汽車設(shè)計(jì)（第6版） 課件 閔海濤 第5-7章 驅(qū)動橋設(shè)計(jì)、從動橋設(shè)計(jì)、懸架設(shè)計(jì)

汽車設(shè)計(jì)第五章驅(qū)動橋設(shè)計(jì)第一節(jié)概述第二節(jié)驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案分析第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)第五節(jié)車輪傳動裝置設(shè)計(jì)第六節(jié)驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)第一節(jié)概述一、功用增矩、減速改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向?qū)⑥D(zhuǎn)矩合理地分配給左右驅(qū)動車輪使左右車輪具有行駛運(yùn)動學(xué)所要求的差速功能承受作用于路面和車架或車身之間的垂直力、縱向力和橫向力，以及制動力矩和反作用力矩第一節(jié)概述二、組成主減速器差速器車輪傳動裝置橋殼第一節(jié)概述三、設(shè)計(jì)要求所選i0應(yīng)保證汽車在給定條件下有最佳動力性和經(jīng)濟(jì)性外形尺寸小，保證有足夠的離地間隙，滿足通過性工作平穩(wěn)，噪聲小在各種載荷和轉(zhuǎn)速工況下傳動效率高橋殼應(yīng)當(dāng)有足夠的剛度和強(qiáng)度，保證齒輪正確嚙合，并承受和傳遞車輪與懸架之間的各種力和力矩；在此條件下盡可能降低質(zhì)量，尤其是簧下質(zhì)量，以減少不平路面的沖擊載荷，提高行駛平順性與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動協(xié)調(diào)，對轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋，還應(yīng)與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動相協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好，制造容易，拆裝調(diào)整方便第二節(jié)驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案分析一、斷開式驅(qū)動橋沒有連接左右驅(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)動車輪第二節(jié)驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案分析二、非斷開式驅(qū)動橋其半軸套管與主減速器殼均與軸殼剛性地相連一個(gè)整體梁，因而兩側(cè)的半軸和驅(qū)動輪相關(guān)地?cái)[動，通過彈性元件與車架相連第二節(jié)驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案分析二、非斷開式驅(qū)動橋整個(gè)驅(qū)動橋和驅(qū)動車輪的質(zhì)量以及傳動軸的部分質(zhì)量都屬于簧下質(zhì)量，使其簧下質(zhì)量較大這種驅(qū)動橋和輪轂、制動器及制動鼓的總質(zhì)量約占商用貨車的11-16%，約占乘用車的3.5-5%采用單級主減速器取代雙級主減速器，可大大減小驅(qū)動橋質(zhì)量利用高強(qiáng)度的球墨鑄鐵代替可鍛鑄鐵鑄造主減速器殼，可減小質(zhì)量并改進(jìn)工藝采用鋼板沖壓-焊接的整體式橋殼及鋼管擴(kuò)張的整體式橋殼，均可顯著減小驅(qū)動橋質(zhì)量第二節(jié)驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案分析三、方案對比形式

非斷開式

斷開式

結(jié)構(gòu)

簡圖

結(jié)構(gòu)

特點(diǎn)

①

用剛性整體外殼連接左右車輪

②車輪傳動裝置為半軸

①沒有剛性整體外殼

②兩側(cè)驅(qū)動輪可以獨(dú)立相對車架或車身作上下擺動

③

車輪傳動裝置為萬向節(jié)傳動

④

橋殼固定在車架（身）上

應(yīng)用

非獨(dú)立懸架

獨(dú)立懸架

第二節(jié)驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案分析三、方案對比第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式（一）主減速器的齒輪類型1.弧齒錐齒輪1）主從動齒輪軸線垂直、相交2）輪齒端面重疊，至少有兩對以上的輪齒同時(shí)嚙合，因此可承受較大的負(fù)荷3）輪齒不是在齒的全長上同時(shí)嚙合，而是逐漸由齒的一端連續(xù)而平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向另一端，工作平穩(wěn)，噪聲和振動小4）但對嚙合精度敏感，錐頂稍不吻合就會使工作條件急劇變壞，并加劇齒輪磨損和增大噪聲第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式（一）主減速器的齒輪類型2.雙曲面齒輪1）主從動齒輪軸線垂直、但不相交。2）存在偏移距E：主動齒輪軸線相對從動齒輪軸線向上或向下偏移一距離3）主動齒輪螺旋角β1>從動齒輪螺旋角β2，存在一個(gè)偏移角ε：主、從動齒輪螺旋角之差第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式（一）主減速器的齒輪類型2.雙曲面齒輪螺旋角：錐齒輪節(jié)錐表面展開圖上的齒形線任意一點(diǎn)的切線與該點(diǎn)和節(jié)錐頂點(diǎn)連線之間的夾角。中點(diǎn)螺旋角：齒寬中點(diǎn)的切線和中點(diǎn)與齒輪中心（錐頂）連線之間的夾角一般都指中點(diǎn)螺旋角第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式（一）主減速器的齒輪類型2.雙曲面齒輪主、從動齒輪圓周力之比：F1/F2=cosβ1/cosβ2式中：F1、F2分別為主、從動齒輪的圓周力，β1

