某SUV后驅(qū)動(dòng)橋總成設(shè)計(jì)【三維CATIA模型】【含CAD圖紙、說明書】【QX系列】

喜歡就充值下載吧。資源目錄里展示的全都有，下載后全都有，所見即所得，CAD圖紙均為高清圖可自行編輯，文檔WORD都可以自己編輯的哦，有疑問咨詢QQ:1064457796,課題后的【XX系列】為整理分類用，與內(nèi)容無關(guān)，請(qǐng)忽視 XX理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文摘 要隨著近年來油價(jià)的上漲，汽車的使用成本也越來越高，因此在保證汽車的動(dòng)力性的前提下，提高其燃油經(jīng)濟(jì)性也變得非常重要。為了降低油耗，就應(yīng)該尋找減少能量在傳遞過程中的損失。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)相同的情況下，采用性能優(yōu)良且與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配性比較高的驅(qū)動(dòng)橋便成了有效節(jié)油的措施之一。本文根據(jù)整車輸入?yún)?shù)首先用傳統(tǒng)的計(jì)算方法對(duì)驅(qū)動(dòng)橋中主要零件進(jìn)行詳細(xì)的尺寸計(jì)算及強(qiáng)度校核；其次利用CATIA軟件對(duì)各個(gè)零件進(jìn)行三維建模及DMU仿真，同時(shí)繪制主要零件二維圖及后橋總成裝置圖，為后期的整車布置及樣車試制打下基礎(chǔ)；最后利用ANSYS有限元分析軟件對(duì)橋殼進(jìn)行強(qiáng)度分析校核，經(jīng)校核橋殼強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞：驅(qū)動(dòng)橋；CATIA；ANSYS；有限元分析AbstractWiththerecentriseinoilprices,thecostofcaruseisalsomoreandmorehigh,sointhepremiseofensuringthepowercar,improvethefueleconomyisveryimportant.Inordertoreducethe fuelconsumption,theyshouldbelookingtoreducetheenergyintheprocessoftransmissionloss.Therefore,inthecaseofthesameengine,withexcellentperformanceandmatchingofdriveaxleisrelativelyhighandthecar enginehasbecomeoneoftheeffectiveenergysavingmeasures.Inthispaper,thetraditionalmethodisfirstlyusedtoinputparametersaccordingtothevehicletodriveaxle inthemainpartssizecalculationandstrengthcheckdetailedsecondly,usingCATIAsoftwarefor3DmodelingandDMUsimulationofvariousparts;Atthesametime,renderingthemainpartsoftwo-dimensionalgraphandtherearaxleassemblydiagramandlayingthefoundationforthearrangementandprototypetrialperiod;Finallyanalyzethestrength ofthebridgeshellbyusingtheANSYSfiniteelementanalysissoftware,checkingthebridgeshellstrengthtomeetthedesignrequirements.Key words: drive axle;CATIA;ANSYS;finite element analysisII目 錄1 緒論11.1 課題研究背景及意義11.2 驅(qū)動(dòng)橋總成概述11.3 驅(qū)動(dòng)橋分類21.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀31.5 課題研究?jī)?nèi)容42 后橋總成初步選型設(shè)計(jì)52.1 主減速器結(jié)構(gòu)方案確定52.1.1 減速形式確定62.1.2 齒輪類型確定62.1.3 主動(dòng)齒輪支承方式和安裝方式確定62.1.4 從動(dòng)齒輪支承方式和安裝方式確定72.1.5 軸承預(yù)緊及齒輪嚙合調(diào)整82.2 差速器結(jié)構(gòu)方案確定82.3 半軸型式確定92.4 橋殼型式確定102.5 本章小結(jié)113 主減速器設(shè)計(jì)123.1 主減速比確定123.2 齒輪計(jì)算載荷確定123.3 齒輪參數(shù)確定143.4 主減速器齒輪幾何尺寸計(jì)算193.5 齒輪強(qiáng)度校核203.5.1 單位齒長(zhǎng)圓周力校核203.5.2 輪齒彎曲強(qiáng)度校核223.5.3 輪齒接觸強(qiáng)度校核233.6 齒輪材料及熱處理243.7 主減速器潤滑253.8 主減速軸承校核263.8.1 