柴油動力微型客車設計（后橋設計）（含CAD圖紙）
柴油動力微型客車設計（后橋設計）（含CAD圖紙）,柴油,動力,微型,客車,設計,后橋,CAD,圖紙
摘 要
我的本科畢業(yè)設計論文題目是柴油動力的微型客車設計中的后橋設計部分及其計算過程。
對于微型客車的布置形式主要采用發(fā)動機中置后軸驅(qū)動的方式，后橋部分動力傳遞過程的部件主要有主減速器、差速器、半軸等。本次設計的主要任務就是對主減速器、差速器、半軸、橋殼的設計和計算。發(fā)動機輸出的動力經(jīng)過離合器、變速器、傳動軸，動力才可以傳遞到后橋。而后主減速器采用單級主減速器就可以滿足微型客車的減速增扭的需要，這樣也可以盡可能簡化結(jié)構(gòu)，增加空間利用率，使制作工藝和成本都有所降低。差速器采用對稱式單軸圓錐行星齒輪差速器，因為微型客車運行條件是在較好的工作路面，可以充分的把傳動軸傳來的轉(zhuǎn)距分配到左右兩半軸上，實現(xiàn)差速原理。半軸的設計，花鍵的設計都是通過嚴格的計算和校核才得出來的計算結(jié)果，其參數(shù)也經(jīng)過了仔細的選擇。
在后軸驅(qū)動的汽車上，汽車后橋是整車設計中非常重要的部分，我們必須要通過嚴格的設計和計算，才可以保證其強度，保證客車在運行過程中的安全。
關鍵詞： 微型客車，主減速器，差速器，后橋
ABSTRACT
My graduate thesis topic is to design diesel-powered miniature passenger cars designed rear axle in the design part of its calculation.
For the arrangement of mini-buses used mainly in the home of the rear axle of the engine-driven approach.Parts rear axle part of the power transfer process mainly main reducer, differential, axle and so on.The main task of this design is that the main reducer, differential, axle, axle housing design and calculation. Power output of the engine through the clutch, transmission, drive shaft, the power can only be transmitted to the rear axle. Then the main reducer single-stage main gear to meet the deceleration minivan by twisting needed, so that the structure can be simplified as much as possible, to increase space utilization, so that the production processes and costs are reduced. Differential uniaxial spur, because mini-buses operating condition is in good working surface, can fully came the shaft torque distribution to the left and right axle, to achieve differential principle. Axle design, splines are designed through rigorous calculation and check the results before they get out, the argument has also been chosen carefully.
On the rear axle drive cars, car rear axle vehicle design is a very important part, we have to pass stringent design and calculation, it can ensure its strength to ensure passenger safety during Operation.
KEY WORDS ：mini-buses， main reducer，differential，rear axle
目 錄
摘 要 2
目 錄 6
第一章 設計題目分析 6
第二章 主減速器設計 7
（一）主減速器的結(jié)構(gòu)形式 7
1、主減速器的齒輪類型 7
2、主減速器齒輪的支承形式 8
（二） 主減速器的參數(shù)選擇與設計計算 8
1、主減速器計算載荷的確定 8
（三）主減速器錐齒輪的主要參數(shù)選擇 10
1、主、從動錐齒輪齒數(shù)z1和z2 10
2、從動錐齒輪大端分度圓直徑和端面模數(shù) 11
3、 主，從動錐齒輪齒面寬和 11
4、雙曲面齒輪副偏移距E 12
5、中點螺旋角 12
6、 螺旋方向 12
7、 法向壓力角 12
8、具體參數(shù)表 12
（四）主減速器雙曲面齒輪校核 14
1、 單位齒長圓周力 15
2、 輪齒的彎曲強度 15
3、 輪齒接觸強度 16
（五） 錐齒輪的材料 17
（六）主減速器主從動齒輪的支撐方案 17
1、主動錐齒輪的支撐 17
2、從動錐齒輪的支撐 18
第三章 差速器的設計 18
（一）差速器的結(jié)構(gòu)型式 18
（二）差速器的基本參數(shù)的選擇及計算 20
1、行星齒輪基本參數(shù)選擇 20
2、行星齒輪球面半徑的確定 20
3、行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)的選擇 21
4、差速器差動半軸一端的齒輪外徑和圓錐齒輪模數(shù)的計算 21
5、壓力角 22
6、安裝孔的直徑和安裝孔的深度的計算 22
（三）差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計算 22
第四章 半軸的設計 25
（一）半軸型式 25
（二）半軸參數(shù)設計及計算 26
（三）半軸花鍵的強度計算 28
（四） 半軸的其他主要參數(shù)的選擇 29
（五）半軸的結(jié)構(gòu)設計及材料與熱處理 29
第五章 驅(qū)動橋殼設計 30
（一）結(jié)構(gòu)方案分析 30
（二） 驅(qū)動橋殼強度計算 30
1、靜載荷下 30
2、不平道路行駛路面沖擊載荷的強度計算 31
3、最大的牽引力 31
4、緊急剎車時 32
5、橫向力最大時 33
（三）材料的選擇 33
第六章 總 結(jié) 34
致 謝 35
參 考 文 獻 35
摘 要
我的本科畢業(yè)設計論文題目是柴油動力的微型客車設計中的后橋設計部分及其計算過程。
對于微型客車的布置形式主要采用發(fā)動機中置后軸驅(qū)動的方式，后橋部分動力傳遞過程的部件主要有主減速器、差速器、半軸等。本次設計的主要任務就是對主減速器、差速器、半軸、橋殼的設計和計算。發(fā)動機輸出的動力經(jīng)過離合器、變速器、傳動軸，動力才可以傳遞到后橋。而后主減速器采用單級主減速器就可以滿足微型客車的減速增扭的需要，這樣也可以盡可能簡化結(jié)構(gòu)，增加空間利用率，使制作工藝和成本都有所降低。差速器采用對稱式單軸圓錐行星齒輪差速器，因為微型客車運行條件是在較好的工作路面，可以充分的把傳動軸傳來的轉(zhuǎn)距分配到左右兩半軸上，實現(xiàn)差速原理。半軸的設計，花鍵的設計都是通過嚴格的計算和校核才得出來的計算結(jié)果，其參數(shù)也經(jīng)過了仔細的選擇。
在后軸驅(qū)動的汽車上，汽車后橋是整車設計中非常重要的部分，我們必須要通過嚴格的設計和計算，才可以保證其強度，保證客車在運行過程中的安全。
關鍵詞： 微型客車，主減速器，差速器，后橋
ABSTRACT
My graduate thesis topic is to design diesel-powered miniature passenger cars designed rear axle in the design part of its calculation.
