驅(qū)動橋設(shè)計說明書 帶英語

1、目錄中文摘要 1英文摘要 21 緒論 32 汽車驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案分析 43 主減速器總成設(shè)計 53.1 主減速器的結(jié)構(gòu)形式選擇 63.2 主減速器基本參數(shù)的計算與載荷的確定 123.3 主減速器錐齒輪強(qiáng)度計算 143.4 主減速器軸承的計算 173.5 主減速器齒輪材料熱處理 214 差速器總成設(shè)計 234.1 差速器結(jié)構(gòu)形式選擇 234.2 差速器齒輪主要參數(shù)選擇 244.3 差速器齒輪的強(qiáng)度計算 275 半軸的設(shè)計 295.1 半軸的形式選擇 295.2 半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和校核、材料選擇 306驅(qū)動橋殼設(shè)計 326.1橋殼的結(jié)構(gòu)型式選擇 326.2橋殼的受力分析及強(qiáng)度計算 337 制動器的校核

2、計算 367.1 制動器的基本參數(shù) 377.2 制動器效能因素計算 387.3 襯片磨損特性計算 397.4 檢查蹄有無自鎖的可能性 40結(jié)論 42參考文獻(xiàn) 43重型卡車驅(qū)動橋設(shè)計摘要：汽車后橋是汽車的主要部件之一，其基本的功用是增大由傳動軸或直接由變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，再將轉(zhuǎn)矩分配給左右驅(qū)動車輪，并使左右驅(qū)動車輪具有汽車行駛運動所要求的差速功能:同時，驅(qū)動橋還要承受作用于路面和車架或承載車身之間的鉛垂力、縱向力，橫向力及其力矩。其質(zhì)量，性能的好壞直接影響整車的安全性，經(jīng)濟(jì)性、舒適性、可靠性。本文認(rèn)真地分析參考了江淮HF15015卡車驅(qū)動橋以及韓國現(xiàn)代468號驅(qū)動橋，在論述汽車驅(qū)動橋運行機(jī)理的基礎(chǔ)

3、上，提練出了在驅(qū)動橋設(shè)計中應(yīng)掌握的滿足汽車行駛的平順性和通過性、降噪技術(shù)的應(yīng)用及零件的標(biāo)準(zhǔn)化、部件的通用化、產(chǎn)品的系列化等三大關(guān)鍵技術(shù)；闡述了汽車驅(qū)動橋的基本原理并進(jìn)行了系統(tǒng)分析；根據(jù)經(jīng)濟(jì)、適用、舒適、安全可靠的設(shè)計原則和分析比較，確定了重型卡車驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)形式、布置方法、主減速器總成、差速器總成、橋殼及半軸的結(jié)構(gòu)型式；并對制動器以及主要零部件進(jìn)行了強(qiáng)度校核，完善了驅(qū)動橋的整體設(shè)計。通過本課題的研究，開發(fā)設(shè)計出適用于裝置大馬力發(fā)動機(jī)重型貨車的單級驅(qū)動橋產(chǎn)品，確保設(shè)計的重型卡車驅(qū)動橋經(jīng)濟(jì)、實用、安全、可靠。關(guān)鍵詞：重型卡車 驅(qū)動橋 主減速器 差速器Abstract: Drive axle is o

4、ne of the most important parts of automobile. The function is to increase the torque from drive shaft or from transmission directly, and then distribute it to left and right wheels which have the differential ability automobile needed when driving. And the drive axle has to support the vertical forc

5、e, longitudinal force, horizontal force and their moments between road and frame or body. Its quality and performance will affect the security, economic, comfortability and reliability.This article analyzes and refers to the drive axle of Jianghuai HF15015 truck and the 468 drive axle of Hyundai ser

6、iously. Through the study of this topic, we can design the single driving axle devices that apply to the heavy truck with high-powered engine, and make sure the drive axle we design of heavy truck economic, practical, safe and reliable. On talking about the running principal of driving axle ,the thr

7、ee key techno ledge about vehicle traveling on the ride and through, and noise reduction technology applications and the standardization of parts, components of the universal, Products such as the serialization that we should master to meet, it describes and has a systematic analysis on the basic pr

8、inciples of viecle drive axle.According to the design principles and analysis and comparison of economy, application, comfortability, safety and reliability , the heavy truck drive axle structure, layout ways, and the final drive assembly, differential assembly, the bridge case and axle structure ca

9、n be determined; and the strength checking of brake parts, as well as major components improves overall design of the driving axle.Through the study of this topic, we can design the single drive axle devices that apply to the heavy truck with high-powered engine, and make sure the drive axle we desi

10、gn of heavy truck economic, practical, safe and reliable.Keywords: Heavy truck Drive axle Final drive Differential11緒論汽車的驅(qū)動后橋位于傳動系的末端，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，再將轉(zhuǎn)矩分配給左、右驅(qū)動車輪，并使左、右驅(qū)動車輪有汽車行駛運動所要求的差速功能;同時，驅(qū)動后架或承載車身之間的鉛垂力、縱向力、橫向力及其力矩。一般的驅(qū)動后橋由主減速器總成，差速器總成，橋殼總成及半軸總成等零部件組成。為了提高汽車行駛平順性和通過性，現(xiàn)在汽車的驅(qū)動橋也在不斷的改進(jìn)。與

