HKD-5噸灑水車驅(qū)動橋設(shè)計【含4張CAD圖紙+文檔全套】

喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 河南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 摘 要 現(xiàn)如今，對于特種裝備汽車生產(chǎn)制造來說，灑水車的制造是至關(guān)重要的，而且驅(qū)動橋更是汽車制造過程中必不可少的一部分。灑水車驅(qū)動橋的設(shè)計對于整車設(shè)計來說是尤其關(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)計的零件將會影響很強?，F(xiàn)如今，驅(qū)動橋的設(shè)計已經(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)動橋設(shè)計的成本、提高驅(qū)動橋工作效率、簡化其結(jié)構(gòu)的同時，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)的時代，一切產(chǎn)品離開了互聯(lián)網(wǎng)，勢必將會被時代所淘汰。先進(jìn)的中國人民在這一世紀(jì)應(yīng)緊緊抓住機會，將汽車和互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來，將驅(qū)動橋和互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來，從而推動我們汽車行業(yè)，向更廣闊的平臺進(jìn)軍，用科技的力量從后面推著制造業(yè)行進(jìn)。為了能夠加深對現(xiàn)代汽車設(shè)計和機械設(shè)計的印象以及增強我們的理論知識，本次通過畢業(yè)設(shè)計對灑水車驅(qū)動橋的設(shè)計具有很強的實際意義。 在這篇論文里，首先經(jīng)過細(xì)心的調(diào)研，查閱相關(guān)資料，在了解了國外先進(jìn)的制造技術(shù)之后，確定了基本的設(shè)計思路。在老師的幫助下，通過課本上設(shè)計方法對半軸和半軸套管以及其它相關(guān)零件的尺寸完成所設(shè)計并進(jìn)行了相關(guān)校核。最后將所計算的有關(guān)數(shù)據(jù)通過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)動橋，單級主減速器，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（或研究）的依據(jù)與意義 1 1.2國內(nèi)外驅(qū)動橋研究狀況 1 1.3設(shè)計主要內(nèi)容 2 第2章 驅(qū)動橋設(shè)計 3 2.1任務(wù)書主要技術(shù)指標(biāo) 3 2.2初步實施計劃 3 2.3發(fā)動機的選型 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)動橋結(jié)構(gòu)組成 4 2.7驅(qū)動橋設(shè)計要求 5 2.8設(shè)計車型主要參數(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主減速比的計算 6 2.9.4主減速器主從動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 10 3.1概述 10 3.2主減速器齒輪參數(shù)的選擇與強度計算 10 3.2.1主減速器齒輪計算載荷的確定 10 3.2.2 主減速器齒輪參數(shù)的選擇 11 3.2.3螺旋錐齒輪的強度計算 14 3.2.4主減速器的軸承計算 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 26 4.1概述 26 4.2對稱式圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu) 26 4.3對稱式錐齒輪差速器的設(shè)計 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算 28 4.2.3差速器齒輪的強度計算 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 32 5.1概述 32 5.2半軸的設(shè)計與計算 32 5.2.1全浮式半軸的計算載荷的確定 32 5.2.3全浮半軸強度計算 33 5.2.4全浮式半軸花鍵強度計算 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)動橋橋殼的設(shè)計 36 6.1概述 36 6.2橋殼的受力分析及強度計算 36 6.2.1橋殼的靜彎曲應(yīng)力計算 36 6.2.2在不平路面沖擊載荷作用下橋殼的強度計算 37 6.2.3汽車以最大牽引力行駛時的橋殼的強度計算 38 6.2.4汽車緊急制動時的橋殼強度計算 39 6.2.5汽車受最大側(cè)向力時橋殼的強度計算 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（或研究）的依據(jù)與意義 機械行業(yè)作為一國支柱性產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展勢必會受到國家重點推崇，而我國對于特種作業(yè)汽車的發(fā)展也是提出來更進(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)形成了相對成熟的產(chǎn)業(yè)鏈和生產(chǎn)方法。