長安悅翔轎車驅(qū)動橋設(shè)計

北京理工大學(xué)珠海學(xué)院二〇二〇屆本科生畢業(yè)設(shè)計長安悅翔轎車驅(qū)動橋設(shè)計摘要車輛底盤設(shè)計中，有一個關(guān)鍵的傳動系統(tǒng)組成部分，即驅(qū)動橋。其主要功用有兩點，一是傳遞地面對車身的各方向的力、轉(zhuǎn)矩等載荷，二是對車身起支承作用，負擔(dān)汽車的載重。驅(qū)動橋的主要組成部件有主減速器、差速器、半軸、橋殼等，分別承擔(dān)不同的功用，也是本次設(shè)計的重點。驅(qū)動橋的設(shè)計對于車輛的各項性能影響巨大，不同的結(jié)構(gòu)形式，選取不同的參數(shù)尺寸，都會直接或間接的影響到車輛的經(jīng)濟性、操控平穩(wěn)性以及動力性能。因此，對于整車設(shè)計來說，驅(qū)動橋的設(shè)計是至關(guān)重要的，稍有偏差，便會嚴(yán)重威脅到車輛行駛的安全，甚至危及乘客的生命。本文的主要內(nèi)容為完成長安悅翔的驅(qū)動橋設(shè)計。首先，根據(jù)本科期間所學(xué)內(nèi)容知識，采用傳統(tǒng)的驅(qū)動橋設(shè)計方法，收集該車型的資料，并根據(jù)有關(guān)文獻，學(xué)習(xí)驅(qū)動橋的有關(guān)工作原理，結(jié)構(gòu)特性，制定了具有較高可行性的設(shè)計思路流程，完成驅(qū)動橋各主要部件的設(shè)計計算。經(jīng)過反復(fù)校核修改，最終確定合理的驅(qū)動橋設(shè)計參數(shù)，并根據(jù)計算結(jié)果，借助計算機AutoCAD等繪圖軟件完成圖紙。關(guān)鍵詞：汽車驅(qū)動橋主減速器差速器半軸

AbstractInvehiclechassisdesign,thereisakeypartofthetransmissionsystem,thatis,thedriveaxle.Itsmainfunctionhastwopoints,oneistotransferthedirectionofthecarinthefaceoftheforce,torqueandotherloads,thesecondistosupportthebody,theburdenofthecarload.Themaincomponentsofthedriveaxlearethemainreducer,differential,halfshaft,axlehousing,etc.,whichbeardifferentfunctionsrespectively,andarealsothefocusofthisdesign.Thedesignofthedriveaxlehasagreatimpactontheperformanceofthevehicle.Differentstructuralformsanddifferentparametersizeswilldirectlyorindirectlyaffectthevehicle'seconomy,handlingstabilityanddynamicperformance.Therefore,forthewholevehicledesign,thedesignofthedriveaxleiscrucial,alittledeviation,willseriouslythreatenthesafetyofthevehicle,orevenendangerthelivesofpassengers.Themaincontentofthispaperistocompletethedesignofdriveaxle.Firstofall,accordingtotheknowledgelearnedduringtheundergraduateperiod,thetraditionaldriveaxledesignmethodwasadoptedtocollectthedataofthismodel,andtherelevantworkingprinciplesandstructuralcharacteristicsofthedriveaxlewerelearnedaccordingtotherelevantliterature.Adesignthinkingprocesswithhighfeasibilitywasdevelopedtocompletethedesignandcalculationofthemainpartsofthedriveaxle.Afterrepeatedcheckingandmodification,thereasonabledesignparametersofthedriveaxlearefinallydetermined,andaccordingtothecalculationresults,thedrawingsarecompletedwiththehelpofcomputerAutoCADandotherdrawingsoftware.Keywords:automobiledriveaxlemainreducerdifferentialhalfshaft

目錄TOC\o"1-3"\h\u長安悅翔汽車驅(qū)動橋設(shè)計 1誠信承諾書 2長安悅翔轎車驅(qū)動橋設(shè)計 3摘要 3Abstract 41緒論 71.1 課題研究目的及意義 71.2 驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案的選定 72主減速器設(shè)計 92.1主減速器的結(jié)構(gòu)形式 92.2主減速器的類型 92.3主減速器主、從動圓柱齒輪的支承形式； 112.4主減速器的基本參數(shù)選擇與計算 112.4.1主減速比的確定 112.4.2主減速器齒輪計算載荷的確定 132.4.3主減速器齒輪基本參數(shù)的選擇 152.4.5主減速器齒輪參數(shù)表 193差速器的設(shè)計 213.1差速器結(jié)構(gòu)形式選擇 213.2普通錐齒輪式差速器齒輪設(shè)計 223.2.1差速器齒輪的基本參數(shù)的選擇 223.2.2差速器齒輪幾何尺寸與強度的計算 243.2.3汽車行星齒輪和半軸齒輪的參數(shù)表 264半軸的設(shè)計 274.1半軸的型式 274.2半軸的設(shè)計計算 274.3半軸的強度較核 284.3.1三種可能工況 284.3.2半浮式半軸計算載荷的確定 294.3.3半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及材料與熱處理 315萬向節(jié)的設(shè)計 335.1萬向節(jié)的選擇 335.2萬向節(jié)結(jié)構(gòu) 335.3萬向節(jié)的材料及熱處理 345.4萬向節(jié)設(shè)計計算 346結(jié)論與展望 377參考文獻 388致謝 39附錄 40

1緒論課題研究目的及意義隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，在改革開放的勢頭下，我國的汽車行業(yè)也是不斷創(chuàng)新，勇于突破。人民收入的日益增加，“一戶一車”甚至“一戶兩車”已經(jīng)不再是夢想。汽車，作為一種代步工具，在我國的銷量逐年上升。汽車產(chǎn)業(yè)也成為了拉動我國經(jīng)濟發(fā)展的領(lǐng)頭羊之一。汽車行業(yè)的高速發(fā)展，客戶的要求也越來越高，逐步往高性價比、舒適性，輕便性追求。其中，轎車是私人購車的熱門車型，加之政府鼓勵大眾購買一些經(jīng)濟型的轎車。因此，以性價比著稱的長安悅翔車型受到許多客戶的喜愛，據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，2019年該車型的銷量居全球首位，故本次也選取其作為參考車型本次畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容是完成長安悅翔驅(qū)動橋的整體設(shè)計計算，結(jié)合本科期間所學(xué)知識，除了有助于充分掌握了解汽車驅(qū)動橋有關(guān)知識外，也是一次極具綜合性的復(fù)習(xí)測試，并且鍛煉了CAD等計算機繪圖軟件的使用能力，對于將來的就業(yè)十分有幫助。驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案的選定現(xiàn)今市場上，前置前驅(qū)是大多數(shù)轎車選擇的布置形式，僅有少量高級轎車，采取后置后驅(qū)，以加強車輛的動力性能。本次設(shè)計為長安悅翔車型，驅(qū)動輪和轉(zhuǎn)向輪均為前輪，所以轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋是前橋。本次長安悅翔的驅(qū)動橋設(shè)計屬于轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋。轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋，顧名思義，即驅(qū)動橋除其本身基礎(chǔ)功用外，還將承擔(dān)轉(zhuǎn)向功能。當(dāng)駕駛員進行轉(zhuǎn)向操作時，轉(zhuǎn)向器將方向盤受到駕駛員施加的力矩傳導(dǎo)給轉(zhuǎn)向桿，此時驅(qū)動橋起到傳遞扭矩的作用。此外，驅(qū)動橋還能夠?qū)⒆兯倨鬏敵龅墓β氏蜍囕唫鲗?dǎo)，進而使車輪轉(zhuǎn)動。因為本次車型采用獨立懸架設(shè)計，所以在驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)形式的選擇上，我們也相應(yīng)的選擇斷開式驅(qū)動橋，又稱作獨立懸架驅(qū)動橋。該結(jié)構(gòu)的驅(qū)動橋并不具備整體梁架或外殼，左右驅(qū)動輪之間也不采用剛性軸聯(lián)結(jié)，因此稱作斷開式。由于選擇橋殼分段形式，因此當(dāng)左右驅(qū)動輪在行駛過程中獨立地上下跳動時，左右橋殼或套管也相對于車廂或車架存在相對運動。該類型結(jié)構(gòu)的驅(qū)動橋，主減速器與差速器通常在驅(qū)動橋中段位置懸置在車廂底板或車架上，也有一部分設(shè)計選擇將兩者連接于脊梁式車架。在該結(jié)構(gòu)形式驅(qū)動橋的設(shè)計計算過程中，主減速器、差速器以及部分傳動系統(tǒng)的質(zhì)量，因為其結(jié)構(gòu)特點，我們將其稱之為簧上質(zhì)量，注意代入計算。由上述分析可知，根據(jù)本次設(shè)計參考車型的結(jié)構(gòu)特點，本文采用斷開式結(jié)構(gòu)形式的驅(qū)動橋。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是簧下質(zhì)量輕，且離地間隙距離大，因此對于車輛平均行駛速度的增加以及操控平穩(wěn)性的優(yōu)化都有所幫助；缺點是該結(jié)構(gòu)形式相對復(fù)雜，工藝要求較高，因此成本較高。但又由于該結(jié)構(gòu)形式承受載荷較輕，因此驅(qū)動橋各零部件的磨損情況較輕，使用壽命長，故后期保養(yǎng)成本降低，所以仍舊廣泛應(yīng)用各經(jīng)濟型轎車中。

2主減速器設(shè)計2.1主減速器的結(jié)構(gòu)形式在設(shè)計主減速器時，需要考慮多方面的影響因素，如齒輪類型，減速方式，主、從動齒輪的裝配等等。首先，在主減速形式的選擇上，我們應(yīng)當(dāng)考慮汽車車型、常用的工況以及驅(qū)動橋的數(shù)量和安裝方案，同時，離地間隙也是一個很重要的影響因素，確定主減速比后，再選取合適的主減速形式。主減速比的選取應(yīng)當(dāng)充分考慮車輛的經(jīng)濟性與動力性。根據(jù)有關(guān)參考文獻總結(jié)后可得出，在設(shè)計主減速器、差速器過程中應(yīng)當(dāng)注意以下原則：防止驅(qū)動橋工作運轉(zhuǎn)時同懸架導(dǎo)向機構(gòu)相互干涉，保證協(xié)調(diào)配合；為保證車輛的燃油經(jīng)濟性與動力性在符合車型要求的條件下達到最佳，應(yīng)選擇合適的主減速比；結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，降低制造成本，裝配難度小；傳動機構(gòu)的設(shè)置應(yīng)考慮到轉(zhuǎn)速、載荷的變化，保證多種情況下的傳動效率；設(shè)計時注意齒輪傳動件的運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性，減輕噪聲；在剛度、強度符合標(biāo)準(zhǔn)的條件下，設(shè)計時遵循輕量化原則，提升車輛的平順性；驅(qū)動橋設(shè)計尺寸不宜過大，以確保足夠的離地間隙；2.2主減速器的類型對于驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)型式，按照選擇的主減速器型式不同劃分，大致有三類：中央單級減速器。該結(jié)構(gòu)形式是驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)設(shè)計中最簡單的一種，也是大多數(shù)轎車最常用的結(jié)構(gòu)類型。采用該結(jié)構(gòu)的好處是尺寸緊湊不占空間、質(zhì)量較輕且成本較低。但該結(jié)構(gòu)不適用于主減速比較大的車型，通常要求主減速比，家用轎車的主減速比一般，故該結(jié)構(gòu)應(yīng)用廣泛。中央雙級減速器。顧名思義，該結(jié)構(gòu)形式是考慮到牽引總質(zhì)量較大或是主減速比超出的情況，進而在單級減速器的基礎(chǔ)上加以改進，常做驅(qū)動減速器。雙速主減速器。該類型減速器的特點在于可搭配兩種傳動比，這是由于減速器內(nèi)部齒輪組合變化所帶來的。發(fā)動機運轉(zhuǎn)功率、車輛行駛工況、各檔傳動比的不同，都是減速器高低檔選擇的影響因素。路況復(fù)雜或車輛滿載時，由于阻力較大，通常選定大傳動比，有利于降低換擋次數(shù)；車輛載荷較輕或路況良好時，則適用小傳動比，有利于提高燃油經(jīng)濟性。綜上分析可知，轎車設(shè)計中，由于中央單級主減速器具有以下優(yōu)勢：結(jié)構(gòu)緊湊，布置簡單，故適用于前置前驅(qū)型車輛結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，性價比高各工況下傳動效率高，零部件工作穩(wěn)定性好；現(xiàn)在路況良好，車速提升，該結(jié)構(gòu)主減速比較小；因此，本次設(shè)計選擇中央單級主減速器。又由于主減速器傳動齒輪選擇不同，所以有以下幾類傳動類型：螺旋錐齒輪傳動：因為其主從動齒輪軸線交于一點且位置可變的齒輪特性，使得輪齒端面出現(xiàn)重疊的現(xiàn)象，因此螺旋錐齒輪傳動形式具有較強的負載能力。通常的驅(qū)動橋設(shè)計中，選擇90°交角的主減速齒輪形式。此外，錐齒輪嚙合時，與直齒輪不同，齒的一端先嚙合，而后隨之漸漸過度至另一端，并非一起嚙合，且超過兩隊輪齒一起嚙合，因此該結(jié)構(gòu)傳動運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，基本不會產(chǎn)生噪聲與振動。雙曲面齒輪傳動：與螺旋錐齒輪不同，該結(jié)構(gòu)的主、從動齒輪軸線是空間交叉型，主動齒輪軸與從動齒輪軸之間相互位置發(fā)生一定偏移，但空間交叉角一般仍舊是90°。以從動齒輪軸為基準(zhǔn)，向上偏移被稱作上偏置，反之為下偏置。當(dāng)偏移距足夠大時，我們就可以在齒輪兩側(cè)設(shè)計一個支承以提高結(jié)構(gòu)剛度，這是由于齒輪軸能夠在偏移距的范圍內(nèi)在另一齒輪軸上/下通過，進而保證齒輪嚙合的準(zhǔn)確性，減輕齒輪受損，延長工作壽命。但也正是因為偏移距的存在，該結(jié)構(gòu)形式的主、從動齒輪螺旋角不一致，通常情況下從動齒輪小于主動齒輪，因此雙曲面齒輪端面模數(shù)完全不等。因此，主動齒輪具有更大的當(dāng)量曲面半徑，所以其負載能力、剛度、強度都更優(yōu)于螺旋錐齒輪，且齒面間接觸應(yīng)力更小。分析不同偏移距的雙曲面齒輪，與相應(yīng)螺旋錐齒輪比較，負荷能力最高可提升175％，且選擇更大的螺旋角時，可避免根切現(xiàn)象的發(fā)生。因此在齒數(shù)選擇上更適合于傳動比較大的情況，尺寸也較小。蝸輪-蝸桿傳動該結(jié)構(gòu)傳動形式更加適合于主減速比較大的重型車輛，單級減速就能夠得到大傳動比，避免了選擇其他減速形式需要設(shè)計雙級減速的麻煩。蝸輪蝸桿傳動便于主減速器的結(jié)構(gòu)簡單，安裝容易，便于拆裝。在車輛驅(qū)動橋設(shè)計中采用蝸輪蝸桿傳動的情況較少，但與上述兩種傳動形式相比，蝸輪傳動同樣具備自身的優(yōu)勢。例如，對于載重汽車來說，由于其車輪直徑較大、發(fā)動機功率大，但車速較低的情況，所需傳動比較大。若選擇雙級減速器，因為結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致減速器質(zhì)量大，所占空間大，傳動效率也低于單級減速器，便會造成更多的損耗。蝸輪傳動單級較大的減速比能夠很好的解決這一問題。除此之外，蝸輪蝸桿傳動最大的優(yōu)勢在于負載能力遠勝于其它形式，磨損情況也較好，工作壽命長。蝸輪與蝸桿的配合特性使得該傳動形式的運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性最佳，噪聲和振動也最小。但蝸輪蝸桿傳動的缺點在于對制造材料的要求較高，通常選擇青銅等有色金屬，因此成本高昂，所以并沒有在汽車設(shè)計上廣泛推廣應(yīng)用。