3888 重型貨車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì),重型,貨車,驅(qū)動(dòng),設(shè)計(jì)
本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)重型貨車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)系部名稱： 汽車工程系 專業(yè)班級： 交通運(yùn)輸 B04-12 班 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 二○○八年六月The Graduation Design for Bachelor's DegreeThe Design for Driving Axle of Heavy TruckCandidate：Zhang WenpingSpecialty：Traffic and TransportationClass：B04-12Supervisor：Prof. Zang JieHeilongjiang Institute of Technology2008-06·Harbin黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)I摘 要本次設(shè)計(jì)的題目是重型貨車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)。驅(qū)動(dòng)橋一般由主減速器、差速器、半軸及橋殼四部分組成，其基本功用是增大由傳動(dòng)軸或直接由變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)矩分配給左、右車輪，并使左、右驅(qū)動(dòng)車輪具有汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)所要求的差速功能；此外，還要承受作用于路面和車架或車廂之間的鉛垂力、縱向力和橫向力。本設(shè)計(jì)首先論述了驅(qū)動(dòng)橋的總體結(jié)構(gòu)，在分析驅(qū)動(dòng)橋各部分結(jié)構(gòu)型式、發(fā)展過程及其以往形式的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，確定了總體設(shè)計(jì)方案：采用整體式驅(qū)動(dòng)橋，主減速器的減速型式采用雙級減速器，主減速器齒輪采用螺旋錐齒輪，差速器采用普通對稱式圓錐行星齒輪差速器，半軸采用全浮式型式，橋殼采用鑄造整體式橋殼。在本次設(shè)計(jì)中，主要完成了雙級減速器、圓錐行星齒輪差速器、全浮式半軸的設(shè)計(jì)和橋殼的校核及材料選取等工作。關(guān)鍵詞： 驅(qū)動(dòng)橋；設(shè)計(jì)；計(jì)算；校核；材料黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)IIABSTRACTThe object of the design is The Design for Driving Axle of Heavy Truck. Driving Axle is consisted of Main Decelerator, Differential Mechanism, Half Shaft and Axle Housing. The basic function of Driving Axle is to increase the torque transmitted by Drive Shaft or directly transmitted by Gearbox, then distributes it to left and right wheel, and make these two wheels have the differential function which is required in Automobile Driving Kinematics; besides, the Driving Axle must also stand the lead hangs down strength, the longitudinal force and the transverse force acted on the road surface, the frame or the compartment lead.The configuration of the Driving Axle is introduced in the thesis at first. On the basis of the analysis of the structure and the developing process of Driving Axle, the design adopted the Integral Driving Axle, Double Reduction Gear for Main Decelerator’s deceleration form, Spiral Bevel Gear for Main Decelerator’s gear, Full Floating for Axle and Casting Integral Axle Housing for Axle Housing. In the design, we accomplished the design for Double Reduction Gear, tapered Planetary Gear Differential Mechanism, Full Floating Axle and Axle Housing.Keywords: Driving Axle; Design; Calculation; Check; Material黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)i目 錄摘要 ........................................................................................................................................IAbstract.................................................................................................................................II第 1 章 緒論 .......................................................................................................................11.1 設(shè)計(jì)主要參 數(shù) ..........................................................................................................11.2 