吉利帝豪驱动桥说明书

北京理工大学珠海学院16届本科生毕业设计吉利帝豪轿车驱动桥设计吉利帝豪轿车驱动桥设计摘要本次设计的内容为吉利新帝豪的驱动桥，由于本次设计的车型是发动机前置前轮驱动的方式，因此其前桥即是驱动桥又是转向桥，驱动桥是将发动机动力直接传递到车轮上的中间枢纽，其设计的水平可能直接影响到整车的水平，一款设计好的驱动桥可以使整车动力更强劲的同时燃油消耗率更低，作为整车工作情况最恶劣的部件之一，我们本次设计的主要内容就是提供一款设计合理的驱动桥。本次设计我们已经掌握了一些主要基本参数，包括发动机最大功率，最大扭矩，轮距以及轴距等，我们先对驱动桥的形式进行了选取，选择了断开式驱动桥，并对其他部件进行了设计校核，包括主减速器的设计，主减速器齿轮的设计，主减速器轴承的选择和校核；并选择了圆锥式的差速器，并对半轴的直径和材料以及加工工艺进行了选取；接下来分析万向节的设计；经过充分的设计和校核工作，我们利用cad进行驱动桥二维零件图和装配图的绘制。关键词：吉利新帝豪、转向驱动桥、断开式驱动桥、圆锥式差速器、驱动桥万向节

DriveaxledesignofthenewgeelyemgrandAbstractThecontentofthedesignforthenewgeelyemgranddriveaxle,becausetheengineisonthedesignoffrontwheeldriveway,sothedriveaxleandsteeringaxle,frontaxleisdriveaxleistheenginepowerpasseddirectlytothemiddleofthewheelhub,itsdesignlevelmaydirectlyaffectthelevelofthevehicle,agooddriveaxledesigncanmakethevehiclemorepowerfullowerspecificfuelconsumptionatthesametime,asthevehicleworkisoneoftheworstparts,wearethemaincontentofthisdesignistoprovideareasonabledesignofdriveaxle.Thisdesignwehavemasteredsomebasicparameters,includingenginemaximumpower,maximumtorqueandwheeltrackandwheelbase,wefirsttochoosetheformofdriveaxle,choosebreakopendriveaxle,andothercomponentsforthedesign,includingthedesignofthemainreducer,gearreducergeardesign,thechoiceofmainreducerbearingandchecking;Thetaperdifferentialwasselected,andthediameter,materialandprocessingtechnologyofthehalfshaftwereselected.Thenthedesignofuniversaljointisanalyzed.Afterfulldesignandcheckwork,weusecadtodrawthedriveaxletwodimensionalpartdrawingandassemblydrawing.Keywords:geelynewemgrand,steeringdriveaxle,break-offdriveaxle,conicaldifferential,universaljointofdriveaxle

目录TOC\o"1-3"\h\u3198摘要 绪论研究背景及意义和汽车市场上大部分车相同，吉利新帝豪也是发动机前置前驱的车辆，因为驱动桥是传动系统的末端，具有将发动机输出动力改变方向的左右，因此对于前置前驱车而言，汽车的前桥即为驱动桥，他是通过底盘中的悬架系统和承载式车身相连接，将发动机的输出动力经过减速增矩后，改变方向并传递给驱动轮，也就是前轮。与此同时，前轮还有一个非常关键的作用，就是承担整个车的转向任务，所以驱动桥还是转向桥。由于道路并不是笔直往前的，因此在日常驾驶中，转向便成为了除制动外最繁忙的，转向是驾驶员通过判断后给手发出指令，转动方向盘使车偏离直线一定的角度。转向系是汽车底盘部件中的一个重要成员，对于转向我们要求其转向手力要轻，转向半径要适中，不能过大或者过小。国内外研究现况由于我国没有参与到第二次工业革命中，所以整体的机器行业发展相对落后于欧美等国，这也波及到了汽车领域。我国汽车企业长期依赖于跨国汽车公司，使得绝大部分国产轿车的核心部件的自主知识产权都很缺乏[1]。目前我国在汽车核心部件的研发还处于边仿制边自主研发的阶段，驱动桥的设计也是如此。然而我国现在是世界第一汽车消费大国，面对市场需求，对于国内一些中小企业而言，没有大量的资金投入到研发水平，又要保持自己的市场份额不被占领，因此购买一些市场上设计特点比较鲜明的驱动桥来进行仿制便成为了主要手段。这样一来可以节约开发成本，二来可以满足市场需求；但是这种技术含量低的开发模式不能直接从根源上解决我国在驱动桥领域落后的局面。目前我国在驱动桥的设计领域可以说是还有相当长的一段路要走，但是主要缺点也非常明确，主要体现在我国自动化工业不发达、计算机辅助设计欠佳、耗能大，产量低、高端研发、制造和装配技术落后于国外等。但这并不意味着我们国家没有自主研发的实力，在一些比较有实力的企业中，也正在加大对驱动桥相关技术的突破，虽然现在处于发展的初级阶段，但是随着我国综合实力的不断增长，一定会追上并超越世界驱动桥的设计加工和装配的水平。相比于国内驱动桥的研发处于一种尴尬的局面，经历过第一次和第二次工业革命的欧美国家，有着丰富的机械研发底蕴，因此对驱动桥的研发更加科学有条理。