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1、轻型货车驱动桥的毕业设计 摘要 轻型汽车在商用汽车生产中占有很大的比重，而且驱动桥在整车中十分重要。驱动桥作为汽车四大总成之一，它的性能的好坏直接影响整车性能，而对于载货汽车显得尤为重要。为满足目前当前载货汽车的快速、高效率、高效益的需要时，必须要搭配一个高效、可靠的驱动桥。设计出结构简单、工作可靠、造价低廉的驱动桥，能大大降低整车生产的总成本，推动汽车经济的发展，并且通过对汽车驱动桥的学习和设计实践，可以更好的学习并掌握现代汽车设计与机械设计的全面知识和技能，所以本题设计一款结构优良的轻型货车驱动桥具有一定的实际意义。 本文首先确定主要部件的结构型式和主要设计参数，在分析驱动桥各部分结构形式
2、、发展过程及其以往形式的优缺点的基础上，确定了总体设计方案，采用传统设计方法对驱动桥各部件主减速器、差速器、半轴、桥壳进行设计计算并完成校核。最后运用AUTOCAD完成装配图和主要零件图的绘制。 关键词：轻型货车；驱动桥；单级主减速器；差速器；半轴；桥壳 ABSTRACT . Pickup trucks take a large proportion of commercial vehicles production, and the drive axle is one of the most important structure. Drive axle is the one of auto
3、mobile four important assemblies, Its performance directly influence on the entire automobile, especially for the truck .Because using the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed, heavy-loaded, high efficiency, high benefit today truck, must exploiting the high
4、driven efficiency single reduction final drive axle is becoming the trucks developing tendency. Design a simple, reliable, low cost of the drive axle, can greatly reduce the total cost of vehicle production, and promote the economic development of automobile and automotive drive axle of the study an
5、d design practice, can better learn and to master modern automotive design and mechanical design of a comprehensive knowledge and skills, so the title of the fine structure of the design of a pickup vehicle drive axle has a certain practical significance. In this paper, first of all determine the st
6、ructure of major components and the main design parameters, the analysis of the various parts of the structure of the bridge drive type, the form of the development process and its advantages and disadvantages of the past, determined on the basis of the design program, using the traditional design m
7、ethod of various parts of the drive axle Main reducer, differential, axle, axle housing was designed to calculate and complete the check. Finally complete the final assembly drawing by using AUTOCAD and mapping the main components. Keywords: Pickup truck; Drive axle; Single reduction final drive; Di
8、fferential; Axle; Drive Axle housing 目录 摘要. 错误！未定义书签。Abstract . 错误！未定义书签。第1章绪论 . (1) 1.1选题的背景目的及意义 (1) 1.2国内外驱动桥研究状况 (1) 1.3 设计主要内容和预期结果 (3) 第2章驱动桥的总体方案确定 (4) 2.1驱动桥的种类结构和设计要求 (4) 2.1.1汽车车桥的种类 (4) 2.1.2驱动桥的种类 (4) 2.1.3驱动桥结构组成 (4) 2.1.4 驱动桥设计要求 (5) 2.2设计车型主要参数 (5) 2.3主减速器结构方案的确定 (6) 2.3.1主减速比的计算 (6)
9、2.3.2主减速器的齿轮类型 (6) 2.3.3主减速器的减速形式 (8) 2.3.4主减速器主从动锥齿轮的支承形式及安装方法 (9) 2.4 差速器结构方案的确定 (10) 2.5半轴的形式确定 (11) 2.6桥壳形式的确定 (12) 2.7本章小结 (13) 第3章主减速器设计 (14) 3.1概述 (14) 3.2主减速器齿轮参数的选择与强度计算 (14) 3.2.1主减速器计算载荷的确定 (14) 3.2.2主减速器齿轮参数的选择 (15) 3.2.3主减速器齿轮强度计算 (18) 3.2.4主减速器轴承计算 (24) 3.3主减速器齿轮材料及热处理 (30) 3.4主减速器的润滑
10、(30) 3.5本章小结 (31) 第4章差速器设计 (32) 4.1概述 (32) 4.2对称式圆锥行星齿轮差速器原理 (32) 4.3对称式圆锥行星齿轮差速器的结构 (33) 4.4对称圆锥行星锥齿轮差速器的设计 (34) 4.4.1差速器齿轮的基本参数选择 (34) 4.4.2差速器齿轮的几何尺寸计算 (36) 4.4.3差速器齿轮的强度计算 (37) 4.4.4差速器齿轮的材料 (39) 4.5本章小结 (39) 第5章半轴设计 (40) 5.1概述 (40) 5.2半轴的设计与计算 (40) 5.2.1全浮式半轴的计算载荷的确定 (40) 5.2.2半轴杆部直径的初选 (42) 5.
