汽車驅動橋差速器設計及零件加工工藝制定

喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:1064457796或者1304139763 ==================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:1064457796或者1304139763 ==================== 汽車驅動橋差速器設計及零件加工工藝制定 摘要：隨著社會的發(fā)展，汽車在生產和生活中的越來越廣泛，差速器是汽車中的重要部件，其殼體的結構及加工精度直接影響差速器的正常工作，因此研究差速器的加工方法和工藝的編制是十分必要和有意義的。本次設計主要內容有：差速器的工作原理結構分析，差速器殼體的工藝編制，以及對材料的選擇。在總體設計完成后對不同的零件進行了必要的校核計算，并且對該差速器的使用、維護及壽命也進行了簡單的分析。隨著科技的發(fā)展，我國關于差速器的改進也逐漸趨于完善，但是與外國先進的機械相比還是有很大的差距，因此，對加速器的快速研究及發(fā)展就顯得尤為重要。 通過本次汽車差速器的設計過程，我很好的認識到了自己的不足，在設計過程中也借鑒了一些我國其它機械的經驗，對以后的工作有了新的認識。 Abstract With the development of society, the cars in the production and the life moreand more widely, differential is an important part in the car, shell structureand processing accuracy directly affect the normal work of the differential, so the study of processing method and process differential preparation is very necessary and meaningful. Main contents: the design principle of the differential differential shell structure analysis, the craft, the side gears. cone-shaped differential drive gear wheel (planetary gear drive, half of the planetary shaft, design and processing, as well as to the choice of materials. After the completion of the overall design in different parts of the necessary to check calculation, and the use and maintenance of life and make a simple analysis. With the development of science and technology in China, the improvement on differential gradually matured, but compared with foreign advanced mechanical or have a large gap, therefore, the research and development of fast accelerator is particularly important. Through the design process of the car,I differential well known to my own shortcomings, in the design process and some other machinery in China from the experience of working with new knowledge. Keywords: belt conveyor; fixed; Lectotype Design; main parts 1.引言 4 1.1 差速器的功用和分類 4 1.2設計數據和要求 4 1.2.1 設計原始數據 4 1.2.2設計要求 4 2.總布置設計 6 2.1軸數確定 6 2.2驅動形式 6 2.3布置形式 6 3.驅動橋的結構和種類 7 3.1 汽車車橋的種類 7 3.2 驅動橋的種類 7 3.3 驅動橋結構組成 8 4. 差速器的設計 13 4.1 差速器結構形式選擇 13 4.2 普通錐齒輪式差速器齒輪設計 13 4.2.1 差速器齒輪的基本參數的選擇 14 4.2.2 差速器齒輪的幾何尺寸計算與強度計算 16 4.2.3 汽車行星齒輪和半軸齒輪的參數表 18 5 驅動車輪的傳動裝置設計 19 5.1 半軸的型式 19 5.2 半軸的設計計算 19 5.3 半軸的強度較核 20 5.3.1 三種可能工況 20 5.3.2 半浮式半軸計算載荷的確定： 20 5.4 半軸的結構設計及材料與熱處理 22 6.