輕型汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

輕型 汽 車(chē) 驅(qū)動(dòng)橋 設(shè)計(jì) Design of Drive Axle For Light Truck 2009 年 6月 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 II 頁(yè) 摘要 驅(qū)動(dòng)橋位于傳動(dòng)系末端，其基本功用是增矩、降速，承受作用于路面和車(chē)架或車(chē)身之間的作用力。 它的性能好壞直接影響整車(chē)性能，而對(duì)于載重汽車(chē)顯得尤為重要。當(dāng)采用大功率發(fā)動(dòng)機(jī)輸出大的轉(zhuǎn)矩以滿足目前載重汽車(chē)的快速、重載的高效率、高效益的需要時(shí)，必須搭 配一個(gè)高效、可靠的驅(qū)動(dòng)橋，所以采用傳動(dòng)效率高的單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋已經(jīng)成為未來(lái)載重汽車(chē)的發(fā)展方向。 驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)應(yīng)主要保證汽車(chē)在給定的條件下具有最佳的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。本設(shè)計(jì)根據(jù)給定的參數(shù)，按照傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法并參考同類(lèi)型車(chē)確定汽車(chē)總體參數(shù)，再確定主減速器、差速器、半軸和橋殼的結(jié)構(gòu)類(lèi)型，最后進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)并對(duì)主減速器主、從動(dòng)齒輪、半軸齒輪和行星齒輪進(jìn)行強(qiáng)度以及壽命的校核。 驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì) 過(guò)程中基本保證 結(jié)構(gòu)合理，符合實(shí)際應(yīng)用，總成及零部件的設(shè)計(jì)能盡量滿足零件的標(biāo)準(zhǔn)化、部件的通用化和產(chǎn)品的系列化及汽車(chē)變型的要求，修理、保養(yǎng)方便，機(jī) 件工藝性好，制造容易。 關(guān)鍵字 ： 輕型貨車(chē)；驅(qū)動(dòng)橋；主減速器； 差速器 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 III 頁(yè) Abstract Drive axle is at the end of the powertrain, and its basic function is increasing the torque and reducing the speed,bearing the force between the road and the frame or body. Its performance will have a direct impact on automobile performance .Because using the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed， heavy-loaded， high efficiency， high benefit today heavy truck， must exploiting the high driven efficiency single reduction final drive axle is becoming the heavy truck developing tendency. Drive axle should be designed to ensure the best dynamic and fuel economy on given condition. According to the design parameters given ,firstly determine the overall vehicle parametres in accordance with the traditional design methods and reference the same vehicle parameters, then identify the main reducer, differential, axle and axle housing structure type, finally design the parameters of the main gear,the driven gear of the final drive, axle gears and spiral bevel gear and check the strength and life of them. In design process of the drive axle,we should ensure a reasonable structure, practical applications, the design of assembly and parts as much as possible meeting requirements of the standardization of parts, components and products univertiality and the serialization and change , convenience of repair and maintenance, good mechanical technology, being easy to manufacture. Key words: light truck； drive axle； single reduction final drive 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 IV 頁(yè) 目錄 第一章 緒論 . 1 1.1 論文研究的意義和目的 . 1 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) . 2 1.3 本論文的主要研究?jī)?nèi)容 . 2 第二章 汽車(chē)總體參數(shù)的確定 . 3 2.1 給定設(shè)計(jì)參數(shù) . 3 2.2 汽 車(chē)形式的確定 . 3 2.2.1 汽車(chē)軸數(shù)和驅(qū)動(dòng)形式的選擇 . 3 2.3 汽車(chē)主要參數(shù)的選擇 . 4 2.3.1 汽車(chē)主要尺寸的確定 . 4 2.3.2 汽車(chē)質(zhì)量參數(shù)的確定 . 7 2.3.3 汽車(chē)性能參數(shù)的確定 . 9 2.4 發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 . 12 2.4.1 發(fā)動(dòng)機(jī)形式的選擇 . 12 2.4.2 發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能指標(biāo)的選擇 . 12 2.5 輪胎的選擇 . 14 第 三章 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式及選擇 . 17 3.1 概述 . 17 3.2 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式 . 17 3.3 驅(qū)動(dòng)橋構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式 . 19 3.3.1 主減速器的結(jié)構(gòu)形式 . 20 3.3.2 差速器的結(jié)構(gòu)形式 . 23 3.3.3 驅(qū)動(dòng)車(chē)輪傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)形式 . 24 3.3.4 驅(qū)動(dòng)橋橋殼的結(jié)構(gòu)形式 . 25 第四章 驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 27 4.1 主減速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 . 27 4.1.1 主減速比的確定 . 27 4.1.2 主減速器齒輪計(jì)算載荷的確定 . 28 4.1.3 錐齒輪主要參數(shù)的選擇 . 30 4.1.4 主減速 器錐齒輪的材料 . 32 4.1.5 主減速器螺旋錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算 . 33 4.1.6 主減速器圓弧齒輪螺旋齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 . 37 4.2 差速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 . 41 4.2.1 差速器齒輪主要參數(shù)選擇 . 42 4.2.2 差速器齒輪的材料 . 44 4.2.3 差速器齒輪幾何尺寸計(jì)算 . 44 4.2.4 差速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算 . 47 4.3 全浮式半軸的設(shè)計(jì) . 49 4.3.1 半軸基本參數(shù)計(jì)算及校核 . 49 4.3.2 半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料與熱處理 . 50 4.4 驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì) . 51 4.4.1 橋殼的結(jié)構(gòu)型式 . 51 4.4.2 橋殼的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算 . 52 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 V 頁(yè) 結(jié)論 . 54 致 謝 .錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 參 考 文 獻(xiàn) . 55 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 1 頁(yè) 第一章 緒論 1.1 論文研究的意義和目的 驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)，由驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)組成、功用、工作特點(diǎn)及設(shè)計(jì)要求講起，詳細(xì)地分析了驅(qū)動(dòng)橋總成的結(jié)構(gòu)型式及布置方法；全面介紹了驅(qū)動(dòng)橋車(chē)輪的傳動(dòng)裝置和橋殼的各種結(jié)構(gòu)型式與設(shè)計(jì)計(jì)算方法。 汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋是汽車(chē)的重大總成，承載著汽車(chē)的滿載簧荷重及地面經(jīng)車(chē)輪、車(chē)架及承載式車(chē)身經(jīng)懸架給予的鉛垂力、縱向力、橫向力及其力矩，以及沖擊載荷；驅(qū)動(dòng)橋還傳遞著傳動(dòng)系中的最大轉(zhuǎn)矩，橋殼還承受著反作用力矩。汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)型式和設(shè)計(jì)參數(shù)除對(duì)汽車(chē)的可靠性與耐久性有重要影響外，也對(duì)汽車(chē)的行駛性能 如動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、平順性、通過(guò)性、機(jī)動(dòng)性和操動(dòng)穩(wěn)定性等有直接影響。另外，汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋在汽車(chē)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。例如，驅(qū)動(dòng)橋包含主減速器、差速器、驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置（半軸及輪邊減速器）、橋殼和各種齒輪 。 由上述可見(jiàn)，汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)涉及的機(jī)械零部件及元件的品種極為廣泛，對(duì)這些零部件、元件及總成的制造也幾乎要設(shè)計(jì)到所有的現(xiàn)代機(jī)械制造工藝。因此，通過(guò)對(duì)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)實(shí)踐，可以更好的學(xué)習(xí)并掌握現(xiàn)代汽車(chē)設(shè)計(jì)與機(jī)械設(shè)計(jì)的全面知識(shí)和技能。 