11、2.3全浮式半轴强度计算 (42) 5.2.4全浮式半轴花键强度计算 (42) 5.2.5半轴材料与热处理 (44) 5.3 本章小结 (44) 第6章驱动桥桥壳的设计 (45) 6.1概述 (45) 6.2桥壳的受力分析及强度计算 (45) 6.2.1桥壳的静弯曲应力计算 (45) 6.2.2在不平路面冲击载荷作用下桥壳的强度 (47) 6.2.3汽车以最大牵引力行驶时的桥壳的强度计算 (47) 6.2.4 汽车紧急制动时的桥壳强度计算 (49) 6.2.5 汽车受最大侧向力时桥壳强度计算 (50) 6.3本章小结 (54) 结论 (55) 参考文献 (56) 致谢 (57) 附录A (58
12、) 附录B (64) 第1章绪论 1.1 选题背景目的及意义 在我国轻型货车占有较大市场，据中国汽车工业协会统计，截至2022年底，国内轻型货车（1.8吨总质量6吨）共销售100.53万辆，同比增长了17.64%。2022年，国家对“三农”的投入不断加大，同时随着铁路不断提速也为“门到门”的短途运输提供了机会，受此影响，轻型货车在以后几年也会呈现明显增长。我国2022年上半年货车累计销售约93万辆，其中轻型货车61万辆，同比增长20.2%，可见轻型汽车在商用汽车生产中占有很大的比重1。 作为汽车关键零部件之一的汽车驱动桥也得到相应的发展，各生产厂家在研发和生产过程中基本上形成了专业化、系列化、
13、批量化的局面，汽车驱动桥是汽车的重要总成，承载着汽车车架及承载式车身经悬架给予的铅垂力、纵向力、横向力及其力矩，以及冲击载荷；驱动桥还传递着传动系中的最大转矩，桥壳还承受着反作用力矩。汽车驱动桥结构型式和设计参数除对汽车的可靠性与耐久性有重要影响外，也对汽车的行驶性能如动力性、经济性、平顺性、通过性、机动性和操动稳定性等有直接影响。汽车驱动桥设计涉及的机械零部件及元件的品种极为广泛，对这些零部件、元件及总成的制造也几乎要设计到所有的现代机械制造工艺，设计出结构简单、工作可靠、造价低廉的驱动桥，能大大降低整车生产的总成本，推动汽车经济的发展，并且通过对汽车驱动桥的学习和设计实践，可以更好的学习并
14、掌握现代汽车设计与机械设计的全面知识和技能，所以本题设计一款结构优良的轻型货车驱动桥具有一定的实际意义。 1.2 国内外驱动桥研究状况 1、国外研究现状 国外轻型货车驱动桥开发技术已经非常的成熟，建立新的驱动桥开发模式成为国内外驱动桥开发团体的新目标。驱动桥设计新方法的应用使得其开发周期缩短，成本降低，可靠性增加。国外的最新开发模式和驱动桥新技术包括： (1) 并行工程开发模式 并行工程开发模式是对在一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的机械产品进行功能分析的基础上,划分并设计出一系列功能模块,然后通过模块的选择和组合构成不同产品的一种设计方法，能够缩短新产品的设计时间、降低成本、
15、提升质量、提高市场竞争力,以DANA为代表的意大利企业多已采用了该类设计方法, 优 点是: 减少设计及工装制造的投入, 减少了零件种类, 提高规模生产程度, 降低制造费用, 提高市场响应速度等。 (2) 模态分析 模态分析是对工程结构进行振动分析研究的最先进的现代方法与手段之一。它可以定义为对结构动态特性的解析分析(有限元分析)和实验分析(实验模态分析)，其结构动态特性用模态参数来表征。模态分析技术的特点与优点是在对系统做动力学分析时，用模态坐标代替物理学坐标，从而可大大压缩系统分析的自由度数目，分析精度较高。驱动桥的振动特性不但直接影响其本身的强度，而且对整车的舒适性和平顺性有着至关重要的影
16、响。因此，对驱动桥进行模态分析，掌握和改善其振动特性，是设计中的重要方面。 (3) 驱动桥壳的有限元分析方法 有限元法不需要对所分析的结构进行严格的简化，既可以考虑各种计算要求和条件，也可以计算各种工况，而且计算精度高。有限元法将具有无限个自由度的连续体离散为有限个自由度的单元集合体，使问题简化为适合于数值解法的问题。只要确定了单元的力学特性，就可以按照结构分析的方法求解，使分析过程大为简化，配以计算机就可以解决许多解析法无法解决的复杂工程问题2。目前，有限元法己经成为求解数学、物理、力学以及工程问题的一种有效的数值方法，也为驱动桥壳设计提供了强有力的工具。 (4) 高性能制动器技术 在发达国