差速器右殼體的加工工藝 23 6.1確定生產類型 23 參考文獻 34 3 1.引言 1.1 差速器的功用和分類 差速器的功用是當汽車轉彎行駛或在不平路面上行駛時，使左右驅動車輪以不同的角速度滾動，以保證兩側驅動車輪與地面間作純滾動運動。 現(xiàn)在差速器的種類趨于多元化，功用趨于完整化。目前汽車上最常用的是對稱式錐齒輪差速器，還有各種各樣的功能多樣的差速器，如：防滑差速器、強制鎖止式差速器、高摩擦自鎖式差速器、托森差速器、行星圓柱齒輪差速器。 1.2設計數據和要求 1.2.1 設計原始數據 1.2.2設計要求 1. 汽車驅動橋差速器設計的基本要求 1）技術參數：行星齒輪數 4 行星齒輪齒數 11（參考） 半軸齒輪齒數 20（參考） 齒輪材料 20CrMnTi 2）設計要求：設計（包括外殼的）整個差速器。 2. 驅動橋差速器的零件加工制造工藝部分的要求 零件名稱： 差速器右殼體 1) 生產綱領：1000～10000件，生產類型：批量生產；應保證零件的加工質量，盡量提高生產率和降低消耗； 2)盡量降低工人的勞動強度，使其有良好的工作條件；在充分利用現(xiàn)有生產條件的基礎上，采用國內外先進工藝技術；主要的工藝要進行必要的分析論證和計算。 3. 提交的文件資料 1) 裝配圖1張（A1）、零件圖2張（A3）； 2) 零件毛坯圖1張（A3）； 3) 零件加工工藝過程卡片1套、零件加工工序卡片1套； 4) 課程設計說明書1份（20頁左右）（A4)。 2.總布置設計 2.1軸數確定 因為汽車最大總質量為16700kg，小于19t，所以采用結構簡單、制造成本低廉的三軸方案。 2.2驅動形式 因為總質量較小，所以采用結構簡單、制造成本低的4×2驅動形式。 2.3布置形式 為充分發(fā)揮前置發(fā)動機后橋驅動的優(yōu)勢：便于發(fā)動機的維修，離合器、變速器操縱機構簡單，前、后車橋載荷分配合理，牽引性能比前置前驅型式優(yōu)越，轉向輪是從動輪，轉向機構結構簡單、便于維修等，選擇前置發(fā)動機后橋驅動。 3.驅動橋的結構和種類 3.1 汽車車橋的種類 車橋通過懸架與車架（或承載式車身）相連，它的兩端安裝車輪，其功用是傳遞車架（或承載式車身）于車輪之間各方向的作用力及其力矩。 根據懸架結構的不同，車橋分為整體式和斷開式兩種。當采用非獨立懸架時，車橋中部是剛性的實心或空心梁，這種車橋即為整體式車橋；斷開式車橋為活動關節(jié)式結構，與獨立懸架配用。 根據車橋上車輪的作用，車橋又可分為轉向橋、驅動橋、轉向驅動橋和支持橋四種類型。 3.2 驅動橋的種類 驅動橋作為汽車的重要的組成部分處于傳動系的末端，其基本功用是增大由傳動軸或直接由變速器傳來的轉矩，將轉矩分配給左、右驅動車輪，并使左、石驅動車輪具有汽車行駛運動學所要求的差速功能；同時，驅動橋還要承受作用于路面和車架或車廂之間的鉛垂力、縱向力和橫向力。 在一般的汽車結構中、驅動橋包括主減速器（又稱主傳動器）、差速器、驅動車輪的傳動裝置及橋殼等部件如圖3.1所示。 　 　1　　 　2　 　3 　4　 　 　　　5　 　6　 　7　 　　　8　　 　　9　 　10 圖3.1 驅動橋 1.半軸　2.圓錐滾子軸承　3.支承螺栓　4.主減速器從動錐齒輪　5.油封 6.主減速器主動錐齒輪　　7.彈簧座　　8.墊圈　　9.輪轂　　10.調整螺母 對于各種不同類型和用途的汽車，正確地確定上述機件的結構型式并成功地將它們組合成一個整體——驅動橋，乃是設計者必須先解決的問題。 驅動橋的結構型式與驅動車輪的懸掛型式密切相關。當驅動車輪采用非獨立懸掛時，例如在絕大多數的載貨汽車和部分小轎車上，都是采用非斷開式驅動橋；當驅動車輪采用獨立懸掛時，則配以斷開式驅動橋。 本次設計車型主減速比小于7.6，設計多采用單級減速器，它具有結構簡單、體積及質量小且制造成本低等優(yōu)點。 3.3 驅動橋結構組成 1、主減速器 主減速器的結構形式，主要是根據其齒輪類型、主動齒輪和從動齒輪的安裝 （1）主減速器齒輪的類型 在現(xiàn)代汽車驅動橋中，主減速器采用得最廣泛的是螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪。 螺旋錐齒輪如圖3.2（a）所示主、從動齒輪軸線交于一點，交角都采用90度。螺旋錐齒輪的重合度大，嚙合過程是由點到線，因此，螺旋錐齒輪能承受大的載荷，而且工作平穩(wěn)，即使在高速運轉時其噪聲和振動也是很小的。 雙曲面齒輪如圖3.2（b）所示主、從動齒輪軸線不相交而呈空間交叉。和螺旋錐齒輪相比，雙曲面齒輪的優(yōu)點有： ①尺寸相同時，雙曲面齒輪有更大的傳動比。 ②傳動比一定時，如果主動齒輪尺寸相同，雙曲面齒輪比螺旋錐齒輪有較大軸徑，較高的輪齒強度以及較大的主動齒輪軸和軸承剛度。 圖3.2 螺旋錐齒輪與雙曲面齒輪 ③當傳動比一定，主動齒輪尺寸相同時，雙曲面從動齒輪的直徑較小，有較大的離地間隙。 ④工作過程中，雙曲面齒輪副既存在沿齒高方向的側向滑動，又有沿齒長方向的縱向滑動，這可以改善齒輪的磨合過程，使其具有更高的運轉平穩(wěn)性。 雙曲面齒輪傳動有如下缺點： ①長方向的縱向滑動使摩擦損失增加，降低了傳動效率。 ②齒面間有大的壓力和摩擦功，使齒輪抗嚙合能力降低。 ③雙曲面主動齒輪具有較大的軸向力，使其軸承負荷增大。 ④雙曲面齒輪必須采用可改善油膜強度和防刮傷添加劑的特種潤滑油。 （2）主減速器主動錐齒輪的支承形式及安裝方式的選擇 現(xiàn)在汽車主減速器主動錐齒輪的支承形式有如下兩種： ①懸臂式 懸臂式支承結構如圖3.3所示，其特點是在錐齒輪大端一側采用較長的軸徑，其上安裝兩個圓錐滾子軸承。為了減小懸臂長度a和增加兩端的距離b，以改善支承剛度，應使兩軸承圓錐滾子向外。懸臂式支承結構簡單，支承剛度較差，多用于傳遞轉鉅較小的轎車、輕型貨車的單級主減速器及許多雙級主減速器中。 圖3.3 錐齒輪懸臂式支承 ②騎馬式 騎馬式支承結構如圖3.4所示，其特點是在錐齒輪的兩端均有軸承支承，這樣可大大增加支承剛度，又使軸承負荷減小，齒輪嚙合條件改善，在需要傳遞較大轉矩情況下，最好采用騎馬式支承。 圖3.4 主動錐齒輪騎馬式支承 （3）從動錐齒輪的支承方式和安裝方式的選擇 從動錐齒輪的兩端支承多采用圓錐滾子軸承，安裝時應使它們的圓錐滾子大端相向朝內，而小端相向朝外。為了防止從動錐齒輪在軸向載荷作用下的偏移，圓錐滾子軸承應用兩端的調整螺母調整。主減速器從動錐齒輪采用無輻式結構并用細牙螺釘以精度較高的緊配固定在差速器殼的凸緣上[5]。 （4）主減速器的軸承預緊及齒輪嚙合調整 支承主減速器的圓錐滾子軸承需預緊以消除安裝的原始間隙、磨合期間該間隙的增大及增強支承剛度。分析可知，當軸向力于彈簧變形呈線性關系時，預緊使軸向位移減小至原來的1/2。預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，但當預緊力超過某一理想值時，軸承壽命會急劇下降。主減速器軸承的預緊值可取為以發(fā)動機最大轉矩時換算所得軸向力的30％。 主動錐齒輪軸承預緊度的調整采用套筒與墊片，從動錐齒輪軸承預緊度的調整采用調整螺母。 （5）主減速器的減速形式 主減速器的減速形式分為單級減速（如圖3.5）、雙級減速、單級貫通、雙級貫通、主減速及輪邊減速等。減速形式的選擇與汽車的類型及使用條件有關，有時也與制造廠的產品系列及制造條件有關，但它主要取決于由動力性、經濟性等整車性能所要求的主減速比io的大小及驅動橋下的離地間隙、驅動橋的數目及布置形式等。通常單級減速器用于主減速比io≤7.6的各種中小型汽車上。 　　　　　　 （a） 單級主減速器 （b） 雙級主減速器 圖3.5 主減速器 2.差速器 根據汽車行駛運動學的要求和實際的車輪、道路以及它們之間的相互聯(lián)系表明：汽車在行駛過程中左右車輪在同一時間內所滾過的行程往往是有差別的。例如，拐彎時外側車輪行駛總要比內側長。另外，即使汽車作直線行駛，也會由于左右車輪在同一時間內所滾過的路面垂向波形的不同，或由于左右車輪輪胎氣壓、輪胎負荷、胎面磨損程度的不同以及制造誤差等因素引起左右車輪外徑不同或滾動半徑不相等而要求 車輪行程不等。在左右車輪行程不等的情況下，如果采用一根整體的驅動車輪軸將動力傳給左右車輪，則會由于左右車輪的轉速雖然相等而行程卻又不同的這一運動學上的矛盾，引起某一驅動車輪產生滑轉或滑移。這不僅會是輪胎過早磨、無益地消耗功率和燃料及使驅動車輪軸超載等，還會因為不能按所要求的瞬時中心轉向而使操縱性變壞。此外，由于車輪與路面間尤其在轉彎時有大的滑轉或滑移，易使汽車在轉向時失去抗側滑能力而使穩(wěn)定性變壞。為了消除由于左右車輪在運動學上的不協(xié)調而產生的這些弊病，汽車左右驅動輪間都有差速器，后者保證了汽車驅動橋兩側車輪在行程不等時具有以下不同速度旋轉的特性，從而滿足了汽車行駛運動學的要求。 差速器的結構型式選擇，應從所設計汽車的類型及其使用條件出發(fā)，以滿足該型汽車在給定的使用條件下的使用性能要求。 差速器的結構型式有多種，大多數汽車都屬于公路運輸車輛，對于在公路上和市區(qū)行駛的汽車來說，由于路面較好，各驅動車輪與路面的附著系數變化很小，因此幾乎都采用了結構簡單、工作平穩(wěn)、制造方便、用于公路汽車也很可靠的普通對稱式圓錐行星齒輪差速器，作為安裝在左、右驅動車輪間的所謂輪間差速器使用；對于經常行駛在泥濘、松軟土路或無路地區(qū)的越野汽車來說，為了防止因某一側驅動車輪滑轉而陷車，則可采用防滑差速器。后者又分為強制鎖止式和自然鎖止式兩類。自鎖式差速器又有多種結構式的高摩擦式和自由輪式的以及變傳動比式的。 3.半軸 驅動車輪的傳動裝置置位于汽車傳動系的末端，其功用是將轉矩由差速器半軸齒輪傳給驅動車輪。在斷開式驅動橋和轉向驅動橋中，驅動車輪的傳動裝置包括半軸和萬向接傳動裝置且多采用等速萬向節(jié)。在一般非斷開式驅動橋上，驅動車輪的傳動裝置就是半軸，這時半軸將差速器半鈾齒輪與輪轂連接起來。在裝有輪邊減速器的驅動橋上，半軸將半軸齒輪與輪邊減速器的主動齒輪連接起來。 