4座微型客貨兩用車設(shè)計(jì)（后驅(qū)動橋、后懸設(shè)計(jì)）說明書

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1、車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第一章 前 言 汽車是20世紀(jì)最具代表性的人文景觀，也是21世紀(jì)最具影響力的社會事物。而作為汽車組成部分的后驅(qū)動橋、后懸架的設(shè)計(jì)對汽車的性能影響是相當(dāng)大的，對汽車工業(yè)的發(fā)展也具有深遠(yuǎn)的意義。 本次設(shè)計(jì)的車型為4座微型客貨兩用車，屬于輕型車系列。由于該車型是大批量生產(chǎn)，使用條件較好，且后懸架的結(jié)構(gòu)形式定為非獨(dú)立懸架，故本次設(shè)計(jì)中將后驅(qū)動橋設(shè)計(jì)為與后懸架結(jié)構(gòu)形式和特性相適應(yīng)的非斷開式驅(qū)動橋。非斷開式驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉、工作可靠，大大降低了設(shè)計(jì)和制造成本。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展及汽車技術(shù)的提高，在驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還應(yīng)朝著能以幾種典型的零部件、以不同方案組合的

2、設(shè)計(jì)方法和生產(chǎn)方式達(dá)到驅(qū)動橋產(chǎn)品的系列化和變型的方向發(fā)展。 懸架，在英語里懸架系統(tǒng)對應(yīng)的是單詞――Suspension。顧名思義，它是將車輪通過彈簧連接在車體上，并與其它部件構(gòu)成可動的機(jī)構(gòu)。在本次設(shè)計(jì)中，4座客貨兩用車的載重量為0.5噸，整車質(zhì)量也不大，故考慮采用鋼板彈簧式非獨(dú)立懸架。在這種懸架中，鋼板彈簧被用做非獨(dú)立懸架的彈性元件。這種形式的懸架技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。這樣既降低了生產(chǎn)成本，又保證了汽車的行駛平順性和衰減振動的能力。 在本次設(shè)計(jì)中，后驅(qū)動橋和后懸架的設(shè)計(jì)都在滿足汽車性能要求的前提下采用了經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)理念，這對汽車的批量生產(chǎn)提供了可靠的保證，也使此類汽車在市場競爭中

3、處于有利地位。物美價(jià)廉的汽車產(chǎn)品對消費(fèi)者也具有相當(dāng)?shù)奈Α? 第二章 驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1 驅(qū)動橋的組成與結(jié)構(gòu)方案分析 在一般的汽車結(jié)構(gòu)中，驅(qū)動橋包括主減速器，差速器，驅(qū)動車輪的傳動裝置及橋殼等部件。 驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)形式與驅(qū)動車輪的懸架形式密切相關(guān)。當(dāng)車輪采用非獨(dú)立懸架時(shí)，驅(qū)動橋應(yīng)為非斷開式。當(dāng)采用獨(dú)立懸架時(shí)，為保證運(yùn)動協(xié)調(diào)，驅(qū)動橋應(yīng)為斷開式。 具有橋殼的非斷開式驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝性好、成本低、工作可靠、維修調(diào)整容易，廣泛應(yīng)用于各種載貨汽車、客車及多數(shù)的越野汽車和部分小轎車上。但整個(gè)驅(qū)動橋?qū)儆诨上沦|(zhì)量，對汽車的平順性和降低動載荷不利。斷開式驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)

4、較復(fù)雜，成本較高，但它大大地增加了離地間隙；減小了簧下質(zhì)量，從而改善了行駛時(shí)作用在車輪和車橋上的動載荷，提高了零部件的使用壽命；由于驅(qū)動車輪與地面的接觸情況及對各種地形的適應(yīng)性較好，大大增強(qiáng)了車輪的抗側(cè)滑能力；與之相配合的獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理，可增加汽車的不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)，提高汽車的操縱穩(wěn)定性。 本設(shè)計(jì)根據(jù)所定車型及其動力布置形式（前置后驅(qū)）采用了非斷開式驅(qū)動橋。 2.2 主減速器的結(jié)構(gòu)形式的分析和確定 主減速器的結(jié)構(gòu)形式，主要是依據(jù)其齒輪類型和主動齒輪的安裝方法及減速形式的不同而異。 2.2.1 主減速器傳動齒輪的類型 主減速器傳動齒輪的類型有：“格里森”或“奧利康”制螺旋錐齒

5、輪和雙曲面齒輪傳動；圓柱齒輪傳動；渦輪渦桿。 由于雙曲面主動齒輪的螺旋角較大，則不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)可減小，所以可選用較小的齒數(shù)，這樣可以增大傳動比，并可使進(jìn)入嚙合的齒數(shù)增多，因而雙曲面齒輪傳動要比螺旋錐齒輪傳動更加平穩(wěn)，無噪聲，強(qiáng)度也高；雙曲面齒輪的偏移距還給汽車的總布置帶來了方便。綜上所述，本設(shè)計(jì)采用雙曲面齒輪傳動。 2.2.2 主減速器的減速形式 主減速器的減速形式主要有：單級主減速器；雙速主減速器；單級貫通式主減速器；雙級貫通式主減速器；單級（或雙級）主減速器附輪邊減速器。 由于單級主減速器具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、尺寸緊湊及制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，因此，它廣泛地用在主減速比小于7.6的