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)和種類 ..............................................................................................11.2.1 汽車車橋的種類 .............................................................................................11.2.2 驅(qū)動(dòng)橋的種類 .................................................................................................11.2.3 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)組成 .............................................................................................21.3 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 ..........................................................................................................6第 2 章 設(shè)計(jì)方案的確定 ................................................................................................72.1 主減速比的計(jì)算 ......................................................................................................72.2 主減速器結(jié)構(gòu)方案的確定 ......................................................................................72.3 差速器 結(jié)構(gòu)方案的確定 ..........................................................................................82.4 半軸型式的確定 ......................................................................................................82.5 橋殼型式的確定 ......................................................................................................92.6 本章小結(jié) ...................................................................................................................9第 3 章 主減速器設(shè)計(jì) ...................................................................................................103.1 主減速齒輪計(jì)算載荷的確定 ................................................................................103.2 主減速器齒輪參數(shù)的選擇 ....................................................................................113.3 主減速器 螺旋錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算與強(qiáng)度計(jì)算 ............................................123.3.1 主減速器螺旋錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算 .......................................................123.3.2 主減速器螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 ...............................................................133.4 主減速器齒輪的材料及熱處理 ............................................................................153.5 主減速器軸承的計(jì)算 ............................................................................................163.6 主減速器的潤滑 ....................................................................................................193.7 本章小結(jié) .................................................................................................................19第 4 章 差速器設(shè)計(jì) .......................................................................................................20黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)ii4.1 概 述 ........................................................................................................................204.2 差速器的作用 ........................................................................................................204.3 對稱式圓錐行星齒輪差速器 ................................................................................204.3.1 