11、獨立懸架相配合的斷開式驅(qū)動橋相對與非獨立懸架配合的整體式驅(qū)動橋在平順性和通過性方面都得到改進(jìn)。隨著時代的發(fā)展和科技的進(jìn)步，驅(qū)動橋?qū)玫竭M(jìn)一步的發(fā)展。展望將來需開發(fā)汽車驅(qū)動橋智能化設(shè)計軟件，設(shè)計新驅(qū)動橋只需輸入相關(guān)參數(shù)，系統(tǒng)將自動生成三維圖和二維圖，以達(dá)到效率高、強(qiáng)度低、匹配佳的最優(yōu)方案。驅(qū)動橋是汽車傳動系統(tǒng)中主要總成之一。驅(qū)動橋的設(shè)計是否合理直接關(guān)系到汽車使用性能的好環(huán)。因此，設(shè)計中要保證:所選擇的主減速比應(yīng)保證汽車在給定使用條件下有最佳的動力性能和燃料經(jīng)濟(jì)性;(1) 當(dāng)左、右兩車輪的附著系數(shù)不同時，驅(qū)動橋必須能合理的解決左右車輪的轉(zhuǎn)矩分配問題，以充分利用汽車的牽引力;(2) 具有必要的離地

12、間隙以滿足通過性的要求;(3) 驅(qū)動橋的各零部件在滿足足夠的強(qiáng)度和剛度的條件下，應(yīng)力求做到質(zhì)量輕，特別是應(yīng)盡可能做到非簧載質(zhì)量，以改善汽車的行駛平順性;(4) 能承受和傳遞作用于車輪上的各種力和轉(zhuǎn)矩:(5) 齒輪及其它傳動部件應(yīng)工作平穩(wěn)，噪聲小;(6) 對傳動件應(yīng)進(jìn)行良好的潤滑，傳動效率要高;(7 ) 結(jié)構(gòu)簡單，拆裝調(diào)整方便;(8) 設(shè)計中應(yīng)盡量滿足“三化”。即產(chǎn)品系列化、零部件通用化、零件設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化的要求。2 驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案分析驅(qū)動橋總成的結(jié)構(gòu)型式，按其總體布置來說分為兩類，即斷開式驅(qū)動橋和非斷開式驅(qū)動橋。非斷開式與斷開式這兩大類驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)型式的選擇，又與汽車懸架總成結(jié)構(gòu)型式的選擇有密切關(guān)系

13、。當(dāng)驅(qū)動車輪采用非獨立懸架時，應(yīng)選用非斷開式驅(qū)動橋，而當(dāng)驅(qū)動車輪采用獨立懸架時，則應(yīng)選用斷開式驅(qū)動橋。斷開式驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)特點是沒有連接左右驅(qū)動車輪的剛性整體外殼或梁，主減速器、差速器及其殼體安裝在車架或車身上，通過萬向傳動裝置驅(qū)動車輪。此時，主減速器、差速器和部分車輪傳動裝置的質(zhì)量均為簧上質(zhì)量。兩側(cè)的驅(qū)動車輪經(jīng)過獨立懸架與車架或車身作彈性連接，因此可以彼此獨立地相對于車架或車身上下擺動。為防止車輪跳動時因輪距變化而使萬向傳動裝置與獨立懸架導(dǎo)向裝置產(chǎn)生運動干涉，在設(shè)計車輪傳動裝置時，應(yīng)采用滑動花鍵軸或允許軸向適量移動的萬向傳動機(jī)構(gòu)。非斷開式驅(qū)動橋的橋殼是一根支承在左右驅(qū)動車輪上的剛性空心梁，主減

14、速器、差速器和半軸等所有傳動件都裝在其中。它由驅(qū)動橋殼，主減速器，差速器和半軸組成。此時，驅(qū)動橋、驅(qū)動車輪均屬簧下質(zhì)量。非斷開式驅(qū)動橋與斷開式驅(qū)動橋相比較，斷開式驅(qū)動橋能顯著減少汽車簧下質(zhì)量，從而改善汽車行駛平順性，提高了平均行駛速度；減小了汽車行駛時作用于車輪和車橋上的動載荷，提高了零部件的使用壽命；增加了汽車離地間隙；由于驅(qū)動車輪與路面的接觸情況及對各種地形的適應(yīng)性較好，增強(qiáng)了車輪的抗側(cè)滑能力；若與之配合的獨立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計合理，可增加汽車的不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)，提高汽車的操縱穩(wěn)定性。但其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高。斷開式驅(qū)動橋在乘用車和部分越野車上應(yīng)用廣泛。非斷開式驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)簡單，成本低，工作可靠，

15、廣泛應(yīng)用于各種商用車和部分乘用車上。但由于其簧下質(zhì)量較大，對汽車的行駛平順性和降低動載荷有不利的影響。為了提高汽車的載質(zhì)量和通過性，總質(zhì)量較大的商用車大多采用多橋驅(qū)動方式，而各驅(qū)動橋又采用貫通式的布置形式。3 主減速器總成的設(shè)計主減速器相當(dāng)于后橋的心臟，其設(shè)計的好壞直接關(guān)系到后橋運行的平穩(wěn)性、噪音、異響等問題。因此主減速器的設(shè)計非常關(guān)鍵既要與整車匹配好，又要滿足自身功能和性能要求，設(shè)計時既要考慮傳動系統(tǒng)的匹配性，又要考慮自身的強(qiáng)度、剛度和整車的通過性，也就是說它與發(fā)動機(jī)輸出扭矩，功率，變速箱的傳動性以及整車承載能力密切相關(guān)。后橋的輸入?yún)?shù)如表3-1:表3-1 后橋輸入?yún)?shù)表序 號主 要 內(nèi) 容