、β2分別為主、從動齒輪的中點(diǎn)螺旋角第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式（一）主減速器的齒輪類型2.雙曲面齒輪傳動比：i0s=F2r2/F1r1=r2cosβ2/r1cosβ1式中：r1、r2分別為主、從動齒輪的平均分度圓半徑令k=cosβ2/cosβ1，則i0s=kr2/r1。由于β1>β2，因此k>1，一般為1.25-1.5。第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式（一）主減速器的齒輪類型2.雙曲面齒輪優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)尺寸相同時(shí)，雙曲面齒輪具有更大的傳動比當(dāng)傳動比一定、從動齒輪尺寸相同時(shí)，雙曲面齒輪主動齒輪比相應(yīng)弧齒錐齒輪具有更大的直徑和較高的輪齒強(qiáng)度及較大的主動齒輪軸和軸承剛度當(dāng)傳動比一定、主動齒輪尺寸相同時(shí)，雙曲面齒輪從動齒輪比相應(yīng)弧齒錐齒輪尺寸要小，可獲得更大的離地間隙第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式（一）主減速器的齒輪類型2.雙曲面齒輪優(yōu)點(diǎn)：由于偏移距的存在，使雙曲面齒輪在工作過程中不僅存在與弧齒錐齒輪相同的沿齒高方向的側(cè)向滑動，而且還有沿齒長方向的縱向滑動，從而可改善磨合過程，有更好的傳動平穩(wěn)性主動齒輪螺旋角較大，同時(shí)嚙合的齒數(shù)較多，重合度更大，既可提高傳動平穩(wěn)性，又可使齒輪彎曲強(qiáng)度提高（約30%）第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式（一）主減速器的齒輪類型2.雙曲面齒輪優(yōu)點(diǎn)：主動齒輪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)的弧齒錐齒輪較大，從而可降低齒面間的接觸應(yīng)力主動齒輪螺旋角較大，則不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)可減少，可選用較少的齒數(shù)，有利于增加傳動比主動齒輪尺寸較大，加工時(shí)所需的刀盤刀頂距較大，切削刃壽命較長E有利于實(shí)現(xiàn)總體布置第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式（一）主減速器的齒輪類型2.雙曲面齒輪缺點(diǎn)：沿齒長方向的縱向滑動會使摩擦損失增加，降低傳動效率（雙曲面齒輪0.96，弧齒錐齒輪0.99）齒面間壓力和摩擦功較大，可能導(dǎo)致油膜破壞和齒面燒結(jié)咬死，抗膠合能力較低（需要選用可改善油膜強(qiáng)度和帶有防刮傷添加劑的雙曲面齒輪油來進(jìn)行潤滑）第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式（一）主減速器的齒輪類型3.圓柱齒輪采用斜齒輪，廣泛應(yīng)用于發(fā)動機(jī)橫置的前置前驅(qū)乘用車驅(qū)動橋和雙級主減速器驅(qū)動橋及輪邊減速器第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式（一）主減速器的齒輪類型4.蝸輪蝸桿輪廓尺寸及質(zhì)量小，可獲得較大傳動比（8-14）；工作平穩(wěn)，無噪聲；便于總體布置及貫通式多橋驅(qū)動布置；可以傳遞較大載荷，使用壽命長；結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，調(diào)整容易蝸輪齒圈要用青銅等有色金屬合金（較貴），成本較高；傳動效率較低第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式（一）主減速器的齒輪類型第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式（一）主減速器的齒輪類型第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式（二）主減速器的減速形式1.單級主減速器結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、尺寸緊湊、制造成本低廣泛應(yīng)用于主傳動比小于7的汽車上乘用車（傳動比3-4.5）、總質(zhì)量較小的采用形式：多采用一對弧齒錐齒輪或雙曲面齒輪傳動；也有采用一對圓柱齒輪傳動或蝸桿傳動的第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式（二）主減速器的減速形式2.雙級主減速器由兩級齒輪減速組成。與單級相比：在保證離地間隙相同的前提下可得到較大的傳動比（7-12）；但其尺寸、質(zhì)量均較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本也顯著增加主要應(yīng)用在總質(zhì)量較大商用車上第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式（二）主減速器的減速形式2.雙級主減速器第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式（二）主減速器的減速形式3.雙速主減速器由齒輪的不同組合可獲得兩種傳動比與普通變速器相配合，可得到雙倍于變速器的檔位高低檔根據(jù)汽車的使用條件、發(fā)動機(jī)功率及變速器各檔傳動比來選定大傳動比用于汽車滿載行駛或在困難道路上行駛，以克服較大阻力并減少變速器中間檔位的換擋次數(shù)小傳動比則用于汽車空載、半載或在良好路面上行駛，以改善汽車經(jīng)濟(jì)性和提高平均車速第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式（二）主減速器的減速形式3.雙速主減速器圓柱齒輪式：結(jié)構(gòu)尺寸和質(zhì)量較大，可獲得的主傳動比較大；若更換齒輪軸，并去掉一對圓柱齒輪，即可變?yōu)槠胀p級主減速器行星齒輪式：結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量較小，具有較高的強(qiáng)度和剛度，橋殼和主減速器殼都可與非雙速通用，但需要加強(qiáng)行星輪系和差速器的潤滑第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式（二）主減速器的減速形式3.雙速主減速器——圓錐行星齒輪式高速：牙嵌結(jié)合/行星齒輪整體運(yùn)動（從動錐齒輪→行星齒輪系→差速器）低速：牙嵌分離/從動錐齒輪→齒圈→行星輪→行星架→差速器第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式（二）主減速器的減速形式3.雙速主減速器換擋方式：遠(yuǎn)距離操縱機(jī)構(gòu)電磁式氣壓式電—?dú)鈴?fù)合式由于無同步換擋裝置，主減速器傳動比的切換是在停車時(shí)進(jìn)行的第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式（二）主減速器的減速形式4.貫通式主減速器單級貫通式結(jié)構(gòu)簡單、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等優(yōu)點(diǎn)，主要用于總質(zhì)量較小的多橋驅(qū)動上第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式（二）主減速器的減速形式4.貫通式主減速器單級貫通式——雙曲面齒輪式利用雙曲面齒輪副軸線偏移的特點(diǎn)，將一根貫通軸穿過中橋并通向后橋受主動齒輪最少齒數(shù)和偏移距大小的限制，而且主動齒輪工藝性差，最大傳動比在5左右，多用于總質(zhì)量較小的驅(qū)動橋上當(dāng)用于總質(zhì)量較大的汽車時(shí)，可通過增設(shè)輪邊減速或加大分動比來加大總傳動比第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式（二）主減速器的減速形式4.貫通式主減速器單級貫通式——蝸桿式在結(jié)構(gòu)質(zhì)量較小的情況下可得到較大的傳動比，且工作平穩(wěn)無聲、便于總體布置適用于各種噸位的多橋驅(qū)動汽車貫通式驅(qū)動橋的布置第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式（二）主減速器的減速形式4.貫通式主減速器雙級貫通式適用于總質(zhì)量較大的多橋驅(qū)動汽車（主傳動比較大）錐齒輪-圓柱齒輪式圓柱齒輪-錐齒輪式第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式（二）主減速器的減速形式4.貫通式主減速器雙級貫通式——錐齒輪-圓柱齒輪式可得到較大的主傳動比但結(jié)構(gòu)高度尺寸大主動錐齒輪工藝性差從動錐齒輪采用懸臂式支承，支承剛度差，拆裝不方便第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式（二）主減速器的減速形式4.貫通式主減速器雙級貫通式——圓柱齒輪-錐齒輪式第一級圓柱齒輪副有利于貫通式布置，兼具減速作用若僅貫通，可取傳動比為1與前者相比，結(jié)構(gòu)緊湊、高度尺寸減小，有利于降低車廂地板及整車質(zhì)心高度第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式（二）主減速器的減速形式4.貫通式主減速器雙級貫通式——圓柱齒輪-錐齒輪式應(yīng)根據(jù)中、后橋錐齒輪的布置、旋轉(zhuǎn)方向、雙曲面齒輪的偏移方式以及圓錐齒輪副前后的布置位置等因素來確定錐齒輪的旋轉(zhuǎn)方向所選螺旋方向應(yīng)使主、從動錐齒輪具有相斥的軸向力第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式（三）主減速器主從錐齒輪的支承形式1.主動錐齒輪的支承——懸臂式在錐齒輪一端有較長的軸，并在其上安裝一對圓錐滾子軸承為了減小懸臂長度和增加兩支承間距離，改善支承剛度，應(yīng)使軸承大端朝外，使作用在齒輪上離開錐頂?shù)妮S向力由靠近齒輪的軸承承受，而反向軸向力由另一軸承承受第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式（三）主減速器主從錐齒輪的支承形式1.主動錐齒輪的支承——懸臂式要求：b>2.5a，b>0.7D，d>a為方便拆裝，應(yīng)使靠經(jīng)齒輪的軸承軸徑比另一軸承的支承軸徑大些靠近齒輪的軸承有時(shí)用圓柱滾子軸承，這時(shí)另一軸承必須采用能承受雙向軸向力的雙列圓錐滾子軸承第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式（三）主減速器主從錐齒輪的支承形式1.主動錐齒輪的支承——懸臂式支承剛度除了與軸承形式、軸徑大小、支承間距離和懸臂長度大小有關(guān)以外，還與軸承與軸及軸承與座孔之間的配合精度有關(guān)結(jié)構(gòu)簡單、支承剛度較差，適用于傳遞轉(zhuǎn)矩較小的主減速器上第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式（三）主減速器主從錐齒輪的支承形式1.主動錐齒輪的支承——跨臂式錐齒輪兩端的軸上都有軸承，可大大增加支承剛度，又使軸承負(fù)荷減小，齒輪嚙合條件改善，因此齒輪的承載能力高于懸臂式齒輪大端側(cè)軸頸上兩個(gè)相對安裝的圓錐滾子軸承之間的距離很小，可縮短主動齒輪軸的長度，使布置更加緊湊，并可減小傳動軸夾角，有利于整車布置第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式（三）主減速器主從錐齒輪的支承形式1.主動錐齒輪的支承——跨臂式但必須在主減速器殼體上有支承導(dǎo)向軸承的軸承座，使主減速器殼體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工成本提高因主、從動齒輪之間的空間很小，致使主動齒輪的導(dǎo)向軸承尺寸受到限制，有時(shí)甚至布置不下或使齒輪拆裝困難導(dǎo)向軸承多用圓柱滾子軸承，并且內(nèi)外圈可以分離或沒有內(nèi)圈，它僅承受徑向力（尺寸根據(jù)布置位置而定，易損壞）第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式（三）主減速器主從錐齒輪的支承形式1.主動錐齒輪的支承第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式（三）主減速器主從錐齒輪的支承形式2.從動錐齒輪的支承軸承形式：圓錐滾子軸承。軸承安裝：大端朝內(nèi)，縮短（c+d）,剛度↑。加強(qiáng)剛度的其他措施：⑴從動齒輪背面設(shè)置加強(qiáng)筋。⑵從動齒輪背面加設(shè)輔助支承。⑶軸承有一定的預(yù)緊度。第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式（三）主減速器主從錐齒輪的支承形式2.從動錐齒輪的支承齒輪允許的偏移量第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)一、主減速器結(jié)構(gòu)形式（三）主減速器主從錐齒輪的支承形式3.從動錐齒輪的止推裝置第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)二、主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷（一）主減速器比i0對主減速器結(jié)構(gòu)型式、輪廓尺寸、質(zhì)量大小以及變速器處于最高檔位時(shí)動力性和經(jīng)濟(jì)性都有直接影響。i0的選擇應(yīng)在汽車總體設(shè)計(jì)時(shí)和傳動系的總傳動比iT一起由整車動力計(jì)算來確定?？衫貌煌琲0下的功率平衡圖來研究i0對汽車動力性的影響。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，對發(fā)動機(jī)與傳動系參數(shù)作出最佳匹配，使汽車獲得最佳的動力性和經(jīng)濟(jì)性。第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)二、主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷（一）主減速器比對于功率儲備充裕的乘用車、長途公共汽車、賽車等，在給定發(fā)動機(jī)最大功率Pemax及其轉(zhuǎn)速nP的情況下，所選擇的i0應(yīng)能保證這些汽車有盡可能高的最高車速vamax，這時(shí)i0應(yīng)按下式來確定：式中：rr為車輪滾動半徑，igh為變速器最高檔傳動比

第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)二、主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷（二）主減速器齒輪計(jì)算載荷的確定按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最低擋傳動比確定從動錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩按驅(qū)動輪打滑轉(zhuǎn)矩確定從動錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩汽車日常行駛平均轉(zhuǎn)矩確定從動錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩

第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)二、主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷（三）錐齒輪主要參數(shù)的選擇1.主從動錐齒輪齒數(shù)z1、z2為磨損均勻，z1、z2之間避免有公約數(shù)為得到理想的齒面重合度和高輪齒彎曲強(qiáng)度，主、從動齒數(shù)和不少于40為嚙合平穩(wěn)、噪聲小和具有高的疲勞強(qiáng)度，對于乘用車Z1不少于9，商用車不少于6主傳動比較大時(shí)，Z1盡量少，以滿足hmin的要求對于不同的主傳動比，Z1\Z2應(yīng)有適宜的搭配第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)二、主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷（三）錐齒輪主要參數(shù)的選擇2.從動齒輪大端分度圓直徑D2和端面模數(shù)ms（1）影響因素參數(shù)影響D2備注hmin

小

彎曲強(qiáng)度

大

見（5-14）式

跨置式支撐

大

第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)二、主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷（三）錐齒輪主要參數(shù)的選擇2.從動齒輪大端分度圓直徑D2和端面模數(shù)ms（2）初定D2KD2--直徑系數(shù)13.0～15.3Tc--計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tc=min[Tce、Tcs]（3）初選ms

第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)二、主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷（三）錐齒輪主要參數(shù)的選擇3.主從動錐齒輪齒面寬b1和b2⑴影響選取b值的因素：切削刀頭頂面寬度和刀尖圓角：在D2（或D1）取定條件下，如果b值取大則刀頭頂面寬度窄，刀尖圓角小。帶來下述兩個(gè)問題：Ⅰ刀具壽命↓；Ⅱ齒根圓角半徑減小，應(yīng)力集中↑，影響輪齒強(qiáng)度b取大，影響裝配空間不足b取大以后，由于安裝位置誤差、熱處理變形等原因，使載荷集中于小端——小端過早損壞和疲勞損傷

b取小些，齒輪耐磨性↓，壽命↓第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)二、主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷（三）錐齒輪主要參數(shù)的選擇3.主從動錐齒輪齒面寬b1和b2⑵初選b值第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)二、主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷（三）錐齒輪主要參數(shù)的選擇4.雙曲面齒輪副偏移距E影響因素原則

