驅(qū)動(dòng)橋畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　驅(qū)動(dòng)橋作為汽車四大總成之一，其基本的功用是增大由傳動(dòng)軸或直接由變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，再將轉(zhuǎn)矩分配給左右驅(qū)動(dòng)車輪，并使左右驅(qū)動(dòng)車輪具有汽車行駛運(yùn)動(dòng)所要求的差速功能。同時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋還要承受作用于路面和車架或承載車身之間的鉛垂力、縱向力，橫向力及其力矩，其質(zhì)量，性能的好壞直接影響整車的安全性，經(jīng)濟(jì)性、舒適性、可靠性，它的性能的好壞直接影

2、響整車性能。而對(duì)于商用汽車顯得尤為重要。當(dāng)采用大功率發(fā)動(dòng)機(jī)輸出大的轉(zhuǎn)矩以滿足目前商用載重汽車的快速、重載的高效率、高效益的需要時(shí)，必須要搭配一個(gè)高效、可靠的驅(qū)動(dòng)橋。本設(shè)計(jì)參照傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了載重汽車驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)首先確定主要部件的結(jié)構(gòu)型式和主要設(shè)計(jì)參數(shù)；然后參考類似驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)，確定出總體設(shè)計(jì)方案；最后對(duì)主，從動(dòng)錐齒輪，差速器圓錐行星齒輪，半軸齒輪，全浮式半軸和整 體式橋殼的強(qiáng) 度進(jìn)行校核以及對(duì)支承軸承進(jìn)行了壽命的校核

3、 。</p><p>　　關(guān)鍵詞：商用汽車 驅(qū)動(dòng)橋 單級(jí)減速橋 錐齒輪</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Drive axle is the one of automobile four important assemblies. It` performance directly influe

4、nce on the entire automobile，especially for the heavy truck.Because using the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed,heavy-loaded,high efficiency,high benefit today`heavy truck,sing

5、le reduction final drive axle is.This design following the traditional designing method of the drive axle. First,make up the main parts`structure and the key designing parameters; thus r</p><p>　　Key words:

6、heavy truck drive axle single reduction final drive bevel gear. </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p>　　ABSTRACT2</p><p><b&g

7、t;　　前言1</b></p><p>　　第一章 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)方案分析3</p><p>　　第二章 主減速器總成設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.1 主減速器的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.2 主減速器的基本參數(shù)選擇與計(jì)算4</p><p>　　2.3 主減速器圓弧錐齒輪的計(jì)算7

8、</p><p>　　第三章 差速器設(shè)計(jì)17</p><p>　　3.1 差速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)17</p><p>　　3.2 差速器齒輪的基本參數(shù)的選擇17</p><p>　　3.3 差速器齒輪的幾何計(jì)算19</p><p>　　3.4 差速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算21</p><p&g

9、t;　　第四章 驅(qū)動(dòng)半軸的設(shè)計(jì)23</p><p>　　4.1 半軸計(jì)算載荷的確定23</p><p>　　4.2半軸的強(qiáng)度計(jì)算24</p><p>　　第五章 驅(qū)動(dòng)橋殼的設(shè)計(jì)26</p><p>　　5.1 鑄造整體式橋殼的結(jié)構(gòu)26</p><p>　　5.2 橋殼的強(qiáng)度計(jì)算27</p

10、><p><b>　　結(jié) 論31</b></p><p><b>　　謝 辭32</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)33</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　驅(qū)動(dòng)橋一般由主減速器、差

11、速器、半軸和驅(qū)動(dòng)橋殼等組成。其功用是：將萬向傳動(dòng)裝置傳來的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩通過主減速器、差速器、半軸等傳到驅(qū)動(dòng)車輪，實(shí)現(xiàn)降速、增大轉(zhuǎn)矩；通過主減速器圓錐齒輪副改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向；通過差速器實(shí)現(xiàn)兩側(cè)車輪差速作用，保證內(nèi)、外車輪以不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向。</p><p>　　汽車傳動(dòng)系的首要任務(wù)是與發(fā)動(dòng)機(jī)協(xié)同工作，以保證汽車在各種行駛條件下正常行駛所必需的驅(qū)動(dòng)力與車速，并使汽車具有良好的動(dòng)力性與燃油經(jīng)濟(jì)型。在一般汽車的機(jī)械式傳動(dòng)中，

12、有了變速器還不能完全解決發(fā)動(dòng)機(jī)特性與汽車行駛要求間的矛盾和結(jié)構(gòu)布置上的問題。</p><p>　　首先，是因?yàn)榻^大多數(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車上是縱向安置的，為使其轉(zhuǎn)矩能傳給左、右驅(qū)動(dòng)車輪，必須經(jīng)由驅(qū)動(dòng)橋的主減速器來改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，同時(shí)還得由驅(qū)動(dòng)橋的差速器來解決左、右驅(qū)動(dòng)車輪間的轉(zhuǎn)矩分配問題和差速要求。</p><p>　　其次，是因?yàn)樽兯倨鞯闹饕蝿?wù)僅在于通過選擇適當(dāng)?shù)臋n位數(shù)及各檔傳動(dòng)比,以使

13、發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩——轉(zhuǎn)速特性能適應(yīng)汽車在各種行駛阻力下對(duì)動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性的要求。而驅(qū)動(dòng)橋主減速器的功用則在于當(dāng)變速器處于最高檔位（通常為直接檔，有時(shí)還有超速檔）時(shí)，使汽車有足夠的牽引力，適當(dāng)?shù)淖罡哕囁俸土己玫娜剂辖?jīng)濟(jì)性。為此，則需將通過變速器或分動(dòng)器經(jīng)萬向傳動(dòng)裝置傳來的動(dòng)力，通過驅(qū)動(dòng)橋的主減速器，進(jìn)行進(jìn)一步增大轉(zhuǎn)矩，降低轉(zhuǎn)速的變化。因此，要想使汽車傳動(dòng)系設(shè)計(jì)得合理，首先必須選擇好傳動(dòng)系的總傳動(dòng)比，并適當(dāng)?shù)貙⑺峙浣o變速器和驅(qū)動(dòng)橋。后者的減速比

14、稱為主減速比。當(dāng)變速器處于最高檔位時(shí)，汽車的動(dòng)力性及燃油經(jīng)濟(jì)性主要取決于主減速比。在汽車的總布置設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)該車的工作條件及發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系、輪胎等有關(guān)參數(shù)，選擇合適的主減速比來保證汽車具有良好的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。</p><p>　　差速器的功用是當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎行駛或在不平路面行駛時(shí)，使左右驅(qū)動(dòng)車輪以不同的角速度滾動(dòng)，以保證兩側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪與地面間作純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　汽車行駛過

15、程中，車輪對(duì)路面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)有兩種狀態(tài)——滾動(dòng)和滑動(dòng)，其中滑動(dòng)又有滑轉(zhuǎn)和滑移兩種。</p><p>　　汽車行駛時(shí)，左右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過的路程往往是不相等的。左右兩輪胎內(nèi)的氣壓不等、胎面磨損不均勻、兩車輪上的負(fù)荷不均勻而引起車輪滾動(dòng)半徑不相等；左右兩輪接觸的路面條件不同，行駛阻力不等等。這樣，如果驅(qū)動(dòng)橋的左、右車輪剛性連接，則不論轉(zhuǎn)彎行駛或直線行駛，則不可避免地產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)輪在路面上的滑移或滑轉(zhuǎn)，這不僅會(huì)加劇輪胎

