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畢業(yè)設(shè)計(jì)--重型載貨汽車驅(qū)動橋設(shè)計(jì)(完整版)

2025-01-18 20:10上一頁面

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【正文】 經(jīng)上述分析,考慮到所設(shè)計(jì)的輕型載貨汽車的載重和各種要求,其價(jià)格要求要盡量低,故其生產(chǎn)成本應(yīng)盡可能降低。前者為了把動力經(jīng)分動器傳給各驅(qū)動橋,需分別由分動器經(jīng)各驅(qū)動橋自己專用的傳動軸傳遞動力,這樣不僅使傳動軸的數(shù)量增多,且造成各驅(qū)動橋的零件特別是橋殼、半軸等主要零件不能通用。兩側(cè)的驅(qū)動車輪由于采用獨(dú)立懸掛則可以彼此獨(dú)立地相對于車架或車廂作上下擺動,相應(yīng)地就要求驅(qū)動車輪的傳動裝置及其外殼或套管,作相應(yīng)擺動。這時(shí)整個(gè)驅(qū)動橋和驅(qū)動車輪的質(zhì)量以及傳動軸的部分質(zhì)量都 是屬與汽車的非懸掛質(zhì)量,使汽車的非懸掛質(zhì)量較大,這是普通非斷開式驅(qū)動橋的一個(gè)缺點(diǎn)。改善汽車的經(jīng)濟(jì)效果,調(diào)整汽車在產(chǎn)品系列中的檔次,以便改善其市場競爭地位并獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。所選擇的減速器比應(yīng)能滿足汽車在給定使用條件下具有最佳的動力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。 5)具有足夠的強(qiáng)度和剛度,以承受和傳遞作用于路面和車架或車身間的各種力和力矩;在此條件下,盡可能降低質(zhì)量,尤其是簧下質(zhì)量,減少不平路面的沖擊載荷,提高汽車的平順性。其基本功用是增大由傳動軸或直接從變速器傳來的轉(zhuǎn)矩,并將轉(zhuǎn)矩合理的分配給左右驅(qū)動車輪,使其具有汽車行駛運(yùn)動學(xué)所要求的差速功能;同時(shí),驅(qū)動橋還要承受作用于路面和車架或承載式車身之間的鉛垂力,縱向力和橫向力,以及制動力矩和反作用力矩等。然而本設(shè)計(jì)中存在著兩大難題,一是將發(fā)動機(jī)輸出扭矩通過萬向傳動軸將動力傳遞到后橋車輪,達(dá)到更好的車輪牽引力與轉(zhuǎn)向力的有效發(fā)揮,從而提高載重汽車的行駛能力。因此汽車驅(qū)動橋設(shè)計(jì)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涉及到所有的現(xiàn)代機(jī)械制造工藝。 truck。二是差速器向兩邊半軸傳遞動力的同時(shí),允許兩邊半軸以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn),滿足兩邊車輪盡可能以純滾動的形式做不等距行駛,減少輪胎與地面的摩擦。另外,載重汽車驅(qū)動橋在汽車的各種總成中也是涵蓋機(jī)械零件、部件等品種 最多的大總成。 4.完成主減速器設(shè)計(jì)、差速器設(shè)計(jì)、半軸的設(shè)計(jì) ,進(jìn)行主要零件計(jì)算及強(qiáng)度校核。 5.寫出設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份。例如,驅(qū)動橋包含主減速器、差速器、驅(qū)動車輪的傳動裝置(半軸及輪邊減速器)、橋殼和各種齒輪。 