因為灑水車驅(qū)動橋設(shè)計包括很多機械零件，而零件數(shù)目越多，其中的機械磨損、能量消耗就會越嚴(yán)重，整個總成的機械效率就相應(yīng)的會降低很多，制造成本必然也會相應(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)動橋的設(shè)計毋庸置疑是極其關(guān)鍵的。老百姓的生活水平越來越高，對城市環(huán)境要求也是提出來了新的要求，相應(yīng)的，灑水車作為清潔城市環(huán)境的工具，其橋的設(shè)計將會影響其城市作業(yè)的效率。因此本次設(shè)計的意義就是要設(shè)計出低成本、性能優(yōu)良、工作平穩(wěn)的灑水車，掌握相關(guān)的設(shè)計方法，總結(jié)設(shè)計中可能出現(xiàn)的一系列問題，并在老師的幫助下解決這些問題，這不僅對于自己是一種能力上的提升，也能將來為祖國的機械行業(yè)作出自己力所能及的貢獻(xiàn)。 1.2國內(nèi)外驅(qū)動橋研究狀況 一、國外研究現(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)，開啟了美國汽車行業(yè)的新紀(jì)元。在上個世紀(jì)90年代，美國街道上已經(jīng)被汽車堵得車水馬龍、水泄不通。從中可以看出，國外的汽車行業(yè)發(fā)展早于中國汽車行業(yè)幾十年，他們的各種類型汽車都借助本國汽車底蘊，有很深的發(fā)展基礎(chǔ)，他們發(fā)展過程中遇到的種種問題都已經(jīng)為他們提供了豐富的經(jīng)驗，100多年的發(fā)展歷程，為他們儲備了充足的專業(yè)人才。當(dāng)然，國外灑水車的發(fā)展水平也已經(jīng)處于非常發(fā)達(dá)的水平。目前國外驅(qū)動橋設(shè)計的新方法給驅(qū)動橋的設(shè)計展現(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、 高性能制動器技術(shù) 5、 二、國內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國自主生產(chǎn)的汽車在上個世紀(jì)三十年代問世，其中的一些關(guān)鍵零件也是從國外進(jìn)口，之后由于戰(zhàn)爭問題，我國汽車行業(yè)停止了前進(jìn)，甚至向后倒退。我國驅(qū)動橋的開發(fā)模式相較于國外來說，總體相差較遠(yuǎn)，這也是我國如今機械制造行業(yè)的現(xiàn)狀?，F(xiàn)如今，我國汽車公司，例如東風(fēng)汽車、上海汽車、和廣州汽車都是國內(nèi)外合資企業(yè)，我們能夠接觸到的核心技術(shù)很少，國外為了保持競爭力，只是把他們已經(jīng)用剩下的東西傳到中國，而先進(jìn)的技術(shù)藏起來，技術(shù)含量低。其中發(fā)展較好的企業(yè)，并且是本國土生土長的企業(yè)，例如紅旗汽車、比亞迪汽車和奇瑞汽車，也是依靠引進(jìn)國外先進(jìn)的橋，雖然自身擁有相對較好的開發(fā)體系和研發(fā)人員，通過提高薪資水平來吸引高科技人才，但是總的來說，若和國外相比，相當(dāng)于他們零幾年的水平。 1.3設(shè)計主要內(nèi)容 一、確定設(shè)計方案； 二、完成相關(guān)計算； 三、進(jìn)行校核，修改設(shè)計尺寸； 四、將計算所得數(shù)據(jù)整理，完成CAD圖。 第2章 驅(qū)動橋設(shè)計 2.1任務(wù)書主要技術(shù)指標(biāo) 一、驅(qū)動型式：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初步實施計劃 本次畢業(yè)設(shè)計開始于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，每個人被分配了不同的任務(wù)，完成5噸灑水車的總體設(shè)計。 首先，我們召開了小組會議，商討實施計劃，初步確定每個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人的工作計劃，嚴(yán)格按照任務(wù)書進(jìn)度進(jìn)行工作。 2.3發(fā)動機的選型 選擇發(fā)動機機時，要考慮的問題有：一、成本問題，也就是經(jīng)濟性問題；二、尺寸大小問題，因為要考慮到其在汽車上的安裝與放置位置；三、功率問題。 如下為簡單的功率平衡公式: 也可通過比功率進(jìn)行選取： PPUM= 選取時要考慮以下幾點： 一、灑水車行動遲緩，它跑的最快時也就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)。 然后是最小傳動比的選擇，也就是最高檔位傳動比，最小傳動比為直接檔，取為1。其次是最大傳動比的選擇，最大傳動比與灑水車最大爬坡度密切相關(guān)，因為設(shè)計汽車是任務(wù)書沒有給出所設(shè)計車的作業(yè)地區(qū)，故按照正常城市行駛路面設(shè)計。最后檔位數(shù)我們選取為五個檔位，各檔按等比級數(shù)分配的優(yōu)點： 動機工作范圍相同，加速時便于操縱； 各檔工作時單位時間內(nèi)消耗的能量很大，有利于汽車的行動能力； 通過查閱相關(guān)車型的數(shù)據(jù)，我們初步選定了濰柴動力的一款發(fā)動機，冷卻形式為水冷，其型號為。