6、各種中、小型汽車上。根據(jù)本車總布置對傳動比的要求，本設(shè)計(jì)采用單級主減速器。 2.3 差速器的方案分析及確定 差速器的結(jié)構(gòu)型式有多種，其主要的結(jié)構(gòu)型式有：對稱式圓錐行星齒輪差速器；強(qiáng)制鎖止式防滑差速器；自鎖式差速器；帶有摩擦元件的圓錐齒輪防滑差速器；滑塊—凸輪式高摩擦差速器；渦輪式高摩擦差速器；帶有常作用式摩擦元件的圓錐齒輪差速器；自由輪式差速器；變傳動比式差速器。 多數(shù)汽車都屬于公路運(yùn)輸車，對于在公路上行駛的汽車來說，由于路面較好，各驅(qū)動車輪與路面的附著系數(shù)幾乎沒有差別，且附著較好，因此，幾乎都采用了結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)、制造方便、用與公路汽車也很可靠的普通對稱式圓錐行星齒輪差速器。對于經(jīng)

7、常行駛在泥濘、松軟土路或無路地區(qū)的越野汽車來說，為了防止因某一側(cè)驅(qū)動車輪滑轉(zhuǎn)而陷車，則可采用防滑差速器。由于本設(shè)計(jì)為4座微型客貨兩用車在良好路面上行駛，故采用對稱式 圓錐行星齒輪差速器即可滿足使用要求。 2.4 半軸 驅(qū)動車輪的傳動裝置位于汽車傳動系統(tǒng)的末端，其功用是將轉(zhuǎn)矩有差速器半軸齒輪傳給驅(qū)動車輪。在一般非斷開式驅(qū)動橋上，驅(qū)動車輪的傳動裝置就是半軸，這時(shí)半軸將差速器半軸齒輪與輪轂連接起來。普通非斷開式驅(qū)動橋的半軸，根據(jù)其外端的支撐形式或受力狀況的不同而分為半浮式、3/4浮式和全浮式三種。 全浮式半軸理論上只承受轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩，工作可靠，故廣泛的應(yīng)用于輕型以上的各類汽車上。本設(shè)計(jì)采用

8、全浮式半軸的支撐型式。 2.5 驅(qū)動橋殼結(jié)構(gòu)方案分析 驅(qū)動橋殼大致可分為可分式、整體式和組合式三種形式。 組合式橋殼是將主減速器殼和部分橋殼鑄為一體，而后用無縫鋼管分別壓入殼體兩端，兩者間用塞焊或銷釘固定。優(yōu)點(diǎn)是從動齒輪軸承的支承剛度較好，主減速器的裝配、調(diào)整比可分式橋殼方便，然而要求有較高的加工精度，常用于轎車、輕型貨車中。由于本設(shè)計(jì)是4座微型客貨兩用車，整備質(zhì)量小，故采用整體式橋殼。 第三章 驅(qū)動橋尺寸計(jì)算 3.1 主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1.1 主減速比的確定 對于有很大功率儲備的

9、轎車，的值應(yīng)能滿足汽車達(dá)到的最高車速時(shí)發(fā)動機(jī)正發(fā)出最大功率。 所以 =0.377 （3-1） =0.377 =5.137 式中，—車輪的滾動半徑；M —變速器最高檔傳動比；—發(fā)動機(jī)最大功率時(shí)對應(yīng)的轉(zhuǎn)速；—車輪滾動半徑。 考慮到主、從動主減速齒輪可能有的齒數(shù)，對值予以校正為。 3.1.2 主減速器齒輪計(jì)算載荷的確定 按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最低檔傳動比確定從動錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩。 = （3-2） =

10、 =1167.74 Nm 式中，為計(jì)算轉(zhuǎn)矩（Nm）。 按驅(qū)動橋打滑轉(zhuǎn)矩確定從動錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩。 = （3-3） = =2745.98 Nm 式中，為計(jì)算轉(zhuǎn)矩。 在式（3-2）（3-3）的計(jì)算中： ——猛接離合器所產(chǎn)生的動載系數(shù)； ——發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，Nm； ——由發(fā)動機(jī)至所計(jì)算的主減速器從動齒輪之間傳動系最低檔傳動比； ——傳動系上述傳動部分的傳動效率，取=0.9； n——該汽車的驅(qū)動橋數(shù)目； ——汽車滿載時(shí)一個(gè)驅(qū)動橋給水平地面的最大負(fù)荷，N； ——輪胎對地面的附著系數(shù)，對于安裝

11、一般輪胎的公路用汽車，取=0.85； ——車輪滾動半徑。m; ,——分別為由所計(jì)算的主減速器從動齒輪到車輪之間的傳動效率和傳動比。 主減速器從動齒輪的平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩為： （3-4） = = 3.1.3 主減速器齒輪基本參數(shù)的選擇 減速器齒輪應(yīng)滿足以下條件： 1)為了磨合均勻和得到理想的齒面重疊系數(shù)，并避免小齒輪根切和兩齒輪齒數(shù)有公約數(shù)。 2)為了得到理想的齒面重合度和高的齒輪彎矩強(qiáng)度，主從動齒輪齒數(shù)和應(yīng)不小于40。 3)為了嚙合平穩(wěn)、噪音小和具有高的疲勞強(qiáng)度，對于轎車不小于

12、9，對于貨車一般不小于6。 4)當(dāng)主動比較大時(shí)，應(yīng)盡量使取得少些，以便得到滿意的離地間隙。 5)對于不同的主傳動比，和應(yīng)有適當(dāng)?shù)拇钆洹? 一、主從動齒輪齒數(shù)的選擇 ， 二、從動齒輪大端分度圓直徑和齒輪端面模數(shù) 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 = （3-5） 代入數(shù)據(jù)得： =15=157.957mm 式中，為直徑系數(shù)，一般取13.0~15.3；為從動齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，=min［］。 根據(jù) = （3-6） =0.35 =3.68 取m=4 三

