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1、毕业设计驱动桥设计计算说明书 1 绪论 1.1 课题背景及目的 随着汽车工业的发展和汽车技术的提高，驱动桥的设计和制造工艺都在日益完善。驱动桥和其他汽车总成一样，除了广泛采用新技术外，在结构设计中日益朝着“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专业化目标前进。应采用能以几种典型的零部件，以不同方案组合的设计方法和生产方式达到驱动桥产品的系列化或变形的目的，或力求做到将某一类型的驱动桥以更多或增减不多的零件，用到不同的性能、不同吨位、不同用途并由单桥驱动到多桥驱动的许多变形汽车上。 本设计要求根据CS1028皮卡车在一定的程度上既有轿车的舒适性又有货车的载货性能，使车辆既可载人
2、又可载货，行驶范围广的特点，要求驱动桥在保证日常使用基本要求的同时极力强调其对恶劣路况的适应力。驱动桥是汽车最重要的系统之一，是为汽车传输和分配动力所设计的。通过本课题设计，使我们对所学过的基础理论和专业知识进行一次全面的，系统的回顾和总结，提高我们独立思考能力和团结协作的工作作风。 1.2 研究现状和发展趋势 随着汽车向采用大功率发动机和轻量化方向发展以及路面条件的改善,近年来主减速比有减小的趋势,以满足高速行驶的要求。1 为减小驱动轮的外廓尺寸,目前主减速器中基本不用直齿圆锥齿轮。实践和理论分析证明，螺旋锥齿轮不发生根切的最小齿数比直齿齿轮的最小齿数少。显然采用螺旋锥齿轮在同样传动比下，主
3、减速器的结构就比较紧凑。此外，它还具有运转平稳、噪声较小等优点。因而在汽车上曾获得广泛的使用。近年来，准双曲面齿轮在广泛使用到轿车的基础上，愈来愈多的在中型、重型货车上得到采用。3 在现代汽车发展中，对主减速器的要求除了扭矩传输能力、机械效率和重量指标外，它的噪声性能已成为关键性的指标。噪声源主要来自主、被动齿轮。噪声的强弱基本上取决于齿轮的加工方法。区别于常规的加工方法，采用磨齿工艺，采用适当的磨削方法可以消除在热处理中产生的变形。因此，和常规加工方法相比，磨齿工艺可获得很高的精度和很好的重复性。4 汽车在行驶过程中的使用条件是千变万化的。为了扩大汽车对这些不同使用条件的适应范围，在某些中型
4、车辆上有时将主减速器做成双速的，它既可以得到大的主减速比又可得到所谓多档高速，以提高汽车在不同使用条件下的动力性和燃料经济性。 1.3 课题研究方法 1.到实验室了解驱动桥的构成。 2.通过上网，查阅书籍等途径来熟悉它的工作原理。 3.不懂的问题请教老师，和同组同学商量。 1.4 论文构成及研究内容 论文构成：摘要、正文、英文翻译、设计图纸 研究内容：国内外CS1028皮卡车驱动桥的研究资料论述、驱动桥结构方案选择、主减速器设计计算、差速器设计计算、半轴设计计算、驱动桥壳的选 择 2 驱动桥设计 2.1 概述 驱动桥是汽车传动系的主要组成部分。汽车的驱动桥处于传动系的末端，其基本功用是增大由传
5、动轴或直接由变速器传来的转矩，将转矩分配给左、右驱动轮，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；同时，驱动桥还要承受作用于路面和车架或车厢的铅垂力、纵向力和横向力。它要保证当变速器处于最高挡时，在良好的路面上有足够的牵引力以克服行驶阻力和获得汽车最大的速度，这主要取决于驱动桥的传动比。虽然在汽车的整体设计时，从整车性能出发决定驱动桥的传动比，但是用什么形式的驱动桥、什么结构的主减速器和差速器等在驱动桥设计中要具体考虑。决大多数的发动机在汽车上是纵置的，为了使扭矩传给车轮，驱动桥必须改变扭矩的方向，同时根据车辆的具体要求解决左右扭矩的分配。整体式驱动桥一方面需要承担汽车的载荷；另一