其现在主要应用两步设计理念，分别是模态分析和模块化设计技术。所谓的模块化设计是将一系列的具有相同功能或者相同特点的产品，划分出来，共同研发，这样可以节约研发成本，并且使研发成果更加合理化。模态分析是当今汽车领域最常用且最先进的研发手段之一，所谓的模态分析是指将设计的零件先通过ansys等静力学软件进行有限元分析，经过分析优化以后的不同产品会加工制造出来，进行下一步的实验分析。其设计的好坏由静力学分析和实验结果共同决定，这样一来节省可大量的实验时间，借助强大的计算机辅助设计，缩短了研发周期，使得产品更加合理化。上述我们已经提到了国外的一些先进研发手段，包括有限元分析等，这些手段也可用于驱动桥的参数化设计，提到参数化设计，可能会非常陌生，它是指我们在进行驱动桥相关尺寸设计时，不用直接确定出所有的确切数值，可以用一些变量以及变量之间的约束关系来设计，这样的参数化设计可以演变出很多产品，应用于不同种类的汽车上。在进入计算机发达的时代后，一些计算机辅助软件也应运而生，在CAD软件中，驱动桥的参数化设计是其一个重要的发展方向和研究领域。对于已经完成的驱动桥，利用CAE分析其力学性能。通过实验数据，判断车桥的设计是否符合要求，再通过CAD软件改动其不合理的地方，再检验，最后获得合理设计的汽车驱动桥[2]。因为参数化设计的优点非常明显，可以借助计算机的力量来解放人的双手，提高设计速度以及产品的质量，减少人为的计算出错机会。同时随着整车智能化也越来越高，一些电子自动化的驱动桥在不久的将来也会利用在车上。技术参数在设计吉利新帝豪驱动桥时，所需整车基本参数如表1-1所示：表1-1吉利新帝豪整车基本参数发动机最大输出功率：80kW/6000rpm发动机最大扭矩：140N·m/4400rpm轴距：2650mm前轮距：1502mm后轮距：1492mm整车重量：1255kg满载质量：1600kg驱动方式：4X2轮胎型号：205/55R16

总体结构方案拟定本次设计的吉利新帝豪车型属于前置前驱形式，前轮即得承担驱动任务又得承担转向任务，我们把这种定义为转向驱动桥。为了使前轴在驱动的时候能后给转向留出活动的空间，需要在设计上进行优化，目前采用的大多为分段式半轴，但这样需要将半轴连接起来，通常我们会加装一个等速万向节，图2-1所示为转向驱动桥示意图：驱动桥可以分为断开式和非断开式，一般前置后驱车上比较常用非断开式，像断开式则应用于本次设计的车型前置前驱上，并与之匹配的是独立悬架。由于两侧驱动轮驱动轮和分别的独立悬架连接后再单独的与底盘和车体相连，故是分开的，没有像非断开式那样明确定义的车桥。本次设计任务是给配备独立悬架的前置前驱车吉利新帝豪设计驱动桥，结合上述内容，我们把本次驱动桥的设计定为断开式。不同于非断开式整体车桥，这种断开式没有外壳，其零部件均分布在车架的各个角落。驱动轮通过各自的独立悬架与车架相连，独立悬架之间互不干扰，在设计前桥转向系统时采用万向节的设计。本次设计任务主要包括：为保证汽车在给定的条件下具有最佳的动力性和燃油经济性，设计选择合适的传动比；外廓尺寸应尽量小；设计满足齿轮及其他传动件工作平稳，噪声小[3]；主减速器、差速器等主要零部件的设计；驱动桥零部件的设计、形式的选择、受力分析以及强度校核等。 主减速器的设计主减速器的结构形式主减速器是驱动桥的重要组成结构之一，发动机横置时是将发动机输出动力实现减速增矩的关键性部件，在发动机纵置时除了实现减速增矩还可以改变发动机的动力输出输出方向。主减速器的齿轮类型主减速器按照数目分可分为单级减速器和双极减速器；按照结构形式分有蜗轮蜗杆、双曲面齿轮、弧齿锥齿轮以及圆柱齿轮；按照传动比档数分可分为单速式和双速式两种，如图3-1所示：图3-2圆柱齿轮传动本次设计的吉利新帝豪汽车，其特点为发动机前置前驱汽车，因此考虑将前桥设计为转向驱动桥，其发动机布置也是横置，即发动机输出轴与汽车前进方向垂直，这样我们只需要考虑的是如何将发动机输出动力进行减速增矩，而不需要考虑怎么改变输出动力的方向，结合上述不同种类的主减速器对比，我们采用了最为简单普遍的斜齿圆柱齿轮来设计，这样可以节约设计、制造和维修成本。主减速器的减速形式本次设计的车型根据已知主减速器减速比小于6，我们采用了结构相对简单的单级主减速器，这种减速器设计上相对多级减速器少了很多部件，可以节约成本，降低材料的使用率，因此深受汽车设计者以及汽车厂商的广泛喜爱。主从动齿轮的支承形式为了保证啮合的平稳性，我们要求主从动齿轮在啮合时要非常平稳，这样就使得两个齿轮的支撑和固定非常重要，齿轮的固定需要综合考虑，一方面是其整体的刚度，另一方面需要考虑的是当长时间运转以后，主减速器温度升高引起机械结构的热胀冷缩现象。（1）主动斜齿圆柱齿轮的支承经过查阅相关设计手册，我们发现主动齿轮可以采用悬臂式支撑，这种支撑方式是结构简单，但是齿轮本身承受的弯矩比较大，运转过程中不太平稳；也可以采用如图3-3所示的跨置式支撑，这种方式相比于悬臂式来说，虽然结构复杂，占用的空间比较大，但是其解决了齿轮弯矩的问题，提高了运转的平顺性，加大了支撑刚度，将变形缩减到悬臂式的3%以下，轴承的使用寿命也会相应的提高20%左右。结合我们此次设计车型的结构特点，为了提高整车的使用寿命，减少维修次数和维修成本，我们采用设计相对复杂但是效果比较好的跨置式主动齿轮支撑形式。（2）从动斜齿圆柱齿轮的支承与主动齿轮不同的是，从动齿轮所受的弯矩更大，因为在减速器经过减速增矩以后，其扭矩增大，因此需要对其支撑形式更加严谨的设计。如图3-4所示，采用了圆锥滚子轴承来进行从动齿轮的支撑，我们在设计时应尽量缩小c+d的数值以提高整体的刚度，并且要使其数值大于等于从动斜齿圆柱齿轮大端分度圆直径的0.7倍，使从动齿轮在运转过程中更加平稳，结合斜齿圆柱齿轮的受力特点，我们应该将d处数值小于c处数值。基本参数选择与计算主减速比的确定在汽车设计中，尤其是在动力性设计时，我们经常强调要考虑发动机的功率储备，尤其是大型载货汽车、长途客车和高性能汽车，往往需要很大的功率储备。在相同排量的发动机下，发动机所能提供的最大功率是一定的，因此需要匹配合理的主减速比，使整车性能进一步提升。