本設(shè)計(jì)具有以下優(yōu)點(diǎn):由于采用的是中央單級減速驅(qū)動橋,使得整個(gè)后橋的結(jié)構(gòu)以及制造工藝簡單,從而 大大的降低了制造成本。 rear axle。當(dāng)采用大功率發(fā)動機(jī)輸出大的轉(zhuǎn)矩以滿足目前載重汽車的快速、重載的高效率、高效益的需要時(shí),必須要搭配一個(gè)高效、可靠的驅(qū)動橋。二是差速器向兩邊半軸傳遞動力的同時(shí),允許兩邊半軸以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn),滿足兩邊車輪盡可能以純滾動的形式作不等距行駛,減少輪胎與地面的摩擦。 在一般的汽車結(jié)構(gòu)中,驅(qū)動橋由主減速器 又稱主傳動輪 ,差速器,驅(qū)動車輪的傳動裝置及橋殼等部件組成。 6)與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動協(xié)調(diào)。對載貨汽車,由于它們有時(shí)會遇到坎坷不平的壞路面,要求它們的驅(qū)動橋有足夠的離地間隙,以滿足汽車在通過性方面的要求。 本課題設(shè)計(jì)的課題是 32 噸級的后驅(qū)動橋,要設(shè)計(jì)這樣一個(gè)級別的驅(qū)動橋,一般選用非斷開式驅(qū)動橋與非獨(dú)立懸掛相適應(yīng)。采用單級主減速器代替雙級主減速器,可大大地減小驅(qū)動橋的質(zhì)量。所以斷開式驅(qū)動橋也稱為“帶有擺動半軸的驅(qū)動橋”。而對 8 8 汽車來說,這種 非貫通式驅(qū)動橋就更不適宜,也難與布置了。另由于輕型載重汽車對驅(qū)動橋并無特殊要求,和路面要求并不高,故本設(shè)計(jì)采用普通非斷開式驅(qū)動橋。主減速器比的選擇,應(yīng)在汽車總體設(shè)計(jì)時(shí)和傳動系的總傳動比(包括變速器、分動器和加力器、驅(qū)動橋等傳動裝置的傳動比)一起,有汽車的整車動力計(jì)算來確定。汽車的類型很多,行駛工況又非常 復(fù)雜,轎車一般在高速輕載條件下工作,而礦用汽車和越野汽車則常在高負(fù)荷低車速條件工作,沒有簡單的公式可算出汽車的正常持續(xù)使用轉(zhuǎn)矩。當(dāng)時(shí),可取其最小值并等于 5,但為了嚙合平穩(wěn)及提高疲勞強(qiáng)度,最好大于 5。 3 主減速器圓弧齒螺旋錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算 汽車主減速器圓弧齒(即“格里森”制)螺旋錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算步驟見表 21。在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí),應(yīng)首先了解齒輪的損壞形式及其影響因素。在開始出現(xiàn)裂紋處和突然斷掉前存在裂紋處,在載荷作用下由于裂紋斷面間的相互摩擦,形成了一個(gè)有光亮的斷面區(qū)域,這是疲勞折斷的特征,其余斷面由于是突然形成的故為粗糙表面的新斷面。在最后階段輪齒迅速損壞或折斷。輪齒的膠合強(qiáng)度是按齒面接觸點(diǎn)的臨界溫度而定,減小膠合現(xiàn)象的方法是改善潤滑條件等。目前的強(qiáng)度計(jì)算多為近似計(jì)算,在汽車工業(yè)中確定齒輪強(qiáng)度的主要依據(jù)是臺架試驗(yàn)及道路試驗(yàn),以及在實(shí)際使用中的情況,強(qiáng)度計(jì)算可供參考。 汽車驅(qū)動橋的齒輪,承受的是交變負(fù)荷,其主要損壞形式是疲勞。 