汽車前驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計

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1、本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計汽車前驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計 系部名稱： 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)班級： 車輛工程 XX 班 學(xué)生姓名： XXX 指導(dǎo)教師： XXX 職 稱： 實驗師 黑黑 龍龍 江江 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院二一三年六月The Graduation Design for Bachelors DegreeThe Structural Design of The Car Front Drive AxleCandidate：XXXSpecialty： Vehicle EngineeringClass：XXSupervisor：Experimentalist XXHeilongjiang Institute

2、 of Technology2013-06Harbin黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計摘 要隨著現(xiàn)代車型的發(fā)展，普通汽車已經(jīng)逐漸走進每個人的生活中。車橋設(shè)計是汽車設(shè)計中重要的環(huán)節(jié)之一，國產(chǎn)驅(qū)動橋在國內(nèi)市場占據(jù)了絕大部分份額，但仍有一定數(shù)量的車橋依賴進口，國產(chǎn)車橋與國際先進水平仍有一定差距。本次設(shè)計首先通過查閱近幾年來有關(guān)國內(nèi)外前驅(qū)動橋設(shè)計的文獻資料，綜合所學(xué)專業(yè)知識，了解并掌握了汽車前驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)及工作原理，根據(jù)所給的汽車參數(shù)制定了相應(yīng)的設(shè)計方案。然后通過查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、手冊資料，確定了驅(qū)動橋的主要零部件的主要設(shè)計參數(shù)，完成轉(zhuǎn)向器、萬向節(jié)、主減速器、差速器、半軸及橋殼的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計計算，并進行相應(yīng)校

3、核，再根據(jù)所計算選取的參數(shù)畫出了轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋的整體裝配圖、差速器裝配圖以及部分零件圖。關(guān)鍵詞：前驅(qū)動；轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋；主減速器；差速器；半軸；橋殼黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計ABSTRACTAs the development of the auto industry, car has gradually become part of everyones life. Axle design is one of the important parts of automotive design, domestic drive axle in the domestic market accounted f

4、or the lions share, but there is still a certain number of axles dependent on imports, there is still a certain gap between domestic axle and the international advanced level.Firstly, this design is lookup of the domestic and international front drive axle design documents in recent years, integrate

5、d the knowledge of our expertise we had knew and mastered the cars front drive axle structure and working principle, formulated according to the vehicle parameters to the corresponding design programs.Then refered to the relevant standard, manual data to determine the main design parameters of the m

6、ain components of the drive axle, completed the structure and size of the steering, universal joints, main gear box, differential, axle and axle housing, and check, according to the calculated parameters selected to draw the overall steering drive axle assembly drawings, the differential assembly dr

7、awings as well as some parts diagram.Key words: Front drive； Steering drive axle；Main reducer； Differential； Axle； Axle housing黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計目 錄摘 要.ABSTRACT.第 1 章 緒 論.11.1 前言.11.1.1 概論.11.1.2 預(yù)期的成果.11.2 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及現(xiàn)狀的介紹.11.3 本設(shè)計的目的與意義.31.4 本設(shè)計的主要內(nèi)容.3第 2 章 驅(qū)動橋的設(shè)計.52.1 驅(qū)動橋參數(shù).52.2 驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)方案.52.3 本章小結(jié) .7第三章

8、 主減速器設(shè)計.83.1 主減速器的結(jié)構(gòu)型式.83.1.1 主減速器的減速形式 .83.1.2 主減速器的齒輪類型 .83.1.3 主減速器主、從動錐齒輪的支承方案 .93.2 主減速器基本參數(shù)選擇與設(shè)計計算.93.2.1 主減速比的確定 .90i3.2.2 主減速器齒輪計算載荷的確定 .93.2.3 主減速器齒輪基本參數(shù)的選擇 .123.3 主減速器螺旋錐齒輪的強度計算 .173.3.1 單位齒長上的圓周力.173.3.2 輪齒的彎曲強度計算.183.3.3 輪齒的接觸強度計算.19黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計3.4 主減速器錐齒輪軸承的載荷計算與型號選擇 .203.4.1 錐齒輪齒面上的作

9、用力 .203.4.2 錐齒輪的軸向力和徑向力計算 .213.4.3 錐齒輪軸的軸徑選擇 .223.4.4 錐齒輪軸承載荷的計算 .233.5 主減速器齒輪的材料及熱處理 .253.6 主減速器的潤滑 .253.7 本章小結(jié) .26第 4 章 差速器設(shè)計.284.1 差速器齒輪基本參數(shù)選擇.294.2 差速器齒輪與強度計算.324.3 錐形摩擦盤的設(shè)計.334.4 本章總結(jié) .36第 5 章 半軸設(shè)計與萬向節(jié)選擇.375.1 半軸的型式.375.2 半軸尺寸選取 .375.3 半軸的強度驗算.385.4 半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及材料與熱處理.395.5 萬向節(jié)結(jié)構(gòu)選擇 .405.6 萬向節(jié)尺寸計算.4

10、15.7 萬向節(jié)的材料及熱處理.425.8 本章總結(jié) .42第 6 章 驅(qū)動橋殼設(shè)計.436.1 驅(qū)動橋殼的選擇 .436.2 本章小結(jié) .43結(jié) 論.44參考文獻.45致 謝.46黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計1第 1 章 緒 論1.1 前言本課題針對城市普通轎車轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋的設(shè)計。設(shè)計的主要任務(wù)是完成轎車的前轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋設(shè)計，包括驅(qū)動半軸，萬向節(jié)，橋殼，車輪等部件，協(xié)調(diào)設(shè)計車輛的全局。1.1.1 概論1. 本課題解決的主要問題設(shè)計出符合課題要求的前轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋。汽車傳動系的總?cè)蝿?wù)是傳遞發(fā)動機的動力，使之適應(yīng)于汽車行駛的需要。在一般汽車的機械式傳動中，有了變速器還不能完全解決發(fā)動機特性與汽車行駛要求

11、間的矛盾和結(jié)構(gòu)布置上的問題。首先是因為絕大多數(shù)的發(fā)動機在汽車上的縱向安置的，為使其轉(zhuǎn)矩能傳給左、右驅(qū)動車輪，必須由驅(qū)動橋的主減速器來改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，同時還得由驅(qū)動橋的差速器來解決左、右驅(qū)動車輪間的轉(zhuǎn)矩分配問題和差速要求。其次，需將經(jīng)過變速器、傳動軸傳來的動力，通過驅(qū)動橋的主減速器，進行進一步增大轉(zhuǎn)矩、降低轉(zhuǎn)速的變化。因此，要想使汽車驅(qū)動橋的設(shè)計合理，首先必須選好傳動系的總傳動比，并恰當(dāng)?shù)貙⑺峙浣o變速器和驅(qū)動橋。2. 本課題的設(shè)計總體思路一些汽車提供行駛的平穩(wěn)性而采用獨立懸掛而采用斷開式驅(qū)動橋的橋殼。對載貨汽車，由于它們有時會遇到坎坷不平的壞路面，要求它們的驅(qū)動橋有足夠的離地間隙，以滿足汽

