机械汽车驱动桥课程设计

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1、机械汽车驱动桥课程设计汽车驱动桥课程设计说明书系别：机械工程系班级：姓名：学号：指导教师：目录第一章 驱动桥结构方案分析错误!未定义书签。第二章主减速器设计22.1 主减速器的结构形式 22.1.1 主减速器的齿轮类型 22.1.2 主减速器的减速形式 22.1.3 主减速器主，从动锥齿轮的支承形式 32.2.1 主减速器计算载荷的确定 42.2.2 主减速器基本参数的选择 62.2.3 主减速器圆弧锥齿轮的几何尺寸计算 82.2.4 主减速器圆弧锥齿轮的强度计算92.2.5主减速器轴承的计算 13第三章差速器设计1_63.1对称式圆锥行星齿轮差速器的差速原理 1_63.2对称式圆锥行星齿轮差

2、速器的结构 U3.3对称式圆锥行星齿轮差速器的设计 U3.3.1 差速器齿轮的基本参数的选择 173.3.2 差速器齿轮的几何计算 193.3.3 差速器齿轮的强度计算 20第四章驱动半轴的设计 214.1全浮式半轴计算载荷的确定 21第五章驱动桥壳的设计 225.1 铸造整体式桥壳的结构22 5.2桥壳的受力分析与强度计算225.3驱动桥的结构元件2426结论26参考文献# / 42机械汽车驱动桥课程设计第一章 驱动桥结构方案分析设计驱动桥时应当满足如下基本要求：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

3、足通过性的要求。3）齿轮与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。驱动桥处于动力传动系的末端。基本功能： 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；承受作用于路面和车架或车身之间的垂直力、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等组成 驱动桥分断开式和非断开

4、式两种。驱动桥的结构形式与驱动车轮的悬 架形式密切相关。非断开式驱动桥 （或称为整体式 ），即驱动桥壳是一根连接左右驱动车轮 的刚性空心梁， 而主减整器、 差速器与车轮传动装置 （由左右半轴组成 ）都装在它里面断开式驱动桥无刚性的整体外壳，主减速器与其壳体装在车架或车身 上，两侧驱动车轮装置采用万向节传动。为了防止运动干涉，应采用滑动 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。特点与应用： 非断开式驱动桥：结构简单、制造工艺好、成本低、工作可靠、维修 调整容易，广泛应用于各种载货汽车、客车与多数的越野汽车和部分小轿 车上。但整个驱动桥均属于簧下质量，对汽车平顺性和降低动载荷不利。断开

5、式驱动桥：结构复杂，成本较高，但它大大增加了离地间隙；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与对各种地形的适应性较好，大大 增加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， 可增中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 和高通过性的越野汽车上应用相当广泛。第二章 主减速器设计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其齿轮的类型，主动齿轮和从动齿轮的 安置方法以与减速形式的不同而异。2.1.1 主减速器的齿轮类型主减速

6、器的齿轮有螺旋锥齿轮，双曲面齿轮，圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形 式。在此选用螺旋锥齿轮传动。 其特点是主、 从动齿轮的轴线垂直交于一点， 齿轮并不同时在全长上啮合， 而是逐渐从一端连接平稳地转向另一端。 另外， 由于轮齿端面重叠的影响， 至少有两对以上的轮齿同时啮合， 所以它工作平 稳、能承受较大的负荷、制造也简单。但是 ,工作中噪声大，对啮合精度很敏感，齿轮副锥顶稍有不吻合便会使工 作条件急剧变坏，并伴随磨损增大和噪声增大。为保证齿轮副的正确啮合， 必须将支承轴承预紧， 提高支承刚度， 增大 壳体刚度。2.1.2 主减速器减速形式（ 1）单级主减速器单级主减速器可由一对圆锥齿轮、 一对圆柱齿轮或由

7、蜗轮杆组成， 具有 结构简单、质量小、成本低、使用简单等优点。但是其主传动比 i0 不能太 大，一般i0 W7,进一步提高i0将增大从动齿轮直径，从而减小离地间隙， 且使从动齿轮热处理困难。单级主减速器广泛应用于轿车和轻、中型货车的驱动桥中。（ 2）双级主减速器与单级主减速器相比，在保证离地间隙相同时可得到大的传动比，i0般为712但是尺寸、质量均较大，成本较高。它主要应用于中、重型货车、越野车和大客车上。整体式双级主减速器有多种结构方案：第一级为锥齿轮，第二级为圆柱齿轮（图a）;第一级为锥齿轮，第二级为行星齿轮；第一级为行星齿轮，第二级为锥齿轮（图b）；第一级为圆柱齿轮，第二级为锥齿轮（图c

8、）。对于第二级为锥齿轮、第二级为圆柱齿轮的双级主减速器，可有纵向水平（图d ）、斜向（图e）和垂向（图f）三种布置方案。纵向水平布置可以使总成的垂向轮廓尺寸减小，从而降低汽车的质心 高度，但使纵向尺寸增加，用在长轴距汽车上可适当减小传动轴长度，但不 利于短轴距汽车的总布置，会使传动轴过短，导致万向传动轴夹角加大。垂直布置使驱动桥纵向尺寸减小，可减小万向传动轴夹角， 但由于主减速器壳固定在桥壳的上方，不仅使垂向轮廓尺寸增大，而且降低了桥壳刚度， 不利于齿轮工作。这种布置可便于贯通式驱动桥的布置。斜向布置对传动轴布置和提高桥壳刚度有利。（3）双速主减速器# / 42机械汽车驱动桥课程设计双速主减速

