HKD-5噸灑水車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)【含4張CAD圖紙+文檔全套】
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河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告（學(xué)生填表）學(xué)院： 車輛與交通工程學(xué)院2019 年 3 月 23 日課題名稱HKD-5 噸灑水車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)學(xué)生姓名趙垌?xiàng)潓I(yè)班級(jí)車輛 153課題類型工程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師彭巧勵(lì)職稱課題來(lái)源生產(chǎn)實(shí)際1. 設(shè)計(jì)（或研究）的依據(jù)與意義隨著時(shí)代的發(fā)展,汽車的作用日益明顯， 已成了我們生活比不缺少的工具。 汽車發(fā)展程度也成為衡量一-個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展程度的重要標(biāo)志， 汽車不僅作為一種代步工具，同時(shí)它在城市作業(yè)中也有著非常重要的地位，因此灑水汽車的發(fā)展也非常迅速，汽車驅(qū)動(dòng)橋在汽車的各種總成中是涵蓋機(jī)械零件、部件、分總成等的品種最多的總成。例如，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。由此可見(jiàn)，汽車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)涉及的機(jī)械零部件及元件的品種極為廣泛，對(duì)這些零部件、元件及總成的制造也幾乎要設(shè)計(jì)到所有的現(xiàn)代機(jī)械制造工藝。并且隨著近年來(lái)油價(jià)的上漲， 灑水汽車的作業(yè)成本也越來(lái)越高,因此在保證汽車的動(dòng)力性的前提下， 提高其燃油經(jīng)濟(jì)性也變得非常重要。 為了降低油耗,不僅要在發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)節(jié)上節(jié)油，而且也需要從傳動(dòng)系中減少能量的損失，這就必須在發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出之后， 在從發(fā)動(dòng)機(jī)-傳動(dòng)軸一驅(qū)動(dòng)橋這一動(dòng)力輸送環(huán)節(jié)中尋找減少能量在傳遞的過(guò)程中的損失。在這一環(huán)節(jié)中，發(fā)動(dòng)機(jī)是動(dòng)力的輸出者，也是整個(gè)機(jī)器的心臟，而驅(qū)動(dòng)橋則是將動(dòng)力轉(zhuǎn)化為能量的最終執(zhí)行者。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)相同的情況下，采用性能優(yōu)良且與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配性比較高的驅(qū)動(dòng)橋便成了有效節(jié)油的措施之一。同時(shí)，人們對(duì)于汽車的行駛平順性、操作穩(wěn)定性和平均行駛速度有了更高的要一這都和汽車驅(qū)動(dòng)橋的選擇有著非常重要的關(guān)系。綜上所述， 通過(guò)對(duì)汽車驅(qū)動(dòng)橋的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì),可以更好的學(xué)習(xí)并掌握現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)與機(jī)械設(shè)計(jì)的全面知識(shí)和技能。2. 國(guó)內(nèi)外同類設(shè)計(jì)（或同類研究）的概況綜述(一)國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀我國(guó)正在大力發(fā)展汽車產(chǎn)業(yè)，采用后輪驅(qū)動(dòng)橋的汽車平衡性和操作性都將會(huì)有很大的提高。后輪驅(qū)動(dòng)的汽車，牽引力將不會(huì)由前輪發(fā)出，操作性能好。維修費(fèi)用低也是后輪驅(qū)動(dòng)的一-個(gè)優(yōu)點(diǎn)， 盡管由于構(gòu)造和車型的不同， 這種費(fèi)用將會(huì)很大的差別。 如果變速器出了障礙， 對(duì)于后輪驅(qū)動(dòng)橋的汽車就不需要進(jìn)行維修,但是對(duì)于前輪驅(qū)動(dòng)的汽車來(lái)說(shuō)也許就有這個(gè)必要了，因?yàn)檫@兩個(gè)部件是坐在一起的。所以后輪驅(qū)動(dòng)必然會(huì)使得乘車更加一舒適,從而帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。國(guó)產(chǎn)驅(qū)動(dòng)橋在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占據(jù)了絕大部分份額，但仍有一-定數(shù)量的車橋依賴進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)車橋與國(guó)際先進(jìn)水平仍有一定差距。國(guó)內(nèi)車橋的差距主要體現(xiàn)在設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)設(shè)備也有差距，比如工程車和牽引車在行駛過(guò)程中，齒輪嚙合接觸區(qū)的形狀是不同的，國(guó)外先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備能夠模擬這種狀態(tài)，而我國(guó)現(xiàn)在還在摸索中。在具體工藝細(xì)節(jié)方面，我國(guó)和世界水平的差距還比較大，歸根結(jié)底后橋的功用是承載和驅(qū)動(dòng)。在這兩方面，今年來(lái)出現(xiàn)了些新的變化。另外，在結(jié)構(gòu)方面，單級(jí)驅(qū)動(dòng)橋的使用比例越來(lái)越高，技術(shù)方面，輕量化、舒適性的要求將逐步提高。總體而言，現(xiàn)在汽車向節(jié)能、環(huán)保、舒適等方面發(fā)展的趨勢(shì)，要求車橋向輕量化、大扭矩、低噪聲、寬速比、壽命長(zhǎng)和低生產(chǎn)成本。目前,國(guó)內(nèi)生產(chǎn)驅(qū)動(dòng)橋的廠家較多，品種和公格也較齊全，其性能和質(zhì)量基本上能夠滿足國(guó)產(chǎn)農(nóng)業(yè)機(jī)械和工程機(jī)械的使用需求， 呈現(xiàn)了明顯的產(chǎn)業(yè)特點(diǎn):由進(jìn)口國(guó)外產(chǎn)品向國(guó)產(chǎn)化發(fā)展，由小作坊向正規(guī)化產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，由低端產(chǎn)品向高端產(chǎn)品發(fā)展，由引進(jìn)國(guó)外技術(shù)向自主研發(fā)發(fā)展。在技術(shù)方面，通過(guò)不斷提高自身鑄鍛造技術(shù)及工藝水平來(lái)保證研發(fā)產(chǎn)品制造質(zhì)量;通過(guò)利用先進(jìn)科學(xué)的設(shè)計(jì)輔助手段來(lái)達(dá)到設(shè)計(jì)優(yōu)化的目的;通過(guò)不斷學(xué)習(xí)吸收國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)逐步實(shí)現(xiàn)技術(shù)與國(guó)際接軌的目標(biāo)， 從而提高產(chǎn)品的核心競(jìng)爭(zhēng)力;通過(guò)運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)及方法來(lái)提高產(chǎn)品的性能，滿足市場(chǎng)需求，推進(jìn)機(jī)電一體化進(jìn)程。(二)國(guó)外現(xiàn)狀在西歐，帶輪邊減速的雙級(jí)主減速器后驅(qū)動(dòng)橋只占整個(gè)產(chǎn)品的 40%，且有呈下降趨勢(shì),在美國(guó)只占 10%。其原因是這些地區(qū)的道路較好，采用單級(jí)減速雙曲線螺旋錐齒輪副成本較低，故大部分均采用這種結(jié)構(gòu)。國(guó)外汽車驅(qū)動(dòng)橋已普遍采用限滑差速器N 一 Pin 牙嵌式或多片摩擦盤式、濕式行車制動(dòng)器等先進(jìn)技術(shù)。限滑差速器大大減少了輪胎的磨損，而濕式行車制動(dòng)器則提高了主機(jī)的安全性能,簡(jiǎn)化了維修工作。國(guó)內(nèi)僅一部分車使用 N 一 Pin 牙嵌式差速器。限滑差速器成本較高,因而在多數(shù)國(guó)產(chǎn)驅(qū)動(dòng)橋上一直沒(méi)有得到應(yīng)用。 目前向國(guó)內(nèi)提供限滑差速器的制造商主要是美國(guó) TraCtech 公司和德國(guó)采埃孚公司。美國(guó) Tractech 公司在蘇州的工廠即將建成投產(chǎn)，主要生產(chǎn)牙嵌式、多片摩擦盤式和比例扭矩(三周節(jié))差速器(鎖緊系數(shù) 3.5)。國(guó)內(nèi)如徐工、鼎盛天工等主機(jī)制造商等原來(lái)自制一部分牙嵌式差速器,后因質(zhì)量不過(guò)關(guān)而放棄。 亞洲、 非洲和南美國(guó)家則采用帶輪邊減速的雙級(jí)主減速器的驅(qū)動(dòng)橋，用于非道路和惡劣道路使用的車輛。因此可以得出結(jié)論:一個(gè)國(guó)家的道路愈差,則采用帶輪邊減速雙級(jí)主減速器驅(qū)動(dòng)橋意多， 反之， 則愈少。國(guó)內(nèi)有幾個(gè)制造商生產(chǎn)比例扭矩差速器，但均為單周節(jié)，鎖緊系數(shù) 138,較三周節(jié)要小得多。徐州良羽傳動(dòng)機(jī)械有限公司在停車制動(dòng)器(液壓)上也做了一些工作，主要用于重型卡車產(chǎn)品，但國(guó)產(chǎn)此類產(chǎn)品的可靠性還有待提高。3. 課題設(shè)計(jì)（或研究）的內(nèi)容(1)驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)方案的選擇與分析;(2)主減速器結(jié)構(gòu)參數(shù)的選取;(3)差速器結(jié)構(gòu)參數(shù)的選取;(4)橋殼參數(shù)的選取與強(qiáng)度的分析。4. 設(shè)計(jì)（或研究）方法灑水汽車驅(qū)動(dòng)橋主要由主減速器部分、差速器部分、半軸部分和橋殼部分等幾大部分組成。通過(guò)比較國(guó)內(nèi)外貨車驅(qū)動(dòng)橋的不同之處，使我們能更好地認(rèn)識(shí)我國(guó)灑水汽車驅(qū)動(dòng)橋系統(tǒng)的不足之處，積極吸取國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，更好的應(yīng)用于我國(guó)載貨汽車驅(qū)動(dòng)橋生產(chǎn)中。本文研究的思路和方法(1)通過(guò)查閱書籍、上網(wǎng)搜索以及文獻(xiàn)檢索等多種有效方法,系統(tǒng)收集驅(qū)動(dòng)橋的研究成果和相關(guān)信息;(2)在對(duì)國(guó)內(nèi)外驅(qū)動(dòng)橋的技術(shù)現(xiàn)狀、 發(fā)展趨勢(shì)、 市場(chǎng)等情況進(jìn)行系統(tǒng)分析研究的基礎(chǔ)上，確定設(shè)計(jì)策略,作為構(gòu)思總體設(shè)計(jì)方案的指導(dǎo)思想;(3)選型設(shè)計(jì):根據(jù)汽車行駛的路況條件和設(shè)計(jì)參數(shù)要求進(jìn)行驅(qū)動(dòng)橋的選型;(4)參數(shù)化設(shè)計(jì):根據(jù)整體設(shè)計(jì)要求，質(zhì)量、軸荷、載重量、動(dòng)力性、制動(dòng)性、平順性要求，確定發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力參數(shù)，確定主減速器、差速器、車輪傳動(dòng)裝置和橋殼的件結(jié)構(gòu)形式和基本參數(shù);(5)計(jì)算機(jī)二維圖紙繪制:根據(jù)理論計(jì)算的主要參數(shù),對(duì)各零件和總成進(jìn)行二維圖紙繪制和裝配。5. 實(shí)施計(jì)劃調(diào)研，收集資料2 周確定方案，畫草圖3 周完成總成圖、零件圖4 周撰寫說(shuō)明書、整理圖紙2 周整理、提交全部材料1 周互評(píng)、答辯1 周指導(dǎo)教師意見(jiàn)指導(dǎo)教師簽字：年月日教研室意見(jiàn)教研室主任簽字：年月日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