12、車在通過性方面的要求。驅(qū)動橋的噪聲主要來自齒輪及其他傳動機件。提高它們的加工精度、裝配精度，增強齒輪的支承剛度，是降低驅(qū)動橋工作噪聲的有效措施。驅(qū)動橋各零部件在保證其強度、剛度、可靠性及壽命的前提下應(yīng)力求減小簧下質(zhì)量，以減小不平路面對驅(qū)動橋的沖擊載荷，從而改善汽車行駛的平順性。1.1.2 預(yù)期的成果掌握汽車前驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)及工作原理，基于所給定的主要零部件的主要設(shè)計參數(shù)，完成轉(zhuǎn)向器、萬向節(jié)和自由輪轂、主減速器、差速器、半軸及橋殼的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計計算，并進行相應(yīng)校核。要求設(shè)計規(guī)范合理，計算準(zhǔn)確，并計算機輔助繪圖畫出裝配圖和零件圖，編寫設(shè)計說明書。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計21.2 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及

13、現(xiàn)狀的介紹目前國產(chǎn)驅(qū)動橋在國內(nèi)市場占據(jù)了絕大部分份額，但仍有一定數(shù)量的車橋依賴進口，國產(chǎn)車橋與國際先進水平仍有一定差距。國內(nèi)車橋長的差距主要體現(xiàn)在設(shè)計和研發(fā)能力上，目前有研發(fā)能力的車橋廠家還不多，一些廠家僅僅停留在組裝階段。實驗設(shè)備也有差距，比如工程車和牽引車在行駛過程中，齒輪嚙合接觸區(qū)的形狀是不同的，國外先進的實驗設(shè)備能夠模擬這種狀態(tài)，而我國現(xiàn)在還在摸索中。在具體工藝細(xì)節(jié)方面，我國和世界水平的差距還比較大，歸根結(jié)底后橋的共用時承載和驅(qū)動。在這兩方面，今年來出現(xiàn)了一些新的變化。另外，在結(jié)構(gòu)方面，單級驅(qū)動橋的使用比例越來越高；技術(shù)方面，輕量化、舒適性的要求將逐步提高?？傮w而言，現(xiàn)在汽車向節(jié)能、環(huán)

14、保、舒適等方面發(fā)展的趨勢，要求車橋向輕量化、大扭矩、低噪聲、寬速比、壽命長和低生產(chǎn)成本。為適應(yīng)不斷完善社會主義市場經(jīng)濟體制的要求以及加入世貿(mào)組織后國內(nèi)外汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新形勢，推進汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級，全面提高汽車產(chǎn)業(yè)國際競爭力，滿足消費者對汽車產(chǎn)品日益增長的需求，促進汽車產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，特制定汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策。通過該政策的實施，使我國汽車產(chǎn)業(yè)在 2010 年前發(fā)展成為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，為實現(xiàn)全面建設(shè)小康社會的目標(biāo)做出更大的貢獻。政府職能部門依據(jù)行政法規(guī)和技術(shù)規(guī)范的強制性要求，對汽車、農(nóng)用運輸車(低速載貨車及三輪汽車，下同)、摩托車和零部件生產(chǎn)企業(yè)及其產(chǎn)品實施管理，規(guī)范各類經(jīng)濟主體在汽車產(chǎn)業(yè)領(lǐng)

15、域的市場行為。低速載貨汽車，在汽車發(fā)展趨勢中，有著很好的發(fā)展前途。生產(chǎn)出質(zhì)量好，操作簡便，價格便宜的低速載貨汽車將適合大多數(shù)消費者的要求。在國家積極投入和支持發(fā)展汽車產(chǎn)業(yè)的同時，能研制出適合中國國情，包括道路條件和經(jīng)濟條件的車輛，將大大推動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和社會經(jīng)濟的提高。在新政策汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策中，我國要成為世界主要汽車制造國，汽車產(chǎn)品滿足國內(nèi)市場大部分需求并批量進入國際市場；汽車生產(chǎn)企業(yè)要形成若干馳名的汽車、摩托車和零部件產(chǎn)品品牌；通過市場競爭形成幾家具有國際競爭力的大型汽車企業(yè)集團等等。同時，在這個新的汽車產(chǎn)業(yè)政策描繪的藍圖中，還包含許多涉及產(chǎn)業(yè)素質(zhì)提高和市場環(huán)境改善的綜合目標(biāo)，著實令人鼓

16、舞。然而，不可否認(rèn)的是，國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀離產(chǎn)業(yè)政策的目標(biāo)還有相當(dāng)?shù)木嚯x。自 1994 年汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策頒布并執(zhí)行以來，國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)有了顯著變化，企業(yè)規(guī)模效益有了明顯改善，產(chǎn)業(yè)集中度有了一定程度提高。但是，長期以來困擾中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的散、亂和低水平重復(fù)建設(shè)問題，還沒有從根本上得到解決。多數(shù)企業(yè)家預(yù)計，在新的汽車產(chǎn)業(yè)政策的鼓勵下，將會有越來越多的汽車生產(chǎn)企業(yè)按照市場規(guī)律組成企業(yè)聯(lián)盟，實現(xiàn)優(yōu)勢互補和資黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計3源共享。1.3 本設(shè)計的目的與意義隨著現(xiàn)代車型的多樣化、個性化的需求與發(fā)展，越野車以其優(yōu)越的克服惡劣環(huán)境的能力吸引著大眾的視線。而車橋設(shè)計是汽車設(shè)計中重要的環(huán)節(jié)之

17、一。轉(zhuǎn)向橋，是指承擔(dān)轉(zhuǎn)向任務(wù)的車橋。一般汽車的前橋是轉(zhuǎn)向橋。四輪轉(zhuǎn)向汽車的前后橋，都是轉(zhuǎn)向橋。它利用車橋中的轉(zhuǎn)向節(jié)使兩端的車輪偏轉(zhuǎn)一定的角度，以實現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向。它除承擔(dān)汽車的垂直載荷外，還承受縱向力和側(cè)向力及這些力造成的力矩。轉(zhuǎn)向橋通常位于汽車前部，因此也常稱為前橋。各種車型的轉(zhuǎn)向橋結(jié)構(gòu)基本相同，主要由前梁，轉(zhuǎn)向節(jié)組成。汽車驅(qū)動橋位于傳動系的末端，其基本功用是增大由傳動軸或直接從變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)矩合理的分配給左、右驅(qū)動車輪具有汽車行駛運動學(xué)所要求的差速功能；同時，驅(qū)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。驅(qū)動橋一般由主減速器，差速器，驅(qū)動車輪的傳動裝置和橋殼組成。

