【正文】 合肥工業(yè)大學 10 綜合考慮整車成本和驅動橋的研發(fā)與制造成本及輸入?yún)?shù)主減速比 (i =)的實際 情況，選擇結構簡單，體積小，質量輕，制造成本低的單級主減速器。當其值大于 12時，則需采用單級(或雙級 )主減速器附加輪邊減速器的結構型式，將驅動 橋的一部分減速比分配給安裝在輪轂中間或近旁的輪邊減速器。為此，有些汽車在采用這種結構布置的同時，為了加大驅動橋的總減速比而增設輪邊減速器；而另一些汽車則將從動錐齒輪的內(nèi)孔做成齒圈并裝入一組行星齒輪減速機構，以增大主減速比。 雙級貫通式主減速器 用于主減速比 i05 的中、重型汽車的貫通橋。但這種結構受主動齒輪最少齒數(shù)和偏移距大小 的限制，而且主動齒輪的工藝性差，通常主動齒輪的最小合肥工業(yè)大學 9 齒數(shù)是 8，因此主減速比的最大值只能在 5左右，故多用于輕型汽車的貫通式驅動橋。當然，用雙 速主減速器代替半衰期的超速檔，會加大驅動橋的質量，提高制造成本，并要增設較復雜的操縱裝置，因此它有時被多檔變速器所代替。 雙速主減速器 對于載荷及道路狀況變化大、使用條件非常復雜的重型載貨汽車來說，要想選擇一種主減速比來使汽車在滿載甚至牽引井爬陡坡或通過壞路面時具有足夠的動力性，而在平直而良好的硬路面上單車空載行駛時又有較高的車速和滿意的娥料經(jīng)濟性，是非常困難的。單級主減速器都是采用一對螺旋錐齒輪或雙曲面齒輪，也有采用蝸輪傳動的。其惟一的缺點是耍用昂貴的有色金屬的合金 (青銅 )制造，材料成本高，因此未能在大批量生產(chǎn)的汽車上推廣。 2 圓柱齒輪傳動 圓柱齒輪傳動廣泛應用于發(fā)動機橫置的前置前驅動乘用車驅動橋 和雙級主減速器驅動橋以及輪邊減速器。因為如果保持兩種傳動的主動齒輪直徑一樣，則雙曲面從動齒輪的直徑比螺旋錐齒輪的要小，這對于主減速比 i0≥ 的傳動有其優(yōu)越性。另外，由于雙曲面?zhèn)鲃拥闹鲃育X輪的直徑及螺旋角都較大，所以相嚙合齒輪的當量曲率半徑較相應的螺旋錐齒輪當量曲率半徑為大，從而使齒面間的接觸應力降低。因此，雙曲面?zhèn)鲃育X輪副的法向模數(shù)或法向周節(jié)雖相等，但端面模數(shù)或端面周節(jié)是不等的。當偏移距大到一定程度時，可使一個齒輪軸從另一個齒輪軸旁通過。后橋的輸入?yún)?shù)如表 31: 表 31 后橋輸入?yún)?shù)表 序 號 主 要 內(nèi) 容 參 數(shù) 1 發(fā)動機最大功率 （ kw） 360 2 發(fā)動機最大輸出扭矩 （ ） 1700 3 主減速比 4 輪距 （ mm） 1852 5 簧距 （ mm） 950 6 軸距 （ mm） 4325 7 變速器一檔傳動比 8 滿載后橋載荷 （ kg） 13000 9 汽車滿載重心高度 （ mm） 1419 10 路面附著系數(shù) 11 輪胎 12 最高轉速 （ r/min） 1800 13 輪輞 14 鼓式制動器 （ mm） ? 420? 220 15 汽車總量 （ kg） 8900 16 后橋總量 （ kg） 800 合肥工業(yè)大學 6 主減速器的結構形式的選擇 主減速器的齒輪類型選擇 主減速器的齒輪有弧齒錐齒輪，雙曲面齒輪，圓柱齒輪和渦輪蝸桿等形式。但由于其簧下質量較大，對汽車的行駛平順性和降低動載荷有不利的影響。 非斷開式驅動橋與斷開式驅動橋相比較，斷開式驅動橋能顯著減少汽車簧下質量，從而改善汽車行駛平順性，提高了平均行駛速度；減小了汽車行駛時作用于車輪和車橋上的動載荷，提高了零部件的使用壽命；增加了汽車離地間隙；由于驅動車輪與路面的接觸 情況及對各種地形的適應性較好，增強了車輪的抗側滑能力；若與之配合的獨立懸架導向機構設計合理，可增加汽車的不足轉向效應，提高汽車的操縱穩(wěn)定性。為防止車輪跳動時因輪距變化而使萬向傳動裝置與獨立懸 架導向裝置產(chǎn)生運動干涉，在設計車輪傳動裝置時，應采用滑動花鍵軸或允許軸向適量移動的萬向傳動機構。當驅動車輪采用非獨立懸架時，應選用非斷開式驅動橋，而當驅動車輪采用獨立懸架時，則應選用斷開式驅動橋。 (8) 設計中應盡量滿足“三化”。 (3) 驅動橋的 各零部件在滿足足夠的強度和剛度的條件下，應力求做到質量輕，特別是應盡可能做到非簧載質量，以改善汽車的行駛平順性 。驅動橋的設計是否合理直接關系到汽車使用性能的好環(huán)。