（指導(dǎo)教師填表）
填表時(shí)間：2019年03月22日
學(xué)生姓名
趙垌?xiàng)?
專業(yè)班級(jí)
車輛153
指導(dǎo)教師
彭巧勵(lì)
課題類型
設(shè)計(jì)類
題目
HKD-5噸灑水車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)
主要
研究
內(nèi)容
（工作）
1. 設(shè)計(jì)內(nèi)容：完成HKD-5噸灑水車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)，繪制驅(qū)動(dòng)橋總成、主要零件工作圖不少于3張零號(hào)圖紙，其中具有中等復(fù)雜程度的機(jī)繪圖紙或手繪圖均不少于折合1號(hào)圖幅。 2. 計(jì)算內(nèi)容：確定驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)參數(shù)，完成相關(guān)零件校核計(jì)算， 3. 設(shè)計(jì)說(shuō)明書用計(jì)算機(jī)打印,不少于12000字，閱讀參考文獻(xiàn)不少于15篇，中英文摘要，中文摘要≥400字；英文摘要≥400個(gè)實(shí)詞。關(guān)鍵詞4-6個(gè)。 4. 外文翻譯：完成不少于10000印刷符的外文翻譯（并附原文）。
主要技
術(shù)指標(biāo)(或研究目標(biāo))
驅(qū)動(dòng)型式：4╳2(后雙胎)； 駕駛室：平頭，單排；罐體容積：5m3； 最大總質(zhì)量：約7500 kg； 軸距：3360 mm； 長(zhǎng)寬高限界：6×2×2.5m；最小離地間隙：≥180 mm； 最高車速：≤90 km/h； 最小轉(zhuǎn)向圓直徑：≤12 m； 制動(dòng)距離（空載）：≤9 m； 最大爬坡度：≥25%；駐車坡度：≥20%。 驅(qū)動(dòng)橋主減速比、差速機(jī)構(gòu)合理。
進(jìn)度計(jì)劃
調(diào)研，收集資料 2周 確定方案，畫草圖 3周 完成總成圖、零件圖 4周 撰寫說(shuō)明書、整理圖紙 2周 整理、提交全部材料 1周 互評(píng)、答辯 1周
主要
參考
文獻(xiàn)
汽車設(shè)計(jì) 汽車設(shè)計(jì)手冊(cè) 汽車?yán)碚? 汽車結(jié)構(gòu)圖車 汽車構(gòu)造 汽車維修手冊(cè) 汽車工程手冊(cè) 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 中外汽車車型手冊(cè) 河南科技大學(xué)數(shù)字圖書館
教研室主任簽字： 年 月 日
河南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
摘 要
現(xiàn)如今，對(duì)于特種裝備汽車生產(chǎn)制造來(lái)說(shuō)，灑水車的制造是至關(guān)重要的，而且驅(qū)動(dòng)橋更是汽車制造過(guò)程中必不可少的一部分。灑水車驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)對(duì)于整車設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)是尤其關(guān)鍵的一部分。為滿足灑水車不同作業(yè)情況下減速增扭、防止側(cè)滑、實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎行駛或在不同路面上兩側(cè)車輪以不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)的條件，其中的關(guān)鍵尺寸和材料選取等一些需要自行設(shè)計(jì)的零件將會(huì)影響很強(qiáng)?，F(xiàn)如今，驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)已經(jīng)趨于成熟，需要我們更進(jìn)一步去研究的便是在降低驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)的成本、提高驅(qū)動(dòng)橋工作效率、簡(jiǎn)化其結(jié)構(gòu)的同時(shí)，想出更多新東西，突破極限，突破現(xiàn)有的格局。大家想必都知道，現(xiàn)在是互聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代，一切產(chǎn)品離開了互聯(lián)網(wǎng)，勢(shì)必將會(huì)被時(shí)代所淘汰。先進(jìn)的中國(guó)人民在這一世紀(jì)應(yīng)緊緊抓住機(jī)會(huì)，將汽車和互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)，將驅(qū)動(dòng)橋和互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)，從而推動(dòng)我們汽車行業(yè)，向更廣闊的平臺(tái)進(jìn)軍，用科技的力量從后面推著制造業(yè)行進(jìn)。為了能夠加深對(duì)現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)的印象以及增強(qiáng)我們的理論知識(shí)，本次通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)灑水車驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的實(shí)際意義。
在這篇論文里，首先經(jīng)過(guò)細(xì)心的調(diào)研，查閱相關(guān)資料，在了解了國(guó)外先進(jìn)的制造技術(shù)之后，確定了基本的設(shè)計(jì)思路。在老師的幫助下，通過(guò)課本上設(shè)計(jì)方法對(duì)半軸和半軸套管以及其它相關(guān)零件的尺寸完成所設(shè)計(jì)并進(jìn)行了相關(guān)校核。最后將所計(jì)算的有關(guān)數(shù)據(jù)通過(guò)CAD形成了完美的裝配圖和一些零件圖配。
關(guān)鍵詞：灑水車，驅(qū)動(dòng)橋，單級(jí)主減速器，差速器，半軸，橋殼
ABSTRACT
Nowadays, for the production and manufacture of special equipment, the manufacture of the sprinkler is of great importance, and the drive axle is an essential part of the automobile manufacturing process. The design of the sprinkler drive axle is a particularly critical part of the whole vehicle design. In ord to meet that condition of speed reduction and torsion in different operation conditions of the sprinkler, the condition that the side slip is prevented, the turning travel is realized or the wheels are rotated at different rotation speeds on the two sides of the different road surface, the key size and the material selection and the like are required to be self-designed and the part which needs to be self-designed will have strong influence. Now, the design of the drive axle has become mature, and we need to go further to the study, which is to reduce the drive The cost of moving bridge design, improve the efficiency of driving bridge, simplify its structure, at the same time, come up with more new things, break through the limit, break through the existing pattern. We must all know that now is the era of the Internet, all products left the Internet, will be eliminated by the times. In this century, the advanced Chinese people should seize the opportunity to combine cars and the Internet, drive bridges and the Internet, so as to promote our automobile industry and march into a broader platform. Push manufacturing from behind with the power of technology. In order to deepen the impression of modern automobile design and mechanical design and enhance our theory On the basis of knowledge, this project is of great practical significance to the design of the sprinkler driving bridge through the graduation project.
