轻型客车驱动桥总成设计Word格式文档下载.docx
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41差速器形式的选择19
42差速器齿轮的设计19
43差速器齿轮的强度校核20
5车轮传动装置22
6驱动桥壳设计24
61驱动桥壳结构方案分析24
62驱动桥壳强度计算24
花键设计计算27
71结构形式及参数的选择27
72花键校核27
8工艺性和经济性分析28
结论29
致谢30
参考文献31
附录32
1绪论
驱动桥处于动力传动系的结尾其大体功能是增大由传动轴或变速器传来的转矩并将动力合理的分派给左右驱动轮另外还经受作用与路面和车架或车身之间的垂直力纵向力和横向力驱动桥一样由主减速器差速器车轮传动装置和驱动桥壳等组成
驱动桥设计应当知足如下大体要求
所选择的主减速比应能保证汽车具有最正确的动力性和燃油经济性
外形尺寸要小保证有必要的离地间隙
齿轮及其他传动件工作平稳噪声小
在各类转速和载荷下具有高的传动效率
在保证足够的强度刚度条件下应力求质量小尤其是簧下质量应尽可能小以改善汽车平顺性
与悬架导向机构运动和谐关于转向驱动桥还应与转向机构运动相和谐
结构简单加工工艺性好制造容易拆装调整方便
2驱动桥总成的结构形式及布置
驱动桥的结构形式与驱动车轮的悬架形式紧密相关当车轮采纳非独立悬架时驱动桥应为非断开式即驱动桥壳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都装在它里面当采纳独立悬架时为保证运动和谐驱动桥应为断开式这种驱动桥无钢性的整体外壳主减速器及其壳体装在车架或车身上双侧驱动车轮那么与车架或车身做弹性联系并可彼此独立地别离相关于车架或车身做上下摆动车轮传动装置采纳万向节传动
具有桥壳的非断开式驱动桥结构简单制造工艺性好本钱低工作靠得住维修调整容易普遍应用于各类载货汽车客车及多数的越野汽车和部份小轿车上但整个驱动桥均属于簧下质量对汽车平顺性和降低动载荷不利断开式驱动桥结构较复杂本钱较高但它大大地增加了离地间隙减小了簧下质量从而改善了行驶平顺性提高了汽车的平均车速减小了汽车在行驶时作用与车轮和车桥上的动载荷提高了零部件的利用寿命由于驱动车轮与地面的接触情形及对各类地形的适应性较高大大增敲了车轮的抗侧滑能力
由于轻型客车要紧在城市内短途路面状况较好且车速不高因此利用结构简单本钱低廉的非独立悬架整体式驱动桥结构示用意如下
他由驱动桥壳主减速器差速器半轴和轮毂组成从变速器经万向传动装置输入驱动桥的转矩第一传到主减速器在此增大转矩并相应降低转速后经差速器分派给左右半轴最后通过半轴外缘的凸缘盘传至驱动车轮的轮毂轮毂驱动车轮运动
3主减速器
31主减速器的结构形式选择
主减速器的功用将输入的转矩增大并相应降低转速和当发动机纵置时还具有改变转矩旋转方向的作用
为了较为清楚地讲述下面将列表说明单级与双级主减速器螺旋锥齿轮与双曲面齿轮的有缺点和利用条件
单级与双级主减速器对照表
类别单级主减速器双级主减速器
结构示用意结构简单复杂质量较小较大成本较小较大减速比小于7712应用范围轿车轻中型货车中重型货车大客车螺旋锥齿轮与双曲面齿轮对比表