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式與驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的懸掛型式 密切相關(guān)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪采用非獨(dú)立懸掛時(shí)，都是采用非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋；當(dāng)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪采用獨(dú)立懸掛時(shí)，則配以斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋。與非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋相比較，斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋能顯著減少汽車(chē)簧下質(zhì)量，從而改善汽車(chē)行駛平順性，提高了平均行駛速度；減小了其策劃行駛時(shí)作用于車(chē)輪和車(chē)橋上的動(dòng)載荷，提高了零部件的使用壽命；增加了汽車(chē)的離地間隙；由于驅(qū)動(dòng)車(chē)輪與路面的接觸情況及對(duì)各種地形的適應(yīng)性較好，增強(qiáng)了車(chē)輪的抗側(cè)滑能力；若與之配合的獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，可增加汽車(chē)的不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)，提高汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋在乘用車(chē) 和部分越野汽車(chē)上應(yīng)用廣泛。非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，工作可靠，但由于其簧下質(zhì)量較大，對(duì)汽車(chē)的行駛平順性和降低動(dòng)載荷有不利的影響。 本論文的 的研究目的在于通過(guò)對(duì)汽車(chē)整體的匹配性設(shè)計(jì)完成驅(qū)動(dòng)橋的主減 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 2 頁(yè) 速器、差速器等部件型號(hào)的設(shè)計(jì)與計(jì)算，并完成校核的設(shè)計(jì)過(guò)程。 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 目前我國(guó)正在大力發(fā)展汽車(chē)產(chǎn)業(yè) ,采用后輪驅(qū)動(dòng) 汽車(chē)的平衡性和操作性都將會(huì)有很大的提高 。后輪驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)加速時(shí)，牽引力將不會(huì)由前輪發(fā)出，所以在加速轉(zhuǎn)彎時(shí)，司機(jī)就會(huì)感到有更大的橫向握持力，操作性能變好。維修費(fèi)用低也是后輪驅(qū)動(dòng)的一 個(gè)優(yōu)點(diǎn)，盡管由于構(gòu)造和車(chē)型的不同，這種費(fèi)用將會(huì)有很大的差別。如果變速器出了故障，對(duì)于后輪驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)就不需要對(duì)差速器進(jìn)行維修，但是對(duì)于前輪驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)來(lái)說(shuō)也許就有這個(gè)必要了，因?yàn)檫@兩個(gè)部件是做在一起的。所以后輪驅(qū)動(dòng)必然會(huì)使得乘車(chē)更加安全、舒適，從而帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益 。目前國(guó)內(nèi)研究的重點(diǎn)在于：從橋殼的制造技術(shù)上尋求制造工藝先進(jìn)、制造效率高、成本低的方法；從齒輪減速形式上將傳統(tǒng)的中央單極減速器發(fā)展到現(xiàn)在的中央及輪邊雙級(jí)減速或雙級(jí)主減速器結(jié)構(gòu)；從齒輪的加工形式上車(chē)橋內(nèi)部的的主從動(dòng)齒輪、行星齒輪及圓柱齒輪逐漸采用精磨加 工，以滿足汽車(chē)高速行駛要求及法規(guī)對(duì)于噪聲的控制要求。 1.3 本論文的主要研究?jī)?nèi)容 (1) 完成汽車(chē)的總體布置和參數(shù)選擇； (2) 汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋方案的確定； (3) 主減速器及差速器等部件的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 3 頁(yè) 第二章 汽車(chē)總體參數(shù)的確定 2.1 給定設(shè)計(jì)參數(shù) 汽車(chē)最高時(shí)速 115km/h 裝載質(zhì)量 2.5t 最小轉(zhuǎn)彎半徑 12.5m 最大爬坡度 0.3 同步附著系數(shù) 0.4 2.2 汽車(chē)形式的確定 2.2.1 汽車(chē)軸數(shù)和驅(qū)動(dòng)形式的選擇 汽車(chē)可以有二軸、三軸、四軸甚至更多的軸數(shù)。影響軸數(shù)的因素主要 有汽車(chē)的總質(zhì)量、道路法規(guī)對(duì)于軸載的限制和輪胎的負(fù)荷能力以及汽車(chē)的結(jié)構(gòu)等。包括乘用車(chē)以及汽車(chē)總質(zhì)量小于 19t 的公路運(yùn)輸車(chē)輛和軸荷不受道路、橋梁限制的不在公路上行駛的車(chē)輛，如礦用自卸車(chē)等，均采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低廉的兩軸方案。總質(zhì)量在 1926t 的公路運(yùn)輸車(chē)采用三軸形式，總質(zhì)量更大的汽車(chē)宜采用四軸和四軸以上的形式。 所以根據(jù)給定的汽車(chē)轉(zhuǎn)載質(zhì)量選擇汽車(chē)的軸數(shù)為 2 軸。 汽車(chē)的用途、總質(zhì)量和對(duì)車(chē)輛通過(guò)性能的要求等，是影響選取驅(qū)動(dòng)形式的主要因素。乘用車(chē)和總質(zhì)量小些的商用車(chē)，多采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低的 4 2驅(qū)動(dòng)形式。 所以選擇汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)形式為 4 2式。 2.2.2 汽車(chē)布置形式的選擇 汽車(chē)的布置形式是指發(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)橋和車(chē)身的相互關(guān)系和布置特點(diǎn)而言。汽車(chē)的使用性能除取決于整車(chē)和各總成的有關(guān)參數(shù)外，其布置形式對(duì)使用性能也有 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 4 頁(yè) 重要影響。 貨車(chē)可以根據(jù)駕駛室與發(fā)動(dòng)機(jī)的相對(duì)位置不同，分為平頭式、短頭式、長(zhǎng)頭式和偏置式四種。貨車(chē)又可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的位置不同分為發(fā)動(dòng)機(jī)前置、中置、和后置三種布置形式。 平頭式貨車(chē)總長(zhǎng)和軸距尺寸短，最小轉(zhuǎn)彎半徑小，機(jī)動(dòng)性能良好；不需要發(fā)動(dòng)機(jī)罩和翼子板，加上總長(zhǎng)縮短等因素的影響，汽車(chē)整備質(zhì)量減小；駕駛員視野得 到明顯改善；采用 翻轉(zhuǎn)式駕駛室時(shí)能改善發(fā)動(dòng)機(jī)及其附件的接近性；汽車(chē)貨箱與整車(chē)的俯視面積之比稱(chēng)為面積利用率，平頭貨車(chē)的該項(xiàng)指標(biāo)較高。故本設(shè)計(jì)采用的布置形式為平頭式貨車(chē)。 發(fā)動(dòng)機(jī)前置后橋驅(qū)動(dòng)貨車(chē)的主要優(yōu)點(diǎn)是：可以采用直列、 V 型或臥式發(fā)動(dòng)機(jī)；發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)故障容易；發(fā)動(dòng)機(jī)的接近性良好，維修方便；離合器、變速器等操縱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易布置；貨箱地板高度較低。并且大多貨車(chē)均采用該形式的布置方式。 2.3 汽車(chē)主要參數(shù)的選擇 汽車(chē)的主要參數(shù)包括尺寸參數(shù)，質(zhì)量參數(shù)和汽車(chē)性能參數(shù)。 2.3.1 汽車(chē)主要尺寸的確定 汽車(chē)的主要 尺寸參數(shù)包括外廓尺寸、軸距、前懸、后懸、貨車(chē)車(chē)頭長(zhǎng)度和車(chē)廂尺寸等。 (1) 外廓尺寸 汽車(chē)的長(zhǎng)、寬、高稱(chēng)為汽車(chē)的外廓尺寸。 汽車(chē)長(zhǎng)度尺寸小不僅可以減少行駛期間需要的道路長(zhǎng)度，同時(shí)還可以增加車(chē)流密度，在停車(chē)時(shí)占用的停車(chē)場(chǎng)面積也小。除此之外，汽車(chē)的整備質(zhì)量相應(yīng)減少，這對(duì)提高比功率、比轉(zhuǎn)矩和燃油經(jīng)濟(jì)性有利。 GB 1589 1989 汽車(chē)外廓尺寸限界規(guī)定如下：貨車(chē)、整體式客車(chē)總長(zhǎng)不應(yīng)超過(guò) 12m，單鉸接式客車(chē)不超過(guò) 18m，半掛汽車(chē)列車(chē)不超過(guò) 16.5m，全掛汽車(chē)列車(chē)不超過(guò) 20m；不包括后視鏡，汽車(chē)寬不超過(guò) 2.5m；空載 、頂窗關(guān)閉狀態(tài)下， 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 5 頁(yè) 汽車(chē)高不超過(guò) 4m；后視鏡等單側(cè)外伸量不得超過(guò)最大寬度處 250mm； 頂窗、 換氣裝置開(kāi)啟時(shí)不得超出車(chē)高 300mm。 參考同類(lèi)型貨車(chē)的外廓尺寸，確定本設(shè)計(jì)中輕型貨車(chē)的外廓尺寸為： 長(zhǎng) 寬高 5400 1950 2100mm (2)軸距 L 軸距 L對(duì) 整備質(zhì)量、汽車(chē)總長(zhǎng) 、汽車(chē)最小轉(zhuǎn)彎直徑、傳動(dòng)軸長(zhǎng)度、縱向通過(guò)半徑等有影響。當(dāng)軸距短時(shí)，上述個(gè)指標(biāo)減小。此外軸距還對(duì)軸荷分配、傳動(dòng)軸夾角有影響。軸距過(guò)短會(huì)使車(chē)廂長(zhǎng)度不足或后懸過(guò)長(zhǎng)，汽車(chē)上坡、制動(dòng)或加速時(shí)軸荷轉(zhuǎn)移過(guò)大，使汽車(chē)制動(dòng)性 或操作穩(wěn)定性 變壞；車(chē)身縱向角振動(dòng)增大，對(duì)平順性不利；萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸的夾角增大。 原則上對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排量大的乘用車(chē)、載重量或載客量多的貨車(chē)或客車(chē)，軸距取得長(zhǎng)。對(duì)機(jī)動(dòng)性要求高的汽車(chē)，軸距宜取短些。 表 2-1 部分汽車(chē)的軸距和輪距 車(chē)型 類(lèi)別 軸距 L/mm 輪距 B/mm 客車(chē) 城市客車(chē)（單車(chē)） 45005000 17402050 長(zhǎng)途客車(chē)（單車(chē)） 50006500 4 2 貨 車(chē) 汽車(chē)總質(zhì)量 m/t 17002900 23003600 36005500 11501350 13001650 17002000 1.8 1.86.0 6.014.0 根據(jù)表 2-1，本設(shè)計(jì)中選取軸距 L=2800mm (3) 輪距 B 改變汽車(chē)輪距 B 會(huì)影響車(chē)廂或駕駛室內(nèi)寬、汽車(chē)總寬、總質(zhì)量、側(cè)傾剛度、最小轉(zhuǎn)彎直徑等因素發(fā)生變化。增大輪距則車(chē)廂內(nèi)寬隨之增加，并有利于增加側(cè)傾剛度，汽車(chē)橫向穩(wěn)定性變好；但是汽車(chē)的總寬和總質(zhì)量及最小轉(zhuǎn)彎半徑等增加，并導(dǎo)致汽車(chē)的比功率、比轉(zhuǎn)矩指標(biāo)下降，機(jī)動(dòng)性變壞。 受總寬不得超過(guò) 2.5m 限制，輪距不宜過(guò)大。但在選定的前輪距 范圍內(nèi)，應(yīng)能布置下發(fā)動(dòng)機(jī)、車(chē)架、前懸架和前輪，并保證前輪有 足夠的轉(zhuǎn)向空間，同時(shí)轉(zhuǎn)向桿系與車(chē)架、車(chē)輪之間有足夠的運(yùn)動(dòng)間隙。在確定后輪距時(shí)，應(yīng)考慮車(chē)架兩縱梁之間的寬度、懸架寬度和輪胎寬度及他們之間應(yīng)留有必要的間隙。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 6 頁(yè) 部分汽車(chē)的輪距可以參考表 2-1 提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行初選。