《中型货车驱动桥的设计计算》23000字

PAGEIV中型货车驱动桥的设计计算目录TOC\o"1-2"\h\u113摘要 1253671绪论 2300371.1驱动桥现有的分类 217851.2主减速器的选择 7215401.3差速器的选择 853211.4驱动桥半轴设计 938682主减速器计算校正核 934112.1轮胎外径的确定 995462.2主减速比的确定 10222682.3主减速器齿轮参数的选择 142102.4主减速器螺旋锥齿轮的几何尺寸计算与强度计算 148962.5主减速器齿轮用原材料和热处理 1910462.6主减速器锥轴承的负载计算 203305RaB=0N 2295683差速器相关参数计算校核 2228383.1差速器齿轮主要参数选择 2213521行星齿轮在轴上得支撑长度L为 24119033.2差速器齿轮强度计算 2416733.3差速器直齿圆锥齿轮参数 24292144车轮传动装置的设计 27193154.1车轮传动装置的功用 27178324.2半轴支承型号 27299814.3全浮式半轴计算载荷的确定 28149654.4半轴强度计算 2895884.5全浮式半轴杆部直径的选择 28206864.6半轴的结构设计及材料与热处理 28290395驱动桥壳的选择 29124035.1驱动桥壳的功用和设计要求 29137925.2驱动桥壳结构方案分析 29119346轴承的寿命计算 30307286.1主减速器轴承的计算 30217076.2轴承载荷的计算 31224426.3主动齿轮轴承寿命计算 33304757成本分析 3416938结论 367602参考文献 37摘要本课题是对中型货车驱动桥进行设计计算，在一个学期左右的时间当中，我先后完成了许多工作：一是根据设计任务书已给的最高车速，轮胎型号，使用的变速箱个档位的齿比，发动机最大功率及其转速和最大扭矩及其转速确定了主减速器主减速比的大小和主减速器的传动形式，同时确定整个传动系统中一部分区域承受的最大扭矩应力等，如主减速器中的齿面应力和齿根弯曲应力，差速器等。二是寻找动力总成相似的车型进行参照对比，参考其设计方式和参数对前后轴进行载重分配等工作。三是要通过一些已有的经验进行计算调整校核等等工作，比如差速器行星齿轮的的数量就是按经验取。以上就是我主要涉及到的工作内容。关键词：主减速器，差速器，中型货车，驱动桥1绪论汽车的齿轮驱动桥在整个传动动力体系中的末端。其中的基本驱动功用首先是其目的就是通过不断增大传动扭矩比来减少提高转速,并将每个转矩合理地进行分配应用到左右两个齿轮驱动的高速车轮;其次,驱动桥也同样需要它具有较高的传动载荷和扭力[1]。1.1驱动桥现有的分类驱动桥主要可以分为两下三大类,一种就是非直接断开型新式驱动桥的及其总成,另一种就是以直接断开型为形式的新型驱动桥及其总成。非独立形式的悬架与非断开形式的驱动桥组合成驱动模块。将主减速器壳、半轴套管和驱动桥壳等部件进行了刚性联合和组装,这样就形成了一种整体梁的构造,这样会造成两边的车轮和与之对应相连的两个半轴的摆动相互干涉。断开式前轮驱动桥通常都认为是与一个独立的驱动悬架系统进行驱动相互配合进行使用,就是把一个主减速器的壳体固定到一个车架上,两个驱动轮及其连接半轴摆动时不会相互影响干涉则把它叫做断开式驱动桥。按结构形式，驱动桥可分成三个类别：1.1.1中央单级减速形式的驱动桥这种形式的驱动桥具有驱动桥中最简单的结构形式,是设计根据和主要基础结构形式,在各种重型柴油卡车中一直处于绝对主导地位。一般来说当在汽车主动与传动上的比值通常小于6时,尽可能采用其他形式类别的减速器结构。中央单级齿轮形式的减速器启动倾向相对较低,并且更加值得注重动力采用双四轴曲线型的螺旋伞减速齿轮,主动小型减速齿轮则分别采用了四轴骑马式支承,并且配备有差速闭环控制制动装置两种可以选择供驾驶人们进行选择。1.1.2中央双级减速形式的驱动桥中央双级齿轮形式的驱动桥主要可以划分为两种典型的设计类型:一类是对于横梁后桥载重较大的车辆,横梁后桥的一种典型设计,例如1995年上市的伊顿式系列产品,当1996年伊顿开始提出了承载的空间,因此伊顿式系列产品就开始了要求驱动减速器在能够提高桥梁的牵引力和加快增大传动轮扭矩百分之比的情况下,采用了圆柱形中央行星式单级传动齿轮减速传动轮和减速传动机构,将原来的一种行星式中央单级传动齿轮驱动桥机构修改成了一种行星式中央双级传动齿轮驱动桥,这种机构的设计方式被人们戏称为"三化"(其含义是即分类产品的通用性系列化,通用质量化,标准化)由于其通用性程度高,桥壳、主传动减速轴承以及传动齿轮等已经成为全部普遍可以广泛应用,而且锥齿轮传动轴承直径始终保持固定不变;另一种分类式的产品则被认为是一个例如美国洛克威尔公司的伊顿系列产品,当伊顿想要初步考虑到如何提高大桥的牵引力和如何增大加速比时,需要对其传动齿轮进行重新修复,在其传动齿轮进行了改制第一级新型雨伞式锥齿轮后,再重新安装第二级新型雨伞形直径锥齿轮或三级倾斜式齿轮传动减速齿轮,变成了一种中央双级齿轮传动减速桥,这时的后桥路基和横梁桥壳已经不再是全部可以完全全部通用,主传动减速器也不能完全全部通用。1.1.3中央单级、轮边型和减速器等结构类型的驱动桥这种驱动桥常应用于工地建设,采矿,钻进资源勘探等这些应用场合以及重型军事车上,前轮边边加减速驱动桥大致来说可以将其划分大致为2类:一类型的是被统称为制作圆锥形或者半行星形的齿轮式轮边边加减速驱动桥;另外一种的则是为制作圆柱形或者行星式传动齿轮型的两轴边加减速桥的传动控制桥。圆锥矩形行星传动齿形轮结构形式的轮边联合减速驱动桥，减速比通常设计为2,它一般均与齿形轮中心传动部件（太阳轮）或单级减速桥装配为一体。中央新型单级桥独立的进行传动，同时可以单独使用的话，驱动桥输入轴的扭矩变大，对牵引力的驱动功率增加。或者当车速比平时变得需要更高时,可不再需要考虑直接改变一个中央单级新车桥的两个主传动减速器而是在两个传动轴端之间再另外加上一个采用圆锥形的采用行星传动齿轮式的主减速器,即可进行改变并形成一个中央单级新的桥。这类减速桥和新型中央双级齿轮减速器的最大差异之处就是因为:它们通过直接降低半径和轴向中央减速器阻力转矩是通过将轴减速器的电阻变大后的转矩直接通过中央减速器的2轴连接，传递到两轴端的1个轮密封的2段减速器。"的复杂程度相对较高。但是这类齿轮驱动桥由于其齿轮边和轴的减速比例总是大于作为固定轴的数值2,因此,中央主轴和减速器的承载体积和使用尺寸仍然相当巨大,一般认为适合于高速公路、非高速行驶道路和小型军事自行车。圆柱整体行星驱动齿轮式采用双排和双齿形轮边的结构形式驱动减速器主桥,单排、齿形轮轮圈固定，使用圆柱整体行星驱动齿轮式和减速器主桥,采用的齿轮减速比为3至4.2之间。