載重汽車驅動橋畢業(yè)設計【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 I 摘要 驅動橋作為汽車四大總成之一，它的性能的好壞直接影響整車性能，而對于載重汽車顯得尤為重要。當采用大功率發(fā)動機輸出大的轉矩以滿足目前載重汽車的快速、重載的高效率、高效益的需要時，必須要搭配一個高效、可靠的驅動橋。所以采用傳動效率高的雙級減速驅動橋已成為未來重載汽車的發(fā)展方向。 本文參照傳統(tǒng)驅動橋的設計方法進行了載重汽車驅動橋的設計。本文首先確定主要部件的結構型式和主要設計參數；然后參考類似驅動橋的結構，確定出總體設計方案；最后對主，從動錐齒輪，差速器圓錐行星齒輪，半軸齒輪，全浮式半軸和整體式橋殼的強度進 行校核以及對支承軸承進行了壽命校核。本文不是采用傳統(tǒng)的雙曲面錐齒輪作為載重汽車的主減速器而是采用弧齒錐齒輪。 關鍵 詞 ： 載重汽車 ； 驅動橋 ； 雙級主減速器 ； 全浮式半軸 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 s a of of a on it is of to be an of of a a in In in of of of of of a to of to of on of to as as of is a as of as a to 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 錄 摘要 . I . 第 1章 緒論 . 1 第 2章 驅動橋總成的結構型式 . 4 動橋總體方案 的確定 . 4 斷開式驅動橋 的結構分析 . 4 開式驅動橋 的結構分析 . 5 設計 驅動橋 結構形式的確定 . 6 第 3章 主減速器 . 8 減速器的結構形式 . 8 減速器的齒輪類型 . 8 減速器主 從動錐齒輪的支承形式 . 8 減速器的基本參數選擇與設計 . 9 減速比的確定 . 9 減速器計算載荷的確定 . 10 減速器基本參數的 確定 . 12 減速器傳動齒輪的幾何尺寸計算 . 13 . 14 減速器齒輪的材料及熱處理 . 19 減速器 傳動齒輪的強度校核 . 23 第 4章 差速器 . 23 稱式圓錐行星齒輪差速器的設計 . 23 速器齒輪 基本參數的 確定 . 23 速器齒輪 的 幾何 尺寸的確定 . 23 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 速器齒輪的強度校核 . 24 第 5章 驅動半軸 設計 . 26 浮式半軸的桿部直徑的初選 . 26 浮式半軸的強度 校核 . 26 軸花鍵的強度 校核 . 26 第 6章 驅動橋橋殼 . 28 殼的結構形式 . 28 體式橋殼 結構形式分析 . 28 造整體式橋殼 結構形式分析 . 28 板沖壓焊接整體式橋殼 . 28 管擴張成形整體式橋殼 . 29 殼的受力分析與強度 校核 . 29 殼的靜彎曲應力計算 . 29 不平路面沖擊載荷作用下橋殼的強度 校核 . 30 車以最大牽引力行駛時的 橋殼強度 校核 . 31 車緊急制動時的橋殼強度 校核 . 33 結論 . 35 致謝 . 36 參考文獻 . 37 附錄 1 . 38 附錄 2 . 43 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 V 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 1 - 第 1 章 緒論 汽車驅動橋位于傳動系的末端。其基本功用首先是增扭、降速、 改變轉矩的傳遞方向，即增大由傳動軸或直接從變速器傳來的轉矩，并將轉矩合理的分配給左右驅動車輪；其次，驅動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，以及制動力矩和反作用力矩等。驅動橋一般由主減速器，差速器，車輪傳動裝置和橋殼組成。 對于重型載貨汽車來說，要傳遞的轉矩較乘用車和客車 以 及輕型商用車都要大得多，以便能夠以較低的成本運輸較多的貨物， 選擇功率較大的發(fā)動機，這就對傳動系統(tǒng)有較高的 要求，而驅動橋在傳動系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。隨著目前國際上石油價格的上漲，汽車的經濟性日益成為人們關心的話題，這不僅僅只對乘用車，對于載貨汽車，提高 其燃油經濟性也是各商用車生產商來提高其產品市場競爭力的一個法寶。 