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機電工程學院
畢業(yè)設計方案
論證報告
設計題目: ZQ1080型商用車驅動橋、后懸架設計
學生姓名：
學 號：
專業(yè)班級：
指導教師：
20xx 年 5 月 20 日
目錄
1.驅動橋和后懸架發(fā)展趨勢分析………………………………………………1
2.驅動橋設計方案的論證及選擇……………………………………………1
2.1驅動橋的概述…………………………………………………………1
2.2驅動橋的類型及選擇………………………………………………1
3.主減速器設計方案的論證及選擇………………………………………2
3.1主減速器的概述………………………………………………………2
3.2主減速器的結構類型 ……………………………………………2
4.差速器的方案論證及選擇 ……………………………………………3
5.半軸設計的方案論證及選擇 ……………………………………………3
6.橋殼設計的方案論證及選擇 ……………………………………………4
7.后懸架設計的方案論證及選擇 ……………………………………………4
論證結果………………………………………………………………………4
參考資料………………………………………………………………………5
1.驅動橋和后懸架發(fā)展趨勢分析
隨著我國道路條件的改善及服務業(yè)對車輛的性能要求的變化．汽車的驅動橋技術已經表現(xiàn)出向單級化發(fā)展的趨勢。單級驅動橋主要有主減速器和一級減速。橋包尺寸較大，與地面距離小，與雙級橋相比，其通過性不好，廣泛應用在公路運輸車輛上。雙級橋包括主減速器、輪邊減速器，構成二級減速。因為是二級減速，主減速器減速的速比小，主減速器的總成較小，橋包相比單級橋減小，所以離地間隙加大，通過性好。雙級橋總成廣泛用于公路運輸，及工礦、石油、野外作業(yè)、林業(yè)和部隊等方面。單級減速驅動橋的長處在于單級減速驅動橋為驅動橋中構成最簡單的一種．其制造工藝簡單，成本低廉，是驅動橋的基本類型，廣泛應用于重型汽車上。汽車發(fā)動機越來越趨向于低速大轉矩，驅使著驅動橋的傳動比向小速比發(fā)展。隨著道路狀況的改良，尤其是高速公路的迅速發(fā)展．對汽車的通過性的要求變低，因此，汽車無需像過去一樣．通過采用復雜的結構來提高通過性。相比于帶輪邊減速器的驅動橋，由于產品結構簡單化，單級減速驅動橋的機械傳動效率升高，易磨損部件變少，可靠性變高。單級橋產品的優(yōu)點為單級橋的發(fā)展開拓了廣闊的前景。從產品設計的方向看。重型車在其主減速比小于6的情況下，應盡可能使用單級減速驅動橋。
基于對汽車的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性能的要求，擁有智能、安全及清潔的環(huán)保智能型懸架將成為以后懸架市場的發(fā)展趨勢。
2.驅動橋設計方案的論證及選擇
2.1 驅動橋的概述
驅動橋位于傳動系的最后，其基本功能首先是減速增扭，改變轉矩傳遞的方向，使由傳動軸或者直接由變速器傳來的轉矩增大，并將轉矩適當地分配給左、右驅動輪；其次，驅動橋需要承擔作用在路面和車架之間的鉛垂力、縱向力及橫向力，還有制動力矩和反作用力矩等?
設計驅動橋時需要滿足以下基本要求：?
（1）選擇恰當的主減速比，來保證汽車在所給定的條件下?lián)碛凶詈玫膭恿π约叭加徒洕浴?
（2）外廓尺寸小，確保汽車擁有充足的離地間隙，來滿足通過性的需求。
（3）齒輪以及其它傳動部件工作穩(wěn)定，噪聲小。
（4）在不同的載荷和轉速工況下?lián)碛休^高的傳動效率。
（5）擁有足夠的強度、剛度，來承擔和傳遞作用在路面和車架或車身之間的各種力及力矩；基于這種條件，應盡量減小質量，特別是簧下質量，降低由于不平路面而帶來的沖擊載荷，使汽車的平順性提高。
（6）和懸架導向機構的運動相協(xié)調。
（7）結構簡便，工藝性好，制造方便，維修、調整簡便。
2.2 驅動橋的類型及選擇
驅動橋有斷開式和非斷開式兩種。驅動輪使用獨立懸架時，應使用斷開式驅動橋；驅動輪使用非獨立懸架時，則使用非斷開式驅動橋。?
普通非斷開式驅動橋基于結構簡便、造價低、工作牢靠，廣泛用于各種載貨汽車、客車及公共汽車上，在許多的越野汽車及部分轎車上也使用此種結構。雖然它們的具體結構、尤其是橋殼結構都不相同，但有一個一樣特點，即橋殼為一根在左右驅動車輪上支承著的剛性空心梁，齒輪和半軸等傳動件安置于其中。此時，整個驅動橋、驅動車輪和一部分傳動軸都屬于簧下質量，它的一個缺點是汽車簧下質量較大。如圖1所示:
?
