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本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)教師：
設(shè)計(jì)(論文)題目：中型轎車轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋總成設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)（論文）主要內(nèi)容：
1． 分析驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)要求。
2． 分析常見轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)、性能及特點(diǎn)。
3． 設(shè)計(jì)邁騰1.8T轎車轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋：
2 作出轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋裝配總圖；
2 主減速器、差速器、半軸、轉(zhuǎn)向節(jié)、橋殼等的位置布置及其結(jié)構(gòu)；
2 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)及強(qiáng)度校核。
要求完成的主要任務(wù):
1）圖紙必須包含裝配圖和零件圖，總制圖量折合不少于2.5張0號(hào)圖紙，其中手繪圖紙量折合不少于0.5張0號(hào)圖紙，機(jī)繪圖紙量折合不少于0.5張0號(hào)圖紙，手繪圖紙不得與機(jī)繪圖重復(fù)；
2）畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書不少于1.2萬字；
3）畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)檢索不少于10篇，其中2篇外文，文獻(xiàn)檢索每篇不少于200字；
4）開題報(bào)告不少于1400字；
5）翻譯與本專業(yè)相關(guān)的外文資料不少于2萬印刷字符，譯成中文不少于5000字；
6）畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告不少于2000字；
7）畢業(yè)設(shè)計(jì)周記每周記載與設(shè)計(jì)相關(guān)的內(nèi)容不少于400字；
8）完成一定量的編程任務(wù)，應(yīng)有源程序和調(diào)試計(jì)算結(jié)果（由指導(dǎo)教師安排）；
9）將畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容（機(jī)繪圖紙、畢業(yè)說明書、文獻(xiàn)檢索、開題報(bào)告、外文翻譯等）的所有電子文檔集中刻錄到一張光盤上。
必讀參考資料：
《汽車構(gòu)造》、《汽車?yán)碚摗?、《汽車設(shè)計(jì)》、《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》、《汽車現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法》、《汽車工程師手冊(cè)》等參考書；
《汽車工程》、《汽車研究與開發(fā)》、《汽車技術(shù)》、《汽車電器》、《世界汽車》等期刊雜志。
指導(dǎo)教師簽名 余晨光 系主任簽名
院長(zhǎng)簽名(章) 畢業(yè)設(shè)計(jì)參數(shù)：
車型：邁騰1.8T中級(jí)轎車
驅(qū)動(dòng)形式：前驅(qū)； 最高車速(km/h)：211；
主要尺寸與質(zhì)量：
長(zhǎng)/寬/高(mm)：4765×1820×1472； 軸距(mm)：2709；
輪距 (前后)(mm)：1552/1551； 整備質(zhì)量(kg)：1540；
發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)：
發(fā)動(dòng)機(jī)型式：1798 mL，直列4缸4氣門/渦輪增壓/汽油缸內(nèi)直噴；
最大功率(kW)：118.0/6200； 最大扭矩(N·m)：250/1500-4200；
0-100km/h加速時(shí)間(s)：10.6；
底盤參數(shù)：
變速器型式：5速手動(dòng)；
懸架(前/后)：麥弗遜式獨(dú)立懸架/四連桿獨(dú)立懸架；
制動(dòng)裝置型式(前/后))：通風(fēng)盤式/盤式；
輪胎類型與規(guī)格(km/h)：215/55 R16。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排：
周次(時(shí)間)
工作內(nèi)容
提交內(nèi)容(階段末)
1（2.16~2.22）
下發(fā)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書、校內(nèi)資料收集
2~3（2.23~3.8）
方案構(gòu)思、完成開題報(bào)告、外文翻譯
文獻(xiàn)檢索、開題報(bào)告
4~5（3.9~3.22）
校外實(shí)習(xí)、校外資料收集、完成實(shí)習(xí)報(bào)告
實(shí)習(xí)報(bào)告
6（3.23~3.29）
資料整理、完成外文翻譯
外文翻譯
7~9（3.30~4.19）
設(shè)計(jì)計(jì)算、草圖繪制
設(shè)計(jì)計(jì)算草稿、草圖
10~12（4.20~5.10）
圖樣繪制、編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書、預(yù)答辯
圖樣、說明書初稿
13~14（5.11~5.24）
圖樣及設(shè)計(jì)計(jì)算說明書整理、資料袋整理，答辯資格審查
正式圖樣、說明書
15（5.25~5.31）
學(xué)生提出答辯申請(qǐng)，并作答辯準(zhǔn)備；教師審閱圖紙、說明書，
畢業(yè)設(shè)計(jì)資料袋
16~17（6.1~6.14）
參加答辯
（學(xué)士學(xué)位論文）
中型轎車轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋總成設(shè)計(jì)
培養(yǎng)單位：
學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明
本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包括任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。
作者簽名：
學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書
本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保障、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)學(xué)位論文管理部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)省級(jí)優(yōu)秀學(xué)士論文評(píng)選機(jī)構(gòu)將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。
本學(xué)位論文屬于1、保密囗，在 年解密后適用本授權(quán)書
2、不保密囗√。
（請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“√”）
作者簽名：
中型轎車轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋總成設(shè)計(jì)
本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
1、目的及意義（含國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析）
與我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展一樣，改革開近30年以來，我國汽車工業(yè)的發(fā)展速度驚人。隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，轎車工業(yè)也得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步，汽車產(chǎn)業(yè)逐漸成為我國的支柱產(chǎn)業(yè)。轎車質(zhì)量不斷提升，轎車產(chǎn)品日漸豐富，轎車消費(fèi)環(huán)境越來越寬松，私人購車已形成了中國轎車市場(chǎng)滾滾洪流中的一支主流，轎車進(jìn)入家庭的節(jié)奏越來越快，中國老百姓魂?duì)繅?mèng)繞了一百多年的轎車夢(mèng)也開始變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。在眾多車型中，經(jīng)濟(jì)型轎車成為了人們購車的最愛。尤其是在去年年底下調(diào)車輛購置稅之后，中國今年一月份汽車的銷量甚至超過了美國，成為世界第一。
作為汽車幾大關(guān)鍵總成之一的汽車驅(qū)動(dòng)橋，直接影響著整車的安全性、承載性、平順性和舒適性,其主要零件的設(shè)計(jì)就會(huì)備受關(guān)注。汽車采用前置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)的布置形式，其前橋既是轉(zhuǎn)向橋又是驅(qū)動(dòng)橋，我們稱這種驅(qū)動(dòng)橋?yàn)檗D(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋，轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋在汽車上得到了廣泛的應(yīng)用。它承受著汽車的滿載簧上荷重及地面經(jīng)車輪、車架或承載式車身經(jīng)懸架給予的鉛垂力、縱向力、橫向力及其力矩。汽車車橋的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)參數(shù)除對(duì)汽車的可靠性與耐久性有重要影響外，也對(duì)汽車的行駛性能如動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性，平順性、通過性、機(jī)動(dòng)性和操縱性等有直接影響。因此，車橋的結(jié)構(gòu)型式選擇、設(shè)計(jì)參數(shù)選取及設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)汽車的整車設(shè)計(jì)極其重要。
另外，汽車車橋在汽車的各種總成中也是涵蓋機(jī)械零件、部件、分總成等的品種最多的大總成。驅(qū)動(dòng)橋包含主減速器、差速器、驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置、橋殼；各種齒輪，各種萬向節(jié)，各種軸承，各種油封、墊圈，各種螺栓、螺母、墊圈，輪轂及多種殼體等，轉(zhuǎn)向橋和支持橋則包含汽車最大的模鍛件：前梁或橫梁。轉(zhuǎn)向橋還包含轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向臂、轉(zhuǎn)向梯形臂等模鍛件及轉(zhuǎn)向主銷、主銷上下軸承或襯套、推力軸承球形鉸接等。故設(shè)計(jì)好汽車的驅(qū)動(dòng)橋?qū)ζ嚨挠绊懼卮蟆?
