高尔夫球车后桥（驱动桥）主减速器设计【全套CAD图纸和毕业答辩论文】

买文档就送 纸全套 Q 号交流 414951605 最新最全机械毕业资料 答辩优秀 摘要 高尔夫球车后桥（驱动桥）作为汽车四大总成之一，它承载着高尔夫球车的满载荷负重及地面经车轮、车架及承载式车身经悬架给予的铅垂力、纵向力、横向力及其力矩，以及冲击载荷；后桥（驱动桥）还传递着传动系中的最大转矩，桥壳还承受着反作用力矩。高尔夫球车驱动桥结构型式和设计参数除对汽车的可靠性与耐久性有重要影响外，也对汽车的行驶性能如动力性、经济性、平顺性、通过性、机动性和操动稳定性等有直接影响。另外，高尔夫球车驱动桥在汽车的各种总成中也是涵盖机械零件、部件、分总 成等的品种最多的大总成。例如，驱动桥包含主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置（半轴及轮边减速器）、桥壳和各种齿轮。由上述可见，高尔夫球车驱动桥设计涉及的机械零部件及元件的品种极为广泛，对这些零部件、元件及总成的制造也几乎要涉及到所有的现代机械制造工艺。本文参照传统驱动桥的设计方法进行了高尔夫球车驱动桥的设计。本文首先确定主要部件的结构型式和主要设计参数；然后参考类似驱动桥的结构，确定出总体设计方案；最后对一二级主，从动圆柱齿轮，半轴齿轮和全浮式半轴强度进行校核以及对支承轴承进行了寿命校核。 本设计有以下两大 难题，一是将发动机输出扭矩通过万向传动轴将动力传递到后轮子上，达到更好的车轮牵引力与转向力的有效发挥，从而提高载重汽车的行驶能力。二是差速器向两边半轴传递动力的同时，允许两边半轴以不同的转速旋转，满足两边车轮尽可能以纯滚动的形式作不等距行驶，减少轮胎与地面的摩擦。 本设计具有以下的优点：由于的是采用二级圆柱斜齿轮主减速器，使得整个后桥 的结构简单，制造工艺简单，从而大大的降低了制造成本。并且，提高了传动的可靠性。 本设计的最大特点是：主减速器是采用传统的圆柱斜齿轮减速器，与其他的齿轮相比，具有工作平 稳，噪音和振动小的优点，且经济性好。 关键词 ： 高尔夫球车 ;后桥 ;二级主减速器 ;圆柱斜齿轮 he is a of a, it of u, a he to to to u, in to to of to of is to to in of in is to is at a to to it is of to a to to to on of to of a of of 2 on in to on in to is u to to to to to of of is is of to of be to of a of is a to a of is a to of he to a to a he a 目录 前言 . 5 1 高尔夫球车发展简介 . 6 国内电动车行业发展现状 . 6 国内电动车行业发展前景 . 7 2 主减速器设计 . 9 主减速器的结构形式 . 9 主减速器的齿轮类型 . 9 主减速器的减速形式 . 10 主减速器主，从动锥齿轮的支承形式 . 10 主减速器的基本参数选择与设计计算 . 10 电机的选择 . 10 主减速器 传动装置的总传动比及其分配 . 11 主减速器传动装置的运动和动力参数计算 . 12 主减速器圆柱齿轮零件的设计计算 . 13 主减速器 轴的设计及其计算 . 21 主减速器 轴承寿命的校核 . 34 润滑与密封 . 37 结论 . 39 参考文献 . 40 致谢 . 41 前言 汽车后桥（驱动桥）位于传动系的末端。其基本功用首先是增扭，降速，改变转矩的传递方向，即增大由传动轴或直接从变速器传来的转矩，并将转矩合理的分配给左右驱动车轮；其次，驱动桥还要承受作用于路面或车身之间的垂直力，纵向力和横向力，以及制动力 矩和反作用力矩等。驱动桥一般由主减速器，差速器，车轮传动装置和桥壳组成。 对于高尔夫球车来说，要传递的转矩较乘用车和客车，以及轻型商用车都要小得多，以便能够在高尔夫球场上行驶，所以选择功率较小的发动机，对传动系统的要求不是很高，而驱动桥在传动系统中起着举足轻重的作用。随着目前国际上石油价格的上涨，汽车的经济性日益成为人们关心的话题，所以电瓶装置驱动的电力车就成了新型的贵族，而设计相适应的经济性高的传动机构就显得尤其重 要了。 