16、的磨損與功率和燃料的消耗，而且可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)向沉重，通過性和操縱穩(wěn)定性變壞。為了防止這些現(xiàn)象的發(fā)生，汽車左、右驅(qū)動(dòng)輪間都裝有輪間差速器，從而保證了驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)車輪在行程不等時(shí)具有不同的旋轉(zhuǎn)角速度，滿足了汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)要求。</p><p>　　差速器是個(gè)差速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用來在兩輸出軸間分配轉(zhuǎn)矩，并保證兩輸出軸有可能以不同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，用來保證各驅(qū)動(dòng)輪在各種運(yùn)動(dòng)條件下的動(dòng)力傳遞，避免輪胎與地面間打滑。差速器按其結(jié)構(gòu)特征可分

17、為齒輪式、凸輪式、蝸輪式和牙嵌自由輪式等多種形式。</p><p>　　驅(qū)動(dòng)橋的傳動(dòng)效率主要決定于其齒輪嚙合及軸承運(yùn)轉(zhuǎn)是的摩擦損失和潤滑油的擾動(dòng)、飛濺引起的功率損失。除齒輪精度及支承剛度外，正確選擇潤滑油可減小齒面間的摩擦損失，改善嚙合；除轉(zhuǎn)速影響外，正確選擇軸承的尺寸及型號(hào)、間隙或預(yù)緊度，改善潤滑等是減小軸承摩擦損失的有效措施；除主減速器從動(dòng)齒輪輪緣的寬度、切線速度及潤滑油黏度的影響外，選擇合理的油面高度，可控

18、制潤滑油的擾動(dòng)、飛濺引起的功率損失，這些都是減小驅(qū)動(dòng)橋的功率損失提高其傳動(dòng)效率的主要方法。</p><p>　　隨著高速公路網(wǎng)狀況的改善和國家環(huán)保法規(guī)的完善，環(huán)保、舒適、快捷成為貨車市場的主旋律。對(duì)整車主要總成之一的驅(qū)動(dòng)橋而言，小速比、大扭矩、傳動(dòng)效率高、成本低逐漸成為貨車主減速器技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。</p><p>　　貨車發(fā)動(dòng)機(jī)向低速大扭矩方向發(fā)展的趨勢(shì)，使得驅(qū)動(dòng)橋的傳動(dòng)比向小速比發(fā)展。為

19、順應(yīng)節(jié)能、環(huán)保的大趨勢(shì)，貨車的技術(shù)性能在向節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適的方面發(fā)展。因此，要求貨車車橋也要輕量化、低噪聲、高效率、大扭矩、寬速比、長壽命和低生產(chǎn)成本。</p><p>　　對(duì)不同用途的汽車來說，驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式雖然可以不同，但在使用中對(duì)他們的基本要求卻是一致的。綜上所述，對(duì)驅(qū)動(dòng)橋的基本要求可以歸納為以下幾點(diǎn)：</p><p>　　(1)所選擇的主減速器比應(yīng)滿足汽車在給定使用條件下具

20、有最佳的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性；</p><p>　　(2)當(dāng)兩驅(qū)動(dòng)車輪以不同角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)能將轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)且連續(xù)不斷地傳遞到兩個(gè)驅(qū)動(dòng)車輪上；</p><p>　　(3)當(dāng)左右兩驅(qū)動(dòng)車輪的附著系數(shù)不同時(shí)，應(yīng)能充分利用汽車的牽引力；</p><p>　　(4)能承受和傳遞路面與車架或車廂之間的鉛垂力、縱向力和橫向力及其力矩；</p><p>　　(5)驅(qū)

21、動(dòng)橋各零部件在強(qiáng)度高、剛性好、工作可靠及使用壽命長的條件下，應(yīng)力求做到質(zhì)量小，特別是非懸掛質(zhì)量應(yīng)盡量小，以減小不平路面給驅(qū)動(dòng)橋的沖擊載荷，從而改善汽車的平順性；</p><p>　　(6)輪廓尺寸不大，以便于汽車的總布置及與所要求的驅(qū)動(dòng)橋離地間隙相適應(yīng)；</p><p>　　(7)齒輪及其他傳動(dòng)機(jī)件工作平穩(wěn)，無噪音或低噪音；</p><p>　　(8)驅(qū)動(dòng)橋總成及零

22、部件的設(shè)計(jì)應(yīng)能盡量滿足零件的標(biāo)準(zhǔn)化、部件的通用化和產(chǎn)品的系列化汽車變型的要求；</p><p>　　(9)在各種載荷及轉(zhuǎn)速工況下有高的傳動(dòng)效率；</p><p>　　(10)結(jié)構(gòu)簡單，修理、保養(yǎng)方便；機(jī)件工藝性好，制造容易。</p><p>　　第一章 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)方案分析</p><p>　　由于要求設(shè)計(jì)的是4噸級(jí)的后驅(qū)動(dòng)橋，要設(shè)計(jì)這樣一個(gè)

23、級(jí)別的驅(qū)動(dòng)橋，一般選用非斷開式結(jié)構(gòu)以與非獨(dú)立懸架相適應(yīng)，該種形式的驅(qū)動(dòng)橋的橋殼是一根支撐在左右驅(qū)動(dòng)車輪的剛性空心梁，一般是鑄造或鋼板沖壓而成，主減速器，差速器和半軸等所有傳動(dòng)件都裝在其中，此時(shí)驅(qū)動(dòng)橋，驅(qū)動(dòng)車輪都屬于簧下質(zhì)量。</p><p>　　驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式有多種，基本形式有三種如下：</p><p>　　1)中央單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋。此是驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)中最為簡單的一種，是驅(qū)動(dòng)橋的基本形式， 在

24、載重汽車中占主導(dǎo)地位。一般在主傳動(dòng)比小于6的情況下，應(yīng)盡量采用中央單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋。目前的中央單級(jí)減速器趨于采用雙曲線螺旋傘齒輪，主動(dòng)小齒輪采用騎馬式支承， 有差速鎖裝置供選用。</p><p>　　2)中央雙級(jí)驅(qū)動(dòng)橋。由于中央雙級(jí)減速橋均是在中央單級(jí)橋的速比超出一定數(shù)值或牽引總質(zhì)量較大時(shí)，作為系列產(chǎn)品而派生出來的一種型號(hào)，它們很難變型為前驅(qū)動(dòng)橋，使用受到一定限制；因此，綜合來說，雙級(jí)減速橋一般均不作為一種基本型驅(qū)

25、動(dòng)橋來發(fā)展，而是作為某一特殊考慮而派生出來的驅(qū)動(dòng)橋存在。</p><p>　　3)中央單級(jí)、輪邊減速驅(qū)動(dòng)橋。輪邊減速驅(qū)動(dòng)橋較為廣泛地用于油田、建筑工地、礦山等非公路車與軍用車上。當(dāng)前輪邊減速橋可分為2類：一類為圓錐行星齒輪式輪邊</p><p>　　減速橋；另一類為圓柱行星齒輪式輪邊減速驅(qū)動(dòng)橋。</p><p>　　綜上所述，將設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)橋的傳動(dòng)比定為4.45，小于

