《汽车驱动桥方案设计》5000字（论文）

汽车驱动桥方案设计目录TOC\o"1-1"\h\u17804第1章绪论 11404第2章主减速器设计 212361第3章差速器设计 102552第4章半轴设计 1324790第5章驱动桥桥壳的校核 15第1章绪论1.1概述1.1.1驱动桥总成概述驱动桥总成通常组成部件就是有降低速度，提升转矩的主减速器，能够实现左右两驱动轮以不同转速转动的差速器，连接驱动轮与差速器的半轴以及安装基础件与承载受力件的桥壳组成。驱动桥改变了来自万向传动系统输出的转矩大小，当然，驱动桥本身也承载受力件，作用非同小可。为汽车传动做出重大贡献。1.1.2驱动桥的设计要求本次驱动桥的设计应考虑由于驱动桥是需要承受来自地面对车轮或者是车体本身对地面的各种载荷，所以驱动桥一定是需要有足够的强度和刚度的。驱动桥作为传递转矩的部件，需考虑其传动效率，所以还需要驱动桥具有较高的传动效率。在传动这方面也需对其质量进行一系列的约束，在满足强度刚度的基础上，还要保证能有足够的离地间隙。要使驱动桥的整体质量较小，尺寸也要尽可能小，工作平稳。在设计汽车时肯定需要考虑燃油经济性，动力性，舒适性等性能。所以还应选取合适的主减速比，同时设计也要使其噪声尽可能小。在维修方面要使其方便拆装和维修。1.2驱动桥设计方案的确定1.2.1主减速器结构方案的确定主减速器选型：1）齿轮类型的选择在齿轮选型时需考虑众多因素，由图1-1可知齿轮类型共分四种。其中由于弧齿锥齿轮的寿命较长，能减震降噪，成本低，固应用于本次设计2）减速型式的选择减速型式可以分为单级，双极，双速和贯通等。本次设计主要从哈弗H6的载重，传动比等性能考虑选择单级主减速器即可。3）主减速器主动锥齿轮支承形式的选择支承型式由图1-2可知可以分为悬臂式和跨置式两种。本次设计因悬臂式支撑结构简单，所需的空间也较小，满足驱动桥设计要求中尺寸方面的要求。所以采用的是悬臂式支承。1.2.2差速器结构方案的确定由于本次设计的哈弗H6属于城市SUV，无需过多考虑较差路况，所以在此次设计的选型中选用的是对称式的圆锥行星齿轮差速器。1.2.3半轴型式的确定在半轴的选型时考虑到全浮式半轴在拆装维修的过程中能够做到将半轴取出且车辆亦能立住，无需其他辅助支撑这样的特点，使得全浮式能够在半轴类型中脱颖而出，广泛应用在许多不同的车型上。本次设计也选择的是全浮式半轴。1.2.4桥壳型式的确定桥壳则可根据其结构形式来划分，可以将其分为两种形式，一种是整体式桥壳，另一种是分段式桥壳。整体式的特征便是因为其多数为铸造件，是具有较强的强度和刚度的，使用寿命较长，且在维修时无需将驱动桥总成整体从汽车上取下，这满足了设计要求里的拆装维修的方便。所以本次设计选择整体式桥壳。第2章主减速器设计2.1主减速比的计算主减速比的选择对汽车的多项性能指标，例如动力性，燃油经济性等都具有很大的影响。主减速比大的话，那么车辆的加速性能和爬坡性能等多项性能都会比较强，但是如果过大的话就不能达到燃油经济性的指标。所以选择合适的主减速比对车辆影响巨大。由于此次设计的汽车整体主要参数是根据哈弗H6来选取的，大多数数据都是查阅资料得出的，所以当前设计车辆的主减速比是原厂的主减速比。根据公式：（2-1）——滚动半径，取=（225×55%）+（19×25.4/2）=0.365m；——最大功率转速；——最高车速；——变速器最高挡传动比。2.2主减速齿轮计算载荷的确定当车辆发动机处在最大转矩的情况下同时与传动系最低档传动比相互搭配时：（2-2）驱动轮打滑时：式中：——动载系数，此时取1；——发动机最大扭矩325；——液力变矩器变矩系数，；——变速器最低档传动比，=3.93；——分动器传动比，=1；——主减速比；——上述传动部分的效率，取=0.9；——计算的驱动桥数目1；——满载时驱动桥给予地面的负荷，选取：=——后轴符合转移系数，乘用车的后轴符合转移系数一般取1.1-1.4，这边取1.2。——主减速器主从动齿轮到轮胎之间的传动效率，此处都取1；——地面的附着系数，取=0.85；主动锥齿轮计算转矩：（2-3）——计算转矩，此时取其小；——主动齿轮与从动齿轮之间的传动效率，弧齿锥齿轮取0.95；主加速器的平均计算转矩为（2-4）式中：——汽车满载总重2070×9.8=20286N；——此数据仅用于牵引车，所以取=0；——道路滚阻系数，越野汽车通常取值范围为0.020~0.035，设选=0.030；——汽车的平均爬坡能力系数。