載貨汽車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)

目錄摘要IABSTRACTII1緒論111本課題研究的目的和意義112汽車驅(qū)動(dòng)橋國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r113本課題研究的主要任務(wù)214汽車驅(qū)動(dòng)橋概述22主減速器設(shè)計(jì)421主減速器結(jié)構(gòu)形式簡介及選擇422主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算5221主減速齒輪計(jì)算載荷的確定5222主減速齒輪基本參數(shù)的選擇7223齒輪的幾何尺寸計(jì)算1023主減速器齒輪的材料選擇1224主減速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算1225主減速器齒輪支承形式的選擇1626主減速器齒輪軸承的載荷計(jì)算17261錐齒輪齒面上的作用力17262錐齒輪齒面上的軸向力和徑向力17263主減速器齒輪軸承的選擇193差速器設(shè)計(jì)2031差速器介紹2132差速器的原理2133差速器齒輪主要參數(shù)選擇2234差速器齒輪幾何尺寸計(jì)算2535差速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算284半軸設(shè)計(jì)3041半軸的類型與選擇3042全浮式半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算30421全浮式半軸計(jì)算載荷的確定30422全浮式半軸直徑的選擇31423全浮式半軸的強(qiáng)度計(jì)算3143半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料選擇3144半軸花鍵的參數(shù)選擇3245半軸花鍵的強(qiáng)度計(jì)算325驅(qū)動(dòng)橋三維模型建立及運(yùn)動(dòng)仿真3351CATIA軟件簡介3352建立驅(qū)動(dòng)橋三維模型3353驅(qū)動(dòng)橋模型運(yùn)動(dòng)仿真376驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)及有限元分析3861驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)要求3862驅(qū)動(dòng)橋殼類型確定和材料選擇3863對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼進(jìn)行有限元分析397結(jié)論43致謝44參考文獻(xiàn)45摘要本次設(shè)計(jì)是以東風(fēng)牌LZ1090D載貨汽車主要性能參數(shù)為依據(jù)來完成其驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)。汽車驅(qū)動(dòng)橋是汽車傳動(dòng)系中的重要組成部分，它主要由主減速器、差速器、半軸和橋殼等組成。其主要作用是降低轉(zhuǎn)速、增大轉(zhuǎn)矩，以及實(shí)現(xiàn)汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)所要求的差速功能，并且還要承受作用于路面與車架或車身之間的垂直力、縱向力和橫向力等。本設(shè)計(jì)利用給出的數(shù)據(jù)對(duì)驅(qū)動(dòng)橋各零件的參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算確定，對(duì)驅(qū)動(dòng)橋各主要部件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核計(jì)算。利用AUTOCAD繪制了驅(qū)動(dòng)橋零件及總成的二維圖，利用CATIA軟件對(duì)驅(qū)動(dòng)橋進(jìn)行了三維建模，并用CATIA軟件中的數(shù)字化裝配模塊，對(duì)三維模型進(jìn)行了直路和彎路兩種行駛條件下的運(yùn)動(dòng)仿真，最后利用ABAQUS軟件對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼的受力進(jìn)行了有限分析。（想要CATIA三維圖紙的朋友可以到“微小網(wǎng)”搜索“驅(qū)動(dòng)橋”，作者商君。包含CATIA三維圖紙和運(yùn)動(dòng)仿真，還有有限元分析。）關(guān)鍵詞驅(qū)動(dòng)橋；CATIA；運(yùn)動(dòng)仿真；ABAQUS；有限元分析ABSTRACTTHEDESIGNISBASEDONDONGFENGTRUCKLZ1090DBASEDONKEYPERFORMANCEPARAMETERSTOCOMPLETEITSDRIVEAXLEDESIGNVEHICLEDRIVEAXLEAUTOMOTIVEDRIVELINEIMPORTANTPART,ITMAINLYCONSISTSOFMAINGEAR,DIFFERENTIAL,AXLEANDAXLEHOUSINGSANDOTHERCOMPONENTSITSMAINROLEISTOREDUCETHESPEED,INCREASETHETORQUE,ANDACHIEVETHEREQUIREDKINEMATICCARSDIFFERENTIALFUNCTION,ANDALSOTOWITHSTANDTHEVERTICALFORCEACTINGONTHEFRAMEORBODYSURFACEBETWEENTHELONGITUDINALANDLATERALFORCESANDTHELIKETHISDESIGNUSESTHEDATAGIVENINTHEVARIOUSPARTSOFTHEDRIVEAXLEPARAMETERSWERECALCULATEDTODETERMINE,ONTHEDRIVEAXLEOFTHEMAJORCOMPONENTSOFTHESTRUCTURALDESIGNANDCHECKCALCULATIONSUSEAUTOCADTODRAWTHEDRIVEAXLEASSEMBLYPARTSANDTWODIMENSIONALMAPTHEUSEOFCATIASOFTWAREFOR3DMODELINGBRIDGEDRIVERS,CATIASOFTWAREWITHDIGITALASSEMBLYMODULE,THEDRIVEMOVEMENTUNDERTHEBRIDGEWERETWOSTRAIGHTDRIVINGCONDITIONSANDDETOURSSIMULATIONFINALLY,THEDRIVINGAXLEABAQUSSOFTWAREWERELIMITEDBYTHEFORCEANALYSISKEYWORDSAUTOMOBILEDRIVEAXLECATIAMOTIONSIMULATIONABAQUSFINITEELEMENTANALYSIS（想要CATIA三維圖紙的朋友可以到“微小網(wǎng)”搜索“驅(qū)動(dòng)橋”，作者商君。包含CATIA三維圖紙和運(yùn)動(dòng)仿真，還有有限元分析。）1緒論11本課題研究的目的和意義想要CATIA三維圖紙的朋友可以到“微小網(wǎng)”搜索“驅(qū)動(dòng)橋”，作者商君。包含CATIA三維圖紙和運(yùn)動(dòng)仿真，還有有限元分析。