轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)

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1、 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 乘用車斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì) 學(xué) 生：張萬(wàn)軍 學(xué) 號(hào)：05011030234 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)：05級(jí)2班 指導(dǎo)教師：郭翠霞 四川理工學(xué)院機(jī)電工程系 二OO九年六月 附表2： 四 川 理 工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì)（論文）題目： 某乘用車斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì) 系： 機(jī)械學(xué)院

2、 專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造 班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 學(xué)生： 張萬(wàn)軍 　 指導(dǎo)教師： 郭翠霞 接受任務(wù)時(shí)間2009年3月2日 教研室主任 （簽名）　　系主任 （簽名） 1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容及基本要求 (1)基本設(shè)計(jì)參數(shù) 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)參看桑塔納轎車 （2）主要內(nèi)容及基本要求 根據(jù)車輛技術(shù)參數(shù)確定驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)方案，對(duì)所設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)橋進(jìn)行計(jì)算說(shuō)明及校核，完成驅(qū)動(dòng)橋總裝配

3、圖，最后完成總裝配圖一張，主要零件圖2-3張，設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份。 2．指定查閱的主要參考文獻(xiàn)及說(shuō)明 [1]臧杰,閻巖.汽車構(gòu)造[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2005,8. [2]王望予主編.汽車設(shè)計(jì)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2004,8. [3] 劉澤九.軸承應(yīng)用手冊(cè)[S]. 北京.機(jī)械工業(yè)出版社1996.3 [4]《汽車工程手冊(cè)編輯》委員會(huì).汽車工程手冊(cè)[S]. 北京.人民交通出版社.2001.5 [5]劉濤主編.汽車設(shè)計(jì)[M].北京大學(xué)出版社,2008,1. 3．進(jìn)度安排 設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱 起 止 日 期 1 查閱資料，學(xué)習(xí)與設(shè)計(jì)產(chǎn)品有關(guān)的基本知識(shí) 3月

4、2日—3月15日 2 完成主要設(shè)計(jì)計(jì)算，確定主要結(jié)構(gòu)形式 3月16日—4月5日 3 進(jìn)行圖紙?jiān)O(shè)計(jì) 4月6日—5月10日 4 完成設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)的編寫 5月11日—5月24日 5 設(shè)計(jì)圖紙與說(shuō)明書(shū)的校對(duì) 5月25日—5月30日 摘 要 本文主要是桑塔納2000汽車的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋。對(duì)于乘用車的前驅(qū)，既要滿足轉(zhuǎn)向的要求，又要滿足驅(qū)動(dòng)的要求。因此，為該車前輪設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋是很又必要的。要滿足這兩項(xiàng)要求該車橋的半軸分為內(nèi)外兩半，通過(guò)萬(wàn)向節(jié)連接，實(shí)現(xiàn)等角速傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩。而主銷也分為上下兩段以滿足轉(zhuǎn)向的要求。本文主要對(duì)轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋各個(gè)部件進(jìn)行設(shè)計(jì)、計(jì)算、校核，同時(shí)繪出了轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)

5、橋的裝配圖，外半軸、主減速器的主從動(dòng)齒輪的零件圖。本次設(shè)計(jì)過(guò)程豐富了我的知識(shí)，使我對(duì)汽車零件的設(shè)計(jì)又了一個(gè)更深層次的了解。 關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋；底盤；主減速器； Ⅰ 四川理工學(xué)院 車輛工程 畢業(yè)設(shè)計(jì) ABSTRACT ThThis article mainly describes steering driving axle of the All-terrain vehicle Santana2000. Santana2000, this

6、kind of all-terrain vehicle uses a four-wheel drive. The front wheel of this vehicle not only must atisfiedly steering request, but also must satisfy the actuation the request. Therefore, it is vital to design changes driving axle for this vehicle front wheel. The shaft divides into two parts, which

7、 are inside one and outside one. The joint connects the two parts to satisfy the constant angular velocity driving torque. And the pin also divides into two part ,to satisfy the request of steering. This article mainly design the various parts of the steering driving axle, such as designing, the co

8、mputation, the examination. The process of this design has enriched my knowledge, and enabled me a deeper understanding of the design of automobile components and parts. Key words: steering driving axle ,chassis, main gear box Ⅱ 目 錄 摘要 Ⅰ AB

9、STRACT Ⅱ 第1章 緒論 1 1.1 第一章 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)方案擬定 3 1.2 第二章 主減速器設(shè)計(jì) 5 2.1.1 確定主減速器傳動(dòng)比 5 2.1.2 確定主減速器型式 6 2.1.3 主減速器齒輪類型 6 2.1.4 主減速器錐齒輪支承型式 7 2.2.1 主減速器計(jì)算載荷的確定 8 2.2.2 主減速器基本參數(shù)的選擇 9 1.2.3 主減速器齒輪的幾何尺寸計(jì)算 12 2.2.4 主減速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 14 2.2.5 強(qiáng)度計(jì)算后的尺寸調(diào)整 16 2.3 準(zhǔn)雙曲面齒輪材料 16 2.4 主減速器的潤(rùn)滑 17 1.2 第三章 差速器設(shè)計(jì) 18

10、3.1 差速器結(jié)構(gòu)型式的選擇 18 3.2 對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu) 18 3.3 對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器的設(shè)計(jì) 19 3.3.1 差速器齒輪的基本參數(shù)選擇 19 3.3.2 差速器齒輪的幾何計(jì)算 21 3.3.3 差速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 24 1.2 第四章 半軸設(shè)計(jì) 26 4.1. 半軸結(jié)構(gòu)型式的選擇 26 4.2 半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 26 4.3 半軸桿部直徑的初選 26 4.4 半軸的強(qiáng)度計(jì)算 26 4.5 半軸的材料與熱處理 27 1.2 第五章 萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì) 29 5.1 萬(wàn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)選擇 29 5.1 萬(wàn)向節(jié)的設(shè)計(jì)計(jì)算 29 5.1 萬(wàn)向節(jié)的材料及熱

11、處理 29 1.2 第六章 驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì) 30 6.1 鑄造整體式驅(qū)動(dòng)橋殼的結(jié)構(gòu) 31 6.2 橋殼的受力分析與強(qiáng)度計(jì)算 32 第6章 結(jié)論 33 6.1 致謝 34 參考文獻(xiàn) 35 附錄A：裝配圖（A0） 附錄B：零件圖1 (減速器主動(dòng)齒輪軸(A2)) 附錄C：零件圖2 （右半軸軸圖(A3)） 附錄D：優(yōu)化設(shè)計(jì)（Matlab） 四川理工學(xué)院 車輛工程 畢業(yè)設(shè)計(jì) 緒 論 汽車驅(qū)動(dòng)橋位于傳動(dòng)系的末端。其基本功用是增扭、降速和改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，即增大由傳動(dòng)軸或直接從變速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩，并將轉(zhuǎn)矩合理的分配給左右驅(qū)動(dòng)車輪；其次，驅(qū)動(dòng)橋還要承受作用于路面或車身之間

