【正文】 整車的安全性，經(jīng)濟(jì)性、舒適性、可靠性，它的性能的好壞直接影響整車性能。而對(duì)于商用汽車顯得尤為重要。 關(guān)鍵詞： 商用汽車 驅(qū)動(dòng)橋 單級(jí)減速橋 錐齒輪 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 ABSTRACT Drive axle is the one of automobile four important assemblies. It` performance directly influence on the entire automobile， especially for the heavy using the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed,heavyloaded,high efficiency,high benefit today`heavy truck,single reduction final drive axle design following the traditional designing method of the drive axle. First,make up the main parts`structure and the key designing parameters。 汽車傳動(dòng)系的首要任務(wù)是與發(fā)動(dòng)機(jī)協(xié)同工作，以保證汽車在各種行駛條件下正常行駛所必需的驅(qū)動(dòng)力與車速，并使汽車具有良好的動(dòng)力性與燃油經(jīng)濟(jì)型。而驅(qū)動(dòng)橋主減速器的功用則在于當(dāng)變速器處于最高檔位（通常為直接檔，有時(shí)還有超速檔）時(shí)，使汽車有足夠的牽引力，適當(dāng)?shù)淖罡哕囁俸土己玫娜剂辖?jīng)濟(jì)性。當(dāng)變速器處于最高檔位時(shí)，汽車的動(dòng)力性及燃油經(jīng)濟(jì)性主要取決于主減速比。 汽車行駛時(shí)，左右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過的路程往往是不相等的。 差速器是個(gè)差速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用來在兩輸出軸間分配轉(zhuǎn)矩，并保證兩輸出 軸有可能以不同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，用來保證各驅(qū)動(dòng)輪在各種運(yùn)動(dòng)條件下的動(dòng)力傳遞，避免輪胎與地面間打滑。 隨著高速公路網(wǎng)狀況的改善和國家環(huán)保法規(guī)的完善，環(huán)保、舒適、快捷成為貨車市場(chǎng)的主旋律。因此，要求貨車車橋也要輕量化、低噪聲、高效率、大扭矩、寬速比、長(zhǎng)壽命和低生產(chǎn)成本。 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。 2)中央雙級(jí)驅(qū)動(dòng)橋。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。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。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。 主減速器的基本參數(shù)選擇與計(jì)算 1. 主 減速器計(jì)算載荷的確定 1 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 ????? （ 21） 式中 TLi —— 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 車型； maxeT —— 發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出的最大轉(zhuǎn)矩 360 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 —— 由以上各參數(shù)可求 Tce Tce == 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 （ 22） 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， 取 50000N 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 ? —— 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 ? =； r —— 車輪的滾動(dòng)半徑，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 ， LBi 取 所以 : ?csT = ? ??