26、6。況且由于隨著我國公路條件的改善和物流業(yè)對(duì)車輛性能要求的變化，重型汽車驅(qū)動(dòng)橋技術(shù)已呈現(xiàn)出向單級(jí)化發(fā)展的趨勢(shì)。</p><p>　　單級(jí)橋產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)為單級(jí)橋的發(fā)展拓展了廣闊的前景。從產(chǎn)品設(shè)計(jì)的角度看， 重型車產(chǎn)品在主減速比小于6的情況下，應(yīng)盡量選用單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋。</p><p><b>　　主減速器總成設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1

27、 主減速器的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)</p><p>　　主減速器的結(jié)構(gòu)形式主要是根據(jù)其齒輪的類型，主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪的安置方法以及減速形式的不同而異。</p><p><b>　　1. 齒輪的類型</b></p><p>　　主減速器的齒輪有弧齒錐齒輪，雙曲面齒輪，圓柱齒輪和蝸輪蝸桿等形式。在此選用弧齒錐齒輪傳動(dòng)，其特點(diǎn)是主、從動(dòng)齒輪的軸線垂直交于一點(diǎn)

28、。由于輪齒端面重疊的影響，至少有兩個(gè)以上的輪齒同時(shí)嚙合，因此可以承受較大的負(fù)荷，加之其輪齒不是在齒的全長上同時(shí)嚙合，而是逐漸有齒的一端連續(xù)而平穩(wěn)的地轉(zhuǎn)向另一端，所以工作平穩(wěn)，噪聲和振動(dòng)小。</p><p>　　2. 主減速器的減速形式</p><p>　　由上段分析設(shè)定采用i＜6小傳動(dòng)比，設(shè)定i=4.45，采用單級(jí)主減速器，單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)：單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)車橋是驅(qū)動(dòng)橋中結(jié)構(gòu)最簡單的一

29、種，制造工藝較簡單，成本較低，是驅(qū)動(dòng)橋的基本型，在重型汽車上占有重要地位；</p><p>　　3. 主減速器主，從動(dòng)錐齒輪的支承形式</p><p>　　作為一個(gè)6噸級(jí)的驅(qū)動(dòng)橋，傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩很大，所以主動(dòng)錐齒輪采用騎馬式支承。裝于輪齒大端一側(cè)軸頸上的軸承，多采用兩個(gè)可以預(yù)緊以增加支承剛度的圓錐滾子軸承，其中位于驅(qū)動(dòng)橋前部的通常稱為主動(dòng)錐齒輪前軸承，其后部緊靠齒輪背面的那個(gè)齒輪稱為主動(dòng)錐齒輪

30、后軸承；當(dāng)采用騎馬式支承時(shí)，裝于齒輪小端一側(cè)軸頸上的軸承稱為導(dǎo)向軸承。導(dǎo)向軸承都采用圓柱滾子式，并且內(nèi)外圈可以分離（有時(shí)不帶內(nèi)圈），以利于拆裝。 </p><p>　　2.2 主減速器的基本參數(shù)選擇與計(jì)算</p><p>　　1. 主減速器計(jì)算載荷的確定</p><p>　　<1> 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最低擋傳動(dòng)比確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Ｔce: <

31、/p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中 ——傳動(dòng)系的最低擋傳動(dòng)比，在此取9.01，此數(shù)據(jù)此參考斯太爾1291.260/N65</p><p><b>　　車型；</b></p><p>　　——發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出的最大轉(zhuǎn)矩360；</p><p>　　

32、——傳動(dòng)系上傳動(dòng)部分的傳動(dòng)效率，在此取0.85；</p><p>　　——該汽車的驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目在此取1；</p><p><b>　　——1.0</b></p><p><b>　　由以上各參數(shù)可求</b></p><p><b>　　==13612.7</b></p>

33、;<p>　　<2> 按驅(qū)動(dòng)輪打滑轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 ： </p><p><b>　　（2-2）</b></p><p>　　式中 ——汽車滿載時(shí)一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋給水平地面的最大負(fù)荷， 取50000N</p><p>　　——輪胎對(duì)地面的附著系數(shù)，對(duì)于安裝一般輪胎的公路用車，取=0.85；</p&g

34、t;<p>　　——車輪的滾動(dòng)半徑，輪胎型號(hào)為12.00R20，滾動(dòng)半徑為 0.527m；</p><p>　　，——分別為所計(jì)算的主減速器從動(dòng)錐齒輪到驅(qū)動(dòng)車輪之間的傳動(dòng)效率和傳動(dòng)比，取0.9， 取1.0</p><p>　　所以 :==20108.9</p><p>　　<3>. 按汽車日常行駛平均轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩<

35、;/p><p>　　對(duì)于公路車輛來說，使用條件較非公路車輛穩(wěn)定，其正常持續(xù)的轉(zhuǎn)矩根據(jù)所謂的平均牽引力的值來確定平均牽引力： </p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　式中：——汽車滿載時(shí)的總重量，此取902000N；</p><p>　　——所牽引的掛車滿載時(shí)總重量，0N，但僅用于牽引車的計(jì)算；&

36、lt;/p><p>　　——道路滾動(dòng)阻力系數(shù)，對(duì)于載貨汽車可取0.015——0.020；在此取0.018</p><p>　　——汽車正常行駛時(shí)的平均爬坡能力系數(shù)，對(duì)于載貨汽車可取0.05~0.09在此取0.07</p><p>　　——汽車的性能系數(shù)，取0；</p><p>　　，，n——見式（2-1），（2-3）下的說明。</p>

37、<p><b>　　所以 </b></p><p><b>　　==47326.2</b></p><p>　　2. 主減速器基本參數(shù)的選擇</p><p>　　1)主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)和</p><p>　　選擇主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)考慮如下因素：</p><p

38、>　　1>為了磨合均勻，，之間應(yīng)避免有公約數(shù)。</p><p>　　2>為了得到理想的齒面重合度和高的輪齒彎曲強(qiáng)度，主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)和應(yīng)不小于40。</p><p>　　3>為了嚙合平穩(wěn)，噪聲小和具有高的疲勞強(qiáng)度對(duì)于商用車一般不小于6。</p><p>　　4>主傳動(dòng)比較大時(shí)，盡量取得小一些，以便得到滿意的離地間隙。</p>

39、<p>　　5>對(duì)于不同的主傳動(dòng)比，和應(yīng)有適宜的搭配。</p><p>　　根據(jù)以上要求參考《汽車車橋設(shè)計(jì)》[1]中表3-12 表3-13取=9 =40 </p><p>　　2）從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑和端面模數(shù)</p><p>　　對(duì)于單級(jí)主減速器，增大尺寸會(huì)影響驅(qū)動(dòng)橋殼的離地間隙，減小又會(huì)影響跨置式主動(dòng)齒輪的前支承座的安裝空間和差速器的安

40、裝。</p><p>　　可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式初選，即增大尺寸： </p><p><b>　　（2-4）</b></p><p>　　——直徑系數(shù)，一般取13.0～16.0</p><p>　　——從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，，為Tce和Tcs中的較小者，所以在此取=13612.7</p><p>　　=（

41、13.0～16.0）=（310.4～382）</p><p>　　初選=370 則=/=370/40=9.25</p><p>　　有參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[2]表23.4-3中選取9 ， 則=360</p><p>　　根據(jù)=來校核=9選取的是否合適，其中=（0.3～0.4）</p><p>　　此處，=（0.3～0.4）=（7.16