的计算公式如3-1所示：（3-1）其中：——变速箱最高挡传动比，按照经验值取为1；——最大功率对应的发动机转速，单位为r/min，本次设计车型为6000r/min；——车轮的滚动半径，单位为m，本次设计的车型轮胎为：205/55R16，所以：；——汽车行驶时的最高车速，单位为km/h，本次设计的车型最大车速为175km/h；将上述取值全部代入公式3-1求得：最终取主减速比为齿轮计算载荷的确定查阅设计手册可以得到如下公式：(3-2)(3-3)其中：——驱动桥和主减速器从动齿轮之间的传动效率，根据经验可以取=0.96——主减速器从动齿轮到驱动桥之间的传动比，由于该车没有轮边减速系统，所以取1；——发动机能达到的最大转矩，由已知条件=140N·m；——附着系数，此次设计的吉利新帝豪搭载的是一般公路用的轮胎，故可以取附着系数为；——由发动机至所计算的主减速器从动齿轮之间的传动系最低档传动比经计算得；——当汽车为满载时驱动桥能够给水平地面的最大负荷，前面已经介绍到汽车满载时的总重量为，考虑到汽车在满载时加速度以及汽车前后轴的分配为。本设计中取60%，求得最终的最大负荷为；——传动系上述传动部分的传动效率，取；——指在“猛接合”时离合器产生冲击载荷的超载系数，本次设计的车型取；——车轮的滚动半径，单位为m，上面计算可得车轮的滚动半径为0.307m；n——吉利帝豪的驱动桥数目，n=1；将上述所有已知数值带入到公式中可以求得：对于汽车而言，由于其工况变化非常复杂，发动机输出的转矩经常变化，这样没有办法进行校核，因此我们需要求出平均转矩为：N·m（3-4）其中：——汽车的性能系数，可由公式3-5确定——汽车满载总重量，N；——车轮的滚动半径，为0.307m；——平均爬坡能力系数，此次设计的为轿车，取为0.08；——所牵引的挂车满载总重量，本次设计无牵引车，所以不需要考虑；——路面滚动阻力系数，本次设计的轿车取值范围为0.01-0.015，这里我们取0.015(3-5)当时，取经计算,则取在公式3-4中带入各项参数得：齿轮的设计与校核主、从动齿轮齿数的选择在进行齿轮齿数的选择时，我们首先要考虑的是齿轮不能发生根切现象，其次要考虑其在啮合过程中能否平稳的运转，为此对大小齿轮的齿数做出了限制，要求小齿轮齿数大于9齿，大小齿轮齿数和大于40齿。在上述计算主减速比的基础上，为了更好为大小齿轮齿数取值，我们优化主减速器的传动比为4.125。先初选小齿轮齿数为,大齿轮齿数为，取整为斜齿轮材料选择对于主从动齿轮，我们都可采取20CrMnTi合金钢作为原材料，再经过淬火热处理达到56～62HRC的硬度。由机械设计手册上查阅得接触疲劳极限应力；由机械设计手册上查阅得弯曲疲劳极限应力；按齿根弯曲疲劳强度设计（3-6）1）确定轮齿的许用弯曲应力由公式3-6可知主从动齿轮的许用弯曲应力，（）可由下式计算求得（3-7）其中：——弯曲强度的最小安全系数。当传动效果为一般传动时范围是=1.3～1.5；当传动效果为重要传动时范围是=1.6～3.0，主减速器的齿轮应取=1.8；——试验的齿轮齿根处的弯曲疲劳极限，根据经验可取；——弯曲疲劳强度计算时取的寿命系数，参考以往设计可取；——试验的齿轮应力修正系数，采用国家标准设计时，应取；在公式3-7中带入相关数值可得：2)小齿轮名义转矩的计算N·m载荷系数K的选取此次设计的齿轮加工精度较高且非直齿圆柱齿轮，可以取K=1.4。4）选择合适的齿宽系数：齿宽系数的选取应该结合多方面的考虑，不能过大或者过小，当齿宽系数过大时，虽然可以减小齿轮的尺寸，减轻整体的重量，但是在其他方面会得不偿失，出现其他部件设计冗余的现象。经过查阅机械设计手册可以得知应参照如下进行选取：齿轮为软齿面的时候非对称布置=0.6～1.2；对称布置=0.8～1.4；开式传动或者悬臂布置或=0.3～0.4。当齿轮为硬齿面齿轮时，值要比上述取值范围缩小一半。由于本次设计为硬齿面，对称布置，故取=0.5，并取螺旋角为；5）复合系数的确定由于主从动齿轮设计和材料加工相同，则具有相同的，这样可以以小齿轮的设计校核即可，即：查阅相关资料可以得=4.18将上述参数带入公式3-6，可求得：将齿轮模数取整为mm中心距如下为：6）表3-1为主从动斜齿轮的所有参数表表3-1主、从动圆柱斜齿轮参数参数符号从动斜齿圆柱齿轮主动斜齿圆柱齿轮齿数Z1，Z24110端面压力角20.74°法面模数4法面压力角20°螺旋角16°端面模数4.2当量齿数36.0310.13基圆直径182.43144.495齿顶圆直径179.40950.412齿根高hf1=hf2=（1+0.25-0.1）4.64.6齿根圆直径161.80932.812齿顶高ha=h2=（1+0.1）4.44.4分度圆直径170.60941.612校核齿面的接触强度查阅机械设计手册齿轮校核部分，进行接触强度校核时可用公式3-8：（3-8）是齿轮的弹性系数，本次设计大小齿轮均采用的是合金钢，可以取在公式3-8中带入上述数值可以求得：在取用齿轮的安全系数时，我们应该尽量取大一些，这样可以保证齿轮一定是安全的，取，，，将其带入上述公式中：综上所述，859.079MPa<1071MPa,所以，齿轮的接触疲劳强度满足设计要求。

