【正文】 指導(dǎo)教師 ： 職 稱 ： The Graduation Design for Bachelor39。 在本次設(shè)計中， 主要完成了 雙 級減速器、圓錐行星齒輪差 速器、全浮式半軸 的設(shè)計 和 橋殼 的校核及材料選取等 工作 。 Calculation。 設(shè)計 主要參數(shù) 本次設(shè)計的主要數(shù)據(jù) 表 整車性能參數(shù) 驅(qū)動形式 6х 6 軸距前 /后 3375mm/1400mm 輪距前 /后 2072mm/ 2072mm 整車質(zhì)量 11500kg 最大轉(zhuǎn)矩 前懸 /后懸 1719/1500 最高車速 80km/h 發(fā)動機型號 最大功率 /最大轉(zhuǎn)速 206Kw/2400rpm 輪胎規(guī)格 驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu) 和 種類 汽車車橋的種類 車橋通過懸架與 車架 （ 或承載式車身 ） 相連，它的兩端安裝車輪，其功用是傳遞車架 （ 或承載式車身 ） 于車輪之間各方向的作用力及其力矩。其中，轉(zhuǎn)向橋和支持橋都屬于從動橋，一般 越野車 多以前橋為轉(zhuǎn)向橋，而 后橋或中后兩橋為驅(qū)動橋。當(dāng)驅(qū)動車輪采用非獨立懸掛時，例如在絕大多數(shù)的載貨汽車和部分小轎車上，都是采用非斷開式驅(qū)動橋；當(dāng)驅(qū)動車輪采用獨立懸掛時，則配以斷開式驅(qū)動橋 。 螺旋錐齒輪 如圖 （ a） 所示 主、從動齒輪軸線交于一點，交角都采用 90 度。 ② 傳動比一定時，如果主動齒輪尺寸相同，雙曲面齒輪比螺旋錐齒輪有較大軸徑，較高的輪齒強度以及較大的主動齒輪軸和軸承剛度。 ② 齒面間有大的壓力和摩擦功，使齒輪抗嚙合能力降低。為了減小懸臂長度 a 和增加兩端的距離 b，以改善支承剛度，應(yīng)使兩軸承圓錐滾子向外。為了防止從動錐齒輪在軸向載荷作用下的偏移，圓錐滾子軸承應(yīng)用兩端的調(diào)整螺母調(diào)整。預(yù)緊力雖然可以增大支承剛度，改善齒輪的嚙合和軸承工作條件，但當(dāng)預(yù)緊力超過某一理想值時，軸承壽命會急劇下降。減速形式的選擇與汽車的類型及使用條件有關(guān)，有時也與制造廠的產(chǎn)品系列及制造條件有關(guān)，但它主要取決于由動力性、經(jīng)濟性等整車性能所要求的主減速比 io的大小及驅(qū)動橋下的離地間隙、驅(qū)動橋的數(shù)目及布置形式等。另外，即使汽車作直線行駛，也會由于左右車輪在同一時間內(nèi)所滾過的路面垂向波形的不同，或由于左右車輪輪胎氣壓、輪胎負荷、胎面磨損程度的不同以及制造誤差等因素引起左右車輪外徑不同或滾動半徑不相等而要求 （ a） 單級主減速器 （ b） 雙級主減速器 圖 主減速器 車輪行程不等。為了消除由于左右車輪在運動學(xué)上的不協(xié)調(diào)而產(chǎn) 生的這些弊病，汽車左右驅(qū)動輪間都有差速器，后者保證了汽車驅(qū)動橋兩側(cè)車輪在行程不等時具有以下不同速度旋轉(zhuǎn)的特性，從而滿足了汽車行駛運動學(xué)的要求。在斷開式驅(qū)動橋和轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中 ， 驅(qū)動車輪的傳動裝置包括半軸和萬向接傳動裝置且多采用等速萬向節(jié)。主要用于質(zhì)量較小，使用條件好， 承載負荷也不大的轎車和輕型載貨汽車 。作用在驅(qū)動車輪上的牽引力、制動力、側(cè)向力和垂向力也是經(jīng)過橋殼傳到懸掛及車架或車廂上。橋殼還應(yīng)結(jié)構(gòu)簡單、制造方便以利于降低成本。 按制造工藝不同分類： 鑄造式 —— 強度、剛度較大，但質(zhì)量大，加工面多，制造工藝復(fù)雜，用于中重型越野車 ，本設(shè)計采用鑄造橋殼。利用這種方法指導(dǎo)設(shè)計可以減少經(jīng)驗設(shè)計的盲目性和隨意性，提高設(shè)計的主動性、科學(xué)性和精確性。驅(qū)動橋作為汽車四大總成之一，它的性能的好壞直接影響整車性能，而對于載重汽車顯得尤為重要。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 8 第 2 章 設(shè)計方案的確定 主減速比的計算 主減速比對主減速器的結(jié)構(gòu)形式、輪廓尺寸、質(zhì)量大小以及當(dāng)變速器處于最高檔位時汽車的動力性和燃料經(jīng)濟性都有直接影響。 