42、～9.55），因此滿足校核。</p><p>　　3）. 主，從動(dòng)錐齒輪齒面寬和</p><p>　　對(duì)于從動(dòng)錐齒輪齒面寬，推薦不大于節(jié)錐的0.3倍，即，而且應(yīng)滿足，對(duì)于汽車主減速器圓弧齒輪推薦采用：</p><p>　　=0.155428=55.9 在此取60</p><p>　　一般習(xí)慣使錐齒輪的小齒輪齒面寬比大齒輪稍大，使其在大

43、齒輪齒面兩端都超出一些，通常小齒輪的齒面加大20%較為合適，在此取=80</p><p><b>　　4）中點(diǎn)螺旋角</b></p><p>　　螺旋角沿齒寬是變化的，輪齒大端的螺旋角最大，輪齒小端螺旋角最小，弧齒錐齒輪副的中點(diǎn)螺旋角是相等的，選時(shí)應(yīng)考慮它對(duì)齒面重合度，輪齒強(qiáng)度和軸向力大小的影響，越大，則也越大，同時(shí)嚙合的齒越多，傳動(dòng)越平穩(wěn)，噪聲越低，而且輪齒的強(qiáng)度越

44、高，應(yīng)不小于1.25，在1.5～2.0時(shí)效果最好，但過大，會(huì)導(dǎo)致軸向力增大。</p><p>　　汽車主減速器弧齒錐齒輪的平均螺旋角為35°～40°，而商用車選用較小的值以防止軸向力過大，通常取35°。</p><p><b>　　5）. 螺旋方向</b></p><p>　　主、從動(dòng)錐齒輪的螺旋方向是相反的。螺旋

45、方向與錐齒輪的旋轉(zhuǎn)方向影響其所受的軸向力的方向，當(dāng)變速器掛前進(jìn)擋時(shí)，應(yīng)使主動(dòng)錐齒輪的軸向力離開錐頂方向，這樣可使主、從動(dòng)齒輪有分離的趨勢(shì)，防止輪齒因卡死而損壞。所以主動(dòng)錐齒輪選擇為左旋，從錐頂看為逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)，這樣從動(dòng)錐齒輪為右旋，從錐頂看為順時(shí)針，驅(qū)動(dòng)汽車前進(jìn)。</p><p><b>　　6.) 法向壓力角</b></p><p>　　加大壓力角可以提高齒輪的強(qiáng)度，

46、減少齒輪不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)，但對(duì)于尺寸小的齒輪，大壓力角易使齒頂變尖及刀尖寬度過小，并使齒輪的端面重疊系數(shù)下降，一般對(duì)于“格里森”制主減速器螺旋錐齒輪來說，規(guī)定重型載貨汽車可選用22.5°的壓力角。</p><p>　　2.3 主減速器圓弧錐齒輪的計(jì)算</p><p>　　1. 減速器圓弧錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算</p><p>　　表2-1 主減速器

47、圓弧錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表</p><p>　　2. 主減速器圓弧錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　1） 主減速器圓弧齒螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　1> 單位齒長上的圓周力</p><p>　　在汽車主減速器齒輪的表面耐磨性，常常用其在輪齒上的假定單位壓力估算即</p><p><b&g

48、t;　　單位齒長圓周力：</b></p><p><b>　　(2-5)</b></p><p>　　式中：P——作用在齒輪上的圓周力，按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Temax和最大附著力矩 兩種載荷工況進(jìn)行計(jì)算，N； </p><p>　　——從動(dòng)齒輪的齒面寬，在此取80mm. 則：</p><p><b&g

49、t;　　發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩</b></p><p><b>　　（2-6）</b></p><p>　　式中：——發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩，在此取360,——變速器的傳動(dòng)比,</p><p>　　——主動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑，在此取108mm.</p><p>　　按上式 =745N／mm</p><p&

50、gt;　　2>輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　汽車主減速器錐齒輪的齒根彎曲應(yīng)力為：</p><p><b>　?。?-7） </b></p><p>　　式中：——該齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，N·m,——超載系數(shù),在此取1.0,——尺寸系數(shù).</p><p>　　當(dāng)ｍ時(shí)，，在此＝0.829</p&g

51、t;<p>　　——載荷分配系數(shù)，當(dāng)兩個(gè)齒輪均用騎馬式支承型式時(shí)，＝1.00～1.1；</p><p>　　——質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于汽車驅(qū)動(dòng)橋齒輪，當(dāng)齒輪接觸良好，周節(jié)及徑向</p><p>　　跳動(dòng)精度高時(shí)，可取1.0,</p><p>　　——計(jì)算齒輪的齒面寬，mm;</p><p>　　——計(jì)算齒輪的齒數(shù)；</p>

52、<p>　　——端面模數(shù)，mm;</p><p>　　——計(jì)算彎曲應(yīng)力的綜合系數(shù)，它綜合考慮了齒形系數(shù)?！　　?lt;/p><p>　　載荷作用點(diǎn)的位置、載荷在齒間的分布、有效齒面寬、應(yīng)力集中系數(shù)及慣性系數(shù)等對(duì)彎曲應(yīng)力計(jì)算的影響。計(jì)算彎曲應(yīng)力時(shí)本應(yīng)采用輪齒中點(diǎn)圓周力與中點(diǎn)端面模數(shù)，今用大端模數(shù)，而在綜合系數(shù)中進(jìn)行修正。按圖2-1選取小齒輪的＝0.225，大齒輪＝0.195.<

53、/p><p>　　按上式＝183 N/< 210.3 N/</p><p>　　=199.6 N/<210.3 N/ </p><p>　　所以主減速器齒輪滿足彎曲強(qiáng)度要求。</p><p>　　圖2-1 彎曲計(jì)算用綜合系數(shù)J</p><p>　　3> 輪齒的表面接觸強(qiáng)度計(jì)算</p>&

54、lt;p>　　錐齒輪的齒面接觸應(yīng)力為：</p><p><b>　　(2-8)</b></p><p>　　式中：——主動(dòng)齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩；</p><p>　　——材料的彈性系數(shù)，對(duì)于鋼制齒輪副取232.5/mm;</p><p>　　，，——見式(2-9)下的說明；</p><p>　　—

55、—尺寸系數(shù)，它考慮了齒輪的尺寸對(duì)其淬透性的影響，在缺乏經(jīng)驗(yàn)的情況下，可取1.0；</p><p>　　——表面質(zhì)量系數(shù)，決定于齒面最后加工的性質(zhì)（如銑齒，磨齒等），即表面粗糙度及表面覆蓋層的性質(zhì)（如鍍銅，磷化處理等）。一般情況下，對(duì)于制造精確的齒輪可取1.0</p><p>　　——計(jì)算接觸應(yīng)力的綜合系數(shù)（或稱幾何系數(shù)）。它綜合考慮了嚙合齒面的相對(duì)曲率半徑、載荷作用的位置、輪齒間的載荷分配

56、系數(shù)、有效尺寬及慣性系數(shù)的因素的影響，按圖2-2選取=0.115</p><p>　　按上式=1444 〈1750 N/</p><p>　　主、從動(dòng)齒輪的齒面接觸應(yīng)力相等。所以均滿足要求。</p><p>　　圖2-2 接觸計(jì)算用綜合系數(shù)</p><p>　　2.4 主減速器軸承的計(jì)算</p><p>　　1．錐齒