差速器的设计差速器结构形式选择经过对差速器的充分调查研究，我们在众多种类的差速器中选择了对称锥齿轮式差速器。如图4-1，常见对称式圆锥齿轮差速器结构。主要部件有四个行星齿轮、齿轮轴、差速器左右壳及齿轮垫片等。该结构的优点在于结构组成相对不复杂，制造难度较低，且工作稳定性好，具有很高的性价比，所以市场应用广阔。图4-1对称式圆锥行星齿轮差速器差速器齿轮设计a)行星齿轮数n本次设计的吉利新帝豪为家用小轿车，载重量不大，为了使车辆运转比较平稳，在参考设计手册后，我们选取行星齿轮数为4。b)行星齿轮球面半径差速器的负载能力、结构尺寸都主要由所决定，同时锥齿轮节锥距与相关。查阅相关设计手册如4-1式所示=（4-1）其中：一般行星齿轮球面半径取值范围为=33.77~40.07，这里取为为差速器计算转矩，单位是Nm；通过第三章的计算结果取Tc为2406.88Nm是行星齿轮球面半径系数，取值范围是2.52～2.92，由于本次行星齿轮数为4，比较大，因此行星齿轮球面半径系数取为2.7；将各项数值带入公式4-1求得：==36.2mm，取整为36mm。c）对行星齿轮齿数z1和半轴齿轮齿数z2进行选择模数较大时，齿轮强度更高，但齿数会相应增加，导致齿轮尺寸偏大，故需选择合适的齿数。在保证齿轮的结构强度要求的前提下，z1的数值要大于10。与z1搭配的z2齿数选取范围在14-25之间。结合之前z1和z2分别的取值范围，综合考虑其值应取为z1=12；z2=24。d）计算直齿圆锥齿轮模数及半轴齿轮节圆直径、行星齿轮、半轴齿轮节锥角QUOTE，QUOTE，查阅机械设计手册根据公式4-2和4-3：γ1=（4-2）γ2=（4-3）把上述我们确定的z1和z2的取值分别代入公司4-2和4-3中，求得：通过下式可以求得直齿锥齿轮节锥距半径A0为以及锥齿轮大端模数（4-4）将计算求得的所有数值都代入公式4-4中，求得m=2.52—2.55，将模数取整为3，则d1和d2分别为：，e）半轴齿轮与行星齿轮齿形参数的选取除少部分总质量较大的重型车辆为保证齿轮满足负载情况，压力角为25°，大多数车型选择，本设计，选取齿高系数为0.8。表4-1列出的是半轴齿轮与行星齿轮参数的具体选择情况表4-1行星齿轮、半轴齿轮相关参数序号名称相关要求计算结果1齿面宽b=(0.25～0.30)A;b≤10m10mm2半轴齿轮齿数=14～25=243行星齿轮齿数≥10=124节锥距=40mm5压力角22.3°6工作齿高=4.8mm7全齿高5.4158模数=3mm9轴交角=90°10节圆直径；d1=36,d2=7211节锥角，=26.56°，=63.44°12根锥角；=23.51°=58.03°13周节=3.1416=9.425mm14齿根角=;=3.05°;=5.41°15齿根高=1.788-;=1.788-=2.13mm;=3.79mm16径向间隙=-=0.188+0.051=0.615mm17面锥角；=31.97°；=66.49°18齿顶高;=3.23mm=1.57mm19外圆直径；do1=41.78do1=73.4齿轮强度计算齿轮材料选择上一章我们已经提到了主减速器的齿轮材料选取，相比于主减速器而言，差速器齿轮的要求并没有那么高，因此我们可以选择一种好加工，密度低的合金钢材料，在这里先初选20CrMoTi为差速器的齿轮材料，为下一步的校核以及计算做铺垫。校核计算轮齿弯曲强度计算如下4-6式：MPa（4-6）其中：QUOTEKsKs——尺寸系数0.648；QUOTEKv——质量系数1.0；QUOTEK0K0——超载系数1.0；m—端面模数，此处取m为3mm；—计算转矩，由第三章可知为2406.88Nm；n—行星齿轮数；n=4；J—综合系数，查阅相关手册为0.223；T—单个半轴齿轮受单个行星齿轮转矩，单位为Nm；可由下面公式计算T=—半轴齿轮数目；=24；F—计算齿轮的齿面宽，10mm；将各参数带入4-6可以求得取平均计算转矩的弯曲应力：取驱动轮刚好滑转的转矩计算弯曲应力为：综合上述计算结果可以总结出该设计符合标准。行星齿轮轴的设计计算行星齿轮轴的分类及选用经过综合考虑选为十字轴的行星齿轮轴。行星齿轮轴的尺寸设计经过查阅相关手册，行星齿轮轴直径d（mm）的公式如4-5所示：（4-5）其中：[σc]—支承面的许用挤压应力，这里取许用挤压应力为69MPa；n—行星齿轮数；n=4T0—差速器需要传递的转矩，单位为Nm；T0=2406.88Nmrd—锥顶与行星齿轮支承面中点的距离，设计为20mm；带入4-5中可以求得：d>19.9mm，取整后为d=25mm。行星齿轮轴的材料通过前面的设计我们了解到差速器的工作环境非常恶劣，因此要想使行星齿轮轴满足使用要求，我们需要选择一些热膨胀系数小、强度和刚度大的材料，必要的时候还需要进行热处理。参考以往的设计选材，发现行星齿轮轴通常以合金钢和碳素钢为主。这里可以先选择45号钢为材料，因为45号钢对应力的敏感性较低。

传动半轴的设计半轴的型式选择半轴是承受扭矩的关键性部件之一，按照其支撑的特点我们可以将半轴划分为全浮式、半浮式以及3/4浮式。所谓的全浮式半轴是为了消除半轴所受的弯矩，让其只承受扭矩，这样受力更加简单，寿命更高，但是缺点是其装配结构复杂。半浮式的半轴，顾名思义就是一端固定，直接与转向驱动桥的壳体上轴承相连，另一端没有轴承固定，直接与轮毂相连，这样的固定方式相比于全浮式而言，半轴不仅要承受经过减速增矩后的巨大扭矩，还要承受车轮在转向时因受到侧向力而产生的弯矩，受力相对复杂，但其加工制造简单，质量小等优点，适合使用在家用轿车以及轻型客车客车上。因为我们本次设计的吉利新帝豪是一款普通家用轿车，因此选择半浮式半轴的设计还是比较合理的。半轴的设计与校核半轴的设计计算吉利新帝豪为前置前驱，查阅相关设计手册可以得出，依据公式5-1得：半轴所承受到的转矩为：（5-1）其中：为主减速比，经过第三章计算得为4.1；指差速器的转矩分配系数，查阅相关资料，我们在这取；是发动机最大转矩，本次匹配的为140N·m；为变速器的I挡传动比，根据前面内容取为3.5；带入公式5-1求得：N·m查阅材料力学相关公式5-2得（5-2）将许用应力取为带入公式5-2求得：：上述计算结果在圆整以及取安全系数以后，我们取半轴直径为24mm。半轴的强度较核（1）第一种情况为当纵向力为最大值和侧向力为0时：此时的纵向力最大值为，垂向力，带入公式计算时可以将取为1.2，取为0.8。根据材料力学相关公式得，半轴的扭转切应力和弯曲应力为：(5-3)(5-4)在式5-3；5-4中，a指的是车轮中心平面与轮毂支承轴承间的距离，应力合成后为：(5-5)带入数值得：（2）第二种情况为当侧向力最大和纵向力为0时,这种情况是汽车在发生侧滑的临界点。外侧车轮上的支反力和内侧车轮上的支反力分别如下公式所示:(5-6)(5-7)其中，指侧滑时车轮的附着系数，此时我们将取为1.0；指车轮轮距，本次设计的车型前轮距为；指质心高度，根据设计经验值取为；外侧车轮上的侧向力和内侧车轮上的侧向力分别如下公式所示：(5-8)(5-9)内外两侧车轮上的侧向力合力=。