13、、主、從動齒輪的齒面寬F和偏移距E 齒面寬F： =0.155 （3-7） =0.155157.957 =24.48mm 雙曲面齒輪的偏移距E E≤0.2 （3-8） =31.59 四、雙曲面齒輪的螺旋方向 從動齒輪左旋，主動齒輪右旋，主動齒輪軸線上偏移。這樣可使主從動齒輪有分離趨勢，防止輪齒卡死而損壞。 五、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，小端的螺旋角最小。選擇時(shí)，應(yīng)考慮它對齒面重合度、輪齒強(qiáng)度和軸向力大小的影響。越大，重合度就大，同時(shí)嚙合的齒數(shù)也

14、越多，傳動就平穩(wěn)，噪聲低。但是過大，齒輪上受的軸向力也會過大。 根據(jù)“格里森”制推薦用公式近似地預(yù)選主動齒輪螺旋角的名義值： 式中，為主動齒輪的名義螺旋角的預(yù)選值；和為主、從動齒輪齒數(shù)；為從動齒輪的節(jié)圓直徑；為雙曲面齒輪的偏移距。 六、法向壓力角 法向壓力角大一些可以增加輪齒強(qiáng)度，減少不發(fā)生根切的最少齒數(shù)。一般為或，本設(shè)計(jì)取=。 3.1.4主減速器準(zhǔn)雙曲面齒輪的幾何尺寸計(jì)算 表3-1 主減速器準(zhǔn)雙曲面齒輪幾何尺寸計(jì)算用表 序號 算 例 注 釋 （1） 7 小齒輪齒數(shù) （2） 36 大齒輪齒數(shù) （3） 0.1944 （4

15、） F 24.48 大齒輪齒面寬 （5） E 31.59 小齒輪軸線偏距 （6） 157.957 大齒輪分度圓直徑按式=預(yù)選 （7） 63.5 刀盤名義直徑按式2=預(yù)選 （8） 小齒輪螺旋角的預(yù)選值 （9） tan 1.3937 (10) cot=1.2（3） 0.2333 (11) sin 0.9738 (12) 67.0587 大齒輪在齒面寬中點(diǎn)處的分度圓半徑 （13） sin= 0.4588 (14) cos 0.8886 (15) (14)+(9)(13) 1.5279

16、 (16) (3)(12) 13.0391 (17) =(15)(16) 19.9229 小齒輪在齒面寬中點(diǎn)處的分度圓半徑 (18) =0.02（1）+1.06 或=1.30 1.2 (19) +(17) 307.3173 齒輪收縮系數(shù) (20) Tan= 0.102793 0.113072 0.124379 (21) 1.005269 1.006372 1.007705 (22) sin= 0.102254 0.112356 0.123428 (23) 5.869 6.451 7.09 (24) sin=

17、0.440701 0.437699 0.434409 (25) tan 0.490947 0.486807 0.482294 (26) tan= 0.208279 0.230801 0.2559189 (27) cos 0.978991 0.974384 0.968778 (28) sin= 0.4501579 0.449206 0.448409 (29) cos 0.892949 0.893428 0.893828 (30) tan= 1.410577 1.412499 1.414115 (31) （28）[（9）-（30）

18、] -0.007597 -0.008444 -0.009154 (32) （3）（31） -0.0014773 -0.001642 -0.00178 (33) Sin=(24)-(22)(23) 0.440852 0.437884 0.434629 (34) tan 0.491156 0.487061 0.482595 (35) tan= 0.208191 0.230681 0.255759 (36) (37) cos 0.979008 0.974409 0.968815 (38) sin= 0.450304 0

19、.449383 0.448619 (39) 26.704133 26.655143 (40) cos 0.892875 0.893339 0.893723 (41) tan= 1.39341 1.393348 1.393283 (42) (43) cos 0.583053 0.583071 0.583089 (44) =(42)-（39） 27.676741 (45) cos 0.886437 0.885969 0.885582 (46) tan 0．522146 0.523423 0.52449

20、3 (47) cot= 0.231946 0.256589 0.283985 (48) (49) sin 0.974139 0.968622 0.961962 (50) cos 0.225948 0.248538 0.273183 (51) 20.248978 20.333196 20.441061 (52) 296.787905 269.812965 245.471914 (53) (51)+(52) 317.036883 290.146161 265.912975 (54) 61.021325 61

21、.336508 61.734216 (55) 56.708862 51.394255 46.602235 (56) -tan= 0.148742 0.136154 0.122412 (57) - 8.46 7.75 6.98 (58) cos 0.989118 0.990858 0.992591 (59) 0.010235 0.00933 0.008344 (60) 0.000262 0.000264 0.000261 (61) (54)(55) 3460.449954 3152.344175 2876.952499

22、 (62) 0.001246 0.003153 0.005259 (63) (59)+(60)+(62) 0.0117434 0.012748 0.013865 (64) 74.191796 68.238748 62.660645 (65) = 75.0080189 68.868346 63.128372 (66) 0.846576 0.922049 1.005887 (67) (3)(50);1.0－（3） 0.0531189 0.805556 左欄用左公式；右欄用右公式 (68) (35)(37) 60.363151

23、 0.247784 左欄用左公式；右欄用右公式 （69） （37）+（40） 1.016289 （70） =（49）（50） 19.663527 （71） Z=（12）（47）－（70） -0.619875 大齒輪節(jié)錐頂點(diǎn)到小齒輪軸線的距離，正(+)號表示該節(jié)錐頂點(diǎn)越過了小齒輪軸線，負(fù)(-)號表示該節(jié)錐點(diǎn)在大齒輪輪體與小齒輪軸線之間。 （72） = 69.710313 在節(jié)平面內(nèi)大齒輪齒面寬中點(diǎn)錐距 （73） = 82.101462 大齒輪節(jié)錐距 （74） （73）－（72） 12.391149 （75） = 5.938598 ：