设计后桥时应当满足如下基本要求： 1） 选择适当的主减速比，以保证高尔夫球车在给定的条件 下具有最佳的动力性。外廓尺寸小，保证高尔夫球车具有足够的离地间隙，以满足通过性的要求。 2） 齿轮及其他传动件工作平稳，噪声小。 3） 在各种载荷和转速工况下有较高的传动效率。 4） 具有足够的强度和刚度，以承受和传递作用于路面和车架或车身间的各种力和力矩；在此条件下，尽可能降低质量，减少不平路面的冲击载荷，提高汽车的平顺性。 5） 与悬架导向机构运动协调。 6） 结构简单，加工工艺性好，制造容易，维修，调整方便。 在本设计中还采用了 用 星齿轮轴以及传动机构半轴的零件图，通过对 握了从 础图形的绘制基础零件的绘制各类零件图的创建与绘制的方法，并且理解了机械图绘制的工作流程，为今后更好的学习和掌握各种应用软件和技能打下坚实的基础。 第一章 高尔夫球车的发展简介 目前国内的电瓶车主要用于观光载客、搬运货物之用，电动观光车的主要用途是在公园、景区、休闲度假村、大学、医院、高尔夫球场、房地产公司等场所用作载客，电动搬运车的主要用途是在工厂、港口码头、物流库 房等。电瓶车使用寿命一般为 8至 12年，其蓄电池使用寿命一般为 1使用维护情况）。 国内客户在采购电瓶车时应注意产品质量、售后服务和电瓶配置等。 电瓶车发展历史：源于 19世纪 80年代，用作私人轿车、载重卡车和城市公共交通车。电瓶 车的低速度、充电里程有限并不是缺点，而其无噪音、维修费低使其得以普及。 1920年之前，电瓶车一直在和汽油车竞争，后来电瓶车开始减少，因为电动启动器使汽油动力车变得更具吸引力，加上大量生产使汽油车成本降低。在欧洲，电动车一直被用作短程货运车。从 70年代开始，各国又重新对电动车产生兴趣，尤其是受到不应依赖外国石油和环境问题影响，导致一再改进电瓶车速度和行驶距离。 国内发展状况： 内电动车行业发展现状 二十一世纪的发展，可谓是“呼唤绿色环保”的时代，不但要求人们注重节约能源，更重要的是要 求人们更加注重居住环境和绿色环保，以实现社会的可持续发展。电动车是目前世界上唯一能达到零排放的机动车。由于环保的要求，加之新材料和新技术的发展，电动车进入了快速发展期。 我国石油资源比较贫乏，燃油与尾气的排放污染又是未来大中城市大气污染的主要污染源。为此我国发展电动车辆无疑是未来发展的必然趋势，也是符合绿色环保革命的需求，因为电动车辆环保，低能耗，它是绿色环保，净化空气污染的最好交通产物，如何给广大人民群众的居住环境和身心健康提供一个良好的生态环境，电动车产业的发展正是适应了这种趋势，更是一种社会可持续 发展的工具。 电动车作为绿色交通工具，将在 21世纪给人类社会带来巨大的变化。顺应当前国际科技发展的大趋势，将电动车作为中国进入 21世纪汽车工业的切人点，不仅是实现中国汽车工业技术跨越式发展的战略抉择，同时也是实现中国汽车工业可持续发展的重要选择。 目前我国电动车研究已取得阶段性成果，完成了概念车车身设计构想书及界面设计，电池方面正在组织开发镍氢电池、锂离子电池、锌空气电池、燃料电池，有望取得突破。电动车的标准体系已经编制完成，同时建立了有关电动车的数据库。电动车项目的国际合作正在按计划进行。 内电动车行业发展前景 根据目前国内市场状况和政府对电动车行业所持的态度，可以预见电国内电动车行业前景十分光明。 为维护我国能源安全，改善大气环境，提高加入 我国汽车工业的竞争力，科技部在 十五 国家 863计划中，特别设立电动车重大专项。专项将从国家汽车产业发展战略的高度出发，选择新一代电动车技术作为我国汽车科技创新的主攻方向，组织企业、高等院校和科研机构，以官、产、学、研四位一体的方式，联合进行攻关。计划在 十五 期间，促进我国符合市场经济发展要求的研发体系、机制和人才队伍的形 成，以电动车的产业化技术平台为工作重点，力争在电动车关键单元技术、系统集成技术及整车技术上取得重大突破，集中有限资源抢占新一代电动车制高点，促进我国汽车工业实现跨越式发展。 具体任务是推动纯电动汽车在特定区域的商业化运作；建立燃料电池汽车产品技术平台；实现混合动力电动汽车的批量生产，开发的产品通过国家汽车产品型式认证。