16、參 數(shù)1發(fā)動機(jī)最大功率 （kw）3602發(fā)動機(jī)最大輸出扭矩 （N.m）17003主減速比 5.2864輪距 （mm）18525簧距 （mm）9506軸距 （mm）43257變速器一檔傳動比6.08滿載后橋載荷 （kg）130009汽車滿載重心高度 （mm）141910路面附著系數(shù)0.711輪胎12.00R2012最高轉(zhuǎn)速 （r/min）180013輪輞8.00v-2014鼓式制動器 （mm）42022015汽車總量 （kg）890016后橋總量 （kg）8003.1 主減速器的結(jié)構(gòu)形式的選擇3.1.1 主減速器的齒輪類型選擇主減速器的齒輪有弧齒錐齒輪，雙曲面齒輪，圓柱齒輪和渦輪蝸桿等形式。1.

17、 弧齒錐齒輪傳動弧齒錐齒輪的特點是主，從動齒輪的軸線垂直相交于一點。由于齒輪斷面重疊影響，至少有兩對以上的齒輪同時嚙合，因此可以承受較大的載荷，加之其輪齒不是在齒的全長上同時嚙合，而是逐漸由齒的一端連續(xù)平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向另一端，所以工作平穩(wěn)，噪聲和震動小，但弧齒錐齒輪對嚙合精度很敏感，齒輪副錐頂稍不吻合就會使工作條件急劇變壞，并加劇齒輪的磨損和使噪聲變大。2. 雙曲面齒輪傳動雙曲面齒輪傳動的特點是主從動齒輪的軸線相互垂直但不相交，且主動齒輪軸線相對從動齒輪軸線向上或向下偏移一距離E，稱為偏移距，如圖3-1所示。當(dāng)偏移距大到一定程度時，可使一個齒輪軸從另一個齒輪軸旁通過。這樣就能在每個齒輪的兩邊布置尺寸

18、緊凄的支承。這對于增強(qiáng)支承剛度、保證輪齒正確嚙合從而提高齒輪壽命大有好處。雙曲面齒輪的偏移距使得其主動齒輪的螺旋角大于從動齒輪的螺旋角。因此，雙曲面?zhèn)鲃育X輪副的法向模數(shù)或法向周節(jié)雖相等，但端面模數(shù)或端面周節(jié)是不等的。主動齒輪的端面模數(shù)或端面周節(jié)大于從動齒輪的。這一情況就使得雙曲面齒輪傳動的主動齒輪比相應(yīng)的螺旋錐齒輪傳動的主動齒輪有更大的直徑和更好的強(qiáng)度和剛度。其增大的程度與偏移距的大小有關(guān)。另外，由于雙曲面?zhèn)鲃拥闹鲃育X輪的直徑及螺旋角都較大，所以相嚙合齒輪的當(dāng)量曲率半徑較相應(yīng)的螺旋錐齒輪當(dāng)量曲率半徑為大，從而使齒面間的接觸應(yīng)力降低。隨偏移距的不同，雙曲面齒輪與接觸應(yīng)力相當(dāng)?shù)穆菪F齒輪比較，負(fù)荷

19、可提高至175。雙曲面主動齒輪的螺旋角較大，則不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)可減少，所以可選用較少的齒數(shù)，這有利于大傳動比傳動。當(dāng)要求傳動比大而輪廓尺寸又有限時，采用雙曲面齒輪更為合理。因為如果保持兩種傳動的主動齒輪直徑一樣，則雙曲面從動齒輪的直徑比螺旋錐齒輪的要小，這對于主減速比i04.5的傳動有其優(yōu)越性。當(dāng)傳動比小于2時，雙曲面主動齒輪相對于螺旋錐齒輪主動齒輪就顯得過大，這時選用螺旋錐齒輪更合理，因為后者具有較大的差速器可利用空間。圖3-1 雙曲面齒輪的偏移距和偏移方向由于雙曲面主動齒輪螺旋角的增大，還導(dǎo)致其進(jìn)入嚙合的平均齒數(shù)要比螺旋錐齒輪相應(yīng)的齒數(shù)多，因而雙曲面齒輪傳動比螺旋錐齒輪傳動工作得更加平

20、穩(wěn)、無噪聲，強(qiáng)度也高。雙曲面齒輪的偏移距還給汽車的總布置帶來方便。2 圓柱齒輪傳動圓柱齒輪傳動廣泛應(yīng)用于發(fā)動機(jī)橫置的前置前驅(qū)動乘用車驅(qū)動橋和雙級主減速器驅(qū)動橋以及輪邊減速器。3 蝸桿傳動蝸桿-蝸輪傳動簡稱蝸輪傳動，在汽車驅(qū)動橋上也得到了一定應(yīng)用。在超重型汽車上，當(dāng)高速發(fā)動機(jī)與相對較低車速和較大輪胎之間的配合要求有大的主減速比(通常814)時，主減速器采用一級蝸輪傳動最為方便，而采用其他齒輪時就需要結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、輪廓尺寸及質(zhì)量均較大、效率較低的雙級減速。與其他齒輪傳動相比，它具有體積及質(zhì)量小、傳動比大、運轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)、最為靜寂無噪聲、便于汽車的總體布置及貫通式多橋驅(qū)動的布置、能傳遞大載荷、使用壽命長