上述内容可得，外侧车轮半轴所受的弯曲应力为和内侧车轮半轴所受的弯曲应力为：(5-10)(5-11)带入数值得：（3）第三种情况是当汽车行驶过不平路面的时候，前轮受到的侧向力=0，纵向力=0，垂向力最大，此时最大垂直力为公式5-12所示(5-12)其中，k指的是运载系数，由于我们本次设计的为乘用车，所以取k=1.75。半轴受到的弯曲应力如公式5-13所示(5-13)将k的取值带入上述公式可得：结合上述三种极限情况分析，所得的应力均未超过我们之前的许用应力取值，所以半轴的设计满足要求。半轴的结构、材料及热处理在对半轴的结构设计完以后，剩下的主要任务就是对半轴的材料以及处理方式进行选择，等中碳钢[8]。经过充分的调研和筛选，我们此次选择作为制作半轴的基本材料。近些年来随着机械加工行业的深入发展，半轴淬火的应用也越来越广泛，不同于以往调质处理的方法，淬火可以使其表面硬度更大，达到，其芯部更具有韧性，硬化层的深度大概是半径的30%，淬火的方式本身就可以使半轴达到表硬芯韧的效果，加上结构上的倒圆角等设计，使得半轴的使用寿命大大增加。

万向节的设计万向节的选择由于本次设计的驱动桥为转向驱动桥，因此为保证驱动桥两侧连接车轮在转向过程中的转角能够达到要求，所以应当选择最大工作角数值大的万向节，常见的例如球叉式以及球笼式。本次设计选择球笼式等速万向节，最大工作角为42°，且尺寸紧凑。该结构万向节因为采用6个钢球承载设计，所以承载能力强，具有极佳耐冲击性能。作为传动装置，由于球笼式万向节传动效率高，安装方便所以在轿车驱动桥设计中受到普遍欢迎。万向节结构本次设计车辆选择前置前驱的布置方案，因此驱动桥还起到转向功能。其中，驱动车轮受到驱动桥传递的转矩发生转动，完成转向操作。连接车轮与驱动桥的传动装置通常采用万向节。一般情况下，在靠近两侧转向轮处以及连接转向轮的传动装置处分别安装等速万向节。本文选择独立悬架、断开式驱动桥，参考市面上常见的设计，选择固定型球笼式万向节安装于靠近转向轮处，以及在驱动桥附近安装伸缩型三球销式万向节，具体安装形式如图6-3所示。本次设计也选择这个安装方案。图6-1固定型球笼式万向节图6-2伸缩型三球销式万向节图6-3球笼式-三球销式万向节在转向驱动桥中的布置万向节的材料及热处理万向节工作运转时，转矩传递的方法是通过钢球在滚道上的运动，因此接触应力是最主要的载荷形式。所以在选择万向节的材料时，应当充分考虑这一因素。经过分析比较，确定制造的球钢作为钢球轴承；确定星形套以及球形壳加工制造用材为低碳合金钢，为提高材料的刚度、强度，采取淬火、渗碳、回火的后处理工艺。万向节设计计算不同生产厂家有不同的载荷计算方法和选用原则，本文查阅《汽车设计课程设计指导书》以英国GKN汽车有限公司生产的万向节为例进行计算。(6-1)Tφ——万向节传递转矩最大值Gw——竖直方向上地面受到车轮的作用力，Gw＝G2/2＝4704Nrr——车轮滚动半径，0.307mφ——轮胎附着系数，普通轮胎；越野轮胎；防滑轮胎，本次设计为经济性轿车，取SF——使用因素，与工作工程中的震动情况有关，本文设计为经济性轿车，常用路况良好，本文取将以上数据代入式(6-1)计算可得，=4704×0.307×0.8×1.04=1201.5N·m查询《汽车设计课程设计指导书》，根据万向节传递转矩选择85号RF万向节如图6-3所示，具体参数如表6-1所示：6-3RF固定式万向节结构图表6-1RF固定式万向节几何尺寸及额定转矩(单位：mm)RF万向节型号ASGBdRMd(Nm)Mn(Nm)857220369014.600242001200同样，查询《汽车车桥设计》，根据表选择伸缩型三球销式万向节如图6-4所示，具体参数如表6-2所示：6-4伸缩型三球销式万向节结构图表6-2伸缩型三球销式万向节几何尺寸(单位：mm)外直径A轴直径S滚轮的平均工作半径R滚轮直径d滚轮安装轴直径D滚针直径d1滚针的有效长度lw滚针数Z6922.323.229.9516211.828

7总结本次设计任务是给吉利新帝豪设计一款驱动桥，由该车前置前驱的特点，我们首先在众多驱动桥种类中选择断开式驱动桥，其相对于非断开式更加节省空间；更加可靠。接下来我们对主减速器进行了设计，首先选择了斜齿圆柱齿轮主减速器，该减速器结构简单可靠，然后进行了主减速器减速比的计算，为了使汽车综合性能更加优异，我们对主减速器减速比的选取十分谨慎，对主减速器的大小齿轮进行参数选择和强度校核。第四章我们主要是对差速器进行设计，选取了圆锥形差速器，并对差速器中各齿轮，传动轴进行设计与校核，使其满足使用要求。第五章则是对驱动桥传动半轴的设计，包括传动轴的材料选择，加工工艺的选取，以及传动轴直径的计算和校核。本次设计中，尽管结合了多学科充分考虑，但是不乏一些取值有些片面，还值得深入研究，至此本次吉利帝豪的驱动桥设计结束。

参考文献[1]王洪涛.我国汽车产业发展现状及建议[J].中国社会科学院工业经济研究所,2018.[2]武守辉赵迪陈永利.浅谈CAD技术在车辆设计中的应用及发展趋势[J].黄河交通学院汽车工程学院,2018.[3]刘惟信.汽车车桥设计[M].北京：清华大学出版社,2004.[4]王望予.汽车设计[M].第4版.北京:机械工业出版社,2015.[5]濮良贵，纪名刚.机械设计[M].第8版.北京：高等教育出版社,2016.5.[6]陈家瑞.汽车构造[M].北京：机械工业出版社,2015.[7]余志生.汽车理论[M].北京：机械工业出版社,2017.[8]张帅汪世伟侯炳辉.汽车半浮式半轴的设计[A].第九届河南省汽车工程技术研讨会论文集[C].2012.[9]张吉宏.转向驱动桥转向节臂的分析与改进[J].中国新技术新产品,2016(24):48.[10]汽车工程手册.5,底盘设计篇/日本自动车技术会编；中国汽车工程学会组译.