机械毕业设计（论文）-柴油动力微型客车后桥设计（全套图纸）

河南科技大学车辆与交通工程学院 1 1 河河 南南 科科 技技 大大 学学 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）文） 题目柴油动力微型客车（后桥设计）题目柴油动力微型客车（后桥设计） 姓姓 名名 院院 系系 车辆与交通工程学院车辆与交通工程学院 专专 业业 车辆工程车辆工程 指导教师指导教师 2015 年年 6 月月 15 日日 河南科技大学车辆与交通工程学院 2 2 摘摘 要要 我的本科毕业设计论文题目是柴油动力的微型客车设计中的后桥设计部分及 其计算过程。 对于微型客车的布置形式主要采用发动机中置后轴驱动的方式，后桥部分动 力传递过程的部件主要有主减速器、差速器、半轴等。本次设计的主要任务就是 对主减速器、差速器、半轴、桥壳的设计和计算。发动机输出的动力经过离合器、 变速器、传动轴，动力才可以传递到后桥。而后主减速器采用单级主减速器就可 以满足微型客车的减速增扭的需要，这样也可以尽可能简化结构，增加空间利用 率，使制作工艺和成本都有所降低。差速器采用对称式单轴圆锥行星齿轮差速器， 因为微型客车运行条件是在较好的工作路面，可以充分的把传动轴传来的转距分 配到左右两半轴上，实现差速原理。半轴的设计，花键的设计都是通过严格的计 算和校核才得出来的计算结果，其参数也经过了仔细的选择。 在后轴驱动的汽车上，汽车后桥是整车设计中非常重要的部分，我们必须要 通过严格的设计和计算，才可以保证其强度，保证客车在运行过程中的安全。 关键词：关键词： 微型客车，主减速器，差速器，后桥 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 河南科技大学车辆与交通工程学院 3 3 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 河南科技大学车辆与交通工程学院 4 4 目 录 摘 要 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1 目 录 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 第一章 设计题目分析 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 6 第二章 主减速器设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 7 （一）主减速器的结构形式 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 7 1、主减速器的齿轮类型 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 7 2、主减速器齿轮的支承形式 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 7 （二） 主减速器的参数选择与设计计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 8 1、主减速器计算载荷的确定 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 8 （三）主减速器锥齿轮的主要参数选择 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 10 1、主、从动锥齿轮齿数 z1 和 z2 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 10 2、从动锥齿轮大端分度圆直径 2 D和端面模数 t m - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 11 3、 主，从动锥齿轮齿面宽 1 b 和 2 b - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 11 4、双曲面齿轮副偏移距 E - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 12 5、中点螺旋角 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 12 6、 螺旋方向 