货车驱动桥的设计

内蒙古工业大学课程设计1学年论文题目：中型货车驱动桥设计学生姓名：徐文超学院：能源与动力工程学院班级：车辆工程13-1指导教师：刘占峰老师2017年1月11日学校代码：10128学号：201320306017内蒙古工业大学课程设计1摘要：货车驱动桥的设计摘要：汽车后桥作为整车的一个关键部件，其产品的质量和结构形式对整车对整车的安全使用性能影响是非常大的，而且随着我们对汽车安全和使用性能的不断重视，我们必须对驱动桥进行有效地优化设计，本设计参照传统的驱动桥设计方式，进行了轻型货车驱动桥的设计。关键词：驱动桥；后桥；货车内蒙古工业大学课程设计2目录摘要…………………………………………………………………………………………1关键词………………………………………………………………………………………11前言………………………………………………………………………………………11.1课题背景及目的…………………………………………………………………11.2研究现状及发展趋势………………………………………………………………11.3课题研究方法………………………………………………………………………11.4论文研究内容………………………………………………………………………22驱动桥总体设计…………………………………………………………………………22.1设计目标……………………………………………………………………………22.2驱动桥的结构方案…………………………………………………………………33主减速器的设计…………………………………………………………………………43.1主减速器的结构形式的选择………………………………………………………43.1.1主减速器的减速形式………………………………………………………43.1.2主减速器的齿轮类型………………………………………………………43.1.3主减速器锥齿轮的支撑形式及安置方法………………………63.2主减速器的基本参数选择与设计计算……………………………………………73.2.1主减速齿轮计算载荷的确定………………………………………………73.2.2主减速器齿轮基本参数的选择……………………………………………83.3双曲面齿轮的几何尺寸计算……………………………………………………103.4主减速器双曲面齿轮的强度计算………………………………………………123.4.1单位齿长上的圆周力……………………………………………………123.4.2轮齿的弯曲强度计算……………………………………………………133.4.3轮齿的接触强度计算……………………………………………………143.5主减速器锥齿轮轴承的载荷计算………………………………………………153.5.1锥齿轮齿面上的作用力…………………………………………………153.5.2锥齿轮的轴向力和径向力………………………………………………163.5.3锥齿轮轴承的载荷………………………………………………………173.6主减速器齿轮的材料及热处理…………………………………………………20内蒙古工业大学课程设计33.7主减速器的润滑…………………………………………………………………214差速器设计与计算………………………………………………………………………224.1差速器类型的选择………………………………………………………………224.2差速器齿轮的基本参素数选择…………………………………………………234.2.1行星齿轮数目的选择……………………………………………………234.2.2行星齿轮球面半径的确定………………………………………………234.2.3行星齿轮与半轴齿轮齿数的选择………………………………………234.2.4差速器圆锥齿轮模数及半轴齿轮节圆直径的初步确定………………244.2.5压力角……………………………………………………………………244.2.6行星齿轮安装孔直径及其深度的确定…………………………………254.3差速器齿轮的几何参数计算……………………………………………………254.4差速器齿轮与强度计算…………………………………………………………275结论………………………………………………………………………………………276参考文献………………………………………………………………………………….2711前言1.1课题背景及目的随着汽车工业的发展和汽车技术的提高，驱动桥的设计和制造工艺都在日益完善。