本次設(shè)計的參考車型為長安悅翔，采用前置前驅(qū)的布置方式，且發(fā)動機、變速器都是橫向布置，動力輸出與前橋軸線平行，所以動力旋轉(zhuǎn)方向固定不需改變，故圓柱齒輪傳動即可。綜上分析，本次設(shè)計的傳動方案為選擇斜齒圓柱齒輪，配合斷開式驅(qū)動橋，左、右半軸分別向車輪傳遞動力。2.3主減速器主、從動圓柱齒輪的支承形式；現(xiàn)在市面上常見的主減速器齒輪支撐方案大致可分為騎馬式與懸臂式兩類：騎馬式：又稱“兩端支承式”，即在齒輪前后采用軸承設(shè)計支撐兩端軸頸。懸臂式：采用懸臂設(shè)計，在齒輪輪齒大端處一側(cè)軸頸通過懸臂支撐軸承外側(cè)。比較分析兩種支撐方案的優(yōu)缺點，騎馬式結(jié)構(gòu)的剛度遠超懸臂式，因此齒輪運轉(zhuǎn)時，受力變形程度僅為懸臂式的1/30，因此本次設(shè)計中主減速器的大齒輪與小斜齒輪安裝方式全都選擇騎馬式。2.4主減速器的基本參數(shù)選擇與計算2.4.1主減速比的確定上文我們提到，主減速比的選取對于車輛在最高檔位行駛時的燃油經(jīng)濟性與動力性能影響巨大，所以在主減速器設(shè)計時，結(jié)構(gòu)形式、尺寸空間、質(zhì)量的設(shè)計應(yīng)當(dāng)充分考慮主減速比的影響。同時，由于驅(qū)動橋作為整車傳動系的一部分，主減速比的設(shè)計同樣關(guān)系到整車的總傳動比。例如變速器、分動器以及取力器等結(jié)構(gòu)都對主減速比的大小有直接或間接的影響，車輛動力的計算中應(yīng)當(dāng)全部考慮其中。傳動比的大小直接影響到發(fā)動機功率輸出對整車的影響，因此為使車輛在滿足使用條件的情況下達到最合適的經(jīng)濟性與動力性分配，本次主減速器的設(shè)計選擇優(yōu)化設(shè)計的方法完成計算。對于轎車來說，在現(xiàn)在路況條件越來越好的情況下，汽車行駛的速度也越來越高，因此，在發(fā)動機最大功率確定條件下，選擇主減速比時應(yīng)當(dāng)充分考慮最高車速的影響，計算如式2-1所示：（2-1）式中：QUOTErr——車輪滾動半徑，m；QUOTEigh——最高檔傳動比，QUOTEigh=1；——最高車速，km/h；——發(fā)動機最大功率轉(zhuǎn)速,r/min根據(jù)網(wǎng)絡(luò)查詢到的有關(guān)長安悅翔轎車主要參數(shù)如下，最高車速該車型輪胎選擇上為型號185/85R15其中：185——輪胎端面寬度(mm)；R——子午線結(jié)構(gòu)代號；85——輪胎扁平率；15——輪輞直徑(in)；查表可知，該型號輪胎滾動半徑為；該車型發(fā)動機最大功率狀態(tài)下，轉(zhuǎn)速；將以上參數(shù)代入式（2-1）計算可得：取2.4.2主減速器齒輪計算載荷的確定由于車輛行駛過程中，傳動機構(gòu)所承受的載荷處于變化狀態(tài)，因此主減速器齒輪的計算載荷不容易確定。傳統(tǒng)設(shè)計計算方法中，通常假定汽車在路面狀況良好的條件下行駛，當(dāng)發(fā)動機運轉(zhuǎn)達到最大轉(zhuǎn)矩，且傳動系處于最低檔條件下，出現(xiàn)滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象，此時主減速器從動齒輪受到最小轉(zhuǎn)矩(即的最小值)視作主減速器齒輪的計算載荷，代入最大應(yīng)力情況下汽車的強度計算。如下式(2-2)、(2-3)所示。(2-2)(2-3)式中：QUOTE—計算轉(zhuǎn)矩，QUOTEN?mN?m；QUOTETemax—發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩；QUOTETemax=145QUOTEN?mN?mQUOTEkd—由于猛接離合器而產(chǎn)生的動載系數(shù)，若是負載較大的載貨汽車或是自動變速器汽車，；若車輛性能系數(shù)，則通常選取；QUOTEi1—變速器最低檔傳動比；—計算驅(qū)動橋數(shù)，本次設(shè)計取=1；—變速器傳動效率，取=0.96；QUOTEG2——驅(qū)動橋在滿載條件下給路面的最大負荷，后橋載荷；——車輪滾動半徑=0.283m；——輪胎附著系數(shù)，取，——傳動效率和傳動比，取0.96，無輪邊減速器，取1.0；通過查詢汽車主要參數(shù)可得：N·m將上述數(shù)據(jù)代入公式(3-5)可知，本次設(shè)計的參考車型長安悅翔，所以動載系數(shù)取值。由汽車主要參數(shù)計算可得，滿載條件下，總質(zhì)量，由《汽車設(shè)計》查詢可得，在前置前驅(qū)的發(fā)動機布置形式車輛中，車輛軸荷分配情況。在滿載條件下，前軸分配通常取。在實際行駛條件下，由于加速度的情況，本次設(shè)計選擇，加速度系數(shù)取1.3，故。如公式，把以上數(shù)據(jù)代入計算如下：車輛種類型式各不相同，行駛條件也比較復(fù)雜多變。一般情況下，礦用車、載貨汽車以及越野汽車處于高負荷情況，車速較低；而轎車的常用工況則為輕載高速；對于車輛的使用轉(zhuǎn)矩，難以模擬出其正常的持續(xù)狀態(tài)。但相較于非公路汽車，公路汽車的行駛狀況會更加穩(wěn)定，因此，我們經(jīng)常使用平均比牽引力代替持續(xù)轉(zhuǎn)矩。故平均計算轉(zhuǎn)矩如式(2-4)所示計算：（2-4）式中：QUOTETemax—發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩；QUOTETemax=145QUOTEN?mN?m——牽引的掛車滿載總重量，N。本次設(shè)計車輛為轎車，故；——輪胎滾動半徑，m；—計算驅(qū)動橋數(shù)，本次設(shè)計取；——滿載條件下車輛總重量，N；——車輛正常行駛條件下，平均上坡能力系數(shù)。取值；——滾動阻力系數(shù)，取值；——車輛性能系數(shù)；(2-5)，——傳動效率和傳動比，取0.96，無輪邊減速器，取1.0；(2-5)代入式(2-4)計算后可得：2.4.3主減速器齒輪基本參數(shù)的選擇確定主、從動齒輪的齒數(shù)由于本次設(shè)計主減速器的結(jié)構(gòu)類型我們選擇中央單級主減速器，因此確定主、從動齒輪的齒數(shù)時主要根據(jù)主減速比的大小。具體選取原則如下：QUOTEz1z1和QUOTEz2z2的商應(yīng)為無理數(shù)，確保磨合；主、從動輪齒數(shù)之和，轎車設(shè)計應(yīng)大于等于50，貨車設(shè)計大于等于40，以保證滿足彎曲強度條件以及合適的齒面重合度；時，齒輪嚙合不穩(wěn)定，故不采用；商用車通常即可；為確保驅(qū)動橋與地面距離足夠，較大時，通常取?。蝗UOTEz1z1=23QUOTEz2z2=84QUOTEz1+z2=61>40，符合。斜齒輪設(shè)計計算由于本次設(shè)計齒輪轉(zhuǎn)速相對較高，為保證齒輪運轉(zhuǎn)安全，選擇硬齒面。硬齒面齒輪設(shè)計計算時，應(yīng)當(dāng)先按照輪齒彎曲疲勞強度進行設(shè)計計算，再將計算結(jié)果按照齒面接觸強度進行校核，以保證齒輪強度符合條件。在齒輪材料的選擇上，我們將滲碳鋼進行淬火處理，制造齒輪，硬度可以達到。由《汽車工程手冊》查詢圖，可得彎曲疲勞時該材料的極限承受應(yīng)力以及接觸疲勞時該材料的極限承受應(yīng)力：，按輪齒彎曲疲勞強度設(shè)計查詢《汽車工程手冊》中齒輪設(shè)計方法，由書中式(5-45b)可得模數(shù)計算如下式：（2-6）許用彎曲應(yīng)力查詢《汽車工程手冊》中齒輪設(shè)計方法，由書中式(5-26)可得主、從動齒輪的許用彎曲應(yīng)力，（）計算如下：（2-7）式中：——最小彎曲強度條件下，齒輪安全系數(shù)。傳動設(shè)計中，非重要傳動取值范圍，重要傳動零件取值范圍；主減速器齒輪為重要傳動零件，本文選擇——計算彎曲疲勞強度時壽命系數(shù)，當(dāng)齒輪處于使用壽命期限內(nèi)，調(diào)整彎曲疲勞狀態(tài)下的許用應(yīng)力能夠改變壽命系數(shù)，本文選擇。——齒輪應(yīng)力修正系數(shù)，由國標(biāo)給定值計算，；——齒輪齒根處彎曲疲勞極限應(yīng)力，查表可知將上述數(shù)據(jù)代入式(2-7)計算后可得：計算小齒輪轉(zhuǎn)矩選擇載荷系數(shù)K本次設(shè)計選擇斜齒輪作為主減速器的傳動齒輪，加工精度選擇上為Ⅶ，所以載荷系數(shù)選取時無需太大，本次設(shè)計選擇初選齒輪齒數(shù)選取,.選取選擇齒寬系數(shù)齒寬系數(shù)的取值影響到輪齒直徑與中心距的大小，進而關(guān)乎驅(qū)動橋中傳動裝置的質(zhì)量，當(dāng)增大，輪齒直徑與中心距就會隨之變小，傳動裝置的質(zhì)量減小，但由于齒寬的增加以及軸向尺寸的擴大，齒輪受載時，載荷分布不均勻的現(xiàn)象就更加明顯。