差速器齒輪的基本參數(shù)選擇 .......................................................................214.3.2 差速器齒輪的幾何尺寸計(jì)算與強(qiáng)度計(jì)算 ...................................................224.4 本章小結(jié) .................................................................................................................25第 5 章 半軸設(shè)計(jì) ............................................................................................................265.1 概述 ........................................................................................................................265.2 半軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 ................................................................................................265.2.1 全浮式半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ...............................................................................265.2.2 半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料與熱處理 ...............................................................285.3 本章小結(jié) .................................................................................................................29第 6 章 驅(qū)動(dòng)橋橋殼的校核 .........................................................................................306.1 概述 ........................................................................................................................306.2 橋殼的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算 ................................................................................306.2.1 橋殼的靜彎曲應(yīng)力計(jì)算 ...............................................................................306.2.2 在不平路面沖擊載荷作用下橋殼的強(qiáng)度計(jì)算 ...........................................316.2.3 汽車以最大牽引力行駛時(shí)的橋殼的強(qiáng)度計(jì)算 ...........................................316.2.4 汽車緊急制動(dòng)時(shí)的橋殼強(qiáng)度計(jì)算 ...............................................................336.3 本章小結(jié) .................................................................................................................37結(jié)論 ......................................................................................................................................38參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................39致謝 ......................................................................................................................................40附錄 ......................................................................................................................................41黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)1第 1 章 緒 論1.1 設(shè)計(jì)主要參數(shù)本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是重型貨車驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)。技術(shù)參數(shù)：發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 Pemax kW/np （r/min） 117.76/1800（2000）發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 Temax N·m/nr （r/min） 700/1250裝載質(zhì)量 kg 8000汽車總質(zhì)量 kg 15060最大車速 km/h 70最小離地間隙 mm >180輪胎（輪輞寬度-輪輞直徑） 英寸 11.00－201.2 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)和種類1.2.1 汽車車橋的種類車橋通過懸架與車架（或承載式車身）相連，它的兩端安裝車輪，其功用是傳遞車架（或承載式車身）于車輪之間各方向的作用力及其力矩。根據(jù)懸架結(jié)構(gòu)的不同，車橋分為整體式和斷開式兩種。