57、輪齒面上的作用力</p><p>　　錐齒輪在工作過程中，相互嚙合的齒面上作用有一法向力。該法向力可分解為沿齒輪切向方向的圓周力、沿齒輪軸線方向的軸向力及垂直于齒輪軸線的徑向力。</p><p>　　為計(jì)算作用在齒輪的圓周力，首先需要確定計(jì)算轉(zhuǎn)矩。汽車在行駛過程中，由于變速器擋位的改變，且發(fā)動(dòng)機(jī)也不全處于最大轉(zhuǎn)矩狀態(tài)，故主減速器齒輪的工作轉(zhuǎn)矩處于經(jīng)常變化中。實(shí)踐表明，軸承的主要損壞形式為疲

58、勞損傷，所以應(yīng)按輸入的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩進(jìn)行計(jì)算。作用在主減速器主動(dòng)錐齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩可按按下計(jì)算，當(dāng)量轉(zhuǎn)矩：　 (2-9)</p><p>　　式中：——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，在此取360N·m；</p><p>　　，…——變速器在各擋的使用率，可參考表2-3選?。?lt;/p><p>　　，…——變速器各擋的傳動(dòng)比；</p><p>　　，…—

59、—變速器在各擋時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)的利用率，可參考表2-3選取；</p><p>　　表2-2　及各擋使用率</p><p>　　經(jīng)計(jì)算為1164.8Ｎ·ｍ，對(duì)于圓錐齒輪的齒面中點(diǎn)的分度圓直徑：</p><p>　　經(jīng)計(jì)算＝91.54mm =406.82mm</p><p>　　(1) 齒寬中點(diǎn)處的圓周力</p><p

60、>　　齒寬中點(diǎn)處的圓周力為：</p><p>　?。健?　　 (2-10)</p><p>　　式中：——作用在該齒輪上的轉(zhuǎn)矩，作用在主減速器主動(dòng)錐齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩見</p><p><b>　　式(2-9);</b></p><p>　　——該齒輪的齒面寬中點(diǎn)處的分度圓直徑.&

61、lt;/p><p>　　按上式圓周力 ==25.44KN</p><p>　?。?）錐齒輪的軸向力和徑向力：</p><p>　　圖2-3 主動(dòng)錐齒輪齒面的受力圖</p><p>　　如圖2-3，主動(dòng)錐齒輪螺旋方向?yàn)樽笮瑥腻F頂看旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針，F(xiàn) 為作用在節(jié)錐面上的齒面寬中點(diǎn)A處的法向力，在A點(diǎn)處的螺旋方向的法平面內(nèi)，F(xiàn)分解成兩個(gè)相互垂

62、直的力F和，F(xiàn)垂直于OA且位于∠OO′A所在的平面，位于以O(shè)A為切線的節(jié)錐切平面內(nèi)。在此平面內(nèi)又可分為沿切線方向的圓周力F和沿節(jié)圓母線方向的力。F與之間的夾角為螺旋角，F(xiàn)與之間的夾角為法向壓力角，這樣就有：</p><p><b>　　（2-11）</b></p><p><b>　?。?-12）</b></p><p>

63、<b>　?。?-13）</b></p><p>　　于是，作用在主動(dòng)錐齒輪齒面上的軸向力A和徑向力R分別為：</p><p><b>　　（2-14）</b></p><p><b>　?。?-15）</b></p><p>　　有式（2-14）可計(jì)算：</p>

64、<p><b>　　20201N</b></p><p>　　有式（2-15）可計(jì)算：</p><p><b>　　=9661N</b></p><p>　　2. 主減速器軸承載荷的計(jì)算</p><p>　　軸承的軸向載荷就是上述的齒輪的軸向力。但如果采用圓錐滾子軸承作支承時(shí)，還應(yīng)考慮徑

65、向力所應(yīng)起的派生軸向力的影響。而軸承的徑向載荷則是上述齒輪的徑向力，圓周力及軸向力這三者所引起的軸承徑向支承反力的向量和。</p><p>　　對(duì)于采用騎馬式的主動(dòng)錐齒輪和從動(dòng)錐齒輪的軸承徑向載荷，如圖2-4所示</p><p>　　圖2-4 主減速器軸承的布置尺寸</p><p>　　軸承A，B的徑向載荷分別為</p><p>　　R=

66、 （2-16）</p><p><b>　　（2-17）</b></p><p>　　根據(jù)上式已知=20201N，=9661N，a=134mm ，b=84mm，c=50mm</p><p><b>　　所以軸承A的徑向力</b></p><p>　　= =16985

67、N </p><p><b>　　其軸向力為0</b></p><p>　　軸承B的徑向力RB：</p><p><b>　　R==14374N</b></p><p>　?。?）對(duì)于軸承A，只承受徑向載荷所以采用圓柱滾子軸承N307E，此軸承的額定動(dòng)載荷Cr為102.85KN，所承受的當(dāng)量動(dòng)載荷Q

68、=X·R=1×15976=16276N。</p><p>　　所以有: s </p><p>　　式中:——為溫度系數(shù)，在此取1.0;</p><p>　　——為載荷系數(shù)，在此取1.2。</p><p>　　所以==2.703×10s</p><p

69、>　　對(duì)于無輪邊減速器的驅(qū)動(dòng)橋來說，主減速器的從動(dòng)錐齒輪軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速: </p><p><b>　　(2-18)</b></p><p>　　式中：——輪胎的滾動(dòng)半徑</p><p>　　——汽車的平均行駛速度，km/h;對(duì)于載貨汽車和公共汽車可取30～35 km/h，在此取32.5 km/h。</p><p

70、>　　所以有上式可得==163.89 r/min</p><p>　　而主動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速=163.89×4.444=728 r/min</p><p>　　所以軸承能工作的額定壽命：</p><p>　　h (2-19) </p><p>　　式中: ——軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)

71、速，r/min。</p><p>　　有上式可得軸承A的使用壽命=6188 h</p><p>　　若大修里程S定為100000公里，可計(jì)算出預(yù)期壽命：</p><p>　　= (2-20)</p><p>　　所以==3076.9 h</p><p>　　和比

72、較，〉，故軸承符合使用要求。</p><p>　　（2）對(duì)于軸承B，選用圓錐滾子軸承33217。</p><p>　　在此徑向力R=13369N 軸向力A=20202N，所以=1.51〈e 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》[6]中</p><p>　　表18.7可查得X=1.0，Y=0.45cota=1.6×=1.8</p><p><b&g

73、t;　　當(dāng)量動(dòng)載荷： </b></p><p>　　Q= （2-21）</p><p>　　式中：——沖擊載荷系數(shù)在此取1.2</p><p>　　有上式可得Q=1.2（1×13369+1.8×20202）=61618.5N</p><p>　　由于采用的是成對(duì)軸承=

74、1.71Cr</p><p>　　所以軸承的使用壽命由式（2-20）和式（2-22）可得</p><p>　　===3876.6 h>3076.9 h=</p><p>　　所以軸承符合使用要求。</p><p>　　對(duì)于從動(dòng)齒輪的軸承C，D的徑向力計(jì)算公式見式（2-18）和式（2-19）已知F=25450N，=9662N，=20202

75、N，a=410mm，b=160mm.c=250mm</p><p>　　所以，軸承C的徑向力：</p><p>　　==10401.3N</p><p><b>　　軸承D的徑向力：</b></p><p>　　==23100.5N</p><p>　　軸承C，D均采用圓錐滾子軸承32218，其額

76、定動(dòng)載荷Cr為134097N</p><p>　　（3）對(duì)于軸承C，軸向力A=9662N，徑向力R=10401.3N，并且=0.93〉e，在此e值為1.5tana約為0.402，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》[6]中表18.7可查得X=0.4，Y=0.4cota=1.6</p><p>　　所以Q==1.2(0.4×9662＋1.6×10401.3)=24608.256N </p

