畢業(yè)設(shè)計（論文）-輕型貨車驅(qū)動橋的設(shè)計【全套圖紙】

全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計 貨車 驅(qū)動橋的設(shè)計 F 學(xué)生姓名 ： 學(xué) 號： 年級專業(yè)及班級： 2008 級汽車服務(wù)工程 (1)班 指導(dǎo)老師及職稱： 講師 學(xué) 部 ： 理工學(xué)部 湖南長沙 提交日期： 2012 年 5 月 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院全日制普通本科生 畢業(yè)論文（設(shè)計）誠信聲明 本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。同時，本論文的著作權(quán)由本人與湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院、指導(dǎo)教師共同擁有。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān) 。 畢業(yè)論文（設(shè)計）作者簽名： 年 月 日 目 錄 摘 要 1 關(guān)鍵詞 1 1 前言 1 題背景及目的 1 究現(xiàn)狀及 發(fā)展趨勢 2 題研究方法 2 文研究內(nèi)容 2 2 驅(qū)動橋總體設(shè)計 3 計目標(biāo) 3 動橋的結(jié)構(gòu)方案 4 3 主減速器的設(shè)計 5 減速器的結(jié)構(gòu)形式的選擇 5 減速器的減速形式 5 減速器的齒輪類型 5 減速器 錐齒輪的支撐形式及安置方法 6 減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計計算 7 減速齒輪計算載荷的確定 7 減速器齒輪基本參數(shù)的選擇 9 曲面齒輪的幾何尺寸計算 10 減速器雙曲面齒 輪 的強(qiáng)度計算 12 位齒長上的圓周力 12 齒的彎曲強(qiáng)度計算 13 齒的接觸強(qiáng)度計算 14 減速器錐齒輪軸承的載荷計算 15 齒輪齒面上的作用力 15 齒輪的軸向力和徑向力 16 齒輪軸承的載荷 17 減速器齒輪的材料及熱處理 20 減速器的潤滑 21 4 差速器設(shè)計與計算 22 速器類型的選擇 22 速器齒輪的基本參素 數(shù) 選擇 23 星齒輪數(shù)目的選擇 23 星齒輪球面半徑的確定 23 星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)的選擇 23 速器圓錐齒輪模數(shù)及半軸齒輪節(jié)圓直徑的初步確定 24 力角 24 星齒輪安裝孔直徑及其深度的確定 25 速器齒輪的幾何參數(shù)計算 25 速器齒輪與強(qiáng)度計算 27 5 半軸的設(shè)計 27 軸的形式 27 軸的設(shè)計與計算 27 浮式半軸計算載荷的確定 27 浮式半軸桿部直徑的初選和確定 27 軸的強(qiáng)度驗(yàn)算 28 浮式半軸扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 28 軸花鍵的剪切應(yīng)力 28 軸花鍵的擠壓應(yīng)力 29 6 驅(qū)動橋殼設(shè)計 29 7 結(jié)論 29 參考文獻(xiàn) 30 致謝 31 1 貨車 驅(qū)動橋的設(shè)計 學(xué) 生： 指導(dǎo)老師： (湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 東方科技學(xué)院，長沙 410128) 摘 要 ： 汽車后橋作為整車的一個關(guān)鍵部件，其產(chǎn)品的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)形式對整車對整車的安全使用性能影響是非常大的，而且隨著我們對汽車安全和使用性能的不斷重視，我們 必須對驅(qū)動橋進(jìn)行有效地優(yōu)化設(shè)計，本設(shè)計參照傳統(tǒng)的驅(qū)動橋設(shè)計方式，進(jìn)行了 輕型貨 車驅(qū)動橋的設(shè)計。 