圖1 非斷開式驅動橋
斷開式驅動橋相比于非斷開式驅動橋，其明顯特點是前者無連接左右驅動輪的剛性的整體外殼。斷開式驅動橋橋殼為分段的，且相互之間可以做相對運動，因此這種橋稱為斷開式的。其次，它總是與獨立懸架相匹配，因此又稱之為獨立懸架驅動橋。這種橋的中間，主減速器和差速器為懸置于車架橫粱或車廂底板上。主減速器、傳動軸和差速器以及部分驅動輪傳動裝置的質量都是簧上質量。兩側的驅動車輪因為采用獨立懸架，所以可以相互之間相對于車架做上下擺動，對應地需要要求驅動車輪的傳動裝置和其外殼或套管作相對應的擺動。
由于這次所設計的為中型商用車，基于非斷開式驅動橋基于結構簡便、造價低、工作牢靠，故采用非斷開式驅動橋。
3.主減速器設計方案的論證及選擇
3.1 主減速器的概述?
? 主減速器為汽車傳動系中減速增扭的主要部件，它是由少齒數錐齒輪帶動多齒數錐齒輪。就發(fā)動機縱置的汽車來說，其主減速器基于錐齒輪傳動來改變動力方向。由于汽車在不同道路上行駛時，要求驅動輪上必須擁有一定的驅動力矩和轉速，在動力朝左右驅動輪分流的差速器之前安裝一個主減速器，就可使主減速器之前的傳動部件所傳遞的扭矩變小，從而可讓其尺寸和質量變小、操縱省力。
3.2 主減速器的結構類型
主減速器的結構類型主要是依據齒輪類型、主動齒輪和從動齒輪的布置方法及減速方式的不同而有差別。按齒輪副結構類型分為：雙曲面齒輪式傳動、螺旋錐齒輪式傳動、蝸桿蝸輪式傳動和圓柱齒輪式傳動等形式。對于發(fā)動機橫置的汽車驅動橋，主減速器常常選用簡單的斜齒圓柱齒輪；對于發(fā)動機縱置的汽車驅動橋，主減速器常常選用圓錐齒輪式傳動或者準雙曲面齒輪式傳動。??
根據參加減速傳動的齒輪副數分為：單級式主減速器、雙級式主減速器等。雙級式主減速器適用于傳動比較大的中、重型汽車上，如果其第二級減速器齒輪有兩副而且分置于兩側車輪旁邊，就稱之為輪邊減速器。單級式主減速器廣泛用于轎車和普通輕、中型載貨汽車。由于本次所設計的商務車為中型商用車，故采用雙曲面齒輪式的單級式主減速器。
4.差速器的方案論證及選擇
由汽車行駛運動學的規(guī)定和實際中的車輪，道路及它們相互之間的關系顯示：汽車在行駛的過程中，左右車輪在同樣時間內所行過的路程是不一樣的，左右兩輪胎內的氣壓不相等、輪胎表面磨損不均勻、兩車輪上所受力不均而導致車輪滾動半徑不同；左右兩車輪觸及的路面狀況不同，行使阻力不同等。這樣，若驅動橋的左、右車輪剛性相連，那么不管轉彎行駛還是直線行駛，都會導致車輪在路面上滑移或滑轉，一方面會增加輪胎磨損、功率及燃料消耗，另一方面會讓轉向加重，操縱穩(wěn)定性及通過性變壞。因此，在驅動橋的左右車輪之間都安裝有輪間差速器。汽車上普遍選用的差速器是對稱錐齒輪式差速器，具有結構簡便、質量輕等優(yōu)點。它包括摩擦片式、普通錐齒輪式和強制鎖止式差速器這幾種類型。
?普通錐齒輪式差速器的優(yōu)點為：結構緊湊、工作穩(wěn)定牢靠，普遍應用于普通使用條件下的汽車驅動橋中；摩擦片式差速器的優(yōu)點是：結構緊湊簡單、工作穩(wěn)定、能顯著增加汽車的通過性；強制鎖止式差速器的優(yōu)點是：在對稱式錐齒輪差速器上安裝有差速鎖，當一邊驅動輪發(fā)生輪滑轉時，能通過差速鎖讓差速器無法起到差速作用，差速鎖一般應用于軍用汽車上。由于本次所設計中型商用車為一般路況下行駛的商務車，故應選?普通錐齒輪式差速器。
5.半軸設計的方案論證及選擇
普通非斷開式驅動橋的半軸，由其外端的支承型式或受力情況的不同可分成半浮式、3/4浮式和全浮式三種。
半浮式半軸通過接近外端的軸頸直接支承在位于橋殼外端的內孔中的軸承上，而端部則通過擁有錐面的軸頸及鍵和車輪輪轂相固定。半浮式半軸受到的載荷復雜，但它擁有結構緊湊簡便、質量輕、造價便宜等優(yōu)點。用于質量較小、承載能力不大的轎車或輕型載貨汽車。?