汽車產(chǎn)業(yè)是關(guān)系到國計(jì)民生的重要產(chǎn)業(yè)，國家一直積極投入和支持汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在政策方面，政府一直積極引導(dǎo)，給予支持和鼓勵(lì)，促使我國汽車產(chǎn)業(yè)日漸成為國民支柱產(chǎn)業(yè)；在市場中，目前我國有優(yōu)良的需求環(huán)境，中國對(duì)汽車的需求空間并未滿足，近幾十年來中國的城鎮(zhèn)化進(jìn)程，人民生活水平的提高，使得汽車的需求將會(huì)大大增加；從消費(fèi)者層面來講，汽車已經(jīng)是生活中必不可少的交通工具了，特別是安全可靠、性能好、價(jià)格實(shí)惠、舒適性高的汽車，人們將大為歡迎。因此，在這種時(shí)代背景和它具有的重要意義下，致力于汽車產(chǎn)業(yè)的研究是必要的、正確的、也是具有先進(jìn)性的。驅(qū)動(dòng)橋是汽車傳動(dòng)系中的主要總成之一，由主減速器、差速器、半軸和驅(qū)動(dòng)橋殼等組成，驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)是否合理直接關(guān)系到汽車的使用性能。因此，對(duì)汽車驅(qū)動(dòng)橋的學(xué)習(xí)和研究具有重要意義，對(duì)于汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有推動(dòng)作用。通過對(duì)汽車驅(qū)動(dòng)橋的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)，可以鍛煉查閱和收集資料并進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)操作的能力，可以鍛煉機(jī)械制圖的能力，可以鍛煉運(yùn)用三維輔助軟件設(shè)計(jì)的能力，能夠更好的理解并掌握汽車設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)的知識(shí)和方法，并且能對(duì)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有進(jìn)一步地認(rèn)識(shí)。12汽車驅(qū)動(dòng)橋國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展，汽車行業(yè)取得了顯著成就，企業(yè)規(guī)模效益有了明顯改善，產(chǎn)業(yè)集中度有了一定程度提高，國內(nèi)汽車驅(qū)動(dòng)橋的研究制造技術(shù)水平也隨之提高。現(xiàn)階段，我國生產(chǎn)驅(qū)動(dòng)橋的廠家較多、品種和規(guī)格也較齊全，其性能和質(zhì)量基本上能夠滿足國產(chǎn)農(nóng)業(yè)機(jī)械和工程機(jī)械的使用，占有較大的市場份額，但仍有一定數(shù)量的車橋依賴進(jìn)口。國內(nèi)本土的設(shè)計(jì)能力跟國際先進(jìn)水平還有一定差距，在國內(nèi)汽車專利的申請(qǐng)還是跨國公司占絕大多數(shù)。國內(nèi)車橋廠的差距主要體現(xiàn)在設(shè)計(jì)和研發(fā)能力上，目前有研發(fā)能力的車橋廠家還不多，一些廠家僅僅停留在組裝階段。實(shí)驗(yàn)設(shè)備也存在差距，比如工程車和牽引車在行駛過程中，齒輪嚙合接觸區(qū)的形狀是不同的，國外先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備能夠模擬這種狀態(tài)而我國現(xiàn)在還在摸索中。在具體工藝細(xì)節(jié)方面，我國和世界水平的差距也還比較大。隨著我國公路條件的改善提高和物流業(yè)對(duì)車輛性能要求的變化，載重汽車驅(qū)動(dòng)橋的技術(shù)已呈現(xiàn)出向單級(jí)化的發(fā)展趨勢，單級(jí)驅(qū)動(dòng)橋的使用比例越來越高，技術(shù)方面的輕量化、舒適性的要求也將會(huì)逐步提高。目前在國外公路型車上已廣泛的采用單級(jí)的減速橋，并且單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)車橋是驅(qū)動(dòng)橋中結(jié)構(gòu)最簡單的一種，其制造工藝較簡單，成本較低，維修保養(yǎng)簡單，傳動(dòng)效率高，噪音小，溫升低和整車油耗低等優(yōu)點(diǎn)，使得它在汽車上占有重要地位。公路狀況的改善，使得對(duì)汽車通過性的要求降低，因此，載貨汽車產(chǎn)品不必像過去一樣，采用復(fù)雜的結(jié)構(gòu)提高其通過性?？傊F(xiàn)在汽車具有向節(jié)能、環(huán)保、舒適等方面發(fā)展的趨勢，所以也將要求驅(qū)動(dòng)橋向輕量化、大扭矩、低噪聲、寬速比、壽命長和低成本生產(chǎn)的方向發(fā)展，而單級(jí)的驅(qū)動(dòng)橋就成為了主流的發(fā)展方向。13本課題研究的主要任務(wù)1、完成主減速器總成的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。2、對(duì)主減速器、差速器等主要部件進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核計(jì)算。3、對(duì)各主要部件和總裝圖進(jìn)行二維圖的繪制4、進(jìn)行三維實(shí)體造型仿真。5、對(duì)三維模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真6、對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼進(jìn)行有限元分析14汽車驅(qū)動(dòng)橋概述汽車驅(qū)動(dòng)橋是汽車底盤的重要組成部分，主要由主減速器、差速器、半軸和驅(qū)動(dòng)橋殼等組成。汽車的驅(qū)動(dòng)橋位于傳動(dòng)系的末端，其基本功用是增大由傳動(dòng)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(dòng)車輪，并使左、右驅(qū)動(dòng)車輪具有汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)所要求的差速功能。同時(shí)驅(qū)動(dòng)橋還要承受作用于路面和車架或承載式車身之間的力和力矩1。驅(qū)動(dòng)橋有類型有非斷開式和斷開式兩種，非斷開式驅(qū)動(dòng)橋的左、右驅(qū)動(dòng)輪直接通過驅(qū)動(dòng)橋殼相聯(lián)，斷開式驅(qū)動(dòng)橋的左、右驅(qū)動(dòng)輪不直接通過驅(qū)動(dòng)橋殼相聯(lián)2。1驅(qū)動(dòng)橋殼；2主減速器；3差速器；4半軸；5輪轂。圖11非斷開式驅(qū)動(dòng)橋非斷開式驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝性好，維修調(diào)整容易，廣泛應(yīng)用于各種載貨汽車、客車上。它的缺點(diǎn)是一側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪通過路面凹坑時(shí)，兩輪中間的離地間隙隨之減小，影響車輛的通過性；此外，驅(qū)動(dòng)橋殼的質(zhì)量大。（許兆棠，劉永成汽車構(gòu)造（下冊(cè)）1主減速器；2半軸；3彈簧；4減振器；5驅(qū)動(dòng)輪；6擺臂；7擺臂軸。