北京：北京理工大学出版社，2010.12[11]成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2014.[12]JianzhongLi.ChargingChinesefuture:theroadmapofChina’spolicyfornewenergyautomotiveindustry[J].InternationalJournalofHydrogenEnergy,2020.[13]IsacNicoleta,ManoleVictor.PERSPECTIVEANDSTRATEGIESINAUTOMOTIVEINDUSTRY[J].AnnalsoftheUniversityofOradea:EconomicScience,2009.[14]JohnFenton.HandbookofAutomotivePowertrainandChassisDesign.London:ProfessionalEngineeringPublishing,1998.[15]申守平.转向驱动桥总成技术[J].现代零部件,2011(05):79-80.[16]于刚,王宪国,陶发荀.轻型汽车断开式转向驱动桥柔性组装生产线工艺方案[J].汽车零部件,2009(05):59-62.附录附录1PERSPECTIVEANDSTRATEGIESINAUTOMOTIVEINDUSTRYIn2008,allthathaschanged.Themomentumofoptimismhasbeenchecked:companiesarenowconfrontedwithaworldgoneintoreverse,wheregrowthishighlyuncertainandwherepricesandfinancialconditionsarehighlyvolatile.Thischangeisvisibleinmanyareas.Itisvisibleinlowerexpectationsforrevenuesandprofitability,higherexpectationsofbankruptcy,andmorepessimismonthespeedatwhichtheindustrycanadapttochallengingconditions.Morecompaniesexpectovercapacitytoemergeinkeyregions,andthatsalesandproductiongrowthwillfallinemergingmarketsinparticular.Keywords:quality,management,automotiveindustry,crisisAccordingtotheEconomistIntelligenceUnit(EIU),globalpassengercarsalesareexpectedtoriseatanannualaverageof4.0percentduring2008–12(reachingapproximately67millionunitsin2012),aslightimprovementonthe3.4percentraterecordedduring2003–07.TheincreasewillbedrivenbydemandinChinaandIndia.However,automobilesalesinthedevelopedworldwillremaindisap-pointing.2AccordingtoaglobalautomotiveoutlooksurveyconductedbyDykemain2008,approximately98percentofparticipantssuggestedthatin2008,pas-sengervehiclesaleswilldropbelow16millionunitsintheUS.3AccordingtoCarlosGomesofScotiabankGroup,approximately13.7millionpassengercarswillbesoldintheUSduring2008.4Figure2presentstheforecastforpassengercarsalesacrossgeographiesin2012andthecompoundannualgrowthrate(CAGR)fortheperiod2007–12.Figure1:Forecastforpassengervehiclesalesin2012andtheCAGRfor2007-12Source:WorldData,TheEconomistIntelligenceUnit,2008Itisclearthatthenearfutureisgoingtobeverytoughfortheautomotiveindustry,alsoshowsthatlong-termmanycompaniesarewellawareoftheconcernshavenotgreatlychangedbutonlong-termtrends,opportunitiesandchallenges,companiescontinuetosaytheyretainalong-termfocusoninnovationandtechnology–particularlyfueltechnologies.The2009Surveysuggeststhatinnovationandtechnologyarelikelytobeattheheartofindustryeffortstorecaptureprofitabilityinthecomingmonthsandyears.Forexample,innovation–especiallyprocessinnovation–isstillseenbycompaniesasthebestwaytocutcosts,ratherthanattackingdirectoverheads.Companiesalsobelievethatproductinnovationwillbekeytorebuildingsales:itisnotablethatdespitethefallinenergycostsduringthelastfewmonths,expectationsofsalesofhybridandotherfuel-efficientvehiclescontinuetorisesharplycomparedwithpreviousyears.Still,themoodoftheworld’sautoindustryhasreversed:aftertherelativeoptimismof2007withitsexpectationsofagradualreturntostabilityandprosperity,expectationsin2008havechangedfortheworse.Themostimportantissuesfortheindustryoverall–thequestionthatrevealstherelativeweightoflong-termconcerns–in2008,thedeteriorationoftheglobaleconomyrosetosecondplace(fromfourthplacein2007).Whiletraditionallong-termconcernsholdtheirplaceintherankingsofoverallissues(productqualityremainsthemostcitedissue,forexample)companieshavebeenconsistentlyforecastingadeteriorationofoverallglobalgrowthforthelastfouryears,withconcernsabouttheglobaleconomyrisingyearonyearfrom2005.However,thenumberofcompaniescitinglaborrelationsasimportanthasfallenin2008:justunderhalfofcompaniesratelaborrelationsasimportantin2008,comparedwith59percentin2007.Thenumberofcompaniesratinglaborrelationsasunimportanthasalsorisensharplyfrom9percentin2007to16percentin2008.Thisisconsistentwiththedeteriorationofconfidenceinotherareasin2008:whilelastyearcompaniesremainedconcernedaboutlaborshortages–especiallyinthefastestexpandingmarkets–in2008,theyappeartoexpecttheirkeylabormarketstoloosen.Figure2.HawimportantiseachofthefollowingissuestothecurrentstateoftheautoindustrySource:KPMGGlobalAutoExecutiveSurvey2009WhenCompanieswereasked:whichoftheseisthemainbusinessgrowthstrategyforyourcompanyoverthenextfiveyears?reportthattheirgrowthstrategiesaremoreconcentratedonwinningnewcustomersandnewbusinessinexistingmarketsthanonenteringnewmarkets.However,ininterviews,companiesstressthatinmanycasestheyarealreadyactiveinnewmarkets,andthereforecount.Figure3.ThemainbusinessgrowthstrategyforcompanyoverthenextfiveyearsSource:KPMGInternational2008Twoissuesdominatecorporateconcernsregardingsourcingfromormanufacturinginlowcosteconomies:costandquality.Somecompaniessurveyedalsovoiceconcernsaboutthechallengesofmanagingthroughjoint-ventureapproaches,buttheseareintheminorityasmostcompaniesreportthatthemanufacturingthattheyconsidercriticalisalmostalwaysaccomplishedthroughwhollyownedsubsidiaries.Manycompaniessurveyedremainedconcernedabouttheachievementofqualityinemergingmarketlocations.However,companieswithmanufacturingoperationsinintermediatecostlocations–suchaseconomiesontheEuropeanperiphery–frequentlyreportverypositiveresultsonbothcostandquality.