輕型貨車驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)[共35頁(yè)]

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1、常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 輕型貨車驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì) 學(xué) 院 汽車工程學(xué)院 年 級(jí) 2012級(jí) 專 業(yè) 汽車服務(wù)工程 班級(jí) 0725121 學(xué)號(hào) 072512106 姓 名 葛小林 校內(nèi)導(dǎo)師 呂正兵 職 稱 講師 校外導(dǎo)師 職 稱 論文提交日期 2016-05-15 常熟理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)誠(chéng)信承諾書(shū)本人鄭重聲明： 所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲

2、明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。本人簽名： 日期： 常熟理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解常熟理工學(xué)院有關(guān)收集、保留和使用畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的規(guī)定，即：本科生在校期間進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)單位屬常熟理工學(xué)院。學(xué)校有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)被查閱和借閱；學(xué)?？梢詫厴I(yè)設(shè)計(jì)(論文)的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），并且本人電子文檔和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。保密的畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)在解密后遵守此規(guī)定。本人簽名： 日期： 導(dǎo)師簽名： 日期： II輕型貨車驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)摘要

3、在汽車制造業(yè)之中，輕型載貨汽車占據(jù)了很大的比例，其中驅(qū)動(dòng)橋的優(yōu)劣更是影響到整車的經(jīng)濟(jì)性、安全性和舒適性。為了適應(yīng)當(dāng)前貨車速度快，效率高的需求，驅(qū)動(dòng)橋必須是一個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性強(qiáng)、成本低的機(jī)構(gòu)。一款優(yōu)秀的驅(qū)動(dòng)橋，不僅能夠提高整車的性能，而且能夠減少車輛的生產(chǎn)成本，提高品牌競(jìng)爭(zhēng)力。在此次設(shè)計(jì)之中，首先分析了驅(qū)動(dòng)橋各個(gè)部件的主要原理及其結(jié)構(gòu)類型，然后再根據(jù)現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)橋的優(yōu)點(diǎn)加以學(xué)習(xí)，設(shè)計(jì)出滿足需要的驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)：采用單級(jí)主減速器、行星齒輪差速器、全浮式半軸和整體式驅(qū)動(dòng)橋橋殼。采用傳統(tǒng)的方法設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋的主減速器、差速器、半軸和驅(qū)動(dòng)橋橋殼，然后進(jìn)行參數(shù)計(jì)算并完成校核。最后，用AutoCAD軟件完成設(shè)計(jì)圖紙

4、。關(guān)鍵詞：輕型貨車 驅(qū)動(dòng)橋 主減速器 差速器 半軸 Design of light truck drive axleABSTRACTIn the automobile manufacturing industry, the light truck occupies a large proportion,the advantages and disadvantages of the drive bridge is the impact to the vehicle economy, safety and comfort.In order to adapt to the current truck

5、 speed, high efficiency demand, the drive bridge must be a simple structure, strong reliability, low cost of the body.A good drive bridge, able to reduce the cost of production of the car, light truck drive axle has a certain practical significance.In the design, first to analyze the driving bridge

6、in various parts of the main principles and structure types, then according to the existing drive bridge of the advantages to be learning design suitable for the needs of the driving bridge structure: using a single-stage main reducer, differential planetary gear, full floating axle and Integral dri

7、ve axle housing.The traditional method is used to design the main reducer, differential, half axle and drive axle housing, and then the parameters are calculated and checked.Finally, use AutoCAD software to complete the design drawings.Key words: Light truck; Drive axle; Main reducer; Differential m

8、echanism; Half shaft 目 錄1.緒論12.驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)分類及設(shè)計(jì)參數(shù)32.1驅(qū)動(dòng)橋的種類32.2驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)組成33.主減速器的設(shè)計(jì)53.1減速器的結(jié)構(gòu)形式53.2 主減速器的載荷計(jì)算53.2.1主減速比53.2.2齒輪在不同情況下的轉(zhuǎn)矩53.3主減速器齒輪的主要參數(shù)73.3.1主減速器參數(shù)計(jì)算73.3.2主減速器錐齒輪參數(shù)表格83.4 主減速器錐齒輪的材料103.5主減速器齒輪的強(qiáng)度校核113.5.1齒輪的耐磨性113.5.2錐輪齒彎曲強(qiáng)度113.5.3錐齒輪的接觸強(qiáng)度123.6主減速器齒輪的軸承設(shè)計(jì)133.6.1主減速器主動(dòng)齒輪上的作用力133.6.2錐齒輪軸承的定向載荷