當(dāng)采用非獨(dú)立懸架時(shí)，車橋中部是剛性的實(shí)心或空心梁，這種車橋即為整體式車橋；斷開式車橋?yàn)榛顒?dòng)關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)，與獨(dú)立懸架配用。根據(jù)車橋上車輪的作用，車橋又可分為轉(zhuǎn)向橋、驅(qū)動(dòng)橋、轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋和支持橋四種類型。其中，轉(zhuǎn)向橋和支持橋都屬于從動(dòng)橋，一般貨車多以前橋?yàn)檗D(zhuǎn)向橋，而后橋或中后兩橋?yàn)轵?qū)動(dòng)橋。1.2.2 驅(qū)動(dòng)橋的種類驅(qū)動(dòng)橋作為汽車的重要的組成部分處于傳動(dòng)系的末端，其基本功用是增大由傳動(dòng)軸或直接由變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)矩分配給左、右驅(qū)動(dòng)車輪，并使左、石驅(qū)動(dòng)車輪具有汽車行駛運(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架或車廂之間的鉛垂力、縱向力和橫向力。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)2在一般的汽車結(jié)構(gòu)中、驅(qū)動(dòng)橋包括主減速器（又稱主傳動(dòng)器） 、差速器、驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置及橋殼等部件如圖 1.1 所示。1 2 3 4 5 6 7 8 9 101－半軸 2－圓錐滾子軸承 3－支承螺栓 4－主減速器從動(dòng)錐齒輪 5－油封6－主減速器主動(dòng)錐齒輪 7－彈簧座 8－墊圈 9－輪轂 10－調(diào)整螺母圖 1.1 驅(qū)動(dòng)橋?qū)τ诟鞣N不同類型和用途的汽車，正確地確定上述機(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)者必須先解決的問題。驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式與驅(qū)動(dòng)車輪的懸掛型式密切相關(guān)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)車輪采用非獨(dú)立懸掛時(shí)，例如在絕大多數(shù)的載貨汽車和部分小轎車上，都是采用非斷開式驅(qū)動(dòng)橋；當(dāng)驅(qū)動(dòng)車輪采用獨(dú)立懸掛時(shí)，則配以斷開式驅(qū)動(dòng)橋。本次設(shè)計(jì)采用非獨(dú)立懸架，整體式驅(qū)動(dòng)橋。這種類型的車一般的設(shè)計(jì)多采用雙級減速器，它與單級減速器相比，在保證離地間隙的同時(shí)可以增大主傳動(dòng)比。1.2.3 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)組成1．主減速器 主減速器的結(jié)構(gòu)形式，主要是根據(jù)其齒輪類型、主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪的安裝（1）主減速器齒輪的類型 在現(xiàn)代汽車驅(qū)動(dòng)橋中，主減速器采用得最廣泛的是螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪。螺旋錐齒輪如圖 1.2（a ）所示主、從動(dòng)齒輪軸線交于一點(diǎn)，交角都采用 90 度。螺旋錐齒輪的重合度大，嚙合過程是由點(diǎn)到線，因此，螺旋錐齒輪能承受大的載荷，而且工作平穩(wěn)，即使在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)其噪聲和振動(dòng)也是很小的。雙曲面齒輪如圖 1.2（b）所示主、從動(dòng)齒輪軸線不相交而呈空間交叉。和螺旋錐齒輪相比，雙曲面齒輪的優(yōu)點(diǎn)有：①尺寸相同時(shí)，雙曲面齒輪有更大的傳動(dòng)比。②傳動(dòng)比一定時(shí)，如果主動(dòng)齒輪尺寸相同，雙曲面齒輪比螺旋錐齒輪有較大軸黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)3徑，較高的輪齒強(qiáng)度以及較大的主動(dòng)齒輪軸和軸承剛度。圖 1.2 螺旋錐齒輪與雙曲面齒輪③當(dāng)傳動(dòng)比一定，主動(dòng)齒輪尺寸相同時(shí)，雙曲面從動(dòng)齒輪的直徑較小，有較大的離地間隙。④工作過程中，雙曲面齒輪副既存在沿齒高方向的側(cè)向滑動(dòng)，又有沿齒長方向的縱向滑動(dòng)，這可以改善齒輪的磨合過程，使其具有更高的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。雙曲面齒輪傳動(dòng)有如下缺點(diǎn)：①長方向的縱向滑動(dòng)使摩擦損失增加，降低了傳動(dòng)效率。②齒面間有大的壓力和摩擦功，使齒輪抗嚙合能力降低。③雙曲面主動(dòng)齒輪具有較大的軸向力，使其軸承負(fù)荷增大。④雙曲面齒輪必須采用可改善油膜強(qiáng)度和防刮傷添加劑的特種潤滑油。（2）主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承形式及安裝方式的選擇 現(xiàn)在汽車主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承形式有如下兩種：①懸臂式 懸臂式支承結(jié)構(gòu)如圖 1.3 所示，其特點(diǎn)是在錐齒輪大端一側(cè)采用較長的軸徑，其上安裝兩個(gè)圓錐滾子軸承。為了減小懸臂長度 a 和增加兩端的距離 b，以改善支承剛度，應(yīng)使兩軸承圓錐滾子向外。懸臂式支承結(jié)構(gòu)簡單，支承剛度較差，多用于傳遞轉(zhuǎn)鉅較小的轎車、輕型貨車的單級主減速器及許多雙級主減速器中。圖 1.3 錐齒輪懸臂式支承②騎馬式 騎馬式支承結(jié)構(gòu)如圖 1.4 所示，其特點(diǎn)是在錐齒輪的兩端均有軸承支承，這樣可大大增加支承剛度，又使軸承負(fù)荷減小，齒輪嚙合條件改善，在需要傳遞黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)4較大轉(zhuǎn)矩情況下，最好采用騎馬式支承。圖 1.4 主動(dòng)錐齒輪騎馬式支承（3）從動(dòng)錐齒輪的支承方式和安裝方式的選擇 從動(dòng)錐齒輪的兩端支承多采用圓錐滾子軸承，安裝時(shí)應(yīng)使它們的圓錐滾子大端相向朝內(nèi)，而小端相向朝外。為了防止從動(dòng)錐齒輪在軸向載荷作用下的偏移，圓錐滾子軸承應(yīng)用兩端的調(diào)整螺母調(diào)整。主減速器從動(dòng)錐齒輪采用無輻式結(jié)構(gòu)并用細(xì)牙螺釘以精度較高的緊配固定在差速器殼的凸緣上 [5]。