《HG7161汽車設(shè)計(jì)-驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì).doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《HG7161汽車設(shè)計(jì)-驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì).doc（37頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

機(jī)電工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 設(shè)計(jì)題目: HG7161汽車設(shè)計(jì)——驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 2011年 05 月25 日 目次 1.設(shè)計(jì)題目分析……………………………………………………………………3 2.主減速器設(shè)計(jì)……………………………………………………………………4 2.1 減速器的結(jié)構(gòu)形式…………………………………………………………4 2.2 主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………5 2.3主減速器錐齒輪的主要參數(shù)選擇 …………………………………………6 2.4 主減速器錐齒輪的材料……………………………………………………10 2.5 主減速器圓弧齒螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算…………………………………10 2.6 主減速器軸承計(jì)算及選擇…………………………………………………13 3.差速器的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………18 3.1 差速器結(jié)構(gòu)形式選擇…………………………………………………………19 3.2 差速器參數(shù)確定………………………………………………………………20 3.3 差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算………………………………………22 3.4 差速器直齒錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算……………………………………………23 4.半軸的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………24 4.1半軸型式……………………………………………………………………24 4.2半軸參數(shù)設(shè)計(jì)及計(jì)算…………………………………………………………26 4.3半軸花鍵的強(qiáng)度計(jì)算…………………………………………………………28 4.4半軸其他主要參數(shù)的選擇……………………………………………………29 4.5半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料與熱處理……………………………………………29 5.橋殼及橋殼附件設(shè)計(jì)……………………………………………………………30 5.1驅(qū)動(dòng)橋殼結(jié)構(gòu)方案選擇……………………………………………………30 5.2驅(qū)動(dòng)橋殼強(qiáng)度計(jì)算…………………………………………………………32 5.3材料的選擇…………………………………………………………………34 設(shè)計(jì)總結(jié)……………………………………………………………………………35 致 謝……………………………………………………………………………36 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………37 1.設(shè)計(jì)題目分析： 本次設(shè)計(jì)題目為轎車驅(qū)動(dòng)器，車型為HG7161家用乘用車。 具體參數(shù)如下： 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速： 4000r/min 最大扭矩： 180N.m 汽車總重量： 1560kg 主傳動(dòng)比： 3.56。 設(shè)計(jì)要求： 驅(qū)動(dòng)橋處于動(dòng)力傳動(dòng)系的末端，其基本功能是增大由傳動(dòng)軸或變速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩，并將動(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架或車身之間的垂直立、縱向力和橫向力。驅(qū)動(dòng)橋一般由主減速器、差速器、車輪傳動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)橋殼。 設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋時(shí)應(yīng) 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(guò)性的要求。 3） 齒輪及其他傳動(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)橋分為斷開式和非斷開式。在選擇的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)從所設(shè)計(jì)的汽車類型及使用、生產(chǎn)條件出發(fā)，還得和所設(shè)計(jì)的其他部件結(jié)合，尤其是懸架，一次保證整車的預(yù)期性能和使用要求。 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式與驅(qū)動(dòng)車輪的懸架形式密切相關(guān)。當(dāng)車輪采用非獨(dú)立懸架時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋應(yīng)為非斷開式；當(dāng)采用獨(dú)立懸架時(shí)，為保證運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)，驅(qū)動(dòng)橋應(yīng)為斷開式。具有橋殼的非斷開式驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造工藝行好、成本低、工作可靠、維修調(diào)整容易，廣泛應(yīng)用于各種載貨汽車、客車及多數(shù)的越野汽車和小轎車上。但整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋均屬于簧下質(zhì)量，對(duì)于汽車平順性和降低動(dòng)載荷不利。