重型货车驱动桥的设计.docx

《重型货车驱动桥的设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《重型货车驱动桥的设计.docx（15页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、重型货车驱动桥的设计 摘要 本次设计的题目是重型车辆车桥设计。驱动桥一般由主减速器、差速器、半轴及桥壳四部分组成，其基本功用是增大由传动轴或直接由变速器传来的转矩，将转矩分配给左、右车轮，并使左、右驱动车轮具有汽车行驶运动学所要求的差速功能；此外，还要承受作用于路面和车架或车厢之间的铅垂力、纵向力和横向力。 本设计首先论述了驱动桥的组成，再分析驱动桥各部分结构型式，确定总体设计方案：采用整体式驱动桥，主减速器的减速型式采用单级减速器，主减速器齿轮采用螺旋锥齿轮，差速器采用普通对称式圆锥行星齿轮差速器，半轴采用全浮式型式，桥壳采用钢板冲压焊接式整体式桥壳。在本次设计中，主要完成了单级减速器、圆锥

2、行星齿轮差速器、全浮式半轴的设计和桥壳的校核及CAD绘图等工作。 关键词：驱动桥；主减速器；差速器；半轴；桥壳；CAD；设计；校核 ABSTRACT The object of the design is The Design for Driving Axle of truck of Cellon CA1080. Driving Axle is consisted of Final Drive, Differential Mechanism, Half Shaft and Axle Housing. The basic function of Driving Axle is to increa

3、se the torque transmitted by Drive Shaft or directly transmitted by Gearbox, then distributes it to left and right wheel, and make these two wheels have the differential function which is required in Automobile Driving Kinematics; besides, the Driving Axle must also stand the lead hangs down strengt

4、h, the longitudinal force and the transverse force acted on the road surface, the frame or the compartment lead. The configuration of the Driving Axle is introduced in the theses at first. On the basis of the analysis of the structure ,the developing process and advantages and disadvantages of the f

5、ormer type of Driving Axle, the design adopted the Integral Driving Axle, Single Reduction Gear for Main Decelerators deceleration form, Spiral Bevel Gear for Main Decelerators gear, Full-floating for Axle and stamp-welded steel sheet of Integral Axle Housing for Axle Housing. In the design, we acco

6、mplished the design for Single Reduction Gear, tapered Planetary Gear Differential Mechanism, Full-floating Axle, the checking of Axle Housing and CAD drawing and so on. . Key words: Drive axle；Main reducer；Differential；Axle；Bridge shell；CAD；Design； Check 目录 摘要.I Abstract .I I 第1章绪论 (1) 1.1研究背景 (1)

7、1.2驱动桥研究的目的和意义 (1) 1.3驱动桥研究状况与发展趋势 (2) 1.3.1 发展状况 (2) 1.3.2驱动桥发展趋势 (2) 1.4 主要研究内容 (4) 第2章驱动桥结构方案拟定 (5) 2.1 驱动桥的结构和种类 (5) 2.1.1 汽车车桥的种类 (5) 2.1.2驱动桥的种类 (5) 2.1.3驱动桥结构组成 (5) 2.2设计要求 (10) 2.2.1 适用车型 错误！未定义书签。 2.2.2 设计基础数据 错误！未定义书签。 2.3 本章小结 (10) 第3章主减速器设计 (11) 3.1 主减速器的结构形式 (11) 3.1.1主减速器的齿轮类型 (12) 3.1

8、.2主减速器主、从动锥齿轮的支承形式 (12) 3.2主减速器的基本参数选择与设计计算 (13) 3.2.1主减速比i0的确定 (13) 3.2.2主减速器计算载荷的确定 (13) 3.2.3主减速器基本参数的选择 (15) 3.2.4主减速器圆弧锥齿轮的几何尺寸计算 (17) 3.2.5主减速器圆弧锥齿轮的强度计算 (18) 3.3主减速器轴承的载荷计算 (22) 3.3.1锥齿轮齿面上的作用力 (22) 3.3.2 锥齿轮轴承载荷的计算 (25) 3.3.3锥齿轮轴承型号的确定 (27) 3.4本章小结 (28) 第4章差速器设计 (29) 4.1对称式圆锥行星齿轮差速器的差速原理 (29

