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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）
題目 柴油動(dòng)力SUV車(chē)設(shè)計(jì)----后驅(qū)動(dòng)橋、后懸架設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
（學(xué)生填表）
院系： 車(chē)輛與動(dòng)力工程學(xué)院 2007 年 04月 01 日
課題名稱(chēng)
柴油動(dòng)力SUV車(chē)設(shè)計(jì)----后驅(qū)動(dòng)橋、后懸架設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
專(zhuān)業(yè)班級(jí)
課題類(lèi)型
指導(dǎo)教師
職稱(chēng)
副教授
課題來(lái)源
1. 設(shè)計(jì)（或研究）的依據(jù)與意義
Suv起源于美國(guó)20世紀(jì)80年代，SUV是為迎合青年白領(lǐng)階層的愛(ài)好而在皮卡的底盤(pán)上發(fā)展起來(lái)的一種箱體車(chē)。SUV的英文含義是sport utility vechicle意思就是運(yùn)動(dòng)型多用途汽車(chē)。SUV一般前懸掛是轎車(chē)型的獨(dú)立懸架，離地間隙大，一定程度上就有轎車(chē)的舒適性又有越野車(chē)的越野性，提高了此種車(chē)存在的價(jià)值。
驅(qū)動(dòng)橋?qū)τ赟UV的越野性來(lái)說(shuō)是一重要環(huán)節(jié).驅(qū)動(dòng)橋處于傳動(dòng)系的末端，基本功能是增大由傳動(dòng)軸傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩，將動(dòng)力合理的分配給左右驅(qū)動(dòng)輪，另外,還承受作用于路面和車(chē)架或車(chē)身之間的垂直力、縱向力和橫向力。驅(qū)動(dòng)橋一般由主減速器、車(chē)輪傳動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)橋殼等組成。
后懸架對(duì)于SUV的舒適性也相當(dāng)重要。懸架最主要的功能是傳遞作用在車(chē)輪和車(chē)架之間的一切力和力矩，并緩和汽車(chē)駛過(guò)不平路面時(shí)所產(chǎn)生的沖擊，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的震動(dòng)，以保證汽車(chē)的行使平順性。
2. 國(guó)內(nèi)外同類(lèi)設(shè)計(jì)（或同類(lèi)研究）的概況綜述
目前，驅(qū)動(dòng)橋的機(jī)構(gòu)型式按其總體布置來(lái)說(shuō)共有三種，即普通的非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋，帶有擺動(dòng)半軸的非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋和斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋。按其工作特性，它們又可歸并為兩大類(lèi)，即非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋和斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋。主減速器采用的最廣泛的是“格里森”制或“奧里康制的螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪。在雙級(jí)主減速器中，通常還要加一對(duì)圓柱齒輪或一組行星齒輪。在輪邊減速器中則常采用普通的平行軸式布置的斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)或行星齒輪傳動(dòng)，在某些柴油汽車(chē)，無(wú)軌電車(chē)或超重型汽車(chē)的主減速器上，有時(shí)也采用渦輪傳動(dòng)。差速器按結(jié)構(gòu)形式有如下幾種：對(duì)稱(chēng)式錐齒輪差速器，強(qiáng)制式鎖止差速器，自鎖式差速器。
汽車(chē)懸架盡管經(jīng)歷一百多年的不斷演進(jìn)，但從結(jié)構(gòu)功能而言，它都是由彈性元件，減震裝置和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)三部分組成。懸架按結(jié)構(gòu)形式分為獨(dú)立懸架和分獨(dú)立懸架，獨(dú)立懸架又分為雙橫臂式獨(dú)立懸架，麥浮孫式獨(dú)立懸架，滑柱擺臂式后懸架，縱臂式后懸架，或斜臂式后懸架，單臂式獨(dú)立懸架。按照彈性元件分為鋼板彈簧懸架，螺旋彈簧懸架，扭桿彈簧懸架。按作用原理可分為被動(dòng)懸架，主動(dòng)懸架和介于兩者之間的半主動(dòng)懸架。
我的設(shè)計(jì)是柴油動(dòng)力SUV車(chē)的后驅(qū)動(dòng)橋和后懸架設(shè)計(jì)，并且本車(chē)為中檔經(jīng)濟(jì)型SUV。那么為了兼顧其越野性采用整體式后驅(qū)動(dòng)橋，為了增大其離地間隙采用準(zhǔn)曲面錐齒輪的主減速器。后懸架匹配的是非獨(dú)立懸架，采用鋼板彈簧和筒式減震器，其適應(yīng)SUV的各項(xiàng)功能需要，并且降低其成本。
3. 課題設(shè)計(jì)（或研究）的內(nèi)容
柴油動(dòng)力SUV----后驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì),后懸架設(shè)計(jì)
SUV乘用車(chē)的參數(shù)為：發(fā)動(dòng)機(jī)采用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，最高車(chē)速為130km/h，最
小轉(zhuǎn)彎半徑<5.0m，成員數(shù)4~5人，檔位數(shù)4+1，載重量0.5噸。
4. 設(shè)計(jì)（或研究）方法
1．以當(dāng)前市場(chǎng)上的SUV為參照，設(shè)計(jì)按照其經(jīng)濟(jì)，實(shí)用，耐用為主體，使其盡量降低經(jīng)濟(jì)成本的同時(shí)又能保證質(zhì)量。
2．借鑒先進(jìn)SUV的技術(shù)，在一般車(chē)型上進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，達(dá)到設(shè)計(jì)要求目的的同時(shí)使其更有創(chuàng)新性。
3．以小組討論為導(dǎo)向，以各個(gè)成員的設(shè)計(jì)內(nèi)容為參照，相互討論，達(dá)到設(shè)計(jì)自己內(nèi)容的同時(shí)又能兼顧小組成員的設(shè)計(jì)，達(dá)到整體車(chē)型的設(shè)計(jì)要求。
5. 實(shí)施計(jì)劃
（5~6周） 學(xué)生進(jìn)行調(diào)研，搜集分析資料，完成開(kāi)題報(bào)告（4月11日交）
（6~7周） 全組集體討論，確定總體方案。每個(gè)學(xué)生確定自己的設(shè)計(jì)內(nèi)容與繪圖數(shù)量。
（8~9周） 整理本設(shè)計(jì)內(nèi)容的相關(guān)資料，進(jìn)行必要的理論計(jì)算，擬定說(shuō)明書(shū)草稿。搜集相關(guān)外文資料并翻譯。
（10~11周） 完成主要總圖設(shè)計(jì)。
（12~13周） 完成零部件圖設(shè)計(jì)，并完成機(jī)繪圖。
（14~15周） 按要求整理，編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
（16周） 整理圖紙及全部設(shè)計(jì)文件，準(zhǔn)備上交。
（17周） 審閱，評(píng)閱設(shè)計(jì)資料，答辯，評(píng)定成績(jī)
指導(dǎo)教師意見(jiàn)
指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日
研究所（教研室）意見(jiàn)
研究所所長(zhǎng)（教研室主任）簽字： 年 月 日
車(chē)輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
柴油SUV后驅(qū)動(dòng)橋與后懸架的設(shè)計(jì)
摘 要
車(chē)橋有兩種基本形式：非斷開(kāi)式和斷開(kāi)式。非斷開(kāi)式車(chē)橋不轉(zhuǎn)動(dòng)，而車(chē)輪在車(chē)橋上轉(zhuǎn)動(dòng)。最常見(jiàn)的例子就是在馬車(chē)上所見(jiàn)到的非斷開(kāi)式車(chē)橋。斷開(kāi)式車(chē)橋與車(chē)輪相連接，這樣兩者一起轉(zhuǎn)動(dòng)。斷開(kāi)式車(chē)橋根據(jù)其承載方式可分為：半浮式，四分之三浮式和全浮式。
后橋與車(chē)輪相連，內(nèi)端裝有一個(gè)半軸齒輪。差速器殼支撐在左側(cè)車(chē)橋上，而且能夠在軸承上做獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)。差速器殼支承在行星齒輪軸上，行星齒輪與兩個(gè)半軸齒輪相嚙合。冠狀齒輪與差速器殼相連接，這樣當(dāng)冠狀齒輪由傳動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，差速器殼也轉(zhuǎn)動(dòng)。也就是說(shuō)，驅(qū)動(dòng)力是從傳動(dòng)軸末端的傳動(dòng)齒輪輸送到差速器的。當(dāng)汽車(chē)直線(xiàn)行駛時(shí)，兩個(gè)行星齒輪不在齒輪軸上轉(zhuǎn)動(dòng)，但卻向兩個(gè)半軸齒輪傳遞動(dòng)力，這樣半軸齒輪與冠狀齒輪的轉(zhuǎn)速相等。從而使兩個(gè)后輪也以同樣的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)，外側(cè)車(chē)輪就必須比內(nèi)側(cè)車(chē)輪轉(zhuǎn)的更快。為了達(dá)到這一目的，兩個(gè)行星齒輪在齒輪軸上傳動(dòng)，給外側(cè)的車(chē)輪提供比內(nèi)側(cè)的車(chē)輪更多的運(yùn)動(dòng)，這樣外側(cè)車(chē)輪軸上的半軸齒輪比內(nèi)側(cè)車(chē)輪軸上的半軸齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的更快。
目前使用的懸掛系統(tǒng)基本上為兩種，一種是整體橋與剛板彈簧組成的非獨(dú)立懸架，另一種是使用長(zhǎng)短擺臂的獨(dú)立懸架。這些懸掛系統(tǒng)有各種不同的搭配，但是均運(yùn)用相同的工作原理。非獨(dú)立懸掛使用整體式車(chē)橋，兩側(cè)用鋼板彈簧連接。通過(guò)裝在輪軸和車(chē)橋之間的驅(qū)動(dòng)軸，兩端的車(chē)輪可以轉(zhuǎn)動(dòng)。使用獨(dú)立懸架，每個(gè)車(chē)輪都可以自由的上下運(yùn)動(dòng)，幾乎不受另一車(chē)輪的影響。
關(guān)鍵詞：車(chē)橋，行星齒輪，半軸齒輪，非獨(dú)立懸架，獨(dú)立懸架，鋼板彈簧
DIESEL-POWERED SUV DESIGN
REAR AXELS AND SUSPENSION
ABSTRACT
There are two basic tyes of axle:dead axleds and live axle.The dead axle does not rotate:the wheel rotates on it .A common example is the axle on a horse –drawn wagon.Live axles are attached to the wheel so that both the wheel and the axle rotate together.Live axles are classified accorading to manner in which they are supported:semifloating,three-quarter-floaring,and full-floating.
The rear axles are attached to the wheels and have bevel side gears on their inner ends.The differential case isassembled on the left axle but can rotate on a bearing independently of the axle.The differential case supports the differdntial-pinion gear on a shaft,and this gear meshs with the two bevel gears.The ring gear is attched to the differential case so that the case rotates with the ring gear when the latter is driven by the drive pinpion.The driving power enters the diffential throuth the drive pinpion on the end of the ropeller shaft.When the car is on a straight road ,the two differential-pinion gears do not rotate on the pinion shaft ,but they do exert pressure on the side gear,causing both rear wheels to turn at the same speed ,also.When the car rounds a curve ,the outer wheel must turn faster than the inner wheel.To permit this,the two pinion gears rotate on their pinion shaft,transmitting more turning movement to the outer side gear than to the inner side gear.Thus the side gear on the outer-wheel axle turns more rapidly than the side gear on the inner-wheel axle .