同时，完善国家电动车示范区和相关电动车检测基地的建设；研究、制定促进电动车产业化的政策、法规和相关标准，完善相关基础设施的建设；支持北京绿色奥运车辆的研发和应用示范。为我国在 5 10年内实 现电动车的产业化奠定技术基础。 在电动车共性关键技术上，建立我国电动车整车的网络、总成及通讯协议规程，开发电动车基本车辆控制器模块，发展带有电子管理系统的高性能动力蓄电池组和具有数字控制系统的电机驱动系统，形成我国电动车零部件工业基础。 全国政协副主席、中国工程院院长徐匡迪曾在“十五”电动车重大科技专项的验收会上，对于电动车的应用前景表示，在特大型城市、机动车密集的区域、自然生态保护区以及旅游观光景区等领域，电动车将会因为政策上的鼓励得到普及应用。 科技部部长徐冠华说，中国发展电动车非常紧迫和重 要，中国车工业有跨越式发展的可能，所以要坚定不移地发展电动车。科技部将进一步加大对电动车专项的支持力度。 中国发展电动车具有独特的有利条件。其中，一个非常重要的因素是市场。中国人口众多，具有世界最庞大的客运交通市场，因此也具有世界最庞大的电动观光车、电动小轿车市场，这为中国电动车技术的发展创造了特殊的市场有利条件。 另外 , 大力发展电动车是从根本上缓解乃至消除中国石油危机的重要途径之一。目前在中国的石油消费中，交通运输业用油增长最为迅速。而中国已经成为继美国之后的第二大能源消费大国和第五大石油进口国 ，石油进口依存度已达 40%。美伊战争再次敲响中国石油安全问题的警钟。 无论从环保角度还是能源角度看 ,未来电动车都需要有一个大的发展 可能成为未来新的经济增长点 电动车更有着独特的市场 ,大都市都普遍存在着十分严重的交通问题和汽车尾气排放污染问题 速和短途的日常交通工具 ,电动车是十分理想的 ,其在中国有着得天独厚的发展条件和广阔的应用前景。 第二章 主减速器的设计 主减速器的结构形式 主减速器的结构形式主要是根据其齿轮的类型，主动齿轮和从动 齿轮的安置 方法以及减速形式的不同而异。 主减速器的齿轮类型 主减速器的齿轮有弧齿锥齿轮，双曲面齿轮，圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形式。在此选用弧齿锥齿轮传动，其特点是主、从动齿轮的轴线垂直交于一点。由于轮齿端面重叠的影响，至少有两个以上的轮齿同时啮合，因此可以承受较大的负荷，而且其轮齿不是在齿的全长上同时啮合，而是逐渐有齿的一端连续而平稳的地转向另一端，所以工作平稳，噪声和振动小。而弧齿锥齿轮还存在一些缺点，比如对啮合精度比较敏感，齿轮副的锥顶稍有不吻合就会使工作条件急剧变坏，并加剧齿轮的磨损和使噪声 增大；但是当主传动比一定时，主动齿轮尺寸相同时，双曲面齿轮比相应的弧齿锥齿轮小，从而可以得到更大的离地间隙，有利于实现汽车的总体布置。不过， 像圆柱齿轮传动只在节点处一对齿廓表面为纯滚动接触而在其他啮合点还伴随着沿齿廓的滑动一样，螺旋锥齿轮与双曲面齿轮传动都有这种沿齿廓方向的滑动。此外，双曲面齿轮传动还具有沿齿长方向的纵向滑动。这种滑动有利于唐合，促使齿轮副沿整个齿面都能较好地啮合，因而更促使其工作平稳和无噪声。但双曲面齿轮的纵向滑动产生较多的热量，使接触点的温度升高，因而需要用专门的双曲面齿乾油来润滑，且其 传动效率比螺旋锥齿轮略低，达96。其传动效率与倔移距有关，特别是与所传递的负荷大小及传动比有关。负荷大时效率高。螺旋锥齿轮也是一样，其效率可达 99。两种齿轮在载荷作用下对安装误差的敏感性本质上是相同的。如果螺旋锥齿轮的螺旋角与相应的双曲面主、从动齿轮螺旋角的平均值相同，则双曲面主动齿轮的螺旋角比螺旋锥齿轮的大，而其从动齿轮的螺旋角则比螺旋锥齿轮的小，因而双曲面主动齿轮的轴向力比螺旋锥齿轮的大，而从动齿轮的轴向力比螺旋锥齿轮的小。两种齿轮都在同样的机床上加工，加工成本基本相同。然而双曲面传动的小齿轮较大， 所以刀盘刀顶距较大，因而刀刃寿命较长。 