类别螺旋锥齿轮双曲面齿轮结构示意图轴线垂直相交于一点垂直但不相交偏移距无有螺旋角齿轮尺寸相同时传动比小传动比大传动比一定从动齿轮尺寸相同时主动齿轮直径小主动齿轮直径大主动齿轮尺寸相同时从动齿轮直径大从动齿轮直径小纵向滑移无有重合度小大齿轮强度小大传动效率095090抗胶合能力高低轴向力小大轴承寿命大小润滑油普通特殊传动比范围其他加工容易热处理简单成本低存在E由于本设计题目为轻型客车驱动桥设计而不是载重货车或者越野车因此采用单级主减速器已经足够了
为保证有足够的离地间隙减小从动齿轮的尺寸选择了双曲面齿轮
32主减速器计算载荷的确信
com比的选择
1预选
车轮转动半径0338M
发动机输出功率最大时主轴转速4000rpm
最高车速120kmh
变速器最高级速比1
为了取得足够的储蓄功率一样应加大1025取大10那么4248114672
2选择齿数
当较小355时取712为减小重量尺寸取8那么467237376
因此取3738有公约数因此最终选择3784625
com从动齿轮计算载荷的确信
按发动机最大转矩计算
猛接聚散器所产生的动载系数
发动机的最大转矩
变速器的一档传动比
主减速器的减速比
发动机到驱动桥之间的传动效率
计算驱动桥数
按驱动轮打滑
4392nm
满载状态下的后桥静载荷
最大加速度时的后轴负荷系数
轮胎与路面间的附着系数
轮胎的转动半径
轮边减速比
轮边传动效率
3按汽车日常行驶平均转矩确信的从动轮的计算转矩
G汽车满载总重
道路的转动阻力系数
汽车正常利用的平均爬坡能力
汽车在爬坡时的加速能力系数
n计算驱动桥数
com轮的计算转矩
从动齿轮的计算转矩
主减速比
主从动齿轮间的传动效率
按发动机的最大扭矩和传动系最低档速比确信的主动锥齿轮的计算转矩
按驱动轮打滑转矩确信的主动锥齿轮的计算转矩
按汽车日常行驶平均转矩确信的主动锥齿轮的计算转矩
33主减速器锥齿轮要紧参数的选择
以下各项的计算中
com主动锥齿轮齿数选择
选取原那么
１．不小于４０
２．幸免有公约数
３．不小于６
因此选符合这些要求
com从动轮大端分度圆直径和断面模数
直径系数取为１４
com齿面宽度
体会公式估算
取为322mm
com双曲面齿轮偏移距E的确信
E过大使齿轮纵向滑移过大引发齿面初期磨损
E过小不能发挥双曲面齿轮的优势
E应给接近02且
＝0220763415mm后面的程序计算结果
因此取E＝４0mm 下偏移即由从动齿轮的锥顶向其齿面看去并使主动齿轮处于右边主动齿轮在从动齿轮中心线的下方
com旋角
越大那么重合度越大轮齿强度越大啮合齿数越多传动平稳
越小齿轮上所受的轴向力越大轴承载荷越大轴承寿命缩短
预选
com向的确信
选用原那么挂前进那时齿轮轴向力为离开锥顶的方向使主从动齿轮有分离的趋势避免齿轮卡死
选取主动齿轮左旋从锥顶看齿形从中心线上半部份向右倾斜
com法向压力角的选择
法向压力角大一些能够增加齿轮强度减少不发生根切的最小齿数
过大易使齿顶变尖端面重合度降低
选取
com铣刀的刀盘半径选择
依照《双曲面齿轮与圆锥齿轮》的表３－１６预选刀盘半径
双曲面齿轮的几何尺寸程序计算结果附后
34主减速器双曲面齿轮校核
程序计算得主动轮螺旋角而预选的二者差值符合要求平均螺旋角
查《汽车设计》刘维信图９－５８可知重合度较好
双曲面齿轮轮齿损坏形式要紧有弯曲疲劳折断过载折断齿面点蚀及剥落齿面胶合齿面磨损等
com单位齿长圆周力
主动轮大端分度圆直径
