【正文】 1 第 1 章 緒 論 選題背景目的及意義 從目前我國載貨車銷售的結(jié)構(gòu)上看，由于國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以及市政建設(shè)的投入日益加大，重型自卸車的銷量猛增；又由于貨物運(yùn)輸向?qū)Ｓ没?、大型化發(fā)展，傳統(tǒng)意義的重型載貨車較之上年有不同程度的下挫。 對于國內(nèi)卡車市場而言，雖然最近群雄并起，各種資本紛紛進(jìn)入，競爭異常殘酷激烈，但目前大的格局基本已定：解放、東風(fēng)、重汽、陜汽、歐曼將躋身第一集團(tuán)；上汽依維柯紅巖、江淮、北奔、華菱做為第二集團(tuán)，將向第一集團(tuán)的地位不斷發(fā)起沖擊；而廣汽、集瑞、長安、大運(yùn)等后起之秀或許會后來居上 、有所作為，有待市場考驗(yàn)。 全套圖紙，加 153893706 自卸車市場，占據(jù)較大數(shù)量的是東風(fēng) EQ3208 系列，占市場的 70％多。該系列采用康 明斯 180 至 210 馬力發(fā)動(dòng)機(jī)，超大的車廂以及 經(jīng)濟(jì)型的配置使得該車在自卸車市場具有絕對的優(yōu)勢。 牽引車市場受追捧的是陜汽、重汽的 S35 和 S29，良好的性價(jià)比以及大馬力、大噸位的特點(diǎn)使得該系列產(chǎn)品擁有極佳的口碑。 260 至 360 馬力發(fā)動(dòng)機(jī)、富勒變速箱、斯太爾加強(qiáng)橋使該車的配置光彩奪目。 貨運(yùn)車（包括倉柵車）競爭極為激烈，可用群雄紛爭來形容，一汽的 CA1200 系列、東風(fēng)的 EQ1208 系列、紅巖的 CQ19 系列等都是暢銷產(chǎn)品。重型專用車批量小、難度高，一直不為國內(nèi)企業(yè)所重視，高檔專用車為進(jìn)口品牌所壟斷，沃爾沃、曼等品牌參與國 2 內(nèi)競爭主要以專用車為主。 國外卡 車的發(fā)展趨勢 各國商用車制造廠家目前正采用令人驚嘆的高新技術(shù)來最大限度地保障安全，提高效率。重型車的發(fā)展趨勢對安全、可靠、舒適的人性化設(shè)計(jì)等方面提出更高的要求。 在安全性方面，國際潮流是安裝制動(dòng)防抱死系統(tǒng)（ ABS）、翻車警告系統(tǒng)、電子控制制動(dòng)系統(tǒng)（ EBS）、紅外線夜視系統(tǒng)以及其它的駕駛室安全性措施。在歐洲，多數(shù)重型車駕駛室都要經(jīng)受嚴(yán)格的加載、撞擊與扭振試驗(yàn)，完全合格后方可投入批量生產(chǎn)。其目的是在發(fā)生翻車事故后，駕駛室不會被壓扁，保證駕駛員的生存空間，車門不會自行打開，人員不會拋出車外。 在舒適性方面，現(xiàn) 在的商用車乘坐舒適性已接近轎車的水平。主要表現(xiàn)為駕駛室空間比轎車還要寬敞許多，各種設(shè)施一應(yīng)俱全。特別是長途行駛的牽引車，不僅有音響、冷暖空調(diào)和通訊設(shè)備，而且還有衛(wèi)星導(dǎo)航、冷熱飲柜、電視、衣柜等裝備；駕駛室的支點(diǎn)裝有彈性緩沖裝置，駕駛員座椅下方有空氣彈簧緩沖支承，保證了駕駛員乘坐舒適平穩(wěn)。 在環(huán)保性方面，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的提高，為實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)降低廢氣排放提供了基本保證。同時(shí)新技術(shù)的應(yīng)用又可以幫助清潔柴油，減少廢氣排放。如催化微粒過濾器，它可以清除排氣中 90％至 95％的煙塵等。 在可靠性和耐久性方面，國外先進(jìn)企 業(yè)中重型載貨汽車的保修期大多在 60 萬公里，實(shí)際上都能保證 80 萬至 100 萬公里無大修，而國內(nèi)保修期大多在 10 萬公里左右。國外重型載貨汽車只要在正常情況下使用就基本不會出現(xiàn)故障，而國內(nèi)的車初期故障率則一直較高。我國的維修保養(yǎng)費(fèi)用在汽車運(yùn)輸成本中的比重遠(yuǎn)高于國外水平。 福田 20xx 年 3月推出的重卡新產(chǎn)品 —— 歐系頂級歐曼 ETX，采用全鋼結(jié)構(gòu)一次性沖壓成型的高頂寬體車身，其中牽引車、載貨車等車身采用四點(diǎn)全浮式減震裝置，多向可調(diào)節(jié)減震座椅。可選裝 GPS 定位系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、車載冰箱、車載電話、 DVD 以及電動(dòng)天窗等配置。車 身的迎風(fēng)面積為 6..98m2（一般重卡為 ），風(fēng)阻系數(shù)較低，可節(jié)油 12%～ 18%。 歐曼 ETX 秉承了歐曼重卡一貫的高大威猛車身造型，彰顯了歐洲重卡的陽剛之氣。