【正文】 ％， 5％，15％， ％ ； 1gi ， 2gi … gRi ——變速器各擋的傳動比 ， ， ， ， 1； 1Tf ， 2Tf … TRf ——變速器在各擋時的發(fā)動機(jī)的利用率，可參考表 選取 50％，60％， 70％， 70％， 60％ 。 對于螺旋錐齒輪 2222 s in ?Fdd m ?? 2121 zzdd mm ? 所以： md1 ＝ md2 =； 23 變速器 檔位 if Tf 2? ——從動齒輪的節(jié)錐角 176。 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的軸向力。 對于采用 騎馬式 的主動錐齒 輪和 騎馬式 的 從動錐齒輪的軸承徑向載荷，如圖 所示 圖 主減速器軸承的布置尺寸 25 軸承 A， B 的徑向載荷分別為 AR = ? ? ? ? 21112 mdAbRbPa ????? （ ） ? ? ? ? 21112 mB dAcRcPaR ?????? （ ） 式 中： 已知 P =， 1R =， 1A = , md1 ＝ , a=34mm，b=18mm， c=16mm。 所以有上式可得 2n = ? = r/min 主動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)速 1n == r/min。 此外對于無輪邊減速器的驅(qū)動橋來說，主減速器的從動錐齒輪軸承的計算轉(zhuǎn)速 2n為 ramrvn ? r/min （ ） 式中： r ——輪胎的滾動半徑， ； amv ——汽車的平均行駛速度， km/h。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。 表 if 及 Tf 的參考值 車型 轎車 公共汽車 載貨汽車 III 擋 IV 擋 IV 擋 IV擋 帶 超速檔 IV擋 IV擋 帶 超速檔 V 擋 TK 80 TK 80 if I II III IV V 1 9 90 1 4 20 75 16 80..7 2 6 27 65 1 4 15 50 — 1 3 11 85 7 59 — 2 5 15 Tf I II III IV V 60 60 50 70 65 60 60 65 60 50 50 70 70 60 60 70 70 60 60 — 50 60 70 60 50 60 70 70 — 50 60 70 70 60 注：表中aeT GTK max? ，其中 maxeT —— 發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩， mN? ； aG —— 汽車總重， kN。m 齒面寬中點的圓周力 P 為 ： mdTP 2? = （ ） 式中： T——作用在該齒輪上的轉(zhuǎn)矩。實踐表明，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)行計算。 作用在主減速器主動齒輪上的力 如圖 所示 錐齒輪在工作過程中，相互嚙合的齒面上作用有一法向力。 求 綜 合 系 數(shù) J 的 齒 輪 齒 數(shù) 相嚙合齒輪的齒數(shù) 21 圖 接觸強(qiáng)度計算綜合系數(shù) J 按 jeT 計算， j? =2800 N／ mm2 按 jmT 計算， j? =1750 N／ mm2 由表 輪齒齒面接觸強(qiáng)度滿足校核 。 主減速器螺旋 錐齒輪 的強(qiáng)度計算 （ 1） 單位齒長上的圓周力 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即單位齒長圓周力來估算，即 FPp? （ ） 式中 ： p ——單位齒長上的圓周力， N/mm； P——作用在齒輪上的圓周力， N，按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 maxeT 和最大附著力矩 rrG?2兩種載荷工況進(jìn)行計算 。在要求使用壽命為 20 萬千米或以上時，其循環(huán)次數(shù)均以超過材料的耐久疲勞次數(shù)。研磨磨損是由于齒輪傳動中的剝落顆粒、裝配中帶入的雜物，如未清除的型砂、氧化皮等以及油中不潔物所造成的不正常磨損，應(yīng)予避免。它多出現(xiàn)在齒頂附近，在與節(jié)錐齒線的垂直方向產(chǎn)生撕裂或擦傷痕跡。造成齒面剝落的主要原因是表面層強(qiáng)度不夠。減小齒面壓力和提高潤滑效果是提高抗點蝕的有效方法，為此可增大節(jié)圓直徑及增大螺旋角，使齒面的曲率半徑增大，減小其接觸應(yīng)力。由于接觸區(qū)產(chǎn)生很大的表面接觸應(yīng)力，常常在節(jié)點附近，特別在小齒輪節(jié)圓以下的齒根區(qū)域內(nèi)開始，形成極小的齒面裂紋進(jìn)而發(fā)展成淺凹坑，形成這種凹坑或麻點的現(xiàn)象就稱為點蝕。齒根圓角盡可能加大，根部及齒面要光潔。隨著載荷循環(huán)次數(shù)的增加，裂紋不斷擴(kuò)大，最后導(dǎo)致輪齒部分地或整個地斷掉。