與獨立懸架相配合的斷開式驅動橋相對與非獨立懸架配合的整體式驅動橋在平順性和通過性方面都得到改進。 and the strength checking of brake parts, as well as major ponents improves overall design of the driving axle. Through the study of this topic, we can design the single drive axle devices that apply to the heavy truck with highpowered engine, and make sure the drive axle we design of heavy truck economic, practical, safe and reliable. Keywords: Heavy truck Drive axle Final drive Differential 合肥工業(yè)大學 3 11 緒論 汽車的驅動后橋位于傳動系的末端，其基本功用是增大由傳動軸或直接由變速器傳來的轉矩，再將轉矩分配給左、右驅動車輪，并使左、右驅動車輪有汽車行駛運動所要求的差速功能 。其質量，性能的好壞直接影響整車的安全性，經(jīng)濟性、舒適性、可靠性。 本 文認真地分析參考了江淮 HF15015卡車驅動橋以及韓國現(xiàn)代 468號 驅動 橋 ，在論述汽車 驅動橋 運行機理的基礎上，提練出了在 驅動橋 設計中應掌握的滿足汽車行駛的平順性和通過性、降噪技術的應用及零件的標準化、部件 的通用化、產(chǎn)品的系列化等三大關鍵技術 ； 闡述了汽車 驅動橋 的基本原理并進行了系統(tǒng)分析 ； 根據(jù)經(jīng)濟、適用、舒適、安全可靠的設計原則和分析比較，確定了 重型卡車驅動 橋 結構形式 、 布置方法 、 主減速器總 成 、差速器總成、橋殼及半軸的結構型式 ； 并對制動器以及主要零部件進行了強度校核，完善了驅動橋的整體設計。同時，驅動后架或承載車身之間的鉛垂力、縱向力、橫向力及其力矩。隨著時代的發(fā)展和科技的進步，驅動橋將會得到 進一步的發(fā)展。因此，設計中要保證 :所選擇的主減速比應保證汽車在給定使用條件下有最佳的動力性能和燃料經(jīng)濟性 。 (4) 能承受和傳遞作用于車輪上的各種力和轉矩 : (5) 齒輪及其它傳動部件應工作平穩(wěn)，噪聲小 。即產(chǎn)品系列化、零部件通用化、零件設計標準化的要求 。 斷開式驅動橋 的結構特點是沒有連接左右驅動車輪的剛性整體外殼或梁，主減速器、差速器及其殼體安裝在車架或車身上，通過萬向傳動裝置驅動車輪。 非斷開式驅動橋 的橋殼是一根支承在左右驅動車輪上的剛性空心梁，主減速器、差速器和半軸等所有傳動件都裝在其中。但其結構較復雜，成本較高。 為了提高汽車的載質量和通過性，總質量較大的商用車大多采用多橋驅動方式，而各驅動橋又采用貫通式的布置形式。 1. 弧齒錐齒輪傳動 弧齒錐齒輪的特點是主，從動齒輪的軸線垂直相交于一點。這樣就能在每個齒輪的兩邊布置尺寸緊凄的支承。主動齒輪的端面模數(shù)或端面 周節(jié)大于從動齒輪的。隨偏移距的不同，雙曲面齒輪與接觸應力相當?shù)穆菪F齒輪比較，負荷可提高至 175％。當傳動比小于 2 時，雙曲面主動齒輪相對于螺旋錐齒輪主動齒輪就顯得過大，這時選用螺旋錐齒輪更合理，因為后者具有較大的差速器可利用空間。 3 蝸桿傳動 蝸桿 蝸輪傳動簡稱蝸輪傳動，在汽車驅動橋上也得到了一定應用。 該驅動橋是為重型卡車設計，根據(jù)以上的對比分析知，該橋的主減速器齒輪應該選用雙曲面齒輪。 雙級主減速器 由兩級齒輪減速器組成，結構復雜、質量加大，制造成本也顯著增加，因此僅用于主減速比較大 (i0≤ 12)且采用單級減速不能滿足既定的主減速比和離地間隙要求的重型汽車上。為了解決這一矛盾，提高汽車對各種使用條件的適應性，有的重型汽車采用具有兩種減速比并可根據(jù)行駛條件來選擇檔位的雙速主減速器。 單級貫通式主減速器 單級貫通式主減速器用于多橋驅動汽車的貫通橋上，其優(yōu)點是結構簡單、主減速器的質量較小、尺寸緊湊，并可使中，后橋的大部分零件，尤其是使橋殼、半軸等主要零件具有互換性。當用于大型汽車時刷需增設輪邊減速器或加大分動器傳動比。