時(shí)的情況，只要這三種情況的強(qiáng)度得到保證，那么我們可以認(rèn)為該橋殼是可靠的。在對(duì)上述三種情況進(jìn)行分析時(shí)，為了分析簡便，先分析計(jì)算一種最簡單，也最有代表性的情況，來作為上述三種情況的基礎(chǔ)。當(dāng)汽車處于滿載情況時(shí)，它沒有運(yùn)動(dòng)，完全靜止在水平路面上，不考慮除重力以外的外界情況，這也是橋殼最簡單的受力情況，即橋殼的 計(jì)算。靜 彎 曲 應(yīng) 力6.2.1 橋殼的靜彎曲應(yīng)力計(jì)算由經(jīng)典理論力學(xué)分析可知，靜止時(shí)，橋殼相當(dāng)于一根梁橫置在兩個(gè)輪轂軸承上面，模型化后如下圖所示：圖 6.1 橋殼受力簡圖圖中的兩個(gè)鋼板彈簧座之間的彎矩 M 表示（單位： N·m）為：（6-2)(2sBgGw??1）其中， ，在此 G2=10069.5N；g w， 汽 車 驅(qū) 動(dòng) 橋 給 地 面為 汽 車 滿 載 于 水 平 路 面G2 的 載 荷第 6 章 橋殼及橋殼附件設(shè)計(jì)20，由于其遠(yuǎn)小于 G2/2，故可忽略不計(jì)；B 為驅(qū)動(dòng)車動(dòng) 器 等 ） 重 力為 車 輪 （ 包 括 輪 轂 和 制輪輪距，這里 B=1670mm； 。10ms 為 簧 座 中 心 的 距 離 ， 在 此為 驅(qū) 動(dòng) 橋 殼 上 兩 鋼 板 彈計(jì)算得 M=1686.64N·m。而 σ wj 為：靜 彎 曲 應(yīng) 力（6-2）310??vwjWM?其中 ， ,扭向 彎 曲 截 面 系 數(shù)為 危 險(xiǎn) 斷 面 處 橋 殼 的 垂vW 343V17.6)(2D=md???轉(zhuǎn)截面系數(shù) 。計(jì)算得 σ wj=49.09MPa。343t .6872)1(6D=md???6.2.2 在不平路面沖擊載荷作用下的橋殼強(qiáng)度計(jì)算在汽車行駛時(shí)，路面情況不可避免地會(huì)出現(xiàn)坑坑洼洼，由此便會(huì)產(chǎn)生沖擊載荷作用在橋殼上面，再將本身重力算上，兩者相互疊加后，橋殼所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力 σ wd=kdσ wj,其中 .故 σ wd=49.09MPa。1kd 為 動(dòng) 載 荷 系 數(shù) ， 轎 車 取6.2.3 汽車以最大牽引力行駛時(shí)的橋殼強(qiáng)度計(jì)算這種情況屬于汽車行駛的極限情況，當(dāng)前牽引力達(dá)到極限時(shí)，作用在左右驅(qū)動(dòng)車輪的轉(zhuǎn)矩所引起的地面對(duì)于左右驅(qū)動(dòng)車輪的最大切向反作用力 F 為：(6-3)rTgeiF?1max?參數(shù)同上，計(jì)算得 F=9823.64N。此時(shí)驅(qū)動(dòng)橋殼 間的垂 矩 Mv 為：在 左 右 鋼 板 彈 簧 之 向 彎(6-4)2)2(sBgGMwv?M2 表示加速行駛時(shí)，汽車的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)轎車，故取值 1。算得Mv=1855.21N·m。地面對(duì)驅(qū)動(dòng)輪施加的切向力由于驅(qū)動(dòng)車輪 面對(duì)其作用的最 用所 承 受 的 地 大 切 向 反 作力 F 使得驅(qū)動(dòng)橋殼在水平方向 矩 Mh，而且本次設(shè)計(jì)的差速器左右驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)也 承 受 彎轉(zhuǎn)矩，故 Mh 為：(6-5)2maxsBPeh???計(jì)算得，M h=4911.82N·m。另外驅(qū)動(dòng)橋殼還承受因驅(qū)動(dòng) 反作用力矩，這時(shí)在兩個(gè) 之間轉(zhuǎn) 矩 而 引 起 的 鋼 板 彈 簧 座橋殼承受的轉(zhuǎn)矩 T 為：(6-6)21maxTgei??第 6 章 橋殼及橋殼附件設(shè)計(jì)21故 T=1672.06N·m。因?yàn)闃驓ぴ阡摪鍙椈勺浇奈ｋU(xiǎn)截面是圓管斷面，由于其是圓形，故根據(jù)力學(xué)幾何可以得知，其 M∑ 為：合 成 彎 矩(6-7)22Tvh???計(jì)算得，M ∑ =5510.31N·m。故其合成應(yīng)力為：σ ∑ =M∑ /W∑ =160.36MPa。橋殼的許用彎曲應(yīng)力在 300~500MPa 之間，故設(shè)計(jì)符合要求。