= 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平均牽引力： ? ? )( PHRLBLB rTacf fffni rGGT ?? ????? （ 23） 式中： aG —— 汽車滿載時(shí)的總重量，此取 902021N； TG —— 所牽引的掛車滿載時(shí)總重量， 0N，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)，取 0； LB? ， LBi ， n—— 見式（ 21），（ 23）下的說明。 4主傳動(dòng)比 0i 較大時(shí)， 1z 盡量取得小一些，以便得到滿意的離地間隙。 3） . 主，從動(dòng)錐齒輪齒面寬 1b 和 2b 對(duì)于從動(dòng)錐齒輪齒面寬 2b ，推薦不大于節(jié)錐 2A 的 倍，即 22 Ab ? ，而且 2b 應(yīng)滿足 tmb 102? ，對(duì)于汽車主減速器圓弧齒輪推薦采用： 22 Db ? =? 428= 在此取 60mm 一般習(xí)慣使錐齒輪的小齒輪齒面寬比大齒輪稍大，使其在大齒輪齒面兩端都超出一些，通常小齒輪的齒面加大 20%較為合適，在此取 1b =80mm 4）中點(diǎn)螺旋角 ? 螺旋角沿齒寬是變化的，輪齒大端的螺旋角最大，輪齒小端螺旋角最小，弧齒 錐齒輪副的中點(diǎn)螺旋角是相等的，選 ? 時(shí)應(yīng)考慮它對(duì)齒面重合度 ? ，輪齒強(qiáng)度和軸向力大小的影響， ? 越大，則 ? 也越大，同時(shí)嚙合的齒越多，傳動(dòng)越平穩(wěn)，噪聲越低，而且輪齒的強(qiáng)度越高， ? 應(yīng)不小于 ，在 ～ 時(shí)效果最好，但 ? 過大，會(huì)導(dǎo)致軸向力增大。 5） . 螺旋方向 主、從動(dòng)錐齒輪的螺旋方向是相反的。的壓力角。 1? 1? =176。 2a? =176。 2. 主減速器圓弧錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 1） 主減速器圓弧齒螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 1 單位齒長(zhǎng)上的圓周力 在汽車主減速器齒輪的表面耐磨性，常常用其在輪齒上的假定單位壓力估算即 單位齒長(zhǎng)圓周力： 2bPp? (25) 式中： P—— 作用在齒輪上的圓周力，按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 Temax 和最大附著力矩 rrG?2 兩種載荷工況進(jìn)行計(jì)算， N； 2b —— 從動(dòng)齒輪的齒面寬，在此取 80mm. 則： 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 213max210bdiTp ge ?? （ 26） 式中： maxeT —— 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩，在此取 360 mN? ,gi —— 變速器的傳動(dòng)比 , 1d —— 主動(dòng)齒輪節(jié)圓直 徑，在此取 108mm. 按上式802108 3????p =745N／ mm 2輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算 汽車主減速器錐齒輪的 齒根彎曲應(yīng)力為： JmzbK KKKTvms???? ?????? 203102? （ 27） 式中： T —— 該齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩， N 載荷作用點(diǎn)的位置、載荷在齒間的分布、有效齒面寬、應(yīng)力集中系數(shù)及慣性系數(shù)等對(duì)彎曲應(yīng)力計(jì)算的影響。 0K ， vK ， mK —— 見式 (29)下的說明； sK —— 尺寸系數(shù)，它考慮了齒輪的尺寸對(duì)其淬透性的影響，在缺乏經(jīng)驗(yàn)的情況下，可取 ； fK —— 表面質(zhì)量系數(shù)，決定于齒面最后加工的性質(zhì)（如銑齒，磨齒等），即表面粗糙度及表面覆蓋層的性質(zhì)（如鍍銅，磷化處理等）。 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 圖 22 接觸計(jì)算用綜合系數(shù) 主減速器軸承的計(jì)算 1．錐齒輪齒面上的作用力 錐齒輪在工作過程中，相互嚙合的齒面上作用有一法向力。實(shí)踐表明，軸承的主要損壞形式為疲勞損傷，所以應(yīng)按輸入的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 dT 進(jìn)行計(jì)算。 md —— 該齒輪的齒面寬中點(diǎn)處的分度圓直徑 . 