24、大齒輪在齒面寬中點(diǎn)處的齒高工作系數(shù)， (76) 0.553887 (77) －（76） 0.53236 （78） 齒輪兩側(cè)壓力角之和。 （79） Sin 0.707106 (80) (81) cos 0.923879 (82) tan 0.414214 (83) 1.285232 (84) = 377.001311 雙重收縮齒齒根角的總和（分） (85) 0.13 大齒輪齒頂高系數(shù) (86) 1.02 (87) 0.772018 大齒輪齒面寬中點(diǎn)處的齒頂高 (88

25、) 6.10737 大齒輪齒面寬中點(diǎn)處的齒根高 (89) 雙重收縮齒： 標(biāo)準(zhǔn)收縮齒： 傾根錐母線收縮齒： 大齒輪齒頂角 2 3, 4,為負(fù)值。故，即用雙重收縮齒， 5，按雙重收縮齒計(jì)算=49.01 大齒輪齒頂角（單位為分）：為了得到良好的收縮齒，應(yīng)按下述計(jì)算來確定采用雙重收縮齒，還是傾根錐母線收縮齒：1.用標(biāo)準(zhǔn)收縮齒的公式來計(jì)算2.算標(biāo)準(zhǔn)收縮齒齒頂角與齒根角之和； 3計(jì)算 4.當(dāng)為負(fù)數(shù)：=（84）即為雙重收縮齒應(yīng)按雙重收縮齒計(jì)算公式；當(dāng)為正數(shù)：=（18）為傾根錐母線收縮齒。 (90) sin 0.014256 (91) 雙重收縮

26、齒： 標(biāo)準(zhǔn)收縮齒： 傾根錐母線齒： 5.466519 大齒輪的齒根角（單位為分） (92) sin 0.095264 (93) 0.948665 大齒輪齒頂高 (94) 7.287801 大齒輪齒根高 (95) C=0.150(75)+0.05 0.940789 頸向間隙C為大齒輪在齒面寬中點(diǎn)處的工作齒高的15%再加上0.05 (96) 8.236467 大齒輪齒全高 (97) 7.295677 大齒輪齒工作高 (98) 大齒輪面錐角 (99) sin 0.965759 (100) cos

27、 0.259441 (101) =(48) 大齒輪根錐角 (102) sin 0.931563 (103) cos 0.363581 (104) cot 0.390291 (105) 158.475318 大齒輪外圓直徑 (106) (70)+(74)(50) 23.048575 (107) 22.135994 大齒輪外援至小齒輪軸線的距離 (108) 0.229635 (109) 0.572713 (110) -0.849509 大齒輪面錐頂點(diǎn)至小齒輪軸線的距離正（+）號表示該面錐頂點(diǎn)

28、越過小齒輪軸線；負(fù)（-）號表示該面錐頂點(diǎn)在大齒輪輪體與小齒輪軸線之間 (111) -0.047161 大齒輪根錐角頂點(diǎn)至小齒輪軸線的距離，正（+）號表示該跟錐頂點(diǎn)越過小齒輪，負(fù)（-）號表示該根錐頂點(diǎn)在大齒輪輪體與小齒輪軸線之間 (112) (12)+(70)(104) 74.733185 (113) sin 0.422704 (114) cos 0.906268 (115) tan 0.466423 (116) sin 0.329502 (117) 19.238523 大齒輪面錐角 (118) cos 0.944155

29、 (119) tan 0.348991 (120) 2.466731 (121) 12.012431 小齒輪面錐頂點(diǎn)至大齒輪軸線的距離，正（+）號表示該面錐頂點(diǎn)越過大齒輪軸線，負(fù)（-）表示該面錐頂點(diǎn)在小齒輪輪體與大齒輪軸線之間 (122) tan 0.023448 (123) ；0.999725 (124) ;cos ; 0.90399 (125) ; 0.996357 (126) 0.092728: -0.5883 (127) 1.105898 (128) 60.554444

30、 (129) 0.947607 (130) (74)(127) 13.703351 (131) 74.09051 小齒輪外圓至大齒輪軸線的距離 (132) (4)(127)－（130） 13.36904 (133) 44.392198 小齒輪輪齒前緣至大齒輪軸線的距離 (134) (121)+(131) 86.102942 (135) 60.09829 小齒輪外圓直徑 (136) 72.341088 (137) sin 0.436681 (138) (139) cos 0.89961

31、6 (140) 0.463951 (141) 14.818329 小齒輪根錐頂點(diǎn)至大齒輪軸線的距離，正（+）號表示該根錐頂點(diǎn)越過大齒輪軸線，負(fù)（-）號表示該根錐頂點(diǎn)在小齒輪輪體與大齒輪軸線之間 (142) sin 0.233398 (143) 小齒輪根錐角 (144) cos 0.972381 (145) tan 0.240027 (146) 0.2 (147) 0.4 (148) (90)+(92) 0.10952 (149) (96)－（4）（148） (150) 57

32、.621462 在節(jié)平面內(nèi)大齒輪內(nèi)錐距 3.2 差速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算 3.2.1差速器齒輪的基本參數(shù)的選擇 一、行星齒輪數(shù)目的選擇 轎車常用2個(gè)行星齒輪，載貨汽車和越野車多用4個(gè)行星齒輪，少數(shù)汽車采用3個(gè)行星齒輪。根據(jù)載荷計(jì)算本車采用4個(gè)行星齒輪。 行星球面半徑有公式： mm （3-9） 確定。式中：——行星齒輪球面半徑系數(shù)，=2.52～2.99，對于4個(gè)行星齒輪的轎車和公路載貨汽車取最小值，對于2個(gè)行星齒輪的轎車以及所有越野車和礦車取最大值?！?jì)算轉(zhuǎn)距，取=m

