微型客貨兩用車后驅(qū)動橋與后懸架設(shè)計含10張CAD圖
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微型客貨兩用車后驅(qū)動橋和后懸架設(shè)計,答辯人：XX,主目錄,CONTENTS,課題背景及內(nèi)容,后驅(qū)動橋設(shè)計,后懸架的設(shè)計,總結(jié)陳述,課題背景及內(nèi)容,,,汽車是20世紀最具代表性的人文景觀，也是21世紀最具影響力的社會事物。而作為汽車組成部分的后驅(qū)動橋、后懸架的設(shè)計對汽車的性能影響是相當大的，且對汽車工業(yè)的發(fā)展也具有深遠的意義。,本設(shè)計，主要是對4座微型客貨兩用車的后驅(qū)動橋和后懸架進行設(shè)計計算。最高車速為95Km/h，載重為0.5噸，檔位數(shù)4+1。,后驅(qū)動橋設(shè)計,主減速器,車輪傳動裝置（半軸）,,,差速器,,,驅(qū)動橋橋殼,后驅(qū)動橋總體設(shè)計圖,后驅(qū)動橋的工作過程,汽車的后驅(qū)動橋位于傳動系的末端，有變速箱傳來的動力經(jīng)傳動軸傳遞給凸緣盤再傳遞給主動齒輪軸，再經(jīng)過從動齒輪，傳遞給差速器。而從動齒輪帶動差速器殼旋轉(zhuǎn)時，十字架同時旋轉(zhuǎn)，行星齒輪產(chǎn)生公轉(zhuǎn)，同時帶動左、右半軸齒輪旋轉(zhuǎn)，再由左、右兩半軸將動力相等的扭矩地傳遞給左、右車輪。 當汽車拐彎時，轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)的車輪應比外側(cè)車輪轉(zhuǎn)動圈數(shù)少，由于扭矩的平衡關(guān)系，行星齒輪不僅公轉(zhuǎn)而且繞十字軸產(chǎn)生自轉(zhuǎn)，從而使左、右兩半軸齒輪產(chǎn)生差速，即兩側(cè)的車輪也產(chǎn)生差速，如此達到差速作用，保證汽車在轉(zhuǎn)彎時平穩(wěn)行駛。,后驅(qū)動橋總體設(shè)計圖,后懸架設(shè)計,鋼板彈簧,減振器,,,吊耳,,,緩沖塊,后懸架總體設(shè)計圖,后懸架的工作過程,當汽車在不平路面上行駛遇到?jīng)_擊載荷作用時，車輪帶動車橋上跳，鋼板彈簧與減振器的下端也同時上移。鋼板彈簧上移過程中長度增長，可通過懸架后部吊耳的伸展給予協(xié)調(diào)，不會發(fā)生干涉。減振器因上端與車架固定而下端上移相當于處在壓縮狀態(tài)工作，阻尼增大，衰減了振動，從而保證了乘車人員的舒適性。當車軸上跳動量超過緩沖塊與限位塊之間的距離時，緩沖塊與限位塊接觸并被壓縮。,總結(jié)陳述,,,在設(shè)計過程中，我查閱了大量資料，參考各種同類的車型，最終設(shè)計出滿足任務書要求的驅(qū)動橋和懸架。讓其在任務書所給定的條件下具有最佳的動力性和燃油經(jīng)濟性，以及最大程度的降低制造成本，從而該車的市場競爭力。,大學時光即將結(jié)束，在此，我要感謝各位老師的教導，和同學們的陪伴，本文能順利能順利完成，感謝導師的指導！,感謝各位老師的聆聽！,
微型客貨兩用車后驅(qū)動橋與后懸架設(shè)計
摘 要
汽車經(jīng)過了幾百年的發(fā)展，從剛開始的蒸汽汽車，到后來的燃油汽車，甚至是現(xiàn)在已經(jīng)開始流行起來的電動車，它已經(jīng)發(fā)展成為人類最重要的交通工具。當然，經(jīng)過了這么多年的發(fā)展，它的各方面多已經(jīng)比較成熟了。但是任何事都沒有最好的，只有更好的，就比如人們最關(guān)心的汽車的成本、功能、舒適性等問題。針對這些問題，本次將對汽車的后驅(qū)動橋以及后懸架進行設(shè)計和改造。在設(shè)計時，參考了一些同類型的汽車的設(shè)計思路，通過查找大量與之有關(guān)設(shè)計資料、再到實驗室去觀看實車和老師的幫助下，順利完成了設(shè)計任務。
根據(jù)設(shè)計任務書的要求，以及相關(guān)資料的查詢，確定本次設(shè)計的汽車為4座微型客、貨兩用車。而其后驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)形式則為整體式，并且采用一共四個檔位的單級減速方式，其傳動方式為準雙曲面齒輪驅(qū)動；在設(shè)計時，需要認真選擇主動齒輪的常常參數(shù)、各種力的校核等。綜合各種半軸結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點，最終選定半軸的結(jié)構(gòu)形式則為全浮式；差速器為對稱式圓錐行星齒輪，另外還需要對從動齒輪和行星齒輪各種尺寸的計算和強度的校驗。而橋殼的結(jié)構(gòu)形式則采用整體式驅(qū)動橋殼，因為橋殼既要承載汽車的重量又要傳遞動力，所以必須要使其滿足剛度和強度的要求。
懸架則為鋼板彈簧式的非獨立懸架。其設(shè)計重點將放在各種彈性元件上，如鋼板彈簧、襯套、吊耳、彈簧銷等等，而鋼板彈簧則是這些元件的重中之重，因為在整個汽車懸架機構(gòu)里，鋼板彈簧不僅僅是它的彈性元件，還是汽車的導向機構(gòu)，是汽車必不可少的結(jié)構(gòu)。
關(guān)鍵詞：后驅(qū)動橋, 差速器，半軸，橋殼，非獨立懸架
ABSTRACT
After hundreds of years of development, the automobile has grown from a steam car that has just started to a later one, to an even more popular electric car. It has become the most important transportation vehicle for human beings. Of course, after so many years of development, many aspects of it have become more mature. But everything is not the best, only better, such as the cost, function, comfort and other issues that people are most concerned about. In response to these problems, the rear axle and rear suspension of the car will be designed and modified this time. At the time of design, reference was made to the design ideas of some of the same types of automobiles. With the help of a large number of related design materials and then to the laboratory to see the real cars and teachers, the design task was successfully completed.