9、143.6.3軸承的使用壽命154.差速器的設(shè)計(jì)164.1差速器的結(jié)構(gòu)及形式164.2差速器齒輪基本參數(shù)164.2.1差速器齒輪參數(shù)的選擇164.2.2半軸齒輪與行星齒輪參數(shù)表格174.3差速器的材料184.4差速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算185.半軸的設(shè)計(jì)205.1半軸型式205.2半軸的設(shè)計(jì)205.3半軸花鍵強(qiáng)度的計(jì)算215.4半軸的材料226.橋殼的設(shè)計(jì)236.1 驅(qū)動(dòng)橋殼結(jié)構(gòu)型式的選擇236.2 橋殼的強(qiáng)度校核24結(jié)論27參考文獻(xiàn)28致 謝29IV1. 緒論本次設(shè)計(jì)是關(guān)于輕型貨車驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)，文中將著重介紹輕型貨車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)的以下內(nèi)容：驅(qū)動(dòng)橋的基本組成結(jié)構(gòu)，主要零部件的工作原理，各個(gè)組成部件的類

10、型及選擇原因，主要部件的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核。驅(qū)動(dòng)橋包括主減速器、差速器、半軸和驅(qū)動(dòng)橋橋殼。它是車輛整個(gè)動(dòng)力傳遞路線的重要組成部分。它的功能是：通過(guò)主減速器、差速器和半軸等，將萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩傳遞給驅(qū)動(dòng)輪，從而降低轉(zhuǎn)速，增加轉(zhuǎn)矩。驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)的時(shí)候，使用不恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)類型和尺寸參數(shù)，不僅會(huì)影響到車輛的使用壽命，而且會(huì)大大降低車輛的行駛性能，例如操作性、穩(wěn)定性、動(dòng)力性、通過(guò)性以及燃油經(jīng)濟(jì)性等性能。驅(qū)動(dòng)橋也是汽車各大總成之中包含零部件、分總成最多的一個(gè)總成，在進(jìn)行驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)的時(shí)候會(huì)接觸到大量不同類型的零部件，這些零部件有的是我們?cè)诖髮W(xué)里老師課堂上所講到的，也有之前沒(méi)有接觸到的。它們的設(shè)計(jì)制造幾乎涉及到目前

11、大多的機(jī)械制造工藝，借此設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，我可以熟悉車輛零部件設(shè)計(jì)的主要過(guò)程?，F(xiàn)在國(guó)家正在大力支持汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，就我上學(xué)所在的常熟，這幾年也有許多汽車生產(chǎn)基地建成。就輕型貨車而言，目前市面上輕型貨車的驅(qū)動(dòng)形式大多是后輪驅(qū)動(dòng)，因?yàn)楹筝嗱?qū)動(dòng)的貨車提速時(shí)，其驅(qū)動(dòng)力直接從后輪傳出，司機(jī)在車輛橫向操作及過(guò)彎的時(shí)候，能夠感受到更加強(qiáng)烈的操縱感，所以后輪驅(qū)動(dòng)的貨車比之前輪驅(qū)動(dòng)，其操縱性和穩(wěn)定性得到了大大的提升，而這對(duì)體積比普通家用汽車更大的貨車來(lái)說(shuō)尤為重要。當(dāng)然較低的維修費(fèi)用也是它的優(yōu)勢(shì)之一，當(dāng)貨車需要進(jìn)行維修的時(shí)候，例如差速器出現(xiàn)故障，前輪驅(qū)動(dòng)的貨車需要將差速器以及變速器一起拆卸下來(lái)，非常麻煩，而如果貨車是后

12、輪驅(qū)動(dòng)，因?yàn)槠洳钏倨骱妥償?shù)器是分開(kāi)安裝的，所以就只需要單獨(dú)修理差速器。在具體的制造工藝上面，我國(guó)與世界先進(jìn)水平還有一些距離，目前我國(guó)在輕型貨車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)制造上也進(jìn)行了一些研究：研究新型橋殼材料，增加橋殼整體強(qiáng)度，優(yōu)化橋殼生產(chǎn)過(guò)程，降低成本；在齒輪制造方面，將驅(qū)動(dòng)橋內(nèi)的主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪、半軸齒輪以及行星齒輪等齒輪進(jìn)行精細(xì)化加工,來(lái)提高齒輪的使用壽命，降低貨車行駛時(shí)發(fā)出的噪音；在主減速器方面，已經(jīng)不是局限在單級(jí)主減速器上面，而是尋求更多的減速器形式，來(lái)提高動(dòng)力傳輸?shù)男省？傊F(xiàn)在的輕型貨車驅(qū)動(dòng)橋正向著舒適、耐用、低成本、高燃油利用率的方向發(fā)展。查閱文獻(xiàn)4、5可知輕型貨車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)要點(diǎn)：1) 正確