3/4浮式半軸的特點為：半軸外端只有一個軸承并安裝于半軸套管的端部，并直接支承著車輪輪轂，半軸則通過其端部與輪轂相固定。這種半軸除了受到全部轉矩外，還受到一部分彎矩，后者的比例大小取決于軸承的結構類型及其支承剛度、半軸的剛度等多種因素。由于側向力而引起的彎矩讓軸承有歪斜的傾向，這將極大程度地減少軸承的壽命。可用在轎車及輕型載貨汽車，但還未推廣。?
全浮式半軸的外端和輪轂相連，而輪轂又依靠一對軸承支承在橋殼的半軸套管上。擁有全浮式半軸的驅動橋有較復雜的外端結構，需選用有復雜形狀且尺寸和質量都較大的輪轂，制造成本昂貴，故轎車及其它小型汽車一般不選用這種結構。但因為其工作牢靠，所以廣泛用在各類輕型的汽車上。
考慮到制造成本、結構簡單、質量小且商務車承載能力要求不高，故采用半浮式半軸。
6.橋殼設計的方案論證及選擇
驅動橋橋殼為汽車的主要零件之一，非斷開式驅動橋的橋殼有支承汽車載荷的作用，并把載荷傳遞給車輪．作用于驅動車輪上的牽引力、側向力、制動力和鉛垂力同樣通過橋殼傳遞到懸架及車架或車廂上。故橋殼不僅是承載件還是傳力件，而且它還是主減速器、差速器和驅動車輪傳動裝置的外殼。
驅動橋橋殼有整體式、可分式和組合式三種形式。整體式橋殼的優(yōu)點是：強度、剛度大主減速器拆裝、調整方便等優(yōu)點，廣泛應用于乘用車和總質量較小的商用車上?？煞质綐驓さ奶攸c是結構簡便，主減速器承載剛度好，制造工藝性能好，但拆裝、調整、維修不便，現(xiàn)已很少使用。組合式橋殼的特點是：從動齒輪軸承承載剛度好，主減速器的裝配、調整簡便，但加工精度要求較高，往往用于乘用車和總質量較小的商務車上。
綜合考慮各種因素本次設計選用整體式橋殼。
7.后懸架設計的方案論證及選擇
懸架可分成非獨立懸架和獨立懸架兩類。非獨立懸架的結構特點為：左、右車輪通過一根整體軸相連，再通過懸架與車架（或車身）相連；獨立懸架的結構特點是：左、右車輪經過各自的懸架與車架（或車身）相連。
用縱置鋼板彈簧即為彈性元件又為導向裝置的非獨立懸架，其主要優(yōu)點是：結構簡便，制造簡單，維修便利，工作可靠。缺點是：因整車布置上的限制，鋼板彈簧的長度不夠（特別是前懸架），讓其剛度較大因此汽車平順性差；簧下質量大；行駛在不平路面上時，左、右車輪相互影響，從而讓車軸（橋）和車身傾斜；當兩邊車輪不同步跳動時，車輪會左、右搖擺讓前輪會產生擺振；前輪跳動時，懸架容易轉向傳動機構從而發(fā)生運動干涉。這種懸架常用在總質量大些的商務車前、后懸架和一些乘用車的后懸架上。?
非獨立懸架廣泛適用于貨車、大客車的前、后懸架和一些轎車的后懸架。?
獨立懸架的優(yōu)點為：簧下質量小，懸架緊湊，彈性元件只承受鉛垂力，因此可以使用剛度小的彈簧，讓車身振動頻率減小，使汽車的行駛平順性改善；因為采用斷開式車軸，所以可降低發(fā)動機的位置高度，讓整車的質心高度降低，使汽車的行駛穩(wěn)定性改善；左、右車輪各自獨立的運動相互不影響，能減小車身的傾斜和振動，而且在起伏的路面上可得到良好的地面附著能力；獨立懸架普遍用于轎車和部分輕型貨車、客車及越野車。
根據本次所設計的車型選取非獨立懸架為該車的懸架類型。
論證結果
綜合以上各種因素，本次所設計的ZQ1080型商務車采用非斷開式驅動橋，其中，主減速器采用斜齒圓柱齒輪的單級式主減速器，差速器?采用普通錐齒輪式差速器，半軸采用半浮式半軸，橋殼選用整體式橋殼，后懸架采用以縱置鋼板彈簧為彈性元件兼作導向裝置的非獨立懸架。
參考資料
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