斷開式驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，但它大大地增加了離地間隙；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，大大增強(qiáng)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，可增加汽車的不足轉(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(guò)性的越野車上應(yīng)用相當(dāng)廣泛。 本課題要求設(shè)計(jì)HG7161家用乘用車的驅(qū)動(dòng)橋，根據(jù)結(jié)構(gòu)、成本和工藝等特點(diǎn)，所以我們采用非斷開式驅(qū)動(dòng)橋，這樣，成本低，制造加工簡(jiǎn)單，便于維修。 2.主減速器設(shè)計(jì) 2.1減速器的結(jié)構(gòu)形式 主減速器的結(jié)構(gòu)形式主要是根據(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形式的不同而異。 1， 主減速器的齒輪類型 主減速器的齒輪有弧齒錐齒輪，雙曲面齒輪，圓柱齒輪和蝸輪蝸桿等形式?，F(xiàn)代汽車驅(qū)動(dòng)橋的主減速器齒輪廣泛采用螺旋錐齒輪。螺旋錐齒輪傳動(dòng)在承受較高載荷時(shí)，工作平穩(wěn)，噪音小，滑動(dòng)速度低，作用在齒面上的接觸負(fù)荷也小。所以本題采用單級(jí)錐齒輪。 2，主減速器主，從動(dòng)錐齒輪的支承形式 本題為設(shè)計(jì)輕型轎車，所以采用懸臂式安裝。采用懸臂式安裝時(shí)，為保證齒輪的剛度，主動(dòng)齒軸頸應(yīng)盡可能加大，并使二軸承間距離比懸臂距離大2.5倍以上。 2.2 主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算 1， 主減速器計(jì)算載荷的確定 發(fā)動(dòng)機(jī)選擇 HG7161輕型轎車大多采用CAF488Q1發(fā)動(dòng)機(jī)，所以此處也采用此發(fā)動(dòng)機(jī)。其參數(shù)最大扭矩為：180N.m/4000rpm。 主減速比i0的確定 對(duì)于具有很大功率儲(chǔ)備的轎車、長(zhǎng)途公共汽車尤其是競(jìng)賽車來(lái)說(shuō)，在給定發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率及其轉(zhuǎn)速的情況下，所選擇的i值應(yīng)能保證這些汽車有盡可能高的最高車速。這時(shí)i值應(yīng)按下式來(lái)確定： 式中 ---------車輪的滾動(dòng)半徑，此處給定輪胎型號(hào)為185/65R14，所以滾動(dòng)半徑為18565%+1425.4/2=298.05mm。 igh---------變速器量高檔傳動(dòng)比。igh =0.67 把nn=4000r/n , =184km/h代入上式 計(jì)算得i=3.64 1） 、按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最低擋傳動(dòng)比確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Ｔce Tce= 式中： Tce---------計(jì)算轉(zhuǎn)矩，Nm； Temax---------發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩；Temax =180N.m n---------計(jì)算驅(qū)動(dòng)橋數(shù)， n= 1； if---------分動(dòng)器傳動(dòng)比， if= 1； i0---------主減速器傳動(dòng)比， i0=3.64； η---------變速器傳動(dòng)效率， η=0.90； k---------液力變矩器變矩系數(shù)， K=1； Kd---------由于猛接離合器而產(chǎn)生的動(dòng)載系數(shù)，Kd=1； i1---------變速器最低擋傳動(dòng)比，i1=3.66； 將數(shù)據(jù)代入上式可得： Tce=2158.23N.m 2）、按驅(qū)動(dòng)輪打滑轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 式中：--------每個(gè)驅(qū)動(dòng)軸上的重量，為60%G=60%16200=9720N --------加速時(shí)重量轉(zhuǎn)移系數(shù)，此處為1.1； ----------輪胎與路面的附著系數(shù)，對(duì)于一般輪胎的公路用汽車在良好的混凝土或?yàn)r青路上可取0.85； ---------車輪滾動(dòng)半徑，0.298m； ---------車輪到從動(dòng)錐齒輪間的傳動(dòng)比，取1； ----------車輪到從動(dòng)錐齒輪間的傳動(dòng)效率，一般為0.9； 將數(shù)據(jù)代入公式可得到=3009.2 N.m 3）、按汽車日常行駛平均轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 式中：----------汽車總重量，16200N； -----------車輪滾動(dòng)半徑，0.298m； ------------從動(dòng)錐齒輪到輪邊減速比，取1； -----------驅(qū)動(dòng)軸傳動(dòng)效率，圓弧錐齒輪取0.90； -----------公路坡度系數(shù)，它代表汽車在設(shè)計(jì)時(shí)要求能夠持續(xù)爬坡的能力，而不是公路的坡度系數(shù)，取0.06； -----------性能系數(shù)，代表汽車在坡度上的加速能力，取0.017； 代入公式可得：=413.03 所以，N.m 最大計(jì)算扭矩取1，2計(jì)算的較小值，所以 2158.23N.m 計(jì)算轉(zhuǎn)矩： N.m 2.3主減速器錐齒輪的主要參數(shù)選擇 1)主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)z1和z2 選擇主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)考慮如下因素； 為了嚙合平穩(wěn)、噪音小和具有高的疲勞強(qiáng)度，大小齒輪的齒數(shù)和不少于40在轎車主減速器中，小齒輪齒數(shù)不小于9。 查閱《汽車課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》資料表6-4，主減速器的傳動(dòng)比為3.64，初定主動(dòng)齒輪齒數(shù)z1=11，從動(dòng)齒輪齒數(shù)z2=40。 所以計(jì)算得i=3.64，2158.23N.m，N.m。 2）從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑和端面模數(shù) 對(duì)于單級(jí)主減速器，增大尺寸會(huì)影響驅(qū)動(dòng)橋殼的離地間隙，減小又會(huì)影響跨置式主動(dòng)齒輪的前支承座的安裝空間和差速器的安裝。 