主减速器锥齿轮的表面耐磨性经常使用齿轮上的单位齿长圆周力来估算
按发动机最大转矩和变速器一档速比计算
按发动机最大转矩和变速器直接档速比计算
知足要求
com轮齿弯曲强度
锥齿轮轮齿的齿根弯曲应力公式
为所计算的齿轮的计算转矩
过载系数
尺寸系数
齿面载荷分派系数
质量系数
①主动锥齿轮强度校核
1以发动机最大扭矩和传动系最低当速比所确信的主动锥齿轮的转矩为计算扭矩来校核
2以汽车日常行驶平均转矩所确信的主动锥齿轮转矩为计算扭矩来校核
②从动锥齿轮强度校核
1以发动机最大扭矩和传动系最低当速比所确信的从动锥齿轮的转矩为计算扭矩来校核
2以汽车日常行驶平均转矩所确信的从动锥齿轮转矩为计算扭矩来校核
com轮齿接触强度
锥齿轮轮齿的齿面接触应力公式
T为所计算齿轮的计算转矩
过载系数
由于接触应力主从动齿轮相等因此以下只计算主动轮的
1按主动轮计算载荷计算
2按日常行驶转矩计算
35锥齿轮的材料
汽车主减速器锥齿轮目前经常使用渗碳合金钢来制造要紧有20GrMnTi20MnVB20MnTiB22CrNiMo等
本设计采纳够内为比较多用的20GrMnTi其优势是表面可取得含碳量较高的硬化层具有相当高的耐磨性和抗压性而心部较软具有专门好的韧性因此它的弯曲强度表面接触强度和经受冲击的能力均专门好由于含碳量较低使得锻造性能和切削加工性能较好其要紧缺点是热处置费用较高表面硬化层以下的基底较软在经受专门大的压力时可能产生塑性变形若是渗透层与心部的含碳量相差过量便会引发表面硬化层剥落
36主减速器主从动齿轮的支撑方案
慢慢速器中必需保证主从东齿轮具有良好的啮合状态才能使他们良好的工作齿轮的正确啮合除与齿轮的加工质量装配调整及主减速器壳体的刚度有关外还与齿轮的支撑刚度紧密相关
com主动锥齿轮的支撑
主动锥齿轮的支撑形式课分为悬臂式支撑核跨置式支撑两种
悬臂时支撑机构的特点实在锥齿轮的大端一侧采纳较场的轴颈其上安装量个圆锥滚子轴承为了减小悬臂长度和增加两轴承只见的距离以改善支撑刚度应该是两个圆锥滚子轴承的大端朝外使作用在齿轮上离开锥顶的轴向力由靠近齿轮的轴承经受而反向轴向力那么幽灵一个轴承经受悬置式支撑机构简单支撑刚度较差用于传递扭矩较小的轿车轻型货车的单级慢慢速器中
跨置式支撑结构的特点是在锥齿轮的两头均由轴承支撑如此能够大大增加支撑刚度又使轴承负荷减小齿轮啮合条件改善因此齿轮的承载能力高于悬臂式另外由于齿轮大端一侧轴颈上的两个圆锥磙子轴承之间的距离很小能够缩短主动齿轮轴的长度使不止加倍紧凑并可减小传动轴夹角有利于整车布置可是跨置式支撑必需在主减速器壳体上有支撑导向轴承所需的导向轴承座从而使主减速器壳体制造结构复杂加工本钱提高另为因主从动锥齿轮之间的空间很小以致使主动齿轮轴取得向轴承尺寸受到限制有时乃至布置不下或使齿轮拆装困难跨置式支撑中的导向轴承为圆柱磙子轴承而且内外全能够分离他仅仅经受径向力此村依照布置位置而定是易损坏的一个轴承
由于本设计是轻型客车的驱动桥所传递的扭矩较小采纳悬臂式支撑已经足够如此能够式结构简单布置容易本钱降低
com从动锥齿轮的支撑
从动齿轮的支撑刚度与轴承的形式支撑间的距离级轴承之间的散布比例有关从东锥齿轮多用圆锥磙子轴承支撑为了增加支撑刚度两圆锥磙子轴承的大端应向内以减少轴承之间的距离为了使从东锥齿轮反面的差速器壳体有足够的空间来布置增强筋以增加支撑稳固性轴承之间的距离应该不小于从动锥齿轮大端分度圆直径的70为了使载荷能尽可能平均的分派在双侧的轴承上应尽可能使从东锥齿轮双侧轴承的距离相等或是从动锥齿轮距离左侧轴承的距离大于右边轴承的距离