因為 一般情況下重型載貨汽車所采用的發(fā)動機都是大功率，大轉矩的。 裝載質量在十噸以上的載貨汽車的發(fā)動機，最大功率在 140大轉矩也在 700N 百公里油耗是一般都在 34 升左右。為了降低油耗，不僅要在發(fā)動機的環(huán)節(jié)上節(jié)油，而且也需要從傳動系中減少能量的損失。這就必須在發(fā)動機的動力輸出之后， 在從發(fā)動機 傳動軸 驅動橋這一動力輸送環(huán)節(jié)中尋找減少能量在傳遞的過程中的損失。在這一環(huán)節(jié)中，發(fā)動機是動力的輸出者，也是整個機器的心臟，而驅動橋則是將動力轉化為能量的最終執(zhí)行者。因此，在發(fā)動機相同的情況下，采用性能優(yōu)良且與發(fā)動機匹配性比較高的驅動橋便成了有效節(jié)油的措施之一。所以設計新型的驅動橋成為新的課題。設計驅動橋時應當滿足如下基本要求： （ 1） 選擇適當的主減速比，以保證汽車在給定的條件下具有最佳的動力性和燃油經濟性 ； （ 2） 外廓尺寸小，保證汽車具有足夠的離地間隙，以滿足通過性的買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 2 - 要求 ； (3)齒輪及其他傳動 件工作平穩(wěn)，噪聲小 ； (4)在各種載荷和轉速工況下有較高的傳動效率 ； (5)具有足夠的強度和剛度，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 質量，尤其是簧下質量，減少不平路面的沖擊載荷，提高汽車的平順性； (6)與懸架導向機構運動協(xié)調 ； (7)結構簡單，加工工藝性好，制造容易，維修，調整方便。 目前我國正在大力發(fā)展汽車產業(yè) ,采用后輪驅動汽車的平衡性和操 縱性都將會有很大的提高。后輪驅動的汽車加速時，牽引力將不會由前輪發(fā)出，所以在加速轉彎時，司機就會感到有更大的橫向握持力 ，操作性能變好。維修費用低也是后輪驅動的一個優(yōu)點，盡管由于構造和車型的不同，這種費用將會有很大的差別。如果你的變速器出了故障，對于后輪驅動的汽車就不需要對差速器進行維修，但是對于前輪驅動的汽車來說也許就有這個必要了，因為這兩個部件是做在一起的。 所以后輪驅動必然會使得乘車更加安全、舒適，從而帶來可觀的經濟效益。 通過對驅動橋的設計，使所選車型能達 到最佳的動力性和經濟性，并采用標準化設計，使其修理保養(yǎng)方便， 進行優(yōu)化設計，可靠性設計等內容，更好地學習并掌握現代汽車設計與機械設計的全面知識和技能。 本設計驅動橋車型 技術參數 如表 1示。 表 1術參數 最高車速 87km/h 整車重量 額定載重 最大總質量 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 3 - 續(xù)表 1術參數 最大載重 最大輸出功率 88大輸出扭矩 835橋允許載荷 變速器檔位數 6 1檔傳動比 檔傳動比 檔傳動比 檔傳動比 檔傳動比 1 6檔傳動比 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 4 - 第 2 章 驅動橋總成的結構 確定 驅動橋的結 構型式按工作特性分，可以歸并為兩大類，即非斷開式驅動橋和斷開式驅動橋。當驅動車輪采用非獨立懸架時，應該選用非斷開式驅動橋；當驅動車輪采用獨立懸架時，則應該選用斷開式驅動橋。因此，前者又稱為非獨立懸架驅動橋；后者稱為獨立懸架驅動橋。獨立懸架驅動橋結構叫復雜，但可以大大提高汽車在不平路面上的行駛平順性。 斷開式驅動橋 的結構分析 非斷開式驅動橋 是指主減速器和半軸裝在整體的橋殼內 ， 該形式車橋和車輪只能隨路面的變化而變化，使車橋整體上下跳動。 由于結構簡單、造價低廉、工作可靠，廣泛用在各種載貨汽車、客車和 公共汽車上，在多數的越野汽車和部分轎車上也采用這種結構。他們的具體結構、特別是橋殼結構雖然各不相同，但是有一個共同特點，即橋殼是一根支承在左右驅動車輪上的剛性空心梁，齒輪及半軸等傳動部件安裝在其中。這時整個驅動橋、驅動車輪及部分傳動軸均屬于簧下質量，汽車簧下質量較大，這是它的一個缺點。 驅動橋的輪廓尺寸主要取決于主減速器的型式。在汽車輪胎尺寸和驅動橋下的最小離地間隙已經確定的情況下，也就限定了主減速器從動齒輪直徑的尺寸。在給定速比的條件下，如果單級主減速器不能滿足離地間隙要求，可該用雙級結構。