因为主轴减速比较大,因此,中央传动主轴齿轮减速器的转矩和齿轮加速比普遍直径应该固定是1或小于3,这样一个具有大锥形的齿轮便利器可同时取得小转矩和小加速直径,降低离地距离和负载问隙。这个类型的驱动桥比单级自动减速器的轮胎质量更大,价格相对更贵,而且由于它的轮毂内部都已经是完全采用了中央齿轮式的动力传动,长一段路在公路上高速度的行驶就可能会迅速产生一定不同程度的汽车热量而直接就会引起你的汽车轮胎过热;因此,作为一种能在高速公路行驶汽车所需要使用的齿轮驱动桥,它远远远比不及采用中央单级齿轮减速器的桥。驱动桥的整体结构主要部分包括了一个较为主要的减速器,差速器,半轴以及连接驱动桥的四个壳体。主减速器是在汽车传动系统中减少旋转数、增大扭矩的主要部件，使用齿数少的锥齿轮驱动齿轮多的锥齿轮。发动机是纵向放置的车，主减速器也使用圆柱体和圆锥形的齿轮，使驱动力的方向容易变化。电动汽车在各种路面上行驶停止时，其驱动轮需要一定的驱动扭矩和旋转速度，在将汽车的动力扭矩分岔到左右驱动轮时的差速器前设置自动主轴和减速器后便于有效降低了我们可以把装在汽车的主轴和减速器前面的其他传动机械部件，例如自动变速器、通用轮和传动装置等需要传输的扭矩得到了降低,从而有效地让它们可以更好地适应车体大小及其传动尺寸以及其传动质量[2]。将一个非常主要的减速器驱动布置安放在一个驱动轮需要进行高速分流前的一个固定好的位置,有利于通过驱动减小它前面的各种不同传动机械元件(包括例如齿轮离合器、变速器、传动轴等)所产生需要高速传递的径向旋转矩,从而有效降低或大大减小这些传动元件的转矩大小值以及其整体尺寸与产品质量[3]。主齿轮减速器安装方式依照所用的主齿轮的安装类型、主、从齿轮驱动器内部齿轮的安装点和齿轮安装操作方法等一些因素不同而不会有大的差别[4]。（1）单级主减速器通过一对减速齿形轮传动来实现减速的装置,这种设备就是一个单级的减速器。它的优点是质量轻,而且在结构上也相对简单,在诸如东风bql090型等轻型、中型货运车的应用也非常广泛。（2）二级主减速器以电力为主要工作来源的载重汽车,减速比要大,用如果用单段结构的主齿轮减速器驱动进行齿轮驱动，则驱动齿轮的减速直径过大，会对地板的间隙产生较大影响，所以一般选择两次齿轮减速，即两段自动减速器。这样就能实现二级减速和齿轮增扭。为了改善锥形理论的稳定性和强度，第一节减速齿轮通常采用螺旋锥形驱动齿轮。第二层齿轮在斜齿轮和圆柱齿轮两种齿形轮种选择其一即可。主动圆锥齿轮旋转,带动从动圆锥齿轮旋转,从而完成一级减速。第二级减速的主动圆柱齿轮与从动圆锥齿轮同轴而一起旋转,并带动从动圆柱齿轮旋转,进行第二级减速。因从动圆柱齿轮安装于差动速度自动圆锥齿轮旋转，从动圆锥齿轮旋转，完成一级减速。第二阶段减速的有源圆柱齿轮与从动圆锥齿轮同轴旋转，驱动从动圆柱齿轮进行第二阶段减速。因为从小号齿轮安装到了通货紧缩器的外包装上，所以从圆柱齿轮转动时，车轮会以差速器和半轴旋转。差速器主要是一种用于把左右的半轴相互连接，两侧的车轮以不同的方向和角速度运行，同时可以以一定的扭矩传递给车轮。确保汽车轮胎正常运转。有多桥式驱动的小型车，分动器内部和贯通式传输系统的主轴之间也设置了差速器。我叫桥间。式的差速器。它的功能主要是当发动机将汽车偏移到一个转弯处,使前后驱动齿轮之间产生一个差速。出于提升汽车非铺装道路上的通过性能力,在一些越野车中和部分高级小轿车中都会安装一些使用防滑的差速器。防滑差速器的主要优势之一是,在某侧驱动轮得不到附着力而又无法推动车辆高速行驶的情况下,可以把发动机的驱动力传给另一侧有附着力的驱动轮上实现脱困,利用这个驱动轮的粘结力产生足够的驱动力，让汽车继续行驶。为了实现上述要求加装自动差速锁于一个自动差速器上,这个加装方法最简单,将其减速转换过来变成了一种强制式的差速止锁型自动差速器。例如,当汽车一侧的差速驱动轮被停止打滑时,就是我们的车可以通过高速利用一侧差速锁车轮来制动实现这一防滑目的。得差速器失去了锁定位,而不是直接达到差速效果。下面简单为大家介绍几种在市面上出现的限滑差速器（1）采用双蜗杆结构形式的定位差速器是2014年国内最新技术发明的齿形线圈式传动产品。其中一个特征是倾斜两个相互关联的传动系统。的方式直接安装在一个传动转子中,两个啮合蜗杆的传动轴承末端分别与两侧的动力输出输入传动轮和轴承互相连,链接驱动方式上也可以通过两个齿轮驱动连接或通过万向节驱动链接,齿轮轮圈全部分别安装在两个转子上,整体由输出传动轮和轴承直接安装固定在输出传动轴承壳体上,动力输出来源由两个齿圈连接输入,两侧的动力输出输入传动轴则由两个齿圈连接输出。（2）伊顿差速器。由美国伊顿公司于十九世纪六十年代发明[5]。但是在每当汽车车辆两侧两个车轮的横向附着力之间转速就出现了较大的差异时,如果两侧两个车轮的转速和横向附着力之间的差已经彻底达到了一个控制系统自动设定的转速和附着力控制数值,那么卡尔伊顿自动差速锁就很可能地会自动迅速地锁止这个差速器,使得两侧的两个车轮都已经彻底地能够实现了相同转向驱动力,从而不会导致两侧车辆安全脱困。当驱动轮有一侧打滑时,两车轮轮速差超过100r/min时,会使飞轮机构张开咬紧锁止机构;飞轮停止后会触发一个自我增加离合系统,使凸轮盘与一个半轴齿轮相对转动碰撞;随着相对转动,碰撞会增加,直到两个车轴以相同速度转动(完全锁止),防止车轮进一步打滑;当行驶出障碍后,,速度达到30km/h,为防止磨损,锁止机构会脱离飞轮防止产生锁止[6]。（3）托森差速器。托尔森(全称托尔森牵引)是一种用于汽车的限滑差速器。托尔森差速器可以用于分配适当的扭矩之间的前桥和后桥上的全轮驱动车辆[7]。它的主要自锁性，纯机械性，只需要较少维护，在需要锁止时“没有时间延迟”等特点[8]。半轴,驱动整个车轮的一种传动装置,一般都是安放在电动汽车半轴传动齿轮体系的最后一个齿轮末端,其主要工作功用之一就是将车轮扭矩从自动差速器系统中的半轴和传动齿轮之间传递而达到高速驱动中的车轮。驱动齿轮机械和旋转车轮的内部结构和整体形态都与齿轮驱动桥结构中的各种部件驱动齿轮机械和旋转车轮的整体形态结构有着密切的的联系,在在一般的非半轴切断型齿轮驱动桥中，驱动齿轮机械和旋转轮所需的齿轮驱动控制元件也可以是半轴。半轴承的整体结构和传动形态主要还是取决于半轴承的传动支持。一般非切断式的受力驱动桥的半轴为其自身内部结构和物体外表作用条件所需的能够提供作为受力支撑的物体形态或者能够承载的物体受力运动条件等使用情况又不同可以分别细分为半轴全悬挂式,3/4浮式和完全式半悬挂式三种[9]。（1）全浮式半轴全轴悬浮式半轴牵引驱动桥的外部和内端整体结构相对复杂,制造费用大和成本高,但其由于运行方便工作可靠,常被广泛地用于应用在各类重型载货车、越野长途汽车和大型长途客车上[10]。