21、、傳動效率高、結(jié)構(gòu)簡單、拆裝方便、調(diào)整容易等一系列的優(yōu)點。其惟一的缺點是耍用昂貴的有色金屬的合金(青銅)制造，材料成本高，因此未能在大批量生產(chǎn)的汽車上推廣。該驅(qū)動橋是為重型卡車設(shè)計，根據(jù)以上的對比分析知，該橋的主減速器齒輪應(yīng)該選用雙曲面齒輪。 主減速器的減速形式選擇主減速器的減速型式分為單級減速、雙續(xù)減速、雙速減速、單級貫通、雙級貫通、主減速及輪邊減速等。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，廣泛用在主減速比i0<7.6的各種中、小型汽車上。單級主減速器都是采用一對螺旋錐齒輪或雙曲面齒輪，也有采用蝸輪傳動的。雙級主減速器由兩級齒輪減速器組成，結(jié)構(gòu)

22、復(fù)雜、質(zhì)量加大，制造成本也顯著增加，因此僅用于主減速比較大(7.6<i012)且采用單級減速不能滿足既定的主減速比和離地間隙要求的重型汽車上。以往在某些中型載貨汽車上雖有采用，但在新設(shè)計的現(xiàn)代中型載貨汽車上已很少見。這是由于隨著發(fā)動機(jī)功率的提高、車輛整備質(zhì)量的減小以及路面狀況的改善，中等以下噸位的載貨汽車往具有更高車速的方向發(fā)展，因而需采用較小主減速比的緣故。雙速主減速器對于載荷及道路狀況變化大、使用條件非常復(fù)雜的重型載貨汽車來說，要想選擇一種主減速比來使汽車在滿載甚至牽引井爬陡坡或通過壞路面時具有足夠的動力性，而在平直而良好的硬路面上單車空載行駛時又有較高的車速和滿意的娥料經(jīng)濟(jì)性，是非

23、常困難的。為了解決這一矛盾，提高汽車對各種使用條件的適應(yīng)性，有的重型汽車采用具有兩種減速比并可根據(jù)行駛條件來選擇檔位的雙速主減速器。它與變速器各檔相配合，就可得到兩倍于變速器的檔位。顯然，它比僅僅在變速器中設(shè)置超速檔，即僅僅改變傳動比而不增加檔位數(shù)，更為有利。當(dāng)然，用雙速主減速器代替半衰期的超速檔，會加大驅(qū)動橋的質(zhì)量，提高制造成本，并要增設(shè)較復(fù)雜的操縱裝置，因此它有時被多檔變速器所代替。單級貫通式主減速器單級貫通式主減速器用于多橋驅(qū)動汽車的貫通橋上，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、主減速器的質(zhì)量較小、尺寸緊湊，并可使中，后橋的大部分零件，尤其是使橋殼、半軸等主要零件具有互換性。它又分為雙曲面齒輪式和蝸輪式兩

24、種結(jié)構(gòu)型式。雙曲面齒輪式單級貫通式主減速器，是利用了雙曲面齒輪傳動主動齒輪軸線相對于從動齒輪軸線的偏移，將一根貫通軸穿過中橋井通向后橋。但這種結(jié)構(gòu)受主動齒輪最少齒數(shù)和偏移距大小的限制，而且主動齒輪的工藝性差，通常主動齒輪的最小齒數(shù)是8，因此主減速比的最大值只能在5左右，故多用于輕型汽車的貫通式驅(qū)動橋。當(dāng)用于大型汽車時刷需增設(shè)輪邊減速器或加大分動器傳動比。蝸輪傳動為布置貫通橋帶來極大方便，且其工作平滑無聲，在結(jié)構(gòu)質(zhì)量較小的情況下也可得到大的傳動比，適于各種噸位貫通橋的布置和汽車的總體布置。但由于需用青銅等有色金屬為材料而未得到推廣。雙級貫通式主減速器用于主減速比i0>5的中、重型汽車的貫通

25、橋。它又有錐齒輪圓柱齒輪式和圓柱齒輪錐齒輪式兩種結(jié)構(gòu)型式。錐齒輪圓柱齒輪雙級貫通式主減速器的特點是有較大的總主減速比(因兩級減速的減速比均大于1)，但結(jié)構(gòu)的高度尺寸大，特別是主動錐齒輪的工藝性差，而從動錐齒輪又需要采用懸臂式安置，支承剛度差，拆裝也不方便。與錐齒輪圓柱齒乾式雙級貫通式主減速器相比，圓柱齒輪錐齒輪式雙級貫通式主減速器的結(jié)構(gòu)緊湊，高度尺寸減小，但其第一級的斜齒圓柱齒輪副的減速比較小，有時甚至等于1。為此，有些汽車在采用這種結(jié)構(gòu)布置的同時，為了加大驅(qū)動橋的總減速比而增設(shè)輪邊減速器；而另一些汽車則將從動錐齒輪的內(nèi)孔做成齒圈并裝入一組行星齒輪減速機(jī)構(gòu)，以增大主減速比。單級(或雙級)主減速