18、對于前輪驅(qū)動汽車和全輪驅(qū)動汽車，前橋既要轉(zhuǎn)向，又要傳遞動力，叫做轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋。通過本題目的設(shè)計，學(xué)生可綜合運用汽車構(gòu)造 、 汽車?yán)碚?、 汽車設(shè)計 、 機械設(shè)計 、汽車制造工藝學(xué)等課程的知識，使學(xué)生掌握運用標(biāo)準(zhǔn)、手冊和查閱相關(guān)技術(shù)資料等，培養(yǎng)汽車設(shè)計技能，達到綜合訓(xùn)練的效果。由于本題目模擬工程一線實際情況，學(xué)生通過畢業(yè)設(shè)計可與工程實踐直接接觸，使學(xué)生學(xué)會從工程一線的角度出發(fā)，合理選擇各總成的結(jié)構(gòu)類型，制定設(shè)計方案，正確地分析、計算、校核，并考慮制造工藝、經(jīng)濟、使用、維修等問題，培養(yǎng)未來工作的綜合能力，從而可以提高學(xué)生解決實際問題的能力。1.4 本設(shè)計的主要內(nèi)容本次設(shè)計主要是通過查閱近幾年來有關(guān)國

19、內(nèi)外前驅(qū)動橋設(shè)計的文獻資料，綜合所學(xué)專業(yè)知識進行設(shè)計，所要完成的主要任務(wù)如下：(1)通過比較不同方案和方法選取最佳方案進行設(shè)計，掌握汽車前驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)及工作原理；(2)基于給定的參數(shù)確定主要零部件的主要設(shè)計參數(shù)，完成轉(zhuǎn)向器、萬向節(jié)和自由輪轂、主減速器、差速器、半軸及橋殼的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計計算，并進行相應(yīng)校核；(3)用計算機輔助繪圖畫出裝配圖和零件圖，并編寫設(shè)計說明書。1.5 本章小結(jié)首先，介紹了驅(qū)動橋在國內(nèi)的現(xiàn)狀，雖然國產(chǎn)驅(qū)動橋在國內(nèi)市場占據(jù)了絕大部分份額，但仍有一定數(shù)量的車橋依賴進口，國產(chǎn)車橋與國際先進水平仍有一定差距。以黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計4及在如此嚴(yán)酷的競爭環(huán)境下國內(nèi)企業(yè)的對策。然后

20、，本章主要介紹了本次課題設(shè)計的目的與意義是學(xué)生可綜合運用汽車構(gòu)造、 汽車?yán)碚?、 汽車設(shè)計 、 機械設(shè)計 、 汽車制造工藝學(xué)等課程的知識，使學(xué)生掌握運用標(biāo)準(zhǔn)、手冊和查閱相關(guān)技術(shù)資料等，培養(yǎng)汽車設(shè)計技能，達到綜合訓(xùn)練的效果。使學(xué)生學(xué)會從工程一線的角度出發(fā)，合理選擇各總成的結(jié)構(gòu)類型，制定設(shè)計方案，正確地分析、計算、校核，并考慮制造工藝、經(jīng)濟、使用、維修等問題，培養(yǎng)未來工作的綜合能力，從而可以提高學(xué)生解決實際問題的能力。 最后，明確了本次課程設(shè)計主要內(nèi)容為：(1)通過比較不同方案和方法選取最佳方案進行設(shè)計，掌握汽車前驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)及工作原理；(2)基于給定的參數(shù)確定主要零部件的主要設(shè)計參數(shù)，完成轉(zhuǎn)向器、

21、萬向節(jié)和自由輪轂、主減速器、差速器、半軸及橋殼的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計計算，并進行相應(yīng)校核；(3)用計算機輔助繪圖畫出裝配圖和零件圖，并編寫設(shè)計說明書。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計5第 2 章 驅(qū)動橋的設(shè)計2.1 驅(qū)動橋參數(shù)汽車的主要參數(shù)包括尺寸參數(shù)，質(zhì)量參數(shù)和汽車性能參數(shù)。汽車的主要尺寸參數(shù)有車身長度、車身寬度、軸距、前輪距、后輪距、離地最小間隙等。汽車的質(zhì)量參數(shù)包括整車整備質(zhì)量、汽車總質(zhì)量、載客量、軸荷分配等。汽車性能參數(shù)主要有動力性參數(shù)、燃油經(jīng)濟性參數(shù)、最大功率、最大扭矩、通過性幾何參數(shù)，操作穩(wěn)定性參數(shù)，制動性參數(shù)等?；緟?shù)項目數(shù)據(jù)單位車身長度4600mm車身寬度1855mm軸距2660mm整

22、體質(zhì)量1590kg前輪距1560mm后輪距1560mm離地最小間隙最大功率最大扭矩最高車速主減速比前輪胎規(guī)格后輪胎規(guī)格190125/6000224/4001805.791225/65R17225/65R17mmkw/rpmNm/rpmKm/h2.2 驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)方案在選擇驅(qū)動橋總成的結(jié)構(gòu)型式時，應(yīng)當(dāng)從所設(shè)計汽車的類型及使用、生產(chǎn)條件出發(fā)，并和所設(shè)計汽車的其他部件，尤其是懸架的結(jié)構(gòu)型式與特性相適應(yīng)，以共同保證整個汽車預(yù)期使用性能的實現(xiàn)。驅(qū)動橋的總成的結(jié)構(gòu)型式，按其總體布置來說有三種：普通的非斷開式驅(qū)動橋、帶有擺動半軸的非斷開式驅(qū)動橋合和斷開式驅(qū)動橋。驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)形式與驅(qū)動車輪的懸架形式密切相關(guān)。

23、當(dāng)車輪采用非獨立懸架時，黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計6驅(qū)動橋應(yīng)為非斷開式(或稱為整體式)，即驅(qū)動橋是一根連接左右驅(qū)動車輪的剛性空心梁，而主減速器、差速器及車輪傳動裝置(由左、右半軸組成)都裝在它里面。當(dāng)采用獨立懸架時，為保證運動協(xié)調(diào)，驅(qū)動橋應(yīng)為斷開式。這種驅(qū)動橋無剛性的整體外殼，主減速器及其殼體裝在車架或車身上，兩側(cè)驅(qū)動車輪則與車架或車身作彈性聯(lián)系，并可彼此獨立地分別相對于車架或車身作上下擺動，車輪傳動裝置采用萬向傳動機構(gòu)。為了防止運動干涉，應(yīng)采用花鍵軸或一種允許兩軸能有適量軸向移動的萬向傳動機構(gòu)。非斷開式驅(qū)動橋的橋殼是一跟支承在左右驅(qū)動車論上的剛性空心梁，而主減速器、差速器及半軸等傳動機件都