軸承載荷計(jì)算263.8.2 軸承校核293.9 本章小結(jié)304 差速器設(shè)計(jì)314.1 普通對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器314.2 差速器齒輪主要參數(shù)確定314.3 差速器齒輪幾何計(jì)算344.4 差速器齒輪強(qiáng)度校核364.5 本章小結(jié)375 半軸設(shè)計(jì)385.1 半軸設(shè)計(jì)與計(jì)算385.1.1 半浮式半軸尺寸計(jì)算385.1.2 半浮式半軸三種工況校核395.1.3 半軸花鍵強(qiáng)度校核425.2 半軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料與熱處理435.3 半軸軸承確定445.4 本章小結(jié)446 橋殼設(shè)計(jì)456.1 概述456.2 橋殼強(qiáng)度計(jì)算456.3 ANSYS橋殼強(qiáng)度分析476.4 本章小結(jié)51結(jié) 論52致 謝53參考文獻(xiàn)54附錄A55附錄B59731 緒論1.1 課題研究背景及意義隨著汽車工業(yè)的發(fā)展及汽車技術(shù)的提高，驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)、制造工藝都在日益完善，驅(qū)動(dòng)橋也和其他汽車總成一樣，除了廣泛采用新技術(shù)外，在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中日益朝著“零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化、產(chǎn)品系列化”的方向發(fā)展及生產(chǎn)組織的專業(yè)化目標(biāo)前進(jìn)1。近年來油價(jià)上漲迅速，汽車的使用成本也越來越高，因此在保證汽車的動(dòng)力性的前提下，提高其燃油經(jīng)濟(jì)性也變得非常重要。為了降低油耗，不僅要在發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)節(jié)上節(jié)油，而且也需要從傳動(dòng)系中減少能量的損失。這就必須在發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出之后，在從發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)橋這一動(dòng)力輸送環(huán)節(jié)中尋找減少能量在傳遞的過程中的損失2。在這一環(huán)節(jié)中，發(fā)動(dòng)機(jī)是動(dòng)力的輸出者，也是整個(gè)機(jī)器的心臟，而驅(qū)動(dòng)橋則是將動(dòng)力轉(zhuǎn)化為能量的最終執(zhí)行者3。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)相同的情況下，采用性能優(yōu)良且與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配性比較高的驅(qū)動(dòng)橋便成了有效節(jié)油的措施之一。同時(shí)，人們對(duì)于汽車的行駛平順性、操作穩(wěn)定性和平均行駛速度有了更高的要求，這都和汽車驅(qū)動(dòng)橋的選擇有著非常重要的關(guān)系。在過去的幾十年里我國的驅(qū)動(dòng)橋開發(fā)主要是針對(duì)卡車、客車及一些重型工程車，針對(duì)乘用車開發(fā)的驅(qū)動(dòng)橋卻少之又少。但是隨著時(shí)代的發(fā)展，汽車的作用日益明顯，特別是乘用車已成了我們?nèi)粘Ｉ畋夭蝗鄙俚慕煌üぞ?，汽車也發(fā)展程度也成為衡量一個(gè)國家工業(yè)發(fā)展程度的重要標(biāo)志4。綜上所述，設(shè)計(jì)開發(fā)一款適合大型乘用車（SUV）的后驅(qū)動(dòng)橋則顯得尤為重要。1.2 驅(qū)動(dòng)橋總成概述驅(qū)動(dòng)橋作為汽車四大部件之一，其性能的好壞直接影響整車性能，而對(duì)于載重汽車和大型乘用車(SUV)顯得尤為重要。汽車驅(qū)動(dòng)橋位于傳動(dòng)系的末端，一般由主減速器、差速器、車輪傳動(dòng)裝置和橋殼組成，如圖1.1。其基本功用是減速增扭和改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，即增大由萬向傳動(dòng)裝置或直接從變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，并將轉(zhuǎn)矩合理的分配給左右驅(qū)動(dòng)車輪，使汽車行駛，并允許左右驅(qū)動(dòng)輪以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)；其次，驅(qū)動(dòng)橋還要承受作用于路面或車身之間的垂直力，縱向力和橫向力，以及制動(dòng)力矩和反作用力矩等1,2。1輪轂 2橋殼 3半軸 4差速器 5主減速器圖1.1 驅(qū)動(dòng)橋的組成1.3 驅(qū)動(dòng)橋分類按懸架結(jié)構(gòu)不同，驅(qū)動(dòng)橋可分為非斷開式驅(qū)動(dòng)橋和斷開式驅(qū)動(dòng)橋兩種。