For the arrangement of mini-buses used mainly in the home of the rear axle of the engine-driven approach.Parts rear axle part of the power transfer process mainly main reducer, differential, axle and so on.The main task of this design is that the main reducer, differential, axle, axle housing design and calculation. Power output of the engine through the clutch, transmission, drive shaft, the power can only be transmitted to the rear axle. Then the main reducer single-stage main gear to meet the deceleration minivan by twisting needed, so that the structure can be simplified as much as possible, to increase space utilization, so that the production processes and costs are reduced. Differential uniaxial spur, because mini-buses operating condition is in good working surface, can fully came the shaft torque distribution to the left and right axle, to achieve differential principle. Axle design, splines are designed through rigorous calculation and check the results before they get out, the argument has also been chosen carefully.
On the rear axle drive cars, car rear axle vehicle design is a very important part, we have to pass stringent design and calculation, it can ensure its strength to ensure passenger safety during Operation.
KEY WORDS ：mini-buses， main reducer，differential，rear axle
目 錄
摘 要 2
目 錄 6
第一章 設計題目分析 6
第二章 主減速器設計 7
（一）主減速器的結(jié)構(gòu)形式 7
1、主減速器的齒輪類型 7
2、主減速器齒輪的支承形式 8
（二） 主減速器的參數(shù)選擇與設計計算 8
1、主減速器計算載荷的確定 8
（三）主減速器錐齒輪的主要參數(shù)選擇 10
1、主、從動錐齒輪齒數(shù)z1和z2 10
2、從動錐齒輪大端分度圓直徑和端面模數(shù) 11
3、 主，從動錐齒輪齒面寬和 11
4、雙曲面齒輪副偏移距E 12
5、中點螺旋角 12
6、 螺旋方向 12
7、 法向壓力角 12
8、具體參數(shù)表 12
（四）主減速器雙曲面齒輪校核 14
1、 單位齒長圓周力 15
2、 輪齒的彎曲強度 15
3、 輪齒接觸強度 16
（五） 錐齒輪的材料 17
（六）主減速器主從動齒輪的支撐方案 17
1、主動錐齒輪的支撐 17
2、從動錐齒輪的支撐 18
第三章 差速器的設計 18
（一）差速器的結(jié)構(gòu)型式 18
（二）差速器的基本參數(shù)的選擇及計算 20
1、行星齒輪基本參數(shù)選擇 20
2、行星齒輪球面半徑的確定 20
3、行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)的選擇 21
4、差速器差動半軸一端的齒輪外徑和圓錐齒輪模數(shù)的計算 21
5、壓力角 22
6、安裝孔的直徑和安裝孔的深度的計算 22
（三）差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計算 22
第四章 半軸的設計 25
（一）半軸型式 25
（二）半軸參數(shù)設計及計算 26
（三）半軸花鍵的強度計算 28
（四） 半軸的其他主要參數(shù)的選擇 29
（五）半軸的結(jié)構(gòu)設計及材料與熱處理 29
第五章 驅(qū)動橋殼設計 30
（一）結(jié)構(gòu)方案分析 30
（二） 驅(qū)動橋殼強度計算 30
1、靜載荷下 30
2、不平道路行駛路面沖擊載荷的強度計算 31
3、最大的牽引力 31
4、緊急剎車時 32
5、橫向力最大時 33
（三）材料的選擇 33
第六章 總 結(jié) 34
致 謝 35
參 考 文 獻 35
第一章 設計題目分析
后輪驅(qū)動的客車驅(qū)動橋處于動力傳動系末端。其基本功能是將發(fā)動機經(jīng)過傳動系統(tǒng)傳遞的轉(zhuǎn)矩增大，同時降低轉(zhuǎn)速，并把這些轉(zhuǎn)矩合理的分配到左右驅(qū)動輪。同時后軸作為整車的主要受力部件，接受著路面對整車二分之一的力，有橫向力，縱向力、筆直力。驅(qū)動橋基本上是主減速器，差速器，輪傳動部件和驅(qū)動橋殼。