負(fù)荷小可取大第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)二、主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷（三）錐齒輪主要參數(shù)的選擇4.雙曲面齒輪副偏移距E第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)二、主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷（三）錐齒輪主要參數(shù)的選擇4.雙曲面齒輪副偏移距E上、下偏移：定義：從從動齒輪錐頂向齒面看過去，使主動齒輪在右側(cè)，若主動齒輪在從動齒輪中心線上方時(shí)，則為上偏移，在從動齒輪中心線下方時(shí)為下偏移。第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)二、主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷（三）錐齒輪主要參數(shù)的選擇5.中點(diǎn)螺旋角β影響因素第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)二、主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷（三）錐齒輪主要參數(shù)的選擇5.中點(diǎn)螺旋角β選取原則推薦值35o～40o轎車的β值選用大些的值,使之工作平穩(wěn),噪聲低貨車的β值選小些，防止軸向力大，通常取35o第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)二、主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷（三）錐齒輪主要參數(shù)的選擇6.螺旋方向從錐齒輪錐頂看過去，看中心線上半部齒形傾斜方向，若齒形從中心向右傾斜，稱為右旋，向左傾斜稱為左旋。一對嚙合齒輪的螺旋方向相反第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)二、主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷（三）錐齒輪主要參數(shù)的選擇6.螺旋方向螺旋方向與齒輪旋轉(zhuǎn)方向二者合在一起影響軸向力方向。處于前進(jìn)檔位時(shí)，應(yīng)使主動齒輪的軸向力離開錐頂方向。4x2汽車，一般主動齒輪均為左旋，從動齒輪為右旋。第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)二、主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷（三）錐齒輪主要參數(shù)的選擇7.法向壓力角α

影響因素第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)二、主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷（三）錐齒輪主要參數(shù)的選擇7.法向壓力角α

推薦第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)三、錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算

1.單位齒長圓周力p評價(jià)齒輪的表面耐磨性能：p=F/b2式中：p為輪齒上的單位齒長圓周力（N/mm），F(xiàn)為輪齒上圓周力；b2為從動齒輪的齒面寬（1）按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算（2）按驅(qū)動輪打滑轉(zhuǎn)矩計(jì)算第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)三、錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算

1.單位齒長圓周力p（1）按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)式中：ig為變速器傳動比，D1為主動錐齒輪中點(diǎn)分度圓直徑（mm）（2）按驅(qū)動輪打滑轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)

第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)三、錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算

2.齒輪強(qiáng)度第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)三、錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算

2.齒輪強(qiáng)度最大彎曲應(yīng)力：700MPa疲勞彎曲應(yīng)力：210MPa疲勞循環(huán)次數(shù)：6e6最大接觸應(yīng)力：2800MPa疲勞接觸應(yīng)力：1750MPa第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)四、錐齒輪軸承的載荷計(jì)算

1.錐齒輪齒面上作用力第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)四、錐齒輪軸承的載荷計(jì)算

1.錐齒輪齒面上作用力法向力Fr的分解過程第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)四、錐齒輪軸承的載荷計(jì)算

1.錐齒輪齒面上作用力分解后各力求解公式（徑向力FrZ、軸向力FaZ）第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)四、錐齒輪軸承的載荷計(jì)算

1.錐齒輪齒面上作用力第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)四、錐齒輪軸承的載荷計(jì)算

2.錐齒輪軸承上的載荷已知條件：齒輪的尺寸；軸承軸上安裝位置及尺寸；作用在齒輪上的力軸向力/徑向力—作用在水平面上；圓周力—作用在垂直面上第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)四、錐齒輪軸承的載荷計(jì)算

2.錐齒輪軸承上的載荷求支點(diǎn)反力舉例：第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)四、錐齒輪軸承的載荷計(jì)算

2.錐齒輪軸承上的載荷第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)五、錐齒輪材料工作條件惡劣與傳動系其他齒輪相比，具有載荷大、作用時(shí)間長、變化多、有沖擊等特點(diǎn)是傳動系薄弱環(huán)節(jié)第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)五、錐齒輪材料材料要求彎曲疲勞強(qiáng)度、接觸疲勞強(qiáng)度大齒面硬度高以保證齒面高耐磨性芯部有適當(dāng)韌性，↑抗沖擊載荷能力鍛造、切削加工、熱處理性能良好，熱處理后變形小，或變形規(guī)律易控制盡量少選含鎳、鉻元素的材料，應(yīng)選含錳、釩、硼、鈦、鉬、硅等元素的合金鋼第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)五、錐齒輪材料典型材料20CrMnTi、20MnVB、20MnTiB、22CrNiMo、16SiMn2WMoV第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)五、錐齒輪材料滲碳合金鋼優(yōu)點(diǎn)：表面硬、耐磨、抗壓、芯部軟，所以這種材料的彎曲強(qiáng)度、表面接觸強(qiáng)度、承受沖擊載荷的能力↑。切削加工、鍛造性能好。滲碳合金鋼缺點(diǎn)：熱處理費(fèi)用高；芯部在大壓力作用下可能有塑性變形；若滲碳層與芯部含碳量相差過多，會發(fā)生硬化層剝落現(xiàn)象。滲碳層深度要求m≤5為0.9-1.3；m>5-8時(shí)1.0-1.4；m>8時(shí)為1.2-1.6第三節(jié)主減速器設(shè)計(jì)五、錐齒輪材料其他問題：為防止新齒輪膠合、咬死、擦傷、早期磨損，在熱處理后及精加工以后，表面或作厚為0.005～0.020mm的磷化處理或鍍銅、錫齒面噴丸處理，可↑25%壽命。滑動速度高的齒輪進(jìn)行滲硫處理，提高耐磨性能（滲硫后摩擦因數(shù)可顯著降低，這樣即使?jié)櫥瑮l件較差，也能防止齒面擦傷、咬死或膠合）第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)差速器概述汽車行駛時(shí)，左、右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過的距離往往是不等的：在轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，由于左、右車輪的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動半徑不同，外側(cè)車輪滾過的距離大于內(nèi)側(cè)車輪；在不平路面上行駛時(shí)，由于路面波形不同也會造成兩側(cè)車輪滾過的距離不等；在平直路面上行駛時(shí)，由于輪胎氣壓、輪胎負(fù)荷、胎面磨損程度不同以及制造、裝配誤差等因素的影響，也會引起左、右車輪因滾動半徑不同而致使左、右車輪行程不同。第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)差速器概述如果驅(qū)動橋左、右車輪剛性連接：行駛時(shí)不可避免產(chǎn)生驅(qū)動輪在路面上的滑移和滑轉(zhuǎn)。不僅加劇輪胎磨損和功率與燃料的消耗，而且可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)向和操縱性能的惡化。為了防止產(chǎn)生這些現(xiàn)象，汽車左、右驅(qū)動輪間都裝有輪間差速器，保證了驅(qū)動橋兩側(cè)車輪在行程不等時(shí)具有不同旋轉(zhuǎn)角速度，滿足汽車行駛運(yùn)動學(xué)要求。第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)一、差速器結(jié)構(gòu)形式選擇（一）普通錐齒輪式差速器結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量較小、應(yīng)用廣泛第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)一、差速器結(jié)構(gòu)形式選擇（一）普通錐齒輪式差速器轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，在左右驅(qū)動車輪切線方向上各產(chǎn)生一附加阻力ΔP，且它們的運(yùn)動方向相反，從而產(chǎn)生行星齒輪的自轉(zhuǎn)外側(cè)轉(zhuǎn)速ω1=ω0+ω3z3/z1內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)速ω2=ω0-ω3z3/z1ω1+ω2=2ω0當(dāng)ω2=0，ω1=2ω0當(dāng)ω1=0，ω2=2ω0第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)一、差速器結(jié)構(gòu)形式選擇（一）普通錐齒輪式差速器汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)行星齒輪繞其軸轉(zhuǎn)動，顯然存在一個(gè)使其轉(zhuǎn)動的力矩（2ΔPr）。易知，慢轉(zhuǎn)側(cè)ΔP

與P/2相同，快轉(zhuǎn)側(cè)相反T1=(P/2-ΔP)r,T2=(P/2+ΔP)r令Pr=T0,ΔPr=Tr/2，則有T1=0.5(T0-Tr),T2=0.5(T0+Tr)T1+T2=T0,T2-T1=Tr（Tr—內(nèi)磨檫力矩)可見，差速器的內(nèi)摩擦改變了驅(qū)動橋的轉(zhuǎn)矩分配，使快轉(zhuǎn)側(cè)減小，慢轉(zhuǎn)側(cè)增大，有利于通過性第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)一、差速器結(jié)構(gòu)形式選擇（一）普通錐齒輪式差速器在汽車左右驅(qū)動車輪上的總牽引力可能達(dá)到Ftmax=2FΦmin+Tr/rrFΦmin為附著力較小的驅(qū)動車輪與地面附著力rr為車輪的滾動半徑由此可見，由于差速器的內(nèi)摩擦使汽車總牽引力增大了Tr/rr。但一般其內(nèi)摩擦力矩不大，所以在驅(qū)動輪上的總牽引力增加不大于4-6%。第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)一、差速器結(jié)構(gòu)形式選擇（一）普通錐齒輪式差速器鎖緊系數(shù)和轉(zhuǎn)矩比差速器鎖緊系數(shù)定義為K=Tr/To

kb=T2/T1

普通錐齒輪差速器鎖緊系數(shù)k一般為0.05~0.15，兩半軸轉(zhuǎn)矩比kb為1.11~1.35第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)一、差速器結(jié)構(gòu)形式選擇（二）強(qiáng)制鎖止式差速器嚙合套式借助于機(jī)械機(jī)構(gòu)（液壓或氣動）實(shí)現(xiàn)鎖止，使兩半軸之間形成剛性連接，從而可傳遞全部的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)一、差速器結(jié)構(gòu)形式選擇（二）強(qiáng)制鎖止式差速器指銷式鎖止時(shí)用指銷將左半軸齒輪與差速器左殼聯(lián)接第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)一、差速器結(jié)構(gòu)形式選擇（二）強(qiáng)制鎖止式差速器最大牽引力假設(shè)一驅(qū)動輪行駛在低附著系數(shù)Φmin的路面上，另一驅(qū)動輪行駛在高附著系數(shù)Φ的路面上，這樣裝有普通錐齒輪差速器的汽車所能發(fā)揮的最大牽引力為：Ft=(G2Φmin+G2Φmin)/2=G2Φmin