24、裝在其中。這時，整個驅(qū)動橋和驅(qū)動車輪的質(zhì)量以及傳動軸的部分質(zhì)量都是屬于汽車的非懸掛質(zhì)量，使汽車的非懸掛質(zhì)量較大，這是普通非斷開式驅(qū)動橋的一個缺點。整個驅(qū)動橋通過彈性懸架與車架連接。非斷開式驅(qū)動橋的整個驅(qū)動橋和驅(qū)動車輪的質(zhì)量以及傳動軸的部分質(zhì)量都是屬于汽車的非懸掛質(zhì)量。因此，在汽車的平順性、操縱穩(wěn)定性和通過性等方面不如斷開式驅(qū)動橋。12圖 2.1 非斷開式驅(qū)動橋圖 2.2 斷開式驅(qū)動橋黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計7因本車為中檔 SUV 轎車，采用的為斷開時驅(qū)動橋，即采用獨立懸掛式。斷開式驅(qū)動橋的簧下質(zhì)量較小，又與獨立懸掛相配合，致使驅(qū)動車輪與地面的接觸情況及對各種地形的適應(yīng)性比較好，獨立懸架驅(qū)動

25、橋結(jié)構(gòu)雖然叫復(fù)雜，但可以大大提高汽車在不平路面上的行駛平順性，減小車輪和車橋上的動載荷及零件的損壞，提高其可靠性及使用壽命。2.3 本章小結(jié)首先本章主要介紹了汽車的主要參數(shù)包括尺寸參數(shù)，質(zhì)量參數(shù)和汽車性能參數(shù)，以及本次驅(qū)動橋設(shè)計所給定的汽車的參數(shù)。最后介紹了汽車驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)類型主要分為普通的非斷開式驅(qū)動橋、帶有擺動半軸的非斷開式驅(qū)動橋和斷開式驅(qū)動橋，分析并選擇了本次設(shè)計的驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)方案為斷開式驅(qū)動橋。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計8第三章 主減速器設(shè)計主減速器是汽車傳動系中減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩的主要部件，它是依靠小齒輪與大齒輪嚙合，通過大的傳動比來增加扭矩。主減速器類型較多，有單級、雙級、雙速、

26、輪邊減速器等。3.1 主減速器的結(jié)構(gòu)型式3.1.1 主減速器的減速形式單級主減速器：由于單級主減速器具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、尺寸緊湊及制造成本低廉的優(yōu)點，廣泛用在主減速比 i07.6 的各種中、小型汽車上。根據(jù)本次課程設(shè)計所給的主傳動比 i050 符合要求。(2) 節(jié)圓直徑的選擇可根據(jù)文獻1推薦的從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩中取較小值按經(jīng)驗公式選出：=245mm (3-7) 3322325214cdTKd式中：d2從動錐齒輪的節(jié)圓直徑，mm；Kd2直徑系數(shù)，Kd2=13.015.3；Tc計算轉(zhuǎn)矩，Nm; Tc 為 3252 Nm根據(jù)該式可知從動錐齒輪大端分度圓直徑的取值范圍為 192.6mm247.20

27、mm.參考文獻5中推薦當(dāng)以擋傳遞時，節(jié)圓直徑應(yīng)大于或等于以下兩式算得數(shù)值maxeT2d中較小值：黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計14mmiiTdge243791. 5883. 3224346. 0346. 00max21mmrGdr19436215. 01024185. 0346. 085. 0346. 022即在本設(shè)計中需使200mm2d當(dāng)以直接傳遞時，則需滿足以下條件maxeT2dmmiTde207791. 5224574. 0574. 00max2最后根據(jù)上兩式中所選得的值中的較大者，即可取=245mm2d2d(3) 齒輪端面模數(shù)的選擇d2選定后，可按式 m=d2/z2算出從動錐齒輪大端端面

28、模數(shù)為 4.71，并用下式校核： (3-8)93. 544. 43252)4 . 03 . 0(33TcKmm式中：Tc計算轉(zhuǎn)矩，Nm ，3252Nm；Km模數(shù)系數(shù)，取 Km=0.3-0.4。由(2-7)可得模數(shù)的取值范圍為 4.445.93,故模數(shù)取 4.71 合適。(4) 齒面寬的選擇汽車主減速器螺旋錐齒輪與雙曲面齒輪的從動齒輪齒面寬 F(mm)推薦為10：F=0.155d2 (3-9)=0.155 24537.98mm 式中：d2從動齒輪節(jié)圓直徑，245mm。 并且 B 要小于 10m即 47.1mm。 考慮到齒輪強度要求取 40mm。 小錐齒輪的齒面寬一般要比大錐齒輪的大 10%,故取

29、 44mm。(5)雙曲面齒輪的偏移距 EE 值過大將使齒面縱向滑動過小，從而引起齒面早期磨損和擦傷；E 值過小則不能發(fā)揮雙曲面齒輪傳動的特點。轎車、輕型客車和輕型載貨汽車主減速器的 E 值，不應(yīng)超過從動齒輪節(jié)錐距 A0的 40%(接近于從動齒輪節(jié)圓直徑 d 2的 20%)；而載貨汽車、越野汽車和公共汽車等重負(fù)荷傳動，E 則不應(yīng)超過從動齒輪節(jié)錐距 A0的 20%(或取 E 值為 d：的 10%12%，且一般不超過 12%)。傳動比愈大則 E 也應(yīng)愈大，大傳動比的雙曲面齒輪傳動，偏移距 E 可達從動齒輪節(jié)圓直徑 d2的 2030。但當(dāng) E黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計15大干 d2的 20時，應(yīng)檢查

30、是否存在根切。該車屬輕負(fù)荷傳動，故取 E 為 49mm。雙曲面齒輪的偏移可分為上偏移和下偏移兩種。由從動齒輪的錐頂向其齒面看去，并使主動齒輪處于右側(cè)，如果主動齒輪在從動齒輪中心線的上方，則為上偏移；在從動齒輪中心線下方，則為下偏移如果主動齒輪處于左側(cè)，則情況相反，本次設(shè)計選擇的是上偏移。(6)螺旋方向從動齒輪的錐頂向其齒面看去并使主動齒輪處于右側(cè)，這時如果主動齒輪在從動齒輪中心線上方時，則為上偏移，在下方時則為下偏移。雙曲面齒輪的偏移方向與其輪齒的螺旋方向間有一定的關(guān)系：下偏移時主動齒輪的螺旋方向為左旋，從動齒輪為右旋；上偏移時主動齒輪為右旋，從動齒輪為左旋。該車取下偏移主動齒輪為左旋，從動齒

31、輪為右旋。(7) 齒輪法向壓力角的選擇法向壓力角大些可以增加齒輪強度，減少齒輪不發(fā)生根切的最小齒數(shù)，在格里森制規(guī)定中，轎車主減速器螺旋錐齒輪的法向壓力角選用 1430或 16；載貨汽車和重型汽車的法向壓力角則應(yīng)分別選用 20或 2230。對于雙曲面齒輪，由于其主動齒輪輪齒兩側(cè)的法向壓力角不等，因此應(yīng)按平均壓力角考慮，載貨汽車選用 2230的平均壓力角，轎車選用 19或 20的平均壓力角。當(dāng) zl8 時，其平均壓力角均選用2115。因此在本次設(shè)計中取齒輪法向壓力角為 16。(8)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，輪齒小端的螺旋角最小，汽車主減速器弧齒錐齒輪螺旋角或雙曲面齒輪副