There are two basic suspension systems is use today.One is the solid axle,leaf spring type;the other is the independent suspension using long and short swing arms.There are various sdaptations of these systenms,but all use the same basic principle.The solid axle suspension uses a solid steel dead axle with a leaf spring at each side.The wheels swivel on each end via a pivot arrangment between the axle and the wheel spindle.With independent suspension,each wheel is free to move up and down with minimum effect on the other wheel.
Key word: Rear axles,differential-pinion gear,bevel side fears,solid axle,
independent suspension,leaf spring.
符號(hào)說(shuō)明
rr: 車(chē)輪的滾動(dòng)發(fā)半徑
np: 最大功率時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速
vamax: 最高車(chē)速
igH: 變速器最高檔傳動(dòng)比
Temax: 發(fā)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩
N: 驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目
iTL: 由發(fā)動(dòng)機(jī)至所計(jì)算的主減速器從動(dòng)齒輪之間的傳系最檔傳動(dòng)比
ηT：上述傳動(dòng)部分傳動(dòng)效率
K0：離合器產(chǎn)生沖擊載荷時(shí)超載系數(shù)
G2: 滿(mǎn)載時(shí)一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪上的靜載荷系數(shù)
?: 輪胎與路面間的附著系數(shù)
rr: 車(chē)輪的滾動(dòng)半徑
ηlB ilB ： 分別為所計(jì)算的主減速器從動(dòng)齒輪到驅(qū)動(dòng)車(chē)輪之間的傳動(dòng)效率和傳動(dòng)比
p：?jiǎn)挝积X長(zhǎng)上的圓周力 N/mm
ig：變速器Ⅰ檔傳動(dòng)比
d1：主動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑
F：動(dòng)齒輪的齒面寬
τ: 半軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力
T ：半軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩
d：半軸桿部直徑
K ：超載系數(shù)
Ks：尺寸系數(shù)，反映材料性質(zhì)的不均勻性，與齒輪尺寸及熱處理等有關(guān)。
Km：載荷分配系數(shù)
Kv：質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋齒輪，當(dāng)齒輪接觸良好、周節(jié)及徑向跳動(dòng)精度高時(shí)
目 錄
第一章 前 言 ……………………………………………………1
第二章 驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì) …………………………………………2
§2.1 驅(qū)動(dòng)橋概述 ……………………………………………2
§2.2 驅(qū)動(dòng)橋型式及選擇………………………………………3
第三章 主減速器的設(shè)計(jì) ……………………………………4
§3.1 主減速器結(jié)構(gòu)方案分析…………………………………4
§3.2 主減速比及計(jì)算載荷的確定 …………………………4
§3.3 主減速器齒輪主要參數(shù)的計(jì)算…………………………6
§3.4 主減速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算……………………………… 20
§3.5 主減速器齒輪的材料及熱處理 ………………………22
第四章 差速器的設(shè)計(jì) ………………………………………23
§4.1 差速器機(jī)構(gòu)方案分析 …………………………………23
§4.2 差速器齒輪參數(shù)的計(jì)算 ………………………………24
§4.3 差速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算 …………………………………26
第五章 半軸及橋殼設(shè)計(jì) ……………………………………28
§5.1 半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ……………………………………28
§5.2 橋殼的設(shè)計(jì) ……………………………………………31
第六章 后懸架 ………………………………………………33
§6.1 鋼板彈簧的設(shè)計(jì) ………………………………………33
§6.2 筒式減振器 ……………………………………………35
第七章 結(jié) 論……………………………………………………37
參考文獻(xiàn) …………………………………………………………38
致 謝 ……………………………………………………………39
IV
外文資料譯文
英文翻譯
98頁(yè) 汽車(chē)底盤(pán)與車(chē)身
如圖2.12所示，子午線(xiàn)輪胎速度的分類(lèi)是以當(dāng)前速度標(biāo)記，終止尺度和以前速度標(biāo)記為基礎(chǔ)的。輪胎制造商將 VR和ZR作為輪胎最大速度的標(biāo)志符號(hào)。F和M的意思是在緊急情況下所用的備胎。
個(gè)別輪胎上仍然用以前的表示方法：
例如 155SR13
155----新型輪胎和82系列的寬度
S-------速度標(biāo)記
R-------子午線(xiàn)輪胎
13-------輪緣直徑（用英寸表示）
2.2.5.2 美國(guó)乘用車(chē)的輪胎和尺寸標(biāo)準(zhǔn)
美國(guó)和歐洲國(guó)家采用“P“來(lái)表示輪胎，并且用來(lái)說(shuō)明輪胎的斷面比值。
如：P 155/80 R 13 79 S
輪胎舊的速度表示方式用V=210km/h（或240km/h）,沿用至1992年；保時(shí)捷的928S型汽車(chē)采用這種標(biāo)記方法，例如：
225/50 VR 16
V-----速度符號(hào)
R-----子午線(xiàn)輪胎
99頁(yè) 輪胎和車(chē)輪
官方公文闡明了承載和氣壓的關(guān)系。在乘用車(chē)上把承載能力也就是載重說(shuō)明（L1）當(dāng)作速度標(biāo)志，這些關(guān)系到車(chē)速160km/h?，胎壓2.5bar時(shí)的最小承載能力。車(chē)輛上未來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)例如最高車(chē)速等對(duì)于輪胎氣壓是相當(dāng)重要的。由于L1用在100km/h以上，所以將來(lái)的承載量的曾加是每一次曾25kg。
L1=101 表示825kg
L1=102 表示850kg
L1=108 表示1000kg
100頁(yè) 汽車(chē)底盤(pán)與車(chē)身
ETRTO標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)里的輪胎承載能力以承載指數(shù)L1形式表示是有效的，因?yàn)閂型胎表示車(chē)速可達(dá)到210km/h，W型胎可達(dá)到240km/h，Y型胎可達(dá)到270km/h。在較高車(chē)速時(shí)，承載能力就會(huì)有較低的百分比的問(wèn)題必須要解決；因?yàn)閂R和ZR型的輪胎不再生產(chǎn)，由于它們的價(jià)值問(wèn)題汽車(chē)和輪胎的生產(chǎn)商對(duì)其生產(chǎn)進(jìn)行了控制。
下面是有關(guān)VR型輪胎的注釋?zhuān)?
1.超過(guò)210km/h并且達(dá)到220km/h（包括在內(nèi)），承載量?jī)H能是正常情況下的90%。
2.超過(guò)220km/h時(shí)，車(chē)速每曾加10km/h其搬運(yùn)量至少將降低5%。
2.2.5.3輕型商用汽車(chē)輪胎的表示
對(duì)于乘用車(chē)來(lái)說(shuō)，輕型商業(yè)性汽車(chē)輪胎有更強(qiáng)的結(jié)構(gòu)，因此能承受較高的氣壓，也就意味著有更高的承載能力。在輕型乘用車(chē)上，用表示經(jīng)久耐用的字母“C“來(lái)表示其適用性，或者”強(qiáng)有力“ 這一詞廣泛地出現(xiàn)作為標(biāo)記。當(dāng)前標(biāo)志所包含的速度標(biāo)尺和承載能力標(biāo)尺一樣。在雙胎情況下可分但其承載能力。與過(guò)去市場(chǎng)情況相比，新的標(biāo)準(zhǔn)如下：
以前 現(xiàn)在
--- 205/65 R 15 98 S
185 SR 14 185 R 14 90 S
185 SR 14 reinforced 185 R 14 94 R
185 R 14 C 6 PR 185 R 14 99/97 M
185 R 14 C 8 PR 185 R 14 102/100 M
乘用車(chē)所用的185R的輪胎也適用于輕型商用汽車(chē)。
101頁(yè) 輪胎和車(chē)輪
圖表2.15顯示出了確定輪胎的數(shù)據(jù)
1. 尺寸
2. 標(biāo)準(zhǔn)輪圈和非標(biāo)準(zhǔn)輪圈
3. 輪胎尺寸：寬，外部滾動(dòng)直徑
4. 靜態(tài)旋轉(zhuǎn)半徑
5. 旋轉(zhuǎn)周長(zhǎng)
6. 承載能力
7. 輪胎在氣壓2.5bar，車(chē)速達(dá)到160km/h的承載能力。
2.2.6 輪胎承載能力和膨脹壓力
所允許的輪軸載荷和最大車(chē)速?zèng)Q定最小輪胎氣壓?？墒撬蟮臍鈮? 遠(yuǎn)高于汽車(chē)達(dá)到最佳狀態(tài)所需要的氣壓。
2.2.6.1 輪胎承載能力的說(shuō)明
在載荷指示中，所示的承載能力是在所有輪胎的速度標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到“H”時(shí)每個(gè)輪胎所允許的最大承載能力。
有效車(chē)速達(dá)到210km/h時(shí)輪胎的標(biāo)記為“V”，達(dá)到240km/h時(shí)標(biāo)記為“K”“W”或“ZK”，因?yàn)檐?chē)速更高時(shí)，其承載能力就會(huì)因此而下降。
因此，車(chē)速達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)“V”即最大車(chē)速240km/h時(shí)，輪胎承載能力僅僅是標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的91%，代號(hào)為“W”型的輪胎在速度270km/h時(shí)其所示承載能力為正常的85%。鑒于以上兩種情況，在車(chē)速210km/h到240km/h時(shí)承載能力最佳，并且最大速度可通過(guò)線(xiàn)性來(lái)確定。
為達(dá)到更高的車(chē)速，速度可在240—270km/h范圍內(nèi)。在更高車(chē)速時(shí)，承載能力和輪胎膨脹壓力必須由汽車(chē)和輪胎生產(chǎn)商決定?？墒?，這種共識(shí)幾乎不能影響美國(guó)的特殊的輪胎市場(chǎng)，它用另外的標(biāo)準(zhǔn)“P”。
2.2.6.2 輪胎氣壓的指標(biāo)
速度符號(hào)為“R”和“V”的輪胎和最小壓力與承載能力相符的路用輪胎的有效車(chē)速已經(jīng)可以達(dá)到了163km/h。
在特殊操縱條件下，車(chē)輛或車(chē)輪懸掛和所期望的實(shí)用價(jià)值的設(shè)計(jì)被車(chē)輛制造商視作獲得更高氣壓的原因
進(jìn)一步說(shuō)，當(dāng)車(chē)速達(dá)到210km/h時(shí)輪胎的基本氣壓將以0.3bar的速度直線(xiàn)曾加，并且車(chē)速超過(guò)210lm/h時(shí)輪胎的承載能力就不得不下降。
102頁(yè) 輪胎和車(chē)輪
圖表2.15 65系列的子午線(xiàn)輪胎的尺寸，最新的長(zhǎng)、寬、高，以及標(biāo)準(zhǔn)的輪緣和承載能力都是在較高車(chē)速時(shí)曾加氣壓的必要性，在2.2.6段中已經(jīng)說(shuō)明。輪胎的所有尺寸與輪胎的標(biāo)準(zhǔn)、曾加其承載能力的設(shè)計(jì)和任何車(chē)速下的速度標(biāo)準(zhǔn)及代號(hào)為2R的速度值有關(guān)。
104頁(yè) 汽車(chē)底盤(pán)及車(chē)身
圖表2.16 因素Kv, 表示乘用車(chē)的子午線(xiàn)輪胎車(chē)速在60km/h以上時(shí)車(chē)速與其滾動(dòng)半徑相關(guān)，用白分比表示?？稍试S的偏△Kv應(yīng)當(dāng)有所曾加，在德國(guó)的WDK Guideline一書(shū)的第一頁(yè)可查到。