汽車傳動比: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。 最后，經(jīng)查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，選取型號為 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?，F(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)動橋，而貨車多采用后置后驅(qū)的驅(qū)動橋。 2.6驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)組成 驅(qū)動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)動橋 2.7驅(qū)動橋設(shè)計要求 一、 二、 三、 2.8設(shè)計車型主要參數(shù) 表2.1 設(shè)計車型參數(shù) 輪胎 7.5-16 發(fā)動機最大功率 96/3000 Pemax kW/np （r/min） 發(fā)動機最大轉(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)點但是其也有很多缺點，例如：軸向負(fù)荷較大；傳動效率略遜一籌，并且有螺旋錐齒輪制造相較于雙曲面齒輪簡單、維修保養(yǎng)方便、工作時噪聲小等優(yōu)點，故本次設(shè)計，螺旋錐齒輪是不二之選。 2.9.2主減速器的減速形式 選用單級主減速器。主要原因是一方面雙級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)計主減速比只有6.15；另一方面是因為雙級主減速器由于需要兩對齒輪副進(jìn)行嚙合，摩擦損失較大、機械效率較低、外形尺寸較大的缺點；同時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，故采用雙級主減速器不適合本次驅(qū)動橋的設(shè)計。 2.9.3主減速比的計算 主減速比io的大小是本次設(shè)計中極為重要的一個數(shù)據(jù)，它不僅會影響變速器的相關(guān)設(shè)計尺寸，而且對驅(qū)動橋的外廓尺寸、形狀大小以及驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)形式都會產(chǎn)生巨大的影響。而本次設(shè)計未給出發(fā)動機的型號，故需要自己查找有關(guān)資料去確定發(fā)動機型號，從而確定主減速比和各檔傳動比。 考慮到發(fā)動機的最大功率和速度，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：—車輪的滾動半徑，=0.405m —變速器一檔傳動比。 —最大功率轉(zhuǎn)速3000 r/min —車速的最大值90km/h 對于貨車來說一般按照下式計算，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，齒傳動時會“打架”，“打架”時必然會產(chǎn)生雙向效果，產(chǎn)生的力會導(dǎo)致二者之間的方位變化，產(chǎn)生打擊力，最后會兩敗俱傷，為保護二者，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：懸臂式簡單，跨置式復(fù)雜。（2）承載能力方面：無疑式跨置要好一點；（3）成本方面：懸臂式造價低。 綜合價格、噸位、復(fù)雜程度等方面考慮，主動齒輪選用上圖（a）方案。 從動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。 從動齒輪支撐形式 圖1.3 2.10差速器結(jié)構(gòu)方案的確定 汽車行駛過程中，當(dāng)其在鄉(xiāng)間行駛或在山路行駛時，因為鄉(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，因而其瞬時速度并不相同，顯然，內(nèi)輪和外輪之間的距離在單位時間上必定不同，外輪之間的距離大于內(nèi)輪。其結(jié)果就是使汽車邊滾動邊滑移，顯然這對汽車行駛是不利的，嚴(yán)重時甚至可能導(dǎo)致汽車甩尾或者側(cè)翻等危險情況。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 全浮式半軸會受到沿其切向時的力時產(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)詢問老師并查閱有關(guān)資料，本次設(shè)計選用上圖（3）形式。 2.12橋殼形式的確定 橋殼的作用如果用現(xiàn)實作比喻，就像庇護所一樣，因此所具有的強度要高，硬度大。除此之外，同時并保證其質(zhì)量不能過重，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、制造簡單、節(jié)省材料等一系類優(yōu)點，因此，國內(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)計的任務(wù)及要求； 三、確定了設(shè)計計劃； 四、根據(jù)任務(wù)書確定了發(fā)動機型號、各檔傳動比，并將發(fā)動機數(shù)據(jù)進(jìn)行了表格處理； 五、選取了輪胎型號； 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)動橋殼的形式。 