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1、精品设计中南大学驱动桥课程设计说明书专 业：班 级：姓 名：学 号：指导教师：目录一、课程设计题目分析3二、主减速器设计4（一）减速器的结构形式4（二）主减速器的基本参数选择与设计计算 -5（三）主减速器锥齿轮的主要参数选择 7（四）主减速器锥齿轮的材料 10（五）主减速器圆弧齿螺旋锥齿轮的强度计算 11（六）主减速器轴承计算及选择 13三、差速器的设计18（一）差速器结构形式选择 19（二）差速器参数确定 20（三）差速器直齿锥齿轮的几何尺寸计算 22（四）差速器直齿锥齿轮的强度计算 23四、半轴的设计24（一）半轴型式24（二）半轴参数设计及计算25（三）半轴花键的强度计算28（四）半轴其
2、他主要参数的选择28（五）半轴的结构设计及材料与热处理29五、桥壳及桥壳附件设计29（一）驱动桥壳结构方案选择 30（二）驱动桥壳强度计算32（三）材料的选择 34参考文献- 35一、课程设计题目分析：本次设计题目为轿车驱动器，车型为 Focus 1.8 TD Sedan。具体参数如下：发动机转速： 4000r/min最大扭矩： 200N.m汽车总重量： 1620kg主传动比： 3.56。设计开始之前，需准备汽车设计课程设计指导书 、 汽车工程手册 等书籍，由于以前做过减速器设计，所以机械设计 、 机械设计课程设计 指导书也会在此次设计中用到。设计要求：驱动桥处于动力传动系的末端，其基本功能是
3、增大由传动轴或变速器 传来的转矩，并将动力合理的分配给左、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立、纵向力和横向力。驱动桥一般由主减速器、差 速器、车轮传动装置和驱动桥壳。设计驱动桥时应 满足如下基本要求：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。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
4、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。驱动桥分为断开式和非断开式。在选择的时候，应当从所设计的汽车类型 及使用、生产条件出发，还得和所设计的其他部件结合，尤其是悬架，一次保证 整车的预期性能和使用要求。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；当采用独立悬架时，为保证运动协调，驱动 桥应为断开式。具有桥壳的非断开式驱动桥结构简单、制造工艺行好、成本低、 工作可靠、维修调整容易，广泛应用于各种载货汽车、客车及多数的越野汽车 和小轿车上。但整个驱动桥均属于簧下质量，对于汽车平顺性和降低动载荷
5、不 利。断开式驱动桥结构复杂，成本较高，但它大大地增加了离地间隙；减小了 簧下质量，从而改善了行驶平顺性，提高了汽车的平均车速；减小了汽车在行 驶时作用于车轮和车桥上的动载荷，提高了零部件的使用寿命；由于驱动车轮 与地面的接触情况及对各种地形的适应性较好，大大增强了车轮的抗侧滑能 力；与之相配合的独立悬架导向机构设计得合理，可增加汽车的不足转向效应， 提高汽车的操纵稳定性。这种驱动桥在轿车和高通过性的越野车上应用相当广 泛。本课题要求设计福特 1.8 家用乘用车的驱动桥，根据结构、成本和工艺 等特点，所以我们采用非断开式驱动桥，这样，成本低，制造加工简单，便 于维修。三、主减速器设计（一）、减
6、速器的结构形式主减速器的结构形式主要是根据其齿轮的类型，主动齿轮和从动齿轮的安置方法以及减速形式的不同而异。1 ， 主减速器的齿轮类型主减速器的齿轮有弧齿锥齿轮，双曲面齿轮，圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形式。 现代汽车驱动桥的主减速器齿轮广泛采用螺旋锥齿轮。螺旋锥齿轮传动在承受较 高载荷时，工作平稳，噪音小，滑动速度低，作用在齿面上的接触负荷也小。所 以本题采用单级锥齿轮。2 ，主减速器主，从动锥齿轮的支承形式本题为设计轻型轿车，所以采用悬臂式安装。采用悬臂式安装时，为保证齿 轮的刚度，主动齿轴颈应尽可能加大，并使二轴承间距离比悬臂距离大 2.5 倍以 上。（二）主减速器的基本参数选择与设计计算1 ，
7、 主减速器计算载荷的确定发动机选择福特 1.8 轻型轿车大多采用 CAF488Q1 发动机，所以此处也采用此发动机。其参数最大扭矩为：180N.m/4000rpm。主减速比 i0 的确定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P 及其转速n的情况下，所选择的i值应能保证这些汽车 amax p 0有尽可能高的最高车速v。这时i值应按下式来确定：amax r n 0i =0.377 r p0 v i式中r车轮的滚动a半径，此处给定轮胎型号为185/65R14,所以r滚动半径为 185X65%+14X25.4/2=298.05mm。i 变速器量高档传动比。 i