圖表2.17 在美國(guó)市場(chǎng)上專(zhuān)門(mén)制造的ZR型輪胎用“P”表示，這不滿(mǎn)足歐洲市場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，因此在那里不被授權(quán)，依據(jù)的是2.6.1中的條款。如果輪胎的載荷比其最大的承載能力低，那么一個(gè)更低的附加輪胎氣壓將被輪胎制造商們開(kāi)會(huì)商討。
速度標(biāo)記為“W”輪胎，其氣壓在表2.13中可使用達(dá)190km/h的速度。之后，車(chē)速每曾加10km/h至到240km/h，氣壓每次曾加0.1bar。在更高車(chē)速時(shí)，輪胎承載能力將必須減少。
在汽車(chē)上，冷胎氣壓必須要測(cè)試，例如要與周?chē)臏囟认噙m應(yīng)。如果輪胎氣壓的設(shè)定是在冬季溫暖的地區(qū)，當(dāng)汽車(chē)在外是輪胎氣壓將會(huì)急劇下降。
對(duì)于M與S型號(hào)的冬季用輪胎，需要有較長(zhǎng)的試用期，因?yàn)榕c標(biāo)準(zhǔn)輪胎相比其膨脹氣壓以0.2bar的速度曾長(zhǎng)。更新的特殊型輪胎將不再要求那種調(diào)節(jié)。
2.2.6.3 車(chē)輪弧度角的影響
車(chē)輪弧度角￡w及大地影響輪胎的性能和效用性。在整個(gè)車(chē)輪晃動(dòng)條下弧度角應(yīng)不能超過(guò)4°。當(dāng)弧度角在±2°時(shí)，輪胎的承載能力減少如下：
￡w>2°至3° 95%
￡w>3°至4° 95%
105頁(yè) 輪胎和車(chē)輪
必須加上有用的中介物質(zhì)，用途如下：
弧度角 2°20ˊ 2°40ˊ 3° 3°20ˊ 3°40ˊ 4 °
壓力曾長(zhǎng) 2.1% 4.3% 6.6% 9.0% 11.5% 14.1%
所有這些對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響，例如高速、車(chē)輪弧度和軸的載荷，最小輪胎氣壓能計(jì)算出任一輪胎的種類(lèi)?！癢DK99”的指導(dǎo)方針里有這一原則。
2.2.6.4 輪胎壓力影響其用途
我們不得不相信輪胎壓力對(duì)其用途的影響。這些用途是：
Q和T型輪胎 3.2bar
H至W和ZR型輪胎 3.5bar
M與S型輪胎 3.5bar
2.2.7 輪胎側(cè)壁的標(biāo)記
歐洲所用的所有輪胎被標(biāo)注的依據(jù)是歐洲標(biāo)準(zhǔn)。在美國(guó)、日本和澳大利亞，附加的標(biāo)記要求能說(shuō)明輪胎的設(shè)計(jì)和其性能。其性能也必須顯示進(jìn)口的尺寸，這就是為什么歐洲生產(chǎn)的輪胎能看到歐洲的。
2.2.8 滾動(dòng)圓周和駕駛速度
行駛車(chē)速：
V=0.006（1-Sx,w,a）
Sx,w,a 確定的牽引力下滑指數(shù)
Cr,dyn 滾動(dòng)圓周
Nm 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速
Id 軸傳動(dòng)比
Ig 變速器傳動(dòng)比
106頁(yè) 汽車(chē)底盤(pán)及車(chē)身
Sx,w,a的內(nèi)容如下：
1檔齒輪 0.08 2檔齒輪 0.065
3檔齒輪 0.05 4檔齒輪 0.035
5檔齒輪 0.02
圖 2.18對(duì)被克利伯爾颯制造的輪胎側(cè)面標(biāo)記的解釋說(shuō)明 :
在輪胎的側(cè)面上標(biāo)號(hào)的法律和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)主要依據(jù)有:
FMVSS 和 CIR 104 UTQG(美國(guó))
CSA 標(biāo)準(zhǔn) (加拿大)
ADR 23B 標(biāo)準(zhǔn) (澳洲)
ECE-R30標(biāo)準(zhǔn) (歐洲)
1. 制造商 (商標(biāo)) 產(chǎn)品名字
2. 尺寸記號(hào) 195=輪胎的公稱(chēng)寬度尺寸
寬高比率=60％，子午線(xiàn)輪胎制造的輪輞的直徑尺寸１４英寸
3. 真空輪胎
4. 行業(yè)代號(hào)
5. 制造的國(guó)家
6. 負(fù)荷容量指數(shù) (L1)
7. 美國(guó)要求最大承載負(fù)荷
8. 胎面 : 在胎面之下有 6個(gè)層重疊人造絲 , 2個(gè)層重疊鋼絲帶 ,2個(gè)層重疊尼龍) 輪胎側(cè)面:底部構(gòu)造有 2個(gè)層重疊人造絲
9. 美國(guó)要求最大的輪胎壓力
10.11.12. 美國(guó) :符合敘述的美國(guó)輪胎標(biāo)準(zhǔn)(UTQG)的作法的制造業(yè)者保證 : 10 胎面磨耗:平均壽命與美國(guó)特性標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試值相比較；11. 牽引 : Ａ,B,C=制動(dòng)在濕的表面方面的性能；12. 溫度阻力 :A,B,C=在較高的試驗(yàn)臺(tái)加速時(shí)的溫度阻力級(jí)別;C是執(zhí)行美國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定
13. E4= 輪胎執(zhí)行歐盟經(jīng)濟(jì)委員會(huì)的 ECE R30 用途要求
4=在那些被批準(zhǔn)的國(guó)家里執(zhí)行
(4= 荷蘭)
14. 編號(hào) ：根據(jù)歐盟經(jīng)濟(jì)委員會(huì)ECE R-30的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定
15. 質(zhì)量認(rèn)證 =輪胎執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)對(duì)外貿(mào)易109標(biāo)準(zhǔn) (質(zhì)量認(rèn)證=美國(guó)交通部質(zhì)量認(rèn)證)
16. 制造業(yè)者的規(guī)范 :
CU= 制造廠(大陸的)
L2= 輪胎尺寸
AXCT= 模型
127= 制造的日期; 1987年第12周生產(chǎn)
107頁(yè) 輪胎和車(chē)輪
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)DIN75020第5部分，在輪胎中給定的動(dòng)態(tài)圓周長(zhǎng) 與速度62公里/小時(shí)和操縱壓力1.8帕有關(guān)。在低速行駛時(shí)，它下降到：
（2.1c）
在目錄中也給有有效半徑的值。以較高的速度時(shí)，由于的增加，從而增大了離心力。動(dòng)力輪的圓周的線(xiàn)速度超過(guò)60千米/小時(shí)時(shí)，則由速度因數(shù)決定。圖表2.16詳細(xì)表明是一個(gè)百分率，則以 30 公里/小時(shí)的增量增加。其中間值一定被改變，則圓周長(zhǎng)為：
(2.1d)
動(dòng)態(tài)滾動(dòng)半徑將用表示為：
或 , 以超過(guò) 60 公里/小時(shí)的速度行駛時(shí),
（2.2）
以175/65 1482 H 輪胎為例子，在速度v=200千米/小時(shí)時(shí)，（圖2.15示）則
則，代入可得
由圖2.15所示的滾動(dòng)周長(zhǎng)，根據(jù)式（2.1d）可得
而動(dòng)態(tài)半徑依據(jù)式2.2得
和
外徑（設(shè)計(jì)測(cè)量值）為
，則mm
當(dāng)車(chē)輛在行駛的時(shí)，表示輪胎趨于垂直的范圍的值：僅僅比多9毫米或不少于6毫米。在第三章中給出更詳細(xì)的說(shuō)明。
108頁(yè) 汽車(chē)底盤(pán)及車(chē)身
2.29輪胎度車(chē)速表的影響
設(shè)計(jì)的速度表非常清楚的表明，其測(cè)量值絕不亞于真實(shí)車(chē)速，輪胎影響其發(fā)展的進(jìn)度，主要是以下的因素：
---磨耗的程度
---滾動(dòng)周長(zhǎng)的公差
---輪廓設(shè)計(jì)
---伴隨的滑移。
歐共體理事會(huì)的75/443標(biāo)準(zhǔn),自從1991年生效以來(lái)，規(guī)定一幾乎線(xiàn)性的增加值△ v ,
+△v≤0.1*v+4(km/h) (2.2a)
從1991年以來(lái)的車(chē)輛的登記顯示值可能依下列各項(xiàng)：
實(shí)際的速度 (公里/小時(shí)) 30 60 120 180 240
最大顯示速度值 (公里/小時(shí)) 37 70 136 202 268
如圖2.15所示 ,在 60 公里/h轉(zhuǎn)動(dòng)圓周速度的公差范圍在△=+1.5%到 -2.5%,和根據(jù)圖2.16所示的速度因數(shù)可能達(dá)到的的偏差△=+(-)1.6%。 當(dāng)講到動(dòng)的動(dòng)輪圓周(方程式2.1 d所示), 當(dāng)只有考慮負(fù)的公差的時(shí)候，下列的公差極限 ( 對(duì)最接近的數(shù)值) 可能采用而且造成被顯示的值，而且如果速度表有最大的許可預(yù)算值:
實(shí)際的速度 ( 公里/小時(shí)) 60 120 180 240
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車(chē)輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
第一章 前 言
近十年來(lái)我國(guó)汽車(chē)工業(yè)迅猛發(fā)展，車(chē)型越來(lái)越多，各種車(chē)型的用途與分類(lèi)也越來(lái)越明顯。SUV汽車(chē)最早起源在美國(guó)，其功用是山地越野和軍事運(yùn)用，后來(lái)發(fā)展為在各種條件下都可使用的車(chē)型，并且大受消費(fèi)者喜愛(ài)。目前國(guó)內(nèi)的SUV廠家甚多，但多數(shù)是中低檔產(chǎn)品，追求的是價(jià)廉實(shí)用。城市SUV是目我國(guó)前發(fā)展的主流，可選擇兩驅(qū)和四驅(qū)類(lèi)型，其功率不追求過(guò)高，動(dòng)力也不必太強(qiáng)，所以排量比真正作為越野的SUV車(chē)小的多。因此其價(jià)格低，但空氣污染小，相當(dāng)實(shí)用。
柴油動(dòng)力是今后汽車(chē)動(dòng)力的發(fā)展方向，目前很多國(guó)外的高端汽車(chē)廠家已經(jīng)在開(kāi)發(fā)柴油高級(jí)車(chē)，其動(dòng)力爆發(fā)迅速，動(dòng)力強(qiáng)勁，價(jià)格與汽油相比低廉。我國(guó)目前的柴油動(dòng)力主要用在大客和貨車(chē)上，這些車(chē)型的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)含量較低，有少量的SUV也用柴油動(dòng)力,但其技術(shù)含量低，油耗大，噪音大，這些弊端都是以后發(fā)展的技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目。
本次設(shè)計(jì)的就是柴油動(dòng)力的SUV，設(shè)計(jì)方向是中檔車(chē)型，講究經(jīng)濟(jì)實(shí)用。本人設(shè)計(jì)的是后驅(qū)動(dòng)橋和后懸架，在設(shè)計(jì)過(guò)程中參閱了大量文獻(xiàn)資料，和專(zhuān)業(yè)老師進(jìn)行探討，與同學(xué)共同克服種種困難，從設(shè)計(jì)方向出發(fā)，目標(biāo)就是使本車(chē)型經(jīng)久耐用，最終完成了任務(wù)。
此設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，記述了所有設(shè)計(jì)相關(guān)的數(shù)據(jù)和信息來(lái)源，按照驅(qū)動(dòng)橋和懸架的先后順序進(jìn)行了編排，力爭(zhēng)使讀者能夠輕松的讀懂。在次要非常感謝我的指導(dǎo)教師李水良及車(chē)動(dòng)學(xué)院的各位老師，還有很多同學(xué)對(duì)我的熱情幫助。
由于水平所限，書(shū)中難免有錯(cuò)誤和漏洞之處，懇請(qǐng)各位老師和讀者批評(píng)指正，在此表示感謝。
第二章 驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)
§2.1 驅(qū)動(dòng)橋概述
驅(qū)動(dòng)橋位于傳動(dòng)系統(tǒng)的末端，其基本功用是增大由傳動(dòng)軸傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)矩分配給左、右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪，并使左、右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪具有汽車(chē)行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)所要求的差速功能；同時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋還要承受作用于路面和車(chē)架或車(chē)廂之間的鉛垂力、縱向力和橫向力。驅(qū)動(dòng)橋主要有主減速器、差速器、驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)橋殼等部件組成。