按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí): N/ mm 211 式中:――發(fā)動機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩,; ――變速器的傳動比; ――主動齒輪節(jié)圓直徑, mm。計(jì)算彎曲應(yīng)力時(shí)本應(yīng)采用輪齒中點(diǎn)圓周力與中點(diǎn)端面模數(shù),今用大端模數(shù),而在綜合系數(shù)中進(jìn)行修正。 按式( 215): 如表 26 所示,按、中較小的計(jì)算時(shí),汽車主減速器齒輪的許用接觸應(yīng)力為 2800 N/;按計(jì)算時(shí),許用接觸應(yīng)力為 1750 N/破壞的循環(huán)次數(shù)為。 用滲碳合金鋼制造齒輪,經(jīng)過滲碳、淬火、回火后,輪齒表面硬度應(yīng)達(dá)到58~ 64HRC,而芯部硬度較低,當(dāng)端面模數(shù) m> 8 時(shí)為 29~ 45HRC,當(dāng) m≤ 8 時(shí)為32~ 45HRC。 當(dāng)汽車驅(qū)動橋主減速器采用蝸 輪傳動時(shí),蝸輪與蝸桿的材料選擇的正確與否,直接決定著蝸輪傳動的使用壽命,蝸桿應(yīng)當(dāng)力求堅(jiān)硬剛強(qiáng),而蝸輪則要求質(zhì)軟而耐磨。它們之間的夾角如圖34 所示,其 中β為齒面寬中點(diǎn)(即 M 點(diǎn))處的螺旋角,γ為節(jié)錐角。 2 主減速器軸承載荷的計(jì)算 軸承的軸向載荷,就是上述的齒輪軸向力,其計(jì)算方法見表 27,或用圖解法見圖 26。 差速器有多種形式,例如齒輪式、凸輪式、渦輪式、牙嵌自由輪式等。大多數(shù)汽車的半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比在 ~ 2 的范圍內(nèi)。由于 這種齒形的最少齒數(shù)比壓力角為的少,故可用較大的模數(shù)以提高齒輪的強(qiáng)度。 。 按式( 31)并以計(jì)算所得的汽車差速器齒輪輪齒的彎曲應(yīng)力,不應(yīng)大于;按、兩種計(jì)算轉(zhuǎn)矩中的較小值進(jìn)行計(jì)算時(shí),彎曲應(yīng)力不應(yīng)大于 980MPa。但由于其工作可靠,故廣泛用于輕型及以上的各種載貨汽車、越野汽車和客車上。 ――半軸扭轉(zhuǎn)的許用應(yīng)力,可取為 490~ 。由于采用了能準(zhǔn)確控制工藝要求的感應(yīng)(高頻、中頻)淬火以及噴丸處理、滾壓半軸凸緣根部過渡圓角等增強(qiáng)半軸的先進(jìn)工藝,半軸的疲勞強(qiáng)度可以大大提高,因此不用合金鋼制造的半軸日益增多。采用感應(yīng)淬火時(shí),通常 推薦半軸桿部表面硬化層的深度為其半徑的 1/4~ 1/3 左右。在選擇橋殼的結(jié)構(gòu)型式時(shí),還應(yīng)考慮汽車的類型、使用要求、制造條件、材料供應(yīng)等。 ( 3)具有足夠剛度(一般要求最大變形不超過 ),以保證主減速器齒輪正常嚙合和不使半軸承受附加彎曲應(yīng)力。 ( 5)結(jié)構(gòu)工藝性好,成本低。它的結(jié)構(gòu)如圖所示,整個(gè)橋殼由一個(gè)垂直結(jié)合面分為左右兩部分,每一部分均由一個(gè)鑄件殼提和一個(gè)壓入其外端的半軸套管組成。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。從節(jié)約較稀有的金屬、降低制造成本的目標(biāo)出發(fā),采用中碳鋼( 40 鋼、 45 鋼)制造半軸是發(fā)展趨勢,國外以多有采用。 