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 12 7、 法向压力角 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 12 8、具体参数表 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 12 （四）主减速器双曲面齿轮校核 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 14 河南科技大学车辆与交通工程学院 5 5 1、 单位齿长圆周力 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 15 2、 轮齿的弯曲强度 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 15 3、 轮齿接触强度 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 16 （五） 锥齿轮的材料 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 17 （六）主减速器主从动齿轮的支撑方案 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 17 1、主动锥齿轮的支撑 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 17 2、从动锥齿轮的支撑 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 18 第三章 差速器的设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 18 （一）差速器的结构型式 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 18 （二）差速器的基本参数的选择及计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 20 1、行星齿轮基本参数选择 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 20 2、行星齿轮球面半径 )(mmRB 的确定 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 20 3、行星齿轮与半轴齿轮齿数的选择 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 21 4、差速器差动半轴一端的齿轮外径和圆锥齿轮模数的计算 - - - - - - - 21 5、压力角 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 22 6、安装孔的直径和安装孔的深度L的计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 22 （三）差速器直齿锥齿轮的几何尺寸计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 22 第四章 半轴的设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 25 （一）半轴型式 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 25 （二）半轴参数设计及计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 26 （三）半轴花键的强度计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 28 （四） 半轴的其他主要参数的选择 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 29 （五）半轴的结构设计及材料与热处理 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 29 第五章 驱动桥壳设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 （一）结构方案分析 