目前轎車普遍都采用發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的布置形式，加上前輪轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋就在轎車上就得到了廣泛的應(yīng)用。它可以降低轎車的制造成本，提高越過障礙的能力，動(dòng)力總成結(jié)構(gòu)更緊湊且減少了一根傳動(dòng)軸，提高了乘員的乘坐舒適性，提高了轎車的機(jī)動(dòng)性，增大了汽車后部的行李箱空間，簡(jiǎn)化了汽車的操縱機(jī)構(gòu)，減少了汽車消耗的材料，降低了制造難度。同時(shí)它也有自身的缺點(diǎn)。前輪驅(qū)動(dòng)并轉(zhuǎn)向需要采用等速萬向節(jié)，其結(jié)構(gòu)和制造工藝均復(fù)雜；前橋負(fù)荷較后軸重，并且前輪工作條件惡劣，輪胎壽命短；上坡行駛時(shí)驅(qū)動(dòng)輪的附著力減小，汽車爬坡能力降低；總體布置工作困難，維修與保養(yǎng)時(shí)的接近性變差；一旦發(fā)生正面碰撞事故，發(fā)動(dòng)機(jī)及其附件損失較大，維修費(fèi)用高。這些缺點(diǎn)隨著研究的深入會(huì)不斷地被解決，或者使之對(duì)汽車使用的影響越來越小。
國內(nèi)外的專家學(xué)者們也在關(guān)注著轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的發(fā)展，驅(qū)動(dòng)橋從非斷開式發(fā)展到斷開式，主減速器從單級(jí)主減速到雙級(jí)主減速，再到輪邊減速、雙速主減速、貫通式主減速，技術(shù)在不斷地成熟完善之中。
2、基本內(nèi)容和技術(shù)方案
基本內(nèi)容：
設(shè)計(jì)過程中要分析驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)要求，也要分析常見轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)、性能及特點(diǎn)，然后設(shè)計(jì)邁騰1.8T轎車的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋，作出轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋裝配總圖；完成主減速器、差速器、半軸、轉(zhuǎn)向節(jié)、橋殼等的位置布置及其結(jié)構(gòu)選擇；最后還要對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)及強(qiáng)度進(jìn)行校核。
技術(shù)方案：
首先了解汽車驅(qū)動(dòng)橋總成的結(jié)構(gòu)型式和布置情況，從所設(shè)計(jì)汽車的類型及使用、生產(chǎn)條件出發(fā)，并和所設(shè)計(jì)汽車的其它部件，尤其是與懸架的結(jié)構(gòu)型式與特性相適應(yīng)，保證整個(gè)汽車預(yù)期使用性能的實(shí)現(xiàn)為目的，考慮到邁騰1.8T轎車使用的前懸架為麥弗遜式獨(dú)立懸架，故選擇斷開式驅(qū)動(dòng)橋。
其次對(duì)驅(qū)動(dòng)橋的主減速器進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括主減速器的結(jié)構(gòu)型式，主減速比的確定，主減速器齒輪計(jì)算載荷的確定，主減速器齒輪基本參數(shù)的選擇，主減速器齒輪的材料及熱處理，主減速器軸承的計(jì)算，主減速器的潤(rùn)滑。
然后確定差速器的結(jié)構(gòu)型式及驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置，計(jì)算出差速器的傳動(dòng)效率及差速器的鎖緊系數(shù)與轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)，選擇汽車半軸的型式，完成對(duì)汽車半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算，并適當(dāng)考慮驅(qū)動(dòng)車輪傳動(dòng)裝置的萬向節(jié)的形式。
最后選擇合理的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，使之與所設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)橋相適應(yīng)，終合考慮轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)橋的之間的位置關(guān)系，避免發(fā)生運(yùn)動(dòng)沖突。
3、進(jìn)度安排
第1周 （2.16~2.22） 網(wǎng)上查詢并收集相關(guān)資料
第2周 （2.23~3.8） 方案構(gòu)思，完成開題報(bào)告
第3~4 周 （3.9~3.22） 校外實(shí)習(xí)，校外資料收集完成實(shí)習(xí)報(bào)告
第5~6周 （3.23~3.29） 進(jìn)行資料整理，完成外文翻譯
第7~9周 （3.30~4.19） 設(shè)計(jì)計(jì)算，草圖繪制
第10~12周（4.20~5.10） 圖樣繪制、編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書、預(yù)答辯
第13~14周（5.11~5.24） 圖樣及說明書整理、資料整理，答辯資格審查
第15周 （5.25~5.31） 提出答辯申請(qǐng)，并作答辯準(zhǔn)備
第16~17周（6.1~6.14） 參加答辯
4、指導(dǎo)教師意見
指導(dǎo)教師簽名：
年 月 日
II
武漢理工大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）
目錄
摘要 1
Abstract 2
1 緒論 3
2 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)方案的選定 3
3 主減速器設(shè)計(jì) 4
3.1 主減速器的結(jié)構(gòu)形式 4
3.2 主減速器的類型 4
3.3 主減速器主、從動(dòng)圓柱齒輪的支承形式 5
3.4 主減速器的基本參數(shù)選擇與計(jì)算 6
4. 差速器的設(shè)計(jì) 15
4.1 差速器結(jié)構(gòu)形式選擇 15
4.2 普通錐齒輪式差速器齒輪設(shè)計(jì) 15
5 驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 21
5.1 半軸的型式 21
5.2 半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 21
5.3 半軸的強(qiáng)度較核 22
5.4 半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料與熱處理 24
6 萬向節(jié)設(shè)計(jì) 25
6.1 萬向節(jié)結(jié)構(gòu)選擇 25
6.2 萬向節(jié)的材料及熱處理 26
7 驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì) 26
8 轉(zhuǎn)向節(jié)設(shè)計(jì) 27
9 結(jié)論與展望 28
參考文獻(xiàn) 29
附錄 30
致謝 34
2
中型轎車轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋總成設(shè)計(jì)
摘要
驅(qū)動(dòng)橋的基本功用是將傳動(dòng)軸或變速器傳來的轉(zhuǎn)矩增大并適當(dāng)降低轉(zhuǎn)速后分配給左、右驅(qū)動(dòng)車輪，其次驅(qū)動(dòng)橋還要承受路面和車架或車身之間的垂直力、縱向力和橫向力，以及制動(dòng)力和反作用力矩等。轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋在驅(qū)動(dòng)橋的基礎(chǔ)上增添了轉(zhuǎn)向的功能，使汽車按照駕駛員的要求行駛。轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋組成包括主減速器、差速器、半軸、萬向節(jié)、驅(qū)動(dòng)橋橋殼等。驅(qū)動(dòng)橋是汽車傳動(dòng)系中主要總成之一。驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)是否合理直接關(guān)系到汽車使用性能的好壞，驅(qū)動(dòng)橋是汽車中的重要部件，它承受著來自路面和懸架之間的一切力和力矩，是汽車中工作條件最惡劣的總成之一，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)會(huì)造成嚴(yán)重的后果。
本文以驅(qū)動(dòng)橋的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法為基礎(chǔ)，詳細(xì)研究了邁騰1.8T轎車的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)方法，提出了比較可行的設(shè)計(jì)思路。根據(jù)這一思路設(shè)計(jì)計(jì)算出數(shù)據(jù)并畫出轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的各零件圖。同時(shí)我也查找了現(xiàn)有的邁騰1.8T轎車的驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)原理，從樣車對(duì)驅(qū)動(dòng)橋的整體構(gòu)造加深了解，結(jié)合最新有關(guān)驅(qū)動(dòng)橋的信息和汽車設(shè)計(jì)書本上的知識(shí)來設(shè)計(jì)計(jì)算、繪制草圖，然后運(yùn)用AUTOCAD軟件繪制總裝配圖，從而提了設(shè)計(jì)工作效率。
關(guān)鍵詞：汽車 驅(qū)動(dòng)橋 主減速器 差速器 半軸
Abstract
The basic function of the Drive Axle is increasing torque which is from drive shaft or transmission and reducing the speed ,then drive it to the left and right driving wheel; secondly drive axle still withstand the vertical force ,longitudinal force and transverse force between the road and bridge or the body frame ,and braking force , reaction torque ,etc. Steering Drive Axle adds the function of shift under the basic of the Drive Axle, so that the car can run according to the driver. Steering Drive Axle include the main drive component, Differential, half axel, universal, Drive Axle Housing, etc. Driving Axle is one of the main assemble of the automotive power train. Whether the design of the Driving Axle is reasonable or not, affect the use of the cars. Driving Axle is the important part of the cars, it withstands the all force and torque between the road and the suspension and its working condition is the worst in cars. If the design is not right it will cause serious consequences.
On the base of the Driving Axle traditional design methods, study the Steering Drive Axle design methods of the Magotan 1.8T carefully and give the practical design methods in this paper. According to this idea and the design data I draw out the parts diagram of the Steering Drive Axle. At the same time I also find the existing Magotan 1.8T sedan Driving Axle structure principle, and better understand the overall structure from the sample car. Combined with the latest information of the Driving Axle and the book of Vehicle Design to design and calculation, draw sketches, and them draw the general assembly drawing with auto CAD software, which raised the rate of the design.