In this paper, first of all, after careful investigation, consulting the relevant materials, after understanding the advanced manufacturing technology abroad, the basic design ideas are determined. With the help of the teacher, the dimensions of half-shaft and half-shaft casing and other related parts are designed and checked by textbook design method. Finally, the calculated data are formed by CAD to form a perfect assembly drawing and some part drawings.
Key words: sprinkler， drive axle， single stage main reducer，differential， half axle， axle housing
目錄
第1章 緒 論 1
1.1設(shè)計(jì)（或研究）的依據(jù)與意義 1
1.2國(guó)內(nèi)外驅(qū)動(dòng)橋研究狀況 1
1.3設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 2
第2章 驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì) 3
2.1任務(wù)書主要技術(shù)指標(biāo) 3
2.2初步實(shí)施計(jì)劃 3
2.3發(fā)動(dòng)機(jī)的選型 3
2.4汽車輪胎的選取 4
2.5汽車車橋的種類 4
2.6驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)組成 4
2.7驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)要求 5
2.8設(shè)計(jì)車型主要參數(shù) 5
2.9主減速器結(jié)構(gòu)方案的確定 6
2.9.1主減速器的齒輪類型選取 6
2.9.2主減速器的減速形式 6
2.9.3主減速比的計(jì)算 6
2.9.4主減速器主從動(dòng)錐齒輪的支承形式及安裝方法 6
2.10差速器結(jié)構(gòu)方案的確定 7
2.11半軸形式的確定 8
2.12橋殼形式的確定 8
2.13本章小結(jié) 8
第三章 主減速器設(shè)計(jì) 10
3.1概述 10
3.2主減速器齒輪參數(shù)的選擇與強(qiáng)度計(jì)算 10
3.2.1主減速器齒輪計(jì)算載荷的確定 10
3.2.2 主減速器齒輪參數(shù)的選擇 11
3.2.3螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 14
3.2.4主減速器的軸承計(jì)算 18
3.3主減速器齒輪材料及熱處理 24
3.4本章小結(jié) 24
第4章 差速器設(shè)計(jì) 26
4.1概述 26
4.2對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu) 26
4.3對(duì)稱式錐齒輪差速器的設(shè)計(jì) 26
4.3.1差速器齒輪的基本參數(shù)選擇 26
4.3.2差速器齒輪的幾何尺寸計(jì)算 28
4.2.3差速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 30
4.2.4差速器齒輪的材料 31
4.4本章小結(jié) 31
第5章 半軸設(shè)計(jì) 32
5.1概述 32
5.2半軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 32
5.2.1全浮式半軸的計(jì)算載荷的確定 32
5.2.3全浮半軸強(qiáng)度計(jì)算 33
5.2.4全浮式半軸花鍵強(qiáng)度計(jì)算 34
5.2.5半軸材料與熱處理 35
5.3本章小結(jié) 35
第6章 驅(qū)動(dòng)橋橋殼的設(shè)計(jì) 36
6.1概述 36
6.2橋殼的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算 36
6.2.1橋殼的靜彎曲應(yīng)力計(jì)算 36
6.2.2在不平路面沖擊載荷作用下橋殼的強(qiáng)度計(jì)算 37
6.2.3汽車以最大牽引力行駛時(shí)的橋殼的強(qiáng)度計(jì)算 38
6.2.4汽車緊急制動(dòng)時(shí)的橋殼強(qiáng)度計(jì)算 39
6.2.5汽車受最大側(cè)向力時(shí)橋殼的強(qiáng)度計(jì)算 41
結(jié) 論 44
參考文獻(xiàn) 45
致 謝 47
附 錄A 48
附 錄B 56
2
第1章 緒 論
1.1設(shè)計(jì)（或研究）的依據(jù)與意義
機(jī)械行業(yè)作為一國(guó)支柱性產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展勢(shì)必會(huì)受到國(guó)家重點(diǎn)推崇，而我國(guó)對(duì)于特種作業(yè)汽車的發(fā)展也是提出來(lái)更進(jìn)一步的要求，生產(chǎn)廠家現(xiàn)如今在研發(fā)和生產(chǎn)上已經(jīng)形成了相對(duì)成熟的產(chǎn)業(yè)鏈和生產(chǎn)方法。因?yàn)闉⑺囼?qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)包括很多機(jī)械零件，而零件數(shù)目越多，其中的機(jī)械磨損、能量消耗就會(huì)越嚴(yán)重，整個(gè)總成的機(jī)械效率就相應(yīng)的會(huì)降低很多，制造成本必然也會(huì)相應(yīng)增加很多。因此為了提高效率、降低油耗、減小成本損失，驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)毋庸置疑是極其關(guān)鍵的。老百姓的生活水平越來(lái)越高，對(duì)城市環(huán)境要求也是提出來(lái)了新的要求，相應(yīng)的，灑水車作為清潔城市環(huán)境的工具，其橋的設(shè)計(jì)將會(huì)影響其城市作業(yè)的效率。因此本次設(shè)計(jì)的意義就是要設(shè)計(jì)出低成本、性能優(yōu)良、工作平穩(wěn)的灑水車，掌握相關(guān)的設(shè)計(jì)方法，總結(jié)設(shè)計(jì)中可能出現(xiàn)的一系列問(wèn)題，并在老師的幫助下解決這些問(wèn)題，這不僅對(duì)于自己是一種能力上的提升，也能將來(lái)為祖國(guó)的機(jī)械行業(yè)作出自己力所能及的貢獻(xiàn)。
1.2國(guó)內(nèi)外驅(qū)動(dòng)橋研究狀況
一、國(guó)外研究現(xiàn)狀
我們都知道，世界上第一輛汽車是由歐洲在19世紀(jì)90年代生產(chǎn)制造，之后的幾十年里，歐洲汽車行業(yè)一步步向世界展現(xiàn)出了前所未有的奇跡。之后美國(guó)汽于1901年也向世界展現(xiàn)出了他們的繁榮與先進(jìn)，開啟了美國(guó)汽車行業(yè)的新紀(jì)元。在上個(gè)世紀(jì)90年代，美國(guó)街道上已經(jīng)被汽車堵得車水馬龍、水泄不通。從中可以看出，國(guó)外的汽車行業(yè)發(fā)展早于中國(guó)汽車行業(yè)幾十年，他們的各種類型汽車都借助本國(guó)汽車底蘊(yùn)，有很深的發(fā)展基礎(chǔ)，他們發(fā)展過(guò)程中遇到的種種問(wèn)題都已經(jīng)為他們提供了豐富的經(jīng)驗(yàn)，100多年的發(fā)展歷程，為他們儲(chǔ)備了充足的專業(yè)人才。當(dāng)然，國(guó)外灑水車的發(fā)展水平也已經(jīng)處于非常發(fā)達(dá)的水平。目前國(guó)外驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)的新方法給驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)展現(xiàn)出了新的可能性，其主要新技術(shù)包括：
1、 并行工程開發(fā)模式
2、 模態(tài)分析
3、
4、 高性能制動(dòng)器技術(shù)