它又有錐齒輪 — 圓柱齒輪式和圓柱齒輪錐齒輪式兩種結構型式。 單級 (或雙級 )主減速器附輪邊減速器 礦山、水利及其他大型工程等所用的重型汽車，工程和軍事上用的重型牽引越野汽車及大型公共汽車等，要求有高的動力性，而車速則可相對較低，因此其傳動系的低檔總傳動比都很大。這樣以來，不僅使驅動橋中間部分主減速器的輪廓尺寸減小，加大了離地間隙，并可得到大的驅動橋減速比 (其值往往在 16~26 左右 )，而且半軸、差速器及主減速器從動齒輪等零件的尺寸也可減小。 主減速器主 、 從動錐齒輪的支承型式 1 主動錐齒輪的支承 在殼體結構及軸承型式已定的情況下，主減速器主動齒輪的支承型式及安置方法，對其支承剛度影響很大，這是齒輪能否正確嚙合并具有較高使用壽命的重要因素之一。當采用一對圓錐滾子軸承支承時，為了減小懸臂長度和增大支承間的距離，應使兩軸承圓錐滾子的小端相向朝內(nèi)，而大端朝外，以縮短跨距，從而增強支承剛度。 裝載質量為 2t以上的汽車主減速器主動齒輪都是采用騎馬式支承。 2 從動錐齒輪的支承 主減速器從動 錐齒輪的支承剛度依軸承的型式、支承間的距離和載荷在軸承之間的分布即載荷離兩端軸承支承中心的距離 c 和 d(見圖 34（ a） )之比 例而定。由于從動錐齒輪軸承是裝在差速器殼上，尺寸較大，足以保證剛度。 圖 33 主減速器從動錐齒輪的支承型式及安置方法 轎車和輕型載貨汽車主減速從動錐齒輪采用無輻式結構并用細牙螺釘以精度較合肥工業(yè)大學 12 高的緊配合固定在差建界殼的突緣上。即 nKiTT TTLeje /0max ?? （ 31） LBLBrjh i rGT ? ??? ? ?2 （ 32） 式中 Temax—— 發(fā)動機量大轉矩， N 齒輪的損壞形式常見的有輪齒折斷、齒面點蝕及剝落、齒面膠合、齒面磨損。目前的強度計算多為近似計算，在汽車工業(yè)中確定齒輪強度的主要依據(jù)是臺架試驗及道路試驗，以及在實際使用中的情況， 強度計算可供參考。 對于多橋驅動汽車應考慮驅動橋數(shù)及分動器傳動比。當端面模數(shù) m≥ 時， Ks=4 ； Km—— 載荷分配系數(shù)，當兩個齒輪均用騎馬式支承型式時， Km＝ ~；當一個齒輪用騎馬式支承時， Km＝ ~。 3． 4 主減速器軸承的計算 軸承的計算主要是計算軸承的壽命。當主減速器的齒輪尺寸、支承型式和軸承位置已確定，則可計算出軸承的徑向載荷。 額定壽命 L： LA= ?????????Qf Cfpt106 （ 315） 式中： C—— 額定動載荷， N；其值查軸承手冊； ft—— 溫度系數(shù)，取 ； fp—— 載荷系數(shù)，取 ； ε —— 壽命系數(shù)，對滾子軸承取 ε =10/3； 在實際計算中，常以工作小時數(shù)表示軸承的額定壽命： nLLh 60? （ 316） 式中： n—— 軸承的計算轉速， r/min；對于無輪邊減速的驅動橋來說，主減速器從動錐齒輪軸承 的計算轉速 n2=r r/min （ 317） 式中： rr—— 輪胎滾動半徑， m； Vam—— 汽車的平均行駛速度， km/h；對于貨車取 30~35km/h。其損壞形式主要有齒板彎曲折斷、齒面疲勞點蝕 (剝落 )、磨損和擦傷等。常用的鋼號有 20CrMnTi， 22CrMnMo， 20CrNiMo， 20MnVB 和 20Mn2TiB。這種表面鍍層不應用于補償零件的公差尺寸，也不能代替潤滑。滲硫后摩擦系數(shù)可顯著降低，故即使?jié)櫥瑮l件較差，也會防止齒輪咬死、膠合和擦傷等現(xiàn)象產(chǎn)生。在左右車輪行程不等的情況下，如果采用一根整體的驅動車輪軸將動力傳給左右車輪，則會由于左右驅動車輪的轉速雖相等而行程卻又不同的這一運動學上的矛盾，引起某一驅動車輪產(chǎn)生滑轉或滑移 。 差速器結構形式選擇 差速器的分類可按用途 (如圖 41所示 )也可按其工作特性分類 (如圖 42所示 )。 （ 2）行星齒輪球面半徑 RB(mm)的確定 圓錐行星齒輪差速器的尺寸通常決定于行星齒輪背面的球面半徑 RB，它就是行星齒輪的安裝尺寸，實際上代替了差速器圓錐齒輪 的節(jié)錐距，在一定程度上表征了差速器的強度。半軸齒輪齒數(shù)采用 14 25。 （ 5）差速器圓錐齒輪模數(shù)及半軸齒輪節(jié)圓直徑的初步確定 先初步求出行星齒輪和半軸齒輪的節(jié)錐角 1? 、 2?