33、in［］。 則： mm （0.98~0.99）mm=26.45mm 上式中,為節(jié)錐距。 二、行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)的選擇 在任何圓錐行星齒輪式差速器中，左右兩個(gè)半軸齒輪齒數(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的分布于半軸齒輪的軸線周圍，否則差速器無法安裝。即應(yīng)滿足的安裝條件為： （3-10） 式中，——左、右半周齒輪的齒數(shù)，對于對稱式圓錐行星齒輪差速器來說，；n——行星齒輪數(shù)目；I——任意整數(shù)。 取 =14 則 行星齒輪齒數(shù)為：，半軸齒輪齒數(shù)

34、為。 三、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、； （3-11） （3-12） 則 ； 式中，——分別為行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)。 再按下式初步求出圓錐齒輪的大端端面模數(shù)m （3-13） 得： m=2.986 取m=3 反推出26.74mm 節(jié)圓直徑d即可

35、根據(jù)齒數(shù)Z和模數(shù)m由下式求得： d=mz （3-14） 則 , 四、壓力角的確定 取，齒高系數(shù)為0.8，最少齒數(shù)可減至10。 五、行星齒輪安裝孔直徑及深度L的確定 （3-15） =13.483 取 l=1.1=15.4 3.2.2差速器齒輪的幾何尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 表3-2差速器齒輪的幾何尺寸計(jì)算 序號 項(xiàng)目 計(jì)算公式 （1） 行星齒輪數(shù) （2） 半軸齒輪

36、 =14 （3） 模數(shù) M=3 （4） 齒面寬 F=7.975269 （5） 齒工作高 (6) 齒全高 （7） 壓力角 （8） 軸交角 = （9） 節(jié)圓直徑 , （10） 節(jié)錐角 ， ， （11） 周節(jié) T=3.1416m=9.4248 （12） 節(jié)錐距 （13） 齒頂高 (14) 齒根高 （15） 徑向間隙 C= （16） 齒根角 （17） 面錐角 （18） 根錐角 （19） 外圓直徑 （20） 節(jié)錐頂點(diǎn)至外緣距離 （21） 理論

37、弧齒厚 =4.92027 （22） 齒側(cè)間隙 B=0.21 （23） 弦齒厚 （24） 弦齒高 3.3 全浮式半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 在設(shè)計(jì)時(shí)，全浮式半軸桿部直徑的初步選取可按下式進(jìn)行： (3-16) 因?yàn)榘胼S承受的最大縱向力為 式中, 為汽車加速或減速時(shí)的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)；為滿載靜止汽車的驅(qū)動橋?qū)λ降孛娴妮d荷。 則左右半軸承受的轉(zhuǎn)矩T為： 所以 取 3.4 驅(qū)動橋

38、橋殼的設(shè)計(jì)計(jì)算 驅(qū)動橋殼的主要功用是支撐汽車質(zhì)量，并承受由車輪傳來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、半軸的裝配基體。 3.4.1驅(qū)動橋殼結(jié)構(gòu)方案分析 驅(qū)動橋殼大致可分為可分式、整體式和組合式三種形式。 一、可分式橋殼 可分式橋殼(圖3—1)由一個(gè)垂直接合面分為左右兩部分，兩部分通過螺栓聯(lián)接成一體。每一部分均由一鑄造殼體和一個(gè)壓入其外端的半軸套管組成，軸管與殼體用鉚釘連接。 這種橋殼結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝性好，主減速器支承剛度好。但拆裝、調(diào)整、維修很不 圖3-1可分式橋殼 方便，橋殼的強(qiáng)度和剛度受結(jié)構(gòu)的限制，曾用于輕

39、型汽車上，現(xiàn)已較少使用。 二、整體式橋殼 整體式橋殼(圖3—2)的特點(diǎn)是整個(gè)橋殼是一根空心梁，橋殼和主減速器殼為兩體。它具有強(qiáng)度和剛度較大，主減速器拆裝、調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)。 圖3-2 整體式橋殼 按制造工藝不同，整體 a)鑄造式 b）鋼板沖壓焊接式 式橋殼可分為鑄造式(圖3—2a)、 鋼板沖壓焊接式(圖3—2b)和擴(kuò)張成形式三種。 鑄造式橋殼的強(qiáng)度和剛度較 大，但質(zhì)量

40、大，制造工藝復(fù)雜，但整體式橋殼可以制成復(fù)雜的形狀，壁厚能夠變化，可得到理想的應(yīng)力分布，故其強(qiáng)度和剛度均較好，工作可靠，主要用于中、重型貨車上。鋼板沖壓焊接式和擴(kuò)張成形式橋殼質(zhì)量小，材料利用率高，制造成本低，適于大量生產(chǎn)，但其橋殼不能做成復(fù)雜而理想的斷面，因壁厚一定，故難于調(diào)整應(yīng)力分布。鋼板沖壓焊接式橋殼主要應(yīng)用于轎車和中、小型貨車及部分重型貨車上。 三、組合式橋殼 組合式橋殼(圖3—3)是將主減速器殼與部分橋殼鑄為一體，而后用無縫鋼管分別壓入殼體兩端，兩者間用塞焊或銷釘固定。它的優(yōu)點(diǎn)是從動齒輪軸承的支承剛度較好，主減速器的裝配、調(diào)整比可分式橋殼方便，

41、然而要求有較高的加工 精度，常用于轎車、輕型貨車 圖3-3 組合式橋殼 中。 3.4.2驅(qū)動橋殼強(qiáng)度計(jì)算 對于具有全浮式半軸的驅(qū)動橋，強(qiáng)度計(jì)算的載荷工況與半軸強(qiáng)度計(jì)算的：三種載荷工況相同。圖3-4為驅(qū)動橋殼受力圖，橋殼危險(xiǎn)斷面通常在鋼板彈簧座內(nèi)側(cè)附近，橋兒端郎的輪轂軸承座根部也應(yīng)列為危險(xiǎn)斷面進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。 橋殼的許用彎曲應(yīng)力為300～500MPa，許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為150～400MPa?？慑戣T鐵橋殼取較小值，鋼板沖壓焊接橋殼取較大值。 一、橋殼的靜彎曲應(yīng)力計(jì)算

