【正文】 1 緒論 汽車 驅動橋位于傳動系的末端。其基本功用首先是增扭，降速，改變轉矩的傳遞方向，即增大 由 傳動軸或直接從變速器傳來的轉矩，并將轉矩合理的分配給左右驅動車輪；其次，驅動橋還要承受作用于路面或車身之間的垂直力，縱向力和橫向力，以及制動力矩和反作用力矩等。驅動橋一般由主減速器，差速器，車輪傳動裝置和橋殼組成。 對于重型載貨汽車來說，要傳遞的轉矩較乘用車和客車，以及輕型商用車都要大得多，以便能夠以較低的成本運輸較多的貨物，所以選擇功率較大的發(fā)動機，這就對傳動系統(tǒng)有較高的要求，而驅動橋在傳動系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用 。隨著目前國際上石油價格的上漲，汽車的經(jīng)濟性日益成為人們關心的話題，這不僅僅只對乘用車，對于載貨汽車，提高其燃油經(jīng)濟性也是各商用車生產商來提高其產品市場競爭力的一個法寶，因為重型載貨汽車所采用的發(fā)動機都是大功率，大轉矩的，裝載質量在十噸以上的載貨汽車的發(fā)動機，最大功率在 140KW以上，最大轉矩也在 700N m 以上， 百公里油耗是一般都在 34 升左右。為了降低油耗，不僅要 在發(fā)動機的環(huán)節(jié)上節(jié)油 ，而且也需要從傳動系中減少能量的損失 。這就必須在發(fā)動機的動力輸出之后，在從發(fā)動機 — 傳動軸 — 驅動橋這一動力輸送環(huán)節(jié)中尋找減少能 量在傳遞的過程中的損失。在這一環(huán)節(jié)中，發(fā)動機是動力的輸出者，也是整個機器的心臟，而驅動橋則是將動力轉化為能量的最終執(zhí)行者。因此，在發(fā)動機相同的情況下，采用性能優(yōu)良且與發(fā)動機匹配性比較高的驅動橋便成了有效節(jié)油的 措施之一 。 所以設計新型的驅動橋成為新的課題。 目前國內重型車橋生產企業(yè)也主要集中在 中信車橋廠 、東風襄樊車橋公司、濟南橋箱廠、漢德車橋公司、重慶紅巖橋廠和安凱車橋廠幾家企業(yè)。這些企業(yè)幾乎占到國內重卡車橋 90%以上的市場。 設計驅動橋時應當滿足如下基本要求： 1） 選擇適當?shù)闹鳒p速比，以保證汽車在給定的條件下具有 最佳的動力性和燃油經(jīng)濟性。 2） 外廓尺寸小，保證汽車具有足夠的離地間隙，以滿足通過性的要求。 3） 齒輪及其他傳動件工作平穩(wěn)，噪聲小。 4） 在各種載荷和轉速工況下有較高的傳動效率。 5） 具有足夠的強度和剛度，以承受和傳遞作用于路面和車架或車身間的各種力和力矩；在此條件下，盡可能降低質量，尤其是簧下質量，減少不平路面的沖擊載荷，提高汽車的平順性。 6） 與懸架導向機構運動協(xié)調。 7） 結構簡單，加工工藝性好，制造容易，維修，調整方便。 在本設計中 采用了 AutoCAD 繪圖軟件 和 CAXA 繪圖軟件 進行了工程圖的繪制 ， 繪制了 驅動橋裝配圖、主減 速器的主、從動錐齒輪 、 差速器的半軸齒輪、行星齒輪以及半軸 ，通過對 AutoCAD 的編輯工具與命令的運用，掌握了從 AutoCAD 基礎圖形的繪制→基礎零件的繪制→各類零件圖的創(chuàng)建與繪制的方法，并且理解了機械圖繪制的工作流程。為今后更好的學習和掌握各種應用軟件和技能打下堅實的基礎。 