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 （二） 驱动桥壳强度计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1、静载荷下 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2、不平道路行驶路面冲击载荷的强度计算 - - - - 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3、最大的牵引力 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 河南科技大学车辆与交通工程学院 6 6 4、紧急刹车时 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 5、横向力最大时 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 （三）材料的选择 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 第六章 总 结 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 致 谢 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 参 考 文 献 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 第一章第一章 设计题目分析设计题目分析 后轮驱动的客车驱动桥处于动力传动系末端。其基本功能是将发动机经过传 动系统传递的转矩增大，同时降低转速，并把这些转矩合理的分配到左右驱动轮。 同时后轴作为整车的主要受力部件，接受着路面对整车二分之一的力，有横向力， 纵向力、笔直力。驱动桥基本上是主减速器，差速器，轮传动部件和驱动桥壳。 驱动桥有断开式和非断开式。在选择的时候，还应当根据汽车设计的类型， 还有该汽车使用的条件状况，并且还要考虑我们现有的生产条件，还得和其他组 员所设计的如悬架的配合， 从而保证整车的预期性能和要求可以得到一次性实现。 在我们的设计开始之前，我们需要考虑与后桥匹配的一些部件的选择。对于微型 客车，运行条件较平顺，整体式车桥，其构造比较一般，加工工艺性良，成本非 常低，运转牢靠，维修容易方便。断开式车桥，结构比较复杂一些，对装配的工 艺要求较高，但是其行驶平顺性较好，当一侧车轮收到路面不平的冲击载荷时， 不至于使整个车身都倾斜一个角度，乘坐舒适性也较好。与后桥匹配地悬架系统 尽管不是本次设计的内容，但悬架与汽车后桥匹配后，簧下质量也是一个实质性 的参数，它关乎着整个车辆的运行平稳性，乘坐的舒适性。我通过网上查找，参 照微型客车的整体布局参数、参观河南科技大学车辆整车陈列室的微型客车底盘 实物和车辆学院整车拆装室内微型轿车实物和参考资料中有关的其他车型，提出 微型客车驱动桥的设计要满足的一些基本要求： 主减速器比要选在合适的范围内，从而保证客车在运营过程中燃油经济型和 动力性十足。 河南科技大学车辆与交通工程学院 7 7 传动效率要高。 主减速器和差速器的齿轮还有一些运动件的工作要平稳，噪声要小。 为满足足够的通过性，离地间隙要足够合适，所以外廓尺寸要小。 能够承受来自地面或车身的各种力和力距，所以强度和刚度一定要足够并且 尽可能降低簧下质量，下降大地对车身的打击，升高平顺性。构造明白易懂，工 艺性的加工方便，快捷，完好。制造要简易，调整和维修方便。 本次毕业设计参照网上查到的微型客车的整体布局参数、河南科技大学车辆学院 车辆陈列室微型客车底盘实物，车辆学院车辆拆装室微型轿车实物和相关图书馆 参阅资料中有关的其他车型，同时配合大学所学课程完成本次设计微型客车的驱 动桥的设计任务。 第二章第二章 主减速器设计主减速器设计 （一）主减速器的结构形式（一）主减速器的结构形式 主减速器的布局方式紧要是按照齿轮的类别、主动齿轮、从动齿轮的安装方 式、减速形式等的不同而不同。 1、主减速器的齿轮类型、主减速器的齿轮类型 主减速器的齿轮类型有好多种设计的方式，其中比较典型的有两种，一是双 趋面轮齿齿轮，二是螺旋轮齿锥齿轮。现代汽车逐渐速器的齿轮基本采用螺旋轮 齿锥齿轮。螺旋锥齿轮传动在高负荷下，工作平稳，噪音也很小，滑动速度较低， 齿面上的接触力小。本次设计根据设计要求也将采取单级锥齿轮传动。 