半浮式半軸具有結構簡單、質量小、尺寸緊湊、造價低廉等優(yōu)點。主要用于質量較小，使用條件好，承載負荷也不大的轎車和輕型載貨汽車。 3/4浮式半軸，因其側向力引起彎矩使軸承有歪斜的趨勢，這將急劇降低軸承的壽命，故未得到推廣。 全浮式半軸工作可靠，廣泛應用于輕型以上的各類汽車、越野車汽車和客車上，本設計采用此種半軸。 4. 差速器的設計 汽車在行使過程中，左右車輪在同一時間內所滾過的路程往往是不相等的，左右兩輪胎內的氣壓不等、胎面磨損不均勻、兩車輪上的負荷不均勻而引起車輪滾動半徑不相等；左右兩輪接觸的路面條件不同，行使阻力不等等。這樣，如果驅動橋的左、右車輪剛性連接，則不論轉彎行使或直線行使，均會引起車輪在路面上的滑移或滑轉，一方面會加劇輪胎磨損、功率和燃料消耗，另一方面會使轉向沉重，通過性和操縱穩(wěn)定性變壞。為此，在驅動橋的左右車輪間都裝有輪間差速器。 差速器是個差速傳動機構，用來在兩輸出軸間分配轉矩，并保證兩輸出軸有可能以不同的角速度轉動，用來保證各驅動輪在各種運動條件下的動力傳遞，避免輪胎與地面間打滑。差速器按其結構特征可分為齒輪式、凸輪式、蝸輪式和牙嵌自由輪式等多種形式。 4.1 差速器結構形式選擇 汽車上廣泛采用的差速器為對稱錐齒輪式差速器，具有結構簡單、質量較小等優(yōu)點，應用廣泛。它可分為普通錐齒輪式差速器、摩擦片式差速器和強制鎖止式差速器。普通錐齒輪式差速器的傳動機構為錐齒輪。齒輪差速器要圓錐齒輪式和圓柱齒輪式兩種。強制鎖止式差速器就是在對稱式錐齒輪差速器上設置差速鎖。當一側驅動輪滑轉時，可利用差速鎖使差速器不起差速作用。差速鎖在軍用汽車上應用較廣。 差速器結構形式選擇對稱式圓錐行星齒輪差速器。普通的對稱式圓錐行星齒輪差速器由差速器左、右殼，2 個半軸齒輪，4 個行星齒輪(少數汽車采用3 個行星齒輪，小型、微型汽車多采用2 個行星齒輪)，行星齒輪軸(不少裝4個行星齒輪的差逮器采用十字軸結構)，半軸齒輪及行星齒輪墊片等組成。由于其結構簡單、工作平穩(wěn)、制造方便、用在公路汽車上也很可靠等優(yōu)點，最廣泛地用在轎車、客車和各種公路用載貨汽車上．有些越野汽車也采用了這種結構，但用到越野汽車上需要采取防滑措施。例如加進摩擦元件以增大其內摩擦，提高其鎖緊系數；或加裝可操縱的、能強制鎖住差速器的裝置——差速鎖等。 4.2 普通錐齒輪式差速器齒輪設計 由于在差速器殼上裝著主減速器的從動齒輪，所以在確定主減速器從動尺寸時，應考慮差速器的安裝。差速器殼的輪廓尺寸也受到主減速器從動齒輪軸承支座及主動齒輪導向軸承支座的限制。 4.2.1 差速器齒輪的基本參數的選擇 1）行星齒輪數目的選擇 轎車常用2個行星齒輪，載貨汽車和越野汽車多用4個行星齒輪，少數汽車采用3個行星齒輪。在必要時轎車也可以采用4個行星齒輪的結構。 由于所設計的是客車，故優(yōu)先采用2個行星齒輪的結構。但由于在采用2個行星齒輪的情況下，后續(xù)校核過程中會出現(xiàn)強度校核不合格的情況，所以采用4個行星齒輪的結構。 2）行星齒輪球面半徑的確定 圓錐行星齒輪差速器的結構尺寸，通常取決于行星齒輪背面的球面半徑，它就是行星齒輪的安裝尺寸，實際上也代表了差速器圓錐齒輪的節(jié)錐距，因此在一定程度上也表征了差速器的強度。 球面半徑可按如下的經驗公式確定： （4-1） 式中：——行星齒輪球面半徑系數，=2.52~2.99，對于有4個行星齒輪的轎車和公路載貨汽車取小值；對于有2個行星齒輪的轎車以及所有的越野汽車和礦用汽車取大值；取=2.52； ——計算轉矩，取式（3-2），式（3-3）計算值的較小值，N·m； 取N·m； ； 差速器行星齒輪球面半徑確定以后，可根據下式預選其節(jié)距： 取為36.4mm 3）行星齒輪與半軸齒輪齒數的選擇 為了獲得較大的模數從而使齒輪有較高的強度，應使行星齒輪的齒數盡量少，但一般不應少于10。半軸齒輪的齒數采用14～25。大多數汽車的半軸齒輪與行星齒輪的齒數比在1.5～2的范圍內。 差速器的各個行星齒輪與2個半軸齒輪是同時嚙合的，因此在確定這兩種齒輪的齒數時，應考慮它們之間的裝配關系。在任何圓錐行星齒輪式差速器中，左、右兩半軸齒輪的齒數之和，必須能被行星齒輪的數目所整除，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。即應滿足的安裝條件為 （4-2） 式（4-2）中：——左、右半軸齒輪的齒數，對于對稱式圓錐行星齒輪差速器來說，； ——行星齒輪的數目； I——任意整數； 由于本設計選用的差速器為對稱式圓錐行星齒輪差速器，選定半軸齒輪齒數為，行星齒輪數目，行星齒輪齒數為11。 4）差速器圓錐齒輪模數及半軸齒輪節(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： ； 式中：，——分別為行星齒輪和半軸齒輪齒數。 再按下式初步求出圓錐齒輪的大端端面模數m: 考慮到差速齒輪彎曲應力的校核，取 求出模數m后，節(jié)圓直徑d即可根據齒數z及模數m由下式求得： 5)壓力角 汽車差速器齒輪過去都選用20°壓力角，這時齒高系數為1，而最少齒數為13。