12、的垂直力，縱向力和橫向力，以及制動(dòng)力矩和反作用力矩等。驅(qū)動(dòng)橋一般由主減速器，差速器，車輪傳動(dòng)裝置和橋殼組成。 設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋時(shí)應(yīng)當(dāng)滿足如下基本要求： 1） 選擇適當(dāng)?shù)闹鳒p速比，以保證汽車在給定的條件下具有最佳的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。 2） 外廓尺寸小，保證汽車具有足夠的離地間隙，以滿足通過(guò)性的要求。 3） 齒輪及其它傳動(dòng)件工作平穩(wěn)，噪聲小。 4） 在各種載荷和轉(zhuǎn)速工況下有較高的傳動(dòng)效率。 5） 具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以承受和傳遞作用于路面和車架或車身間的各種力和力矩；在此條件下，盡可能降低質(zhì)量，尤其是簧下質(zhì)量，減少不平路面的沖擊載荷，提高汽車的平順性。 6） 與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)。

13、 7） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工工藝性好，制造容易，維修，調(diào)整方便。 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式按工作特性分，可以歸并為非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋和斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋兩大類。當(dāng)驅(qū)動(dòng)車輪采用非獨(dú)立懸架時(shí)，應(yīng)該選用非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋，稱為非獨(dú)立懸架驅(qū)動(dòng)橋；當(dāng)驅(qū)動(dòng)車輪采用獨(dú)立懸架時(shí)，則應(yīng)該選用斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋，稱為獨(dú)立懸架驅(qū)動(dòng)橋。獨(dú)立懸架驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但大大提高了汽車在不平路面上的行駛平順性。 本次設(shè)計(jì)預(yù)期達(dá)到如下目標(biāo)： 1）掌握轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋工作參數(shù)及原理 2)設(shè)計(jì)保證汽車動(dòng)力性和方向穩(wěn)定性要求 3）保證安全可靠的前提下，降低制造成本，并要求使用，維護(hù)，安裝 2 設(shè)計(jì)要求 Ⅰ 車型：乘用車 Ⅱ 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：

14、 1.車型：桑塔納2000GLS； 2.空載質(zhì)量：1070kg 前：536.51kg　后：533.49kg； 3.滿載質(zhì)量：1370kg 前：686.93kg　后：683.07kg； 4.輪距：前：1414mm　后：1422mm； 5.最高車速：180km/h　最大爬坡度：大于30%； 6.傳動(dòng)系最小傳動(dòng)比：3.455　主減速器傳動(dòng)比：4.444； 7.額定功率：72kw（最高車速時(shí)r/min時(shí)）； 8.最大轉(zhuǎn)矩：155Nm（1200－1400r/min時(shí)）； 9.輪胎規(guī)格：195/70R 14 85H Ⅲ 附件要求： 1.裝配圖一張； 2.軸圖一張； 3.齒輪圖

15、一張。 第一章 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)方案擬定 轎車多采用前置發(fā)動(dòng)機(jī)前乾驅(qū)動(dòng)的布置型式，其前橋既是轉(zhuǎn)向橋又是驅(qū)動(dòng)橋，稱為轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋。顯然，在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的驅(qū)動(dòng)車輪傳動(dòng)裝置中，半軸需采用分段式的并用萬(wàn)向節(jié)聯(lián)接起來(lái)，以便使轉(zhuǎn)向車輪能夠轉(zhuǎn)向。通常是在半軸與主銷兩者的中心線交點(diǎn)處裝用一個(gè)等速萬(wàn)向節(jié)，如圖1-1所示。 圖1-1 轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋示意圖 1-主減速器；2-主減速器殼；3-差速器；4-內(nèi)半軸；5-半軸套管；6-萬(wàn)向節(jié)；7-轉(zhuǎn)向節(jié)軸；8-外半軸；9-輪轂；10-輪轂軸承；11-轉(zhuǎn)向節(jié)殼體；12-主銷；13-主銷軸承；14-球形支座 通常，轎車的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋是斷開(kāi)式的。斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋必須與獨(dú)立

16、懸架相匹配。當(dāng)左、右驅(qū)動(dòng)車輪經(jīng)各自的獨(dú)立懸架直接與承載式車身或車架相聯(lián)時(shí)，在左、右轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)車輪之間實(shí)際上沒(méi)有車橋，但在習(xí)慣上仍稱為斷開(kāi)式車橋，轎車的前轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋多采用這種結(jié)構(gòu)，如圖1—2所示 1-主減速器；2-半軸；3-彈性元件；4-減振器；5-車輪；6-擺臂；7-擺臂軸 圖1-2 由于要求設(shè)計(jì)的是乘用車的前驅(qū)動(dòng)橋，因?yàn)椴捎锚?dú)立懸架，也考慮乘用車的舒適性和運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)性，選用斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋。這種驅(qū)動(dòng)橋無(wú)剛性的整體外殼，主減速器及其殼體裝在車架或車身上，兩側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪與車架或車身作彈性聯(lián)系，并可獨(dú)立

17、地分別相對(duì)于車架或車身作上下擺動(dòng)，車輪傳動(dòng)裝置采用萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)。 汽車懸掛總成的類型及其彈性元件與減振裝置的工作特性是決定汽車行駛平順性的主要因素，而汽車簧下部分質(zhì)量的大小，對(duì)其平順性也有顯著的影響。斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋的簧下質(zhì)量較小，又與獨(dú)立懸掛相配合，致使驅(qū)動(dòng)車輪與地面的接觸情況及對(duì)各種地形的適應(yīng)性比較好，由此可大大地減小汽車在不平路面上行駛時(shí)的振動(dòng)和車廂傾斜，提高汽車的行駛平順性和平均行駛速度，減小車輪和車橋上的動(dòng)載荷及零件的損壞，提高其可靠性及使用壽命。但是，由于斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋及與其相配的獨(dú)立懸掛的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故這種結(jié)構(gòu)主要見(jiàn)于對(duì)行駛平順性要求較高的一部分轎車及一些越野汽車上

18、 圖1-3 第二章 主減速器設(shè)計(jì) 2.1　主減速器的結(jié)構(gòu)形式 2.1.1 確定主減速器傳動(dòng)比 主減速比i。、驅(qū)動(dòng)橋的離地間隙和計(jì)算載荷，是主減速器設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)，應(yīng)在汽車總體設(shè)計(jì)時(shí)就確定。 主減邊比i。的大小，對(duì)主減速器的結(jié)構(gòu)型式、輪廓尺寸及重量影響很大。主減速比i。的選擇，應(yīng)在汽車的總體設(shè)計(jì)時(shí)和傳動(dòng)系的總速比(包括變速器、分動(dòng)器或加力器、驅(qū)動(dòng)橋等傳動(dòng)裝置的速比)一起，由汽車的整車動(dòng)力計(jì)算來(lái)確定。正如傳動(dòng)系的總速比及其變化范圍（）為設(shè)計(jì)傳動(dòng)系總成部分的重要