如果差速器鎖住，則汽車所能發(fā)揮的最大牽引力為：Ft=(G2Φmin+G2Φ)/2=G2（Φmin+Φ）可見采用差速鎖將差速器鎖住，可提高最大牽引力，從而提高汽車通過性。第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)一、差速器結(jié)構(gòu)形式選擇（二）強(qiáng)制鎖止式差速器差速鎖的結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、性能良好，所以在越野車輛中得到了較廣泛的應(yīng)用，但是由于駕駛員難以掌握鎖止或解鎖的恰當(dāng)時(shí)機(jī)，從而可能給車輛性能帶來負(fù)面影響：如果鎖止過早或解鎖過遲，容易造成傳動系的功率循環(huán)，增加油耗量，并使傳動部件動載荷變大，加速機(jī)件和輪胎的磨損；如果鎖止過遲或解鎖過早，又將使越野車輛的通過性降低，無法發(fā)揮差速鎖的優(yōu)點(diǎn)第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)一、差速器結(jié)構(gòu)形式選擇（三）限滑差速器1.轉(zhuǎn)矩式——摩擦片式差速器殼通過斜面對行星齒輪軸產(chǎn)生沿行星齒輪軸線方向的軸向力，該軸向力推動行星齒輪使壓盤將摩擦力壓緊。當(dāng)左、右半軸轉(zhuǎn)速不等時(shí)，主、從動摩擦片間產(chǎn)生相對滑轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生摩擦力矩。第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)一、差速器結(jié)構(gòu)形式選擇（三）限滑差速器1.轉(zhuǎn)矩式——摩擦片式傳遞轉(zhuǎn)矩Tr=T0rffztanβ/rd式中：rf為摩擦片平均摩擦半徑；rd為V形面中點(diǎn)到半軸齒輪中心線距離；f為摩擦因數(shù)；z為摩擦面數(shù)；β為V形面的半角。第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)一、差速器結(jié)構(gòu)形式選擇（三）限滑差速器1.轉(zhuǎn)矩式——托森式第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)一、差速器結(jié)構(gòu)形式選擇（三）限滑差速器2.轉(zhuǎn)速式——黏性式利用液體的粘性摩擦特性來實(shí)現(xiàn)限滑的差速器，其限滑功能取決于前后軸（軸間差速器）或左右輪（輪間差速器）轉(zhuǎn)速之差第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)一、差速器結(jié)構(gòu)形式選擇（三）限滑差速器3.主動式電磁式、電液式和電機(jī)式第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)二、普通錐齒輪差速器齒輪設(shè)計(jì)（一）

差速器齒輪主要參數(shù)選擇1.行星齒輪數(shù)n根據(jù)承載情況選擇在承載不大的情況下可取2，反之取4一般乘用車2，商用車2-4第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)二、普通錐齒輪差速器齒輪設(shè)計(jì)（一）

差速器齒輪主要參數(shù)選擇2.行星齒輪球面半徑Rb反映了錐齒輪節(jié)錐距的尺寸大小和其承載能力式中Kb為行星齒輪球面半徑系數(shù)，2.5-3.0Td=min[Tce,Tcs]行星齒輪節(jié)錐距A0=(0.98-0.99)Rb

第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)二、普通錐齒輪差速器齒輪設(shè)計(jì)（一）

差速器齒輪主要參數(shù)選擇3.行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)Z1\Z2輪齒有足夠大的強(qiáng)度,為此模數(shù)取大；但在齒數(shù)不變的條件下，尺寸↑，質(zhì)量↑；結(jié)構(gòu)尺寸小、緊湊，保證空間能安裝下，要求齒數(shù)Z1取少些；兩半軸齒輪齒數(shù)和能被行星齒輪數(shù)整除，以保證能裝配；Z1、Z2的選取范圍：Z1≮10，Z2=14～25Z1/Z2=1.5-2.0第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)二、普通錐齒輪差速器齒輪設(shè)計(jì)（一）

差速器齒輪主要參數(shù)選擇4.節(jié)錐角γ1、γ2及模數(shù)m行星齒輪γ1=arctan(Z1/Z2)半軸齒輪γ2=arctan(Z2/Z1)大端的端面模數(shù)

第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)二、普通錐齒輪差速器齒輪設(shè)計(jì)（一）

差速器齒輪主要參數(shù)選擇5.壓力角第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)二、普通錐齒輪差速器齒輪設(shè)計(jì)（一）

差速器齒輪主要參數(shù)選擇6.行星齒輪軸直徑d及支承長度L式中：T0為差速器殼傳遞轉(zhuǎn)矩；n為行星齒輪數(shù)；rd為行星齒輪支承面中點(diǎn)到錐頂?shù)木嚯x（mm），約為半軸齒輪齒寬中點(diǎn)處平均直徑的一半；[σc]為支承面允許擠壓壓力，取98MPaL=1.1d

第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)二、普通錐齒輪差速器齒輪設(shè)計(jì)（二）

差速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算差速器齒輪齒輪受結(jié)構(gòu)限制，而且承受的載荷較大但它不像主減速器齒輪那樣經(jīng)常處于嚙合傳動狀態(tài)，只有當(dāng)轉(zhuǎn)彎或左、右輪行駛不同的路程時(shí)，或一側(cè)車輪打滑而滑轉(zhuǎn)時(shí)，差速器齒輪才能有嚙合傳動的相對轉(zhuǎn)動對于差速器齒輪，主要進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)二、普通錐齒輪差速器齒輪設(shè)計(jì)（二）

差速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算齒輪彎曲應(yīng)力式中：T為計(jì)算載荷，T=0.6T0；n為行星齒輪數(shù)；J為綜合系數(shù)；b2、d2分別為半軸齒輪齒寬及其大端分度圓直徑（mm）；kv為質(zhì)量系數(shù)；ks為尺寸系數(shù)；km為齒面載荷分配系數(shù)，懸臂式取1.0-1.25，跨置式取1.0-1.1；最大應(yīng)力700MPa，日常平均210MPa，破壞循環(huán)次數(shù)6e6

第四節(jié)差速器設(shè)計(jì)三、多橋驅(qū)動汽車的軸間差速器多橋驅(qū)動汽車在行駛過程中，各驅(qū)動橋上的車輪轉(zhuǎn)速會因車輪行程或滾動半徑的差異而不等，如果前后橋剛性連接，則前后驅(qū)動車輪將以相同角速度旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生前后驅(qū)動車輪運(yùn)動學(xué)上的不協(xié)調(diào)。循環(huán)功率或寄生功率：導(dǎo)致發(fā)動機(jī)功率的無益消耗，加速輪胎磨損，損壞傳動系，降低動力性、經(jīng)濟(jì)性和通過性。第五節(jié)車輪傳動裝置設(shè)計(jì)一、半軸結(jié)構(gòu)形式半軸的結(jié)構(gòu)型式主要取決于半軸的支承型式。普通非斷開式驅(qū)動橋的半軸，依據(jù)其外端支承型式或受力狀況不同，分為半浮式半軸3/4浮式半軸全浮式半軸第五節(jié)車輪傳動裝置設(shè)計(jì)一、半軸結(jié)構(gòu)形式1.半浮式半軸傳遞轉(zhuǎn)矩；承受垂向力FZ2、縱向力FX2及側(cè)向力FY2所引起的彎矩FZ2a、FX2a、FY2rr第五節(jié)車輪傳動裝置設(shè)計(jì)一、半軸結(jié)構(gòu)形式1.半浮式半軸所承受的載荷比較復(fù)雜但結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、尺寸緊湊、造價(jià)低廉，故被質(zhì)量較小、使用條件較好、承載負(fù)荷不大的乘用車和微型客車、貨車所采用第五節(jié)車輪傳動裝置設(shè)計(jì)一、半軸結(jié)構(gòu)形式2.

3/4浮式半軸如車輪中心和軸承中心重合，即a=0時(shí)，縱向力FX2與垂向力FZ2由車輪直接傳給橋殼半軸套管，而側(cè)向力FY2產(chǎn)生的彎矩FY2rr將部分傳給半軸（由于一個(gè)軸承多采用圓柱滾子軸承，其支承剛度較差）第五節(jié)車輪傳動裝置設(shè)計(jì)一、半軸結(jié)構(gòu)形式2.

3/4浮式半軸如車輪和軸承中心距離a≠0，則雖然縱向力FX2與垂向力FZ2經(jīng)軸承傳給橋殼半軸套管，但力FX2\FY2與FZ2所形成的彎矩需由半軸及橋殼的半軸套管來共同承受，即3/4浮式半軸還要承受部分彎矩第五節(jié)車輪傳動裝置設(shè)計(jì)一、半軸結(jié)構(gòu)形式2.

3/4浮式半軸所承受彎矩的比例大小依半軸的剛度、軸承的結(jié)構(gòu)型式及其支承剛度、安裝尺寸a、rr等因素決定。與半浮式半軸相比，此處的a值要比半浮式的小，載荷工況有所改善，但比全浮式的差第五節(jié)車輪傳動裝置設(shè)計(jì)一、半軸結(jié)構(gòu)形式2.

3/4浮式半軸結(jié)構(gòu)簡單、輕便，也可以采用簡單的圓錐表面與鍵和輪轂的連接方法，因此可用于乘用車和微型、輕型客車、貨車第五節(jié)車輪傳動裝置設(shè)計(jì)一、半軸結(jié)構(gòu)形式3.全浮式半軸車輪所承受的垂向力FZ2、縱向力FX2、側(cè)向力FY2以及由這些力所引起的彎矩都經(jīng)過輪轂、輪轂軸承傳遞給橋殼，因此只承受轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩第五節(jié)車輪傳動裝置設(shè)計(jì)一、半軸結(jié)構(gòu)形式3.全浮式半軸但實(shí)際結(jié)構(gòu)中，由于零件加工精度和裝配精度的影響及橋殼、軸承支承剛度的不足等原因，仍可能承受一定彎矩，但在設(shè)計(jì)計(jì)算中可忽略不計(jì)第五節(jié)車輪傳動裝置設(shè)計(jì)一、半軸結(jié)構(gòu)形式3.全浮式半軸半軸結(jié)構(gòu)形狀：端部鍛成凸緣重型汽車：半軸外端制成花鍵，以花鍵和輪轂聯(lián)接第五節(jié)車輪傳動裝置設(shè)計(jì)一、半軸結(jié)構(gòu)形式3.全浮式半軸工作可靠，廣泛應(yīng)用于輕型及以上各種載貨汽車、越野汽車和客車上但具有全浮式半軸的驅(qū)動橋外端結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，需要采用形狀復(fù)雜且質(zhì)量及尺寸均較大的輪轂，制造成本較高，故小型汽車及乘用車等較少采用第五節(jié)車輪傳動裝置設(shè)計(jì)一、半軸結(jié)構(gòu)形式第五節(jié)車輪傳動裝置設(shè)計(jì)二、半軸計(jì)算三種載荷工況縱向力FX2（驅(qū)動/制動力）最大：其值為FZ2φ，附著系數(shù)φ取0.8，沒有側(cè)向力作用側(cè)向力FY2最大：其最值為FZ2φ1（發(fā)生側(cè)滑時(shí)），側(cè)滑時(shí)輪胎與地面的側(cè)滑附著系數(shù)φ1取1.0，沒有縱向力作用垂向力FZ2最大時(shí)：（發(fā)生在汽車以可能的高速通過不平路面時(shí)），其值為FZ2k，k為動載系數(shù)，這時(shí)不考慮縱向力和側(cè)向力的作用由于車輪承受的縱向力FX2和側(cè)向力FY2的大小受車輪與地面最大附著力限制，故縱向力最大時(shí)不會有側(cè)向力作用，而側(cè)向力最大時(shí)也不會有縱向力作用第五節(jié)車輪傳動裝置設(shè)計(jì)二、半軸計(jì)算1.半浮式半軸1）縱向力FX2最大(側(cè)向力FY2為0)垂向力FZ2=m2’G2/2(m2’取1.2)縱向力FX2=FZ2φ=m2’G2φ/2(m2’取1.2，φ取0.8)半軸彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力（b為輪轂支承軸承到車輪中心平面之間的距離）合成應(yīng)力