According to the requirements of the design task book and the query of relevant data, it was determined that the car designed for this time was 4 miniature passenger and cargo vehicles. The structure of the rear drive axle is monolithic, and it adopts a single-stage deceleration mode with a total of four gears. The transmission mode is a quasi-hyproid gear drive; during the design, the frequent parameters of the drive gear must be carefully selected. The force check and so on. The advantages and disadvantages of various semi-axle structures are integrated. The final selected structure of the semi-axle is the full-floating type; the differential is a symmetrical conical planetary gear, and the calculation of various sizes of the driven gear and the planetary gear is also required. Strength check. The structure of the axle housing adopts an integral drive axle housing, because the axle housing must carry both the weight of the car and the power, so it must be made to meet the requirements of rigidity and strength.
The suspension is a leaf spring-type independent suspension. Its design focus will be placed on various types of elastic elements such as leaf springs, bushings, lugs, spring pins, etc., and leaf springs are the most important of these components because the entire vehicle suspension mechanism has steel plates. The spring is not only its elastic component, but also the guiding mechanism of the car. It is an essential structure of the car.
KEY WORDS： banjo axle， differential mechanism， half axis，axle housing，rigid axle suspension
目 錄
引 言 1
第一章 驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算 2
1.1 驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)分析 2
1.2 主減速器的結(jié)構(gòu) 3
1.2.1 主傳動齒輪的類型 3
1.2.2 減速的形式 3
1.3 差速器的結(jié)構(gòu)形式的選擇 4
1.4 車輪傳動裝置的設(shè)計（半軸） 4
1.5 驅(qū)動橋殼的結(jié)構(gòu)方案分析 5
1.6 材料的選擇 5
第二章 驅(qū)動橋尺寸參數(shù)的設(shè)計計算 7
2.1 主減速器的設(shè)計及計算 7
2.1.1 主減速比的確定 7
2.1.2 主減速器齒輪的計算載荷 7
2.1.3 主減速器齒輪基本參數(shù)的選擇 9
2.1.4 雙曲面齒輪的幾何尺寸計算 11
2.2 差速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計計算 11
2.2.1差速器齒輪的基本參數(shù)的確定 11
2.2.2差速器齒輪的幾何尺寸設(shè)計計算 13
2.3 全浮式半軸的設(shè)計計算 15
2.4 驅(qū)動橋橋殼的設(shè)計 16
第三章 驅(qū)動橋強度計算 17
3.1 主減速器雙曲面齒輪的強度計算 17
3.1.1 單位齒長圓周力 17
3.1.2 輪齒彎曲強度的計算 18
3.1.3 輪齒接觸強度的計算 19
3.2 差速器齒輪強度的計算 20
3.3 半軸的強度計算 21
3.3.1 半軸的扭轉(zhuǎn)應力 21
3.3.2 半軸的最大扭轉(zhuǎn)角 21
3.4 驅(qū)動橋殼強度計算 22
第四章 軸承的選擇與壽命計算 29
4.1 主減速器主動錐齒輪的支承軸承計算 29
4.1.1 主動齒輪當量轉(zhuǎn)矩的計算 29
4.1.2 主、從動圓錐齒輪的齒面寬中點處圓周力p的計算 29
4.1.3 雙曲面齒輪軸向力及徑向力的計算 30
4.1.4 懸臂式支承主動錐齒輪的軸承徑向載荷的確定 31
4.1.5 主動錐齒輪軸承的選擇與壽命計算 31
4.2 從動齒輪的支承軸承計算 33
4.2.1 從動齒輪支承軸承的徑向載荷計算 33
4.2.2 從動齒輪軸承的選擇與壽命計算 33
第五章 后懸架結(jié)構(gòu)設(shè)計 36
5.1 懸架的概述 36
5.2 懸架的結(jié)構(gòu)分析 37
第六章 后懸架參數(shù)確定和尺寸計算 38