驅(qū)動橋有斷開式和非斷開式。在選擇的時候，還應當根據(jù)汽車設計的類型，還有該汽車使用的條件狀況，并且還要考慮我們現(xiàn)有的生產(chǎn)條件，還得和其他組員所設計的如懸架的配合，從而保證整車的預期性能和要求可以得到一次性實現(xiàn)。在我們的設計開始之前，我們需要考慮與后橋匹配的一些部件的選擇。對于微型客車，運行條件較平順，整體式車橋，其構(gòu)造比較一般，加工工藝性良，成本非常低，運轉(zhuǎn)牢靠，維修容易方便。斷開式車橋，結(jié)構(gòu)比較復雜一些，對裝配的工藝要求較高，但是其行駛平順性較好，當一側(cè)車輪收到路面不平的沖擊載荷時，不至于使整個車身都傾斜一個角度，乘坐舒適性也較好。與后橋匹配地懸架系統(tǒng)盡管不是本次設計的內(nèi)容，但懸架與汽車后橋匹配后，簧下質(zhì)量也是一個實質(zhì)性的參數(shù)，它關乎著整個車輛的運行平穩(wěn)性，乘坐的舒適性。我通過網(wǎng)上查找，參照微型客車的整體布局參數(shù)、參觀河南科技大學車輛整車陳列室的微型客車底盤實物和車輛學院整車拆裝室內(nèi)微型轎車實物和參考資料中有關的其他車型，提出微型客車驅(qū)動橋的設計要滿足的一些基本要求：
主減速器比要選在合適的范圍內(nèi)，從而保證客車在運營過程中燃油經(jīng)濟型和動力性十足。
傳動效率要高。
主減速器和差速器的齒輪還有一些運動件的工作要平穩(wěn)，噪聲要小。
為滿足足夠的通過性，離地間隙要足夠合適，所以外廓尺寸要小。
能夠承受來自地面或車身的各種力和力距，所以強度和剛度一定要足夠并且盡可能降低簧下質(zhì)量，下降大地對車身的打擊，升高平順性。構(gòu)造明白易懂，工藝性的加工方便，快捷，完好。制造要簡易，調(diào)整和維修方便。
本次畢業(yè)設計參照網(wǎng)上查到的微型客車的整體布局參數(shù)、河南科技大學車輛學院車輛陳列室微型客車底盤實物，車輛學院車輛拆裝室微型轎車實物和相關圖書館參閱資料中有關的其他車型，同時配合大學所學課程完成本次設計微型客車的驅(qū)動橋的設計任務。
第二章 主減速器設計
（一）主減速器的結(jié)構(gòu)形式
主減速器的布局方式緊要是按照齒輪的類別、主動齒輪、從動齒輪的安裝方式、減速形式等的不同而不同。
1、主減速器的齒輪類型
主減速器的齒輪類型有好多種設計的方式，其中比較典型的有兩種，一是雙趨面輪齒齒輪，二是螺旋輪齒錐齒輪。現(xiàn)代汽車逐漸速器的齒輪基本采用螺旋輪齒錐齒輪。螺旋錐齒輪傳動在高負荷下，工作平穩(wěn)，噪音也很小，滑動速度較低，齒面上的接觸力小。本次設計根據(jù)設計要求也將采取單級錐齒輪傳動。
2、主減速器齒輪的支承形式
本題設計題目為微型客車，所以采用懸臂式安裝。采用懸臂式安裝主要是考慮其安裝方法的可行性，保證軸頸足夠長，齒輪剛度足夠大。此處兩軸承之間的間隔應大于等于2.5倍的懸臂長度。
（二） 主減速器的參數(shù)選擇與設計計算
1、主減速器計算載荷的確定
發(fā)動機選擇
最高轉(zhuǎn)速：4000rpm
最大功率：55kw
最大扭矩：131N.m
主減速比i0的確定
關于我們微型小客車的設計，一個已知的發(fā)動機最大功率及其相應的轉(zhuǎn)速下，我們選擇的值應能保證汽車能達到的最高速度。這時i值應按下式來確定：
式中 ---------車輪滾動半徑，此處自定輪胎型號為185/65R14，所以滾動半徑為。
igh---------變速器高檔傳動比。igh =1
把, 代入上式
計算得i=3.4
、從動齒輪的計算轉(zhuǎn)矩Ｔce：
Tce=
式中：
Tce---------計算轉(zhuǎn)矩，Nm；
-------發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩；=131N.m
n-----------驅(qū)動橋數(shù)， n= 1；
if-----------分動器的傳動比， if= 1；
i0-----------逐漸速器的傳遞比， i0=3.4；
η-----------變速器的傳動效率， η=0.90；
k-----------液力變矩器變矩系數(shù)， K=1；
Kd-----------動載系數(shù)， Kd=1；
i1-----------變速器的1擋的傳動比，i1=3.66；
將數(shù)據(jù)代入上式可得：
Tce=1467.15N.m
2）、從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩是由驅(qū)動輪打滑轉(zhuǎn)矩測定：
式中：-------- 后橋驅(qū)動軸上的重量，為40%G=40%×18000=7200N
-------- 加快時質(zhì)量的移動系數(shù)，=1.1；
--------- 輪胎接地系數(shù)，=0.85；
--------- 車輪滾動半徑，0.298m；
--------- 車輪到差速器殼體的傳動比，=1；
----------齒圈到車輪的動力傳遞效率，取0.9；
將數(shù)據(jù)代入公式可得到=2229.04 N.m
3）、該從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩是根據(jù)汽車的均勻的扭矩計算
式中：----------汽車總重量，18000N；
-----------車輪滾動半徑，0.298m；
------------齒圈到到車輪的減速比，取1；
-----------驅(qū)動軸傳動效率，雙曲面錐齒輪取0.90；
-----------公路坡度系數(shù)，代表汽車在設計時允許持續(xù)爬坡的能力，取0.06；
---------- 爬坡系數(shù)，取0.017；
代入公式可得：
=458.92
所以，主動錐齒輪計算轉(zhuǎn)矩N.m
齒圈的最大的計算扭矩取1），2）兩結(jié)果中的較小者，故
1467.15N.m
主動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩：
N.m
如果選用弧齒錐齒輪副，傳動效率則取95%；若采用雙曲面齒輪副作為主減速器齒輪齒面，當i>5時，主減速器齒輪之間的傳遞效率取η=0.85，當i<5，取η=0.9，因為我們的主減速器的比為3.4，故此處的傳遞的效率為0.9.