關(guān)鍵詞 ： 驅(qū)動橋；后橋；貨車 10128) as a of s a on on we a of to is on 前言 課題背景及目的 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和汽車技術(shù)的提高，驅(qū)動橋的設(shè)計和制造工藝都在日益完善。驅(qū)動橋和其他汽車總成一樣，除了廣泛采用新技術(shù)外，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中日益朝著 “零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化、產(chǎn)品系列化 ”的方向發(fā)展及生產(chǎn)組織專業(yè)化目標(biāo)前進(jìn)。應(yīng)采用能以 2 幾種典型的零部件，以不同方案組合的設(shè)計方法和生產(chǎn)方式達(dá)到驅(qū)動橋產(chǎn)品的系列化或變形的目的，或力求做到將某一類型的驅(qū)動橋以更多或增減不多的零件，用到不同的性能、不同噸位、不同用途并由單橋驅(qū)動到多橋驅(qū)動的許多變形汽車 上。 本設(shè)計要求根據(jù) 載貨汽 車 在一定的程度上 有 貨車的 較好 載貨 性能 ，行駛范圍廣的特點(diǎn)，要求驅(qū)動橋 在保證日常使用基本 要求的 同時極力強(qiáng)調(diào) 其 對惡劣路況的適應(yīng)力。 驅(qū)動橋是汽車最重要的系統(tǒng)之一，是為汽車傳輸和分配動力所設(shè)計的。通過本課題設(shè)計，使我們 對所學(xué)過的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識進(jìn)行一次全面 的， 系統(tǒng)的回顧和總結(jié)，提高我們獨(dú)立思考能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作的工作作風(fēng)。 研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 隨著汽車向采用大功率發(fā)動機(jī)和輕量化方向發(fā)展以及路面條件的改善 ,近年來主減速比有減小的趨勢 ,以滿足高速行駛的要求。 為減小驅(qū)動輪的外廓尺寸 ,目前 主減速器中基本不用直齒圓錐齒輪。實(shí)踐和理論分析證明，螺旋錐齒輪不發(fā)生根切的最小齒數(shù)比直齒齒輪的最小齒數(shù)少。顯然采用螺旋錐齒輪在同樣傳動比下，主減速器的結(jié)構(gòu)就比較緊湊。此外，它還具有運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲較小等優(yōu)點(diǎn)。因而在汽車上曾獲得廣泛的應(yīng)用。近年來，準(zhǔn)雙曲面齒輪在廣泛應(yīng)用 到 轎車的基礎(chǔ)上，愈來愈多的在中型、重型貨車上得到采用。 在現(xiàn)代汽車發(fā)展中，對主減速器的要求除了扭矩傳輸能力、機(jī)械效率和重量指標(biāo)外，它的噪聲性能已成為關(guān)鍵性的指標(biāo)。噪聲源主要來自主、被動齒輪。噪聲的強(qiáng)弱基本上取決于齒輪的加工方法。區(qū)別于常規(guī)的加工方 法，采用磨齒工藝，采用適當(dāng)?shù)哪ハ鞣椒梢韵跓崽幚碇挟a(chǎn)生的變形。因此，與常規(guī)加工方法相比，磨齒工藝可獲得很高的精度和很好的重復(fù)性。 汽車在行駛過程中的使用條件是千變?nèi)f化的。為了擴(kuò)大汽車對這些不同使用條件的適應(yīng)范圍，在某些中型車輛上有時將主減速器做成雙速的，它既可以得到大的主減速比又可得到所謂多檔高速，以提高汽車在不同使用條件下的動力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。 課 題研究方法 本設(shè)計的驅(qū)動橋在結(jié)構(gòu)上比較特殊，所以首先我會通過到汽修廠或者 4次我會通過上網(wǎng)查閱資料和利用圖書館 的圖書資源來進(jìn)行一些數(shù)據(jù)的計算，在設(shè)計過程中有不懂的也會請教指導(dǎo)老師，在老師的指導(dǎo)下完成本次的設(shè)計。 論文 研究內(nèi)容 研究內(nèi)容：國內(nèi)外 載貨汽車 驅(qū)動橋的研究資料論述、驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案選擇、主減速器設(shè)計計算、差速器設(shè)計計算、半軸設(shè)計計算、驅(qū)動橋殼的選擇 。 