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1、 第1章 绪 论1.1 选题背景目的及意义从目前我国载货车销售的结构上看，由于国家基础设施建设以及市政建设的投入日益加大，重型自卸车的销量猛增；又由于货物运输向专用化、大型化发展，传统意义的重型载货车较之上年有不同程度的下挫。 对于国内卡车市场而言，虽然最近群雄并起，各种资本纷纷进入，竞争异常残酷激烈，但目前大的格局基本已定：解放、东风、重汽、陕汽、欧曼将跻身第一集团；上汽依维柯红岩、江淮、北奔、华菱做为第二集团，将向第一集团的地位不断发起冲击；而广汽、集瑞、长安、大运等后起之秀或许会后来居上、有所作为，有待市场考验。全套图纸，加153893706自卸车市场，占据较大数量的是东风EQ3208系
2、列，占市场的70多。该系列采用康 明斯180至210马力发动机，超大的车厢以及经济型的配置使得该车在自卸车市场具有绝对的优势。 牵引车市场受追捧的是陕汽、重汽的S35和S29，良好的性价比以及大马力、大吨位的特点使得该系列产品拥有极佳的口碑。260至360马力发动机、富勒变速箱、斯太尔加强桥使该车的配置光彩夺目。 货运车（包括仓栅车）竞争极为激烈，可用群雄纷争来形容，一汽的CA1200系列、东风的EQ1208系列、红岩的CQ19系列等都是畅销产品。重型专用车批量小、难度高，一直不为国内企业所重视，高档专用车为进口品牌所垄断，沃尔沃、曼等品牌参与国内竞争主要以专用车为主。 国外卡车的发展趋势 各
3、国商用车制造厂家目前正采用令人惊叹的高新技术来最大限度地保障安全，提高效率。重型车的发展趋势对安全、可靠、舒适的人性化设计等方面提出更高的要求。 在安全性方面，国际潮流是安装制动防抱死系统（ABS）、翻车警告系统、电子控制制动系统（EBS）、红外线夜视系统以及其它的驾驶室安全性措施。在欧洲，多数重型车驾驶室都要经受严格的加载、撞击与扭振试验，完全合格后方可投入批量生产。其目的是在发生翻车事故后，驾驶室不会被压扁，保证驾驶员的生存空间，车门不会自行打开，人员不会抛出车外。在舒适性方面，现在的商用车乘坐舒适性已接近轿车的水平。主要表现为驾驶室空间比轿车还要宽敞许多，各种设施一应俱全。特别是长途行驶
4、的牵引车，不仅有音响、冷暖空调和通讯设备，而且还有卫星导航、冷热饮柜、电视、衣柜等装备；驾驶室的支点装有弹性缓冲装置，驾驶员座椅下方有空气弹簧缓冲支承，保证了驾驶员乘坐舒适平稳。 在环保性方面，柴油发动机技术的提高，为实现柴油机降低废气排放提供了基本保证。同时新技术的应用又可以帮助清洁柴油，减少废气排放。如催化微粒过滤器，它可以清除排气中90至95的烟尘等。 在可靠性和耐久性方面，国外先进企业中重型载货汽车的保修期大多在60万公里，实际上都能保证80万至100万公里无大修，而国内保修期大多在10万公里左右。国外重型载货汽车只要在正常情况下使用就基本不会出现故障，而国内的车初期故障率则一直较高。
5、我国的维修保养费用在汽车运输成本中的比重远高于国外水平。福田2006年3月推出的重卡新产品欧系顶级欧曼ETX，采用全钢结构一次性冲压成型的高顶宽体车身，其中牵引车、载货车等车身采用四点全浮式减震装置，多向可调节减震座椅。可选装GPS定位系统、导航系统、车载冰箱、车载电话、DVD以及电动天窗等配置。车身的迎风面积为6.98m2（一般重卡为7.48m2），风阻系数较低，可节油12%18%。欧曼ETX秉承了欧曼重卡一贯的高大威猛车身造型，彰显了欧洲重卡的阳刚之气。驾驶室符合欧洲EEC法规标准的防正面、侧面碰撞、顶压以及前端钻进的全面安全法规标准，碰撞安全性大大提高。在实现安全驾驶的同时，也充分考虑到
6、了现代社会对于环保的要求。欧曼ETX共分两个系列产品：洲际版和豪华版。洲际版采用欧标准的美国康明斯ISM发动机（Mil）。该机在低转速800x/min时可提供8801250Nm的起步扭矩，而且可提供28%45%的扭矩储备。豪华版主要配装潍柴动力的06款发动机。ETX配装美国伊顿S9全同步器变速器，485单级减速冲焊驱动桥与13t双级减速桥相比，该桥具有传动效率高、节油、承载能力强等优点。ETX的离合器为430大摩片螺旋弹簧式。该车所用的WEVB发动机制动技术，可使制动器的使用寿命提高45%55%。驾驶室内部的轿车化内饰，豪华优雅、高档气派，符合了现代人的审美情趣。创新设计的轿车化仪表台、采用了
7、集成化控制。采用奔驰技术的单杆变速操纵系统，使驾驶员长途驾驶操纵更轻便、更灵活。四点全浮悬置、气囊减震的座椅，整体式侧裙板、后轮罩等设置都大幅度提高了整车的舒适性能。重卡轻量化作为目前市场的主流，不仅是企业技术与研发的核心，更是消费者购买的主选。一批掌握了轻量化技术的重卡企业，已经在2010年的市场竞争中突出重围、脱颖而出，成为了用户的宠儿。 欧曼凭借在轻量化方面的领先技术和丰富的产品线，其轻量化牵引车集轻量化、安全可靠、燃油经济性于一身，成为了大家关注的焦点。为满足不同类型用户的需求，欧曼将产品细分为高速型、标准型和重载型。丰富的产品线，为欧曼6系牵引车的轻量化设计提供了基础，凭借着稳定而卓
