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目錄 1 前言 1 1.1 本課題的來(lái)源、基本前提條件和技術(shù)要求 1 1.2 本課題要解決的主要問(wèn)題和設(shè)計(jì)總體思路 1 1.3 預(yù)期的成果 2 2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及現(xiàn)狀的介紹 3 3 總體方案論證 4 4 具體設(shè)計(jì)說(shuō)明 7 4.1 主減速器的設(shè)計(jì) 7 4.1.1 主減速器的結(jié)構(gòu)型式 7 4.1.2 主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承型式及安裝方法 10 4.1.3 主減速器從動(dòng)錐齒輪的支承型式及安裝方法 11 4.1.4 主減速器的基本參數(shù)的選擇及計(jì)算 11 4.2 差速器的設(shè)計(jì) 14 4.2.1差速器的結(jié)構(gòu)型式 14 4.2.2差速器的基本參數(shù)的選擇及計(jì)算 16 4.3 半軸的設(shè)計(jì) 17 4.3.1半軸的結(jié)構(gòu)型式 17 4.3.2半軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 17 4.4驅(qū)動(dòng)橋殼結(jié)構(gòu)選擇 20 5 結(jié)論 22 參 考 文 獻(xiàn) 23 1 前言 本課題是進(jìn)行輕型貨車(chē)汽車(chē)后驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)出小型輕型貨車(chē)汽車(chē)后驅(qū)動(dòng)橋，包括主減速器、差速器、驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置及橋殼等部件，協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)車(chē)輛的全局。 1.1 本課題的來(lái)源、基本前提條件和技術(shù)要求 a.本課題的來(lái)源：輕型載貨汽車(chē)在汽車(chē)生產(chǎn)中占有大的比重。驅(qū)動(dòng)橋在整車(chē)中十分重要，設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、造價(jià)低廉的驅(qū)動(dòng)橋，能大大降低整車(chē)生產(chǎn)的總成本，推動(dòng)汽車(chē)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。 b.要完成本課題的基本前提條件是：在主要參數(shù)確定的情況下，設(shè)計(jì)選用驅(qū)動(dòng)橋的各個(gè)部件，選出最佳的方案。 c.技術(shù)要求：設(shè)計(jì)出的驅(qū)動(dòng)橋符合國(guó)家各項(xiàng)輕型貨車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)[1]，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，成本降低，適合本國(guó)路面的行駛狀況和國(guó)情。 1.2 本課題要解決的主要問(wèn)題和設(shè)計(jì)總體思路 a. 本課題解決的主要問(wèn)題：設(shè)計(jì)出適合本課題的驅(qū)動(dòng)橋。汽車(chē)傳動(dòng)系的總?cè)蝿?wù)是傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，使之適應(yīng)于汽車(chē)行駛的需要。在一般汽車(chē)的機(jī)械式傳動(dòng)中，有了變速器還不能完全解決發(fā)動(dòng)機(jī)特性與汽車(chē)行駛要求間的矛盾和結(jié)構(gòu)布置上的問(wèn)題。首先是因?yàn)榻^大多數(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車(chē)上的縱向安置的，為使其轉(zhuǎn)矩能傳給左、右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪，必須由驅(qū)動(dòng)橋的主減速器來(lái)改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，同時(shí)還得由驅(qū)動(dòng)橋的差速器來(lái)解決左、右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪間的轉(zhuǎn)矩分配問(wèn)題和差速要求。其次，需將經(jīng)過(guò)變速器、傳動(dòng)軸傳來(lái)的動(dòng)力，通過(guò)驅(qū)動(dòng)橋的主減速器，進(jìn)行進(jìn)一步增大轉(zhuǎn)矩、降低轉(zhuǎn)速的變化。因此，要想使汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)合理，首先必須選好傳動(dòng)系的總傳動(dòng)比，并恰當(dāng)?shù)貙⑺峙浣o變速器和驅(qū)動(dòng)橋。 b. 本課題的設(shè)計(jì)總體思路：非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋的橋殼，相當(dāng)于受力復(fù)雜的空心梁，它要求有足夠的強(qiáng)度和剛度，同時(shí)還要盡量的減輕其重量。所選擇的減速器比應(yīng)能滿(mǎn)足汽車(chē)在給定使用條件下具有最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。