（1）非斷開式驅(qū)動(dòng)橋 非斷開式驅(qū)動(dòng)橋又稱整體式驅(qū)動(dòng)橋，它采用非獨(dú)立懸架，如圖1.2。整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋通過彈性懸架與車架連接，由于半軸套與主減速器殼是剛性連成一體的，因此，左右半軸始終在一條直線上，即左、右驅(qū)動(dòng)輪不能相互獨(dú)立地跳動(dòng)，整個(gè)車橋和車身會(huì)隨著路面的凹凸變化而發(fā)生傾斜。這種驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、工作可靠，被廣泛地用于汽車的后橋上。1主減速器 2主減速器殼 3差速器 4半軸 5橋殼 6輪邊減速器圖1.2 非斷開式驅(qū)動(dòng)橋（2）斷開式驅(qū)動(dòng)橋 有些汽車為了提高行駛平順性和通過性，全部或部分驅(qū)動(dòng)輪采用獨(dú)立懸架，如圖1.3。其主減速器固定在車架上，驅(qū)動(dòng)橋殼制成分段并用鉸鏈連接，半軸也分段并用萬向節(jié)連接，驅(qū)動(dòng)橋兩端分別用懸架與車架連接。這樣，兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪及橋殼可以彼此獨(dú)立地相對(duì)于車架上下跳動(dòng)。1主減速器 2半軸 3彈性元件 4減振器 5驅(qū)動(dòng)車輪 6擺臂 7擺臂軸圖1.3 斷開式驅(qū)動(dòng)橋現(xiàn)代汽車的斷開式驅(qū)動(dòng)橋更多的是省去了橋管，主減速器與驅(qū)動(dòng)輪之間通過擺臂鉸鏈連接，半軸分段并用萬向節(jié)相連接1。一般大型乘用車(SUV)多以前橋?yàn)檗D(zhuǎn)向橋，而后橋?yàn)轵?qū)動(dòng)橋。其中后橋常用非斷開式驅(qū)動(dòng)橋配合多連桿懸架機(jī)構(gòu)，這樣既提高了汽車的通過性和越野性又不犧牲其作為乘用車的舒適性，同時(shí)也達(dá)到了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、工作可靠的效果5。1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀隨著國際上卡拉羅、ZF公司、德納公司、AVL等知名企業(yè)對(duì)驅(qū)動(dòng)橋技術(shù)研發(fā)的日益深入，時(shí)至今日，在國際上驅(qū)動(dòng)橋的開發(fā)技術(shù)也呈現(xiàn)了許多新特點(diǎn)。一是利用三維設(shè)計(jì)、有限元分析等手段，不斷優(yōu)化相關(guān)殼體設(shè)計(jì)，使其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且承載能力強(qiáng)。二是制動(dòng)形式由鉗盤式制動(dòng)向濕式制動(dòng)發(fā)展，使制動(dòng)系統(tǒng)逐步具有免維護(hù)、噪音小、壽命長(zhǎng)、防爆等特點(diǎn)，大大降低主機(jī)的使用維護(hù)費(fèi)用。三是逐步集行車制動(dòng)與駐車制動(dòng)與一體，既提高了整機(jī)安全性，又使結(jié)構(gòu)更緊湊。四是防滑差速器及液壓差速鎖技術(shù)的應(yīng)用，提高了整機(jī)在特殊環(huán)境下工作的能力。五是中置式轉(zhuǎn)向油缸在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中的運(yùn)用越來越普遍，使轉(zhuǎn)向更靈活可靠、結(jié)構(gòu)更緊湊。六是機(jī)電液一體化程度越來越高，通過傳感技術(shù)來控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和承載等使得操作更簡(jiǎn)單，效率更高。七是產(chǎn)品系列化、模塊化程度越來越高，既適應(yīng)了多變的市場(chǎng)需求，又提高了生產(chǎn)效率4。目前國內(nèi)重型車橋生產(chǎn)企業(yè)也主要集中在中信車橋廠、東風(fēng)襄樊車橋公司、濟(jì)南橋箱廠、漢德車橋公司、重慶紅巖橋廠和安凱車橋廠幾家企業(yè)。這些企業(yè)幾乎占到國內(nèi)卡車橋90%以上的市場(chǎng)。其中乘用車車橋廠主要有四川建安、上海匯眾、柳汽五菱、天津曙光、陜西東風(fēng)常和車橋公司，這些車橋廠一般都是專門服務(wù)于某一整車廠或者隸屬于整車廠，這些生產(chǎn)廠中具有研發(fā)能力的廠家還不多,大多數(shù)廠家還停留在組裝階段,另外設(shè)備較國外也有不小的差距,所以導(dǎo)致國內(nèi)車橋廠生產(chǎn)規(guī)模不大，工藝水平、生產(chǎn)效益相對(duì)國外也是比較落后。1.5 課題研究?jī)?nèi)容本課題根據(jù)整車輸入?yún)?shù)首先用傳統(tǒng)的計(jì)算方法對(duì)驅(qū)動(dòng)橋（后橋）中主要零件進(jìn)行詳細(xì)的尺寸計(jì)算及強(qiáng)度校核；其次利用CATIA軟件對(duì)各個(gè)零件進(jìn)行三維建模及DMU仿真，同時(shí)重要零件出了二維圖及總成裝配圖；最后利用ANSYS有限元分析軟件對(duì)橋殼進(jìn)行強(qiáng)度分析校核，經(jīng)校核橋殼強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。