對(duì)于各種不同類(lèi)型的和用途的汽車(chē)，正確的確定上述機(jī)件的結(jié)構(gòu)型式并成功地將它們組合成一個(gè)整體驅(qū)動(dòng)橋，乃是設(shè)計(jì)者必須首先解決的問(wèn)題。在汽車(chē)總體設(shè)計(jì)時(shí)，從整車(chē)性能出發(fā)確定了驅(qū)動(dòng)橋的傳動(dòng)比，然而用什么型式的驅(qū)動(dòng)橋，什么結(jié)構(gòu)的主減速器和差速器等在驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)時(shí)是要具體考慮的，絕大多數(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車(chē)上是縱置的，為使扭矩傳給車(chē)輪，驅(qū)動(dòng)橋必須改變扭矩的方向，同時(shí)根據(jù)車(chē)輛的具體要求解決左右車(chē)輪的扭矩分配，如果是多橋驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)亦同時(shí)要考慮各橋間的扭矩分配問(wèn)題。整體式驅(qū)動(dòng)橋一方面需要承擔(dān)汽車(chē)的重荷，另一方面車(chē)輪上的作用力以及傳遞扭矩所產(chǎn)生的反作用力矩皆由驅(qū)動(dòng)橋承擔(dān)，所以驅(qū)動(dòng)橋的零件必須具有足夠的剛度和強(qiáng)度，以保證機(jī)件可靠的工作。驅(qū)動(dòng)橋還必須滿(mǎn)足通過(guò)性及平順性的要求。
對(duì)驅(qū)動(dòng)橋的基本要求可以歸納為：
一、 所選擇的主減速比應(yīng)能滿(mǎn)足汽車(chē)在給定使用條件下具有最佳的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性；
二、 差速器在保證左、右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪能以汽車(chē)運(yùn)動(dòng)學(xué)所要求的差速滾動(dòng)外并能將轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)而連續(xù)不斷的傳遞給左右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪；
三、 當(dāng)左右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪與地面的附著系數(shù)不同時(shí)，應(yīng)能充分利用汽車(chē)的牽引力；
四、 能承受和傳遞路面和車(chē)架或車(chē)廂間的鉛垂力、縱向力和橫向力，以及驅(qū)動(dòng)時(shí)的反作用力矩和制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)力矩；
五 、驅(qū)動(dòng)橋各零部件在保證其剛度、強(qiáng)度、可靠性及壽命的前提下應(yīng)力求減小簧下質(zhì)量，以減小不平路面對(duì)驅(qū)動(dòng)橋的沖擊載荷，從而改善汽車(chē)的平順性；
六 、輪廓尺寸不大以便于汽車(chē)總體布置并與所要求的驅(qū)動(dòng)橋離地間隙相適應(yīng)；
七 、齒輪與其它傳動(dòng)件工作平穩(wěn)，無(wú)噪聲；
八 、驅(qū)動(dòng)橋總成及零部件設(shè)計(jì)應(yīng)盡量滿(mǎn)足零件的標(biāo)準(zhǔn)化、部件的通用化和產(chǎn)品的系列化及汽車(chē)變型的要求；
九 、在各種載荷及轉(zhuǎn)速工況有高的傳動(dòng)效率；
十 、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便，機(jī)件工藝性好，制造容易。
由于后橋結(jié)構(gòu)基本已經(jīng)固定，在后橋設(shè)計(jì)中需要改進(jìn)的問(wèn)題主要有：齒輪傳動(dòng)的噪聲、振動(dòng)；半軸的可靠性設(shè)計(jì)；后橋殼的應(yīng)力分析；雙曲面齒輪的設(shè)計(jì)方法等。
§ 2.2 驅(qū)動(dòng)橋型式及選擇
驅(qū)動(dòng)橋形式與整車(chē)有非常密切的關(guān)系，驅(qū)動(dòng)橋分兩大類(lèi)：斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋和非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋。根據(jù)整車(chē)的通過(guò)性、平順性以及操縱穩(wěn)定性對(duì)懸架結(jié)構(gòu)提出了要求，如懸架選擇了合適的結(jié)構(gòu)型式，而驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)也必須與懸架相適應(yīng)。因此，驅(qū)動(dòng)橋的選型應(yīng)從汽車(chē)的類(lèi)型、使用條件和生產(chǎn)條件出發(fā)，并和其他各部件的結(jié)構(gòu)型式與特性相適應(yīng)，以保證汽車(chē)達(dá)到預(yù)期性能要求。
由于本設(shè)計(jì)中所設(shè)計(jì)的車(chē)型為SUV，由行駛條件及成本出發(fā)，采用非獨(dú)立懸架及非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋。這種型式驅(qū)動(dòng)橋在汽車(chē)，尤其是載重汽車(chē)上應(yīng)用相當(dāng)廣泛。它主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造工藝性好、成本低、可靠性高、維修調(diào)整容易等。
本次設(shè)計(jì)的是0.5噸柴油動(dòng)力SUV乘用車(chē)的后橋，由經(jīng)濟(jì)性及低成本等因素考慮：故本次設(shè)計(jì)采用非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋，單級(jí)主減速器，雙曲面齒輪傳動(dòng)，普通對(duì)稱(chēng)式圓錐行星齒輪差速器，半浮式半軸，整體式橋殼。
第三章 主減速器的設(shè)計(jì)
§3.1 主減速器結(jié)構(gòu)方案分析
主減速器的功用是將輸入的轉(zhuǎn)矩增大并相應(yīng)降低轉(zhuǎn)速，以及當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí)還具有改變轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)方向的作用。主減速器的結(jié)構(gòu)型式，主要是根據(jù)齒輪類(lèi)型、主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪的支撐形式以及減速型式的不同而異。驅(qū)動(dòng)橋的主減速器為適應(yīng)使用要求發(fā)展多種結(jié)構(gòu)型式：如單級(jí)主減速器、雙級(jí)主減速器和單級(jí)主減速器加輪邊減速等。由于兩驅(qū)SUV發(fā)動(dòng)機(jī)的功率不大以及扭矩中等的因素，故采用單級(jí)主減速器。
在現(xiàn)代汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)橋上，主減速器齒輪采用得最廣泛的是“格里森”（Gleason）制或“奧利康”（Oerlikon）制的螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪。由于雙曲面齒輪的螺旋角較大，則不產(chǎn)生根切得最少齒數(shù)可減少，所以可選用較少的齒數(shù)，這又利于的傳動(dòng)比傳動(dòng)。同時(shí)雙曲面齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)噪聲小、負(fù)荷大、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，所以本次設(shè)計(jì)采用雙曲面齒輪傳動(dòng)。
§3.2 主減速比及計(jì)算載荷的確定
§3.2.1 主減速器比i0的確定
主減速比對(duì)主減速器的結(jié)構(gòu)型式、輪廓尺寸、質(zhì)量大小以及當(dāng)變速器處于最高檔位時(shí)汽車(chē)的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性都有直接影響。i0的選擇應(yīng)在汽車(chē)總體設(shè)計(jì)時(shí)和傳動(dòng)系的總傳動(dòng)比一起由整車(chē)動(dòng)力計(jì)算來(lái)確定。
i0＝0.377×rr×np/vamax×iGh (3-1)
式中 rr: 車(chē)輪的滾動(dòng)半徑 rr＝0.362m
np: 最大功率時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 np＝3600r/min
vamax: 最高車(chē)速 vamax＝140 Km/h
igH: 變速器最高檔傳動(dòng)比 igH＝0.76
i0＝0.377×rr×np/vamax×igH
＝0.377×0.362×3600/140×0.76＝4.6
§3.2.2齒輪計(jì)算載荷的確定
1．按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最低檔傳動(dòng)比確定從動(dòng)齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tge
Tce=Temax×iTl×K0×ηT/N (3-2)
式中 Temax: 發(fā)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 Temax ＝225N·m
N： 驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目 N=1
iTL：由發(fā)動(dòng)機(jī)至所計(jì)算的主減速器從動(dòng)齒輪之間的傳系最檔傳動(dòng)比
iTL＝18.86
ηT：上述傳動(dòng)部分傳動(dòng)效率 取ηT＝0.9
K0： 離合器產(chǎn)生沖擊載荷時(shí)超載系數(shù) K0=1
Tce = Temax×iTl×K0×ηT/N
=225×4.1×4.6×1×0.9 /1
=4715 N·m
2．按驅(qū)動(dòng)輪打滑確定從動(dòng)齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tcs
Tcs = G2×?×m2×rr/ηlBilB (3-3)
式中 G2: 滿(mǎn)載時(shí)一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪上的靜載荷系數(shù)，N
G2=2325×9.8×52%
m2:汽車(chē)最大加速度時(shí)的后軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)
?: 輪胎與路面間的附著系數(shù) 取?＝0.85
rr: 車(chē)輪的滾動(dòng)半徑 rr=0.362m
ηlB ilB ： 分別為所計(jì)算的主減速器從動(dòng)齒輪到驅(qū)動(dòng)車(chē)輪之間的傳動(dòng)效率和傳動(dòng)比 ηlB＝0.98、 ilB＝1
Tcs = G2×?×m2×rr/ηlB×ilB
= 2325×9.8×52％×1.3×0.85×0.362/0.98×1
= 4836 N·m
3．按日常行使平均轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩
TGF =rr×FJ/ηlB×ilB (3-4)
式中 FJ：汽車(chē)日常牽引力（3000N）
其他數(shù)據(jù)同上
TGF =rr×FJ/N×ηlB×ilB
=3000×0.362/0.98N=1108N
§3.3 主減速器齒輪主要參數(shù)的計(jì)算
§3.3.1 主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)的選擇
進(jìn)行主從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)Z1、Z2選擇時(shí)，Z1、Z2應(yīng)沒(méi)有公約數(shù)，這樣可以保證主、從動(dòng)齒輪之間都能相互嚙合，起到自動(dòng)磨合的作用。為了得到理想的重合系數(shù)和高的輪齒抗彎強(qiáng)度，大、小齒輪的齒數(shù)和應(yīng)不小于40。
查《汽車(chē)車(chē)橋設(shè)計(jì)》表3-12
Z1＝8 Z2＝i0×Z1=37
§3.3.2 從動(dòng)齒輪大端分度圓直徑及端面模數(shù)的選擇
根據(jù)從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，按經(jīng)驗(yàn)公式
d2=kd2·
式中 d2：從動(dòng)錐齒輪的節(jié)圓直徑，㎜；
kd2：直徑系數(shù)，取kd2=13～16；
Tj：計(jì)算轉(zhuǎn)矩，Tj=4715N·m
所以，d2=kd2·
=14×
=205㎜
圓整取 d2＝205mm
從動(dòng)錐齒輪大端模數(shù) m＝d2/Z2=5.54 取m＝6
§3.3.3大齒輪齒面寬的選擇
汽車(chē)主減速器雙曲面齒輪的從動(dòng)齒輪齒面寬F（mm）推薦為：
F＝0.155×d2＝31.8mm
取F＝31.8mm
§3.3.4雙曲面齒輪的偏移距E
轎車(chē)、輕型客車(chē)和輕型貨車(chē)主減速器的E值，不應(yīng)超過(guò)從動(dòng)齒輪節(jié)錐距的40％。
圖3—1 雙曲面齒輪的偏移距和偏移方向
§3.3.5 螺旋角的選擇
螺旋角是在節(jié)錐表面的展開(kāi)圖上定義的，“格里森”制推薦用下式，近似預(yù)選主動(dòng)齒輪螺旋角的名義值：
β1′＝＝49°
式中： β1′：主動(dòng)齒輪名義螺旋角的預(yù)選值；
z1、z2：主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)；
d2：從動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑 mm；
E：雙曲面齒輪的偏移距 mm。
§3.3.6 圓弧齒雙曲面齒輪的幾何尺寸設(shè)計(jì)
1.確定主動(dòng)小齒輪的輪齒數(shù)Z1 .