5、
二、國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
我國(guó)自主生產(chǎn)的汽車在上個(gè)世紀(jì)三十年代問(wèn)世，其中的一些關(guān)鍵零件也是從國(guó)外進(jìn)口，之后由于戰(zhàn)爭(zhēng)問(wèn)題，我國(guó)汽車行業(yè)停止了前進(jìn)，甚至向后倒退。我國(guó)驅(qū)動(dòng)橋的開發(fā)模式相較于國(guó)外來(lái)說(shuō)，總體相差較遠(yuǎn)，這也是我國(guó)如今機(jī)械制造行業(yè)的現(xiàn)狀?，F(xiàn)如今，我國(guó)汽車公司，例如東風(fēng)汽車、上海汽車、和廣州汽車都是國(guó)內(nèi)外合資企業(yè)，我們能夠接觸到的核心技術(shù)很少，國(guó)外為了保持競(jìng)爭(zhēng)力，只是把他們已經(jīng)用剩下的東西傳到中國(guó)，而先進(jìn)的技術(shù)藏起來(lái)，技術(shù)含量低。其中發(fā)展較好的企業(yè)，并且是本國(guó)土生土長(zhǎng)的企業(yè)，例如紅旗汽車、比亞迪汽車和奇瑞汽車，也是依靠引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的橋，雖然自身?yè)碛邢鄬?duì)較好的開發(fā)體系和研發(fā)人員，通過(guò)提高薪資水平來(lái)吸引高科技人才，但是總的來(lái)說(shuō)，若和國(guó)外相比，相當(dāng)于他們零幾年的水平。
1.3設(shè)計(jì)主要內(nèi)容
一、確定設(shè)計(jì)方案；
二、完成相關(guān)計(jì)算；
三、進(jìn)行校核，修改設(shè)計(jì)尺寸；
四、將計(jì)算所得數(shù)據(jù)整理，完成CAD圖。
第2章 驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)
2.1任務(wù)書主要技術(shù)指標(biāo)
一、驅(qū)動(dòng)型式：4X2（后雙胎）；
二、駕駛室:平頭，單排；
三、罐體容積：5m3；
四、最大總質(zhì)量：約7500Kg；
五、軸距:3360mm;
六、長(zhǎng)寬高界限：6X2X2.5m；
七、最小離地間隙：180mm；
八、最高車速：90Km/h；
九、最小轉(zhuǎn)向圓直徑：12m；
十、制動(dòng)距離（空載）：9m；
十一、最大爬坡度：25%；
十二、駐車坡度：20%；
2.2初步實(shí)施計(jì)劃
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)開始于2019年3月16日，在老師的組織下，我們首先進(jìn)行了分組，4人一組，每個(gè)人被分配了不同的任務(wù)，完成5噸灑水車的總體設(shè)計(jì)。
首先，我們召開了小組會(huì)議，商討實(shí)施計(jì)劃，初步確定每個(gè)人的工作與彼此之間的聯(lián)系。之后，我們按照任務(wù)書要求，合理的分配了我們每個(gè)人的工作計(jì)劃，嚴(yán)格按照任務(wù)書進(jìn)度進(jìn)行工作。
2.3發(fā)動(dòng)機(jī)的選型
選擇發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)時(shí)，要考慮的問(wèn)題有：一、成本問(wèn)題，也就是經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題；二、尺寸大小問(wèn)題，因?yàn)橐紤]到其在汽車上的安裝與放置位置；三、功率問(wèn)題。
如下為簡(jiǎn)單的功率平衡公式:
也可通過(guò)比功率進(jìn)行選取：
PPUM=
選取時(shí)要考慮以下幾點(diǎn)：
一、灑水車行動(dòng)遲緩，它跑的最快時(shí)也就90Km/h,而灑水車經(jīng)常工作的速度不是最高車速，而是中低車速，車速變化范圍?。?
二、比功率主要與uamax有關(guān)；
三、比功率還與CDA/m有關(guān)。
然后是最小傳動(dòng)比的選擇，也就是最高檔位傳動(dòng)比，最小傳動(dòng)比為直接檔，取為1。其次是最大傳動(dòng)比的選擇，最大傳動(dòng)比與灑水車最大爬坡度密切相關(guān)，因?yàn)樵O(shè)計(jì)汽車是任務(wù)書沒(méi)有給出所設(shè)計(jì)車的作業(yè)地區(qū)，故按照正常城市行駛路面設(shè)計(jì)。最后檔位數(shù)我們選取為五個(gè)檔位，各檔按等比級(jí)數(shù)分配的優(yōu)點(diǎn)：
動(dòng)機(jī)工作范圍相同，加速時(shí)便于操縱；
各檔工作時(shí)單位時(shí)間內(nèi)消耗的能量很大，有利于汽車的行動(dòng)能力；
通過(guò)查閱相關(guān)車型的數(shù)據(jù)，我們初步選定了濰柴動(dòng)力的一款發(fā)動(dòng)機(jī)，冷卻形式為水冷，其型號(hào)為。汽車傳動(dòng)比:一檔-5.63，二擋-3.66，三擋-2.37，四擋-1.54，五檔-1。
2.4汽車輪胎的選取
汽車輪胎按照不同的分類方法有不同形式，在這里只介紹兩種輪胎形式：子午線和斜膠輪胎，并通過(guò)比較選取合適的輪胎。
子午線輪胎，從它的名字我們就能理解，它的表面猶如地球的子午線一樣。斜膠輪胎也可由它的名字得知其表面形式。目前國(guó)內(nèi)外汽車多采用子午線輪胎，普通斜膠輪胎用處很少，與有被逐漸忽略的趨勢(shì)。
最后，經(jīng)查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，選取型號(hào)為 的輪胎。
2.5汽車車橋的種類
灑水車車橋，之所以稱其為橋，我們可從橋的功能聯(lián)想到汽車車橋的功能。汽車車橋功能是從車輛內(nèi)外承受各種反力和反扭矩，并通過(guò)懸架傳遞給車身。
根據(jù)懸掛的結(jié)構(gòu)或車輪在橋上的作用，橋可分為不同的類型。現(xiàn)代轎車為提高其牽引力，多采用前置前驅(qū)的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋，而貨車多采用后置后驅(qū)的驅(qū)動(dòng)橋。
2.6驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)組成
驅(qū)動(dòng)橋包括不僅下圖中的2、3、4、5、6，還包括其上的部件和零件。
圖1.1 驅(qū)動(dòng)橋
2.7驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)要求
一、
二、
三、
2.8設(shè)計(jì)車型主要參數(shù)
表2.1 設(shè)計(jì)車型參數(shù)
輪胎
7.5-16
發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率
96/3000
Pemax kW/np （r/min）
發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩
350/3000
Temax N·m/nr （r/min）
裝載質(zhì)量
3000
kg
汽車滿載總質(zhì)量
7500
kg
滿載時(shí)軸荷分布
前軸35% 后軸65%
最大車速
90
km/h
輪距（雙胎中心線）
1458
mm
鋼板彈簧座中心距離
865
mm
2.9主減速器結(jié)構(gòu)方案的確定
2.9.1主減速器的齒輪類型選取
盡管準(zhǔn)雙曲面齒輪有諸多優(yōu)點(diǎn)但是其也有很多缺點(diǎn)，例如：軸向負(fù)荷較大；傳動(dòng)效率略遜一籌，并且有螺旋錐齒輪制造相較于雙曲面齒輪簡(jiǎn)單、維修保養(yǎng)方便、工作時(shí)噪聲小等優(yōu)點(diǎn)，故本次設(shè)計(jì)，螺旋錐齒輪是不二之選。
2.9.2主減速器的減速形式
選用單級(jí)主減速器。主要原因是一方面雙級(jí)主減速器適用于主減速比較大的汽車，一般主減速比應(yīng)大于7.6，而本次設(shè)計(jì)主減速比只有6.15；另一方面是因?yàn)殡p級(jí)主減速器由于需要兩對(duì)齒輪副進(jìn)行嚙合，摩擦損失較大、機(jī)械效率較低、外形尺寸較大的缺點(diǎn)；同時(shí)由于尺寸的增大和零件數(shù)目的增加提高了主減速器的生產(chǎn)成本，故采用雙級(jí)主減速器不適合本次驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)。
2.9.3主減速比的計(jì)算