對(duì)載貨汽車(chē)，由于它們有時(shí)會(huì)遇到坎坷不平的壞路面，要求它們的驅(qū)動(dòng)橋有足夠的離地間隙，以滿(mǎn)足汽車(chē)在通過(guò)性方面的要求。驅(qū)動(dòng)橋的噪聲主要來(lái)自齒輪及其他傳動(dòng)機(jī)件。提高它們的加工精度、裝配精度，增強(qiáng)齒輪的支承剛度，是降低驅(qū)動(dòng)橋工作噪聲的有效措施。驅(qū)動(dòng)橋各零部件在保證其強(qiáng)度、剛度、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)行駛的平順性。 1.3 預(yù)期的成果 設(shè)計(jì)出小型輕型貨車(chē)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)橋，包括主減速器、差速器、驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置及橋殼等部件，配合其他同組同學(xué)，協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)車(chē)輛的全局。使設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品使用方便，材料使用最少，經(jīng)濟(jì)性能最高。 a. 提高汽車(chē)的技術(shù)水平，使其使用性能更好，更安全，更可靠，更經(jīng)濟(jì)，更 舒適，更機(jī)動(dòng)，更方便，動(dòng)力性更好，污染更少。 b. 改善汽車(chē)的經(jīng)濟(jì)效果，調(diào)整汽車(chē)在產(chǎn)品系列中的檔次，以便改善其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)地位并獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益 2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及現(xiàn)狀的介紹 為適應(yīng)不斷完善社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的要求以及加入世貿(mào)組織后國(guó)內(nèi)外汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新形勢(shì)，推進(jìn)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級(jí)，全面提高汽車(chē)產(chǎn)業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，滿(mǎn)足消費(fèi)者對(duì)汽車(chē)產(chǎn)品日益增長(zhǎng)的需求，促進(jìn)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，特制定汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策。通過(guò)該政策的實(shí)施，使我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)在2010年前發(fā)展成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，為實(shí)現(xiàn)全面建設(shè)小康社會(huì)的目標(biāo)做出更大的貢獻(xiàn)。政府職能部門(mén)依據(jù)行政法規(guī)和技術(shù)規(guī)范的強(qiáng)制性要求，對(duì)汽車(chē)、農(nóng)用運(yùn)輸車(chē)(輕型貨車(chē)車(chē)及三輪汽車(chē)，下同)、摩托車(chē)和零部件生產(chǎn)企業(yè)及其產(chǎn)品實(shí)施管理，規(guī)范各類(lèi)經(jīng)濟(jì)主體在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的市場(chǎng)行為。輕型貨車(chē)汽車(chē)，在汽車(chē)發(fā)展趨勢(shì)中，有著很好的發(fā)展前途。生產(chǎn)出質(zhì)量好，操作簡(jiǎn)便，價(jià)格便宜的輕型貨車(chē)汽車(chē)將適合大多數(shù)消費(fèi)者的要求。在國(guó)家積極投入和支持發(fā)展汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的同時(shí)，能研制出適合中國(guó)國(guó)情，包括道路條件和經(jīng)濟(jì)條件的車(chē)輛，將大大推動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的提高。 在新政策《汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策》中，在2010年前，我國(guó)就要成為世界主要汽車(chē)制造國(guó)，汽車(chē)產(chǎn)品滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)大部分需求并批量進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)；2010年，汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)要形成若干馳名的汽車(chē)、摩托車(chē)和零部件產(chǎn)品品牌；通過(guò)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)形成幾家具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的大型汽車(chē)企業(yè)集團(tuán)，力爭(zhēng)到2010年跨入世界500強(qiáng)企業(yè)之列，等等。