37主减速器锥齿轮轴承载荷计算
com锥齿轮齿面上的作使劲
依照《汽车设计》刘惟信编中介绍主动轮的当量转矩为
主从动锥齿轮的中点分度园直径如下
主动轮受力为
从动轮受力
那么由此可计算出主从动轮上的轴向力和颈向力
主动轮的轴向力为
径向力
从动轮轴向力
com轴经受力计算
轴承和齿轮的相对位置关系如以下图
其中
①主动轴支反力计算
H平面有转矩平稳可知
因此
V平面由转矩平稳可知
合成
②从动轴支反力计算
因此
③主动轴轴承的轴向力计算
查《机械设计》书可知Y16sR2Ye037fp12
因此轴向派生力
轴承1压紧被压紧
轴承动载荷为
④从动轴轴承的轴向力计算
com轴承寿命计算
主从动轴的轴承中除主动轴上的2轴承为30207E外其他轴承均为30208E
因此只需校和主动轴上2轴承和从动轴上的1轴承即可
查《机械设计手册》可知30208E30207E
从动轴上的1轴承寿命
主动轴上的2轴承寿命
4差速器设计
41差速器形式的选择
汽车在形式的进程中左右车轮在同一时刻内所滚过的路程往往是不相等的如转弯时内侧车轮行程比外侧车轮短左右两轮胎的气压不相等台面的磨损不均匀两车轮上的负荷不均匀而引发的车轮转动半径不相等左右车轮接触的路面条件不相同形式阻力不相等如此若是左右车轮刚性连接那么不论转弯行驶或直线行驶均会引发车轮在路面上的滑移或滑转一方面会加重轮胎的磨损功率和燃料的消耗另一方面会使转向繁重通过性和操纵性变坏为此在驱动桥的左右车轮间都装有轮间差速器
差速器按期结构特点可分为齿轮式凸轮使涡轮式等汽车上普遍采纳的是对称锥齿轮式差速器该差速器具有结构简单质量小维修容易本钱低等优势
差速器的性能常以锁紧系数来表征概念为差速器的内磨察力矩与差速器壳同意的转矩之比一般锥齿轮式差速器的锁紧系数一样为005015两半轴的转矩之比为111135
如此的分派比例关于在良好路面上行驶的汽车来讲是适合的但当汽车越野行驶或在泥泞冰雪路面上行驶一侧驱动车轮与地面的符着系数很小时尽管另一侧车轮与地面有专门好的符着驱动动力矩也不能不谁负着系数小的一侧一样的减小无法发挥潜在的牵引力以致汽车停驶
由于本设计题目是轻型客气驱动桥设计其行驶多在市内道路条件良好为简化结构和降低本钱决定利用一样的星星齿轮式差速器
42差速器齿轮的设计
com差速器齿轮要紧参数的选择
①行星齿轮数
取n4即采纳四个行星齿轮
②星星齿轮的球面半径
星星齿轮的球面半径反映了差速器锥齿轮节锥矩的大小和承载能力依照体会公式来确信
③星星齿轮的节锥矩
式中为行星齿轮的球面半径系数取099
④行星齿轮和半轴齿轮的齿数
为使两个或四歌星性齿轮能同时与两个半轴齿轮啮合两个半轴齿轮齿数必需能被行星齿轮数整除不然差速器不能装配应选区行星齿轮齿数为10半轴齿轮齿数为16
⑤压力角
依照推荐选择压力角大多数采纳的齿形
com差速器齿轮的几何参数
源程序附后
计算结果附后
43差速器齿轮的强度校核
差速器齿轮的尺寸受结构限制而且经受的载荷较大它不象主减速器齿轮那样常常处于啮合传动状态只有汽车转弯后左右车轮行驶不同的路面时差速器齿轮才有啮合传动的相对运动因此关于差速器齿轮要紧惊醒弯曲强度校核
