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1、车辆与动力工程学院毕业设计说明书前 言随着我国人民生活水平的改善和提高以及汽车工业技术的发展和进步，汽车作为多功能的交通工具逐渐走进广大百姓家庭。而微型车是汽车应用中发展最快的一种车型。由于我国城乡经济的差距和人民收入的提高，以及受燃油税费的影响，微型车因为有以下众多优点而备受人们的青睐。首先，微型车价位最低，且维修方便，很适合一般的用户；其次微型车的排量小，对环境的污染较小，税费负担轻；微型车的体积小，行驶、停靠都非常方便，在一定程度上缓解了交通拥挤。纵观汽车的发展历史可以看出，微型车在它的发展中对汽车技术的应用和推进起了很大作用。我国的微型车近几年得到了较快的发展。但在一些人的观念中，微型
2、车总是技术含量低，操纵性及舒适性差。然而从目前市场上的微型车来看，它并不是这样。像我国的长安新星、五菱阳光、飞民意等微型客车系列无论是在车身设计、底盘的开发和配置都跟随时代的发展潮流。取得了人们的认可和信赖。在市场上获得了较好的反应。本次设计的内容是微型客车的后驱动桥和后悬架。后驱动桥和后悬架是保证整车行驶平稳性，操纵稳定性，乘坐舒适性等性能的重要总成。根据微型客车的特点，我在设计中从实际出发，尽可能用简单的结构来实现驱动桥和悬架的功能，并在传统设计基础上进行合理的改进，比如使用Excel编程对齿轮齿轮几何尺寸进行计算。由于本人能力有限，在设计中也有不妥的地方，希望老师批评指正。第一章 驱动桥
3、的设计与计算1.1 驱动桥的结构方案分析驱动桥处于动力传动系的末端，其基本功能是增大由传动轴或变速器传来的转矩,并将动力合理地分配给左、右驱动轮，另外还承受作用于路面和车架或车身之间的垂直力力和横向力。驱动桥一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳等组成。驱动桥设计应当满足如下基本要求：a)所选择的主减速比应能保证汽车具有最佳的动力性和燃料经济性。b)外形尺寸要小，保证有必要的离地间隙。c)齿轮及其它传动件工作平稳，噪声小。d)在各种转速和载荷下具有高的传动效率。e)在保证足够的强度、刚度条件下，应力求质量小，尤其是簧下质量应尽量小，以改善汽车平顺性。 f)与悬架导向机构运动协调，对于转
4、向驱动桥，还应与转向机构运动协调。g)结构简单，加工工艺性好，制造容易，拆装，调整方便。驱动桥的结构型式按工作特性分，可以归并为两大类，即非断开式驱动桥和断开式驱动桥。当驱动车轮采用非独立悬架时，应该选用非断开式驱动桥；当驱动车轮采用独立悬架时，则应该选用断开式驱动桥。因此，前者又称为非独立悬架驱动桥；后者称为独立悬架驱动桥。独立悬架驱动桥结构叫复杂，但可以大大提高汽车在不平路面上的行驶平顺性。断开式驱动桥区别于非断开式驱动桥的明显特点在于前者没有一个连接左右驱动车轮的刚性整体外壳或梁。断开式驱动桥的桥壳是分段的，并且彼此之间可以做相对运动，所以这种桥称为断开式的。另外，它又总是与独立悬挂相匹
5、配，故又称为独立悬挂驱动桥。这种桥的中段，主减速器及差速器等是悬置在车架横粱或车厢底板上，或与脊梁式车架相联。主减速器、差速器与传动轴及一部分驱动车轮传动装置的质量均为簧上质量。两侧的驱动车轮由于采用独立悬挂则可以彼此致立地相对于车架或车厢作上下摆动，相应地就要求驱动车轮的传动装置及其外壳或套管作相应摆动。由于断开式驱动桥及与其相配的独立悬挂的结构复杂，故这种结构主要见于对行驶平顺性要求较高的一部分轿车及一些越野汽车上，且后者多属于轻型以下的越野汽车或多桥驱动的重型越野汽车。其结构如图1-1所示：图 1-1 断开式驱动桥普通非断开式驱动桥，由于结构简单、造价低廉、工作可靠，广泛用在各种载货汽车