可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式初選，即 ——直徑系數(shù)，一般取13.0～16.0 ——從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，，為Tce和Tcs中的較小者 所以 =（13.0～16.0）=（167.99～206.77） 初選=200 則=/=200/40=5 初選=5mm， 則=200 根據(jù)=來(lái)校核=5選取的是否合適，其中=（0.3～0.4） 此處，=（0.3～0.4）=（3.88～5.17），因此滿足校核。 主動(dòng)錐齒輪大端模數(shù) =（0.598～0.692） =5.20～6.02 取=6mm，所以=66mm 3） 主，從動(dòng)錐齒輪齒面寬和 錐齒輪齒面過(guò)寬并不能增大齒輪的強(qiáng)度和壽命，反而會(huì)導(dǎo)致因錐齒輪輪齒小端齒溝變窄引起的切削刀頭頂面過(guò)窄及刀尖圓角過(guò)小，這樣不但會(huì)減小了齒根圓角半徑，加大了集中應(yīng)力，還降低了刀具的使用壽命。此外，安裝時(shí)有位置偏差或由于制造、熱處理變形等原因使齒輪工作時(shí)載荷集中于輪齒小端，會(huì)引起輪齒小端過(guò)早損壞和疲勞損傷。另外，齒面過(guò)寬也會(huì)引起裝配空間減小。但齒面過(guò)窄，輪齒表面的耐磨性和輪齒的強(qiáng)度會(huì)降低。 對(duì)于從動(dòng)錐齒輪齒面寬，推薦不大于節(jié)錐的0.3倍，即，而且應(yīng)滿足，對(duì)于汽車主減速器圓弧齒輪推薦采用： =0.155200=31 一般習(xí)慣使錐齒輪的小齒輪齒面寬比大齒輪稍大，使其在大齒輪齒面兩端都超出一些，通常小齒輪的齒面加大10%較為合適，在此取=1.1=34 4） 中點(diǎn)螺旋角 齒錐齒輪副的中點(diǎn)螺旋角是相等的，選時(shí)應(yīng)考慮它對(duì)齒面重合度，輪齒強(qiáng)度和軸向力大小的影響，越大，則也越大，同時(shí)嚙合的齒越多，傳動(dòng)越平穩(wěn)，噪聲越低，而且輪齒的強(qiáng)度越高，應(yīng)不小于1.25，在1.5～2.0時(shí)效果最好，但過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致軸向力增大。 汽車主減速器弧齒錐齒輪的平均螺旋角為35～40，而商用車選用較小的值以防止軸向力過(guò)大，通常取35。 5） 螺旋方向 主、從動(dòng)錐齒輪的螺旋方向是相反的。螺旋方向與錐齒輪的旋轉(zhuǎn)方向影響其所受的軸向力的方向，當(dāng)變速器掛前進(jìn)擋時(shí)，應(yīng)使主動(dòng)錐齒輪的軸向力離開錐頂方向，這樣可使主、從動(dòng)齒輪有分離的趨勢(shì)，防止輪齒因卡死而損壞。所以主動(dòng)錐齒輪選擇為左旋，從錐頂看為逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)，這樣從動(dòng)錐齒輪為右旋，從錐頂看為順時(shí)針，驅(qū)動(dòng)汽車前進(jìn)。 6） 法向壓力角 加大壓力角可以提高齒輪的強(qiáng)度，減少齒輪不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)，但對(duì)于尺寸小的齒輪，大壓力角易使齒頂變尖及刀尖寬度過(guò)小，并使齒輪的端面重疊系數(shù)下降，一般對(duì)于“格里森”制主減速器螺旋錐齒輪來(lái)說(shuō)，在此輕型轎車選擇壓力角 7） 具體參數(shù)如下表 參數(shù)及其計(jì)算確定 名 稱 代號(hào) 計(jì) 算 公 式 和 說(shuō) 明 計(jì)算結(jié)果 軸交角 按需要確定，一般，最常用 螺旋角 通常，最常用。 名 稱 代號(hào) 計(jì) 算 公 式 和 說(shuō) 明 計(jì)算結(jié)果 大端分度圓直徑 按照經(jīng)驗(yàn)公式初定，得到端面模數(shù)，然后 分錐角 ， 外錐距 齒寬系數(shù) 齒寬 中點(diǎn)模數(shù) 中點(diǎn)法向模數(shù) 中點(diǎn)分度圓直徑 中點(diǎn)錐距 頂隙 ，頂隙系數(shù) 齒頂高 ，齒頂高系數(shù) ， 齒根高 , 工作齒高 全齒高 齒根角 齒頂高 頂錐角 根錐角 2.4 主減速器錐齒輪的材料 驅(qū)動(dòng)橋錐齒輪的工作條件是相當(dāng)惡劣的，與傳動(dòng)系其它齒輪相比，具有載荷大、作用時(shí)間長(zhǎng)、變化多、有沖擊等特點(diǎn)。因此，傳動(dòng)系中的主減速器齒輪是個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。主減速器錐齒輪的材料應(yīng)滿足如下的要求： a） 具有高的彎曲疲勞強(qiáng)度和表面接觸疲勞強(qiáng)度，齒面高的硬度以保證有高的耐磨性。 b） 齒輪芯部應(yīng)有適當(dāng)?shù)捻g性以適應(yīng)沖擊載荷，避免在沖擊載荷下齒根折斷。 c） 鍛造性能、切削加工性能以及熱處理性能良好，熱處理后變形小或變形規(guī)律易控制。 d） 選擇合金材料是，盡量少用含鎳、鉻呀的材料，而選用含錳、釩、硼、鈦、鉬、硅等元素的合金鋼。 汽車主減速器錐齒輪與差速器錐齒輪目前常用滲碳合金鋼制造，主要有20CrMnTi、20MnVB、20MnTiB、22CrNiMo和16SiMn2WMoV。滲碳合金鋼的優(yōu)點(diǎn)是表面可得到含碳量較高的硬化層（一般碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%～1.2%），具有相當(dāng)高的耐磨性和抗壓性，而芯部較軟，具有良好的韌性。因此，這類材料的彎曲強(qiáng)度、表面接觸強(qiáng)度和承受沖擊的能力均較好。由于鋼本身有較低的含碳量，使鍛造性能和切削加工性能較好。其主要缺點(diǎn)是熱處理費(fèi)用較高，表面硬化層以下的基底較軟，在承受很大壓力時(shí)可能產(chǎn)生塑性變形，如果滲碳層與芯部的含碳量相差過(guò)多，便會(huì)引起表面硬化層的剝落。在此選擇材料為20CrMnTi。 為改善新齒輪的磨合，防止其在余興初期出現(xiàn)早期的磨損、擦傷、膠合或咬死，錐齒輪在熱處理以及精加工后，作厚度為0.005～0.020mm的磷化處理或鍍銅、鍍錫處理。對(duì)齒面進(jìn)行應(yīng)力噴丸處理，可提高25%的齒輪壽命。對(duì)于滑動(dòng)速度高的齒輪，可進(jìn)行滲硫處理以提高耐磨性。 2.5 主減速器圓弧齒螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 （1） 單位齒長(zhǎng)上的圓周力 在汽車主減速器齒輪的表面耐磨性，常常用其在輪齒上的假定單位壓力即單位齒長(zhǎng)圓周力來(lái)估算 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí) N／mm 式中：——發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩，在此取180； ——變速器的傳動(dòng)比；3.66 ——主動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑，在此取66mm. 