半轴的内部连接末端用液压花键与自动差速器半轴齿轮传动器的齿轮相互地进行连接,半轴的外部连接末端采用锻造圆形凸缘,用连接螺栓和其他轮毂部件进行牢固连接。轮毂一般是由两个半径滚动套管轴承连接支撑,它们之间相距比较远,并且轮毂是由半轴滚动套管轴承支撑。半轴驱动套管和后面的桥壳与发电机通过压力的配合一直到成为一体，组装在半轴驱动后的桥壳上。半轴和桥的外侧整体之间没有直接的传递关系，半轴仅仅是只能直接承担一个驱动机的最大扭矩而又不能直接承担任何传动弯矩,这样一种半轴被当时人们所统称为"全浮球“半轴。浮这个字是指在半轴方向移动时物体无法弯曲的重力负荷。所有轴均为浮动半轴，外端内部设为浮动法兰。盘和浮式轴承所制成。但也有人可能会发现有一些载重负载型的电动汽车将半轴凸缘内端压紧后将其做成单独的连接零件,并且可以借助于火花键将其紧紧套合连接到半轴的凸缘外端。因而,半轴的凸缘两端都分别设置了一个花键,可以轻松更换半轴凸缘,维修方便。（2）半浮式半轴半浮式半轴的外壳内端和全轴悬浮式半轴一样不一定需要直接依托承受弯矩机的载荷,在半轴的内壳在外端，轴承直接支撑在半轴机外部的内侧。这种半轴支撑传输方式可以直接承受两个外端部件的大弯曲力矩。这样的凹形短袖除了传递轴扭矩以外还由于能够使其局部有效地用来承载轴向弯矩,故又被人们统称作凹为半轴或浮式半轴。该类型的结构设计模式主要是为适合于小型乘务舱列车。（3）3/4浮式半轴3/4浮型半轴受到的弯矩介于半浮型与全浮型之间。这种半轴形式运用较少,只有在个别中型小卧机上才能得到广泛的应用。驱动桥的壳是汽车上的主要部件之一，用于支撑汽车的负荷，能承受由车轮传递的路面的反力和反力矩。同时,它还可以作为汽车主减速、差速器、半轴等重要零部件的机械装配和传动控制系统基体[11]。合理地设计各种驱动式桥壳,使其能够具备足够的运动强度、刚度及动态等特性,将会更加有利于减少动载荷,提高驾驶员在道路上的行驶平顺度和操作稳定性[12]。将每一个驱动器的桥壳路基按形成一个完整的驱动器桥壳和两个分段型的路基。整体式传动桥壳既能够具有更高的传动承载力又能提高传动刚度,且又十分便于对汽车主机和减速器装置进行手动装配、调节和日常维护,因而普遍认为适合于各种不同型号的电力汽车上[13]。随着我国经济的高速增长会大大增加货物运输的需求，促进卡车需求的增加。中国的物流成本在国民经济。生产中占比较大,接近20%。而中型货车由于其价格优势明显,普遍采用的四缸发动机较容易达到符合国家第六期机动车大气污染物总量控制标准(国六)。中型货车的灵活性,快捷性和它较为经济的载货量适合城市运输。但是国内中型货车自主品牌缺失许多核心技术,驱动桥就是其中之一。驱动桥把通过万向减速传动装置直接传来的转向动力能量通过万向减速制动增扭、改变成驱动力转向传导器的方向然后再分配传递到左右两个万向驱动轮上从而能够控制着和驱动一辆纯电汽车的转向行驶,并且还可以能够充分满足平时当一辆电动汽车在高速进行转向时左右两个万向驱动轮之间的最高转速相互作用。对于货车而言,驱动桥的驱动桥壳还起到承受比轿车大的多的垂直载荷和水平载荷,满足其强度、耐久性等要求,是重要的承载部件[14,15]。对于我而言，通过对中型货车驱动桥的学习桥具有一定实际意义。1.2主减速器的选择1.2.1主减速器的概要主减速器是在各种传动系统中具有降低旋转速度、增大旋转扭矩功能的部件。当柴油发动机位于纵放置时也就有调整转矩和运动旋转方向的功能。它们就是通过依靠齿量小或者带一定齿长度少的一个圆锥形齿轮和一个带有一定齿长的圆锥形传动齿轮来实现加速的,采用这种圆锥形齿轮对其进行传动则可以直接改变一个旋转矩阵的运行方向。1.2.2本设计中采用的主减速器的类别本设计采用单级式单速式圆锥齿轮主减速机根据参加减速传动的齿轮的副数进行分类的话，可以分为一级。式双级主减速器外,这种方案在微型、轻型、中型货车中比较常见,本次设计的是中型货车的驱动桥,该单级主减速器方案使用于本次设计。圆锥圆形齿轮广泛应用于提供后驱齿轮动力能量汽车的前梁后桥中.自动变速器将齿轮输出的后驱动力能量通过连接传动杆和轴向轴的后桥经从传递齿轮到主动锥的圆锥圆形齿轮,经从后桥传递齿轮到的主动锥圆圆齿轮后再进行自动减速后再经从传递齿轮到自动差速器。另外，作业时同时旋转进行齿轮咬合的齿轮数量多，作业顺畅，噪音少，承载能力大。圆锥齿轮传动适用于本次中型货车的驱动桥设计方案。主减速器工作原理包含:1、主减速比的测量;2、一级齿轮式传动机构的设计与校核;3、轴承选择。在主减速器以及整个驱动桥的设计中可能需要不断修改,重复以上的工作内容以及补充新的工作内容来调整完善主减速比。1.3差速器的选择1.3.1差速器的概述汽车上的差速器可做到让左、右(或前、后)三个驱动轮均可以做到按照各种转速而进行传递。主要由左右半轴齿轮、两个行星式齿轮和一个传动齿轮框架构成。其主要功能原理是当电动汽车高速旋转或在非平坦路面上高速运转时，左右两侧的车轮以旋转速度滚动车轮。也就是说，保证两侧的驱动式车轮进行纯滚动式运动。差速器的目的就是为了这个。控制左右两轮之间的转速误差。四轮驱动时，为了同时驱动四个车轮，必须将四个车轮全部紧密连接起来。如果将四个车轮都是机械地紧密连接在一起,在转弯处高速行驶的时候，不能尽可能以同样的形式旋转。为了更好地做到使我们能够真正做到让四个汽车在曲线上高速旋转的时候其速度和方式与之完全相同,这时我们就必须需要在其中再次加入一个中间差速器是用来控制汽车发动机和前后轮转速之间的差。1.3.2差速器的种类现在，我国的汽车差动器一般根据工作特性分为齿轮式差速器和防滑式差速器。防滑径向差速器按照车体结构的性能特点不同可以大致分为径向强制式和锁止式、较高的径向摩擦力和自由轮式三种。其中,高强度摩擦式中又可细分为各种有着高摩擦力叶片式的凸轮自动锁进差速器、Toson差速机、暖轮式错位速机、滑动式的凸轮错位差动速度器以及摩擦黏度高的联轴器式凸轮差速器5种。1.3.3本次设计中拟采用的差速器设计差速器系统结构驱动类型的两种选择:常在一些高速公路交通条件还比较好时的地方进行驾驶的电动汽车,它们一般会因为驱动一个面的车轮与另一路面之间的摩擦附着阻力系数一般相差不大,因此几乎均匀地采用了一种普通对称式的一个圆锥形或一个半径小于行星形的齿轮驱动差速器。故本次列车设计需要选择的是采用普通对称型同轴圆锥形电磁行星驱动齿轮同轴驱动方式差动器普通锥形驱动齿轮型变阻器的齿轮机械结构设计包括:1、在两种主减速器的传动转矩比最终确定以后计算差速器需要承受的最高转矩;2、行星齿轮数n需根据货车的承载能力情况而来进行选择的,由于是一种中型货车的差速器,因此行星齿轮数n应该选择4个,之后才能确定每一个行星的齿轮球面半径和各个节锥间的差距;3、确定差速器半轴传动齿轮和行星传动齿轮之间的齿位系数和模量,以及各个节圆齿的直径;4、确定各种压力之间的夹角;5、确定各种行星式齿轮安装钻孔的直径和深度;6、齿轮强度计算。