目前大都選用22°30′的壓力角，齒高系數為0.8，最少齒數可減少到10，并且小齒輪（行星齒輪）齒頂不變尖的條件下，還可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度。由于這種齒形的最少齒數比壓力角為20°的少，故可用較大的模數以提高輪齒的強度。某些重型汽車和礦用汽車的差速器也可采用20°壓力角。本設計中選用壓力角為22°30′。 6）行星齒輪安裝孔直徑及其深度L 行星齒輪安裝孔的直徑與行星齒輪軸的名義直徑相同，而行星齒輪安裝孔的深度L就是行星齒輪在其軸上的支承長度。通常取 （4-3） （4-4） （4-5） 式中：——差速器傳遞的轉矩，N·m； ——行星齒輪數目； ——如圖4-6所示，為行星齒輪支承面中點至錐頂的距離，mm;,為半軸齒輪齒面寬中點處的直徑，而（如參考文獻[3]圖4-6）； ； ——支承面的許用擠壓應力，取為98MPa。 差速器傳遞的轉矩為N·m； 取。 4.2.2 差速器齒輪的幾何尺寸計算與強度計算 汽車差速器齒輪的彎曲應力為： （4-6） 式中：T——差速器一個行星齒輪給予一個半軸齒輪的轉矩，N·m；其計算式為： （4-7） 式中：——計算轉矩，按、（見式（4-2）、式（4-3））兩者中的較小者和（式（4-4））計算，N·m； ——差速器行星齒輪數目； ——半軸齒輪齒數； ——計算汽車差速器齒輪彎曲應力用的綜合系數。 ，，，，F(xiàn)，m——見參考文獻[3]式（4-44）下說明； 按上式并以計算所得的汽車差速器齒輪輪齒的彎曲應力，不應大于210.9MPa； 按，兩種計算轉矩中的較小值進行計算時，彎曲應力不應大于980MPa。 查參考文獻[3]： ——超載系數，見參考文獻[3]式（4-11）下的說明； ——質量系數，對于汽車驅動橋齒輪，當輪齒接觸良好、調節(jié)及徑向跳動精度高時，可取=1； ——尺寸系數，反映材料性質的不均勻性，與齒輪尺寸與熱處理等有關。當端面模數時，； ——載荷分配系數，當兩個齒輪均用騎馬式支承式時，=1.00～1.10； 當一個齒輪用騎馬式支承時，=1.10～1.25.支承剛度大時取小值。 ——計算齒輪的齒面寬,mm； ； ——端面模數，mm； 參數的選取與計算： N·m N·m 以計算所得的汽車差速器齒輪輪齒的彎曲應力： 按，兩種計算轉矩中的較小值進行計算所得的汽車差速器齒輪輪齒的力： 兩種情況下都校核成功，說明此設計合理。 4.2.3 汽車行星齒輪和半軸齒輪的參數表 國標規(guī)定，，，。 表4-1標準直齒錐齒輪傳動的幾何參數及尺寸計算（） 名稱 代號 計算公式 行星齒輪 半軸齒輪 分度圓錐角 齒頂高 齒根高 分度圓直徑 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 錐距 齒頂角 （收縮頂隙傳動） 齒根角 頂錐角 =38.0561 =64.0454 根錐角 5 驅動車輪的傳動裝置設計 驅動車輪的傳動裝置位于汽車傳動系的末端，其功用是將轉矩由差速器半軸齒輪傳給驅動車輪。在斷開式驅動橋和轉向驅動橋中，驅動車輪的傳動裝置包括半軸和萬向節(jié)傳動裝置且多采用等速萬向節(jié)。在一般非斷開式驅動橋上，驅動車輪的傳動裝置就是半軸，這時半軸將差速器半軸齒輪與輪轂連接起來。 5.1 半軸的型式 半軸的型式主要取決于半軸的支承型式。普通非斷開式驅動橋的半軸，根據其外端的支承型式或受力狀況的不同而分為半浮式、3/4浮式和全浮式。半浮式半軸以其靠近外端的軸頸直接支承在置于橋殼外端內孔中的軸承上，而端部則以具有圓錐面的軸頸及鍵與車輪輪轂相固定，或以凸緣直接與車輪輪盤及制動鼓相聯(lián)接。因此，半浮式半軸除傳遞轉矩外，還要承受車輪傳來的彎矩。由此可見，半浮式半軸所承受的載荷較復雜，但它具有結構簡單、質量小、尺寸緊湊、造價低廉等優(yōu)點，故被質量較小、使用條件較好、承載負荷也不大的轎車和微型客、貨汽車所采用。 基于上述特點，邁騰1.8T轎車選用半浮式半軸的結構。 5.2 半軸的設計計算 半軸的主要尺寸是它的直徑，設計與計算時首先應合理地確定其計算載荷。 丹東黃海客車的驅動型式為，查參考文獻[3]表5-1可得： 半軸的計算轉矩： （5-1） 式中：——發(fā)動機最大轉矩； ——差速器的轉矩分配系數，對于圓錐行星齒輪差速器可取：； ——變速器I擋傳動比； ——主減速比； N·m 由參考文獻[3]式（5-16）得 （5-2） 取許用應力 代入計算得： 出于對安全系數以及半軸強度的較核的考慮，取d=36mm。 5.3 半軸的強度較核 5.3.1 三種可能工況 計算時首先應合理地確定作用在半軸上的載荷，應考慮到以下三種可能的載荷工況： 1)縱向力（驅動力或制動力）最大時，附著系數在計算時取0.8，沒有側向力作用； 2)側向力最大時即汽車發(fā)生側滑時，側滑時輪胎與地面的側向附著系數在計算時取站1.0，沒有縱向力作用； 3)垂向力最大時（發(fā)生在汽車以可能的高速通過不平路面時）這時不考慮縱向力和側向力的作用。 故縱向力最大時不會有側向力作用，而側向力最大時也不會有縱向力作用。 