驱动桥和其他汽车总成一样，除了广泛采用新技术外，在结构设计中日益朝着“零件标准化、部件通用化、产品系列化”的方向发展及生产组织专业化目标前进。应采用能以几种典型的零部件，以不同方案组合的设计方法和生产方式达到驱动桥产品的系列化或变形的目的，或力求做到将某一类型的驱动桥以更多或增减不多的零件，用到不同的性能、不同吨位、不同用途并由单桥驱动到多桥驱动的许多变形汽车上。本设计要求根据载货汽车在一定的程度上有货车的较好载货性能，行驶范围广的特点，要求驱动桥在保证日常使用基本要求的同时极力强调其对恶劣路况的适应力。驱动桥是汽车最重要的系统之一，是为汽车传输和分配动力所设计的。通过本课题设计，使我们对所学过的基础理论和专业知识进行一次全面的，系统的回顾和总结，提高我们独立思考能力和团结协作的工作作风。1.2研究现状和发展趋势随着汽车向采用大功率发动机和轻量化方向发展以及路面条件的改善,近年来主减速比有减小的趋势,以满足高速行驶的要求。为减小驱动轮的外廓尺寸,目前主减速器中基本不用直齿圆锥齿轮。实践和理论分析证明，螺旋锥齿轮不发生根切的最小齿数比直齿齿轮的最小齿数少。显然采用螺旋锥齿轮在同样传动比下，主减速器的结构就比较紧凑。此外，它还具有运转平稳、噪声较小等优点。因而在汽车上曾获得广泛的应用。近年来，准双曲面齿轮在广泛应用到轿车的基础上，愈来愈多的在中型、重型货车上得到采用。在现代汽车发展中，对主减速器的要求除了扭矩传输能力、机械效率和重量指标外，它的噪声性能已成为关键性的指标。噪声源主要来自主、被动齿轮。噪声的强弱基本上取决于齿轮的加工方法。区别于常规的加工方法，采用磨齿工艺，采用适当的磨削方法可以消除在热处理中产生的变形。因此，与常规加工方法相比，磨齿工艺可获得很高的精度和很好的重复性。汽车在行驶过程中的使用条件是千变万化的。为了扩大汽车对这些不同使用条件的适应范围，在某些中型车辆上有时将主减速器做成双速的，它既可以得到大的主减速比又可得到所谓多档高速，以提高汽车在不同使用条件下的动力性和燃料经济性。1.3课题研究方法2本设计的驱动桥在结构上比较特殊，所以首先我会通过到汽修厂或者4S店找到自己想要设计的驱动桥结构，其次我会通过上网查阅资料和利用图书馆的图书资源来进行一些数据的计算，在设计过程中有不懂的也会请教指导老师，在老师的指导下完成本次的设计。1.4论文研究内容研究内容：国内外载货汽车驱动桥的研究资料论述、驱动桥结构方案选择、主减速器设计计算、差速器设计计算。2驱动桥总体设计2.1设计目标驱动桥是汽车传动系的主要组成部分。汽车的驱动桥处于传动系的末端，其基本功用是增大由传动轴或直接由变速器传来的转矩，将转矩分配给左、右驱动轮，并使左、右驱动车轮具有汽车行驶运动学所要求的差速功能；同时，驱动桥还要承受作用于路面和车架或车厢的铅垂力、纵向力和横向力。它要保证当变速器处于最高挡时，在良好的路面上有足够的牵引力以克服行驶阻力和获得汽车最大的速度，这主要取决于驱动桥的传动比。虽然在汽车的整体设计时，从整车性能出发决定驱动桥的传动比，但是用什么形式的驱动桥、什么结构的主减速器和差速器等在驱动桥设计中要具体考虑。决大多数的发动机在汽车上是纵置的，为了使扭矩传给车轮，驱动桥必须改变扭矩的方向，同时根据车辆的具体要求解决左右扭矩的分配。整体式驱动桥一方面需要承担汽车的载荷；另一方面车轮上的作用力以及传递扭矩所产生的作用力矩都要由驱动桥承担，所以驱动桥的零件必须具有足够的强度和刚度，以保证机件的可靠工作。驱动桥还必须满足通过性和平顺性的要求。