主減速比io的大小是本次設(shè)計(jì)中極為重要的一個(gè)數(shù)據(jù)，它不僅會(huì)影響變速器的相關(guān)設(shè)計(jì)尺寸，而且對(duì)驅(qū)動(dòng)橋的外廓尺寸、形狀大小以及驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式都會(huì)產(chǎn)生巨大的影響。而本次設(shè)計(jì)未給出發(fā)動(dòng)機(jī)的型號(hào)，故需要自己查找有關(guān)資料去確定發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)，從而確定主減速比和各檔傳動(dòng)比。
考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率和速度，選定的數(shù)值應(yīng)確保這些車輛具有盡可能高的最大速度：
（2.1）
式中：—車輪的滾動(dòng)半徑，=0.405m
—變速器一檔傳動(dòng)比。
—最大功率轉(zhuǎn)速3000 r/min
—車速的最大值90km/h
對(duì)于貨車來(lái)說(shuō)一般按照下式計(jì)算，從而保證貨車足夠的功率：
=（0.377~0.472） （2.2）
算得=6.15。
2.9.4主減速器主從動(dòng)錐齒輪的支承形式及安裝方法
一般情況下在布置齒輪應(yīng)以全齒寬嚙合，齒傳動(dòng)時(shí)會(huì)“打架”，“打架”時(shí)必然會(huì)產(chǎn)生雙向效果，產(chǎn)生的力會(huì)導(dǎo)致二者之間的方位變化，產(chǎn)生打擊力，最后會(huì)兩敗俱傷，為保護(hù)二者，使二者產(chǎn)生良性的關(guān)系，保證齒輪完美嚙合，齒輪的支撐形式的選取至關(guān)重要。
下面是主動(dòng)錐齒輪的兩種支承形式
圖1.2
懸臂式與跨置式有如下不同：（1）結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度：懸臂式簡(jiǎn)單，跨置式復(fù)雜。（2）承載能力方面：無(wú)疑式跨置要好一點(diǎn)；（3）成本方面：懸臂式造價(jià)低。
綜合價(jià)格、噸位、復(fù)雜程度等方面考慮，主動(dòng)齒輪選用上圖（a）方案。
從動(dòng)錐齒輪支撐形式只有跨置式支承方法，如下圖所示。輔助支架通常安裝在從動(dòng)錐齒輪的外邊緣的后部，這限制了垂直于齒輪背面的力引起的錐齒輪沿垂直于齒輪背面的行動(dòng)。
從動(dòng)齒輪支撐形式
圖1.3
2.10差速器結(jié)構(gòu)方案的確定
汽車行駛過(guò)程中，當(dāng)其在鄉(xiāng)間行駛或在山路行駛時(shí)，因?yàn)猷l(xiāng)間道路多有不平、上路崎嶇，如果汽車左右兩側(cè)的車輪仍然以相同的角速度行駛，而旋轉(zhuǎn)半徑不同，因而其瞬時(shí)速度并不相同，顯然，內(nèi)輪和外輪之間的距離在單位時(shí)間上必定不同，外輪之間的距離大于內(nèi)輪。其結(jié)果就是使汽車邊滾動(dòng)邊滑移，顯然這對(duì)汽車行駛是不利的，嚴(yán)重時(shí)甚至可能導(dǎo)致汽車甩尾或者側(cè)翻等危險(xiǎn)情況。差速器的出現(xiàn)，有效的防止了上述情況的發(fā)生。
差速器類型很多，對(duì)于不同類型、不同噸位、不同行駛條件以及不同使用要求的汽車，差速器的選擇必須滿足其該規(guī)定下的使用要求。
這次選擇普通錐齒輪差速器。
2.11半軸形式的確定
半軸功能是傳遞扭矩。半軸可以分為下圖（1）、（2）、（3）三種。
（1）半浮式 （2）3/4浮式 （3）全浮式
全浮式半軸會(huì)受到沿其切向時(shí)的力時(shí)產(chǎn)生的矩，沿垂直于其軸線的力產(chǎn)生的矩全部傳給橋殼，應(yīng)用廣泛。半浮式半軸，不僅承受扭矩，還承受轉(zhuǎn)矩，結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、拆裝不方便，多用于微、輕型汽車。
根據(jù)詢問(wèn)老師并查閱有關(guān)資料，本次設(shè)計(jì)選用上圖（3）形式。
2.12橋殼形式的確定
橋殼的作用如果用現(xiàn)實(shí)作比喻，就像庇護(hù)所一樣，因此所具有的強(qiáng)度要高，硬度大。除此之外，同時(shí)并保證其質(zhì)量不能過(guò)重，保證其應(yīng)易于拆裝。
橋殼形式有以下幾種：（1）整體式；（2）斷開式；（3）組合式。
整體式橋殼一般用于貨車后橋，其里面沒(méi)有東西，只有為了裝差速器等都放進(jìn)去。鋼板沖壓焊接整體式橋殼由于具有制造成本低、制造簡(jiǎn)單、節(jié)省材料等一系類優(yōu)點(diǎn)，因此，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)在都采用這種結(jié)構(gòu)。
綜合分析，選鋼板沖壓焊接整體式橋殼。
2.13本章小結(jié)
一、本章完成的任務(wù)：
二、明確此次設(shè)計(jì)的任務(wù)及要求；
三、確定了設(shè)計(jì)計(jì)劃；
四、根據(jù)任務(wù)書確定了發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)、各檔傳動(dòng)比，并將發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行了表格處理；
五、選取了輪胎型號(hào)；
六、確定了主減速比；
七、確定了主從輪的類型、咋減速、齒輪咋支承；
八、初步選定了差速器形式、半軸結(jié)構(gòu)形式和驅(qū)動(dòng)橋殼的形式。
第三章 主減速器設(shè)計(jì)
3.1概述
主減速器由主動(dòng)錐齒輪和從動(dòng)錐齒輪組成，依靠二者之間的嚙合從而達(dá)到減速增扭和改變轉(zhuǎn)矩傳遞方向的作用。主減速器齒輪在傳動(dòng)過(guò)程中，不僅要承受來(lái)自萬(wàn)向傳動(dòng)裝置所帶來(lái)的各種轉(zhuǎn)矩，同時(shí)也會(huì)由于嚙合過(guò)程中因摩擦、沖擊等原因造成的齒輪的各種損壞，因此主減速器的各種強(qiáng)度計(jì)算校核是極其重要的。
3.2主減速器齒輪參數(shù)的選擇與強(qiáng)度計(jì)算
3.2.1主減速器齒輪計(jì)算載荷的確定
一、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
/n （3.1）
式中：—最大扭矩，350；
—==6.15×5.63=34.624
一檔傳動(dòng)比=5.63；
—傳動(dòng)效率，=0.9；
—超載系數(shù)，取=1.0；
n—驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目1。
=350 34.6245 1 0.9/1=10906.72
二、按驅(qū)動(dòng)輪在良好路面上打滑轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩
（3.2）
式中： —滿載時(shí)，后橋給地面的垂反力：
=×9.8=7500×9.8x65%=47775N；
—附著系數(shù)，取=0.85；
—滾動(dòng)半徑，0.405m；
—分別取0.96、1。
==17131.82
最大轉(zhuǎn)矩只能用來(lái)汽車在最大負(fù)荷條件下進(jìn)行校核，而對(duì)于灑水車來(lái)說(shuō)，由于其工作條件總是城市作業(yè)，相對(duì)來(lái)說(shuō)，在最大負(fù)荷功率下工作的情況很少。要檢驗(yàn)其是否發(fā)生疲勞損壞，必須依靠日常平均轉(zhuǎn)矩進(jìn)行校核，而灑水車在城市作業(yè)時(shí)，道路上行駛情況變化頻繁，故其平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩在汽車設(shè)計(jì)中只能依靠平均牽引力來(lái)近似表示。
三、按汽車日常行駛平均轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩
= （3.3）
式中：—汽車裝上全部貨物時(shí)的重量, =7500×9.8=73500N；
—取=0；
—取 =0.015；
—平均爬坡能力系數(shù)。初取=0.05；
—汽車性能系數(shù)
（3.4）
當(dāng) =40.95>16時(shí)，取=0。
===1857.49
3.2.2 主減速器齒輪參數(shù)的選擇
一、 主、從動(dòng)齒數(shù)的選擇
