【正文】 基本內(nèi)容、擬解決的主要問(wèn)題 設(shè)計(jì)車(chē)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 N (3)完成驅(qū)動(dòng)橋裝配圖和主要部分零件圖。 驅(qū)動(dòng)橋的輪廓尺寸主要取決于主減速器的型式。對(duì)于輪邊減速器：越野汽車(chē)為了提高離地間隙，可以將一對(duì)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(chē)為了降低汽車(chē)的質(zhì)心高度和車(chē)廂地板高度，以提高穩(wěn)定性和乘客上下車(chē)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(chē)為了進(jìn)一步降低車(chē)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(chē)輪的旁邊。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。 汽車(chē)懸掛總成的類(lèi)型及其彈性元件與減振裝置的工作特性是決定汽車(chē)行駛平順性的主要因素，而汽車(chē)簧下部分質(zhì)量的大小，對(duì)其平順性也有顯著的影響。 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)組成 在多數(shù)汽車(chē)中，驅(qū)動(dòng)橋包括主減速器、差速器、驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置（半軸）及橋 殼等部件如圖 所示。 在各種載荷和轉(zhuǎn)速工況下有較高的傳動(dòng)效率。 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(duì)主減速器的結(jié)構(gòu)形式、輪廓尺寸、質(zhì)量大小影響很大。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系參數(shù)作最佳匹配的方法來(lái)選擇 0i 值，可是汽車(chē)獲得最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。 主減速器的齒輪類(lèi)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。螺旋錐齒輪的重合度大，嚙合過(guò)程是由點(diǎn)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(shí)其噪聲和振動(dòng)也是很小的。 當(dāng)傳動(dòng)比一定，主動(dòng)齒輪尺寸相同時(shí)，雙曲面從動(dòng)齒輪的直徑較小，有較大的離地間隙。 雙曲面主動(dòng)齒輪具有較大的軸向力，使其軸承負(fù)荷增大。本次設(shè)計(jì)采用螺旋錐齒輪。通常單極減速器用于主減速比 io≤ 的各種中小型汽車(chē) 上 10 （ a） 單級(jí)主減速器 （ b） 雙級(jí)主減速器 圖 主減速器 如圖 （ a）所示， 單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)車(chē)橋是驅(qū)動(dòng)橋中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一種，制造工藝較簡(jiǎn)單，成本較低，是驅(qū)動(dòng)橋的基本型，在貨車(chē)車(chē)上占有重要地位。 主減速器主從動(dòng)錐齒輪的支承形式及安裝方法 ： ① 懸臂式 懸臂式支承結(jié)構(gòu)如圖 所示，其特點(diǎn)是在錐齒輪大端一側(cè)采用較長(zhǎng)的軸徑，其上安裝兩個(gè)圓錐滾子軸承。 主減速器從動(dòng)錐齒輪的支承形式及安裝方式的選擇 從動(dòng)錐齒輪只有跨置式一種支撐形式 如圖 所示 ，兩端支承多采用圓錐滾子軸承，安裝時(shí)應(yīng)使它們的圓錐滾子大端相向朝內(nèi)，而 小端相向朝外。 差速器結(jié)構(gòu)方案的確定 根據(jù)汽車(chē)行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求和實(shí)際的車(chē)輪、道路以及它們之間的相互聯(lián)系表明：汽車(chē)在行駛過(guò)程中左右車(chē)輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過(guò)的行程往往是有差別的。這不僅會(huì)是輪胎過(guò)早磨、無(wú)益地消耗功率和燃料及使驅(qū)動(dòng)車(chē)輪軸超載等，還會(huì)因?yàn)椴荒馨此蟮乃矔r(shí)中心轉(zhuǎn)向而使操縱性 變壞。 差速器的結(jié)構(gòu)型式有多種，大多數(shù)汽車(chē)都屬于公路運(yùn)輸車(chē)輛，對(duì)于在公路上和市區(qū)行駛的汽車(chē)來(lái)說(shuō)，由于路面較好，各驅(qū)動(dòng)車(chē)輪 與路面的附著系數(shù)變化很小，因此幾乎都采用了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)、制造方便、用于公路汽車(chē)也很可靠的普通對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器，作為安裝在左、右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪間的所謂輪間差速器使用；對(duì)于經(jīng)常行駛在泥濘、松軟土路或無(wú)路地區(qū)的越野汽車(chē)來(lái)說(shuō)，為了防止因某一側(cè)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪滑轉(zhuǎn)而陷車(chē)，則可采用防滑差速器。 半軸形式的確定 驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置置位于汽車(chē)傳動(dòng)系的末端，其功用是將轉(zhuǎn)矩由差速器半軸齒輪傳給驅(qū)動(dòng)車(chē)輪。