6.2.4 汽車緊急制動(dòng)時(shí)的橋殼強(qiáng)度計(jì)算在汽車緊急制動(dòng)時(shí)，排除汽車性能不佳的情況，汽車不受側(cè)向力的作用，其受力簡圖如下所示：圖 6.2 汽車受力簡圖有力學(xué)分析可知，在汽車驅(qū)動(dòng)輪處，作用有垂直方向的支持力，平行于汽車行駛方向的切向力，也就是平常所說的制動(dòng)力。因此，緊急制動(dòng)時(shí)，橋殼在兩鋼 簧座之間的垂板 彈矩 Mv 和水 矩 Mh：向 彎 平 彎(6-8)??????2)(''2sBmGghwv?參數(shù)同上，計(jì)算得 Mv=1349.29N·m，M h=1079.43N·m。由于橋殼在兩鋼板彈簧座外側(cè)部分同時(shí)受到制動(dòng)力，該力也會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，計(jì)算可得：(6-9)rGT2'??得 T=1361.37N·m。故合成彎矩 =2199.79N·m。彎曲應(yīng)力Mvh??σ ∑ =M∑ /W=64.01MPa。扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 τ=T/W t=19.81MPa，由于橋殼的, [τ]為 150MPa，故設(shè)計(jì)合理。30MPa許 用 彎 曲 應(yīng) 力 為6.3 驅(qū)動(dòng)橋殼的材料選擇汽車驅(qū)動(dòng)橋殼主要是用來保護(hù)半軸，主減速器，差速器等零部件不受損換，并且能夠承載車輪傳來的路面反作用力矩。因此，其材料應(yīng)有著較高的強(qiáng)度，塑性和良好的沖第 6 章 橋殼及橋殼附件設(shè)計(jì)22擊韌度，能夠承受較高的沖擊，震動(dòng)以及扭轉(zhuǎn)載荷。通過互聯(lián)網(wǎng)的信息，我們了解到可鍛造鑄鐵憑借其優(yōu)良的強(qiáng)度和剛度，低廉的成本而受到各大汽車制造廠的歡迎。故本次設(shè)計(jì)采用 KT350-10 可鍛造鑄鐵。第 7 章 小結(jié)227 小結(jié)本次設(shè)計(jì)在當(dāng)前轎車驅(qū)動(dòng)橋發(fā)展的總體趨勢下，利用所選轎車參數(shù)，選擇出其主要零部件的結(jié)構(gòu)形式，并計(jì)算出驅(qū)動(dòng)橋的各個(gè)零部件的尺寸，最后對(duì)主減速器齒輪，差速器齒輪，半軸以及驅(qū)動(dòng)橋殼的剛度和強(qiáng)度進(jìn)行校核。本論文主要涉及以下幾個(gè)方面：（1） 根據(jù)所選車型的參數(shù)及其定位，確定轎車驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)方案；（2） 利用汽車參數(shù)，確定主減速器，差速器，半軸以及驅(qū)動(dòng)橋殼的結(jié)構(gòu)形式；（3） 在確定各個(gè)部件的結(jié)構(gòu)形式以后，對(duì)主減速器的錐齒輪，差速器的錐齒輪，半軸和橋殼進(jìn)行具體的參數(shù)設(shè)計(jì)，并對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行校核；（4） 根據(jù)上述設(shè)計(jì)的參數(shù)，利用 proe 繪制出三維模型，并進(jìn)行總裝；本次所設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)用，且具有很好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，制造工藝好，各個(gè)部分的零部件盡可能的滿足標(biāo)準(zhǔn)化，部件的通用化，和產(chǎn)品的系列化，在后期的拆裝維修也較為方便。但是，在本次設(shè)計(jì)中，有些參數(shù)是根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)得出，這在后期的加工制造中可能會(huì)出現(xiàn)一定的誤差，而且在強(qiáng)度校核方面，雖然都是合格的，但是有些地方在實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用時(shí)，可能會(huì)達(dá)到極限值，仍然需要進(jìn)一步完善。在文字?jǐn)⑹龇矫?，描述的時(shí)候不夠準(zhǔn)確，有些地方論述的比較模糊，語言也不夠周密。希望各位老師，同學(xué)能夠批評(píng)指正。