鍵的強(qiáng)度計(jì)算 在計(jì)算半軸在承受最大轉(zhuǎn)矩時(shí)還應(yīng)該校核其花鍵的剪切應(yīng)力和擠壓應(yīng)力。 若按 最大附著力計(jì)算,即 41 式中:――輪胎與地面的附著系數(shù)取 ; ――汽車加速或減速時(shí)的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù),可取 ~。 半軸的型式主要取決于支撐的型式。 ( 21) 理論弧厚 。 ( 6)行星齒輪安裝孔的直徑及其深度 L 行星齒輪安裝孔的直徑與行星輪軸的名義直徑相同,而行星齒輪安裝孔的深度 L 就是行星齒輪在其軸上的支撐長度。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)、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。 對稱式圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu) 如下圖所示,普通的對稱式圓錐行星齒輪差速器由差速器左、右殼,兩個(gè)半軸齒輪, 4 個(gè)行星齒輪(小型、微型汽車多采用 2 個(gè)行星齒輪,有少數(shù)汽車采用3 個(gè)行星齒輪)行星齒輪軸(不少裝有 4 個(gè)行星齒輪的差速器采用十字軸結(jié)構(gòu)),半軸齒輪墊片及行星齒輪墊片組成。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撐反力的向量和。 表 26 中齒面寬中點(diǎn)處的圓周力為 ( 216 式中: T――作用在該齒輪上的轉(zhuǎn)矩,作用在主減速器主動齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)距見式( 220); ――該齒輪齒面寬中點(diǎn)的分度圓直徑: KN 表 28 圓錐齒輪與雙曲面齒輪的軸向力及徑向力 主動齒輪 軸向力 結(jié)果 徑向力 結(jié)果 螺旋方向 旋轉(zhuǎn)方向 右 左 順時(shí)針 反時(shí)針 主動齒輪 從動齒輪 主動齒輪 從動齒輪 右 左 反時(shí)針 順時(shí)針 主動齒輪 從動齒輪 主動齒輪 從動齒輪 A R 對于圓錐齒輪 ( 217 式中:――從動齒輪齒面寬中點(diǎn)的分度圓直徑; 主動齒輪齒面寬中點(diǎn)的分度圓直徑; F――從動齒輪齒面寬; ――主、從動齒輪齒數(shù); 對于圓錐齒輪傳動來說,作用在主 、從動齒輪上的圓周力相等; 。 主減速器軸承的計(jì)算 軸承的計(jì)算主要是計(jì)算軸承的使用壽命。 由于新齒輪潤滑不良,為了防止齒輪 在運(yùn)行初期產(chǎn)生膠合、咬死或擦傷,防止早期磨損,圓錐齒輪與雙曲面齒輪的傳動副(或僅僅大齒輪)再熱處理及精加工(如磨齒或配對研磨)后均予以厚度為 ~ ~ 的磷化處理或鍍鋼、鍍錫。 主減速器齒輪的材料及熱處理 汽車驅(qū)動橋主減速器的工作相當(dāng)繁重,與傳動系其他齒輪比較,它具有載荷大、作用時(shí)間長、載荷變化多、帶沖擊等特點(diǎn)。 圖 24 彎曲計(jì)算用綜合系數(shù) J ( a)從動齒輪 J 值 ( b)主動齒輪 J 值 齒數(shù)增加 J 值增大。 按最大附著力矩計(jì)算時(shí): N/ mm 212 式中:――汽車滿載時(shí)一個(gè)驅(qū)動橋給水平地面的最大負(fù)荷, N;對于后驅(qū)動橋還應(yīng)考慮汽車最大加速時(shí)的負(fù)荷增大量; ――輪胎與地面的附著系數(shù),按表 37 選?。? ――輪胎的滾動半徑, m; ――主減速器從動齒輪節(jié)圓直徑, mm。在要求使用壽命為 20 萬千米或以上時(shí),其循環(huán)次數(shù)均以超過材料的耐久疲勞次數(shù)。