以上六个步骤不一定是最终流程,会根据实际情况相应的补充工作以完善差速器设计。1.4驱动桥半轴设计1.4.1驱动桥半轴概述及分类半轴就是将一个汽车在差速器上的车轮所传来的横向扭矩再直接把它传递给一个实心的车轮,驱动一个停在差速器上面的车轮高速地进行横向旋转,推动一个停在差速器上面的汽车继续运行的一个实心半轴。由于两个半圆形的轮毂在其内部安装时整体结构不同,而半圆形轴承在其内部受力运行状态也不同。所以,半轴悬挂式可以大致细分为全轴悬浮式、半自动悬挂式、3/4悬挂式三种不同的传动形式。1.4.2本设计中拟采用的半轴设计方案本次设计采用全浮式半轴设计,它是目前广泛采用于中、大型汽车的半轴设计方案,有足够多的车型可供参考借鉴,方案成熟。计半轴的主要影响尺寸因素也就是它的主要设计尺寸和直径,在我们开始进行半轴的设计时首先我们应该能够依据所需要的半轴对于周围环境运行条件及其驱动载荷所使用的情况相同或者最基本接近的与同类型电动汽车所使用的相当于同一种驱动形式半轴的主要影响因素等方法进行测量分析和设计的比较,大致而言我们可以通过考虑如何选择从整个半轴驱动桥的总体结构以及其布局设计的角度来看,首先要考虑如何选择一种更为恰当的半轴设计半径,然后对其进行高度的校正考核。确定了全浮式半轴的计算负载,初选半轴的杠杆部分及其直径,计算半轴的强度和半轴花键的强度。1.4.3驱动桥壳选择本产品的减速器设计主要选择了一种整体型的驱动桥壳,因为这种整体型的减速器在安装上就已经能够很好地承载高强度垂直运行的载荷,承载力很强,同时可以有效促进各种主减速器的维修、装配及调节愈加方便。依据中型货车的特殊性,以及整体型桥壳的优点,本次设计将会选择一种整体型驱动桥壳。2主减速器计算校正核2.1轮胎外径的确定本设计中卡车的参数如下表2-1所示。表2-1设计中型卡车的基本参数表名称代号参数驱动形式4x2装载质量/t8.510总质量/t16发动机最大功率/kW及转速/r/minPemax/99kW/3000rpm发动机最大转矩/N.m及转速/r/minTemax/373N.m/1300rpm轮胎型号8.25-20变速器传动比igi7.64i1.0最高车速/km/hV85由上述图表我们得知装载动力车的轮胎型号分别是8.25-20，其中20个是集线器的名义尺寸d，单位分别是英寸。8.25是轮胎的长度和宽度b，单位也是英寸。b是各种集线器的边缘高度。(以下计量单位mm),如下图所示:图2-1轮胎的断面图轮胎断面宽高比H/B的两位百分数表示为系列数，例如H/B为0.88,0.82，0.80，0.70，0.60，0.50时，则分别称其为88，82，80，70，60,50系列，轿车多采用的其后三种系列。商用车轮胎的高宽比为:有内胎的为0.95;无内胎为0.85。载货式汽车轮胎在各种类型汽车轮胎的造型设计中所有这些需要用户选用的各种类型轮胎一般都已经是可以采用的,但也是会有一种轮胎黑色花纹加深轮胎造型特殊黑色花纹轮胎带有载货式这种轮胎的可以选择[刘惟信版《汽车设计》书目列表2-20],型号一般在列表中所示范围内为11.00-20,可以帮助检测者看到各种轮胎的外径以圆孔径和直径分别表示为:Dr=974mm2.2主减速比的确定主减速比各个参数会直接地对至主减速器的结构种类的确定、当一个变速器保持在最高档位所带来的燃油经济性和最高车速等因素产生决定。i0的选取是应该考虑到在进行一辆汽车总传动系统和整体传动价格之间的相当于iT一起依靠整车总传动系统的一个计算公式来决定。我们可以利用不同i0下各种功率平衡值的平衡图来分析研究i0下各种功率平衡值的平衡图来分析研究。将发动机和传动体系的参数进行最优匹配选择i0,这样就能够让汽车获得了最高的动力效果和燃料经济性。对于拥有大功率的汽车、长途汽车，特别是对竞争汽车来说，如果发动机的最大功率是Pemax和其旋转速度是np，这些车应该可以保证最高速度Vamax。此时按i0值确定。i0=0.377rr式中rr——车轮的滚动半径，单位为m，，rr=Dr2=0.49Vamaxigℎ——传输的最高传动比；np把rt=0.49m、np=3000r/min、Vmax=85km/h、igℎ=1.0带入式（2.1主减速器从齿轮的扭矩计算及负荷的大小决定一般用于汽车引擎的最大扭矩和传动。轮关系的最高档齿轮传动转矩相相互配合时和其在驱动轮的受力打滑两种应力条件下,作用于汽车主和副减速器从动变换齿轮的扭矩（Tje、Tjφ）最小的是大型货物运输车辆和小型越野旅行车辆的最高齿轮扭矩。TTje=TemaxTjφ=G2式中Temaxin——从发动机到车轮的时间计算，主轴驱动顺减速器和从运动轮到齿轮的径向传递系数的关系被认为是最低的。in=i0ηT——上述各传动机构构成部分的功能为,取ηT=0.9;K0——n——这辆车的驱动桥数量是n=1。G2——汽车在高速运行时，会满载驱动桥供水。平场地上的最高负荷，Nφ——轮胎附着能力系数,对于没有安装普通电动轮胎的大型高速公路用车和汽车,取值为φ=0.85;rr——车轮的滚动半径，单位为m；ηLB，iLB——分别可以用下式表示为由于我们所说的需要计算得出来的一个驱动减速器从两个驱动轮的一个齿轮直接输送给两个驱动轮之间的一个逆向传动轮的工作效率和一个驱动轮的减速比(如两个轮边的一个主驱动减速器等),在这里我们可以取ηLB=1，iLB=1。由表2-1中可知，把Temax=373（N.m）代入式（2.3）得：Tje=373N.mx49.51x1x0.9/1Tje=16620.51（N.m）各类汽车轴荷分配范围如下图：表2-2桥分配系数车型空载满载前轴后轴前轴后轴轿车前置发动机前轮驱动56%~66%34%~44%47%~60%40%~53%前置发动机后轮驱动50%~55%45%~50%45%~50%50%~55%后置发动机后轮驱动42%~59%41%~50%40%~45%55%~60%货车4x2后轮单胎50%~59%41%~50%32%~40%60%~68%4x2后轮双胎，长头、短头卡车44%~49%51%~55%27%~30%70%~73%4x2后轮双胎，平头车49%~54%46%~51%32%~35%65%~68%6x4后轮双胎31%~37%63%~69%19%~24%76%~81%本文所要为您量身设计的满载汽车车型一般都是4x2或者后轮上安装的双胎,平头四轮汽车,满载期间汽车前轴的最大高度承受扭力负荷比例范围一般为32%~35%,取34%;其中前轮后轴满载比例范围为65%~68%,取66%。根据设计要求所给出的发动机功率数值查询相关的中型货车（如一汽解放J6L中卡轻量化140马力5.7米栏板载货车）得知此设计中的中型货车满载时总质量G为9.8吨，可以求得前轴载荷G1和后轴载荷G2。G1=0.34xG=0.34x9.8t=3.33t（2.4）G2=0.66xG=0.66x9.8t=6.47t（2.5）把式（2.4）和式（2.5）的值代入式（2.3）可得Tjφ=6.47x10^4x9.8x0.85x0.49Tjφ=264085.99Nm（2.6）取Tjmin(Tjφ、Tje),即Tjmin=16620.51Nm为强度计算中用于验算主传动减速器从驱动齿轮最大受到应力的计算载荷。通过控制主轴和减速器平均扭力计算转矩可用公式表示为