（三）主減速器錐齒輪的主要參數(shù)選擇
1、主、從動錐齒輪齒數(shù)z1和z2
選擇主減速器齒輪的齒的數(shù)量時應重視下面的因素；
主減速器兩傳動動齒輪的嚙合要確保平穩(wěn)，低噪音，而且抗疲勞強度要高。兩錐齒輪齒數(shù)和應不少于40。由上文計算知逐減速器傳遞比定為3.4，首先我們選擇小齒輪的齒數(shù)z1=11，齒圈錐齒輪的齒數(shù)z2=37。
所以根據(jù)上文的計算得i=3.4，1467.15N.m，N.m。
2、從動錐齒輪大端分度圓直徑和端面模數(shù)
從動錐齒輪的大端分度圓直徑直接影響著整車的通過性。在本次設計中，增大分度圓大徑，會降低車輛的最小的離地間隙；減小分度圓直徑，會縮短主動小齒輪懸臂式安裝的空間。
可根據(jù)經(jīng)驗公式初選，即
— — 系數(shù)，（=13.0～15.3）
— — 齒圈的計算轉(zhuǎn)矩，1467.15，
所以 =（13.0～15.3）=（147.72～173.85）
初選=160
則=/=160/37=4.3
初選=4mm， 則=148
按照=校核=4是否是合適的值，系數(shù)=（0.3～0.4）
此處，=（3.41～4.55），所以滿足要求。
3、 主，從動錐齒輪齒面寬和
錐齒輪的齒面過分的寬并沒有什么好處，不僅會降低齒輪的強度和壽命，而且會招致很多不利因素。如齒槽變窄，切削刀的刀尖圓角太小，太小的頂面所造成的小端，這樣不僅可以減少圓角半徑，增加重點應力，也降低了刀具的使用壽命。若齒輪在制造和安裝時出現(xiàn)偏差，都會使小齒輪小端受力集結(jié)，早早得損傷，損壞。此外，對齒面過寬也會導致裝配空間減小，然而，齒面太窄，齒面的磨損和輪齒的強度可以減少。
故，經(jīng)過自己查詢資料，從動錐齒輪的齒面寬度推薦值為 ，，本次微型客車主減速器雙曲面齒輪采納推薦：
=0.155148≈23
大齒輪的齒面寬度要稍大于小齒輪的齒面寬度，而且兩邊都要稍長一些，此處我們?nèi)?.1倍的加大量。故取=1.1≈25
4、雙曲面齒輪副偏移距E
E的值太小，不能充分發(fā)揮的準雙曲面的齒輪的傳動的優(yōu)點，E的值太大會使齒表面縱向劃太大，會造成齒面的前期磨損和拉傷。針對本次微型客車的相關設計，E≤0.2D2，且E≤40%A2。此處E是隨著主傳動比的加大而增大，但應保證齒輪不發(fā)生根切，此處我們的主傳動比已經(jīng)確定，不發(fā)生根切。故我們選擇E≤20%D2，而且E≤39%A2.
5、中點螺旋角
增大，輪齒強度變大，重合度跟著變大，齒數(shù)嚙合越多，傳動更平穩(wěn)。
減少，軸向力變大，軸承壓力變大，軸承的使用時間變短。 本次設計選用為35度。
6、 螺旋方向
主、從動錐齒輪的螺旋方向是相反的。當該微型客車處于行進狀態(tài)的時候，小齒輪受到的橫向力，必須朝著錐頂?shù)姆捶较?，兩嚙合齒輪趨向彼此遠離的反向，可以有效避免輪齒間的卡死損壞。故當汽車前進時，主動錐齒輪左（從錐頂），從動錐齒輪是正確的。
7、 法向壓力角
選用雙曲面齒輪副，主動齒輪壓力角不相等，齒圈的壓力角是相等的。因而選取平均壓力角時，微型客車取壓力角。
8、具體參數(shù)表
參數(shù)及其計算確定
名 字
代碼
公 式 和 說 明
結(jié)果
軸交角
按需要確定，一般，最常用
螺旋角
通常，最常用。
大端的分度圓的直徑
是根據(jù)經(jīng)驗的公式而娶，獲得的端面的模數(shù)，
分錐角
，
外錐距
齒寬系數(shù)
齒寬
中點模數(shù)
中點法向模數(shù)
中點分度圓直徑
中點錐距
頂隙
，頂隙系數(shù)
齒頂高
，齒頂高系數(shù)
齒根高
工作齒高
全齒高
齒根角
齒頂角
頂錐角
根錐角
（四）主減速器雙曲面齒輪校核
根據(jù)程序的結(jié)果，主動小齒輪的螺旋角，最初我們選的是，兩數(shù)的基本差值,滿足基本要求，可取的螺旋角，查《汽車設計》，重合度，較好。
齒輪的輪齒毀壞方式：過載斷掉，齒接觸面的點蝕及剝落，齒接觸面的粘連膠合，彎曲疲勞斷掉，齒接觸面的磨損等。
1、 單位齒長圓周力
主動輪大端分度圓直徑
按發(fā)動機的變速器一擋傳動比和最大的轉(zhuǎn)矩計算
上式中：——發(fā)動機輸出的最大的轉(zhuǎn)矩；
——主動小齒輪分度圓的直徑.
——變速器一擋傳動比；
按上式 N／mm<982N/mm
按變速器的直接檔速比和發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩計算
。
計算結(jié)果滿足要求。
2、 輪齒的彎曲強度
錐齒輪輪齒的齒根彎曲應力公式
:為所計算的齒輪的計算轉(zhuǎn)矩
：過載的系數(shù),取。
：尺寸的系數(shù)。
：質(zhì)量的系數(shù)
：齒面的載荷的分配系數(shù)
①主動錐齒輪的強度校核
1)以發(fā)動機的最大扭矩和傳動系的一擋傳動比計算出來的主動小錐齒輪的轉(zhuǎn)矩為計算扭矩來校核
2)運行平均扭矩計算的主動齒輪轉(zhuǎn)矩是計算的扭矩校核值
②從動錐齒輪強度校核
1)用發(fā)動機最大扭矩和傳動系變速器1擋傳遞比所計算出來的大齒輪的轉(zhuǎn)矩為扭矩校核
2)以汽車行駛平均轉(zhuǎn)矩計算從動齒輪轉(zhuǎn)矩為扭矩來校核
3、 輪齒接觸強度
錐齒輪齒面接觸應力公式：
T：為所計算齒輪的計算轉(zhuǎn)矩
：尺寸的系數(shù)。
：質(zhì)量的系數(shù)
:過載的系數(shù)
：齒面的載荷的分配系數(shù)
由于接觸應力是一樣的，此處我們只計算主動齒輪。
1)按主動輪計算載荷計算
2)按日常的行駛轉(zhuǎn)矩計算
（五） 錐齒輪的材料
滲碳的合金鋼是生產(chǎn)汽車減速器的重要材料，這里包含22CrNiMo，20GrMnTi，20MnTi，B20MnVB，等等。