Keywords: Automotive Driving Axle The Main Drive Component Differential Half Axel
3
（學(xué)士學(xué)位論文）
中型轎車轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋總成設(shè)計(jì)
培養(yǎng)單位：
學(xué)科專業(yè)：
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)老師：
學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明
本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包括任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。
作者簽名：
學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書
本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保障、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)學(xué)位論文管理部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)省級(jí)優(yōu)秀學(xué)士論文評(píng)選機(jī)構(gòu)將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。
本學(xué)位論文屬于1、保密囗，在 年解密后適用本授權(quán)書
2、不保密囗√。
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作者簽名：
中型轎車轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋總成設(shè)計(jì)
目錄
摘要 1
Abstract 2
1 緒論 3
2 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)方案的選定 3
3 主減速器設(shè)計(jì) 4
3.1 主減速器的結(jié)構(gòu)形式 4
3.2 主減速器的類型 4
3.3 主減速器主、從動(dòng)圓柱齒輪的支承形式 5
3.4 主減速器的基本參數(shù)選擇與計(jì)算 6
4. 差速器的設(shè)計(jì) 15
4.1 差速器結(jié)構(gòu)形式選擇 15
4.2 普通錐齒輪式差速器齒輪設(shè)計(jì) 15
5 驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 21
5.1 半軸的型式 21
5.2 半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 21
5.3 半軸的強(qiáng)度較核 22
5.4 半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料與熱處理 24
6 萬向節(jié)設(shè)計(jì) 25
6.1 萬向節(jié)結(jié)構(gòu)選擇 25
6.2 萬向節(jié)的材料及熱處理 26
7 驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì) 26
8 轉(zhuǎn)向節(jié)設(shè)計(jì) 27
9 結(jié)論與展望 28
參考文獻(xiàn) 29
附錄 30
致謝 34
36
摘要
驅(qū)動(dòng)橋的基本功用是將傳動(dòng)軸或變速器傳來的轉(zhuǎn)矩增大并適當(dāng)降低轉(zhuǎn)速后分配給左、右驅(qū)動(dòng)車輪，其次驅(qū)動(dòng)橋還要承受路面和車架或車身之間的垂直力、縱向力和橫向力，以及制動(dòng)力和反作用力矩等。轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋在驅(qū)動(dòng)橋的基礎(chǔ)上增添了轉(zhuǎn)向的功能，使汽車按照駕駛員的要求行駛。轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋組成包括主減速器、差速器、半軸、萬向節(jié)、驅(qū)動(dòng)橋橋殼等。驅(qū)動(dòng)橋是汽車傳動(dòng)系中主要總成之一。驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)是否合理直接關(guān)系到汽車使用性能的好壞，驅(qū)動(dòng)橋是汽車中的重要部件，它承受著來自路面和懸架之間的一切力和力矩，是汽車中工作條件最惡劣的總成之一，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)會(huì)造成嚴(yán)重的后果。
本文以驅(qū)動(dòng)橋的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法為基礎(chǔ)，詳細(xì)研究了邁騰1.8T轎車的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)方法，提出了比較可行的設(shè)計(jì)思路。根據(jù)這一思路設(shè)計(jì)計(jì)算出數(shù)據(jù)并畫出轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的各零件圖。同時(shí)我也查找了現(xiàn)有的邁騰1.8T轎車的驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)原理，從樣車對(duì)驅(qū)動(dòng)橋的整體構(gòu)造加深了解，結(jié)合最新有關(guān)驅(qū)動(dòng)橋的信息和汽車設(shè)計(jì)書本上的知識(shí)來設(shè)計(jì)計(jì)算、繪制草圖，然后運(yùn)用AUTOCAD軟件繪制總裝配圖，從而提了設(shè)計(jì)工作效率。
關(guān)鍵詞：汽車 驅(qū)動(dòng)橋 主減速器 差速器 半軸
Abstract
The basic function of the Drive Axle is increasing torque which is from drive shaft or transmission and reducing the speed ,then drive it to the left and right driving wheel; secondly drive axle still withstand the vertical force ,longitudinal force and transverse force between the road and bridge or the body frame ,and braking force , reaction torque ,etc. Steering Drive Axle adds the function of shift under the basic of the Drive Axle, so that the car can run according to the driver. Steering Drive Axle include the main drive component, Differential, half axel, universal, Drive Axle Housing, etc. Driving Axle is one of the main assemble of the automotive power train. Whether the design of the Driving Axle is reasonable or not, affect the use of the cars. Driving Axle is the important part of the cars, it withstands the all force and torque between the road and the suspension and its working condition is the worst in cars. If the design is not right it will cause serious consequences.
On the base of the Driving Axle traditional design methods, study the Steering Drive Axle design methods of the Magotan 1.8T carefully and give the practical design methods in this paper. According to this idea and the design data I draw out the parts diagram of the Steering Drive Axle. At the same time I also find the existing Magotan 1.8T sedan Driving Axle structure principle, and better understand the overall structure from the sample car. Combined with the latest information of the Driving Axle and the book of Vehicle Design to design and calculation, draw sketches, and them draw the general assembly drawing with auto CAD software, which raised the rate of the design.
Keywords: Automotive Driving Axle The Main Drive Component Differential Half Axel
1 緒論
汽車驅(qū)動(dòng)橋位于傳動(dòng)系的末端。其基本功用是增扭、降速和改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，即增大由傳動(dòng)軸或直接從變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，并將轉(zhuǎn)矩合理的分配給左右驅(qū)動(dòng)車輪；其次，驅(qū)動(dòng)橋還要承受作用于路面或車身之間的垂直力，縱向力和橫向力，以及制動(dòng)力矩和反作用力矩等。驅(qū)動(dòng)橋一般由主減速器，差速器，車輪傳動(dòng)裝置和橋殼組成。
設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋時(shí)應(yīng)當(dāng)滿足如下基本要求：
1）選擇適當(dāng)?shù)闹鳒p速比，以保證汽車在給定的條件下具有最佳的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。
2）外廓尺寸小，保證汽車具有足夠的離地間隙，以滿足通過性的要求。
3）齒輪及其它傳動(dòng)件工作平穩(wěn)，噪聲小。
4）在各種載荷和轉(zhuǎn)速工況下有較高的傳動(dòng)效率。
5）具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以承受和傳遞作用于路面和車架或車身間的各種力和力矩；在此條件下，盡可能降低質(zhì)量，尤其是簧下質(zhì)量，減少不平路面的沖擊載荷，提高汽車的平順性。
6）與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)。
7）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工工藝性好，制造容易，維修，調(diào)整方便。
驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式按工作特性分，可以歸并為非斷開式驅(qū)動(dòng)橋和斷開式驅(qū)動(dòng)橋兩大類。當(dāng)驅(qū)動(dòng)車輪采用非獨(dú)立懸架時(shí)，應(yīng)該選用非斷開式驅(qū)動(dòng)橋，稱為非獨(dú)立懸架驅(qū)動(dòng)橋；當(dāng)驅(qū)動(dòng)車輪采用獨(dú)立懸架時(shí)，則應(yīng)該選用斷開式驅(qū)動(dòng)橋，稱為獨(dú)立懸架驅(qū)動(dòng)橋。獨(dú)立懸架驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但大大提高了汽車在不平路面上的行駛平順性。