17、家驱动桥产品中, 已出现了自循环冷却功能的湿式制动器桥、带散热风送的盘式制动器桥、适于ABS的蹄、鼓式和盘式制动器桥、带自动补偿间隙的盘式制动器等配置高性能制动器桥, 同时制动器的布置位置也出现了从桥臂处分别向桥包总成和轮边端部转移的趋势。前种处理方式易于散热, 后种处理方式为了降低成本, 甚至有厂商把制动器的壳体与桥壳铸为一体, 既易于散热，又利于降低材料成本, 但这对铸造技术、铸造精度和加工精度都提出了极高的要求。 (5) 电子智能控制技术进入驱动桥产品 电子智能控制技术已经在汽车业得到了快速发展，如，现代汽车上使用的ABS(制动防抱死控制)、ASR（驱动力控制系统）等系统2。 2、国内研
18、究现状 我国驱动桥制造企业的开发模式主要由测绘、引进、自主开发三种组成。主要存在技术含量低，开发模式落后，技术创新力不够，计算机辅助设计应用少等问题。一些企业技术力量相对要好些的企业，测绘的是从国外引进的原装桥，并且这些企业一 般具有较为完善的开发体系和流程，也具有较完善的试验手段，但是开发过程属于对国外的仿制，对其逆向研究后结合自我情况生产。 总之，我国汽车驱动桥的研究设计与世界先进驱动桥设计技术还有一定的差距，我国车桥制造业虽然有一些成果，但都是在引进国外技术、纺制、再加上自己改进的基础上了取得的。个别比较有实力的企业，虽有自己独立的研发机构但都处于发展的初期。在科技迅速发展的推动下，高新
19、技术在汽车领域的应用和推广，各种国外汽车新技术的引进，研究团队自身研发能力的提高，我国的驱动桥设计和制造会逐渐发展起来，并跟上世界先进的汽车零部件设计制造技术水平3。 1.3 设计主要内容和预期成果 1、驱动桥结构形式及布置方案的确定。 2、驱动桥零部件尺寸参数确定及校核： （1）完成主减速器的基本参数选择与设计计算； （2）完成差速器的设计与计算； （3）完成半轴的设计与计算； （4）完成驱动桥桥壳的受力分析及强度计算。 3、完成驱动桥驱动桥装配图和主要部分零件。 第2章驱动桥的总体方案确定 2.1 驱动桥的结构和种类和设计要求 2.1.1 汽车车桥的种类 汽车的驱动桥与从动桥统称为车桥，车
20、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。在绝大多数的载货汽车和少数轿车上，采用的是整体式非断开式。断开式驱动桥两侧车轮可独立相对于车厢上下摆动。 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桥。 2.1.2 驱动桥的种类 驱动桥位于传
21、动系末端，其基本功用首先是增扭、降速，改变转矩的传递方向，即增大由传动轴或直接从变速器传来的转矩，并合理的分配给左、右驱动车轮，其次，驱动桥还要承受作用于路面和车架或车厢之间的垂直力、纵向力和横向力，以及制动力矩和反作用力矩。 驱动桥分为断开式和非断开式两种。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，其桥壳是一根支撑在左右驱动车轮上的刚性空心梁，主减速器、差速器和半轴等所有的传动件都装在其中；当驱动车轮采用独立悬挂时，则配以断开式驱动桥4。 2.1.3 驱动桥结构组成 在多数汽车中，驱动桥包括主减速
22、器、差速器、驱动车轮的传动装置（半轴）及桥壳等部件如图1.1所示。 12 3 4 5 6 1轮毂2半轴3钢板弹簧座4主减速器从动锥齿轮5主减速器主动锥齿轮6差速器总成 图1.1 驱动桥 2.1.4 驱动桥设计要求 1、选择适当的主减速比，以保证汽车在给定的条件下具有最佳的动力性和燃油经济性。 2、外廓尺寸小，保证汽车具有足够的离地间隙，以满足通过性的要求。 3、齿轮及其他传动件工作平稳，噪声小。 4、在各种载荷和转速工况下有较高的传动效率。 5、具有足够的强度和刚度，以承受和传递作用于路面和车架或车身间的各种力和力矩；在此条件下，尽可能降低质量，尤其是簧下质量，减少不平路面的冲击载荷，提高汽车的平顺性。 6、与悬架导向机构运动协调。 7、结构简单，加工工艺性好，制造容易，维修，调整方便。 2.2设计车型主要参数 表2.1设计车型参数