Z1=8
2.確定主動(dòng)小齒輪的輪齒數(shù)Z2
Z2=37
3. 齒數(shù)比的倒數(shù)
=0.216
4. 大齒輪的齒面寬F
F=0.155d2=31.8㎜
5. 小齒輪軸線(xiàn)偏移距E
E=31.6㎜
6. 大齒輪分度圓直徑d2
d2 =205㎜
7. 刀盤(pán)名義直徑rd
rd=76.2
8. 初定小齒輪螺旋角
β1′=49°
9.β1′角的正切值
tgβ1′=1.15040
10. 初選大齒輪的分錐角之余切值
ctgδ2i =1.2（3）=0.25921
11. sinγ2i的正弦值
sinγ2i=0.96810
12. 初定大齒輪中點(diǎn)分度圓半徑
Rm2==81.10721
13. 大小螺旋角差值之正弦值
sinξi′==0.35120
14. cosξi′ 之余弦
cosξi′=0.93630
15. 初定小齒輪的擴(kuò)大系數(shù)
（14）+（9）（13）=1.34032
16.小齒輪中點(diǎn)分度圓半徑換算值
（3）（12）=18.81515
17. 初定小齒輪中點(diǎn)分度圓半徑
Rm1=（15）（16）=25.21230
18. 輪齒收縮系數(shù)
TR=0.02（1）+1.06=1.30
19. 近似計(jì)算公法線(xiàn)在大齒輪軸線(xiàn)上的投影
＋（17）=361.27407
20. 大齒輪軸線(xiàn)在小齒輪回轉(zhuǎn)平面內(nèi)偏置角正切
tgη==0.0875355
21. η角的余弦
=1.00382
22.η角的正弦
sinη==0.087202
23. 大齒輪軸線(xiàn)在小齒輪回轉(zhuǎn)平面內(nèi)偏置角
η=5.00263°
24. 初算大齒輪回轉(zhuǎn)平面內(nèi)偏置角正弦值
sinε2==0.33756
25. ε2角正切
tgε2=0.35861
26. 初算小齒輪分錐角正切
tgr1Ⅱ==0.24439
27. r1Ⅱ角余弦
cosr1Ⅱ=0.97141
28. 第一次校正小齒輪螺旋角的正弦
sinε2′==0.34749
29. ε2′的余弦
cosε2′=0.93768
30. 第一次校正后小齒輪螺旋角正弦
tgβ1Ⅱ==1.15871
31. 擴(kuò)大系數(shù)修正量
（28）·[（9）-（30）]=-0.0028876
32. 大齒輪擴(kuò)大系數(shù)修正量的換算
（3）（31）=-0.00062373
33. 校正后大齒輪分偏置的正弦
sinε1=（24）-（22）（32）=0.33761
34. ε1角正切
tgε1=0.35867
35. 校正后小齒輪分錐角正切
tgr1==0.24312
36. r1角值
r1=13.66470°
37. r1角余弦
cosr1=0.97169
38. 第二次校正后螺旋角差值的正弦
sinε1′==0.34745
39. ε1′角的值
ε1′=22.005562°
40. ε1′角的余弦
cosε1′=0.92713
41. 第二次校正后螺旋角差值的正切值
tgβ1==1.18089
42. β1 角值
β1=49.74159°
43. β1角余弦
cosβ1=0.64624
44.確定大齒輪螺旋角
β2=（42）-（39）=27.73273°
45. β2角余弦
cosβ2=0.88513
46. β2角的正切
tgβ2=0.52572
47. 大齒輪分錐角余弦
ctgr2==25928
48. r2的值
r2=75.47389°
49. r2的正弦
sinr2=0.96805
50. r2角的余弦
cosr2=0.25075
51.
=25.89094
52.
=347.38668
53.
（51）+（52）=373.27762
54.大齒輪分錐距在螺旋線(xiàn)上中點(diǎn)切線(xiàn)方向投影
=79.63589
55. 小齒輪分錐距在螺旋線(xiàn)上中點(diǎn)切線(xiàn)方向投影
=68.821
56. 極限齒形角正切
-tgα01==0.10556
57. 極限齒形角負(fù)值
-α01=6.025823°
58. α01角的余弦
cosα01=0.99447
59.
==0.0048147
60.
=0.00015957
61.
（54）（55）=5481.30979
62.
=0.0019749
63.
（59）+（60）+（62）=0.0069493
64.
94.27856
65. 齒線(xiàn)中點(diǎn)曲率半徑
rd′=94.80282
66. 比較rd與rd′比值
0.80379
67.
（3）（50）=0.054162（左）
1.0-（3）=0.784 （右）
68.
=81.97366（左）
（35）（37）=0.23624（右）
69.
（37）+（40）（67）（左）=0.97184
70. 圓心至軸線(xiàn)交叉點(diǎn)的距離
Zm=（49）（51）=25.06372
71. 大齒輪分錐頂點(diǎn)至軸線(xiàn)交叉點(diǎn)的距離
Z=（12）（47）-（70）=-2.47856
72. 大齒輪分錐上中點(diǎn)錐距
Am=89.98214
73. 大齒輪節(jié)錐距
A0=105.88296
74. 大齒輪的分錐上齒寬之半
（73）-（72）=15.90082
75. 大齒輪在齒面寬中點(diǎn)處的齒工作高
hgm=
76.
77.
78. 輪齒兩側(cè)壓力角的總和
αi=38°
79. αi角正弦
sinαi=0.61557
80. 平均壓力角
19°
81. 角的余弦
cos=0.94552
82. 角的正切
tg=0.34433
83.
=1.4309
84. 雙重收縮齒齒根角的總和
ΣδD==6.80656°
85. 大齒輪齒頂高系數(shù)
Kα=0.150
86. 大齒輪齒根高系數(shù)
Kb =1.150-（85）=1.00
87. 大齒輪齒面寬中點(diǎn)處的齒頂高
ham2=（75）（85）=1.18778
88. 大齒輪齒面寬中點(diǎn)處的齒根高
hfm2=（75）（86）+0.05=7.9685
89. 大齒輪齒頂角
θ2=（84）（85）=1.020984°
90. θ2角正弦
sinθ2=0.017819
91. 大齒輪齒根角
δ2=（84）-（89）=5.78558
92. δ2角的正弦
sinδ2=0.100806
93. 大齒輪大端齒頂高
h2/=（87）+（74）（90）=1.47112
94. 大齒輪的齒根高
h2//=（88）+（74）（92）=9.55850
95. 徑向間隙
C=0.15（75）+0.05=1.23778
96. 大齒輪齒全高
h=（93）+（94）=11.02962
97. 大齒輪齒工作高
hg=（96）-（95）=9.79184
98. 大齒輪的面錐角
γ02=（48）+（89）=76.49939°
99. γ02角的正弦
sinγ02=0.97237
100.γ02角的余弦
cosγ02=0.23346
101. 大齒輪的根錐角
γR2=（48）-（91）=69.69281°
102. γR2角的正弦
inγR2=0.93785
103. γR2角的余弦
cosγR2=0.34705
104. γR2角的余切
ctgγR2=0.37005
105. 大齒輪外圓直徑
d02==205.73777
106. 大端分度圓中心到軸線(xiàn)交叉點(diǎn)的距離
（70）+（74）（50）=29.05065
107. 大齒輪外緣至小齒輪軸線(xiàn)的距離
X02=（106）-（93）（49）=27.62653
108.
=0.44328
109.
=1.17528
110. 大齒輪面錐頂點(diǎn)至小齒輪軸線(xiàn)的距離
Z0=（71）-（108）=-2.92184
111. 大齒輪根錐頂點(diǎn)至小齒輪軸線(xiàn)的距離
ZR=（71）+（109）=-1.30328
112.
（12）+（70）（104）=96.38204
113. 修正后小齒輪軸線(xiàn)在大齒輪回轉(zhuǎn)平面那的偏置角正弦
sinε==96.38024
114. ε角的余弦
cosε==0.94473
115. ε角的正切
tgε=0.34704
116. 小齒輪頂錐角正弦
inγ01=（103）（114）=0.32787
117. 小齒輪的面錐角
γ01=19.26950°
118. γ01角的余弦
cosγ01=0.94398
119. γ01角的正切
tgγ01=0.34960
120.