42、 圖3-4 橋殼受力簡圖 橋殼像一個(gè)空心梁,兩端經(jīng)過輪轂支撐在車輪上,在鋼板彈簧座處承受汽車的簧上載荷。 兩個(gè)鋼板彈簧座之間的彎矩為： Nm （3-17） 計(jì)算結(jié)果為： =836.97Nm 由于橋殼的危險(xiǎn)截面在鋼板彈簧座的附近,通常由于遠(yuǎn)小于,而且設(shè)計(jì)時(shí)不易準(zhǔn)確的預(yù)計(jì),當(dāng)沒有數(shù)據(jù)時(shí),可以忽略. 而靜彎曲應(yīng)力則為: MPa （3-18） 其中 ----為地面對車輪垂直反力在危險(xiǎn)斷面引

43、起的垂直平面內(nèi)的彎矩 ----危險(xiǎn)截面處（鋼板彈簧座附近）橋殼的垂向彎曲截面系數(shù)： （3-19） =14523.8 計(jì)算 關(guān)于橋殼的危險(xiǎn)截面在鋼板彈簧座的附近的形狀,主要有橋殼的結(jié)構(gòu)形式和制造工藝來確定。 二、在不平的路面沖擊載荷的作用下的強(qiáng)度計(jì)算 當(dāng)汽車在不平的路面行駛,橋可還會另外的承受附加的沖擊載荷,在這兩種載荷的作用下所產(chǎn)

44、生的彎曲應(yīng)力： （3-20） 其中 ---動載荷系數(shù)，對轎車、客車取1.75，對貨車取2.5，對越野汽車取3.0。此處取2.5。 計(jì)算結(jié)果： 三、汽車以最大牽引力行駛時(shí)的橋殼強(qiáng)度計(jì)算 為使計(jì)算簡化,不考慮側(cè)向力,汽車直線行使.假設(shè)地面對后驅(qū)動橋左右輪的垂直反作用力為： （3-21） 而作用于左右驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)矩所引起的地面對左右驅(qū)動輪的最大切向反作用力為：

45、 （3-22） 由于驅(qū)動橋車輪所承受的地面對其作用的最大切向力反作用力，使驅(qū)動橋殼也承受著水平方向的彎矩，對于裝有普通圓錐齒輪差速器的驅(qū)動橋，由于其左、右驅(qū)動車輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩相等，故有： （3-23） 橋殼還承受因?yàn)轵?qū)動橋傳遞轉(zhuǎn)矩而引起的反作用

46、力矩,這時(shí),兩個(gè)鋼板彈簧座之間的橋殼承受的轉(zhuǎn)矩為: （3-24） 設(shè)計(jì)中,鋼板彈簧座附近的橋殼為圓管斷面,在該處合成的彎矩為: （3-25） 該危險(xiǎn)截面的合成應(yīng)力為: （3-26）

47、 橋殼的許用彎曲應(yīng)力為300～500Mpa,許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為150～400Mpa,可鍛鑄鐵橋殼取小值，鋼板沖壓焊接橋殼取大值。 四、汽車緊急制動時(shí)的橋殼強(qiáng)度計(jì)算 假設(shè)地面對驅(qū)動橋左右輪的垂直反作用力相等,則: （3-27） 因?yàn)? （3-28） 所以制動減速度為： a=g

48、 （3-29） 代入式（3-27）得: （3-30） 因此,可以求的緊急制動時(shí),兩鋼板彈簧座之間的垂向彎矩以及水平方向的彎矩: （3-31） （3-32） 橋殼在兩個(gè)鋼板彈簧座的外側(cè)部分還承受由于制動力所引起的轉(zhuǎn)矩T為：

49、 （3-33） 所以,可以求得緊急制動時(shí),橋殼在左右鋼板彈簧座危險(xiǎn)截面處的合成應(yīng)力為: （3-34） 得： 五、汽車受最大側(cè)向力時(shí)的橋殼的強(qiáng)度計(jì)算 汽車高速行駛時(shí),會產(chǎn)生一個(gè)作用于汽車質(zhì)心的相當(dāng)大的離心力.當(dāng)汽車所受的汽車側(cè)向力達(dá)到地面給輪胎的側(cè)向反作用力的最大值即側(cè)向附著力時(shí),汽車處于臨界的側(cè)滑狀態(tài).因此,汽車側(cè)滑的條件: （3-35） 式中 ，---驅(qū)動橋所受的側(cè)向力，N ；

50、 ---地面給左、右驅(qū)動車輪的側(cè)向反作用力，N； ---汽車滿載靜止于水平路面時(shí)驅(qū)動橋給地面的載荷，N； φ---輪胎魚地面間的側(cè)向附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取。 設(shè)計(jì)橋殼時(shí)，應(yīng)充分考慮汽車的使用條件，根據(jù)汽車的類型及使用條件，合理地選擇橋殼的結(jié)構(gòu)類型、材料、及安全條件。 關(guān)于橋殼材料，鑄造整體式多采用可鍛鑄鐵（KT350-10,KT370-12）、球墨鑄鐵（QT400-18）、鑄鋼（ZG45,多用于重型汽車的橋殼鑄件）；對于鋼板沖壓焊接整體式橋殼，多采用16Mn、09SiV、35或40中碳鋼板。半軸套管多采用40Cr、40MnB等中碳合金鋼或45中碳鋼的無縫鋼管或鑄件

