第7章 驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)(羅永革)

第一節(jié)概述

第二節(jié)驅(qū)動(dòng)橋的選型第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)

第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)

第五節(jié)半軸設(shè)計(jì)第7章驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)第一節(jié)概述1)所選擇的主減速器傳動(dòng)比應(yīng)使汽車具有最佳的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。

2)保證車輛有必要的離地間隙，提高汽車通過性。

3)工作平穩(wěn)，性能可靠，噪聲較小。

4)應(yīng)能充分利用汽車的驅(qū)動(dòng)力，傳動(dòng)效率較高。

5)在強(qiáng)度和剛度條件滿足的情況下，應(yīng)盡可能使質(zhì)量較小，以改善汽車平順性。

6)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，與懸架等系統(tǒng)協(xié)調(diào)較好，制造容易，維修方便。第二節(jié)驅(qū)動(dòng)橋的選型圖7-1驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式

a)普通的非斷開驅(qū)動(dòng)橋b)帶有擺動(dòng)半軸的非斷開式驅(qū)動(dòng)橋c)斷開式驅(qū)動(dòng)橋第二節(jié)驅(qū)動(dòng)橋的選型圖7-2非斷開式驅(qū)動(dòng)橋

1—鎖緊螺母2—鍵3—輪轂4—橋殼5—差速裝置6—半軸7—軸承第二節(jié)驅(qū)動(dòng)橋的選型圖7-3非斷開式驅(qū)動(dòng)橋與懸架的安裝關(guān)系

a)彈性元件為前軸帶卷耳的縱置鋼板彈簧b)彈性元件為前端組合式鉸接的縱置鋼板彈簧

c)彈性元件為兩端采用橡膠支撐的縱置鋼板彈簧d)彈性元件為螺旋彈簧

1—驅(qū)動(dòng)橋2—車架3—縱置鋼板彈簧4—鋼板彈簧卷耳5—螺旋彈簧6—上推力桿

7—縱向推力桿8—彈性鉸鏈第二節(jié)驅(qū)動(dòng)橋的選型圖7-4斷開式驅(qū)動(dòng)橋

1—減振器2—懸架彈簧3—車輪傳動(dòng)萬向軸4—主減速器5—擺臂軸6—懸架擺臂7—車輪第二節(jié)驅(qū)動(dòng)橋的選型圖7-5斷開式驅(qū)動(dòng)橋常用布置形式

a)雙橫臂式導(dǎo)向裝置與斷開式驅(qū)動(dòng)橋b)、c)單縱臂式導(dǎo)向裝置與斷開式驅(qū)動(dòng)橋

d)單斜臂式導(dǎo)向裝置與斷開式驅(qū)動(dòng)橋

1—橡膠墊2—車廂地板3—縱向推力桿4—螺旋彈簧5—右段驅(qū)動(dòng)橋殼(與主減速器殼鉸接)6—主減速器

7—彈性鉸鏈8—制動(dòng)底板9—懸架擺臂第二節(jié)驅(qū)動(dòng)橋的選型圖7-6非貫通式多橋驅(qū)動(dòng)示意圖

1—發(fā)動(dòng)機(jī)2、4、5—驅(qū)動(dòng)橋3—變速器6—分動(dòng)器第二節(jié)驅(qū)動(dòng)橋的選型圖7-7貫通式多橋驅(qū)動(dòng)示意圖

1—發(fā)動(dòng)機(jī)2、4、6、7—驅(qū)動(dòng)橋3—變速器5—分動(dòng)器第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式的選擇

二、主減速器主、從動(dòng)錐齒輪的支撐方案

三、主減速器齒輪主要參數(shù)的選擇一、主減速器結(jié)構(gòu)形式的選擇1.主減速器的結(jié)構(gòu)形式

2.主減速器的齒輪形式

3.主減速器的減速形式1.主減速器的結(jié)構(gòu)形式圖7-8弧齒錐齒輪傳動(dòng)2.主減速器的齒輪形式(1)弧齒錐齒輪傳動(dòng)如圖7-8所示，弧齒錐齒輪傳動(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。