圖12斷開式驅(qū)動(dòng)橋斷開式驅(qū)動(dòng)橋離地間隙大，兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪彼此獨(dú)立地相對(duì)于車架上下跳動(dòng)，可提高汽車行駛的平順性和通過性，在轎車和越野車上應(yīng)用廣泛。（許兆棠，劉永成汽車構(gòu)造（下冊(cè)）綜合分析以上驅(qū)動(dòng)橋的兩種類型，結(jié)合本次驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)所參考車型及其參數(shù)，選擇驅(qū)動(dòng)橋類型為非斷開式驅(qū)動(dòng)橋。表21參考車型參考車型名稱東風(fēng)牌LZ1090D載貨汽車主減速器型式一對(duì)準(zhǔn)雙曲面齒輪主減速比633總質(zhì)量（KG）9510滿軸荷分配（前后）（KG）26006910發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速下功率（KW/R/MIN）992800發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩（NM/R/MIN）38216001900變速器速比一檔731二檔431三檔245四檔154五檔100倒檔766辦公類型與規(guī)格子午線900R202主減速器設(shè)計(jì)21主減速器結(jié)構(gòu)形式簡介及選擇主減速器的主要功用是將輸入的轉(zhuǎn)矩增大并相應(yīng)降低車速，以及當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí)具有改變轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)方向的作用。主減速器的結(jié)構(gòu)型式主要是根據(jù)其齒輪類型、主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪的安置方法以及減速型式的不同而異。按參加減速傳動(dòng)的齒輪副的數(shù)目，可分為單級(jí)式主減速器和雙級(jí)式主減速器，分別有一對(duì)和兩對(duì)齒輪機(jī)構(gòu)。按主減速器傳動(dòng)比的擋數(shù)，可分為單速式和雙速式主減速器。前者只有一對(duì)齒輪機(jī)構(gòu)，一個(gè)傳動(dòng)比，無擋位選擇；后者有兩個(gè)擋位可供駕駛員選用。按齒輪副結(jié)構(gòu)形式分，有圓柱齒輪式、圓錐齒輪式和準(zhǔn)雙曲面齒輪式。（孫存真，王占岐中外汽車構(gòu)造圖冊(cè)）本設(shè)計(jì)主減速器形式為單級(jí)式主減速器，齒輪副結(jié)構(gòu)為一對(duì)準(zhǔn)雙曲面齒輪。圖21螺旋圓錐齒輪（左）和準(zhǔn)雙曲面齒輪（右）（1）螺旋圓錐齒輪優(yōu)點(diǎn)同時(shí)嚙合齒數(shù)多，壽命長，制造簡單，質(zhì)量小。缺點(diǎn)有軸向力、且方向不定，應(yīng)避免方向指向錐頂；對(duì)嚙合精度敏感，要求制造和裝配精度高。（2）準(zhǔn)雙曲面齒輪優(yōu)點(diǎn)重心降低，行駛穩(wěn)定，較大傳動(dòng)比，較小的機(jī)構(gòu)尺寸，齒輪彎曲強(qiáng)度高，承載能力強(qiáng)。缺點(diǎn)傳動(dòng)效率096，低于螺旋齒輪的099。22主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算221主減速齒輪計(jì)算載荷的確定通常是將發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩配以傳動(dòng)系最低檔傳動(dòng)比時(shí)和驅(qū)動(dòng)車輪打滑時(shí)這兩種情況下。作用于主減速器從動(dòng)齒輪上的轉(zhuǎn)矩，的較小者，作為載貨汽車和越野JETJ汽車在強(qiáng)度計(jì)算中用以驗(yàn)算主減速器從動(dòng)齒輪最大應(yīng)力的計(jì)算載荷。（劉惟信汽車車橋設(shè)計(jì)）即21MNNKITTOLEJ1782531903782/MAX22IRGLBJ64496102式中發(fā)動(dòng)機(jī)量大轉(zhuǎn)矩，；MAXETMN由發(fā)動(dòng)機(jī)至所計(jì)算的主減速器從動(dòng)齒輪之間的傳動(dòng)系最低擋傳動(dòng)比；LI傳動(dòng)系上述傳動(dòng)部分的傳動(dòng)效率，取09；TT由于“猛結(jié)合”離合器而產(chǎn)生沖擊載荷時(shí)的超載系數(shù)，對(duì)于一般載貨汽車、0K礦用汽車和越野汽車以及液力傳動(dòng)及自動(dòng)變速的各類汽車取1；0K該汽車驅(qū)動(dòng)橋的數(shù)目；N汽車滿載時(shí)一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋給水平地面的最大負(fù)荷，N2G輪胎對(duì)地面的附著系數(shù)，對(duì)于安裝一般輪胎的公路汽車，取085；車輪的滾動(dòng)半徑，MR主減速器從動(dòng)齒輪到驅(qū)動(dòng)車輪之間的傳動(dòng)效率，09；LBLB主減速器從動(dòng)齒輪到驅(qū)動(dòng)車輪之間的傳動(dòng)比，1；LBILBI以上求得的計(jì)算載荷，是最大轉(zhuǎn)矩而不是正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩，不能用它作為疲勞損壞的依據(jù)。對(duì)于公路車輛來說，使用條件較非公路車輛穩(wěn)定，其正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩是根據(jù)所謂平均比牽引力的值來確定的，即主減速器從動(dòng)齒輪的平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩為JMT（23）NFFNIRGTPHRLBTAJM457283092190486式中汽車滿載總重量，NAGGT所牽引的掛車滿載總重量，N，但僅用于牽引車的計(jì)算；車輪的滾動(dòng)半徑，M；R道路滾動(dòng)阻力系數(shù)，計(jì)算時(shí)轎車取FR00100015；載貨汽車取RF00150020；越野汽車取00200035；汽車正常使用時(shí)的平均爬坡能力系數(shù)。通常對(duì)轎車取008；載貨汽車和城HF市公共汽車取005009；長途公共汽車取006010，越野汽車取009030；汽車或汽車列車的性能系數(shù)PF2419506MAXETPGF如果當(dāng)時(shí)，取。11950MAXETGPF在這里，所以取。165834829605AXET0PF222主減速齒輪基本參數(shù)的選擇（1）選擇主減速器的齒輪齒數(shù)選擇主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)參照以下原則2為了磨合均勻，之間應(yīng)避免有公約數(shù)。1Z2為了得到理想的齒面重疊系數(shù)，對(duì)于載貨汽車，主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)和應(yīng)不小于40，對(duì)于轎車應(yīng)不小于50。當(dāng)主傳動(dòng)比I0較大時(shí)，則應(yīng)盡量使主動(dòng)齒輪的齒數(shù)取值小些，以得到滿意的驅(qū)動(dòng)橋離地間隙。