6.1 汽車總體布置及其基本參數(shù) 38
6.2 彈性元件的設(shè)計 39
6.2.1 鋼板彈簧的布置方式 39
6.2.2 鋼板彈簧結(jié)構(gòu)的尺寸參數(shù)計算 39
6.3 后懸架減振器的設(shè)計及計算 46
6.3.1 相對阻尼系數(shù)及最大卸荷力的確定 46
6.3.2 確定減振器工作缸的直徑D 47
第七章 總體設(shè)計圖 48
7.1 后驅(qū)動橋 48
7.2 后懸架 49
結(jié) 論 50
參考文獻 51
致 謝 52
引 言
汽車是人們出行中重要的的交通工具，也是人類社會偉大的發(fā)明之一，它使這個社會變得高效、快速起來。汽車還是人類工業(yè)發(fā)展的集大成者，它的發(fā)展水平基本上就代表了整個世界工業(yè)發(fā)展的水平。而驅(qū)動橋和懸架作為汽車重要組成成分，它們的設(shè)計對于汽車的性能來說有著非常大的影響。同時對工業(yè)的發(fā)展起著不可替代的作用。
本次主要是對微型客貨兩用車的設(shè)計，且該車的使用條件較好。根據(jù)任務書的要求，該車為4座的輕型車系列，能大批量的生產(chǎn)。因此本次設(shè)計后懸架結(jié)構(gòu)的類型為非獨立懸架。而為了更好的與后懸架協(xié)同工作，汽車的后驅(qū)動橋則采用非斷開式的驅(qū)動橋。這種結(jié)構(gòu)技術(shù)比較地成熟、而其造價也不高，適合打大批量的生產(chǎn)。現(xiàn)代汽車的發(fā)展是越來越快，與此同時也伴隨著技術(shù)的不斷提高，當然也包括汽車驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)和技術(shù)的提高，當然它的制造成本將越來越低的。
懸架是汽車重要的組成成分，它不僅要把車架與輪轂相連起來，它還將承受著整個汽車的重量。它的作用是保證汽車的行駛平順性，減少汽車在行駛過程中車身的顛簸，讓人的乘車體驗更加的舒適。根據(jù)任務要求，汽車的載重為0.5噸，總重量不大。故懸架采用了鋼板彈簧式非獨立懸架。這種結(jié)構(gòu)的懸架有很多的優(yōu)點，比如技術(shù)經(jīng)得起考驗，結(jié)構(gòu)也不像獨立懸架那么復雜，制造成本也不高。故采用著種結(jié)構(gòu)的懸架將是本設(shè)計的最佳選擇。
在此次設(shè)計方案中，后驅(qū)動橋的設(shè)計和后懸架設(shè)計不僅要保證汽車各種性能的優(yōu)越性，還要盡量考慮設(shè)計理念的經(jīng)濟合理性。這將使汽車的大批量生產(chǎn)中少了性能和經(jīng)濟方面的后顧之憂，也將使這類汽車車型在激烈的市場競爭中占有絕對的優(yōu)勢。任何物美價廉的產(chǎn)品對絕大多數(shù)的消費者都具有很強的吸引力的，更何況是花銷比較大的產(chǎn)品---汽車。
第一章 驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算
1.1 驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)分析
驅(qū)動橋是汽車中一個必不可少的模塊，在汽車中起著至關(guān)重要的作用。而驅(qū)動橋的種類也非常的豐富，我們生活中最常見的有兩種類型，它們分別是斷開和非斷開式。驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)又是由幾個機構(gòu)來組成，有主要負責傳速和減速的主減速器，有用來平衡汽車兩個左、右車輪不同速度的差速器，有傳遞動力和帶動輪轂轉(zhuǎn)動的半軸，還有承受汽車總重量的橋殼等等。
為了確定驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)類型，我翻閱查詢了大量與之有關(guān)的資料，再結(jié)合任務書給定的要求，最終確定采用非斷開式的驅(qū)動橋。這種結(jié)構(gòu)的很多的優(yōu)點，例如它的結(jié)構(gòu)非常的簡單；技術(shù)也很成熟；而且它還有良好的制造工藝性；工作穩(wěn)定可靠。不僅如此這種類型的驅(qū)動橋的制造費用還非常的低廉，還有維修調(diào)整很是便利，適合大批量的制造生產(chǎn)，因此它大量地用于各種輕型汽車上。金無足赤人無完人，雖然這種非斷開式驅(qū)動橋有諸多的好處，但是也存在一些不足的地方。例如，整個驅(qū)動橋的簧下重量太大，這會不利于降低動載荷；而且在汽車行駛的時候，它的平順性就一點也不好。
與之相對斷開式驅(qū)動橋也有不同的優(yōu)點和缺點。缺點是，他的結(jié)構(gòu)不是一般的復雜，這對于他的維修調(diào)整，制造成本的控制來說是最為致命的。優(yōu)點有，它增加了驅(qū)動橋與地面之間的距離，使其簧下質(zhì)量變得很小，因此對降低動載荷很有幫助，從而增加了驅(qū)動橋中一些零部件的使用周期；同時還增加了汽車行駛時的操縱穩(wěn)定性。
依照任務書的要求，還有綜合各種情況來考慮，這次將使用非斷開式的驅(qū)動橋來進行設(shè)計。
1.2 主減速器的結(jié)構(gòu)
主減速器結(jié)構(gòu)有多種多樣的類型，可以根據(jù)齒輪的種類來進行種類的劃分，還何以根據(jù)減速的方式來進行分類，也可以依照齒輪不同的安裝方式來對主減速器進行分類。
1.2.1 主傳動齒輪的類型
主傳動齒輪的作用是將來自于汽車變速箱的動力傳遞到差速器中去，并于差速器從動齒輪相配合進行減速處理。在現(xiàn)代汽車中，出現(xiàn)的最多的是“格里森”或“奧利康”制螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪傳動。
對于這兩種不同的齒輪傳動，他們都有各自的優(yōu)缺點，適合在不同的情況中來使用不同的齒輪進行傳動。根據(jù)查找的資料顯示，由于雙曲面主動齒輪的螺旋角較大，則不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)可減小，所以可選用較小的齒數(shù)，這樣可以增大傳動比，并可使進入嚙合的齒數(shù)增多，則采用雙曲面齒輪進行傳動相對來說要更加的平穩(wěn)可靠，強度很大，更小的噪聲。