2 后橋總成初步選型設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式與驅(qū)動(dòng)車輪的懸掛型式密切相關(guān)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)車輪采用非獨(dú)立懸掛時(shí)，例如在絕大多數(shù)的載貨汽車和部分乘用車上，都是采用非斷開式驅(qū)動(dòng)橋；當(dāng)驅(qū)動(dòng)車輪采用獨(dú)立懸掛時(shí)，則配以斷開式驅(qū)動(dòng)橋。本課題是針對(duì)某大型乘用車(SUV)開發(fā)一款后驅(qū)動(dòng)橋，對(duì)乘坐舒適性方面有較高的要求，多連桿懸在穩(wěn)定性以及可調(diào)?？臻g方面都要明顯優(yōu)于麥弗遜、縱臂扭連桿等懸掛，特別是在舒適性方面有突出表現(xiàn)，所以該后橋初步選擇非斷開式驅(qū)動(dòng)橋配合多連桿懸架結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)初期輸入的具體參數(shù)如表2.1所示5。表2.1設(shè)計(jì)輸入基本參數(shù)表名稱參數(shù)值名稱參數(shù)值發(fā)動(dòng)機(jī)排量1.8T變速器型式6檔 手動(dòng)驅(qū)動(dòng)型式適時(shí)四驅(qū)滿載質(zhì)量2000kg最高車速240KM/h長(zhǎng)/寬/高4640/1825/1690軸距2680最小離地間隙220最大功率110KW最大功率轉(zhuǎn)速5700r/min(rpm)最大扭矩210Nm最大扭矩轉(zhuǎn)速2200-4500r/min(rpm)前輪胎規(guī)格225/60 R17后輪胎規(guī)格225/60 R17前橋載荷8820N后橋載荷10780N變速器速比： 一檔：3.583 二檔：1.947 三檔：1.379 四檔：1.0 五檔：0.820 倒檔：3.3632.1 主減速器結(jié)構(gòu)方案確定主減速器的功用是減速增扭，以及當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)縱向布置時(shí)將傳遞方向改變90后傳給差速器。為滿足不同的使用要求，主減速器的結(jié)構(gòu)形式也有所不同。按參加減速傳動(dòng)的齒輪副數(shù)目分有單級(jí)式主減速器和雙極式主減速器。有些重型汽車又將雙級(jí)式主減速器的第二級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)置在兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪處，稱為輪邊減速器6。按主減速器傳動(dòng)比個(gè)數(shù)分有單速式和雙速式主減速器。單速式主減速器的傳動(dòng)比是固定的，而雙速式主減速器有兩個(gè)傳動(dòng)比供駕駛員選擇。按齒輪副結(jié)構(gòu)形式分有圓柱齒輪式（又可分為定軸輪系式和行星輪系式）主減速器和錐齒輪式（又可分為曲線齒錐齒輪式和準(zhǔn)雙曲面錐齒輪式）主減速器。2.1.1 減速形式確定減速形式的選擇與汽車的類型及使用條件有關(guān)，有時(shí)也與制造廠的產(chǎn)品系列及制造條件有關(guān)，但它主要取決于動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等整車性能所要求的主減速比的大小及驅(qū)動(dòng)橋下的離地間隙、驅(qū)動(dòng)橋的數(shù)目及布置形式等1。本課題針對(duì)一款大型乘用車后橋，選用單級(jí)主減速器即可滿足汽車動(dòng)力性的要求。同時(shí)單級(jí)主減速器還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、質(zhì)量小和傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)，這樣又提高了汽車通過性和燃油經(jīng)濟(jì)性，另外也降低了制造成本和維修成本。2.1.2 齒輪類型確定現(xiàn)代汽車單級(jí)主減速器中多采用螺旋錐齒輪和準(zhǔn)雙曲面齒輪兩種，如圖2.1所示。(a)螺旋錐齒輪 (b)準(zhǔn)雙曲面齒輪圖2.1 主減速器齒輪類型準(zhǔn)雙曲面齒輪較螺旋錐齒輪有以下優(yōu)點(diǎn):1）準(zhǔn)雙曲面齒輪傳動(dòng)的重疊系數(shù)更大，傳動(dòng)更加平穩(wěn)，而且齒面所受的正壓力小。2）由于軸線位置的偏置，使傳動(dòng)在空間的布置具有了更大的自由度。如下偏可以用于降低汽車的重心增加平穩(wěn)性；也可以用來增加車身的高度，增加汽車的越野性。綜合上述特點(diǎn)該課題主減速器齒輪選用準(zhǔn)雙曲面齒輪類型7。2.1.3 主動(dòng)齒輪支承方式和安裝方式確定主動(dòng)齒輪的支承形式可分為懸臂式支承和跨置式支承兩種，如圖2.2所示。1）懸臂式支承如圖2.2(a)所示，其特點(diǎn)是主動(dòng)齒輪軸上兩圓錐滾子軸承的大端向外，以減少懸臂長(zhǎng)度，增加支承距，提高支承剛度；為了盡可能地增加支承剛度，支承距應(yīng)大于2.5倍的懸臂長(zhǎng)度，且應(yīng)比齒輪節(jié)圓直徑的70還大，另外靠近齒輪的軸徑應(yīng)不小于尺寸。