26、器附輪邊減速器礦山、水利及其他大型工程等所用的重型汽車，工程和軍事上用的重型牽引越野汽車及大型公共汽車等，要求有高的動力性，而車速則可相對較低，因此其傳動系的低檔總傳動比都很大。在設(shè)計上述重型汽車、大型公共汽車的驅(qū)動橋時，為了使變速器、分動器、傳動軸等總成不致因承受過大轉(zhuǎn)矩而使它們的尺寸及質(zhì)量過大，應(yīng)將傳動系的傳動比以盡可能大的比率分配給驅(qū)動橋。這就導(dǎo)致了一些重型汽車、大型公共汽車的驅(qū)動橋的主減速比往往要求很大。當(dāng)其值大于12時，則需采用單級(或雙級)主減速器附加輪邊減速器的結(jié)構(gòu)型式，將驅(qū)動橋的一部分減速比分配給安裝在輪轂中間或近旁的輪邊減速器。這樣以來，不僅使驅(qū)動橋中間部分主減速器的輪廓尺寸

27、減小，加大了離地間隙，并可得到大的驅(qū)動橋減速比(其值往往在1626左右)，而且半軸、差速器及主減速器從動齒輪等零件的尺寸也可減小。但輪邊減速器在一個橋上就需要兩套，使驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本提高，因此只有當(dāng)驅(qū)動橋的減速比大于12時，才推薦采用。按齒輪及其布置型式，輪邊減速器有行星齒輪式及普通圓柱齒輪式兩種類型。綜合考慮整車成本和驅(qū)動橋的研發(fā)與制造成本及輸入?yún)?shù)主減速比(i =5.286<7.6)的實際情況，選擇結(jié)構(gòu)簡單，體積小，質(zhì)量輕，制造成本低的單級主減速器。3.1.3 主減速器主、從動錐齒輪的支承型式1 主動錐齒輪的支承在殼體結(jié)構(gòu)及軸承型式已定的情況下，主減速器主動齒輪的支承型式及安置

28、方法，對其支承剛度影響很大，這是齒輪能否正確嚙合并具有較高使用壽命的重要因素之一。 現(xiàn)在汽車主減速器主動錐齒輪的支承型式有以下兩種，懸臂式與騎馬式如圖3-2所示。 懸臂式 齒輪以其輪齒大端一側(cè)的軸頸懸臂式地支承于一對軸承上。為了增強(qiáng)支承剛度，應(yīng)使兩軸承支承中心間的距離齒輪齒面寬中點的懸臂長度大兩倍以上，同時比齒輪節(jié)圓直徑的70%還大，并使齒輪軸徑大于等于懸臂長。當(dāng)采用一對圓錐滾子軸承支承時，為了減小懸臂長度和增大支承間的距離，應(yīng)使兩軸承圓錐滾子的小端相向朝內(nèi)，而大端朝外，以縮短跨距，從而增強(qiáng)支承剛度。圖3-2 主減速器主動齒輪的支承形式及安置方法（a）懸臂式支承 （b）騎馬式支承騎馬式齒輪前、

29、后兩端的軸頸均以軸承支承，故又稱兩端支承式。騎馬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130以下而主動錐齒輪后軸承的徑向負(fù)荷比懸臂式的要減小至1/51/7。齒輪承載能力較懸臂式可提高10%左右。裝載質(zhì)量為2t以上的汽車主減速器主動齒輪都是采用騎馬式支承。但是騎馬式支承增加了導(dǎo)向軸承支座，是主減速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本提高。轎車和裝載質(zhì)量小于2t的貨車，常采用結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量較小、成本較低的懸臂式結(jié)構(gòu)。根據(jù)以上對比分析重型卡車的載荷較大,為了傳遞較大的轉(zhuǎn)矩該車后驅(qū)動橋主動錐齒輪的支承形式應(yīng)該采用騎馬式支承。2 從動錐齒輪的支承主減速器從動錐齒輪的支承剛度依軸承的

30、型式、支承間的距離和載荷在軸承之間的分布即載荷離兩端軸承支承中心的距離c和d(見圖3-4（a）)之比例而定。為了增強(qiáng)支承剛度，支承間的距離（c+d）應(yīng)盡量小。兩端支承多采用圓錐滾子軸承，安裝時應(yīng)使他們的圓錐滾子的大端相向朝內(nèi)，小端相背朝外。為了防止從動齒輪在軸向載荷作用下的偏移，圓錐滾子軸承也應(yīng)預(yù)緊。由于從動錐齒輪軸承是裝在差速器殼上，尺寸較大，足以保證剛度。球面圓錐滾子軸承具有自動調(diào)位的性能，對軸的歪斜的敏感性較小，這一點當(dāng)主減速器從動齒輪軸承的尺寸大時極為重要。向心推力軸承不需要調(diào)整，但僅見于某些小排量轎車的主減速器中。只有當(dāng)采用直齒或人字齒圓柱齒輪時，由于無軸向力，雙級主減速器的從動齒輪