13、的主減速比，能夠降低油耗。2) 減小的外形大小來(lái)確保必要的地面間隙。3) 提高齒輪表面硬度和整體韌性。4) 保證適當(dāng)?shù)馁|(zhì)量，提高汽車乘坐舒適性5) 與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)。6) 生產(chǎn)成本低、構(gòu)造簡(jiǎn)單、生產(chǎn)簡(jiǎn)易、拆裝便捷、維修簡(jiǎn)單。7) 提高機(jī)械傳遞效率，減少額外損耗。 2.驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)分類及設(shè)計(jì)參數(shù) 2.1驅(qū)動(dòng)橋的種類1）非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋又被稱為整體式驅(qū)動(dòng)橋，其采用非獨(dú)立懸架，半軸套管和主減速器殼分別與橋殼連接，軸與驅(qū)動(dòng)輪通過(guò)彈性元件和車架連接。2）斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋?yàn)楠?dú)立懸架，主減速器殼體與車架連接，驅(qū)動(dòng)輪與半軸側(cè)邊可以在橫向平面上進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)。斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋采用獨(dú)立懸架來(lái)提

14、高汽車的乘坐舒適性，但其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，成本相對(duì)較高，大多用于轎車和越野車。整體式驅(qū)動(dòng)橋采用的是非獨(dú)立懸架，它的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、制造難度較小、生產(chǎn)成本比較低、拆裝比較方便。故本設(shè)計(jì)使用整體式驅(qū)動(dòng)橋。2.2驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)組成驅(qū)動(dòng)橋布局見(jiàn)圖2.1：圖2.1 輕型貨車驅(qū)動(dòng)橋（整體式）設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)給定的原始參數(shù)如表2.2及表2.3所示：表2.2 輕型貨車整車設(shè)計(jì)參數(shù):項(xiàng)目參數(shù)驅(qū)動(dòng)型式42裝載質(zhì)量1900kg空車質(zhì)量1500kg車輪半徑R=0.45 m最高車速=110 km/h最大功率和最大轉(zhuǎn)速 最大轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)速=175Nm =2800 r/min傳動(dòng)效率=0.9表2.3變速器傳動(dòng)比IIIIIIIVR變速器傳動(dòng)

15、比5.033.091.791.004.963.主減速器的設(shè)計(jì)3.1減速器的結(jié)構(gòu)形式主減速器按齒輪類型可分為圓柱齒輪、圓錐齒輪和準(zhǔn)雙曲面齒輪等不同的形式?？紤]到驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)要求，選擇的單級(jí)主減速器一定要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、制造成本低。查閱文獻(xiàn)1、3可知，螺旋錐齒輪具有工作穩(wěn)定、承載力大、易制造等優(yōu)點(diǎn)，故主減速器選用螺旋錐齒輪的傳動(dòng)形式。3.2 主減速器的載荷計(jì)算3.2.1主減速比 主減速比的設(shè)計(jì)與車輛的整體性能有關(guān),一般來(lái)說(shuō)主減速比越大，車輛的加速性能越好，但是其燃料利用率卻越差；反之主減速比越小，則相反。考慮到車輛的使用成本，要使車輛加速性能和燃油利用率都很好，就要選擇一個(gè)恰當(dāng)?shù)闹鳒p速比

16、。詳細(xì)的主減速比計(jì)算可以參考以往的計(jì)算公式,如（31）所示：=0.377 =7.403 主減速器主減速比 車輪的滾動(dòng)半徑（m） 最大功率的轉(zhuǎn)速（r/min） 純發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)要求汽車所達(dá)到的最高車速（km/h） 汽車變速器最高擋的傳動(dòng)比3.2.2齒輪在不同情況下的轉(zhuǎn)矩1) 從動(dòng)齒輪：1 按最大輸出轉(zhuǎn)矩 2 按驅(qū)動(dòng)輪打滑時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩 取65%的滿載質(zhì)量，負(fù)載系數(shù)取值為1.2，輪間附著系數(shù)取值為0.85。3 按從動(dòng)輪的平均轉(zhuǎn)矩 滾動(dòng)阻力系數(shù)，爬坡能力系數(shù)。 2) 主動(dòng)齒輪： 1 由發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩和最低傳動(dòng)比確定的主動(dòng)錐齒輪的轉(zhuǎn)矩2 當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪打滑時(shí)主動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩3 根據(jù)汽車行駛時(shí)的平均轉(zhuǎn)矩來(lái)確定主