為了嚙合平穩(wěn)和提高的疲勞強(qiáng)度，一般大于5。1Z參照以上原則，結(jié)合本設(shè)計(jì)主減速器比，取Z16，Z238。360I（2）確定從動(dòng)錐齒輪節(jié)圓直徑和端面模數(shù)2DTM從動(dòng)錐齒輪節(jié)圓直徑可根據(jù)以上公式（31）（32）的計(jì)算轉(zhuǎn)矩中取較小值按經(jīng)驗(yàn)公式選出25TKDJ3251782543322式中從動(dòng)錐齒輪的節(jié)圓直徑，MM；2D直徑系數(shù)，1316；2K2D計(jì)算轉(zhuǎn)矩，；根據(jù)以上公式（31）（32）的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，取其較小值；JTMN從動(dòng)錐齒輪端面模數(shù)，取整數(shù)，可用下列公式校MZDT5832MT9核262861723403JMTTK式中齒輪大端端面模數(shù)，MM；TM計(jì)算轉(zhuǎn)矩，根據(jù)公式（31）（32）的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，取其較小值；JTN模數(shù)系數(shù)，取0304；MKMK因此是合格的。所以，。MT9MD342892MD54691（3）計(jì)算主從動(dòng)錐齒輪齒面寬和1F通常推薦圓錐齒輪與雙曲面齒輪傳動(dòng)從動(dòng)齒輪的齒寬F為其節(jié)錐距A0的030倍，即F030A0，但F不應(yīng)超過端面模數(shù)的10倍，即。對(duì)于汽車工業(yè)，主減速器TT10圓弧錐齒輪推薦采用（27）MD53421052式中D2從動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑，MM；取，小錐齒輪的齒面寬一般要比大錐齒輪的大10，MF54，取。91021MF601（3）偏移距E及偏移方向和齒輪螺旋方向?qū)τ谥行图耙陨系妮d貨汽車、越野汽車和公共汽車等重負(fù)荷傳動(dòng)，E則不應(yīng)超過從動(dòng)齒輪節(jié)錐距A0的20（或取E值為從動(dòng)齒輪D2的1012，且一般不超過12）。節(jié)錐距MZM173869121220（28）那么偏移距，取E35MM。AE6234170由從動(dòng)齒輪的錐頂向其齒面看去并使主動(dòng)齒輪處于右側(cè)，這時(shí)如果主動(dòng)齒輪在從動(dòng)齒輪中心線上方時(shí)，則為上偏移，在下方時(shí)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(shí)主動(dòng)齒輪的螺旋方向?yàn)樽笮?，從?dòng)齒輪為右旋；上偏移時(shí)主動(dòng)齒輪為右旋，從動(dòng)齒輪為左旋。（劉惟信汽車車橋設(shè)計(jì)）本設(shè)計(jì)選取下偏移，主動(dòng)齒輪左旋，從動(dòng)齒輪右旋。（4）螺旋角的選擇M汽車主減速器錐齒輪的螺旋角（雙曲面齒輪是大、小齒輪中點(diǎn)螺旋角的平均值）多在范圍內(nèi)。轎車應(yīng)選用較大值，以保證有較大的，以使運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、4035MFM噪音低。載貨汽車選用較小值以防止軸向力過大。通常，螺旋錐齒輪用35的居多。劉惟信汽車車橋設(shè)計(jì)）本設(shè)計(jì)中，選取。35M（5）法向壓力角的選擇法向壓力角大一些可以增加輪齒強(qiáng)度，減少齒輪不發(fā)生根切的最小齒數(shù)，也可以使齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音低。一般情況下，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分別選用20、2230的法向壓力角。本設(shè)計(jì)車型為中型載貨汽車，所以選取壓力角。20（想要CATIA三維圖紙的朋友可以到“微小網(wǎng)”搜索“驅(qū)動(dòng)橋”，作者商君。包含CATIA三維圖紙和運(yùn)動(dòng)仿真，還有有限元分析。）223齒輪的幾何尺寸計(jì)算表31主減速器齒輪參數(shù)及幾何尺寸計(jì)算序號(hào)名稱計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果1主減速比0I6332主動(dòng)齒輪齒數(shù)1Z63從動(dòng)齒輪齒數(shù)2384端面模數(shù)TM9MM5節(jié)圓直徑ZDTMD541326齒面寬FMF6015427節(jié)錐距210ZMAA17308偏移距0EME59螺旋角M310法向壓力角2011軸交角912節(jié)錐角211ARCTNZ2738102213齒工作高TGMHH1MHG514齒全高T294115周節(jié)TT463T27816齒頂高21HGTAMK2MH56193217齒根高1122H41MH05218徑向間隙GCC49119齒根角011ARTNA022RCTH3514220面錐角2102287130621根錐角11R221R73222外圓直徑110COSHD22MD84601223節(jié)錐頂至齒輪外緣距離101SINX22HDX901M85224齒側(cè)間隙BB025理論弧齒厚21STTKMSS84921M5723主減速器齒輪的材料選擇與傳動(dòng)系的其它齒輪相比，驅(qū)動(dòng)橋錐齒輪的工作條件相當(dāng)繁重，它具有載荷大，作用時(shí)間長，載荷變化多，帶沖擊等特點(diǎn)。其損壞形式主要有齒輪根部彎曲折斷、齒面疲勞點(diǎn)蝕（剝落）、磨損和擦傷等。根據(jù)這些情況，對(duì)于驅(qū)動(dòng)橋齒輪的材料及熱處理應(yīng)有以下要求具有較高的疲勞彎曲強(qiáng)度和表面接觸疲勞強(qiáng)度，以及較好的齒面耐磨性，故齒表面應(yīng)有高的硬度；輪齒心部應(yīng)有適當(dāng)?shù)捻g性以適應(yīng)沖擊載荷，避免在沖擊載荷下輪齒根部折斷；鋼材的鍛造、切削與熱處理等加工性能良好，熱處理變形小或變形規(guī)律易于控制，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量、縮短制造時(shí)間、減少生產(chǎn)成本并將低廢品率；選擇齒輪材料的合金元素時(shí)要適合我國的情況。例如，為了節(jié)約鎳、鉻等元素我國發(fā)展了以錳、釩、鈦、鉬、硅為主的合金結(jié)構(gòu)鋼系統(tǒng)。汽車主減速器用的準(zhǔn)雙曲面齒輪以及差速器用的直齒錐齒輪，目前都是用滲碳合金鋼制造。其鋼號(hào)主要有20CRMNTI、22CRNIMO、20CRNIMO、20MNVB和20MN2TIB等1。本設(shè)計(jì)中，齒輪材料采用滲碳合金鋼，鋼號(hào)為20CRMNTI。24主減速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算（1）單位齒長上的圓周力在汽車工業(yè)中，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圓周力來估算，即（29）FPPMN/式中P作用在齒輪上的圓周力，按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最大附著力矩MAXETRG2兩種載荷工況進(jìn)行計(jì)算，N；F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)MNFDITPGE/716236025431782103MAX（210）式中發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，；MAXETMN變速器傳動(dòng)比；GI主減速器主動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑，。