在雙級主減速器 中，通常把兩級減速器齒輪放在一個主減速器殼體內，也可以將第二級減速齒輪作為輪邊減速器。對于輪邊減速器：越野汽車為了提高離地間隙，可以將一對圓柱齒輪構成的輪邊減速器的主動齒輪置于其從動齒輪的垂直上方；公共汽車為了降低汽車的質心高度和車廂地板高度，以提高穩(wěn)定性和乘客上下車的方便，可將輪邊減速器的主動齒輪置于其從動齒輪的垂直下方；有些雙層公共汽車為了進買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 5 - 一步降低車廂地板高度，在采用圓柱齒輪輪邊減速器的同時，將主減速器及差速器總成也移到一個驅動車輪的旁邊。 在少數具有高速發(fā)動機的大型公共汽車、多橋驅動汽車和超重型載貨汽車上，有時采用蝸輪式主減速器，它不僅具有在質量小、尺寸緊湊的情況下可以得到大的傳動比以及工作平滑無聲的優(yōu)點，而且對汽車的總體布置很方便。 開式驅動橋 的結構分析 斷開式驅動橋區(qū)別于非斷開式驅動橋的明顯特點在于前者沒有一個連接左右驅動車輪的剛性整體外殼或梁。斷開式驅動橋的橋殼是分段的，并且彼此之間可以做相對運動，所以這種橋稱為斷開式的。另外，它又總是與獨立懸掛相匹配，故又稱為獨立懸掛驅動橋。這種橋的中段，主減速器及差速器等是懸置在車架橫粱或車廂底板上，或與脊梁式車架相聯。主減速器、差速器與傳動軸 及一部分驅動車輪傳動裝置的質量均為簧上質量。兩側的驅動車輪由于采用獨立懸掛則可以彼此致立地相對于車架或車廂作上下擺動，相應地就要求驅動車輪的傳動裝置及其外殼或套管作相應擺動。 汽車懸掛總成的類型及其彈性元件與減振裝置的工作特性是決定汽車行駛平順性的主要因素，而汽車簧下部分質量的大小，對其平順性也有顯著的影響。斷開式驅動橋的簧下質量較小，又與獨立懸掛相配合，致使驅動車輪與地面的接觸情況及對各種地形的適應性比較好，由此可大大地減小汽車在不平路面上行駛時的振動和車廂傾斜，提高汽車的行駛平順性和平均行駛速度，減小車 輪和車橋上的動載荷及零件的損壞，提高其可靠性及使用壽命。但是，由于斷開式驅動橋及與其相配的獨立懸掛的結構復雜，故這種結構主要見于對行駛平順性要求較高的轎車及一些越野汽車上，且后者多屬于輕型以下的越野汽車或多橋驅動的重型越野汽車。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 6 - 由于要求本課題設計的是 級的后驅動橋，要設計這樣一個級別的驅動橋，一般選用非斷開式結構以與非獨立懸架相適應， 且非斷開式驅動橋結構簡單、造價低廉、工作可靠，查閱資料， 可 參照國內相關貨車的設計 ,最后本課題選用非斷開式驅動橋。 該種形式的驅動橋的橋殼是一根支撐在左右驅動車輪的剛性空 心梁，一般是鑄造或鋼板沖壓而成，主減速器，差速器和半軸等所有傳動件都裝在其中，此時驅動橋，驅動車輪都屬于簧下質量。 重型汽車驅動橋技術已呈現出向雙級化發(fā)展的趨勢，主要是雙級驅動橋還有以下幾點優(yōu)點： (l) 雙 級減速驅動橋是驅動橋中結構最簡單的一種，制造工藝簡單，成本較低， 是驅動橋的基本類型，在重型汽車上占有重要地位； (2) 重型汽車發(fā)動機向低速大轉矩發(fā)展的趨勢，使得驅動橋的傳動比向小速比發(fā)展； (3) 隨著公路狀況的改善，特別是高速公路的迅猛發(fā)展，重型汽車使用條件對汽車通過性的要求降低。因此，重型 汽車不必像過去一樣，采用復雜的結構提高通過性； (4) 與帶輪邊減速器的驅動橋相比，由于產品結構簡化，雙級減速驅動橋機械傳動效率提高，易損件減少，可靠性提高。 雙級橋產品的優(yōu)勢為雙級橋的發(fā)展拓展了廣闊的前景。從產品設計的角度看 ， 重型車產品在主減速比小于 6 的情況下，應盡量選用雙級減速驅動橋。 所以此設計采用雙級 主減速器 再配以整體式橋殼。 動橋 結構形式的確定 普通非斷開 式驅動橋，由于其結構簡單，造價低廉，工作可靠， 廣泛地用在各種載貨汽車及公共汽車上，在多數的越野汽車上也采用這種結構。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 7 - 普通的非斷 開式驅動橋的特點是一根支撐在左右 驅 動 車輪上的剛性空心梁，而主減速器、差速器及半軸等傳動件都裝在其中。 這時，整個驅動橋和驅動車輪的質量以及傳動軸的部分質量都屬于汽車的非懸掛質量，使汽車的非懸掛質量較大，這是普通非斷開式驅動橋的一個弱點，這種驅 動橋和輪轂， 制動器及制動鼓的總質量約占一般汽車底盤質量的11% 圖 2斷開式驅動橋 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 8 - 第 3 章 主減速器 主減速器的結構形式 主減速器的結構形式 按參加減速傳動的齒輪副數目分，有單級主減速器和雙級主減速器。 