2 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)方案的選定
本次設(shè)計(jì)的課題為轎車轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)。
現(xiàn)在轎車多采用發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的布置型式，只有高級(jí)轎車出于動(dòng)力性和舒適性方面的考慮才采用后輪驅(qū)動(dòng)的型式。由于汽車都把前輪作為轉(zhuǎn)向輪，故轎車的驅(qū)動(dòng)橋大多數(shù)為轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋。
首先轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋在轎車中是指具有轉(zhuǎn)向功能的驅(qū)動(dòng)橋。其主要功能有：一是把變速器傳出的功率經(jīng)其減速后傳遞給車輪使車輪轉(zhuǎn)動(dòng)；二是通過轉(zhuǎn)向器把方向盤所受的轉(zhuǎn)矩傳遞給轉(zhuǎn)向桿從而使車輪轉(zhuǎn)向。由于要求設(shè)計(jì)的是家用汽車的前驅(qū)動(dòng)橋，要設(shè)計(jì)這樣一個(gè)級(jí)別的驅(qū)動(dòng)橋，一般選用斷開式驅(qū)動(dòng)橋以與獨(dú)立懸架相適應(yīng)。該種形式的驅(qū)動(dòng)橋沒有一個(gè)連接左右驅(qū)動(dòng)車輪的剛性整體外殼或梁。斷開式驅(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)，所以這種橋稱為斷開式的。另外，它又總是與獨(dú)立懸掛相匹配，故又稱為獨(dú)立懸架驅(qū)動(dòng)橋。這種橋的中段，主減速器及差速器等是懸置在車架或車廂底板上，或與脊梁式車架相聯(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)車輪由于采用獨(dú)立懸架則可以彼此獨(dú)立地相對(duì)于車架或車廂作上下擺動(dòng)，相應(yīng)地就要求驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置及其外殼或套管作相應(yīng)擺動(dòng)。
綜上所述，本設(shè)計(jì)選擇斷開式驅(qū)動(dòng)橋的形式。斷開式驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，但它大大增加了離地間隙；減小了簧下質(zhì)量，從而改善了行駛平順性，提高了汽車的平均車速；減小了汽車在行駛時(shí)作用于車輪和車橋上的動(dòng)載荷，提高了零部件的使用壽命；由于驅(qū)動(dòng)車輪與地面的接觸情況及對(duì)各種地形的適應(yīng)性較好，大大增加了車輪的抗側(cè)滑能力；與之相配合的獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)得合理，可增中汽車的不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)，提高汽車的操縱穩(wěn)定性。這種驅(qū)動(dòng)橋在轎車和高通過性的越野汽車上應(yīng)用相當(dāng)廣泛。
3 主減速器設(shè)計(jì)
3.1 主減速器的結(jié)構(gòu)形式
主減速器的結(jié)構(gòu)型式主要是根據(jù)其齒輪的類型，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。
影響主減速型式選擇的因素有汽車類型、使用條件、驅(qū)動(dòng)橋處的離地間隙、驅(qū)動(dòng)橋數(shù)和布置形式以及主減速比,其中的大小影響汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。
驅(qū)動(dòng)橋中主減速器、差速器設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下基本要求：
1)所選擇的主減速比應(yīng)能保證汽車既有最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。
2)外型尺寸要小，保證有必要的離地間隙；齒輪其它傳動(dòng)件工作平穩(wěn)，噪音小。
3)在各種轉(zhuǎn)速和載荷下具有高的傳動(dòng)效率；與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與動(dòng)協(xié)調(diào)。
4)在保證足夠的強(qiáng)度、剛度條件下，應(yīng)力求質(zhì)量小，以改善汽車平順性。
5)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工工藝性好，制造容易，拆裝、調(diào)整方便。
3.2 主減速器的類型
按主減速器的類型分，驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式有多種，基本形式有三種如下：
1）中央單級(jí)減速器。此是驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)中最為簡(jiǎn)單的一種，更具有質(zhì)量小、尺寸緊湊、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，是驅(qū)動(dòng)橋的基本形式，因而廣泛用于主傳動(dòng)比的汽車上。因?yàn)槌擞密囈话?，所以在主傳?dòng)比較小的情況下，應(yīng)盡量采用中央單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋。
2）中央雙級(jí)主減速器。由于上述中央雙級(jí)減速橋均是在中央單級(jí)橋的速比超出一定數(shù)值或牽引總質(zhì)量較大時(shí)，合來說，雙級(jí)減速橋一般均不作為一種基本型驅(qū)動(dòng)橋來發(fā)展，而是作為某一特殊考慮而派生出來的驅(qū)動(dòng)橋存在。
3）中央單級(jí)、輪邊減速器。
其中，中央單級(jí)主減速器在轎車中應(yīng)用廣泛。它有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：
a結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，制造工藝簡(jiǎn)單，成本較低，是驅(qū)動(dòng)橋的基本類型，在傳動(dòng)比較小的乘用車應(yīng)用廣泛；
b乘用車發(fā)動(dòng)機(jī)前置前驅(qū)，使得驅(qū)動(dòng)橋的布置形式要求簡(jiǎn)單，而且結(jié)構(gòu)緊湊；
c隨著公路狀況的改善，特別是高速公路的迅猛發(fā)展，汽車使用條件對(duì)汽車通過性的要求降低。
d與帶輪邊減速器的驅(qū)動(dòng)橋相比，由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋機(jī)械傳動(dòng)效率提高，易損件減少，可靠性提高。
按主減速器齒輪的類型的來分，主減速器分為：螺旋錐齒輪傳動(dòng)主減速器，雙曲面齒輪傳動(dòng)主減速器，圓柱齒輪傳動(dòng)主減速器，蝸輪蝸桿傳動(dòng)主減速器。
1）螺旋錐齒輪傳動(dòng)；
其主、從動(dòng)齒輪軸線相交于一點(diǎn)。交角可以是任意的，但在絕大多數(shù)的汽車驅(qū)動(dòng)橋上，主減速齒輪副都采用90°交角的布置方案。由于輪齒端面重疊的影響，至少有兩對(duì)以上的輪齒同時(shí)嚙合，因此螺旋錐齒輪能承受較大的負(fù)荷。加之其輪齒不是在齒的全長(zhǎng)上同時(shí)嚙合，而是逐漸地由齒的一端連續(xù)而平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向另一端，因此其工作平穩(wěn)，即使在高速動(dòng)轉(zhuǎn)時(shí)，噪聲和振動(dòng)也很小。
2）雙曲面齒輪傳動(dòng)：
其特點(diǎn)是主、從動(dòng)齒輪的軸線不相交而呈空間交叉。其空間交叉角也都采用90°夾角。主動(dòng)齒輪軸相對(duì)于從動(dòng)齒輪軸有向上的偏移，稱為上偏置或下偏置。該偏移量稱為雙曲面齒輪的偏移距。當(dāng)偏移距大到一定程度時(shí)，可使一個(gè)齒輪軸從另一個(gè)齒輪軸的上面或下面通過。這樣就能在每個(gè)齒輪的兩側(cè)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益處。與螺旋錐齒輪由于齒輪副的軸線相交而使主、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其主動(dòng)齒輪的螺旋角大于從動(dòng)齒輪的螺旋角，因此，雙曲面齒輪傳動(dòng)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)大于從動(dòng)齒輪的。這就使雙曲面齒輪傳動(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)度及剛度。其增大的程度與偏移距的大小有關(guān)。另外，由于雙曲面齒輪傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪的直徑及螺旋角都較大，所以相嚙合輪齒的當(dāng)量曲率半徑比相應(yīng)的螺旋錐齒輪當(dāng)量半徑大，其結(jié)果是齒面間的接觸應(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)荷可提高達(dá)175%。如果雙曲面主動(dòng)齒輪的螺旋角變大，則不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)可減小，所以可選用較少的齒數(shù)，這有利于大傳動(dòng)比的傳動(dòng)。當(dāng)要求傳動(dòng)比較大而輪廓尺寸有限時(shí)，采用雙曲面齒輪傳動(dòng)更為合理。因?yàn)槿绻３謨煞N傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪軸徑相等，則雙曲面從動(dòng)齒輪的直徑比螺旋錐齒輪的小。
3）蝸桿-蝸輪傳動(dòng)簡(jiǎn)稱蝸輪傳動(dòng)：
蝸輪傳動(dòng)在汽車的驅(qū)動(dòng)橋上也有所應(yīng)用。蝸輪傳動(dòng)相對(duì)于螺旋錐齒輪及雙曲面齒輪傳動(dòng)有一系列的優(yōu)點(diǎn)。首先，在結(jié)構(gòu)質(zhì)量較小的情況下，采用蝸輪傳動(dòng)時(shí)單級(jí)減速即可得到大的傳動(dòng)比。因此，在超重型汽車上，當(dāng)高速發(fā)動(dòng)機(jī)與相對(duì)較低車速和較大輪胎直徑之間的配合要求有大的主減速比（通常）時(shí)，主減速器采用一級(jí)蝸輪傳動(dòng)最為方便，這時(shí)就不需要有第二級(jí)減速了。而主減速器采用其他類型的齒輪時(shí)，就需要用結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、輪廓尺寸及質(zhì)量均較大且傳動(dòng)效率較低的雙級(jí)減速；其次，蝸輪傳動(dòng)在整個(gè)使用期間在任何轉(zhuǎn)速下都能工作得非常平穩(wěn)、最為靜寂無噪聲；再者，與錐齒輪傳動(dòng)相比，蝸輪傳動(dòng)更便于汽車的總體布置及貫通式多橋驅(qū)動(dòng)的布置。另外，蝸輪傳動(dòng)還具有：能傳遞大的載荷，使用壽命長(zhǎng)，在整個(gè)使用期間有高的傳動(dòng)效率，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、拆裝方便、調(diào)整容易等一系列的優(yōu)點(diǎn)。與螺旋錐齒輪及雙曲面齒輪主減速器相比，其惟一的缺點(diǎn)是要用昂貴的有色金屬（青銅）制造，材料成本高，因此未能在大批量生產(chǎn)的汽車上推廣應(yīng)用。