51、。 第四章 驅(qū)動橋強(qiáng)度計(jì)算 4.1 主減速器準(zhǔn)雙曲面齒輪的強(qiáng)度校核 主減速器準(zhǔn)雙曲面齒輪的強(qiáng)度計(jì)算主要有單位齒長上的圓周力、輪齒彎曲強(qiáng)度、輪齒的接觸強(qiáng)度計(jì)算等。 4.1.1 單位齒長圓周力 一、對于主動齒輪按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算 = （4-1） = =699.02＜893 = （4-2） = =147.628＜321 式中 P——單位單位齒長上的圓周力，； —發(fā)動機(jī)最大扭距；

52、 —主動齒輪節(jié)圓直徑，mm； —變速器傳動比。 二、對于從動齒輪按最大附著力矩計(jì)算時(shí) p= （4-3） = =563.24＜1071 式中 ——從動齒輪節(jié)圓直徑，mm； ——驅(qū)動橋?qū)λ降孛娴呢?fù)荷，N； ——輪胎與地面的附著系數(shù)； ——輪胎滾動半徑，m。 4.1.2 輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算 錐齒輪輪齒彎曲應(yīng)力為： = （4-4） 對于從動齒輪，按=計(jì)算時(shí) ==474.

53、75＜700 對于主動齒輪 = （4-5） 按=計(jì)算時(shí) === ==527.5＜700 式中，—超載系數(shù)； —齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，??； —超載系數(shù)； —尺寸系,； —載荷分配系數(shù)，當(dāng)兩個(gè)齒輪均為騎馬式支撐時(shí)，=1.00～1.10；當(dāng)一個(gè)齒輪用騎馬式支撐時(shí)，=1.10～1.25； —質(zhì)量系數(shù)； Z—計(jì)算齒輪齒數(shù)； m—端面模數(shù)； J—計(jì)算彎曲應(yīng)力綜合系數(shù)。 4.1.3 輪齒接觸強(qiáng)度計(jì)算 小齒輪輪齒工作頻率高，且小齒輪曲率半徑較大齒輪的小，因此小齒輪的接觸強(qiáng)度較

54、弱，故只校核小齒輪的接觸強(qiáng)度即可。 按=計(jì)算 = （4-6） = =357.9＜2800 按=計(jì)算 = （4-7） = =839.8＜1750 式中—材料的彈性系數(shù)，其它同上。 由以上計(jì)算可知：主減速器齒輪滿足使用要求。 4.2 差速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 差速器齒輪主要是進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算，而對于疲勞壽命則不予考慮

55、，這是由于行星齒輪在差速器的工作中經(jīng)常只是起等臂推力桿的作用，僅在左右驅(qū)動車輪有轉(zhuǎn)速差時(shí)行星齒輪和半軸齒輪才有相對滑動的緣故。由于半軸齒輪的齒數(shù)大于行星齒輪的齒數(shù)，故半軸齒輪的彎曲強(qiáng)度較低，因此只對半軸齒輪進(jìn)行彎曲強(qiáng)度校核即可。 按半軸齒輪承受的最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算： = （4-8） = =859.75＜980 按半軸齒輪承受的工作轉(zhuǎn)矩計(jì)算： = （4-9） = =192.82＜210.9。 式中 、分別為主減速器從動齒輪承受最大轉(zhuǎn)矩和工作轉(zhuǎn)矩；其它意義同上。 4.3 半軸強(qiáng)度計(jì)算 4.3.1

56、 半軸扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 （4-10） = Mpa＜=500Mpa 式中——半軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，；T——半軸的計(jì)算轉(zhuǎn)距， d——半軸桿部直徑，； ——半軸扭轉(zhuǎn)的許用應(yīng)力。 4.3.2 半軸的最大扭轉(zhuǎn)角 （4-11） = = 式中T——半軸承受的最大轉(zhuǎn)距，；l——半軸長度， G——材料的剪切彈性模量，； J——半軸橫截面的極慣性距，J=，。

57、 第五章 軸承壽命的計(jì)算 5.1 主減速器主動錐齒輪支承軸承的計(jì)算 5.1.1 主減速器主動齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 = （5-1） = =62.1 式中，為變速器1，2，3，4檔使用率； 為變速器1，2，3，4檔傳動比； 為變速器處于1，2，3，4檔時(shí)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩利用率； 為發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩。 5.1.2 主從動圓錐齒輪齒面寬中點(diǎn)處的圓周力p的計(jì)算 ===3120.6N （5-2） ==3120.6=4739.486N （5-3）5.1.3 雙曲面齒輪的軸向力與徑向力的計(jì)算 一、雙曲面錐

58、齒輪的軸向力和徑向力的計(jì)算 = （5-4） = =4653.417N = （5-5） = =1097.89N 二、從動齒輪的軸向力和徑向力的計(jì)算 = （5-6） = =1453.22N = = =2996.9N 5.1.4 懸臂式支承主動錐齒輪的軸承徑向載荷的確定 圖5-1 主動錐齒輪支承軸承 軸承A的徑向載荷為：

59、 = （5-7） = =1574.3N = = =4455.8N 5.1.5 軸承壽命的計(jì)算 一、初選軸承型號 根據(jù)已知軸徑和工作條件，初選軸承A為30305，B為30306。 查表得 =44.8KN，=30KN，=0.31，=1.9 =55.8KN，=38.5KN，=0.31，=1.9 二、 計(jì)算兩軸承的內(nèi)部軸向力、及軸向載荷、