本設計計劃使用20GrMnTi。這種材料的優(yōu)點是：一外表面硬化層含碳量較高，耐磨性和抗壓性較好；二內(nèi)部較軟，韌性非常好。有這以上兩優(yōu)點，使它的彎曲強度，承受載荷的能力和表面接觸強度都很好，鍛造，切削加工等的性能也都很好。當然也有缺點：熱處理太貴，硬化層以下軟，有可能在承受載荷較大時發(fā)生塑性變形。
（六）主減速器主從動齒輪的支撐方案
主減速器在整個動力傳遞過程中至關重要，其其齒輪嚙合要良好，工作必須良好，整體完好不容損壞。它的加工質(zhì)量，加工工藝性，材料剛度，還有后期裝配的環(huán)節(jié)都與主減速器的安裝有關。
1、主動錐齒輪的支撐
主動的小錐齒輪可以采用懸臂式的固定方案，也可以選用跨置式的固定方案。
懸臂式支撐主要是在主動小齒輪的大端延長軸頸部分的長度，并安裝上兩個或兩個以上的圓錐滾子軸承，將其很好的固定下來。我們重新設計，要充分考慮到承載力的問題，讓固定主動小齒輪軸頸的大端兩個圓錐滾子軸承外，靠近點齒輪軸承在軸頸上的軸向力，反向軸向力則讓軸頸末端的圓錐滾子軸承承受，從而增加兩軸承之間的軸向距離，支撐剛度大大提高。
跨置式支撐需要在錐齒輪的兩端都有圓錐滾子軸承支撐，顯然在主減速器這里，由于有差速器的位置影響，根本無法滿足安裝要求，故在此處，我們不再過多考慮跨置式支撐結(jié)構(gòu)。
微型客車的驅(qū)動橋的設計，不傳遞較大扭矩，要求結(jié)構(gòu)簡單，布置容易，易于安裝，且成本姚笛。懸置式的安裝方式較為合適。
2、從動錐齒輪的支撐
由驅(qū)動齒輪支撐軸承的數(shù)量是軸承的數(shù)量有關，其支護形式，與軸承之間的距離也有關。從東錐齒輪多用圓錐磙子軸承支撐。為了提高支撐剛度，大兩圓錐磙子軸承應向內(nèi)，以減少軸承之間的距離。盡可能讓載荷能均勻地分配在支撐軸承上，讓齒圈齒輪雙側(cè)的軸承的距離接近相等。
第三章 差速器的設計
（一）差速器的結(jié)構(gòu)型式
我們使用對稱式圓錐行星齒輪差速器。對稱式圓錐行星齒輪差速器由外殼一個，兩半軸齒輪，2行星齒輪，以及1個行星齒輪軸構(gòu)成。其工作原理如下面圖示。、分別是左右差速器的半軸角速度；是行星齒輪的自轉(zhuǎn)角速度；就為主減速器的差速器殼體的角速度。
圖 圓錐齒輪差速器原理簡圖
當微型客車在良好道路上做不轉(zhuǎn)彎運動時，差速器的各配部件沒有彼此運動，然后，
在這種情況下，議定一字軸式差動器殼體旋轉(zhuǎn)力P，帶動行星差動齒輪以半軸的中心軸旋轉(zhuǎn)，此時行星差動齒輪乜有繞行星差動齒輪軸的旋轉(zhuǎn)。行星齒輪輪齒以的反作用力。對稱式差速器，左右兩半軸的齒輪的的參數(shù)完全一樣，故在轉(zhuǎn)矩傳遞的過程中，傳動軸傳遞過來的額轉(zhuǎn)矩在此處被均勻的分配到左、右半軸，所以汽車在道路上直線行駛時，左、右驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)矩一樣。
當汽車轉(zhuǎn)彎時，若無差速器作用，由于外側(cè)車輪的轉(zhuǎn)彎半徑大于內(nèi)側(cè)車輪的轉(zhuǎn)彎半徑，同時角速度是相同的，這個時候，內(nèi)外側(cè)車輪的線速度不再一樣，內(nèi)側(cè)車輪出現(xiàn)滑轉(zhuǎn)，外側(cè)車輪出現(xiàn)滑移，同時受到相反的附加阻力，輪胎會磨損的很快很快，而且駕駛的安全性不能保障?，F(xiàn)在汽車都帶有差速器，拐彎的附加阻力距會使差速器的行星齒輪產(chǎn)生繞差速器行星齒輪軸的自傳，與行星的齒輪軸的公轉(zhuǎn)一起起到差速的作用，有效避免了兩車輪在路面上的劃轉(zhuǎn)和劃移，確保了兩車輪的用不一樣的角速度正常運動。所以只要車輛不是在直線運行，差速器就會工作。
差速器在路面上工作時，行星齒輪有繞差速器軸心的“公轉(zhuǎn)”，還有繞行星齒輪軸的自轉(zhuǎn)。這時外側(cè)車輪和她相連接的半軸齒輪的轉(zhuǎn)速會比內(nèi)側(cè)齒輪提高很多，且增高量為，這樣，外側(cè)的半軸齒輪角速度就為：
與此同時，外側(cè)半軸角速度增加，內(nèi)側(cè)半軸角速度必然會減少，而且減低量與外側(cè)半軸角速度的增加量一樣，也為，關于本次選擇的對稱式差速器，左右半軸的齒數(shù)一致，所以內(nèi)側(cè)半軸的齒輪的轉(zhuǎn)速為：
根據(jù)上面的計算可以得出差速器的工作時轉(zhuǎn)速的關系為
即差速器殼體的轉(zhuǎn)速正好是兩半軸的齒輪的轉(zhuǎn)速和的二分之一。
由式（4-9）知：
當時，
當時，
當時，
若，則說明從動錐齒輪的轉(zhuǎn)速是0，如果是采用用駐車制動器強迫讓差速器的殼體的轉(zhuǎn)速為0，該車可能會出現(xiàn)漂移和急轉(zhuǎn)彎，出現(xiàn)嚴重失控顯現(xiàn)，很危險。
（二）差速器的基本參數(shù)的選擇及計算
1、行星齒輪基本參數(shù)選擇
本微型載客汽車選用2個行星齒輪。
2、行星齒輪球面半徑的確定
行星齒輪差速器一般由行星齒輪球面的半徑?jīng)Q定，球面半徑是行星齒輪裝配的大小，表明差速器圓錐齒輪節(jié)錐矩，也表征了差速器的強度特征。
球面半徑根據(jù)經(jīng)驗公式來確定：
上式中：—行星齒輪的球面半徑的系數(shù)；
—計算的轉(zhuǎn)矩，。
定下來以后，就可以利用下面的公式選擇其節(jié)錐矩：
3、行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)的選擇