3 2 驅(qū)動橋總體設(shè)計 設(shè)計目標(biāo) 驅(qū)動橋是汽車傳動系的主要組成部分。汽車的驅(qū)動橋處于傳動系的末端，其基本功用是增大由傳動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)動輪，并使左、右驅(qū)動車輪具有汽車行駛運(yùn)動學(xué)所要求的差速功能；同時，驅(qū)動橋還要承 受作用于路面和車架或車廂的鉛垂力、縱向力和橫向力。它要保證當(dāng)變速器處于最高擋時，在良好的路面上有足夠的牽引力以克服行駛阻力和獲得汽車最大的速度，這主要取決于驅(qū)動橋的傳動比。雖然在汽車的整體設(shè)計時，從整車性能出發(fā)決定驅(qū)動橋的傳動比，但是用什么形式的驅(qū)動橋、什么結(jié)構(gòu)的主減速器和差速器等在驅(qū)動橋設(shè)計中要具體考慮。決大多數(shù)的發(fā)動機(jī)在汽車上是縱置的，為了使扭矩傳給車輪，驅(qū)動橋必須改變扭矩的方向，同時根據(jù)車輛的具體要求解決左右扭矩的分配。整體式驅(qū)動橋一方面需要承擔(dān)汽車的載荷；另一方面車輪上的作用力以及傳遞扭矩所產(chǎn)生的作 用力矩都要由驅(qū)動橋承擔(dān)，所以驅(qū)動橋的零件必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證機(jī)件的可靠工作。驅(qū)動橋還必須滿足通過性和平順性的要求。 在一般的汽車結(jié)構(gòu)中，驅(qū)動橋包括主減速器、差速器、驅(qū)動車輪的傳動裝置和橋殼等組成。它們應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和壽命、良好的工藝、合適的材料和熱處理等。對零件應(yīng)進(jìn)行良好的潤滑并減少系統(tǒng)的振動和噪音等 1。 驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)型式雖然可以各不相同，但在使用中對它們的基本要求卻是一致的，其 基本要求可以歸納為： （ 1） 所選擇的主減速比能滿足車在給定使用條件下有最佳 動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。 （ 2） 差速器在保證左、右驅(qū)動車輪能以汽車運(yùn)動學(xué)所要求的差速滾動外并能將轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)而連續(xù)不斷（無脈動）地傳遞給左、右驅(qū)動車輪。 （ 3） 當(dāng)左右驅(qū)動車輪與地面的附著系數(shù)不同時，應(yīng)能充分利用汽車的牽引力。 （ 4） 能承受和傳遞路面和車架式車廂的鉛垂力、縱向力和橫向力以及驅(qū)動時的反作用力矩和制動時的制動力矩。 （ 5） 驅(qū)動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，以減小不平路面對驅(qū)動橋的沖擊載荷，從而改善汽車的平順性。 （ 6） 輪廓尺寸不大以便于汽車的總體布并與所要求的驅(qū)動橋離地間隙相 適應(yīng)。 （ 7） 齒輪與其他傳動機(jī)件工作平穩(wěn)，無噪聲。 （ 8） 驅(qū)動橋總成及零部件的設(shè)計應(yīng)能滿足零件的標(biāo)準(zhǔn)化，部件的通用化和產(chǎn)品的系列化及汽車變型的要求。 4 驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)方案 驅(qū)動橋的總成的結(jié)構(gòu)型式，按其總體布置來說有三種：普通的非斷開式驅(qū)動橋、帶有擺動半軸的非斷開式驅(qū)動橋合和斷開式驅(qū)動橋 5。 驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)形式與驅(qū)動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，驅(qū)動橋應(yīng)為非斷開式（或稱為整體式），即驅(qū)動橋是一根連接左右驅(qū)動車輪的剛性空心梁，而主減速器、差速器及車輪傳動裝置（由左、右半軸 組成）都裝在它里面。