同時(shí)，在這個(gè)新的汽車(chē)產(chǎn)業(yè)政策描繪的藍(lán)圖中，還包含許多涉及產(chǎn)業(yè)素質(zhì)提高和市場(chǎng)環(huán)境改善的綜合目標(biāo)，著實(shí)令人鼓舞。然而，不可否認(rèn)的是，國(guó)內(nèi)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀離產(chǎn)業(yè)政策的目標(biāo)還有相當(dāng)?shù)木嚯x。自1994年《汽車(chē)工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策》頒布并執(zhí)行以來(lái)，國(guó)內(nèi)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)有了顯著變化，企業(yè)規(guī)模效益有了明顯改善，產(chǎn)業(yè)集中度有了一定程度提高。但是，長(zhǎng)期以來(lái)困擾中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的散、亂和低水平重復(fù)建設(shè)問(wèn)題，還沒(méi)有從根本上得到解決。多數(shù)企業(yè)家預(yù)計(jì)，在新的汽車(chē)產(chǎn)業(yè)政策的鼓勵(lì)下，將會(huì)有越來(lái)越多的汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)按照市場(chǎng)規(guī)律組成企業(yè)聯(lián)盟，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)和資源共享。 3 總體方案論證 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式按齊總體布置來(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。 圖3-1 驅(qū)動(dòng)橋的總體布置型式簡(jiǎn)圖 (a)普通非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋；(b)帶有擺動(dòng)半軸的非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋；(c)斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋 方案（一）：非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋 圖3-2 非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋 普通非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋[2]，如圖3-2，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、工作可靠，最廣泛地用在各種載貨汽車(chē)、客車(chē)和公共汽車(chē)上，在多數(shù)的的越野汽車(chē)和部分轎車(chē)上也采用這種結(jié)構(gòu)。它的具體結(jié)構(gòu)是橋殼是一根支承在左、右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪上的剛性空心梁，而齒輪及半軸等所有的傳動(dòng)機(jī)件都裝在其中。這時(shí)整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋、驅(qū)動(dòng)車(chē)輪及部分傳動(dòng)軸均屬簧下質(zhì)量，使汽車(chē)的簧下質(zhì)量較大，這是它的一個(gè)缺點(diǎn)。采用單級(jí)主減速器代替雙級(jí)主減速器可大大減小驅(qū)動(dòng)橋質(zhì)量。采用鋼板沖壓-焊 接的整體式橋殼及鋼管擴(kuò)制的整體式橋殼，均可顯著地減輕驅(qū)動(dòng)橋的質(zhì)量。 驅(qū)動(dòng)橋的輪廓尺寸主要決定于主減速器的型式。在汽車(chē)的輪胎尺寸和驅(qū)動(dòng)橋下的最小離地間隙已經(jīng)確定的情況下，也就限定了主減速器從動(dòng)齒輪直徑的尺寸。在給定主減速器速比的條件下，如果單級(jí)主減速器不能滿(mǎn)足離地間隙要求，則可改用雙級(jí)結(jié)構(gòu)。后者僅推薦用于主減速比大于7.6且載貨在6t以上的大型汽車(chē)上。在雙級(jí)主減速器中，通常是把兩級(jí)減速齒輪放在一個(gè)主減速器殼內(nèi)，也可以將第二級(jí)減速齒輪移向驅(qū)動(dòng)車(chē)輪并靠近輪轂，作為輪邊減速器。在后一種情況下又有五種布置方案可供選擇。 方案（二）：斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋 圖3-3 斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋 斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋區(qū)別于非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋的明顯特點(diǎn)在于前者沒(méi)有一個(gè)連接左右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的剛性整體外殼或梁[2]。斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋的橋殼是分段的，并且彼此之間可以做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以這種橋稱(chēng)為斷開(kāi)式的。