2 第一章 驅動橋結構方案分析 由于要求設計的是 重型卡車 的后驅動橋，要設計這樣一個驅動橋，一般選用非斷開式結構以 與 非獨立懸架相適應，該種形式的驅動橋的橋殼是一根支撐在左右驅動車輪的剛性空心梁， 一般是鑄造或鋼板沖壓而成， 主減速器， 差速器和半軸等所有傳動件都裝在其中，此時驅動橋，驅動車輪都屬于簧下質量。 驅動橋的結構形式有多種，基本形式有三種如下： 1)中央單級減速驅動橋。 此 是驅動橋結構中最為簡單的一種 ， 是驅動橋的基本形式 ， 在載重汽車中占主導地位。一般在主傳動比小于 6 的情況下 ， 應盡量采用中央單級減速驅動橋。目前的中央單級減速器趨于采用雙曲線螺旋傘齒輪 ， 主動小齒輪采用騎馬式支承 ， 有差速鎖裝置供選用。 2)中央雙級驅動橋。在國內目前的市場上 ， 中央雙級驅動橋主要有 2 種類型 ： 一類如伊頓系列產品 ， 事先就在單級減速器中預留好空間 ， 當要求增大牽 引力與速比時 ， 可裝 入圓柱行星齒輪減速機構 ， 將原中央單級改成中央雙級驅動橋 ， 這種改制 “ 三化 ”（即系列化，通用化，標準化） 程度高 ， 橋殼、主減速器等均可通用 ，錐 齒輪直徑不變 ； 另一類如洛克威爾系列產品 ， 當要增大牽引力與速比時 ， 需要改制第一級傘齒輪后 ， 再裝入第二級圓柱直齒輪或斜齒輪 ， 變成要求的中央雙級驅動橋 ， 這時橋殼可通用 ， 主減速器不通用 ， 錐 齒輪有 2 個規(guī)格。 由于上述中央雙級減速橋均是在中央單級橋的速比超出一定數(shù)值或牽引總質量較大時 ， 作為系列產品而派生出來的一種型號 ， 它們很難變型為前驅動橋 ， 使用受到一定限制 ；因此 ， 綜合來說 ， 雙級減速橋一般均不作為一種基本型驅動橋來發(fā)展 ， 而是作為某一特殊考慮而派生出來的驅動橋存在。 3)中央單級、輪邊減速驅動橋。輪邊減速驅動橋較為廣泛地用于油田、建筑工地、礦山等非公路車與軍用車上。當前輪邊減速橋可分為 2 類 ： 一類為圓錐行星齒輪式輪邊減速橋 ； 另一類為圓柱行星齒輪式輪邊減速驅動橋。 ①圓錐行星齒輪式輪邊減速橋。由圓錐行星齒輪式傳動構成的輪邊減速器 ， 輪邊減速比為固定值 2， 它一般均與中央單級橋組成為一系列。在該系列中 ， 中央單級橋仍具有獨立性 ， 可單獨使用 ， 需要增大橋的輸出轉矩 ， 使牽引力增大或速比 增大時 ， 可不改變中央主減速器而在兩軸端加上圓錐行星齒輪式減速器即可變成雙級橋。這類橋與中央雙級減速橋的區(qū)別在于 ： 降低半軸傳遞的轉矩 ， 把增大的轉矩直接增加到兩軸端的輪邊減速器上 ，其 “ 三化 ” 程度較高。但這類橋因輪邊減速比為固定值 2， 因此 ， 中央主減速器的尺寸仍較大 ， 一般用于公路、非公路軍用車。 ②圓柱行星齒輪式輪邊減速橋。單排、齒圈固定式圓柱行星齒輪減速橋 ， 一般減速比在 3 至 之間。由于輪邊減速比大 ， 因 此， 中央主減速器的速比一般均小于 3， 這樣 大錐 齒輪就可取較小的直徑 ， 以保證重型汽車對離地問隙的要求。這類橋比單 級減速器的質量大 ， 價格也要貴些 ， 而且 輪穀 內具有齒輪傳動 ， 長時間在公路上行駛會產生大量的熱量而引起過熱 ； 因此 ， 作為公路車用驅動橋 ， 它不如中央單級減速橋。 綜上所述，由于設計的驅動橋的傳動比為 ，小于 6。