綜合以上的敘述，在依照任務書要求，將用雙曲面齒輪來進行主傳動齒輪的設(shè)計計算。
1.2.2 減速的形式
主減速器可分為：
有上表可以看出，主減速器的類型有很多種。相比于其他幾種類型，單級主減速器更加符合任務書中各種參數(shù)的要求，因為它的結(jié)構(gòu)非常的簡單，重量一點也不大，所占據(jù)的空間小。更重要的是，它在保證性能的同時，制造成本低，很適合批量制造。所以本設(shè)計采用單級主減速器。
1.3 差速器的結(jié)構(gòu)形式的選擇
有很多時候，在不好的路面上或者轉(zhuǎn)彎是，汽車的兩個車輪走過的距離是不等的；還有輪胎的負荷、輪胎的氣壓、胎面的磨損程度、行駛路面狀況不同等因素，也會造成兩個車輪走過的距離是不等。這些情況可能會導致驅(qū)動輪在行駛過程中發(fā)生滑移或打滑，甚至于還會讓汽車的轉(zhuǎn)向不準確或不好操作。為了避免以上的各種不利于駕駛情況的發(fā)生，應該在汽車上安裝差速器。
差速器的結(jié)構(gòu)型式有多種，其主要的結(jié)構(gòu)型式有：對稱式圓錐行星齒輪差速器；強制鎖止式防滑差速器；自鎖式差速器；帶有摩擦元件的圓錐齒輪防滑差速器；滑塊—凸輪式高摩擦差速器；渦輪式高摩擦差速器；帶有常作用式摩擦元件的圓錐齒輪差速器；自由輪式差速器；變傳動比式差速器等等。
為汽車選擇一個合適的差速器，將不僅能夠提高驅(qū)動橋個零部件的使用壽命，還能為駕駛員帶來更好的駕駛體驗。當汽車在平順的路面駕駛時，各車輪的附著系數(shù)基本上是一樣的，而且附著比很強，故對稱式圓錐行星齒輪比較合適
根據(jù)設(shè)計任務的要求，對稱式的圓錐行星齒輪最為合適。
1.4 車輪傳動裝置的設(shè)計（半軸）
半軸是連接車輪與差速器的一根軸，位于汽車傳動系統(tǒng)的尾部，其基本的功能是接受從差速器傳遞過來的轉(zhuǎn)矩并且將其傳給輪轂。半軸也分為幾種類型，具體的采用則需要根據(jù)使用條件來具體選擇。根據(jù)其外端的支撐形式或受力狀況的不同而分為半浮式、3/4浮式和全浮式三種。
在驅(qū)動橋進行工作時，全浮式的半軸按道理來說，它將要接受來自于減速器的轉(zhuǎn)矩，而不會產(chǎn)生彎矩，且穩(wěn)定可靠，故大量的應用在總重量不大的商用車上。
綜上所述，本設(shè)計將采用全浮式半軸。
1.5 驅(qū)動橋殼的結(jié)構(gòu)方案分析
橋殼作用是為驅(qū)動橋的減速器、半軸等部件提供安放的位置，并對它們起的保護的作用；另外它還將承受整個汽車的重量。驅(qū)動橋殼大致可分為可分式、整體式和組合式三種形式。
可分式橋殼，顧名思義，就是橋殼的左、右兩端可以拆分，在裝入差速器等機構(gòu)后用螺栓將其聯(lián)在一塊。這種結(jié)構(gòu)有優(yōu)點也有缺點，缺點是強度和剛度差，結(jié)構(gòu)相對復雜，對汽車車橋的拆卸，維修都帶來了極大的困難
整體式橋殼具有主減速器拆裝、調(diào)整和維修方便、強度和硬度大、制造的成本低，利于大批量生產(chǎn)等優(yōu)點。整體式橋殼總共分為兩個部分，一個部分為主減速器殼，而另一個部分則為差速器殼。這種橋殼大量應用在輕型車上。
根據(jù)任務書的要求，汽車的載重為0.5噸，也就是說該車的總體質(zhì)量不大，故用整體式橋殼。
1.6 材料的選擇
后驅(qū)動橋各零件的材料選擇如下:
1、制動鼓的材料為是灰囗鑄鐵（HT200-300）；
2、螺釘、螺栓、螺母的材料為45鋼（優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼）；
3、半軸的材料為40cr合金鋼，有足夠的抗彎強度、抗剪強度和較好的韌性；
4、油封的材料為可以耐高溫的橡膠；
5、彈簧墊片，通常用65Mn彈簧鋼，具有一定的柔韌性和可塑性；
6、圓錐滾子軸承的材料GCr15，GCr15是合金含量不高的高碳鉻軸承鋼，80%用潤滑脂潤滑（使用方便，便于潤滑）或用汽油機油（潤滑油）潤滑；
7、輪轂、輪輞的材料為鋁合金，質(zhì)量輕，導熱性好；
8、回油盤的材料，可以用45鋼，Q235也能用；
9、防塵罩的材料為聚酯彈性體（TPEE）和氯丁橡膠；
10、半軸套管的材料為45Mn2，一種中碳調(diào)質(zhì)鋼；
11、銷的材料?40cr合金鋼，有足夠的抗彎強度、抗剪強度和較好的韌性；
12、凸緣盤，它的外端與軸制成一體，材料為Q235普通碳素結(jié)構(gòu)鋼；
13、主減速器殼體，它的材料通常選用球墨鑄鐵或球墨鑄鋼；
14、主減速器主動錐齒輪、行星齒輪、從動齒輪、半軸齒輪的材料為滲碳鋼（20CrMnTi）；
15、差速器殼體的材料選用Q 500-7，QT500-7為球墨鑄鐵；
16、十字架的作用是將來自主減速器的轉(zhuǎn)矩傳給行星齒輪，材料為45鋼；
17、油塞，是一種緊固件，材料為Q235（普通碳素結(jié)構(gòu)鋼）；
18、后橋殼體，為鑄鐵鑄造式，球墨鑄鐵。
后懸架各零件的材料為：
1、鋼板彈簧的材料為60Si2Mn(硅錳彈簧鋼)，它的屈服強度、疲勞極限、彈性極限和淬透性都比較好；
2、套筒的材料為45鋼；
3、后鋼板彈簧支架的材料為45高；
4、吊耳的材料為45鋼。
第二章 驅(qū)動橋尺寸參數(shù)的設(shè)計計算
2.1 主減速器的設(shè)計及計算
2.1.1 主減速比的確定
對于有很大功率儲備的轎車，的值應能滿足汽車達到的最高車速時發(fā)動機正發(fā)出最大功率。根據(jù)公式有值為：
=0.377 （2-1）
=0.377
≈5.137
式中: —車輪的滾動半徑；
—變速器最高檔傳動比；
—發(fā)動機最大功率時對應的轉(zhuǎn)速。
考慮到主、從動主減速齒輪可能有的齒數(shù)，將校正為i0=5.14。
2.1.2 主減速器齒輪的計算載荷
按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩和最低檔傳動比確定從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩。
= （2-2）
=
=1166.42 Nm