19、依據(jù)一樣，驅(qū)動(dòng)橋的主減速比i。是主減速器的設(shè)計(jì)依據(jù)，是設(shè)計(jì)主減速器時(shí)的原始參數(shù)。 對(duì)于具有很大功率儲(chǔ)備的小轎車、長(zhǎng)途公共汽車，尤其是對(duì)于競(jìng)賽汽車來(lái)說(shuō)，在給定發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率N的情況下，所選擇的值應(yīng)能保證這些汽車有盡可能高的最高車速V。 這時(shí)值應(yīng)該下式來(lái)確定： =0.377 （2-1） 式中：——車輪的滾動(dòng)半徑(米)； ——最大功率時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)／分)； ——最高車速(公里劉、時(shí))； ——變速器最高檔速比，通常為1 由此可得，主減速器傳動(dòng)比：

20、 =0.377×=4.444 2.1.2 確定主減速器型式 主減速器的結(jié)構(gòu)形式主要是根據(jù)其齒輪的類型，主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪的安置方法以及減速形式的不同而異。 驅(qū)動(dòng)橋中主減速器、差速器設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下基本要求： a）所選擇的主減速比應(yīng)能保證汽車既有最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。 b）外型尺寸要小，保證有必要的離地間隙；齒輪其它傳動(dòng)件工作平穩(wěn)，噪音小。 c）在各種轉(zhuǎn)速和載荷下具有高的傳動(dòng)效率；與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與動(dòng)協(xié)調(diào)。 d）在保證足夠的強(qiáng)度、剛度條件下，應(yīng)力求質(zhì)量小，以改善汽車平順性。 e）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工工藝性好，制造容易，拆裝、調(diào)整方便 單級(jí)主減速器因?yàn)榫呓Y(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，制造

21、工藝簡(jiǎn)單，成本較低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于傳動(dòng)比小于7的汽車上。由給定的條件可知，=4.44＜7，故而采用單級(jí)主減速器。 圖2-1 中央單級(jí)主減速器 2.1.3 主減速器的齒輪類型 主減速器的齒輪有弧齒錐齒輪，雙曲面齒輪，圓柱齒輪和蝸輪蝸桿等形式。在此選用弧齒錐齒輪傳動(dòng)，其特點(diǎn)是主、從動(dòng)齒輪的軸線垂直交于一點(diǎn)。準(zhǔn)雙曲面齒輪與弧齒錐齒輪在外形上一般是很相似的，但它們之間有很重要的區(qū)別。準(zhǔn)雙曲面齒輪的小輪軸線相對(duì)于大輪軸線向下或向上偏移。即小輪和大輪軸線既不相交，又不平行。因此，這種結(jié)構(gòu)使車輛有較低的重心和較大的地隙；在工作中，準(zhǔn)

22、雙曲面齒輪比弧齒錐齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)且噪聲低，承裁能力也較高。 2.1.4 主減速器主，從動(dòng)錐齒輪的支承形式 　　　 圖2-2　主動(dòng)錐齒輪懸臂式支承　　　　　　圖2-3　主動(dòng)錐齒輪跨置式 圖2-4　從動(dòng)錐齒輪支撐形式 主動(dòng)錐齒輪的支承形式可分為懸臂式支承和跨置式支承兩種。查閱資料、文獻(xiàn)，經(jīng)方案論證，采用懸臂式支承結(jié)構(gòu)（如圖2-3示）?？缰檬街С惺怪С袆偠却鬄樵黾?，使齒輪在載荷作用下的變形大為減小，約減小到懸臂式支承的1／30以下．而主動(dòng)錐齒輪后軸承的徑向負(fù)荷比懸臂式的要減小至1/5～1/7。齒輪承載能力較懸臂式可提高10%左右。但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，所以選用跨置式。 從動(dòng)錐齒輪采用

23、圓錐滾子軸承支承（如圖2-5示）。為了增加支承剛度，兩軸承的圓錐滾子大端應(yīng)向內(nèi)，以減小尺寸c+d。為了使從動(dòng)錐齒輪背面的差速器殼體處有足夠的位置設(shè)置加強(qiáng)肋以增強(qiáng)支承穩(wěn)定性，c+d應(yīng)不小于從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑的70%。為了使載荷能均勻分配在兩軸承上，應(yīng)是c等于或大于d。 2.2 主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算 2.2.1 主減速器計(jì)算載荷的確定 1. 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最低擋傳動(dòng)比確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tce 從動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tce Tce= （2-2） 式中： Tce—計(jì)算轉(zhuǎn)矩，； Temax—發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩；T

24、emax =145 n—計(jì)算驅(qū)動(dòng)橋數(shù)，1； if—變速器傳動(dòng)比，if=3.455； i0—主減速器傳動(dòng)比，i0=4.444； η—變速器傳動(dòng)效率，取η=0.9； k—液力變矩器變矩系數(shù)，K=1； Kd—由于猛接離合器而產(chǎn)生的動(dòng)載系數(shù)，Kd=3； i1—變速器最低擋傳動(dòng)比，i1=3.455； 代入式（2-1），有： Tce=20768.35 2. 按驅(qū)動(dòng)輪打滑轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 （2-3） 式中 ——汽車滿載時(shí)一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋給水平地面的最大負(fù)荷，前橋所承的負(fù)荷=68

25、60.93N; ——輪胎對(duì)地面的附著系數(shù)，對(duì)于安裝一般輪胎的公路用車，取=1.25；對(duì)于越野汽車取1.0；對(duì)于安裝有專門的防滑寬輪胎的高級(jí)轎車，計(jì)算時(shí)可取1.25; ——車輪的滾動(dòng)半徑，在此選用輪胎型號(hào)為195/70R 14 85H，則車輪滾動(dòng)半徑為0.2948m； m——汽車最大加速度時(shí)的后軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，乘用車：m=1.2?1.4；取1 ，——分別為所計(jì)算的主減速器從動(dòng)錐齒輪到驅(qū)動(dòng)車輪之間的傳動(dòng)效率和傳動(dòng)比，取0.9，由于沒(méi)有輪邊減速器i取0.57 所以==7083.34 2.2.2 主減速器基本參數(shù)的選擇 主減速器錐齒輪的

26、主要參數(shù)有主、從動(dòng)齒輪的齒數(shù)和、從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑、端面模數(shù)、主從動(dòng)錐齒輪齒面寬和、中點(diǎn)螺旋角、法向壓力角等。 1. 主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)和 選擇主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)考慮如下因素： 1）為了磨合均勻，，之間應(yīng)避免有公約數(shù)。 2）為了得到理想的齒面重合度和高的輪齒彎曲強(qiáng)度，主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)和應(yīng)不小于40。 3）為了嚙合平穩(wěn)，噪聲小和具有高的疲勞強(qiáng)度對(duì)于商用車一般不小于6。 4）主傳動(dòng)比較大時(shí)，盡量取得小一些，以便得到滿意的離地間隙。 5）對(duì)于不同的主傳動(dòng)比，和應(yīng)有適宜的搭配。 根據(jù)以上要求，這里取=10 =45，能夠滿足條件：+=55〉50 2. 從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑

27、和端面模數(shù) 對(duì)于單級(jí)主減速器，增大尺寸會(huì)影響驅(qū)動(dòng)橋殼的離地間隙，減小又會(huì)影響跨置式主動(dòng)齒輪的前支承座的安裝空間和差速器的安裝。 可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式初選，即 （2-4） ——直徑系數(shù)，一般取13.0～15.3； ——從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，，為Tce和Tcs中的較小者。 所以 =（13.0～15.3）=（249.66～293.83） 初選=250 則=/=250/45=5.56 參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選取6，則=270 根據(jù)=來(lái)校核=6選取的是否合適，其中=（0.3～0.4） 此處，=（0.3～0.4）=