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=2400/（ 801 ） = （ ） +（ 10%~25%） =~ 取 式中 ： r —— 車輪的滾動半徑 r =[2d +（ 1? ） b]=（ m） 輪輞直徑 d=20 英寸輪輞寬度 b=11 英寸 ， ? =； ghi —— 變速器最高檔傳動比 （ 為直接檔 ） 。為了防止從動錐齒輪在軸向載荷作用下的偏移，圓錐滾子軸承應(yīng)用兩端的調(diào)整螺母調(diào)整。預(yù)緊力雖然可以增大支承剛度，改善齒輪的嚙合和軸承工作條件，但當(dāng)預(yù)緊力超過某一理想值時，軸承壽命會急劇下降。減速形式的選擇與汽車的類型及使用條件有關(guān)，有時也與制造廠的產(chǎn)品系列及制造條件有關(guān)，但它主要取決于由動力性、經(jīng)濟性等整車性能所要求的主減速比的大小及驅(qū)動橋下的離地間隙、驅(qū)動橋的數(shù)目及布置形式等。 半軸型式的確定 半軸根據(jù)其車輪端的支撐方式不同，可分為半浮式 3/4 浮式和全浮式三種形式。 橋殼型式的確定 驅(qū)動橋殼的主要功用是支撐汽車質(zhì)量，并承受由車輪傳來的路面反力和反力矩，并經(jīng)懸架傳給車架（或車身 ）；它又是主減速器 ，差速器，半軸的裝配基本 。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 10 本章小結(jié) 本章 首先 確定了 主減速比，以方便確定其它參數(shù)。 由式 （ ） ，式 （ ） 求得的計算載荷，是最大轉(zhuǎn)矩而不是正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩，不能用它作為疲勞損壞依據(jù)。10 的范圍內(nèi)。 （ 5） 螺旋錐齒輪螺旋方向 一般情況下主動齒輪為左旋，從動齒輪為右旋，以使二齒輪的軸 向力有互相斥離的趨勢。 在一般機械制造用的標準制中，螺旋角推薦用 35176。當(dāng)大齒輪直徑大于刀盤半徑時采用這種方法是最好的。 9 節(jié)圓直徑 d =m z ?1d 120 ㎜ 2d =272 ㎜ 10 節(jié)錐角 ?1?arctan21zz 2? =90176。 17 面錐角 211 fa ??? ?? ； 122 fa ??? ?? 1a?=176。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 14 序號 項 目 計 算 公 式 計 算 結(jié) 果 19 齒頂圓直徑 1111 c os2 ?aa hdd ?? 2ad = 221 cos2 ?ahd ? 1ad = ㎜ 2ad = ㎜ 20 節(jié)錐頂點止齒輪外緣距離 1121 s in2 ?ak hdA ?? 212 dAk ? 22sin?ah? 1kA =132 ㎜ 2kA =57 ㎜ 21 理論弧齒厚 21 sts ?? mSs k?2 1s = 2s = 22 齒側(cè)間隙 B=～ 23 螺旋角 ? ? =35176。 P—— 作用在齒輪上的圓周力， N，按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩 maxeT 和最大附著力矩兩種載荷工況進行計算； 按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩計算時： FdiTp ge????21013m a x =（ ） 按最大附著力矩計 算 FdrGp r?????210232 ? = /Nmm （ ） 雖然附著力矩產(chǎn)生的 p 很大，但由于發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩的限制 p 最大只有黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 15 可知， 校核成功。2w? =； 當(dāng)計算主動齒輪時， jT /Z 與從動相當(dāng)，而 12 JJ ? ，故 1w? 2w? ， 39。 （ 2） 輪齒的接觸強度計算 螺旋錐齒輪 齒面的計算接觸應(yīng)力 j? （ MPa） 為： JFK KKKKTdC v fmsjpj ?? ???????3011102? （ ） 式中： pC —— 材料的彈性系數(shù)，對于鋼制齒輪副取 mmN /21 ； 0K =1， sK =1， mK =， sK =1； fK —— 表面質(zhì)量系數(shù)，對于制造精確的齒輪可取 1； J—— 計算應(yīng)力的綜合系數(shù)， 2J =，見圖 所示 。