本設(shè)計(jì)中取為1B=2B=1500mm (4) 前懸FL和后懸RL 前懸尺寸對(duì)汽車(chē)通過(guò)性、碰撞安全性、駕駛員視 野、前鋼板彈簧長(zhǎng)度、上車(chē)和下車(chē)的方便性以及汽車(chē)造型等均有影響。增加前懸尺寸， 減小 了汽車(chē)的接近角，使 通過(guò)性降低，并使駕駛員的視野變壞。因在前懸這段尺寸內(nèi)要布置保險(xiǎn)杠、散熱器風(fēng)扇、發(fā)動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)向器等部件，故前懸不能縮短。長(zhǎng) 些 的前懸尺寸有利于在撞車(chē)時(shí)對(duì)乘員起保護(hù)作用，也有利于采用長(zhǎng)些的鋼板彈簧。對(duì)于平頭汽車(chē)，前懸還會(huì)影響前門(mén)上下車(chē)的方便性。初選的前懸尺寸，應(yīng)當(dāng)在保證能布置下上述個(gè)總成、部件的同時(shí)盡可能的短些。對(duì)于載客量少的平頭車(chē)，考慮到正面碰撞能有足夠多的結(jié)構(gòu)件吸收碰撞能量，保護(hù)前排乘員的安全，這又要求前懸有一定的 尺寸。在本設(shè)計(jì)中，參考同類(lèi)型車(chē)輛，選取FL=740mm。 后懸尺寸對(duì)汽車(chē)通過(guò)性、汽車(chē)追尾時(shí)的安全性、貨箱貨行李箱長(zhǎng)度、汽車(chē)造型等有影響，并取決于軸距和軸荷分配的要求。后懸長(zhǎng)，則汽車(chē)離去角減小，使通過(guò)性降低，總質(zhì)量在 1.814.0t 的貨車(chē)后懸一般在 12002200mm 之間，特長(zhǎng)貨箱的汽車(chē)后懸可達(dá)到 2600mm，但不得超過(guò)軸距的 55%。本設(shè)計(jì)中，選取RL=1300mm。 (5) 貨車(chē)車(chē)頭長(zhǎng)度 貨車(chē)車(chē)頭長(zhǎng)度系指 從汽車(chē)的前保險(xiǎn)杠到駕駛室后圍的距離。車(chē)身形式，即長(zhǎng)頭型還是平頭型對(duì)車(chē)頭的長(zhǎng)度有絕對(duì)影響。此外，車(chē)頭長(zhǎng)度尺寸對(duì)汽車(chē)的外觀效果，駕駛室居住性、汽車(chē)面積利用率和發(fā)動(dòng)機(jī)的接近性等有影響。 平頭型貨車(chē)一般在 14001500mm之間。 (6) 貨車(chē)車(chē)廂尺寸 要求車(chē)廂尺寸在運(yùn)送散裝煤和袋裝糧食時(shí)能裝有足額定噸數(shù)。車(chē)廂邊版高度對(duì)汽車(chē)質(zhì)心高度和裝卸貨物的方便性有影響，一般應(yīng)在 450650mm范圍內(nèi)選取。車(chē)廂內(nèi)寬應(yīng)在汽車(chē)外寬符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的前提下適當(dāng)取寬些，以縮短邊板高度和車(chē)箱長(zhǎng)度。對(duì)于能達(dá)到較高車(chē)速的貨車(chē)，使用過(guò)寬的車(chē)箱會(huì) 增加汽車(chē)的迎風(fēng)面積，導(dǎo)致空氣阻力增加。車(chē)箱內(nèi)長(zhǎng)應(yīng)在滿足運(yùn)送上述貨物達(dá)到額定噸位的條件下盡可 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 7 頁(yè) 能的取短些，以利于減小整備質(zhì)量。 2.3.2 汽車(chē)質(zhì)量參數(shù)的確定 汽車(chē)的質(zhì)量參數(shù)包括整車(chē)裝備質(zhì)量0m，載客量、裝載質(zhì)量、質(zhì)量系數(shù)0m、汽車(chē)總質(zhì)量am、軸荷分配等。 (1) 整車(chē)整備質(zhì)量0m 整車(chē)整備質(zhì)量是指車(chē)上帶有全部裝備（包括 隨車(chē)工具、備胎），加滿燃料、水，但沒(méi)有裝貨和載人時(shí)的整車(chē)質(zhì)量。 整車(chē)整備質(zhì)量對(duì)汽車(chē)的制造成本和燃油經(jīng)濟(jì)性有影響。目前，盡可能減少整車(chē)整備質(zhì)量的目的是：通過(guò)減輕整備質(zhì)量增加加載質(zhì)量或載客量，抵消因滿足安全標(biāo)準(zhǔn)、排氣標(biāo)準(zhǔn)和噪聲標(biāo)準(zhǔn)所帶來(lái)的整備質(zhì)量的增加、節(jié)約燃料。 減少整車(chē)整備質(zhì)量是從事汽車(chē)設(shè)計(jì)工作必須遵守的一項(xiàng)總要原則。 整車(chē)整備質(zhì)量在設(shè)計(jì)階段需估算確定。在日常生活中，收集大量同類(lèi)型汽車(chē)總成、部件和整車(chē)的有關(guān)質(zhì)量數(shù)據(jù)，結(jié)合新車(chē)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工藝水平等初步估算各總成、部件的質(zhì)量，再累計(jì)構(gòu)成整車(chē)整備質(zhì)量。乘用車(chē)和 商用客車(chē)的整備質(zhì)量也可按每人所占汽車(chē)整備質(zhì)量的統(tǒng)計(jì)平均值估計(jì)。在沒(méi)有樣車(chē)參考時(shí)，先初選一恰當(dāng)?shù)馁|(zhì)量系數(shù)0m（定義為裝載質(zhì)量與整車(chē)質(zhì)量之比） ，再按給定的裝載質(zhì)量推算出整備質(zhì)量。 根據(jù)表 2-2， 初取0m=1，可得0m=em/0m=2t 表 2-2 貨車(chē)的質(zhì)量系數(shù)0m 參數(shù) 車(chē)型 總質(zhì)量am/t 0m 貨車(chē) 1.86.0 0.81.10 6.014.0 1.201.35 14.0 1.301.70 (2) 汽車(chē)的載客量 n 和裝載質(zhì)量em（簡(jiǎn)稱(chēng)載質(zhì)量） 普通輕型貨車(chē)的載客量： 24，選定載客量為 3 座。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 8 頁(yè) 汽車(chē)載重量em是指在硬質(zhì)良好的路面上行駛時(shí)所允許的額定載質(zhì)量。 本設(shè)計(jì)中裝載質(zhì)量為給定參數(shù)，em=2t (3) 質(zhì)量系數(shù)0m 質(zhì)量系數(shù)是指汽車(chē)載重量與整車(chē)整備質(zhì)量的比值，即0m=em/0m。該系數(shù)反應(yīng)了汽車(chē)的設(shè)計(jì)水平和和工藝水平，0m越大，說(shuō)明該汽車(chē)的結(jié)構(gòu)和制造工藝越先進(jìn)。本設(shè)計(jì)中以選取0m=1.0 (4) 汽車(chē)的總質(zhì)量am 汽車(chē)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(chē)質(zhì)量。 商用 貨車(chē)的總質(zhì)量am由整備質(zhì)量、載質(zhì)量和駕駛員以及隨行人員質(zhì)量三部分 組 成，即 am=0m+em+n65kg 本設(shè)計(jì)中 n=3,故am=2t+2t+3 65kg=4.195t (5) 軸荷分配 汽車(chē)的軸荷分配是指在空載或滿載靜止?fàn)顟B(tài)下，各車(chē)軸對(duì)支承平面的垂直負(fù)荷，也可以用站空載或滿載總質(zhì)量 的 百分比來(lái)表示 . 軸荷分配對(duì)輪胎壽命和汽車(chē)的許多性能有影響。從各輪胎磨損均勻和壽命相近考慮，各個(gè)車(chē)輪的負(fù)荷應(yīng)相差不大；為保證汽車(chē)有良好的動(dòng)力性和通過(guò)性，驅(qū)動(dòng)橋應(yīng)有足夠大的負(fù)荷，而從動(dòng)軸上的負(fù)荷可以適當(dāng)減小，以利減小從動(dòng)輪滾 動(dòng)阻力和提高在 壞 路面上的通過(guò)性；為了保證汽車(chē)有良好的操縱穩(wěn)定性，又要求轉(zhuǎn)向軸的負(fù)荷不應(yīng)過(guò)小。因此，可以得出作為很重要的軸荷分配參數(shù)，各使用性能對(duì)其要求是相互矛盾的，這就要求 設(shè)計(jì)時(shí) 應(yīng)根據(jù)對(duì)整車(chē)的性能要求、使用 條件等，合理的選取軸荷分配。 汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)形式與發(fā)動(dòng)機(jī)位置、汽車(chē)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、車(chē)頭形式和使用條件等均對(duì)軸荷分配有顯著影響。如發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪乘用車(chē)和平頭式商用貨車(chē)前軸負(fù)荷較大，而長(zhǎng)頭式貨車(chē)前軸負(fù)荷較小。常在壞路面上形式的越野汽車(chē)，前軸負(fù)荷應(yīng)該小些。參考各類(lèi)汽車(chē)的軸荷分配表，取 滿載時(shí)前軸軸荷為 35%，后軸軸荷為 65%； 空載時(shí)前軸軸荷為 50%，后軸軸荷為 50%。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 9 頁(yè) 表 2-3 各類(lèi)汽車(chē)的軸荷分配 車(chē)型（商用貨車(chē)） 滿載 空載 前軸 后軸 前軸 后軸 4 2后輪單胎 4 2后輪雙胎，長(zhǎng)、短頭式 4 2后輪雙胎，平頭式 6 4后輪雙胎 32%40% 25%27% 30%35% 19%25% 60%68% 73%75% 65%70% 75%81% 50%59% 44%49% 48%54% 31%37% 41%50% 51%56% 46%52% 63%69% 2.3.3 汽車(chē)性能參數(shù)的確 定 (1) 動(dòng)力性參數(shù) a) 最高車(chē)速maxav 隨著道路條件的改善，特別是高速公路的修建，汽車(chē)尤其是發(fā)動(dòng)機(jī)排量大些的乘用車(chē)最高車(chē)速 有逐漸提高的趨勢(shì)。在本設(shè)計(jì)中，該參數(shù)給定為 115km/h。 b) 加速時(shí)間 t 汽車(chē)在平直的良好路面上，從原地起步開(kāi)始以最大加速度加速到一定車(chē)速所用去的時(shí)間，稱(chēng)為加速時(shí)間。對(duì)于最高車(chē)速maxav100km/h 的汽車(chē)，加速時(shí)間常用加速到 100km/h 所需的時(shí)間來(lái)評(píng)價(jià)。 載貨汽車(chē)常用 0 60km/h 的換擋加速時(shí)間或在直接檔由 20km/h 加速到某一車(chē)速來(lái)評(píng)價(jià)。一般裝載量 2 2.5t 的輕型貨車(chē)的0 60km/h 的換擋加速時(shí)間在 17.5 30s。 c) 上坡能力 用汽車(chē)滿載時(shí)在良好路面上的最大坡度阻力系數(shù)maxi來(lái)表示汽車(chē)的上坡能力。通常要求貨車(chē)能克服 30%坡度，越野汽車(chē)能克服 60%坡度。 d) 比功率bP和比轉(zhuǎn)矩bT 比功率bP是汽車(chē)所長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)定最大功率與汽車(chē)最大總質(zhì)量之比，它可以綜合反映汽車(chē)的動(dòng)力性，比功率大的汽車(chē)加速性能、速度性能要好于比功率小一些的汽車(chē)。我國(guó) GB7258 1997機(jī)動(dòng)車(chē)運(yùn)行安全技術(shù)條件規(guī)定：農(nóng)用運(yùn)輸車(chē) 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 10 頁(yè) 與運(yùn)輸用拖拉機(jī)的 比功率bP 4.0kW/t，而其他機(jī)動(dòng)車(chē)bP 4.8kW/t。 比轉(zhuǎn)矩bT是汽車(chē)所裝發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩與汽車(chē)總質(zhì)量之比。他反 映汽車(chē)的牽引能力。不同車(chē)型的比功率和比轉(zhuǎn)矩范圍揀表 2-4 。 表 2 4 汽車(chē)動(dòng)力性參數(shù)范圍 汽車(chē)類(lèi)別 最高車(chē)速 max 1avkm h 比功率 1bPkW t 比轉(zhuǎn)矩 1bTN m t 貨車(chē) 最大總質(zhì)量 /amt am 1.8 80135 1628 3044 1.8am 6.0 1525 3844 1.8am 14.0 75120 1020 3347 am 14.0 620 2950 (2) 燃油經(jīng)濟(jì)性參數(shù) 汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性用汽車(chē)在水平的水泥或?yàn)r青路面上，以經(jīng)濟(jì)車(chē)速或多工況滿載行駛百公里的燃油消耗量 (L/100km)來(lái)評(píng)價(jià)。貨車(chē)有時(shí)用單位質(zhì)量的百公里油耗量來(lái)評(píng)價(jià) (表 2 5)。 