31、才可以安裝在向心球軸承上。圖3-3 主減速器從動錐齒輪的支承型式及安置方法轎車和輕型載貨汽車主減速從動錐齒輪采用無輻式結(jié)構(gòu)并用細(xì)牙螺釘以精度較高的緊配合固定在差建界殼的突緣上。這種方法對增強(qiáng)剛性效果較好，中型和重型汽車主減速從動錐齒輪多采用有幅式結(jié)構(gòu)并有螺栓或鉚釘與差速器殼突緣連結(jié)。在重卡驅(qū)動橋中，為了減小在運行過程中因軸承能力和支承剛度不夠?qū)е慢X隙變化，產(chǎn)生噪音，增加磨損，采用具有較大支承剛度的圓錐滾子軸承。3.2 主減速器基本參數(shù)的選擇與計算載荷的確定主減速器齒輪計算載荷的確定通常是將發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩配以傳動系最低檔傳動比時和驅(qū)動車輪打滑時這兩種情況下作用于主減速器從動齒輪上的轉(zhuǎn)矩(Tje、

32、Tjh)的較小者，作為載貨汽車和越野汽車在強(qiáng)度計算中用以驗算主減速器從動齒輪最大應(yīng)力的計算載荷。即 （3-1） （3-2）式中Temax發(fā)動機(jī)量大轉(zhuǎn)矩，N·m；iTL由發(fā)動機(jī)到所計算的主減速器從動齒輪之間的傳動系最低檔傳動比； 上述傳動部分的效率，取=0.9； K0超載系數(shù)，對于一般載貨汽車、礦用汽車和越野汽車以及液力傳動的各類汽車取K0=1； n該車的驅(qū)動橋數(shù)目； G2汽車滿載時一個驅(qū)動橋給水平地面的最大負(fù)荷，N；對后橋來說還應(yīng)考慮到汽車加速時的負(fù)荷增大量； 輪胎對路面的附著系數(shù)，對于安裝一般輪胎的公路用汽車，取=0.85；對越野汽車取=1.0；對于安裝專門的肪滑寬輪胎的高級轎車取

33、=1.25； rr一車輪的滾動半徑，m；，一一分別為由所計算的主減速器從動齒輪到驅(qū)動輪之間的傳動效率和減速比(例如輪邊減速器等)。本文中 3-3 =24262.74 NM =60642.2 NM3.2.2 主減速器齒輪基本參數(shù)的確定后橋主、從動齒輪的齒數(shù)根據(jù)整車匹配參數(shù)計算給定Z1=7, Z2=37，其它參數(shù)取發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩配以傳動系最低檔傳動比時作用在從動齒輪的扭矩與汽車驅(qū)動輪打滑時作用在從動齒輪上的扭矩中的最小值。因此，根據(jù)以上計算結(jié)果，取發(fā)動機(jī)引起的扭矩=24262.74 NM根據(jù)計算結(jié)果齒輪參數(shù)如3-2所示:表 3-2 主從動齒輪參數(shù)表齒輪參數(shù)主動齒輪從動齒輪齒數(shù)737端面模數(shù)13.1

34、0齒寬 （mm）76偏置距 （mm）70節(jié)錐角面錐角根錐角中點螺旋角分度圓直徑 （mm）91.7484.7中點分度圓直徑 （mm）84.85410.71螺旋方向左右法向壓力角軸交角刀盤直徑 （mm）266.70 （10.50 英寸）3.3 主減速器錐齒輪強(qiáng)度的計算在完成主減速器齒輪的幾何計算后，應(yīng)驗算其強(qiáng)度，進(jìn)行強(qiáng)度計算，以保證其有足夠的強(qiáng)度和壽命以及安全可靠地工作。齒輪的損壞形式常見的有輪齒折斷、齒面點蝕及剝落、齒面膠合、齒面磨損。，齒輪的使用壽命除與設(shè)計的正確與否有直接關(guān)系外，在實際生產(chǎn)中也往往會由于材料、加工精度、熱處理、裝配調(diào)整以及使用條件的不當(dāng)而發(fā)生損壞。但正確的設(shè)計應(yīng)是減少或避免上

35、述損壞的一項重要措施。強(qiáng)度驗算則是進(jìn)行正確設(shè)計的一個方面。目前的強(qiáng)度計算多為近似計算，在汽車工業(yè)中確定齒輪強(qiáng)度的主要依據(jù)是臺架試驗及道路試驗，以及在實際使用中的情況，強(qiáng)度計算可供參考。單位齒長上的圓周力 （3-4）式中p單位齒長上的圓角力，Nmm；P作用在齒輪上的圓周力，N，按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Teamx和最大附著力矩兩種載荷工況進(jìn)行計算；F一從動齒輪的齒面寬，mm。由于本文計算主、從動齒輪參數(shù)時以發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)距進(jìn)行計算的，因此，計算圓周力時仍以發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)距計算，則 （3-5）式中Temax發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，N·m；ig變速器傳動比，常取1檔及直接檔進(jìn)行計算；d1主動齒輪節(jié)圓直徑，mm。

36、對于多橋驅(qū)動汽車應(yīng)考慮驅(qū)動橋數(shù)及分動器傳動比。根據(jù)I檔計算單位齒長上的圓周力=1429N/mm根據(jù)直接檔計算單位齒長上的圓周力=250 N/mm表3-3 許用單位齒長上的圓周力p N/mm車型按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計算按最大附著力矩計算附著系數(shù)1檔2檔直接檔轎車8935363218930.85貨車142925014290.85公共汽車9822140.85牽引汽車5362500.65根據(jù)以上計算對照表格可知驅(qū)動橋橋主從動齒輪耐磨性較好。3.3.2 輪齒的彎曲強(qiáng)度計算汽車主減速器螺旋錐齒輪與雙曲面齒輪輪齒的計算彎曲應(yīng)力 (Nmm2)為 （3-6）式中Tj齒輪的計算轉(zhuǎn)矩，N·m，對于主動齒輪還需