為了保證齒輪強度足夠，需要計算出較大地模數(shù)，而且行星的齒輪齒數(shù)要盡可能的少，可是最少不能少于10。一般情況下，半軸的齒輪齒數(shù)選擇范圍為14~25；按照經(jīng)驗，選擇半軸齒輪和行星小齒輪齒數(shù)時，兩者齒數(shù)的比值在大于1.5，小于2的范圍里比較合適；當然行星齒的數(shù)目必須能夠整除兩半軸的齒輪的齒數(shù)的和，不然不能合理安裝。按照以上的要求，暫選差速器差動行星小齒輪的個數(shù)為兩個，齒數(shù)10個，半軸的齒輪的齒數(shù)18個。
4、差速器差動半軸一端的齒輪外徑和圓錐齒輪模數(shù)的計算
行星齒輪節(jié)錐角和半軸齒輪節(jié)錐角的計算：
；
式中：，為行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)
圓錐齒輪大端模數(shù)：
取
求節(jié)圓半徑得：
5、壓力角
已往差速器嚙合齒輪的齒的壓力角是，齒高系數(shù)基本上都是1，齒數(shù)最起碼要13個。現(xiàn)如今的差速器嚙合的壓力角基本上壓力角都采用，而且齒高的系數(shù)也減少到0.8，最少齒數(shù)由原來13個降低到現(xiàn)在10個。所以初定壓力角為
6、安裝孔的直徑和安裝孔的深度的計算
根據(jù)《汽車工程手冊》中：
式中：— 殼體上的轉(zhuǎn)矩；
— 行星齒輪數(shù)；
— 行星齒輪的接觸面中心點與錐頂之間的間隔，計算的結(jié)果為19.44mm；
— 支柱面許用的擠壓應力，這里為69N/mm。
（三）差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計算
1.行星齒輪的齒數(shù) （應盡量取小值） 取10
2.半軸齒輪的齒數(shù) 且須滿足安裝條件 取18
3.模數(shù)
4.變位系數(shù)
5.齒頂高系數(shù)
6.徑向間隙系數(shù)
7.齒的面寬
8.齒的全高
9.齒的工作高
10.壓力角
11.軸交角
12.節(jié)圓的直徑
13.節(jié)錐角
14.節(jié)錐距
15. 周節(jié)
16.齒頂高
17.齒根高 （四）差速器直齒錐齒輪的強度計算
我們對差速器齒輪的強度核重點是彎曲強度，疲勞壽命此處不予考慮，因為行星齒輪在直線行駛時只起等臂推力桿的作用，當出現(xiàn)轉(zhuǎn)速值有差異時，行星小齒輪對比于半軸的齒輪就會出現(xiàn)相對運動。
汽車的差速器齒輪的彎曲應力為：
（N/mm）
式中： —差速器差動的行星小齒輪傳遞其中一個半軸齒輪的力矩，N.m；
—主減速器從動齒圈所傳遞的扭矩；
—行星小齒輪的數(shù)目；
—半軸齒輪的齒數(shù)；
—超載的系數(shù)，；
—質(zhì)量的系數(shù)，后橋驅(qū)動的驅(qū)動橋齒輪?。?
——載荷調(diào)分系數(shù)， ??；
——為被計算齒輪的的齒面寬度（mm）；
——為計算齒輪的模數(shù)；
——齒輪的彎曲應力的綜合調(diào)整系數(shù)；取0.258
—許用的彎曲應力是
當時，
N.m
計算得
<980
以上數(shù)據(jù)滿足計算要求。
當為時，
N.m
結(jié)果滿足計算要求。
第四章 半軸的設計
（一）半軸型式
差速器傳遞的扭矩最終要通過半軸，才可以傳地道輪胎，如此半軸也是動力傳動的系統(tǒng)中非常緊要地一部分。
根據(jù)承受的力的情況的差異，半軸可以分為一種半浮式的半軸和另一種全浮式的半軸。
1） 半浮式半軸
半浮式半軸除了其首要工作是傳送動力外，另一方面，還要承受其他三個方向的力和力距。根據(jù)這一受力特性，半浮式半軸的所受到的沖擊力和力距較大。但是他的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，可以簡單的用圓錐面和鍵固定輪轂。所以它好像僅僅應用在轎車和輕型的客貨通用的汽車上。
2）全浮式半軸
半浮式半軸的受力相對會多一些，而全浮式半軸的受力情況狀況則完全不同，全浮式半軸只受扭矩作用，另外任何力的作用都不受，至于其他的側(cè)向力，軸向力，等都由橋殼承擔。
全浮式的半軸必須要使用更復雜的樞紐，并安裝在兩錐頂相對錐頂對頂子軸承。全浮式半軸的汽車半軸外端鍛成凸緣，用螺栓和定位套，將凸緣和輪轂鎖緊在一起，螺栓被鎖緊螺母鎖緊，而且還有一定預緊度。另外半軸的鍛造性能比較好。
我們本次設計車型為微型客車，我們選擇半浮式半軸結(jié)構(gòu)，具體就是讓凸緣直接和車輪的輪盤相連接。
（二）半軸參數(shù)設計及計算
直徑是驅(qū)動半軸的最重要參數(shù)，要計算出來驅(qū)動橋半軸的精確尺寸，就必須嚴格按照其受扭矩情況的大小，精確合理的計算。
根據(jù)實際情況，半軸的計算需要考慮下面的受力情況：
（1）時的縱向力X2的值達到最大，與地面的接觸系數(shù)0.8和側(cè)向力為零；
（2）側(cè)向力Y2達到最大值，然后車輛側(cè)滑的發(fā)生，輪胎和地面的側(cè)表面系數(shù)為，取1.0，縱向力為0；
（3）當垂直力Z2最大最大，車輛高速通過崎嶇不平的道路上，速度，kd是運動的載荷系數(shù)，縱向力和側(cè)向力0。
車輪縱向力、側(cè)向力也會受到輪胎與地面接觸系數(shù)值的或多或少的感化，即
根據(jù)計算，初定半軸直徑在。
半浮式半軸設計時應充分考慮下面的三種受力狀況：
（1）縱向力的值最大，側(cè)向力為0，垂向力，
取9720N
縱向力的最大值，取1．2，取0．8。得=5832N =4665.6N
半軸彎曲應力，和扭轉(zhuǎn)切應力為
a是輪轂的軸承與車輪中心平面的間隔，取0.06m
= 71.32mpa = 110.64mpa
合成應力
==232.49mpa
(2)側(cè)向力的值最大，縱向力為0，這種狀況下，整車產(chǎn)生側(cè)滑：外、內(nèi)輪上的垂直反力分別為
為汽車的質(zhì)心高度，?。?