由于邁騰1.8T的轎車的發(fā)動(dòng)機(jī)采用的是橫置的形式，變速器也采用橫置式，所以動(dòng)力輸出的方向正好與前橋軸線的方向平行。因此，此設(shè)計(jì)不必采用圓錐齒輪來改變動(dòng)力旋轉(zhuǎn)的方向，采用圓柱齒輪傳動(dòng)就可以滿足要求。一般采用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，驅(qū)動(dòng)橋?yàn)閿嚅_式。動(dòng)力通過左右兩根半軸傳遞給車輪。
3.3 主減速器主、從動(dòng)圓柱齒輪的支承形式
現(xiàn)代汽車主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承型式有以下兩種：
1) 懸臂式：齒輪以其輪齒大端一側(cè)的軸頸懸臂式地支承于一對(duì)軸承的外側(cè)；
2) 騎馬式：齒輪前后兩端的軸頸均以軸承支承，故又稱為“兩端支承式”。
采用騎馬式支承結(jié)構(gòu)，可以使剛度大為增加，使齒輪在載荷作用下的變形大為減小，約減小到懸臂式支承的1/30以下。由于結(jié)構(gòu)的原因，主減速器的小斜齒輪采用騎馬式安裝，而主減速器的大齒輪也采用騎馬式安裝。
3.4 主減速器的基本參數(shù)選擇與計(jì)算
3.4.1 主減速比的確定
主減速比的大小對(duì)主減速器的結(jié)構(gòu)型式、輪廓尺寸、質(zhì)量以及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)性都有直接的影響。主減速比的選擇，應(yīng)在汽車總體設(shè)計(jì)時(shí)和傳動(dòng)系的總傳動(dòng)比（包括變速器、分動(dòng)器和取力器、驅(qū)動(dòng)橋等傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比）一起由汽車的整車動(dòng)力計(jì)算來確定。由于發(fā)動(dòng)機(jī)的工作條件和汽車傳動(dòng)系的傳動(dòng)比（包括主減速比）有關(guān)，可以采用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)與傳動(dòng)系的傳動(dòng)比及主減速比進(jìn)行最優(yōu)匹配，以使汽車獲得最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。
對(duì)于具有很大功率儲(chǔ)備的轎車、客車、長(zhǎng)途公共汽車，尤其是對(duì)競(jìng)賽汽車來說，在給定發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率的情況下，所選擇的值應(yīng)能保證這些汽車有盡可能高的最高車速。這時(shí)值就按下式來確定：
（3-1）
式中：——車輪的滾動(dòng)半徑，m；
——最大功率時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，r/min；
——汽車的最高車速，km/h；
——變速器最高擋傳動(dòng)比，通常為1。
查閱邁騰1.8T轎車的有關(guān)資料得：輪胎類型與規(guī)格：215/55 R16
其中：215為輪胎名義斷面寬度（mm）；
55為輪胎名義高寬比（扁平率）；
R為子午線結(jié)構(gòu)代號(hào)；
16為輪輞名義直徑（in）；
查長(zhǎng)度單位換算表得：1英寸=2.54厘米
因此：輪輞名義尺寸直徑16in=2.54*16cm=40.64cm
所以車輪的自由半徑為r=40.64*10/2+215*0.55=321.45mm
對(duì)汽車作靜力學(xué)分析時(shí)，應(yīng)該用靜力學(xué)半徑；而作運(yùn)動(dòng)學(xué)分析時(shí)，應(yīng)該用滾動(dòng)半徑。但通常不計(jì)它們的差別統(tǒng)稱為車輪半徑r。在本設(shè)計(jì)中認(rèn)為二者數(shù)值相同。即：
查資料得：
最大功率時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為：暫取
汽車最高車速為：
變速器最高檔傳動(dòng)比為：
代入公式(3-1)得
為計(jì)算方便取
3.4.2 主減速器齒輪計(jì)算載荷的確定
由于汽車行駛時(shí)傳動(dòng)系載荷的不穩(wěn)定性，因此要準(zhǔn)確地算出主減速器齒輪的計(jì)算載荷是比較困難的。通常是將發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩配以傳動(dòng)系最低擋傳動(dòng)比時(shí)和驅(qū)動(dòng)車輪在良好路面上開始滑轉(zhuǎn)時(shí)這兩種情況下作用在主減速器從動(dòng)齒輪上的轉(zhuǎn)矩（）的較小者，作為載貨汽車和越野汽車在強(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，即：
(3-2)
(3-3)
式中：——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，N·m；
——由發(fā)動(dòng)機(jī)至所計(jì)算的主減速器從動(dòng)齒輪之間的傳動(dòng)系最低檔傳動(dòng)比；
——傳動(dòng)系上述傳動(dòng)部分的傳動(dòng)效率，??；
——由于“猛接合”離合器而產(chǎn)生沖擊載荷時(shí)的超載系數(shù)，對(duì)于一般載貨汽車、礦用汽車和越野汽車以及液力傳動(dòng)及自動(dòng)變速器的各類汽車取；當(dāng)性能系數(shù)時(shí)，可取，或由實(shí)驗(yàn)決定；
n——該汽車的驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目；
——汽車滿載時(shí)一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋給水平地面的最大負(fù)荷（對(duì)于驅(qū)動(dòng)橋來說，應(yīng)考慮到汽車最大加速時(shí)的負(fù)荷增大量），N；
——輪胎對(duì)地面的附著系數(shù)，對(duì)于安裝一般輪胎的公路用汽車，?。粚?duì)于越野汽車，??；對(duì)于安裝專門的防滑寬輪胎的高級(jí)轎車，計(jì)算時(shí)可??；
——車輪的滾動(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)橋之間的傳動(dòng)效率和傳動(dòng)比（例如輪邊減速等）
查資料得：
N·m
由后面式（3-5）計(jì)算得，故：
由于該轎車只有一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋則：
由后面計(jì)算得：汽車滿載有總重量為，
查參考文獻(xiàn)[1]汽車軸荷分配中乘用車發(fā)動(dòng)機(jī)前置前驅(qū)滿載時(shí)前軸分配為。本設(shè)計(jì)中取58%，
由于該轎車是安裝一般輪胎的公路用汽車，則：
由上面計(jì)算可得：m
由經(jīng)驗(yàn)得：
由于該轎車無輪邊減速器，則：
將上述參數(shù)值代入公式（3-2）、（3-3）中計(jì)算得：
N·m
N·m
汽車的類型很多，行駛工況又非常復(fù)雜，轎車一般在高速輕載條件下工作，而礦用汽車和越野汽車則在高負(fù)荷低車速條件下工作，沒有簡(jiǎn)單的公式可算出汽車的正常持續(xù)使用轉(zhuǎn)矩。但對(duì)于公路車輛來說，使用條件較非公路車輛穩(wěn)定，其正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩根據(jù)所謂平均比牽引力的值來確定，即主減速器從動(dòng)齒輪的平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩為
N·m （3-4）
式中：——汽車滿載總重量，N；
——所牽引的掛車的滿載總重量，N，但僅用于牽引車的計(jì)算；
——車輪的滾動(dòng)半徑，m；
——道路滾動(dòng)阻力系數(shù)，計(jì)算時(shí)對(duì)于轎車可取=0.010～0.015；對(duì)于載貨汽車可取0.015～0.020；對(duì)城越野汽車可取0.020～0.035；
——汽車正常使用時(shí)的平均爬坡能力系數(shù)，通常對(duì)轎車取0.08；對(duì)載貨汽車和城市公共汽車取0.05～0.09；對(duì)長(zhǎng)途公共汽車取0.06～0.10；對(duì)越野汽車取0.09～0.30；
——汽車或汽車列車的性能系數(shù)：
(3-5)
當(dāng)時(shí)，取
、、、和等見式(3-2)和式（3-3）下的說明。
由參考文獻(xiàn)[1]得查得汽車總質(zhì)量的計(jì)算方法：
乘用車的總質(zhì)量是指裝備齊全，并按規(guī)定裝滿客、貨時(shí)的整車質(zhì)量。
乘用車的總質(zhì)量由整備質(zhì)量、乘員和駕駛員質(zhì)量以及乘員的行李質(zhì)量三部分組成。其中，乘員和駕駛員每人質(zhì)量按每人質(zhì)量按65kg計(jì)，于是：
該式中，n為包括駕駛員在內(nèi)的載客數(shù)；a為行李系數(shù)，可按參考文獻(xiàn)[1]表1-5提供的數(shù)據(jù)取用。
邁騰1.8T的整車整備質(zhì)量為1540Kg；
故；
即；
由于是轎車，所以；
由上得：
；
轎車選用，??；
汽車正常使用時(shí)的平均爬坡能力系數(shù)，通常對(duì)轎車??；
經(jīng)計(jì)算
則按計(jì)算得：
把各參數(shù)代入式（3-4）中得到：
N·m
3.4.3 主減速器齒輪基本參數(shù)的選擇
3.4.3.1 主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)的選擇
對(duì)一單級(jí)主減速器，首先根據(jù)的大小選擇主減速器主、從動(dòng)齒輪的齒數(shù)。為了使磨合均勻，之間應(yīng)避免有公約數(shù)；為了得到理想的齒面重疊系數(shù)，其齒數(shù)之和對(duì)于載貨汽車應(yīng)不小于40，對(duì)于轎車應(yīng)不小于50。
3.4.3.2 斜齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算
由于齒輪轉(zhuǎn)速比較高，選用硬齒面。
先按輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再較核齒面接觸強(qiáng)度，其設(shè)計(jì)步驟如下：
先選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力：
均選用20CrMnTi鋼滲碳淬火，硬度56～62HRC。
由參考文獻(xiàn)[4]圖5-32C查得彎曲疲勞極限應(yīng)力；
由參考文獻(xiàn)[4]圖5-33C查得接觸疲勞極限應(yīng)力；
3.4.3.2.1 按輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由式參考文獻(xiàn)[4]中式（5-45b）知:
（3-6）
1）確定輪齒的許用彎曲應(yīng)力
按參考文獻(xiàn)[4]（5-26）計(jì)算
兩齒輪的許用彎曲應(yīng)力，（）分別按下式確定
（3-7）
式中：——試驗(yàn)齒輪齒根的彎曲疲勞極限，查參考文獻(xiàn)[4]圖5-32；
——試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)，本書采用國家標(biāo)準(zhǔn)給定的值計(jì)算時(shí)，；
——彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)，一般取。當(dāng)考慮齒輪工作在有限壽
命時(shí)，彎曲疲勞許用應(yīng)力可以提高的系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[4]圖5-34；
——彎曲強(qiáng)度的最小安全系數(shù)。一般傳動(dòng)取=1.3～1.5；重要傳動(dòng)取=1.6～3.0；
由上得：
取，，
把各參數(shù)代入式（3-7）中得：
2)計(jì)算小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩
N·m
3）選取載荷系數(shù)K
因?yàn)槭切饼X輪傳動(dòng)，且加工精度為了7級(jí)，故K可選小些，取K=1.4
4）初步選定齒輪參數(shù)
取,.