60、 ===414.3N （5-10） ===1172.6N 因?yàn)? +=4653.417+414.3=5067.717N﹥ 所以 ==414.3N =+=5067.717N 三、計(jì)算兩軸承的當(dāng)量載荷、 軸承A：==0.263﹤ 故查表得 =1，=0 軸承A在工作中受沖擊比較嚴(yán)重，故取=1.8 ==1.81574.3=2833.74N 軸承B：=﹥ 故查表得=0.4，=1.9 工作中B沒有A受沖擊大，故取=1.2 =

61、 （5-11） =1.2（0.44455.8+1.95067.717） =13693.2N 四、 計(jì)算軸承使用壽命 ===30052h （5-12） ===3274h 式中 —主減速器主動齒輪支承軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速，； 5.2從動齒輪支承軸承校核 5.2.1單級主減速器從動齒輪支承軸承徑向載荷的確定 圖5-2 從動齒輪支承軸承 = = =1293.25N = =

62、 =3674.4N 5.2.2 軸承壽命計(jì)算 一、初選軸承型號 選C、D為30207型軸承,查表得=51.5, =37.2,e=0.4,Y=1.7 二、計(jì)算兩軸承的內(nèi)部軸向力,及軸向載荷, ===380.37N ===1080.7N 因?yàn)? +=1080.7+1453.22=2533.92﹥ 所以 ==1080.7N =+=2533.92N 三、計(jì)算兩軸承當(dāng)量載荷, 軸承C:=﹥e,故查表得=0.4,=1.9. 軸承C在工作中受到的沖擊大故取=1.5 =1.5(0.41293.25+1.925

63、33.92) =7997.7N 軸承D: ==0.294﹤e,故查表得=1, =0;取=1.5 ==1.53674.6=5511.9N 四、計(jì)算軸承壽命 == =82792h == = 286331h 式中為主減速器從動齒輪支承軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速。 第六章 后懸架結(jié)構(gòu)分析 6.1 懸架概述 懸架的功用是把路面作用于車輪上的垂直反力、縱向反力和側(cè)向反力及這些反力所造成的力矩傳到車架上，以保證汽車到正常行駛。 現(xiàn)代汽車的懸架盡

64、管有各種不同的結(jié)構(gòu)形式，但一般都由彈性元件、減震器和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)三部分組成。此外，為限制彈簧的最大變形并防止彈簧直接撞擊車架，一般鋪由緩沖塊。 懸架設(shè)計(jì)的基本要求為： 1）保證汽車有良好的行駛平順性； 2）具有合適的衰減振動的能力； 3）保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性； 4）汽車制動或加速時(shí)，要保證車身穩(wěn)定，減少車身縱傾，轉(zhuǎn)彎時(shí)車身側(cè)傾角）合適； 5）結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間尺寸要小； 6）可靠地傳遞車身與車輪之間的各種力和力矩，在滿足零部件質(zhì)量要小的同，還要保證有足夠的強(qiáng)度和壽命； 7）制造成本低，便于維修和保養(yǎng)。 6.2懸架結(jié)構(gòu)形式和布置的分析 汽車懸架可分為兩大類：非獨(dú)立懸架和獨(dú)

65、立懸架。非獨(dú)立懸架的特點(diǎn)是左、右車輪用一根整體軸線連接，再經(jīng)過懸架與車架連接；獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是左、右車輪通過各自的懸架與車架連接。 非獨(dú)立懸架的優(yōu)點(diǎn)是：1、結(jié)構(gòu)簡單，制造、維護(hù)方便，經(jīng)濟(jì)性好；2、工作可靠，使用壽命長；3、車輪上下振動所引起的前輪定位變化小，輪胎磨損??；4、轉(zhuǎn)向時(shí)，車身側(cè)傾后車輪的外傾角不變，傳遞測向力的能力不降低；5、側(cè)傾中心位置較高，有利于減小轉(zhuǎn)向時(shí)車身的側(cè)傾角。缺點(diǎn)是：汽車行駛平順性較差，在不平路面上行駛時(shí)左、右車輪相互影響，當(dāng)兩側(cè)車輪不同步跳動時(shí)，車輪會左右擺動，使前輪容易產(chǎn)生擺振。 獨(dú)立懸架的優(yōu)點(diǎn)是：1、減輕簧下部分重量，提高車輪的附著性；2、左右前輪不是連在

66、一起的，這就減少了對轉(zhuǎn)向桿系的干涉，因而不易發(fā)生跳擺；3、一般車輪機(jī)構(gòu)和懸架彈簧是分開的，這樣可減少跳擺的危害，因而常使用軟彈簧提高車的舒適性；4、由于沒有連接左右車輪的車軸，能降低發(fā)動機(jī)和駕駛室的高度，從而降低了重心，同時(shí)也能擴(kuò)大車身和行李箱等等面積。缺點(diǎn)是：1、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，維修困難；2、一般在車輪上下跳動時(shí)前輪外傾角、輪距等定位產(chǎn)生變化，影響輪胎壽命。這種懸架主要用在乘用車和部分總質(zhì)量不大的商用車上。 根據(jù)本次設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求及動力布置的形式，對比非獨(dú)立懸架與獨(dú)立懸架的優(yōu)缺點(diǎn)后，本設(shè)計(jì)后懸架采用非獨(dú)立懸架。 為改善汽車的行駛平順性，大多數(shù)汽車的懸架系統(tǒng)內(nèi)部都裝有減震器。減震器可分為：（1）、液力減震器，（2）、充氣式減震器，（3）、阻力可調(diào)式減震器。由于液力式減震器結(jié)構(gòu)簡單，可以維修，制造成本低，因此本次設(shè)計(jì)采用液力式減震器． 汽車懸架系統(tǒng)中采用的彈簧元件主要有鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、氣體彈簧和橡膠彈簧等幾種結(jié)構(gòu)形式。其中，鋼板彈簧是汽車懸架中應(yīng)用最廣泛的一種彈性元件