9、器的换挡是由远距离操纵机构实现的，一般有电磁式、气 压式和电气压综合式操纵机构。（ 4 ）贯通式主减速器（ 5）单双级减速配轮边减速器 此方案选用单极主减速器2.1.3 主减速器主，从动锥齿轮的支承形式1. 主动锥齿轮的支承 :分悬臂式支承 和 跨置式支承 两种悬臂式：70%支承距离b应大于2.5倍的悬臂长度a，且应比齿轮节圆直径的还大，另外靠近齿轮的轴径应不小于尺寸a。支承刚度除了与轴承开式、轴径大小、支承间距离和悬臂长度有关以外， 还与轴承与轴与轴承与座孔之间的配合紧度有关。结构简单，支承刚度较差，用于传递转矩较小的轿车、轻型货车的单级主 减速器与许多双级主减速器中。跨置式： 增加支承刚度

10、，减小轴承负荷，改善齿轮啮合条件，增加承载能力，布 置紧凑，但是主减速器壳体结构复杂，加工成本提高。在需要传递较大转矩情况下，最好采用跨置式支承。 此方案选用悬臂式2.从动锥齿轮的支承支承刚度与轴承的形式、支承间的距离与轴承之间的分布比例有关。为了增加支承刚度，减小尺寸 c + d ;为了增强支承稳定性，c+d应不小于从动锥齿轮大端分度圆直径的70% ;为了使载荷均匀分配，应尽量使尺寸c等于或大于尺寸d o作为一个4吨级的驱动桥，传动的转矩较大，所以主动锥齿轮采用骑马式支承。装于轮齿大端一侧轴颈上的轴承， 多采用两个可以预紧以增加支承刚度的圆锥滚子轴承，其中位于驱动桥前部的通常称为主动锥齿轮前

11、轴承， 其后部紧靠齿轮背面的那个齿轮称为主动锥齿轮后轴承；当采用骑马式支承时，装于齿轮小端一侧轴颈上的轴承一般称为导向轴承。导向轴承都采用圆柱滚子式，并且内外圈可以分离（有时不带内圈） ，以利于拆装。2.2 主减速器的基本参数选择与设计计算2.2.1 主减速器计算载荷的确定1. 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TceN m（ 2-1 ）式中,kd猛接离合器所产生的动载系数，性能系数fj=O的汽车:kd=1 ,fj0 的汽车： kd=2 或由经验选定。Temax 发动机的输出的最大转矩，在此取353 N m；发动机到万向传动轴之间的传动效率，在此取 O.86 ；K液力变矩器

12、变矩系数，k=（k。-1）/2+1, k o最大变矩系数，k在此取 1 ；ii变速器一挡传动比，在此取 7.33 ;if 分动器传动比，在此取3.7 ;io主减速器传动比，在此取6.33 ;n该汽车的驱动桥数目在此取1 ;Ko 由于猛结合离合器而产生冲击载荷时的超载系数，对于一般的 载货汽车， 矿用汽车和越野汽车以与液力传动与自动变速器的各 类汽车取 Ko=1.o ，当性能系数 fpo 时可取 Ko=2.o；16-0.195嘻当 0.195竺 16100T emaxT emaxfp0当 0.19516T emax(2-2 ) ma 汽车满载时的总质量在此取9290 Kg ;所以 0.195 =

13、50.29216fp =-0.343 0 即 kd =1.0由以上各参数可求TceTce =52117.3781 353 1 7.33 3.7 6.33 0.8612. 按驱动轮打滑转矩确定从动锥齿轮的计算转矩Tcs式中G2 满载状态下一个驱动桥上的静载荷（(2-3)N），预设后桥所承载# / 4267914N的负荷；轮胎对地面的附着系数，对于安装一般轮胎的公路用汽车，取=0.85 ；对于越野汽车取1.0 ；对于安装有专门的防滑宽轮胎 的高级轿车，计算时可取1.25;rr 车轮的滚动半径，轮胎规格GB516-82，在此滚动半径为0.456 mm2汽车最大加速度时的后轴负荷转移系数，在此取 1.

14、2 ；im主减速器从动齿轮到车轮之间的传动比，在此取 4.5m 主减速器主动齿轮到车轮之间的传动效率，在此取0.87所以Tcs =N m=8068.49567914 1.2 0.85 0.4564.5 0.873. 按汽车日常行驶平均转矩确定从动锥齿轮的计算转矩Tcf对于公路车辆来说，使用条件较非公路车辆稳定，其正常持续的转矩根据所谓的平均牵引力的值来确定：N m（ 2-4 ）式中： Ft 汽车日常行驶平均牵引力，在此取32145.29Nrr 车轮的滚动半径，在此滚动半径为0.456 m ；im 主减速器从动齿轮到车轮之间的传动比，在此取4.5m 主减速器主动齿轮到车轮之间的传动效率，在此取0.87n 该汽车的驱动桥数目在此取 1；所以 Tcf =3744.126 N m2.2.2 主减速器基本参数的选择主减速器锥齿轮的主要参数有主、从动齿轮的齿数 Zi和Z2，从动锥齿轮 大端分度圆直径D2、端面模数mt、主从动锥齿轮齿面宽 bi和b2、中点螺旋 角 、法向压力角 等。i. 主、从动锥齿轮齿数 Zi 和 Z2选择主、从动锥齿轮齿数时应考虑如下因素：1 ）为了磨合均匀，Zi，Z2之间应避免有公约数。2）为了得到理想的齿面重合度和高的轮齿弯曲强度，主、从动齿轮齿 数和应不小于 40 。3） 为了啮合平稳，噪声小和具有高的疲劳强度对于商用车Zi 一般不小 于 6 。4）主传