取，
5）齒寬系數(shù)的選擇：
選大值時(shí)，可減小直徑，從而減小傳動(dòng)的中心距，并在一定程度上減輕包括箱體在內(nèi)的整個(gè)傳動(dòng)裝置的重量，但是卻增大了齒寬和軸向尺寸，增加了載荷分布的不均勻性。
的推薦值為：
當(dāng)為軟齒面時(shí)，齒輪相對(duì)于軸承對(duì)稱布置時(shí)，=0.8～1.4；
非對(duì)稱布置時(shí)，=0.6～1.2；
懸臂布置或開式傳動(dòng)時(shí)，=0.3～0.4。
當(dāng)為硬齒面時(shí)，上述值相應(yīng)減小50%。
取=0.5，并?。?
得到u=84/23=3.652。
6）確定復(fù)合系數(shù)
因兩輪所選材料及熱處理相同，則相同，故設(shè)計(jì)時(shí)按小齒輪的復(fù)合齒形系數(shù)代入即可。而
由參考文獻(xiàn)[4]圖5-38查得=4.18
將上述參數(shù)代入式（3-6），得
按參考文獻(xiàn)[4]表5-1取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，取mm
則中心距
為了便于加工和校驗(yàn)，取中心距a=166.1618mm
故得到
7）計(jì)算其它幾何尺寸
取
取mm
3.4.3.2.2 校核齒面的接觸強(qiáng)度
由參考文獻(xiàn)[4]式（5-47）可知
（3-8）
為彈性系數(shù)，當(dāng)齒輪都為鋼制，
代入公式（3-8）得
齒面許用接觸應(yīng)力按參考文獻(xiàn)[4]式（5-27）計(jì)算，因?yàn)橹鳒p速器為較重要傳動(dòng)，取最小安全系數(shù)，，，則
因?yàn)椋式佑|疲勞強(qiáng)度也足夠。
3.4.3.3 主減速器齒輪參數(shù)表
表3-1主減速器斜齒輪的參數(shù)：
分度圓直徑
齒頂高
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
全齒高
端面齒厚
端面齒距
法面齒距
4. 差速器的設(shè)計(jì)
汽車在行使過程中，左右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過的路程往往是不相等的，左右兩輪胎內(nèi)的氣壓不等、胎面磨損不均勻、兩車輪上的負(fù)荷不均勻而引起車輪滾動(dòng)半徑不相等；左右兩輪接觸的路面條件不同，行使阻力不等等。這樣，如果驅(qū)動(dòng)橋的左、右車輪剛性連接，則不論轉(zhuǎn)彎行使或直線行使，均會(huì)引起車輪在路面上的滑移或滑轉(zhuǎn)，一方面會(huì)加劇輪胎磨損、功率和燃料消耗，另一方面會(huì)使轉(zhuǎn)向沉重，通過性和操縱穩(wěn)定性變壞。為此，在驅(qū)動(dòng)橋的左右車輪間都裝有輪間差速器。
差速器是個(gè)差速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用來在兩輸出軸間分配轉(zhuǎn)矩，并保證兩輸出軸有可能以不同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，用來保證各驅(qū)動(dòng)輪在各種運(yùn)動(dòng)條件下的動(dòng)力傳遞，避免輪胎與地面間打滑。差速器按其結(jié)構(gòu)特征可分為齒輪式、凸輪式、蝸輪式和牙嵌自由輪式等多種形式。
4.1 差速器結(jié)構(gòu)形式選擇
汽車上廣泛采用的差速器為對(duì)稱錐齒輪式差速器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量較小等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。它可分為普通錐齒輪式差速器、摩擦片式差速器和強(qiáng)制鎖止式差速器。普通錐齒輪式差速器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為錐齒輪。齒輪差速器要圓錐齒輪式和圓柱齒輪式兩種。強(qiáng)制鎖止式差速器就是在對(duì)稱式錐齒輪差速器上設(shè)置差速鎖。當(dāng)一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)時(shí)，可利用差速鎖使差速器不起差速作用。差速鎖在軍用汽車上應(yīng)用較廣。
差速器結(jié)構(gòu)形式選擇對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器。普通的對(duì)稱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(少數(shù)汽車采用3 個(gè)行星齒輪，小型、微型汽車多采用2 個(gè)行星齒輪)，行星齒輪軸(不少裝4個(gè)行星齒輪的差逮器采用十字軸結(jié)構(gòu))，半軸齒輪及行星齒輪墊片等組成。由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)、制造方便、用在公路汽車上也很可靠等優(yōu)點(diǎn)，最廣泛地用在轎車、客車和各種公路用載貨汽車上．有些越野汽車也采用了這種結(jié)構(gòu)，但用到越野汽車上需要采取防滑措施。例如加進(jìn)摩擦元件以增大其內(nèi)摩擦，提高其鎖緊系數(shù)；或加裝可操縱的、能強(qiáng)制鎖住差速器的裝置——差速鎖等。
4.2 普通錐齒輪式差速器齒輪設(shè)計(jì)
由于在差速器殼上裝著主減速器的從動(dòng)齒輪，所以在確定主減速器從動(dòng)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主減速器從動(dòng)齒輪軸承支座及主動(dòng)齒輪導(dǎo)向軸承支座的限制。
4.2.1 差速器齒輪的基本參數(shù)的選擇
1）行星齒輪數(shù)目的選擇
轎車常用2個(gè)行星齒輪，載貨汽車和越野汽車多用4個(gè)行星齒輪，少數(shù)汽車采用3個(gè)行星齒輪。在必要時(shí)轎車也可以采用4個(gè)行星齒輪的結(jié)構(gòu)。
由于所設(shè)計(jì)的是中級(jí)轎車，故優(yōu)先采用2個(gè)行星齒輪的結(jié)構(gòu)。但由于在采用2個(gè)行星齒輪的情況下，后續(xù)校核過程中會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)度校核不合格的情況，所以采用4個(gè)行星齒輪的結(jié)構(gòu)。
2）行星齒輪球面半徑的確定
圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu)尺寸，通常取決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)際上也代表了差速器圓錐齒輪的節(jié)錐距，因此在一定程度上也表征了差速器的強(qiáng)度。
球面半徑可按如下的經(jīng)驗(yàn)公式確定：
（4-1）
式中：——行星齒輪球面半徑系數(shù)，=2.52~2.99，對(duì)于有4個(gè)行星齒輪的轎車和公路載貨汽車取小值；對(duì)于有2個(gè)行星齒輪的轎車以及所有的越野汽車和礦用汽車取大值；取=2.52；
——計(jì)算轉(zhuǎn)矩，取式（3-2），式（3-3）計(jì)算值的較小值，N·m；
取N·m；
；
差速器行星齒輪球面半徑確定以后，可根據(jù)下式預(yù)選其節(jié)距：
取為36.4mm
3）行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)的選擇
為了獲得較大的模數(shù)從而使齒輪有較高的強(qiáng)度，應(yīng)使行星齒輪的齒數(shù)盡量少，但一般不應(yīng)少于10。半軸齒輪的齒數(shù)采用14～25。大多數(shù)汽車的半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比在1.5～2的范圍內(nèi)。
差速器的各個(gè)行星齒輪與2個(gè)半軸齒輪是同時(shí)嚙合的，因此在確定這兩種齒輪的齒數(shù)時(shí)，應(yīng)考慮它們之間的裝配關(guān)系。在任何圓錐行星齒輪式差速器中，左、右兩半軸齒輪的齒數(shù)之和，必須能被行星齒輪的數(shù)目所整除，以便行星齒輪能均勻地分布于半軸齒輪的軸線周圍，否則差速器將無法安裝。即應(yīng)滿足的安裝條件為
（4-2）
式（4-2）中：——左、右半軸齒輪的齒數(shù)，對(duì)于對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器來說，；
——行星齒輪的數(shù)目；
I——任意整數(shù)；
由于本設(shè)計(jì)選用的差速器為對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器，選定半軸齒輪齒數(shù)為，行星齒輪數(shù)目，行星齒輪齒數(shù)為10。
4）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
首先初步求出行星齒輪與半軸齒輪的節(jié)錐角：
；
式中：，——分別為行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)。
再按下式初步求出圓錐齒輪的大端端面模數(shù)m:
考慮到差速齒輪彎曲應(yīng)力的校核，取
求出模數(shù)m后，節(jié)圓直徑d即可根據(jù)齒數(shù)z及模數(shù)m由下式求得：
5)壓力角