=0.044659
121. 小齒輪面錐頂點(diǎn)至大齒輪軸線(xiàn)的距離
G0==10.91922
122.
tgλ/==0.019364
123.
λ/=01.10933°
cosλ/=0.99974
124.
Δλ/=（39）-（123）左=20.89953°
cosΔλ/=0.93421
125.
θ1=（117）-（36）=5.6048° cosθ1=0.99522
126.
（113）（67）右-（68）右=0.020802
-（113）（67）右-（68）右=-0.45466
127.
=1.07014
128.
（68）左+（87）（68）右=92.25426
129.
=0.94851
130.
（74）（127）=17.01523
131. 小齒輪外緣至大齒輪軸線(xiàn)的距離
BR=（128）+（130）（129）+（75）（126）左
=98.22868
132.
（4）（127）-（130）=17.015222
133. 小齒輪輪齒前緣至大齒輪軸線(xiàn)的距離
B1=（128）+（132）（129）+（75）（126）右
=62.51491
134.
（121）+（131）=109.14790
135. 小齒輪的外緣直徑
d01==76.31622
136.
=93.12485
137. 在大齒輪回轉(zhuǎn)平面內(nèi)偏置角正弦
sinε0==0.3393
138. 在大齒輪回轉(zhuǎn)平面內(nèi)偏置角
ε0=19.84904°
139. ε0角的余弦
cosε0=0.94059
140.
=-6.86768
141. 小齒輪根錐頂點(diǎn)至大齒輪軸線(xiàn)的距離
GR==18.71311
142.
sinrR1=（100）（139）=0.21959
143. 小齒輪根錐角
rR1=12.68486°
144. rR1角的余弦
cosrR1=0.97560
145. rR1角的正切
tgrR1=0.1851580.22508
146. 最小齒側(cè)間隙
Bmin=0.102
147. 最大齒側(cè)間隙
Bmax=0.152
148.
（90）+（92）=0.11863
149.
（96）-（4）（148）=7.25719
150. 在節(jié)平面內(nèi)大齒輪內(nèi)錐距
Ai=（73）-（4）=74.05296
雙曲面齒輪副的理論安裝距與另外幾個(gè)尺寸參數(shù)的關(guān)系如下圖：
圖3—2 雙曲面齒輪副的安裝尺寸
§3.4 主減速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算
§3.4.1 單位齒上的圓周力
按發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩計(jì)算時(shí)：
p=Temax·ig·103/·F (3-5)
式中：p：?jiǎn)挝积X長(zhǎng)上的圓周力 N/mm ;
Temax：發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩 N/m；
ig：變速器Ⅰ檔傳動(dòng)比；
d1：主動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑 mm；
F：動(dòng)齒輪的齒面寬 mm 。
P=Temax·ig·103/·F
=1318.6 N/mm＜［P］=1429 N/mm
§3.4.2齒輪的彎曲強(qiáng)度計(jì)算
σ w=2·103TjK0KsKm/KvFzm2J (3-6)
式中：Tj：齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 N·m；
K0：超載系數(shù)，取 K0＝1；
Ks：尺寸系數(shù)，反映材料性質(zhì)的不均勻性，與齒輪尺寸及熱處理等有關(guān)。當(dāng)端面模數(shù)m≥1.6mm時(shí)，
Ks＝；
式中： Km： 載荷分配系數(shù)，取Km＝1
Kv：質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋齒輪，當(dāng)齒輪接觸良好、周節(jié)及徑向跳動(dòng)精度高時(shí)，可取Kv＝1；
Z： 計(jì)算齒輪的齒數(shù)；
m： 端面模數(shù) mm；
J：計(jì)算彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)。
σ w=2·103TjK0KsKm/KvFzm2J
=615.9 MPa
汽車(chē)主減速器齒輪的彎曲應(yīng)力應(yīng)不大于700 MPa ， 滿(mǎn)足要求。
§3.4.3 齒輪的接觸強(qiáng)度計(jì)算
σj＝ (3-7)
式中 T1j : 主動(dòng)齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩 N·m；
Cp :材料的彈性系數(shù)，對(duì)于鋼制齒輪副取232.6/mm;
d1 : 主動(dòng)齒輪的節(jié)圓直徑 mm；
K0、 Kv 、Km :見(jiàn)上式說(shuō)明；
Ks:尺寸系數(shù)，可取 Ks＝1；
Kf : 表面質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于制造精密的齒輪可取 Kf＝1；
F : 齒面寬 mm，取齒輪副中較小的；
J:計(jì)算彎曲應(yīng)力用的綜合系
σj＝
＝2015 Mpa
主從動(dòng)齒輪的接觸應(yīng)力是相同的，許用接觸應(yīng)力為2800 Mpa。滿(mǎn)足條件要求。
§3.5 主減速器齒輪的材料及熱處理
驅(qū)動(dòng)橋錐齒輪的工作條件是相當(dāng)惡劣的，與傳動(dòng)系其他齒輪相比，具有載荷大、作用時(shí)間長(zhǎng)、變化多、有沖擊等特點(diǎn)，是傳動(dòng)系的薄弱環(huán)節(jié)。其損壞形式主要有：齒根彎曲折斷、齒面疲勞點(diǎn)蝕、磨損和擦傷等。據(jù)此對(duì)驅(qū)動(dòng)橋齒輪的材料及熱處理應(yīng)有一下要求：
1). 有高的彎曲疲勞強(qiáng)度和表面接觸疲勞強(qiáng)度及較好的齒面耐磨性；
2). 輪芯部應(yīng)有適當(dāng)?shù)捻g性以適應(yīng)沖擊載荷，避免輪齒根部折斷；
3). 鋼材的鍛造、切削與熱處理等加工性能好，熱處理變形小，以提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少成本并降低廢品；
本次設(shè)計(jì)主減速器主、動(dòng)齒輪材料選用20CrMnTi 。齒輪滲碳1.2—1.5、齒面淬火使其硬度達(dá)到58—64。
第四章 差速器的設(shè)計(jì)
§ 4.1 差速器機(jī)構(gòu)方案分析
汽車(chē)在行駛過(guò)程中左右車(chē)輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過(guò)的行程往往是有差別。例如，轉(zhuǎn)彎時(shí)外側(cè)車(chē)輪的行程總要比內(nèi)側(cè)的長(zhǎng)。另外，即使汽車(chē)作直線(xiàn)行駛，也會(huì)由于左右車(chē)輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過(guò)的路面垂向波形的不同，或由于左右車(chē)輪輪胎氣壓、輪胎負(fù)荷、胎面磨損程度的不同以及制造誤差等因素引起左右車(chē)輪外徑不同或滾動(dòng)半徑不相等而要求車(chē)輪行程不等。在左右車(chē)輪行程不等的情況下，如果采用一根整體的驅(qū)動(dòng)車(chē)輪軸將動(dòng)力傳遞給左右車(chē)輪，則會(huì)由于左右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的轉(zhuǎn)速雖相等而行程卻又不相等的這一運(yùn)動(dòng)學(xué)上的矛盾，引起某一驅(qū)動(dòng)車(chē)輪產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)或滑移。此外，由于車(chē)輪與路面間尤其在轉(zhuǎn)彎時(shí)有大的滑轉(zhuǎn)或滑移，易使汽車(chē)在轉(zhuǎn)向時(shí)失去抗側(cè)滑的能力而使穩(wěn)定性變壞。為了消除由于左右車(chē)輪在運(yùn)動(dòng)學(xué)上的不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生的這些弊病，汽車(chē)左右驅(qū)動(dòng)輪間都裝有差速器。差速器保證了汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)車(chē)輪在行程不等時(shí)具有以不同速度旋轉(zhuǎn)的特性，從而滿(mǎn)足汽車(chē)行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求。
差速器的結(jié)構(gòu)型式有多種，其主要的結(jié)構(gòu)型式有：對(duì)稱(chēng)式圓錐行星齒輪差數(shù)器、防滑差速器，防滑差速器又可分為自鎖式和強(qiáng)制鎖止式。對(duì)于柴油SUV來(lái)說(shuō)，由于路面狀況一般，各驅(qū)動(dòng)車(chē)輪與路面的附著系數(shù)變化小，因此采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)、制造方便、造價(jià)又低的對(duì)稱(chēng)式圓錐行星齒輪差數(shù)器。
圖4—1 普通圓錐齒輪差速器的 工作原理簡(jiǎn)圖
§4.2 差速器齒輪參數(shù)的計(jì)算
行星齒輪數(shù)目的選擇：轎車(chē)常用2個(gè)行星齒輪，載貨汽車(chē)和越野汽車(chē)多用4個(gè)行星齒輪，少數(shù)汽車(chē)采用3個(gè)。本次設(shè)計(jì)采用4個(gè)行星齒輪。
1. 球面半徑/由經(jīng)驗(yàn)公式
/=
其中---行星齒輪的球面半徑系數(shù)，=2.5-3.0，取=2.5
---差速器計(jì)算轉(zhuǎn)矩取Tcs 和Tce兩者中較小值 =4715
所以
/===42㎜
2. 錐齒輪的節(jié)錐距A0
A0=（0.98-0.99）=40 mm
3. 行星齒輪齒數(shù)Z1和半軸齒數(shù)齒數(shù)Z2
取Z1=12 Z2=24
查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》 表8-3
查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》 圖8-3
4. 節(jié)錐角γ
5. 錐齒輪大端端面模數(shù)me
me=
圓整后取me=3
6. 壓力角α
取壓力角α=22.5°
7. 節(jié)圓直徑de
de1= × me=36mm
de2= × me=70mm
8. 軸交角
∑＝90°
9. 周節(jié)
t＝3.1416m＝9.42
10. 齒面寬F
= 10
11. 齒工作高 hg
hg＝1.6m＝4.8mm
12. 齒全高h(yuǎn)
h＝1.788m+0.0515.415 mm
13. 齒頂高 h′
h2′＝[0.430+]·m =3.23 mm
h1′=hg- h2′=1.57 mm
14. 齒根高h(yuǎn)″
h1″=1.788m- h1′=2.13 mm
h2″=1.788m- h1′=3.79 mm
15 .徑向間隙 c
c＝h－h(huán)g＝0.615
16. 齒根角δ
δ1 ＝arctan=3.05o
δ2=arctan＝5.41o
17. 面錐角γ0
γ01＝γ1＋δ2＝31.98°
γ02＝γ2＋ ＝66.69°
18. 根錐角γR
γR1=γ1-δ1=23.52°