77、><p>　　===28963 h></p><p>　　所以軸承C滿足使用要求。</p><p>　?。?）對(duì)于軸承D，軸向力A=0N，徑向力R=23100.5N，并且=.4187〉e</p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》[6]中表18.7可查得X=0.4，Y=0.4cota=1.6</p><p>　　所以Q==1

78、.2×(1.6×23100.5)=44552.96N</p><p>　　===4064.8 h ></p><p>　　所以軸承D滿足使用要求。</p><p>　　第三章 差速器設(shè)計(jì)</p><p>　　差速器用來在兩輸出軸間分配轉(zhuǎn)矩，并保證兩輸出軸有可能以不同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。差速器有多種形式，在此設(shè)計(jì)普通對(duì)稱

79、式圓錐行星齒輪差速器。</p><p>　　3.1 差速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　普通的對(duì)稱式圓錐齒輪差速器由差速器左右殼，兩個(gè)半軸齒輪，四個(gè)行星齒輪，行星齒輪軸，半軸齒輪墊片及行星齒輪墊片等組成。如圖3-1所示。其廣泛用于各類車輛上。</p><p>　　圖3-1 普通的對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器</p><p>　　1，12-軸

80、承；2-螺母；3，14-鎖止墊片；4-差速器左殼；5，13-螺栓；6-半軸齒輪墊片；</p><p>　　7-半軸齒輪；8-行星齒輪軸；9-行星齒輪；10-行星齒輪墊片；11-差速器右殼</p><p>　　由于在差速器殼上裝著主減速器從動(dòng)齒輪，所以在確定主減速器從動(dòng)齒輪尺寸時(shí)，應(yīng)考慮差速器的安裝。差速器的輪廓尺寸也受到主減速器從動(dòng)齒輪軸承支承座及主動(dòng)齒輪導(dǎo)向軸承座的限制。</p&g

81、t;<p>　　3.2 差速器齒輪的基本參數(shù)的選擇</p><p>　　1. 行星齒輪數(shù)目的選擇</p><p>　　載貨汽車采用4個(gè)行星齒輪。</p><p>　　2. 行星齒輪球面半徑的確定</p><p>　　圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu)尺寸，通常取決于行星齒輪的背面的球面半徑，它就是行星齒輪的安裝尺寸，實(shí)際上代表了差速

82、器圓錐齒輪的節(jié)錐距，因此在一定程度上也表征了差速器的強(qiáng)度。</p><p>　　球面半徑可按如下的經(jīng)驗(yàn)公式確定：球面半徑： </p><p><b>　　(3-1)</b></p><p>　　式中：——行星齒輪球面半徑系數(shù)，可取2.52～2.99，對(duì)于有4個(gè)行星齒輪的載貨汽車取小值；</p><p>　　T——計(jì)算轉(zhuǎn)矩

83、，取Tce和Tcs的較小值，T =13612.7N·m.</p><p>　　根據(jù)上式=2.6=62mm 所以預(yù)選其節(jié)錐距A=62mm</p><p>　　3. 行星齒輪與半軸齒輪的選擇</p><p>　　為了獲得較大的模數(shù)從而使齒輪有較高的強(qiáng)度，應(yīng)使行星齒輪的齒數(shù)盡量少。但一般不少于10。半軸齒輪的齒數(shù)采用14～25，大多數(shù)汽車的半軸齒輪與行星齒輪的

84、齒數(shù)比/在1.5～2.0的范圍內(nèi)。</p><p>　　差速器的各個(gè)行星齒輪與兩個(gè)半軸齒輪是同時(shí)嚙合的，因此，在確定這兩種齒輪齒數(shù)時(shí)，應(yīng)考慮它們之間的裝配關(guān)系，在任何圓錐行星齒輪式差速器中，左右兩半軸齒輪的齒數(shù)，之和必須能被行星齒輪的數(shù)目所整除，以便行星齒輪能均勻地分布于半軸齒輪的軸線周圍，否則，差速器將無法安裝，即應(yīng)滿足的安裝條件為：</p><p><b>　?。?-2）&l

85、t;/b></p><p>　　式中：，——左右半軸齒輪的齒數(shù)，對(duì)于對(duì)稱式圓錐齒輪差速器來說，=</p><p><b>　　——行星齒輪數(shù)目；</b></p><p><b>　　——任意整數(shù)。</b></p><p>　　在此=18，=10 滿足以上要求。</p><

86、p>　　4. 差速器圓錐齒輪模數(shù)及半軸齒輪節(jié)圓直徑的初步確定</p><p>　　首先初步求出行星齒輪與半軸齒輪的節(jié)錐角，</p><p>　　==29.05° =90°-=60.95°</p><p>　　再按下式初步求出圓錐齒輪的大端端面模數(shù)m</p><p><b>　　m==

87、==6.78</b></p><p>　　由于強(qiáng)度的要求在此取m=8mm</p><p>　　得=80mm =8×18=144mm</p><p><b>　　5. 壓力角α</b></p><p>　　目前，汽車差速器的齒輪大都采用22.5°的壓力角，齒高系數(shù)為0.8

88、。最小齒數(shù)可減少到10，并且在小齒輪（行星齒輪）齒頂不變尖的條件下，還可以由切向修正加大半軸齒輪的齒厚，從而使行星齒輪與半軸齒輪趨于等強(qiáng)度。由于這種齒形的最小齒數(shù)比壓力角為20°的少，故可以用較大的模數(shù)以提高輪齒的強(qiáng)度。在此選22.5°的壓力角。</p><p>　　6. 行星齒輪安裝孔的直徑及其深度L</p><p>　　行星齒輪的安裝孔的直徑與行星齒輪軸的名義尺寸

89、相同，而行星齒輪的安裝孔的深度就是行星齒輪在其軸上的支承長度，通常?。?lt;/p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　式中：——差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩，N·m；在此取13612.7N·m</p><p>　　——行星齒輪的數(shù)目；在此為4</p><p>　　——行星齒輪支承面中點(diǎn)至錐頂

90、的距離，mm， ≈0.5d， d為半軸齒輪齒面寬中點(diǎn)處的直徑，而d≈0.8； </p><p>　　——支承面的許用擠壓應(yīng)力，在此取69 MPa</p><p>　　根據(jù)上式 =144mm =0.5×144=72mm</p><p>　　≈25mm ≈28mm</p><p>　　3.3 差速器齒輪的幾何

91、計(jì)算</p><p>　　表3-1汽車差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表</p><p>　　3.4 差速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　差速器齒輪的尺寸受結(jié)構(gòu)限制，而且承受的載荷較大，它不像主減速器齒輪那樣經(jīng)常處于嚙合狀態(tài)，只有當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎或左右輪行駛不同的路程時(shí)，或一側(cè)車輪打滑而滑轉(zhuǎn)時(shí)，差速器齒輪才能有嚙合傳動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。因此對(duì)于差速器齒輪主要應(yīng)進(jìn)行彎曲強(qiáng)

92、度校 核。輪齒彎曲強(qiáng)度為</p><p>　　= (3-4)</p><p>　　式中：——差速器一個(gè)行星齒輪傳給一個(gè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩，其計(jì)算式</p><p>　　在此為1547.25 N·m；</p><p>　　——差速器的行星齒輪數(shù)；</p><