表 2 5 貨車(chē)單位質(zhì) 量的百公里燃油消耗量 L(100t km) -1 總質(zhì)量 汽油機(jī) 柴油機(jī) 總質(zhì)量 汽油機(jī) 柴油機(jī) 4t 3.004.00 2.002.80 612t 2.682.82 1.551.86 46t 2.803.20 1.902.10 12t 2.502.60 1.431.53 (3) 汽車(chē)最小轉(zhuǎn)彎 直徑minD 轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)至 極限位置是，汽車(chē)前外轉(zhuǎn)向輪輪轍中心在支撐平面上的軌跡圓的直徑，稱(chēng)為汽車(chē)最小轉(zhuǎn)彎直徑minD。minD用來(lái)描述汽車(chē)轉(zhuǎn)向機(jī)動(dòng)性，是汽車(chē)轉(zhuǎn)向能力和轉(zhuǎn)向安全性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。本設(shè)計(jì)中，給定minD=12.5m。 (4)通過(guò)性幾何參數(shù) 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 11 頁(yè) 總體設(shè)計(jì)要確定的通過(guò)性幾何參數(shù)有：最小離地間隙minh，接近角1，離去角2，縱向通過(guò)半徑1等。各類(lèi)汽車(chē)的通過(guò)性參數(shù)視車(chē)型和用途而異，其范圍見(jiàn)表 2 5。 表 2 5 汽車(chē)通過(guò)性的幾何參數(shù) 車(chē)型 minh /mm 1 /（ ） 2 /（ ） 1 /m 42 乘用車(chē) 150 220 20 30 15 22 3.0 8.3 44 乘用車(chē) 210 45 50 35 40 1.7 3.6 42 貨車(chē) 180 300 40 60 25 45 2.3 6.0 44 貨車(chē)、 66 貨車(chē) 260 350 45 60 35 45 1.9 3.6 確定 最小離地間隙minh=200mm，1接近角 =42，2離去角 =27， 縱向通過(guò)半徑1=3m。 (6) 操縱穩(wěn)定性參數(shù) a)轉(zhuǎn)向特性參數(shù) 為了保證有良好的操縱穩(wěn)定性，汽車(chē)應(yīng)具有一定的不足轉(zhuǎn)向。通常用汽車(chē)以0.4g 的向心加速度沿頂圓轉(zhuǎn)向時(shí)，前后輪側(cè)偏角之差1-2作為評(píng)價(jià)參數(shù)。此參數(shù)在 1 3為宜。 b) 車(chē)身 側(cè)傾角 汽車(chē)以 0.4g 的向心加速度沿定圓等速行駛時(shí)，車(chē)身側(cè)傾角控制在 3 以內(nèi)較好，最大不允許超過(guò) 7 . c) 制動(dòng)前俯角 為了不影響乘坐舒適性，要求汽車(chē)以 0.4g 的減速度制動(dòng)時(shí)，車(chē)身前俯角不大于 1.5。 (7) 制動(dòng)性參數(shù) 目前常用制動(dòng)距離 s、平均制動(dòng)減速度 j和行車(chē)制動(dòng)的踏板力及應(yīng)急制動(dòng)時(shí)的操縱力來(lái)評(píng)價(jià)制動(dòng)效能。對(duì)于總質(zhì)量小于 4.5t 的輕型貨車(chē)，當(dāng)av=30km/h 時(shí)，總制動(dòng)距離應(yīng)小于等于 18m，制動(dòng)減速度應(yīng)大于等于 2.6 2ms ，操縱力小于 700N。 (8) 舒適型參數(shù) 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 12 頁(yè) 舒適性應(yīng)包括平順性、空氣調(diào)節(jié)性能、車(chē)內(nèi)噪聲、乘坐環(huán)境及駕 駛員的操作性能。 其中汽車(chē)行駛平順性常用垂直振動(dòng)參數(shù)作評(píng)價(jià)，包括頻率和振動(dòng)加速度等，此外懸架動(dòng)撓度也用來(lái)作為評(píng)價(jià)參數(shù)之一。 對(duì)于貨車(chē)，靜撓度cf=50110mm，動(dòng)撓度df=6090mm，偏頻 n=1.52.2Hz。 2.4 發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 2.4.1 發(fā)動(dòng)機(jī)形式的選擇 選 為：直列水冷汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。 汽油機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：平穩(wěn)、噪聲小、轉(zhuǎn)速高、體積小、易啟動(dòng)、轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性好等。 直列式的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、造價(jià)低廉 、工作可靠、寬度小、易布置，因而在中型及以下的貨車(chē)上得到廣泛應(yīng)用。 水冷的優(yōu)點(diǎn)： 冷卻均勻可靠、散熱好、噪聲小；能提供車(chē)內(nèi)供暖、較好適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)增壓 和 散熱的需要。 2.4.2 發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能指標(biāo)的選擇 (1) 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率maxep和相應(yīng)轉(zhuǎn)速pn 根據(jù)所設(shè)計(jì)汽車(chē)應(yīng)達(dá)到的最高車(chē)速maxav，用下式估算發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 3m a x m a x m a x1 3 6 0 0 7 6 1 4 0a De a aTm g f CAp v v （ 2-1） 式中： maxep 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率， Kw ； T 傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率 ， 對(duì)單級(jí)主減速器驅(qū)動(dòng)橋的 42 式汽車(chē)取 0.9 am 汽車(chē)總質(zhì)量， kg ； g 重力加速度， 2/ms ； 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 13 頁(yè) f 滾動(dòng)阻力系數(shù)，對(duì)載貨汽車(chē)取 0.02 maxav 最高速度， /Km h ； DC 空氣阻力系數(shù)，貨車(chē)取 0.8 1.0； A 汽車(chē)正面投影面積， 2m ，無(wú)測(cè)量數(shù)據(jù)，可按前輪距1B、汽車(chē)總高 H 、汽車(chē)總寬 B 等尺寸近似計(jì)算： 對(duì)貨車(chē) 1A BH 此處取 A =3.15 2m 根據(jù)式 (2-1) 計(jì)算得emaxp =62.92Kw 按上式估算的maxep為發(fā)動(dòng)機(jī)裝有全部附件時(shí)測(cè)定得到的最大有效功率，約比發(fā)動(dòng)機(jī)外特性的最大功率低 12%20%。 因此 最大功率maxep=1.15 62.92=72.36Kw 總質(zhì)量小些的貨車(chē)的pn值在 40005000r/min 之間，總質(zhì)量居中的貨車(chē)pn更低些。本設(shè)計(jì)中選取pn=4500r/min。 (2) 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩maxeT及相應(yīng)轉(zhuǎn)速Tn 用下式確定maxeT m a xm a x 9540 eepPTn (2-2) 式中：maxeT為最大轉(zhuǎn)矩（ N m） 1 . 1 1 . 3 1 . 2 為 轉(zhuǎn) 矩 適 應(yīng) 性 系 數(shù) ， 一 般 在 之 間 選 取 ， 這 里 取 m a xeP 最 大 功 率 ； pn 最 大 功 率 轉(zhuǎn) 速 。 故有maxeT=184.08N m 選 / 1 . 4 2 . 0 / 1 . 6 2 8 1 2 . 5 / m i nT p T p T Tn n n n n n r 時(shí) 希 望 在 之 間 ， 在 此 ， 取 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 14 頁(yè) 在此，圓整為 2 8 0 0 / m inTnr。 2.5 輪胎的選擇 總體設(shè)計(jì)開(kāi)始階段就要選好輪胎的型式和尺寸。因?yàn)樗鼈兪抢L制總布置圖 和進(jìn)行性能計(jì)算的重要原始數(shù)據(jù)之一。 輪胎的型號(hào)主要根據(jù)車(chē)型，使用條件，輪胎的靜負(fù)荷，輪胎的額定負(fù)荷及車(chē)速來(lái)選擇。 所選輪胎在使用中承受的靜負(fù)荷值應(yīng)等于或接近輪胎的靜負(fù)荷值，我國(guó)各種汽車(chē)的輪胎和輪輞的規(guī)格及其額定負(fù)荷可查輪胎的國(guó) 家標(biāo)準(zhǔn)。表 2-9提供了一些貨車(chē)的輪胎規(guī)格和特征。表中各列數(shù)據(jù)中如無(wú)帶括號(hào)的數(shù)據(jù)，表示該列數(shù)據(jù)對(duì)斜交輪胎和子午線輪胎通用，否則，不帶括號(hào)的數(shù)據(jù)適用于斜交胎，而帶括號(hào)的數(shù)據(jù)適用于子午線輪胎，貨車(chē)上雙胎并裝時(shí)，負(fù)荷約比單胎使用時(shí)的負(fù)荷增加10% 15%。轎車(chē)輪胎標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn) GB2978-82. 輪胎多承受的最大靜負(fù)荷與輪胎額定負(fù)荷之比稱(chēng)為輪胎負(fù)荷系數(shù)。為了避免超載，此系數(shù)取 0.9 1.0 之間。對(duì)于在良好路面上行駛，車(chē) 速不高的貨車(chē)，此系數(shù)允許取 1.1。但不得大于 1.2。因?yàn)檩喬コd 20%， 其壽命將下降 30%左右。轎車(chē)及輕型貨車(chē)的車(chē)速高，動(dòng)負(fù)荷大，系數(shù)應(yīng)取下限；重型貨車(chē)，重型自卸車(chē)的車(chē)速低，此系數(shù)可略偏高。近年來(lái)，貨車(chē)上普遍采用高強(qiáng)度尼龍簾布輪胎，使輪胎承受能力提高。因此，同樣載重量的汽車(chē)所用的輪胎尺寸已減少。越野汽車(chē)長(zhǎng)用胎面寬，直徑大的超低壓輪胎。山區(qū)使用的汽車(chē)，制動(dòng)鼓與輪輞的間隙應(yīng)大些，故采用輪輞較大的輪胎。轎車(chē)為降低質(zhì)心和提高行駛平穩(wěn)性，采用直徑較小的寬輪輞低壓輪胎。 按輪胎胎體中簾線的排列不同，常見(jiàn)的有三種型式可供 選擇，即普通斜線胎，子午線胎和帶束斜交胎等，普通斜線胎的胎體簾線層較多，胎側(cè)厚，使用中不易劃破，側(cè)向剛性也大。其缺點(diǎn)是緩沖性較差；子午線的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是簾線呈子午向排列，這樣簾線的強(qiáng)度就能得到充分利用。此外，選用高強(qiáng)度材料組成多層緩沖層，加強(qiáng)了胎冠，使緩沖性能得到提高，與普通斜線胎相比較，子午線輪胎還有使用壽命長(zhǎng)，滾動(dòng)阻力小，附著性能好等優(yōu)點(diǎn)。子午線胎的缺點(diǎn)是胎側(cè)較薄，側(cè) 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 15 頁(yè) 向穩(wěn)定性差，胎側(cè)易發(fā)生裂口，制造技術(shù)要求高。由于子午線胎的優(yōu)點(diǎn)較多，今年來(lái)在汽車(chē)上應(yīng)用日益增多。 帶束斜交胎的結(jié)構(gòu)和性能介于普通斜交胎和子午線 胎之間，其耐磨性和壽命雖比普通斜交胎好，但不如子午線胎，僅側(cè)向穩(wěn)定性比子午線胎好，所以應(yīng)用不廣。在本設(shè)計(jì)中選用斜交輪胎。 由前述計(jì)算，應(yīng)該根據(jù)滿載時(shí)前輪靜載荷計(jì)算。此時(shí)其最大負(fù)荷： 4 1 9 0 9 . 8 3 5 % 7 1 9 4 . 