17、動(dòng)錐齒輪的轉(zhuǎn)矩3.3主減速器齒輪的主要參數(shù)3.3.1主減速器參數(shù)計(jì)算1）主動(dòng)錐齒輪齒數(shù)的確定選取要求1 不小于；2 避免有公約數(shù)；3 不小于；所以選符合這些要求。2）從動(dòng)錐齒輪節(jié)圓直徑以及端面模數(shù)的選擇 （3-6）：直徑系數(shù)，取為 （3-7）取3）齒面寬度的確定經(jīng)驗(yàn)公式估算:大齒寬 小齒寬4)雙曲面齒輪的偏移量的確定，取E=28mm5）中點(diǎn)螺旋角貨車選用的是弧齒錐齒輪，其的中點(diǎn)螺旋角是一樣的。都在3540左右。因?yàn)樨涇囘\(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音低的需求，其采用較小的值，即：。6）法向壓力角法向壓力角影響到齒輪的整體性能，正確的法向壓力角可以增強(qiáng)齒輪的硬度、降低齒輪噪音、提高齒輪工作穩(wěn)定性，輕型載貨汽車齒輪

18、法向壓力角一般為。7) 螺旋方向從錐齒輪外形上看，中心線往上半截左偏為左旋，右偏為右旋。主動(dòng)、從動(dòng)齒輪方向相反。當(dāng)車輛向前行駛時(shí)，齒輪的軸力與錐頂位置分離。這樣能夠分開(kāi)的主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪，防止輪齒卡死。3.3.2主減速器錐齒輪參數(shù)表格查閱文獻(xiàn)11，設(shè)計(jì)計(jì)算錐齒輪基本參數(shù)，如表3.1所示：表3.1 主減速器錐齒輪基本參數(shù)序號(hào)計(jì)算公式數(shù)值注 釋17小齒輪齒數(shù)241大齒輪齒數(shù)36mm模數(shù)442.12mm小齒輪齒面寬538.29mm大齒輪齒面寬620壓力角79.36mm齒工作高,查表3.2取1.65810.40mm齒全高,查表3.2取1.83990軸交角1042mm小齒輪分度圓直徑119.69小齒輪

19、節(jié)錐角1280.31大齒輪節(jié)錐角13125mm節(jié)錐距1418.85mm周節(jié)151.62mm大齒輪齒頂高,取0.38167.74mm小齒輪齒頂高172.66mm小齒輪齒根高188.78mm大齒輪齒根高191.04mm徑向間隙201.22小齒輪齒根角214.02大齒輪齒根角2213.71小齒輪面錐角2381.53大齒輪面錐角248.47小齒輪根錐角2576.29大齒輪根錐角2657.26mm小齒輪外緣直徑27247.55mm大齒輪外緣直徑28122.20mm小齒輪節(jié)錐頂點(diǎn)至齒輪外緣距離2919.40mm大齒輪節(jié)錐頂點(diǎn)至齒輪外緣距離304.91mm大齒輪理論弧齒厚，取0.863113.94mm小齒輪

20、理論弧齒厚3235螺旋角表3.2 輕型貨車螺旋錐齒輪的、和主動(dòng)齒輪齒數(shù)5 678 9 10 11從動(dòng)齒輪最小齒數(shù)34333231 30 2926法向壓力角20螺旋角35 4035從動(dòng)齒輪工作齒高系數(shù)1.431.501.561.611.651.681.961.70從動(dòng)齒輪齒高系數(shù)1.581.671.731.791.831.871.881.89從動(dòng)齒輪齒頂高系數(shù)0.160.220.270.330.380.440.490.52 3.4 主減速器錐齒輪的材料傳動(dòng)軸錐齒輪的工作條件極其惡劣，其長(zhǎng)時(shí)間承受巨大的工作壓力，齒輪磨損速度非常的快，選擇的齒輪材料必須要：1）具備極強(qiáng)的抗疲勞能力，提高齒輪使用壽命

21、。2）齒輪中心具有恰當(dāng)?shù)捻g性，避免齒輪在沖擊載荷下斷裂。3）受熱后不容易發(fā)生形變，防止因形變產(chǎn)生的齒輪報(bào)廢。4）盡量少使用含有鎳、鉻元素的合金鋼材，盡量少使用昂貴的進(jìn)口材料。主減速器齒輪大多利用合金滲碳鋼制造，例如20CrMnTi、20MnTiB、20MnVB及22CrNiMo等，其表面具有一層高含碳量（碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8% 1.2%）的硬化層，這使它不易磨損，而且能承受巨大壓力。主減速器齒輪不僅需要不易磨損的外表，而且要具備一定的韌性，所以大都是內(nèi)軟外硬的設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)給予了齒輪較強(qiáng)的耐磨性，讓它能承受巨大的壓力，也使其容易加工。但是由于內(nèi)部材質(zhì)較軟，齒輪在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的工作之后，容易發(fā)生形