因此，由《機械設(shè)計》可知，在齒面硬度以及布置形式不同時，具體的取值范圍是：軟齒面齒輪，當(dāng)齒輪布置選擇懸臂式，當(dāng)齒輪布置選擇非對稱結(jié)構(gòu)(相對軸承)，當(dāng)齒輪布置選擇對稱結(jié)構(gòu)，硬齒面齒輪，取值通常僅為相應(yīng)布置形式軟齒面齒輪的50％本次設(shè)計選擇兩端支承式硬齒面齒輪，所以，，；故選擇復(fù)合系數(shù)本次設(shè)計主、從動齒輪均選擇滲碳鋼進行制造，所以相等。故僅需計算小齒輪，如下式所示：由《汽車工程手冊》圖查詢可得，小齒輪復(fù)合齒形系數(shù)故以上數(shù)據(jù)代入公式后可得，為保證在實際應(yīng)用中零件工作的安全性，向上圓整，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，可得，因此中心距計算如下式所示：由中心距與傾斜角的關(guān)系可得下式：由反三角函數(shù)關(guān)系可知：計算剩余幾何尺寸取取根據(jù)齒面接觸強度進行校核查詢《汽車工程手冊》中齒輪設(shè)計方法，由書中式(5-47)可得（2-8）式中，——彈性系數(shù)，本次設(shè)計齒輪均為滲碳鋼制作，故以上數(shù)據(jù)代入公式后可得由《汽車工程手冊》式查詢可得，齒面許用接觸應(yīng)力計算如下式所示，由于本次設(shè)計齒輪應(yīng)用于主減速器，作為傳動系統(tǒng)的重要一環(huán)，應(yīng)該使用最小安全系數(shù)代入計算，故，，，代入計算可得：易知，故本次根據(jù)接觸疲勞強度校核符合條件。2.4.5主減速器齒輪參數(shù)表表3-1主減速器斜齒輪的參數(shù)項目計算結(jié)果計算公式分度圓直徑齒頂圓直徑齒頂高全齒高hf1=2.563mm;hf2=4.353mmhf1=1.788m-ha1;hf2=1.788m-ha2齒根圓直徑端面齒距端面齒厚法面齒距

3差速器的設(shè)計車輛在實際行駛過程中，由于輪胎差別、路況差別以及行駛軌跡等因素，左右車輪通常在相同時間內(nèi)總路程不一致，由汽車運動學(xué)要求，若采用單根整體車輪驅(qū)動軸結(jié)構(gòu)傳遞動力，在左右輪轉(zhuǎn)速相同總路程不同的條件下，不符合運動學(xué)原理，容易導(dǎo)致車輪滑移甚至滑轉(zhuǎn)，降低了轉(zhuǎn)向時的安全系數(shù)。例如：車輛直行時，由于路面并非完全平整，垂直度不相同，會導(dǎo)致車輪路程不一致；車輛轉(zhuǎn)向時，外側(cè)車輪轉(zhuǎn)彎半徑大于內(nèi)側(cè)；此外，車輛左右側(cè)負荷、輪胎氣壓以及磨損乃至制造誤差等因素在長時間行駛下也會導(dǎo)致該情況發(fā)生。這會產(chǎn)生許多負面影響，輪胎磨損、燃料、功率額外消耗，車輪軸負載過重等等。為減緩該情況帶來的弊端，在設(shè)計時我們通常加裝差速器在車輛兩驅(qū)動輪上，確保在不同路況，不同行駛條件下，車輪能夠以不同速度旋轉(zhuǎn)，以符合汽車運動學(xué)。差速器從功能劃分上來說仍然屬于傳動系，是一個差速傳動機構(gòu)，通過差速器分配2根輸出軸的扭矩關(guān)系，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)車輛行駛在任意情況下，驅(qū)動輪由于輸出軸轉(zhuǎn)動的角速度不同，因此動力傳遞相互獨立，避免轉(zhuǎn)向操作等過程中出現(xiàn)輪胎打滑的現(xiàn)象發(fā)生危險。差速器依照傳動齒輪結(jié)構(gòu)不同大致劃分出蝸輪式、牙嵌自由輪式、凸輪式與齒輪式等，本次設(shè)計選用對稱式圓錐行星齒輪差速器，以下進行重點介紹。3.1差速器結(jié)構(gòu)形式選擇在現(xiàn)今汽車設(shè)計中，尤其是經(jīng)濟性轎車，對稱錐齒輪式差速器得到普遍使用，這是由于該結(jié)構(gòu)差速器結(jié)構(gòu)組成不復(fù)雜，且質(zhì)量較輕。其中，在最早的普通錐齒輪式差速器基礎(chǔ)上，為適應(yīng)各種車型的需要，工程師研發(fā)出了摩擦片式差速器和強制鎖止式差速器。齒輪差速器在傳動齒輪的選擇上有圓錐齒輪或圓柱齒輪，為了加強傳動的平穩(wěn)性，我們通常選擇錐齒輪作為傳動齒輪。而軍用汽車上則經(jīng)常使用強制鎖止式差速器，即在對稱錐齒輪式結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，設(shè)計一個安全部件，如果其中有驅(qū)動輪在行駛過程中出現(xiàn)劃轉(zhuǎn)現(xiàn)象，該部件會立即停止差速器工作，以防出現(xiàn)失控的危險，該部件被稱作差速鎖。如圖3-1，常見對稱式圓錐齒輪差速器結(jié)構(gòu)。主要部件有四個行星齒輪、齒輪軸、差速器左右殼及齒輪墊片等。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)組成相對不復(fù)雜，制造難度較低，且工作穩(wěn)定性好，具有很高的性價比，所以市場應(yīng)用廣闊，在轎車、貨車和城市客車上都能見到。其中，在此基礎(chǔ)上利用摩擦元件提升其防滑性能后，也可以用于越野汽車中。圖3-1對稱式圓錐行星齒輪差速器3.2普通錐齒輪式差速器齒輪設(shè)計通常情況下，我們在主減速器從動齒輪處安裝差速器殼，所以，在設(shè)計尺寸時時，拆裝差速器是一個影響因素。相應(yīng)地，差速器外廓尺寸也不宜過大，需與主減速器主、從動齒輪相配。3.2.1差速器齒輪的基本參數(shù)的選擇1）確定行星齒輪數(shù)目由于不同汽車的負載情況不同，因此在行星齒輪數(shù)目的選擇上，越野型車輛和載貨型車輛的齒輪數(shù)通常為4，輕型轎車的行星齒輪數(shù)目通常為2，本次設(shè)計參考車型為長安悅翔，初步選擇雙行星齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計，但經(jīng)過校核不符合強度條件，所以本文設(shè)計仍然采用四行星齒輪設(shè)計。2）計算行星齒輪球面半徑差速器的負載能力、結(jié)構(gòu)尺寸因為受到行星齒輪安裝尺寸的影響，都主要由RB所決定，同時錐齒輪節(jié)錐距與R（3-1）式中：——計算轉(zhuǎn)矩，——行星齒輪球面半徑系數(shù)，取值區(qū)間，該系數(shù)的取值與行星齒輪數(shù)目呈負相關(guān)，齒輪數(shù)越大，半徑系數(shù)越小，因為本次設(shè)計n=4，所以本次設(shè)計取將以上數(shù)據(jù)代入公式(3-1)后計算可得，取37mm由節(jié)距與球面半徑之間的關(guān)系可得下式計算：取為36.4mm3）確定行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)差速器負載較重，因此對于齒輪的強度有一定要求，在模數(shù)選擇數(shù)值較大的情況下，為防止齒輪尺寸過大，行星齒輪應(yīng)當(dāng)相應(yīng)減少齒數(shù)，但最小值不能低于10。根據(jù)收集到的資料顯示，半軸齒輪齒數(shù)Z2的取值范圍是14<Z2<25，且半軸齒輪與行星齒輪齒數(shù)的關(guān)系應(yīng)當(dāng)滿足。差速器運轉(zhuǎn)工作時，每一行星齒輪需要與兩個半軸齒輪一起處于嚙合狀態(tài)。為確保差速器安裝準(zhǔn)確，在差速器設(shè)計時，需使半軸齒輪軸線受行星齒輪均勻環(huán)繞，兩側(cè)半軸齒輪齒數(shù)和應(yīng)為行星齒輪齒數(shù)的整數(shù)倍，即如下式所示：（3-2）式中：I——正整數(shù)；、——左右半軸齒輪齒數(shù)，由于本次設(shè)計采用對稱式，故相等；n——行星齒輪數(shù)目。在此=10，=16，滿足以上要求。4）計算圓錐齒輪模數(shù)及半軸齒輪節(jié)圓直徑行星齒輪、半軸齒輪節(jié)錐角QUOTE，QUOTE計算如下：；式中：，——行星、半軸齒輪齒數(shù)。圓錐齒輪大端端面模數(shù)m計算如下：為確保齒輪運轉(zhuǎn)安全，向上圓整，查表后選取因此，節(jié)圓直徑d可由如下式計算可得：5)壓力角在早些年的汽車設(shè)計中，差速器齒輪壓力角的選擇上通常是20°，并且確定齒高系數(shù)的值是1，但這種設(shè)計適用于齒輪齒數(shù)的情況，本次設(shè)計中，半軸齒輪齒數(shù)為10，所以不適合于20°壓力角。此時，我們改變齒高系數(shù)為0.8，齒數(shù)選擇范圍擴大，在維持原齒頂形狀的情況下，壓力角的選擇為22.5°，并加厚半軸齒輪切向的厚度，確保半軸齒輪與行星齒輪負載強度接近。該結(jié)構(gòu)設(shè)計在模數(shù)選擇較大時，也能夠保持齒輪強度達標(biāo)。因此本次設(shè)計壓力角6）行星齒輪安裝孔直徑QUOTE??