當(dāng)采用獨(dú)立懸架時，為保證運(yùn)動協(xié)調(diào)，驅(qū)動橋應(yīng)為斷開式。這種驅(qū)動橋無剛性的整體外殼，主減速器及其殼體裝在車架或車身上，兩側(cè)驅(qū)動車輪則與車架或車身作彈性聯(lián)系，并可彼此獨(dú)立地分別相對于車架或車身作上下擺動，車輪傳動裝置采用萬向傳動機(jī)構(gòu)。為了防止運(yùn)動干涉，應(yīng)采用花鍵軸或一種允許兩軸能有適量軸向移動的萬向傳動機(jī)構(gòu)。 非斷開式驅(qū)動橋的橋殼是一跟支承在左右驅(qū)動車論上的剛性空心梁，而主減速器、差速器及半軸等傳動機(jī)件都裝在其中。這時，整個驅(qū)動橋和驅(qū)動車輪的質(zhì)量以及傳動軸的部分質(zhì)量都是屬于汽車的非懸掛 質(zhì)量，使汽車的非懸掛質(zhì)量較大，這是普通非斷開式驅(qū)動橋的一個缺點(diǎn)。整個驅(qū)動橋通過彈性懸架與車架連接。非斷開式驅(qū)動橋的整個驅(qū)動橋和驅(qū)動車輪的質(zhì)量以及傳動軸的部分質(zhì)量都是屬于汽車的非懸掛質(zhì)量。因此，在汽車的平順性、操縱穩(wěn)定性和通過性等方面不如斷開式驅(qū)動橋。但是斷開式驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)簡單、制造工藝性好、成本低、工作可靠、維修調(diào)整容易，因而廣泛用在各種載貨汽車、客車及多數(shù)的越野汽車和部分轎車上。 1主減速器 2套筒 3差速器 4、 7半軸 5調(diào)整螺母 6調(diào)整 墊片 8橋殼 圖 非斷開式驅(qū)動橋 斷開式驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)簡單， 考慮到所設(shè)計的輕型載貨汽車的載重和各種要求，其價 5 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對驅(qū)動橋并無特殊要求 ， 和路面要求并不高，故 本設(shè)計采用普通非斷開式驅(qū)動橋 。 現(xiàn)代驅(qū)動橋 主要由主減速器、差速器、車輪傳動裝置和驅(qū)動橋殼等組成。 其結(jié)構(gòu)圖如 1 所示： 3 主減速器的設(shè)計 主減速器的結(jié)構(gòu)形式的選擇 主減速器的減速形式 單級主減速器：由于單級主減速器具有 結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、尺寸緊湊及制造成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，廣泛用在主減速比 合要求。 （ 2）節(jié) 圓直徑 和端面模數(shù) 的選擇 。 可根據(jù)文獻(xiàn) 1推薦的從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩中取較小值按經(jīng)驗(yàn)公式選出： 322 （ 6） 2d =（ 3 6221 =（ 式中： 從動錐齒輪的節(jié)圓 直徑， 直徑系數(shù)， 計算轉(zhuǎn)矩， Nm; 6221 Nm 初選 2D =260 則齒輪端面模數(shù) m = 2D /2z =260/35=2D =m 2z =35 （ 3）齒面寬的選擇。 汽車主減速器螺旋錐齒輪與雙曲面齒輪的從動齒輪齒面寬B(薦為 10： B= （ 7） = 式中： 從動齒輪節(jié)圓直徑， 小錐齒輪的齒面寬一般要比大錐齒輪的大 10%,故取 （ 4）雙曲面齒輪的偏移距 E。 轎車、輕型客車和輕型載貨汽車主減速器的 E 值， 10 不應(yīng)超過從動齒輪節(jié)錐距 40%(接近于從動齒輪節(jié)圓直徑 d 2 的 20%)；而載貨汽車、越野汽車和公共汽車等重負(fù)荷傳動， E 則不應(yīng)超過從動齒輪節(jié)錐距 20%（或取 d：的 10% 12%，且一般不超過 12%）。傳動比愈大則正也應(yīng)愈大，大傳動比的雙曲面齒輪傳動，偏移距 E 可達(dá)從動齒輪節(jié)圓直徑 20 30。但當(dāng) E 大干 0時，應(yīng)檢查是否存在根切 5。 該車屬輕負(fù)荷傳動，故取 E 為 30 （ 5）雙曲面齒輪的偏移方向與螺旋錐齒輪與雙曲面齒輪的螺旋方向 。 