Tjm=Ga+G式中:Ga——汽车满载总重9.8xGT——所牵引挂车的最大满载负荷为总重,单位是n,仅适合在牵引机上使用,故可以取GT=0fR——道路上的滚动和速度阻力系数,载货车辆的阻力系数为0.015~0.020;按实际经验进行初选fR=0.018fH——这是汽车在正常高速行驶中所可能需要的平均重力攀登对上爬坡度和速度的制动能力作用系数。货车和其他类型城市的公交车和汽车通常一般采用初值取0.05~0.09,初值系数采用fH=0.08fPfP=1100当fP=502.09>16时，直接按0计算rr，iLB，ηLB，n，Temax代入式（2.7）可得：Tjm=46118.41Nm（2.9）主动锥齿轮的转矩Tz=Tjmini0ηG式中：Tz——主动锥齿轮转矩Tjmin——为在运动强度应力计算中广泛使用的原来用于验证齿轮主轴从减速器负载到齿轮驱动器从齿轮的最大运动应力强度计算器的载荷i0——主传动比ηG——主、从动锥齿轮间的传动效率，采用弧齿锥齿轮传动，去95%。Tz=2699.89Nm(2.11)2.3主减速器齿轮参数的选择2.3.1齿数的选择主动传递齿轮的减速传递传动齿数大于z1一般不少于6，此处从动传递齿轮z1=7，z2=z1i0=45.36，取z2=46，修正传动比i0=6.57；2.3.2计算节圆直径节圆的转矩长度一般来说是我们依靠从主驱动锥到主轴齿轮中所受的需要时间承受的压力计算转矩(也可参见以下一些经验计算公式2.2,式2.3中我们选取二者中较小的一个转矩数值作为确定计算值的依据)按照以下的一些经验计算公式我们可以进行筛选并得出:D2=KD23T式中：D2——从可转动锥轴到齿轮的最大轴末端处部分的一个有限的角分度圆的齿轮直径（mm）；KD2——直径系数，一般为13.0~15.3，此处选1Tj——计算转矩，单位为Nm，取Tjθ，Tje得到D2=382.80mm，初选为383.00mm。2.3.3齿轮端面模数的选择按式mt=D2/z2算出从驱动齿轮的最大端模量，mt=10mm。2.3.4计算齿面宽度主减速器螺旋锥齿轮齿面宽度的经验公式：F=0.155D2=59.365mm，可初取F2=60mm。2.3.5螺旋锥齿轮螺旋方向主动齿轮可作为左转或右转,从动齿轮可作为右转,以使两个齿轮之间的轴向力相互斥离。2.3.6选择螺旋角其中螺旋角度应该是足够大以便于使得齿面上的重叠系数mF≥1.25。由于mF越大,其传动也就越加平稳,所以噪声要求也越低。螺旋角通常选取35°。2.3.7齿轮法向压力角法向压力夹角大一些时候可以提高轮齿的强度,满足在不发生直接剪切情况下降低齿数。对于圆弧齿锥式传动齿轮,从动轴到驱动齿轮的压力偏差一般采用20°或20°30'，此处初选为20°。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主减速器螺旋圆柱形齿轮几何大小尺寸计算和强度计算主减速器圆弧齿螺旋锥齿轮的几何尺寸的计算 表2-3单级别主减速器齿轮几何大小尺寸计算使用表序号项目计算公式计算结果1主动齿轮齿数72从动齿轮齿数463大端模数10.004齿面宽=605齿顶高系数ℎ0.856顶隙系数c∗=0.1887螺旋方向小齿轮右旋，大齿轮左旋8工作齿高h17.009法向压力角aa=20°10螺旋角ββ=35°11轴交角∑=90°续表2-3序号项目计算公式计算结果12大端分度圆直径ddd13分锥角δδ2=∑δ1δ214大端锥距R=0.5d2/sin(∑-R=232.65mm15大端齿距P=πP=31.42mm16大轮齿顶高ℎℎa217小齿轮顶高ℎℎa1=118齿顶间隙c=cc=1.88mm19全齿高h=hg+h=18.88mm20齿根高hhhf1=hf2=14.1921齿根角ΘΘΘf1=1.62Θf222顶锥角δδδa1δa223根锥角δδδf1δf224齿顶圆直径ddda1=94.34da2=463.7125冠顶距AAAa1=228.15Aa2=22.8226大齿轮理论弧齿厚SS27大端理论弧齿厚s2=s1=7.57s2=23.852.4.2主减速器螺旋圆柱齿轮强度测量校正考核主减速器齿轮的几何计算完成后，根据其强度进行计算，保证足够的强度、寿命和安全可靠的动作。在进行强度计算之前，首先应该知道齿轮的破坏形态及其影响因素。螺旋锥齿轮的强度计算：（1）用于主减速器螺旋锥齿轮驱动的机械强度计算以牙齿长度为单位的圆周体应力如图2-2所示（2.13）式中：——N/mm为单位齿长上的一个圆周体应力，N/mm；P——作用在传动齿轮上的一个圆周力,N,按照发动机的最大旋转扭力和最大附着扭力矩两种不同的载荷下所需要的工况来计算;F——从动齿轮齿宽，及=b=60。图2-2主动锥齿轮受力图按发动机最大转矩计算时：p=Temax⋅得到一档在重载货车一档较高速度时的动力计量单位在车轮齿长上的单位圆周驱动力p许=1429N/mm。式（2.14）中经过计算得表示出来的力矩数值通常低于p许，所以能满足要求,虽然在最终达到附着点时力矩下降所产生的扭矩p很大，但由于对涡轮发动机最大扭矩旋转转向扭矩的有效约束p最大仅大约为1429N/mm。（2）轮齿弯曲强度的计算汽车用主减速器的螺旋圆柱形齿轮轮牙的计算弯曲应力公式为σw=2⋅103⋅T⋅K0式中：K0————尺寸系数==0.792；——根据轴承载荷的运动来分配功率系数,当一个传动齿轮轴承采用一个骑马式支撑轴承的运动模式时,＝1.10～1.25,模数大于等于1.6时取为1.1；——质量系数，对于汽车驱动桥齿轮，档齿轮接触良好、节及径向跳动精度高时，取1；——端面模数，。=10；——齿面宽度，；——齿轮齿数；T——齿轮所受的转矩，对于从动齿轮：；J——计算弯曲应力挤压作用下的流体综合应力系数,见设计图2-3。图2-3弯曲计算用综合系数J由上述如下所示即可以检测到:一个小的齿轮传动系数0.260,一个大的齿轮传动系数0.186;把这些已知的函数代入式(2.15)就可以得:σw1=2⋅103⋅ σw2=2⋅103⋅（3）轮齿的接触强度计算螺旋锥齿轮齿面的计算接触应力（MPa）为：σj=Cpd12⋅T1j式中：Cp——为采用钢制大型齿轮传动副所需要采用的最大弹性阻力系数,对于钢齿轮副取232.6；K0，Km，Kv——见式（2-19）下的说明，即K0=1，Km=Ks——尺寸系数，它已经充分考虑了传动齿轮的直径大小和齿轮尺寸对其材料淬透性的直接影响,在我们目前缺乏相关实际操作应用经验的特殊条件下,可以考虑采用1Kf——Tz——用来计算各种应力的综合关系,见表3.2所示,可以检查的J=0.140图2-4接触强度计算综合系数J按发动机输出的转矩计算可得：σje=Cp按发动机平均输出的转矩计算可得：σjm=Cp汽车齿轮的主轴和减速器的齿轮传动机可以在齿轮的修正上使用齿轴接触应力。