另外，它又總是與獨(dú)立懸架相匹配，故又稱(chēng)為獨(dú)立懸掛驅(qū)動(dòng)橋。這種橋的中段，主減速器及差速器等是懸置在車(chē)架橫梁或車(chē)廂底板上，或與脊梁式車(chē)架相聯(lián)。主減速器、差速器與傳動(dòng)軸及一部分驅(qū)動(dòng)車(chē)輪傳動(dòng)裝置的質(zhì)量均為簧上質(zhì)量。兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)車(chē)輪由于采用獨(dú)立懸掛則可以彼此獨(dú)立地相對(duì)于車(chē)架或車(chē)廂作上下擺動(dòng)，相應(yīng)地就要求驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置及其外殼或套管，作相應(yīng)擺動(dòng)。所以斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋也稱(chēng)為“帶有擺動(dòng)半軸的驅(qū)動(dòng)橋” 。 汽車(chē)懸掛總成的類(lèi)型及其彈性元件與減振裝置的工作特性是決定汽車(chē)行駛平順性的主要因素，因汽車(chē)簧下部分質(zhì)量的大小，對(duì)其平順性也有顯著的影響。斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)的簧下質(zhì)量較小，又與獨(dú)立懸架相配合，致使驅(qū)動(dòng)車(chē)輪與地面的接觸 情況及對(duì)各種地形的適應(yīng)性比較好，由此可大大地減小汽車(chē)在不平路面上行駛時(shí)的振動(dòng)和車(chē)廂傾斜；提高汽車(chē)的行駛平順性和平均行駛速度；減小車(chē)輪和車(chē)橋上的動(dòng)載荷及零件的損壞，提高其可靠性及使用壽命。但是，由于斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋及與其相配的獨(dú)立懸掛的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故這種結(jié)構(gòu)主要見(jiàn)于對(duì)行駛平順性要求較高的一部分及一些越野汽車(chē)上，且后者多屬于輕型以下的越野汽車(chē)或多橋驅(qū)動(dòng)的重型越野汽車(chē)。 方案（三）：多橋驅(qū)動(dòng)的布置 為了提高裝載量和通過(guò)性，有些重型汽車(chē)及全部中型以上的越野汽車(chē)都是采用多橋驅(qū)動(dòng)，常采用44、66、88等驅(qū)動(dòng)型式[2]。在多橋驅(qū)動(dòng)的情況下，動(dòng)力經(jīng)分動(dòng)器傳給各驅(qū)動(dòng)橋的方式有兩種。相應(yīng)這兩種動(dòng)力傳遞方式，多橋驅(qū)動(dòng)汽車(chē)各驅(qū)動(dòng)橋的布置型式分為非貫通式與貫通式。前者為了把動(dòng)力經(jīng)分動(dòng)器傳給各驅(qū)動(dòng)橋，需分別由分動(dòng)器經(jīng)各驅(qū)動(dòng)橋自己專(zhuān)用的傳動(dòng)軸傳遞動(dòng)力，這樣不僅使傳動(dòng)軸的數(shù)量增多，且造成各驅(qū)動(dòng)橋的零件特別是橋殼、半軸等主要零件不能通用。而對(duì)88汽車(chē)來(lái)說(shuō)，這種非貫通式驅(qū)動(dòng)橋就更不適宜，也難與布置了。 為了解決上述問(wèn)題，現(xiàn)代多橋驅(qū)動(dòng)汽車(chē)都是采用貫通式驅(qū)動(dòng)橋的布置型式。 在貫通式驅(qū)動(dòng)橋的布置中，各橋的傳動(dòng)軸布置在同一縱向鉛垂平面內(nèi)，并且各驅(qū)動(dòng)橋分別用自己的傳動(dòng)軸與分動(dòng)器直接聯(lián)接，而是位于分動(dòng)器前面的或后面的各相鄰兩橋的傳動(dòng)軸，是串聯(lián)布置的。汽車(chē)前后兩端的驅(qū)動(dòng)橋（第一、第四橋）的動(dòng)力，是經(jīng)分動(dòng)器并貫通中間橋（分別穿過(guò)第二、第三橋）而傳遞的。其優(yōu)點(diǎn)是，不僅減少了傳動(dòng)軸的數(shù)量，而且提高了各驅(qū)動(dòng)橋零件的相互通用性，并且簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)、減小了體積和質(zhì)量。這對(duì)于汽車(chē)的設(shè)計(jì)（如汽車(chē)的變形）、制造和維修，都帶來(lái)方便。四橋驅(qū)動(dòng)的越野汽車(chē)也可采用側(cè)邊式及混合式的布置。 經(jīng)上述分析，考慮到所設(shè)計(jì)的輕型載貨汽車(chē)的載重和各種要求，其價(jià)格要求要盡量低，故其生產(chǎn)成本應(yīng)盡可能降低。另由于輕型載重汽車(chē)對(duì)驅(qū)動(dòng)橋并無(wú)特殊要求，和路面要求并不高，故本設(shè)計(jì)采用普通非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋。 4 具體設(shè)計(jì)說(shuō)明 4.1 主減速器的設(shè)計(jì) 4.1.1 主減速器的結(jié)構(gòu)型式 主減速器的結(jié)構(gòu)型式，主要是根據(jù)其齒輪類(lèi)型、主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪的安置方法以及減速型式的不同而異。 在現(xiàn)代汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋上，主減速器采用得最廣泛的是“格里森”（ Gleason）制或“奧利康”（Oerlikon）制的螺旋錐齒輪和雙面錐齒輪。 