商业车驱动桥设计

./商用车驱动桥设计摘要汽车后桥是汽车的主要部件之一,其基本的功用是增大由传动轴或直接由变速器传来的转矩,再将转矩分配给左右驱动车轮,并使左右驱动车轮具有汽车行驶运动所要求的差速功能:同时,驱动桥还要承受作用于路面和车架或承载车身之间的铅垂力、纵向力,横向力及其力矩。其质量,性能的好坏直接影响整车的安全性,经济性、舒适性、可靠性。本设计根据给定的参数,按照传统设计方法并参考同类型车确定汽车总体参数,确定主减速器、差速器、半轴和桥壳的结构类型,进行参数设计并对主减速器主、从动齿轮、半轴齿轮和行星齿轮进行强度以及寿命的校核。驱动桥设计过程中基本保证结构合理,符合实际应用,总成及零部件的设计能尽量满足零件的标准化、部件的通用化和产品的系列化及汽车变型的要求,修理、保养方便,机件工艺性好,制造容易。关键词：低速载货汽车驱动桥

主减速器

差速器THEDESIGNINGOFBUSINESSAUTOMOBILEREARDRIVEAXLESABSTRACTDriveaxleisoneofthemostimportantpartsofautomobile.Thefunctionistoincreasethetorquefromdriveshaftorfromtransmissiondirectly,andthendistributeittoleftandrightwheelswhichhavethedifferentialabilityautomobileneededwhendriving.Andthedriveaxlehastosupporttheverticalforce,longitudinalforce,horizontalforceandtheirmomentsbetweenroadandframeorbody.Itsqualityandperformancewillaffectthesecurity,economic,comfortabilityandreliability.Accordingtothedesignparametersgiven,determinetheoverallvehicleparametresinaccordancewiththetraditionaldesignmethodsandreferencethesamevehicleparameters,identifythemainreducer,differential,axleandaxlehousingstructuretype,designtheparametersofthemaingear,thedrivengearofthefinaldrive,axlegearsandspiralbevelgearandcheckthestrengthandlifeofthem.Indesignprocessofthedriveaxle,weshouldensureareasonablestructure,practicalapplications,thedesignofassemblyandpartsasmuchaspossiblemeetingrequirementsofthestandardizationofparts,componentsandproducts’univertialityandtheserializationandchange,convenienceofrepairandmaintenance,goodmechanicaltechnology,beingeasytomanufacture.KEYWORDS:lighttruck;driveaxle;singlereductionfinaldrive.