公式如下
为所计算齿轮的计算转矩
1以发动机最大扭矩和传动系最低当速比所确信的转矩来校核
此处
2以汽车日常行驶平均转矩所确信的转矩为计算扭矩来校核
轮齿强度合格
5车轮传动装置
车轮传动装置位于传动系的结尾其大体功用是同意由差速器传来的扭矩并将其传给车轮关于非断开式的驱动桥车轮传动装置要紧零件试半轴关于断开式驱动桥和转向驱动桥车轮传动装置为万向节
半轴依照其车轮端的支撑方式不同可分为半浮式34浮式和全浮式三种形式
半浮式半轴的结构特点试办轴外端支撑轴承位于半轴套管外端的内孔车轮装在半轴上半浮式半轴除传递转矩外还经受弯矩
全浮式半轴的结构特点试办轴外端的凸缘用螺钉与轮毂相连而轮毂又借用两个圆锥磙子轴承支撑在驱动桥壳的半轴套管上理论上来讲半轴只经受转矩作用于驱动桥上的其他反力和弯矩全由桥壳来经受但由于桥壳变形轮毂与差速器半轴齿轮不同心半轴法兰平面相对其轴线不垂直等因素会引发半轴弯曲变形一次一路的弯曲应力一样为570Mpa
结构图如下
51半轴计算
com初选直径
全浮式半轴杆部直径可按下式初选
为半轴杆部直径
为半轴的计算转矩
K为直径系数
com强度校核
车轮转动半径
①半轴的扭转切应力为
式中
为半轴扭转切应力
为半轴杆部直径
②半轴的扭转角
为扭转角
半轴长度
G为材料剪切弹性模量
半轴端面极惯性矩
单位长度的扭转角为
依照《汽车设计》推荐半轴的单位长度扭转角在615较适合
6驱动桥壳设计
驱动桥壳的要紧功用是支撑汽车质量并经受有车轮传来的路面反力和反力矩并经悬架传给车架它是主减速器差速器半轴的装配基体
61驱动桥壳结构方案分析
驱动桥壳大致可分为可分式整体式和组合式三种
其中整体式桥壳依照制造工艺不同可分为铸造式钢板冲压焊接式和钢管扩充式三种中重型车多用铸造式而冲压焊接式多用于轻型车
铸造式整体桥壳的特点是整个桥壳式一个空心梁桥壳和主减速器壳是两体它具有强度和刚度较大主减速器拆装方便等优势缺点是质量大加工面多制造工艺复杂
62驱动桥壳强度计算
桥壳的校核要紧有以下几种工况
静载荷下
现在的危险断面在弹簧座处
静弯曲应力为
满载时后轴的静载荷
车轮重量
b车轮内边缘与弹簧座中心距离
s两弹簧座中心距离
2不平路面冲击载荷下的强度计算
动在系数取
那么
3最大牵引力
两轮最大切相反力
两钢板弹簧间垂向弯矩
两钢板弹簧座间水平弯矩
转矩
合成弯矩
因此合成应力
4紧急制动时
垂向弯矩
制动时后轴的载荷转移系数取为075
水平弯矩
附着系数取为08
转矩
合成弯矩
合成应力
5侧向力最大时
当侧滑时危险断面在外车轮轮毂内轴承里端
假设车向右边滑左侧为内侧右边为外侧
右边车轮得支反力为
质心高度
侧滑时的附着系数
侧向力
驱动轮右轮轮毂的左轴承径向支撑力
因此
因此桥壳是知足要求的
7花键设计计算
71结构形式及参数的选择
花键要紧有矩形花键和渐开线花键矩形花键应用普遍加工容易但应力集中严峻因此当传递较大扭矩时一样尺寸较大渐开线花键应力集中较小定位准确应用于周密连接齿高低因此适合于小尺寸轴和薄壁零件
本设计中有两处花键别离是主动轴和半轴上均选用平齿渐开线花键参数如下
GBT1144-20
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