2、主减速器齿轮的支承形式、主减速器齿轮的支承形式 本题设计题目为微型客车，所以采用悬臂式安装。采用悬臂式安装主要是考 虑其安装方法的可行性，保证轴颈足够长，齿轮刚度足够大。此处两轴承之间的 间隔应大于等于 2.5 倍的悬臂长度。 河南科技大学车辆与交通工程学院 8 8 （二）（二） 主减速器的参数选择与设计计算主减速器的参数选择与设计计算 1、主减速器计算载荷的确定、主减速器计算载荷的确定 发动机选择 最高转速：4000rpm 最大功率：55kw 最大扭矩：131N.m 主减速比 i0 的确定 关于我们微型小客车的设计， 一个已知的发动机最大功率 amax P及其相应 的转速 p n 下，我们选择的值 0 i 应能保证汽车能达到的最高速度。这时 i0值应按下 式来确定： gha pr i nr i max 0 )472 . 0 377 . 0 ( = 式中 rr - - - - - - - - - 车轮滚动半径，此处自定轮胎型号为 185/65R14，所以滚 动半径为298.05mm=25.4/214+65%185。 igh- - - - - - - - - 变速器高档传动比。igh =1 把4000r/n=nn, amax v140Km/h= 代入上式 4.3 1*140 4000*29805.0*4.0 *4.0 max 0 = gh pr iv nr i 计算得 i0=3.4 、从动齿轮的计算转矩ce： Tce= demax1 f 0 k Tki i i n 式中： Tce- - - - - - - - - 计算转矩，Nm； T emax - - - - - - - 发动机的最大转矩；T emax =131N.m n- - - - - - - - - - - 驱动桥数， n= 1； if- - - - - - - - - - - 分动器的传动比， if= 1； i0- - - - - - - - - - - 逐渐速器的传递比， i0=3.4； 河南科技大学车辆与交通工程学院 9 9 - - - - - - - - - - - 变速器的传动效率， =0.90； k- - - - - - - - - - - 液力变矩器变矩系数， K=1； Kd- - - - - - - - - - - 动载系数， Kd=1； i1- - - - - - - - - - - 变速器的 1 挡的传动比，i1=3.66； 将数据代入上式可得： Tce=1467.15N.m 2）、从动锥齿轮的计算转矩csT是由驱动轮打滑转矩测定： 1 22 CST m r i rmG = 式中： 2 G - - - - - - - - 后桥驱动轴上的重量，为 40%G=40%18000=7200N 2 m - - - - - - - - 加快时质量的移动系数， 2 m =1.1； - - - - - - - - - 轮胎接地系数， =0.85； r r - - - - - - - - - 车轮滚动半径，0.298m； mi - - - - - - - - - 车轮到差速器壳体的传动比， m i =1； - - - - - - - - - - 齿圈到车轮的动力传递效率，取 0.9； 将数据代入公式可得到Tcs=2229.04 N.m 3）、该从动锥齿轮的计算转矩cfT 是根据汽车的均匀的扭矩计算 )( Tcf fff i rG ja dm ra += 式中：Ga- - - - - - - - - - 汽车总重量，18000N； r r - - - - - - - - - - - 车轮滚动半径，0.298m； mi - - - - - - - - - - - - 齿圈到到车轮的减速比，取 1； d - - - - - - - - - - - 驱动轴传动效率，双曲面锥齿轮取 0.90； a f - - - - - - - - - - - 公路坡度系数，代表汽车在设计时允许持续爬坡 河南科技大学车辆与交通工程学院 10 10 的能力，取 0.06； j f - - - - - - - - - - 爬坡系数，取 0.017； 代入公式可得： cfT =458.92mN 所以，主动锥齿轮计算转矩97.491 n i T T cf zf = 。 