8、=0.67gh gh把 n=4000r/n , v =184km/h 代入上式namax计算得 i =3.6401）、按发动机最大转矩和最低挡传动比确定从动锥齿轮的计算转矩Tee_ k T kii i nTee= d emax_1 f 0n式中：T 发动机最大转矩； T =180N.memax emaxn计算驱动桥数，n= 1；i 分动器传动比，i= 1 ；ffi 主减速器传动比，i =3.64 ；00n变速器传动效率，n =0.90；k液力变矩器变矩系数，K=1；K由于猛接离合器而产生的动载系数， K=1ddi变速器最低挡传动比， i=3.66；11将数据代入上式可得：Tce=2158.23
9、N.m2) 、按驱动轮打滑转矩确定从动锥齿轮的计算转矩TcsT GmT= 2_2_r , N mCS i耳m1式中：G2每个驱动轴上的重量，为60%G=60%X 16200=9720N加速时重量转移系数，此处为 1.1；申轮胎与路面的附着系数，对于一般轮胎的公路用汽车在良好的混凝土或沥青路上可取0. 85；r 车轮滚动半径， 0.298m；ri 车轮到从动锥齿轮间的传动比，取 1；m耳车轮到从动锥齿轮间的传动效率，一般为0.9；将数据代入公式可得到T =3009.2 N.mcs3) 、按汽车日常行驶平均转矩确定从动锥齿轮的计算转矩TcfGrT = a- (f + f + f), N mcf i
10、 耳 a jmd式中： Ga 汽车总重量， 16200N；车轮滚动半径， 0.298m；从动锥齿轮到轮边减速比，取 1；耳驱动轴传动效率，圆弧锥齿轮取0.90；d公路坡度系数，它代表汽车在设计时要求a能够持续爬坡的能力，而不是公路的坡度系数，取 0.06；f 性能系数，代表汽车在坡度上的加速能j力，取 0.017；代入公式可得：Tf=413.03 N mT所以，T 二严二 126.08N.mzf n最大计算扭矩取 1， 2 计算的较小值，所以T = 2158.23N.mcT计算转矩：T二6 5 8 N8mzn(三) 、主减速器锥齿轮的主要参数选择1) 主、从动锥齿轮齿数 z 和 z12 选择主
11、、从动锥齿轮齿数时应考虑如下因素； 为了啮合平稳、噪音小和具有高的疲劳强度，大小齿轮的齿数和不少于 40 在轿车主减速器中，小齿轮齿数不小于 9。查阅汽车课程设计指导书资料表6-4，主减速器的传动比为 3.64，初定 主动齿轮齿数 z =11，从动齿轮齿数 z =40。12所以计算得 i =3.64, T = 2158.23N.m, T 二658.8N.m。0 c z2) 从动锥齿轮大端分度圆直径D和端面模数m 2t对于单级主减速器，增大尺寸 D 会影响驱动桥壳的离地间隙，减小 D 又 22 会影响跨置式主动齿轮的前支承座的安装空间和差速器的安装。D 可根据经验公式初选，即2 D2 = K 污
12、kd2直径系数，一般取13.016.0Tc从动锥齿轮的计算转矩，N - m，为Tee和Tes中的较小者所以 D = (13.016.0) 32158.23 = (167.99206.77) mm2初选 D =200 mm 则 m = D / j=200/40=5 mm2 t 2 2初选 m =5mm， 则 D =200 mmt2根据m = Km牙来校核m =5选取的是否合适，其中Km = (0.30.4) t此处，m =(0.30.4) *2158.23 = (3.885.17),因此满足校核。t主动锥齿轮大端模数mz=5.206.02m =(0.5980.692)z取m =6mm，z所以 D
13、1 =66mm3) 主，从动锥齿轮齿面宽 b 和 b12锥齿轮齿面过宽并不能增大齿轮的强度和寿命，反而会导致因锥齿轮轮齿小 端齿沟变窄引起的切削刀头顶面过窄及刀尖圆角过小，这样不但会减小了齿根圆 角半径，加大了集中应力，还降低了刀具的使用寿命。此外，安装时有位置偏差 或由于制造、热处理变形等原因使齿轮工作时载荷集中于轮齿小端，会引起轮齿 小端过早损坏和疲劳损伤。另外，齿面过宽也会引起装配空间减小。但齿面过窄， 轮齿表面的耐磨性和轮齿的强度会降低。对于从动锥齿轮齿面宽b，推荐不大于节锥A2的0.3倍，即b2 0.3A2，而且b应满足b2 10m，对于汽车主减速器圆弧齿轮推荐采用：2 2 tb2
14、= 0.155D2=0.155x 200=31 mm一般习惯使锥齿轮的小齿轮齿面宽比大齿轮稍大，使其在大齿轮齿面两端都 超出一些，通常小齿轮的齿面加大10%较为合适，在此取b=1.1 b =34 mm24) 中点螺旋角P齿锥齿轮副的中点螺旋角是相等的，选P时应考虑它对齿面重合度轮齿 强度和轴向力大小的影响，0越大，则8也越大，同时啮合的齿越多，传动 越平稳，噪声越低，而且轮齿的强度越高，应不小于1.25，在1.52.0 时效果最好，但0 过大，会导致轴向力增大。汽车主减速器弧齿锥齿轮的平均螺旋角为3540，而商用车选用较小的 0值以防止轴向力过大，通常取35。5) 螺旋方向 主、从动锥齿轮的螺旋方向是相反的。螺旋方向与锥齿轮的旋转方向影响其所受的轴向力的方向，当变速器挂前进挡时，应使主动锥齿轮的轴向力离开锥顶 方向，这样可使主、从动齿轮有分离的趋势，防止轮齿因卡死而损坏。所以主动 锥齿轮选择为左旋，从锥顶看为逆时针运动，这样从动锥齿轮为右旋，从锥顶看 为顺时针，驱动汽车前进。6) 法向压力角 加大压力角可以提高齿轮的强度，减少齿轮不产生根切的最小齿数，但对于尺寸小的齿轮，大压力角易使齿顶变尖及刀尖宽度过小，并使齿轮的端面重叠系数下降，一般对于“格里森”制主减速器螺旋锥齿轮来说，在