1D按最大附著力矩計(jì)算時(shí)MNFDRGP/51085423809610233（211）式中汽車滿載時(shí)一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋給水平地面的最大負(fù)荷，N；對(duì)于后驅(qū)動(dòng)橋還應(yīng)2G考慮汽車最大加速時(shí)的負(fù)荷增加量；輪胎與地面的附著系數(shù)，查表，?。?50輪胎的滾動(dòng)半徑，查表，取RMR4主減速器從動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑，。2D查表可得，許用單位齒長上的圓周力MNP/251786492501（212）以上兩式，所以滿足要求。P（2）輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算汽車主減速器準(zhǔn)雙曲面齒輪的計(jì)算彎曲應(yīng)力為223203/840985411771MNJMFZKTVSJW式中該齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，；對(duì)于從動(dòng)齒輪，按見式（31）和JTMNJET,式（32）兩者中較小者和（見式（33）計(jì)算，對(duì)于主動(dòng)齒輪還JT需將上述計(jì)算轉(zhuǎn)矩?fù)Q算到主動(dòng)齒輪上；超載系數(shù)；0K尺寸系數(shù)，反映材料性質(zhì)的不均勻性，與齒輪尺寸與熱處理等有關(guān)。當(dāng)S端面模數(shù)時(shí)，；M61425KS載荷分配系數(shù)，當(dāng)兩個(gè)齒輪均用騎馬式支承型式時(shí)，100110；MKMK當(dāng)一個(gè)齒輪用騎馬式支承時(shí)，110125。支承剛度大時(shí)取小值；MK質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于汽車驅(qū)動(dòng)橋齒輪，當(dāng)輪齒接觸良好，周節(jié)及徑向跳動(dòng)精VK度高時(shí)，可取1；VK計(jì)算齒輪的齒面寬，MM；F計(jì)算齒輪的齒數(shù)；Z端面模數(shù)，MM；M計(jì)算彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)（或幾何系數(shù)），它綜合考慮了齒形系數(shù)、載J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)，今用大端數(shù)值，而在綜合系數(shù)中進(jìn)行修正。這里取。MJ240查表得此種條件下的許用彎曲應(yīng)力，本設(shè)計(jì)，所以滿2/70MNWW足強(qiáng)度要求。（3）輪齒的齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)雙曲面齒輪輪齒齒面的接觸應(yīng)力為3MAX10MAX12TFJKTCVFSPJN（213）式中主動(dòng)齒輪最大轉(zhuǎn)矩，；MAX1TMN主動(dòng)齒輪工作轉(zhuǎn)矩，；材料的彈性系數(shù)，對(duì)于鋼制齒輪副取；PCMN/62321主動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑，；1M尺寸系數(shù)，它考慮了齒輪尺寸對(duì)其淬透性的影響，在缺管經(jīng)驗(yàn)的情況下，SK可??；1S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、研齒等），F(xiàn)即表面粗糙度及表面覆蓋層的性質(zhì)。一般情況下，對(duì)于制造精確的齒輪可取1FK齒面寬，MM；齒輪副中的較小值（一般為從動(dòng)齒輪齒面寬）；F計(jì)算接觸應(yīng)力的綜合系數(shù)（或稱幾何系數(shù)）。它綜合地考慮了嚙合齒面的J相對(duì)曲率半徑、載荷作用位置、輪齒間的載荷分配、有效齒寬及慣性系數(shù)等因素的影響。查表取。1260J常常將上式（313）簡化為2/76210301MNFJKTDCVFMSJZPJ（214）式中主動(dòng)齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩，；按見式（31）和式（32）兩者中JZTMNJET,較小者和（見式（33）計(jì)算，對(duì)于主動(dòng)齒輪還需將上述計(jì)算轉(zhuǎn)矩JMT換算到主動(dòng)齒輪上；主減速器的許用接觸應(yīng)力為，所以滿2/80JJ2/80MNJ足強(qiáng)度要求。25主減速器齒輪支承形式的選擇主動(dòng)錐齒輪的支承形式主要有兩種懸臂式和跨置式。圖22懸臂式（左）和跨置式（右）本設(shè)計(jì)所選擇主動(dòng)錐齒輪的支承形式為懸臂式。圖23從動(dòng)齒輪支承形式從動(dòng)齒輪采取跨置式支承方式，選擇圓錐滾子軸承。兩個(gè)軸承的圓錐滾子大端向內(nèi)，以增加支承剛度，并且減小尺寸。為了使主減速器從動(dòng)錐齒輪所對(duì)的差速器殼體有足夠的位置設(shè)置加強(qiáng)肋以增加支承穩(wěn)定性，距離CD應(yīng)不小于從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑的70。并且為了使兩軸承能均勻承受載荷，應(yīng)取C值等于或大于D值。26主減速器齒輪軸承的載荷計(jì)算錐齒輪在工作過程中，相互嚙合的齒面上作用有一法向力。該法向力可以分解為沿齒輪切線方向的圓周力、沿齒輪軸線方向的軸向力及垂直于齒輪軸線的徑向力。261錐齒輪齒面上的作用力齒寬中點(diǎn)處的圓周力為215FNDTM261832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；T該齒輪的齒面寬中點(diǎn)處的分度圓直徑，由公式確定。2MD22SINFDM262錐齒輪齒面上的軸向力和徑向力圖24主動(dòng)錐齒輪齒面受力圖本設(shè)計(jì)所選主動(dòng)錐齒輪螺旋方向?yàn)樽笮?，旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針，如圖34所示，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)，TF分解成兩個(gè)相互垂直的力和，垂直于OA且位于OOA所在的平面，NFFN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FFF和沿節(jié)圓母線方向的力。