選擇齒數(shù)時(shí)應(yīng)考慮如下:不能有公約數(shù)；;不能小于6。主減速器的傳動(dòng)比：6.15，初定。
二、從動(dòng)錐齒輪節(jié)圓直徑及端面模數(shù)的選擇
節(jié)圓直徑一般由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得來(lái)：
（3.5）
式中：—直徑系數(shù)（13～16）；
—計(jì)算轉(zhuǎn)矩，，取，=10906.72。
由（3.5）得，=288.21～339.20mm，假設(shè)=300mm。
再由公式計(jì)算從動(dòng)齒輪模數(shù)，并進(jìn)行校核：
（3.6）
式中：—取0.3~0.4；
—計(jì)算轉(zhuǎn)矩，。
==6.65~8.87
仔細(xì)斟酌課本要求，取=7mm，滿足。
最后得到：。
三、螺旋錐齒輪齒面寬
汽車制造生產(chǎn)中，主動(dòng)齒輪齒寬常用下式求出：
b2=0.155D2，假設(shè)=50mm。
設(shè)計(jì)中，取，故取=55。
四、螺旋錐齒輪螺旋方向
綜合分析，確定方案：主動(dòng)輪—左旋，從動(dòng)輪—右旋。
五、 旋角的選擇
螺旋角β的大小會(huì)影響齒面的一致性、輪齒的強(qiáng)度和軸力的大小。β越大，傳動(dòng)穩(wěn)，噪聲低，但是所受軸力上升，通常選取35°。
六、法向壓力角a的選擇
法向壓力角不能太大，也不能太小，不同工作條件下的齒輪所要求的的壓力角也不相同，不同類型汽車也有不同要求，貨車一般選取20°。
綜合考慮，選取壓力角α=20°。
七、主從動(dòng)錐齒輪幾何計(jì)算
計(jì)算結(jié)果如表3.1
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)
7
2
從動(dòng)齒輪齒數(shù)
43
3
模數(shù)
7
4
齒面寬
B
=55mm
=50mm
5
工作齒高
10.91mm
6
全齒高
=12.132mm
7
法向壓力角
=20°
8
軸交角
=90°
9
節(jié)圓直徑
10
節(jié)錐角
11
節(jié)錐距
mm
12
周節(jié)
t=3.1416 m
t=21.98mm
13
齒頂高
14
齒根高
15
徑向間隙
c=1.212mm
16
齒根角
17
面錐角
；
18
根錐角
19
外圓直徑
=
=68.825mm
=301.607mm
20
節(jié)錐頂點(diǎn)止齒輪外緣距離
21
理論弧齒厚
22
齒側(cè)間隙
B=0.178~0.228
0.2mm
23
螺旋角
3.2.3螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算
一、損壞形式及壽命
通過(guò)以上的計(jì)算，我們已經(jīng)得到了主減速器的相關(guān)尺寸，而齒輪在長(zhǎng)期的工作過(guò)程中，齒面發(fā)生各種磨損，各種磨蝕，各種點(diǎn)蝕的情況層出不窮，影響齒輪的壽命。
二、主減速器螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算
單位齒長(zhǎng)上的圓周力
（3.7）
式中：—N/mm；
F—圓周力，N，按下面兩種情況計(jì)算。
按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)：
（3.8）
式中：—同（3.1）；
—變速器的傳動(dòng)比；
—同（3.6）；
一檔時(shí)： =1757.14N／mm
直接檔時(shí)：=285.71 N／m。
(N／mm)
類別
檔位
一檔
二檔
直接檔
轎車
893
536
321
載貨汽車
1429
250
公共汽車
982
214
牽引汽車
536
250
注：現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)中，由于材質(zhì)和加工工藝的提高，[p]一般高出表中數(shù)值20%--25%
按最大附著力矩計(jì)算時(shí)：
（3.9）
式中：—同（3.2）；
—同（3.2）
—滾動(dòng)半徑；
由（3.9）得，=2185.59 N／mm。
由于發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩的限制，不可能產(chǎn)生這么大的附著力矩，故校核成功。
三、輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算
汽車主減速器螺旋錐齒輪輪齒的計(jì)算彎曲應(yīng)力為
（3.10）
式中：—同（3.5），即，；對(duì)主動(dòng)齒輪，應(yīng)將從動(dòng)齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩與傳動(dòng)效率和傳動(dòng)比相除，=2394.98，=407.88；
—超載系數(shù)，1.0；
—尺寸系數(shù)， ；
—載荷分配系數(shù)，取=1；
—質(zhì)量系數(shù)，取1；
J—綜合系數(shù)，如圖3.1，=0.241，=0.182。
按計(jì)算： 主動(dòng)錐齒輪彎曲應(yīng)力=564.34 N／mm<700 N／mm
從動(dòng)錐齒輪彎曲應(yīng)力=628.80／mm<700 N／mm
按計(jì)算：主動(dòng)錐齒輪彎曲應(yīng)力=88.72 N／mm<210.9 N／mm
從動(dòng)錐齒輪彎曲應(yīng)力=128.82 N／mm<210.9N／mm
經(jīng)計(jì)算，校核成功。
圖3.1 彎曲計(jì)算用綜合系數(shù)J
四、輪齒的接觸強(qiáng)度計(jì)算
錐齒輪齒面的接觸應(yīng)力：
（3.11）
式中：—用于設(shè)計(jì)計(jì)算的主動(dòng)齒輪扭矩，=2394.98，=407.88；
—材料的彈性系數(shù)，查閱??；
—同(3.6)；
，，同3.10；
——尺寸系數(shù)，=1；
——表面質(zhì)量系數(shù)，可取1；
B—齒面寬，取小齒面，50mm；
J—綜合系數(shù)，J =0.135（由下圖得出）
圖3.2 接觸強(qiáng)度計(jì)算綜合系數(shù)J
按計(jì)算，=2381.28<2800 N／mm
按計(jì)算，=1138.85<1750 N／mm
經(jīng)上述分析，滿足校核。
六、主動(dòng)齒輪軸的彎矩
下圖為簡(jiǎn)化的主動(dòng)齒輪受力圖、彎矩圖。
危險(xiǎn)截面綜合彎曲應(yīng)力公式 ：
（3.12）
式中： —彎曲截面系數(shù),；
—主動(dòng)齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩為407.88
—危險(xiǎn)截面彎矩。
經(jīng)計(jì)算，=74.11MPa<=230MPa
所以主動(dòng)齒輪軸滿足要求。
圖3.3 主動(dòng)齒輪軸彎矩圖
3.2.4主減速器的軸承計(jì)算
一、作用在主減速器主動(dòng)輪上的力
齒輪工作時(shí)，其上的受力情況如下圖所示，
其上當(dāng)量轉(zhuǎn)矩由下計(jì)算：
(3.13)
式中：—同（3.1）；
，…—變速器在各擋的使用率，查表得；
，…—一檔到五檔的傳動(dòng)比：5.63，3.66，2.37，1.54，1；
，…—一檔到五檔，發(fā)動(dòng)機(jī)利用率，取。
表3.4 及的參考值
變速器
檔位
車型
轎車
公共汽車
載貨汽車
III擋
IV擋
IV擋
IV擋帶
超速檔
IV擋
IV擋帶
超速檔
V擋
<80
>80
I
II
III
IV
V
1
9
90
1
4
20
75
0.8
2.5
16
80..7
2
6
27
65
1
4
15
50
—
1
3
11
85
0.5
3.5
7
59
—
0.5
2
5
15
77.5
I
II
III
IV
V
60
60
50
70
65
60
60
65
60
50
50
70
70
60
60
70
70
60
60
—
50
60
70
60
50
60
70
70
—
50
60
70
70
60
注：表中——汽車裝滿貨物時(shí)總重，
經(jīng)計(jì)算=227.71 N·m
齒面寬中點(diǎn)的圓周力F為：
=11118.65N （3.14）
式中：T—即，同（3.13）
—從動(dòng)輪齒寬中點(diǎn)的節(jié)圓直徑。
所以：＝40.96mm
=251.64mm；
—大齒輪（從動(dòng)）節(jié)錐角，80.45°。
計(jì)算螺旋錐齒輪的軸向力與徑向力
式
主動(dòng)齒輪
軸向力
徑向力
螺旋方向
旋轉(zhuǎn)
方向
右
左
順時(shí)針
反時(shí)針
右
左
反時(shí)針
順時(shí)針
主動(dòng)輪計(jì)算結(jié)果：