況且由于 隨著我國公路條件的改善和物流業(yè)對車輛性能要求的變化 ， 重型汽車驅動橋技術已呈現(xiàn)出向單級化發(fā)展的趨勢 ，主要是單級驅動橋還有以下幾點優(yōu)點： (l) 單級減速驅動橋是驅動橋中結構最簡單的一種 ， 制造工藝簡單 ， 成本較低 ， 是驅 3 動橋的基本類型 ， 在重型汽車上占有重要地位 ； (2) 重型汽車發(fā)動機向低速大轉矩發(fā)展 的趨勢 ， 使得驅動橋的傳動比向小速比發(fā)展 ； (3) 隨著公路狀況的改善 ， 特別是高速公路的迅猛發(fā)展 ， 重型汽車使用條件對汽車通過性的要求降低 。 因此 ， 重型汽車不必像過去一樣 ， 采用復雜的結構提高通過性 ； (4) 與帶輪邊減速器的驅動橋相比 ， 由于產品結構簡化 ， 單級減速驅動橋機械傳動效率提高 ， 易損件減少 ， 可靠性提高。 單級橋產品的優(yōu)勢為單級橋的發(fā)展拓展了廣闊的前景。從產品設計的角度看 ， 重型車產品在主減速比小于 6 的情況下 ， 應盡量選用單級減速驅動橋。 所以此設計采用單級驅動橋再配以鑄造整體式橋殼。圖 11Meritor 單后 驅動橋 為中國重汽引進的美國 ROCKWELL 公司 13 噸 級單級減速橋 的外形圖。 圖 11 Meritor（ 美馳 ） 單后驅動橋 4 第二章 主減速器設計 主減速器的結構形式 主減速器的結構形式主要是根據(jù)其齒輪的類型，主動齒輪和從動齒輪的安置方法以及減速形式的不同 而異。 主減速器的齒輪類型 主減速器的齒輪有弧齒錐齒輪，雙曲面齒輪，圓柱齒輪和 蝸 輪蝸桿等形式 。 在此 選用弧齒錐齒輪傳動，其特點是主、從動齒輪的軸線垂直交于一點。由于輪齒端面重疊的影響，至少有兩個以上的輪齒同時嚙合，因此可以承受較大的負荷，加之其輪齒不是在齒的全長上同時嚙合，而是逐漸有齒的一端連續(xù)而平穩(wěn)的地轉向另一端，所以工作平穩(wěn)，噪聲和振動小。而弧齒錐齒輪還存在一些缺點，比如對嚙合精度比較敏感，齒輪副的錐頂稍有不吻合就會使工作條件急劇變壞，并加劇齒輪的磨損和使噪聲增大；但是當主傳動比一定時，主動 齒輪尺寸相同時，雙曲面齒輪比相應的弧齒錐齒輪小，從而可以得到更大的離地間隙，有利于實現(xiàn)汽車的總體布置。另外，弧齒錐齒輪與雙曲面錐齒輪相比，具有較高的傳動效率，可達 99%。 主減速器的減速形式 由于 i=＜ 6， 一般采用單級主減速器， 單級減速驅動橋產品的優(yōu)勢：單級減速驅動車橋是驅動橋中結構最簡單的一種，制造工藝較簡單，成本較低，是驅動橋的基本型，在重型汽車上占有重要地位； 目前 重型 汽車發(fā)動機向低速大扭矩發(fā)展的趨勢使得驅動橋的傳動比向小速比發(fā)展； 隨著公路狀況的改善，特別是高速公路的迅猛發(fā)展， 許多 重型汽車使用條件對汽車通過性的要求降低，因此，重型汽車產品不必像過去一樣，采用復雜的結構提高其的通過性；與帶輪邊減速器的驅動橋相比，由于產品結構簡化，單級減速驅動橋機械傳動效率提高，易損件減少，可靠性增加。 主減速器主，從動錐齒輪的支承形式 作為 重型卡車 的驅動橋，傳 動的轉矩較大，所以主動錐齒輪采用騎馬式支承。