主减速器的减速形式 由于 i=，一般采用双级主减速器， 双级减速驱动桥产品的优势：双级减速驱动车桥是驱动桥中结构比较简单的一种，制造工艺较简单，成本较低，经济性好；目前高尔夫球车发动机由于在载荷较小的情况下，选用双级圆柱齿轮传动的装置，来完成高尔夫球车的慢速与平稳的驾驶要求，双级的传动虽然效率有所下降，但是其平稳性好，适合在高尔夫球场上的行驶； 主减速器一二级主，从动圆柱齿轮的支承形式 作为一个载荷较小，极速不高的高尔夫球车来说 ，其支承形式很简单，不用过于复杂。装于轮齿大端一侧轴颈上的轴承，多采用两个可以预紧以增加支承刚 度的圆锥滚子轴承，其中位于驱动桥前部的通常称为主动圆柱齿轮前轴承，其后部紧靠齿轮背面的那个齿轮称为主动圆柱齿轮后轴承；当采用骑马式支承时，装于齿轮小端一侧轴颈上的轴承一般称为导向轴承。导向轴承都采用圆柱滚子式，并且内外圈可以分离（有时不带内圈），以利于拆装。 其他各级齿轮的支撑形式也大致差不多 . 主减速器的基本参数选择与设计计算 减速器电动机的选择 （ 1）选择电动机类型 按工作要求用 扇冷式笼型三相异步电动机，电压为 72V。 （ 2）选择电动机容量 电动机所需工作功率，按参考文献 1有 P 由式 000. 取工作机效率 w动装置的总效率 242齿轮轴承联 1第 10 章中表 10械传动和摩擦副的效率概略值，确定各部分效率为：联轴器效率 ，滚动轴承传动效率（一对） 承开式齿轮传动效率 轮，代入得 42 所需电动机功率为 15501000 . 因载荷平稳，电动 机额定功率参考文献 1第 19章所示 电动机的额定功率 （ 3）确定电动机转速 卷筒轴工作转速为 m 1 0 00601 0 0060 v 由参考文献 1可知，两级圆柱斜齿轮减速器一般传动比范围为 840，则总传动比合理范围为 408电动机转速的可选范围为 m 9 6 1 9m 08( 符合这一范围的同步转速有 1500 3000 种方案进行比较。由参考文献 1表 19得电动机数据及计算出的总传动比列于表 1中 表 动机数据及总传动比 表 案 2的电动机重量轻，价格便宜，但总传动比大，传动装置外廓尺寸大，结构不紧凑，制造成本高，故不可取。综合考虑电动机和传动装置的尺寸，重量，价格以及总传动比，选用方案 1较好，即选定电动机型号为 减速器 传动装置的总传动比及其分配 计算总传动比： 根据电动机满载转速n ，可得传动装置所要求的总传动比为 71 4 4 0 对于两级展开式圆柱斜齿轮减速器，当两级齿轮的材料的材质相同，齿宽系数相同时，为使各级大齿轮浸油深度大致相近（即两个大齿轮分度园直径接近），且低速级大齿直径略大，传动比可按下式分配，即 式中： 高速级传动比 i 减速器传动比 又因为圆柱齿轮传动比的单级传动比常用值为 3 5，所以选 i , i 。 方案 电动机型 号 额定功率 电 动 机 转 速n/( 总传动 比 步 转 速 满 载 转 速 1 1500 1400 3000 2890 减速器传动装置的运动和动力参数 传动装置运动和动力参数的计算 （ 1）各轴转速 m m 44 010m m （ 2）各轴输入功率 工作机轴 （ 3）各轴输入转距 d 工作机轴 轴号 功率 P/距 T/(转 速 n/(r/传动比 i 效率 电动机轴 1440 1 速轴 1440 速轴 速轴 1 作机轴 动和动力参数 减速器圆柱齿轮零件的设计计算 （一）高速级齿轮的设计 设计参数： 速级常用斜齿轮，则设计第一传动所用齿轮为斜齿圆柱齿传动。 1选定 齿轮的精度等级、材料及齿数。 1）运输机为一般工作机器，转速不高，故选用 7 级精度（ 2）材料及热处理： 由参考文献 2选择小齿轮材料为 40质），硬度为 280齿轮材料为45 钢（ 调质），硬度为 240者材料硬度差为 40 3）试选小齿轮齿数 221 Z ，大齿轮齿数 取 722 Z 4）选取螺旋角。初选螺旋角 =22 。 齿面接触强度设计 按参考文献 2式（ 10算，即 2131 2 1 ()t （ 1）确定公式内的各计算数值 1）试选 ）由参考文献 2知选取区域系数 ）由参考 文献 2 知选取齿宽系数 d=1 4）由参考文献 2 知查得 121 则， 5）小齿轮转距 1T T 10 ）由由参考文 2查得材料的弹性影响系数 12 8 9 .8 7）由参考文献 2按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 600；大齿轮的接触疲 劳强度极限 550由参考文献 2按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 600；大齿轮的接触疲劳强度极限 5508）由参考文献 2计算应力循环次数 91 6 0 6 0 1 4 4 0 1 ( 3 8 3 0 0 1 0 ) 6 . 