為車輪距 取mm；
為側(cè)滑時的接地系數(shù)，取1．0。
計算得
外、內(nèi)輪上的側(cè)向力分別為
總側(cè)向力為=9720N。
外、內(nèi)輪半軸的彎曲應力和分別為
= 365.98mpa =3.31 mpa
(3)車輛通過崎嶇不平的道路，垂直力的最大值：
式中，是為動載系數(shù)，轎車：，貨車：，越野車：。
計算結(jié)果為8505N
半軸彎曲應力，為
=81.22Mpa
綜上所述，當半軸的半徑為0.030m時滿足合成應力的要求，在599mpa 到749mpa的規(guī)程內(nèi)。
（三）半軸花鍵的強度計算
半軸在承受最大轉(zhuǎn)矩是，我們還要考慮花鍵的安全性，故需要精確計算和核對花鍵所受到的擠壓應力和剪切應力。半軸花鍵形式采用矩形花鍵。
半軸花鍵的剪切應力為
（3-1）
半軸花鍵的擠壓應力為
（3-2）
T— —最大的轉(zhuǎn)矩，Nm；
DB— —花鍵的公稱外徑，mm；
dA— —花鍵的內(nèi)徑，mm；
z— —花鍵齒數(shù)，在此取；
Lp— —花鍵的總長度，mm；
b— —花鍵的總齒寬， mm；
— —載荷的不均衡系數(shù)，。
按以上兩公式計算得：
根據(jù)以上最大的傳遞扭矩的計算結(jié)果，剪切應力MPa33.68mpa<71.05，擠壓應力MPa63.16mpa<196,計算滿足要求。
（四） 半軸的其他主要參數(shù)的選擇
花鍵的參數(shù)：
齒數(shù)：，
模數(shù)：,
半軸長度： ,
油封外圓直徑：
法蘭參數(shù)：,分布圓,
十孔位置度 。
上述參數(shù)主要參考網(wǎng)絡文獻（1）。
（五）半軸的結(jié)構(gòu)設計及材料與熱處理
在用毛坯材料加工半軸時，花鍵的內(nèi)徑要不小于半軸的桿部的大徑，我們在選擇加工的半軸的時候，花鍵的端部加工的粗些，同時花鍵齒數(shù)相應增加，適當減少花鍵的深度。根據(jù)經(jīng)驗，花鍵通常選擇10個齒到18個齒之間。由于在此設計中半軸只受扭矩作用，所以半軸有可能產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)破壞。因此,我們設計的結(jié)構(gòu)時，我們要特別注意的加大過渡的圓角的半徑，減少應力集中的現(xiàn)象?，F(xiàn)代轎車中，廣泛的采用半軸的是漸開線的花鍵，矩形花鍵和梯形花鍵也有常用的。
那接下來半軸使用什么材料呢？據(jù)查資料，半軸的主要是采用含鉻的中碳合金鋼材料。在我國，大都采用的生產(chǎn)半軸的中炭合金鋼材料主要是40MnB,其效果非常好。以前增加半軸的強度和韌性主要采用調(diào)質(zhì)處理。近年來日益增多的是采用如高頻感應淬火、中頻感應淬火等。高頻感應淬火、中頻感應淬火使半軸的外表面達到HRC51～64的硬度，硬化的層的深度大概是半徑的1／3；不淬火區(qū)的硬度就能達到技術要求標準，HB246～279的范圍內(nèi)。由于半軸的表面有很大的殘余應力，而且本身的剛度較大，隨后采用噴丸處置、滾壓過渡圓角，等，充分提高提高半軸的強度，特別是疲勞強度。
第五章 驅(qū)動橋殼設計
（一）結(jié)構(gòu)方案分析
驅(qū)動橋殼總體上按不同的類型大致可分為可分式，整體式和組合式三種。
整體式的橋殼按加工的工藝的差別分成三類：鑄造的式，鋼管的伸張式與鋼板的沖壓焊接的式。鑄造整體的橋殼就像一個空心梁，差速器，主減速器，半軸都在其內(nèi)部，可以很容易的被拆裝，而且還有受到路面及車身的各種力，所以它本身具有很強的剛度和強度，但是簧下質(zhì)量較大，加工面多，制造工藝復雜。
（二） 驅(qū)動橋殼強度計算
橋殼的校核主要有以下幾種工況
1、靜載荷下
車輛在靜止狀態(tài)下危險的斷面在彈簧支座處
靜態(tài)彎曲的應力為：
上式中：
s：兩彈簧座中心的距離
：滿載時后軸的靜態(tài)的載荷。
b：車輪的內(nèi)邊緣與彈簧座中心的距離
：車輪的重量
2、不平道路行駛路面沖擊載荷的強度計算
動態(tài)的系數(shù)取
計算強度
3、最大的牽引力
左右兩側(cè)鋼板彈簧座之間的水平彎矩：
兩輪之間最大的切相反力
左右兩側(cè)鋼板彈簧之間的豎直彎矩：
合成轉(zhuǎn)矩：
合成的彎矩：
最終的合成的應力
計算結(jié)果滿足要求。
4、緊急剎車時
水平的彎矩
：
豎直的彎矩
：緊急制動的時候后軸的載荷移動系數(shù)取0.75
附著系數(shù)，取為 0.8
合成轉(zhuǎn)矩
：車輪滾動半徑
合成彎矩
合成應力
計算結(jié)果滿足要求。
5、橫向力最大時
橫向力最大時，整車有發(fā)生側(cè)滑的趨勢，外輪輪轂的內(nèi)軸承的里端為最危險斷面，右側(cè)車輪的橫向力的反作用力為
：剛剛有側(cè)滑趨勢時的附著系數(shù)
：質(zhì)心的高度
側(cè)向力