28、（5.76～7.68），因此滿足校核條件。 3. 主，從動(dòng)錐齒輪齒面寬和 錐齒輪齒面過(guò)寬并不能增大齒輪的強(qiáng)度和壽命，反而會(huì)導(dǎo)致因錐齒輪輪齒小端齒溝變窄引起的切削刀頭頂面過(guò)窄及刀尖圓角過(guò)小，這樣不但會(huì)減小了齒根圓角半徑，加大了集中應(yīng)力，還降低了刀具的使用壽命。此外，安裝時(shí)有位置偏差或由于制造、熱處理變形等原因使齒輪工作時(shí)載荷集中于輪齒小端，會(huì)引起輪齒小端過(guò)早損壞和疲勞損傷。另外，齒面過(guò)寬也會(huì)引起裝配空間減小。但齒面過(guò)窄，輪齒表面的耐磨性和輪齒的強(qiáng)度會(huì)降低。 對(duì)于從動(dòng)錐齒輪齒面寬，推薦不大于節(jié)錐的0.3倍，即，而且應(yīng)滿足，對(duì)于汽車主減速器圓弧齒輪推薦采用：

29、=0.155270=41.85 在此取45 一般習(xí)慣使錐齒輪的小齒輪齒面寬比大齒輪稍大，使其在大齒輪齒面兩端都超出一些，通常使小齒輪的齒面比大齒輪大10%，在此取=50 4.中點(diǎn)螺旋角 螺旋角沿齒寬是變化的，輪齒大端的螺旋角最大，輪齒小端螺旋角最小。 弧齒錐齒輪副的中點(diǎn)螺旋角是相等的，選時(shí)應(yīng)考慮它對(duì)齒面重合度，輪齒強(qiáng)度和軸向力大小的影響，越大，則也越大，同時(shí)嚙合的齒越多，傳動(dòng)越平穩(wěn)，噪聲越低，而且輪齒的強(qiáng)度越高，應(yīng)不小于1.25，在1.5～2.0時(shí)效果最好，但過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致軸向力增大。 汽車主減速器弧齒錐齒輪的平均螺旋角為35°～40°，而商用車選用較小的值以防止軸向力過(guò)大，通

30、常取40°。 5. 螺旋方向 主、從動(dòng)錐齒輪的螺旋方向是相反的。螺旋方向與錐齒輪的旋轉(zhuǎn)方向影響其所受的軸向力的方向。當(dāng)變速器掛前進(jìn)擋時(shí)，應(yīng)使主動(dòng)錐齒輪的軸向力離開(kāi)錐頂方向。這樣可使主、從動(dòng)齒輪有分離的趨勢(shì)，防止輪齒因卡死而損壞。 所以主動(dòng)錐齒輪選擇為左旋，從錐頂看為逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)，這樣從動(dòng)錐齒輪為右旋，從錐頂看為順時(shí)針，驅(qū)動(dòng)汽車前進(jìn)。 6. 法向壓力角 法向壓力角大一些可以提高齒輪的強(qiáng)度，減少齒輪不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)，但對(duì)于尺寸小的齒輪，大壓力角易使齒頂變尖及刀尖寬度過(guò)小，并使齒輪的端面重合度下降。對(duì)于弧齒錐齒輪，乘用車的а一般選用14°30’或16°,商用車的а為20°或22°30’。

31、這里取а＝16° 對(duì)于雙曲面齒輪，從動(dòng)齒輪兩側(cè)壓力角是相同的，但主動(dòng)齒輪輪齒兩側(cè)壓力角不等。選取平均壓力角時(shí)，乘用車為19°或20°。這里選20° 7.雙曲面齒輪副偏移距E 選擇雙曲面齒輪的偏移距E時(shí)，對(duì)小轎車、輕型載重汽車的主減速器來(lái)說(shuō)，E不應(yīng)超過(guò)從動(dòng)齒輪節(jié)錐距A。的40％(接近于從動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑D的20％)，而對(duì)載重汽車，越野汽車和公共汽車等重負(fù)荷傳動(dòng)，E則不應(yīng)超過(guò)從動(dòng)齒輪節(jié)錐距A。的20％(或取E值為從動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑D的10一20％，且一般不應(yīng)超過(guò)12％)。傳動(dòng)比越大則偏移距E也應(yīng)愈大，大傳動(dòng)比的雙曲面齒輪傳動(dòng)，偏移距E可達(dá)從動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑的20?30％。但當(dāng)偏移距E太子從動(dòng)齒輪節(jié)

32、因直徑的20％時(shí)，應(yīng)檢查根切是否存在。 。 這里取E=0.1D=0.1×270=27㎜ 雙曲面齒輪的偏移可分為上偏移和下偏移兩種。由從動(dòng)齒輪的錐頂向其齒面看去，并使主動(dòng)齒輪處于右側(cè)。如果主動(dòng)齒輪在從動(dòng)齒輪中心線的上方，則為上偏移；在從動(dòng)齒輪中心線下方，則為下偏移。如果主動(dòng)齒輪處于左側(cè)，則情況相反，圖2—6a、b為主動(dòng)齒輪軸線下偏移情況，圖2—6c、d為主動(dòng)齒輪軸線上偏移情況。 圖2-5 雙曲面齒輪的偏移和螺旋方向 a），b）主動(dòng)齒輪軸線下偏移 c），d）主動(dòng)齒輪軸線上偏移 2.2.3 主減速器圓弧錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算

33、 表2-1 主減速器圓弧錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表 序號(hào) 項(xiàng)目 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果 1 主動(dòng)齒輪齒數(shù) Z 10 2 傳動(dòng)齒輪齒數(shù) Z 45 3 端面模數(shù) m 6㎜ 4 齒面高 F=0.155D; F≤10m F=41.85㎜ 5 齒工作寬 h=Hm H=1.680 h=10.08㎜ 6 齒全高 h= Hm H=1.865 h=11.19㎜ 7 發(fā)向壓力角 16 8 軸交角 =90 9 節(jié)圓直徑 d=m Z;d= m Z d=60㎜ d=270㎜ 10 節(jié)錐角 arctan =90°-

34、 12.53° =77.47° 11 節(jié)錐距 A== A1=138.28㎜ A2=138.29㎜ 12 周節(jié) t=3.1416 t= 18.85 13 齒頂高 h= h- h; h=Km K=0.250 h= 8.58㎜ 14 齒根高 h= h- h; h= h-h h= 2.61㎜ h= 9.69㎜ 15 徑向間隙 c=h-h c= 1.11㎜ 16 齒根角 = 1.0812° = 4.0082° 17 面錐角 r= r+δ2 r= r+δ1 r= 13.6112° r= 81.4782° 18 根錐