6、方面车轮上的作用力以及传递扭矩所产生的作用力矩都要由驱动桥承担，所以驱动桥的零件必须具有足够的强度和刚度，以保证机件的可靠工作。驱动桥还必须满足通过性和平顺性的要求。6。 在一般的汽车结构中，驱动桥包括主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置和桥壳等组成。它们应具有足够的强度和寿命、良好的工艺、合适的材料和热处理等。对零件应进行良好的润滑并减少系统的振动和噪音等1。 驱动桥的结构型式虽然可以各不相同，但在使用中对它们的基本要求却是一致的，其基本要求可以归纳为1： 1）所选择的主减速比应能满足汽车在给定使用条件下具有最佳的动力性和燃油经济性。 2）差速器在保证左、右驱动车轮能以汽车运动学所要求的差速
7、滚动外并能将转矩平稳而连续不断（无脉动）地传递给左、右驱动车轮。 3）当左右驱动车轮和地面的附着系数不同时，应能充分利用汽车的牵引力。 4）能承受和传递路面和车架式车厢的铅垂力、纵向力和横向力以及驱动时的反作用力矩和制动时的制动力矩。 5）驱动桥各零部件在保证其强度、刚度、可靠性及寿命的前提下应力求减小簧下质量，以减小不平路面对驱动桥的冲击载荷，从而改善汽车的平顺性。 6）轮廓尺寸不大以便于汽车的总体布并和所要求的驱动桥离地间隙相适应。 7）齿轮和其他传动机件工作平稳，无噪声。 8）驱动桥总成及零部件的设计应能满足零件的标准化，部件的通用化和产品的系列化及汽车变型的要求。 9）在各种载荷及转速
8、工况下有高的传动效率。 10）结构简单，维修方便，机件工艺性好，容易制造。 表2-1 汽车的主要技术参数 总质量 2305 发动机的位置 前置横列 轴距 2700 车长/宽/高 4820/1870/1835 变速器型式 手动五挡变速器 轮胎尺寸 235/75R15 发动机额定功率/转速 78/4600 最大扭矩/转速 190/3200 最大爬坡度 %30 最小离地间隙 200 接近角 290 离去角 27.50 传动轴 开式，两节，中间支撑 最高车速 120 轴荷分配 满载 前900 后1405 空载 前845 后780 变速器速比 一挡 二挡 三挡 四档 五挡 倒挡 3.9 2.77 1.9
9、7 1.4 1 3.9 2.2 驱动桥的结构方案 在选择驱动桥总成的结构型式时，应当从所设计汽车的类型及使用、生产条件出发， 并和所设计汽车的其他部件，尤其是悬架的结构型式和特性相适应，以共同保证整个汽车预期使用性能的实现。驱动桥的总成的结构型式，按其总体布置来说有三种：普通的非断开式驱动桥、带有摆动半轴的非断开式驱动桥合和断开式驱动桥5。 驱动桥的结构形式和驱动车轮的悬架形式密切相关。当车轮采用非独立悬架时，驱动桥应为非断开式（或称为整体式），即驱动桥是一根连接左右驱动车轮的刚性空心梁，而主减速器、差速器及车轮传动装置（由左、右半轴组成）都装在它里面。当采用独立悬架时，为保证运动协调，驱动桥
10、应为断开式。这种驱动桥无刚性的整体外壳，主减速器及其壳体装在车架或车身上，两侧驱动车轮则和车架或车身作弹性联系，并可彼此独立地分别相对于车架或车身作上下摆动，车轮传动装置采用万向传动机构。为了防止运 动干涉，应采用花键轴或一种允许两轴能有适量轴向移动的万向传动机构。 非断开式驱动桥的桥壳是一跟支承在左右驱动车论上的刚性空心梁，而主减速器、差速器及半轴等传动机件都装在其中。这时，整个驱动桥和驱动车轮的质量以及传动轴的部分质量都是属于汽车的非悬挂质量，使汽车的非悬挂质量较大，这是普通非断开式驱动桥的一个缺点。整个驱动桥通过弹性悬架和车架连接。非断开式驱动桥的整个驱动桥和驱动车轮的质量以及传动轴的部
11、分质量都是属于汽车的非悬挂质量。因此，在汽车的平顺性、操纵稳定性和通过性等方面不如断开式驱动桥。但是断开式驱动桥结构简单、制造工艺性好、成本低、工作可靠、维修调整容易，因而广泛用在各种载货汽车、客车及多数的越野汽车和部分轿车上。 1主减速器2套筒3差速器4、7半轴5调整螺母 6调整垫片8桥壳 图2.1 非断开式驱动桥 非断开式驱动桥结构简单，工作可靠，成本较低，但非悬挂质量大，广泛使用各种商用车和部分乘用车上，CS1028皮卡车是商用车，考虑经济性，在非断开式驱动桥能满足其性能的情况下，选择非断开式驱动桥。现代驱动桥主要由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳等组成。其结构图如2.1所示：