（4）主減速器的軸承預(yù)緊及齒輪嚙合調(diào)整 支承主減速器的圓錐滾子軸承需預(yù)緊以消除安裝的原始間隙、磨合期間該間隙的增大及增強(qiáng)支承剛度。分析可知，當(dāng)軸向力于彈簧變形呈線性關(guān)系時(shí)，預(yù)緊使軸向位移減小至原來的 1/2。預(yù)緊力雖然可以增大支承剛度，改善齒輪的嚙合和軸承工作條件，但當(dāng)預(yù)緊力超過某一理想值時(shí)，軸承壽命會(huì)急劇下降。主減速器軸承的預(yù)緊值可取為以發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩時(shí)換算所得軸向力的 30％。主動(dòng)錐齒輪軸承預(yù)緊度的調(diào)整采用套筒與墊片，從動(dòng)錐齒輪軸承預(yù)緊度的調(diào)整采用調(diào)整螺母。（5）主減速器的減速形式 主減速器的減速形式分為單級減速（如圖 2.5） 、雙級減速、單級貫通、雙級貫通、主減速及輪邊減速等。減速形式的選擇與汽車的類型及使用條件有關(guān)，有時(shí)也與制造廠的產(chǎn)品系列及制造條件有關(guān)，但它主要取決于由動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等整車性能所要求的主減速比 io 的大小及驅(qū)動(dòng)橋下的離地間隙、驅(qū)動(dòng)橋的數(shù)目及布置形式等。通常單極減速器用于主減速比 io≤7.6 的各種中小型汽車上。2.差速器 根據(jù)汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求和實(shí)際的車輪、道路以及它們之間的相互聯(lián)系表明：汽車在行駛過程中左右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過的行程往往是有差別的。例如，拐彎時(shí)外側(cè)車輪行駛總要比內(nèi)側(cè)長。另外，即使汽車作直線行駛，也會(huì)由于左右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過的路面垂向波形的不同，或由于左右車輪輪胎氣壓、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輪外徑不同或滾動(dòng)半徑不相等而要求黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)5（a） 單級主減速器 （b） 雙級主減速器圖 1.5 主減速器車輪行程不等。在左右車輪行程不等的情況下，如果采用一根整體的驅(qū)動(dòng)車輪軸將動(dòng)力傳給左右車輪，則會(huì)由于左右車輪的轉(zhuǎn)速雖然相等而行程卻又不同的這一運(yùn)動(dòng)學(xué)上的矛盾，引起某一驅(qū)動(dòng)車輪產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)或滑移。這不僅會(huì)是輪胎過早磨、無益地消耗功率和燃料及使驅(qū)動(dòng)車輪軸超載等，還會(huì)因?yàn)椴荒馨此蟮乃矔r(shí)中心轉(zhuǎn)向而使操縱性變壞。此外，由于車輪與路面間尤其在轉(zhuǎn)彎時(shí)有大的滑轉(zhuǎn)或滑移，易使汽車在轉(zhuǎn)向時(shí)失去抗側(cè)滑能力而使穩(wěn)定性變壞。為了消除由于左右車輪在運(yùn)動(dòng)學(xué)上的不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生的這些弊病，汽車左右驅(qū)動(dòng)輪間都有差速器，后者保證了汽車驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)車輪在行程不等時(shí)具有以下不同速度旋轉(zhuǎn)的特性，從而滿足了汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求。差速器的結(jié)構(gòu)型式選擇，應(yīng)從所設(shè)計(jì)汽車的類型及其使用條件出發(fā)，以滿足該型汽車在給定的使用條件下的使用性能要求。差速器的結(jié)構(gòu)型式有多種，大多數(shù)汽車都屬于公路運(yùn)輸車輛，對于在公路上和市區(qū)行駛的汽車來說，由于路面較好，各驅(qū)動(dòng)車輪與路面的附著系數(shù)變化很小，因此幾乎都采用了結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)、制造方便、用于公路汽車也很可靠的普通對稱式圓錐行星齒輪差速器，作為安裝在左、右驅(qū)動(dòng)車輪間的所謂輪間差速器使用；對于經(jīng)常行駛在泥濘、松軟土路或無路地區(qū)的越野汽車來說，為了防止因某一側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪滑轉(zhuǎn)而陷車，則可采用防滑差速器。后者又分為強(qiáng)制鎖止式和自然鎖止式兩類。自鎖式差速器又有多種結(jié)構(gòu)式的高摩擦式和自由輪式的以及變傳動(dòng)比式的。3.半軸驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置置位于汽車傳動(dòng)系的末端，其功用是將轉(zhuǎn)矩由差速器半軸齒黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)6輪傳給驅(qū)動(dòng)車輪。在斷開式驅(qū)動(dòng)橋和轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中，驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置包括半軸和萬向接傳動(dòng)裝置且多采用等速萬向節(jié)。在一般非斷開式驅(qū)動(dòng)橋上，驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置就是半軸，這時(shí)半軸將差速器半鈾齒輪與輪轂連接起來。在裝有輪邊減速器的驅(qū)動(dòng)橋上，半軸將半軸齒輪與輪邊減速器的主動(dòng)齒輪連接起來。半浮式半軸具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、尺寸緊湊、造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)。主要用于質(zhì)量較小，使用條件好，承載負(fù)荷也不大的轎車和輕型載貨汽車。3/4 浮式半軸，因其側(cè)向力引起彎矩使軸承有歪斜的趨勢，這將急劇降低軸承的壽命，故未得到推廣。全浮式半軸廣泛應(yīng)用于輕型以上的各類汽車上，本設(shè)計(jì)采用此種半軸。4.橋殼驅(qū)動(dòng)橋橋殼是汽車上的主要零件之一，非斷開式驅(qū)動(dòng)橋的橋殼起著支承汽車荷重的作用，并將載荷傳給車輪。作用在驅(qū)動(dòng)車輪上的牽引力、制動(dòng)力、側(cè)向力和垂向力也是經(jīng)過橋殼傳到懸掛及車架或車廂上。因此橋完既是承載件又是傳力件，同時(shí)它又是主減速器、差速器及驅(qū)動(dòng)車輪傳動(dòng)裝置（如半軸）的外殼。