裝于輪齒大端一側軸頸上的軸承，多采用兩個可以預緊以增加支承剛度的圓錐滾子軸承，其中位于驅動橋前部的通常稱為主動錐齒輪前軸承，其后部緊靠齒輪背面的那個齒輪稱為主動錐齒輪后軸承；當采用騎馬 式支承時，裝于齒輪小端一側軸頸上的軸承一般稱為導向軸承。導向軸承都采用圓柱滾子式，并且內外圈可以分離（有時不帶內圈），以利于拆裝。 主減速器的基本參數(shù)選擇與設計計算 主減速器計算載荷的確定 5 1. 按發(fā)動機最大轉矩和最低擋傳動比確定從動錐齒輪的計算轉矩 Ｔ ce nKiTT ToTLece /m a x ????? mN? （ 21） 式中 TLi —— 發(fā)動機至所計算的主減速器從動錐齒輪之間的傳動系的最低擋傳動比，在此取 ，此數(shù)據(jù)此參考 斯太爾 ； maxeT —— 發(fā)動機的輸出的最大轉矩， 此數(shù)據(jù)參考斯太爾 830 mN? ； T? —— 傳動系上傳動部分的傳動效率，在此取 ； n —— 該汽車的驅動橋數(shù)目在此取 1； oK —— 由于猛結合離合器而產生沖擊載荷時的超載系數(shù)，對于一般的載貨汽車，礦用汽車和越野汽車以及液力傳動及自動變速器的各類汽車取 oK =，當性能系數(shù) pf 0 時可取 oK =； ???????????????????????16T gm0 . 1 9 5 016T gm0 . 1 9 5 T gm0 . 1 9 5161 0 01e m a xae m a xae m a xa當當pf （ 22） am —— 汽車滿載時的總質量在此取 20210 gK ； 所以 830 1020210?? =4716 ? pf =〈 0 即 oK = 由以上各參數(shù)可求 Tce Tce = 1 ???? = mN? 2. 按驅動輪打滑轉矩確定從動錐齒輪的計算轉矩 csT LBLBr irGTcs ?? ?? /2 mN? （ 23） 式中 2G —— 汽車滿載時一個驅動橋給水平地面的最大負荷， 預設后橋所承載 130000N的負荷 。 ?—— 輪胎對地面的附著系數(shù)，對于安裝一般輪胎的公路用車，取 ? =；對于越野汽車取 ；對于安裝有專門的防滑寬輪胎的高級轎車，計算時可取 。 r —— 車輪的滾動半徑，在此 選用輪胎型號為 ，滾動半徑為 ； LB? ， LBi —— 分別為所計算的主減速器從動錐齒輪到驅動車輪之間的 傳動效率和傳動比 ， LB? 取 ， 由于沒有輪邊減速器 LBi 取 6 所以 LBLBrcs irGT ?? ?? /2 = 52 00 00 ? ??= mN? 3. 按汽車日常行駛平均轉矩確定從動錐齒輪的計算轉矩 cfT 對于公路車輛來說，使用條件較非公路車輛穩(wěn)定，其正常持續(xù)的轉矩根據(jù)所謂的平均牽引力的值來確定： ? ? mN )( ??????? PHRLBLB rTacf fffni rGGT ? （ 24） 式中： aG —— 汽車滿載時的總重量， 參考 斯太爾 ； TG —— 所牽引的掛車滿載時總重量， N，但僅用于牽引車的計算； Rf —— 道路滾動阻力系數(shù)，對于載貨汽車可取 ~；在此取 Hf —— 汽車正常 行 駛 時的平均爬坡能力系數(shù)，對于載貨汽車可取 ~ 在此取 pf —— 汽車的性能系數(shù)在此取 0； LB? ， LBi ， n—— 見式（ 21），（ 23）下的說明。 所以 ? ? )