9、) 4.2对称式圆锥行星齿轮差速器的结构 (30) 4.3对称式圆锥行星齿轮差速器的设计 (30) 4.3.1差速器齿轮的基本参数的选择 (31) 4.3.2差速器齿轮的几何计算 (33) 4.3.3差速器齿轮的强度计算 (34) 4.4本章小结 (36) 第5章驱动半轴的设计 (37) 5.1全浮式半轴计算载荷的确定 (38) 5.2全浮式半轴的杆部直径的初选 (39) 5.3全浮式半轴的强度计算 (39) 5.4半轴花键的选择及强度计算 (40) 5.4.1 半轴花键的选择 (40) 5.4.2半轴花键的强度计算 (40) 5.5半轴的结构设计及材料与热处理 (42) 5.6 本章小结 (

10、43) 第6章驱动桥壳的设计 (44) 6.1 驱动桥设计概述 (44) 6.2桥壳的受力分析及强度计算 (44) 6.2.1汽车以最大牵引力行驶时的桥壳强度计算 (44) 6.2.2汽车侧向力最大时的桥壳强度计算 (45) 6.2.3汽车在不平路面冲击载荷作用下桥壳的强度计算 (46) 6.3 本章小结 (46) 结论 (47) 参考文献 (48) 致谢 (49) 附录A (50) 附录B 错误！未定义书签。 第1章绪论 1.1 研究背景 汽车自上个世纪末诞生以来，已经走过了风风雨雨的一百多年。作为交通运输工具之一，汽车在人们的日常生产及生活中发挥着越来越大的作用，成为了人们生活中不可或缺的

11、一部分。重型载货汽车在汽车生产中占有很大的比重，而驱动桥作为汽车中重要的组成部分，在整车设计中十分重要。良好驱动桥设计可大大提高汽车对各种路面及地面的适应性，提高其通过性及行驶安全性。 随着汽车工业的发展及汽车技术的提高，驱动桥的设计，制造工艺都在日益完善。驱动桥也和其他汽车总成一样，除了广泛采用新技术外，在机构设计中日益朝着“零件标准化、部件通用化、产品系列化”的方向发展及生产组织的专业化目标前进。面对着日趋激烈的竞争，提高驱动桥的性能，降低成本，维修方便成了现代驱动桥设计首先考虑的问题。 驱动桥是汽车总成中的重要承载件之一 ,其性能直接影响整车的性能和有效使用寿命。驱动桥一般由桥壳、主减速

12、器、差速器和半壳等元件组成 ,转向驱动桥还包括各种等速联轴节 ,结构更复杂。传统设计是以生产经验为基础 ,以运用力学、数学和回归方法形成的公式、图表、手册等为依据进行的。现代设计是传统设计的深入、丰富和发展 ,而非独立于传统设计的全新设计。以计算机技术为核心 ,以设计理论为指导 ,是现代设计的主要特征。利用这种方法指导设计可以减小经验设计的盲目性和随意性 ,提高设计的主动性、科学性和准确性。同样 ,对驱动桥的研究不应仅停留在传统设计方法上 ,而应借助于现代设计方法以精益求精。本文采用现代驱动桥设计方法 ,结合计算机CAD技术，以促进其设计过程趋于合理化和科学化。 1.2 驱动桥研究的目的和意义

13、 我国幅员辽阔，地理和道路条件复杂，在各种路面条件下均可获得良好行驶性能的载货汽车非常适合我国的道路条件。此外，随着我国人民物质生活水平的提高，以及对汽车安全性认识的提高，驱动桥的性能得到了人们的重视。我国的载货汽车和客车保有量很大，而且年需求量也相当大。由于工作环境、运输效率等的因素，这些车型迫切需要设计出性能更加出色的驱动桥，以提高汽车的动力性、通过性及安全性。 从我国汽车工业发展情况来看，由于我国汽车工业起步较晚，技术相对落后，虽然有着良好的发展势头，但是与国外汽车相比仍然有很大差距。因此，国内汽车产品 的更新换代在多方面要受制于国外，这无疑对我国汽车工业的发展极为不利2。 现在，我国已

14、成为WTO成员国，国内汽车市场竞争日趋激烈，同时国内汽车业也面临着与国外汽车业同台竞争的压力。只有在价格和性能方面占优势的产品才能在这场竞争中取胜。鉴此，开展驱动桥的设计计算方法、试验方法及其在汽车产品中的应用研究，具有重要的理论意义和实用价值。本课题研究的驱动桥适用于重型载货汽车并可供一般8吨以及以上的车型使用，以作为储备技术和扩大产品的配套能力。 1.3 驱动桥研究状况与发展趋势 1.3.1 发展状况 我国汽车工业与国外相比，起步较晚，技术相对落后，虽然有着良好的发展势头，但是与国外汽车相比仍然有很大差距。作为汽车的重要配套基础件，驱动桥的更新换代在多方面受制于国外，这对我国汽车工业的发展