汽車差速器齒輪過去都選用20°壓力角，這時(shí)齒高系數(shù)為1，而最少齒數(shù)為13。目前大都選用22°30′的壓力角，齒高系數(shù)為0.8，最少齒數(shù)可減少到10，并且小齒輪（行星齒輪）齒頂不變尖的條件下，還可由切向修正加大半軸齒輪的齒厚，從而使行星齒輪與半軸齒輪趨于等強(qiáng)度。由于這種齒形的最少齒數(shù)比壓力角為20°的少，故可用較大的模數(shù)以提高輪齒的強(qiáng)度。某些重型汽車和礦用汽車的差速器也可采用20°壓力角。本設(shè)計(jì)中選用壓力角為22°30′。
6）行星齒輪安裝孔直徑及其深度L
行星齒輪安裝孔的直徑與行星齒輪軸的名義直徑相同，而行星齒輪安裝孔的深度L就是行星齒輪在其軸上的支承長(zhǎng)度。通常取
（4-3）
（4-4）
（4-5）
式中：——差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩，N·m；
——行星齒輪數(shù)目；
——如圖4-6所示，為行星齒輪支承面中點(diǎn)至錐頂?shù)木嚯x，mm;,為半軸齒輪齒面寬中點(diǎn)處的直徑，而（如參考文獻(xiàn)[3]圖4-6）；
；
——支承面的許用擠壓應(yīng)力，取為98MPa。
差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩為N·m；
取。
4.2.2 差速器齒輪的幾何尺寸計(jì)算與強(qiáng)度計(jì)算
汽車差速器齒輪的彎曲應(yīng)力為：
（4-6）
式中：T——差速器一個(gè)行星齒輪給予一個(gè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩，N·m；其計(jì)算式為：
（4-7）
式中：——計(jì)算轉(zhuǎn)矩，按、（見式（3-2）、式（3-3））兩者中的較小者和（式（3-4））計(jì)算，N·m；
——差速器行星齒輪數(shù)目；
——半軸齒輪齒數(shù)；
——計(jì)算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)。
，，，，F(xiàn)，m——見參考文獻(xiàn)[3]式（3-44）下說明；
按上式并以計(jì)算所得的汽車差速器齒輪輪齒的彎曲應(yīng)力，不應(yīng)大于210.9MPa；
按，兩種計(jì)算轉(zhuǎn)矩中的較小值進(jìn)行計(jì)算時(shí)，彎曲應(yīng)力不應(yīng)大于980MPa。
查參考文獻(xiàn)[3]：
——超載系數(shù)，見參考文獻(xiàn)[3]式（3-11）下的說明；
——質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于汽車驅(qū)動(dòng)橋齒輪，當(dāng)輪齒接觸良好、調(diào)節(jié)及徑向跳動(dòng)精度高時(shí)，可取=1；
——尺寸系數(shù)，反映材料性質(zhì)的不均勻性，與齒輪尺寸與熱處理等有關(guān)。當(dāng)端面模數(shù)時(shí)，；
——載荷分配系數(shù)，當(dāng)兩個(gè)齒輪均用騎馬式支承式時(shí)，=1.00～1.10；
當(dāng)一個(gè)齒輪用騎馬式支承時(shí)，=1.10～1.25.支承剛度大時(shí)取小值。
——計(jì)算齒輪的齒面寬,mm；
；
——端面模數(shù)，mm；
參數(shù)的選取與計(jì)算：
N·m
N·m
以計(jì)算所得的汽車差速器齒輪輪齒的彎曲應(yīng)力：
按，兩種計(jì)算轉(zhuǎn)矩中的較小值進(jìn)行計(jì)算所得的汽車差速器齒輪輪齒的彎曲應(yīng)力：
兩種情況下都校核成功，說明此設(shè)計(jì)合理。
4.2.2 汽車行星齒輪和半軸齒輪的參數(shù)表
國標(biāo)規(guī)定，，，。
表4-1標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪傳動(dòng)的幾何參數(shù)及尺寸計(jì)算（）
名稱
代號(hào)
計(jì)算公式
行星齒輪
半軸齒輪
分度圓錐角
齒頂高
齒根高
分度圓直徑
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
錐距
齒頂角
（收縮頂隙傳動(dòng)）
齒根角
頂錐角
=38.0561
=64.0454
根錐角
5 驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)
驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置位于汽車傳動(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節(jié)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)半軸將差速器半軸齒輪與輪轂連接起來。
5.1 半軸的型式
半軸的型式主要取決于半軸的支承型式。普通非斷開式驅(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而分為半浮式、3/4浮式和全浮式。半浮式半軸以其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，而端部則以具有圓錐面的軸頸及鍵與車輪輪轂相固定，或以凸緣直接與車輪輪盤及制動(dòng)鼓相聯(lián)接。因此，半浮式半軸除傳遞轉(zhuǎn)矩外，還要承受車輪傳來的彎矩。由此可見，半浮式半軸所承受的載荷較復(fù)雜，但它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、尺寸緊湊、造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)，故被質(zhì)量較小、使用條件較好、承載負(fù)荷也不大的轎車和微型客、貨汽車所采用。
基于上述特點(diǎn)，邁騰1.8T轎車選用半浮式半軸的結(jié)構(gòu)。
5.2 半軸的設(shè)計(jì)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)合理地確定其計(jì)算載荷。
邁騰1.8T轎車的驅(qū)動(dòng)型式為，查參考文獻(xiàn)[3]表5-1可得：
半軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩：
（5-1）
式中：——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩；
——差速器的轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)，對(duì)于圓錐行星齒輪差速器可?。?；
——變速器I擋傳動(dòng)比；
——主減速比；
N·m
由參考文獻(xiàn)[3]式（5-16）得
（5-2）
取許用應(yīng)力
代入計(jì)算得：
出于對(duì)安全系數(shù)以及半軸強(qiáng)度的較核的考慮，取d=36mm。
5.3 半軸的強(qiáng)度較核
5.3.1 三種可能工況
計(jì)算時(shí)首先應(yīng)合理地確定作用在半軸上的載荷，應(yīng)考慮到以下三種可能的載荷工況：
1)縱向力（驅(qū)動(dòng)力或制動(dòng)力）最大時(shí)，附著系數(shù)在計(jì)算時(shí)取0.8，沒有側(cè)向力作用；
2)側(cè)向力最大時(shí)即汽車發(fā)生側(cè)滑時(shí)，側(cè)滑時(shí)輪胎與地面的側(cè)向附著系數(shù)在計(jì)算時(shí)取站1.0，沒有縱向力作用；
3)垂向力最大時(shí)（發(fā)生在汽車以可能的高速通過不平路面時(shí)）這時(shí)不考慮縱向力和側(cè)向力的作用。
故縱向力最大時(shí)不會(huì)有側(cè)向力作用，而側(cè)向力最大時(shí)也不會(huì)有縱向力作用。
5.3.2 半浮式半軸計(jì)算載荷的確定：
1）縱向力最大和側(cè)向力為0：
此時(shí)垂向力，縱向力最大值，計(jì)算時(shí)可取1.2，
取為0.8。
半軸彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為：
(5-3)
(5-4)
式(5-3),(5-4)中，a為輪轂支承軸承到車輪中心平面之間的距離，
合成應(yīng)力為：
(5-5)
計(jì)算得：
，
2）側(cè)向力最大和縱向力=0,此時(shí)意味著汽車發(fā)生側(cè)滑。
外輪上的垂直反力和內(nèi)輪上的垂直反力分別為:
(5-6)
(5-7)
式中，為汽車質(zhì)心高度，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取為0.35；
為輪距，查資料得；
為側(cè)滑附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)可取為1.0；
外輪上的側(cè)向力和內(nèi)輪上的側(cè)向力分別為
(5-8)
(5-9)
內(nèi)外車輪上的總側(cè)向力為。
這樣，外輪半軸的彎曲應(yīng)力為和內(nèi)輪半軸的彎曲應(yīng)力分別為：
(5-10)
(5-11)
計(jì)算得：
3）汽車通過不平路面，垂向力最大，縱向力=0，側(cè)向力=0
此時(shí)垂直力最大值為
(5-12)
式中，k為運(yùn)載系數(shù)。
乘用車：k=1.75;貨車：k=2.0;越野車：k=2.5.