“Wehavemorequalityissuesinhigh-costcountriesthaninlow-costcountries,”saysoneEuropeanindustrialmachinerymaker.“WemakeallourcriticalcomponentsinplacessuchastheCzechRepublicandPortugal:wehavelowcostandthehighestquality.”Andthiscompanyadds:“achievingqualityfromlow-costmarketsisentirelydependentonhowlongyouhavehadtomanagetheissue”.Manufacturinginlow-costeastAsia–especiallyChina–ismoreproblematic,althoughseveralcompaniesarguethatqualityfailingsareoftenthefaultofthemanufacturerratherthanthelocation.TheCFOofonelargeeastAsianautocomponentsmakersaysthathiscompanyremainsreluctanttocommittomanufacturinginChinaonqualitygrounds:“qualityisveryimportanttoamanufacturerinourbusiness.Wemakethingslikebrakes–thesearecriticalcomponentsthatlivesdependon.Wewoulddoalotmoremanufacturinginlow-costlocationsifwecouldbesureofthequality”.Figure4.Theimportanceoflow-costcountrysourcingforproductionSource:KPMGInternational2008AlargeIndianautopartsmakerwithglobalautocustomersaddsthat“onquality,weconsiderIndiatobeasgoodasitcanbe.Chinaisnotsogood,buttrainingandinvestmentwillpushthatqualityup.Thereisnodoubtthatqualityisthebiggestchallengeinlow-costcountrysourcing,andgettingandkeepingtherightskillsisthenextmostdifficultissue”.Almostwithoutexception,companiesreportthatproductivityratherthandirectlaborcostisthekeytoprofitablemanufacturingoperationsinnewmarkets.“Laborcostsarenotincreasing,”saysalargeIndianautocomponentsmakerwithglobalcustomers.“Thecostperpersonisincreasing,butsoisproductivity–sooverallthereisnocostincrease.Figure5.Significantlow-costcountrysourcingwasintermsofcostandqualityonascaleof1-5Source:KPMGInternational2008Conclusions:Theautomotivesalesoutlookforkeymarketsin2008isgloomy.Inaddition,withincreasingcommoditizationofvehiclesandverylittletodifferentiateamongthem,theemphasisshiftstowardsabetterretailstrategy.Inmostofthemajorautomo-tivemarkets,vehiclesaresoldmainlythroughfranchiseddealers.Therehasbeenashifttowardsmulti-branddealershipsinalmostallthekeyautomotivemarkets,whichallowscustomerstotestandcomparevariousvehiclesatthesameloca-tion.Anothermajortrendseenintheautomotiveretailindustryistheconsolidationofautomotivedealerships.However,despiteconsolidation,globalautomotivemarketsremainfragmentedwithscopeforfurtherconsolidation.Theautomotiveindustryisclearyfacinganunprecedendcrisis,acrisisthatcompaniesfullyexpectwillreshapetheindustry.Butevenamidcrisisconditions,thelong–termconcernsofautomotivecompaniesremainstrikinglystable:developingandleveragingtechnologyinaneraofgradualbutinexorableshiftawayfromoildependence.Oneofthelessonsofthe2009surveyisth