在一般的汽车结构中，驱动桥包括主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置和桥壳等组成。它们应具有足够的强度和寿命、良好的工艺、合适的材料和热处理等。对零件应进行良好的润滑并减少系统的振动和噪音等[1]。驱动桥的结构型式虽然可以各不相同，但在使用中对它们的基本要求却是一致的，其基本要求可以归纳为：（1）所选择的主减速比能满足车在给定使用条件下有最佳动力性和燃油经济性。（2）差速器在保证左、右驱动车轮能以汽车运动学所要求的差速滚动外并能将转矩平稳而连续不断（无脉动）地传递给左、右驱动车轮。（3）当左右驱动车轮与地面的附着系数不同时，应能充分利用汽车的牵引力。3（4）能承受和传递路面和车架式车厢的铅垂力、纵向力和横向力以及驱动时的反作用力矩和制动时的制动力矩。（5）驱动桥各零部件在保证其强度、刚度、可靠性及寿命的前提下应力求减小簧下质量，以减小不平路面对驱动桥的冲击载荷，从而改善汽车的平顺性。（6）轮廓尺寸不大以便于汽车的总体布并与所要求的驱动桥离地间隙相适应。（7）齿轮与其他传动机件工作平稳，无噪声。（8）驱动桥总成及零部件的设计应能满足零件的标准化，部件的通用化和产品的系列化及汽车变型的要求。2.2驱动桥的结构方案驱动桥的总成的结构型式，按其总体布置来说有三种：普通的非断开式驱动桥、带有摆动半轴的非断开式驱动桥合和断开式驱动桥[5]。驱动桥的结构形式与驱动车轮的悬架形式密切相关。当车轮采用非独立悬架时，驱动桥应为非断开式（或称为整体式），即驱动桥是一根连接左右驱动车轮的刚性空心梁，而主减速器、差速器及车轮传动装置（由左、右半轴组成）都装在它里面。当采用独立悬架时，为保证运动协调，驱动桥应为断开式。这种驱动桥无刚性的整体外壳，主减速器及其壳体装在车架或车身上，两侧驱动车轮则与车架或车身作弹性联系，并可彼此独立地分别相对于车架或车身作上下摆动，车轮传动装置采用万向传动机构。为了防止运动干涉，应采用花键轴或一种允许两轴能有适量轴向移动的万向传动机构。非断开式驱动桥的桥壳是一跟支承在左右驱动车论上的刚性空心梁，而主减速器、差速器及半轴等传动机件都装在其中。这时，整个驱动桥和驱动车轮的质量以及传动轴的部分质量都是属于汽车的非悬挂质量，使汽车的非悬挂质量较大，这是普通非断开式驱动桥的一个缺点。整个驱动桥通过弹性悬架与车架连接。非断开式驱动桥的整个驱动桥和驱动车轮的质量以及传动轴的部分质量都是属于汽车的非悬挂质量。因此，在汽车的平顺性、操纵稳定性和通过性等方面不如断开式驱动桥。但是断开式驱动桥结构简单、制造工艺性好、成本低、工作可靠、维修调整容易，因而广泛用在各种载货汽车、客车及多数的越野汽车和部分轿车上。41—主减速器2—套筒3—差速器4、7—半轴5—调整螺母6—调整垫片8—桥壳图.1非断开式驱动桥非断开式驱动桥结构简单，考虑到所设计的轻型载货汽车的载重和各种要求，其价格要求要尽量低，故其生产成本应尽可能降低。另由于轻型载重汽车对驱动桥并无特殊要求，和路面要求并不高，故本设计采用普通非断开式驱动桥。现代驱动桥主要由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳等组成。其结构图如1所示：3主减速器的设计3.1主减速器的结构形式的选择3.1.1主减速器的减速形式单级主减速器：由于单级主减速器具有结构简单、质量小、尺寸紧凑及制造成本低廉的优点，广泛用在主减速比i07.6的各种中、小型汽车上。根据该轻型载货汽车的的载荷小，主传动比〈7.6的特点，采用单级主减速器优势突出。3.1.2主减速器的齿轮类型5螺旋锥齿轮双曲面齿轮圆柱齿轮传动蜗杆传动图2主减速器的几种齿轮类型在现代汽车驱动桥上，主减速器采用得最广泛的是螺旋锥齿轮和双曲面齿轮。双曲面齿轮其主、从动齿轮轴线不相交而呈空间交叉。其空间交叉角也都是采用90º。主动齿轮轴相对于从动齿轮轴有向上或向下的偏移，称为上偏置或下偏置。这个偏移量称为双曲面齿轮的偏移距。当偏移距大到一定程度时，可使一个齿轮轴从另一个齿