【正文】 1 緒論 汽車 驅(qū)動(dòng)橋位于傳動(dòng)系的末端。其基本功用首先是增扭，降速，改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，即增大 由 傳動(dòng)軸或直接從變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，并將轉(zhuǎn)矩合理的分配給左右驅(qū)動(dòng)車輪；其次，驅(qū)動(dòng)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(dòng)力矩和反作用力矩等。驅(qū)動(dòng)橋一般由主減速器，差速器，車輪傳動(dòng)裝置和橋殼組成。 對(duì)于重型載貨汽車來說，要傳遞的轉(zhuǎn)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(yùn)輸較多的貨物，所以選擇功率較大的發(fā)動(dòng)機(jī)，這就對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)有較高的要求，而驅(qū)動(dòng)橋在傳動(dòng)系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用 。隨著目前國際上石油價(jià)格的上漲，汽車的經(jīng)濟(jì)性日益成為人們關(guān)心的話題，這不僅僅只對(duì)乘用車，對(duì)于載貨汽車，提高其燃油經(jīng)濟(jì)性也是各商用車生產(chǎn)商來提高其產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的一個(gè)法寶，因?yàn)橹匦洼d貨汽車所采用的發(fā)動(dòng)機(jī)都是大功率，大轉(zhuǎn)矩的，裝載質(zhì)量在十噸以上的載貨汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)，最大功率在 140KW以上，最大轉(zhuǎn)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(dòng)機(jī)的環(huán)節(jié)上節(jié)油 ，而且也需要從傳動(dòng)系中減少能量的損失 。這就必須在發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出之后，在從發(fā)動(dòng)機(jī) — 傳動(dòng)軸 — 驅(qū)動(dòng)橋這一動(dòng)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(dòng)機(jī)是動(dòng)力的輸出者，也是整個(gè)機(jī)器的心臟，而驅(qū)動(dòng)橋則是將動(dòng)力轉(zhuǎn)化為能量的最終執(zhí)行者。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)相同的情況下，采用性能優(yōu)良且與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配性比較高的驅(qū)動(dòng)橋便成了有效節(jié)油的 措施之一 。 所以設(shè)計(jì)新型的驅(qū)動(dòng)橋成為新的課題。 目前國內(nèi)重型車橋生產(chǎn)企業(yè)也主要集中在 中信車橋廠 、東風(fēng)襄樊車橋公司、濟(jì)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(nèi)重卡車橋 90%以上的市場(chǎng)。 設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋時(shí)應(yīng)當(dāng)滿足如下基本要求： 1） 選擇適當(dāng)?shù)闹鳒p速比，以保證汽車在給定的條件下具有 最佳的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)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(dòng)件工作平穩(wěn)，噪聲小。 4） 在各種載荷和轉(zhuǎn)速工況下有較高的傳動(dòng)效率。 5） 具有足夠的強(qiáng)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(zhì)量，尤其是簧下質(zhì)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(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)。 7） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工工藝性好，制造容易，維修，調(diào)整方便。 在本設(shè)計(jì)中 采用了 AutoCAD 繪圖軟件 和 CAXA 繪圖軟件 進(jìn)行了工程圖的繪制 ， 繪制了 驅(qū)動(dòng)橋裝配圖、主減 速器的主、從動(dòng)錐齒輪 、 差速器的半軸齒輪、行星齒輪以及半軸 ，通過對(duì) AutoCAD 的編輯工具與命令的運(yùn)用，掌握了從 AutoCAD 基礎(chǔ)圖形的繪制→基礎(chǔ)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(jī)械圖繪制的工作流程。為今后更好的學(xué)習(xí)和掌握各種應(yīng)用軟件和技能打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 2 第一章 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)方案分析 由于要求設(shè)計(jì)的是 重型卡車 的后驅(qū)動(dòng)橋，要設(shè)計(jì)這樣一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋，一般選用非斷開式結(jié)構(gòu)以 與 非獨(dú)立懸架相適應(yīng)，該種形式的驅(qū)動(dòng)橋的橋殼是一根支撐在左右驅(qū)動(dòng)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(dòng)件都裝在其中，此時(shí)驅(qū)動(dòng)橋，驅(qū)動(dòng)車輪都屬于簧下質(zhì)量。 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式有多種，基本形式有三種如下： 1)中央單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋。 