22、變。所以需要對(duì)整個(gè)齒輪進(jìn)行熱處理加工，這樣的話會(huì)提高齒輪生產(chǎn)費(fèi)用。為了提高齒輪的使用壽命，阻止它在工作時(shí)出現(xiàn)早期磨損、膠合、擦傷或卡死，生產(chǎn)時(shí)我們要做出一些對(duì)應(yīng)的措施，來(lái)避免這些現(xiàn)象的發(fā)生。首先，錐齒輪采用熱處理和精細(xì)加工，然后再進(jìn)行磷化處理或電鍍銅（厚度0.005 0.020mm）。最后在齒面上進(jìn)行應(yīng)力噴丸處理。經(jīng)過(guò)這些處理后大概可以提高齒輪25%的使用壽命。3.5主減速器齒輪的強(qiáng)度校核3.5.1齒輪的耐磨性齒輪的耐磨性可用單位齒長(zhǎng)圓周力來(lái)表示： 為發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩，取175；為變速器一擋傳動(dòng)比，即：ig=5.03 ；為主動(dòng)齒輪節(jié)圓的直徑，取42mm；3.5.2錐輪齒彎曲強(qiáng)度 尺寸系數(shù)；

23、 主動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩取=782Nm，從動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩取=5555.277Nm；??；?。毁|(zhì)量系數(shù)，取1；齒輪齒面寬；據(jù)表3.1得b=38.29mm從動(dòng)齒輪分度圓直徑，取247mm；齒輪的輪齒彎曲應(yīng)力綜合系數(shù)，取0.25見(jiàn)圖3.3；將上面所示參數(shù)代入式（3-9），有：從動(dòng)錐齒輪： =685 MPa；主動(dòng)錐齒輪： =516 MPa；主動(dòng)錐齒輪及從動(dòng)錐齒輪的齒根彎曲應(yīng)力=700MPa，據(jù)校核，齒根彎曲強(qiáng)度滿足條件。 圖3.3 輪齒彎曲應(yīng)力綜合系數(shù)3.5.3錐齒輪的接觸強(qiáng)度 1)轉(zhuǎn)矩輸出最大2)正常行駛時(shí)經(jīng)過(guò)校核，設(shè)計(jì)的主減速器齒輪的接觸強(qiáng)度滿足規(guī)定。3.6主減速器齒輪的軸承設(shè)計(jì) 3.6.1主減速器主

24、動(dòng)齒輪上的作用力因?yàn)槠囋谛旭偟倪^(guò)程中不斷換擋的緣故，主減速器接受到的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩也在不停地變化之中，這樣就需要確定一個(gè)固定不變的計(jì)算轉(zhuǎn)矩。計(jì)算所需的轉(zhuǎn)矩可以照下列公式求得 式中：，分別取1、3、11、85；，分別為5.03、3.09、1.79、1；,分別取50、60、70、60。其中為變速器R擋使用率，為變速器R擋傳動(dòng)比，為變速器R擋發(fā)動(dòng)機(jī)利用率經(jīng)計(jì)算T=159 Nm1）主減速器主動(dòng)錐齒輪齒寬中心的圓周力。 = 2)作用在主動(dòng)錐齒輪上的力的計(jì)算齒輪的軸向、徑向力為 根據(jù)表3.1得：， 3.6.2錐齒輪軸承的定向載荷本設(shè)計(jì)采用的是圓錐滾子軸承，除了要考慮軸承的軸向載荷外(軸承軸向載荷等于錐齒輪軸

25、向作用力)，還要考慮軸承的徑向載荷。錐齒輪軸承結(jié)構(gòu)圖如圖3.4所示：圖3.4錐齒輪軸承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖徑向載荷的計(jì)算:= （3-13）， , , ，。 帶入公式得：=14821.21N3.6.3軸承的使用壽命軸承的使用壽命計(jì)算 取；取；軸承A： =7458 h3333.4 h軸承B：Q= =3397 h3333.4 h故軸承使用壽命符合校核。4.差速器的設(shè)計(jì)4.1差速器的結(jié)構(gòu)及形式在汽車行駛過(guò)程中，汽車左右兩車輪需要滾動(dòng)的距離往往是不相等的。就比如汽車轉(zhuǎn)彎的時(shí)候，因?yàn)閮蓚?cè)車輪的氣壓不同、磨損程度不同、負(fù)荷程度不同以及接觸路面路況不同，從而導(dǎo)致外側(cè)車輪比內(nèi)側(cè)車輪行程長(zhǎng)。所以需要在兩側(cè)車輪上都裝有輪間差速