駕駛室符合歐洲 EEC法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的防正面、側(cè)面碰撞、頂壓以及前端鉆進(jìn)的全面安全法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，碰撞安全性大大提高。在實(shí)現(xiàn)安全駕駛的同時(shí)，也充分考慮到了現(xiàn)代社會對于環(huán)保的要求。 歐曼 ETX 共分兩個(gè)系列產(chǎn)品：洲際版和豪華版。洲際版采用歐Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)的美國康明斯 ISM 發(fā)動(dòng)機(jī)（ Mil）。該機(jī)在低轉(zhuǎn)速 800x/min 時(shí)可提供 880～ 1250N m 的起步扭矩， 3 而且可提供 28%～ 45%的扭矩儲備。豪華版主要配裝濰柴動(dòng)力的 06 款發(fā)動(dòng)機(jī)。 ETX 配裝美國伊頓 S9全同步器變速器， 485 單級減速?zèng)_焊驅(qū)動(dòng)橋 —— 與 13t 雙級減速橋相比，該橋具有傳動(dòng)效率高、節(jié)油、承載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 ETX 的離合器為 430 大摩片螺旋彈簧式。該車所用的 WEVB 發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)技術(shù)，可使制動(dòng)器的使用壽命提高 45%～ 55%。 駕駛室內(nèi)部的轎車化內(nèi)飾，豪華優(yōu)雅、高檔氣派，符合了現(xiàn)代人的審美情趣。創(chuàng)新設(shè)計(jì)的轎車化儀表臺、采用了集成化控制。采用奔馳技術(shù)的單桿變速操縱系統(tǒng)，使駕駛員長途駕駛操縱更輕便、更靈活。四點(diǎn)全浮懸置、氣囊減 震的座椅，整體式側(cè)裙板、后輪罩等設(shè)置都大幅度提高了整車的舒適性能。 重卡輕量化作為目前市場的主流，不僅是企業(yè)技術(shù)與研發(fā)的核心，更是消費(fèi)者購買的主選。一批掌握了輕量 化技術(shù)的重卡企業(yè)，已經(jīng)在 20xx 年的市場競爭中突出重圍、脫穎而出，成為了用戶的寵兒。 歐曼憑借在輕量化方面的領(lǐng)先技術(shù)和豐富的產(chǎn)品線，其輕量化牽引車集輕量化、安全可靠、燃油經(jīng)濟(jì)性于一身，成為了大家關(guān)注的焦點(diǎn)。為滿足不同類型用戶的需求，歐曼將產(chǎn)品細(xì)分為高速型、標(biāo)準(zhǔn)型和重載型。豐富的產(chǎn)品線，為歐曼6 系牽引車的輕量化設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)，憑借著穩(wěn)定而卓越的技術(shù) ，歐曼 6系輕量化牽引車為用戶帶來了更多的額外收益，贏得了越來越多的消費(fèi)者信任。 20xx 年 11月 13日，由國家知識產(chǎn)權(quán)局和世界知識產(chǎn)權(quán)組織主辦的第十二屆中國專利獎(jiǎng)評選活動(dòng)中，福田歐曼 ETX 重型卡車的外觀設(shè)計(jì)專利榮獲中國交通類外觀設(shè)計(jì)唯一金獎(jiǎng)，該獎(jiǎng)項(xiàng)為中國專利獎(jiǎng)評選活動(dòng)中首次設(shè)立的獎(jiǎng)項(xiàng)，也是目前國內(nèi)外觀設(shè)計(jì)專利領(lǐng)域的最高獎(jiǎng)項(xiàng)。 福田歐曼 ETX 的上市，不但代表了我國重卡不斷進(jìn)步的技術(shù)水平，而且正在引領(lǐng)著我國卡車技術(shù)的發(fā)展趨勢。 設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 設(shè)計(jì)車型歐曼 3 系主要參數(shù)如表 表 歐曼 3 系主要參數(shù) 輪胎 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 118/2600 Pemax kW/np （ r/min） 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 255/20xx Temax Nm/nr （ r/min） 裝載質(zhì)量 6000 kg 汽車滿載總質(zhì)量 120xx kg 4 滿載時(shí)軸荷分布 前軸 3820 后軸 8280 kg 最大車速 90 km/h 輪距（雙胎中心線） 1900 mm 基本內(nèi)容 (1) 研究驅(qū)動(dòng)橋組成、結(jié)構(gòu)、原理； (2) 主減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ,基本參數(shù)選擇及設(shè)計(jì)計(jì)算； (3) 差速器齒輪的基本參數(shù)的選擇、尺寸及強(qiáng)度計(jì)算； (4) 驅(qū)動(dòng)半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算； (5) 驅(qū)動(dòng)橋殼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及受力分析與強(qiáng)度計(jì)算。 