第五節(jié)車輪傳動裝置設(shè)計(jì)二、半軸計(jì)算1.半浮式半軸2）側(cè)向力FY2最大(縱向力FX2為0)外輪與內(nèi)輪上的垂直反力FZ2o、FZ2ihg為質(zhì)心高度，B2為輪距，φ1取1.0外輪與內(nèi)輪上側(cè)向力分別為：

Y2o=F

Z2oφ1

、Y2i=

F

Z2iφ1外輪半軸與內(nèi)輪半軸的彎曲應(yīng)力為

第五節(jié)車輪傳動裝置設(shè)計(jì)二、半軸計(jì)算1.半浮式半軸3）垂向力FZ2最大(縱向力FX2和側(cè)向力FY2均為0)垂向力FZ2=kG2/2(k為動載系數(shù)，乘用車取1.75，貨車取2，越野車取2.5)半軸彎曲應(yīng)力半浮式半軸許用合成應(yīng)力：600-750MPa

第五節(jié)車輪傳動裝置設(shè)計(jì)二、半軸計(jì)算2.3/4浮式半軸與半浮式相似，只是半軸危險(xiǎn)截面不同危險(xiǎn)截面位于半軸與輪轂相配表面的內(nèi)端1）縱向力X2最大2）側(cè)向力Y2最大(M1為輪轂軸承夾持作用力矩)

第五節(jié)車輪傳動裝置設(shè)計(jì)二、半軸計(jì)算3.全浮式半軸1）計(jì)算載荷（只承受轉(zhuǎn)矩）2）扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力τ3）半軸扭轉(zhuǎn)角θ[τ]500～700MPa；[θ]6～15°/米

第五節(jié)車輪傳動裝置設(shè)計(jì)二、半軸計(jì)算4.半軸許用應(yīng)力與選用材料、加工方法、熱處理工藝及汽車的使用條件有關(guān)當(dāng)采用40Cr、40MnB、40MnVB、40CrMnMo、40、45等材料作為全浮式時(shí)半軸的材料時(shí)，扭轉(zhuǎn)屈服極限可到784MPa在保證安全系數(shù)1.3-1.6的范圍內(nèi)，半軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力可取到490-590MPa對于使用條件差的汽車，如越野車、礦用車等，應(yīng)選用較大的安全系數(shù)，許用應(yīng)力取小值第五節(jié)車輪傳動裝置設(shè)計(jì)二、半軸計(jì)算半軸與半軸齒輪一般采用漸開線花鍵連接，對花鍵應(yīng)進(jìn)行擠壓壓力和剪切應(yīng)力驗(yàn)算。擠壓應(yīng)力不大于200MPa，剪切應(yīng)力不大于73MPa第五節(jié)車輪傳動裝置設(shè)計(jì)三、半軸設(shè)計(jì)（一）半軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)全浮式半軸桿徑按下式初選式中：d為半軸桿部直徑（mm）Mφ為半軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩（Nm）k為直徑系數(shù)，2.05-2.18