26、器，來(lái)減少輪胎的磨損和油料的損耗，增強(qiáng)汽車操作性和通過(guò)性。差速器的功用是調(diào)節(jié)兩輸出軸之間的轉(zhuǎn)矩，確保每個(gè)輸出軸在其各自需要的角速度下轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)稱式錐齒輪差速器機(jī)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括左、右差速器殼、行星齒輪、半軸齒輪、等一系列零部件。其具有成本低廉、安裝方便及零件市場(chǎng)保有量大等多種優(yōu)點(diǎn)，在各類車輛中得到廣泛的應(yīng)用，故本設(shè)計(jì)采用普通對(duì)稱式錐齒輪差速器。如圖4.1所示：圖4.1 差速器結(jié)構(gòu)示意圖4.2差速器齒輪基本參數(shù)4.2.1差速器齒輪參數(shù)的選擇1）行星齒輪數(shù)目，即采用四個(gè)行星齒輪2）球面半徑 mm （4-1） 球面半徑系數(shù)，一般選值范圍在，此設(shè)計(jì)差速器的行星齒輪有4個(gè)，球面半徑系數(shù)取值盡量往小取，故取

27、2.6；T計(jì)算轉(zhuǎn)矩，取，T取5555.277；根據(jù)公式（4-1）得：= 故預(yù)先選定的節(jié)錐距3）行星齒輪齒數(shù)及半軸齒輪參數(shù)的確定為了確保齒輪有足夠的強(qiáng)度，需要滿足下面條件：；行星齒輪齒數(shù)除以半軸齒輪齒數(shù)之和為整數(shù)。根據(jù)上述要求，并參考資料，初步選定，半軸齒輪齒數(shù)為z2=18，行星齒輪的齒數(shù)為z1=10。4.2.2半軸齒輪與行星齒輪參數(shù)表格查閱文獻(xiàn)11，設(shè)計(jì)計(jì)算半軸齒輪與行星齒輪的基本參數(shù)，如表4.2所示：表4.2 半軸齒輪與行星齒輪基本數(shù)據(jù)計(jì)算序號(hào)計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果12=142534;5678910； 11，1213;14;15=-16=;；17；;18；;19;mm;mm20;mmmm21 ;2

28、24.3差速器的材料當(dāng)前市面上的汽車差速器錐齒輪大多使用滲碳合金鋼生產(chǎn)而成，例如20CrMoTi、20CrMnTi、20CrMo及22CrMnMo等。由于差速器齒輪的制造精度要求低，因此差速器齒輪的精鍛技術(shù)得到了普遍的應(yīng)用。4.4差速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算差速器齒輪的強(qiáng)度校核 （4-2）：為所計(jì)算齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩：過(guò)載系數(shù)：尺寸系數(shù)：齒面載荷分配系數(shù)綜合系數(shù)，取0.225：質(zhì)量系數(shù)1）按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩校核此處2）用汽車日常運(yùn)行中平均轉(zhuǎn)矩確定的計(jì)算轉(zhuǎn)矩校核（）根據(jù)校核，輪齒強(qiáng)度合格5.半軸的設(shè)計(jì)半軸的基本作用是使差速器半軸齒輪將扭矩傳遞給車輪。斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋及轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋里的車輪傳動(dòng)裝置包含一個(gè)半軸和一個(gè)萬(wàn)

29、向節(jié)，它們一般使用等速萬(wàn)向節(jié)。整體式驅(qū)動(dòng)橋的車輪傳動(dòng)裝置為半軸，具有連接半軸齒輪和輪轂的功能。而在輪邊減速器的驅(qū)動(dòng)橋中，驅(qū)動(dòng)橋的作用把半軸齒輪和輪邊減速器的傳動(dòng)齒輪相連接。5.1半軸的型式驅(qū)動(dòng)橋內(nèi)的半軸一般可分為半浮式軸、四分之三浮式半軸和全浮式軸。查閱文獻(xiàn)16綜合所述，輕型載貨汽車驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)，采用全浮式半軸。如圖5.1所示：圖5.1全浮式半軸的結(jié)構(gòu)示意圖5.2半軸的設(shè)計(jì)1)全浮式半軸負(fù)荷的計(jì)算 作用在半軸上的負(fù)荷 （轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)）2)全浮式半軸桿部直徑初選 半軸桿部直徑，mm；半軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，nm；半軸扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力，MPa。根據(jù)上式帶入3910nm，得：32.30mm34.34mm ?。篸