第三章 主減速器設(shè)計 3.1概述 主減速器由主動錐齒輪和從動錐齒輪組成，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過程中，不僅要承受來自萬向傳動裝置所帶來的各種轉(zhuǎn)矩，同時也會由于嚙合過程中因摩擦、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度計算校核是極其重要的。 3.2主減速器齒輪參數(shù)的選擇與強度計算 3.2.1主減速器齒輪計算載荷的確定 一、按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩和最低擋傳動比確定從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩 /n （3.1） 式中：—最大扭矩，350； —==6.15×5.63=34.624 一檔傳動比=5.63； —傳動效率，=0.9； —超載系數(shù)，取=1.0； n—驅(qū)動橋數(shù)目1。 =350 34.6245 1 0.9/1=10906.72 二、按驅(qū)動輪在良好路面上打滑轉(zhuǎn)矩確定從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩 （3.2） 式中： —滿載時，后橋給地面的垂反力： =×9.8=7500×9.8x65%=47775N； —附著系數(shù)，取=0.85； —滾動半徑，0.405m； —分別取0.96、1。 ==17131.82 最大轉(zhuǎn)矩只能用來汽車在最大負(fù)荷條件下進(jìn)行校核，而對于灑水車來說，由于其工作條件總是城市作業(yè)，相對來說，在最大負(fù)荷功率下工作的情況很少。要檢驗其是否發(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，道路上行駛情況變化頻繁，故其平均計算轉(zhuǎn)矩在汽車設(shè)計中只能依靠平均牽引力來近似表示。 三、按汽車日常行駛平均轉(zhuǎn)矩確定從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩 = （3.3） 式中：—汽車裝上全部貨物時的重量, =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，取=0。 ===1857.49 3.2.2 主減速器齒輪參數(shù)的選擇 一、 主、從動齒數(shù)的選擇 選擇齒數(shù)時應(yīng)考慮如下:不能有公約數(shù)；;不能小于6。主減速器的傳動比：6.15，初定。 二、從動錐齒輪節(jié)圓直徑及端面模數(shù)的選擇 節(jié)圓直徑一般由經(jīng)驗公式計算得來： （3.5） 式中：—直徑系數(shù)（13～16）； —計算轉(zhuǎn)矩，，取，=10906.72。 由（3.5）得，=288.21～339.20mm，假設(shè)=300mm。 再由公式計算從動齒輪模數(shù)，并進(jìn)行校核： （3.6） 式中：—取0.3~0.4； —計算轉(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，主動齒輪齒寬常用下式求出： b2=0.155D2，假設(shè)=50mm。 設(shè)計中，取，故取=55。 四、螺旋錐齒輪螺旋方向 綜合分析，確定方案：主動輪—左旋，從動輪—右旋。 五、 旋角的選擇 螺旋角β的大小會影響齒面的一致性、輪齒的強度和軸力的大小。β越大，傳動穩(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、主從動錐齒輪幾何計算 計算結(jié)果如表3.1 序號 項 目 計 算 公 式 計 算 結(jié) 果 1 主動齒輪齒數(shù) 7 2 從動齒輪齒數(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螺旋錐齒輪的強度計算 一、損壞形式及壽命 通過以上的計算，我們已經(jīng)得到了主減速器的相關(guān)尺寸，而齒輪在長期的工作過程中，齒面發(fā)生各種磨損，各種磨蝕，各種點蝕的情況層出不窮，影響齒輪的壽命。 二、主減速器螺旋錐齒輪的強度計算 單位齒長上的圓周力 （3.7） 式中：—N/mm； F—圓周力，N，按下面兩種情況計算。 按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩計算時： （3.8） 式中：—同（3.1）； —變速器的傳動比； —同（3.6）； 一檔時： =1757.14N／mm 直接檔時：=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% 按最大附著力矩計算時： （3.9） 式中：—同（3.2）； —同（3.2） —滾動半徑； 由（3.9）得，=2185.59 N／mm。 由于發(fā)動機最大扭矩的限制，不可能產(chǎn)生這么大的附著力矩，故校核成功。 三、輪齒的彎曲強度計算 汽車主減速器螺旋錐齒輪輪齒的計算彎曲應(yīng)力為 （3.10） 式中：—同（3.5），即，；對主動齒輪，應(yīng)將從動齒輪計算轉(zhuǎn)矩與傳動效率和傳動比相除，=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。 