目录HYPERLINK前言1HYPERLINK第1章驱动桥型式的选择2HYPERLINK第2章主减速器设计4HYPERLINK2.1主减速器的结构形式4HYPERLINK2.1.1主减速器的结构形式4HYPERLINK2.1.2主减速器主、从动锥齿轮的支承型式4HYPERLINK2.2主减速器的基本参数选择与设计计算4HYPERLINK2.2.1主减速比的确定4HYPERLINK2.2.2主减速器齿轮计算载荷的确定5HYPERLINK2.2.3主减速器齿轮基本参数的选择6HYPERLINK2.2.4主减速器圆弧锥齿轮的几何尺寸计算8HYPERLINK2.2.5主减速器圆弧锥齿轮的强度计算9HYPERLINK2.2.6主减速器齿轮的材料及热处理13HYPERLINK2.2.7主减速器轴承的计算13HYPERLINK第3章差速器18HYPERLINK3.1差速器的结构型式选择18HYPERLINK3.2对称式圆锥行星齿轮差速器的设计18HYPERLINK3.2.1差速器齿轮的基本参数的选择18HYPERLINK3.2.2差速器齿轮的几何计算20HYPERLINK3.2.3差速器齿轮的强度计算22HYPERLINK第4章驱动桥半轴的设计23HYPERLINK4.1全浮式半轴计算载荷的确定23HYPERLINK4.2全浮式半轴的杆部直径的初选23HYPERLINK4.3全浮式半轴的强度计算24HYPERLINK4.4半轴花键的强度计算24HYPERLINK4.5半轴的材料选择25HYPERLINK第5章驱动桥桥壳设计26HYPERLINK5.1桥壳的结构型式26HYPERLINK5.2桥壳的受力分析与强度计算27HYPERLINK5.2.1桥壳的静弯曲应力计算27HYPERLINK5.2.2在不平路面冲击载荷作用下的桥壳强度计算28HYPERLINK5.2.3汽车以最大牵引力行驶时的桥壳强度计算29HYPERLINK5.2.4汽车紧急制动时的桥壳强度计算30HYPERLINK5.2.5汽车受最大侧向力时的桥壳强度计算32HYPERLINK结论33HYPERLINK谢辞34HYPERLINK参考文献35.前言汽车驱动桥位于传动系的末端,一般由主减速器,差速器,车轮传动装置和桥壳组成。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。目前我国正在大力发展汽车产业,采用后轮驱动汽车的平衡性和操作性都将会有很大的提高。后轮驱动的汽车加速时,牵引力将不会由前轮发出,所以在加速转弯时,司机就会感到有更大的横向握持力,操作性能变好。维修费用低也是后轮驱动的一个优点,尽管由于构造和车型的不同,这种费用将会有很大的差别。如果变速器出了故障,对于后轮驱动的汽车就不需要对差速器进行维修,但是对于前轮驱动的汽车来说也许就有这个必要了,因为这两个部件是做在一起的。所以后轮驱动必然会使得乘车更加安全、舒适,从而带来可观的经济效益。不过由于在具体的工艺方面我国和世界水平还有较大的差距,所以目前国内研究的重点在于：从桥壳的制造技术上寻求制造工艺先进、制造效率高、成本低的方法；从齿轮减速形式上将传统的中央单极减速器发展到现在的中央及轮边双级减速或双级主减速器结构；从齿轮的加工形式上车桥内部的的主从动齿轮、行星齿轮及圆柱齿轮逐渐采用精磨加工,以满足汽车高速行驶要求及法规对于噪声的控制要求。总体而言,现代汽车正向着节能、环保、舒适等方面发展。本论文的的研究目的在于通过对汽车整体的匹配性设计,确定汽车驱动桥的方案,完成驱动桥的主减速器、差速器、半轴等部件型号的设计与计算,并完成校核的设计过程。.第1章驱动桥型式的选择驱动桥总成的结构型式,按其总体布置来说分为两类,即断开式驱动桥和非断开式驱动桥。非断开式与断开式这两大类驱动桥结构型式的选择,又与汽车悬架总成结构型式的选择有密切关系。当驱动车轮采用非独立悬架时,应选用非断开式驱动桥,而当驱动车轮采用独立悬架时,则应选用断开式驱动桥。图1-1驱动桥的总体布置型式简图<a>普通非断开式驱动桥；<b>带有摆动半轴的非断开式驱动桥；<c>断开式驱动桥普通非断开式驱动桥的桥壳是一根支承在左右驱动车轮上的刚性空心梁,主减速器、差速器和半轴等所有传动件都装在其中。它由驱动桥壳,主减速器,差速器和半轴组成。由于其结构简单、造价低廉、工作可靠,最广泛地用在各种载货汽车、客车和公共汽车上,在多数的的越野汽车和部分轿车上也采用这种结构。但由于其簧下质量较大,对汽车的行驶平顺性和降低动载荷有不利的影响。采用单级主减速器代替双级主减速器可大大减小驱动桥质量。采用钢板冲压-焊接的整体式桥壳及钢管扩制的整体式桥壳,均可显著地减轻驱动桥的质量。断开式驱动桥的结构特点是没有连接左右驱动车轮的刚性整体外壳或梁,主减速器、差速器及其壳体安装在车架或车身上,通过万向传动装置驱动车轮。