在汽車行駛過程中，橋殼承受繁重的載荷，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮在動(dòng)載荷下橋殼有足夠的強(qiáng)度和剛度。為了減小汽車的簧下質(zhì)量以利于降低動(dòng)載荷、提高汽車的行駛平順性，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。在選擇橋殼的結(jié)構(gòu)型式時(shí)，還應(yīng)考慮汽車的類型、使用要求、制造條件、材料供應(yīng)等。結(jié)構(gòu)形式分類：可分式、整體式、組合式。按制造工藝不同分類：鑄造式——強(qiáng)度、剛度較大，但質(zhì)量大，加工面多，制造工藝復(fù)雜，用于中重型貨車，本設(shè)計(jì)采用鑄造橋殼。鋼板焊接沖壓式——質(zhì)量小，材料利用率高，制造成本低，適于大量生產(chǎn)，轎車和中小型貨車，部分重型貨車。1.3 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容（1） 完成驅(qū)動(dòng)橋的主減速器、差速器、半軸、驅(qū)動(dòng)橋橋殼的結(jié)構(gòu)形式選擇；（2） 完成主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算；（3） 完成差速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算；（4） 完成半軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算；（5） 完成驅(qū)動(dòng)橋橋殼的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算；（6） 繪制裝配圖及零件圖。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)7第 2 章 設(shè)計(jì)方案的確定2.1 主減速比的計(jì)算主減速比對主減速器的結(jié)構(gòu)形式、輪廓尺寸、質(zhì)量大小以及當(dāng)變速器處于最高檔位時(shí)汽車的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性都有直接影響。 的選擇應(yīng)在汽車總體設(shè)計(jì)時(shí)和傳動(dòng)0i系統(tǒng)的總傳動(dòng)比一起由整車動(dòng)力計(jì)算來確定。可利用在不同的下的功率平衡圖來計(jì)算對汽車動(dòng)力性的影響。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，對發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系參數(shù)作最佳匹配的方法來選擇 值，可是汽車獲得最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。0i為了得到足夠的功率而使最高車速稍有下降，一般選得比最小值大 10%～25%，即按下式選擇：=0.377 =0.377×0.5425×1800/（70×1 ）=5.182 0ighaprivnmx（2.1）式中： ——車輪的滾動(dòng)半徑r=0.0254[ +（1- ）b]=0.5425 （m） 輪輞直徑 d=20 英寸輪輞寬度 b=11r2d?英寸， =0.05；——變速器最高檔傳動(dòng)比 1.0（為直接檔） 。 ghi2.2 主減速器結(jié)構(gòu)方案的確定（1）主減速器齒輪的類型 螺旋錐齒輪能承受大的載荷，而且工作平穩(wěn)，即使在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)其噪聲和振動(dòng)也是很小的。本次設(shè)計(jì)采用螺旋錐齒輪 [4]。（2）主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承形式及安裝方式的選擇本次設(shè)計(jì)選用： 主動(dòng)錐齒輪：懸臂式支撐（圓錐滾子軸承）從動(dòng)錐齒輪：騎馬式支撐（圓錐滾子軸承）（3）從動(dòng)錐齒輪的支承方式和安裝方式的選擇從動(dòng)錐齒輪的兩端支承多采用圓錐滾子軸承，安裝時(shí)應(yīng)使它們的圓錐滾子大端相向朝內(nèi)，而小端相向朝外。為了防止從動(dòng)錐齒輪在軸向載荷作用下的偏移，圓錐滾子軸承應(yīng)用兩端的調(diào)整螺母調(diào)整。主減速器從動(dòng)錐齒輪采用無輻式結(jié)構(gòu)并用細(xì)牙螺釘以黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)8精度較高的緊配固定在差速器殼的凸緣上 [5]。（4）主減速器的軸承預(yù)緊及齒輪嚙合調(diào)整支承主減速器的圓錐滾子軸承需預(yù)緊以消除安裝的原始間隙、磨合期間該間隙的增大及增強(qiáng)支承剛度。分析可知，當(dāng)軸向力于彈簧變形呈線性關(guān)系時(shí)，預(yù)緊使軸向位移減小至原來的 1/2。預(yù)緊力雖然可以增大支承剛度，改善齒輪的嚙合和軸承工作條件，但當(dāng)預(yù)緊力超過某一理想值時(shí)，軸承壽命會(huì)急劇下降。主減速器軸承的預(yù)緊值可取為以發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩時(shí)換算所得軸向力的 30％。主動(dòng)錐齒輪軸承預(yù)緊度的調(diào)整采用調(diào)整螺母（利用叉形凸緣實(shí)現(xiàn)） ，從動(dòng)錐齒輪軸承預(yù)緊度的調(diào)整采用調(diào)整螺母。（5）主減速器的減速形式 主減速器的減速形式分為單級減速、雙級減速、單級貫通、雙級貫通、主減速及輪邊減速等。減速形式的選擇與汽車的類型及使用條件有關(guān)，有時(shí)也與制造廠的產(chǎn)品系列及制造條件有關(guān)，但它主要取決于由動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等整車性能所要求的主減速比的大小及驅(qū)動(dòng)橋下的離地間隙、驅(qū)動(dòng)橋的數(shù)目及布置形式等。本次設(shè)計(jì)采用雙級減速，主要從傳動(dòng)比及它是載重量超過 6t 的重型貨車和保證離地間隙上考慮。2.3 差速器結(jié)構(gòu)方案的確定差速器的結(jié)構(gòu)型式選擇，應(yīng)從所設(shè)計(jì)汽車的類型及其使用條件出發(fā)，以滿足該型汽車在給定的使用條件下的使用性能要求。差速器的結(jié)構(gòu)型式有多種，大多數(shù)汽車都屬于公路運(yùn)輸車輛，對于在公路上和市區(qū)行駛的汽車來說，由于路面較好，各驅(qū)動(dòng)車輪與路面的附著系數(shù)變化很小，因此幾乎都采用了結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)、制造方便、用于公路汽車也很可靠的普通對稱式圓錐行星齒輪差速器，作為安裝在左、右驅(qū)動(dòng)車輪間的所謂輪間差速器使用；對于經(jīng)常行駛在泥濘、松軟土路或無路地區(qū)的越野汽車來說，為了防止因某一側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪滑轉(zhuǎn)而陷車，則可采用防滑差速器。