第五節(jié)車輪傳動裝置設(shè)計(jì)三、半軸設(shè)計(jì)（一）半軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)半軸桿部直徑應(yīng)小于或等于半軸花鍵的底徑，以便使半軸各部分基本達(dá)到等強(qiáng)度半軸破壞形式大多是扭轉(zhuǎn)疲勞損壞，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量增大各過渡部分的圓角半徑當(dāng)桿部較粗且外端凸緣較大時(shí)，可用兩端花鍵連接設(shè)計(jì)全浮式半軸桿部的強(qiáng)度儲備應(yīng)低于驅(qū)動橋其他傳力零件的強(qiáng)度儲備，使半軸充當(dāng)“熔絲”的作用半浮式半軸直接安裝車輪，應(yīng)視為保安件第五節(jié)車輪傳動裝置設(shè)計(jì)三、半軸設(shè)計(jì)（二）半軸的材料與熱處理調(diào)質(zhì)處理：要求桿部硬度為388-444HB（允許凸緣部分硬度降到248HB）高頻、中頻感應(yīng)淬火：能保證半軸表面有適當(dāng)?shù)挠不瘜樱ㄓ捎谟不瘜颖旧韽?qiáng)度較高，且在半軸表面形成大的殘余壓應(yīng)力，因此使半軸靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度大大提高）。推薦桿部硬度52-62HRC，心部硬度30-35HRC；花鍵部分50-55HRC，不淬火區(qū)（凸緣等）248-277HB采用感應(yīng)淬火時(shí)，通常推薦半軸桿部表面硬化層深度為其直徑的1/4-1/3左右第六節(jié)驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)一、驅(qū)動橋殼設(shè)計(jì)功用支承汽車質(zhì)量支承由車輪傳來的路面反力和反力矩，并經(jīng)懸架傳給車架或車身；是主減速器、差速器和半軸的裝配基體設(shè)計(jì)要求1.有足夠的強(qiáng)度、剛度2.質(zhì)量小3.尺寸小,保證hmin4.結(jié)構(gòu)工藝性好,成本低5.密封好,防止泥水侵入,防止?jié)櫥蜐B漏6.拆裝方便第六節(jié)驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)一、驅(qū)動橋殼設(shè)計(jì)（一）驅(qū)動橋殼結(jié)構(gòu)方案分析1.可分式橋殼二段可分式：通常由一個(gè)垂直結(jié)合面分為左右兩部分，通過螺栓連接成一體；每一部分均由以鑄造殼體和一個(gè)壓入其外端的半軸套管組成，軸管與殼體用鉚釘連接三段可分式：中央殼（主減速器殼）和左右兩半殼均為鑄件，而左右半殼與半軸套管既可對焊連接，也可鑄成一體，兩側(cè)半殼用螺栓固定在中央殼上第六節(jié)驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)一、驅(qū)動橋殼設(shè)計(jì)（一）驅(qū)動橋殼結(jié)構(gòu)方案分析1.可分式橋殼結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝性好，主減速器支承剛度好，但拆裝、調(diào)整、維修不方便，橋殼的強(qiáng)度和剛度受結(jié)構(gòu)的限制第六節(jié)驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)一、驅(qū)動橋殼設(shè)計(jì)（一）驅(qū)動橋殼結(jié)構(gòu)方案分析2.整體式橋殼——整體鑄造式強(qiáng)度和剛度較大，但質(zhì)量大、加工面多，制造工藝復(fù)雜，主要用于總質(zhì)量較大的貨車上第六節(jié)驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)一、驅(qū)動橋殼設(shè)計(jì)（一）驅(qū)動橋殼結(jié)構(gòu)方案分析2.整體式橋殼——整體鑄造式可用球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵或鑄鋼制造為進(jìn)一步提高強(qiáng)度和剛度，鑄造整體式橋殼的兩端壓入較長無縫鋼管作為半軸套管，并用銷釘固定鋼板彈簧座附近的橋殼截面可根據(jù)強(qiáng)度要求鑄成適當(dāng)形狀，通常為矩形安裝制動底板的凸緣也與橋殼鑄成一體第六節(jié)驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)一、驅(qū)動橋殼設(shè)計(jì)（一）驅(qū)動橋殼結(jié)構(gòu)方案分析2.整體式橋殼——整體鑄造式主要優(yōu)點(diǎn)在于可制成復(fù)雜而理想的形狀，壁厚能夠變化，可到立項(xiàng)的應(yīng)力分布，其強(qiáng)度和剛度均較好，工作可靠，故要求橋殼承載負(fù)荷較大的中型、重型汽車適用于此結(jié)構(gòu)與其他整體式橋殼相比，質(zhì)量大、加工面多，制造工藝復(fù)雜，且需要相當(dāng)規(guī)模的鑄造設(shè)備，在鑄造時(shí)質(zhì)量不易控制，容易出現(xiàn)廢品第六節(jié)驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)一、驅(qū)動橋殼設(shè)計(jì)（一）驅(qū)動橋殼結(jié)構(gòu)方案分析2.整體式橋殼——沖壓焊接式由鋼板沖壓件焊接的橋殼主體、兩端再焊接上帶凸緣的半軸套管及鋼板彈簧座等組成第六節(jié)驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)一、驅(qū)動橋殼設(shè)計(jì)（一）驅(qū)動橋殼結(jié)構(gòu)方案分析2.整體式橋殼——沖壓焊接式橋殼主件的上下兩半是相同的沖壓件；主件的板料是矩形的，下料方便且材料利用率高，但對焊時(shí)需要用4塊三角鑲塊補(bǔ)焊到橋殼中部前后兩側(cè)的缺口處第六節(jié)驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)一、驅(qū)動橋殼設(shè)計(jì)（一）驅(qū)動橋殼結(jié)構(gòu)方案分析2.整體式橋殼——沖壓焊接式不僅具有制造工藝簡單、材料利用率高、廢品率低、生產(chǎn)率高及制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，還有足夠的強(qiáng)度和剛度，特別是其質(zhì)量?。▋H為同等鑄造橋殼的75%），卻比鑄造式更加安全可靠第六節(jié)驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)一、驅(qū)動橋殼設(shè)計(jì)（一）驅(qū)動橋殼結(jié)構(gòu)方案分析2.整體式橋殼——擴(kuò)張成形式由中碳無縫鋼管或鋼板卷焊鋼管擴(kuò)張、滾壓成形第六節(jié)驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)一、驅(qū)動橋殼設(shè)計(jì)（一）驅(qū)動橋殼結(jié)構(gòu)方案分析3.組合式橋殼也稱支架式橋殼，將鑄造的主減速器殼作為橋殼的中間部分，而在其兩端壓入無縫鋼管，再用銷釘或塞焊予以固定而成第六節(jié)驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)一、驅(qū)動橋殼設(shè)計(jì)（一）驅(qū)動橋殼結(jié)構(gòu)方案分析第六節(jié)驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)一、驅(qū)動橋殼設(shè)計(jì)（二）驅(qū)動橋殼強(qiáng)度計(jì)算橋殼受力分析第六節(jié)驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)一、驅(qū)動橋殼設(shè)計(jì)（二）驅(qū)動橋殼強(qiáng)度計(jì)算（1）牽引力最大第六節(jié)驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)一、驅(qū)動橋殼設(shè)計(jì)（二）驅(qū)動橋殼強(qiáng)度計(jì)算（2）制動力最大第六節(jié)驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)一、驅(qū)動橋殼設(shè)計(jì)（二）驅(qū)動橋殼強(qiáng)度計(jì)算（3）側(cè)向力最大第六節(jié)驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)一、驅(qū)動橋殼設(shè)計(jì)（二）驅(qū)動橋殼強(qiáng)度計(jì)算（4）垂向力最大（通過不平路面）第六節(jié)驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)一、驅(qū)動橋殼設(shè)計(jì)（二）驅(qū)動橋殼強(qiáng)度計(jì)算第六節(jié)驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)二、支承軸承的預(yù)緊預(yù)緊的目的提高主減速器錐齒輪的支承剛度，改善齒輪嚙合的平穩(wěn)性；消除安裝時(shí)出現(xiàn)的原始間隙，及磨合期該間隙的增加預(yù)緊力的選擇預(yù)緊力的大小與安裝形式、載荷大小、軸承剛度特性及使用轉(zhuǎn)速有關(guān)第六節(jié)驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)二、支承軸承的預(yù)緊預(yù)緊力的選擇當(dāng)給軸承副施加預(yù)緊力后，軸承的圓錐滾子及內(nèi)、外圈的工作表面之間將產(chǎn)生壓力。在該壓力作用下軸承副好像一對彈簧一樣，將產(chǎn)生彈性變形（彈簧剛度即為軸承剛度，假設(shè)均為c）第六節(jié)驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)二、支承軸承的預(yù)緊預(yù)緊力的選擇當(dāng)軸承無預(yù)緊時(shí)，作用在齒輪上的軸向力Fa僅作用于I上，其變形為f＝Fa/c（齒輪軸向位移量）當(dāng)軸承預(yù)緊時(shí)，假設(shè)兩軸承預(yù)緊變形為f0，則施加同樣的軸向力Fa時(shí)，齒輪軸向位移可由下式求得：Fa-c(f0+f)+c(f0-f)=0故f=Fa/2c可見，當(dāng)軸向力與軸承變形呈線性關(guān)系時(shí)，則預(yù)緊使軸向位移減小至原位移的1/2第六節(jié)驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)二、支承軸承的預(yù)緊預(yù)緊力的選擇——對支承剛度的影響線1：預(yù)緊前軸向位移隨軸向力的變化曲線線2：預(yù)緊后軸向位移隨軸向力的變化曲線有預(yù)緊時(shí)，當(dāng)f＝f0（A點(diǎn)）時(shí)，前軸承II完全松開，這時(shí)繼續(xù)增大的軸向力完全由軸承I承受，軸承II對軸向位移失去作用第六節(jié)驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)二、支承軸承的預(yù)緊預(yù)緊力的選擇——對軸承壽命的影響隨著預(yù)緊力的增大，支承剛度增強(qiáng)，從而改善了齒輪的嚙合和軸承的工作條件。但當(dāng)預(yù)緊力超過某一理想值時(shí)，軸承壽命將急劇下降。當(dāng)預(yù)緊力達(dá)到軸向力的40％時(shí)，軸承壽命不會低于無預(yù)緊時(shí)的壽命。但繼續(xù)增大預(yù)緊力時(shí)，則軸承壽命急劇下降第六節(jié)驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)二、支承軸承的預(yù)緊預(yù)緊力的選擇——對軸承壽命的影響通常汽車以最高檔行駛時(shí)，發(fā)動機(jī)平均使用轉(zhuǎn)矩大約不超過其最大轉(zhuǎn)矩70％，因此主減速器軸承預(yù)緊力可取為發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩時(shí)換算軸向力的30％軸承預(yù)緊力的大小可用軸承的摩擦力矩來檢驗(yàn)，其值通常為1－4Nm，乘用車及小型商用車取小值，大型和重型商用車取大值第六節(jié)驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)二、支承軸承的預(yù)緊預(yù)緊力的選擇預(yù)緊過大會出現(xiàn)軸承工作條件變壞、磨損嚴(yán)重、壽命下降等問題；工作時(shí)軸承因過熱而損壞；傳動效率降低等缺點(diǎn)，因此過大的預(yù)緊力不可??；過小的預(yù)緊力又可能達(dá)不到上述預(yù)緊目的。合適的予緊力應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)確定第六節(jié)驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)二、支承軸承的預(yù)緊預(yù)緊方式精選兩軸承內(nèi)圈間的套筒長度調(diào)整墊圈厚度軸承與軸肩之間的調(diào)整墊片波形套筒第六節(jié)驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)二、支承軸承的預(yù)緊預(yù)緊方式利用改變兩軸承內(nèi)圈之間的套筒長度來實(shí)現(xiàn)預(yù)緊力變化利用改變調(diào)整墊片厚度方法實(shí)現(xiàn)預(yù)緊力變化上述兩種方法調(diào)整工作量大，反復(fù)拆裝多處，麻煩簡單方法：在兩軸承之間(內(nèi)圈)裝波形套筒第六節(jié)驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)三、錐齒輪的嚙合調(diào)整安裝好的齒輪副（或被測齒輪與測量齒輪）在輕微力的制動下運(yùn)轉(zhuǎn)后，在齒輪工作齒面上得到的接觸痕跡。配對后檢驗(yàn)：齒輪副嚙合印跡是否在齒高中部且稍偏小端處；齒輪大端的齒側(cè)間隙是否保持在0.1～0.35㎜若檢驗(yàn)不合格可以通過加減主減速器殼與軸承之間的調(diào)整墊片來進(jìn)行嚙合調(diào)整第六節(jié)驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)三、錐齒輪的嚙合調(diào)整接觸痕跡包括形狀、位置、大小三方面的要求。接觸痕跡的大小按百分比確定：沿齒長方向——接觸痕跡長度b″與工作長度b′之比，即b″/b′×100%；沿齒高方向——接觸痕跡高度h″與接觸痕跡中部的工作齒高h(yuǎn)之比，即h″/h′×100%第六節(jié)驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)四、潤滑螺旋錐齒輪用普通潤滑油雙曲面齒輪用雙曲面齒輪油加油口位于加油方便、且能反映出所需油量高度處。放油孔位于最低處，又不易碰掉的地方。主動錐齒輪后軸承的潤滑要特別注意汽車設(shè)計(jì)第六章從動橋設(shè)計(jì)第一節(jié)概述第二節(jié)從動橋結(jié)構(gòu)方案分析第三節(jié)從動橋主要參數(shù)的選擇第四節(jié)從動橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算第一節(jié)概述一、分類按照功能不同可以分為轉(zhuǎn)向橋和支持橋按照結(jié)構(gòu)形式不同可以分為斷開式和非斷開式二、功用承受并傳遞車輪和懸架之間全部的力和力矩，保證整車的平順性能和操縱穩(wěn)定性能轉(zhuǎn)向橋要實(shí)現(xiàn)車輪繞主銷的偏轉(zhuǎn)與回正，實(shí)現(xiàn)整車的轉(zhuǎn)向運(yùn)動第一節(jié)概述三、組成轉(zhuǎn)向橋：前梁、轉(zhuǎn)向節(jié)、主銷、軸承轉(zhuǎn)向輪定位參數(shù)主銷后傾角主銷內(nèi)傾角前輪外傾角車輪前束第一節(jié)概述三、組成支持橋：由橫梁和縱臂組焊而成的后橋焊接總成它將車身、車輪、懸架連接到 一起，并在車身和車輪之間傳遞縱向力和橫向力，帶動車輪旋轉(zhuǎn)。第一節(jié)概述四、設(shè)計(jì)要求從動橋應(yīng)該有足夠的強(qiáng)度；轉(zhuǎn)向橋要保證主銷和轉(zhuǎn)向輪有正確的定位角度；轉(zhuǎn)向橋總成應(yīng)有足夠的剛度要求保證轉(zhuǎn)向輕便性，并有足夠的耐磨性；轉(zhuǎn)向輪的擺振應(yīng)該盡量的小，提高汽車的操縱穩(wěn)定性；盡量減小從動橋的質(zhì)量，以減小整車整備質(zhì)量并提高汽車行駛平順性。第二節(jié)從動橋結(jié)構(gòu)方案分析一、轉(zhuǎn)向橋結(jié)構(gòu)方案分析主銷結(jié)構(gòu)形式圓柱實(shí)心型圓柱空心型中間錐體型兩段圓柱型第二節(jié)從動橋結(jié)構(gòu)方案分析一、轉(zhuǎn)向橋結(jié)構(gòu)方案分析轉(zhuǎn)向節(jié)結(jié)構(gòu)形式多用中碳合金鋼模鍛成整體式結(jié)構(gòu)有些大型汽車的轉(zhuǎn)向節(jié)，由于其尺寸過大，也有采用組焊式結(jié)構(gòu)的，即其輪軸部分是經(jīng)壓配并焊上去的轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承為減小摩擦使轉(zhuǎn)向輕便，可采用滾動軸承，如推力球軸承、推力圓錐滾子軸承或圓錐滾子軸承等。也有采用青銅止推墊片的主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)叉孔之間軸承滑動軸承、滾針軸承第二節(jié)從動橋結(jié)構(gòu)方案分析二、支持橋結(jié)構(gòu)方案分析貨車支持橋通常是一根剛性橫梁，兩端帶有輪軸和固定制動底板用的凸緣。橫梁可以是具有工字形斷面的整體鍛造式的，也可以由兩端的鍛造輪軸凸緣與中間的無縫鋼管組焊而成第二節(jié)從動橋結(jié)構(gòu)方案分析二、支持橋結(jié)構(gòu)方案分析轎車支持橋由一根用鋼板制成呈V形斷面的橫梁和分別與其左、右端焊成一體并伸向后車輪的縱臂構(gòu)成，稱為復(fù)合縱臂式后支持橋第三節(jié)從動橋主要參數(shù)的選擇一、車輪定位參數(shù)的選擇主銷后傾角與后傾拖距a主銷后傾角γ使主銷軸線與路面的交點(diǎn)位于輪胎接地中心之前,該距離稱為后傾拖距a。當(dāng)汽車直線行駛過程中,轉(zhuǎn)向輪偶然受到外力作用而偏轉(zhuǎn)時(shí),地面對車輪的側(cè)向力Fy產(chǎn)生的繞主銷轉(zhuǎn)動的力矩將阻礙車輪偏轉(zhuǎn),此力矩稱為穩(wěn)定力矩。它可以保證汽車具有較好的直線行駛穩(wěn)定性,但在汽車轉(zhuǎn)向時(shí)它卻成了阻力矩,因此主銷后傾角也不宜過大,通常在3°以內(nèi)。第三節(jié)從動橋主要參數(shù)的選擇一、車輪定位參數(shù)的選擇主銷后傾角與后傾拖距a現(xiàn)代轎車采用低壓寬斷面輪胎,由于胎壓降低,彈性增加,具有較大的彈性回正力矩,故主銷后傾角就可以減小到接近于零,甚至為負(fù)值。第三節(jié)從動橋主要參數(shù)的選擇一、車輪定位參數(shù)的選擇主銷內(nèi)傾角與主銷偏移距c主銷軸線接地點(diǎn)D與輪胎中心平面接地點(diǎn)C之間的距離稱為主銷偏移距c。當(dāng)D點(diǎn)落在C點(diǎn)內(nèi)側(cè)，則c為正值,否則c為負(fù)值。第三節(jié)從動橋主要參數(shù)的選擇一、車輪定位參數(shù)的選擇主銷內(nèi)傾角與主銷偏移距c主銷內(nèi)傾角大,則轉(zhuǎn)向時(shí)自動回正的能力就大;同時(shí),主銷偏移距減小,即轉(zhuǎn)向時(shí)地面作用在轉(zhuǎn)向輪上的阻力矩減小,使轉(zhuǎn)向輕便;另外,偏移距減小也可以減少轉(zhuǎn)向輪傳遞到轉(zhuǎn)向盤的沖擊力。但是如果主銷內(nèi)傾角過大,在轉(zhuǎn)向過程中車輪繞主銷偏轉(zhuǎn)時(shí),車輪將出現(xiàn)相對路面的滑動,摩擦阻力變大,反而會使轉(zhuǎn)向沉重。一般主銷內(nèi)傾角為5°~8°,主銷偏移距一般為30~40mm。第三節(jié)從動橋主要參數(shù)的選擇一、車輪定位參數(shù)的選擇主銷內(nèi)傾角與主銷偏移距c主銷偏移距取為負(fù)值可以克服汽車制動跑偏現(xiàn)象第三節(jié)從動橋主要參數(shù)的選擇一、車輪定位參數(shù)的選擇車輪外傾角可以避免汽車重載時(shí)車輪產(chǎn)生負(fù)的外傾現(xiàn)象車輪外傾也與拱形路面相適應(yīng)由于車輪外傾使輪胎接地點(diǎn)A向內(nèi)縮縮小了主銷偏移距使轉(zhuǎn)向輕便改善制動時(shí)的方向穩(wěn)定性第三節(jié)從動橋主要參數(shù)的選擇一、車輪定位參數(shù)的選擇車輪前束一般汽車前束值（即B-A）約為0~12mm可通過改變轉(zhuǎn)向橫拉桿的長度來調(diào)整第三節(jié)從動橋主要參數(shù)的選擇二、斷面參數(shù)的選擇轉(zhuǎn)向橋前梁工字形斷面在保證其垂向平面內(nèi)彎曲剛度和強(qiáng)度前提下盡量的減少質(zhì)量當(dāng)量斷面（虛線）的垂向抗彎截面系數(shù)Wv和水平抗彎截面系數(shù)Wh可近似取為Wv=20a3mm3Wh=5.5a3mm3第三節(jié)從動橋主要參數(shù)的選擇二、斷面參數(shù)的選擇前梁在板簧座處抗彎截面系數(shù)Wv采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行初選Wv=ml/22mm3m為作用于前梁上的簧上質(zhì)量，kg；l為車輪中面至板簧座中面間的橫向距離，mm。第三節(jié)從動橋主要參數(shù)的選擇二、斷面參數(shù)的選擇其他參數(shù)轉(zhuǎn)向橋前梁拳部的高度約等于前梁工字形斷面的高度；主銷直徑可取為拳部高度的0.35~0.45倍。主銷上、下滑動軸承（即壓入轉(zhuǎn)向節(jié)上、下孔中的襯套）的長度則取為主銷直徑的1.25~1.50倍。第四節(jié)從動橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算一、前梁強(qiáng)度計(jì)算假設(shè)條件忽略車輪定位參數(shù)，即假設(shè)均為零左、右轉(zhuǎn)向節(jié)輪軸軸線重合且與主銷軸線位于同一橫向垂直平面內(nèi)前橋簧載質(zhì)量載荷G1u作用在板簧支承座處第四節(jié)從動橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算一、前梁強(qiáng)度計(jì)算假設(shè)條件非簧載質(zhì)量載荷分成兩部分：前梁載荷Gs等效作用在板簧支承座處每個(gè)車輪（包括輪轂、制動器等）的載荷Gw分別作用在各自的車輪平面內(nèi)第四節(jié)從動橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算一、前梁強(qiáng)度計(jì)算制動工況受力分析前輪地面垂向反力前輪制動力