及深度L 為確保裝配順利，故值與齒輪軸外尺寸相等，同樣，深度L即齒輪軸支承長度，二者關(guān)系由經(jīng)驗公式可得：（3-3）（3-4）（3-5）式中：——差速器傳遞轉(zhuǎn)矩，QUOTEN?mN?m；——行星齒輪支承面中點至錐頂?shù)木嚯x，mm，l，為半軸齒輪齒面寬中點處的直徑，而；n——行星齒輪數(shù)，；——支承面許用擠壓應(yīng)力，取98MPa3.2.2差速器齒輪幾何尺寸與強度的計算由于車輛行駛過程中，左右輪只是有時出現(xiàn)行駛不同路程情況，如轉(zhuǎn)彎或出現(xiàn)打滑時，所以差速器并不是始終處于工作狀態(tài)，嚙合運動較少，故差速器齒輪的主要破壞形式為彎曲破壞，所以以下為彎曲強度計算，完成校核。輪齒彎曲強度σw（3-6）式中：T——單個半軸齒輪受單個行星齒輪轉(zhuǎn)矩，QUOTEN?mN?m；（3-7）式(3-7)中：——計算轉(zhuǎn)矩，n——行星齒輪數(shù)n=4；——半軸齒輪齒數(shù)16；——載荷分配系數(shù)，本次設(shè)計兩齒輪均采用兩端支承式安裝，因此的取值范圍是，為確保支承剛度的大小，本次設(shè)計選取；QUOTEKsKs——尺寸系數(shù)，由于制造材料的各方向性質(zhì)不均勻造成的影響，該系數(shù)的取值與材料的熱處理方式以及齒輪大小有關(guān)，本次設(shè)計齒輪材料選擇為滲碳鋼，查閱文獻可得，；QUOTEKvKv——質(zhì)量系數(shù)，對于差速器齒輪，由于輪齒接觸良好，加之本次設(shè)計徑向跳動精度高，所以本文取；QUOTEK0K0——超載系數(shù)2.0；m——模數(shù)5.5；F——齒面寬，查閱《機械設(shè)計手冊》可得J——齒輪彎曲應(yīng)力總和系數(shù)，查閱《機械設(shè)計手冊》可得J=0.2255將上述數(shù)據(jù)代入計算后可得，以計算，得：以計算，得：顯然，本次設(shè)計差速器齒輪校核成功。3.2.3汽車行星齒輪和半軸齒輪的參數(shù)表查閱機械設(shè)計手冊后可知，，，。表3-1幾何參數(shù)及尺寸計算（）符號名稱計算公式半軸齒輪行星齒輪分度圓直徑齒根高齒頂高分度圓錐角齒根圓直徑齒頂圓直徑齒根角齒頂角錐距頂錐角=38.0561=64.0454根錐角4半軸的設(shè)計4.1半軸的型式差速器將轉(zhuǎn)矩通過傳動機構(gòu)傳遞給車輪，即驅(qū)動橋上的傳動部件，有斷開式和非斷開式之分，該傳動機構(gòu)屬于車輛傳動系組成末端。其中，斷開式主要是萬向傳動裝置，而非斷開式的常用部件是驅(qū)動半軸。驅(qū)動半軸又有全浮式、半浮式、3/4浮式3類，主要區(qū)別在于3類半軸的支承形式。半浮式半軸是目前市面上最常見的半軸結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，幾何尺寸較小，且造價低廉，性價比高。該結(jié)構(gòu)的負載情況與3/4浮式類似，但載荷傳遞完全，故負載較大。其結(jié)構(gòu)形式為在套管外端，將半軸支撐軸承插在內(nèi)孔上。該形式半軸常見于常用工況環(huán)境好，質(zhì)量小且負載不大的轎車、客車等車型。全浮式半軸，不承受彎矩及反力作用，負載僅為轉(zhuǎn)矩一種。結(jié)構(gòu)特點為半軸套管上裝有兩個軸承，支撐輪彀，半軸外端凸緣上螺釘與輪轂相聯(lián)。優(yōu)點使拆裝容易，后期維修便利。拆卸方法為松開半軸凸緣螺栓，取出半軸。此時車輛支承力由橋殼與車輪共同承擔(dān)該類型半軸常見于中大型載重汽車。3/4浮式半軸，驅(qū)動橋殼半軸套管端部上僅安裝一個軸承，并與車輪相連，連接方式為使用螺釘在輪彀處與半軸端部凸緣處。與全浮式相比，車輪受路面作用的力與力矩也將傳遞給半軸，但并不完全。除乘用車外，也適用于輕型載重汽車。經(jīng)過比較分析，本次設(shè)計長安悅翔轎車選擇半浮式半軸。4.2半軸的設(shè)計計算進行半軸的設(shè)計計算時，首先應(yīng)當(dāng)確定半軸的幾何尺寸大小，根據(jù)半軸承受的載荷，確定半軸的直徑。本次設(shè)計參考車型為驅(qū)動形式，查閱《汽車構(gòu)造》可得，半軸計算轉(zhuǎn)矩如下式計算可得：（4-1）式中：——轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)，本文取0.6；——最低擋傳動比；——汽車傳動效率，本文取0.9；——主減速比；——發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩。將上述數(shù)據(jù)代入式(4-1)計算后可得：N·m查閱《汽車構(gòu)造》可得，全浮式半軸桿部直徑的初選可按下式（4-2）式中：d——半軸桿部直徑mm；——半軸轉(zhuǎn)矩許用應(yīng)力，MPa。取=500MPa；T——半軸的計算轉(zhuǎn)矩，1094.647。將上述數(shù)據(jù)代入式(4-2)進行計算可得：考慮到萬向傳動裝置的影響因素，選取d=36mm。4.3半軸的強度較核4.3.1三種可能工況車輛運行過程中，半軸承受的載荷工況可能有三種，為計算半軸載荷，首先對以下三種工況進行分析：縱向力達到最大值，即制動力或驅(qū)動力達到最大值，此時不受到側(cè)向力，故輪胎與地面的附著系數(shù)；縱向力達到最大值，車輛易出現(xiàn)側(cè)滑現(xiàn)象，此時不受到縱向力，故輪胎與地面附著系數(shù)為側(cè)向附著系數(shù)；垂向力達到最大值，即車輛在坑洼路段上行駛，且車速較高的情況，由于縱向力與側(cè)向力數(shù)值較小，因此可忽略不計。以下本文將分別針對三種工況進行分析，確定半軸的計算載荷。4.3.2半浮式半軸計算載荷的確定1）選擇第一種工況，即縱向力最大且側(cè)向力為0：分析可知：垂向力，縱向力最大值，式中：取值為1.2，取值為0.8。半軸彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力計算如下：(4-3)(4-4)式(4-3)、(4-4)中：——車輪中心面與輪轂支承軸承間隔距離，由第三強度理論可得：(4-5)將以上數(shù)據(jù)代入計算后可得，，2）選擇第二種工況，即側(cè)向力最大且縱向力，此時汽車發(fā)生側(cè)滑現(xiàn)象。外輪上的垂直反力以及內(nèi)輪上的垂直反力分別為:(4-6)(4-7)式中：——輪距，經(jīng)查閱資料得；——汽車質(zhì)心高度，根據(jù)經(jīng)驗選取值為0.35；——側(cè)滑附著系數(shù)，在計算過程中可以選取為1.0；作用在外輪上的側(cè)向力以及內(nèi)輪上的側(cè)向力分別為(5-8)(5-9)作用在內(nèi)外車輪上的總側(cè)向力=。由此可得，作用在外輪半軸的彎曲應(yīng)力以及內(nèi)輪半軸的彎曲應(yīng)力分別為：(5-10)(5-11)經(jīng)計算可得：3）選擇第三種工況，即汽車垂向力最大，縱向力=0，側(cè)向力=0，此時，車輛行駛于坑洼路段垂直力最大值計算如下式所示：(4-12)式中，表示運載系數(shù)。一般情況下，乘用車選?。?1.75;貨車選?。?2.0;越野車選取：=2.5.半軸彎曲應(yīng)力的計算公式為(4-13)由于長安悅翔為乘用車，因此選取=1.75，綜上所述，所有應(yīng)力計算結(jié)果均小于半軸的許用應(yīng)力500MPa，因此半軸強度校核滿足要求。4.3.3半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及材料與熱處理為使半軸各段滿足強度相等，設(shè)計時，花鍵底徑應(yīng)稍大于桿部直徑，故花鍵齒數(shù)隨之增加，因汽車負載情況的不同由小到大取值區(qū)間為10~18齒，轎車半軸通常取10，而貨車則取18齒。鍵槽深度也應(yīng)當(dāng)相應(yīng)減小。由應(yīng)力集中導(dǎo)致的扭轉(zhuǎn)疲勞是半軸的主要破壞形式，故在設(shè)計過程中，應(yīng)注意半軸結(jié)構(gòu)中過渡部分圓角處理，并加大半徑，減小應(yīng)力集中。當(dāng)制造時使用的鍛造設(shè)備較小時，我們可以在結(jié)構(gòu)設(shè)計上采用兩端花鍵連接的方案。為減少成本，降低制造工藝技術(shù)難度，花鍵參數(shù)的選擇上可以盡量保持一致。為了提升半軸的強度、剛度，在設(shè)計上經(jīng)常選擇漸開線花鍵代替以往設(shè)計中的矩形花鍵，也有一些特殊情況下，選擇梯形花鍵。據(jù)調(diào)查，市面上常見的驅(qū)動半軸制造材料以含鉻中碳合金鋼為主，如等。本次半軸設(shè)計材料選擇40，為強化半軸疲勞強度及靜強度，選擇中頻、高頻感應(yīng)淬火技術(shù)對材料進行熱處理，殘余在半軸表面壓應(yīng)力較大，再進行噴丸處理、滾壓過渡圓角等技術(shù)，能夠加強半軸強度。除此之外，還能夠有效大幅提高疲勞強度，經(jīng)過該熱處理后，半軸表面硬化層深占半徑的1/3，淬硬達，心部硬度；不淬火區(qū)（凸緣等）硬度。