15、极为不利。 经过数十年的发展，我国的汽车行业无论是生产规模、管理模式、技术创新、机制改革、经营理念等诸多方面，都有了很大的发展，已经连续数年保持强劲地增长势头。作为汽车驱动桥这一关键的基础配套件企业，也紧跟着汽车行业的发展，发生了很大的变化。各大驱动桥企业不断的进行管理创新、技术创新、超前进行技术储备、产品开发，生产规模不断扩大，产品质量不断进步。 国外汽车企业起步早、技术成熟，由于较早的使用了计算机技术，使产品设计时间缩短，提高了产品的研发效率，80年代开始我国逐步开始引进国外先进汽车技术，进行消化吸收，不断创新，对驱动桥作了多次重大的技术改进，完成了数个吨位驱动桥的产品系列，使得设计更加先

16、进、结构更加合理，适应广泛满足了众汽车企业的要求，产量连年攀升。各大汽车驱动桥企业纷纷采用CAD、CAE技术、有限元分析，为驱动桥的设计提供了先进的技术平台，使得产品开发快捷，快速满足用户要求，为产品的更新换代提供了良好的基础；厂房的改造、设备的更新、工艺路线的调整为产品的内在质量和规模提供了保证。 1.3.2 驱动桥发展趋势 随着我国公路条件的改善和物流业对车辆性能要求的变化，汽车驱动桥技术已呈现出向单级化发展的趋势。单级桥与双级桥的主要区别及用途单级桥有主减速器，一级减速。桥包尺寸大，离地间隙小，相对双级桥而言，其通过性较差，主要用于公路运输车辆。双级桥有主减速器减速、轮边减速器减速，形成

17、二级减速。由于是二级减速，主减速器减速速比小，主减速器总成相对较小，桥包相对减小，因此离地间隙加大，通过性好。该系列桥总成主要用于公路运输，以及石油、工矿、林业、野外作业和部队等领域。 单级减速驱动桥是驱动桥中结构最简单的一种，制造工艺简单，成本较低，是驱动桥的基本类型，汽车上占有重要地位；由于重型货车汽车发动机向低速大转矩发展的趋势，使得驱动桥的传动比向小速比发展；随着公路状况的改善，特别是高速公路的迅猛发展，重型货车使用条件对汽车通过性的要求降低，重型货车不必像过去一样，采用复杂的结构提高通过性；与带轮边减速器的驱动桥相比，由于产品结构简化，单级减速驱动桥机械传动效率提高，易损件减少，可靠

18、性提高。单级桥产品的优势为单级桥的发展拓展了广阔的前景。从产品设计的角度看，中型车产品在主减速比小于7的情况下，应尽量选用单级减速驱动桥。近几年重型货车企业的产销数据显示，中卡市场的集中度正在进一步提高。随着缺陷汽车召回制度及欧、欧排放标准的实施，加上原材料涨价等因素，重型货车的研发、制造、销售等环节的成本将有一定幅度的上升，因此，未来几年内，重型货车市场的盈利水平将会越来越低，重型货车市场价格将会全面调整和适度下降。重型货车未来几年盈利水平的降低，在客观上为重型货车企业的重组创造了条件。随着整个中型汽车企业市场的发展变化，作为4大总成之一的车桥也会随之发生变化，面临市场集中度的问题。与重型货

19、车企业相似，目前国内重型货车车桥生产企业也主要集中在一汽车桥厂、东风襄樊车桥公司、中国重汽桥箱厂、陕西汉德车桥公司、重庆红岩桥厂和安凯车桥厂几家企业。这些企业几乎占到国内重卡车桥90以上的市场。随着重型货车产销持续上升，重型货车车桥生产企业纷纷扩大产能并实施技改项目。各重型货车桥厂产能的提升，为重型货车的发展打下了坚实的基础。重型货车热销，各厂家纷纷扩大产能的同时，将加大优势资源的竞争能力。竞争的加剧必然造成巨头的出现。衡量一个成功的桥厂，其5万根以上的产量是最低基准线。在斯太尔平台桥厂中，中国重汽桥箱厂、陕西汉德车桥有限公司、重庆红岩桥厂、安凯桥厂产能均在2022-2022年突破5万根大关。