设选=0.15；——汽车性能系数（2-5）2.3主减速器齿轮参数的选择1）齿数的选择在齿数选择方面，考虑到要齿轮副需啮合传力，要保证其啮合平稳，需要有一定的强度和刚度，同时需要在其工作的过程中能够发出尽量少的噪声。因本次设计的是普通的单极主减速器，在设计方面并不难，齿数尽量少，但又不可以过少。本次设计取主动齿轮齿数为7。为了磨合均匀传力更平稳，工作更可靠，同时也规定不能够出现公约数，所以本次设计取从动齿轮齿数为45。2）节圆直径地选择根据从动锥齿轮的计算转矩按经验公式选出：（2-6）式中：——直径系数，一般取=13～16`；——计算转矩，取，较小的。初取=203mm。按式计算从动齿轮的模数校核：（2-7）——模数系数，取=0.3～04。取,则3）齿面宽的选择汽车主减速器主从动齿轮的齿面宽度为：b=0.155=35.15mm，可初取b=35mm。4）螺旋锥齿轮螺旋方向就目前市场上的汽车主减速器来看，主动齿轮多为左旋，从动则取其反。5）螺旋角的选择螺旋角应足够大来保证传动时能够平稳传递转矩，同时也会使得工作过程中所发出的噪声较小，1.25。但是螺旋角又不能过大，螺旋角过大会引起轴向力过大，因此对于螺旋角的选取国家有一系列的规定，且定下选取范围，这使得在选取螺旋角时需在一定范围内。通常螺旋角规定为35°。2）法向压力角的选取法向压力角的选取又会涉及到齿轮副的强度与刚度，过大于过小都不能满足设计要求，市面上的车辆在选取法向压力角时多选取为20，所以此次设计也采用作为法向压力角。2.4主减速器螺旋锥齿轮的几何尺寸计算与强度计算2.4.1主减速器锥齿轮的几何尺寸计算2.4.2主减速器锥齿轮的强度计算1）主减速器螺旋锥齿轮的强度计算①单位齿长上的圆周力（2-8）式中：——单位齿长上的圆周力；——从动齿轮面宽。按发动机最大转矩计算时：（2-9）——变速器传动比；——主动锥齿轮节圆直径。按直接档计算时：按驱动轮打滑计算时：（2-10）根据查表可以得知现如今乘用车的许用单位齿长上的圆周力为[p]=893N/mm，所以校核成功。②轮齿的弯曲强度计算。弯曲应力为（2-11）式中：——超载系数1.0；——尺寸系数==0.648；——载荷分配系数，取=1.25；——质量系数，取1；——综合应力系数。见如下图2-2作用下：应力=314MPa<700MPa；作用下：应力=189.27MPa<210.9MPa；两次计算均满足标准，故所计算的齿轮满足弯曲强度的要求。③轮齿的接触强度计算螺旋锥齿轮齿面接触应力的计算为：（2-12）式中：——材料弹性系数；规定钢制齿轮副取232.6 ——综合应力系数。见如下图2-2=1344.78Mpa==1750MPa=2745.473MPa<=2800MPa故符合要求、校核合理。2.5主减速器轴承的计算1）作用在主减速器主动齿轮上的力齿面宽中点的圆周力F为（2-13）式中：T——作用在该齿轮上的转矩；——该齿轮面宽中点的分度圆直径。对于螺旋锥齿轮=166.79（mm）（2-14）=27.102（mm）（2-15）式中：——主动齿轮齿面中点的分度圆直径；——从动齿轮齿面中点的分度圆直径——从动齿轮齿面宽，取=35；——从动齿轮的节锥角81.13；计算得：=19110.7N2）螺旋锥齿轮的轴向力与径向力主动齿轮：（2-16）（2-17）从动齿轮：（2-18）（2-19）式中：——齿廓表面的法向压力角20；——主、从动齿轮的节锥角8.87，81.13。3）主减速器轴承径向载荷：此次设计的主动锥齿轮的轴承径向载荷如图2-3（a）所示轴承A、B的径向载荷为=10552（N）（2-20）=12988（N）（2-21）其尺寸为：主动齿轮a=100.5，b=50，c=153.5;式中：——齿面宽中点处的圆周应力；——主动齿轮的轴向力；——主动齿轮的径向力；——主动齿轮面中点的分度圆直径。第3章差速器设计3.1概述差速器是为了使汽车在正常行驶过程中保证两驱动轮能够做纯滚动运动而发明的部件，差速器分配动力给驱动轮，差速器的存在使得汽车能够在转弯或者是在不平路面上得以正常行驶。