它們的主要特點及影響 因素分述如下： （ 1） 輪齒折斷 主要分為疲勞折斷及由于彎曲強(qiáng)度不足而引起的過載折斷。 19 外 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 11201 s in2 ?? ahd ?? 2102 d?? 22sin?ah? 01? = 02? = 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。 16 序號 項 目 計 算 公 式 計 算 結(jié) 果 17 面錐角 211 ??? ??a ； 122 ??? ??a 1a?=176。 1? 1? =176。壓力角 [8]。 15 螺旋角應(yīng)足夠大以使 ?Fm 。當(dāng)變速器掛前進(jìn)擋時，應(yīng)使主動錐齒輪的軸向力離開錐頂方向。 所以有： 1d = 2d =260mm。 取 jeT = mN? 。 jmT = )()( PHRLBLBrTa fffni rGG ???? ??? = ) 1 (111 3 5 4 0 5 1 ??? ? = mN? 主減速器齒輪參數(shù)的選擇 主、從動 齒數(shù)的選擇 選擇主、從動錐齒輪齒數(shù)時應(yīng)考慮如下因素：為了磨合均勻， 1z ， 2z 之間應(yīng)避免有公約數(shù) ； 為了得到理想的齒面重合度和高的輪齒彎曲強(qiáng)度，主、從動齒輪齒數(shù)和應(yīng)不小于 40； 為了嚙合平穩(wěn)，噪聲小和具有高的疲勞強(qiáng)度對于商用車 1z 一般不小于 6； 主傳動比 0i 較大時， 1z 盡量取得小一些，以便得到滿意的離地間隙。 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)。由于汽車在各種道路上行使時，其驅(qū)動輪上要求必須具有一定的驅(qū)動力矩和轉(zhuǎn)速，在動力向左右驅(qū)動輪分流的差速器之前設(shè)置一個主減速器后，便可使主減速器前面的傳動部件如變速器、萬向傳動裝置等所傳遞的扭矩減小，從而可使其尺寸及質(zhì)量減小、操縱省力。對主減速器型式確定中主要從主減速器齒輪的類型、 主減速器的減速形式、 主減速器主動錐齒輪的支承形式及安裝方式的選擇、從動錐齒輪的支承方式和安裝方式的選擇 ，從而 確定 逐步給出 驅(qū)動橋各個總成的基本結(jié)構(gòu)， 分析了驅(qū)動橋各 總成結(jié)構(gòu)組成。 鋼板沖壓焊接整體式橋殼是由鋼板沖壓焊接成的橋殼主體、兩端再焊上帶凸緣的半軸套管及鋼板彈簧座組成。 整體式橋殼 整體式橋殼的特點是將整個橋殼制成一個整體，橋殼猶如一整體的空心粱，其強(qiáng)度及剛度都比較好。其特點是橋殼制造工藝簡單、主減速器軸承支承剛 度好。 橋殼 的分類及方案的確定 11 橋殼的結(jié)構(gòu)型式大致分為可分式，組合式整體式三種。主要用于質(zhì)量較小，使用條件好，承載負(fù)荷也不大的轎車和輕型載貨汽車。在裝有輪邊 減速器的驅(qū)動橋上，半軸將半軸齒輪與輪邊減速器的主動齒輪連接起來 。 本次設(shè) 計 任務(wù) 選用： 對稱式圓錐行星齒輪 差速器，因為它結(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。 差速器的結(jié)構(gòu)型式選擇，應(yīng)從所設(shè)計汽車的類型及其使用條件出發(fā)，以滿足該型汽車在給定的使用條件下的使用性能要求。在左右車輪行程不等的情況下，如果采用一根整體的驅(qū)動車輪軸將動力傳給左右車輪，則會由于左右車輪的轉(zhuǎn)速雖然相等而行程卻又不同的這一運(yùn)動學(xué)上的矛盾，引起某一驅(qū)動車輪產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)或滑 移。 圖 從動齒輪支撐形式 本次設(shè)計主動錐齒輪 采用 騎馬式 支撐 （ 圓錐滾子軸承 ） ， 從動錐齒輪 采用 騎馬 式支撐 （ 圓錐滾子軸承 ） 。 當(dāng)主動錐齒輪安裝在圓錐滾子軸承上時，為了減小懸臂長度增加支撐間距離，應(yīng)使兩軸承的小端朝內(nèi)相向，大端朝外，這樣也便于結(jié)構(gòu)的布置、軸承預(yù)緊度的調(diào)整及軸承的潤滑。 圖 主動錐齒輪騎馬式支承 采用騎馬式（跨置式）支承結(jié)構(gòu) 時， 齒輪前、后兩端的軸頸均以軸承支承，故又稱兩 端支承式。 主減速器主 從動錐齒輪的支承形式及安裝方法 主減速器主動錐齒輪的支承形式及安裝方式的選擇 現(xiàn)在汽車主減速器主動錐齒輪的支承形式有如下兩種： （ 1） 懸臂式 懸臂式支承結(jié)構(gòu)如圖 所示，其特點是在錐齒輪大端一側(cè)采用較長的軸徑，其上安裝兩個圓錐滾子軸承。 