N.m 齿圈的最大的计算扭矩取 1），2）两结果中的较小者，故 = Tc 1467.15N.m 主动锥齿轮的计算转矩： 479.46 0 c z i T T = N.m 如果选用弧齿锥齿轮副，传动效率则取 95%；若采用双曲面齿轮副作为主减 速器齿轮齿面，当 i5 时，主减速器齿轮之间的传递效率取=0.85，当 i5，取 =0.9，因为我们的主减速器的比为 3.4，故此处的传递的效率为 0.9. （三）主减速器锥齿轮的主要参数选择（三）主减速器锥齿轮的主要参数选择 1、主、从动锥齿轮齿数、主、从动锥齿轮齿数 z1 和和 z2 选择主减速器齿轮的齿的数量时应重视下面的因素； 主减速器两传动动齿轮的啮合要确保平稳，低噪音，而且抗疲劳强度要高。 两锥齿轮齿数和应不少于 40。由上文计算知逐减速器传递比定为 3.4，首先我们 选择小齿轮的齿数 z1=11，齿圈锥齿轮的齿数 z2=37。 所以根据上文的计算得 i0=3.4，= Tc 1467.15N.m，479.46 Tz =N.m。 河南科技大学车辆与交通工程学院 11 11 2、从动锥齿轮大端分度圆直径、从动锥齿轮大端分度圆直径 2 D和端面模数和端面模数 t m 从动锥齿轮的大端分度圆直径直接影响着整车的通过性。在本次设计中，增 大分度圆大径，会降低车辆的最小的离地间隙；减小分度圆直径 2 D，会缩短主动 小齿轮悬臂式安装的空间。 2 D可根据经验公式初选，即 3 22 cDTKD= 2DK 系数，（2DK=13.015.3） Tc 齿圈的计算转矩，1467.15mN ， 所以 2 D=（13.015.3） 3 1467.15=（147.72173.85）mm 初选 2 D=160mm 则 t m= 2 D/2z=160/37=4.3mm 初选 t m=4mm， 则 2 D=148mm 按照 t m= 3 cmTK校核sm=4 是否是合适的值，系数mK=（0.30.4） 此处，）0.40.3（ = t m 3 1467.15=（3.414.55），所以满足要求。 3、 主，从动锥齿轮齿面宽主，从动锥齿轮齿面宽 1 b 和和 2 b 锥齿轮的齿面过分的宽并没有什么好处，不仅会降低齿轮的强度和寿命， 而且会招致很多不利因素。如齿槽变窄，切削刀的刀尖圆角太小，太小的顶面所 造成的小端，这样不仅可以减少圆角半径，增加重点应力，也降低了刀具的使用 寿命。若齿轮在制造和安装时出现偏差，都会使小齿轮小端受力集结，早早得损 伤，损坏。此外，对齿面过宽也会导致装配空间减小，然而，齿面太窄，齿面的 磨损和轮齿的强度可以减少。 故，经过自己查询资料，从动锥齿轮的齿面宽度 2 b 推荐值为 Rb3 . 02， t mb102，本次微型客车主减速器双曲面齿轮采纳推荐： 22155. 0Db =0.15514823mm 大齿轮的齿面宽度要稍大于小齿轮的齿面宽度，而且两边都要稍长一些，此处 河南科技大学车辆与交通工程学院 12 12 我们取 1.1 倍的加大量。故取1b=1.12b25mm 4、双曲面齿轮副偏移距、双曲面齿轮副偏移距 E E 的值太小，不能充分发挥的准双曲面的齿轮的传动的优点，E 的值太大会使 齿表面纵向划太大，会造成齿面的前期磨损和拉伤。针对本次微型客车的相关设 计，E0.2D2，且 E40%A2。此处 E 是随着主传动比的加大而增大，但应保证齿 轮不发生根切， 此处我们的主传动比已经确定， 不发生根切。 故我们选择 E20%D2， 而且 E39%A2. 5、中点螺旋角、中点螺旋角 增大，轮齿强度变大，重合度跟着变大，齿数啮合越多，传动更平稳。 减少，轴向力变大，轴承压力变大，轴承的使用时间变短。 本次设计选用 为 35 度。 6、 螺旋方向螺旋方向 主、从动锥齿轮的螺旋方向是相反的。当该微型客车处于行进状态的时候， 小齿轮受到的横向力，必须朝着锥顶的反方向，两啮合齿轮趋向彼此远离的反向， 可以有效避免轮齿间的卡死损坏。故当汽车前进时，主动锥齿轮左（从锥顶）， 从动锥齿轮是正确的。 7、 法向压力角法向压力角 选用双曲面齿轮副，主动齿轮压力角不相等，齿圈的压力角是相等的。因而 选取平均压力角时，微型客车取压力角= 20。 8、具体参数表、具体参数表 参数及其计算确定 河南科技大学车辆与交通工程学院 13 13 名 字 代 码 公 式 和 说 明 结果 轴交角 按 需 要 确 定 ， 一 般 17010，最常用90 =90 螺旋角 通常=4035 m ，最常用 = 35 m 。 =35 m 大端的 分度圆的直 径 e d 是根据经验的公式而娶， 获 得的端面的模数，zmd ee = mmde44 1= mmde148 2 = 分锥角 2211 ,arctan,90=zzQ = 6.561 1 ， = 73.44 2 外锥距 sin2 ee dR = mmRe77.20= 齿宽系 数 3 1 4 1 = eR Rb mm R 3238. 