32、的平均螺旋角一般為 3540。乘用車選用較大的以保證較大的，使運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低；商務(wù)車選用較小的值以防F止軸向力過大，通常取 35，在本設(shè)計中我們選取的螺旋角即為 35。表 3-1 圓弧螺旋錐齒輪的幾何尺寸計算用表序號項目計算說明結(jié)果1主動齒輪齒數(shù)Z192從動齒輪齒數(shù)Z2523端面模數(shù)m4.71黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計164齒面寬F=0.155d2; 10Fm405齒工作高1ghH m7.77156齒全高單位 mm2hH m8.62877法向壓力角168軸交角909節(jié)圓直徑；11dmz22dmz42.39；244.410節(jié)錐角；112arctanzz22909.817；80.18311節(jié)錐

33、距120122sin2sinddA26.38712周節(jié)3.1416tm14.79713齒頂高；12ghhh2ahK m5.925；1.79014齒根高；11hhh22hhh14.554；6.83915徑向間隙gchh0.857216齒根角；110arctanhA220arctanhA28.879；14.53017面錐角；0112022124.347；109.06218根錐角；111R222R-19.062；65.65319外圓直徑；011112cosddh47.387；黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計17022222cosddh245.01020節(jié)錐頂點至齒輪外緣距離；20111sin2dh102

34、22sin2dh121.898；19.43621理論弧齒厚；12sts 2KsS m10.897；3.90022齒側(cè)間隙B0.15523螺旋角3524螺旋方向主動齒輪為左旋；從動齒輪為右旋25驅(qū)動齒輪小齒輪26旋轉(zhuǎn)方向主動齒輪順時針；從動齒輪逆時針3.3 主減速器螺旋錐齒輪的強度計算3.3.1 單位齒長上的圓周力在汽車工業(yè)中，主減速器齒輪的表面耐磨性，常常用于其輪齒上的假定單位壓力即單位齒長的圓周力的估算，即 (3-10)FPp 式中：p單位齒長上的圓角力，Nmm；P作用在齒輪上的圓周力，N，按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩 Teamx和最大附著力矩 兩種載荷工況進行計算，N；2rGrF從動齒輪的齒面寬，mm

35、。按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩計算時：黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計18 (3-11)3max1102egTipdF3224 3.833 101012.7342.39402893 1.251116.25NN式中：Temax發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，Nm；這里是 224Nmig變速器傳動比，這里為 3.833；d1主動齒輪節(jié)圓直徑，42.39mm。F從動齒輪的齒面寬，40mm按最大附著力矩計算時： (3-12)322102rGrpdF 310241 0.85 0.3622 10645.03893244.4402NN式子中：汽車滿載時一個驅(qū)動橋給水平地面的最大負(fù)荷，N；這里取 10241N2G輪胎與地面的附著系數(shù)，按表

36、2-3 取 0.85輪胎的滾動半徑這里取 0.3622mrr主減速器從動齒輪節(jié)圓直徑，244.4mm2d許用單位齒長上的圓周力如下表 3.2表 3.2 許用單位齒長上的圓周力1按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩計算1 檔2 檔直接檔按最大附著力矩計算附著系數(shù)轎車8935363218930.85貨車142925014290.85公共汽車9822140.85黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計19牽引汽車5362500.65目前，由于技術(shù)的進步，可在上述許用值的基礎(chǔ)上增加 10%25%，從上可知設(shè)計的齒輪符合要求。3.3.2 輪齒的彎曲強度計算汽車主減速器螺旋錐齒輪的計算彎曲應(yīng)力 (Nmm2) 為：w (3-13)3010

37、2JDMFKKKKTSvmscw按(Tje、Tjh)較小值校核主動齒輪的彎曲強度：302210csmwvTKKKKF z mJ 22 635 1 0.6562 1.11 44 9 4.710.214487.620MPa700MPa 從動齒輪的彎曲強度校核：302210csmwvTKKKKF z mJ 22 3252 1 0.6562 1.11 44 52 4.710.265383.936 MPa700MPa 式中：Tc齒輪的計算轉(zhuǎn)矩，Nm，對于主動齒輪還需將上述計算轉(zhuǎn)矩?fù)Q算到主動齒輪上；主動輪上為 635 Nm，從動輪為 3252 Nm。K0超載系數(shù)；取 1Ks尺寸系數(shù)，反映材料性質(zhì)的不均勻性

38、，與齒輪尺寸及熱處理等有關(guān)。當(dāng)端面模數(shù) m1.6mm 時，Ks=0.6562；44 .25/mKm載荷分配系數(shù)，當(dāng)兩個齒輪均用騎馬式支承型式時，Km1.001.10；當(dāng)一個齒輪用騎馬式支承時，Km1.101.25。支承剛度大時取小值；Km取 1.1Kv質(zhì)量系數(shù)，對于汽車驅(qū)動橋齒輪，當(dāng)輪齒接觸良好、周節(jié)及徑向跳動精度高時，可取 Kv1；黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計20F計算齒輪的齒面寬，45mm；Z計算齒輪的齒數(shù)；m端面模數(shù)，mm；J計算彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)，主動齒輪為 0.214，從動齒輪 0.2653.3.3 輪齒的接觸強度計算圓錐齒輪的計算接觸應(yīng)力 (MPa)為：j (3-14)FJKKK

39、KKTdCvfmsjzxpj3011020.53232.62 1 0.6562 1 1042.391 40 0.147396.522800MPaMPa 式中:Tz、Tc分別為主動齒輪的工作轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩，Nm；Cp材料的彈性系數(shù)，對于鋼制齒輪副取 232.6N1/2mm；d1主動齒輪節(jié)圓直徑，42.39mm；Kf表面質(zhì)量系數(shù)，對于制造精確的齒輪可取 Kf=1；F齒面寬，40mm，取齒輪副中的較小值(一般為從動齒輪齒面寬)；J 一一計算接觸應(yīng)力的綜合系數(shù)，取 0.147主、從動齒輪的接觸應(yīng)力是相同的。當(dāng)按日常行駛轉(zhuǎn)矩計算時，許用接觸應(yīng)jmT力為 1750MPa；當(dāng)按計算轉(zhuǎn)矩和計算時，許用接觸應(yīng)力

40、為 2800MPa。計算時jeTjT應(yīng)將上述計算轉(zhuǎn)矩?fù)Q算到主動齒輪上。3.4 主減速器錐齒輪軸承的載荷計算與型號選擇3.4.1 錐齒輪齒面上的作用力齒寬中點處的圓周力： (3-15)m2dTF 式中： T作用在該齒輪上的轉(zhuǎn)矩，作用在主減速器主動齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩見下式5：黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計21313333332223111max)100(.)100()100()100(1001tRgRiRtgitgitgiedzfiffiffiffifTT33331656060502240.8 3.92.5 2.7716 1.971.4 80.7100100100100100171.0374 N m其