γR2=γ2-δ2=58.02°
19. 外圓直徑d0
d01=d1+2 h1′cosγ1=41.78 mm
d02=d2+2 h2′cosγ2=73.39 mm
20. 節(jié)錐頂點(diǎn)至齒輪外緣距離χ0
χ01＝- h1′sinγ1=34.26mm
χ01＝- h2′sinγ2=16.59mm
21. 理論弧齒厚s
s1=t-s2=3.96mm
s2=-( h1′- h2′)tanα-τm=5.46mm
22. 齒測(cè)間隙 B
B=0.13mm
23. 弦齒厚 SX
SX1=S1－－＝6.51mm
SX2=S2－－＝5.43mm
24. 弦齒高
=+=4.10mm
2.59mm
§4.3 差速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算
差速器齒輪主要進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算，而對(duì)疲勞壽命則不予考慮，這是由于行星齒輪在差速器的工在作中經(jīng)常只起等臂推力桿的作用，僅在左右驅(qū)動(dòng)輪有轉(zhuǎn)速差時(shí)行星齒輪和半軸齒輪之間才有相對(duì)滾動(dòng)的緣故。
汽車(chē)差速器齒輪的彎曲應(yīng)力為：
σw=2·103TK0KsKm/KvFz2m2J (4-1)
式中 T :差速器一個(gè)行星齒輪給予一個(gè)半軸的轉(zhuǎn)矩 N·m；
T＝＝572.9N·m；
Tj : 計(jì)算轉(zhuǎn)矩；
n : 差速器行星齒輪數(shù)目；
Z2 : 半軸齒輪齒數(shù)；
K0: 超載系數(shù)，取 K0＝1；
Ks: 尺寸系數(shù)，反映材料性質(zhì)的不均勻性，與齒輪尺寸及熱處理等有關(guān)。當(dāng)端面模數(shù)m≥1.6mm時(shí)，Ks＝＝0.61；
Km: 載荷分配系數(shù)，取Km＝1
Kv:質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋齒輪，當(dāng)齒輪接觸良好、周節(jié)及徑向跳動(dòng)精度高時(shí)，可取Kv＝1；
F :齒面寬 mm
m :端面模數(shù)
J :計(jì)算汽車(chē)差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合 系數(shù)。
σw＝2·103TK0KsKm/KvFz2m2J
＝707.3MPa
差速器齒輪彎曲應(yīng)力應(yīng)不大于980MPa，滿(mǎn)足要求。
第五章 半軸及橋殼設(shè)計(jì)
§5.1 半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置位于汽車(chē)傳動(dòng)系的末端，其功用是將轉(zhuǎn)矩由差速器半軸齒輪傳給驅(qū)動(dòng)車(chē)輪。在一般非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋上，驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置就是半軸，這時(shí)半軸將差速器半軸齒輪與輪箍連接起來(lái)。
普通非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋的半軸，根據(jù)其外端的支承型式或受力狀況的不同，分為：半浮式、3/4浮式和全浮式三種型式。半軸的首要任務(wù)是傳遞扭矩，但由于輪轂的安裝結(jié)構(gòu)的不同，非全浮式半軸除受扭矩外，還要受到車(chē)輪上的垂向力、側(cè)向力以及牽引力或制動(dòng)力所形成的縱向力。由于本次設(shè)計(jì)的SUV車(chē)屬于中檔裝備配制一般，對(duì)舒適性要求不高，后橋所受載荷較大，因此采用半浮式半軸。
半軸的主要尺寸是它的直徑，設(shè)計(jì)與計(jì)算時(shí)首先應(yīng)合理的確定其載荷。半軸的計(jì)算應(yīng)考慮以下三種可能的載荷公況：
（1）半軸同時(shí)受垂直力Z、縱向力X所引起的彎矩Xr。對(duì)左右半軸來(lái)說(shuō)，垂直力Z，Z為：
Z= Z=Z－g
=－g=N=6535.5N
Ｇ------滿(mǎn)載靜止汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)橋?qū)λ娴妮d荷，N；
m’------汽車(chē)加速和減速時(shí)的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù),取m’=1.2
g-------側(cè)車(chē)輪(包括輪轂、制動(dòng)器等)本身對(duì)水平地面的載荷，Ｎ；
對(duì)于驅(qū)動(dòng)車(chē)輪來(lái)說(shuō)，當(dāng)按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Ｔ及傳動(dòng)系最低檔傳動(dòng)比計(jì)算所得的縱向力小
Z，Z＝Ｔi／ｒ=0.62254.14.60.9/0.362
=6345.5N
-------差速器轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)，取=0.6
Ｔ----發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩N.m
i-----傳動(dòng)系最低檔傳動(dòng)比；
-----汽車(chē)傳動(dòng)系效率，取=0.9
ｒ-----車(chē)輪滾動(dòng)半徑，m 。
左右半軸所承受的合成彎矩M（N·m）
M=b=b=1184.2
T=Xr=6345.5N0.362m=2297N·m
10Mpa=438.5 N·m
=10Mpa=425.4 N·m
合成應(yīng)力:
=10.94Mpa
(2)半浮式半軸在第二種工況下
半軸只受彎矩。在側(cè)向力Y作用下，左、右車(chē)輪承受的垂直力Z、Z和側(cè)向力Z、Z各不相等，而半軸所受的力為
Z=Z－g=－g
Z=Z－g=－g
Y=
Y=
式中的“+”、“－”號(hào)的取舍是這樣的：當(dāng)側(cè)向力Ｙ向右作用時(shí)，取上面的符號(hào)，Ｙ向左作用時(shí)，取下面的符號(hào)。
B--------驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的輪距,mm ;
h---------汽車(chē)質(zhì)心高，mm；
--------車(chē)輪與路面的側(cè)向附著力系數(shù)，取=1.0
左右半軸受的彎矩為：
rb
rb
式中的“+”、“－”號(hào)的取舍同上。
G=23259.80.52=11848N b=0.13mm h=680mm ｒ=0.362mm B=1470mm 代入數(shù)據(jù)得：
Y=21932.5N Z=552.5N
Y=852.5N Z=21632.5N
彎矩為：M=2684.6N M=142.2N
所受應(yīng)力分別為:
=Mpa =994.3Mpa<[]
=Mpa52.7Mpa <[]
(3)半浮式半軸在第三種工況下半軸只承受彎矩:
Mv=k
式中k-----動(dòng)載荷系數(shù),取k=1.75代入數(shù)據(jù)得
Mv=1.75(-300)0.13Mpa =1227.6Mpa
則 =Mpa =454.7MPa<[]
故半軸的設(shè)計(jì)符合要求。
（4）半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料與熱處理
為了使半軸的花鍵內(nèi)徑不小于其桿部直徑，常常將加工花鍵的端部做的粗些，并適當(dāng)?shù)販p小花鍵槽的深度，因此花鍵的齒數(shù)必須相應(yīng)的增加，通常取10齒至18齒。半軸的破壞形式多為扭轉(zhuǎn)疲勞破壞，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)盡量增大各過(guò)度圓部分的圓角半徑以減小應(yīng)力集中。半軸多采用含鉻的中碳合金鋼制造，如40Cr,40CrMnMo,40CrMnSi,35CrMnSi
35CrMnTi等。本次設(shè)計(jì)采用的材料是40Cr。半軸的熱處理都采用調(diào)質(zhì)處理的方法，調(diào)質(zhì)后要求桿部硬度為HB388-444（突緣部分可降至HB248）。由于硬化層本身的強(qiáng)度較高，加之在半軸表面形成大殘余壓應(yīng)力，以及采用噴丸處理，滾壓半軸突緣根部過(guò)度圓角等工藝，使半軸的靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度大為提高，尤其是疲勞強(qiáng)度提高的十分顯著。
§5.2 橋殼的設(shè)計(jì)
驅(qū)動(dòng)橋橋殼是汽車(chē)上的主要零件之一，非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋的橋殼起著支承汽車(chē)載荷的作用，并將載荷傳遞給車(chē)輪。作用在驅(qū)動(dòng)車(chē)輪上的牽引力、制動(dòng)力、側(cè)向力、和鉛垂力也是經(jīng)過(guò)橋殼傳到懸架或車(chē)廂上。因此橋殼既是承載件又是傳動(dòng)件，同時(shí)它又是主減速器、差速器及驅(qū)動(dòng)車(chē)輪傳動(dòng)裝置的外殼。
驅(qū)動(dòng)橋橋殼既是承載件又是傳動(dòng)件，因此橋殼需要有足夠的強(qiáng)度和剛度。為了減小汽車(chē)的簧下質(zhì)量以利于降低動(dòng)載荷、提高汽車(chē)的行駛平順性，在保證強(qiáng)度和剛度的前提下應(yīng)力求減小橋殼的質(zhì)量。橋殼還應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便以利于降低成本。其結(jié)構(gòu)還應(yīng)保證主減速器的拆裝、調(diào)整、維修和保養(yǎng)方便。
橋殼大體可分三種型式：可分式、整體式、組合式。
一、 可分式橋殼
可分式橋殼由兩部分組成，每部分均有一個(gè)鑄件殼體和一個(gè)壓入其內(nèi)部的軸管，軸管與殼體用鉚釘連接?？煞质綐驓ぶ圃旃に嚭?jiǎn)單，主見(jiàn)速器軸承的支撐剛性好。但拆裝，調(diào)整，維修很不方便，軸殼的剛度和強(qiáng)度受到結(jié)構(gòu)的限制，現(xiàn)已很少采用，應(yīng)用的也多在中小型汽車(chē)上。
二、 整體式橋殼
整體式橋殼的剛度和強(qiáng)度都比較大。橋殼制成整體式結(jié)構(gòu)后，主減速器和差速器裝配總成再用螺栓安裝到橋殼上，這種結(jié)構(gòu)對(duì)主減速器的拆裝，調(diào)整都比較方便。按照制造工藝的方法，整體式橋殼又可分為鑄造式，沖壓焊接式和擴(kuò)張成形式三種。
1. 鑄造式橋殼
這種結(jié)構(gòu)的橋殼強(qiáng)度和剛度較大，鋼板彈簧座與橋殼殼體鑄成一體，橋殼可根據(jù)強(qiáng)度要求鑄成適當(dāng)?shù)男螤?。與沖壓橋殼相比，主要缺點(diǎn)是重量大，加工面多，制造工藝復(fù)雜等。
2. 沖壓焊接式橋殼
鋼板沖壓焊接成型的整體式橋殼具有重量輕，工藝簡(jiǎn)單，材料利用率高等優(yōu)點(diǎn)，并適合大量的生產(chǎn)，因此在中小噸位貨車(chē)和矯車(chē)上被廣泛采用。由于目前沖壓設(shè)備有了長(zhǎng)足發(fā)展，這種橋殼的優(yōu)點(diǎn)更為突出，有許多重型車(chē)的橋殼也已采用了這種結(jié)構(gòu)。
3. 擴(kuò)張成形式橋殼
這種橋殼無(wú)論是剛度和強(qiáng)度都比較大，其重量也輕材料還省。但制造這種橋殼需要專(zhuān)用的擴(kuò)張?jiān)O(shè)備，而這種設(shè)備目前國(guó)內(nèi)很少，所以成本太高而不能被廣泛使用。