20、可以预料在未来两三年内，主要中重型卡车桥企业的二期、三期技改将会全面完成，其中重卡车桥国内布局也将初步完成。 高速的中卡呼唤新型中卡车桥，为了适应未来的发展需要，提高运输效率，有关人士呼吁我国中卡企业必须转变传统的公路运输概念，生产出适应快速、长途的高效率、高效益型中卡。我国现有的斯太尔驱动桥产品主要满足中高档中型汽车的需求，属于典型的欧洲中型汽车产品的零部件结构，这决定了存在诸多缺点：传动效率相对较低，油耗高长途运输容易导致汽车轮载发热，散热效果差，为了防止过热发生爆胎，不得不增加喷淋装置使结构相对复杂。导致产品价格高等。随着公路网络的不断完善，特别是高速公路的迅猛发展，上述缺点在公路运输中

21、型汽车中日显突出，据统计，欧美中型汽车采用该结构的车桥产品呈下降趋势，日本采用该结构的产品更少。有关专家预测我国采用斯太尔驱动桥产品的合理比例是占整个重型汽车驱动桥的25，驱动 桥的主流产品是单级减速驱动桥产品。未来中卡车桥将由典型的斯太尔双级减速驱动桥向单级桥方向发展。GB1589的颁布实施，鼓励中卡向多轴化发展。国内众多中卡企业纷纷推出多轴卡车，这使承载轴的需求量大增。承载轴的走俏，为各大桥厂提供了更大的市场空间。专家预测，在未来10年内，客车的市场需求量仅仅是重型货车的10左右，市场空间不大，如果考虑轿车进入家庭的影响，今后的大型客车市场将逐步下降；因此，各企业发展战略的重点都放在中重卡

22、车桥上。客车车桥产品可以保留，用以满足客车生产的需要。2022年及以后的几年内，中型汽车所需桥总成将会形成以下产品格局：公路运输以10t及以上单级减速驱动桥、承载轴为主，工程、港口等用车以10t级以上双级减速驱动桥为主。公路运输车辆向大吨位、多轴化、大功率方向发展，使得驱动桥总成也向传动效率高的单级减速方向发展。有关专家预测，未来我国的中重型车桥产品中75的驱动桥将是单级驱动桥。 1.4 主要研究内容 结合相关参考文献和实际设计要求，在参考以往的研究成果以及国内外发展的现状，确定主要研究内容如下： 1.针对重型载货汽车为设计对象，进行驱动桥的结构的选择； 2.进行主减速器、差速器、半轴、桥壳的

23、选择、计算及校核； 3.利用CAD完成驱动桥装备图及主要零件图。 第2章驱动桥结构方案拟定 2.1 驱动桥的结构和种类 2.1.1汽车车桥的种类 车桥通过悬架与车架（或承载式车身）相连，它的两端安装车轮，其功用是传递车架（或承载式车身）于车轮之间各方向的作用力及其力矩。 根据悬架结构的不同，车桥分为整体式和断开式两种。当采用非独立悬架时，车桥中部是刚性的实心或空心梁，这种车桥即为整体式车桥；断开式车桥为活动关节式结构，与独立悬架配用。 根据车桥上车轮的作用，车桥又可分为转向桥、驱动桥、转向驱动桥和支持桥四种类型。其中，转向桥和支持桥都属于从动桥，一般货车多以前桥为转向桥，而后桥或中后两桥为驱动

24、桥。 2.1.2驱动桥的种类 驱动桥作为汽车的重要的组成部分处于传动系的末端，其基本功用是增大由传动轴或直接由变速器传来的转矩，将转矩分配给左、右驱动车轮，并使左、石驱动车轮具有汽车行驶运动学所要求的差速功能；同时，驱动桥还要承受作用于路面和车架或车厢之间的铅垂力、纵向力和横向力。 在一般的汽车结构中、驱动桥包括主减速器（又称主传动器）、差速器、驱动车轮的传动装置及桥壳等部件如图2.1所示。 对于各种不同类型和用途的汽车，正确地确定上述机件的结构型式并成功地将它们组合成一个整体驱动桥，乃是设计者必须先解决的问题。 驱动桥的结构型式与驱动车轮的悬挂型式密切相关。当驱动车轮采用非独立悬挂时，例如在绝大多数的载货汽车和部分小轿车上，都是采用非断开式驱动桥；当驱动车轮采用独立悬挂时，则配以断开式驱动桥。非独立悬架，整体式驱动桥。这种类型的车一般的设计多采用单级减速器，它可以保证足够大的离地间隙同时也可以增大主传动比。 2.1.3 驱动桥结构组成 1、主减速器 主减速器的结构形式，主要是根据其齿轮类型、主动齿轮和从动齿轮的安装方法。驱动桥结构如图2.1.。