后者又分為強(qiáng)制鎖止式和自然鎖止式兩類。自鎖式差速器又有多種結(jié)構(gòu)式的高摩擦式和自由輪式的以及變傳動(dòng)比式的。但對于本設(shè)計(jì)的車型來說只選用普通的對稱式圓錐行星齒輪差速器即可。本次設(shè)計(jì)選用：普通錐齒輪式差速器，因?yàn)樗Y(jié)構(gòu)簡單，工作平穩(wěn)可靠，適用于本次設(shè)計(jì)的汽車驅(qū)動(dòng)橋。2.4 半軸型式的確定3/4 浮式半軸，因其側(cè)向力引起彎矩使軸承有歪斜的趨勢，這將急劇降低軸承的黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)9壽命，故未得到推廣。全浮式半軸廣泛應(yīng)用于輕型以上的各類汽車上。本次設(shè)計(jì)選擇全浮式半軸。2.5 橋殼型式的確定整體式橋殼的特點(diǎn)是將整個(gè)橋殼制成一個(gè)整體，橋殼猶如一個(gè)整體的空心梁，其強(qiáng)度及剛度都比較好。且橋殼與主減速器殼分作兩體，主減速器齒輪及差速器均裝在獨(dú)立的主減速殼里，構(gòu)成單獨(dú)的總成，調(diào)整好后再由橋殼中部前面裝入橋殼內(nèi)，并與橋殼用螺栓固定在一起。使主減速器和差速器的拆裝、調(diào)整、維修、保養(yǎng)等都十分方便。其主要缺點(diǎn)是橋殼不能做成復(fù)雜而理想的斷面，壁厚一定，故難于調(diào)整應(yīng)力分布。鑄造式橋殼強(qiáng)度、剛度較大多用于重型貨車。本次設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋殼就選用鑄造式整體式橋殼。2.6 本章小結(jié)本章首先確定了主減速比，以方便確定其它參數(shù)。對主減速器型式確定中主要從主減速器齒輪的類型、主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承形式及安裝方式的選擇、從動(dòng)錐齒輪的支承方式和安裝方式的選擇、主減速器的軸承預(yù)緊及齒輪嚙合調(diào)整及主減速器的減速形式上得以確定從而逐步給出驅(qū)動(dòng)橋各個(gè)總成的基本結(jié)構(gòu)，分析了驅(qū)動(dòng)橋各總成結(jié)構(gòu)組成。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)10第 3 章 主減速器設(shè)計(jì)3.1 主減速齒輪計(jì)算載荷的確定通常是將發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩配以傳動(dòng)系最低檔傳動(dòng)比時(shí)和驅(qū)動(dòng)車輪打滑時(shí)這兩種情況下作用于主減速器從動(dòng)齒輪上的轉(zhuǎn)矩（ ）的較小者，作為載貨汽車計(jì)算中用?jeT,以驗(yàn)算主減速器從動(dòng)齒輪最大應(yīng)力的計(jì)算載荷。即/n=24942 （ ） （3.1） TTLej Ki????0max mN?=44236（ ） （3.2）BrjiG??2?式中： ——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 700 ；maxeT?——由發(fā)動(dòng)機(jī)到所計(jì)算的主加速器從動(dòng)齒輪之間的傳動(dòng)系最低檔傳動(dòng)比；Li= =5.182×7.64=39.5905TLi01maxax0(cosin)rtgTGf??????根據(jù)同類型車型的變速器傳動(dòng)比選取 =7.641i——上述傳動(dòng)部分的效率，取 =0.9；T?T——超載系數(shù)，取 =1.0；0K0Kn——驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目 1；——汽車滿載時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給水平地面的最大負(fù)荷，N ；但后橋來說還應(yīng)考慮到2G汽車加速時(shí)負(fù)荷增大量，可初?。? ×9.81×60%=95932.2N2滿G——分別為由所計(jì)算的主減速器從動(dòng)齒輪到驅(qū)動(dòng)輪之間的傳動(dòng)效率和減LBi,?速比，分別取 0.96 和 1。由式（3.1） ，式（3.2）求得的計(jì)算載荷，是最大轉(zhuǎn)矩而不是正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩，不能用它作為疲勞損壞依據(jù)。對于公路車輛來說，使用條件較非公路用車輛穩(wěn)定，其正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩是根據(jù)所謂平均牽引力的值來確定的，即主加速器的平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩為= =7005.82（ ） （3.3）jmT)()(PHRLBrTaffniG????mN?黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)11式中： ——汽車滿載總重 15060×9.81N；aG——所牽引的掛車滿載總重，N，僅用于牽引車取 =0；T TG——道路滾動(dòng)阻力系數(shù)，貨車通常取 0.015～0.020，可初取 =0.018；Rf Rf——汽車正常使用時(shí)的平均爬坡能力系數(shù)。貨車通常取 0.05～0.09，可初H取 =0.07；f——汽車性能系數(shù)Pf])(195.06[maxeTPGf ???（3.4）當(dāng) =46.86>16 時(shí)，取 =0max)(195.0eTG?Pf3.2 主減速器齒輪參數(shù)的選擇（1）齒數(shù)的選擇 對于普通雙級主減速器，由于第一級的減速比 i01 比第二級的i02 小些（通常 i01/ i02≈1.4～2.0），這時(shí)，第一級主動(dòng)錐齒輪的齒數(shù) z1 可選的較大，約在 9～15 范圍內(nèi)。第二級圓柱齒輪傳動(dòng)的齒數(shù)和，可選在 68±10 的范圍內(nèi)。（2）節(jié)圓直徑地選擇 根據(jù)從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩（見式 3.2，式 3.3 并取兩者中較小的一個(gè)為計(jì)算依據(jù)）按經(jīng)驗(yàn)公式選出：=219.8～277.5mm 322jdTK??（3.5）式中： ——直徑系數(shù)，取 =13～16；2dK2dK——計(jì)算轉(zhuǎn)矩， ，取 ， 較小的。jTmN?jTje計(jì)算得， =219.8～277.5mm，初取 =250mm。