按上式 N／mm （2）輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算 汽車主減速器錐齒輪的齒根彎曲應(yīng)力為 N/ 式中：——該齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，=2158.23Nm;=413.03Nm. 　——超載系數(shù)；在此取1.0 　——尺寸系數(shù)，反映材料的不均勻性，與齒輪尺寸和熱處理有關(guān)， 　　　　　　當(dāng)ｍ時(shí)，，在此＝0.67 　——載荷分配系數(shù)，跨置式，取1。 　——質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于汽車驅(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1.0; 　——計(jì)算齒輪的齒面寬，31mm; 　——端面模數(shù)，5mm; 　——計(jì)算彎曲應(yīng)力的綜合系數(shù)（或幾何系數(shù)），它綜合考慮了齒形系數(shù)?！　　? 　　　　載荷作用點(diǎn)的位置、載荷在齒間的分布、有效齒面寬、應(yīng)力集中系數(shù)及慣性系數(shù)等對(duì)彎曲應(yīng)力計(jì)算的影響。計(jì)算彎曲應(yīng)力時(shí)本應(yīng)采用輪齒中點(diǎn)圓周力與中點(diǎn)端面模數(shù)，今用大端模數(shù)，而在綜合系數(shù)中進(jìn)行修正。按圖2-1選取小齒輪的＝0.198. 按上式＝471.17N/< 700N/ =90.17 N/<700N/ 所以主減速器齒輪滿足彎曲強(qiáng)度要求。 圖2-1 彎曲計(jì)算用綜合系數(shù)J (3) 輪齒的表面接觸強(qiáng)度計(jì)算 　　 錐齒輪的齒面接觸應(yīng)力為 N/　　　　　 式中：——主動(dòng)齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩；=2158.23Nm;=413.03Nm. 　　　——材料的彈性系數(shù)，對(duì)于鋼制齒輪副取232.6/mm; 　 ，，——與上一式相同； ——尺寸系數(shù)，它考慮了齒輪的尺寸對(duì)其淬透性的影響，在缺乏經(jīng)驗(yàn)的情況下，可取1.0； ——表面質(zhì)量系數(shù)，決定于齒面最后加工的性質(zhì)（如銑齒，磨齒等），即表面粗糙度及表面覆蓋層的性質(zhì)（如鍍銅，磷化處理等）。一般情況下，對(duì)于制造精確的齒輪可取1.0 ——計(jì)算接觸應(yīng)力的綜合系數(shù)（或稱幾何系數(shù)）。它綜合考慮了嚙合齒面的相對(duì)曲率半徑、載荷作用的位置、輪齒間的載荷分配系數(shù)、有效尺寬及慣性系數(shù)的因素的影響，按圖2-2選取=0.254 按上式=2135.8〈2800N/ =334.45〈2800N/ 所以均滿足要求。 以上公式（2-6）～（2-10）以及圖2-1，圖2-2均參考《汽車車橋設(shè)計(jì)》［１］ 圖2-2 接觸計(jì)算用綜合系數(shù) 2.6主減速器軸承計(jì)算及選擇 1．錐齒輪齒面上的作用力 錐齒輪在工作過(guò)程中，相互嚙合的齒面上作用有一法向力。該法向力可分解為沿齒輪切向方向的圓周力、沿齒輪軸線方向的軸向力及垂直于齒輪軸線的徑向力。 為計(jì)算作用在齒輪的圓周力，首先需要確定計(jì)算轉(zhuǎn)矩。汽車在行駛過(guò)程中，由于變速器擋位的改變，且發(fā)動(dòng)機(jī)也不全處于最大轉(zhuǎn)矩狀態(tài)，故主減速器齒輪的工作轉(zhuǎn)矩處于經(jīng)常變化中。實(shí)踐表明，軸承的主要損壞形式為疲勞損傷，所以應(yīng)按輸入的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩進(jìn)行計(jì)算。作用在主減速器主動(dòng)錐齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩可按下式計(jì)算： 　(2-11) 式中：——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，在此取180Nm； 　　　，…——變速器在各擋的使用率，可參考表2-3選??； 　　　，…——變速器各擋的傳動(dòng)比； 　　　，…——變速器在各擋時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)的利用率，可參考表2-3選取； 表2-3　及的參考值 經(jīng)計(jì)算為157.88Ｎｍ (1) 齒寬中點(diǎn)處的圓周力F ＝N　 式中：——作用在該齒輪上的轉(zhuǎn)矩，作用在主減速器主動(dòng)錐齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩，為上式計(jì)算結(jié)果。 ——該齒輪的齒面寬中點(diǎn)處的分度圓直徑. 對(duì)于圓錐齒輪的齒面中點(diǎn)的分度圓直徑 經(jīng)計(jì)算＝200-31.sin74.624=170.11mm =46.78mm 按上式主減速器主動(dòng)錐齒輪齒寬中點(diǎn)處的圓周力 ==928.11N （2）錐齒輪的軸向力和徑向力 圖2-3 主動(dòng)錐齒輪齒面的受力圖 如圖2-3，主動(dòng)錐齒輪螺旋方向?yàn)樽笮?，從錐頂看旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針，F(xiàn) 為作用在節(jié)錐面上的齒面寬中點(diǎn)A處的法向力，在A點(diǎn)處的螺旋方向的法平面內(nèi)，F(xiàn)分解成兩個(gè)相互垂直的力F和，F(xiàn)垂直于OA且位于∠OO′A所在的平面，位于以O(shè)A為切線的節(jié)錐切平面內(nèi)。在此平面內(nèi)又可分為沿切線方向的圓周力F和沿節(jié)圓母線方向的力。F與之間的夾角為螺旋角，F(xiàn)與之間的夾角為法向壓力角，這樣就有： 作用在主動(dòng)錐齒輪齒面上的軸向力A和徑向力R分別為 由以上二式可計(jì)算得： =735.95N =225.31N 以上二式參考《汽車設(shè)計(jì)》。 2.主減速器軸承載荷的計(jì)算 軸承的軸向載荷就是上述的齒輪的軸向力。采用圓錐滾子軸承作支承時(shí)，應(yīng)考慮徑向力所應(yīng)起的派生軸向力的影響。而軸承的徑向載荷則是上述齒輪的徑向力，圓周力及軸向力這三者所引起的軸承徑向支承反力的向量和。當(dāng)主減速器的齒輪尺寸，支承形式和軸承位置已確定，則可計(jì)算出軸承的徑向載荷。 軸承布置圖如下： 其中：a=120mm，b=45mm，c=70mm，d=108mm。 