大约表示公式为:因此在每当按式(2.2),(2.3)中针对当小齿轮进行校准计算时，齿轮的接触应力约为2800，小于2800，因此齿轮校正结果的评估成功。因此，根据涡轮发动机的平均齿轮输入扭矩计算，允许的平均接触应力约为1750，小于1750，因此满足设计要求。2.5主减速器齿轮用原材料和热处理由于齿轮驱动，桥接齿轮处于各种各样的工作压力环境中。中所需要承受的载荷压力和齿轮运动时的速度都可能是与不同传动系统和系统的其他锥齿轮部件相比，负荷移动量大，作用持续时间长，负荷强度变化多，带来强烈冲击是一个很大的优点。其机械损伤表示的主要类型包括相对于齿轮主轴根部的弯曲或间接折断、齿轮内侧表面的各种疲劳斑（剥离）、磨损或直接擦伤。根据这些实际情况，对于齿轮驱动桥和齿轮的具体材质和热处理性的要求我们认为应该及时采取以下保护措施:(1)具备较高疲劳弯曲耐磨强度，具有抗疲劳、抗疲劳、抗疲劳强度和良好的印刷齿齿轮表面耐磨性。在各种使用情况下刷牙齿轮的表面材料均应保证具有比较高硬度;(2)轮齿的与中心连接处结构应保证具备适当的传动柔韧性和未来足以满足外力冲击时的载荷,避免外力冲击使在载荷下的传动轮齿留在中心处一部分被折断;(3)钢材在冶炼、热处理、切削这些工艺处理中性能良好,热处理后的钢材变形或者特别是它的变形过程规律较大,很容易受到温度影响,从而大幅度提高该工业产品质量水平、减少该产品的生产时间、生产成本和环境排放的污染物总量。(4)在选用用于齿轮材料的合金零件与我国的实际相符。汽车中的主减速器使用的是螺旋圆锥齿轮和差速器使用的垂直齿圆锥形传动齿轮,现在有使用渗碳合金的钢材制造的。用于齿轮的钢材是20cmnti。齿轮渗碳型铝合金钢作为材料制造的传动齿轮，经过多次的齿轮渗碳、淬火、回热，牙齿的中央表面弹性硬度一般来说应该至少能够直接达到58~64hrc,而由于轮齿中央的零部件模量硬度相对较低,所以当一个轮齿的中央端面弹性模量的硬度系数大于>8时为29～45hrc。由于新圆锥齿轮的机械接触和摩擦润滑不良，正常运行初期操作的齿轮咬合、咬死或轮齿摩擦结构而使传动性受到严重破坏,防止早期轮齿的磨损,圆锥新型齿轮的每一个传动副(或只是仅仅一个大型圆锥齿轮)均须首先进行一次高温热处理及经过多次高温保护。磨削和切割加工(其中一些例如用于研磨齿或者是用于匹配对齿研磨)后均可直接给予与一定的镀铜涂层厚度0.005~0.010的二次镀铜进行磷化加工处理或者直接采用二次镀铜、铜焊、镀锡。这种材料的表面不仅补偿了作为一个部件的厚度公差和尺寸，也不能作为替代使用。油的润滑剂。对齿表面应该进行一次喷丸处理,这样就尽量延长寿命达到25%左右。对于一些平行比率和转矩很大的传动齿轮,为了增强它们的耐磨性能,可以对这些传动齿轮进行一定程度的渗硫处理。由于传统的渗硫法在热处理中工作的过程中温度较低,故不易引起传动机构的变形。由于渗硫后的摩擦力系数能够得到由于明显减少，即使润滑工作的条件比较差，也有助于防止齿轮因咬伤、粘合、摩擦造成的损伤。2.6主减速器锥轴承的负载计算2.6.1锥齿轮齿面上的作用力这样的高速齿轮驱动在高速动作时，相互之间啮齿结合的两个不同齿面相互作用从而产生了一种无法互相对应的驱动力。该种传动工作模式中的传动力大致由两种方法可以被简单地分解为沿两个传动轴和一个齿轮相对切向传动轴线方向的相对圆周传动力、沿两个传动轴的一个齿轮相对切向传动轴线的垂直方向相对径向传动力、沿着垂直于两个传动轴的一个齿轮相对切向传动轴线的相对径向传动力。由于它的齿宽是在中点固定位置的径向圆周的应力、由于它的齿宽是在中点固定位置的径向圆周的应力使用公式可以表示。A=2Tdm（式中：——作用在主减速器主动锥齿轮上的当量转矩见式；——该齿轮在其牙齿面积为宽中心点处的一个分度小椭圆直径;对于一个螺旋圆锥齿轮（2.18）式中：式中：——主、从到驱动齿的表面宽中点之间的分度圆；——从动齿轮齿宽；——从动齿轮节圆直径；——主、从动齿轮齿数；——从动齿轮的节锥角。可以从公式（2.18）计算：60.97，400.68。按式(2.17)要求选择了一个由轴的主动轴减速器和锥齿轮和减速轴承在主动轴和锥齿轮轴承中心与主动轴承之间的中心圆周承受力A1=2×16620.5160.97=545.20N，主动轴和锥齿轮在主动轴宽和轴承中点之间的中心圆周承受力A1=A2=（2）齿轮上的轴向力和径向力计算公式：主动齿轮公式：轴向力公式：Aaz=Acosβ径向力公式：ARz=Acosβ从动齿轮公式：轴向力公式：Aac=Acosβ径向力公式：ARc=Acosβ由上面可得：Aaz=413.84N;ARz=182.08N;A当一个新的锥齿轮在表面上所需要接受的齿轮圆周运动力、轴向运动力和齿轮的径向运动力在通过矢量计算基本确定后，基于主驱动减速器这一齿轮的圆锥轴承在其布置运动方式和轴承尺寸,即我们可以直接设计求出该一个齿轮的锥轴承在其上所需要接受的受力负载，如图2-5所示。图2-5单级齿轮主驱动减速器齿轮轴承的尺寸配置方框图。轴承A、B、C、D的径向载荷分别为：RRARRB=RRC=RRD=轴承A、B、C、D的轴向载荷分别为：RaA=AazRaB=0NRaC=AacRaD=0N3差速器相关参数计算校核3.1差速器齿轮主要参数选择3.1.1行星齿轮数n行星式齿轮系数n需要根据其承载条件情况进行选择,本设计中的差速器适用于货车,承载比较大,n取行星齿轮球面半径R行星型齿轮的球面半径是反映差速器圆锥齿轮间节距的尺寸大小及其承载力,可以通过更具有实用性的经验方法来进行确定。Rb=Kb在下列计算公式(3.1)中，Kb为一个行星齿轮的球面长度和半径的系数，Kb=2.5-3.0,对于一辆可以携带四个不同行星传动齿轮的大型电动乘用车和一辆小型电动商务车则只取一个数的最低值,此处我们可以直接取Kb为2.5；为了方便使自动差速器系统能够精确计算转矩数Td，Td=min[Tjθ，Tje]=16620.51Nm;R行星齿轮节的圆锥距A0A0=(0.98~0.99)R由（3.2）公式得A0=62.524~63.162mm，取A0=3.1.3行星齿轮和半轴齿轮齿数z为了使各齿轮具有较高的动力学强度希望我们可以选择采取较大的模量级,但是其尺寸也可能会随之变小,于是再次提出要求每一颗行星齿轮的模量级都应该是采取少些,但是，一般不能低于10。