(2)雙曲面齒輪傳動(dòng)雙曲面齒輪傳動(dòng)的主、從動(dòng)齒輪的軸線相互垂直而不相交，主動(dòng)齒輪軸線相對(duì)從動(dòng)齒輪軸線在空間偏移一個(gè)距離e，此距離稱為偏移距，如圖7-9所示。

(3)圓柱齒輪傳動(dòng)圓柱齒輪傳動(dòng)(見圖7-10)一般采用斜齒輪，廣泛應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)橫向前置且前驅(qū)動(dòng)的乘用車驅(qū)動(dòng)橋和雙級(jí)主減速器貫通式驅(qū)動(dòng)橋以及輪邊減速器中。

(4)蝸桿傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)(見圖7-11)與錐齒輪傳動(dòng)相比有如下優(yōu)點(diǎn)：在輪廓尺寸和結(jié)構(gòu)質(zhì)量較小的情況下，可得到較大的傳動(dòng)比(可大于7)；在任何轉(zhuǎn)速下使用均能工作得非常平穩(wěn)且無噪聲；便于汽車的總布置及貫通式多橋驅(qū)動(dòng)的布置；能傳遞大的載荷，使用壽命長(zhǎng)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便，調(diào)整容易。圖7-9雙曲面齒輪偏移2.主減速器的齒輪形式圖7-10圓柱齒輪傳動(dòng)2.主減速器的齒輪形式3.主減速器的減速形式(1)單級(jí)主減速器單級(jí)主減速器(見圖7-12)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、尺寸緊湊、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于主傳動(dòng)比i0≤7的汽車上。

(2)雙級(jí)主減速器雙級(jí)主減速器主要有四種結(jié)構(gòu)方案：第一級(jí)為錐齒輪，第二級(jí)圓柱齒輪；第一級(jí)為錐齒輪，第二級(jí)行星齒輪；第一級(jí)為行星齒輪，第二級(jí)錐齒輪；第一級(jí)為圓柱齒輪，第二級(jí)錐齒輪。

(3)雙速主減速器為充分提高汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，有些汽車裝用具有兩擋傳動(dòng)比的主減速器，即雙速主減速器。

(4)貫通式主減速器有些多軸汽車，為使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、部件通用性好以及便于形成系列產(chǎn)品，常采用貫通式驅(qū)動(dòng)橋。

(5)單雙級(jí)主減速器附輪邊減速器對(duì)于某些重型汽車、越野車或大型客車，為了得到更大的牽引力，勢(shì)必要增加驅(qū)動(dòng)橋主減速器的主傳動(dòng)比，但這造成主減速器外形尺寸的增大和汽車離地間隙的減小。圖7-12單級(jí)主減速器3.主減速器的減速形式圖7-13雙級(jí)主減速器3.主減速器的減速形式圖7-14錐齒輪-行星齒輪式雙速主減速器

1—從動(dòng)錐齒輪2—齒圈3—行星齒輪4—行星齒輪軸5—換擋用接合齒輪6—掛低擋用接合齒3.主減速器的減速形式圖7-15錐齒輪-圓柱齒輪式雙速主減速器3.主減速器的減速形式圖7-16雙曲面齒輪式單級(jí)貫通式主減速器3.主減速器的減速形式圖7-17蝸桿式單級(jí)貫通式主減速器3.主減速器的減速形式圖7-18錐齒輪-圓柱齒輪式雙級(jí)貫通式主減速器3.主減速器的減速形式圖7-19圓柱齒輪-錐齒輪式雙級(jí)貫通式主減速器

a)帶軸間差速器的結(jié)構(gòu)b)不帶軸間差速器的結(jié)構(gòu)3.主減速器的減速形式圖7-20行星齒輪式輪邊減速器

1—行星齒輪2—齒圈3—太陽(yáng)輪4—輪轂3.主減速器的減速形式圖7-21主、從動(dòng)齒輪的布置

a)主動(dòng)齒輪在從動(dòng)齒輪垂直上方b)主動(dòng)齒輪在從動(dòng)齒輪垂直下方3.主減速器的減速形式二、主減速器主、從動(dòng)錐齒輪的支撐方案1.主動(dòng)錐齒輪的支撐