圖 23 是安裝良好的滲碳鋼螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪的彎曲疲勞壽命試驗(yàn)結(jié)果。規(guī)定范圍內(nèi)的正常磨損是允許的。在允許的范圍內(nèi)適當(dāng)加大齒面寬也是一種辦法。此外,由于裝配的齒側(cè)間隙調(diào)節(jié)不當(dāng)、安裝剛度不足、安裝位置不對等原因,使輪齒表面接觸區(qū)位置偏向一端,輪齒受到局部集中載荷時(shí),往往會使一端(經(jīng)常是大 端) 為了防止輪齒折斷,應(yīng)使其具有足夠的彎曲強(qiáng)度,并選擇適當(dāng)?shù)哪?shù)、壓力角、齒高及切向修正量、良好的齒輪材料及保證熱處理質(zhì)量等。它們的主要特點(diǎn)及影響因素分述如下。 ( 8 ) 軸交角 ∑ 90176。 對于普通的雙極主減速器來說,由于第一級的減速比比第二級的小些(通常/),這時(shí),第一級主動錐齒輪的齒數(shù)可選得較大,約在 9~ 15 范圍內(nèi)。 、 n、等見式( 21)、式( 22)下的說明。 傳動系的總傳動比(其中包括主減速比),對汽車的動力性、燃料經(jīng)濟(jì)性有非常重大的影響,發(fā)動機(jī)的工作條件也和汽車傳動系的傳動比(包括主減速比)有關(guān)。在此選用弧齒錐齒輪傳動,其特點(diǎn)是主、從動齒輪的軸線垂直交于一點(diǎn)。 在貫通式驅(qū)動橋的布置中,各橋的傳動軸布置在同一縱向鉛垂平面內(nèi),并且各驅(qū)動橋分別用自己的傳動軸與分動器直接聯(lián)接,而是位于分動器前面的或后面的各相鄰兩橋的傳動軸,是串聯(lián)布置的。斷開式驅(qū)動的簧下質(zhì)量較小,又與獨(dú)立懸架相配合,致使驅(qū)動車輪與地面的接觸情況及對各種地形的適應(yīng)性比較好,由此可大大地減小汽車在不平路面上行駛時(shí)的振動和車廂傾斜;提高汽車的行駛平順性和平均行駛速度;減小車輪和車橋上的動載荷及零件的損壞,提高其可靠性及使用壽命。 (二)斷開式驅(qū)動橋 從外觀上看,斷開式驅(qū)動橋區(qū)別于非斷開式驅(qū)動橋的明顯特點(diǎn)在于前者沒有一個(gè)連接左右驅(qū)動車輪的剛性整體外殼或梁。 在選擇驅(qū)動橋總成的結(jié)構(gòu)型式時(shí),應(yīng)當(dāng)從所設(shè)計(jì)汽車的類型及使用、生產(chǎn)條件出發(fā),并和所設(shè)計(jì)汽車的其他部件,尤其是與懸架的結(jié)構(gòu)型式與特性相適應(yīng),以共同保證整個(gè)汽車預(yù)期使用性能的實(shí)現(xiàn)。提高它們的加工精度、裝配精度,增強(qiáng)齒輪的支承剛度,是降低驅(qū)動橋工作噪聲的有效措施。 驅(qū)動橋結(jié)歸為 斷開驅(qū)動橋斷開驅(qū)動橋兩類當(dāng)驅(qū)動車輪獨(dú)懸時(shí)應(yīng)該選用斷開驅(qū)動橋稱為獨(dú)懸驅(qū)動橋;當(dāng)驅(qū)動車輪用獨(dú)懸時(shí)則應(yīng)該選用斷開驅(qū)動橋稱為獨(dú)懸驅(qū)動橋獨(dú)懸驅(qū)動橋結(jié)較雜,車駛平順 設(shè)計(jì)出適合本課題的驅(qū)動橋。 對于重型載貨汽車來說,要傳遞的轉(zhuǎn)矩較乘用車、客車以及輕型商用車都要大得多,能夠以較低的成本運(yùn)輸較多的貨物,所以選擇功率較大的發(fā)動機(jī),這就對傳動系統(tǒng)有較高的要求,而驅(qū)動橋在傳動系統(tǒng)
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