擬解決的主要問題 (1)驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)形式及布置方案的確定。 (2)驅(qū)動(dòng)橋 零部件 尺寸參數(shù)確定及校核。 (3)完成驅(qū)動(dòng)橋裝配圖和主要部分零件圖。 5 第 2 章 驅(qū)動(dòng)橋的總體方案確定 總體方案論證 非斷開式驅(qū)動(dòng)橋 普通非 斷開式驅(qū)動(dòng)橋，由于結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉、工作可靠，廣泛用在各種載貨汽車、客車和公共汽車上，在多數(shù)的越野汽車和部分轎車上也采用這種結(jié)構(gòu)。他們的具體結(jié)構(gòu)、特別是橋殼結(jié)構(gòu)雖然各不相同，但是有一個(gè)共同特點(diǎn)，即橋殼是一根支承在左右驅(qū)動(dòng)車輪上的剛性空心梁，齒輪及半軸等傳動(dòng)部件安裝在其中。這時(shí)整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋、驅(qū)動(dòng)車輪及部分傳動(dòng)軸均屬于簧下質(zhì)量，汽車簧下質(zhì)量較大，這是它的一個(gè)缺點(diǎn)。 驅(qū)動(dòng)橋的輪廓尺寸主要取決于主減速器的型式。在汽車輪胎尺寸和驅(qū)動(dòng)橋下的最小離地間隙已經(jīng)確定的情況下，也就限定了主減速器從動(dòng)齒輪直徑的尺寸。在給定速比的 條件下，如果單級主減速器不能滿足離地間隙要求，可該用雙級結(jié)構(gòu)。在雙級主減速器中，通常把兩級減速器齒輪放在一個(gè)主減速器殼體內(nèi)，也可以將第二級減速齒輪作為輪邊減速器。對于輪邊減速器：越野汽車為了提高離地間隙，可以將一對圓柱齒輪構(gòu)成的輪邊減速器的主動(dòng)齒輪置于其從動(dòng)齒輪的垂直上方；公共汽車為了降低汽車的質(zhì)心高度和車廂地板高度，以提高穩(wěn)定性和乘客上下車的方便，可將輪邊減速器 6 的主動(dòng)齒輪置于其從動(dòng)齒輪的垂直下方；有些雙層公共汽車為了進(jìn)一步降低車廂地板高度，在采用圓柱齒輪輪邊減速器的同時(shí)，將主減速器及差速器總成也移到一個(gè)驅(qū) 動(dòng)車輪的旁邊。 在少數(shù)具有高速發(fā)動(dòng)機(jī)的大型公共汽車、多橋驅(qū)動(dòng)汽車和超重型載貨汽車上，有時(shí)采用蝸輪式主減速器，它不僅具有在質(zhì)量小、尺寸緊湊的情況下可以得到大的傳動(dòng)比以及工作平滑無聲的優(yōu)點(diǎn)，而且對汽車的總體布置很方便 。 斷開式驅(qū)動(dòng)橋 斷開式驅(qū)動(dòng)橋區(qū)別于非斷開式驅(qū)動(dòng)橋的明顯特點(diǎn)在于前者沒有一個(gè)連接左右驅(qū)動(dòng)車輪的剛性整體外殼或梁。斷開式驅(qū)動(dòng)橋的橋殼是分段的，并且彼此之間可以做相對運(yùn)動(dòng)，所以這種橋稱為斷開式的。另外，它又總是與獨(dú)立懸掛相匹配，故又稱為獨(dú)立懸掛驅(qū)動(dòng)橋。這種橋的中段，主減速器及差速器等是懸置在 車架橫粱或車廂底板上，或與脊梁式車架相聯(lián)。主減速器、差速器與傳動(dòng)軸及一部分驅(qū)動(dòng)車輪傳動(dòng)裝置的質(zhì)量均為簧上質(zhì)量。兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)車輪由于采用獨(dú)立懸掛則可以彼此致立地相對于車架或車廂作上下擺動(dòng)，相應(yīng)地就要求驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置及其外殼或套管作相應(yīng)擺動(dòng)。 汽車懸掛總成的類型及其彈性元件與減振裝置的工作特性是決定汽車行駛平順性的主要因素，而汽車簧下部分質(zhì)量的大小，對其平順性也有顯著的影響。斷開式驅(qū)動(dòng)橋的簧下質(zhì)量較小，又與獨(dú)立懸掛相配合，致使驅(qū)動(dòng)車輪與地面的接觸情況及對各種地形的適應(yīng)性比較好，由此可大大地減小汽車在不平路面上 行駛時(shí)的振動(dòng)和車廂傾斜，提高汽車的行駛平順性和平均行駛速度，減小車輪和車橋上的動(dòng)載荷及零件的損壞，提高其可靠性及使用壽命。