35、角 r= r-δ1 r= r-δ2 r=11.4488° r=73.4618° 19 齒頂直徑 = d= 65.10㎜ d= 275.19㎜ 20 節(jié)錐頂點(diǎn)至 齒輪外緣距離 A= 29.43㎜ A= 133.08㎜ 21 理論弧齒厚 S=0.888 S= 13.52㎜ 22 齒側(cè)間隙 B=0.178～0.228 B=0.2㎜ 23 螺旋角 =40° 24 螺旋方向 在一般情況下主動(dòng)齒輪為左旋，從動(dòng)齒輪為右旋，以使兩齒輪的軸向力由相互斥離的趨勢(shì) 25 驅(qū)動(dòng)齒輪 小齒輪 26 旋轉(zhuǎn)方向 向齒輪背面看

36、去，通常主動(dòng)齒輪為順時(shí)針，傳動(dòng)齒輪為逆時(shí)針 2.2.4 主減速器圓弧錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 在選好主減速器齒輪的主要參數(shù)后，應(yīng)根據(jù)所選的齒形計(jì)算錐齒輪的幾何尺寸，對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，以保證其有足夠的強(qiáng)度和壽命。在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算之前應(yīng)首先了解齒輪的破壞形式及其影響因素。 1.單位齒長(zhǎng)圓周力 在汽車主減速器齒輪的表面耐磨性，常常用其在輪齒上的假定單位壓力即單位齒長(zhǎng)圓周力來(lái)估算，即 N／mm (2-5) 式中：P——作用在齒輪上的圓周力，按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Temax和最大附著力矩 兩種載荷工況進(jìn)行計(jì)算，N；

37、 F——從動(dòng)齒輪的齒面寬，在此取45mm. 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)： N／mm （2-6） 式中：——發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩，在此取145； ——變速器的傳動(dòng)比，在此取3.455； d——主動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑，在此取60mm. 按上式 N／mm 按驅(qū)動(dòng)輪打滑的轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)： N／mm （2-8） 式中： ——汽車滿載狀態(tài)下一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋的靜負(fù)荷，在此取6869.3N； ——輪胎與地面的附著系數(shù)，在此取0.85：

38、 ——輪胎的滾動(dòng)半徑，在此取0.295m 按上式= 91.18N／mm 在現(xiàn)代汽車的設(shè)計(jì)中，由于材質(zhì)及加工工藝等制造質(zhì)量的提高，單位齒長(zhǎng)上的圓周力有時(shí)提高許用資料的20%～25%。經(jīng)驗(yàn)算以上兩數(shù)據(jù)都在許用范圍內(nèi)。其中上述兩種方法計(jì)算用的許用單位齒長(zhǎng)上的圓周力[p]都滿足條件。 2.齒輪彎曲強(qiáng)度 錐齒輪輪齒的齒根彎曲應(yīng)力為： = （2-7） 式中： —錐齒輪輪齒的齒根彎曲應(yīng)力，MPa； —齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，對(duì)從動(dòng)齒輪，取中的較小值，為7083.34 Nm；對(duì)主動(dòng)錐齒輪取T=1772.53 k0—過(guò)載系數(shù)，一般取1； ks—尺寸系數(shù)，

39、0.682； km—齒面載荷分配系數(shù)，懸臂式結(jié)構(gòu)，km=1.25； kv—質(zhì)量系數(shù)，取1； b—所計(jì)算的齒輪齒面寬；b1=50mm, b2=45mm D—所討論齒輪大端分度圓直徑；D1=60,D2=270mm Jw—齒輪的輪齒彎曲應(yīng)力綜合系數(shù)，取0.27； 對(duì)于主動(dòng)錐齒輪， T=1772.53Nm；從動(dòng)錐齒輪，T=7083.34 Nm；T=692.81 Nm 將各參數(shù)代入式（2-7），有： 主動(dòng)錐齒輪， = 621.84 MPa； 從動(dòng)錐齒輪， = 613.58 MPa； 按照文獻(xiàn)[1], 主從動(dòng)錐齒輪的≤[]=700MPa，輪齒彎曲強(qiáng)度滿足

40、要求。 3.輪齒接觸強(qiáng)度 錐齒輪輪齒的齒面接觸應(yīng)力為： σj= （2-8） 式中： σj—錐齒輪輪齒的齒面接觸應(yīng)力，MPa； D1—主動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑；D1=60mm b—主、從動(dòng)錐齒輪齒面寬較小值；b=45mm kf—齒面品質(zhì)系數(shù)，取1.0； cp—綜合彈性系數(shù)，取232N1/2/mm； ks—尺寸系數(shù)，取1.0； Jj—齒面接觸強(qiáng)度的綜合系數(shù)，取0.13； Tz—主動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩；Tz=1772.53N.m k0、km、kv選擇同式（2-7） 將各參數(shù)代入式 （2-8），有：σj=124

41、4.16MPa 按照文獻(xiàn)《汽車設(shè)計(jì)》，σj≤[σj]=2800MPa，輪齒接觸強(qiáng)度滿足要求。 2.2.5強(qiáng)度計(jì)算后的尺寸調(diào)整 由于強(qiáng)度計(jì)算后的彎曲應(yīng)力和接觸應(yīng)力都不超過(guò)它們的許用值，所以不需要進(jìn)行尺寸調(diào)整 2.3錐齒輪材料 汽車驅(qū)動(dòng)橋主減速器的工作條件相當(dāng)繁重，與傳動(dòng)系其它齒輪比較，它具有栽荷大、作用時(shí)間長(zhǎng)、載荷變化多、帶沖擊等特點(diǎn)。其損壞形式主要有輪齒根部彎曲折斷、齒面疲勞點(diǎn)蝕(剝落)、磨損和擦傷等。 汽車主減速器與差速器圓錐齒輪與雙曲面齒輪目前都是用滲碳合金鋼制造。這里用于制造主減速器齒輪的鋼號(hào)是18CrMnTi，經(jīng)過(guò)路碳、淬火、回火后，輪齒表面硬度可高達(dá)HRC58?64，而芯

42、部硬度較低，為HRC32?45。 由于新齒輪潤(rùn)沿不良，為了防止齒輪在運(yùn)行初期產(chǎn)生膠合、咬死或擦傷，防止早期磨圓錐齒輪與雙曲面齒輪的傳動(dòng)副(或僅僅大齒輪)在熱處理及精加工(如磨齒或配對(duì)研磨)后均于以厚度為0.005?0.010?0.020毫米的磷化處理式鍍銅、鍍錫。這種表面鍍層不應(yīng)用于補(bǔ)償零件的公關(guān)尺寸，也不能代替潤(rùn)滑。 2.4主減速器的潤(rùn)滑 在從動(dòng)錐齒輪的前端靠近主動(dòng)齒輪處的主減速器殼內(nèi)壁上設(shè)一個(gè)專門的集油槽，在主動(dòng)錐齒輪前軸承的前面加一個(gè)回油槽，在差速器殼上設(shè)由通油口。 為了防止因溫度升高而使主減速器殼和殼內(nèi)部壓力增高引起漏油，在主減速器殼上裝由通氣塞。 放油孔級(jí)塞