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?；↓X錐齒輪傳動，其特點是可以承受較大的負荷，加之其輪齒不是在齒的 全長上同時嚙合，而是逐漸有齒的一端連續(xù)而平穩(wěn)的地轉向另一端， 工作平穩(wěn)，噪聲和振動小 ，所以在此選用弧齒錐齒輪傳動 。 主減速器主 從動錐齒輪的支承形式 作為一個 級的驅動橋，傳動的轉矩較大，所以主動錐齒輪采用懸臂式支承 ， 如圖 3示。 圖 3動錐齒輪跨置式 從動錐齒輪采用圓 錐滾子軸承支承。為了增加支承剛度，兩軸承的圓錐滾子大端應向內，以減小尺寸 c+d。為了使從動錐齒輪背面的差速器殼體處有足夠的位置設置加強肋以增強支承穩(wěn)定性， c+d 應不小于從動錐齒輪大端分度圓直徑的 70%。為了使載荷能均勻分配在兩軸承上，應 使 d， 如圖 3示。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 9 - 圖 3動錐齒輪支撐形式 主減速器的基本參數選擇與設計 減速比的確定 在給定發(fā)動機最大功率轉速選擇的 時 m a x g 0 73 式中 ： r 車輪的滾動半徑， r= 變速器量高檔傳動比。 1。 對于其他汽車來說，為了得到足夠的功率儲備而使最高車速稍有下降， 0 25，即按下式選擇： m a x g h F h L ( 0 . 3 7 7 0 . 4 7 2 )v i i i（ 3 式中 ： i 分動器或加力器的高檔傳動比 ； 輪邊減速器的傳動比。 計算出 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 10 - 主減速器計算載荷的確定 按發(fā)動機最大轉矩和最低擋傳動比確定從動錐齒輪的計算轉矩 ce m a x （ 3 式中 ： 發(fā)動機至所計算的主減速器從動錐齒輪之間的傳動系的最低擋傳動比，在此取 發(fā)動 機的輸出的最大轉矩，在此取 835 ； T 傳動系上傳動部分的傳動效率，在此取 n 該汽車的驅動橋數目在此取 1； 由于猛結合離合器而產生沖擊載荷時的超載系數，對于一般的載貨汽車 性能系數 0時可取 16 1 9 5 016 1 9 5 1 9 5m a m a m a （ 3中： 汽車滿載時的總質量在此取 9950 所以 09950 =6 0 即 以上各參數可求 1 5 = 按驅動輪打滑轉矩確定從動錐齒輪的計算轉矩 /2 （ 3 式中 ： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 11 - 2G 汽車滿載時一個驅動橋給水平地面的最大負荷，預設后橋所承載 5085N 的負荷 ； 輪胎對地面的附著系數，對于安裝一般輪胎的公路用車，取 = r 車輪的滾動半徑，滾動半徑為 ， 分別為所計算的主減速器從動錐齒輪到驅動車輪之間的傳動效率和傳動比， 取 于沒有輪邊減速器 所以 /2 =5085 = 按汽車日常行駛平均轉矩確定從動錐齒輪的計算轉矩 )( （ 3 式中： 汽車滿載時的總重量，在此取 9950N； 所牽引的掛車滿載時總重量， N，但僅用于牽引車的計算； 道路滾動阻力系數，計算時轎車取 于載貨汽車可取 野車取 汽車正常行駛時的平均爬坡能力系數，此取 汽車的性能系數在此取 0。 所以 )( 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 12 - 減速器基本參數的 確定 主減速器齒輪的主要參數有 一級傳動 主、從動齒輪的齒數 1z 和 2z ，從動錐齒輪大端分度圓直徑 2D 、端面模數從動錐齒輪齒面寬 1b 和 2b ，二級傳動主、從動齒輪齒數3z 、模數和齒厚 等。 一級傳動主、從動齒輪的齒數 取 1z =10， 2z =36， 1z +2z =46 40 從動錐齒輪大端分度圓直徑 2D 和端面模數根據經驗公式初選，即 32 2 （ 3中： 2 直徑系數，一般取 從動錐齒輪的計算轉矩， ， 為 的較小者 。 