6、、客车和公共汽车上，在多数的越野汽车和部分轿车上也采用这种结构。他们的具体结构、特别是桥壳结构虽然各不相同，但是有一个共同特点，即桥壳是一根支承在左右驱动车轮上的刚性空心梁，齿轮及半轴等传动部件安装在其中。这时整个驱动桥、驱动车轮及部分传动轴均属于簧下质量，汽车簧下质量大是它的一个缺点。本设计根据所定车型及其动力布置形式（前置后驱）采用了非断开式驱动桥。 1半轴 2圆锥滚子轴承 3支承螺栓 4主减速器从动锥齿轮 5油封 6主减速器主动锥齿轮 7弹簧座 8垫圈 9轮毂 10调整螺母 图1-2 非断开式驱动桥1.2主减速器的设计与计算1.2.1 主减速器的结构形式主减速器的结构形式主要是根据齿轮形
7、式，减速形式的不同而不同。其主要的应用齿轮形式有螺旋锥齿轮，双曲面齿轮，圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形式。图1-3 主减速器齿轮传动形式1)当双曲面齿轮与螺旋锥齿轮尺寸相同时，双曲面齿轮传动有更大的传动比。2)当传动比一定，从动齿轮尺寸相同时，双曲面主动齿轮比相应的螺旋锥齿轮有较大的直径，较高的轮齿强度以及较大的主动齿轮轴和轴承刚度；双曲面从动齿轮直径比相应的螺旋锥齿轮较小，因而有较大的离地间隙。另外，双曲面齿轮传动比螺旋锥齿轮传动还具有如下优点：1)在工作过程中，双曲面齿轮副纵向滑动可改善齿轮的磨合过程，使其具有更高的运转平稳性。2)由于存在偏移距，双曲面齿轮副同时啮合的齿数较多，重合度较大，不仅提
8、高了传动平稳性，而且使齿轮的弯曲强度提高约30。3)双曲面齿轮相啮合轮齿的当量曲率半径较相应的螺旋锥齿轮为大，其结果使齿面的接触强度提高。4)双曲绵主动齿轮的变大，则不产生根切的最小齿数可减少，故可选用较少的齿数，有利于增加传动比。5)双曲面齿轮传动的主动齿轮较大，加工时所需刀盘刀顶距较大，因而切削刃寿命较长。但是，双曲面齿轮传动也存在如下缺点：1)沿齿长的纵向滑动会使摩擦损失增加，降低传动效率。双曲面齿轮副传动效率约为96，螺旋锥齿轮副的传动效率约为99。2)齿面间大的压力和摩擦功，可能导致油膜破坏和齿面烧结咬死，即抗胶合能力较低。3)双曲面主动齿轮具有较大的轴向力，使其轴承负荷增大。4)双
9、曲面齿轮传动必须采用可改善油膜强度和防刮伤添加剂的特种润滑油，螺旋锥齿轮传动用普通润滑油即可。由于双曲面齿轮具有一系列的优点，因而它比螺旋锥齿轮应用更广泛。一般情况下，当要求传动比大于45而轮廓尺寸又有限时，采用双曲面齿轮传动更合理。这是因为如果保持主动齿轮轴径不变，则双曲面从动齿轮直径比螺旋锥齿轮小。当传动比小于2时，双曲面主动齿轮相对螺旋锥齿轮主动齿轮显得过大，占据了过多空间，这时可选用螺旋锥齿轮传动，因为后者具有较大的差速器可利用空间。对于中等传动比，两种齿轮传动均可采用。本设计的主减速器传动比达到5.68，所以选用双曲面齿轮传动，有利于减小体积，增大离地间隙。1.2.2 主减速器主动锥
10、齿轮的支撑形式及安置方法现代汽车主减速器主动锥齿轮的支撑形式主要有两种：悬臂式和跨置式。图1-4 主减速器锥齿轮的支撑形式本设计主动齿轮的支撑形式采用悬臂式。1.2.3 主减速比的确定主减速比对主减速器的结构型式、轮廓尺寸、质量大小以及当变速器处于最高档位时汽车的动力性和燃油经济性都有直接影响。i0的选择应在汽车总体设计时和传动系的总传动比一起由整车动力计算来确定。i0=0.377rrnp/vamaxigH （1-1）式中 rr: 车轮的滚动半径 rr0.3015m np: 最大功率时发动机的转速 np5500r/min vamax: 最高车速 vamax110 Km/h igH: 变速器最高