43、設(shè)在橋殼的最低處。 第三章 差速器設(shè)計(jì) 汽車在行駛過(guò)程中左，右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過(guò)的路程往往不等。轉(zhuǎn)彎時(shí)內(nèi)、外兩側(cè)車輪行程顯然不同，外側(cè)車輪滾過(guò)的距離大于內(nèi)側(cè)的車輪；汽車在不平路面上行駛時(shí)，由于路面波形不同也會(huì)造成兩側(cè)車輪滾過(guò)的路程不等；即使在平直路面上行駛，由于輪胎氣壓、輪胎負(fù)荷、胎面磨損程度不同以及制造誤差等因素的影響，也會(huì)引起左、右車輪因滾動(dòng)半徑的不同而使左、右車輪行程不等。如果驅(qū)動(dòng)橋的左、右車輪剛性連接，則行駛時(shí)不可避免地會(huì)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)輪在路面上的滑移或滑轉(zhuǎn)。這不僅會(huì)加劇輪胎的磨損與功率和燃料的消耗，而且可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)向和操縱性能惡化。為了防止這

44、些現(xiàn)象的發(fā)生，汽車左、右驅(qū)動(dòng)輪間都裝有輪間差速器，從而保證了驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)車輪在行程不等時(shí)具有不同的旋轉(zhuǎn)角速度，滿足了汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)要求。 差速器用來(lái)在兩輸出軸間分配轉(zhuǎn)矩，并保證兩輸出軸有可能以不同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。差速器有多種形式，在此設(shè)計(jì)普通對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器。 3.1 差速器結(jié)構(gòu)型式選擇 對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器在汽車上得到了廣泛的運(yùn)用，考慮到成本的因素，該車型選用對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器 3.2 對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu) 普通的對(duì)稱式圓錐齒輪差速器由差速器左右殼，兩個(gè)半軸齒輪，四個(gè)行星齒輪，行星齒輪軸，半軸齒輪墊片及行星齒輪墊片等組成。如圖3-2所示。由于其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)

45、單、工作平穩(wěn)、制造方便、用于公路汽車上也很可靠等優(yōu)點(diǎn)，故廣泛用于各類車輛上。 圖3-2 1-軸承；2-左外殼；3-墊片；4-半軸齒輪；5-墊圈；6-行星齒輪； 7-從動(dòng)齒輪；8-右外殼；9-十字軸；10-螺栓 3.3 對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器的設(shè)計(jì) 由于在差速器殼上裝著主減速器從動(dòng)齒輪，所以在確定主減速器從動(dòng)齒輪尺寸時(shí)，應(yīng)考慮差速器的安裝。差速器的輪廓尺寸也受到主減速器從動(dòng)齒輪軸承支承座及主動(dòng)齒輪導(dǎo)向軸承座的限制。 3.3.1 差速器齒輪的基本參數(shù)的選擇 1.行星齒輪數(shù)目的選擇 載貨汽車和越野汽車多用4個(gè)行星齒輪，小轎車常用2個(gè)行星齒輪，少數(shù)汽車采用三個(gè)行星齒輪。這里

46、選用4個(gè)。 2.行星齒輪球面半徑的確定 圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu)尺寸，通常取決于行星齒輪的背面的球面半徑，它就是行星齒輪的安裝尺寸，實(shí)際上代表了差速器圓錐齒輪的節(jié)錐距，因此在一定程度上也表征了差速器的強(qiáng)度。 球面半徑可按如下的經(jīng)驗(yàn)公式確定： mm (3-1) 式中：——行星齒輪球面半徑系數(shù)，可取2.52～2.99，對(duì)于有4個(gè)行星齒輪的載貨汽車取小值2.6； T——計(jì)算轉(zhuǎn)矩，取Tce和Tcs的較小值，7083.34 . 根據(jù)上式=2.6×=49.93mm

47、所以預(yù)選其節(jié)錐距A=49.93mm 3.行星齒輪與半軸齒輪的選擇 為了獲得較大的模數(shù)從而使齒輪有較高的強(qiáng)度，應(yīng)使行星齒輪的齒數(shù)盡量少。但一般不少于10。半軸齒輪的齒數(shù)采用14～25，大多數(shù)汽車的半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比/在1.5～2.0的范圍內(nèi)。 差速器的各個(gè)行星齒輪與兩個(gè)半軸齒輪是同時(shí)嚙合的，因此，在確定這兩種齒輪齒數(shù)時(shí)，應(yīng)考慮它們之間的裝配關(guān)系，在任何圓錐行星齒輪式差速器中，左右兩半軸齒輪的齒數(shù)，之和必須能被行星齒輪的數(shù)目所整除，以便行星齒輪能均勻地分布于半軸齒輪的軸線周圍，否則，差速器將無(wú)法安裝，即應(yīng)滿足的安裝條件為：

48、 （3-2） 式中：，——左右半軸齒輪的齒數(shù)，對(duì)于對(duì)稱式圓錐齒輪差速器來(lái)說(shuō)，= ——行星齒輪數(shù)目； ——任意整數(shù)。 在此行星輪齒數(shù)=10，半軸齒輪齒數(shù)=18 滿足以上要求。 4.差速器圓錐齒輪模數(shù)及半軸齒輪節(jié)圓直徑的初步確定 首先初步求出行星齒輪與半軸齒輪的節(jié)錐角， ==29.05° =90°-=60.95° 再按下式初步求出圓錐齒輪的大端端面模數(shù)m m=== 由于強(qiáng)度的要求在此取m=8mm 得 5.壓力角α 目前，汽車差速器

49、的齒輪大都采用22.5°的壓力角，齒高系數(shù)為0.8。最小齒數(shù)可減少到10，并且在小齒輪（行星齒輪）齒頂不變尖的條件下，還可以由切向修正加大半軸齒輪的齒厚，從而使行星齒輪與半軸齒輪趨于等強(qiáng)度。由于這種齒形的最小齒數(shù)比壓力角為20°的少，故可以用較大的模數(shù)以提高輪齒的強(qiáng)度。在此選22.5°的壓力角。 6. 行星齒輪安裝孔的直徑及其深度L 行星齒輪的安裝孔的直徑與行星齒輪軸的名義尺寸相同，而行星齒輪的安裝孔的深度就是行星齒輪在其軸上的支承長(zhǎng)度，通常?。? （3-3） 式中：——差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩，N·m；在此取20768.3

50、5 ——行星齒輪的數(shù)目；在此為4 ——行星齒輪支承面中點(diǎn)至錐頂?shù)木嚯x，， ≈0.5d， d為半軸齒輪齒面寬中點(diǎn)處的直徑，而d≈0.8； ——支承面的許用擠壓應(yīng)力，在此取69 根據(jù)上式 =0.5×99.2=49.6 =≈31 34 3.3.2 差速器齒輪的幾何計(jì)算 表3-1汽車差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表 項(xiàng)目 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果 行星齒輪齒數(shù) ≥10，應(yīng)盡量取最小值 =10 半軸齒輪齒數(shù) =14～25，且需滿足式（3-4） =18 模數(shù) =8mm 齒面寬 b=(0.2

51、5～0.30)A;b≤10m 20mm 續(xù)　表 項(xiàng)目 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果 工作齒高 =12.8mm 全齒高 14.355 壓力角 22.5° 軸交角 =90° 節(jié)圓直徑 ； 節(jié)錐角 ， =29.05°， 節(jié)錐距 =82.4mm 周節(jié) =3.1416 =25.13mm 齒頂高 ; =8.45mm =4.35mm 齒根高 =1.788-;=1.788- =5.85mm; =9.95mm 徑向間隙 =-=0.188+0.051 =1.555mm 齒根角 =; =4.061°; =6.885