2 2 1 1 0n j L 992 N 9）由参考文献 2查得接触疲劳寿命系 K ，； 10）计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1%，安全系数 S=1，由参考文献 2得 M P 1l i M P 2l i M P 21 （ 2） 计算 1）试计算小齿轮分度圆直径1计算公式得 t 2）计算圆周速度 t 3）计算齿宽 b 及模数）计算纵向重合度 a a 5）计算载荷系数 K 已知载荷平稳， 由参考文献 2选取使用系数取 1根据 ， 7 级精度，由参考文献 2查得动载系数 10.1表10得计算公式和直齿轮的相同 故 由 参考文献 2查得 由表 10得 1 . 4。 故 载 荷 系 数 6）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由参考文献 2 得 311 7）计算模数 n 2c o o 3按齿根弯曲强度设计 由 参考文献 2 213 212 c o sF a S an Y （ 1） 确定计算参数 1）计算载荷系数 0 7 2）根据纵向重合度 ，从参考文献 2查得螺旋角影响系数 Y=3）计算当量齿数 取齿型系数 由参考文献 2查得 取应力校正系数 由参考文献 2查得 参考文献 2查得小齿轮的弯曲疲劳极限1 500F E ，大齿轮的弯曲疲劳极限2 380F E 7）由参考文献 2，查得弯曲疲劳寿命系数 8）计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳许用应力 S=文献 2式（ 10 M P 2221119）计算大，小齿轮 的 并加以比较 222111 大齿轮的数值大 （ 2）设计计算 9 7 0 o 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算出的分度圆直径 1d =是由 o o 取 1Z =22，则 取 2Z =72。 4几何尺寸计算 （ 1）计算中心距 o o 1 将中心距圆整为 100 （ 2）按圆整后的中心距修正螺旋角 3750221002 r c c r c c 1 a n 因 值改变不多，故参数、 K、 （ 3）计算大、小齿轮的分度圆直径 75022c 75022c （ 4）计算齿轮宽度 db 整后取 02 ； 51 。 （二）低速级齿轮的设计 设计参数： 定 齿轮的类型、精度等级、材料及齿数。 1）按图 2 所示的传动方案，选用直齿轮圆柱齿轮传动。 2）运输机为一般工作机器，转速不高，故选用 7 级精度（ 3）材料及热处理： 选择参考文献 2表 10齿轮材料为 40质），硬度为 280齿轮材料为 45 钢（调质），硬度为 240者材料硬度差为 40 4）试选小齿轮齿数 173 Z，大齿轮齿数 8 2按齿面接触强度设计 按参考文献 2式进行试算，即 3211 1）确定公式内的各计算数值 1）试选 ）由参考文献 2选取齿宽系数 d=1 3）小齿轮传递的转距 1 4）由参考文献 2查得材料的弹性影响系数 12 8 9 .8 ）由参考文献 2 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限l i m 1 600；大齿轮的接触疲劳强度极限 5506）由参考文献 2计算应力循环次数 911 105 6 03 0 083( 96060 992 N 7）由参考文献 2图 10得接触疲劳寿命系 K ，； 8）计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1%，安全系数 S=1，由参考文献 2式（ 10 M P 1l i M P 2l i （ 2） 计算 1）试计算小齿轮分度 圆直径1计算公式得 3211 2