軸承受力如下表 軸承號(hào) 力的名稱 公 式 計(jì) 算 結(jié) 果 A 徑向力 1276.2N 軸向力 735.95N B 徑向力 352.99N 軸向力 0 0 C 徑向力 793.44N 軸向力 225.31N D 徑向力 657.22N 軸向力 0 0 3.錐齒輪軸承型號(hào)的確定 軸承A 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P ==0.58 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表15-7 有 錐齒輪圓錐滾子軸承e值為0.36，故 >e，由此得X=0.4,Y=1.7。另外查得載荷系數(shù)fp=1.2。 P=fp（XFr+YFa） 將各參數(shù)代入式中，有： P=1761.6N 軸承應(yīng)有的基本額定動(dòng)負(fù)荷C′r Cr= 式中： ft—溫度系數(shù)，查文獻(xiàn)[4]，得ft=1； ε—滾子軸承的壽命系數(shù)，查文獻(xiàn)[4]，得ε=10/3； n—軸承轉(zhuǎn)速，r/min； L′h—軸承的預(yù)期壽命，5000h； 對(duì)于無(wú)輪邊減速器的驅(qū)動(dòng)橋來(lái)說(shuō)，主減速器的從動(dòng)錐齒輪軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 r/min 式中：——輪胎的滾動(dòng)半徑，m ——汽車的平均行駛速度，km/h;對(duì)于載貨汽車和公共汽車可取30～35 km/h，在此取50 km/h。 所以有上式可得==446.3 r/min 而主動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速=446.33.64=1624.6r/min 將各參數(shù)代入式中，有； C′r=11.28kN 初選軸承型號(hào) 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表15-7，初選圓錐滾子軸承7207E。 =51.5kN>11.28kN 驗(yàn)算7205E圓錐滾子軸承的壽命 Lh= 將各參數(shù)代入上式中，有： Lh =165030h>5000h 所選擇7207E圓錐滾子軸承的壽命高于預(yù)期壽命，故選7207E軸承,經(jīng)檢驗(yàn)?zāi)軡M足。 同樣的選擇方法，軸承B選擇7208E型圓錐滾子軸承，軸承C選擇7210E型，軸承D選擇7210E型，經(jīng)以上相同方法驗(yàn)證均滿足要求。 另外， 對(duì)于軸，需滿足： P---軸傳遞的功率，67kw A。=110，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-3，高等教育出版社 所以，主動(dòng)齒輪軸，28.1mm， 從動(dòng)齒輪軸，43.3mm，以上軸承也都滿足。 3.差速器的設(shè)計(jì) 汽車在行使過(guò)程中，左右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過(guò)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(guò)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(lái)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(lái)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。 3.1 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。 普通齒輪式差速器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為齒輪式。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。 查閱文獻(xiàn)[5]經(jīng)方案論證，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。 圖3-2 普通的對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器 1，12-軸承；2-螺母；3，14-鎖止墊片；4-差速器左殼；5，13-螺栓； 6-半軸齒輪墊片； 7-半軸齒輪；8-行星齒輪軸；9-行星齒輪；10-行星齒輪墊片；11-差速器右殼 3.2差速器參數(shù)確定 1，行星齒輪差速器的確定 1）行星齒輪數(shù)目的選擇 依照《汽車工程手冊(cè)》，轎車及一般乘用車多用2個(gè)行星齒輪，貨車汽車和越野汽車多用4個(gè)，少數(shù)騎車用個(gè)行星齒輪。本車差速器應(yīng)選行星齒輪數(shù)為2個(gè)（輕載乘用車汽車） 2）行星齒輪球面半徑的確定 差速器的尺寸通常決定于，它就是行星齒輪的安裝尺寸，可根據(jù)公式來(lái)確定。 =2.99=45.843mm 式中：— 行星齒輪球面半徑系數(shù)，=2.52~2.99（有四個(gè)行星齒輪的轎車和公路用貨車取小值；有2個(gè)行星齒輪的轎車，以及越野汽車、礦用汽車取大值）；在此取2.95 — 差速器計(jì)算扭矩。在此為2158.23N.m 計(jì)算得 38.12mm 取38mm 3）預(yù)選其節(jié)錐距 mm 4）行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)的選擇 為了得到較大的模數(shù)，以使齒輪有較高的強(qiáng)度，行星齒輪的齒數(shù)應(yīng)盡量少，但一般不少于10。半軸齒輪齒數(shù)取14~25；半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比多在1.5~2范圍內(nèi)；左、右半軸齒輪的齒數(shù)和必須能被行星齒輪的數(shù)目所整除，否則將不能安裝。根據(jù)這些要求初定半軸齒輪齒數(shù)為18；差速器行星輪個(gè)數(shù)為2，齒數(shù)為10。 5）行星齒輪節(jié)錐角、模數(shù)和節(jié)圓直徑的初步確定 行星齒輪和半軸齒輪的節(jié)錐角、計(jì)算如下： 6）大端模數(shù)及節(jié)圓直徑的計(jì)算 mm 取4mm 分度圓直徑 ， m mm 7）壓力角 過(guò)去汽車差速器齒輪都選用壓力角，這時(shí)齒高系數(shù)為1，而最少齒數(shù)為13?，F(xiàn)在大都選用的壓力角，齒高系數(shù)為0.8，最少齒數(shù)可減少至10。某些重型汽車也可選用壓力角。` 所以初定壓力角為 8) 行星齒輪安裝孔直徑及其深度的確定 根據(jù)《汽車工程手冊(cè)》中： mm 式中：— 差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩，N.m； — 行星齒輪數(shù)；2 — 為行星齒輪支撐面中點(diǎn)到錐頂?shù)木嚯x（，為半軸齒輪齒面寬中點(diǎn)處的直徑，而），計(jì)算結(jié)果為28.8mm； —支撐面的許用擠壓應(yīng)力，取為69N/mm。 