半軸彎曲應(yīng)力為
(5-13)
由于邁騰1.8T轎車為乘用車，故K=1.75，
綜上述計(jì)算得，均未超過半軸的許用應(yīng)力500MPa，故半軸強(qiáng)度校核滿足要求。
5.4 半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料與熱處理
在半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為了使花鍵的內(nèi)徑不致過多地小于其桿部直徑，常常將半軸加工花鍵的端部設(shè)計(jì)得粗一些，并適當(dāng)?shù)販p小花鍵的深度，因此花鍵齒數(shù)發(fā)布相應(yīng)增多，一般為10齒（轎車半軸）至18齒（載貨汽車半軸）。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)盡量增大各過渡部分的圓角半徑以減小應(yīng)力集中。重型車半軸的桿部較粗，外端突緣也很大，當(dāng)無較大鍛造設(shè)備時(shí)可采用兩端均為花鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu)，且取相同花鍵參數(shù)以簡(jiǎn)化工藝。在現(xiàn)代汽車半軸上，漸開線花鍵用得較廣，但也有用矩形或梯形花鍵的。
半軸多采用含鉻的中碳合金鋼制造，如40Cr，40CrMnMo，40CrMnSi，40CrMoA，35CrMnSi，35CrMnTi等。40MnB是我國研制出的新鋼種，作為半軸材料效果很好。半軸的熱處理過去都采用調(diào)質(zhì)處理的方法，調(diào)質(zhì)后要求桿部硬度為HB388-444（突緣部分可低至HB248）。近年來采用高頻、中頻感應(yīng)淬火的工藝日益增多。這種處理方法使半軸表面淬火硬度達(dá)HRC52-63，硬化層深約為其半徑的1/3，心部硬度可定為HRC30-35；不淬火區(qū)（突緣等）的硬度可定在HB248-277范圍內(nèi)。由于硬化層本身的強(qiáng)度較高，加之在半軸表面形成大的殘余壓應(yīng)力，以及采用噴丸處理、滾壓半軸突緣根部過渡圓角等工藝，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)度提高得十分顯著。由于這些先進(jìn)工藝的采用，不用合金鋼而采用中碳（40號(hào)、45號(hào)）鋼的半軸也日益增多。
6 萬向節(jié)設(shè)計(jì)
6.1 萬向節(jié)結(jié)構(gòu)選擇
對(duì)于轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋，在其驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置中必須采用萬向節(jié)傳動(dòng)，以便使轉(zhuǎn)向車輪能夠轉(zhuǎn)向。在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋上，常常在通往左右轉(zhuǎn)向車輪的傳動(dòng)裝置中和靠近車輪處，各安裝一個(gè)等速萬向節(jié)。固定型球籠式萬向節(jié)（RF節(jié)圖6-1）和伸縮型球籠式萬向節(jié)（VL節(jié)圖6-2）廣泛應(yīng)用于采用獨(dú)立懸架的轎車轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋，如紅旗、桑塔納、捷達(dá)、寶來、奧迪等轎車的前橋。其中RF節(jié)用于靠近車輪處，VL節(jié)用于靠近驅(qū)動(dòng)橋處（如圖6-3）。因此在本設(shè)計(jì)中也采用這兩種萬向節(jié)。
圖6-1 固定型球籠式萬向節(jié)
圖6-2 伸縮型球籠式萬向節(jié)
圖6-3 RF節(jié)與VL節(jié)在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中的布置
6.2 萬向節(jié)的材料及熱處理
在傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，鋼球與滾道間產(chǎn)生較大的接觸應(yīng)力，因此對(duì)材料要求較高。球形殼和星形套采用15NiMo低碳合金鋼制造，并經(jīng)滲碳、淬火、回火處理；鋼球則選用軸承用鋼球，材料為15Cr。
7 驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)
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)過橋殼傳到懸架及車架或車廂上。因此橋殼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(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)考慮汽車的類型、使用要求、制造條件、材料供應(yīng)等。
橋殼的結(jié)構(gòu)型式大致分為可分式橋殼、整體式橋殼和組合式橋殼：
1）可分式橋殼
可分式橋殼的整個(gè)橋殼由一個(gè)垂直接合面分為左右兩部分，每一部分均由一個(gè)鑄件殼體和一個(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。在裝配主減速器及差速器后左右兩半橋殼是通過在中央接合面處的一圈螺栓聯(lián)成一個(gè)整體。其特點(diǎn)是橋殼制造工藝簡(jiǎn)單、主減速器軸承支承剛度好。但對(duì)主減速器的裝配、調(diào)整及維修都很不方便，橋殼的強(qiáng)度和剛度也比較低。過去這種所謂兩段可分式橋殼見于輕型汽車，由于上述缺點(diǎn)現(xiàn)已很少采用。
2）整體式橋殼
整體式橋殼的特點(diǎn)是將整個(gè)橋殼制成一個(gè)整體，橋殼猶如一整體的空心粱，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)整好以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。整體式橋殼按其制造工藝的不同又可分為鑄造整體式、鋼板沖壓焊接式和鋼管擴(kuò)張成形式三種。
3)組合式橋殼
優(yōu)點(diǎn)：從動(dòng)齒輪軸承的支承剛度較好，主減速器的裝配、調(diào)整比可分式橋殼方便，然而要求有較高的加工精度，常用于轎車、輕型貨車中。
考慮汽車的類型、使用要求、制造條件、材料供應(yīng)等。邁騰1.8T驅(qū)動(dòng)橋橋殼的結(jié)構(gòu)型式應(yīng)該選擇組合式橋殼。
8 轉(zhuǎn)向節(jié)設(shè)計(jì)
轉(zhuǎn)向節(jié)在汽車中承受汽車前部載荷，支承并帶動(dòng)前輪繞主銷轉(zhuǎn)動(dòng)面使汽車轉(zhuǎn)向。在汽車行駛狀態(tài)下，它承受著多變的沖擊載荷，需要有很高的強(qiáng)度。參考富康轎車的轉(zhuǎn)向節(jié)，本設(shè)計(jì)中選用如下圖所示的萬向節(jié)。
圖8-1
9 結(jié)論與展望
經(jīng)過幾個(gè)月時(shí)間的設(shè)計(jì)，在同學(xué)和老師的幫助下，終于完成了邁騰1.8T轎車的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)工作。本文按照劉惟信編著的《汽車車橋設(shè)計(jì)》一書詳細(xì)研究了轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)方案，提出了比較可行的設(shè)計(jì)思路，并按照這一思路進(jìn)行詳細(xì)地計(jì)算，最終根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)繪制出轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的總裝配圖及其零部件圖。
在設(shè)計(jì)過程中，查閱了很多汽車相關(guān)的資料，對(duì)大學(xué)期間學(xué)到的汽車知識(shí)有了更高層次的認(rèn)識(shí)。通過親自查找資料和分析計(jì)算，充分鍛煉了自己設(shè)計(jì)的能力；通過發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題，體驗(yàn)到了設(shè)計(jì)的樂趣；在繪圖的過程中，我熟悉并掌握了CAD制圖的一些標(biāo)準(zhǔn)和技巧，當(dāng)然也會(huì)存在一些問題，期待批評(píng)指正。用CAD繪過圖之后，我更深刻地體會(huì)到CAD制圖的效率，也認(rèn)識(shí)到其成為主流的深層原因。手繪零件圖后，我進(jìn)一步熟悉了手繪圖紙的各個(gè)細(xì)節(jié)，同時(shí)進(jìn)一步感受到了手繪圖紙的麻煩與機(jī)繪圖紙的簡(jiǎn)便。
通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，考驗(yàn)了我在大學(xué)所學(xué)的知識(shí)，是我大學(xué)四年課程的一次大的總結(jié)。在設(shè)計(jì)過程中，我明顯地感覺到自己專業(yè)知識(shí)不足、專業(yè)經(jīng)驗(yàn)欠缺以及知識(shí)面狹窄。我以后會(huì)努力拓展自己的知識(shí)面，積累各方面的經(jīng)驗(yàn)，彌補(bǔ)專業(yè)知識(shí)的不足，使自己得到全面的發(fā)展，在以后的工作中作出理大的成績(jī)。
隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，轎車會(huì)走進(jìn)千家萬戶，普通老百姓擁有自己的轎車不將只是夢(mèng)想，隨著新車型的推出，轎車轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)工作將會(huì)變得更為頻繁。為了提高工作效率和降低開發(fā)成本，越來越多的軟件和技術(shù)將會(huì)應(yīng)用到傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作中去，CAD、CAE技術(shù)也會(huì)得到廣泛的應(yīng)用。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)可以了解到，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作根本達(dá)不到轎車輕量化的要求，零部件也不一定能夠達(dá)到所需的強(qiáng)度要求，隨著有限元技術(shù)和優(yōu)化分析軟件的發(fā)展，設(shè)計(jì)工作將會(huì)變得更合理，優(yōu)化設(shè)計(jì)需要兼顧的因素也會(huì)越來越多，約束條件和優(yōu)化目標(biāo)越來越復(fù)雜，優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果也會(huì)更加滿足轎車所需要達(dá)到的要求。這樣將設(shè)計(jì)結(jié)果應(yīng)用到實(shí)踐中才會(huì)更有實(shí)際意義。
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