汽车设计第五章驱动桥设计

《汽车设计第五章驱动桥设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车设计第五章驱动桥设计（72页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第五章 驱动桥设计,第一节 概述 第二节 驱动桥结构方案分析 第三节 主减速器设计 第四节 差速器设计 第五节 车轮传动装置设计 第六节 驱动桥壳设计 第七节 驱动桥的结构元件,第一节 概述,一、设计要求 所选i0应保证汽车有最佳的动力性和燃料经济性 外形尺寸小，保证hmin 工作平稳，噪声小 质量小 传动效率高 桥壳应当有足够的刚度和强度，保证齿轮正确啮合，并承受和传递车轮与悬架之间的各种力 与悬架导向机构运动协调，对转向驱动桥，还应与转向机构运动相协调 结构简单，工艺性好，制造容易，拆装调整方便,第一节 概述,二、分类,第二节 驱动桥结构方案分析,断开和非断开式,第三节 主减速器设计,一、

2、主减速器结构方案分析 1、分类,第三节 主减速器设计,一、主减速器结构方案分析 2、齿轮传动方案,第三节 主减速器设计,一、主减速器结构方案分析 3、双曲面齿轮 1）两齿轮轴线交错，永不相交。 2）小齿轮中心线偏移E。 3） 1 2； 定义：齿轮齿宽中点的切线和中点与齿轮中心（锥顶）连线之间的夹角。 4）沿齿长方向有附加的纵向滑动Vs Vs对使用的影响：改善磨合过程，使运转平稳性增强；磨损加速，减小，抗胶合能力下降,第三节 主减速器设计,一、主减速器结构方案分析 4、减速形式,第三节 主减速器设计,一、主减速器结构方案分析 4、减速形式双级主减速器的三种方案,第三节 主减速器设计,一、主减速器

3、结构方案分析 4、减速形式第一级圆锥、第二级圆柱,第三节 主减速器设计,一、主减速器结构方案分析 5、单双级减速配轮边减速器,第三节 主减速器设计,二、主从动锥齿轮的支承方案 1、 主动锥齿轮的支承,第三节 主减速器设计,二、主从动锥齿轮的支承方案 2、 从动锥齿轮的支承 轴承形式：圆锥滚子轴承 轴承安装：大端朝内，缩短（c+d）,刚度。 加强刚度的其他措施： 从动齿轮背面设置加强筋。 从动齿轮背面，主减速器壳体上布置支承销。 轴承有一定的予紧度。,第三节 主减速器设计,二、主从动锥齿轮的支承方案 3、 齿轮允许的偏移量,第三节 主减速器设计,三、锥齿轮主要参数的选择 主从动锥齿轮齿数z1、z

4、2 为磨损均匀， z1、z2之间避免有公约数 为得到理想的齿面重合度和高轮齿弯曲强度，主从动齿数和不少于40 为啮合平稳、噪声小和具有高的疲劳强度，对于乘用车Z1不少于9，商用车不少于6 对于不同的主传动比，Z1Z2应用适宜的搭配,第三节 主减速器设计,三、锥齿轮主要参数的选择 2. 从动齿轮大端分度圆直径D2和端面模数ms 影响因素,第三节 主减速器设计,三、锥齿轮主要参数的选择 2. 从动齿轮大端分度圆直径D2和端面模数ms 初定D2 KD2-直径系数 13.015.3 Tc-计算转矩 Tc=minTce、Tcs 初选ms,第三节 主减速器设计,三、锥齿轮主要参数的选择 3. 主从动锥齿轮

5、齿面宽b1和b2 影响选取b值的因素： 切削刀头顶面宽度和刀尖圆角：在D2（或D1）取定条件下，如果b值取大则刀头顶面宽度窄，刀尖圆角小。带来下述两个问题： 刀具寿命； 齿根圆角半径减小，应力集中，影响轮齿强度 b取大，影响装配空间不足 b取大以后，由于安装位置误差、热处理变形等原因，使载荷集中于小端小端过早损坏和疲劳损伤 b取小些，齿轮耐磨性，寿命,第三节 主减速器设计,三、锥齿轮主要参数的选择 3. 主从动锥齿轮齿面宽b1和b2 初选b值,第三节 主减速器设计,三、锥齿轮主要参数的选择 4.双曲面齿轮副偏移距E 影响因素 原则 负荷小可取大,第三节 主减速器设计,三、锥齿轮主要参数的选择