其中，半轴式的齿轮控制是14～25。大部分汽车的半轴驱动齿轮和行星传动齿轮之间的传动比都是1.5~2.0之间。为了使两个或四个行星式差速齿轮可以同时与两个半轴式差速齿轮相互啮合,两半轴式差速齿轮的传动系数及其重量必须尽可能被两个行星式差速齿轮的传动系数全部进行了整除,否则差速齿轮就无法对其进行任何的装配。我们选取为10,为20。3.1.4行星式齿轮与半轴式传动齿轮的各节锥夹角γ1、γγγ2由上式得γ1=26.57°、γ锥齿轮大端得端面模数m为m=2A由上式得m=5.64，按照GB/T12368-1990标准选择m=6。3.1.5压力角α在差速器中涉及传动工作的齿轮普遍使用的压力夹角是指齿长度为22、低压力系数0.8。3.1.6行星齿轮轴承的直径d和支撑长度L行星齿轮轴直径d为d=T0x式中，T0为齿轮差速器行星外壳向齿轮驱动机构所传递的齿轮旋转矩（Nm）；n为各个支撑行星的半轴齿轮直径系数;rd为半轴轴在行星上的齿轮从各个支撑体行星表面中点至行星锥顶之间的移动距离，约等于为半轴轴在行星上的齿轮直径在较宽区域中点上的位置平均等于圆柱形齿轮直径的一半;σc为了充分保证各个支撑体在表面上所允许的最大挤压力和应力，取98MP行星齿轮在轴上得支撑长度L为L=1.1d(3.6)由上式得L=27.89mm。3.2差速器齿轮强度计算差速器传动齿轮的大小受到了结构上的限制,而且轴承那往往是不切实际的性啮合式传动状态，只有在汽车进入弯道或左、右轮胎之间行驶在不同的道路上，或是单侧车轮打滑打滑时，才会有啮合传动的相对运动。因此，对于通货紧缩齿轮，主要应该进行弯曲强度计算。牙齿弯曲应力σσw=2Tc在公式中，n为各个行星的齿轮参数;J为该项的综合系数；b2、d2分别是半轴和齿轮的齿宽以及它们的大端分度椭圆的直径(mm);Tc为半轴的齿轮来计算旋转矩(N.m)，Tc=0.6T0;kv、ks、km根据主减速器的齿轮力学强度所计算出的有关数值进行选择。当T0=min[Tjθ，Tje]时，许用应力[σw]=980MPa;当T3.3差速器直齿圆锥齿轮参数表3-1差速器齿轮几何大小尺寸计算使用表序号项目计算结果1行星齿轮齿数：=102半轴齿轮齿数：=203模数：=6mm4齿面宽：b1=b2=（0.25～0.30）5齿工作高：=1.6=1.6×6=9.6mm6齿全高：=1.788+0.051=1.788×6+0.051=10.779mm7压力角：α=22°30′8轴交角：∑=90°9节圆直径：==6×10=60mm==6×20=120mm10节锥角：=arctan(/)=arctan(10/20)=26.57°=arctan(/)=arctan(20/10)=63.43°11节锥距：=63mm12周节：=3.1416=3.1416×6=18.85mm13齿顶高：ℎ'1=-=6.465mm=[0.430+]=3.135mm14齿根高：=1.788-=1.788×6-6.465=4.263mm=1.788-=1.788×6-3.135=7.593mm15径向间隙：=-=10.779-9.6=1.179mm续表3-1序号项目计算结果16齿根角：=arctan(/)=arctan(4.263/63)=3.87°=arctan(/)=arctan(7.593/63)=6.87°17面锥角：=+=26.57°+6.87°=33.44°=+=63.43°+3.87°=67.0°18根锥角:=-=26.57°-3.87°=22.7°=-=63.43°-6.87°=56.56°19外圆直径：=+2cos=60+2×6.465×cos26.57°=71.56mm=+2cos=120+2×3.135×cos63.43°=122.80mm20节锥顶点至齿轮外缘距离：=/2-sin=120/2-6.465×sin26.57°=57.11mm=/2-sin=60/2-3.135×sin63.43°=27.20mm21理论弧齿厚：=-=18.85-8.35=10.00mm=/2-(-)tan-=18.85/2-2×(6.465-3.135)tan22°30′-(-0.05×6)=8.35mm22齿侧间隙：B=0.12(选取)23弦齿厚：SX1=续表3-1序号项目计算结果24弦齿高：=+cos=6.465+[10.00/4×60]×cos26.57°=6.84mm=+cos=3.135+[8.35/4×120]×cos63.43°=3.20mm4车轮传动装置的设计4.1车轮传动装置的功用接收从差速机输出的扭矩和驱动轮的传输。对于不连续或半轴的非连续的汽车桥，该齿轮驱动装置。4.2半轴支承型号半轴因此位于车轮上。内部末端的受力支撑运动方式而不同,又或者可以依次划分分别为半自动悬挂式、3/4浮式和完整的半悬挂式。现在的电动汽车已经基本全部采用了全整体浮动式和半整体悬挂式两种浮动支撑结构形态。全自动浮式半径联轴器主要广泛应用于总负载质量相对比较高的大型商业运输车辆。本次项目的设计主要是对中型客运卡车的半轴驱动桥结构进行总体设计，充分考虑了卡车的载重能力和整个卡车的桥梁结构和成本，设计了全轴悬浮式半轴支撑。4.3全浮式半轴计算载荷的确定全方位浮动半轴载荷力矩计算器中车轮的半轴载荷值和力矩值也可以直接用来进行计算=12m2/式中：G2——汽车在高速或汽车满载行驶情况下需要给予一个高速驱动桥可以供给车速水平高于地面的最高驱动负荷;m2/转动的阻力系数;——轮胎对地面的附着系数；——车轮的滚动半径；=0.5×1.2×6470×9.8×0.49×0.85=15845.16Nm4.4半轴强度计算半轴扭转应力：=16/≤[]（4.2）式中：——半轴的扭转应力；——半轴计算转矩；——半轴杆部直径；[]——半轴扭转的许用应力，可取为[]=500～700MPa。=15845.16××16/(3.14×50.7)=619.53MPa≤[]=500～700MPa4.5全浮式半轴杆部直径的选择半轴杆部直径：=(2.05～2.18)3Mϕ=2.15×315845.16=55式中：d——半轴棒部直径；Mϕ4.6半轴的结构设计及材料与热处理为了使花键的内径不致过多地小于半轴的杆部直径，常常将半轴加工花键的端部设计得粗一些，并且适当地减小花键槽的深度，因此花键齿数必须相应增多，一般为10～18齿。半轴的破坏形式多为扭转疲劳破坏。因此在结构设计上应尽量增大各过渡部分的圆角半径，这对减小应力集中很有效。过去的半轴一般都有的是直接采用少量带有含铬的中性低碳铝镁合金钢,但现在半轴的杆部热处理主要的还是直到二十世纪中中下叶都有的是直接采用低碳调质钢热处理,调质后的半轴杆部整体硬度一般可以直接达到388~444hb之间。近十几年来中高频温度淬火铸造工艺设备运行频繁。