8、越的技术，欧曼6系轻量化牵引车为用户带来了更多的额外收益，赢得了越来越多的消费者信任。2010年11月13日，由国家知识产权局和世界知识产权组织主办的第十二届中国专利奖评选活动中，福田欧曼ETX重型卡车的外观设计专利荣获中国交通类外观设计唯一金奖，该奖项为中国专利奖评选活动中首次设立的奖项，也是目前国内外观设计专利领域的最高奖项。福田欧曼ETX的上市，不但代表了我国重卡不断进步的技术水平，而且正在引领着我国卡车技术的发展趋势。1.2设计的基本内容、拟解决的主要问题1、设计车型欧曼3系主要参数如表1.1 表1.1 欧曼3系主要参数轮胎 9.00R20发动机最大功率118/2600Pemax kW
9、/np （r/min）发动机最大转矩255/2000Temax Nm/nr （r/min）装载质量6000kg汽车满载总质量12000kg满载时轴荷分布前轴3820 后轴8280kg最大车速90km/h轮距（双胎中心线）1900mm2、基本内容(1) 研究驱动桥组成、结构、原理；(2) 主减速器的结构设计,基本参数选择及设计计算；(3) 差速器齿轮的基本参数的选择、尺寸及强度计算；(4) 驱动半轴的结构设计及强度计算；(5) 驱动桥壳的结构设计及受力分析与强度计算。3、拟解决的主要问题(1)驱动桥结构形式及布置方案的确定。(2)驱动桥零部件尺寸参数确定及校核。(3)完成驱动桥装配图和主要部分零
10、件图。第2章 驱动桥的总体方案确定2.1 总体方案论证2.1.1 非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、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，汽车簧下质量较大，这是它的一个缺点。驱动桥的轮廓尺寸主要取决于主减速器的型式。在汽车轮胎尺寸和驱动桥下的最小离地间隙已经确定的情况下，也就限定了主减速器从动齿轮直径的尺寸。在给定速比的条件
11、下，如果单级主减速器不能满足离地间隙要求，可该用双级结构。在双级主减速器中，通常把两级减速器齿轮放在一个主减速器壳体内，也可以将第二级减速齿轮作为轮边减速器。对于轮边减速器：越野汽车为了提高离地间隙，可以将一对圆柱齿轮构成的轮边减速器的主动齿轮置于其从动齿轮的垂直上方；公共汽车为了降低汽车的质心高度和车厢地板高度，以提高稳定性和乘客上下车的方便，可将轮边减速器的主动齿轮置于其从动齿轮的垂直下方；有些双层公共汽车为了进一步降低车厢地板高度，在采用圆柱齿轮轮边减速器的同时，将主减速器及差速器总成也移到一个驱动车轮的旁边。在少数具有高速发动机的大型公共汽车、多桥驱动汽车和超重型载货汽车上，有时采用蜗
12、轮式主减速器，它不仅具有在质量小、尺寸紧凑的情况下可以得到大的传动比以及工作平滑无声的优点，而且对汽车的总体布置很方便。2.1.2 断开式驱动桥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
13、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。汽车悬挂总成的类型及其弹性元件与减振装置的工作特性是决定汽车行驶平顺性的主要因素，而汽车簧下部分质量的大小，对其平顺性也有显著的影响。断开式驱动桥的簧下质量较小，又与独立悬挂相配合，致使驱动车轮与地面的接触情况及对各种地形的适应性比较好，由此可大大地减小汽车在不平路面上行驶时的振动和车厢倾斜，提高汽车的行驶平顺性和平均行驶速度，减小车轮和车桥上的动载荷及零件的损坏，提高其可靠性及使用寿命。但是，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
14、多桥驱动的重型越野汽车。由于非断开式驱动桥结构简单、造价低廉、工作可靠，查阅资料，参照国内相关货车的设计,最后本课题选用非断开式驱动桥。2.2 驱动桥结构组成在多数汽车中，驱动桥包括主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置（半轴）及桥壳等部件如图2.1所示。1 2 3 4 5 6 7 8 9 101.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2.1 驱动桥2.3 驱动桥设计要求1、选择适当的主减速比，以保证汽车在给定的条件下具有最佳的动力性和燃油经济性。2、外廓尺寸小，保证汽车具有足够的离地间隙，以满足通过性的要求
15、。3、齿轮及其他传动件工作平稳，噪声小。4、在各种载荷和转速工况下有较高的传动效率。5、具有足够的强度和刚度，以承受和传递作用于路面和车架或车身间的各种力和力矩；在此条件下，尽可能降低质量，尤其是簧下质量，减少不平路面的冲击载荷，提高汽车的平顺性。6、与悬架导向机构运动协调。7、结构简单，加工工艺性好，制造容易，维修，调整方便。2.4 主减速器结构方案的确定2.4.1主减速比的计算主减速比对主减速器的结构形式、轮廓尺寸、质量大小影响很大。当变速器处于最高档位时对汽车的动力性和燃料经济性都有直接影响。的选择应在汽车总体设计时和传动系统的总传动比一起由整车动力计算来确定。可利用在不同的下的功率平衡图来计算对汽车动力性的影响。通过优化设计，对发动机与传动系参数作最佳匹配的方法来选择值，可是汽车获得最佳的动力性和燃料经济性。对于具有很大功率储备的轿车、长途公共汽车尤其是竞赛车来说，在给定发动机最大功率及其转速的情况下，所选择的值应能保证这些汽车有尽可