0 1= mm R 2979. 0 2 = 齿宽 eRR b= mmb25 1= 中点模 数 )5 .01 ( Rem mm= 3.404= m m 中点法向模 数 mmmn mmcos= 3.44= mn m 中点分 度圆直径 )5 .01 ( Rem dd= mmdm36.876 1 = mmdm125.955 2 = 中点锥 距 bRR em 5 .0= mmRm64.7= 河南科技大学车辆与交通工程学院 14 14 顶隙 e mcc * =， 顶隙系数178 . 0 * =c 0.712=c 齿顶高 eaa mhh * =， 齿 顶 高 系 数 85 . 0 * = a h 4 . 3= a h 齿根高 ef mchh)( * a += 4.112= f h 工作齿 高 eak mhh * 2= mmhk6.8= 全齿高 fa hhh+= mmh7.512= 齿根角 ; arctan eff Rh= =2.81,2.34 21ff 齿顶角 12, 21fafa = =2.34,2.81 21aa 顶锥角 aa += =76.96,8.191 21aa 根锥角 ff = =1.817,3.041 21ff （四）主减速器双曲面齿轮校核（四）主减速器双曲面齿轮校核 根据程序的结果，主动小齿轮的螺旋角 o 0796.53 1 =，最初我们选的是 o 09.53 1= ，两数的基本差值 oo 50104 . 0 ,满足基本要求，可取的螺旋角 ooo 40)7436.270796.53(*5 . 0)(5 . 0 21 =+=+=，查汽车设计，重合度 8 . 1= F m，较好。 河南科技大学车辆与交通工程学院 15 15 齿轮的轮齿毁坏方式：过载断掉，齿接触面的点蚀及剥落，齿接触面的粘连 胶合，弯曲疲劳断掉，齿接触面的磨损等。 1、 单位齿长圆周力单位齿长圆周力 主动轮大端分度圆直径mmd44 1= 按发动机的变速器一挡传动比和最大的转矩计算 mmN b iT p e / 102 2 1 3 1max D = 上式中：maxeT发动机输出的最大的转矩m131N； D1主动小齿轮分度圆的直径mm44. 1i变速器一挡传动比；66. 3i = 按上式55.479 2344 103.661312 3 = =p Nmm982N/mm 按变速器的直接档速比和发动机的最大转矩计算 2 1 3 4max D 102 b iT p e =267N/mmmm/259 2344 1011312 3 = =N。 计算结果满足要求。 2、 轮齿的弯曲强度轮齿的弯曲强度 锥齿轮轮齿的齿根弯曲应力公式 FZJmK KKTK sv ms w 2 0 3 10*2 = T :为所计算的齿轮的计算转矩 0 K：过载的系数,取1 0 =K。 s K ：尺寸的系数。 v K ：质量的系数 河南科技大学车辆与交通工程学院 16 16 m K ：齿面的载荷的分配系数 主动锥齿轮的强度校核 1)以发动机的最大扭矩和传动系的一挡传动比计算出来的主动小锥齿轮的转 矩 ze T 为计算扭矩来校核 awa sv ms w MPMP FZJmK KKTK 700394 35 . 0 *44*25*6 . 1*1 0 . 1*5 . 0*1*46.479*10*210*2 3 2 0 3 = 2)运行平均扭矩计算的主动齿轮转矩 zF T是计算的扭矩校核值 awawcF MPMP 9 . 210101 35 . 0 *6 . 5*8*32*1 1 . 1*685 . 0 *1*188*10*2 2 3 = 从动锥齿轮强度校核 1)用发动机最大扭矩和传动系变速器 1 挡传递比所计算出来的大齿轮的转矩 ce T 为扭矩校核 awawcF MPMP700441 3 . 0*6 . 5*37*32*1 1 . 1*685 . 0 *1*3262*10*2 2 3 = 2)以汽车行驶平均转矩计算从动齿轮转矩 cF T为扭矩来校核 awawcF MPMP 9 . 210112 3 . 0*6 . 5*8*32*1 1 . 1*685 . 0 *1*3262*10*2 2 3 = 3、 轮齿接触强度轮齿接触强度 锥齿轮齿面接触应力公式： FJK KKKTK d C v fmSp j 3 0 1 10*2 = T：为所计算齿轮的计算转矩 s K ：尺寸的系数。 v K ：质量的系数 0 K :过载的系数 河南科技大学车辆与交通工程学院 17 17 m K ：齿面的载荷的分配系数 由于接触应力是一样的，此处我们只计算主动齿轮。 1)按主动轮计算载荷计算 ajj MP2800 7 . 