按驅(qū)動橋打滑轉(zhuǎn)矩確定從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩。
= （2-3）
=
=2745.90 N·m
在上面兩式中：—猛接離合器所產(chǎn)生的動載系數(shù)；
—發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，N·m；
—由發(fā)動機至所計算的主減速器從動齒輪之間傳動系最低檔傳動比；
—傳動系上述傳動部分的傳動效率，取=0.9；
n——該汽車的驅(qū)動橋數(shù)目；
——汽車滿載時一個驅(qū)動橋給水平地面的最大負荷，N；
—輪胎對地面的附著系數(shù)，，取=0.85；
—車輪滾動半徑。m;
,—分別為由所計算的主減速器從動齒輪到車輪之間的傳動效率和傳動比。
因此主減速器從動齒輪的平均轉(zhuǎn)矩為：
（2-4）
=
=
2.1.3 主減速器齒輪基本參數(shù)的選擇
主減速器可以說是驅(qū)動橋中最重要的機構(gòu)之一，而主、從動齒輪的選擇又其中的重中之重，因為它的選擇直接關(guān)系到汽車行駛過程中，動力的傳遞效率，汽車的性能表現(xiàn)等等。齒輪基本參數(shù)的選取如下：
一、主、從動齒輪齒數(shù)的確定
，
二、從動齒輪節(jié)圓直徑和齒輪端面模數(shù) 的確定
按照經(jīng)驗公式有 = （2-5）
代入具體數(shù)據(jù)得：
=15 X =157.957 mm
式中： ---為直徑系數(shù)，一般取13.0~15.3，本次取=15；
=---從動齒輪的計算轉(zhuǎn)矩，N.m。
根據(jù) = （2-6）
=0.35
=3.68 取整為 m=4
式中： Km---模數(shù)系數(shù)，且Km=0.35。
三、雙曲面齒輪齒面寬F和偏移距E 的選擇
齒面寬F： =0.155 （2-7）
=0.155157.957
=24.48 mm
雙曲面齒輪的偏移距E：
E≤0.2 （2-8）
=31.59 mm
四、中點螺旋角
螺旋角沿齒寬是變化的，輪齒大端的螺旋角最大，小端的螺旋角最小。選擇時，應考慮它對齒面重合度、輪齒強度和軸向力大小的影響。越大，重合度就大，同時嚙合的齒數(shù)也越多，傳動就平穩(wěn)，噪聲低。但是過大，齒輪上受的軸向力也會過大。
根據(jù)“格里森”制推薦用公式近似地預選主動齒輪螺旋角的名義值：
式中：為主動齒輪的名義螺旋角的預選值； 和為主、從動齒輪齒數(shù)；為從動齒輪的節(jié)圓直徑； 為雙曲面齒輪的偏移距。
五、法向壓力角的選擇
法向壓力角大一些可以增加輪齒強度，減少不發(fā)生根切的最少齒數(shù)。一般為或，本設(shè)計取=。
六、雙曲面齒輪的螺旋方向
從動齒輪左旋，主動齒輪右旋，主動齒輪軸線上偏移。這樣可使主從動齒輪有分離趨勢，防止輪齒卡死而損壞。
2.1.4 雙曲面齒輪的幾何尺寸計算
表2-1 雙曲面齒輪的基本參數(shù)及幾何尺寸計算用表
序號
算 例
注 釋
（1）
Z1
7
小齒輪齒數(shù)
（2）
Z2
36
大齒輪齒數(shù)
（3）
Z1/ Z2
0.1944
傳動比
（4）
F
24.48
大齒輪齒面寬
（5）
E
31.59
小齒輪軸線偏距
（6）
157.957
大齒輪分度圓直徑按式=預選
（7）
63.5
刀盤名義直徑按式2=預選
（8）
小齒輪螺旋角的預選值
2.2 差速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計計算
2.2.1差速器齒輪的基本參數(shù)的確定
一、行星齒輪數(shù)目的確定
轎車常用2個行星齒輪，載貨汽車和越野車多用4個行星齒輪，少數(shù)汽車采用3個行星齒輪。根據(jù)載荷計算本車采用4個行星齒輪。
行星齒輪球面半徑RB為：
mm （2-9）
式中：行星齒輪的球面半徑系數(shù)，一般=2.52～2.99，本次取=2.55；
---從動齒輪的計算轉(zhuǎn)距。
則有： mm
（0.98~0.99）mm=26.45mm
式中：為節(jié)錐距。
二、行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)的確定
在任何圓錐行星齒輪式差速器中，左、右兩個半軸齒輪齒數(shù)、之和，必須能被行星齒輪的數(shù)目4所整除，以便行星齒輪能均勻的分布于半軸齒輪的軸線周圍，否則差速器無法安裝。即應滿足的安裝條件為：
（2-10）
式中： n是行星齒輪數(shù)目； I---任意整數(shù)；
為左半軸輪齒數(shù)；為右半軸輪齒數(shù)，且。
由以上分析，可?。? =14
故 行星齒輪齒數(shù)為：，半軸齒輪齒數(shù)為。
三、差速器的圓錐齒輪模數(shù)和半軸齒輪節(jié)圓直徑的初步確定
首先，初步求出行星齒輪與半軸齒輪的節(jié)錐角、；
（2-11）
（2-12）
得出： ；
式中：Z1是行星齒輪齒數(shù)； Z2是半軸齒輪齒數(shù)。
再由下式初步得到圓錐齒輪大端的端面模數(shù)m
（2-13）
則有： m=2.986 取m=3 反推出26.74mm
節(jié)圓直徑d即可根據(jù)齒數(shù)Z和模數(shù)m由下式求得：
d=mz （2-14）
則： ,
四、壓力角的確定
取，齒高系數(shù)為0.8，最少齒數(shù)可減至10。
五、行星齒輪安裝孔的直徑及深度L
（2-15）
=13.483 取
又 有： L=1.1=15.4
2.2.2差速器齒輪的幾何尺寸設(shè)計計算
表2-2 差速器齒輪幾何尺寸計算用表
序號
項目
計算公式
（1）
行星齒輪數(shù)
（2）
半軸齒輪
=14
（3）
模數(shù)
M=3
（4）
齒面寬
F=7.975269
（5）
齒工作高
(6)
齒全高
（7）
壓力角
（8）
軸交角
=
（9）
節(jié)圓直徑
,
（10）
節(jié)錐角
，
，
（11）
周節(jié)
T=3.1416m=9.4248
（12）
節(jié)錐距
（13）
齒頂高
(14)
齒根高
（15）
徑向間隙
C=
（16）
齒根角
（17）
面錐角
（18）
根錐角
（19）
外圓直徑
（20）
節(jié)錐頂點至外緣距離
（21）