11、档传动比 igH1代入数据得 ：i0 = 0.377rrnp/vamaxigH 0.3770.30155500=5.681.2.4 主减速器齿轮计算载荷的确定根据书明书及计算结果，发动机最大扭矩为57Nm，主减速比5.68由于汽车行驶时，传动系的载荷是不断的变化的，很难测到，也不稳定我们可以令经济机好发动机复合以后所输出的最大扭矩，配以最低挡传动比和驱动轮在良好的路面上行驶开始滑转这两种情况下作用在主减速器上的转矩（）的较小者，作为经济轿车在强度计算中用以演算主减速器从动齿轮最大应力的计算载荷，即： （1-2）式中：发动机的最大扭矩，Nm； 由发动机到所计算的主减速器从动齿轮之间的传动系最低挡
12、传动比；本车为6.4传动系上的部分传动效率；取0.9；由于猛结合离合器而产生的冲击载荷的超载系数，对于一般货车，矿用车和越野车等取；当性能系数时，可取，或有实验决定； 汽车满载时，经济轿车一个驱动桥给水平地面的最大负荷（对于后驱动桥来说，应考虑汽车最大加速时的负荷增大量）；n 经济轿车的驱动桥数，此时为1； 轮胎对地面的附着系数，对于一般车轮的公路用汽车，可取0.85，越野车可取1.0；车论的滚动半径；本车轮胎 155R13LT.，分别有计算所得从动齿轮到两车轮之间穿传动效率；G2=mg55%=9055N=575.746.6810.9/1= 1672.1 Nm=16809.855%0.850.
13、3015/0.96=2417.3Nm计算的载荷转矩为最大转矩，而不是正常的持续转矩，不能用于疲劳损坏的依据应按所谓的平均牵引力的公式计算，即主减速器从动齿轮的平均计算转矩： （1-3）式中： 汽车满载时总重，；本车为16464N .所牵引的挂车的满载总重，仅用于牵引车的计算；道路的滚动阻力系数，计算时，对于轿车可取f0.0100.015；对于载货车，可取0.0150.09，对于越野汽车可取0.0200.035；汽车正常使用时平均爬坡系数,载货汽车0.051.09 ; 取 0.07 。车论的滚动半径，m； 本车 0.3015m 。起初的性能系数: （1-4）当 16时，可取 0 ，带入得 0.1
14、9560450/20216取 0 ， 等见式（1-3）从动齿轮 Tim=16809.80.3015(0.015+0.08)/0.96=491.2N.1.2.5 主减速器齿轮基本参数的选择1、主、从动齿轮齿数的选择对于本轻型载货汽车采用的单级主减速器，首先应根据的大小选择主减速器的主、从动齿轮的齿数，。为了使磨合均匀，之间应避免有公约数；为了得到理想的齿面重合系数，其齿数之和对于微型客车应不小于40 。当较大时，尽量的取小，以得到满意的离地间隙。本车主减速器传动比达到5.68，初步取=7 ，=40 。2、从动齿轮节圆直径及端面模数的选择主减速器准双曲面齿轮从动齿轮的节圆直径，可以根据公式2-1较小的结果，按经验公式选出： （1-5）式中： 从动锥齿轮节圆直径，mm；直径系数，可取1316；按2-1计算结果的最小者；计算结果 15=178mm ;对于微型客车以按主减速器主动锥齿轮的计算载荷 预选该齿轮的大端端面模数： m = ， （1-6） 式中： 主动锥齿轮的计算转矩 ，Nm ；计算得 m = 4.74由机械设计手册表16.4-3 取m =4.5.