5.3.2 半浮式半軸計算載荷的確定： 1）縱向力最大和側向力為0： 此時垂向力，縱向力最大值，計算時可取1.2， 取為0.8。 半軸彎曲應力和扭轉切應力為： (5-3) (5-4) 式(5-3),(5-4)中，a為輪轂支承軸承到車輪中心平面之間的距離， 合成應力為： (5-5) 計算得： ， 2）側向力最大和縱向力=0,此時意味著汽車發(fā)生側滑。 外輪上的垂直反力和內輪上的垂直反力分別為: (5-6) (5-7) 式中，為汽車質心高度，根據經驗取為0.35； 為輪距，查資料得； 為側滑附著系數，計算時可取為1.0； 外輪上的側向力和內輪上的側向力分別為 (5-8) (5-9) 內外車輪上的總側向力為。 這樣，外輪半軸的彎曲應力為和內輪半軸的彎曲應力分別為： (5-10) (5-11) 計算得： 3）汽車通過不平路面，垂向力最大，縱向力=0，側向力=0 此時垂直力最大值為 (5-12) 式中，k為運載系數。 乘用車：k=1.75;貨車：k=2.0;越野車：k=2.5. 半軸彎曲應力為 (5-13) 由于邁騰1.8T轎車為乘用車，故K=1.75， 綜上述計算得，均未超過半軸的許用應力500MPa，故半軸強度校核滿足要求。 5.4 半軸的結構設計及材料與熱處理 在半軸的結構設計中，為了使花鍵的內徑不致過多地小于其桿部直徑，常常將半軸加工花鍵的端部設計得粗一些，并適當地減小花鍵的深度，因此花鍵齒數發(fā)布相應增多，一般為10齒（轎車半軸）至18齒（載貨汽車半軸）。半軸的破壞形式多為扭轉疲勞破壞，因此在結構設計上應盡量增大各過渡部分的圓角半徑以減小應力集中。重型車半軸的桿部較粗，外端突緣也很大，當無較大鍛造設備時可采用兩端均為花鍵聯(lián)接的結構，且取相同花鍵參數以簡化工藝。在現(xiàn)代汽車半軸上，漸開線花鍵用得較廣，但也有用矩形或梯形花鍵的。 半軸多采用含鉻的中碳合金鋼制造，如40Cr，40CrMnMo，40CrMnSi，40CrMoA，35CrMnSi，35CrMnTi等。40MnB是我國研制出的新鋼種，作為半軸材料效果很好。半軸的熱處理過去都采用調質處理的方法，調質后要求桿部硬度為HB388-444（突緣部分可低至HB248）。近年來采用高頻、中頻感應淬火的工藝日益增多。這種處理方法使半軸表面淬火硬度達HRC52-63，硬化層深約為其半徑的1/3，心部硬度可定為HRC30-35；不淬火區(qū)（突緣等）的硬度可定在HB248-277范圍內。由于硬化層本身的強度較高，加之在半軸表面形成大的殘余壓應力，以及采用噴丸處理、滾壓半軸突緣根部過渡圓角等工藝，使半軸的靜強度和疲勞強度大為提高，尤其是疲勞強度提高得十分顯著。由于這些先進工藝的采用，不用合金鋼而采用中碳（40號、45號）鋼的半軸也日益增多。 6.差速器右殼體的加工工藝 6.1確定生產類型 ?為獲得良好的經濟效益，取備品率3％，廢品率為2％，W=Q×N(1+β％)(1+υ％) ???? O——年產量20000輛／年 ???? N——每臺產品中該零件的個數? 1件/輛 ???? β％——備品率? 3％ ???? υ%一廢品率2％ ???? W=20000×(1+3％)(1+2％)=21010件??? · ?毛坯重25Kg，零件為重型零件，由生產類型和生產綱領的關系表查的生產類型為大批量生產。 6.2? 毛坯的選擇 6.2.1? 毛坯種類及制造方法的形狀及選擇 ?該零件是轎車上差速器右殼體，經常要去承受交變及沖擊性載荷，所以選擇毛坯要求較高的強度，保證其工作可靠，抗振性能好，另外又考慮到廠里具體情況及經濟性選用綜合機械性能較好的QT42-10作為毛坯材料，又該零件形狀復雜，生產批量大，故采用金屬模制作方式，其抗拉強度40 kg／mm2屈服強度27 kg／mm2。 ?φ9孔不鑄出(毛坯最小鑄孔15-30) ?φ245上凹臺也不鑄出 6.2.2? 毛坯的精度等級 ?查級：中批和大批生產的鑄件，尺寸精度等級和表面粗糙度要求較高的鑄件，選鑄件精度等級為2級。 ?確定毛坯的機械加工余量和毛坯尺寸及偏差，基準的選擇及定位，基準的選擇和定位是工藝中重要的一步，選擇合理，可使加工質量等級得以保證，以提高效率。 6.3? 基準的選擇 6.3.1? 粗基準的選擇 ?G面，止口面是以后各道工序的加工基準，因而G面和止口面是應先加工出來的，而G面，止口面有尺寸精度要求，所以監(jiān)工G面，止口面應以H面為基準，這樣第一道工序，首先必須加工出H面，為保證G面加工余量均勻，應以G面作為粗基準，但這樣會使夾具變得復雜，因而改為G面相離llmm的面作為粗基準，另外因H面，G面與直徑為φ80的孔的軸線有垂直度要求，因而還應以直徑為φ95外圓作為粗基準來加工H面，止口面。 ?6.3.2? 精基準的選擇 ?(1)加工G面，止口面及H面為精基準，精加工H時，以止口面，G面為精基準。 ?(2)根據基準統(tǒng)一原則，加工過程中都以G面，止口面作為統(tǒng)一基準，至于各加工面，還應以哪些加工面為基準以限制各道工序所應限制的自由度，則根據各工序的具體情況而定。在加工孔時，內孔表面的加工選用幾住年統(tǒng)一原則，保證各加工面的位置度要求。 6.4? 工藝路線的制定 ?