根據(jù)半軸外端支撐形式分為半浮式， 3/4 浮式，全浮式。 3/4 浮式半軸 的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是半軸外端僅有一個(gè)軸承并裝在驅(qū)動(dòng)橋殼半軸套管的端部，直接支撐著輪轂，而半軸則以其端部與輪轂想固定 ，因其側(cè)向力引起彎矩使軸承有歪斜的趨勢(shì)，這將急劇降低軸承的壽命， 所以 未得到推廣。且橋殼與主減速器殼分作兩體，主減速器齒輪及差速器均裝在獨(dú)立的主減速殼里，構(gòu)成單獨(dú)的總成，調(diào)整好后再由橋殼中部前面裝入橋殼內(nèi)，并與橋殼用螺栓固定在一起。其制造工藝簡(jiǎn)單、材料 利用率高、廢品率低生產(chǎn)率高極、及制造成本低等優(yōu)點(diǎn)外，還有足夠的強(qiáng)度和剛度，特別是其質(zhì)量小，但是比有些鑄造橋殼可靠，由于鋼板沖壓焊接整體式橋殼有一系列優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)不但應(yīng)用于轎車(chē)，輕型貨車(chē)、中型載貨車(chē)上得到了廣泛的應(yīng)用?；敬_定了驅(qū)動(dòng)橋四個(gè)組成部分主減速器、差速器、半軸、橋殼的結(jié)構(gòu)。對(duì)于公路車(chē)輛來(lái)說(shuō)，使用條件較非公路用車(chē)輛穩(wěn)定，其正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩是根據(jù)所謂平均牽引力的值來(lái)確定的，即主 減 速器的平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩為 jmT = )(η )( PHRLBLB rTa fffni rGG ++?? ?+= ( mN? ) () 式中： aG —— 汽車(chē)滿載總重 117600N； TG —— 所 牽引的掛車(chē)滿載總重 ,N, 僅用于牽引車(chē)取 TG =0； Rf —— 道路滾動(dòng)阻力系數(shù)，貨車(chē)通常取 ～ ，可初取 Rf =； Hf —— 汽車(chē)正常使用時(shí)的平均爬坡能力系數(shù)。 齒輪端面模數(shù) ~)~( 33 ==?=jmt TKm,由 GB/T123681990，取=tm 6mm。 9 節(jié)圓直徑 d =m z =1d 84mm 2d =174mm 10 節(jié)錐角 =1γarctan21zz 2γ =90176。 2δ =63176。 2γf =58176。當(dāng)變速器掛前進(jìn)擋時(shí)，應(yīng)使主動(dòng)錐齒輪的軸向 力離開(kāi)錐頂方向。螺旋角應(yīng)足夠大以使 ≥Fm 。對(duì)于貨車(chē)弧齒錐齒輪，α一般選用 20176。它們的主要特點(diǎn)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(guò)載折斷。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(gè)地?cái)嗟簟｝X根圓角盡可能加大，根部及齒面要光潔。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(diǎn)附近，特別在小齒輪節(jié)圓以下的齒根區(qū)域內(nèi)開(kāi)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(diǎn)的現(xiàn)象就稱為點(diǎn)蝕。減小齒面壓力和提高潤(rùn)滑效果是提高抗點(diǎn)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。造成齒面剝落的主要原因是表面層強(qiáng)度不夠。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。研磨磨損是由于齒輪傳動(dòng)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。在要求使用壽命為 20 萬(wàn)千米或以上時(shí)，其循環(huán)次數(shù)均以超過(guò)材料的耐久疲勞次數(shù)。 螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算： (1)主減速器螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 ① 單位齒長(zhǎng)上的圓周力 FPp= () 式中： p —— 單位齒長(zhǎng)上的圓周力， N/mm。 20 圖 彎曲計(jì)算用綜合系數(shù) J jeT 作用下： 從動(dòng)齒輪上的應(yīng)力 2σw =700MPa； jmT 作用下： 從動(dòng)齒輪上的應(yīng)力 39。 汽車(chē)主減速器齒輪的損壞形式主要時(shí)疲勞損壞，而疲勞壽命主要與日常行駛轉(zhuǎn)矩即平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩 jmT 有關(guān)， jmje TT或 只能用來(lái)檢驗(yàn)最大應(yīng)力，不能作為疲勞壽命的計(jì)算依據(jù)。 齒寬中點(diǎn)處的圓周力 F F=m22TD () 式中： T— 作用在從動(dòng)齒輪上的轉(zhuǎn)矩； Dm2— 從動(dòng)齒輪齒寬中點(diǎn)處的分 度圓直徑，由式（ 313）確定， 即 Dm2=D2b2sinγ 2 () 式中： D2— 從動(dòng)齒輪大端分度圓直徑； D2=174mm b2— 從動(dòng)齒輪齒面寬； b2=44mm γ 2— 從動(dòng)齒輪節(jié)錐角；γ 2=63176。而軸承的徑向載荷則是上述齒輪徑向力、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。其損壞形式主要有齒輪根部彎曲折斷、齒面疲勞點(diǎn)蝕（剝落）、磨損和擦傷等。 