3.3差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算 1.行星齒輪齒數(shù) （應(yīng)盡量取小值） 取10 2.半軸齒輪齒數(shù) 且須滿足安裝條件 取18 3.模數(shù) 4.變位系數(shù) 5.齒頂高系數(shù) 6.徑向間隙系數(shù) 7.齒面寬 8.齒工作高 9.齒全高 10.壓力角 11.軸交角 12.節(jié)圓直徑 13.節(jié)錐角 14.節(jié)錐距 15. 周節(jié) 16.齒頂高 17.齒根高 3.4差速器直齒錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 差速器齒輪主要進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算，對(duì)疲勞壽命則不予考慮，這是因?yàn)樾行驱X輪在工作中經(jīng)常只起等臂推力桿的作用，僅在左、右驅(qū)動(dòng)車輪有轉(zhuǎn)速差時(shí)行星齒輪與半軸齒輪之間才有相對(duì)滾動(dòng)的緣故。 汽車的差速器齒輪的彎曲應(yīng)力為： （N/mm） 式中： —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； —主減速?gòu)膭?dòng)輪所傳遞的扭矩； —行星齒輪數(shù)目； —半軸齒輪齒數(shù)； —超載系數(shù)，一般載貨汽車、礦用汽車和越野汽車，以及液力傳動(dòng)的各類汽車均??； —質(zhì)量系數(shù)，對(duì)驅(qū)動(dòng)橋齒輪可?。? —尺寸系數(shù)，當(dāng)端面模數(shù)mm時(shí)，?。? —載荷分配系數(shù)，當(dāng)兩個(gè)齒輪均為騎馬式支撐時(shí)， ?。? 、——分別為計(jì)算齒輪的齒面寬（mm）、和模數(shù)； —汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力計(jì)算用的綜合系數(shù)；查表為0.258 —許用彎曲應(yīng)力為980N/mm； 當(dāng)T。為2158.23N.m時(shí)， N.m 計(jì)算得mpa>980 不滿足要求，所以將F增大至25mm 再次計(jì)算得=697.1<980，符合要求 當(dāng)T。為時(shí)， N.m =133.41<980Mpa 即滿足要求。 4.半軸的設(shè)計(jì) 4.1半軸型式 從差速器傳出來(lái)的扭矩經(jīng)過(guò)半軸，輪轂最后傳給車輪，所以半軸是傳動(dòng)系中傳遞扭矩的一個(gè)重要零件。 半軸由于受力情況不同，它有半浮動(dòng)式、3/4浮動(dòng)式和全浮動(dòng)式三種型式。半軸傳遞扭矩是它的首要任務(wù)。但由于輪轂的安裝結(jié)構(gòu)不同，非全浮動(dòng)式半軸除受扭矩以外，還要受到車輪上的作用力，諸如：車輪上受到的垂直力、側(cè)向力以及牽引力或制動(dòng)力所形成的縱向力。 1） 半浮式半軸 半浮式半軸除傳遞扭矩外，還要承受垂直力,側(cè)向力及縱向力所作用的彎矩、,。由此可見，半浮式半軸所受得載荷較大，故它只用于轎車和輕型客貨兩用汽車上。它得最大優(yōu)點(diǎn)式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。半浮式半軸可以用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單得圓錐面和鍵來(lái)固定輪轂。 2） 3/4浮式半軸 半軸外端承裝在后軸殼端上，車輪轂裝在此軸承上。在此結(jié)構(gòu)中，如車輪中心和軸承中心重合，即當(dāng)b=0時(shí)，縱向力與垂直力，由車輪傳至軸殼，而側(cè)向力產(chǎn)生的彎矩作用在半軸上。假如車輪與軸承中心間距離b不等于零，雖然縱向力及垂直力經(jīng)軸承傳給軸殼，但力與所形成的彎矩仍然由半軸承擔(dān)，不過(guò)b值要比半浮式的小。由于3/4浮式半軸承受載荷情況與半軸式相似，一般也僅用在轎車和輕型車上 3）全浮式半軸 全浮式半軸除傳遞扭矩外，其他力和力矩均由軸殼承受。 全浮式半軸要采用比較復(fù)雜的輪轂，在它上面安裝兩個(gè)錐頂相對(duì)的圓錐滾子軸承。圖3-5所示全浮式半軸汽車半軸與輪轂結(jié)構(gòu)，軸承由鎖緊螺母予以鎖緊，并有一定的預(yù)緊。半軸端鍛成凸緣，用螺栓通過(guò)定位錐套固定在輪轂上。圖3-6所示全浮式半軸的最大特點(diǎn)是，半軸端固定輪轂的凸緣是與半軸制成兩體的，其間用花鍵連接。半軸的鍛造工藝性好，因此許多重型貨車的半軸大都采用這種結(jié)構(gòu)。 根據(jù)本次設(shè)計(jì)車型為輕型轎車確定半軸采用半浮式半軸結(jié)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)采用以突緣直接與車輪輪盤及制動(dòng)鼓相聯(lián)接。 4.2半軸參數(shù)設(shè)計(jì)及計(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。 半軸的計(jì)算應(yīng)考慮到以下三種可能的載荷工況： （1）縱向力X2最大時(shí)(X2＝Z2)，附著系數(shù)預(yù)取0.8，沒有側(cè)向力作用； （2）側(cè)向力Y2最大時(shí)，其最大值發(fā)生于側(cè)滑時(shí)，為Z2中，，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，沒有縱向力作用； （3）垂向力Z2最大時(shí)，這發(fā)生在汽車以可能的高速通過(guò)不平路面時(shí)，其值為(Z2-gw)kd，kd是動(dòng)載荷系數(shù)，這時(shí)沒有縱向力和側(cè)向力的作用。 由于車輪承受的縱向力、側(cè)向力值的大小受車輪與地面最大附著力的限制，即 故縱向力X2最大時(shí)不會(huì)有側(cè)向力作用，而側(cè)向力Y2最大時(shí)也不會(huì)有縱向力作用。 初步確定半軸直徑在0.040m。 半浮式半軸設(shè)計(jì)應(yīng)考慮如下三種載荷工況： (1) 縱向力最大，側(cè)向力為0：此時(shí)垂向力， 取9720N 縱向力最大值，計(jì)算時(shí)可取1．2，取0．8。得=5832N =4665.6N 半軸彎曲應(yīng)力，和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為 式中，a為輪轂支承軸承到車輪中心平面之間的距離，a取0.06m = 71.32mpa = 110.64mpa 合成應(yīng)力 ==232.49mpa (2)側(cè)向力最大，縱向力=0，此時(shí)意味著發(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 式中，為汽車質(zhì)心高度參考一般計(jì)算方法取738.56mm；為輪距 =1495mm；為側(cè)滑附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)可取1．