與之間的夾角為螺旋角，與之間的夾角為法SFTFF向壓力角，這樣有216COSTF217S/TANIN218SCFTS所以，作用在主動(dòng)錐齒輪齒面上的軸向力和徑向力分別為AZRZ219COSINSTCOSSINFSNAZ220SINCOTANCSINCOSFFSNRZ代入數(shù)值，計(jì)算得NAZ041659738CS5I9738SI20TA35COS61FRZ9NCON作用在從動(dòng)錐齒輪齒面上的軸向力和徑向力分別為ACFRC221COSINSTAOSSINSNAC222ICTNCSIOFSRC代入數(shù)值，計(jì)算得NAC862049738COS5I9738SI20TAN35OS61FRNCO說明計(jì)算結(jié)果如軸向力為正，表明力的方向離開錐頂，負(fù)值表示指向錐頂；徑向力是正值，表明力使該齒輪離開相嚙合齒輪，負(fù)值表明力使該齒輪靠近相嚙合齒輪。263主減速器齒輪軸承的選擇本設(shè)計(jì)主減速器的軸承布置圖如下圖25主減速器的軸承布置上圖中各參數(shù)尺寸A66MM，B45MM，C80MM，D140MM，342MM。2MD軸承A、B的徑向載荷分別為223AR22501MAZRZDFBFA224BC代入數(shù)值，解得軸承A的徑向力AR2254016459184561146718N軸承A的軸向力為0。軸承B的徑向力B22540168049158061340478N軸承B的軸向力為0。選用B軸承為圓錐滾子軸承，型號(hào)30208，此軸承的額定動(dòng)載荷為598KN，所RC承受的當(dāng)量動(dòng)載荷，取X1，則P1146718NARXPAR225EPRTHPFCNL601式中溫度系數(shù)，查表取10。TFP載荷系數(shù)，查表取12。對(duì)于無輪邊減速器的驅(qū)動(dòng)橋來說，主減速器的從動(dòng)錐齒輪軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速為2N226MIN/65204362RRVNAM式中輪胎的滾動(dòng)半徑，M；R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3035AVKM/H，在此取35KM/H。則主動(dòng)齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速。MIN/7514620371RN169834HHL908563此軸承合格。由于軸承B承受主傳動(dòng)輪機(jī)構(gòu)上最大的力，并且考慮到主傳動(dòng)輪是加工成齒輪軸，為了便于安裝，因此選擇軸承A也為圓錐滾子軸承，型號(hào)30206。軸承C和D選用圓錐滾子軸承，型號(hào)30211，軸承的額定動(dòng)載荷為865KN，RC同理，經(jīng)過校核，符合使用要求。3差速器設(shè)計(jì)31差速器介紹汽車驅(qū)動(dòng)橋差速器是個(gè)差速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用來在兩輸出軸間分配轉(zhuǎn)矩，并保證兩輸出軸有可能以不同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。最明顯的例子是汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)，內(nèi)、外側(cè)車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過的行程往往是有差別的，外側(cè)車輪的行程總要比內(nèi)側(cè)的長。所以，在汽車左、右驅(qū)動(dòng)輪間裝有差速器，從而保證驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)車輪在行程不等時(shí)具有不同的旋轉(zhuǎn)角速度，滿足汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)要求。汽車差速器的結(jié)構(gòu)形式很多，但應(yīng)用得最廣泛的是對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器。本設(shè)計(jì)采用此種類型差速器。32差速器的原理1、2半軸齒輪；3差速器殼；4行星齒輪；5行星齒輪軸；6主減速器從動(dòng)齒輪。圖31差速器原理圖差速器殼3與行星齒輪連成一體，形成形星架，因它又與主減速器的從動(dòng)齒輪6固連，故為主動(dòng)件，設(shè)其角速度為；半軸齒輪1和2為從動(dòng)件，其角速度為和。012A、B兩點(diǎn)分別為行星齒輪與兩半軸齒輪的嚙合點(diǎn)，行星齒輪中心點(diǎn)為C，A、B、C點(diǎn)到差速器旋轉(zhuǎn)軸線的距離均為。當(dāng)行星齒輪只是隨同行星架繞差速器旋轉(zhuǎn)軸線公轉(zhuǎn)時(shí)，A、B、C三點(diǎn)圓周速度相等，其值為，于是，差速器不起差速作用。0210當(dāng)行星齒輪除公轉(zhuǎn)外，還繞本身的軸5以角速度自轉(zhuǎn)時(shí)，嚙合點(diǎn)A的圓周速度4，點(diǎn)B圓周速度。401402有404021即021用轉(zhuǎn)速表示021N它表明左右兩側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速之和等于差速器殼轉(zhuǎn)速的兩倍，差速器起差速作用。33差速器齒輪主要參數(shù)選擇（1）確定行星齒輪數(shù)目N通常情況，轎車及一般乘用車多采用2個(gè)行星齒輪，載貨汽車和越野汽車采用4個(gè)行星齒輪，本設(shè)計(jì)對(duì)象為載貨汽車，采用4個(gè)行星齒輪。（2）確定行星齒輪軸面半徑BR圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu)尺寸，通常取決于行星齒輪背面的球面半徑，它就BR是行星齒輪的安裝尺寸，實(shí)際上也代表了差速器圓錐齒輪的節(jié)錐距，因此在一定程度上也表征了差速器的強(qiáng)度。球面半徑可按如下的經(jīng)驗(yàn)公式確定BR26341782533JBTK（31）M式中B行星齒輪球面半徑系數(shù)，252299，對(duì)于有4個(gè)行星齒輪的轎車BK和公路載貨汽車取小值；對(duì)于有2個(gè)行星齒輪的轎車以及所有的越野汽車和礦用汽車取大值；JT計(jì)算轉(zhuǎn)矩，取式（31）、式（32）計(jì)算值的較小者，。MN差速器行星齒輪球面半徑確定以后，可根據(jù)下式預(yù)選其節(jié)錐距BR576324980980A（32）（3）確定行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)為了獲得較大的模數(shù)從而使齒輪有較高的強(qiáng)度，應(yīng)使行星齒輪的齒數(shù)盡量少些，但一般不就少于10。半軸齒輪的齒數(shù)采用1425。大多數(shù)汽車的半軸齒輪與行星齒輪數(shù)比在152的范圍內(nèi)。差速器的各個(gè)行星齒輪與2個(gè)半軸齒輪是同時(shí)嚙合的，因此在確定這兩種齒輪的齒數(shù)時(shí)，應(yīng)考慮它們之間的裝配關(guān)系。在任何圓錐行星齒輪式差速器中，左、右兩半軸齒輪的齒數(shù)、之和，必須能被行星齒輪的數(shù)目所整除，以便行星齒輪能均勻地LZ2R分布于半軸齒輪的軸線周圍，否則差速器將無法安裝。即應(yīng)滿足的安裝條件為INZRL2（33）式中LZ2、左、右半軸齒輪的齒數(shù)，對(duì)于對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器來說，R；LZ2RN行星齒輪數(shù)目；I任意整數(shù)；根據(jù)以上原則，本設(shè)計(jì)取，滿足要求。