但是，由于斷開式驅(qū)動(dòng)橋及與其相配的獨(dú)立懸掛的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故這種結(jié)構(gòu)主要見于對行駛平順性要求較高的一部分轎車及一些越野汽車上，且后者多屬于輕型以下的越野汽車或多橋驅(qū)動(dòng)的重型越野汽車。 由于非斷開式驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉、工作可靠，查閱資料，參照國內(nèi)相關(guān)貨車的設(shè)計(jì) ,最后本課題選用非斷開式驅(qū)動(dòng)橋。 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)組成 在多數(shù)汽車中，驅(qū)動(dòng)橋包括主減速器、差速器、驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置（半軸）及橋 殼等部件如圖 所示。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 7 圖 驅(qū)動(dòng)橋 驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)要求 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。 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。 齒輪及其他傳動(dòng)件工作平穩(wěn)，噪聲小。 在各種載荷和轉(zhuǎn)速工況下有較高的傳動(dòng)效率。 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。 與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)。 結(jié)構(gòu)簡單，加工工藝性好，制造容易，維修，調(diào)整方便。 主減速器結(jié)構(gòu)方案的確定 主減速比的計(jì)算 主減速比 0i 對主減速器的結(jié)構(gòu)形式、輪廓尺寸、質(zhì)量大小影響很大。當(dāng)變速器處于最高檔位時(shí) 0i 對汽車的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性都有直接影響。 0i 的選擇應(yīng)在汽車總體設(shè)計(jì)時(shí)和傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比一起由整車動(dòng)力計(jì)算來確定?？衫迷诓煌南碌墓β势胶鈭D來計(jì)算對汽車動(dòng)力性的影響。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，對發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系參數(shù)作最佳匹配的方法來選擇 0i 值，可是汽車獲得最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。 對于具有很大功率儲備的轎 車、長途公共汽車尤其是競賽車來說，在給定發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 amaxP 及其轉(zhuǎn)速 pn 的情況下，所選擇的 0i 值應(yīng)能保證這些汽車有盡可能高的最 8 高車速 amaxv 。這時(shí) 0i 值應(yīng)按下式來確定 [5]： 0i =ghapr iv nrmax （ ）r —— 車輪的滾動(dòng)半徑， r = m ghi —— 變速器最高檔傳動(dòng)比 （為直接檔）。 pn —— 最大功率轉(zhuǎn)速 2600r/min av —— 最大車速 90km/h 對于與其他汽車來說，為了得到足夠的功率而使最高車速稍有下降，一般選得比最小值大 10%～ 25%，即按下式選擇： 0i =（ ~）ghapr iv nrmax （ ） 經(jīng)計(jì)算初步確定 0i = 按上式求得的 0i 應(yīng)與同類汽車的主減速比相比較，并考慮到主、從動(dòng)主減速齒輪可能的齒數(shù)對 0i 予以校正并最后確定。 主減速器的齒輪類型 按齒輪副結(jié)構(gòu)型式分，主減 速器的齒輪傳動(dòng)主要有螺旋錐齒輪式傳動(dòng)、雙曲面齒輪式傳動(dòng)、圓柱齒輪式傳動(dòng)（又可分為軸線固定式齒輪傳動(dòng)和軸線旋轉(zhuǎn)式齒輪傳動(dòng)即行星齒輪式傳動(dòng)）和蝸桿蝸輪式傳動(dòng)等形式。 在發(fā)動(dòng)機(jī)橫置的汽車