它是這樣規(guī)定的，由從動齒輪的錐頂向其齒面看去并使主動齒輪處于右側(cè)，這時如果主動齒輪在從動齒輪中心線上方時，則為上偏移，在下方時則為下偏移。雙曲面齒輪的偏移方向與其輪齒的螺旋方向間有一定的關(guān)系：下偏移時主動齒輪的螺旋方向?yàn)?左旋，從動齒輪為右旋；上偏移時主動齒輪為右旋，從動齒輪為左旋 1。 該車取下偏移主動齒輪為左旋，從動齒輪為右旋。 （ 7）齒輪法向壓力角的選擇 。 格里森制規(guī)定轎車主減速器螺旋錐齒輪選用 1430，或 16的法向壓力角；載貨汽車和重型汽車則應(yīng)分別選用 20、 2230的法向壓力角。對于雙曲面齒輪，由于其主動齒輪輪齒兩側(cè)的法向壓力角不等，因此應(yīng)按平均壓力角考慮，載貨汽車選用 2230的平均壓力角，轎車選用 19的平均壓力角。當(dāng) 時，其平均壓力角均選用 21151。 該轎車取齒輪法 向壓力角為 20 雙曲面齒輪的幾何尺寸計算 表 1 主減速器雙曲面齒輪的幾何尺寸參數(shù) 表 5 號 項(xiàng) 目 符號 數(shù)值 1 主動齒輪齒數(shù) 1z 8 2 從動齒輪齒數(shù) 2z 35 3 端面模數(shù) m 主動齒輪齒面寬 從動齒輪齒面寬 主動齒輪節(jié)圓直徑 1d 從動齒輪節(jié)圓直徑 2d 11 續(xù)表 1 序 號 項(xiàng) 目 符號 數(shù)值 8 主動齒輪節(jié)錐角 1 9 從動齒輪節(jié)錐角 2 10 節(jié)錐距 0A 1 偏移距 E 302 主動齒輪中點(diǎn)螺旋角 1 13 從動齒輪中點(diǎn)螺旋角 2 14 平均螺旋角 15 刀盤名義半徑 6 從動齒輪齒頂角 2 17 從動齒輪齒根角 2 18 主動齒輪齒頂高 1h 9 從動齒輪齒頂高 2h 0 主動齒輪齒根高 1h 1 從動齒輪齒根高 1h 2 螺旋角 35 23 徑向間隙 C 4 從動齒輪的齒工作高 5 主動齒輪的面錐角 01 26 從動齒輪的面錐角 02 27 主動齒輪的根錐角 1R 12 主減速器雙曲面齒 輪的強(qiáng)度計算 單位齒長上的圓周力 （ 8） 式中： p單位齒長上的圓角力 ， N P作用在齒輪上的圓周力， N，按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 F從動齒輪的齒面寬， 按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計算時： )2/.(1013m a x （ 9） 第一擋： )2/.(1013m a x 135 N/ 2 時為 45，當(dāng) 8 時，為 m8 時，為 以此設(shè)計中的滲碳層深度為 于新齒輪潤滑不良，為了防止齒輪在運(yùn)行初期產(chǎn)生膠合、咬死或擦傷，防止早期磨損，圓錐齒輪與雙曲面齒輪副 (或僅大齒輪 )在熱處理及精加工 (如磨齒或配對研磨 )后均予以厚度為 磷化處理或鍍銅、鍍錫。這種表面鍍層不應(yīng)用于補(bǔ)償零件的公差尺寸，也不能代替潤滑。 對齒面進(jìn)行噴丸處理有可能提高壽命達(dá) 25%。對于滑動速度高的齒輪，為了提 高其耐磨性可進(jìn)行滲硫處 理。滲硫處理時的溫度低，故不會引起齒輪變形。滲硫后摩擦系數(shù)可顯著降低，故即使?jié)櫥瑮l件較差，也會防止齒輪咬死、膠合和擦傷等現(xiàn)象產(chǎn)生 11。 主減速器的潤滑 主減速器及差速器的齒輪、軸承以及其他摩擦表面均需潤滑，其中尤其應(yīng)注意主減速器主動錐齒輪的前軸承的潤滑，因?yàn)槠錆櫠虏荒芸繚櫥偷娘w濺來實(shí)現(xiàn)。為此，通常是在從動齒輪的前端近主動齒輪處的主減速殼的內(nèi)壁上設(shè)一專門的集油槽，將飛濺到殼體內(nèi)壁上的部分潤滑油收集起來再經(jīng)過進(jìn)油孔引至前軸承圓錐滾子的小端處，由于圓錐滾子在旋轉(zhuǎn)時的泵油作用，使?jié)櫥陀蓤A錐浪子的小 端通向大端，并經(jīng)前軸承前端的回油孔流回驅(qū)動橋殼中間的油盆中，使?jié)櫥偷玫窖h(huán)。這樣不但可使軸承得到良好的潤滑、散熱和清洗，而且可以保護(hù)前端的油封不被損壞。為了保證有足夠的潤滑油能流進(jìn)差速器，有的采用專門的導(dǎo)油匙。 為了防止因溫度升高而使主減速器殼和橋殼內(nèi)部壓力增高所引起的謂油，應(yīng)在主減速器殼上或橋殼上裝置通氣塞，后者應(yīng)避開油濺所及之處 。加油孔應(yīng)設(shè)置在加油方便處，抽孔位置也決定了油面位置低處，但 應(yīng)考慮到汽車在通過障礙時放油塞不易被撞掉。 