4 32FN 表 2-9 國(guó)產(chǎn)汽車(chē)輪胎規(guī)格及特征 輪胎規(guī)則 層數(shù) 主要尺寸 使用條件 斷面寬 外直徑 最大負(fù)荷 相應(yīng)氣壓p 0.1 標(biāo)準(zhǔn)輪輞 允許使用輪輞 普通花紋 加深花紋 越野花紋 N MPa 輕型 貨車(chē)，中，小客車(chē)及其掛車(chē)輪胎 6.50-14 6 8 180 705 - - 5850 6900 3.2 4.2 412J 5J 6.50-16 (6.50R16) 6 8 755 765 765 - 6350 7550 3.2(3.5) 4.2(4.6) 5.50F 5.50E 5.50F 7.55-15 (7.00R15) 6 8 200 750 760 - 6800 8000 3.2(3.5) 4.2(4.6) 5.50F 6.00G 7.00-16 (7.00R16) 8 10 200 780 790 - 8500 9650 4.2(4.6) 5.3(5.6) 5.50F 6.00G 7.50-15 (7.50R15) 8 10 220 785 790 - 9300 10600 4.2(4.6) 5.3(5.6) 6.00G 5.50F 6.50F 7.50-16 (7.50R16) 8 10 12 220 810 820 - 9700 11050 12400 4.2(4.6) 5.3(5.6) 6.3(6.7) 6.00G 5.00F 6.50H 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 16 頁(yè) 8.25-16 (8.25R16) 12 240 860 870 - 13500 5.3(5.6) 6.50H 6.00G 9.00-16 (9.00R16) 8 10 225 890 900 - 12200 13550 3.5(3.9) 4.2(4.6) 6.50H 6.00G 根據(jù)最大負(fù)荷的要求，可以初步選擇輪胎的規(guī)格為 7.00-16 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 17 頁(yè) 第三章 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式及選擇 3.1 概述 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)力合理地分配給左、右驅(qū)動(dòng)輪，另外還承受作用于路面和車(chē)架或車(chē)身之間的垂直力力和橫向力。驅(qū)動(dòng)橋一般由主減速器、差速器、車(chē)輪傳動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)橋殼等組成。 驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)滿足如下基本要求： a)所選擇的主減速比應(yīng)能保證汽車(chē)具有最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。 b)外形尺寸要小，保證有必要的離地間隙。 c)齒輪及其它傳動(dòng)件工作平穩(wěn)，噪聲小。 d)在各種轉(zhuǎn)速和載荷下具有高的傳動(dòng)效率。 e)在保證足夠的強(qiáng)度、剛度條件下，應(yīng)力求質(zhì)量小，尤其是簧下質(zhì)量應(yīng)盡量小，以改善汽車(chē)平順性。 f)與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)，對(duì)于轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋，還應(yīng)與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)。 g)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工工藝性好，制造容易，拆裝，調(diào)整方便。 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式按工作特性分，可以歸并為兩大類(lèi)，即非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋和斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋。當(dāng)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪采用非獨(dú)立懸架時(shí)，應(yīng)該選用非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋；當(dāng)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪采用獨(dú)立懸架時(shí)，則應(yīng)該選用斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋。因此，前者又稱(chēng)為非獨(dú)立懸架 驅(qū)動(dòng)橋；后者稱(chēng)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，但可以大大提高汽車(chē)在不平路面上的行駛平順性。 3.2 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式 (1) 非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋 普通非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、工作可靠，廣泛用在各種載貨汽車(chē)、客車(chē)和公共汽車(chē)上，在多數(shù)的越野汽車(chē)和部分轎車(chē)上也采用這種結(jié)構(gòu)。他們的具體結(jié)構(gòu)、特別是橋殼結(jié)構(gòu)雖然各不相同，但是有一個(gè)共同特點(diǎn)，即橋殼 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 18 頁(yè) 是一根支承在左右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪上的剛性空心梁，齒輪及半軸等傳動(dòng)部件安裝在其中。這時(shí)整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋、驅(qū)動(dòng)車(chē)輪及部分傳動(dòng)軸均屬于簧下質(zhì)量，汽車(chē)簧下質(zhì)量較大，這是它 的一個(gè)缺點(diǎn)。 驅(qū)動(dòng)橋的輪廓尺寸主要取決于主減速器的型式。在汽車(chē)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。在給定速比的條件下，如果單級(jí)主減速器不能滿足離地間隙要求，可 采 用雙級(jí)結(jié)構(gòu)。在雙級(jí)主減速器中，通常把兩級(jí)減速器齒輪放在一個(gè)主減速器殼體內(nèi)，也可以將第二級(jí)減速齒輪作為輪邊減速器。對(duì)于輪邊減速器：越野汽車(chē)為了提高離地間隙，可以將一對(duì)圓柱齒輪構(gòu)成的輪邊減速器的主動(dòng)齒輪置于其從動(dòng)齒輪的垂直上方；公共汽車(chē)為了降低汽車(chē)的質(zhì)心高度和車(chē)廂地板高度，以提高穩(wěn)定性和乘客上下車(chē)的方便 ，可將輪邊減速器的主動(dòng)齒輪置于其從動(dòng)齒輪的垂直下方；有些雙層公共汽車(chē)為了進(jìn)一步降低車(chē)廂地板高度，在采用圓柱齒輪輪邊減速器的同時(shí)，將主減速器及差速器總成也移到一個(gè)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的旁邊。 在少數(shù)具有高速發(fā)動(dòng)機(jī)的大型公共汽車(chē)、多橋驅(qū)動(dòng)汽車(chē)和超重型載貨汽車(chē)上，有時(shí)采用蝸輪式主減速器，它不僅具有在質(zhì)量小、尺寸緊湊的情況下可以得到大的傳動(dòng)比以及工作平滑無(wú)聲的優(yōu)點(diǎn)，而且對(duì)汽車(chē)的總體布置很方便。 (2) 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。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)立懸掛相匹配，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)架橫粱或車(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)立懸掛則可以彼此致立地相對(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)。 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，而汽車(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)橋的簧下質(zhì)量較小，又與獨(dú)立懸掛相配合，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 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 19 頁(yè) 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轎車(chē)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)。 (3) 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)，常采用的有 4 4、 6 6、 8 8 等驅(qū)動(dòng)型式。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) 8 8汽車(chē)來(lái)說(shuō)，這種非貫通式驅(qū)動(dòng)橋就更不適宜，也難于布置了。 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)橋不是分別用自己的傳動(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)橋的動(dòng)力，是經(jīng)分動(dòng)器并貫通中間橋而傳遞的。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)的變型 )、制造和維修，都帶來(lái)方便。 由于非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、工作可靠，查閱資料，參照國(guó)內(nèi)相關(guān)貨車(chē)的設(shè)計(jì) ,最后本課題 選用非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋。 3.3 驅(qū)動(dòng)橋構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式 主減速器是汽車(chē)傳動(dòng)系中減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩的主要部件，它是依靠齒數(shù)少的錐齒輪帶動(dòng)齒數(shù)多的錐齒輪。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置的汽車(chē)，其主減速器還利用錐齒輪傳動(dòng)以改變動(dòng)力方向。由于汽車(chē)在各種道路上行使時(shí)，其驅(qū)動(dòng)輪上要求必須具有一定的驅(qū)動(dòng)力矩和轉(zhuǎn)速，在動(dòng)力向左右驅(qū)動(dòng)輪分流的差速器之前設(shè)置一個(gè)主減速 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 20 頁(yè) 器后，便可使主減速器前面的傳動(dòng)部件如變速器、萬(wàn)向傳動(dòng)裝置等所傳遞的扭矩減小，從而可使其尺寸及質(zhì)量減小、操縱省力。 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： a）所選擇的主減速 比應(yīng)能保證汽車(chē)既有最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。 b）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。 c）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)。 d）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(chē)平順性。 e）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工工藝性好，制造容易，拆裝、調(diào)整方便。 3.3.1 主減速器的結(jié)構(gòu)形式 (1) 主減速器結(jié)構(gòu)方案分析 主減速器的結(jié)構(gòu)形式主要是根據(jù)齒輪類(lèi)型、減速形式的不同而不同。按齒輪副結(jié)構(gòu)型式分，主減速器的齒輪傳動(dòng)主要有螺旋錐齒輪式傳動(dòng)、雙曲面齒輪式傳動(dòng)、 圓柱齒輪式傳動(dòng)（又可分為軸線固定式齒輪傳動(dòng)和軸線旋轉(zhuǎn)式齒輪傳動(dòng)即行星齒輪式傳動(dòng)）和蝸桿蝸輪式傳動(dòng)等形式。 在發(fā)動(dòng)機(jī)橫置的汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋上，主減速器往往采用簡(jiǎn)單的斜齒圓柱齒輪；在發(fā)動(dòng)機(jī)縱置的汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋上，主減速器往往采用圓錐齒輪式傳動(dòng)或準(zhǔn)雙曲面齒輪式傳動(dòng)。 為了減少驅(qū)動(dòng)橋的外輪廓尺寸，主減速器中基本不用直齒圓錐齒輪而采用螺旋錐齒輪。因?yàn)槁菪F齒輪不發(fā)生根切（齒輪加工中產(chǎn)生輪齒根部切薄現(xiàn)象，致使齒輪強(qiáng)度大大降低）的最小齒數(shù)比直齒輪的最小齒數(shù)少，使得螺旋錐齒輪在同樣的傳動(dòng)比下主減速器結(jié)構(gòu)較緊湊。此外，螺旋錐齒輪還具有 運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小等優(yōu)點(diǎn)，汽車(chē)上獲得廣泛應(yīng)用。 