理論弧齒厚
=4.92027
（22）
齒側(cè)間隙
B=0.21
（23）
弦齒厚
（24）
弦齒高
2.3 全浮式半軸的設(shè)計計算
在設(shè)計時，全浮式半軸桿部直徑的初步選取可按下式進行：
(2-16)
上式中： T---半軸轉(zhuǎn)矩，N·m。
因為半軸所承受的最大縱向力
(2-17)
上式中： 為汽車加速或減速時的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)；
為滿載靜止汽車的驅(qū)動橋?qū)λ降孛娴妮d荷。
則左、右半軸承受的轉(zhuǎn)矩T為：
(2-18)
故
取
2.4 驅(qū)動橋橋殼的設(shè)計
驅(qū)動橋殼的設(shè)計要根據(jù)它的作用、功能、安裝的位置等等要求來進行，還有就是驅(qū)動橋的材料的選擇也要考慮全面。橋殼不但要承受汽車的總重力，還要用來按照主減速器、半軸的機構(gòu)。
因此在進行驅(qū)動橋殼的設(shè)計時，還應使它滿足幾個要求：
1、因為要傳遞來自地面的反作用力，且承受汽車的總重力，因此要確保驅(qū)動橋殼有足夠的剛度和強度。
2、因為驅(qū)動橋橋殼是除了車輪外離地面最近的汽車零件，所以要保證它離地面有足夠的高度，這樣才能使汽車在不平的路面上行駛時，它的橋殼不會碰到地面。
3、因為驅(qū)動橋橋殼的內(nèi)部裝有傳動機構(gòu)零件，所以要有很好的密封性，目的是不讓泥水進入到橋殼的內(nèi)部。
4、驅(qū)動橋橋殼的結(jié)構(gòu)不能太復雜，這樣不利于維修、調(diào)整。如果結(jié)構(gòu)過于復雜還會增加汽車的生產(chǎn)成本，故不利于大批量生產(chǎn)。
第三章 驅(qū)動橋強度計算
3.1 主減速器雙曲面齒輪的強度計算
雙曲面齒輪強度計算包括單位齒長上的圓周力計算、輪齒彎曲強度計算及輪齒接觸強度的計算等。
3.1.1 單位齒長圓周力
一、對主動齒輪按照發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩計算
= （3-1）
=
=699.02＜893
= （3-2）
=
=147.628＜321
式中： ---為主減速器齒輪節(jié)圓直徑； ---變速器的傳動比；
P---單位單位齒長上的圓周力，；
---發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)距，N·m；
二、對從動齒輪按照驅(qū)動輪最大附著力矩計算
P = （3-3）
=
=563.24＜1071
式中: ——從動齒輪節(jié)圓直徑，mm； ——輪胎與地面的附著系數(shù)；
——驅(qū)動橋?qū)λ降孛娴呢摵?，N； ——輪胎滾動半徑，m。
3.1.2 輪齒彎曲強度的計算
雙曲面齒輪輪齒的彎曲應力為：
= （3-4）
從動齒輪的彎曲應力為，按照=計算時
==474.75＜700
對于主動齒輪
= （3-5）
按=計算時
= = =
= = 527.5＜700
在式（4-4）、（4-5）中：
---為齒輪的計算轉(zhuǎn)矩，取；
---為超載系數(shù)； ---為質(zhì)量系數(shù)；
---為尺寸系,且；
是載荷分配系數(shù)，為=1.05；
m---為端面模數(shù)； Z為齒輪的齒數(shù)；
J---彎曲應力的綜合系數(shù)。
3.1.3 輪齒接觸強度的計算
小齒輪輪齒工作頻率高，且小齒輪曲率半徑較大齒輪的小，因此小齒輪的接觸強度較弱，故只校核小齒輪的接觸強度即可。
按照=計算時
= （3-6）
=
= 357.9＜2800
按照=計算時
= （3-7）
=
= 839.8＜1750
式中： —材料的彈性系數(shù)，其它同上。
根據(jù)以上的計算可的：主減速器齒輪符合使用的要求。
3.2 差速器齒輪強度的計算
差速器齒輪主要是進行彎曲強度計算，而對于疲勞壽命則不予考慮，這是由于行星齒輪在差速器的工作中經(jīng)常只是起等臂推力桿的作用，僅在左右驅(qū)動車輪有轉(zhuǎn)速差時行星齒輪和半軸齒輪才有相對滑動的緣故。由于半軸齒輪的齒數(shù)大于行星齒輪的齒數(shù)，故半軸齒輪的彎曲強度較低，因此只對半軸齒輪進行彎曲強度校核即可。
按照半軸齒輪所承受的最大轉(zhuǎn)矩進行計算：
= （3-8）
=
= 859.75＜980
按照半軸齒輪所承受的工作轉(zhuǎn)矩進行計算：
= （3-9）
=
=192.82＜210.9。
在上式中： ---為從動齒輪所承受工作轉(zhuǎn)矩；
---為從動齒輪所承受最大轉(zhuǎn)矩。
3.3 半軸的強度計算
3.3.1 半軸的扭轉(zhuǎn)應力
（3-10）
=
＜=500
式中： ——半軸的扭轉(zhuǎn)應力，； T——半軸的計算轉(zhuǎn)距，；
d——半軸桿部直徑，； ——半軸扭轉(zhuǎn)的許用應力。
3.3.2 半軸的最大扭轉(zhuǎn)角
（3-11）
=
=
式中： T——半軸承受的最大轉(zhuǎn)距，； l——半軸長度，
G——材料的剪切彈性模量，；
J——半軸橫截面的極慣性距，J=，。
3.4 驅(qū)動橋殼強度計算
如下圖3-1所示，在對驅(qū)動橋的橋殼進行受力分析時，在進行實車查以及查詢有關(guān)資料發(fā)現(xiàn)，鋼板彈簧座的里面位置是橋殼最為脆弱的地方，也就是最應該進行強度計算的地方。此外橋殼靠近車輪的位置也較為薄弱，且承受力也比較大，故還需要對此處進行強度計算。
橋殼的許用彎曲應力為300～500MPa，許用扭轉(zhuǎn)切應力為150～400MPa?？慑戣T鐵橋殼取較小值，鋼板沖壓焊接橋殼取較大值。
一、 橋殼的靜彎曲應力計算
圖3-1 驅(qū)動橋殼的受力簡圖
橋殼像一個空心梁,兩端經(jīng)過輪轂支撐在車輪上,在鋼板彈簧座處承受汽車的簧上載荷。
左、右兩鋼板彈簧座之間的彎矩為：
Nm （3-12）
= 836.97 Nm
上式中： ---為車輪的重力，N； B---為驅(qū)動車輪的輪距，mm;
G2-地面承受的載荷； s-兩鋼板彈簧之間的距離，mm。
由于橋殼的危險截面在鋼板彈簧座的附近,通常由于遠小于,而且設(shè)計時不易準確的預計,當沒有數(shù)據(jù)時,可以忽略.