圖4-1 螺旋錐齒輪與雙曲面齒輪傳動(dòng) (a)螺旋錐齒輪傳動(dòng)；(b)雙曲面齒輪傳動(dòng) 采用雙曲面齒輪。他的主、從動(dòng)齒輪軸線(xiàn)不相交而呈空間交叉。其空間交叉角（即將一軸線(xiàn)平移，使之與另一軸線(xiàn)相交的交角）也都是采用90。主動(dòng)齒輪軸相對(duì)于從動(dòng)齒輪軸有向上或向下的偏移，稱(chēng)為上偏置或下偏置。這個(gè)偏移量稱(chēng)為雙曲面齒輪的偏移距。當(dāng)偏移距大到一定程度，可使一個(gè)齒輪軸從另一個(gè)齒輪軸旁通過(guò)。這樣就能在每個(gè)齒輪的兩邊布置尺寸緊湊的支承。這對(duì)于增強(qiáng)支承剛度、保證齒輪正確嚙合從而提高齒輪壽命大有好處。和螺旋錐齒輪由于齒輪的軸線(xiàn)相交而使得主、從動(dòng)齒輪的螺旋角相等的情況不同，雙曲面齒輪的偏移距使得主動(dòng)齒輪的螺旋角大于從動(dòng)齒輪的螺旋角。因此，雙曲面?zhèn)鲃?dòng)齒輪副的法向模數(shù)或法向周節(jié)雖相等，但端面模數(shù)或端面周節(jié)是不等的。主動(dòng)齒輪的端面模數(shù)或端面周節(jié)是大于從動(dòng)齒輪的。這一情況就使得雙曲面齒輪傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪比相應(yīng)的螺旋錐齒輪傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪有更大的直徑和更好的強(qiáng)度和剛度。其增大的程度與偏移距的大小有關(guān)。另外，由于雙曲面?zhèn)鲃?dòng)的主動(dòng)齒輪的直徑及螺旋角都較大，所以相嚙合齒輪的當(dāng)量曲率半徑較相應(yīng)的螺旋錐齒輪當(dāng)量曲率半徑為大，從而使齒面間的接觸應(yīng)力降低。隨偏移距的不同，雙曲面齒輪與接觸應(yīng)力相當(dāng)?shù)穆菪F齒輪比較，負(fù)荷可提高至175%。雙曲面主動(dòng)齒輪的螺旋角較大，則不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)可減少，所以可選用較少的齒數(shù)，這有力于大傳動(dòng)比傳動(dòng)。當(dāng)要求傳動(dòng)比大而輪廓尺寸又有限時(shí)，采用雙曲面齒輪更為合理。因?yàn)槿绻３謨煞N傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪直徑一樣，則雙曲面從動(dòng)齒輪的直徑比螺旋錐齒輪的要小，這對(duì)于主減速比的傳動(dòng)有其優(yōu)越性。對(duì)中等傳動(dòng)比，兩種齒輪都能很好適應(yīng)。由于雙曲面主動(dòng)齒輪螺旋角的增大，還導(dǎo)致其進(jìn)入嚙合的平均齒數(shù)要比螺旋錐齒輪 相應(yīng)的齒數(shù)多，因而雙曲面齒輪傳動(dòng)比螺旋錐齒輪沖動(dòng)工作更加平穩(wěn)、無(wú)噪聲，強(qiáng)度也高。雙曲面齒輪的偏移距還給汽車(chē)的總布置帶來(lái)方便。 圖4-5 采用組合式橋殼的單級(jí)主減速器 減速型式的選擇與汽車(chē)的類(lèi)型及使用條件有關(guān)，但它主要取決于由動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等整車(chē)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)目及布置型式等。 本設(shè)計(jì)采用組合式橋殼的單級(jí)主減速器（圖）。單級(jí)主減速器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、尺寸緊湊及制造成本低等優(yōu)點(diǎn)。其主、從動(dòng)錐齒輪軸承都直接支承在與橋殼鑄成一體的主減速器殼上，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、支承剛度大、質(zhì)量小、造價(jià)低。 詳細(xì)DWG圖 紙 請(qǐng) 加：三 二 ③ 1爸 爸 五 四 0 六 4.1.2 主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承型式及安裝方法 圖4-2 主動(dòng)錐齒輪齒面受力圖 在殼體結(jié)構(gòu)及軸承型式已定的情況下，主減速器主動(dòng)齒輪的支承型式及安置方法，對(duì)其支承剛度影響很大，這是齒輪能否正確捏合并具有較高使用壽命的因素之一。 圖4-3 騎馬式支承 1-調(diào)整墊圈；2-調(diào)整墊片 本設(shè)計(jì)采用騎馬式支承（圖4-3）。齒輪前、后兩端的軸頸均以軸承支承。騎馬式支承使支承剛度大為增加，使齒輪在載荷作用下的變形大為減小，約減小到懸臂式1/30以下。而主動(dòng)錐齒輪后軸承的徑向負(fù)荷比懸臂式的要減小至1/5～1/7。齒輪承載能力較懸臂式可提高10%左右。此外，由于齒輪大端一側(cè)前軸承及后軸承之間的距離很小，可以縮短主動(dòng)錐齒輪軸的長(zhǎng)度，使布置更緊湊，這有利于減小傳動(dòng)軸夾角及整車(chē)布置。騎馬式支承的導(dǎo)向軸承（即齒輪小端一側(cè)的軸承）都采用圓柱滾子式的，并且其內(nèi)外圈可以分離，以利于拆裝。為了進(jìn)一步增強(qiáng)剛度，應(yīng)盡可能地減小齒輪大端一側(cè)兩軸承間的距離，增大支承軸徑，適當(dāng)提高軸承的配合的配合緊度。 4.1.3 主減速器從動(dòng)錐齒輪的支承型式及安裝方法 圖4-4 主減速器從動(dòng)錐齒輪的支承型式及安置辦法 主減速器從動(dòng)錐齒輪的支承剛度依軸承的型式、支承間的距離和載荷在軸承之間的分布而定。兩端支承多采用圓錐錐子軸承，安裝時(shí)使它們的圓錐滾子大端相向朝內(nèi)，而小端相背朝外。 