2.從動(dòng)錐齒輪的支撐1.主動(dòng)錐齒輪的支撐圖7-22主動(dòng)錐齒輪懸臂式支撐形式1.主動(dòng)錐齒輪的支撐圖7-23主動(dòng)錐齒輪跨置式支撐形式2.從動(dòng)錐齒輪的支撐圖7-24從動(dòng)錐齒輪支撐2.從動(dòng)錐齒輪的支撐圖7-26有輻式從動(dòng)錐齒輪支撐三、主減速器齒輪主要參數(shù)的選擇1.主減速比i0的確定

2.驅(qū)動(dòng)橋的離地間隙

3.主減速器齒輪計(jì)算載荷的確定

4.錐齒輪主要參數(shù)的選擇

5.主減速器弧齒錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算

6.錐齒輪的材料及熱處理4.錐齒輪主要參數(shù)的選擇(1)主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)z1和z2

(2)從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑D2和端面模數(shù)ms對(duì)于單級(jí)主減速器，D2對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼尺寸有影響，D2大將影響橋殼的離地間隙，D2小則影響跨置式主動(dòng)齒輪的前支撐座的安裝空間和差速器的安裝。

(3)主、從動(dòng)錐齒輪齒面寬度b1和b2錐齒輪齒面過寬并不能增大齒輪的強(qiáng)度和壽命，反而會(huì)導(dǎo)致因錐齒輪輪齒小端齒溝變窄引起的切削刀頭頂面寬過窄及刀尖圓角過小。

(4)雙曲面齒輪副偏移距e雙曲面齒輪副偏移距e值過大將使齒面縱向滑動(dòng)過大，從而引起齒面早期磨損和擦傷；e值過小，則不能發(fā)揮雙曲面齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)。

(5)中點(diǎn)螺旋角β螺旋角沿齒寬是變化的，輪齒大端的螺旋角最大，輪齒小端的螺旋角最小。

(6)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。

(7)法向壓力角α法向壓力角α大一些可以增加輪齒強(qiáng)度，減少齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)。(1)主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)z1和z21)為了磨合均勻，z1、z2之間應(yīng)避免有公約數(shù)。

2)為了得到理想的齒面重合度和高的輪齒抗彎強(qiáng)度，主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)和應(yīng)不小于40。

3)為了嚙合平穩(wěn)、噪聲小和具有高的抗疲勞強(qiáng)度，對(duì)于乘用車，z1一般不少于9；對(duì)于商用車，z1一般不少于6。

4)當(dāng)主傳動(dòng)比i0較大時(shí)，應(yīng)盡量使z1取得小些，以便得到滿意的離地間隙。

5)對(duì)于不同的主傳動(dòng)比，z1和z2應(yīng)有適宜的搭配。5.主減速器弧齒錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算(1)單位齒長(zhǎng)上的圓周力

(2)輪齒的強(qiáng)度計(jì)算

(3)輪齒的接觸疲勞強(qiáng)度(2)輪齒的強(qiáng)度計(jì)算圖7-28彎曲度計(jì)算用綜合系數(shù)J

(用于平均壓力角為22°30′的雙曲面齒輪)(3)輪齒的接觸疲勞強(qiáng)度圖7-29接觸強(qiáng)度計(jì)算用綜合系數(shù)J

(用于平均壓力角為22°30′的雙曲面齒輪)6.錐齒輪的材料及熱處理1)具有高的彎曲疲勞強(qiáng)度和表面接觸疲勞強(qiáng)度，齒面具有高的硬度以保證有高的耐磨性。

2)輪齒心部應(yīng)有適當(dāng)?shù)捻g性以適應(yīng)沖擊載荷，避免在沖擊載荷作用下齒根折斷。

3)鑄造性能、切削加工性能及熱處理性能良好，熱處理后變形小或變形規(guī)律容易控制。

4)選擇合金材料時(shí)，盡量少用含鎳(Ni)、鉻(Cr)元素