靠近齒輪的支承軸承有時(shí)也采用圓柱滾子軸承，這時(shí)另一軸承必須采用能承受雙向軸向力的雙列圓錐滾子軸承。懸臂式支承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但支承剛度較差，用于傳遞轉(zhuǎn)矩較小的轎車、輕型貨車的主減速器。(a)懸臂式支承 (b)跨置式支承圖2.2 主動(dòng)齒輪的支承方式2）跨置式支承如圖2.2(b)所示，支承強(qiáng)大高,但加工和安裝不便。通常裝載質(zhì)量2噸以上的貨車才采用此支承方式8。本課題針對(duì)的是乘用車，所以選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量較小、成本較低的由一對(duì)圓錐滾子軸承組成的懸臂式支承即可。2.1.4 從動(dòng)齒輪支承方式和安裝方式確定從動(dòng)齒輪的兩端支承多采用圓錐滾子軸承，安裝時(shí)應(yīng)使它們的圓錐滾子大端相向朝內(nèi)，而小端相向朝外。為了防止從動(dòng)錐齒輪在軸向載荷作用下的偏移，圓錐滾子軸承應(yīng)用兩端的調(diào)整螺母調(diào)整。主減速器從動(dòng)齒輪采用無輻式結(jié)構(gòu)并用細(xì)牙螺釘以精度較高的緊配固定在差速器殼的凸緣上，如圖2.3所示8。圖2.3 從動(dòng)錐齒輪的支承方式2.1.5 軸承預(yù)緊及齒輪嚙合調(diào)整支承主減速器的圓錐滾子軸承需要預(yù)緊以消除安裝的原始間隙、磨合期間該間隙的增大及增強(qiáng)支承剛度。分析可知，當(dāng)軸向力于彈簧變形呈線性關(guān)系時(shí)，預(yù)緊使軸向位移減小至原來的1/2。預(yù)緊力雖然可以增大支承剛度，改善齒輪的嚙合和軸承工作條件，但當(dāng)預(yù)緊力超過某一理想值時(shí)，軸承壽命會(huì)急劇下降。主減速器軸承的預(yù)緊值可取為以發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩時(shí)換算所得軸向力的30。齒輪嚙合間隙的調(diào)整方法是擰動(dòng)軸承調(diào)整螺母，以改變從動(dòng)錐齒輪的位置。輪齒嚙合間隙應(yīng)在0.150.40mm范圍內(nèi)。若間隙大于規(guī)定值，應(yīng)使從動(dòng)錐齒輪靠近主動(dòng)錐齒輪，反之則離開。為保持已調(diào)整好的差速器圓錐滾子軸承預(yù)緊度不變，一端調(diào)整螺母擰入的圈數(shù)應(yīng)等于另一端調(diào)整螺母擰入的圈數(shù)6。2.2 差速器結(jié)構(gòu)方案確定汽車在行駛過程中，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，如轉(zhuǎn)彎時(shí)內(nèi)側(cè)車輪行程比外側(cè)車輪短；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，均會(huì)引起車輪在路面上的滑移或滑轉(zhuǎn)，一方面會(huì)加劇輪胎磨損、功率和燃料消耗，另一方面會(huì)使轉(zhuǎn)向沉重，通過性和操縱穩(wěn)定性變壞1。為此，在驅(qū)動(dòng)橋的左、右車輪間都裝有輪間差速器。在多橋驅(qū)動(dòng)的汽車上還常裝有軸間差速器，以提高通過性，同時(shí)避免在驅(qū)動(dòng)橋間產(chǎn)生功率循環(huán)及由此引起的附加載荷、傳動(dòng)系零件損壞、輪胎磨損和燃料消耗等。差速器按其結(jié)構(gòu)特征可分為齒輪式、凸輪式、蝸輪式和牙嵌自由輪式等多種形式5。對(duì)于在公路上和市區(qū)行駛的汽車來說，由于路面較好，各驅(qū)動(dòng)車輪與路面的附著系數(shù)變化很小，因此本課題選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)、制造方便、用于公路汽車也很可靠的普通對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器，如圖2.4所示。1軸承 2、8差速器殼 3、5調(diào)整墊片 6行星齒輪 7從動(dòng)錐齒輪4半軸齒輪 9行星齒輪軸圖2.4 圓錐行星齒輪差速器2.3 半軸型式確定半軸是在差速器與驅(qū)動(dòng)輪之間傳遞力的實(shí)心軸，如圖2.5所示半軸可分為全浮式、半浮式、3/4浮式?，F(xiàn)代汽車基本上采用全浮式半軸支承和半浮式支承兩種支承形式。半浮式半軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是半軸外端的支承軸承位于半軸套管外端的內(nèi)孔中，車輪裝在半軸上。半浮式半軸除傳遞轉(zhuǎn)矩外，其外端還承受由路面對(duì)車輪的反力所引起的全部力和力矩6。由于半浮式半軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而廣泛應(yīng)用于承受反力和彎矩較小的各類轎車上。本課題是針對(duì)乘用車開發(fā)的后驅(qū)動(dòng)橋，所以也選用這種半浮式半軸支承方式。a)全浮式半軸 b)半浮式半軸 c)3/4浮式半軸圖2.5 半軸的三種型式2.4 橋殼型式確定驅(qū)動(dòng)橋殼既是傳動(dòng)系的組成部分，同時(shí)也是行駛系的組成部門，作為傳動(dòng)系的組成部分，其功能是用來安裝并保護(hù)主減速器、差速器和半軸。