93、p><b>　　——半軸齒輪齒數(shù)；</b></p><p>　　——計(jì)算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)，由圖3-2可查得=0.225</p><p>　　圖3-2 彎曲計(jì)算用綜合系數(shù)</p><p>　　根據(jù)上式==201.7 MPa〈210.9 MPa</p><p>　　所以，差速器齒輪滿足彎曲強(qiáng)度要求。

94、</p><p>　　第四章 驅(qū)動(dòng)半軸的設(shè)計(jì)</p><p>　　驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置位于汽車傳動(dòng)系的末端，其功用是將轉(zhuǎn)矩由差速器的半軸齒輪傳給驅(qū)動(dòng)車輪。在一般的非斷開式驅(qū)動(dòng)橋上，驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置就是半軸，半軸將差速器的半軸齒輪與車輪的輪轂聯(lián)接起來，半軸的形式主要取決半軸的支承形式：普通非斷開式驅(qū)動(dòng)橋的半軸，根據(jù)其外端支承的形式或受力狀況不同可分為半浮式，3/4浮式和全浮式，在此由于是

95、載重汽車，采用全浮式結(jié)構(gòu)。</p><p>　　設(shè)計(jì)半軸的主要尺寸是其直徑，在設(shè)計(jì)時(shí)首先可根據(jù)對(duì)使用條件和載荷工況相同或相近的同類汽車同形式半軸的分析比較，大致選定從整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋的布局來看比較合適的半軸半徑，然后對(duì)它進(jìn)行強(qiáng)度校核。</p><p>　　計(jì)算時(shí)首先應(yīng)合理地確定作用在半軸上的載荷，應(yīng)考慮到以下三種可能的載荷工況：</p><p>　　①縱向力（驅(qū)動(dòng)力或制動(dòng)

96、力）最大時(shí)，其最大值為，附著系數(shù)在計(jì)算時(shí)取0.8，沒有側(cè)向力作用；</p><p>　?、趥?cè)向力最大時(shí)，其最大值為（發(fā)生于汽車側(cè)滑時(shí)），側(cè)滑時(shí)輪胎與地面的側(cè)向附著系數(shù)在計(jì)算時(shí)取1.0，沒有縱向力作用；</p><p>　?、鄞瓜蛄ψ畲髸r(shí)（發(fā)生在汽車以可能的高速通過不平路面時(shí)），其值為，其中為車輪對(duì)地面的垂直載荷，為動(dòng)載荷系數(shù)，這時(shí)不考慮縱向力和側(cè)向力的作用。</p><

97、p>　　由于車輪承受的縱向力，側(cè)向力值的大小受車輪與地面最大附著力的限制，即有 </p><p>　　故縱向力最大時(shí)不會(huì)有側(cè)向力作用，而側(cè)向力最大時(shí)也不會(huì)有縱向力作用。</p><p>　　4.1 半軸計(jì)算載荷的確定</p><p>　　全浮式半軸只承受轉(zhuǎn)矩，其計(jì)算轉(zhuǎn)矩可有求得，其中，的計(jì)算，可根據(jù)以下方法計(jì)算，并

98、取兩者中的較小者。</p><p>　　若按最大附著力計(jì)算，即:</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中：——輪胎與地面的附著系數(shù)取0.8；</p><p>　　——汽車加速或減速時(shí)的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，可取1.2～1.4在此取1.3。</p><p>　　根據(jù)上式=2

99、60000 N </p><p>　　若按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算，即</p><p><b>　　（4-2）</b></p><p>　　式中：——差速器的轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)，對(duì)于普通圓錐行星齒輪差速器取0.6；</p><p>　　——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，N·m；</p><p>　　——汽車傳動(dòng)

100、效率，計(jì)算時(shí)可取1或取0.9；</p><p>　　——傳動(dòng)系最低擋傳動(dòng)比；</p><p>　　——輪胎的滾動(dòng)半徑，m。</p><p>　　上參數(shù)見式（2-1）下的說明。</p><p>　　根據(jù)上式=14359.9 N</p><p>　　在此14359.9 N =14359.9 N·m</p

101、><p>　　全浮式半軸桿部直徑的初選可按下式進(jìn)行:</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　根據(jù)上式=（49.83～52.99）mm</p><p>　　根據(jù)強(qiáng)度要求在此取52.5mm。</p><p>　　4.2 半軸的強(qiáng)度計(jì)算</p><p>

102、　　首先是驗(yàn)算其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　式中：——半軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，N·m在此取14359.9N·m；</p><p>　　——半軸桿部的直徑，mm。</p><p>　　根據(jù)上式＝＝384.9 MPa< =(490～588) MPa<

103、/p><p><b>　　所以滿足強(qiáng)度要求。</b></p><p>　　在計(jì)算半軸在承受最大轉(zhuǎn)矩時(shí)還應(yīng)該校核其花鍵的剪切應(yīng)力和擠壓應(yīng)力。</p><p>　　半軸花鍵的剪切應(yīng)力為:</p><p><b>　　(4-5)</b></p><p>　　半軸花鍵的擠壓應(yīng)力為:<

104、;/p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　式中：——半軸承受的最大轉(zhuǎn)矩，N·m ，在此取14359.9N·m;</p><p>　　——半軸花鍵的外徑，mm，在此取62.5mm;</p><p>　　——相配花鍵孔內(nèi)徑，mm，在此取57.74mm;</p><

105、p>　　——花鍵齒數(shù)；在此取24</p><p>　　——花鍵工作長度，mm，在此取120mm;</p><p>　　——花鍵齒寬，mm，在此取3.925mm;</p><p>　　——載荷分布的不均勻系數(shù)，計(jì)算時(shí)取0.75。</p><p>　　根據(jù)上式可計(jì)算得==56.3 MPa</p><p>　　==47

106、.3 MPa </p><p>　　根據(jù)要求當(dāng)傳遞的轉(zhuǎn)矩最大時(shí)，半軸花鍵的切應(yīng)力[]不應(yīng)超過71.05 MPa，擠壓應(yīng)力[]不應(yīng)超過196 MPa，以上計(jì)算均滿足要求。</p><p>　　第五章 驅(qū)動(dòng)橋殼的設(shè)計(jì)</p><p>　　驅(qū)動(dòng)橋殼的主要功用是支承汽車質(zhì)量，并承受有車輪傳來的路面反力和反力矩，并經(jīng)懸架傳給車身，它同時(shí)又是主減速器，差速器和半軸的裝配體。

107、</p><p>　　驅(qū)動(dòng)橋殼應(yīng)滿足如下設(shè)計(jì)要求：</p><p>　　1應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證主減速器齒輪嚙合正常，并不使半軸產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力；</p><p>　　2 在保證強(qiáng)度和剛度的情況下，盡量減小質(zhì)量以提高行駛的平順性；</p><p>　　3保證足夠的離地間隙；</p><p>　　4 結(jié)構(gòu)工藝性好

108、，成本低；</p><p>　　5 保護(hù)裝于其中的傳動(dòng)系統(tǒng)部件和防止泥水浸入；</p><p>　　6 拆裝，調(diào)整，維修方便。</p><p>　　考慮的設(shè)計(jì)的是載貨汽車，驅(qū)動(dòng)橋殼的結(jié)構(gòu)形式采用鑄造整體式橋殼。</p><p>　　5.1 鑄造整體式橋殼的結(jié)構(gòu)</p><p>　　整體式橋殼通?？刹捎们蚰T鐵、可鍛鑄