為了防止從動(dòng)齒輪在軸向載荷作用下的偏移，圓錐滾子軸承也應(yīng)預(yù)緊。由于從動(dòng)錐齒輪軸承是裝在差速器殼上，尺寸較大，足以保證剛度。球面圓錐滾子軸承（圖4-4（b））具有自動(dòng)調(diào)位的性能，對(duì)軸的歪斜的敏感性較小，這在主減速器從動(dòng)齒輪軸承的尺寸大時(shí)極其重要。 4.1.4 主減速器的基本參數(shù)的選擇及計(jì)算 主減速比,驅(qū)動(dòng)橋的離地間隙和計(jì)算載荷，是主減速器設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)。 A. 主減速比的確定 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)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性都有直接影響。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。可利用在不同下的功率平衡圖來(lái)研究對(duì)汽車(chē)動(dòng)力性的影響。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系參數(shù)作 最價(jià)匹配的方法來(lái)選擇值，可使汽車(chē)獲得最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。 為了得到足夠的功率儲(chǔ)備而使最高車(chē)速稍有下降，按下式計(jì)算[3]： 式中：—車(chē)輪滾動(dòng)半徑，m； —變速器最高檔傳動(dòng)比； —汽車(chē)最高車(chē)速； —發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速 根據(jù)所選定的主減速比值，確定主減速器的減速型式為單級(jí)。查表得汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋的離地間隙為200mm. B．主減速齒輪計(jì)算載荷的計(jì)算 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(chē)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（、）的較下者，作為載貨汽車(chē)和越野汽車(chē)在強(qiáng)度計(jì)算中用以驗(yàn)算主減速器從動(dòng)齒輪最大應(yīng)力的計(jì)算載荷。既[3]： 式中：—發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，； —由發(fā)動(dòng)機(jī)到所計(jì)算的主減速器從動(dòng)齒輪之間的傳動(dòng)系最低檔傳動(dòng)比； —上述傳動(dòng)部分的效率，取； —超載系數(shù)，對(duì)于一般載貨汽車(chē)、礦用汽車(chē)和越野汽車(chē)以及液力傳動(dòng)的各類(lèi)汽車(chē)取； —該車(chē)的驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目； —汽車(chē)滿(mǎn)載時(shí)一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋給水平地面的最大負(fù)載，N；對(duì)后橋來(lái)說(shuō)還要考慮到汽車(chē)加速時(shí)的負(fù)荷增大量； —輪胎對(duì)路面的附著系數(shù)，對(duì)于安裝一般輪胎的公路用汽車(chē)，取； —車(chē)輪的滾動(dòng)半徑，m； ，—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)效率和減速比（例如輪邊減速器等）。 由式（4-2）、式（4-3）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的依據(jù)。對(duì)于公路車(chē)輛來(lái)說(shuō)，使用條件較非公路車(chē)輛穩(wěn)定,其正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩是根據(jù)所謂平均牽引力來(lái)確定的，即主減速器從動(dòng)齒輪的平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩（Nm）為[4] 式中：—汽車(chē)裝載總重，N； —所牽引的掛車(chē)滿(mǎn)載總重，N，但僅用于牽引車(chē)； —道路滾動(dòng)阻力系數(shù)； —汽車(chē)正常使用時(shí)的平均爬坡能力系數(shù)； —汽車(chē)或汽車(chē)列車(chē)的性能系數(shù)。 當(dāng)時(shí) 取 =220 C．主減速齒輪基本參數(shù)的選擇 a.齒數(shù)的選擇 對(duì)于單級(jí)主減速器，當(dāng)較大時(shí)，則應(yīng)盡量使主動(dòng)齒輪的齒數(shù)取得小些，以得到滿(mǎn)意的驅(qū)動(dòng)橋離地間隙。當(dāng)6時(shí)，的最小值可取為5，但為了嚙合平穩(wěn)及提高疲勞強(qiáng)度，最好大于5。取， [5]。 b.節(jié)圓半徑的選擇 可根據(jù)從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩（見(jiàn)式4-4、式4-5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： 式中 —從動(dòng)錐齒輪的節(jié)圓半徑，mm； —直徑系數(shù)，?。? —計(jì)算轉(zhuǎn)矩，。 c.齒輪端面模數(shù)的選擇 選定后可按式算出從動(dòng)齒輪大端端面模數(shù)，并用下式校核： 式中 —模數(shù)系數(shù)。 