此 是驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)中最為簡(jiǎn)單的一種 ， 是驅(qū)動(dòng)橋的基本形式 ， 在載重汽車中占主導(dǎo)地位。一般在主傳動(dòng)比小于 6 的情況下 ， 應(yīng)盡量采用中央單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋。目前的中央單級(jí)減速器趨于采用雙曲線螺旋傘齒輪 ， 主動(dòng)小齒輪采用騎馬式支承 ， 有差速鎖裝置供選用。 2)中央雙級(jí)驅(qū)動(dòng)橋。在國內(nèi)目前的市場(chǎng)上 ， 中央雙級(jí)驅(qū)動(dòng)橋主要有 2 種類型 ： 一類如伊頓系列產(chǎn)品 ， 事先就在單級(jí)減速器中預(yù)留好空間 ， 當(dāng)要求增大牽 引力與速比時(shí) ， 可裝 入圓柱行星齒輪減速機(jī)構(gòu) ， 將原中央單級(jí)改成中央雙級(jí)驅(qū)動(dòng)橋 ， 這種改制 “ 三化 ”（即系列化，通用化，標(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)品 ， 當(dāng)要增大牽引力與速比時(shí) ， 需要改制第一級(jí)傘齒輪后 ， 再裝入第二級(jí)圓柱直齒輪或斜齒輪 ， 變成要求的中央雙級(jí)驅(qū)動(dòng)橋 ， 這時(shí)橋殼可通用 ， 主減速器不通用 ， 錐 齒輪有 2 個(gè)規(guī)格。 由于上述中央雙級(jí)減速橋均是在中央單級(jí)橋的速比超出一定數(shù)值或牽引總質(zhì)量較大時(shí) ， 作為系列產(chǎn)品而派生出來的一種型號(hào) ， 它們很難變型為前驅(qū)動(dòng)橋 ， 使用受到一定限制 ；因此 ， 綜合來說 ， 雙級(jí)減速橋一般均不作為一種基本型驅(qū)動(dòng)橋來發(fā)展 ， 而是作為某一特殊考慮而派生出來的驅(qū)動(dòng)橋存在。 3)中央單級(jí)、輪邊減速驅(qū)動(dòng)橋。輪邊減速驅(qū)動(dòng)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(dāng)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(qū)動(dòng)橋。 ①圓錐行星齒輪式輪邊減速橋。由圓錐行星齒輪式傳動(dòng)構(gòu)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(jí)橋組成為一系列。在該系列中 ， 中央單級(jí)橋仍具有獨(dú)立性 ， 可單獨(dú)使用 ， 需要增大橋的輸出轉(zhuǎn)矩 ， 使?fàn)恳υ龃蠡蛩俦?增大時(shí) ， 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(jí)橋。這類橋與中央雙級(jí)減速橋的區(qū)別在于 ： 降低半軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 ， 把增大的轉(zhuǎn)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(duì)離地問隙的要求。這類橋比單 級(jí)減速器的質(zhì)量大 ， 價(jià)格也要貴些 ， 而且 輪穀 內(nèi)具有齒輪傳動(dòng) ， 長(zhǎng)時(shí)間在公路上行駛會(huì)產(chǎn)生大量的熱量而引起過熱 ； 因此 ， 作為公路車用驅(qū)動(dòng)橋 ， 它不如中央單級(jí)減速橋。 綜上所述，由于設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)橋的傳動(dòng)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(duì)車輛性能要求的變化 ， 重型汽車驅(qū)動(dòng)橋技術(shù)已呈現(xiàn)出向單級(jí)化發(fā)展的趨勢(shì) ，主要是單級(jí)驅(qū)動(dòng)橋還有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： (l) 單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋是驅(qū)動(dòng)橋中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一種 ， 制造工藝簡(jiǎn)單 ， 成本較低 ， 是驅(qū) 3 動(dòng)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(dòng)機(jī)向低速大轉(zhuǎn)矩發(fā)展 的趨勢(shì) ， 使得驅(qū)動(dòng)橋的傳動(dòng)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(duì)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(fù)雜的結(jié)構(gòu)提高通過性 ； (4) 與帶輪邊減速器的驅(qū)動(dòng)橋相比 ， 由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化 ， 單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋機(jī)械傳動(dòng)效率提高 ， 易損件減少 ， 可靠性提高。 單級(jí)橋產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)為單級(jí)橋的發(fā)展拓展了廣闊的前景。從產(chǎn)品設(shè)計(jì)的角度看 ， 重型車產(chǎn)品在主減速比小于 6 的情況下 ， 應(yīng)盡量選用單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋。 所以此設(shè)計(jì)采用單級(jí)驅(qū)動(dòng)橋再配以鑄造整體式橋殼。圖 11Meritor 單后 驅(qū)動(dòng)橋 為中國重汽引進(jìn)的美國 ROCKWELL 公司 13 噸 級(jí)單級(jí)減速橋 的外形圖。 圖 11 Meritor（ 美馳 ） 單后驅(qū)動(dòng)橋 4 第二章 主減速器設(shè)計(jì) 主減速器的結(jié)構(gòu)形式 主減速器的結(jié)構(gòu)形式主要是根據(jù)其齒輪的類型，主動(dòng)齒輪和從動(dòng)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(dòng)，其特點(diǎn)是主、從動(dòng)齒輪的軸線垂直交于一點(diǎn)。