此次设计的差速器对其选型时选用的是对称式的，因为对称式的差速器适合用于轮间差速。3.2对称式圆锥行星齿轮差速器在设计之初便确定需要在满足车辆正常行驶等一系列功能的前提之下，降低成本，由于该差速器成本低廉，结构简单，同时寿命又较长，满足设计初心，所以本设计采用该结构。3.2.1差速器齿轮的基本参数选择1）行星齿轮数目的选择：越野车多用4个行星齿轮。2）行星齿轮球面半径（mm）的确定：球面半径可根据经验公式来确定：=32.642～38.792（mm）（3-1）圆整取=38mm式中：——行星齿轮球面半径系数，2.52～2.99，这边取2.99；确定后，即根据下式预选其节锥距：=（0.98～0.99）=37.24～37.62mm取37.5mm行星齿轮与半轴齿轮齿数的选择：在齿数选择方面，一般情况下需要行星轮的齿数大于10同时又根据性能要求要尽量少。查询资料可知半轴齿轮的齿数选择范围是14～25。在此设计中又需要考虑到半轴齿轮与行星齿轮的齿数比，市面上大多数汽车的比值大多都是在1.5～2的范围之内。所以这里初步选取取=16，=24。4）圆锥齿轮模数及半轴齿轮节圆直径的初步确定求节锥角：（3-2）式中：——行星齿轮和半轴齿轮齿数。再根据下式初步求出圆锥齿轮的大端模数：=3.05（3-3）取标准模数3；式中：在前面已初步确定。节圆直径d：5）压力角：就目前市场上的汽车差速器齿轮大多数都选用了的一个压力角，此次设计同样采用。6）行星齿轮孔直径及其安装深度L的确定：可根据经验公式得：=20.03（mm）（3-4）=18.21mm（3-5）式中：差速器传递的转矩2173.496；n——行星齿轮数4；——支承面中点到锥顶的距离。，为其面宽中点处的直径，=54mm;[]——支承面许用挤压应力，此次设计取为69MPa。3.2.2差速器齿轮几何尺寸的计算与强度计算汽车差速器齿轮的弯曲应力为（3-6）式中：T——行星齿轮给予个半轴齿轮的转矩；（3-7）n——差速器行星齿轮数目4；——半轴齿轮齿数24；——超载系数1.0；——质量系数1.0；——尺寸系数；——载荷分配系数1.25；F——齿面宽11mm;m——模数3；J——计算差速器齿轮弯曲应力的综合系数，可见图3-4。以计算得：=862.4MPa<[]980Mpa。综上所述，差速器齿轮强度满足要求。第4章半轴设计4.1概述半轴便是汽车动力的一个输出轴，它也叫做驱动轴。半轴则将驱动轮和差速器相连，它便是一个传力传矩的部件。它传递了汽车所输出的扭矩，实现车轮的转动。4.2半轴的设计与计算半轴的设计比较简单，因为其并没有涉及到什么复杂的结构，其尺寸参数仅仅只有长度与直径的选取。只需要半轴在计算载荷以及运动校核，强度校核满足要求即可。所以先对其进行力的校核。4.2.1全浮式半轴的设计计算（1）全浮式半轴计算载荷：（4-1）式中：——同上，取11157.3N；——质量转移系数，后驱动桥取1.3；——轮胎与地面之间的附着系数0.8；（2）半轴的设计①杆部直径的选择设计时，半浮式半轴杆部直径的初步选择可按下式进行：（4-2）式中：d——半轴杆部直径mm，这边d取30mm;K——直径系数，在范围0.205~0.218之间，这边取0.210。②半轴的扭转应力可由下式计算：692MPa（4-3）式中：——半轴扭转应力，MPa；T——半轴的计算转矩2117.66；d——半轴杆部直径30mm。③半轴花键的剪切应力为：MPa（4-4）半轴花键的挤压应力为：（4-5）式中：T——半轴可承受的最大转矩2721.322；——半轴花键外径，20mm；——相配的花键孔内径，20.5mm；z——花键齿数18；——花键的工作长度55mm;b——花键齿宽，mm，=4.71mm;——载荷分布不均系数，可取为0.75。注：花键的选择（30渐开线）初选分度圆直径D=54mm，则模数m=，取标准模数m=3④半轴的最大扭转角为（4-6）式中：T——半轴承受的最大转矩，2665.195；——半轴长度460mm；G——材料的剪切弹性模量；J——半轴横截面的极惯性矩，=79481.25mm。（4-7）第5章驱动桥桥壳的校核5.1概述桥壳作为驱动桥所有部件安装的基础，其不仅做到支撑部件的安装，更是保护部件不受外界因素的影响。支撑与保护，受载与传力都是驱动桥的作用。驱动桥