d.齒面寬的選擇 汽車(chē)主減速器雙曲面齒輪的從動(dòng)齒輪齒面寬為： 4.2 差速器的設(shè)計(jì) 4.2.1差速器的結(jié)構(gòu)型式 差速器選用對(duì)稱(chēng)式圓錐行星齒輪差速器。其結(jié)構(gòu)原理如圖（4-6）所示[6]。普通對(duì)稱(chēng)式圓錐行星齒輪差速器由差速器左、右殼，2個(gè)半軸齒輪，4個(gè)行星齒輪，行星齒輪軸，半軸齒輪等組成。其工作原理如圖所示。為主減速器從動(dòng)齒輪或差速器殼的角速度；、分別為左右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪或差速器半軸齒輪的角速度；為行星齒輪繞其軸的自轉(zhuǎn)角速度。 圖4-6 普通圓錐齒輪差速器的工作原理簡(jiǎn)圖 當(dāng)汽車(chē)在平坦路面上直線(xiàn)行駛時(shí)，差速器各零件之間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則有 這時(shí)，差速器殼經(jīng)十字軸以力帶動(dòng)行星齒輪繞半軸齒輪中心作“公轉(zhuǎn)”而無(wú)自轉(zhuǎn)（）。行星齒輪的輪齒以的反作用力。對(duì)于對(duì)稱(chēng)式差速器來(lái)說(shuō)，兩半軸齒輪的節(jié)圓半徑相同，故傳給左、右半軸的轉(zhuǎn)矩均等于，故汽車(chē)在平坦路面上直線(xiàn)行駛時(shí)驅(qū)動(dòng)左、右車(chē)輪的轉(zhuǎn)矩相等。 當(dāng)汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)，假如左右輪之間無(wú)差速器，則按運(yùn)動(dòng)學(xué)要求，行程長(zhǎng)的外側(cè)車(chē)輪將產(chǎn)生滑移，而行程短的內(nèi)側(cè)車(chē)輪將產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)。由此導(dǎo)致在左、右輪胎切線(xiàn)方向上各產(chǎn)生一附加阻力，且它們的方向相反，如圖所示。當(dāng)裝有差速器時(shí)，附加阻力所形成的力矩使差速器起差速作用，以免內(nèi)外側(cè)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪在地面上的滑轉(zhuǎn)和滑移，保證它們以不同的轉(zhuǎn)速和正常轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)然，若差速器工作時(shí)阻抗其中各零件相對(duì)運(yùn)動(dòng)的摩擦大，則扭動(dòng)它的力矩就大。在普通的齒輪差速器中這種摩擦力很小，故只要左、右車(chē)輪所走路程稍有差異，差速器開(kāi)始工作。 當(dāng)差速器工作時(shí)，行星齒輪不僅有繞半軸齒輪中心的“公轉(zhuǎn)”，而且還有繞行星齒輪以角速度為的自轉(zhuǎn)。這時(shí)外側(cè)車(chē)輪及其半軸齒輪的轉(zhuǎn)速將增高，且增高量為（為行星齒輪齒數(shù)，為該側(cè)半軸齒輪齒數(shù)），這樣，外側(cè)半軸齒輪的角速度為： 在同一時(shí)間內(nèi)，內(nèi)側(cè)車(chē)輪及其半軸齒輪（齒數(shù)為）的轉(zhuǎn)速將減低，且減低量為，由于對(duì)稱(chēng)式圓錐齒輪差速器的兩半軸齒數(shù)相等，于是內(nèi)側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速為： 由以上兩式得差速器工作時(shí)的轉(zhuǎn)速關(guān)系為 即兩半軸齒輪的轉(zhuǎn)速和為差速器殼轉(zhuǎn)速的兩倍。 由式（4-9）知： 當(dāng)時(shí)，，或 當(dāng)時(shí)， 當(dāng)時(shí)， 最后一種情況，有時(shí)發(fā)生在使用中央制動(dòng)時(shí)，這時(shí)很容易導(dǎo)致汽車(chē)失去控制，使汽車(chē)急轉(zhuǎn)和甩尾。 4.2.2差速器的基本參數(shù)的選擇及計(jì)算 由于差速器亮是裝在主減速器從動(dòng)齒輪上，故在確定主減速器從動(dòng)齒輪尺寸時(shí)．應(yīng)考慮差速器的安裝；差速器殼的輪廓尺寸也受到從動(dòng)齒輪及主動(dòng)齒輪導(dǎo)向軸承支座的限制。 1．差速器齒輪的基本參數(shù)選擇 A．行星齒輪的基本參數(shù)選擇 本載貨汽車(chē)選用4個(gè)行星齒輪[7]。 B．行星齒輪球面半徑的確定 圓錐行星齒輪差速器的尺寸通常決定于行星齒輪背面的球面半徑，它就是行星齒輪的安裝尺寸，實(shí)際上代表了差速器圓錐齒輪的節(jié)錐矩，在一定程度上表征了差速器的強(qiáng)度。 球面半徑可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定： 式中：—行星齒輪球面半徑系數(shù)； —計(jì)算轉(zhuǎn)矩，。 確定后，即可根據(jù)下式預(yù)選其節(jié)錐矩： C．行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)的選擇 選用行星齒輪齒數(shù)為10，半軸齒輪齒數(shù)為16。 D．差速器圓錐齒輪模數(shù)及半軸齒輪節(jié)圓直徑的初步確定 先初步求出行星齒輪和半軸齒輪的節(jié)錐角，： ； 式中：，為行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù) 再求出圓錐齒輪的大端模數(shù)： 節(jié)圓半徑右下式求得： 4.3 半軸的設(shè)計(jì) 4.3.1半軸的結(jié)構(gòu)型式 采用半浮式半軸。半浮式以靠近外端的軸頸直接支承在置于橋殼外端內(nèi)孔中的軸承上，而端部則以具有錐面的軸頸及鍵與車(chē)輪輪轂相固定。