5萬向節(jié)的設(shè)計5.1萬向節(jié)的選擇萬向節(jié)的種類有撓性萬向節(jié)與剛性萬向節(jié)兩種，兩者區(qū)別在于扭轉(zhuǎn)方向上萬向節(jié)的彈性數(shù)值大小。對于撓性萬向節(jié)，動力傳遞方式通常為選擇彈性零件傳遞，該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于對于沖擊載荷能夠起到緩振效果。而剛性萬向節(jié)動力傳遞方式則依靠零件之間通過鉸鏈連接，按照主、從動軸角速度的關(guān)系可以劃分為等速、準(zhǔn)等速以及不等速三種形式，本次設(shè)計為前置前驅(qū)布置的驅(qū)動轉(zhuǎn)向橋，對于轉(zhuǎn)動角度要求較大，而撓性萬向節(jié)通常適用于兩軸夾角范圍3°~5°的傳動裝置，因此經(jīng)過分析比較，本文選擇球籠式等速萬向節(jié)。5.2萬向節(jié)結(jié)構(gòu)球籠式萬向節(jié)通過鋼球傳遞轉(zhuǎn)矩的方法，使其在軌道上獨立運動。其中球籠式萬向節(jié)有兩種不同的輸出輸入元件分界面形式，如圖5-1所示，該球籠式萬向節(jié)具有Z個傳力鋼珠。如圖5-1a所示，輸出輸入元件按照Rzeppa原理(同心原理)沿同一軸線分布，該布置方案的好處在于主動球數(shù)，即所有的鋼珠都能夠沿轉(zhuǎn)動軌道傳遞轉(zhuǎn)矩；如圖5-1b所示，輸出輸入元件按照Wiess原理(徑向原理)沿軸線的徑向分布，此類布置方案主動球數(shù)僅為，也就是同時間內(nèi)只有一半的鋼珠能夠傳遞轉(zhuǎn)矩。5-1aRzeppa式5-1bWiess式圖5-1球籠式萬向節(jié)球籠式萬向節(jié)按照軌道形狀的不同，又可以劃分為伸縮式萬向節(jié)、固定式萬向節(jié)兩種。伸縮式萬向節(jié)的軌道為螺旋線形或直線型，萬向節(jié)能夠鉸接與伸縮；固定式萬向節(jié)的軌道則是彎曲性，無法鉸接或伸縮。固定式萬向節(jié)的內(nèi)部定心對于車輛設(shè)計的布局起到簡化作用，因此常用語半軸外側(cè)，而半軸內(nèi)側(cè)則通常選擇伸縮型球籠式萬向節(jié)，如圖5-2所示。圖5-2RF節(jié)與VL節(jié)在轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中的布置5.3萬向節(jié)的材料及熱處理萬向節(jié)運轉(zhuǎn)工作時，最大的損耗來源時鋼球與軌道的接觸應(yīng)力。本次設(shè)計選擇低碳合金鋼制造球星殼與星形套，并對內(nèi)球面軌道熱處理至表面硬度，然后采用磨削的方法著重加工軌道、內(nèi)球面以及支撐部位，以提高強度。鋼球的選擇上，由于萬向節(jié)的安裝要求游隙十分微小，因此根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選擇級品質(zhì)的滾動軸承制品，游隙約為軸間夾角的3％5.4萬向節(jié)設(shè)計計算不同生產(chǎn)廠家有不同的載荷計算方法和選用原則，本文查閱《機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書》以英國GKN汽車有限公司生產(chǎn)的萬向節(jié)為例進行計算。(5-1)Tφ——萬向節(jié)傳遞轉(zhuǎn)矩最大值Gw——豎直方向上地面受到車輪的作用力，Gw＝G2/2rr——車輪滾動半徑，0.308mφ——輪胎附著系數(shù)，普通輪胎；越野輪胎；防滑輪胎，本次設(shè)計為經(jīng)濟性轎車，取SF——使用因素，與工作工程中的震動情況有關(guān)，本文設(shè)計為經(jīng)濟性轎車，常用路況良好，本文取將以上數(shù)據(jù)代入式(1-1)計算可得，=8520/2×0.283×0.85×1.5=1537Nm查詢《汽車設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書》，根據(jù)萬向節(jié)傳遞轉(zhuǎn)矩選擇91號RF萬向節(jié)如圖5-4所示，具體參數(shù)如表5-1所示：5-4RF固定式萬向節(jié)結(jié)構(gòu)圖表5-1RF固定式萬向節(jié)幾何尺寸及額定轉(zhuǎn)矩(單位：mm)RF萬向節(jié)型號ASGBdRMd(Nm)Mn(Nm)918122367915.87527.52601600同樣，查詢《汽車設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書》，根據(jù)萬向節(jié)傳遞轉(zhuǎn)矩選擇91號VL萬向節(jié)如圖5-5所示，具體參數(shù)如表5-2所示：5-5VL伸縮式式萬向節(jié)結(jié)構(gòu)圖表5-2VL伸縮式萬向節(jié)幾何尺寸及額定轉(zhuǎn)矩(單位：mm)VL萬向節(jié)型號AGSdRSmaxMd(Nm)Mn(Nm)a①b②9194302117.46226.4512402672200①使用剛性螺栓的伸縮量；②，不使用剛性螺栓的伸縮量。

6結(jié)論與展望本次畢業(yè)設(shè)計的主要研究內(nèi)容是長安悅翔的驅(qū)動橋設(shè)計，并根據(jù)已有的驅(qū)動橋設(shè)計進行改進提升，設(shè)計一款采用斜齒圓柱齒輪傳動的斷開式驅(qū)動橋，采用機繪的形式，完成相關(guān)的二維設(shè)計圖紙。設(shè)計期間，在初期先在中國知網(wǎng)（CNKI）上查閱有關(guān)文獻，并借閱了相關(guān)科技雜志，之后到工廠實習(xí)參觀，根據(jù)劉惟信老師《汽車車橋設(shè)計》一書，認真理解分析了驅(qū)動橋及其各主要組成部件的結(jié)構(gòu)和原理，整理出一個具備較高可行性的設(shè)計方案，掌握設(shè)計思路后，開始主要零部件的設(shè)計計算工作。本文首先講解了車輛驅(qū)動橋的有關(guān)知識與常見結(jié)構(gòu)形式，分析了各結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)缺點，并重點了解了主減速器、差速器、半軸等各主要零部件的結(jié)構(gòu)形式。在此基礎(chǔ)上，詳細學(xué)習(xí)了斷開式驅(qū)動橋的有關(guān)理論，如工作原理等，有助于更好的分析車輛行駛過程中驅(qū)動橋工作時的工況。經(jīng)過分析后，開始第二次詳細計算設(shè)計，包括尺寸選擇，強度校核等，確定相關(guān)設(shè)計參數(shù)。在進行尺寸設(shè)計的工作過程中，利用CAD、CATIA等二維制圖軟件完成了相關(guān)裝配圖及零件圖的繪制。通過繪圖，校核，反饋設(shè)計，從而調(diào)整更好的結(jié)構(gòu)安排。經(jīng)過初步的校核計算，本次設(shè)計的驅(qū)動橋較為合理。此外設(shè)計方案中還有一些地方可以改進，例如在傳統(tǒng)設(shè)計方法的基礎(chǔ)上，借助計算機軟件對驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)受力情況進行分析并優(yōu)化。本次畢業(yè)設(shè)計不僅是對于大學(xué)期間所學(xué)知識的復(fù)習(xí)回顧，更是一次總結(jié)與升華，將各方面所學(xué)融匯貫通的一次成功實踐。在設(shè)計期間，也充分認識到自己實踐經(jīng)驗的不足，為將來的工作敲響了警鐘，打下了一個堅實的基礎(chǔ)。

7參考文獻[1]劉惟信.汽車設(shè)計[M].北京:清華大學(xué)出版社,2015.[2]王望予.汽車設(shè)計[M].北京:機械工業(yè)出版社,2015.[3]陳家瑞.汽車構(gòu)造[M].北京:人民交通出版社，2017.[4]《汽車工程手冊》編輯委員會.汽車工程手冊[M].北京:人民交通出版社,2011.[5]余志生.汽車?yán)碚揫M].北京:機械工業(yè)出版社,2010.[6]張洪欣.汽車底盤設(shè)計[M].北京:機械工業(yè)出版社,2008.[7]成大先．機械設(shè)計手冊[M]．北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2014.[8]王望予主編.汽車?yán)碚?機械工業(yè)出版社.2017.6.[9]劉惟信編著.汽車車橋設(shè)計.清華大學(xué)出版社2014.4.[10]彭文生，李志明，黃華梁主編.機械設(shè)計.高等教育出版社.2012.8.[11]陳家瑞主編.汽車構(gòu)造.人民交通出版社.2016.11.[12]唐增寶，常建娥主編.機械設(shè)計課程設(shè)計.華中科技大學(xué)出版社.2016.9.[13]趙克利，孔德文編著.底盤結(jié)構(gòu)與設(shè)計.化學(xué)工業(yè)出版社.2017.1.[14]焦永和主編.機械制圖.北京理工大學(xué)出版社.2015.7.