三、 組合式橋殼
組合式橋殼是主減速器殼與部分橋殼鑄成一體，而后用無(wú)縫鋼管壓入殼體兩端，兩者間用塞焊方法焊接在一起。它具有較好的從動(dòng)齒輪軸承的支撐剛度，主減速器的裝配調(diào)整也較分開(kāi)式橋殼方便。然而這種橋殼要求有較高的加工精度，它的維修，裝配，調(diào)整，與整體式橋殼相比仍較復(fù)雜。橋殼剛度與整體式相比也較差，常見(jiàn)于轎車(chē)，輕型貨車(chē)的驅(qū)動(dòng)橋殼。
本次設(shè)計(jì)的柴油SUV,由于追求的是實(shí)用性,因此采用整體式橋殼。
第六章 后懸架
懸架是現(xiàn)代汽車(chē)上的重要總成之一，它把車(chē)架與車(chē)軸彈性地連接起來(lái)。其主要任務(wù)是傳遞作用在車(chē)輪和車(chē)架之間的一切力和力矩；緩和路面?zhèn)鹘o車(chē)架的沖擊載荷，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動(dòng)，保證汽車(chē)行使的平順性；保證車(chē)輪在路面不平和載荷變化時(shí)有理想的運(yùn)動(dòng)性，保證汽車(chē)操縱的穩(wěn)定性，使汽車(chē)獲得高速行使能力。
懸架是有彈性元件、導(dǎo)向裝置、減振器、緩沖塊和橫向穩(wěn)定器等組成。
懸架分為獨(dú)立懸架和非獨(dú)立懸架。非獨(dú)立懸架的特點(diǎn)是，左右車(chē)輪用一根整體軸連接，再經(jīng)過(guò)懸架與車(chē)架連接；獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，左右車(chē)輪通過(guò)各自的懸架與車(chē)架連接。
依據(jù)本次設(shè)計(jì)車(chē)型，后懸架采用縱置鋼板彈簧為彈性元件兼導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的非獨(dú)立懸架，其主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，維修方便，工作可靠。缺點(diǎn)就是平順性較差，在不平路面上行駛時(shí)左右車(chē)輪相互影響等。由于前懸架采用的是雙橫臂式獨(dú)立懸架，與后鋼板彈簧懸架相匹配時(shí)能夠通過(guò)將上橫臂只撐承銷(xiāo)軸線(xiàn)在縱向垂直平面上的投影設(shè)計(jì)成前高后底，使懸架的縱向運(yùn)動(dòng)瞬心位于有利于減少制動(dòng)前俯角處，使制動(dòng)時(shí)車(chē)身縱傾減少，保持車(chē)身有良好的穩(wěn)定性。
§6.1 鋼板彈簧的設(shè)計(jì)
鋼板彈簧是汽車(chē)懸架中應(yīng)用最廣泛的一種彈性元件。它是有若干片等寬但不等長(zhǎng)的合金彈簧片組合而成的一根近似等強(qiáng)度的彈性梁。鋼板彈簧本身還能起導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用，并且由于各片之間的摩擦起一定減振作用。
1.鋼板彈簧長(zhǎng)度L
L=(0.4～0.55)軸距
取Ｌ=0.42760mm=1104mm
2.滿(mǎn)載弧高
f=10～20mm
3.鋼板彈簧的總慣性矩：
Ｊ=[(L-ks)c]/(48E) (6-1)
式中：s----U型螺栓中心距取90mm
k----撓性?shī)A緊，取0
----撓度增大系數(shù)（重疊片數(shù)n=2，總片數(shù)n=4）=0.5 =1.5/[1.04（1+0.5）]=1.15
C-----鋼板彈簧垂直剛度（N/mm）
C==12090/90=134
E-----為材料的彈性模量（MPa） 取20.6 MPa
4.總截面系數(shù)W
W [（L）/4（）]
[]-----彎曲應(yīng)力 取400 Mpa
W（2323-5）/4=8342 Mpa
5.計(jì)算鋼板彈簧的平均厚度h
h=2J/W=
=5mm
片寬b （推薦b/h在6～９范圍內(nèi)）
b/h=9 b=59=45mm
6.鋼板彈簧各片長(zhǎng)度的確定
按照三角形原則可得 第一片長(zhǎng)1104mm，第二片長(zhǎng)900mm，第三片長(zhǎng)640mm,第四片340mm。
二. 鋼板彈簧強(qiáng)度檢驗(yàn)
1. 汽車(chē)驅(qū)動(dòng)時(shí)，后鋼板彈簧承受的最大載荷
=[Gl（l+c）]/[（l+l）w]+ G（bh）
=676 Mpa<[]=1000 Mpa
2. 鋼板彈簧卷耳和彈簧銷(xiāo)的強(qiáng)度核算
卷耳處所受應(yīng)力是由彎曲應(yīng)力和拉(壓)力合成的應(yīng)力
=[3(D+)]/(b)+/() (6-2)
式中: ------為沿彈簧縱向作用在卷耳中心線(xiàn)上的力 =5287.5N
D-------為卷耳內(nèi)徑 D=15mm
b-------為鋼板彈簧寬度 b=45mm
h-------主片厚度 h=5mm
許用應(yīng)力[]取 350Mpa
=347.8 Mpa<[]=350 Mpa
3. 彈簧銷(xiāo)核算:
銷(xiāo)直徑d=15mm
=/bd=8.8 Mpa< []=9 Mpa
用55MnVB鋼或602Mn鋼制造
三. 1.滿(mǎn)載弧高取0
2.鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高H
H=++ 其中： =
=900mm+0+10.7mm
=100.7mm
3.鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的曲率半徑
R=L/（8H）=1104/8100.7mm=1513mm
§6.2筒式減振器
為加速車(chē)架與車(chē)身振動(dòng)的衰減，以改善汽車(chē)的行駛平順性，在大多數(shù)汽車(chē)的懸架中系統(tǒng)內(nèi)部裝有減振器。減振器與彈性元件是并聯(lián)安裝的。汽車(chē)懸架中廣泛采用液力減振器，而雙向筒式減振器在壓縮行程和伸張行程均能起減振作用，并且現(xiàn)代汽車(chē)上廣泛應(yīng)用，因此本次車(chē)型也選用雙向作用筒式減振器。
１.根據(jù)伸張行程的最大卸荷力F計(jì)算工作缸直徑
D=
式中：[P]-----工作缸的最大允許壓力，取3～４Mpa
-----連桿直徑與虹筒直徑之比，雙筒式減振器?。?.4～0.5
２.計(jì)算伸張行程的最大卸荷力F
F= =
式中 ------減振器相對(duì)阻尼系數(shù)=0.30
-----簧上質(zhì)量，Kg
------懸架系統(tǒng)的固有振動(dòng)頻率 =
代入數(shù)據(jù)得：
=(20.3155010)/cos7 =9370
設(shè)定減振器壓縮行程阻尼系數(shù)和伸張行程的阻尼系數(shù)的關(guān)系
=0.3
則 ==14416
選擇卸荷過(guò)度 V=0.2 m/s
代入數(shù)據(jù)得D==34.98
所以減振器工作缸直徑為34.98mm 按照標(biāo)準(zhǔn)選用40 mm缸徑，貯油管直徑D=1.3540=54 mm ,壁厚取2mm 材料選用20鋼。
第七章 結(jié) 論
時(shí)至此時(shí),歷時(shí)兩個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)已接近尾聲了，而伴隨著的是即將告別的大學(xué)生活?；厥桩厴I(yè)設(shè)計(jì)的全過(guò)程，其中也是充滿(mǎn)了酸甜苦辣，不說(shuō)是汗水與淚水共灑吧，但卻是挫敗與成功、灰心與喜悅相互交織，猶如二年大學(xué)生活的一個(gè)小小縮影，我又風(fēng)雨兼程地生活了一遍。
本次設(shè)計(jì)的是0.5噸柴油動(dòng)力SUV乘用車(chē)的后驅(qū)動(dòng)橋。經(jīng)過(guò)仔細(xì)認(rèn)真的計(jì)算，驅(qū)動(dòng)橋的主減速器、差速器、半軸等主要零件的強(qiáng)度和剛度均符合要求。本設(shè)計(jì)在經(jīng)指導(dǎo)老師的指導(dǎo)和參考相關(guān)資料信息的基礎(chǔ)上，努力將各種結(jié)構(gòu)方案最優(yōu)化，并在保證質(zhì)量的前提下，盡量降低成本。由于缺乏實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，在其設(shè)計(jì)過(guò)程中，出于安全性考慮各項(xiàng)計(jì)算的安全系數(shù)都較偏大。
從本次設(shè)計(jì)中可以看到，雙曲面齒輪的計(jì)算量相對(duì)比較大，并且針對(duì)的主要是轎車(chē)、越野汽車(chē)。如何簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程，減輕工作量并總結(jié)出一套適合本車(chē)型的設(shè)計(jì)計(jì)算，保證其正確性和安全可靠性， 值得我們進(jìn)行進(jìn)一步研究。另外，如何選擇低成本、選擇高質(zhì)量的材料也很關(guān)鍵。在今后的設(shè)計(jì)工作中，如何利用前人已有的研究成果，并將其應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，是值得我們?nèi)ド钊胩接懙摹?
總之，通過(guò)本次設(shè)計(jì)，既復(fù)習(xí)了功課又增加了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，鍛煉了思維能力，發(fā)現(xiàn)了不足之處。在此基礎(chǔ)上，我將繼續(xù)努力！為了祖國(guó)的汽車(chē)工業(yè)，我將繼續(xù)學(xué)習(xí)、努力工作！
由于本人的水平及經(jīng)驗(yàn)有限，在本設(shè)計(jì)中難免出現(xiàn)疏漏和錯(cuò)誤，請(qǐng)各位老師多批評(píng)指正。
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致 謝
畢業(yè)設(shè)計(jì)隨著這篇致謝的完成而結(jié)束。回頭想想感慨頗多，來(lái)到河南科技大學(xué)的，兩年的學(xué)習(xí)使我們學(xué)到了許多專(zhuān)科時(shí)未觸及到的東西，豐富了我們的知識(shí)，同時(shí)又為我們未來(lái)的發(fā)展提供了一個(gè)更高的平臺(tái)。感謝科大，感謝車(chē)動(dòng)學(xué)院的老師。
此次設(shè)計(jì)既是對(duì)兩年學(xué)習(xí)的檢驗(yàn)，更是對(duì)五年學(xué)習(xí)的一個(gè)階段性總結(jié)。在本次設(shè)計(jì)中，指導(dǎo)老師李水良老師給予了我們很大的幫助。李老師有著深厚的理論，同時(shí)對(duì)實(shí)際生產(chǎn)非常熟悉,他總是能很輕松的解答我們提出的問(wèn)題，并仔細(xì)講解到我們懂為止。風(fēng)里來(lái)雨里去的對(duì)我們進(jìn)行深刻教導(dǎo)和指導(dǎo)，有時(shí)進(jìn)行到晚上十一點(diǎn)了，李老師還沒(méi)有覺(jué)察。他還把自己多年來(lái)所收集的資料借給我們查閱。在此我對(duì)他表示深深的感謝！
同時(shí)也要感謝車(chē)輛研究所的李忠利老師、徐銳良老師、及其他老師，當(dāng)李老師不在的時(shí)候?qū)ξ覀兲岢龅碾y題，他們總是盡心盡力地給我們講解，我在此對(duì)他們表示由衷地感謝！
以后我們的成績(jī)就是車(chē)動(dòng)學(xué)院老師們的功績(jī)，我們也覺(jué)不會(huì)辜負(fù)老師們的辛勤栽培的。老師們，你們辛苦了。
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