4 差速器設(shè)計與計算 根據(jù)汽車行駛運(yùn)動學(xué)的要求和實(shí)際的車輪、道路以及它 們之間的相互關(guān)系表明：汽車在行駛過程中左右車輪在同一時間內(nèi)所滾過的行程往往是有差別的。例如，轉(zhuǎn)彎時外側(cè)車輪的行程總要比內(nèi)側(cè)的長。另外，即使汽車作直線行駛，也會由于左右車輪在同一時間內(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半徑不相等而要求車輪行程不等。在左右車輪行程不等的情況下，如果采用一根整體的驅(qū)動車輪軸將動力傳給 22 左右車輪，則會由于左右驅(qū)動車輪的轉(zhuǎn)速雖相等而行程卻又不同的這一運(yùn)動學(xué)上的矛盾，引起某一驅(qū)動車輪產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)或滑移。 這不僅會使輪胎過早磨損、無益地消耗功率和燃料及使驅(qū)動車輪軸超載等，還會因?yàn)椴荒馨此蟮乃矔r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)彎時有大的滑轉(zhuǎn)或滑移，易使汽車在轉(zhuǎn)向時失去抗側(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)動輪間都裝有差速器，后者保證了汽車驅(qū)動橋兩側(cè)車輪在行程不等時具有以不同速度旋轉(zhuǎn)的特性，從而滿足了汽車行駛運(yùn)動學(xué)要求 2。 差速器類型的選擇 1軸承 ; 2調(diào)整螺母 ; 3,7差速器殼 ; 4半軸齒輪墊片 ; 5半軸齒輪 ; 6行星齒輪 ; 8軸架 ; 9長軸 ; 10行星齒輪止推片 ; 11短軸 圖 6 差速器零件圖 6 設(shè)計采用普通的對稱式圓錐行星齒輪差速器。此種差速器由于其結(jié)構(gòu)簡單、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)普通 的對稱式圓錐行星齒輪差速器由差速器左、右殼， 2 個半軸齒輪， 4 個行星齒輪 (少數(shù)汽車采用 3 個行星齒輪，小型、微型汽車多采用 2 個行星齒輪 )，行星齒輪軸 (不少裝 4 個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。 如上圖 6 所示。 23 差速器齒輪的基本參數(shù) 選擇 行星齒輪數(shù)目的選擇 轎車常用 2 個行星齒輪，載貨汽車和越野汽車多用 4 個行星齒輪，少數(shù)汽車采用 3個行星齒輪。此設(shè)計采用 4 個行星齒輪。 行星齒輪球面半徑 RB(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 就是行星齒輪的安裝尺寸，實(shí)際上代替了差速器圓錐齒輪的節(jié)錐距，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)公式來確定： 3(30) 行星齒輪球面半徑系數(shù)， 于有 4 個行星齒輪的轎車和公路載貨汽車取小值；對于有 2 個行星齒輪的轎車以及越野汽車、礦用汽車取最大值；取 .9 計算轉(zhuǎn)矩， Nm。 按上式可以計算出行星齒輪球面半徑 可根據(jù)下式預(yù)選其節(jié)錐距： （ 31） 此設(shè)計選用較大值 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)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。此設(shè)計行星齒輪的齒數(shù)選 0。 半軸齒輪的齒 數(shù)采用 14 25。半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比多在 2范圍內(nèi)。 考慮到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) 和，必須能被行星齒輪的數(shù)目 則將不能安裝 ， 軸齒輪的齒數(shù)選 18。 