6、4.双曲面齿轮副偏移距E 推荐,第三节 主减速器设计,三、锥齿轮主要参数的选择 4.双曲面齿轮副偏移距E 偏移分类：上偏移、下偏移 定义：从从动齿轮锥顶向齿面看过去，使主动齿轮在右侧，若主动齿轮在从动齿轮中心线上方时，则为上偏移，在从动齿轮中心线下方时为下偏移。 上、下偏移时的共同点：下偏移时主动齿轮螺旋方向总是左旋，从动齿轮为右旋,第三节 主减速器设计,三、锥齿轮主要参数的选择 5.中点螺旋角 影响因素,第三节 主减速器设计,三、锥齿轮主要参数的选择 5.中点螺旋角 选取原则 轿车的值选用大些的值,使之工作平稳,噪声低 货车的值选小些,防止轴向力大 推荐值 3540,第三节 主减速器设计,三

7、、锥齿轮主要参数的选择 6.螺旋方向 从锥齿轮锥顶看过去，看中心线上半部齿形倾斜方向，若齿形从中心向右倾斜，称为右旋，向左倾斜称为左旋。一对啮合齿轮的螺旋方向相反 螺旋方向与齿轮旋转方向二者合在一起影响轴向力方向。前进档位，应使主动齿轮的轴向力离开锥顶方向； 4x2汽车，一般主动齿轮均为左旋，从动齿轮为右旋。,第三节 主减速器设计,三、锥齿轮主要参数的选择 7.法向压力角 影响因素,第三节 主减速器设计,三、锥齿轮主要参数的选择 7.法向压力角 推荐,第三节 主减速器设计,四、锥齿轮强度计算 1.计算载荷,第三节 主减速器设计,四、锥齿轮强度计算 2.单位齿长圆周力p,第三节 主减速器设计,四

8、、锥齿轮强度计算 3.齿轮强度,第三节 主减速器设计,五、锥齿轮轴承的载荷计算 锥齿轮齿面上作用力,第三节 主减速器设计,五、锥齿轮轴承的载荷计算 锥齿轮齿面上作用力 轴向力和径向力,第三节 主减速器设计,五、锥齿轮轴承的载荷计算 锥齿轮齿面上作用力 法向力Fr的分解过程,第三节 主减速器设计,五、锥齿轮轴承的载荷计算 锥齿轮齿面上作用力 分解后各力求解公式（径向力FrZ、轴向力FaZ）,第三节 主减速器设计,五、锥齿轮轴承的载荷计算 锥齿轮齿面上作用力,第三节 主减速器设计,五、锥齿轮轴承的载荷计算 2. 锥齿轮轴承上的载荷 已知条件： 齿轮的尺寸； 轴承在轴上的安装位置及尺寸； 作用在齿轮

9、上的力 轴向力/径向力作用在水平面上； 圆周力作用在垂直面上,第三节 主减速器设计,五、锥齿轮轴承的载荷计算 2. 锥齿轮轴承上的载荷 求支点反力举例：,第三节 主减速器设计,六、锥齿轮的材料 要求 弯曲疲劳强度、接触疲劳强度、齿面硬度高耐磨 芯部有适当韧性，抗冲击载荷能力 锻造、切削加工、热处理性能良好，热处理后变形小，或变形规律易控制 尽量少选含镍、铬元素的材料，应选含锰、钒、硼、钛、钼、硅等元素的合金钢 典型材料 20CrMnTi、20MnVB、20MnTiB、22CrNiMo、16SiMn2WMoV,第三节 主减速器设计,六、锥齿轮的材料 渗碳合金钢优点： 渗碳后，表面硬、耐磨、抗压、

10、芯部软，所以这种材料的弯曲强度、表面接触强度、承受冲击载荷的能力。 切削加工、锻造性能好。 渗碳合金钢缺点： 热处理费用高； 芯部在大压力作用下可能有塑性变形； 若渗碳层与芯部含碳量相差过多，会发生硬化层剥落现象。 其他问题： 热处理后及精加工以后，表面镀铜、锡或作厚0.0050.020磷化处理,防止新齿轮胶合、咬死、擦伤、早期磨损. 齿面喷丸处理. 可25%寿命。 滑动速度高的齿轮进行渗硫处理,提高耐磨性能,第四节 差速器设计,一、差速器结构形式,第四节 差速器设计,二、普通锥齿轮差速器 转矩分配 1+2=20 若2=0 则1=20； 若0=0 则1=-2 由力矩平衡条件得：T1+T2=To

11、 ；若慢转半轴转矩为T2，则 T2-T1=Tr（Tr内磨檫力矩),第四节 差速器设计,二、普通锥齿轮差速器 2. 锁紧系数和转矩比 差速器锁紧系数定义为 K=Tr/To,第四节 差速器设计,二、普通锥齿轮差速器 3. 设计 （1）主要参数选择 行星齿轮数n：轿车2，货车4 行星齿轮球面半径Rb Rb影响：锥齿轮节锥距的尺寸和其承载能力,第四节 差速器设计,二、普通锥齿轮差速器 3. 设计 （1）主要参数选择 行星齿轮和半轴齿轮齿数 轮齿有足够大的强度,为此模数取大,结果在齿数不变的条件下,尺寸,质量； 结构尺寸小、紧凑,保证能安装下,要求齿数Z1取少些； 两半轴齿轮齿数和能被行星齿轮数整除,以