52、° 面錐角 ； =35.94°，=65.01° 根錐角 ； =24.99°，=54.07° 外圓直徑 ； mm mm 節(jié)圓頂點(diǎn)至齒輪外緣距離 續(xù)　表 項(xiàng)目 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果 理論弧齒厚 =15.24 mm =12.66 mm 齒側(cè)間隙 =0.245～0.330 mm =0.250mm 弦齒厚 =14.36mm =11.32mm 弦齒高 =10.10mm =4.86mm 3.3.3 差速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 差速器齒輪的尺寸受結(jié)構(gòu)限制，而且承受的載荷較大，它不像主減速器齒輪那樣經(jīng)常處于嚙合狀態(tài)，只有當(dāng)汽

53、車轉(zhuǎn)彎或左右輪行駛不同的路程時(shí)，或一側(cè)車輪打滑而滑轉(zhuǎn)時(shí)，差速器齒輪才能有嚙合傳動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。因此對(duì)于差速器齒輪主要應(yīng)進(jìn)行彎曲強(qiáng)度校核。輪齒彎曲強(qiáng)度為 MPa (3-4) 式中：——差速器一個(gè)行星齒輪傳給一個(gè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩，其計(jì)算式，在此為1062.50 N·m； ——差速器的行星齒輪數(shù)； ——半軸齒輪齒數(shù)； 、、——見(jiàn)式（2-8）下的說(shuō)明； ——計(jì)算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)，由圖3-3查得=0.225 圖3-3彎曲計(jì)算用綜合系數(shù) 根據(jù)上式78

54、3.6 MPa〈 980 MPa 所以，差速器齒輪滿足彎曲強(qiáng)度要求。材料為20CrMnTi、20CrMoTi、22CrMnMo和20CrMo。 此節(jié)內(nèi)容圖表參考了《汽車設(shè)計(jì)》中差速器設(shè)計(jì)一節(jié)。 第四章 半軸設(shè)計(jì) 4.1 半軸結(jié)構(gòu)型式的選擇 3/4浮式半軸具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便的優(yōu)點(diǎn)，而且可以采用簡(jiǎn)單的輪轂及圓錐表面與鍵的聯(lián)結(jié)方法，因此可以用于小轎車。故而，在此采用3/4浮式半軸。 4.2 半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 該車驅(qū)動(dòng)型式為4×2驅(qū)動(dòng)，則半軸轉(zhuǎn)矩T的計(jì)算公式為： T= （4

55、-1） 式中：------差速器的扭矩分配系數(shù)，對(duì)于普通的圓錐行星齒輪差速器來(lái)說(shuō)，計(jì)算時(shí)取=0.6 由此可得，半軸轉(zhuǎn)矩T=0.6×145×3.455×4.44=1335.80 N.m 4.3 半軸桿部直徑的初選 半軸的桿部直徑可以由下式求出： d=(0.205～0.218) (4-2) 式中: d----半軸桿部直徑 故而可得半軸桿部直徑d=(0.205～0.218)= 35㎜ 4.4 半軸的強(qiáng)度計(jì)算 半軸設(shè)計(jì)應(yīng)考慮如下三種載荷工況 1. 縱向力F最大和側(cè)向力F為0 此時(shí)垂向力F= mG/2=1.2×6869.6/2=4121.

56、76N,縱向力最大值F= F= mG/2,計(jì)算時(shí)m可取1.2，可取0.8; F= 3297.41N . 半軸彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為 （4-3） （4-4） 式中，a為輪轂支承軸承到車輪中心平面之間的距離， 合成應(yīng)力為 （4-5） 2.側(cè)向力最大F和縱向力F=0 此時(shí)意味著汽車發(fā)生側(cè)滑。外輪上的垂直反力F和內(nèi)輪上的垂直反力F分別為 （4-6）

57、 （4-7） 式中，為汽車質(zhì)心高度；B為輪距；為側(cè)滑附著系數(shù)。計(jì)算時(shí)可取1.0 外輪上的側(cè)向力F和內(nèi)輪上的側(cè)向力F分別為 （4-8） （4-9） 內(nèi)、外車輪上的總側(cè)向力為F為G。 這樣，外輪半軸的彎曲應(yīng)力和內(nèi)輪半軸的彎曲應(yīng)力分別為 （4-10） （4-11） 2. 汽車通過(guò)不平路面，垂向力F最大，縱向力F=0，側(cè)向

58、力F=0 此時(shí)垂向力最大值為F F= （4-12） 式中，k為動(dòng)載系數(shù)。乘用車：k=1.75. 半軸彎曲應(yīng)力為 = （4-13） 4.5 半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料與熱處理 在半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中為了使花鍵的內(nèi)徑不小于半軸的桿部直徑，常常將半軸加工花鍵的端部作得粗些，并且適當(dāng)?shù)販p小花鍵槽的深度，因此花鍵齒數(shù)必須相應(yīng)地增加，一般作成10齒(小轎車半軸)到18齒(載重汽車半軸)。這里取10齒。材料為40Cr，采用感應(yīng)淬火，桿部表面硬度為52～62HRC,心部硬度為30～35HRC

59、，花鍵部分表面硬度為50～55HRC，不淬火硬度為248～277HRC。由于采用感應(yīng)淬火，半軸桿部表面硬化層深度為9㎜。 第五章 萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì) 5.1萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)選擇 對(duì)于轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋，在其驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置中必須采用萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)，以便使轉(zhuǎn)向車輪能夠轉(zhuǎn)向。在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋上，常常在通往左右轉(zhuǎn)向車輪的裝置中，在車輪的轉(zhuǎn)向主銷處，各安一個(gè)等速萬(wàn)向節(jié)。 在選擇萬(wàn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)型式時(shí)，應(yīng)考慮以下使用要求 1．能在足夠?qū)挼慕嵌确秶鷥?nèi)可靠地傳遞動(dòng)力； 2．能在大的轉(zhuǎn)速變化范圍內(nèi)使所聯(lián)接的兩軸均勻旋轉(zhuǎn)，由于兩周間又夾角而產(chǎn)生的附加

60、載荷應(yīng)在允許范圍內(nèi)； 3.能夠補(bǔ)償由它所連接的兩零件之間在運(yùn)動(dòng)時(shí)所引起的長(zhǎng)度變化； 4.傳動(dòng)效率高，使用壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便： 這里選用Birfield球籠式等速萬(wàn)向節(jié)。 5.2萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)計(jì)算 對(duì)于Birfield型球籠式萬(wàn)向節(jié)，以與星形套連接軸的直徑d作為萬(wàn)向節(jié)的基本尺寸，即： d= (5-1) 式中：T----為萬(wàn)向節(jié)的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，為7083.34N.m； S----為使用因素，對(duì)于無(wú)振動(dòng)的理想傳動(dòng)取1.0 球的連接軸的直徑d=43.30,參照《汽車設(shè)計(jì)》這里取44.5，其他尺