制定工藝路線應使零件的幾何形狀尺寸精度及位置精度等技術要求得到合理保證，在大批生產條件下，采用組合機床及專用夾具，盡量使工序集中，以提高生產率，從經濟效益出發(fā)，生產成本也相對降低。 ??? 工藝方案I： ?1．A粗車外圓B精車外圓??? ?2．A粗銑H1面粗銑H2面B精銑H面??? ?3．鉆φ10---直徑為φ9的孔4--M14底孔锪10-φ18孔，倒角1×45o ?4．攻4-M14-6H螺孔。 ?5．攻φ90軸承孔，退刀槽93．5×4并與軸承蓋螺釘連接。 ?6．粗鏜孔φ80．φ84．φ90并倒角。 ?7．精鏜φ80．φ84．φ90孔 ?8．去M93×2兩螺孔并倒角 ?9．去毛刺，清洗。 ?10．終檢，涂漆。 ?工藝方案Ⅱ：??? ?1．a.粗車外圓至g247 ??? b.粗車H1面 ??? c.粗車H2面 ??? d.精車外圓 ??? e.精車H1面，保證尺寸 ?2．a.鉆孔10-φ9，鉸止 ??? b.鉆4~M14底孔φ11．8 ??? c.锪平10---φ18孔 ?3．倒角1× 45o ?4．攻內螺紋4--M4--6H深30 ?5．安裝軸承蓋螺釘 ?6．a.粗鏜孔φ79，φ83孔及倒角 ??? b.粗鏜孔孔，并倒角1.5×45o& nbsp;?? ?7．a.半精鏜孔到，?? 孔達到圖樣要求，并倒角0.5×45o ??? b.半精鏜孔φ90到089±0.1。 ?8．a精鏜孔孔 ??? b.精鏜孔孔，并倒角1．5×45o ?9．a.車槽4×φ93.5 ??? b.車螺紋內徑至φ91 ??? c.車螺紋M93×2--6H ??? d.車另一端槽4×φ93．5 ??? e.車另一端螺紋內徑至φ91 ??? f.車另一端螺紋M93×2--6H ?10．檢驗，并涂漆 ?綜上方案，方案Ⅱ中把加工止口(G)和H面在一道工序加工，減少了設備和裝夾次數，鉆孔10--φ9孔及4--M14底孔采用專用鉆床夾具，因此大批量生產，大大提高生產率，車槽，車螺紋集中一個工序進行，節(jié)約了設備和裝夾次數，但工序較復雜。 ?因此，比較選擇II方案最佳 6.5? 確定個工序余量及工序尺寸極限偏差 工序名稱?工序雙邊余量?公差等級?最小極限尺寸?工序尺寸偏差? 精鏜?0．25?1T7?φ79．97?? 半精鏜?0．5?1T10?φ79．4?φ79．5±0.1? 粗鏜?4．5?1T12?φ79?? 毛坯??±1．0?φ71?φ7l±0.1? 鏜84孔: 工序名稱?工序邊間雙邊余量?公差等級?最小極限尺寸?工序尺寸偏差? 半精鏜?0．3?1T10?φ84?? 粗鏜?0.3?1T12?φ83.4?? 毛坯??±1．0?φ71?φ7l±0.1? 鏜90兩孔: 工序名稱?工序邊間雙邊余量?公差等級?最小極限尺寸?工序尺寸偏差? 精鏜?0.5?1T6?φ89.998?? 半精鏜?0.75?1T10?φ88.9?? 粗鏜?4．5?1T12?φ88.4?? 毛坯??±1．0?φ81?φ8l±0.1? 車止口245: 工序名稱?工序邊間雙邊余量?公差等級?最小極限尺寸?工序尺寸偏差? 精車?1?1T7?φ244.925?? 粗車?17.5?1T10?φ247?? 毛坯??±1．0?φ280?φ280? 6.6? 確定切削用量和切削 ?鏜φ80，φ90孔時: ?(1)加工條件 ???? 工件材料QT42--10金屬模鍛造HB=200 ???? 機床：DUll21組合機床 ?? 刀具：刀片材料為Y66??? a=45o ?(2)計算切削用量 ?? 1粗鏜φ80 ?? a．f=0．8mm／r ?? b．刀具耐用度t=60mm ?? c．計算切削速度 ???? V=165．5／(T0.2t0.1350.2(HB／200)1.75 ????? =63.7m／min ???? =1.06m／s ??d．確定主軸轉速 ???? ns=1000v／πdw=l000×l．06／3．14×80 ????? =4.225v／s ???? =253．52m／min ?? 按機床選nw=250r／min ?? 實際切削速度 ???? V：π80×25～1000×60=1．045m／s=1．05m／s ???? e．切削工時 ???? tm=(L+L1+L2)／nwf ???? L1=4mm???? L2=2mm??? L=262-60-101=51mm ?粗鏜兩切削用量)(同上部) ???? f=0.8mm／r??? r=1.05m／s??? nw=250r／min ???? 切削工時計算 ???? tm=(L+L1+L2)／nwf ???? L=66?? L1=4mm? L2=2mm ???? Tm=(66+4+2)／(50+0.8)=0.36min ???? 走刀量45，切削深度0.5 ???? 切削液：乳化液 ???? V精鏜φ80和φ90時，同上 ???? 切削速度75m／min走到量36 ???? 切削深度0．25切削液：乳化液 ???? 材料：鑄鐵? 工序性質：鉆 ???? 刀具材料：高速鋼 ???? φ9孔，切削速度1m／min，進給量0．123 ???? 切削液：煤油 ???? φ11．9孔：切削速度11．5m／min ???? 進給量：0．185 ???? 