而兩鋼板彈簧座之間的靜彎曲應力則為:
MPa （3-13）
式中： ---為地面對車輪在危險斷面處的彎矩 ；
---鋼板彈簧座附近，橋殼的垂向彎曲截面系數(shù)。
而 （3-14）
= 14523.8
得出
關(guān)于橋殼的危險截面在鋼板彈簧座的附近的形狀,主要有橋殼的結(jié)構(gòu)形式和制造工藝來確定。
二、在不平路面的沖擊載荷作用下的橋殼強度計算
當汽車在不平的路面行駛,橋可還會另外的承受附加的沖擊載荷,在這兩種載荷的作用下所產(chǎn)生的彎曲應力：
（3-15）
其中： ---動載荷系數(shù)，此處取2.5。
得出：
三、 汽車以最大牽引力行駛時的橋殼強度計算
圖3-2 汽車以最大牽引力行駛時的受力簡圖
如圖3-2所示，為汽車的受力圖。在進行橋殼強度計算時，為了讓校驗過程不會太復雜，故不對汽車所受的側(cè)向力進行校驗。如果地平面上與車輪接觸的位置對兩邊的車輪都有一個向上的反作用力。
則這個垂直反作用力為：
（3-16）
式中：Ga---汽車滿載時給地面的總載荷；
Hg---汽車的質(zhì)心高度。
而作用于左右驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)矩所引起的地面對左右驅(qū)動輪的最大切向反作用力為：
（3-17）
Temax-發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，N·m； i0-主減速比；
igI- I檔的傳動比； ηT-傳遞效率。
不管汽車是行駛在水平的地面上，還是行駛在凹凸不平的地面上，有或者是汽車在進行轉(zhuǎn)彎時，汽車的輪轂都會有一個來自地面的切向的反作用力。與此同時，也會有一個與地面平行的彎矩作用在汽車的驅(qū)動橋殼上。
而且汽車的左右輪轂承受的轉(zhuǎn)矩相同。則：
（3-18）
此外，當驅(qū)動橋在輸送轉(zhuǎn)矩的過程中，還會導致一個反作用力矩的產(chǎn)生，而這個力矩自然而然的就作用在了橋殼上。
故橋殼承受的轉(zhuǎn)矩是：
（3-19）
式中： iTL---傳動系最低檔的傳動比。
在前面提到半軸的橋殼是一根空心的梁，因為半軸是一根是的圓柱，所以它的橋殼也是一根圓形管，故橋殼的危險斷面為圓管斷面。
則，圓管斷面處合成的彎矩是:
（3-20）
故，圓管斷面處的合成應力是:
（3-21）
由于[σ]= 300～500Mpa，[τ]= 150～400MPa，因此該校驗結(jié)果滿足要求。
四、 汽車緊急制動時橋殼的強度計算
圖3-3 汽車在緊急制動時的受力簡圖
如圖3-3所示；為汽車在緊急制動狀態(tài)時的受力圖。當要計算汽車在這種狀態(tài)的橋殼的強度時，假設(shè)地面對驅(qū)動橋左、右輪的垂直反作用力相等,則:
（3-22）
式中：、--地面對左、右兩側(cè)車輪的向上反作用力；
因 （3-23）
故有制動減速度a為：
a=g （3-24）
代入（4-22）得:
（3-25）
式中： -附著系數(shù)，取；
m2,-為質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，取m2, 。
因此,緊急制動時,兩鋼板彈簧座之間的垂向彎矩以及水平方向的彎矩為:
（3-26）
（3-27）
式中：-為垂向彎矩； -為水平彎矩。
橋殼在兩個鋼板彈簧座的外側(cè)部分還承受由于制動力所引起的轉(zhuǎn)矩T為：
（3-28）
所以,緊急制動時,橋殼在左右鋼板彈簧座危險截面處的合成應力為:
（3-29）
得：
五、 汽車受最大側(cè)向力時橋殼的強度計算
汽車高速行駛時,會產(chǎn)生一個作用于汽車質(zhì)心的相當大的離心力.當汽車所受的汽車側(cè)向力達到地面給輪胎的側(cè)向反作用力的最大值即側(cè)向附著力時,汽車處于臨界的側(cè)滑狀態(tài).因此,汽車側(cè)滑的條件:
（3-30）
式中 ：---驅(qū)動橋所受的側(cè)向力，N ；
---地面給左、右驅(qū)動車輪的側(cè)向反作用力，N；
---汽車滿載靜止于水平路面時驅(qū)動橋給地面的載荷，N；
φ---輪胎魚地面間的側(cè)向附著系數(shù)，計算時取。
在進行驅(qū)動橋殼的設(shè)計過程中，要全面考慮汽車的各種工作環(huán)境，特別是在進行其強度校核計算使，已定要想到汽車在行駛過程中可能會遇到的各種不同情況，且進行逐一的計算，因為可能稍微有一點沒有考慮全面，就會是該汽車多一點安全隱患。另外還要考慮汽車驅(qū)動橋殼的生產(chǎn)成本問題。
第四章 軸承的選擇與壽命計算
4.1 主減速器主動錐齒輪的支承軸承計算
4.1.1 主動齒輪當量轉(zhuǎn)矩的計算
= （4-1）
=
=62.1
式中： ---為發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩；
---為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ檔的使用率；
---為處在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ檔時，轉(zhuǎn)矩利用率；
---為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ檔的傳動比。
4.1.2 主、從動圓錐齒輪的齒面寬中點處圓周力p的計算
===3120.6N （4-2）
==3120.6=4739.486N （4-3）
4.1.3 雙曲面齒輪軸向力及徑向力的計算
一、計算主動錐齒輪的軸向力與徑向力
= （4-4）
=
= 4653.417 N
= （4-5）
=