41、中： -發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩maxeT-變速器在各擋的使用率，參考文獻5的表 3-14 選取iRiiiffff.,321-變速器各擋的傳動比gRgggiiii.,321-變速器在各擋時發(fā)動機轉(zhuǎn)矩利用率，參考文獻5的表 3-41 選取tRtttffff.,321其中，為變速器處于第 i 檔時的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩maxeeiTiTTfeiT所以主動錐齒輪的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩為=171.0374 NmdzTT 1該齒輪齒面寬中點的分度圓直徑md主動齒輪有： (3-16)221sinRmmFdd=204.6-40 sin65.653=168.16從動齒輪有： (3-17)222Finddm=244.4-40 sin80.18

42、3=204.6 mm 最后解得 ； 2452N1FN 20152F式(3-16)與(3-17)中：從動齒輪齒面寬F從動齒輪節(jié)錐角2黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計223.4.2 錐齒輪的軸向力和徑向力計算1. 軸向力主動齒輪： (3-18)cossinsin(tancos1FFaz 2452tan16 sin9.817sin35 cos9.817cos351877.5 N從動齒輪： (3-19)cossinsin(tancos2FFac 2015tan16 sin80.183sin35 cos80.183cos353082.7 N2. 徑向力：主動齒輪： (3-20)sinsincos(tanco

43、s1FFRz 2452tan16 cos9.817sin35 sin9.817cos35649.1 N從動齒輪： (3-21) )sinsincos(tancos2FFRc 2015tan16 cos80.183sin35 sin80.183cos357412.7 N上述的 4 式中：錐齒輪的法向壓力角 16；螺旋角 35：節(jié)錐角主動輪為 9.817從動輪為 80.1833.4.3 錐齒輪軸的軸徑選擇當(dāng)錐齒輪齒面所受的圓周力、軸向力與徑向力計算確定后，根據(jù)主減速器軸承的黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計23布置尺寸，即可求出軸承所受的載荷。主動錐齒輪軸的材料選用 40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理。由文獻13查表

44、 7-1 得材料的強度極限 =700MPa；查表 7-12 得 =65MPa Bb1=45MPa。 由材料力學(xué)可知，軸受轉(zhuǎn)矩作用時，其強度條件為可以推出軸所滿足條件的最小直徑： (3-22) 3minnPcdT3600010027.52125mm其中 c 由文獻13的表 7-11 中取得 c=100；n 分別為發(fā)動機的額定功率和轉(zhuǎn)TP速，其值由表 2-1 中可得。即取=30 mm。 mind由裝配關(guān)系可以得出最小直徑的位置是安裝導(dǎo)向軸承的，所以確定導(dǎo)向軸承的型號為 31306 的圓錐滾子軸承。再根據(jù)小齒輪軸和差速器的設(shè)計，小齒輪軸的軸承選用的圓錐滾子軸承的型號為 32007，差速器軸承選用的圓

45、錐滾子軸承型號為 3221611。3.4.4 錐齒輪軸承載荷的計算較遠處軸承的載荷8,11：徑向力： (3-23)2121)5 . 0()(1maZRZAdFbFbFaR 2212452 45649.1 450.5 1877.5 168.161451168.9 N軸向力： AA= =1877.5 NazF較近處軸承的載荷徑向力： (3-24)2121)5 . 0()(1maZRZBdFcFcFaR 2212452 190649.1 1900.5 1877.5 168.161453752.8 N黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計24軸向力： AB=0式(3-23)-(3-24)中：a=145mm;b=

46、45mm;c=190mm則較遠處軸承的當(dāng)量載荷Q1= (3-25)YAXR 其中對于單列圓錐滾子軸承，當(dāng)e 時，X=0.4；Y 值及判斷參數(shù) e 參考軸承手冊或產(chǎn)品樣本RA此設(shè)計中=e=0.546 時，X=0.4；Y=0.54RA9 .11685 .1877tan5 . 1所以0.4 1168.90.54 1877.52494.07QN此時對于 31306 型軸承，由文獻13可查的它的額定動載荷 c=52.5kN，則軸承的壽命 (3-26)(60106QfcfnLpth10/36100.90 52.5 100060 367.251.5 2494.0721274.5h式中：溫度系數(shù)，取 0.90

47、tf載荷系數(shù)，對于車輛，可取=1.2-1.8，此設(shè)計取 1.5pfpf壽命指數(shù)，滾子軸承取 10/3n軸承的計算轉(zhuǎn)速： ramrvn66. 2=2.66 50/0.36215=367.25 r/min輪胎的滾動半徑rr黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計25汽車的平均行駛速度，km/h；對于轎車取為 50-55km/h；對于載貨汽車amv和公共汽車可取為 30-35km/h同理，較近處軸承選用 32007 型，它的當(dāng)量載荷 Q2=1168.9 N，額定動ARc=43.2KN此時此軸承的壽命=40760h。hL由參考文獻5可知軸承的額定壽命 (3-27)amhvsL 300000600050h式中：s汽

48、車的大修里程，km .小排量乘用車及客、貨車的大修里程一般 15 萬 km以上，大修壽命較低；排量較大的乘用車，總質(zhì)量較大的貨車、客車大修里程一般在30 萬 km 以上，大修壽命較長；總質(zhì)量大的貨車在使用質(zhì)量良好的柴油機時，大修壽命可達到(50-80)萬 km。根據(jù)車型此設(shè)計選用 30 萬 km1所以=6000 h。從上可知設(shè)計的齒輪符合要求。hL3.5 主減速器齒輪的材料及熱處理汽車驅(qū)動橋主減速器的工作相當(dāng)繁重，與傳動系其他齒輪比較，它具有載荷大、作用時間長、載荷變化多、帶沖擊等特點。其損壞形式主要有齒板彎曲折斷、齒面疲勞點蝕(剝落)、磨損和擦傷等。據(jù)此對驅(qū)動橋齒輪的材料及熱處理應(yīng)有以下要求

49、：1(1)具有高的彎曲疲勞強度和表面接觸疲勞強度以及較好的齒面耐磨性，故齒表面應(yīng)有高的硬度；(2)輪齒芯部應(yīng)有適當(dāng)?shù)捻g性以適應(yīng)沖擊載荷，避免在沖擊載荷下輪齒根部折斷；(3)鋼材的鍛造、切削與熱處理等加工性能良好，熱處理變形小或變形規(guī)律性易控制，以提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少制造成本并降低廢品率；(4)選擇齒輪材料的合金元素時要適應(yīng)我國的情況。例如，為了節(jié)約鎳、鉻等我國發(fā)展了以錳、釩、硼、鈦、鉬、硅為主的合金結(jié)構(gòu)鋼系統(tǒng)。汽車主減速器和差速器圓錐齒輪與雙曲面齒輪目前均用滲碳合金鋼制造。常用的鋼號有 20CrMnTi，22CrMNmo，20CrNiMo，20MnVB 和 20Mn2TiB。黑龍江工程學(xué)院本科生