第四節(jié)從動橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算一、前梁強(qiáng)度計(jì)算制動工況受力分析垂直方向彎矩Mv和水平方向的彎矩Mh在兩鋼板彈簧座之間達(dá)到最大值前梁系統(tǒng)繞橫軸的轉(zhuǎn)矩

第四節(jié)從動橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算一、前梁強(qiáng)度計(jì)算制動工況受力分析危險(xiǎn)斷面處的彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力假設(shè)各截面的抗彎截面系數(shù)、扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)近似相等

第四節(jié)從動橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算一、前梁強(qiáng)度計(jì)算側(cè)滑工況受力分析假設(shè)前橋載荷G1都集中作用在整車質(zhì)心位置，忽略前梁、車輪等非簧載質(zhì)量的載荷第四節(jié)從動橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算一、前梁強(qiáng)度計(jì)算側(cè)滑工況受力分析地面反力左、右前輪承受的地面垂向反力和側(cè)向反力

第四節(jié)從動橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算一、前梁強(qiáng)度計(jì)算側(cè)滑工況受力分析鋼板彈簧對前梁的垂向作用力

第四節(jié)從動橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算一、前梁強(qiáng)度計(jì)算側(cè)滑工況受力分析輪轂軸承徑向支承力

第四節(jié)從動橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算一、前梁強(qiáng)度計(jì)算側(cè)滑工況受力分析前梁最大彎矩：汽車側(cè)滑方向一側(cè)（左側(cè)）拳部的主銷孔處。截面Ⅰ-Ⅰ，相當(dāng)于前梁的最左端。另一側(cè)最大彎矩截面出現(xiàn)在鋼板彈簧座處（截面Ⅱ-Ⅱ）

第四節(jié)從動橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算一、前梁強(qiáng)度計(jì)算側(cè)滑工況受力分析前梁危險(xiǎn)截面及應(yīng)力假設(shè)前梁各截面處的抗彎截面系數(shù)相等，則截面Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ即為危險(xiǎn)截面；利用彎矩除以抗彎截面系數(shù)即為危險(xiǎn)截面的彎曲應(yīng)力。如果考慮前梁不同位置的截面形狀不同，抗彎截面系數(shù)不同，則需進(jìn)一步細(xì)化分析危險(xiǎn)截面和彎曲應(yīng)力第四節(jié)從動橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算二、轉(zhuǎn)向節(jié)強(qiáng)度計(jì)算受力分析轉(zhuǎn)向節(jié)的危險(xiǎn)斷面處于輪軸根部，即Ⅲ-Ⅲ剖面處第四節(jié)從動橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算二、轉(zhuǎn)向節(jié)強(qiáng)度計(jì)算制動工況轉(zhuǎn)向節(jié)輪軸在Ⅲ-Ⅲ剖面處僅承受垂向彎矩Mv和水平方向彎矩Mh而不承受轉(zhuǎn)矩

第四節(jié)從動橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算二、轉(zhuǎn)向節(jié)強(qiáng)度計(jì)算制動工況危險(xiǎn)斷面的合成彎曲應(yīng)力

第四節(jié)從動橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算二、轉(zhuǎn)向節(jié)強(qiáng)度計(jì)算側(cè)滑工況左、右轉(zhuǎn)向節(jié)在危險(xiǎn)斷面Ⅲ-Ⅲ處的彎矩是不等的（右轉(zhuǎn)彎工況）

第四節(jié)從動橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算二、轉(zhuǎn)向節(jié)強(qiáng)度計(jì)算側(cè)滑工況轉(zhuǎn)向節(jié)在危險(xiǎn)斷面處的彎曲應(yīng)力

第四節(jié)從動橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算二、轉(zhuǎn)向節(jié)強(qiáng)度計(jì)算一般采用30Cr、40Cr等中碳合金鋼制造心部硬度241~285HB高頻淬火后表面硬度為57~65HRC硬化層深1.5~2.0mm輪軸根部的圓角須經(jīng)滾壓處理許用彎曲應(yīng)力為［σw]=550MPa第四節(jié)從動橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算三、主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的強(qiáng)度計(jì)算主銷受力的簡化將主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)孔之間的作用力簡化為作用在上、下襯套中點(diǎn)處的水平力。對于主銷而言,轉(zhuǎn)向節(jié)孔（或襯套）對它的作用力即為與輪軸中心線相距分別為c和d的兩點(diǎn)處，在橫向和縱向平面內(nèi)垂直于其軸線方向的力。主銷與前梁拳部主銷孔之間的作用力簡化為作用在中點(diǎn)處的力和力矩第四節(jié)從動橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算三、主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的強(qiáng)度計(jì)算制動工況在橫向平面內(nèi)，地面對前輪的垂向支承反力FZ1將產(chǎn)生作用在主銷上的力矩FZ1l2；此力矩由前梁拳部主銷孔產(chǎn)生的力矩TZ相平衡；將此力矩等效為作用主銷上、下襯套中點(diǎn)處垂直力