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 1 、 2 ： )/211 )18/10 （ 32） )/122 )10/18 （ 33） 式中： 行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)。 再根據(jù)下式初步求出圓錐齒輪的大端模數(shù)： 24 22 011 0 s （ 34） 10/o 出模數(shù)后，節(jié)圓直徑 d 即可由下 式求得： （ 35） 行星齒輪節(jié)圓直徑 10 軸齒輪節(jié)圓直徑 18 面寬的選擇 雙曲面齒輪的輪齒面寬 2(薦為 10： 中： d齒輪節(jié)圓直徑， 并且 F 要小于 10m 即 40 考慮到齒輪強(qiáng)度要求取 12 壓力角 過去汽車差速器齒輪都選用 20壓力角，這時齒高系數(shù)為 l，而最少齒數(shù)是 13。目前汽車差速器齒 輪大都選用 2230，的壓力角，齒高系數(shù)為 少齒數(shù)可減至 10，并且在小齒輪 (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)以提高齒輪的強(qiáng)度 1。 此設(shè)計差速器齒輪大采用 2230的壓力角，齒高系數(shù)取 行星齒輪安裝孔直徑 及其深度 L 的確定 10 30dc （ 36） 0差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩， m； n行星齒輪數(shù)； 4 為行星齒輪支承面中點(diǎn)到錐頂?shù)木喔撸?4.0 ； c支承面的許用擠壓應(yīng)力，取為 98 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度。通常取 25 差速器齒輪的幾何參數(shù)計算 表 3 汽車差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計算用表 號 項(xiàng)目 計算公式 計算結(jié)果 1 行星齒輪齒數(shù) 1z 10，應(yīng)盡量取最小值 1z =10 2 半軸 齒輪齒數(shù) 2z =14 25，且需滿足式 （ 3 2z =20 3 模數(shù) m m = 齒面寬 b=(0 ;b10m 工作齒高 全 齒高 壓力角 8 軸交角 =90 9 節(jié)圓直徑 11 ； 22 1 2 10 節(jié)錐角 211 ， 12 90 1 = =1 節(jié)錐距 22110 s 0A =2 周節(jié) t =t =3 齒頂高 21 ; a 14 齒根高 1 1 2 2125 徑向間隙 c =h - c =6 齒根角 1 =01022 h f 1 = 2 = 26 續(xù)表 3 序號 項(xiàng)目 計算公式 計算結(jié)果 17 面錐角 211 o ； 122 o 1o =o =18 根錐角 111 R ； 222 R 1R =R =19 外圓直徑 1111 c ao ；22202 c 01 0 節(jié)圓頂點(diǎn)至齒輪外緣距離 11201 s 22102 s 01 2 1 齒側(cè)間隙 B B =差速器齒輪與強(qiáng)度計算 汽車差速器齒輪的彎曲應(yīng)力為： 223102 （ 37） 按計算轉(zhuǎn)矩進(jìn)行計算時： 223102 971 中： T差速器一個行星齒輪給予一個半軸齒輪的 轉(zhuǎn)矩， Nm； n差速器行星齒輪數(shù)目； 4 J計算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)，見參考文獻(xiàn) 3圖 4得為 27 按日常行駛平均轉(zhuǎn)矩計算所得的汽車差速器齒輪的彎曲應(yīng)力，應(yīng)不大于 計算轉(zhuǎn)矩進(jìn)行計算時，彎曲應(yīng)力應(yīng)不大于 980 從上可知設(shè)計的齒輪符合要求。 5 半軸的設(shè)計 半軸是在差速器與驅(qū)動輪之間傳遞動力的實(shí)心軸。其內(nèi)端與差速器的半軸齒輪（ 接，外端則與驅(qū)動 輪的輪轂相連。半軸與驅(qū)動輪的輪轂在驅(qū)動橋殼上的支稱形式，決定了半軸的受力情況 5。 半軸的形式 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浮式和全浮式三種形式。此設(shè)計選用全浮式。 