切削液：乳化液 6.7? 確定工序單件工時 ?1．鉆孔 ?10-φ9孔時? T=300? S=0．15? HB=200? D=9 ???? V：9600D0.25/T0．025S0．55HBl．3 ???? =23．6m／s ???? N=1000V／D=836．3m／s ???? 按機床選nw=800r／min ?? 則n實際=800×3．14×90×10=22．6r／min ?假如tl=5??? t2=2??? t=ll ?T基=(t1+t2+t)／ns=0．15min ?T單件：(1．2 --1．55)T基=1．3×15=0．195min ?鉆4-11．9孔時nw=800r／min ?T=300??? S=0．15 ?V=9600×3．14×14×10=35．2r／min ?取? t1=5??? t2=2? t=33 ?T基=(t1+t2+t)／ns=0．33min ?T單件=1．3×T基=0．43min ?2．車退刀槽，螺紋孔 ?? 加工要求：車2個093．5長為4mm的退刀槽 ?車2? M93×2的螺紋孔 ?? 機床：6140 ?刀具：切槽刀? 刀片材料YTl5 ?主偏角：Kr=45o ?螺紋車刀? 刀片材料YG6 計算切削用量 ?? 車退刀槽 ?? 進給量? f=0．4mm／r ?計算切削速度? 刀具耐用度為120 ?V：165．5／(T0．2t0.13f0.2(HB)1.75 ?=37．5m／min=0．65m／s ?? 確定機床主軸轉速 ?ns=1000v／π dw：1000×0．65／3．14×93：2．226V／s ?? =133．55r／min ?? 按機床選nN=132r／min ?? 實際切削速度： ???? V=πdw×nw／1000=3．14×93×132／1000=0．64m／min ?? 切削工時T=L+L1+L2／N×S ?? 切入長L=2mm切出長L2=lmm ?? 刀具為成型刀，一次加入定成無須縱向走到 ???? L=0 ???? T=(2+1)／132×0．14=0．0568=3．4s ?? 車螺紋孔 ?? 切削速度計算： ???? 刀具材料：硬質合金刀具YG6 ???? 刀具耐用度T=70min螺距S=2 ?? 取ap=0.15mm，行程次數選I精=2? I粗=7 ???? V：14.8／T0.11S0.3ap0.7=0.47m／s ?? 確定機床主軸轉速 ???? ns=l000v／πdw=1.6r／s=96.5r／min ?? 按機床選nw=95r／s ?? 實際切削速度 ???? V=πdw× nw／1000=3．14×9×95／1000×60=0．46m／s ?(3)切削工時不至于產生工件安裝誤差 ?? 取粗行程次數7次，精行程次數4次 ?? T=L+L1+L2／nS ?? L=33-14-4=15mm ?? L1=2×S=4mm ?L2=2mm ?T=((15+4+2)／95×2)×ll=1．27min=76．4s 圖6.1 差速器右殼體圖 名稱 數量（個） 尺寸（mm） 螺栓孔直徑 8 20 螺栓孔深度 8 24 左端面直徑 1 136 右端面直徑 1 64 半軸孔直徑 1 37 半軸孔深度 1 29 軸承孔直徑 1 50 軸承孔深度 1 20 筋長和寬 8 45、33 參考文獻 [1]王望予主編. 汽車設計. 機械工業(yè)出版社. 2007.6. [2]王望予主編. 汽車理論. 機械工業(yè)出版社. 2007.6. [3]劉惟信編著. 汽車車橋設計.清華大學出版社 2004.4. [4]彭文生，李志明，黃華梁主編.機械設計.高等教育出版社.2002.8. [5]陳家瑞主編. 汽車構造.人民交通出版社.2006.11. [6]唐增寶，常建娥主編.機械設計課程設計.華中科技大學出版社.2006.9. [7]趙克利，孔德文編著.底盤結構與設計.化學工業(yè)出版社.2007.1. [8]焦永和主編.機械制圖.北京理工大學出版社.2005.7. [9].余志生.汽車理論[M]. 北京.機械工業(yè)出版社.2006.05. [10]郝喜斌 . DC 704前驅動橋的設計要點[J].機械工程與自動化.2004.03. [11]鄒書洋. 驅動橋總體方案自動生成系統(tǒng)研究[J]，南京理工大學，2007. [12]劉柯軍，高淑蘭, 汽車半軸失效分析[J]，汽車工藝與材料，2004.07. [13]Yu Jianfei. Intelligent design system for mini-cars driving axle [D]. Nanjing University of Science, 2002 . [14]Wang Liang. Drive Axle optimal design [D]. Hebei University of Technology , 2006. [15]John Fenton. Handbook of Automotive Powertrain and Chassis Design. 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