= 1097.89 N
二、計算從動齒輪的軸向力與徑向力
= （4-6）
=
= 1453.22 N
=
=
= 2996.9N
4.1.4 懸臂式支承主動錐齒輪的軸承徑向載荷的確定
圖4-1 主動錐齒輪的支承軸承
軸承A與軸承B的徑向載荷、為：
= （4-7）
=
= 1574.3N
=
=
=4455.8N
4.1.5 主動錐齒輪軸承的選擇與壽命計算
一、初選軸承的型號
依照已知軸承的軸徑及工作條件，預選軸承A的型號為30305，軸承B的型號為30306。
查表可得： =44.8 KN，=30 KN，=0.31，=1.9
=55.8 KN，=38.5 KN，=0.31，=1.9
二、兩軸承內(nèi)部的軸向力、以及軸向載荷、的計算
===414.3N （4-8）
===1172.6N
因 +=4653.417+414.3=5067.717N ﹥
故 ==414.3N；
=+=5067.717N
三、兩軸承當量載荷、的計算
軸承A：==0.263﹤， 查表得 =1，=0
由于軸承A受到的沖擊會比較嚴重，故取=1.8
==1.8×1574.3=2833.74N
軸承B：=﹥， 查表得 =0.4，=1.9
由于工作中軸承B沒有軸承A受的沖擊大，故取=1.2
= （4-9）
=1.2×（0.4×4455.8+1.9×5067.717）
=13693.2N
四、軸承使用壽命的計算
===30052h （4-10）
===3274h
式中： ---為主動齒輪的支承軸承的計算轉(zhuǎn)速，。
4.2 從動齒輪的支承軸承計算
4.2.1 從動齒輪支承軸承的徑向載荷計算
圖4-2 從動齒輪支承軸承
軸承C與軸承D的徑向載荷為：
=
=
=1293.25N
=
=
=3674.4N
4.2.2 從動齒輪軸承的選擇與壽命計算
一、初選軸承的型號
依照已知軸承的軸徑及工作條件，預選軸承C、D的型號為30207型軸承,
查表得 =51.5, =37.2,e=0.4,Y=1.7
二、兩軸承內(nèi)部軸向力、以及軸向載荷、的計算
===380.37N
===1080.7N
因 +=1080.7+1453.22=2533.92﹥
故 ==1080.7N； =+=2533.92N
三、兩軸承的當量載荷、計算
軸承C:=﹥e, 查表得=0.4,=1.9。
由于軸承C受到的沖擊較大， 故取=1.5
=1.5×(0.4×1293.25+1.9×2533.92)
= 7997.7N
軸承D: ==0.294﹤e, 查表得=1, =0;取=1.5。
==1.5×3674.6=5511.9N
四、軸承的壽命計算
==
=82792h
==
= 286331h
式中： ---為從動齒輪的支承軸承的計算轉(zhuǎn)速，。
第五章 后懸架結(jié)構(gòu)設(shè)計
5.1 懸架的概述
懸架是汽車上一個必不可少的機構(gòu)，它又有獨立和非獨立之分。汽車后懸架的作用非常大，不僅要把地上施加給輪轂的各種力矩傳遞到車架上去，從而使汽車能夠正常駕駛；而且還要有衰減振動的能力，給乘車人員一個良好的乘車環(huán)境，且保證汽車的行駛平順性。
雖然市面上汽車懸架的結(jié)構(gòu)多種多樣，呈現(xiàn)出百家爭鳴的狀態(tài)，但終究不離其中絕大部分都是由導向機構(gòu)、彈性元件、橫向穩(wěn)定器和減震器等幾個重要部件構(gòu)成的，只是它們的組合方式、安放的位置不一樣罷了。還有就是，當汽車的總質(zhì)量很大（也就是汽車載重比較多時），為了不讓彈簧等部件直接沖撞汽車的車架，通常還應該在懸架上安裝一個緩沖塊。
懸架設(shè)計的基本要求為：
1）保證汽車有良好的行駛平順性；
2）具有合適的衰減振動的能力；
3）保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性；
4）汽車制動或加速時，要保證車身穩(wěn)定，減少車身縱傾，轉(zhuǎn)彎時車身側(cè)傾角）合適；
5）結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間尺寸要??；
6）可靠地傳遞車身與車輪之間的各種力和力矩，在滿足零部件質(zhì)量要小的同，還要保證有足夠的強度和壽命；
7）制造成本低，便于維修和保養(yǎng)。
5.2 懸架的結(jié)構(gòu)分析
汽車懸架分為：非獨立懸架和獨立懸架兩種類型。如下圖5-1所示，分別為汽車兩種懸架結(jié)構(gòu)的簡圖。其中a) 為非獨立懸架，從簡圖中一目了然，首先，它是由一根不分開的軸線把汽車的左右兩個車輪相連在一起的，然后再途經(jīng)汽車懸架和車身相連接。b）則為獨立懸架，它的結(jié)構(gòu)相對來說就要比前者復雜的多，它是兩個車輪分開沒有任何的交集，即左側(cè)的車輪經(jīng)過左側(cè)得懸架與車架相連。而右側(cè)也是同樣的道理，即右側(cè)的車輪經(jīng)過右側(cè)得懸架與車架相連。
圖5-1 懸架的結(jié)構(gòu)形式
a) 非獨立懸架 b）獨立懸架
非獨立懸架的優(yōu)點有：有圖5-1可知，它的結(jié)構(gòu)比較簡單，為汽車的制造節(jié)省了制造經(jīng)費，而且為汽車的后期的保養(yǎng)與維修帶來了便利；它的技術(shù)比較成熟，保證了汽車的駕駛是的可靠性。不足之處是：汽車在行駛過程中，車身容易發(fā)生的顛簸，給乘車人員不好的乘車體驗，即不利于汽車的行駛的平順性以及不利于汽車的衰減制動。
獨立懸架的缺點：它的結(jié)構(gòu)相對于非獨立來說要復雜，這就造成了更多的技術(shù)難題即汽車的制造成
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