[15].余志生.汽車?yán)碚揫M].北京.機械工業(yè)出版社.2016.05.[16]郝喜斌.DC704前驅(qū)動橋的設(shè)計要點[J].機械工程與自動化.2014.03.[17]鄒書洋.驅(qū)動橋總體方案自動生成系統(tǒng)研究[J]，南京理工大學(xué)，2017.[18]劉柯軍，高淑蘭,汽車半軸失效分析[J]，汽車工藝與材料，2014.07.[19]YuJianfei.Intelligentdesignsystemformini-carsdrivingaxle[D].NanjingUniversityofScience,2012.[20]WangLiang.DriveAxleoptimaldesign[D].HebeiUniversityofTechnology,2016.[21]JohnFenton.HandbookofAutomotivePowertrainandChassisDesign.ProfessionalEngineerigPublishingLimitedLondonandBuryStEdmunds,UK.1998.8致謝論文終于接近尾聲。擱筆時，我感慨萬千、思緒不斷。從開題到找資料，再到最后的定稿，雖然一直很忙碌，不過也學(xué)到很多知識和道理。大學(xué)四年的時光就這樣悄悄溜走，轉(zhuǎn)瞬即逝。從小學(xué)到大學(xué)這十六年來的求學(xué)生涯也即將接近尾聲。時光如流水，成長中的滴滴點點此刻就像是電影一樣不斷在我腦中放映，有歡聲笑語，也有挫折失敗，但無論是哪種片段，在現(xiàn)在看來，都是彌足珍貴、閃閃發(fā)光的回憶。在這里，首先我要感謝的是不斷給我建議和幫助的導(dǎo)師，您是這樣的博學(xué)多才，用您那豐富的知識量和敏銳的思路給了我的論文極大的建議,，我的論文才能順利完成；您又是這樣的和藹可親、平易近人，是您給了我這樣一個珍貴的學(xué)習(xí)機會。您是我未來人生道路上永遠的榜樣。此外，我還要感謝我的大學(xué)老師們。在這四年里，你們的風(fēng)趣的講課方式、博學(xué)的知識和深邃的思想讓我深刻領(lǐng)悟到了知識的博大精深。感謝你們大學(xué)四年對我的學(xué)習(xí)的指導(dǎo)以及生活的幫助。感謝我的同學(xué)和室友一路以來的并肩作戰(zhàn)。大學(xué)四年，你們讓我感到了青春活力。你們的關(guān)懷和鼓勵讓我不斷成長，讓我感到溫暖，也讓我對深愛的校園戀戀不舍。你們學(xué)習(xí)的嚴(yán)謹(jǐn)、為人的友善我會用一生去學(xué)習(xí)的。最后，感謝養(yǎng)育我的父母。未來，我將用更多的努力回報你們。時光不老，我們不散，祝大家未來道路上前程似錦！

附錄附錄1DriveAxleAllvehicleshavesometypeofdriveaxle/differentialassemblyincorporatedintothedriveline.Whetheritisfront,rearorfourwheeldrive,differentialsarenecessaryforthesmoothapplicationofenginepowertotheroad.Thedriveaxlemusttransmitpowerthrougha90°angle.Theflowofpowerinconventionalfrontengine/rearwheeldrivevehiclesmovesfromtheenginetothedriveaxleinapproximatelyastraightline.However,atthedriveaxle,thepowermustbeturnedatrightangles(fromthelineofthedriveshaft)anddirectedtothedrivewheels.Thisisaccomplishedbyapiniondrivegear,whichturnsacircularringgear.Theringgearisattachedtoadifferentialhousing,containingasetofsmallergearsthataresplinedtotheinnerendofeachaxleshaft.Asthehousingisrotated,theinternaldifferentialgearsturntheaxleshafts,whicharealsoattachedtothedrivewheels.Thedifferentialisanarrangementofgearswithtwofunctions:topermittherearwheelstoturnatdifferentspeedswhencorneringandtodividethepowerflowbetweenbothrearwheels.(1)Theaccompanyingillustrationhasbeenprovidedtohelpunderstandhowthisoccurs.Thedrivepinion,whichisturnedbythedriveshaft,turnstheringgear.(2)Theringgear,whichisattachedtothedifferentialcase,turnsthecase.(3)Thepinionshaft,locatedinaboreinthedifferentialcase,isatrightanglestotheaxleshaftsandturnswiththecase.(4)Thedifferentialpinion(drive)gearsaremountedonthepinionshaftandrotatewiththeshaft.(5)Differentialsidegears(drivengears)aremeshedwiththepiniongearsandturnwiththedifferentialhousingandringgearasaunit.(6)Thesidegearsaresplinedtotheinnerendsoftheaxleshaftsandrotatetheshaftsasthehousingturns.(7)Whenbothwheelshaveequaltraction,thepiniongearsdonotrotateonthepinionshaft,sincetheinputforceofthepiniongearsisdividedequallybetweenthetwosidegears.(8)Whenitisnecessarytoturnacorner,thedifferentialgearingbecomeseffectiveandallowstheaxleshaftstorotateatdifferentspeeds.Astheinnerwheelslowsdown,thesidegearsplinedtotheinnerwheelaxleshaftalsoslows.Thepiniongearsactasbalancingleversbymaintainingequaltoothloadstobothgears,whileallowingunequalspeedsofrotationattheaxleshafts.Ifthevehiclespeedremainsconstant,andtheinnerwheelslowsdownto90percentofvehiclespeed,theouterwheelwillspeedupto110percent.However,becausethissystemisknownasanopendifferential,ifonewheelshouldbecomestuck(asinmudorsnow),alloftheenginepowercanbetransferredtoonlyonewheel.Engineerssearcheddiligentlyforwaystoalloweachdrivingwheeltooperateatitsownspeed.Manyideasweretriedwithmixedresultsbeforethebasicdesignforthepresent-day,standarddifferentialwasfinallydeveloped.Thesuccessfulideathatisstillusedinprincipletodaywastodividetheenginepowerbydividingtheaxleintwo-attachingeachdrivingwheelseparatelytoitsownhalf-axleandplacinginbetween,aningenious,free-rotatingpinionandgeararrangement.Thearrangementwascalledthedifferentialbecauseitdifferentiatesbetweentheactualspeedneedsofeachwheelandsplitsthepowerfromtheengineintoequaldrivingforcetoeachwheel.On/offroadvehiclesandothertrucksrequiredtohaulheavyloadsaresometimesequippedwithdoublereductionaxles.Adoublereductionaxleusestwogearsetsforgreateroverallgearreductionandpeaktorquedevelopment.Thisdesignisfavoredforsevere-ser-viceapplications,suchasdumptrucks,cementmixers,andotherheavyhaulers.Thedoublereductionaxleusesaheavy-dutyspiralbevelorhypoidpinionandringgearcombinationforthefirstreduction.Thesecondreductionisaccomplishedwithawide-facedhelicalspurpin-ionandgearset.Thedrivepinionandringgearfunctionjustasinasinglereductionaxle.However,thedifferentialcaseisnotboltedtotheringgear.Instead,thespurpinioniskeyedtoanddrivenbytheringgear.Thespurpinionisinturnconstantlymeshedwiththehelicalspurgeartowhichthedifferentialcaseisbolted.Manyheavydutytrucksareequippedwithtworeardriveaxles.Thesetandemaxletrucksrequireaspecialgeararrangementtodeliverpowertoboththeforwardandrearwardreardrivingaxles.Thisgearingmustalsobecapableofallowingforspeeddifferencesbetweentheaxles.Twoaxlehubarrangementsareavailabletoprovidesupportbetweentheaxlehubandthetruck'swheels:thesemi-floatingtypeaxleandthefullyfloatingtypeaxle.Ofthetwo,thesemi-floatingisthesimplest,cheapestdesigntoincorporate,butthefullyfloatingaxleismorepopularinheavy-dutytrucks.Inthesemi-floatingtypeaxle,drivepowerfromthedifferentialistakenbyeachaxlehalf-shaftandtransferreddirectlytothewheels.Asinglebearingassembly,locatedattheouterendoftheaxle,isusedtosupporttheaxlehalf-shaft.Thepartoftheaxleex-tendingbeyondthebearingassemblyiseithersplinedortaperedtoawheelhubandbrakedrumassembly.Themaindisadvantageofthistypeofaxleisthattheouterendofeachaxleshaftmustcarryandsupporttheweightofthetruckthatisplacedonthewheels.Ifanaxlehalf-shaftshouldbreak,thetruck'swheelwillfalloff.Driveaxleoperationiscontrolledbythedifferentialcarrierassembly.Adifferentialcarrierassemblyconsistsofanumberofmajorcomponents.Theseinclude:1.Inputshaftandpiniongear2.Ringgear3.Differentialwithtwodifferentialcasehalves,adifferentialspider,fourpiniongears,andtwosidegearswithwashers.Thisdifferentialassemblyfitsbetweentheaxleshafts,withtheshaftsbeingsplinedtothedifferentialsidegears.Thepartsofthedifferentialcarrierareheldinpositionbyanumberofbearingsandthrustwashers.Theleadingendoftheinputshaftisconnectedtothedriveshaftbyayokeanduniversaljoint.Thepiniongearontheotherendoftheinputshaftisinconstantmeshwiththeringgear.Theringgearisboltedtoaflangeonthedifferentialcase.Insiedthecase,thelegsofthespiderareheldinmatchinggroovesinthecasehalves.Thelegsofthespideralsosupportthefourpiniongears.Inaddition,thecasehousesthesidegears,whichareinmeshwiththepinionsandaresplinedtotheaxleshafts.Whenthedriveshafttorqueisappliedtotheinputshaftanddrivepinion,theinputshaftandpinionrotateinadirectionthatisperpendiculartothetruck'sdriveaxles.Thedrivepinionisbeveledat45degreesandengagestheringgear,whichisalsobeveledat45degrees,causingtheringgeartorevolveat90degreestothedriveshaft.Thismeansthetorqueflowchangesdirectionandbecomesparalleltotheaxlesandwheels.Thedriveshaftmustalsobeabletochangeinlengthwhiletransmittingtorque.Astherearaxlereactstoroadsurfacechanges,torquereactionsandbrakingforces,ittendstorotatefor-wardorbackward,requiringacorrespondingchangeinthelengthofthedriveshaft.Inordertotransmitenginetorquetotherearaxles,thedriveshaftmustbedurableandstrong.Anengineproducing1000pound--feetoftorque,whenmultipliedbya12totgearrationinthetransmission,willdeliver12000pound-feetbreakawaytorquetothedriveshaft.Theshaftmustbestrongenoughtodeliverthistwistingforcetoaloadedaxlewithoutdeformingorcrackingunderthestrain.Driveshaftsareconstructedofhigh-strengthsteeltubingtoprovidemaximumstrengthwithminimumweight.Thediameteroftheshaftandwallthicknessofthetubingisdeterminedbyseveralfactors~maximumtorqueandvehiclepayload,typeofoperation,roadconditions,andthebraketorquethatmightbeencountered.One-piece,two-piece,andthree-piecedriveshaftsareused,dependingo