按計算： 主動錐齒輪彎曲應(yīng)力=564.34 N／mm<700 N／mm 從動錐齒輪彎曲應(yīng)力=628.80／mm<700 N／mm 按計算：主動錐齒輪彎曲應(yīng)力=88.72 N／mm<210.9 N／mm 從動錐齒輪彎曲應(yīng)力=128.82 N／mm<210.9N／mm 經(jīng)計算，校核成功。 圖3.1 彎曲計算用綜合系數(shù)J 四、輪齒的接觸強度計算 錐齒輪齒面的接觸應(yīng)力： （3.11） 式中：—用于設(shè)計計算的主動齒輪扭矩，=2394.98，=407.88； —材料的彈性系數(shù)，查閱取； —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 接觸強度計算綜合系數(shù)J 按計算，=2381.28<2800 N／mm 按計算，=1138.85<1750 N／mm 經(jīng)上述分析，滿足校核。 六、主動齒輪軸的彎矩 下圖為簡化的主動齒輪受力圖、彎矩圖。 危險截面綜合彎曲應(yīng)力公式 ： （3.12） 式中： —彎曲截面系數(shù),； —主動齒輪計算轉(zhuǎn)矩為407.88 —危險截面彎矩。 經(jīng)計算，=74.11MPa<=230MPa 所以主動齒輪軸滿足要求。 圖3.3 主動齒輪軸彎矩圖 3.2.4主減速器的軸承計算 一、作用在主減速器主動輪上的力 齒輪工作時，其上的受力情況如下圖所示， 其上當(dāng)量轉(zhuǎn)矩由下計算： 　(3.13) 式中：—同（3.1）； 　　　，…—變速器在各擋的使用率，查表得； 　　　，…—一檔到五檔的傳動比：5.63，3.66，2.37，1.54，1； 　　　，…—一檔到五檔，發(fā)動機利用率，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——汽車裝滿貨物時總重， 經(jīng)計算=227.71 N·m 齒面寬中點的圓周力F為： =11118.65N （3.14） 式中：T—即，同（3.13） —從動輪齒寬中點的節(jié)圓直徑。 所以：＝40.96mm =251.64mm； —大齒輪（從動）節(jié)錐角，80.45°。 計算螺旋錐齒輪的軸向力與徑向力 式 主動齒輪 軸向力 徑向力 螺旋方向 旋轉(zhuǎn) 方向 右 左 順時針 反時針 右 左 反時針 順時針 主動輪計算結(jié)果： =8429.71N （3.15） =3616.52N （3.16） 從動輪計算結(jié)果： =3616.52（N） （3.17） =8429.71（N） （3.18） 式中：—法向壓力角20； ，—見表3.1。 二、主減速器軸承載荷的計算 如圖所示為主從動齒輪軸承所受徑向載荷位置示意圖，其中主動齒輪采用懸臂式，從動齒輪采用跨置式。 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—額定動載荷，N。 本次設(shè)計所選用的灑水車為輕型灑水車，其驅(qū)動橋主減速器不采用輪邊減速器，其從動主齒輪計算轉(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 主動錐齒輪的計算轉(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，可計算出預(yù)期壽命即 = h （3.24） 所以==3076.9 h 軸承A、B，選用型號為30207，查表得其尺寸參數(shù)為： 對于軸承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)計算及查閱，軸承C，D均采用軸承型號為32103的軸承，其基本設(shè)計參數(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 在傳動系統(tǒng)中，錐齒輪周圍的環(huán)境與傳動系統(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)動橋錐齒輪（包括主減速器主從動齒輪和差速器齒輪）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 4.1概述 因為當(dāng)一輛汽車在路上行駛時，它的工作環(huán)境是千變?nèi)f化的，時常會遇到例如轉(zhuǎn)彎、路面不平等一系類路況，同時也可能由于車輛長期不進(jìn)行保養(yǎng)等自身問題，使左右汽車輪胎承載強度長時間差別過大，導(dǎo)致一個胎內(nèi)氣多，一個少，汽車輪胎磨損的程度也有可能不同，諸如此類情況均會導(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)彎時可能會使汽車落入山下。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)等危險情況。 4.2對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對稱式錐齒輪差速器的設(shè)計 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，應(yīng)選取較小的齒數(shù)，但也不應(yīng)小于10?？紤]到安裝問題，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 機械設(shè)計中，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算 （） 序號 項目 計算公式 計算結(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差速器齒輪的強度計算 差速器齒輪與變速器齒輪不同，差速器嚙合時間短，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情況下才會起作用，因此，差速器彎曲強度的計算是關(guān)鍵，而不是疲勞強度。 