=8429.71N （3.15）
=3616.52N （3.16）
從動(dòng)輪計(jì)算結(jié)果：
=3616.52（N） （3.17）
=8429.71（N） （3.18）
式中：—法向壓力角20；
，—見(jiàn)表3.1。
二、主減速器軸承載荷的計(jì)算
如圖所示為主從動(dòng)齒輪軸承所受徑向載荷位置示意圖，其中主動(dòng)齒輪采用懸臂式，從動(dòng)齒輪采用跨置式。
軸承A，B的徑向載荷分別為
= （3.19）
（3.20）
式中：已知=11118.65N，=3616.52N，=8429.71N , ,
所以，軸承A的徑向力=6967.04 N
軸承B的徑向力=17930.96 N
軸承的壽命為
s （3.21）
式中： —溫度系數(shù)，1.0；
—載荷系數(shù)，1.2；
Cr—額定動(dòng)載荷，N。
本次設(shè)計(jì)所選用的灑水車為輕型灑水車，其驅(qū)動(dòng)橋主減速器不采用輪邊減速器，其從動(dòng)主齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速為
r/min （3.22）
式中：—同（3.9）；
—平均車速，km/h;取32.5 km/h。
所以有上式可得==213.45 r/min
主動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速=213.45×6.15=1312.72 r/min。
得出軸承能的額定軸承壽命：
h （3.23）
若S定為100000公里，可計(jì)算出預(yù)期壽命即
= h （3.24）
所以==3076.9 h
軸承A、B，選用型號(hào)為30207，查表得其尺寸參數(shù)為：
對(duì)于軸承A，所受徑向力=6967.04N，軸向力A=8429.71N，=0.83>e
X=0.4，Y=1.6
Q= （3.25）
式中：—沖擊載荷系數(shù)，取1.2；
得到 Q=1.2（0.4×6967.04 +1.6×8429.71）=19529.22N。
軸承的使用壽命為：
=== 6416.5h>3076.9 h=
所以軸承A符合使用要求。
對(duì)于軸承B，其所受徑向力=17930.96N，軸向力A=8429.71，=0.47>e
X=0.4,Y=1.6
Q= （3.26）
得到 Q=1.2（0.4×17930.96+1.6×8429.71）=24791.90N
===3531.02 h>3076.9 h=
所以軸承B符合使用要求。
軸承C、D徑向載荷:
R= （3.27） （3.28）
已知：P=11118.65N，=3616.52N，=8429.71N，a=240mm，b=124mm.c=116mm
得到，軸承C的徑向力：=6914.70N；軸承D的徑向力：=8032.56N
根據(jù)相關(guān)計(jì)算及查閱，軸承C，D均采用軸承型號(hào)為32103的軸承，其基本設(shè)計(jì)參數(shù)為 Cr=82.8KN,D=100mm，d=65mm ，T=23mm，e=0.35
軸承C所受軸向力A=3616.52N，徑向力=6914.70N，
所以Q==1.2(0.4×3616.52＋1.7×8032.56)=18122.35N
===12357.75>
所以軸承C滿足使用要求。
軸承D，所受軸向力，徑向力。
所以Q=8032.56N
===186126.40 h >
所以軸承D滿足使用要求。
3.3主減速器齒輪材料及熱處理
在傳動(dòng)系統(tǒng)中，錐齒輪周圍的環(huán)境與傳動(dòng)系統(tǒng)中的齒輪及其它齒輪周圍的環(huán)境不同。相較于這些齒輪的工作條件，驅(qū)動(dòng)橋錐齒輪（包括主減速器主從動(dòng)齒輪和差速器齒輪）所受的載荷更加大、所受沖擊更大、工作環(huán)境更惡劣，故其所受的磨蝕磨損、疲勞點(diǎn)蝕、根部彎曲疲勞折斷的可能性更加嚴(yán)重，因此，材料和熱處理必須如下：
一、齒輪齒面的硬度要足夠的高，降低發(fā)生疲勞折斷、根部折斷等現(xiàn)象的可能性，提高齒輪的工作壽命。
二、鋼材的材料要保證齒輪易于加工，易于進(jìn)行熱處理，以提高齒輪加工質(zhì)量，減少加工成本。
經(jīng)查閱資料了解，選取。
3.4本章小結(jié)
本章主要進(jìn)行了如下工作:
一、確定減速器相關(guān)尺寸；
二、尺寸校核；
三、選取軸承；
三、選取齒輪材料，熱處理方式；
第4章 差速器設(shè)計(jì)
4.1概述
因?yàn)楫?dāng)一輛汽車在路上行駛時(shí)，它的工作環(huán)境是千變?nèi)f化的，時(shí)常會(huì)遇到例如轉(zhuǎn)彎、路面不平等一系類路況，同時(shí)也可能由于車輛長(zhǎng)期不進(jìn)行保養(yǎng)等自身問(wèn)題，使左右汽車輪胎承載強(qiáng)度長(zhǎng)時(shí)間差別過(guò)大，導(dǎo)致一個(gè)胎內(nèi)氣多，一個(gè)少，汽車輪胎磨損的程度也有可能不同，諸如此類情況均會(huì)導(dǎo)致汽車發(fā)生滑移等，特別是當(dāng)汽車在山區(qū)或更加惡劣的環(huán)境下，其路面條件惡劣，彎路多，轉(zhuǎn)彎時(shí)可能會(huì)使汽車落入山下。因此必須在汽車左右車輪間裝差速器。
有了差速器，兩側(cè)車輪單位時(shí)間內(nèi)的行駛里程不同，這樣就可以避免汽車發(fā)生滑移、滑轉(zhuǎn)等危險(xiǎn)情況。
4.2對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu)
其基本結(jié)構(gòu)如圖所示。差速器主要是由下圖中的2、4、6、7、8、9等主要部件組成。
圖4.1
4.3對(duì)稱式錐齒輪差速器的設(shè)計(jì)
4.3.1差速器齒輪的基本參數(shù)選擇
一、 行星齒輪數(shù)目的選擇
n可取2或4，經(jīng)查閱資料，在此取。
二、行星齒輪球面半徑（mm）的確定
行星齒輪球面半徑通常由經(jīng)驗(yàn)公式得出：
（mm） （4.3）
式中：—行星齒輪球面半徑系數(shù)，2.52～2.99；
—取，較小，即=10906.72。
經(jīng)計(jì)算=53.87~57.28mm，取=55mm
得到后，節(jié)錐距選取公式：
=（0.98～0.99）=53.9～54.5mm 取54mm （4.4）
三、行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)
在選取行星齒輪的齒數(shù)時(shí)，應(yīng)選取較小的齒數(shù)，但也不應(yīng)小于10?？紤]到安裝問(wèn)題，應(yīng)保證滿足如下公式。即：
= I （4.5）
式中： ，—齒數(shù)（左，右半軸），=；
n—行星齒輪數(shù)，n=4；
I—任意整數(shù)。
取=10，=18，符合上式和相關(guān)要求。
四、差速器錐齒輪模數(shù)及半軸齒輪節(jié)圓直徑
（4.6）
式中：，—見(jiàn)表4.1；
—如4.5所示。
圓錐齒輪的大端模數(shù)
=5.24 （4.7）
取=5mm；
故直徑d，即可得：
五、壓力角
機(jī)械設(shè)計(jì)中，差速器齒輪常用的壓力角，齒高系數(shù)經(jīng)查閱資料選0.8，大質(zhì)量的汽車壓力角可采用25°，由于灑水車只有5噸，故選。
六、行星齒輪安裝孔直徑及其深度L的確定
相關(guān)計(jì)算公式：
圖4.2安裝孔直徑及其深度L
=2（mm）
=26 mm （4.9）
式中：—同(4.3)，10906.72；
n—行星齒輪數(shù)4；
—見(jiàn)表4.1，； ，；
[]—許用擠壓應(yīng)力，69MPa.。
4.3.2差速器齒輪的幾何尺寸計(jì)算
（）
序號(hào)
項(xiàng)目
計(jì)算公式
計(jì)算結(jié)果
1
行星齒輪齒數(shù)
≥10
2
半軸齒輪齒數(shù)
=14～25，且需滿足式（4.5）
3
模數(shù)
4
齒面寬
B=(0.25～0.30)A0;
b≤10m
18mm
5
工作齒高
6
全齒高
8.951
7
壓力角
22.5°
8
軸交角
90°
9
節(jié)圓直徑
；
10
節(jié)錐角
11
節(jié)錐距
12
周節(jié)
13
齒頂高
;
14
齒根高
;
15
徑向間隙
=0.188m+0.051
16
齒根角
;
;
17
面錐角
；
18
根錐角
；
19
外圓直徑
；
20
節(jié)圓頂點(diǎn)至齒輪外緣距離
21
理論弧齒厚
22
齒側(cè)間隙
=0.127～0.178 mm
4.2.3差速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算