50、畢業(yè)設(shè)計26用滲碳合金鋼制造齒輪，經(jīng)滲碳、淬火、回火后，輪齒表面硬度可高達HRC5864，而芯部硬度較低，當(dāng)端面模數(shù) m8 時為 HRC2945，當(dāng) m58時，為 1.01.4mm；m8 時，為 1.21.6mm。所以此設(shè)計中的滲碳層深度為 1.0mm由于新齒輪潤滑不良，為了防止齒輪在運行初期產(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(如磨齒或配對研磨)后均予以厚度為 0.0050.0100.020mm 的磷化處理或鍍銅、鍍錫。這種表面鍍層不應(yīng)用于補償零件的公差尺寸，也不能代替潤滑。對齒面進行噴丸處理有可能提高壽命達 25%。對于滑動速度高的齒輪，

51、為了提高其耐磨性可進行滲硫處理。滲硫處理時的溫度低，故不會引起齒輪變形。滲硫后摩擦系數(shù)可顯著降低，故即使?jié)櫥瑮l件較差，也會防止齒輪咬死、膠合和擦傷等現(xiàn)象產(chǎn)生。3.6 主減速器的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)注意主減速器主動錐齒輪的前軸承的潤滑，因為其潤堵不能靠潤滑油的飛濺來實現(xiàn)。為此，通常是在從動齒輪的前端近主動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)時的泵油作用，使?jié)櫥陀蓤A錐浪子的小端通向大端，并經(jīng)前軸承前端的回油孔流回驅(qū)動橋殼中間的油盆中，使?jié)櫥偷玫窖?/p>

52、環(huán)。這樣不但可使軸承得到良好的潤滑、散熱和清洗，而且可以保護前端的油封不被損壞。為了保證有足夠的潤滑油能流進差速器，有的采用專門的導(dǎo)油匙。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謂油，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，抽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放油塞不易被撞掉1。根據(jù)汽車行駛運動學(xué)的要求和實際的車輪、道路以及它們之間的相互關(guān)系表明：汽車在行駛過程中左右車輪在同一時間內(nèi)所滾過的行程往往是有差別的。例如，轉(zhuǎn)彎時外側(cè)車輪的行程總要比內(nèi)側(cè)的長。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(nèi)所

53、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(fù)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(qū)動車輪軸黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計27將動力傳給左右車輪，則會由于左右驅(qū)動車輪的轉(zhuǎn)速雖相等而行程卻又不同的這一運動學(xué)上的矛盾，引起某一驅(qū)動車輪產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)或滑移。這不僅會使輪胎過早磨損、無益地消耗功率和燃料及使驅(qū)動車輪軸超載等，還會因為不能按所要求的瞬時中心轉(zhuǎn)向而使操縱性變壞。此外，由于車輪與路面間尤其在轉(zhuǎn)彎時有大的滑轉(zhuǎn)或滑移，易使汽車在轉(zhuǎn)向時失去抗側(cè)滑能力而使穩(wěn)定性變壞。為了消除由于左右車輪在運動

54、學(xué)上的不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生的這些弊病，汽車左右驅(qū)動輪間都裝有差速器，后者保證了汽車驅(qū)動橋兩側(cè)車輪在行程不等時具有以不同速度旋轉(zhuǎn)的特性，從而滿足了汽車行駛運動學(xué)要求2。3.7 本章小結(jié)首先本章介紹了主減速器的結(jié)構(gòu)型式有單級減速和雙級減速兩種，由于所給條件，我們選擇了螺旋錐齒輪的單級減速，主動錐齒安放采用的是懸臂式，從動式錐齒輪采用騎馬式。其次，我們進行了主減速器基本參數(shù)的選擇，主要通過主減速比，我們計算出最低檔傳動、車輪打滑以及正常工作式的齒輪的計算載荷，并且根據(jù)這些計算載荷，我們選擇確定了主減速器齒輪的基本參數(shù)，并將齒輪的參數(shù)制定了表格用于參考。然后，我們根據(jù)所選出來的齒輪參數(shù)，我們進行了螺旋錐齒輪的

55、強度校核，計算出了單位齒長上的圓周力、輪齒的彎曲強度計算、輪齒的接觸強度計算，最后證明所選擇的圓弧錐齒輪的參數(shù)是滿足本次設(shè)計所需。再次，我們對主減速器錐齒輪軸承進行校核，算出了錐齒輪軸承軸向力和徑向力，確定了軸徑，并計算了軸承上的載荷，算出了軸承的使用壽命，證明本次設(shè)計所選擇的軸承型號是符合并滿足所給條件的。最后，我們對主減速器的齒輪材料及其熱處理方式進行選擇，采用滲碳合金鋼制造，并選擇了主減速器的潤滑方式。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計28第 4 章 差速器設(shè)計汽車行駛學(xué)的要求和實際的車輪、道路及其相關(guān)關(guān)系表明：汽車在行駛過程中左右車輪在同一時間內(nèi)所滾過的行程常常是不相等的。在左右車輪行程不等

56、的情況下，如果采用一根整體的驅(qū)動車輪軸將動力傳給左右輪，則會由于左右驅(qū)動車輪的轉(zhuǎn)速雖相等而行程卻不同的這一運動學(xué)上的矛盾，引起某一驅(qū)動車輪產(chǎn)生滑移或滑轉(zhuǎn)。最終不僅導(dǎo)致輪胎過早磨損，無益地消耗功率和燃料及使驅(qū)動車輪軸超載等，還會因為不能按所要求的瞬時中心轉(zhuǎn)向而使操作性變壞。為了消除由于左右驅(qū)動車輪在運動學(xué)上的不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生的這些弊病，汽車左右驅(qū)動輪之間都裝有差速器，以保證汽車驅(qū)動橋兩車車輪行程不等時能以相應(yīng)的不同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，從而滿足汽車行駛運動學(xué)的要求。 1軸承；2調(diào)整螺母；3,7差速器殼；4半軸齒輪墊片; 5半軸齒輪；6行星齒輪；8軸架；9長軸; 10行星齒輪止推片；11短軸圖 4.1 差速器零件

57、圖本設(shè)計采用普通的對稱式圓錐行星齒輪差速器。此種差速器由于其結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(shù)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(jié)構(gòu))，半軸齒輪及行星齒輪墊片等組成。如圖 4.1 所示。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計294.1 差速器齒輪基本參數(shù)選擇1. 行星齒輪數(shù)目的選擇1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