37、將上述計算轉(zhuǎn)矩?fù)Q算到主動齒輪上；K0一超載系數(shù)；Ks尺寸系數(shù)，反映材料性質(zhì)的不均勻性，與齒輪尺寸及熱處理等有關(guān)。當(dāng)端面模數(shù)m1.6mm時，Ks=；Km載荷分配系數(shù)，當(dāng)兩個齒輪均用騎馬式支承型式時，Km1.001.10；當(dāng)一個齒輪用騎馬式支承時，Km1.101.25。支承剛度大時取小值；Kv質(zhì)量系數(shù)，對于汽車驅(qū)動橋齒輪，當(dāng)輪齒接觸良好、周節(jié)及徑向跳動精度高時，可取Kv1；F一計算齒輪的齒面寬，mm；Z計算齒輪的齒數(shù)；m端面模數(shù)，mm；J一計算彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)此后橋取J=0.255，Ks =0.8474則=367.58 <=700 表3-4 汽車驅(qū)動橋齒輪的許用應(yīng)力計算載荷主減速器齒輪的

38、許用彎曲應(yīng)力主減速器齒輪的許用接觸應(yīng)力差速器齒輪的許用彎曲應(yīng)力按計算得出的最大計算轉(zhuǎn)矩Tje，Tj中的較小者 7002800980按平均計算轉(zhuǎn)矩Tjm 210.91750210.9那么齒輪的彎曲強(qiáng)度安全系數(shù)n為=故此后橋齒輪能滿足彎曲強(qiáng)度要求。3.3.3 輪齒的接觸強(qiáng)度計算圓錐齒輪與雙曲面齒輪齒面的計算接觸應(yīng)力 (MPa)為 (3-7)式中T1、T1max分別為主動齒輪的工作轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩，N·m；Cp材料的彈性系數(shù)，對于鋼制齒輪副取232.6N1/2mm；d1主動齒輪節(jié)圓直徑，mm；Kf表面質(zhì)量系數(shù)，對于制造精確的齒輪可取Kf=1；F齒面寬，mm，取齒輪副中的較小值(一般為從動齒輪

39、齒面寬)；J一一計算接觸應(yīng)力的綜合系數(shù)此后橋J=0.16，T1max =通常式(3-8)簡化為： (3-8) 則 =2443.7MPa<2800MPa 那么齒輪的接觸強(qiáng)度安全系數(shù)n為: 故此后橋齒輪能滿足接觸強(qiáng)度要求。34 主減速器軸承的計算軸承的計算主要是計算軸承的壽命。通常是根據(jù)主減速器的結(jié)構(gòu)尺寸初步選定軸承的型號，然后驗算軸承壽命。在驗算之前，首先應(yīng)求出作用在齒輪上的軸向力、徑向力，然后再求出軸承反力，以確定軸承載荷。圖3-4 主減速器主動錐齒輪的受力簡圖3.4.1 錐齒輪的軸向力和徑向力計算齒寬中點處的圓周力為：P=2T/d 3-9 式中：T作用在該齒輪上的轉(zhuǎn)矩，作用在主減速器主

40、動齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩，經(jīng)計算知T為5100 N.m；dm為該齒輪齒面寬中點的分度圓直徑，d1m=84.85mm, d2m=410.71mm；所以，P1=115940N, P2=118150N主動錐齒輪的軸向力和徑向力表3-5 螺旋錐齒輪軸向力及徑向力主動齒輪螺旋方向：左主動齒輪旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)方向：順時針 軸向力A主動齒輪A=從動齒輪A= 徑向力R主動齒輪R=從動齒輪R=根據(jù)表3-5可算出主、從動錐齒輪的軸向力和徑向力，即：主動錐齒輪：A=127.81KN R=41.35KN從動錐齒輪：A=41.35kN R=127.81kN3.4.2 錐齒輪軸承的載荷計算與軸承強(qiáng)度校核軸承的軸向載荷，就是上述的齒

41、輪軸向力，而軸承的徑向載荷則是上述齒輪徑向力、圓周力及軸向力這三者所引起的軸向徑向支承反力的向量和。當(dāng)主減速器的齒輪尺寸、支承型式和軸承位置已確定，則可計算出軸承的徑向載荷。 圖3-5 主減速器軸承的布置尺寸（a）懸臂式支承的主動錐齒輪；（b）騎馬式支承的主動錐齒輪；（c）騎馬式支承、單級減速的從動錐齒輪（1）懸臂式支承主動錐齒輪的軸承徑向載荷如圖3-9 (a)所示，軸承A,B的徑向載荷分別為RA，RBRA= （3-10）RB= （3-11）式中：P,A,R見表3-5；d1m為主動錐齒輪齒面寬中點的分度圓直徑 （2）騎馬式（跨置式）主,從動錐齒輪軸承的徑向載荷 如圖3-9 (c)所示,軸承C,