所以 2D =（ 3 選 2D = 則2D /2z =6=參考機械設計手冊表 對于一級傳動從動錐齒輪齒面寬 2b ，推薦不大于節(jié)錐 2A 的 22 b ，而且 2b 應滿足 02 ，對于汽車主減速器圓弧齒輪推薦采用： 22 b = 在此取 31 通常小齒輪的齒面加大 10%較為合適，在此取 1b =34 二級傳動主、從動齒輪的齒數取3z=15， 4z =55，從動齒輪 4z 的模數取 m=4 二級傳動從動齒輪齒 厚3b=73， 4b =66。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 13 - 主減速器傳動齒輪的幾何尺寸計算 主減速器一級傳動齒輪的幾何尺寸如表 3 表 3減速器一級傳動齒輪的幾何尺寸 序 號 項 目 計 算 公 式 計 算 結 果 1 主動齒輪齒數 1z 10 2 從動齒輪齒數 2z 36 3 端面模數 m 6 4 齒面寬 b 1b =34 2b =31 5 全齒高 h h = 6 法向壓力角 = 7 軸交角 =90 8 節(jié)圓直徑 d =m z 1d 60 2d =216 9 節(jié)錐角 1 1 = 10 節(jié)錐距 11d 11 周節(jié) t=m t= 12 齒頂高 6 13 齒根高 14 徑向間隙 c= c= 15 齒根角 0f = 16 面錐角 211 122 1a = 2a = 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 14 - 續(xù)表 3減速器一級傳動齒輪幾何尺寸 17 根錐角 1f = 11 f 2f = 22 f 1f = 2f = 18 齒頂圓直徑 1111 c aa 2221 1 2 主減速器二級傳動齒輪的幾何尺寸 如表 3 表 3減速器二級傳動齒輪的幾何尺寸 序 號 項 目 計 算 公 式 計 算 結 果 1 主動齒輪齒數 3z 15 2 從動齒輪齒數 4z 55 3 端面模數 m 4 4 齒 厚 b 3b =73 4b =66 5 中心距 a a=140 6 節(jié)圓直徑 d =m z 3d 60 4d =220 7 齒頂高 4 8 齒根高 5 9 齒頂圓直徑 34368 4228 減速器軸承的選擇 作用在主動錐齒輪齒面上的軸向力 分別為 c o ss i ns i nt a nc o sc o ss i n （ 3 s i ns i nc o st a nc o ss i nc o s （ 3 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 15 - 可計算 o i i a o i i o a o s 于采 用跨置式的主動錐齒輪和從動錐齒輪的軸承徑向載荷，如圖3 圖 3減速器軸承的布置尺寸 軸承 A， B 的徑向載荷分別為 22 （ 3 22 （ 3 根據上式已知 14947N， 5435N， a=91 b=63c=28以軸承 R = 22 =12956N 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 16 - 其軸向力為 0 軸承 B = 22 =8223N （ 1）對于軸承 A，采用圓錐滾子軸承 30208，此軸承的額定動載荷 承受的當量動載荷 Q=X 1 12956=12956N。所以有公式 610 s (3式中 : 為溫度系數，在此取 為載荷系數，在此取 所以 L = 63103 1012 95 1 =108 s 此外對于無輪邊減速器的驅動橋來說，主減速器的從動錐齒輪軸承的計算轉速 2n 為 r/ (3式中： r 輪胎的滾動半徑 ； 汽車的平均行駛速度， km/h;對于載貨汽車和公共汽車可取30 35 km/h，在此 取 33 km/h。 所以有上式可得 2n =r/主動錐齒輪的計算轉速 1n =以軸承能工作的額定軸承壽命： 0h (3 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 - 17 - 式中 : n 軸承的計算轉速， r/ 有上式可得軸承 0442.8 h 若大修里程 00000 公里，可計算出預期壽命即 = (3所以 =33100000=h 和 較， ，故軸承符合使用要求。 （ 2）對于軸承 B，在此選用 30207 型軸承。 在此徑向力 R=8223N 軸向力 A=17625N，所以e 由機械設計可查得 X=Y= 當量動載荷 Q= （ 3 式中： 沖擊載荷系數在此取 有上式可得 Q=8223+17625） =以軸承的使用壽命由式（ 3式（ 3得 =10833.7 h 所以軸承符合使用要求。 對于軸承 0304，軸向力 A=10420N，徑向力 R=以e 由機械設計可查得 X=Y= Q= =10420