半浮式半軸承受的載荷復(fù)雜，但它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、尺寸緊湊、造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)。 圖4-7 半浮式半軸的結(jié)構(gòu)型式與安裝 4.3.2半軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 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)合理的確定其計(jì)算載荷。 半軸的計(jì)算要考慮以下三種可能的載荷工況： A．縱向力（驅(qū)動(dòng)力或制動(dòng)力）最大時(shí)（），附著系數(shù)取0.8，沒(méi)有側(cè)向力作用； B．側(cè)向力最大時(shí)，其最大值發(fā)生于側(cè)滑時(shí)，為，側(cè)滑時(shí)輪胎與地面的側(cè)向附著系數(shù)在計(jì)算中取1.0，沒(méi)有縱向力作用； C．垂向力最大時(shí)，這發(fā)生在汽車(chē)以可能的高速通過(guò)不平路面時(shí)，其值為，是動(dòng)載荷系數(shù)，這時(shí)沒(méi)有縱向力和側(cè)向力作用。 半浮式半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算，應(yīng)根據(jù)上述三種載荷工況進(jìn)行 圖4-8 半浮式半軸及受力簡(jiǎn)圖 a． 半浮式半軸在上述第一種工況下 半軸同時(shí)承受垂向力、縱向力所引起的彎矩以及由引起的轉(zhuǎn)矩。 對(duì)左、右半軸來(lái)說(shuō)，垂向力，為 式中：—滿(mǎn)載靜止汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)橋?qū)λ降孛娴妮d荷，N； —汽車(chē)加速和減速時(shí)的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)； —一側(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。 縱向力按最大附著力計(jì)算，即 式中：—輪胎與地面的附著系數(shù)。 左、右半軸所承受的合成彎矩為 轉(zhuǎn)矩為 b． 半浮式半軸在上述第二種載荷工況下 半軸只受彎矩。在側(cè)向力的作用下，左、右車(chē)輪承受的垂向力、和側(cè)向力、各不相等，而半軸所受的力為 式中：—驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的輪矩，mm； —汽車(chē)質(zhì)心高度，mm； —輪胎與路面的側(cè)向附著系數(shù)； 左、右半軸所受的彎矩分別為： c．半浮式半軸在上述第三種載荷工況下半軸只受垂向彎矩： 式中：—?jiǎng)虞d系數(shù)。 4.4驅(qū)動(dòng)橋殼結(jié)構(gòu)選擇 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)荷重的作用，并將載荷傳給車(chē)輪。作用在驅(qū)動(dòng)車(chē)輪上的牽引力、制動(dòng)力、側(cè)向力和垂向力也是經(jīng)過(guò)橋殼傳到懸掛及車(chē)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（半軸）的外殼。 在汽車(chē)行駛過(guò)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(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。在選擇橋殼的結(jié)構(gòu)型式時(shí)，還應(yīng)考慮汽車(chē)的類(lèi)型、使用要求、制造條件、材料供應(yīng)等。 選用可分式橋殼。它的結(jié)構(gòu)如圖所示，整個(gè)橋殼由一個(gè)垂直結(jié)合面分為左右兩部分，每一部分均由一個(gè)鑄件殼提和一個(gè)壓入其外端的半軸套管組成。半軸套管與殼體用鉚釘聯(lián)接。 圖4-9 可分式橋殼 詳細(xì)DWG圖 紙 請(qǐng) 加：三 二 ③ 1爸 爸 五 四 0 六 5 結(jié)論 此次設(shè)計(jì)了驅(qū)動(dòng)橋及其各個(gè)部件，包括驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)、主減速器的設(shè)計(jì)、差速器的設(shè)計(jì)、半軸的設(shè)計(jì)和橋殼的設(shè)計(jì)。 所選擇的主減速比在滿(mǎn)足汽車(chē)在給定使用的條件下，具有最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。差速器在保證左、右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪能以汽車(chē)動(dòng)力學(xué)所要求的差速滾動(dòng)外并能將轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)而連續(xù)不斷地傳遞給左、右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪。驅(qū)動(dòng)橋各零部件在保證其強(qiáng)度、剛度、可靠性及使用壽命的前提下，減小簧下質(zhì)量。初步改善了汽車(chē)的平順性。選用的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修也比較方便，制造容易。但同時(shí)，在驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)上還存在著不足，有待解決。