61、寸差表5-1 表5-1 Birfield型球籠式萬(wàn)向節(jié)的系列數(shù)據(jù) 單位：㎜ 軸頸直徑 鋼球直徑 星形套最大直徑 星形套最小直徑 星形套槽距 星形套花鍵齒數(shù) 球形殼外徑 44.5 33.338 53.34 47.79 9/18 18 160 5.3萬(wàn)向節(jié)材料及熱處理 球形殼和星形套采用15NiMo制造，并經(jīng)滲碳、淬火、回火處理；選用軸承用鋼球，材料為GCr15 第六章 驅(qū)動(dòng)橋殼的設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)橋殼的主要功用是支撐汽車質(zhì)量，并承受由車輪傳來(lái)的路面的反力和反力矩，并經(jīng)懸架傳給車架（或車身）；它又是主減速器、差速器、半軸的

62、裝配基體 驅(qū)動(dòng)橋殼應(yīng)滿足如下設(shè)計(jì)要求： 1）應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證主減速器齒輪嚙合正常并不使半軸產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力． 2）在保證強(qiáng)度和剛度的前提下，盡量減小質(zhì)量以提高汽車行駛平順性． 3）保證足夠的離地間隙． 4）結(jié)構(gòu)工藝性好，成本低． 5）保護(hù)裝于其上的傳動(dòng)部件和防止泥水浸入． 6）拆裝，調(diào)整，維修方便． 考慮的設(shè)計(jì)的是乘用車車，驅(qū)動(dòng)橋殼的結(jié)構(gòu)形式采用鑄造整體式橋殼。 圖6-1　整體式橋殼 a)鑄造式　b)鋼板沖壓焊接式 6.1 鑄造整體式橋殼的結(jié)構(gòu) 通?？刹捎们蚰T鐵、可鍛鑄鐵或鑄鋼鑄造。在球鐵中加入1.7%的鎳，解決了球鐵低溫（-41°C）沖

63、擊值急劇降低的問(wèn)題，得到了與常溫相同的沖擊值。為了進(jìn)一步提高其強(qiáng)度和剛度，鑄造整體式橋殼的兩端壓入較長(zhǎng)的無(wú)縫鋼管作為半軸套筒，并用銷釘固定。如圖5-1所示，每邊半軸套管與橋殼的壓配表面共四處，由里向外逐漸加大配合面的直徑，以得到較好的壓配效果。鋼板彈簧座與橋殼鑄成一體，故在鋼板彈簧座附近橋殼的截面可根據(jù)強(qiáng)度要求鑄成適當(dāng)?shù)男螤?，通常多為矩形。安裝制動(dòng)底板的凸緣與橋殼住在一起。 另外，由于汽車的輪轂軸承是裝在半軸套管上，其中輪轂內(nèi)軸承與橋殼鑄件的外端面相靠，而外軸承則與擰在半軸套管外端的螺母相抵，故半軸套管有被拉出的傾向，所以必須將橋殼與半軸套管用銷釘固定在一起。 圖6-2 鑄造整體式驅(qū)動(dòng)

64、橋結(jié)構(gòu) 鑄造整體式橋殼的主要優(yōu)點(diǎn)在于可制成復(fù)雜而理想的形狀，壁厚能夠變化，可得到理想的應(yīng)力分布，其強(qiáng)度及剛度均較好，工作可靠，故要求橋殼承載負(fù)荷較大的中、重型汽車，適于采用這種結(jié)構(gòu)。尤其是重型汽車，其驅(qū)動(dòng)橋殼承載很重，在此采用球鐵整體式橋殼。 除了優(yōu)點(diǎn)之外，鑄造整體式橋殼還有一些不足之處，主要缺點(diǎn)是質(zhì)量大、加工面多，制造工藝復(fù)雜，且需要相當(dāng)規(guī)模的鑄造設(shè)備，在鑄造時(shí)質(zhì)量不宜控制，也容易出現(xiàn)廢品，故僅用于載荷大的重型汽車。 6.2 橋殼的受力分析與強(qiáng)度計(jì)算 選定橋殼的結(jié)構(gòu)形式以后，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行受力分析，選擇其端面尺寸，進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。 汽車驅(qū)動(dòng)橋的橋殼是汽車上的主要承載構(gòu)件之一，其形狀復(fù)雜

65、，而汽車的行駛條件如道路狀況、氣候條件及車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)又是千變?nèi)f化的，因此要精確地計(jì)算出汽車行駛時(shí)作用于橋殼各處的應(yīng)力大小是相當(dāng)困難的。在通常的情況下，在設(shè)計(jì)橋殼時(shí)多采用常規(guī)設(shè)計(jì)方法，這時(shí)將橋殼看成簡(jiǎn)支梁并校核某些特定斷面的最大應(yīng)力值。我國(guó)通常推薦：計(jì)算時(shí)將橋殼復(fù)雜的受力狀況簡(jiǎn)化成三種典型的計(jì)算工況，即當(dāng)車輪承受最大的鉛錘力（當(dāng)汽車滿載并行駛與不平路面，受沖擊載荷）時(shí)；當(dāng)車輪承受最大切應(yīng)力（當(dāng)汽車滿載并以最大牽引力行駛和緊急制動(dòng)）時(shí)；以及當(dāng)車輪承受最大側(cè)向力（當(dāng)汽車滿載側(cè)滑）時(shí)。只要在這三種載荷計(jì)算工況下橋殼的強(qiáng)度特征得到保證，就認(rèn)為該橋殼在汽車各種行駛條件下是可靠的。 在進(jìn)行上述三種載荷工

66、況下橋殼的受力分析之前，還應(yīng)先分析一下汽車滿載靜止于水平路面時(shí)橋殼最簡(jiǎn)單的受力情況，即進(jìn)行橋殼的靜彎曲應(yīng)力計(jì)算。 結(jié)論 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我初步了解了一般汽車設(shè)計(jì)的步驟，對(duì)如何進(jìn)行汽車零部件設(shè)計(jì)有了一個(gè)明確的概念。 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我著重對(duì)斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先到圖書(shū)館查閱相關(guān)書(shū)籍，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查找相關(guān)資料；然后根據(jù)查閱所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和校核，對(duì)于繁瑣的數(shù)據(jù)計(jì)算我用 程序簡(jiǎn)化了計(jì)算過(guò)程，并取得了比較正確的結(jié)果；然后我用AutoCAD軟件畫(huà)出了零件圖和裝配圖。 在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我著重學(xué)習(xí)了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，學(xué)會(huì)了如何使用AutoCAD軟件對(duì)零件進(jìn)行二維設(shè)計(jì)，并進(jìn)一步熟悉了Matlab軟件的運(yùn)用。 總之，通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我掌握了基本的設(shè)計(jì)方法。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我也找到了學(xué)的不足之處，如計(jì)算機(jī)繪圖不太熟悉，對(duì)汽車整體構(gòu)造掌握的不足等，在以后的學(xué)習(xí)過(guò)后中將會(huì)加強(qiáng)學(xué)習(xí)，努力提高。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)給我很多幫助，為今后的學(xué)習(xí)指明了方向。 致謝 首先在此感謝四川理工學(xué)院機(jī)電工程系為