10Z82（4）差速器圓錐齒輪模數(shù)及半軸齒輪節(jié)圓直徑的初步確定首先初步求出行星齒輪與半軸齒輪的節(jié)錐角、；12211ARCTNZ；12ARCTNZ（34）式中1Z、分別為行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)。2代入數(shù)值，可得；052918ARCTN19456018ARCTN2確定圓錐齒輪的大端端面模數(shù)M2010SINSI2ZAZ（35）代入數(shù)值，可解得，本設(shè)計(jì)取。M2613M5求出模數(shù)后，節(jié)圓直徑D即可根據(jù)齒數(shù)和模數(shù)由下式求得ZD（36）代入數(shù)值，可求得，。MD501M901852（5）確定壓力角本設(shè)計(jì)選擇，對(duì)應(yīng)的齒高系數(shù)為1。20（6）行星齒輪安裝孔的直徑及其深度L行星齒輪安裝孔的直徑與行星齒輪軸的名義直徑相同，而行星齒輪安裝孔的深度就是行星齒輪在其軸上的支承長度，通常取L1LNLTC03LC130M（37）式中0T差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩，；MNN行星齒輪數(shù)目；L行星齒輪支承面中點(diǎn)至錐頂?shù)木嚯x，；，為半軸齒輪齒面250DL寬中點(diǎn)處的直徑，而；2280DC支承面的許用擠壓應(yīng)力，取為69。MPA代入數(shù)值，可解得M379154691078253L34差速器齒輪幾何尺寸計(jì)算表31差速器齒輪參數(shù)及幾何尺寸計(jì)算序號(hào)名稱計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果1行星齒輪數(shù)目N42行星齒輪球面半徑3JBTKR34262M3節(jié)錐距BRA908033576M4行星齒輪齒數(shù)1Z105半軸齒輪齒數(shù)2186行星齒輪節(jié)錐角211ARCTNZ05297半軸齒輪節(jié)錐角12RTZ468錐齒輪端面模數(shù)2010SINSIAZMM59行星齒輪節(jié)圓直徑1ZD010半軸齒輪節(jié)圓直徑2911壓力角212行星齒輪安裝孔直徑NLTC103M3791513行星齒輪安裝孔深度L614齒面寬03250AF073115齒工作高M(jìn)HG61M816齒全高0578917軸交角018周節(jié)MT1463M781519齒頂高2HGZH7043212297120齒根高1178HMH22M6132921徑向間隙GC022齒根角011ARTNAH022RCT236491023面錐角210258316724根錐角11R22245025外圓直徑110COSHD22M1632926節(jié)錐頂點(diǎn)至齒輪外緣距離101SINH2102ID46M2127理論弧齒厚21STHTSAN204682728齒側(cè)間隙BM1529弦齒厚26131DSSX232SX93675830弦齒高1214COSDSHX22XM56280注實(shí)際齒根高將比上述計(jì)算值大。M05135差速器齒輪的強(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)。汽車差速器的彎曲應(yīng)力為MPAJMFZKTVSW3409250180731692102223（38）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，；其計(jì)算式為TMNNTJ9736401782560式中JT計(jì)算轉(zhuǎn)矩，取式（31）、式（32）中較小值N差速器行星齒輪數(shù)目；2Z半軸齒輪齒數(shù)；超載系數(shù)；0K尺寸系數(shù)，反映材料性質(zhì)的不均勻性，與齒輪尺寸與熱處理等有關(guān)。S當(dāng)端面模數(shù)時(shí)，；M61425KS載荷分配系數(shù)，當(dāng)兩個(gè)齒輪均用騎馬式支承型式時(shí)，100110；MKMK當(dāng)一個(gè)齒輪用騎馬式支承時(shí)，110125。支承剛度大時(shí)取小值；MK質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于汽車驅(qū)動(dòng)橋齒輪，當(dāng)輪齒接觸良好，周節(jié)及徑向跳動(dòng)VK精度高時(shí)，可取1；VK計(jì)算齒輪的齒面寬，MM；F端面模數(shù)，MM；MJ計(jì)算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)，查表取0225。按上式計(jì)算所得的汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力，不應(yīng)大于。上式WMPA980，所以滿足要求。MPAPW98034924半軸設(shè)計(jì)半軸用來將差速器半軸齒輪輸出的動(dòng)力傳給驅(qū)動(dòng)輪或輪邊減速器。半軸內(nèi)端以花鍵連接著半軸齒輪，半軸齒輪在工作時(shí)只將扭矩傳給半軸，幾個(gè)行星齒輪對(duì)半軸齒輪施加的徑向力是互相平衡的，因而并不傳給半軸內(nèi)端。主減速器從動(dòng)齒輪所受徑向力則由差速器殼的兩軸直接傳給主減速器殼。顯然，半軸內(nèi)端只受扭矩而不受彎曲力矩。41半軸的類型與選擇半軸的型式主要取決于半軸的支承型式。普通非斷開式驅(qū)動(dòng)橋的半軸，根據(jù)其外端的支承型式或受力狀況的不同而分為半浮式、3/4浮式和全浮式三種形式。全浮式半軸只承受轉(zhuǎn)矩，兩端均不承受任何反力和彎矩，因而廣泛應(yīng)用于各類汽車上。全浮式半軸易于拆裝，擰下半軸突緣上的螺栓即可抽出半軸，車輪與橋殼支持著汽車，從而給汽車維護(hù)帶來方便。本設(shè)計(jì)選用全浮式半軸。圖41全浮式半軸42全浮式半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算421全浮式半軸計(jì)算載荷的確定全浮式半軸只承受轉(zhuǎn)矩，其轉(zhuǎn)矩為MNITGIE6105361738260MAX（41）式中差速器分配系數(shù)，對(duì)圓錐行星齒輪差速器可??；變速器I擋傳動(dòng)比；1GI主減速比。0I422全浮式半軸直徑的選擇全浮式半軸桿部直徑的初步選擇（42）MTD8964705182053式中半軸桿部直徑，；DM半軸計(jì)算載荷，；TN取半軸桿部直徑為。D46423全浮式半軸的強(qiáng)度計(jì)算計(jì)算扭轉(zhuǎn)應(yīng)力（43）MPADT9215404613051633式中半軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，；TMN半軸桿部的直徑，；D半軸扭轉(zhuǎn)的許用應(yīng)力，本設(shè)計(jì)，所以滿足要求。MPA5849043半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料選擇在半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為了使半軸的花鍵內(nèi)徑不致過多地小于其桿部直徑，常常將半軸加工花鍵的端部設(shè)計(jì)得粗一些，并且適當(dāng)?shù)販p小花鍵槽的深度，因此花鍵齒數(shù)必須相應(yīng)地增多，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)盡量增大各過渡部分的圓角半徑，這樣可以減小應(yīng)力集中。對(duì)于載重汽車應(yīng)設(shè)計(jì)半軸桿部直徑粗一些，外端突緣大一些，這樣可以增加強(qiáng)度。