58、齒輪，少數(shù)汽車采用3 個行星齒輪。此設(shè)計采用 2 個行星齒輪行星齒輪球面半徑 RB(mm)的確定1圓錐行星齒輪差速器的尺寸通常決定于行星齒輪背面的球面半徑 RB，它就是行星齒輪的安裝尺寸，實際上代替了差速器圓錐齒輪的節(jié)錐距，在一定程度上表征了差速器的強度。 球面半徑可根據(jù)經(jīng)驗公式來確定： (4-1)3jBBTKR 32.9325242.965mm式中：KB行星齒輪球面半徑系數(shù)，KB=2.522.99，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越野汽車、礦用汽車取最大值；取 KB=2.9計算轉(zhuǎn)矩，Nm，取 3252 Nm。jTRB確定后，即可根據(jù)下式預(yù)選其

59、節(jié)錐距：A0=(0.980.99) RB (4-2)本次設(shè)計中我們選用較大值 42.54mm行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)的選擇1為了得到較大的模數(shù)從而使齒輪有較高的強度，應(yīng)使行星齒輪的齒數(shù)盡量少，但一般不應(yīng)少于 10。此設(shè)計行星齒輪的齒數(shù)選 z1擇 11半軸齒輪的齒數(shù)采用 1425。半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比多在 1.52 范圍內(nèi)。考慮到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) z2L、z2R之和，必須能被行星齒輪的數(shù)目 n 所整除，否則將不能安裝。因此半軸齒輪的齒數(shù)選 z用20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1先初步求出行星齒輪和半軸齒輪的節(jié)錐角、：12黑龍江工程學(xué)院本科

60、生畢業(yè)設(shè)計3028.81 (4-3) )/arctan(211zz)20/11arctan(61.19 (4-4)/arctan(122zz)11/20arctan(式中：z1、z2行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)。再根據(jù)下式初步求出圓錐齒輪的大端模數(shù)： (4-5)220110sin2sin2zAzAm4.1010/81.28sin54.422算出模數(shù)后，節(jié)圓直徑 d 即可由下式求得： (4-6)mzd 行星齒輪節(jié)圓直徑：1145.1mmmzd 10. 4半軸齒輪節(jié)圓直徑：20 4.1082.0mmmzd 齒面寬的選擇雙曲面齒輪的輪齒面寬2(mm)推薦為：bz(0.2500.300)A0(0.2500.

61、300)42.54 (4-6) 10.63512.762mm式中：d齒輪節(jié)圓直徑，mm。并且1041Fmmm考慮到齒輪強度要求取 12mm。2. 壓力角過去汽車差速器齒輪都選用 20壓力角，這時齒高系數(shù)為 1，而最少齒數(shù)是13。目前汽車差速器齒輪大都選用 2230，的壓力角，齒高系數(shù)為 0.8，最少齒數(shù)可減至 10，并且在小齒輪(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(shù)比壓力角為 20的少，故可用較大的模數(shù)以提高齒輪的強度。1此設(shè)計差速器齒輪大采用 2230的壓力角，齒高系數(shù)取 0.8行星齒輪安裝孔直徑及其深度 L

62、的確定1 (4-7) 1 . 11030lnTc黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計3133252 1098 4 65.6 1.121.444mm 式中：T0差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩，3252 Nm；n行星齒輪數(shù)；2l為行星齒輪支承面中點到錐頂?shù)木喔?，mm；，是半軸齒輪的齒25 . 0 dl 2d面寬中點的直徑，而；220.8dd支承面的許用擠壓應(yīng)力，取為 98MPa。c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1.1 21.44423.589 mm1 . 1L表 4.1 差速器齒輪的幾何參數(shù)的計算5序號項目計算公式結(jié)果1行星齒輪齒數(shù)z1應(yīng)盡量取小值,10112半軸齒輪齒數(shù)z2=1425

63、,且需滿足式(4-14)203模數(shù)m4.104齒面寬F=(0.250.30)A0; F10m125齒工作高hg=1.6m6.566齒全高h=1.788m+0.0517.38187壓力角一般汽車:a=3022o22308軸交角o9090 o9節(jié)圓直徑d1=mz1;d2=mz245.1；8210節(jié)錐角 ；; 211arctanzz122arctanzz或=90o-2128.81o ；61.19 o11節(jié)錐距Ao=2211sin2sin2dd46.79312周節(jié)t=3.1416m12.881黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計3213齒頂高mzzhhhhg212221370. 0430. 0;4.3381；

64、2.221914齒根高221 1788. 1;788. 1hmhhmh2.9927；5.108915徑向間隙051. 0188. 0mhhcg0.821816齒根角ooAhAh2211arctan;arctan3.6594；6.2309o17面錐角12022101;35.0409 ；64.849418根錐角222211;RR22.5791；57.530619外圓直徑2220211101cos2;cos2hddhdd52.7023；84.141520節(jié)錐頂點至齒輪外緣距離2210211201sin2;sin2hdhd38.9094；43.902121理論弧齒厚mahhtSStstan)(2;21

65、22112.3614；0.519622齒側(cè)間隙B 0.13623弦齒厚26;26223222131121BdSSSBdSSS12.1386；0.451624弦齒高22222112114cos;4cos21dShhdShh5.0803；2.22234.2 差速器齒輪與強度計算汽車差速器齒輪的彎曲應(yīng)力為：黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計33 (4-8)322 10smwvT KKKm n JFd 按計算轉(zhuǎn)矩進行計算時：749.4MPa322 10smwvT KKKm n JFd 32 10975.6 0.6335 1.11 4.1 2 0.225 12 82749.4MPa 式中：T差速器一個行星齒輪

66、給予一個半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩，Nm；=975.6 nTTj/6 . 0n差速器行星齒輪數(shù)目；2J計算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)，見參考文獻3圖 4-11 查得為0.225按日常行駛平均轉(zhuǎn)矩計算所得的汽車差速器齒輪的彎曲應(yīng)力，應(yīng)不大于210.9MPa；按計算轉(zhuǎn)矩進行計算時，彎曲應(yīng)力應(yīng)不大于 980 MPa。從上可知設(shè)計的齒輪符合要求。4.3 錐形摩擦盤的設(shè)計為了充分利用個汽車的牽引力，保證轉(zhuǎn)矩在驅(qū)動車輪件的不等分配以提高抗滑能力，創(chuàng)造出了各種類型的自鎖式差速器。用以評定自鎖式差速器性能的主要參數(shù)是它的鎖緊系數(shù)。為了提高汽車的通過性，似乎是鎖緊系數(shù)愈大愈好，但是過大的鎖緊系數(shù)不但對汽車轉(zhuǎn)向操縱的輕便靈活性、形式的穩(wěn)定性、傳動系的載荷、輪胎磨損和燃料消耗等，有不同程度的不良影響，而且無助于進一步提升驅(qū)動車輛的抗滑能力。因此在設(shè)計高通過性汽車時，應(yīng)正確選擇鎖緊數(shù)值。在本論文中選擇錐形摩擦盤式自鎖差速器，其鎖緊系數(shù)約為 2.5 左右。如下圖所示：黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計341差速器左殼；2半軸齒輪；3行星齒輪；4行星齒輪軸；5V 形斜面；6差速器右殼；7錐形摩擦盤圖 4.3 帶摩擦片(盤)