目前 貨車 車發(fā)動機(jī)向低速大扭矩發(fā)展的趨勢使得驅(qū)動橋的傳動比向小速比發(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 貨 車使用條件對汽車通過性的要求降低，因此，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)動橋相比，由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡化，單級減速驅(qū)動橋機(jī)械傳動效率提高，易損件減少，可靠性增加。 主減速器的減速形式 及選擇 主減速器的減速形式分為單級減速、雙級減速、單級貫通、雙級貫通、主減速及輪邊減速等。 雙曲面主動齒輪具有較大的軸向力，使其軸承負(fù)荷增大。 圖 螺旋錐齒輪與雙曲面齒輪 當(dāng)傳動比一定，主動齒輪尺寸相同時，雙曲面從動齒輪的直徑較小，有較大的離地間隙。螺旋錐齒輪的重合度大，嚙合過程是由點到線，因此，螺旋錐齒輪能承受大的載荷，而且工作平穩(wěn)，即使在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時其噪聲和振動也是很小的。 設(shè)計車型主要參數(shù) 整車總質(zhì)量 m=4495kg 發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 maxeT =201Nm 變速器一檔傳動比 1i = 主減速器傳動比 0i = 主減速器結(jié)構(gòu)方案的確定 主減速器的齒輪類型 及選擇 按齒輪副結(jié)構(gòu)型式分，主減速器的齒輪傳動主要有螺旋錐齒輪式傳動、雙曲面齒 6 輪式傳動、圓柱齒輪式傳動（又可分為軸線固定式齒輪傳動和軸線旋轉(zhuǎn)式齒輪傳動即行星齒輪式傳動）和蝸桿蝸輪式傳動等形式。 在各種載荷和轉(zhuǎn)速工況下有較高的傳動效率。 驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)組成 在多數(shù)汽車中， 驅(qū)動橋包括主減速器、差速器、驅(qū)動車輪的傳動裝置 （半軸） 及橋殼等部件如圖 所示。 驅(qū)動橋的種類 驅(qū)動橋 位于傳動系末端，其基本功用首先是增扭、降速，改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，即增大由傳動軸或直接從變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，并合理的 分配給左、右驅(qū)動車輪， 其次 ，驅(qū)動橋還要承受作用于路面和車架或車廂之間的垂 直力、縱向力和橫向力，以及制動力矩和反作用力 矩。在絕大多數(shù)的載貨汽車 和少數(shù)轎車上，采用的是整體式 非斷開式 。 AUTOCAD 完 成驅(qū)動橋裝配圖和主要部分零件 圖 。 個別比較有實力的企業(yè)，雖有自己獨立的研發(fā)機(jī)構(gòu)但都處于發(fā)展的初期。 國 內(nèi) 研究現(xiàn)狀 我國驅(qū)動橋制造企業(yè)的開發(fā)模式主要由測繪、引進(jìn)、自主開發(fā)三種組成。目前，有限元法己經(jīng)成為求解數(shù)學(xué)、物理、力學(xué)以及工程問題的一種有效的數(shù)值方法，也為驅(qū)動橋殼設(shè)計提供了強(qiáng)有力的工具。因此，對驅(qū)動橋進(jìn)行模態(tài)分析，掌握和改善其振動特性，是設(shè)計中的重要方面。 2 (2) 模態(tài)分析 模態(tài)分析是對工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動分析研究的最先進(jìn)的現(xiàn)代方法與 手段之一。汽車驅(qū)動橋設(shè)計涉及的機(jī)械零部件及元件的品種極為廣泛，對這些零部件、元件及總成的制造也幾乎要設(shè)計到所有的現(xiàn)代機(jī)械制造工藝， 設(shè)計出結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、 造價低廉的驅(qū)動橋，能大大降低整車生產(chǎn)的總成本，推動汽車經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，并且 通過對汽車驅(qū)動橋的學(xué)習(xí)和設(shè)計實踐，可以更好的學(xué)習(xí)并掌握現(xiàn)代汽車設(shè)計與機(jī)械設(shè)計的全面知識和技能， 所以 基于北京 BJ1041C4DG 輕型貨車 設(shè)計一款結(jié)構(gòu)優(yōu)良的 整體式 驅(qū)動橋 具有一定的實際意義 。 第 1 章 緒論 .......................................................................................................................1 設(shè)計 目的及意義 ...................................