近年來(lái)，有些汽車(chē)的主減速器采用準(zhǔn)雙曲面錐齒輪（車(chē)輛行業(yè)中簡(jiǎn)稱(chēng)雙曲面?zhèn)鲃?dòng)）傳動(dòng)。準(zhǔn)雙曲面錐齒輪傳動(dòng)與圓錐齒輪相比，準(zhǔn)雙曲面齒輪傳動(dòng)不僅工作平穩(wěn)性更好，彎曲強(qiáng)度和接觸強(qiáng)度更高，同時(shí)還可使主動(dòng)齒輪的軸線相對(duì)于從動(dòng)齒輪軸線偏移。當(dāng)主動(dòng)準(zhǔn)雙曲面齒輪軸線向下偏移時(shí)，可降低主動(dòng)錐齒輪和傳動(dòng)軸位置，從而有利于降低車(chē)身及整車(chē)重心高度，提高汽車(chē)行使的穩(wěn)定性。東風(fēng)EQ1090E 型汽車(chē)即采用下偏移準(zhǔn)雙曲面齒輪。但是，準(zhǔn)雙曲面齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)， 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 21 頁(yè) 齒面間有較大的相對(duì)滑動(dòng)，且齒面間壓力很大，齒面 油膜很容易被破壞。為減少摩擦，提高效率，必須采用含防刮傷添加劑的雙曲面齒輪油，絕不允許用普通齒輪油代替，否則將時(shí)齒面迅速擦傷和磨損，大大降低使用壽命。 經(jīng)方案論證，主減速器的齒輪選用螺旋錐齒輪傳動(dòng)形式（如圖 3-1 示）。螺旋錐齒輪傳動(dòng)的主、從動(dòng)齒輪軸線垂直相交于一點(diǎn)，齒輪并不同時(shí)在全長(zhǎng)上嚙合，而是逐漸從一端連續(xù)平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向另一端。另外，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)捏合，所以它工作平穩(wěn)、能承受較大的負(fù)荷、制造也簡(jiǎn)單。為保證齒輪副的正確嚙合，必須將支承軸承預(yù)緊，提高支承剛度，增大殼體剛度。 圖 3-1 螺旋錐齒輪傳動(dòng) (2) 主減速器的減速形式 為了滿足不同的使用要求，主減速器的結(jié)構(gòu)形式也是不同的。按參加減速傳動(dòng)的齒輪副數(shù)目分，有單級(jí)式主減速器和雙級(jí)式主減速器、雙速主減速器、雙級(jí)減速配以輪邊減速器等。雙級(jí)式主減速器應(yīng)用于大傳動(dòng)比的中、重型汽車(chē)上，若其第二級(jí)減速器齒輪有兩副，并分置于兩側(cè)車(chē)輪附近，實(shí)際上成為獨(dú)立部件，則稱(chēng)輪邊減速器。單級(jí)式主減速器應(yīng)用于轎車(chē)和一般輕、中型載貨汽車(chē)。單級(jí)主減速器由一對(duì)圓錐齒輪組成，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、成本低、 使用簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)方案論證，本設(shè)計(jì)主減速器采用單級(jí)主減速器。其傳動(dòng)比 i0一般小于等于 7。 (3) 主減速器主、從動(dòng)錐齒輪的支承方案 主減速器中心必須保證主從動(dòng)齒輪具有良好的嚙合狀況，才能使它們很好地工作。齒輪的正確嚙合，除了與齒輪的加工質(zhì)量裝配調(diào)整及軸承主減速器殼體的剛度有關(guān)以外，還與齒輪的支承剛度密切相關(guān)。 a) 主動(dòng)錐齒輪的 支承 形式 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 22 頁(yè) 圖 3-2 主動(dòng)錐齒輪跨置式 主動(dòng)錐齒輪的支承形式可分為懸臂式支承和跨置式支承兩種。查閱資料、文獻(xiàn)，經(jīng)方案論證 ，采用跨置式支承結(jié)構(gòu)（如圖 3-2 示）。齒輪前、后兩端的軸頸均以軸承支承，故又稱(chēng)兩端支承式。跨置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，約減小到懸臂式支承的 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。 裝載質(zhì)量為 2t 以上的汽車(chē)主減速器主動(dòng)齒輪都是采用跨置式支承。本課題所設(shè)計(jì)的 輕型 貨車(chē)裝載質(zhì)量為 2t，所以選用跨置式。 圖 3-3 從動(dòng)錐齒輪支撐形式 b) 從動(dòng)錐齒 輪的支承 從動(dòng)錐齒輪采用圓錐滾子軸承支承（如圖 3-3 示）。為了增加支承剛度，兩軸承的圓錐滾子大端應(yīng)向內(nèi)，以減小尺寸 c+d。為了使從動(dòng)錐齒輪背面的差速器殼體處有足夠的位置設(shè)置加強(qiáng)肋以增強(qiáng)支承穩(wěn)定性， c+d 應(yīng)不小于從動(dòng)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(yīng)是 c等于或大于 d。 (4)主減速器的軸承預(yù)緊及齒輪嚙合調(diào)整 支承主減速器齒輪的圓錐 滾 子軸承需預(yù)緊以消除安裝的原始間隙、磨合期間該間隙的增大及增強(qiáng)支承剛度。預(yù)緊力的大小與安裝形式、載荷大小、軸承剛度 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 23 頁(yè) 特性及使用轉(zhuǎn)速有關(guān)。 3.3.2 差 速器的結(jié)構(gòu)形式 汽車(chē)在行使過(guò)程中，左右車(chē)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(chē)輪上的負(fù)荷不均勻而引起車(chē)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(chē)輪剛性連接，則不論轉(zhuǎn)彎行使或直線行使，均會(huì)引起車(chē)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(chē)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。 汽車(chē)上廣泛采用的差速器為對(duì)稱(chēng)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(chēng)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(chē) 上應(yīng)用較廣。 經(jīng)方案論證，差速器結(jié)構(gòu)形式選擇對(duì)稱(chēng)式圓錐行星齒輪差速器。普通的對(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 (少數(shù)汽車(chē)采用 3 個(gè)行星齒輪，小型、微型汽車(chē)多采用 2 個(gè)行星齒輪 )，行星齒輪軸 (不少裝 4 個(gè)行星齒輪的差速 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(chē)上也很可靠等優(yōu)點(diǎn)，最廣泛地用在轎車(chē)、客車(chē)和各種公路用載貨汽車(chē)上有些越野汽車(chē)也采用了這種結(jié)構(gòu)，但用到越野汽車(chē)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 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 24 頁(yè) 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。 3.3.3 驅(qū)動(dòng)車(chē)輪傳動(dòng)裝置 的結(jié)構(gòu)形式 驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置位于汽車(chē)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(chē)輪。在斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋和轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中，驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置包括半軸和萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)裝置且多采用等速萬(wàn)向節(jié)。在一般非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋上，驅(qū)動(dòng)車(chē)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(lái)。在裝有輪邊減速器的驅(qū)動(dòng)橋上，半軸將半軸齒輪與輪邊減速器的主動(dòng)齒輪連接起來(lái)。 普通非斷開(kāi)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 浮式和全浮式三種。 a) 半浮式半軸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，或以突緣直接與車(chē)輪輪盤(pán)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(chē)輪傳來(lái)的彎矩。由此可見(jiàn)，半浮式半軸承受的載荷復(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)。用于質(zhì)量較小、使用條件較好、承載負(fù)荷也不大的轎車(chē)和輕型載貨汽車(chē)。 b) 3/4 浮式半軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是半軸外端僅有一個(gè)軸承并裝在驅(qū)動(dòng)橋殼半軸套管的端部，直接支承著車(chē)輪輪轂，而半軸則以 其端部與輪轂相固定。由于一個(gè)軸承的支承剛度較差，因此這種半軸除承受全部轉(zhuǎn)矩外，彎矩得由半軸及半軸套管共同承受，即 3/4 浮式半軸還得承受部分彎矩，后者的比例大小依軸承的結(jié)構(gòu)型式及其支承剛度、半軸的剛度等因素決定。側(cè)向力引起的彎矩使軸承有歪斜的趨勢(shì)，這將急劇降低軸承的壽命?？捎糜谵I車(chē)和輕型載貨汽車(chē)，但未得到推廣。 c) 全浮式半軸的外端與輪轂相聯(lián)，而輪轂又由一對(duì)軸承支承于橋殼的半軸套管上。多采用一對(duì)圓錐滾子軸承支承輪轂，且兩軸承的圓錐滾子小端應(yīng)相向安裝并有一定的預(yù)緊，調(diào)好后由鎖緊螺母予以鎖緊，很少采用球軸承的結(jié) 構(gòu)方案。 由于車(chē)輪所承受的垂向力、縱向力和側(cè)向力以及由它們引起的彎矩都經(jīng)過(guò)輪轂、輪轂軸承傳給橋殼，故全浮式半軸在理論上只承受轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩。但在實(shí)際工作中由于加工和裝配精度的影響及橋殼與軸承支承剛度的不足等原因，仍可能使全 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 25 頁(yè) 浮式半軸在實(shí)際使用條件下承受一定的彎矩，彎曲應(yīng)力約為 5 70MPa。具有全浮式半軸的驅(qū)動(dòng)橋的外端結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，需采用形狀復(fù)雜且質(zhì)量及尺寸都較大的輪轂，制造成本較高，故轎車(chē)及其他小型汽車(chē)不采用這種結(jié)構(gòu)。但由于其工作可靠，故廣泛用于輕型以上的各類(lèi)汽車(chē)上。 3.3.4 驅(qū)動(dòng)橋橋殼的結(jié)構(gòu)形式 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力件，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 (如半軸 )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。 橋殼的結(jié)構(gòu)型式大致分為 ： a）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(guò)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(guò)去這 種所謂兩段可分式橋殼見(jiàn)于輕型汽車(chē)，由于上述缺點(diǎn)現(xiàn)已很少采用。 b）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 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 26 頁(yè) 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。 c) 組合式橋殼將主減速器殼作為橋殼中間部分，而在 其兩端壓入無(wú)縫鋼管，再用銷(xiāo)釘或塞焊予以固定而成。組合式橋殼同樣具有可分式橋殼所具有的軸承座剛度好的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)由于其后端有可拆裝的后蓋，主減速器及差速器均由后蓋孔處裝入，因此使拆裝、調(diào)整主減速器及差速器比可分式橋殼方便。與整體式橋殼相比，組合式橋殼較小，故橋殼質(zhì)量 小，另外組合式橋殼對(duì)加工精度要求較高，整個(gè)橋殼的剛度比整體式差。