對(duì)于滲碳深度有如下的規(guī)定：當(dāng)端面模數(shù) m≤5 時(shí)， 為 ～ 當(dāng)端面模數(shù) m5～ 8 時(shí)，為 ～ 由 于新齒輪接觸和潤(rùn)滑不良，為了防止在運(yùn)行初期產(chǎn)生膠合、咬死或擦傷，防止早期的磨損，圓錐齒輪的傳動(dòng)副（或僅僅大齒輪）在熱處理及經(jīng)加工（如磨齒或配對(duì)研磨）后均予與厚度 ～ 的磷化處理或鍍銅、鍍錫。滲硫處理時(shí)溫度低，故不引起齒輪變形。這樣不但可使軸承得到良好的潤(rùn)滑、散熱和清洗，而且可以保護(hù)前端的油封不被損壞。放油孔應(yīng)設(shè)在橋殼最低處，但也應(yīng)考慮到汽車(chē)在通過(guò)障礙時(shí)放油塞不易被撞掉。為此，在驅(qū)動(dòng)橋的左右車(chē)輪間都裝有輪間差速器。如圖 所示， 差速器殼 3 與行星齒輪軸 5 連成一體，形成行星架。 圖 差速器差速原理 當(dāng)行星齒輪只是隨同行星架繞差速器旋轉(zhuǎn)軸線公轉(zhuǎn)時(shí)，顯然，處在同一半徑 r 上的 A、 B、 C 三點(diǎn)的圓周速度都相等（圖 31），其值為 0? r 。因此在汽車(chē)轉(zhuǎn)彎行駛或其它行駛情況下，都可以借行星齒輪以相應(yīng)轉(zhuǎn)速自轉(zhuǎn)，使兩側(cè)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪以不同轉(zhuǎn)速在地面上滾動(dòng)而無(wú)滑動(dòng)。本設(shè)計(jì)即使用普通錐齒輪差速器。 b) 行星齒輪球面半徑 Rb 行星齒輪球面半徑 Rb反映了差速器錐齒輪節(jié)錐矩的大小和承載能力。 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： nzz rL 22+ = I （ ） 式中： Lz2 ， rz2 —— 左，右半軸齒數(shù)， Lz2 = rz2 ； n—— 行星齒輪數(shù)， n=4； I—— 任意整數(shù) 。27a r c t a nγ1221 11 ?? ==== zzzz （ ） 式中： 21,zz —— 行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)。 表 汽車(chē)差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算表（長(zhǎng)度單位 mm） 序號(hào) 項(xiàng)目 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果 1 行星齒輪齒數(shù) 1z ≥10，應(yīng)盡量取最小值 1z =10 2 半軸齒輪齒數(shù) 2z =14～ 25，且需滿足式（ ） 2z =20 3 模數(shù) m m =4 4 齒面寬 F=(～ )A0 。= 1γ=27176。 2fh = 2ah 1fh = 2fh = 15 徑向間隙 c =h gh = + c = 16 齒根角 1δ =01arctanAhf 。1201 γs in2χ hd= 239。因此，對(duì)于差速器齒輪主要應(yīng)進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算。在一般的非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋上，驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置就是半軸，半軸將差速器的半軸齒輪與車(chē)輪的輪轂聯(lián)接起來(lái)，半軸的形式主要取決半軸的支承形式：普通非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋的半軸，根據(jù)其外端支承的形式或受力狀況不同可分為半浮式，3/4 浮式和全浮式，在此由于是載重汽車(chē)，采用全浮式結(jié)構(gòu)。 全浮式半軸只承受轉(zhuǎn)矩，只計(jì)算在上述第一種工況下轉(zhuǎn)矩 ，如圖 為全浮半軸支撐示意圖 。m—— 汽車(chē)加速或減速時(shí)的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，可取 ～ 在此取 。因半 軸材料取 40Cr， ]τ[ 為 784MPa 左右，考慮安全系數(shù)在 ～ 之間，可取 ]τ[ =490~588MPa。 經(jīng)計(jì)算最大扭轉(zhuǎn)角 θ = 扭轉(zhuǎn)角宜選為 6176。對(duì)半軸進(jìn)行了具體的設(shè)計(jì)計(jì)算，確定了半軸的各部分尺寸，并進(jìn)行了校核。 在汽車(chē)行駛過(guò)程中，橋殼承受繁重的載荷，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮在動(dòng)載荷下橋殼有足夠的強(qiáng)度和剛度。 橋殼的結(jié)構(gòu)型式 橋殼的結(jié)構(gòu)型式大致分為可分式 a）可分式橋殼 可分式橋殼的整個(gè)橋殼由一個(gè)垂直接合面分為左右兩部分，每一部分均由一個(gè)鑄件殼體和一個(gè)壓入其外端的半軸套管組成。但對(duì)主減速器的裝配、調(diào)整及維修都很不方便，橋殼的強(qiáng)度和剛度也比較低。使主減速器和差速器的拆裝、調(diào)整、維修、保養(yǎng)等都十分方便。 將數(shù)據(jù)帶入式（ 61）、（ 62）得： σ =400 N/mm2 τ=250 N/mm2 橋殼許用彎曲應(yīng)力為 300500N/mm2，許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為 150400N/mm2。 最后指出了這種橋殼設(shè)計(jì) 的弊端，提出利用有限元分析法可進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)。采用的單級(jí)主減速器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積及質(zhì)量小且制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于主減速比小于 的各種中、小型汽車(chē)