0。 計(jì)算得 外輪上側(cè)向力和內(nèi)輪上側(cè)向力分別為 內(nèi)、外車輪上的總側(cè)向力為=9720N 這樣，外輪半軸的彎曲應(yīng)力和內(nèi)輪半軸的彎曲應(yīng)力分別為 = 365.98mpa =3.31 mpa (3)汽車通過(guò)不平路面，垂向力最大，縱向力，側(cè)向力：此時(shí)垂直力最大值為： 式中，是為動(dòng)載系數(shù)，轎車：，貨車：，越野車：。 計(jì)算結(jié)果為8505N 半軸彎曲應(yīng)力，為 =81.22mpa 故校核半徑取0.040m滿足合成應(yīng)力在600mpa -750mpa范圍 4.3半軸花鍵的強(qiáng)度計(jì)算 在計(jì)算半軸在承受最大轉(zhuǎn)矩時(shí)還應(yīng)該校核其花鍵的剪切應(yīng)力和擠壓應(yīng)力。 半軸花鍵的剪切應(yīng)力為 （3-1） 半軸花鍵的擠壓應(yīng)力為 （3-2） 式中T——半軸承受的最大轉(zhuǎn)矩，T=2158.23Nm； DB——半軸花鍵(軸)外徑，DB=36mm； dA——相配的花鍵孔內(nèi)徑，dA=32mm； z——花鍵齒數(shù)，在此取20； Lp——花鍵工作長(zhǎng)度，Lp=67mm； b——花鍵齒寬，b=3.75 mm； ——載荷分布的不均勻系數(shù)，取0.75。 將數(shù)據(jù)帶入式（3-1）、（3-2）得： =33.68MPa =63.16 MPa 根據(jù)要求當(dāng)傳遞的轉(zhuǎn)矩最大時(shí)，半軸花鍵的切應(yīng)力[]不應(yīng)超過(guò)71.05 MPa，擠壓應(yīng)力[]不應(yīng)超過(guò)196 MPa，以上計(jì)算均滿足要求。 上述花鍵部分主要參考著作《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》。 4.4 半軸其他主要參數(shù)的選擇 花鍵參數(shù)：齒數(shù)：10齒， 模數(shù)：1.5, 油封外圓直徑：Φ60,Φ65 半軸長(zhǎng)度：696mm 參考《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 法蘭參數(shù)：5-Φ16.2B10,分布圓Φ120 十孔位置度Φ0.2 上述參數(shù)主要參考網(wǎng)絡(luò)文獻(xiàn)（1）。 4.5 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得粗些，并適當(dāng)?shù)販p小花鍵槽的深度，因此花鍵齒數(shù)必須相應(yīng)地增加，通常取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(guò)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(wú)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，但也有采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(guó)研制出的新鋼種，作為半軸材料效果很好。半軸的熱處理過(guò)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(突緣部分可降至HB248)。近年來(lái)采用高頻、中頻感應(yīng)淬火的口益增多。這種處理方法使半軸表面淬硬達(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(guò)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。 5.橋殼及橋殼附件設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)橋殼的主要功用是支承汽車質(zhì)量，并承受由車輪傳來(lái)的路面反力和反力矩，并經(jīng)懸架傳給車架（或車身）；它又是主減速器、差速器、半軸的裝配基體。驅(qū)動(dòng)軸殼是傳力件又是載件，因此驅(qū)動(dòng)橋殼應(yīng)滿足如下設(shè)計(jì)要求： 1） 具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證主減速器齒輪嚙合正常并不使半軸產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力。 3） 保證足夠的強(qiáng)度和剛度的前提下，盡量減小質(zhì)量以提高汽車行使平順性。 4） 保證足夠的離地間隙。 5） 結(jié)構(gòu)工藝性好，成本低。 6） 保護(hù)裝于其上的傳動(dòng)系部件和防止泥水浸入。 7） 拆裝、調(diào)整、維修方便。驅(qū)動(dòng)軸殼的形式及選擇 5.1 驅(qū)動(dòng)橋殼結(jié)構(gòu)方案選擇 橋殼大體可分為三種形式：可分式、整體式、組合式。 １、 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，兩半軸殼通過(guò)螺栓連接為一全。 可分式軸殼制造工式簡(jiǎn)單，主減速器軸承的支承剛性好。但拆裝、調(diào)整、維修很不方便，軸殼的強(qiáng)度和剛度受到結(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上。 ２、 整體式橋殼 整體式橋殼的強(qiáng)度和剛度都比較大，橋殼制成整體結(jié)構(gòu)后，主減速器和差減速器裝配成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。按照制造工藝方法，整體式橋殼雙可分為鑄造式、沖壓焊接式和擴(kuò)張成形式三種。 1） 鑄造式橋殼 鑄造整體式橋殼，中間是可鍛鑄鐵鑄件，為增加軸殼的強(qiáng)度及剛度，在軸的兩端壓入用無(wú)縫鋼管制成的半軸套管，這種結(jié)構(gòu)的軸殼強(qiáng)度和剛度較大，鋼板彈簧座與軸殼殼體鑄成一體，軸殼可根據(jù)強(qiáng)度要求鑄成適當(dāng)?shù)男螤?。殼的前端平面及孔可裝主減速器，后端平面及孔可裝上后蓋，找開后蓋可作檢視孔用，它與沖壓軸殼相比，主要缸點(diǎn)是重量大、加工面多、制造工藝復(fù)雜。亦有采用中央部分用鑄件、兩端壓入鋼管組成三節(jié)整體式軸殼，它與前面那種相比，重量有所減輕、工藝較簡(jiǎn)單，而中間軸殼與鋼管連接處，同于受力情況復(fù)雜，往往在此形成弱點(diǎn)。 許多重型貨車采用鑄鋼的鑄造整體式軸殼，常作為檢視孔的后端部多用沖壓的鋼板焊接成封閉結(jié)構(gòu)，以增加軸殼的強(qiáng)度及剛度。 2） 沖壓焊接式橋殼 用鋼板沖壓焊接成形的整體式軸殼具有重量輕、工藝簡(jiǎn)單、材料利用率高制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，并適合于大量生產(chǎn)，因此在中小貨車上廣泛采用，目前同于沖壓設(shè)備有了發(fā)展，這種軸殼的優(yōu)點(diǎn)更顯突出，因此許多重型貨車的軸殼也采用了這種結(jié)構(gòu)。 