30、=33mm查閱文獻(xiàn)12得，安全系數(shù) =1.5=1.533=50mm3)全浮式半軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩是 半軸扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的計(jì)算方式： 半軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，MPa；一半軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，T=3910Nm；半軸的直徑，即。代入公式得：=159MPa5.3半軸花鍵強(qiáng)度的計(jì)算1) 剪切應(yīng)力的計(jì)算： 2) 擠壓應(yīng)力的確定： ，將數(shù)據(jù)帶入（5-5）和（5-6）兩式得：=48Mpa=128.72MPa3）最大扭轉(zhuǎn)角 ;5.4半軸的材料 市面上的半軸大多是使用合金中碳鋼制成的，用合金剛作為半軸材料，不僅可以提高半軸的強(qiáng)度，而且能夠降低制作成本。我國(guó)最近發(fā)現(xiàn)一種非常優(yōu)秀的半軸材料40MnB。過(guò)去使用淬火和回火的方法來(lái)對(duì)半軸進(jìn)行熱處理

31、，近年來(lái)隨著高頻、中頻感應(yīng)淬火的廣泛運(yùn)用，半軸利潤(rùn)大大增加。由于其表面高強(qiáng)度的硬化層，連同半軸上形成的表面殘余應(yīng)力，噴丸處理等一系列的生產(chǎn)過(guò)程，可以減少由金屬疲勞引起的半軸損耗。因?yàn)樽罱欢螘r(shí)間，由于生產(chǎn)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，很多半軸廠商都增加了成本更加便宜的中碳（40，45）鋼的使用，減少了成本稍高的合金鋼的使用。6.橋殼的設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋殼是汽車的主要支撐部件之一，它在汽車的過(guò)程中要承受沉重的負(fù)荷，設(shè)計(jì)時(shí)必須要考慮橋殼的承載力，必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度去支撐汽車的載荷。在保證強(qiáng)度和剛度的前提下，應(yīng)尋求方法減少橋殼質(zhì)量。減少汽車彈簧受到的質(zhì)量，可以減少汽車的動(dòng)載荷，提高車輛乘坐舒適性。驅(qū)動(dòng)橋殼應(yīng)該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)

32、單，制造容易，成本低，該結(jié)構(gòu)還應(yīng)確保主減速器保養(yǎng)、拆裝、維修、調(diào)整的方便性。在確定橋殼結(jié)構(gòu)類型時(shí)，還應(yīng)考慮到汽車種類、使用用途、材料選擇、制造工藝等。6.1 驅(qū)動(dòng)橋殼結(jié)構(gòu)型式的選擇現(xiàn)有的橋殼結(jié)構(gòu)可以分為可分式橋殼、組合式橋殼以及整體式橋殼，以下分別介紹每款橋殼的優(yōu)缺點(diǎn)：可分式橋殼被一個(gè)垂直接合面分為左右兩部分，這兩段由用螺栓連接起來(lái)。每一部分由一個(gè)外殼和一個(gè)半軸套管組成，并通過(guò)鉚釘連接套管和外殼。該驅(qū)動(dòng)橋殼構(gòu)造簡(jiǎn)便，制造容易，主減速器支撐強(qiáng)度良好。但當(dāng)拆卸和維護(hù)時(shí)，主減速器必須從汽車上拆下，其拆卸、組裝和修理非常不方便。橋殼也不是整體鍛造而成，而是用螺栓連接的，故它的承受能力不是很高，輕型貨車

33、很少使用。組合式橋殼的主減速器殼和橋殼制造成一個(gè)整體，并壓進(jìn)驅(qū)動(dòng)橋殼的兩端，中間拿銷釘固定住。其優(yōu)點(diǎn)是從動(dòng)齒輪軸支撐剛度良好，主減速器總拆裝、調(diào)整和維修十分方便，但其制造有一定的難度，需要非常高的制造精度。整體式橋殼是一個(gè)整體框架，驅(qū)動(dòng)橋殼與主減速器殼分離。其強(qiáng)度和剛度正好適合。這種設(shè)計(jì)使的主減速器和差速器的維修、拆卸和調(diào)整都非常方便，只要主減速器和差速器齒輪，均安裝在主減速器殼裝置上，然后用螺栓連接主減速器殼和驅(qū)動(dòng)橋殼，就可以輕松完成。由于可分式橋殼承受強(qiáng)度和整體硬度偏低，并且在主減速器的安裝和修理時(shí)非常麻煩，而組合式橋殼要求具有頗高的加工精度。故我選擇整體式橋殼作為輕型貨車驅(qū)動(dòng)橋的橋殼。6