2 2（3）齒輪端面模數(shù)的選擇 選定后，可按式 算出從動(dòng)齒輪大端模數(shù)，d2/zdm?并用下式校核= 9.57 3tmjKT??（4）齒面寬的選擇 汽車主減速器螺旋錐齒輪齒面寬度推薦為：F=0.155 =38.75mm，可初取 F =40mm。2d2（5）螺旋錐齒輪螺旋方向 一般情況下主動(dòng)齒輪為左旋，從動(dòng)齒輪為右旋，以使二齒輪的軸向力有互相斥離的趨勢。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)12（6）螺旋角的選擇 螺旋角應(yīng)足夠大以使 1.25。因 愈大傳動(dòng)就愈平穩(wěn)噪?FmF聲就愈低。螺旋角過大時(shí)會(huì)引起軸向力亦過大，因此應(yīng)有一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶Ｔ谝话銠C(jī)械制造用的標(biāo)準(zhǔn)制中，螺旋角推薦用 35°。3.3 主減速器螺旋錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算與強(qiáng)度計(jì)算3.3.1 主減速器螺旋錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算主減速器圓弧齒螺旋錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算 雙重收縮齒的優(yōu)點(diǎn)在于能提高小齒輪粗切工序。雙重收縮齒的齒輪參數(shù)，其大、小齒輪根錐角的選定是考慮到用一把實(shí)用上最大的刀頂距的粗切刀，切出沿齒面寬方向正確的齒厚收縮來。當(dāng)大齒輪直徑大于刀盤半徑時(shí)采用這種方法是最好的。主減速器錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算見表 3.1。表 3.1 主減速器錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表序號 項(xiàng) 目 計(jì) 算 公 式 計(jì) 算 結(jié) 果1 主動(dòng)齒輪齒數(shù) 1z132 從動(dòng)齒輪齒數(shù) 2 253 模數(shù) m10㎜4 齒面寬 b2b=40㎜5 工作齒高 Hhg1?17㎜?gh6 全齒高 2 =18.88㎜7 法向壓力角 ?=22.5°?8 軸交角 ?=90°?9 節(jié)圓直徑 =dmz130㎜?1d=250㎜210 節(jié)錐角arctan?1?21=90°-2 =27.47°1?=62.53°211 節(jié)錐距 A = 1sin?d=02iA =140.91㎜012 周節(jié) t=3.1416 mt=31.416㎜13 齒頂高21agah??k2 =11.347mm1ah=5.66mm214 齒根高 =fa=7.533mm1f=13.22mm2黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)13序號 項(xiàng) 目 計(jì) 算 公 式 計(jì) 算 結(jié) 果15 徑向間隙 c= gh?c=1.88㎜16 齒根角 0arctnAff??=3.06°1f?=5.36°217 面錐角 ；21fa??12fa???=32.83°a=65.59°218 根錐角=ff??=22=24.41°f=57.17°219 齒頂圓直徑11cos?aahd?=22?=150.14㎜1ad=255.22㎜220 節(jié)錐頂點(diǎn)止齒輪外緣距離11inakA?2dk?2s?h=119.766㎜1kA=59.978㎜221 理論弧齒厚 1tsmSk2 =27.38mm1s=10.32mm222 齒側(cè)間隙 B=0.305～0.406 0.356mm23 螺旋角 ?=35°?3.3.2 主減速器螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算在完成主減速器齒輪的幾何計(jì)算之后，應(yīng)對其強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，以保證其有足夠的強(qiáng)度和壽命以及安全可靠性地工作。在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算之前應(yīng)首先了解齒輪的破壞形式及其影響因素。螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算：（1）主減速器螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算①單位齒長上的圓周力FPp?（3.6）式中： ——單位齒長上的圓周力，N/mm;pP——作用在齒輪上的圓周力， N，按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 和最大附著力矩兩maxeT種載荷工況進(jìn)行計(jì)算；按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)：黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)14=1780<1786.25N/mm FdiTpge??2103max（3.7）按最大附著力矩計(jì)算時(shí)：=2819 FdrGp??2103?/Nm（3.8）雖然附著力矩產(chǎn)生的 p 很大，但由于發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的限制 p 最大只有 1780 N/mm可知，校核成功。②輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算。汽車主減速器螺旋錐齒輪輪齒的計(jì)算彎曲應(yīng)力為)/(2mNw?JmzFKTvSjw????20312?（3.9）式中： ——超載系數(shù) 1.0；0K——尺寸系數(shù) = =0.783；s sK4.25m——載荷分配系數(shù) 1.1~1.25；m——質(zhì)量系數(shù)，對于汽車驅(qū)動(dòng)橋齒輪，檔齒輪接觸良好、節(jié)及徑向跳動(dòng)精vK度高時(shí)，取 1；J——計(jì)算彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)，見圖 3.1， 。210.3,.5J?黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)15圖 3.1 彎曲計(jì)算用綜合系數(shù) J作用下： 從動(dòng)齒輪上的應(yīng)力 =455.37MPa<700MPa；jeT2w?作用下： 從動(dòng)齒輪上的應(yīng)力 =125.36MPa<210.9MPa；jm '當(dāng)計(jì)算主動(dòng)齒輪時(shí)， /Z 與從動(dòng)相當(dāng)，而 ，故 < ，
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