半軸的設(shè)計與計算 半軸的主要尺寸是它的直徑，在設(shè)計時可根據(jù)對使用條件和載荷工況相同或相近的同類汽車同型式的半軸的分析比較，大致選定從整個驅(qū)動橋的布局來看比較合適的半軸半徑，然后對它進(jìn)行強(qiáng)度計算 1。 全浮式半軸計算載荷 的確定 （ 38） 差速器的轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)，對圓錐行星齒輪差速器可取 = 發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩 1變速器的一擋傳動比 主減速比 計算得： T=3060 全浮式半軸桿部直徑的初選和確定 32 . 0 5 2 . 1 8 3 2 6 0d =（ （ 39） d半軸桿部直徑 T半軸計算載荷 半軸扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力 所以取半軸桿部直徑為 d = 3228 半軸的強(qiáng)度驗(yàn)算 全浮式半軸扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 316 40） 半軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 T半軸計算載荷 T=D半軸桿部直徑 d 取 32 半軸扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力 M P a 5 8 84 9 8 半軸花鍵的剪切應(yīng)力 410 3（ 41） T = D 半軸花鍵的外徑，d 相配合花鍵孔的內(nèi)徑，z 花鍵齒數(shù)， z =24 花鍵的工作長度，20b 花鍵的齒寬， b = 載荷分布不均勻系數(shù)， =s=半軸花鍵的擠壓應(yīng)力 2410 3（ 42） 當(dāng)傳遞最大轉(zhuǎn)矩時，半軸花鍵的剪切應(yīng)力不應(yīng)超過 軸花鍵的擠壓應(yīng)力不應(yīng)超過 196過計算說明半軸強(qiáng)度足夠了。 在通常的設(shè)計中常使半軸的強(qiáng)度儲備低于驅(qū)動橋其他傳遞轉(zhuǎn)矩零件的強(qiáng)度儲備，使半軸 29 起類似電路中的 “保險絲 ”的作用。 6 驅(qū)動橋殼設(shè)計 整體式橋殼是把整個橋殼制成一個整體，橋殼猶如一整體的空心梁，其剛度 和強(qiáng)度都比較好。橋殼將車體上的重力傳到車輪并將作用在車輪上的牽引力，制動力，側(cè)向力傳給懸架和車架。 其內(nèi)部用來安裝主減速器、差速器和半軸等 。橋殼的作用就是直接承受汽車后部的負(fù)荷。當(dāng)汽車直線行駛時，橋殼承受垂直和水平負(fù)荷，當(dāng)汽車制動時，橋殼承受垂直和水平負(fù)荷及由制動力產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，而汽車側(cè)向滑移時，后橋殼承受垂直和側(cè)向負(fù)荷。由此可知，后橋殼在實(shí)際使用中的工況是比較復(fù)雜的。因此在設(shè)計驅(qū)動橋殼時，應(yīng)使其具有足夠的強(qiáng)度，疲勞壽命及剛度，以確保減速器總成的正常運(yùn)轉(zhuǎn) 5。 驅(qū)動橋殼應(yīng)滿足以下要求 2： (1)保護(hù)裝 于其上的傳動系部件和防止泥水侵入，具有足夠的強(qiáng)度和使用壽命，質(zhì)量小； (2)具有高的剛度，以保證主減速器齒輪的嚙合的正常工作和不使半軸產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力； (3)保證足夠的離地間隙； (4)結(jié)構(gòu)工藝性好，成本底，拆裝、保養(yǎng)、維修方便。 整體式橋殼因制造方法不同，可分為整體鑄造式、中段鑄造壓入鋼管式和鋼板沖壓焊接式等 。 本設(shè)計選用 整體鑄造式 橋殼，它具有如下優(yōu)點(diǎn)： 可制造成復(fù)雜而理想的形狀，壁厚能夠變化，可得到理想的應(yīng)力分布， 其剛度和強(qiáng)度都比較好，工作可靠，適應(yīng)于要求橋殼承載負(fù)荷較大的中型和重型載 貨汽車。 7 結(jié)論 為了提高汽車運(yùn)輸效率，改善汽車動力性不足，燃油經(jīng)濟(jì)性差的狀況，提高貨車汽車的安全性和可靠性，我們進(jìn)行了貨車 的底盤設(shè)計。在底盤系統(tǒng)中，我負(fù)責(zé)的是驅(qū)動橋的