作為行駛系的組成部分，其功能是用來安裝懸架或輪轂，與從動(dòng)橋一起支承汽車懸架以上各部分質(zhì)量，承受驅(qū)動(dòng)輪傳來的反力和力矩，并在驅(qū)動(dòng)輪與懸架之間傳力。由于驅(qū)動(dòng)橋殼承受較復(fù)雜的載荷，因此，要求橋殼應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，質(zhì)量小，便于制造，便于主減速器的拆裝和調(diào)整8。驅(qū)動(dòng)橋殼可分為整體式橋殼和分段式橋殼兩種類型。a)鑄造式 b)鋼板沖壓焊接式圖2.6整體式橋殼整體式橋殼（圖2. 6）的特點(diǎn)是將整個(gè)橋殼制成一個(gè)整體，橋殼猶如一個(gè)整體的空心梁，其強(qiáng)度及剛度都比較好。且橋殼與主減速器殼分作兩體，主減速器齒輪及差速器均裝在獨(dú)立的主減速殼里，構(gòu)成單獨(dú)的總成，調(diào)整好后再由橋殼中部前面裝入橋殼內(nèi)，并與橋殼用螺栓固定在一起。使主減速器和差速器的拆裝、調(diào)整、維修、保養(yǎng)等都十分方便。分段式橋殼（圖2.7）的特點(diǎn)是由一個(gè)垂直接合面分為左右兩部分，兩部分通過螺栓聯(lián)接成一體。每一部分均由一鑄造殼體和一個(gè)壓入其外端的半軸套管組成，軸管與殼體用鉚釘連接。這種橋殼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造工藝性好，主減速器支承剛度好。但拆裝、調(diào)整、維修很不方便，橋殼的強(qiáng)度和剛度受結(jié)構(gòu)的限制，曾用于輕型汽車上，現(xiàn)已較少使用。綜上所述本課題選用整體式橋殼。圖2.7 分段式橋殼2.5 本章小結(jié)本章主要內(nèi)容是根據(jù)給定的整車參數(shù)對(duì)主減速器、差速器、半軸和橋殼這四大部分進(jìn)行了初步的結(jié)構(gòu)型式的確定，另外也選定了主減速器的支承方式和安裝方式。同時(shí)對(duì)主減速和差速器的齒輪類型也進(jìn)行了初步選型。3 主減速器設(shè)計(jì)3.1 主減速比確定主減速比對(duì)主減速器的結(jié)構(gòu)型式、輪廓尺寸、質(zhì)量大小以及當(dāng)變速器處于最高檔位時(shí)汽車的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性都有直接影響。的選擇應(yīng)在汽車總體設(shè)計(jì)時(shí)和傳動(dòng)系的總傳動(dòng)比一起由整車動(dòng)力計(jì)算來確定?？衫迷诓煌碌墓β势胶馓飦硌芯繉?duì)汽車動(dòng)力性的影響。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系參數(shù)作最佳匹配的方法來選擇值，可使汽車獲得最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性8。對(duì)于具有很大功率儲(chǔ)備的轎車、長(zhǎng)途公共汽車尤其是競(jìng)賽車來說，在給定發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率及其轉(zhuǎn)速的情況下，所選擇的值應(yīng)能保證這些汽車有盡可能高的最高車速。這時(shí)值應(yīng)按下式來確定：(3.1)式中車輪的滾動(dòng)半徑，m； 變速器量高檔傳動(dòng)比。對(duì)于其他汽車來說，為了得到足夠的功率儲(chǔ)備而使最高車速稍有下降，一般選擇比上式求得的大1025，即按下式選擇：(3.2)式中分動(dòng)器或加力器的高檔傳動(dòng)比；輪邊減速器的傳動(dòng)比。本課題開發(fā)的后驅(qū)動(dòng)橋服務(wù)于大型乘用車,需要很大的功率儲(chǔ)備，所以在計(jì)算過程中應(yīng)選用公式(3.1)。根據(jù)第2章給出的輸入?yún)?shù)可知最大功率對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速=5700r/min；最高車速=240km/h；最高檔傳動(dòng)比=0.820；輪胎規(guī)格為225/60 R17，查閱相關(guān)資料可查出=341mm;將上述數(shù)據(jù)代入公式(3.1)可求得=3.723。3.2 齒輪計(jì)算載荷確定通常是將發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩配以傳動(dòng)系最低檔傳動(dòng)比時(shí)和驅(qū)動(dòng)車輪打滑時(shí)這兩種情況下作用于主減速器從動(dòng)齒輪上的轉(zhuǎn)矩(、)的較小者，作為載貨汽車和越野汽車在強(qiáng)度計(jì)算中用以驗(yàn)算主減速器從動(dòng)齒輪最大應(yīng)力的計(jì)算載荷8。