第四節(jié)從動橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算三、主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的強(qiáng)度計(jì)算制動工況主銷受到的制動力矩FB1rr的作用，由縱向平面內(nèi)前梁拳部作用在主銷上的力矩TB所平衡；可以等效為縱向平面內(nèi)作用于主銷上、下襯套中點(diǎn)處的力FMτ

第四節(jié)從動橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算三、主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的強(qiáng)度計(jì)算制動工況制動力FB1通過車輪、轉(zhuǎn)向節(jié)作用于主銷，等效為上、下襯套中點(diǎn)處的力Fτu和Fτl，并由前梁孔處的縱向力FC1（=FB1）相平衡

第四節(jié)從動橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算三、主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的強(qiáng)度計(jì)算制動工況制動時(shí)轉(zhuǎn)向橫拉桿的作用力在橫向平面內(nèi)，將FN通過轉(zhuǎn)向節(jié)等效作用到主銷上則形成上、下襯套中點(diǎn)處的力FNu和FNl和一個(gè)側(cè)向力矩。

第四節(jié)從動橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算三、主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的強(qiáng)度計(jì)算制動工況橫向平面內(nèi)作用在主銷上、下襯套中點(diǎn)處的力力FN從著力點(diǎn)處平移至輪軸中心線處，將對主銷產(chǎn)生一個(gè)側(cè)向力矩FMN(c+d）

第四節(jié)從動橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算三、主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的強(qiáng)度計(jì)算制動工況在轉(zhuǎn)向節(jié)上、下襯套的中點(diǎn)處作用于主銷的合力Fu和Fl分別為

第四節(jié)從動橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算三、主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的強(qiáng)度計(jì)算側(cè)滑工況只考慮在橫向平面內(nèi)起作用的力和力矩這時(shí)作用于左、右轉(zhuǎn)向節(jié)主銷上的力FMZ是不等的

第四節(jié)從動橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算三、主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力計(jì)算取Fl、FMZL、FMZR中最大值作計(jì)算載荷Fj計(jì)算主銷在前梁拳部下端面處的彎曲應(yīng)力σw和剪切應(yīng)力τs主銷的許用彎曲應(yīng)力為［σw]=500MPa；許用剪切應(yīng)力為[τs]=lOOMPa。主銷采用20Cr、20CrNi、20CrMnTi等低碳合金鋼制造，并進(jìn)行滲碳淬火處理，滲碳層深1.0~1.5mm，硬度達(dá)到56~62HRC。

第四節(jié)從動橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算三、主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的強(qiáng)度計(jì)算轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的擠壓應(yīng)力轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的擠壓應(yīng)力式中，l為襯套長度，mm；Fj為計(jì)算載荷，F(xiàn)j=max{Fl,FMZL,FMZR}，N；轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的許用擠壓應(yīng)力為［σc]=50MPa。

第四節(jié)從動橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算三、主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的強(qiáng)度計(jì)算轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的擠壓應(yīng)力在靜載荷下，式中的計(jì)算載荷取?。郐襝]≤1.5MPa

第四節(jié)從動橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算四、轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承和止推墊片的計(jì)算推力軸承的計(jì)算載荷標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算工況：汽車以等速va=40km/h、沿半徑R=50m（或va=20km/h、R=12m）的圓周行駛。如果汽車向右轉(zhuǎn)彎，則其前外輪（即前左輪）的地面垂向反力FZ1L將增大。這時(shí)汽車前橋的側(cè)滑條件為

第四節(jié)從動橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算四、轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承和止推墊片的計(jì)算推力軸承的計(jì)算載荷標(biāo)準(zhǔn)工況下，車輪垂向最大載荷為代入va、R等數(shù)據(jù)，并設(shè)hg／B=0.5，則推力軸承最大軸向載荷Fa近似等于上述垂向反力。轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承的選擇按其靜載荷C0進(jìn)行，且取當(dāng)量靜載荷P0=(0.33~0.5)C0。

FZ1L=1.25G1/2=0.625G1第四節(jié)從動橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算四、轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承和止推墊片的計(jì)算止推墊片的擠壓應(yīng)力當(dāng)采用青銅止推墊片代替轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承時(shí)，在汽車滿載情況下，止推墊片的靜載荷可取為Fa=G1/2，這時(shí)止推墊片的擠壓應(yīng)力為式中：d和D為止推墊片的內(nèi)、外徑通常?。郐襝]≤30MPa

汽車設(shè)計(jì)第七章懸架設(shè)計(jì)第一節(jié)概述第二節(jié)懸架結(jié)構(gòu)方案分析第三節(jié)懸架主要參數(shù)的選擇第四節(jié)彈性元件的設(shè)計(jì)與計(jì)算第五節(jié)獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第六節(jié)減振器第七節(jié)懸架結(jié)構(gòu)元件的設(shè)計(jì)第一節(jié)概述一、功用彈性連接車架（車身）與車軸（車輪）傳遞作用在車輪與車架（車身）之間的一切力和力矩緩和路面?zhèn)鹘o車架（車身）的沖擊載荷，緩和振動，保證行駛平順性保證車輪在路面不平和載荷變化時(shí)有理想的運(yùn)動特性，保證汽車操縱穩(wěn)定性，使汽車獲得高速行駛能力第一節(jié)概述二、組成彈性元件、導(dǎo)向裝置、減振器、緩沖塊和橫向穩(wěn)定器第一節(jié)概述三、設(shè)計(jì)要求1.保證汽車有良好的行駛平順性2.具有合適的衰減振動能力3.保證汽車有良好的操縱穩(wěn)定性4.汽車制動或加速時(shí)要保證車身穩(wěn)定5.有良好的隔聲能力6.結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間尺寸要小7.可靠地傳遞各種力和力矩，在滿足零部件質(zhì)量要小的同時(shí)，還要保證有足夠的強(qiáng)度和壽命第一節(jié)概述四、分類分類

非獨(dú)立懸架

獨(dú)立懸架

簡圖

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

左右車輪用一根整體軸連接，再經(jīng)懸架與車架（身）連接

左右車輪用各自的軸和懸架再經(jīng)懸架與車架（身）連接

第一節(jié)概述四、分類被動懸架半主動懸架/主動懸架：剛度或/和阻尼特性動態(tài)自適應(yīng)調(diào)節(jié)第二節(jié)懸架結(jié)構(gòu)方案分析一、非獨(dú)立懸架方案分析非獨(dú)立懸架因其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，被廣泛應(yīng)用于載貨汽車中和部分乘用車后懸架中。非獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)，特別是導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，隨所采用的彈性元件不同而有差異。采用螺旋、空氣彈簧時(shí)，需要有較復(fù)雜的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)采用鋼板彈簧時(shí)，由于鋼板彈簧本身可兼起導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用，并有一定的減振作用，使得懸架結(jié)構(gòu)大為簡化，因而在非獨(dú)立懸架中大多數(shù)采用鋼板彈簧作為彈性元件第二節(jié)懸架結(jié)構(gòu)方案分析一、非獨(dú)立懸架方案分析縱置鋼板彈簧懸架吊耳式、滑板式第二節(jié)懸架結(jié)構(gòu)方案分析一、非獨(dú)立懸架方案分析縱置鋼板彈簧懸架主副簧式第二節(jié)懸架結(jié)構(gòu)方案分析一、非獨(dú)立懸架方案分析縱置鋼板彈簧懸架漸變剛度式第二節(jié)懸架結(jié)構(gòu)方案分析一、非獨(dú)立懸架方案分析縱置鋼板彈簧懸架優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單．制造容易，維修方便，工作可靠。缺點(diǎn)：平順性較差；前輪容易產(chǎn)生擺振；前輪跳動時(shí)，懸架易與轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)運(yùn)動干涉；當(dāng)汽車直線行駛在凹凸不平的路段上時(shí)，由于兩側(cè)車輪反向跳動或只有一側(cè)車輪跳動時(shí)，會產(chǎn)生不利的軸轉(zhuǎn)向特性；汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，離心力也會產(chǎn)生不利的軸轉(zhuǎn)向特性；車軸（橋）上方要求有與彈簧行程相適應(yīng)的空間。第二節(jié)懸架結(jié)構(gòu)方案分析一、非獨(dú)立懸架方案分析空氣彈簧懸架采用空氣彈簧以后，在汽車左、右側(cè)的簧載質(zhì)量不均勻時(shí)，通過高度控制閥的作用，可以保證整車車身處于水平狀態(tài)。在汽車高速轉(zhuǎn)彎的行駛條件下，與采用鋼板彈簧懸架的汽車比較，采用空氣彈簧懸架的汽車車身側(cè)傾角明顯減小。第二節(jié)懸架結(jié)構(gòu)方案分析一、非獨(dú)立懸架方案分析空氣彈簧懸架汽車行駛在路上，車輪對路面作用有沖擊力，車速越高沖擊力越大。在垂直、縱向和橫向力的綜合作用下，形成對路面的剪切力，使路面形成凸包、波浪等而損壞?？傎|(zhì)量越大的汽車，對高速公路破壞的程度越嚴(yán)重，這也是造成高速公路損壞的主要原因之一。裝用空氣懸架的汽車，因空氣懸架的剛度低，所以車輪對路面作用的動載荷要小，這就使路面受到的破壞程度得以減輕。第二節(jié)懸架結(jié)構(gòu)方案分析二、獨(dú)立懸架方案分析橫臂式獨(dú)立懸架（車輪在汽車橫向平面內(nèi)擺動）縱臂式獨(dú)立懸架（車輪在汽車縱向平面內(nèi)擺動）麥弗遜式懸架（車輪沿主銷移動的懸架）斜臂式獨(dú)立懸架（車輪在汽車斜向平面內(nèi)擺動）第二節(jié)懸架結(jié)構(gòu)方案分析二、獨(dú)立懸架方案分析1.橫臂式獨(dú)立懸架單橫臂式結(jié)構(gòu)簡單，側(cè)傾中心較高，有較強(qiáng)的抗側(cè)傾能力，但車輪上下運(yùn)動時(shí)，車輪平面將產(chǎn)生傾斜而改變輪距的大小，并使主銷內(nèi)傾角及車