汽車差速器齒輪的彎曲應(yīng)力為 （4.10） 式中：T—見下式； （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，見圖4.5。 圖4.3 彎曲計算用綜合系數(shù)J 以計算得：==818.57 MPa<[]=980 MPa 以計算得：=203.66MPa<[]=210.9Mpa 經(jīng)本章計算，所得強度沒有超過許用值，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)計與校核，并進(jìn)行了彎曲強度的校核，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 5.1概述 此次設(shè)計所選用的半軸為全浮式半軸，設(shè)計時應(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，并對其進(jìn)行強度校核。 5.2半軸的設(shè)計與計算 5.2.1全浮式半軸的計算載荷的確定 在進(jìn)行計算時，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，故只需計算縱向力最大時的情況即可。 如下圖， 轉(zhuǎn)矩，的數(shù)值，又可分為兩種情況計算。 若按最大附著力計算，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)動機最大轉(zhuǎn)矩計算，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； —傳動效率，取0.9； —一擋傳動比==6.15×5.63=34.6245； —滾動半徑，0.405m。 根據(jù)上式10512.46 N 取10512.46N 應(yīng)按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩計算則： =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)計半軸時，計算所用轉(zhuǎn)矩，4257.55； —半軸轉(zhuǎn)矩許用應(yīng)力，MPa。=490~588MPa。 取d=35mm 。 5.2.3全浮半軸強度計算 通過下面這一公式： = （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<，未超過許用值。 半軸的最大扭轉(zhuǎn)角為 （5.5） 式中：T—同（5.3） —半軸長度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全浮式半軸花鍵強度計算 選取花鍵時，應(yīng)該增加花鍵的齒數(shù)，這樣才能更好的實現(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)計選漸開線花鍵。 經(jīng)過細(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)上式計算： ==70.09 MPa ==115.34MPa 經(jīng)計算，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)濟實惠，容易得到；其次要考慮所采用的材料的強度和硬度是否符合本次設(shè)計要求；再而要廣泛參考國內(nèi)外制造經(jīng)驗，緊跟時代潮流。經(jīng)過深入查找，了解到國外現(xiàn)如今采用多為中碳鋼，國內(nèi)也有此趨勢，但考慮到如今國內(nèi)采用這種材料的多為重型貨車，而本次設(shè)計為輕型灑水車，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）對軸進(jìn)行相關(guān)強度計算，并檢驗了強度；（4）完成花鍵的選取和強度校核；（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)動橋橋殼的設(shè)計 6.1概述 驅(qū)動橋殼要與其內(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)計時需要保證當(dāng)發(fā)生撞擊或其他碰撞情況時，驅(qū)動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其內(nèi)部零件。另外，其橫向長度基本與汽車寬度相差無幾，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)其通過不平路面時，不能讓其最低處碰撞地面，提高其越障礙能力。另外，設(shè)計時要考慮經(jīng)濟性和工藝性，保證橋殼拆裝方便，利于維修。 6.2橋殼的受力分析及強度計算 對于殼來說，要精確的計算出各處應(yīng)力在實際中很難實現(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，故只需計算出其特定部位處的載荷（應(yīng)力集中處），若這些部位強度校核滿足，則其它部位自然滿足校核。 6.2.1橋殼的靜彎曲應(yīng)力計算 橋殼按靜載荷計算時，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，計算時不予考慮，所以：