即(3.3)(3.4)式中發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，=210Nm;變速器1檔速比，=3.583；主減速器傳動(dòng)比，=3.723；液力變矩器變矩系數(shù)，=1.7；分動(dòng)器傳動(dòng)比，=1;上述傳動(dòng)部分的傳動(dòng)效率，取=0.9;超載系數(shù)，對(duì)于一般載貨汽車、礦用汽車和越野汽車以及液力傳動(dòng)的各類汽車取=1；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，N；對(duì)后橋來說還應(yīng)考慮到汽車加速時(shí)的負(fù)荷增大量，取=10780N；輪胎對(duì)路面的附著系數(shù)，對(duì)于安裝一般輪胎的公路用汽車，取=0.85；對(duì)越野汽車取=1.0；對(duì)于安裝專門的防滑寬輪胎的高級(jí)轎車取=1.25；最大加速時(shí)后軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，一般乘用車為1.21.4，貨車為1.11.2，本課題取=1.2；車輪的滾動(dòng)半徑，=0.341m；驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目，=2；,分別為由所計(jì)算的主減速器從動(dòng)齒輪到驅(qū)動(dòng)輪之間的傳動(dòng)效率和減速比，取=0.96，=1；將上述數(shù)據(jù)代入公式(3.3)、(3.4)可求得：=2142.992Nm；=3905.729Nm。上面求得的計(jì)算載荷，是最大轉(zhuǎn)矩而不是正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩，不能用它作為疲勞損壞的依據(jù)。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)轉(zhuǎn)矩是根據(jù)所謂平均比牽引力的值來確定的，即主減速器從動(dòng)齒輪的平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩為(3.5)式中汽車滿載總重，=19600N；所牽引的掛車滿載總重，N，但僅用于牽引車，本課題中=0；道路滾動(dòng)阻力系數(shù)，計(jì)算時(shí)轎車取0.0100.015；載貨汽車取0.0150.020；越野汽車取0.0200.035，本課題初選=0.025；汽車正常使用時(shí)的平均爬坡能力系數(shù)。通常，轎車取0.08；載貨汽車和城市公共汽車取0.050.09；長(zhǎng)途公共汽車取0.060.10，越野汽車取0.090.30，本課題初選=0.1。汽車或汽車列車的性能系數(shù)：式中計(jì)算為負(fù)時(shí)，取0值。=0.01160.19519600/210=0.0228時(shí)為HRC2945，當(dāng)m58時(shí)，為1.01.4mm；m8時(shí)，為1.21.6mm。由于新齒輪潤滑不良，為了防止齒輪在運(yùn)行初期產(chǎn)生膠合、咬死或擦傷，防止早期磨損，圓錐齒輪與雙曲面齒輪副(或僅大齒輪)在熱處理及精加工(如磨齒或配對(duì)研磨)后均予以厚度為0.0050.020mm的磷化處理或鍍銅、鍍錫。這種表面鍍層不應(yīng)用于補(bǔ)償零件的公差尺寸，也不能代替潤滑。對(duì)齒面進(jìn)行噴丸處理有可能提高壽命達(dá)25%。對(duì)于滑動(dòng)速度高的齒輪，為了提高其耐磨性可進(jìn)行滲硫處理。滲硫處理時(shí)的溫度低，故不會(huì)引起齒輪變形。滲硫后摩擦系數(shù)可顯著降低，故即使?jié)櫥瑮l件較差，也會(huì)防止齒輪咬死、膠合和擦傷等現(xiàn)象產(chǎn)生2。3.7 主減速器潤滑主減速器及差速器的齒輪、軸承以及其他摩擦表面均需潤滑，其中尤其應(yīng)注意主減速器主動(dòng)齒輪的前軸承的潤滑，因?yàn)槠錆櫠虏荒芸繚櫥偷娘w濺來實(shí)現(xiàn)。為此，通常是在從動(dòng)齒輪的前端近主動(dòng)齒輪處的主減速殼的內(nèi)壁上設(shè)一專門的集油槽，將飛濺到殼體內(nèi)壁上的部分潤滑油收集起來再經(jīng)過進(jìn)油孔引至前軸承圓錐滾子的小端處，由于圓錐滾子在旋轉(zhuǎn)時(shí)的泵油作用，使?jié)櫥陀蓤A錐滾子的小端通向大端，并經(jīng)前軸承前端的回油孔流回驅(qū)動(dòng)橋殼中間的油盆中，使?jié)櫥偷玫窖h(huán)。這樣不但可使軸承得到良好的潤滑、散熱和清洗，而且可以保護(hù)前端的油封不被損壞。為了防止因溫度升高而使主減速器殼和橋殼內(nèi)部壓力增高所引起的滲油，應(yīng)在主減速器殼上或橋殼上裝置通氣塞，后者應(yīng)避開油濺所及之處。加油孔應(yīng)設(shè)置在加油方便之處，開孔位置也決定了油面位置低處，但也應(yīng)考慮到汽車在通過障礙時(shí)放油塞不易被撞掉。3.8 主減速軸承校核3.8.1 軸承載荷計(jì)算1、齒輪齒面上作用力計(jì)算齒輪在工作過程中，相互嚙合的齒面上租用有一法向力。該法向力可以分解為沿齒輪切線方向的圓周力、沿齒輪軸線方向的軸向力及垂直于齒輪軸線的徑向力。(1) 齒寬中點(diǎn)處的圓周力齒寬中點(diǎn)處的圓周力為(3.16)式中作用在從動(dòng)齒輪上的轉(zhuǎn)矩，=66.9 Nm；從動(dòng)齒輪齒寬中點(diǎn)處的分度圓直徑。(3.17)式中從動(dòng)齒輪大端分度圓直徑，=205mm；從動(dòng)齒輪齒面寬，=35mm；從動(dòng)齒輪節(jié)錐角，=71.40。綜合上述公式（3.16）、（3.17）可得從動(dòng)齒輪齒寬中點(diǎn)處的圓周力=778.7N。