42、D的徑向載荷分別為RC，RDRC= （3-12）RD= （3-13）式中：P,A,R見表3-5；d2m為從動錐齒輪齒面寬中點的分度圓直徑；此重卡的主減速器軸承均采用跨置式,經(jīng)過計算得主動齒輪徑向載荷為RA =66.55KN, RB =50.85KN;從動齒輪的徑向載荷RC =67.07KN, RD =50.22KN。（3）主減速器軸承的壽命計算 當(dāng)求出軸承的徑向載荷R和軸向載荷A以后，即可按下式求軸承的當(dāng)量動載荷Q： Q=XR+YA N （3-14）式中：X徑向系數(shù)；Y軸向系數(shù)對單列圓錐滾子軸承來說，當(dāng)時，X=1,Y=0；當(dāng)時，X=0.4，Y值及判斷參數(shù)e見軸承手冊或產(chǎn)品樣本。額定壽命L：LA

43、=×106 （3-15）式中：C額定動載荷，N；其值查軸承手冊；ft溫度系數(shù)，取0.95； fp載荷系數(shù)，取1.2；壽命系數(shù)，對滾子軸承取=10/3；在實際計算中，常以工作小時數(shù)表示軸承的額定壽命： （3-16）式中：n軸承的計算轉(zhuǎn)速，r/min；對于無輪邊減速的驅(qū)動橋來說，主減速器從動錐齒輪軸承的計算轉(zhuǎn)速n2= r/min （3-17） 式中：rr輪胎滾動半徑，m； Vam汽車的平均行駛速度，km/h；對于貨車取3035km/h。主減速器主動齒輪和兩級減速的中間軸齒輪的軸承的計算載荷，可根據(jù)上式乘以相應(yīng)的減速比求得。主動錐齒輪軸承A,B采用雙列圓錐滾子軸承，一下為其壽命計算：軸承A

44、選用軸承型號為352212E，因，X=0.4，Y=1.6 軸承A的額定壽命： LA=1.9×108；Lh=2.8×103 h軸承B選用軸承型號351306E，因，X=1，Y=0 軸承B的額定壽命： LB=2.9×108；Lh=3.7×103h從動錐軸承C,D采用單列圓錐滾子的壽命計算：軸承C選用32314型號軸承，因，所以X=1,Y=0軸承C的額定壽命：LC =1.6×1012；Lh=1.2×108h軸承D選用32314型號軸承，因，所以X=1,Y=0軸承D的額定壽命：LD=1.9×1011；Lh=7.2×107h

45、經(jīng)校核可得所選軸承滿足設(shè)計要求。3.5 主減速器齒輪的材料及熱處理汽車驅(qū)動橋主減速器的工作相當(dāng)繁重，與傳動系其他齒輪比較，它具有載荷大、作用時間長、載荷變化多、帶沖擊等特點。其損壞形式主要有齒板彎曲折斷、齒面疲勞點蝕(剝落)、磨損和擦傷等。據(jù)此對驅(qū)動橋齒輪的材料及熱處理應(yīng)有以下要求：（1）具有高的彎曲疲勞強(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；（2）輪齒芯部應(yīng)有適當(dāng)?shù)捻g性以適應(yīng)沖擊載荷，避免在沖擊載荷下輪齒根部折斷；（3）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)律性易控制，以提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少制造成本并降低廢品率；（4）選擇齒輪材料的合金元素時要適

46、應(yīng)我國的情況。例如，為了節(jié)約鎳、鉻等我國發(fā)展了以錳、釩、硼、鈦、鉬、硅為主的合金結(jié)構(gòu)鋼系統(tǒng)。汽車主減速器和差速器圓錐齒輪與雙曲面齒輪目前均用滲碳合金鋼制造。常用的鋼號有20CrMnTi，22CrMnMo，20CrNiMo，20MnVB和20Mn2TiB。用滲碳合金鋼制造齒輪，經(jīng)滲碳、淬火、回火后，輪齒表面硬度可高達(dá)HRC5864，而芯部硬度較低，當(dāng)端面模數(shù)m>8時為HRC2945，當(dāng)m<8時為HRC3245。對于滲碳層深度有如下的規(guī)定：當(dāng)端面模數(shù)m5時，為0.91.3mm；m>58時，為1.01.4mm；m>8時，為1.21.6mm。由于新齒輪潤滑不良，為了防止齒輪在運

47、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0.0050.0100.020mm的磷化處理或鍍銅、鍍錫。這種表面鍍層不應(yīng)用于補償零件的公差尺寸，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。4 差速器總成的設(shè)計根據(jù)汽車行駛運動學(xué)的要求和實際的車輪、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

48、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，還會因為不能按所要求的瞬時中心轉(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

49、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動學(xué)要求。4.1 差速器結(jié)構(gòu)形式選擇差速器的分類可按用途(如圖4-1所示)也可按其工作特性分類(如圖4-2所示)。圖4-1 差速器按用途分類圖4-2 差速器按工作特性分類從經(jīng)濟(jì)性和平穩(wěn)性考慮，后橋選用結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、工作平穩(wěn)、制造方便，用于公路汽車也很可靠的普通對稱式圓錐行星齒輪差速器。4.2 差速器齒輪主要參數(shù)選擇（1）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。故行星齒輪數(shù)目定為4。（2）行星齒輪球面半徑RB(mm)的確定 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RB，它就是行星齒輪的安裝尺寸，實際上代替了差速器圓錐齒輪的節(jié)錐距，在