1637 233 . 0 *32*1 10*1*1 . 1*1*1*735*2 142.66 6 . 232 3 = 2)按日常的行驶转矩计算 ajj MP1750 3 . 828 233 . 0 *32*1 10*1*1 . 1*1*1*188*2 142.66 6 . 232 3 = （五）（五） 锥齿轮的材料锥齿轮的材料 渗碳的合金钢是生产汽车减速器的重要材料， 这里包含 22CrNiMo， 20GrMnTi， 20MnTi，B20MnVB，等等。 本设计计划使用 20GrMnTi。 这种材料的优点是： 一外表面硬化层含碳量较高， 耐磨性和抗压性较好；二内部较软，韧性非常好。有这以上两优点，使它的弯曲 强度，承受载荷的能力和表面接触强度都很好，锻造，切削加工等的性能也都很 好。当然也有缺点：热处理太贵，硬化层以下软，有可能在承受载荷较大时发生 塑性变形。 （六）主减速器主从动齿轮的支撑方案（六）主减速器主从动齿轮的支撑方案 主减速器在整个动力传递过程中至关重要，其其齿轮啮合要良好，工作必须 良好，整体完好不容损坏。它的加工质量，加工工艺性，材料刚度，还有后期装 配的环节都与主减速器的安装有关。 1、主动锥齿轮的支撑、主动锥齿轮的支撑 主动的小锥齿轮可以采用悬臂式的固定方案， 也可以选用跨置式的固定方案。 悬臂式支撑主要是在主动小齿轮的大端延长轴颈部分的长度，并安装上两个 或两个以上的圆锥滚子轴承，将其很好的固定下来。我们重新设计，要充分考虑 到承载力的问题，让固定主动小齿轮轴颈的大端两个圆锥滚子轴承外，靠近点齿 河南科技大学车辆与交通工程学院 18 18 轮轴承在轴颈上的轴向力，反向轴向力则让轴颈末端的圆锥滚子轴承承受，从而 增加两轴承之间的轴向距离，支撑刚度大大提高。 跨置式支撑需要在锥齿轮的两端都有圆锥滚子轴承支撑，显然在主减速器这 里，由于有差速器的位置影响，根本无法满足安装要求，故在此处，我们不再过 多考虑跨置式支撑结构。 微型客车的驱动桥的设计，不传递较大扭矩，要求结构简单，布置容易，易 于安装，且成本姚笛。悬置式的安装方式较为合适。 2、从动锥齿轮的支撑、从动锥齿轮的支撑 由驱动齿轮支撑轴承的数量是轴承的数量有关，其支护形式，与轴承之间的 距离也有关。从东锥齿轮多用圆锥磙子轴承支撑。为了提高支撑刚度，大两圆锥 磙子轴承应向内，以减少轴承之间的距离。尽可能让载荷能均匀地分配在支撑轴 承上，让齿圈齿轮双侧的轴承的距离接近相等。 第三章第三章 差速器的设计差速器的设计 （一）差速器的结构型式（一）差速器的结构型式 我们使用对称式圆锥行星齿轮差速器。对称式圆锥行星齿轮差速器由外壳一 个，两半轴齿轮，2 行星齿轮，以及 1 个行星齿轮轴构成。其工作原理如下面图 示。 1 、 2 分别是左右差速器的半轴角速度； 3 是行星齿轮的自转角速度； 0 就 为主减速器的差速器壳体的角速度。 河南科技大学车辆与交通工程学院 19 19 图 圆锥齿轮差速器原理简图 当微型客车在良好道路上做不转弯运动时， 差速器的各配部件没有彼此运动， 然后， 021 = 0 3 = 在这种情况下，议定一字轴式差动器壳体旋转力 P，带动行星差动齿轮以半 轴的中心轴旋转，此时行星差动齿轮乜有绕行星差动齿轮轴的旋转。行星齿轮轮 齿以2/P的反作用力。对称式差速器，左右两半轴的齿轮的的参数完全一样，故 在转矩传递的过程中，传动轴传递过来的额转矩在此处被均匀的分配到左、右半 轴，所以汽车在道路上直线行驶时，左、右驱动轮的转矩一样。 当汽车转弯时，若无差速器作用，由于外侧车轮的转弯半径大于内侧车轮的 转弯半径，同时角速度是相同的，这个时候，内外侧车轮的线速度不再一样，内 侧车轮出现滑转，外侧车轮出现滑移，同时受到相反的附加阻力，轮胎会磨损的 很快很快，而且驾驶的安全性不能保障。现在汽车都带有差速器，拐弯的附加阻 力距会使差速器的行星齿轮产生绕差速器行星齿轮轴的自传，与行星的齿轮轴的 公转一起起到差速的作用，有效避免了两车轮在路面上的划转和划移，确保了两 车轮的用不一样的角速度正常运动。所以只要车辆不是在直线运行，差速器就会 工作。 河南科技大学车辆与交通工程学院 20 20 差速器在路面上工作时，行星齿轮有绕差速器轴心的“公转”，还有绕行星 齿轮轴的自转。这时外侧车轮和她相连接的半轴齿轮的转速会比内侧齿轮提高很 多，且增高量为 1 3 3 z z ，这样，外侧的半轴齿轮角速度就为： 1 3 301 z z += 与此同时，外侧半轴角速度增加，内侧半轴角速度必然会减少，而且减低量 与外侧半轴角速度的增加量一样，也为