这种光学处理工艺技术完全可以有效促进性地使半轴整体表面的弹性硬化物质层完全具备一个合适的负荷重量,因为这些弹性硬化物质层的疲劳强度原来就非常高,并且半轴整体表面的硬化残余物质压力和应力也很大,这样就完全可以有效促进半轴疲劳强度与半轴静稳定性大大小幅度地相互增加,尤其特别多的是疲劳强度的大幅提高。5驱动桥壳的选择5.1驱动桥壳的功用和设计要求驱动车架桥壳的主要作用就是通过桥壳支承并直接保护两个齿轮驱动主轴的减速器、差速器和车架后半轴,使左右两个齿轮驱动桥的齿轮之间在相对的固定位置上得到牢牢地固定;并和从驱动电机传递到齿轮驱动桥一起,在整个制动过程中完全支承了承载车架和驱动汽车各一个部分的制动总成本和质量;并使汽车在高速公路行驶时,承受由于两个车轮转动传递而来的对汽车路面压力逆转器的作用力和空气压缩机的制动力矩,并经过驱动车架后半轴传递而来到驱动车架。驱动桥的设计应满足如下要求：（1）可以减小汽车的不同簧载质量,这样有利于减少动载荷并且可以提高汽车行驶的平顺度（2）保证足够的离地间隙。（3）产品结构简单,制造方便,以利于减少成本。（4）确保主减速器安全、拆卸、调节、维护、保养等操作方便。（5）在选择桥壳的结构类型时一般需要充分考虑汽车的实际使用场合及其车型5.2驱动桥壳结构方案分析驱动式桥壳按其结构形式可以划分为总成型的桥壳与分段型的桥壳。(1)具备一个整体性桥梁结构的特点桥壳型结构是一种桥梁结构的基本特点它主要指的是具备一个高刚性的整体桥梁结构外壳或者说它就是一个空心梁。按照其主要工艺制造生产工艺技术和次要生产工艺不同也大致来说可以把其工艺细分为许多种不同类型的主要铸造技术工艺,常见的铸造类型主要包括有前段成型钢板整体铸造、钢板两侧扩张压力挤出钢管冲压铸造成型钢管焊接式、中段成型钢板整体铸造焊接后段成型钢板两端两侧扩张压力挤出冲压铸造成型钢管和焊接后段成型钢板两端两侧扩张冲压挤出钢管冲压变形成型等多种主要铸造技术工艺。而且整体型的铸造货车车桥壳虽然其机械强度与整体机械运动的刚度都是非常高,但是由于它的铸造质量大,加工应用范围多,制造工艺过程复杂,主要在中、重型专用货车上广泛使用。但它的转向簧下结构质量相当大,对电动汽车高速行驶时的转向平顺度也可能会相当有不良影响。采用一种钢板桥壳冲压焊接式和一种钢板扩展成型焊接式的加工形式,由于钢板桥壳本体质量小,材料轻和综合利用率高,制造成本费用低,适合广泛应用于大量货车生产,结构简单,制造过程中和工艺性能良好,主要特点是钢板桥壳减速器最大支撑力和刚度好,拆装、调整、维护方便,广泛在大型小轿车和中、小型公路物流交通运输中的货车上。(2)桥壳分段式的结构桥壳通常被钢板分割后形成为两段,由各种螺栓部件串联而起形成的整体结构。分段型的整体铸钢结构桥壳比其他的整体型更坚固,并且不仅易于加工焊接和强力冲压也可铸造,加工简单,但是因为磨损维修不便。在需要拆卸汽检主轴和减速器的这个时候,必须将整个汽车传统的齿轮驱动桥自己完全拆卸了。接下来,目前这种拆卸方法已经很少被广泛采用了。本次的重新设计主要是对于中型重载货车的桥梁驱动桥外壳进行了重新设计,使用的材料是锌钢铸造成一个圆形整体的驱动桥梁外壳。6轴承的寿命计算6.1主减速器轴承的计算主动齿轮轴的强度校核计算在传动轴主要是承受旋转矩和其他作用,它们的强度和条件如下。≤［］（6.1）式中：——轴受到的的扭剪应力；——轴传递的转矩；——轴的抗扭载面模量，≈0.2mm；——主动齿轮轴的初选值。≈0.2=0.2×55=33275mm——轴传递的功率，＝99KW；——轴的转速，＝3000r/min；［］——由于轴承所用各种材料需要允许用料的扭剪应力,轴承所用材料一般选用45钢［］＝30～40MPa。τT=TWT=9550×16.2轴承载荷的计算6.2.1锥齿轮齿面上的作用力这种高速齿轮驱动是在高速工作时,相互之间啮齿结合的两个不同齿面相互作用从而产生了一种无法互相对应的驱动力。该种传动工作模式中的传动力大致由两种方法可以被简单地分解为沿两个传动轴和一个齿轮相对切向传动轴线方向的相对圆周传动力、沿两个传动轴的一个齿轮相对切向传动轴线的垂直方向相对径向传动力、沿着垂直于两个传动轴的一个齿轮相对切向传动轴线的相对径向传动力。(1)由于它的齿宽是在中点固定位置的径向圆周的应力、由于它的齿宽是在中点固定位置的径向圆周的应力使用公式可以表示。A＝2Td2m（2.17式中：——作用在主减速器主动锥齿轮上的当量转矩见式；——该齿轮的齿面宽中点处的分度圆直径；对于螺旋锥齿轮（2.18）式中：——主、从到驱动齿的表面宽中点之间的分度圆。——从动齿轮齿宽；——从动齿轮节圆直径；——主、从动齿轮齿数；——从动齿轮的节锥角。由式（2.18）可以算出：60.97，400.68。按式(2.17)选择了主减速器的齿轮和轴承在主动锥齿轮的中心和轴承之间的圆周力A1=2×16620.5160.97=545.20kA1=A2=A=545.20k6.2.2作用在主减速器主、从动齿轮上的力主动齿轮公式：轴向力公式：Aaz=径向力公式：ARz=从动齿轮公式：轴向力公式：Aac=径向力公式：ARc=由上面可得：Aaz=413.84kN;ARz=182.08kN;A＝=72.26cos35°cos35==2×16620.51460=72.26kN式中：——主动齿轮在距离齿面较大时在宽中点上产生的圆圈应力——从动齿轮齿面宽中点处的圆周力；——作用在主动齿轮上的转矩；dm——主动齿轮轮齿两侧法向压力角；——从动齿轮轮齿两侧平均压力角；——主动齿轮的中点螺旋角；——从动齿轮的中点螺旋角；——主动齿轮的根锥角；——从动齿轮的根锥角；——主动齿轮的节锥角；——从动齿轮的节锥角。图2-5单级主减速器轴承布置尺寸如上图所示主动齿轮a=50mm,b=30mm,c=80mm,d=300mm则轴承A、B、C、D的径向载荷公式分别为：RRA=RRB=RRC=RRD=由上式可得RRA=873.19N，RRB=11.62N，RRC=603.28N，轴承A、B、C、D的轴向载荷分别为：RaA=Aaz=413.84N；RaB=0N；RaC=Aac=6.3主动齿轮轴承寿命计算当量动载荷计算：Q=XR+YA式中：X是径向系数；Y是轴向系数；从轴承接触负载的测量计算。选择步骤及其中的接触载荷承受情况根据分析方法可知在齿轮减速器与轴承主轴和传动轴的齿轮之间由于b与c和d处只有一个径向接触载荷,故一般建议尽量选用没有深沟槽的球体式轴承;a连接处于轴的c与d处同时分别承受接收到的b处轴向接触载荷和d处径向接触载荷,故建议选择角大于接触角的球体式轴承QQQQ轴承寿命计算：L=(C式中：C——额定负荷N；——温度系数；——负荷系数；————寿命指数。Lℎ活动齿轮的轴承寿命计算：LA=(ftLB=(ftLC=(ftLD=(ft通过以上计算，可以说明该方案设计的各种轴承在使用寿命上已经达到我国汽车工程行业规定的载重型汽车轴承。使用寿