此时,主减速器、差速器和部分车轮传动装置的质量均为簧上质量。两侧的驱动车轮经过独立悬架与车架或车身作弹性连接,因此可以彼此独立地相对于车架或车身上下摆动。为防止车轮跳动时因轮距变化而使万向传动装置与独立悬架导向装置产生运动干涉,在设计车轮传动装置时,应采用滑动花键轴或允许轴向适量移动的万向传动机构。断开式驱动桥与非断开式驱动桥相比较,断开式驱动桥能显著减少汽车簧下质量,从而改善汽车行驶平顺性,提高了平均行驶速度；减小了汽车行驶时作用于车轮和车桥上的动载荷,提高了零部件的使用寿命；增加了汽车离地间隙；由于驱动车轮与路面的接触情况及对各种地形的适应性较好,增强了车轮的抗侧滑能力；若与之配合的独立悬架导向机构设计合理,可增加汽车的不足转向效应,提高汽车的操纵稳定性。但其结构较复杂,成本较高。断开式驱动桥在乘用车和部分越野车上应用广泛。经上述分析,考虑到所设计的轻型载重车的载重和各种要求,其价格要求要尽量低,故其生产成本应尽可能降低,车架为边梁式车架,另由于轻型载重汽车对驱动桥并无特殊要求,和路面要求并不高,故本设计采用普通非断开式驱动桥。.第2章主减速器设计2.1主减速器的结构形式2.1.1主减速器的结构形式主减速器的减速型式分为单级减速、双续减速、双速减速、单级贯通、双级贯通、主减速及轮边减速等。考虑整车成本和驱动桥的研发与制造成本及输入参数主减速比<i=6.91<7.6>的实际情况,选择结构简单,体积小,质量轻,制造成本低的单级主减速器。单级主减速器都是采用一对螺旋锥齿轮或双曲面齿轮,也有采用蜗轮传动的。由于螺旋锥齿轮具有工作平稳、能承受较大的负荷、制造简单等优点,主减速器的齿轮选用螺旋锥齿轮传动形式。2.1.2主减速器主、从动锥齿轮的支承型式主动锥齿轮的支承：轻型载货车的载荷较小,不许用传递较大的转矩,所以该车后驱动桥主动锥齿轮的支承形式采用悬置式支承。采用一对圆锥滚子轴承支承时,为了减小悬臂长度和增大支承间的距离,应使两轴承圆锥滚子的小端相向朝内,而大端朝外,以缩短跨距,从而增强支承刚度。从动锥齿轮的支承：轻型载货汽车主减速从动锥齿轮采用无辐式结构并用细牙螺钉以精度较高的紧配合固定在差建界壳的突缘上。这种方法对增强刚性效果较好,两端支承采用圆锥滚子轴承,安装时应使他们的圆锥滚子的大端相向朝内,小端相背朝外。为了防止从动齿轮在轴向载荷作用下的偏移,圆锥滚子轴承也应预紧。.第3章差速器3.1差速器的结构型式选择差速器用来在两输出轴间分配转矩,并保证两输出轴有可能以不同的角速度转动。差速器有多种形式,由于普通对称式圆锥行星齿轮差速器具有结构简单、工作平稳、制造方便等优点,故采用对称式圆锥齿轮差速器。图3-1普通的对称式圆锥行星齿轮差速器1,12-轴承；2-螺母；3,14-锁止垫片；4-差速器左壳；5,13-螺栓；6-半轴齿轮垫片；7-半轴齿轮；8-行星齿轮轴；9-行星齿轮；10-行星齿轮垫片；11-差速器右壳3.2对称式圆锥行星齿轮差速器的设计由于在差速器壳上装着主减速器从动齿轮,所以在确定主减速器从动齿轮尺寸时,应考虑差速器的安装。差速器的轮廓尺寸也受到主减速器从动齿轮轴承支承座及主动齿轮导向轴承座的限制。3.2.1差速器齿轮的基本参数的选择1.行星齿轮数目的选择载货汽车采用4个行星齿轮。2.行星齿轮球面半径的确定圆锥行星齿轮差速器的结构尺寸,通常取决于行星齿轮的背面的球面半径,它就是行星齿轮的安装尺寸,实际上代表了差速器圆锥齿轮的节锥距,因此在一定程度上也表征了差速器的强度。球面半径可按如下的经验公式确定：mm<3-3>.第4章驱动桥半轴的设计4.1全浮式半轴计算载荷的确定全浮式半轴只承受转矩,其计算转矩可有求得,其中,的计算,可根据以下方法计算,并取两者中的较小者。若按最大附着力计算,即〔4-1式中——轮胎与地面的附着系数取0.8；——汽车加速或减速时的质量转移系数,可取1.2～1.4在此取1.3。把数据代入式〔4-1得若按发动机最大转矩计算,即〔4-2式中——差速器的转矩分配系数,对于普通圆锥行星齿轮差速器取0.6；——发动机最大转矩,N·m；——汽车传动效率,计算时可取1或取0.9；.结论毕业设计是对我们大学所学内容的综合考察,使我们的理论知识,动手能力,软件使用能力有了显著提高。通过这次毕业设计,我进一步了解了科学研究和工程设计的基本过程和其中的严谨性,加深了对专业知识的理解和应用,这