34、.2 橋殼的強(qiáng)度校核圖 橋殼分析受力圖1)以靜載荷為計(jì)算依據(jù)，橋殼鋼板彈簧座的彎矩 Nm 式中：為當(dāng)汽車滿載時(shí)，地面受到的驅(qū)動(dòng)橋負(fù)載；為車輪的整體重量；一般可以被忽略。2)靜彎曲應(yīng)力 如圖6.2所示： 圖6.2 橋殼在彈簧座附近的結(jié)構(gòu)剖面圖為垂向截面系數(shù): =為水平截面系數(shù): =為扭轉(zhuǎn)截面系數(shù): =233132160=1393920mm 查閱文獻(xiàn)10可知，矩形管狀（長(zhǎng)邊為高）在日常使用時(shí)比的圓管更加的優(yōu)秀。由公式得驅(qū)動(dòng)輪的最大切向反作用力 =13032.98N （6-3）驅(qū)動(dòng)橋殼左、右鋼板彈簧座出的垂直彎矩計(jì)算 =1536.15 Nm =896 Nm 該橋殼還承擔(dān)由驅(qū)動(dòng)橋傳送驅(qū)動(dòng)力矩所引起的反

35、應(yīng)力矩，而該橋殼在彈簧座處受到的轉(zhuǎn)矩為= =2932.42 Nm斷面處的彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力分別為 MPa =2.1 MPa 查閱文獻(xiàn)12可知，驅(qū)動(dòng)橋橋殼的可承受彎曲應(yīng)力為，可承受扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為，根據(jù)計(jì)算橋殼滿足強(qiáng)度校核。 結(jié)論本課題是輕型貨車驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出的驅(qū)動(dòng)橋生產(chǎn)成本低、構(gòu)造簡(jiǎn)單、維修方便、工作可靠，能夠普遍運(yùn)用到各類輕型貨車之中。本設(shè)計(jì)介紹了輕型貨車驅(qū)動(dòng)橋的基本結(jié)構(gòu)及工作原理，著重介紹了差速器、主減速器、半軸和橋殼的原理和構(gòu)造尺寸，并對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了計(jì)算，然后進(jìn)行了強(qiáng)度校核，最后完成的CAD設(shè)計(jì)圖紙。本文所設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)橋都是以日?；⒈憷?、穩(wěn)定化和低成本化為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，可以用于普通輕型貨

36、車的使用，且維修保養(yǎng)方便，工藝技術(shù)良好，易于制造。 參考文獻(xiàn)1 陳家瑞. 汽車構(gòu)造（下）M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.2 王霄鋒. 汽車底盤(pán)設(shè)計(jì)M. 北京：清華大學(xué)出版社，2010.3 劉惟信. 汽車車橋設(shè)計(jì)M. 北京:清華大學(xué)出版社,2001.4 王望予. 汽車設(shè)計(jì)M. （第四版）. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2011.5 最新汽車設(shè)計(jì)使用手冊(cè)M. 黑龍江:黑龍江人民出版社,2011.6 關(guān)文達(dá). 汽車構(gòu)造M. （第二版）. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.7 邱宣懷. 機(jī)械設(shè)計(jì)M. (第四版). 北京:高等教育出版社,1997. 8 張洪欣. 汽車設(shè)計(jì)M. (第二版). 北京:機(jī)械工業(yè)

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38、北京：中國(guó)致公出版社，1997.致 謝此次畢業(yè)設(shè)計(jì)從選題、開(kāi)題報(bào)告、外文翻譯，到繪制零件圖、裝配圖，最后完成說(shuō)明書(shū)，全程近四個(gè)月。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)我又重新溫過(guò)了汽車方面的有關(guān)知識(shí)，并將理論和實(shí)踐相結(jié)合。使我對(duì)汽車的機(jī)械零部件設(shè)計(jì)有了一定的了解，為以后的工作和學(xué)習(xí)都做了很好的鋪墊。設(shè)計(jì)全程獲得了呂正兵導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)，解決了我很多的難題，導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)態(tài)度和淵博知識(shí)令我的印象深刻。他不僅教給了我豐富的專業(yè)知識(shí)，還教導(dǎo)我面對(duì)困難，要勇于戰(zhàn)勝的積極態(tài)度，在此，我對(duì)呂老師表示最真誠(chéng)的謝意。因?yàn)檫@是我第一次獨(dú)自進(jìn)行汽車總成的設(shè)計(jì)，難免有許多的缺陷，一些個(gè)人觀念和設(shè)計(jì)參數(shù)可能存在著誤差，懇請(qǐng)各位老師給予批評(píng)指正。30