右后輪的輪轂的左軸承的徑向支撐力
因此
合成應力
綜上所述，橋殼的設計是滿足規(guī)定要求的。
（三）材料的選擇
管的彎曲應力和碳合金鋼軸低于５００N/mm^2，和剪切應力要小于249N/mm^2?？慑戣T鐵的橋殼的灣區(qū)應力低于310N/mm^2。
結(jié)合微型客車車的實際情況，考慮材料的塑性和焊接性能。我們選擇16Mn。
第六章 總 結(jié)
本次畢業(yè)設計歷時一個半月，時間稍微有些緊張，但是在緊張之余，我們通過加班加點，以認真態(tài)度對待大學期間最后一次對專業(yè)課程的設計，我們對此滿懷信心，經(jīng)過一個半月的奮斗，我還是如期完成了本期畢業(yè)設計的任務。
我的畢業(yè)設計的課題是柴油動力微型客車設計中的后橋設計。大學期間這是第一次設計后橋部分，以前的設計也都只是對于小零部件的設計，所以免不了偶爾會不知所措，但是通過老師的講解，和同學之間的交流，上網(wǎng)查閱資料，圖書館查閱資料，經(jīng)過認真理性的分析，調(diào)研，確定了設計思路，理解了動力傳遞過程。我們最終確定微型客車的后橋為驅(qū)動橋，發(fā)動機中置。整個發(fā)動機輸出的動力就需要經(jīng)過離合器、變速器、傳動軸、主減速器、差速器、半軸、輪轂、車輪，最終車輪被驅(qū)動，推動汽車前進，屬于后橋的部分有主減速器，差速器、半軸，當然對于本次設計，我們還要設計橋殼、主減速器殼，并根據(jù)選擇的輪胎型號設計輪輞。大體方向確定，具體細節(jié)方面，涉及到具體的一些經(jīng)驗問題，難免會有些不足，但是通過認真閱讀資料，都得到了很好的解決，這個過程辛苦并快樂著。
通過這次畢業(yè)設計，我基本上又將三年半以來學習的知識，又重新溫故了一遍，又學到了一些本來沒有意識到的問題，我非常開心，同時對工程制圖，機械原理，機械設計，幾何精度學等基礎知識，進行了一次系統(tǒng)的復習，針對考試而學習的心態(tài)沒有了，更多的是想著自己能夠通過自己的學習，設計出來實際結(jié)實可靠的產(chǎn)品來，學以致用，并且成功的用到了實踐中。本次設計也使自己查找手冊的能力大大提高。以前遇到了問題，基本上就是去咨詢老師，咨詢同學，再或者就是跳過去了，沒有一點自己想辦法查資料解決問題的意識。這此不一樣了，盡管還是有些問題會和老師同學一起解決，但是很大一部分問題都是自己上網(wǎng)或是查找手冊直接找到的結(jié)果。自己動手解決問題的意識更加強烈，不像以前一點意識都咩有！
同時，我也發(fā)現(xiàn)了設計過程中的一些問題，比如經(jīng)過系統(tǒng)的三年半的學習，所學知識盡管系統(tǒng)，但是掌握的還是有限。要想把自己的設計做到完美，僅僅依靠這些是不夠的，還要加強學習。學無止境。所謂：活到老，學到老，一生一世學不了。說的一點都沒有錯。所以盡管以后畢業(yè)了，學習還是不能中斷的。
當然在心態(tài)方面也有很多的收獲。比如讓我養(yǎng)成了一絲不茍的工作習慣，以前做事總是敷衍，沒有一點耐心，做到凳子上也不會安穩(wěn)一會兒，心里總是煩躁，靜不下心來。但是現(xiàn)在不一樣了，在做事的過程中，心里很是安靜，希望把每一個細節(jié)方面都做到位，在教室的凳子上一坐就是幾個小時不動，安靜耐心的做著自己腦子里想到的每一個細節(jié)。甚至吃飯都是叫外賣送到自己做事的樓下?？傊?，這次畢業(yè)設計對我?guī)砹撕艽蟮氖斋@，對我以后的工作也將會大有裨益。讓我收獲多多！
致 謝
在此，臨近畢業(yè)之際，已經(jīng)完成我的畢業(yè)設計。特別感謝林維老師細致入微的講解和指導，在這次設計中給了我們很多的幫助，特別感謝。我特別感謝在整個大學四年當中教育我，傳授我知識的大學老師們，謝謝你們無微不至的關心，謝謝你們的無私奉獻，在我們最好的年華，教會了我們生存的技能，教會了我們?nèi)绾巫鋈?。感謝學校在這四年里對我們的栽培，我們即將離開學校到社會上獨自闖蕩，我們會銘記母校恩情，回饋社會。
參 考 文 獻
1 王望予 汽車設計.機械工業(yè)出版社，2000.5
2 陳家瑞 汽車構(gòu)造.機械工業(yè)出版社，2000.5
3 余志生 汽車理論.機械工業(yè)出版社，2000.5
4 劉維信 汽車設計.清華大學出版社，2000
5 劉維信 原錐齒輪與雙曲面齒輪傳動，人民交通出版社，1980
6 劉維信 驅(qū)動橋，人民交通出版社，1987
7 曾平 機械設計，吉林科學技術出版社，1999
8 吳克堅 機械原理，高等教育出版社
9 徐先鋒 機械工程材料，清華大學出版社
10 閔行 材料力學，機械工業(yè)出版社
11 陳皓云 汽車設計課程設計指導書，機械工業(yè)出版社
12 羅叢敏 計算機繪圖實驗指導書，中南大學
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