109、鐵或鑄鋼鑄造。在球鐵中加入1.7%的鎳，解決了球鐵低溫（-41°C）沖擊值急劇降低的問題，得到了與常溫相同的沖擊值。為了進(jìn)一步提高其強(qiáng)度和剛度，鑄造整體式橋殼的兩端壓入較長的無縫鋼管作為半軸套筒，并用銷釘固定。如圖5-1所示，每邊半軸套管與橋殼的壓配表面共四處，由里向外逐漸加大配合面的直徑，以得到較好的壓配效果。鋼板彈簧座與橋殼鑄成一體，故在鋼板彈簧座附近橋殼的截面可根據(jù)強(qiáng)度要求鑄成適當(dāng)?shù)男螤?，通常多為矩形。安裝制動(dòng)底板的凸緣

110、與橋殼住在一起。橋殼中部前端的平面及孔用于安裝主減速器及差速器總成，后端平面及孔可裝上后蓋，打開后蓋可作檢視孔用。</p><p>　　另外，由于汽車的輪轂軸承是裝在半軸套管上，其中輪轂內(nèi)軸承與橋殼鑄件的外端面相靠，而外軸承則與擰在半軸套管外端的螺母相抵，故半軸套管有被拉出的傾向，所以必須將橋殼與半軸套管用銷釘固定在一起。安裝制動(dòng)底板的凸緣與橋殼住在一起。橋殼中部前端的平面及孔用于安裝主減速器及差速器總成<

111、/p><p>　　圖5-1 鑄造整體式驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)</p><p>　　鑄造整體式橋殼的主要優(yōu)點(diǎn)在于可制成復(fù)雜而理想的形狀，壁厚能夠變化，可得到理想的應(yīng)力分布，其強(qiáng)度及剛度均較好，工作可靠，故要求橋殼承載負(fù)荷較大的中、重型汽車，適于采用這種結(jié)構(gòu)。尤其是重型汽車，其驅(qū)動(dòng)橋殼承載很重，在此采用球鐵整體式橋殼。</p><p>　　除了優(yōu)點(diǎn)之外，鑄造整體式橋殼還有一些不足之處

112、，主要缺點(diǎn)是質(zhì)量大、加工面多，制造工藝復(fù)雜，且需要相當(dāng)規(guī)模的鑄造設(shè)備，在鑄造時(shí)質(zhì)量不宜控制，也容易出現(xiàn)廢品，故僅用于載荷大的重型汽車。</p><p>　　5.2 橋殼的強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　選定橋殼的結(jié)構(gòu)形式以后，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行受力分析，選擇其端面尺寸，進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。</p><p>　　汽車驅(qū)動(dòng)橋的橋殼是汽車上的主要承載構(gòu)件之一，其形狀復(fù)雜，而汽車的行駛條

113、件如道路狀況、氣候條件及車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)又是千變?nèi)f化的，因此要精確地計(jì)算出汽車行駛時(shí)作用于橋殼各處的應(yīng)力大小是相當(dāng)困難的。在通常的情況下，在設(shè)計(jì)橋殼時(shí)多采用常規(guī)設(shè)計(jì)方法，這時(shí)將橋殼看成簡支梁并校核某些特定斷面的最大應(yīng)力值。我國通常推薦：計(jì)算時(shí)將橋殼復(fù)雜的受力狀況簡化成三種典型的計(jì)算工況，即當(dāng)車輪承受最大的鉛錘力（當(dāng)汽車滿載并行駛與不平路面，受沖擊載荷）時(shí)；當(dāng)車輪承受最大切應(yīng)力（當(dāng)汽車滿載并以最大牽引力行駛和緊急制動(dòng)）時(shí)；以及當(dāng)車輪承受最大

114、側(cè)向力（當(dāng)汽車滿載側(cè)滑）時(shí)。只要在這三種載荷計(jì)算工況下橋殼的強(qiáng)度特征得到保證，就認(rèn)為該橋殼在汽車各種行駛條件下是可靠的。</p><p>　　在進(jìn)行上述三種載荷工況下橋殼的受力分析之前，還應(yīng)先分析一下汽車滿載靜止于水平路面時(shí)橋殼最簡單的受力情況，即進(jìn)行橋殼的靜彎曲應(yīng)力計(jì)算。</p><p>　　1. 在不平路面沖擊載荷作用下的橋殼強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　當(dāng)汽

115、車在不平路面上高速行駛時(shí)，橋殼除承受靜止?fàn)顟B(tài)下那部分載荷外，還承受附加的沖擊載荷。在這兩種載荷總的作用下，橋殼所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力為</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中：——?jiǎng)虞d荷系數(shù)，對(duì)于載貨汽車取2.5；</p><p>　　——橋殼在靜載荷下的彎曲應(yīng)力 ，MPa。</p><p>

116、<b>　　根據(jù)上式 MPa</b></p><p>　　2. 汽車以最大牽引力行駛時(shí)的橋殼強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　為了使計(jì)算簡化，不考慮側(cè)向力，僅按汽車作直線行駛的情況進(jìn)行計(jì)算，另從安全系數(shù)方面作適當(dāng)考慮。如圖5-4所示為汽車以最大牽引力行駛的受力簡圖。</p><p>　　圖5-2 汽車以最大牽引力行駛的受力簡圖</p>

117、<p>　　作用在左右驅(qū)動(dòng)車輪的轉(zhuǎn)矩所引起的地面對(duì)于左右驅(qū)動(dòng)車輪的最大切向反作用力共為：</p><p><b>　　（5-2）</b></p><p>　　根據(jù)上式可計(jì)算得=25633.7N</p><p>　　由于設(shè)計(jì)時(shí)某些參數(shù)未定而無法計(jì)算出汽車加速行駛時(shí)的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)值，而對(duì)于載貨汽車的后驅(qū)動(dòng)橋可在1.1～1.3范圍內(nèi)選取

118、，在此取1.2。</p><p>　　此時(shí)后驅(qū)動(dòng)橋橋殼在左、右鋼板彈簧座之間的垂向彎矩為：</p><p><b>　　(5-3)</b></p><p>　　式中：，，，——見式（5-1）下的說明。</p><p>　　根據(jù)上式==17802.9 N·m</p><p>　　由于驅(qū)動(dòng)車

119、輪所承受的地面對(duì)其作用的最大切向反作用力，使驅(qū)動(dòng)橋殼也承受著水平方向的彎矩，對(duì)于裝有普通圓錐齒輪差速器的驅(qū)動(dòng)橋，由于其左、右驅(qū)動(dòng)車輪的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩相等，故有： </p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　所以根據(jù)上式=4966.1N·m</p><p>　　橋殼還承受因驅(qū)動(dòng)橋傳遞驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩而引起的反作用力矩，這時(shí)在

120、兩鋼板彈簧座間橋殼承受的轉(zhuǎn)矩為</p><p>　　= (5-5) </p><p>　　式中：——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，在此為350N·m;</p><p>　　——傳動(dòng)系的最低傳動(dòng)比；</p><p>　　——傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率，在此取0.9。</p><p&g

121、t;　　根據(jù)上式可計(jì)算得=6306.4N·m</p><p>　　所以在鋼板彈簧座附近的危險(xiǎn)斷面處的彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力分別為</p><p><b>　　(5-6)</b></p><p><b>　　(5-7)</b></p><p>　　式中：——分別為橋殼在兩鋼板彈簧座之間的垂向彎矩