由于輪齒端面重疊的影響，至少有兩個(gè)以上的輪齒同時(shí)嚙合，因此可以承受較大的負(fù)荷，加之其輪齒不是在齒的全長(zhǎng)上同時(shí)嚙合，而是逐漸有齒的一端連續(xù)而平穩(wěn)的地轉(zhuǎn)向另一端，所以工作平穩(wěn)，噪聲和振動(dòng)小。而弧齒錐齒輪還存在一些缺點(diǎn)，比如對(duì)嚙合精度比較敏感，齒輪副的錐頂稍有不吻合就會(huì)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(dāng)主傳動(dòng)比一定時(shí)，主動(dòng) 齒輪尺寸相同時(shí)，雙曲面齒輪比相應(yīng)的弧齒錐齒輪小，從而可以得到更大的離地間隙，有利于實(shí)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(dòng)效率，可達(dá) 99%。 主減速器的減速形式 由于 i=＜ 6， 一般采用單級(jí)主減速器， 單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)：?jiǎn)渭?jí)減速驅(qū)動(dòng)車橋是驅(qū)動(dòng)橋中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一種，制造工藝較簡(jiǎn)單，成本較低，是驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)向低速大扭矩發(fā)展的趨勢(shì)使得驅(qū)動(dòng)橋的傳動(dòng)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(duì)汽車通過性的要求降低，因此，重型汽車產(chǎn)品不必像過去一樣，采用復(fù)雜的結(jié)構(gòu)提高其的通過性；與帶輪邊減速器的驅(qū)動(dòng)橋相比，由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋機(jī)械傳動(dòng)效率提高，易損件減少，可靠性增加。 主減速器主，從動(dòng)錐齒輪的支承形式 作為 重型卡車 的驅(qū)動(dòng)橋，傳 動(dòng)的轉(zhuǎn)矩較大，所以主動(dòng)錐齒輪采用騎馬式支承。裝于輪齒大端一側(cè)軸頸上的軸承，多采用兩個(gè)可以預(yù)緊以增加支承剛度的圓錐滾子軸承，其中位于驅(qū)動(dòng)橋前部的通常稱為主動(dòng)錐齒輪前軸承，其后部緊靠齒輪背面的那個(gè)齒輪稱為主動(dòng)錐齒輪后軸承；當(dāng)采用騎馬 式支承時(shí)，裝于齒輪小端一側(cè)軸頸上的軸承一般稱為導(dǎo)向軸承。導(dǎo)向軸承都采用圓柱滾子式，并且內(nèi)外圈可以分離（有時(shí)不帶內(nèi)圈），以利于拆裝。 主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算 主減速器計(jì)算載荷的確定 5 1. 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最低擋傳動(dòng)比確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Ｔ ce nKiTT ToTLece /m a x ????? mN? （ 21） 式中 TLi —— 發(fā)動(dòng)機(jī)至所計(jì)算的主減速器從動(dòng)錐齒輪之間的傳動(dòng)系的最低擋傳動(dòng)比，在此取 ，此數(shù)據(jù)此參考 斯太爾 ； maxeT —— 發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出的最大轉(zhuǎn)矩， 此數(shù)據(jù)參考斯太爾 830 mN? ； T? —— 傳動(dòng)系上傳動(dòng)部分的傳動(dòng)效率，在此取 ； n —— 該汽車的驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目在此取 1； oK —— 由于猛結(jié)合離合器而產(chǎn)生沖擊載荷時(shí)的超載系數(shù)，對(duì)于一般的載貨汽車，礦用汽車和越野汽車以及液力傳動(dòng)及自動(dòng)變速器的各類汽車取 oK =，當(dāng)性能系數(shù) pf 0 時(shí)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(dāng)當(dāng)pf （ 22） am —— 汽車滿載時(shí)的總質(zhì)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(qū)動(dòng)輪打滑轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 csT LBLBr irGTcs ?? ?? /2 mN? （ 23） 式中 2G —— 汽車滿載時(shí)一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋給水平地面的最大負(fù)荷， 預(yù)設(shè)后橋所承載 130000N的負(fù)荷 。 ?—— 輪胎對(duì)地面的附著系數(shù)，對(duì)于安裝一般輪胎的公路用車，取 ? =；對(duì)于越野汽車取 ；對(duì)于安裝有專門的防滑寬輪胎的高級(jí)轎車，計(jì)算時(shí)可取 。 r —— 車輪的滾動(dòng)半徑，在此 選用輪胎型號(hào)為 ，滾動(dòng)半徑為 ； LB? ， LBi —— 分別為所計(jì)算的主減速器從動(dòng)錐齒輪到驅(qū)動(dòng)車輪之間的 傳動(dòng)效率和傳動(dòng)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(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 cfT 對(duì)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(zhuǎn)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(shí)的總重量， 參考 斯太爾 ； TG —— 所牽引的掛車滿載時(shí)總重量， N，但僅用于牽引車的計(jì)算； Rf —— 道路滾動(dòng)阻力系數(shù)，對(duì)于載貨汽車可取 ~；在此取 Hf —— 汽車正常 行 駛 時(shí)的平均爬坡能力系數(shù)，對(duì)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 ? ? )