按上式圓周力 F = ? = （ 2）錐齒輪的軸向力和徑向力： 圖 23 主動(dòng)錐齒輪齒面的受力圖 車 型 變 速 器 檔 位 fi FT 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 如圖 23，主動(dòng)錐齒輪螺旋方向?yàn)樽笮瑥腻F頂看旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針， FT 為作用在節(jié)錐面上的齒面寬中點(diǎn) A 處的法向力，在 A 點(diǎn)處的螺旋方向的法平面內(nèi)， FT 分解成 兩個(gè)相互垂直的力 FN 和 fF ， FN 垂直于 OA 且位于∠ OO′ A所在的平面， fF 位于以 OA 為切線的節(jié)錐切平面內(nèi)。而軸承的徑向載荷則是上述齒輪的徑向力，圓周力及軸向力這三者所引起的軸承徑向支承反力的向量和。 pf —— 為載荷系數(shù)，在此取 。 有上式可得軸承 A 的使用壽命 72860 8???hL =6188 h 若大修里程 S 定為 100000 公里，可計(jì)算出預(yù)期壽命： hL39。 （ 2）對(duì)于軸承 B，選用圓錐滾子軸承 33217。 所以軸承 C滿足使用要求。差速器有多種形式，在此設(shè)計(jì)普通對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器。 圖 31 普通的對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器 1， 12軸承； 2螺母； 3， 14鎖止墊片； 4差速器左殼； 5， 13螺栓； 6半軸齒輪墊片； 7半軸齒輪； 8行星齒輪軸； 9行星齒輪； 10行星齒輪墊片； 11差速器右殼 由于在差速器殼上裝著主減速器從動(dòng)齒輪，所以在確定主減速器從動(dòng)齒輪尺寸時(shí)，應(yīng)考慮差速器的安裝。 球面半徑 BR 可按如下的經(jīng)驗(yàn)公式確定：球面半徑： 3 TKR BB? (31) 式中： BK —— 行星齒輪球面半徑系數(shù)，可取 ～ ，對(duì)于有 4 個(gè)行星齒輪的載貨汽蘭州工業(yè)高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 車取小值； T—— 計(jì)算轉(zhuǎn)矩，取 Tce 和 Tcs 的較小值， T = 差速器的各個(gè)行星齒輪與兩個(gè)半軸齒輪是同時(shí)嚙合的，因此，在確定這兩種齒輪齒數(shù)時(shí)，應(yīng)考慮它們之間的裝配關(guān)系，在任何圓錐行星齒輪式差速器中，左右兩半軸齒輪的齒數(shù) Lz2 ，Rz2 之和必須能被行星齒輪的數(shù)目所整除，以便行星齒輪能均勻地分布于半軸齒輪的軸線周圍，否則，差速器將無法安裝，即應(yīng)滿足的安裝條件為： In zz RL ?? 22 （ 32） 式中： Lz2 ， Rz2 —— 左右半軸齒輪的齒數(shù)，對(duì)于對(duì)稱式圓錐齒輪差速器來說， Lz2 = Rz2 n —— 行星齒輪數(shù)目； I —— 任意整數(shù)。 2? =176。由于這種齒形的最小齒數(shù)比壓力角為蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 20176。 6. 行星齒輪安裝孔的直徑 ? 及其深度 L 行星齒輪的安裝孔的直徑 ? 與行星齒輪軸的名義尺寸相同，而行星齒輪的安裝孔的深度就是行星齒輪在其軸上的支 承長(zhǎng)度，通常?。? ??L ? ? nlTLc ???? ???302 ? ?nlT c?? 1030?? （ 33） 式中： 0T —— 差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩， N2 為半軸齒輪齒面寬中點(diǎn)處的直徑，而 d39。 8 軸交角 ? =90176。 1fh = 2ah 1fh =。 2? =176。 2R? =54.06176。239。輪齒彎曲強(qiáng)度 w? 為 w? = JmbzK KKTKvms2203102? (34) 式中： T —— 差速器一個(gè)行星齒輪傳給一個(gè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩，其計(jì)算式 nTT ?? 在此 T 為 N 設(shè)計(jì)半軸的主要尺寸是其直徑，在設(shè)計(jì)時(shí)首先可根據(jù)對(duì)使用條件和載荷工況相同或相近的同類汽車同形式半軸的分析比較，大致選定從整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋 的布局來看比較合適的半軸半徑，然后對(duì)它進(jìn)行強(qiáng)度校核。 若按最大附著力計(jì)算，即 : ?2 239。 m； ? —— 汽車傳動(dòng)效率，計(jì)算時(shí)可取 1 或取 ； i —— 傳動(dòng)系最低擋 傳動(dòng)比； r —— 輪胎的滾動(dòng)