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 27 頁(yè) 第四章 驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)計(jì)算 驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)計(jì)算主要包括主減速器、差速器、半軸和橋殼個(gè)部分的設(shè)計(jì)，計(jì)算和校核。 4.1 主減速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 4.1.1 主減 速比0i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。0i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 i一起由整車(chē)動(dòng)力計(jì)算來(lái)確定?？衫迷诓煌?i下的功率平衡田來(lái)研究0i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)作最佳匹 配的方法來(lái)選擇0i值，可使汽車(chē)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(chē)、長(zhǎng)途公共汽車(chē)尤其是競(jìng)賽車(chē)來(lái)說(shuō)，在給定發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率maxep及其轉(zhuǎn)速pn的情況下，所選擇的0i值應(yīng)能保證這些汽車(chē)有盡可能高的最高車(chē)速maxav。這時(shí)0i值應(yīng)按下式來(lái)確定： rp0a m a x g hrni = 0 .3 7 7vi （ 4-1） 式中r 車(chē)輪的滾動(dòng)半徑，r=0.39m igh 變速器量高檔傳動(dòng)比， igh =1 對(duì)于其他汽車(chē)來(lái)說(shuō)，為了得到足夠的功率儲(chǔ)備而使最高車(chē)速稍有下降，0i一般選擇比上 式求得的大 10 25，即按下式選擇： rp0a m a x g h F h L Brni = ( 0 . 3 7 7 0 . 4 7 2 )v i i i （ 4-2） 式中 i 分動(dòng)器或加力器的高檔傳動(dòng)比 iLB 輪邊減速器的傳動(dòng)比。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 28 頁(yè) 根據(jù)所選定的主減速比 i0值，就可基本上確定主減速器的減速型式（單級(jí)、雙級(jí)等以及是否需要輪邊減速器），并使之與汽車(chē)總布置所要求的離地間隙相適應(yīng)。 把pn=4500r/min , maxav=85km/h , r=0.5m , igh=1代入 式 （ 4-2） 計(jì)算出 0i=5.77.2 暫定0i=6.0，根據(jù)主減速比的取值范圍，確定主減速器的減速形式為單級(jí)主減速器。 4.1.2 主減速器 齒輪 計(jì)算載荷的確定 汽車(chē)主減速器錐齒輪有格里森和奧利康兩種切齒方法，本設(shè)計(jì)中按照格里森齒制錐齒輪計(jì)算載荷。 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最低檔傳動(dòng)比確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩ceT： ceT= d e m a x 1 f 0k T k i i i n （ 4-3） 式中： ceT 計(jì)算轉(zhuǎn)矩， N m； maxeT 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩； Temax =184.08 N m n 計(jì)算驅(qū)動(dòng)橋數(shù)， 1； fi 分動(dòng)器 傳動(dòng)比，fi=1； 0i 主減速器傳動(dòng)比， i0=6.0； 變速器傳動(dòng)效率， =0.9； k 液力變矩器變矩系數(shù)， k=1； dK 由于猛接離合器而產(chǎn)生的動(dòng)載系數(shù)，dK =1； 1i 變速器最低擋傳動(dòng)比，1i =3.0； 代入式（ 4-3），有： ceT=2982.1 N m 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 29 頁(yè) 按驅(qū)動(dòng)車(chē)輪打滑轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩csT： 22rcs mmG m rTi （ 4 4） 式中 ，csT 計(jì)算轉(zhuǎn)矩， N m； 2G 汽車(chē)滿載時(shí)一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋給地面的最大載荷， N；對(duì)后橋來(lái)說(shuō)還應(yīng)考慮汽車(chē)加速時(shí)的負(fù)荷增大量； 2m 汽車(chē)最大加速度時(shí)后軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，商用車(chē)： 1.11.2，取為 1.1； 輪胎與路面間的 附著系數(shù)，對(duì)于安裝一般輪胎的公路用汽車(chē)，在良好的混凝土或?yàn)r青路上， 可取 0.85； r 車(chē)輪滾動(dòng)半徑； mi 主減速器從動(dòng)齒輪到車(chē)輪之間的傳動(dòng)比 ，mi=1； m 主減速器主動(dòng)齒輪到車(chē)輪之間的傳動(dòng)效率，m=1； 代入式（ 4-4），有： csT=9732.61N m 由式 (4-3)和式 (4-4)求的的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，是作用在從動(dòng)錐齒輪上的最大轉(zhuǎn)矩，不同于日常形式平均轉(zhuǎn)矩。當(dāng)計(jì)算錐齒輪最大應(yīng)力時(shí)，計(jì)算轉(zhuǎn)矩cT應(yīng)取前面兩種的較小值，即cT=mincsT,ceT， 故主減速器齒輪的計(jì)算載荷：cT=2982.1N m。 主動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩為 zT=0cGTi (4-5) 式中，zT 主動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩， N m； 0i 主減速比； G 主從動(dòng)錐齒輪之間的傳動(dòng)效率，對(duì)于弧齒錐齒輪副，G取 95%； 計(jì)算得 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 30 頁(yè) zT=523.16 N m 4.1.3 錐齒輪主要參數(shù)的選擇 主減速器錐齒輪的主要參 數(shù)有主、從錐齒輪齒數(shù)1 z和2z、從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑2D和端面模數(shù)sm、主、從動(dòng)錐齒輪齒面寬1b和2b、中點(diǎn)螺旋角 、法向壓力角 等。 (1) 主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)1 z和2z 選擇主、從錐齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)考慮如下因素： a) 為了磨合均勻，1 z、2z之間應(yīng)避免有公約數(shù)； b) 為了得到理想的齒面重合度和高的輪齒彎曲強(qiáng)度，主、從動(dòng)齒輪和應(yīng)不少于40； c) 為了嚙合平穩(wěn)、噪聲小和具有高的疲勞強(qiáng)度，對(duì)于乘用車(chē)，1 z一般不小于 9；對(duì)于商用車(chē)1 z一般不小于 6； d) 主傳動(dòng)比較大時(shí)，1 z盡量取的小些，以得到滿意的離地間隙； e) 對(duì)于不同的主傳動(dòng)比，1 z和2z應(yīng)有適宜的搭配。 根據(jù)上述條件：取1 z=7；2z=41 故可以重新確定汽車(chē)的主減速比：0i=2z/1 z=41/7=5.86 根據(jù)新的主減速比重新確定汽車(chē)主減速器計(jì)算載荷： ceT= d e m a x 1 f 0k T k i i i n=2912.51 N m (2) 從動(dòng) 錐齒輪大端分度圓直徑2D和端面模數(shù)sm 對(duì)于單級(jí)主減速器，增加尺寸2D會(huì)影響驅(qū)動(dòng)橋殼高度尺寸和離地間隙，減小2D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。 2D殼根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式初選，即 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 31 頁(yè) 2D=2 3DcKT (4-6) 式中，2D 從動(dòng)齒輪大端分度圓直徑 (mm)； 2DK 直徑系數(shù)，一般為 13.015.3，取之為 15； cT 從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩（ N m），c T= mincsT,ceT，cT=2912.51 N m。 故計(jì)算可得 2D=214.2mm sm由下式計(jì)算 sm= 2D/2z （ 4-7） 可得sm=5.22；同時(shí)sm還應(yīng)滿足 3s m cm K T，式中mK為模數(shù)系數(shù)，取0.30.4。經(jīng)計(jì)算得， 3( 0 . 3 0 . 4 ) 2 9 1 2 . 5 1 4 . 2 8 5 . 7 1sm ，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)（ GB 1357-87）選擇模數(shù)sm=5，故2D=sm 2z=5 41=205mm 。 (3) 主、從動(dòng)錐齒輪出面寬1b和2b 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)致因錐齒輪齒輪下端齒溝變窄引起的切削刀 頭頂面寬過(guò)窄及刀尖圓角過(guò)下。這樣，不但減小了齒根圓角半徑，加大了應(yīng)力集中，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)載荷集中于齒輪小端，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。但是齒面過(guò)窄，輪齒表面的耐磨性會(huì)降低。 對(duì)于從動(dòng)錐齒輪齒面寬2b，推薦不大于其節(jié)錐距2A的 0.3 倍，即2b0.32A，并且一般推薦2b=0.1552D。對(duì)于弧齒錐齒輪，1b一般比2b大 10%。 故吃面寬選擇為2b=0.155 205=31.775mm (4) 中點(diǎn)螺旋角 螺旋角沿尺寬是變化的，輪齒大端的螺旋角最大，齒輪小端的螺旋角最小?；↓X制齒輪副的中點(diǎn)的螺旋角是相等的。選擇 時(shí)，應(yīng)考慮他對(duì)齒面重合度f(wàn)、輪齒強(qiáng)度和軸向力大小的影響。 越大，則f也越大，同時(shí)嚙合的齒數(shù)越多， 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 32 頁(yè) 傳動(dòng)就越平穩(wěn)，噪聲就越低，而且輪齒的強(qiáng)度越高。一般f不小于 1.25，在 1.52.0時(shí)效果最好。但是 過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致軸向力增大。 汽車(chē)主減速器弧齒錐齒輪螺旋角或雙曲面齒輪副的平均螺旋角一般為 35 40 。 乘用車(chē)選用較大的 值以保證較大的齒面重合度，是運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低；商用車(chē)選用較小的 以防止軸向力過(guò)大，通常取 35。 (5) 螺旋方向 從錐齒輪錐頂看，齒形從中心線上半部向左傾斜為左旋，向右傾斜為 右旋。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螺旋方向影響其所受軸向力的方向。當(dāng)變速器掛前進(jìn)檔時(shí)，應(yīng)使主動(dòng)齒輪的軸向力離開(kāi)錐頂方向，這樣可使主、從動(dòng)齒輪有分離趨勢(shì)，防止輪齒因卡死而損傷。 在本設(shè)計(jì)中選取主動(dòng)齒輪為右旋，從動(dòng)齒輪為左旋方向。 (6) 法向壓力角 法向壓力角大一些可以增加輪齒強(qiáng)度，減小齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)。但對(duì)于小尺寸的齒輪，壓力角大易使齒頂變尖及刀尖寬度過(guò)小，并使齒輪端面重合度下降。因此，對(duì)于小負(fù)荷工作的齒輪，一般采用小的壓 力角，可使齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低。對(duì)于弧齒錐齒輪，商用車(chē)的 為 20或 22.5，乘用車(chē)的 一般選用 14.5或 16。 本設(shè)計(jì)中選取法向壓力角為 20。 