12、保证能装配。Z1、Z2的选取范围: Z110，Z2=1225 节锥角1、2、模数m：行星齿轮1=arctan(Z1/Z2)，半轴齿轮 2=arctan(Z2/Z1) 锥齿轮大端端面模数m：,第四节 差速器设计,二、普通锥齿轮差速器 3. 设计 （1）主要参数选择 行星齿轮和半轴齿轮齿数 压力角 行星齿轮轴直径d、支承长度L,第四节 差速器设计,二、普通锥齿轮差速器 3. 设计 （2）强度计算 齿轮弯曲应力,第四节 差速器设计,三、摩擦片式差速器 结构 传递转矩,第四节 差速器设计,四、强制锁止式差速器 结构 传递转矩,第四节 差速器设计,五、滑块凸轮式差速器 结构 传递转矩,第四节 差速器设计

13、,六、蜗轮式差速器 结构 传递转矩,第四节 差速器设计,七、牙嵌式差速器 结构 传递转矩,第四节 差速器设计,八、轴间差速器 结构,第四节 差速器设计,九、粘性联轴器及其布置 结构,第五节 车轮传动装置设计,一、半轴结构形式,第五节 车轮传动装置设计,二、半轴计算 1全浮式半轴 1）计算载荷 按车轮附着力矩确定： 2 ) 半轴扭转切应力 d半轴直径 500700MPa 3）半轴扭转角 L半轴长度 G材料剪切弹性模量 IP半轴断面极惯性矩 615 /米,第五节 车轮传动装置设计,二、半轴计算 2半浮式半轴 1）纵向力FX2最大和侧向力FY2为0 此时垂向力FZ2 纵向力 半轴弯曲应力和扭转应力

14、合成应力,第五节 车轮传动装置设计,二、半轴计算 2半浮式半轴 2）侧向力FY2最大和纵向力FX2为0 外轮与内轮上的垂直反力 外轮与内轮上侧向力 外轮半轴与内轮半轴的弯曲应力,第五节 车轮传动装置设计,二、半轴计算 2半浮式半轴 3）通过不平路面，垂向力最大和纵向力FX2为0 此时垂直力最大值为 半轴弯曲应力,第五节 车轮传动装置设计,二、半轴计算 33/4浮式半轴 与半浮式相似,第五节 车轮传动装置设计,三、半轴可靠性设计 1. 可靠性计算 2. 可靠性设计,第五节 车轮传动装置设计,四、半轴结构设计 1. 全浮式半轴杆径按下式初步选取 2. 要求 半轴杆部直径应小于或等于半轴花键的底径，

15、以便使半轴各部分基本达到等强度 半轴破坏形式大多是扭转疲劳损坏，在结构设计时应尽量增大各过渡部分的圆角半径 当杆部较粗且外端凸缘较大时，可用两端花键连接 设计全浮式半轴杆部的强度储备应低于驱动桥其他传力零件的强度储备，“熔丝”,第六节 驱动桥壳设计,一、功用 支承汽车质量 支承由车轮传来的路面反力和反力矩，并经悬架传给车架或车身； 是主减速器、差速器和半轴的装配基体 二、设计要求 1.有足够的强度、刚度 2.质量小 3.尺寸小,保证hmin 4.结构工艺性好,成本低 5.密封好,防止泥水侵入,防止润滑油渗漏 6.拆装方便,第六节 驱动桥壳设计,三、桥壳方案分析,第六节 驱动桥壳设计,四、强度计

16、算 受力分析,第六节 驱动桥壳设计,四、强度计算 计算公式,第七节 驱动桥的结构元件,一、支承轴承的预紧 预紧的目的： 提高主减速器锥齿轮的支承刚度，改善齿轮啮合的平稳性；消除安装时出现的原始间隙,及磨合期该间隙的增加 预紧大小的选择： 预紧过大会出现轴承工作条件变坏、磨损严重、寿命；工作时轴承因过热而损坏；传动效率降低等缺点，因此过大的预紧力不可取；过小的预紧力又可能达不到上述预紧目的。 合适的予紧力应通过实验确定,第七节 驱动桥的结构元件,一、支承轴承的预紧 预紧方法,第七节 驱动桥的结构元件,一、支承轴承的预紧 预紧方法主动锥齿轮 利用改变两轴承内圈之间的套筒长度来实现预紧力变化 利用改变调整垫片厚度方法实现预紧力变化 上述两种方法调整工作量大，反复拆装多处，麻烦 简单方法：在两轴承之间(内圈)装波形套筒,第七节 驱