12、2.3 主减速器设计 2.3.1 主减速器的结构形式的选择 2.3.1.1 主减速器的减速形式 单级主减速器：由于单级主减速器具有结构简单、质量小、尺寸紧凑及制造成本低廉的优点，广泛用在主减速比i050符合要求。 （2） 节圆直径的选择 可根据文献1推荐的从动锥齿轮的计算转矩中取较小值按经验公式选出： 322c d T K d ?=205.57mm （2-6） 式中： d 2从动锥齿轮的节圆直径，mm ； K d2直径系数，K d2=13.015.3； T c 计算转矩，Nm; 3034.395 Nm 根据该式可知从动锥齿轮大端分度圆直径的取值范围为 189.65mm 223.20mm.参考文
13、献5中推荐当以挡传递max e T 时，节圆直径2d 应大于或等于以下两式算得数值中较小值： 0max 21346.0i i T d g e =200mm r r G d 2285.0346.0=287mm 即在本设计中需使2d 200mm 当以直接传递max e T 时，2d 则需满足以下条件 0max 2574.0i T d e =169mm 最后根据上两式中所选得的2d 值中的较大者，即可取2d =206mm （3） 齿轮端面模数的选择 d 2选定后，可按式m=d 2/z 2算出从动锥齿轮大端端面模数为4.68，并用下式校核： 3Tc K m m ?= （2-7） 式中： T c 计算转
14、矩，Nm ； 3034.395 Nm K m 模数系数，取K m =0.3-0.4。 由（2-7）可得模数的取值范围为4.345.79 故模数取4.68合适。 （4） 齿面宽的选择 汽车主减速器螺旋锥齿轮和双曲面齿轮的从动齿轮齿面宽B(mm)推荐为10： B=0.155d 2 （2-8） =0.155?20631.93mm 式中： d 2从动齿轮节圆直径，206mm 。 并且B 要小于10m 即46.818mm 。 考虑到齿轮强度要求取34mm 。 小锥齿轮的齿面宽一般要比大锥齿轮的大10%,故取38mm。 （5）双曲面齿轮的偏移距E 轿车、轻型客车和轻型载货汽车主减速器的E值，不应超过从动齿
15、轮节锥距A0的40%(接近于从动齿轮节圆直径d2的20%)；而载货汽车、越野汽车和公共汽车等重负荷传动，E则不应超过从动齿轮节锥距A0的20%（或取E值为d：的10%12%，且一般不超过12%）。传动比愈大则正也应愈大，大传动比的双曲面齿轮传动，偏移距E可达从动齿轮节圆直径d2的2030。但当E大干d2的20时，应检查是否存在根切5。该车属轻负荷传动，故取E为41mm。 （6）双曲面齿轮的偏移方向和螺旋锥齿轮和双曲面齿轮的螺旋方向 它是这样规定的，由从动齿轮的锥顶向其齿面看去并使主动齿轮处于右侧，这时如果主动齿轮在从动齿轮中心线上方时，则为上偏移，在下方时则为下偏移。双曲面齿轮的偏移方向和其轮
16、齿的螺旋方向间有一定的关系：下偏移时主动齿轮的螺旋方向为左旋，从动齿轮为右旋；上偏移时主动齿轮为右旋，从动齿轮为左旋。1 该车取下偏移主动齿轮为左旋，从动齿轮为右旋。 （7）齿轮法向压力角的选择 格里森制规定轿车主减速器螺旋锥齿轮选用1430，或16的法向压力角；载货汽车和重型汽车则应分别选用20、2230的法向压力角。对于双曲面齿轮，由于其主动齿轮轮齿两侧的法向压力角不等，因此应按平均压力角考虑，载货汽车选用2230的平均压力角，轿车选用19的平均压力角。当z l8时，其平均压力角均选用2115。1 该轿车取齿轮法向压力角为19 2.3.3双曲面齿轮的几何尺寸计算 表2-2 圆弧齿双曲面齿轮的几何尺寸计算用表5mm