(3.18)根據(jù)公式（3.18）可得主動(dòng)齒輪齒寬中點(diǎn)處的圓周力=1569.6N。(2) 主動(dòng)齒輪的軸向力和徑向力本課題主動(dòng)齒輪為左旋，其受力如圖3.4所示。從錐頂看旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針。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)，分解成兩個(gè)相互垂直的力和，垂直于A且位于OOA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，與之間的夾角為法向壓力角，這樣有(3.19)(3.20)(3.21)圖3.4 主動(dòng)齒輪齒面受力圖于是，作用在主動(dòng)錐齒輪齒面上的軸向力和徑向力分別為:(3.22)(3.23)整理上述公式可得出主動(dòng)齒輪的軸向力和徑向力分別為(3.24)將表3.6中的數(shù)據(jù)代入公式（3.24）可得主動(dòng)齒輪齒面上的軸向力=-1419.11N，徑向力=1479. 65N。從動(dòng)齒輪的軸向力和徑向力分別為(3.25)將表3.6中的數(shù)據(jù)代入公式（3.25）可得從動(dòng)齒輪齒面上的軸向力=-140.59N，徑向力=2457.81N。2、齒輪軸承載荷計(jì)算本課題主減速器軸承布置如圖3.5所示，圖中=67mm、=45mm、=65mm、=80mm。根據(jù)主減速器軸的尺寸及布置要求初選軸承A、B的型號(hào)分別為33207、32308，軸承C、D的型號(hào)為33110。圖3.5 主減速器軸承布置尺寸軸承A的徑向力為(3.26)軸向力=-1419.11N。軸承B的徑向力為(3.27)軸向力=0。軸承C的徑向力為(3.28)軸向力=-140.59N軸承D的徑向力為(3.29)軸向力=0。將上述數(shù)據(jù)代入公式（3.26）、（3.27）、（3.28）、（3.29）可求得軸承A、B、C、D的徑向力分別為3198.59N、1534.0N、1343.30N、1076.65N。3.8.2 軸承校核（1）對(duì)于軸承A軸承A選用33207型圓錐滾子軸承，此類軸承的額定動(dòng)載荷為82.5KN，=1419.11/3198.59=0.440.35，取徑向動(dòng)載荷系數(shù)X=1，軸向動(dòng)載荷系數(shù)Y=0。軸承A的當(dāng)量動(dòng)載荷為(3.30)式中載荷系數(shù)，取=1.2.將上述數(shù)據(jù)代入公式（3.30）得當(dāng)量動(dòng)載荷=3838.31N。以小時(shí)數(shù)表示的軸承基本額定壽命為(3.31)式中軸承轉(zhuǎn)速；軸承額定動(dòng)載荷，=82.5KN；指數(shù)，本課題=10/3。從動(dòng)齒輪軸承的轉(zhuǎn)速為(3.32)式中汽車平均車速，本課題取=55km/h;將上述數(shù)據(jù)代入公式（3.32）可得=429r/min，則主動(dòng)齒輪軸承轉(zhuǎn)速=1599r/min。將求得的數(shù)據(jù)代入公式（3.31）得軸承基本額定壽命=287770.7h。 若大修里程S定為200000公里，軸承預(yù)期壽命為(3.33)將數(shù)據(jù)代入公式（3.33）得軸承預(yù)期壽命=3636.36h。比較得，故軸承符合設(shè)計(jì)要求10。（2）對(duì)于軸承B、C、D軸承B選用32308型圓錐滾子軸承、軸承C、D選用33110型圓錐滾子軸承。軸承B的額定動(dòng)載荷為115KN，軸承C、D的額定動(dòng)載荷為89.2KN，校核過程與軸承A完全相同，經(jīng)校核軸承B、C、D的額定壽命，滿足設(shè)計(jì)要求，詳細(xì)校核過程不予逐一敘述。3.9 本章小結(jié)本章首先選定了主減速齒輪的幾個(gè)基本參數(shù)，然后經(jīng)過大量的計(jì)算過程得出了主減速器齒輪輪坯尺寸計(jì)算卡。接下來對(duì)計(jì)算所得的齒輪進(jìn)行強(qiáng)度校核，經(jīng)校核滿足設(shè)計(jì)要求。本章第二部分內(nèi)容是主減速器軸承的選擇及校核，經(jīng)過一系列的校核得出選配的軸承滿足設(shè)計(jì)要求。4 差速器設(shè)計(jì)4.1 普通對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器本課題采用的普通對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器由1個(gè)整體式的左殼、1個(gè)右殼、2個(gè)半軸齒輪、4個(gè)行星齒輪、1個(gè)十字行星齒輪軸及行星齒輪墊片等組成，具體如圖4.1所示。這種差速器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)、制造方便、用在公路汽車上可靠的優(yōu)點(diǎn)。圖4.1普通對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器由于差速器殼是裝在主減速器從動(dòng)齒輪上，故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從動(dòng)齒及主動(dòng)齒輪導(dǎo)向軸承支座的限制。普通圓錐齒輪差速器的工作原理圖如圖4.2所示1。圖4.2