3） 擴(kuò)張成形式橋殼 擴(kuò)張成形式橋殼是用一根無(wú)縫鋼管擴(kuò)張成形的橋殼。這種橋殼結(jié)構(gòu)無(wú)論強(qiáng)度還是剛度都比較大，材料節(jié)省重量也輕，唯需要專用擴(kuò)張軋制設(shè)備。 也可用兩根無(wú)縫鋼管的一端擴(kuò)張成形后焊接的整體式橋殼，它是作為重型貨車的驅(qū)動(dòng)橋殼，焊縫高在中部垂直面上，其焊縫質(zhì)量、焊縫始端終端的焊透深度以及焊縫的接合位置對(duì)驅(qū)動(dòng)殼的壽命起著決定性影響，把彈簧座合制動(dòng)凸緣的焊縫移至中性面上，從試驗(yàn)結(jié)果得到，擴(kuò)張成形式橋殼是可以使驅(qū)動(dòng)橋得使用壽命提高兩三倍。 3. 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，兩者之間用塞焊方法焊接在一起。它具有比較好的從動(dòng)齒輪殼承的支承剛度，主減速器的裝配調(diào)整也較分開式橋殼方便。然而這種橋殼要求有較高的加式精度，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差，常見用于轎車、輕載貨車的驅(qū)動(dòng)橋殼。 本車設(shè)計(jì)時(shí)綜合考慮各種因素及經(jīng)濟(jì)性，選擇了整體式的擴(kuò)張成形式橋殼，其設(shè)計(jì)圖如下所示，它由軸管法蘭盤，定位圈，鋼板彈簧座，后橋軸管，通氣孔，底部通氣孔，底蓋，橋殼中段，加強(qiáng)環(huán)，內(nèi)襯環(huán)，注油孔，放油孔12部分焊接組成，橋殼中段和軸管都是經(jīng)過(guò)熱擴(kuò)張成形的. 5.2 驅(qū)動(dòng)橋殼強(qiáng)度計(jì)算 1.傳遞最大牽引力或制動(dòng)力時(shí) 橋殼好似一個(gè)橫梁，它的支點(diǎn)位于輪胎中心，載荷作用于鋼板彈簧座上，一般貨車均用雙胎以提高整體承載能力，雙胎的軸支點(diǎn)間距離按兩胎之間距離進(jìn)行計(jì)算。 驅(qū)動(dòng)橋殼的最大應(yīng)力通常發(fā)生在鋼板彈簧座附近。使橋殼產(chǎn)生彎矩的力有：同于承載重量產(chǎn)生的垂直載荷G2，牽引力F及其反作用力矩M。還有汽車轉(zhuǎn)變時(shí)在輪胎上產(chǎn)生的側(cè)向力Y2外力作用在驅(qū)動(dòng)橋殼上的情況相當(dāng)于復(fù)雜，為使計(jì)算簡(jiǎn)化起見，僅從不側(cè)滑情況下作直線行駛時(shí)進(jìn)行計(jì)算，而在安全系數(shù)方面作適當(dāng)考慮。 按垂直載荷計(jì)算時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋殼鋼板彈簧座之間的彎矩： 由牽引力產(chǎn)生的水平面內(nèi)彎矩為： 其合成彎矩為： 根據(jù)全成彎矩計(jì)算出鋼板彈簧座處彎曲應(yīng)力。同時(shí)橋殼還承受同牽引 力引起的反作用扭矩，由此計(jì)算出鋼板彈簧處的轉(zhuǎn)應(yīng)力為 2緊急制動(dòng)時(shí) 制動(dòng)力在水平面內(nèi)產(chǎn)生的彎矩 與垂直重量產(chǎn)生的彎矩形成合成彎矩： 橋殼還受最大制動(dòng)力引起的反作用扭矩： 由彎矩和扭矩計(jì)算出橋殼鋼板彈簧座處于最大制動(dòng)力時(shí)的彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，由式算出合成應(yīng)力。 3通過(guò)不平路面時(shí) 汽車通過(guò)不平路面時(shí)，橋殼受到最在垂直動(dòng)載荷，危險(xiǎn)斷面在鋼板彈簧座附近。其彎矩為 4最大側(cè)向力時(shí) 汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)處于側(cè)翻臨界狀態(tài)而對(duì)側(cè)翻方向相反的車輪上垂直反力和橫各力等于零時(shí)，外輪上橫向力最而沒有縱各力作用，此時(shí)計(jì)算危險(xiǎn)斷面在輪殼內(nèi)軸承附近。 在橋殼的兩端設(shè)有輪軸，輪軸上安裝著從個(gè)輪轂軸承。它是兩個(gè)錐滾子軸承。貨車上輪轂內(nèi)外軸承的中心距離大約等于輪胎滾動(dòng)的四分之一。此項(xiàng)中心距離愈大則由于側(cè)力所引起的軸承徑向力愈小。垂直載荷作用線一般在內(nèi)外軸承之間，并靠近內(nèi)軸承。輪軸上受力情況最嚴(yán)重是橫向力最大時(shí)，所以計(jì)算輪軸應(yīng)力時(shí)，除垂直載荷外，沿須考慮橫向力。 設(shè)計(jì)橋殼時(shí)，應(yīng)充分考慮汽車的使用條件、汽車的類型并合理地選擇材料及其安全系數(shù)。根據(jù)現(xiàn)有汽車軸橋的安全系數(shù)n=4~10. 上面所講的橋殼的計(jì)算方法是非常近似的，它還不能完全反映橋殼上應(yīng)力的真實(shí)情況。它橋作殼殼零件的驗(yàn)算與車型的比較。 在實(shí)際使用中橋殼的損壞經(jīng)常在鉚釘、連接螺栓和橋殼上應(yīng)力集中的地方。 現(xiàn)已采用由限元法對(duì)橋殼進(jìn)行計(jì)算，可使設(shè)計(jì)獲得滿意的結(jié)果。 5.3 材料的選擇 可鍛鑄鐵橋殼的彎曲應(yīng)力不超過(guò)３００N/mm^2。中碳合金鋼半軸套管和輪軸上午彎曲應(yīng)力不應(yīng)超過(guò)５００N/mm^2，剪切應(yīng)力不應(yīng)超過(guò)250N/mm^2。 結(jié)合本車的實(shí)際情況，考慮到我們采用的是整體擴(kuò)展成形焊接式車橋，所以選材時(shí)要考慮材料的延展性和焊接性。我們選擇QT400-15。 設(shè)計(jì)總結(jié) 為期一個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)生活結(jié)束了,回頭看看自己這段緊張的生活,回頭看看自己走過(guò)的路,有辛酸也有甘甜,總的來(lái)說(shuō)收獲不少。 本次設(shè)計(jì)的課題是：HG 7161小型乘用車驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)，這對(duì)我來(lái)說(shuō)完全是一個(gè)新的課題，免不了有時(shí)感到很茫然。通過(guò)網(wǎng)上查資料，通過(guò)指導(dǎo)老師李老師的講解，加上自己看書，終于把設(shè)計(jì)的思路搞清楚了。對(duì)于具體的細(xì)節(jié)問(wèn)題，涉及到一些經(jīng)驗(yàn)方面的問(wèn)題，自己不知道的，通過(guò)和同學(xué)討論和請(qǐng)教老師，最后也得到了很好的解決。 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，使我將三年半來(lái)學(xué)到的知識(shí)進(jìn)行了一次大總結(jié)，一次大檢查，特別是機(jī)械設(shè)計(jì)、工程制圖、機(jī)械原理等基