4.1.4 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 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 33 頁(yè) 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(chē)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(lèi)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。 為改善新齒輪的磨合，防止其在 運(yùn)行 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。 4.1.5 主減速器螺旋錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算 根據(jù)圓弧齒螺旋錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算步驟，并根據(jù)主減速器齒輪的基本參數(shù)選擇，已經(jīng)確定的項(xiàng)目如下： 主動(dòng)齒輪齒數(shù) 1 7z ； 從動(dòng)齒輪齒數(shù) 2 41z ； 端面模數(shù) 5sm； 齒面寬 12 2 7 . 1 2 5b b m m； 法向壓力角 20 軸交角 90 節(jié)圓直徑 1 1 2 25 7 3 5 ； 5 4 1 2 0 5SsD m z m m D m z m m 。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 34 頁(yè) 需要確定的項(xiàng)目如下： (1) 齒全高與齒工作高 齒全高2h H m 齒工作高1gh H m (4-8) 表 4-1 圓弧齒螺旋齒輪的1 2 aH H K、 、 主動(dòng)齒輪齒數(shù) （ 5） 6 7 8 9 10 11 12 從動(dòng)齒輪最小齒數(shù)2minz 34 33 32 31 30 29 26 法向壓角力 20 螺旋角 35 40 35 齒工作高系數(shù)1H （ 1.430） 1.500 1.560 1.61 1.65 1.68 1.695 1.700 齒全高系數(shù)2H （ 1.588） 1.666 1.733 1.788 1.832 1.865 1.882 1.888 大齒輪齒 高系數(shù)aK （ 0.160） 0.215 0.270 0.325 0.380 0.435 0.49 2210 .3 90 .4 6 zz 根據(jù)表 4-1 選齒工作高系數(shù)121 . 5 6 0 , 1 . 7 3 3HH齒 全 高 系 數(shù)。 故計(jì)算得齒工作高g1h 1 . 5 6 5 7 . 8 0sH m m m ； 齒全高2sh m 1 . 7 3 3 5 8 . 6 7H m m 。 (2) 螺旋錐齒輪節(jié)錐角 1127a r c t a n a r c t a n 0 . 1 6 9 9 . 6 941z r a dz (4-9) 219 0 - 8 0 .3 (3) 螺旋錐齒輪節(jié)錐距 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 35 頁(yè) 202205 1 0 4 . 0 0 m m2 s i n 2 s i n 8 0 . 3DA (4-10) (4) 螺旋錐齒輪的周節(jié) t=3.1416ms=3.1416 5=15.71 (4-11) (5) 齒頂高 2 0 . 2 7 5 1 . 3 5ash K m m m (4-12) 12gh h h 7.80-1.35=6.45mm (6) 齒根高 1 1 2 2；h h h h h h (4-13) 1h 8.67-6.45=2.22mm； 2h =8.67-1.35=7.32mm (7) 徑向間隙 gc h h (4-14) c=8.67-7.80=0.68mm (8) 齒根角 121200a r c t a n ； a r c t a nhhAA (4-15) 1 2 . 2 2a r c t a n a r c t a n 0 . 0 2 1 1 . 2 2 31 0 4 . 0 0 2 7 . 3 2a r c t a n a r c t a n 0 . 0 7 1 4 . 0 31 0 4 . 0 0 (9) 面錐角 0 1 1 2 0 2 2 1； (4-16) 01 9 . 6 9 4 . 0 3 1 2 . 7 1 02 8 0 . 3 1 . 2 2 3 8 1 . 5 2 (10) 外圓直徑 0 1 1 1 1 0 2 2 2 22 c o s ； 2 c o sD D h D D h 。 (4-17) 01 3 5 2 6 . 4 5 c o s 9 . 6 9 3 7 . 1 8D m m 02 2 0 5 2 1 . 3 5 c o s 8 0 . 3 2 0 8 . 7D m m 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 36 頁(yè) (11) 節(jié)錐頂點(diǎn)至齒輪外緣距離 210 1 1 1 0 2 2 2s i n ； s i n22DDx h x h (4-18) 01 205 6 . 4 5 s i n 9 . 6 9 9 9 . 1 62x m m 02 35 1 . 3 5 s i n 8 0 . 3 1 6 . 5 12x m m (12) 理論弧齒厚 1 2 2； ks t s s S m (4-19) 根據(jù)表 4-2 選擇kS=0.818 故有2 0 . 8 1 8 5 4 . 0 9s ；1 1 5 . 7 1 4 . 0 9 1 1 . 6 2s 表 4-2 圓弧螺旋錐齒輪的大齒輪理論弧齒厚kS (13) 齒側(cè)間隙 根據(jù)表 4-3 選取齒側(cè)間隙 B(mm)為 B=0.350mm 表 4-3 “格里森制”圓錐齒輪推薦采用的齒側(cè)間隙 B 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 37 頁(yè) 4.1.6 主減速器圓弧 齒輪螺旋齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 在選好主減速器錐齒輪的主要參數(shù)后，就可以根據(jù)所選擇的齒形計(jì)算錐齒輪的幾何尺寸，而后根據(jù)所確定的計(jì)算載荷進(jìn)行強(qiáng)度校核，以保證錐齒輪有足夠的強(qiáng)度和壽命。 輪齒損壞的形式主要有彎曲疲勞折斷，過(guò)載折斷，齒面點(diǎn)蝕及剝落、齒面膠合、齒面磨損等。在實(shí)際設(shè)計(jì)中往往還要依據(jù)臺(tái)架和道路試驗(yàn)及實(shí)際使用情況等來(lái)檢驗(yàn)。 (1) 單位齒長(zhǎng)圓周力 主減速器錐齒輪的表面耐磨性，常用輪齒上的單位齒長(zhǎng)圓周力來(lái)估算，即 2Fp b (4-20) 式中， p 輪齒上單位齒長(zhǎng)的圓周力（ N/mm）； F 作用在輪齒上的圓周力（ N）； 2b 從動(dòng)齒輪的齒面寬（ mm）。 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí) d e m a x g f 3122 k T k i i 10n D bp (4-21) 式中，gi 變速器 傳動(dòng)比 ，常取一檔及直接檔進(jìn)行計(jì)算 ； 1D 主動(dòng)錐齒輪中點(diǎn)分度圓直徑（ mm）； 其他符號(hào)同前。 取一檔時(shí)：gi=3.0 32 1 8 4 . 0 4 3 . 0 0 . 9 1 0 8 9 3 . 8 1 /3 5 3 1 . 7 7 5p N m m 取直接檔時(shí)：gi=1 32 1 8 4 . 0 4 1 . 0 0 . 9 1 0 2 9 7 . 9 4 /3 5 3 1 . 7 7 5p N m m 按驅(qū)動(dòng)輪打滑的轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí) 322222 10rmmG m rpD b i (4-22) 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 38 頁(yè) 式中，2G 驅(qū)動(dòng)橋?qū)λ降孛娴呢?fù)荷， N； 輪胎與地面的附著系數(shù)，取為 0.85； r 輪胎的滾動(dòng)半徑， m； 2D 主減速器從動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑， mm； 2m 汽車(chē)最大加速度時(shí)后軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，商用車(chē)： 1.11.2，取為 1.1； mi 主減速器從動(dòng)齒輪到車(chē)輪之間的傳動(dòng)比； m 主減速器主動(dòng)齒輪到車(chē)輪之間的傳動(dòng)效率； 其他符號(hào)同前。 2 4 1 9 5 9 . 8 0 . 6 5 2 6 7 2 2GN 32 2 6 7 2 2 1 . 1 0 . 8 5 0 . 3 9 1 0 2 9 9 1 /2 0 5 3 1 . 7 7 5p N m m 許用的單位齒長(zhǎng)圓周力 p見(jiàn)表 4-4.在現(xiàn)代汽車(chē)設(shè)計(jì)中，由于材質(zhì)及加工工藝等制造質(zhì)量的提高， p有時(shí)高出表中數(shù)值的 20%50%。對(duì)于不能滿足許用單位齒長(zhǎng)圓周力的情況可以通過(guò)改變材料的方法來(lái)滿足其 要求。 表 4-4 許用單位齒長(zhǎng)上的圓周力 (2) 輪齒彎曲強(qiáng)度 錐齒輪輪齒的齒根彎曲應(yīng)力為 w =3c 0 s mv s w2 T k k k 10k m b D J (4-23) 式中，w 錐齒輪齒輪的齒根彎曲應(yīng)力（ Mpa）； cT 所計(jì)算齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩（ Nm），對(duì)于從動(dòng)齒輪：cT=minceT,csT,對(duì)于主動(dòng)齒輪， cT 還要按式 (3-5)換算； 0k 過(guò)載系數(shù)，一般取 1； sk 尺寸系數(shù)，與齒輪尺寸及熱處理等因素有關(guān)，當(dāng) sm 1.6mm， 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 39 頁(yè) 0 . 2 5ssk ( m / 2 5 .4 ) ，當(dāng) sm 1.6mm 時(shí)， sk =0.5，本設(shè)計(jì)中sk=0.67； mk 齒面載荷分配系數(shù)， 跨置式結(jié)構(gòu)：mk=1.01.1 ，懸臂mk=1.001.25； vk 質(zhì)量系數(shù)，當(dāng)輪齒接觸良好，齒距及徑向跳動(dòng)精度高時(shí)，vk=1.0； b 所計(jì)算齒輪的吃面寬 (mm)； D 所討論齒輪的大端分度圓直徑 (mm)； wJ 所計(jì)算齒輪 的輪齒彎曲應(yīng)力綜合系數(shù)，從圖 4-1 中可查得wJ=0.238 圖 4-1 用于壓力角 20螺旋角 35軸交角為 90的 汽車(chē)用螺旋 輪齒彎曲應(yīng)力綜合系數(shù) wJ 對(duì)于 從動(dòng)錐齒輪： 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 40 頁(yè) 2 2 9 8 2 . 1 0 . 6 7 1 . 1 5 6 5 . 85 3 1 . 7 7 5 2 0 5 0 . 2 3 8w M p a 對(duì)于主動(dòng) 錐 齒輪： 2 9 8 2 . 1 5 3 5 . 6 70 . 9 5 5 . 8 6zT N m 32 5 3 5 . 6 7 0 . 6 7 1 . 1 1 0 5 9 6 . 25 3 1 . 7 7 5 3 5 0 . 2 3 8w M p a 上述按 minceT,csT計(jì)算的最大彎曲應(yīng)力不超過(guò) 700Mpa，因此本設(shè)計(jì)中的錐齒輪是可以達(dá)到彎曲強(qiáng)度要求的。 (3) 輪齒接觸強(qiáng)度 錐齒輪輪齒的齒面接觸應(yīng)力為 j= p3z 0 s m f1 v jc 2 T k k k k 10D k b J (4-24) 式中，j 錐齒輪的齒面接觸應(yīng)力（ Mpa） ； 1D 為主動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑（ mm）； b 取尺寬的較小值； mk 尺寸系數(shù)，它考慮了齒輪尺寸對(duì)淬透性的影響，通常取 1.0； fk 齒面品質(zhì)系數(shù)，它取決于齒面的表面粗糙度及表面覆蓋層的性質(zhì)（如都統(tǒng)、磷化處理等），對(duì)于制造精確的齒輪，fk取 1.0； pc 綜合彈性系數(shù)，這里取為 231.6 1/ 2 /N mm ； jJ 齒面接觸強(qiáng)度綜合系數(shù)，根據(jù) 圖 4-2 取之為 0.130； 其他符號(hào)同前。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 41 頁(yè) 圖 4-2 接觸強(qiáng)度計(jì)算用綜合系數(shù)jJ（ 20壓力角， 35螺旋角） 故計(jì)算得 32 3 2 . 6 2 5 3 5 . 6 7 0 . 6 6 6 1 . 1 1 0 2 8 9 6 . 83 5 3 1 . 7 7 5 0 . 1 3j M p a 上述按 minceT,csT計(jì)算的最大接觸應(yīng)力不應(yīng)超過(guò) 2800Mpa，主、從動(dòng)齒輪的齒面接觸應(yīng)力是相同的。 4.2 差速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 汽車(chē)上廣泛采用的差速器為對(duì)稱(chēng)錐齒輪式