過去半軸多采用含鉻的中碳合金鋼制造，如40CR，40CRMNMO，40CRMNSI，35CRMNSI，35CRMNTI等。但現(xiàn)在各種工藝的發(fā)展，從節(jié)約材料和成本來看，不采用合金鋼，而采用中碳鋼40鋼、45鋼制造的半軸國內(nèi)外已大多采用。本設(shè)計(jì)選用45鋼。44半軸花鍵的參數(shù)選擇花鍵類型漸開線花鍵分度圓壓力角30花鍵齒數(shù)14Z齒的工作長度ML7花鍵齒寬B花鍵模數(shù)3花鍵側(cè)面工作高H45半軸花鍵的強(qiáng)度計(jì)算計(jì)算花鍵的剪切應(yīng)力和擠壓應(yīng)力。半軸花鍵的剪切應(yīng)力為S44BZLDDTPABS4103MA半軸花鍵的擠壓應(yīng)力為C45PABABCZLDDT24103A式中半軸承受的最大轉(zhuǎn)矩，；TMN半軸花鍵軸外徑，；取BDB40相配的花鍵孔內(nèi)徑，；ADDA32花鍵齒數(shù)；Z花鍵工作長度，；PLM花鍵齒寬，；B載荷分布的不均勻系數(shù)，計(jì)算時(shí)可取075。代入數(shù)值，可解得SMPA0789570184320653C31023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，擠壓SMPA057應(yīng)力不應(yīng)超過，以上計(jì)算值均在許用范圍內(nèi)，即花鍵強(qiáng)度滿足要求。CMPA1965驅(qū)動(dòng)橋三維模型建立及運(yùn)動(dòng)仿真51CATIA軟件簡介CATIA是法國達(dá)索系統(tǒng)公司的CAD/CAE/CAM一體化軟件，被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造、輪船制造、機(jī)械、電子、電器、廠房設(shè)計(jì)、消費(fèi)品等行業(yè)，它的集成解決方案覆蓋所有產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域，世界前20名的汽車企業(yè)中有18家采用CATIA作為其核心設(shè)計(jì)軟件14。由于CATIA具有如此強(qiáng)大的功能和便捷方面的操作界面，本設(shè)計(jì)利用此軟件建立驅(qū)動(dòng)橋三維模型。52建立驅(qū)動(dòng)橋三維模型通過CATIAV5R20軟件中的草圖功能、零件模塊、創(chuàng)成式外形設(shè)計(jì)模塊等，利用拉伸、旋轉(zhuǎn)、開槽等各命令，建立各零件模型如下圖51主減速齒輪軸圖52主減速從動(dòng)齒輪圖53圓錐滾子軸承圖54差速器總成圖55子午線900R20輪胎圖56主減速器總成圖57驅(qū)動(dòng)橋總成53驅(qū)動(dòng)橋模型運(yùn)動(dòng)仿真將建立好的驅(qū)動(dòng)橋三維模型導(dǎo)入CATIA軟件“數(shù)字化裝配”中的“DMU運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)”模塊中，對(duì)模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)接合約束，分別模擬汽車在直線行駛和彎道行駛狀況下驅(qū)動(dòng)橋的運(yùn)動(dòng)情況。圖58模擬驅(qū)動(dòng)橋在直線行駛時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況圖59模擬驅(qū)動(dòng)橋在彎道行駛時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況從運(yùn)動(dòng)仿真中可以得出，驅(qū)動(dòng)橋在直線行駛條件下，左右半軸齒輪轉(zhuǎn)速相同，差速器行星齒輪隨十字軸公轉(zhuǎn)而不自轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)橋在彎道行駛條件下，左右車輪轉(zhuǎn)速不同，左右半軸齒輪轉(zhuǎn)速也不同，差速器行星齒輪不僅隨十字軸一起公轉(zhuǎn)，每個(gè)行星齒輪還繞著自身所在軸自轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)差速功能。6驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)及有限元分析驅(qū)動(dòng)橋殼的功用是支承并保護(hù)主減速器，差速器和半軸等，使左右驅(qū)動(dòng)車輪的軸向相對(duì)位置固定，并且支承車架及其上的各總成質(zhì)量。61驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)要求在設(shè)計(jì)選用驅(qū)動(dòng)橋殼時(shí)，要滿足以下設(shè)計(jì)要求（1）應(yīng)該具有足夠的強(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。（2）在保證強(qiáng)度和剛度的情況下，盡量減小質(zhì)量以提高汽車行駛的平順性。（3）保證足夠的離地間隙。（4）結(jié)構(gòu)工藝性好，成本低。（5）保護(hù)裝于其中的傳動(dòng)系統(tǒng)部件和防止泥水浸入。（6）拆裝，調(diào)整，維修方便。62驅(qū)動(dòng)橋殼類型確定和材料選擇驅(qū)動(dòng)橋殼通常分為整體式橋殼、分段式橋殼，前者強(qiáng)度和鋼度較大，便于主減速的裝配、調(diào)整和維修。普遍用于各類汽車上；多段式橋殼較整體式易于鑄造，加工簡便，但維修保養(yǎng)不便，汽車較少采用。本設(shè)計(jì)選用整體式橋殼。后橋殼體為整體鑄造，半軸套管從兩端壓入橋殼中。后橋殼前部和主減速器連接，后部為可拆式后蓋，后橋殼上裝有通氣塞。圖61驅(qū)動(dòng)橋殼結(jié)構(gòu)尺寸本設(shè)計(jì)中的驅(qū)動(dòng)橋殼總長為1800MM，簧板距為970MM，橋殼厚度為8MM，選用材料為可鍛鑄鐵，牌號(hào)為KT35010，彈性模量為，泊松比為023，密度MPA6105為，抗拉強(qiáng)度為350MPA，屈服強(qiáng)度為200MPA。3/720MKG這種材料有著較高的強(qiáng)度、塑性和沖擊韌度，可用于承受較高的沖擊，振動(dòng)及扭轉(zhuǎn)載荷下工作的零件。63對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼進(jìn)行有限元分析ABAQUS是一套功能強(qiáng)大的有限元分析軟件，特別是在非線性分析領(lǐng)域，其技術(shù)和特點(diǎn)更是突出，它融結(jié)構(gòu)、流體、傳熱學(xué)、聲學(xué)、電學(xué)及熱固耦合、流固耦合等于一體，由于其功能強(qiáng)大，再加上其操作界面人性化，越來越受到人們的歡迎。在對(duì)橋殼進(jìn)行有限元分析，首先將CATIA軟件設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)橋殼模型導(dǎo)入ABAQUS軟件中，并將上述材料屬性添加到模型。圖62將模型導(dǎo)入ABAQUS并賦予屬性由于本設(shè)計(jì)的橋殼為整體式橋殼，整體式橋殼與輪輞在凸緣盤外側(cè)位置通過軸承相連接，因此可以將此處位置的約束看成全自由度約束。橋殼通過板簧座位置與車體相連接，此處位置承受車體載荷。本設(shè)計(jì)中車體滿軸載荷（