差速器齒輪與變速器齒輪不同，差速器嚙合時(shí)間短，只有在轉(zhuǎn)彎、道路不平等一些特殊情況導(dǎo)致的左右兩側(cè)車輪以不同速度滾動(dòng)情況下才會(huì)起作用，因此，差速器彎曲強(qiáng)度的計(jì)算是關(guān)鍵，而不是疲勞強(qiáng)度。
汽車差速器齒輪的彎曲應(yīng)力為
（4.10）
式中：T—見(jiàn)下式；
（4.11）
==1626.01；
==278.62；
n—差速器行星齒輪數(shù)目4；
—半軸齒輪齒數(shù)18；
—超載系數(shù)1.0；
—質(zhì)量系數(shù)1.0；
—尺寸系數(shù)=0.6661；
—載荷分配系數(shù)1.1；
B—齒面寬18mm；
m—模數(shù)5mm；
J—取0.225，見(jiàn)圖4.5。
圖4.3 彎曲計(jì)算用綜合系數(shù)J
以計(jì)算得：==818.57 MPa<[]=980 MPa
以計(jì)算得：=203.66MPa<[]=210.9Mpa
經(jīng)本章計(jì)算，所得強(qiáng)度沒(méi)有超過(guò)許用值，滿足。
4.2.4差速器齒輪的材料
同樣選取20CrMnTi。
4.4本章小結(jié)
本章進(jìn)行了差速器相關(guān)尺寸的設(shè)計(jì)與校核，并進(jìn)行了彎曲強(qiáng)度的校核，并將相關(guān)尺寸進(jìn)行了表格整理，選取了齒輪材料。
第5章 半軸設(shè)計(jì)
5.1概述
此次設(shè)計(jì)所選用的半軸為全浮式半軸，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)首先查閱相關(guān)類型汽車的半軸資料，綜合分析、比較之后確定半軸直徑，并對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核。
5.2半軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算
5.2.1全浮式半軸的計(jì)算載荷的確定
在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，首先要明白，半軸選用的是何種半軸，前面已經(jīng)給出，是全浮式的。清楚了半軸類型，需要明白此種半軸類型，受力特點(diǎn)是什么，經(jīng)查閱汽車構(gòu)造，查得這種形式只承受轉(zhuǎn)矩，故只需計(jì)算縱向力最大時(shí)的情況即可。
如下圖，
轉(zhuǎn)矩，的數(shù)值，又可分為兩種情況計(jì)算。
若按最大附著力計(jì)算，即
（5.1）
式中： —附著系數(shù)，0.8；
—質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，取1.3。
得出 =24843 N
若按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算，即
（5.2）
式中： —差速器的轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)，取0.6；
—最大扭矩，227.71N·m；
—傳動(dòng)效率，取0.9；
—一擋傳動(dòng)比==6.15×5.63=34.6245；
—滾動(dòng)半徑，0.405m。
根據(jù)上式10512.46 N
取10512.46N 應(yīng)按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算則： =4257.55N·m
5.2.2全浮半軸桿部直徑的初選
常由下列公式選?。?
（5.3）
式中：d—半軸直徑mm；
T—用于設(shè)計(jì)半軸時(shí)，計(jì)算所用轉(zhuǎn)矩，4257.55；
—半軸轉(zhuǎn)矩許用應(yīng)力，MPa。=490~588MPa。
取d=35mm 。
5.2.3全浮半軸強(qiáng)度計(jì)算
通過(guò)下面這一公式：
= （5.4）
式中：—半軸扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，MPa；
T—如（5.3）
d—半軸直徑35mm；
—如（5.3）
得，==505.74<，未超過(guò)許用值。
半軸的最大扭轉(zhuǎn)角為
（5.5）
式中：T—同（5.3）
—半軸長(zhǎng)度800mm；
G—材料的剪切彈性模量，8.4×10N/mm；
J—極慣性矩，=147248.83mm。
經(jīng)計(jì)算，=14.78°，合適的扭轉(zhuǎn)角范圍為6°~15°，合適。
5.2.4全浮式半軸花鍵強(qiáng)度計(jì)算
選取花鍵時(shí)，應(yīng)該增加花鍵的齒數(shù)，這樣才能更好的實(shí)現(xiàn)花鍵端部加粗，減小花鍵鍵槽深度的效果，通常選取花鍵齒數(shù)為10-18齒。本次設(shè)計(jì)選漸開線花鍵。
經(jīng)過(guò)細(xì)心選取，花鍵的相關(guān)參數(shù)為：z=15，m=2.5，d=37.5mm，α=30°。
半軸花鍵的剪切應(yīng)力為：
MPa （5.6）
半軸花鍵的擠壓應(yīng)力為：
MPa （5.7）
式中：—同（5.3）；
—半軸花鍵外徑，40mm；
—花鍵孔內(nèi)徑，35mm；
—花鍵齒數(shù)15；
—花鍵的工作長(zhǎng)度70mm；
—齒寬，4mm；
—載荷分布不均勻系數(shù)，0.75。
根據(jù)據(jù)上式計(jì)算：
==70.09 MPa
==115.34MPa
經(jīng)計(jì)算，滿足要求，校核成功。
5.2.5半軸材料與熱處理
材料的選取要從各方面進(jìn)行考慮，首先它必須經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，容易得到；其次要考慮所采用的材料的強(qiáng)度和硬度是否符合本次設(shè)計(jì)要求；再而要廣泛參考國(guó)內(nèi)外制造經(jīng)驗(yàn)，緊跟時(shí)代潮流。經(jīng)過(guò)深入查找，了解到國(guó)外現(xiàn)如今采用多為中碳鋼，國(guó)內(nèi)也有此趨勢(shì)，但考慮到如今國(guó)內(nèi)采用這種材料的多為重型貨車，而本次設(shè)計(jì)為輕型灑水車，故不選用此種材料。最終選用40Cr。
經(jīng)查閱書籍，大致了解到熱處理主要作用就是為了增加零件表面硬度，經(jīng)過(guò)多番思考，熱處理方式選用感應(yīng)淬火。
5.3本章小結(jié)
本章完成內(nèi)容：（1）介紹半軸作用；（2）初選半軸直徑：（3）對(duì)軸進(jìn)行相關(guān)強(qiáng)度計(jì)算，并檢驗(yàn)了強(qiáng)度；（4）完成花鍵的選取和強(qiáng)度校核；（5）根據(jù)老師建議和參考資料，確定了半軸的材料和熱處理方式。
第6章 驅(qū)動(dòng)橋橋殼的設(shè)計(jì)
6.1概述
驅(qū)動(dòng)橋殼要與其內(nèi)部零件保持合理的裝配關(guān)系，它不僅重，而且大，因此，設(shè)計(jì)時(shí)需要保證當(dāng)發(fā)生撞擊或其他碰撞情況時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋殼能夠保持完好的狀態(tài)，不能輕易損壞，這樣才能很好的保護(hù)其內(nèi)部零件。另外，其橫向長(zhǎng)度基本與汽車寬度相差無(wú)幾，垂向高度受差速器等其內(nèi)部零件的制約，往往也不能很小，當(dāng)其通過(guò)不平路面時(shí)，不能讓其最低處碰撞地面，提高其越障礙能力。另外，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮經(jīng)濟(jì)性和工藝性，保證橋殼拆裝方便，利于維修。
6.2橋殼的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算
對(duì)于殼來(lái)說(shuō)，要精確的計(jì)算出各處應(yīng)力在實(shí)際中很難實(shí)現(xiàn)，道路有很多種，不同道路下其各處受力不同，且橋殼外形比較復(fù)雜，故只需計(jì)算出其特定部位處的載荷（應(yīng)力集中處），若這些部位強(qiáng)度校核滿足，則其它部位自然滿足校核。
6.2.1橋殼的靜彎曲應(yīng)力計(jì)算
橋殼按靜載荷計(jì)算時(shí)，在其兩鋼板彈簧座之間的彎矩為
N·m （6.1）
式中：—同（3.5）；
—車輪重力，N；
—輪距，取1.485m；
—如圖所示，取0.865m.。
通常由于很小，計(jì)算時(shí)不予考慮，所以：
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