據(jù)此對驅(qū)動橋齒輪的材料及熱處理應(yīng)有以下要求： （ 1） 具有高的彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度以及較好的齒面耐磨性，故齒表面應(yīng)黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 17 有高的硬度； （ 2） 輪齒芯部應(yīng)有適當(dāng)?shù)捻g性以適應(yīng)沖擊載荷，避免在沖擊載荷下輪齒根部折斷； （ 3） 鋼材的鍛造、切削與熱處理等加工性能良好，熱處理變形小或變形規(guī)律性易控制，以提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少制造成本并降低廢品率； （ 4） 選擇齒輪材料的合金元素時要適應(yīng)我國的情況。 用滲碳合金鋼制造齒輪，經(jīng)滲碳、淬火、回火后，齒輪表面硬度可高達 HRC58～64，而芯部硬度較低，當(dāng) m≤ 8 時為 HRC32～ 45。 對齒面進行噴丸處理有可能提高壽命達 25％。 主減速器軸承的計算 設(shè)計時，通常是先根據(jù)主減速器的結(jié)構(gòu)尺寸初步確定軸承的型號，然后驗算軸承壽命。 注：汽車在行駛過程中，由于變速器檔位的改變，且發(fā)動機也不盡處于最大轉(zhuǎn)矩狀態(tài)，因此主減速器齒輪的工作轉(zhuǎn)矩處于經(jīng)常變化中。 （ 2） 主減速器軸承載荷的計算 軸承的軸向載荷，就是上述的齒輪軸向力。 式中 ： P —— 齒面寬中點處的圓周力； A—— 主動齒輪的軸向力； R —— 主動齒輪的徑向力； md1 —— 主動齒輪齒面寬中點的分度圓直徑。39。39。 RAP —— 第二級減速斜齒圓柱齒輪的圓周力、軸向力和徑向力； 39。 dTP? （ ） ?tan39。 PR? （ ） 式中： T —— 計算轉(zhuǎn)矩； ? —— 斜齒圓柱齒輪的螺旋角； ? —— 法向壓力角。為了保證有足夠的潤滑油流進差速器，有的采用專門的倒油匙。 本章小結(jié) 本章根據(jù)所給參數(shù)確定了主減速器的參數(shù)， 對主減速器齒輪計算載荷的計算、齒輪參數(shù)的選擇，螺旋錐齒輪的幾何尺寸計算與強度計算 并對主減速器 齒輪的材料及熱處理， 軸承的預(yù)緊， 主減速器的 潤滑 等 做了必要的交待。 本次設(shè)計選用的普通錐齒輪式差速器結(jié)構(gòu)簡單，工作平穩(wěn)可靠，適用于本次設(shè)計的汽車驅(qū)動橋。差速器的輪廓尺寸也受到從動齒 及主動齒輪導(dǎo)向軸承支座的限制。 球面半徑可根據(jù)經(jīng)驗公式來確定： 3 jBB TKR ? =（ mm） （ ） 圓整取 BR =54mm 式中 ： BK —— 行星齒輪球面半徑系數(shù)， ～ ，對于有 4 個行星 輪的 重型汽 車 取小值，取 ； BR 確定后，即根據(jù)下式預(yù)選其節(jié)錐距： 0A =（ ～ ） BR =～ 取 54mm （ ） （ 3） 行星齒輪 與半軸齒輪齒數(shù)的選擇 為了得到較大的模數(shù)從而使齒輪有較高的強度，應(yīng)使行星齒輪的齒數(shù)盡量少，但一般不應(yīng)少于 10。 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) RL zz 22 , 之和，必須能被行星齒輪的數(shù)目 n 所整除，否則將不能安裝，即應(yīng)滿足： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 23 nzz rL 22?=11 （ ） （ 4） 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 21,?? ： 。 算出模數(shù)后，節(jié)圓直徑 d 即可由下式求得： mmmzdmmmzd 95。 ??L =30（ mm） nlTL c ???? ][ 302??? nlT C ][ 1030?? ??= mm （ ） 式中 ： 0T 差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩 24942 mN? ； n—— 行星齒輪數(shù) 4； l—— 行星齒輪支承面中點到錐頂?shù)木嚯x， mm. 39。 [ c? ]—— 支承面的許用擠壓應(yīng)力，取為 69MPa. 差速器齒輪的幾何尺寸計算與強度計算 表 為汽車差速器用直齒錐齒輪的幾何尺