【正文】 . 48 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 目錄 第 5 章 驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置設(shè) 計(jì) ...................................................................... 49 半軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 ............................................................................................. 49 半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料與熱處理 ................................................................ 52 第 6 章 驅(qū)動(dòng)橋殼的設(shè)計(jì) .......................................................................................... 53 橋殼的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算 ........................................................................... 53 橋殼的靜彎曲應(yīng)力計(jì)算 .............................................................................. 53 在不平路面沖擊作用下的橋殼強(qiáng)度計(jì)算 .................................................. 55 汽車以最大牽引力行駛時(shí)的橋殼強(qiáng)度計(jì)算 .............................................. 56 汽車緊急制動(dòng)時(shí)的橋殼強(qiáng)度計(jì)算 .............................................................. 57 受最大側(cè)向力時(shí)的橋殼強(qiáng)度計(jì)算 .............................................................. 59 第 7 章 經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性分析 ............................................................................... 61 第 8 章 結(jié)論 ................................................................................................................... 62 致謝 ........................................................................................................................................ 63 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................. 64 附錄 ...................................................................................................................................... 65 1 第 1 章 緒 論 選題背景目的及意義 在我國(guó)輕型貨車占有較大市場(chǎng)，據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，截至 2021 年底，國(guó)內(nèi)輕型貨車（ 噸 總質(zhì)量≤ 6 噸）共銷售 萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)了 %。 本文首先確定主要部件的結(jié)構(gòu)型式和主要設(shè)計(jì)參數(shù) ，在分析驅(qū)動(dòng)橋各部分結(jié)構(gòu)形式、發(fā)展過(guò)程及其以往形式的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，確定了總體設(shè)計(jì)方案， 采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法對(duì)驅(qū)動(dòng)橋各部件主減速器、差速器、半軸、橋殼進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算并完成校核。 (2) 模態(tài)分析 模態(tài)分析是對(duì)工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)分析研究的最先進(jìn)的現(xiàn)代方法與手段之一。個(gè)別比較有實(shí)力的企業(yè)，雖有自己獨(dú)立的研發(fā)機(jī)構(gòu)但都處于發(fā)展的初期。 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)組成 在多數(shù)汽車中，驅(qū)動(dòng)橋包括 主減速器、差速器、驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置（半軸）及橋殼等部件如圖 所示。 主減速器的齒輪類型 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。本次設(shè)計(jì)采用螺旋錐齒輪。 跟據(jù)實(shí)際情況，所設(shè)計(jì)的為輕型貨車所以采 用懸臂式支撐。自鎖式差速器又有多種結(jié)構(gòu)式的高摩擦式和自由輪式的以及變傳動(dòng)比式的。在裝配主減速器及差速器后左右兩半橋殼是通過(guò)在中央接合面處的一圈螺栓聯(lián)成一個(gè)整體。由于汽車在各種道路上行使時(shí)，其驅(qū)動(dòng)輪上要求必須具有一定的驅(qū)動(dòng)力矩和轉(zhuǎn)速，在動(dòng)力向左右驅(qū)動(dòng)輪分流的差速器之前設(shè)置一個(gè)主減速器后，便可使主減速器前面的傳動(dòng)部件如變速器、萬(wàn)向傳動(dòng)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。 所以有： 1d =147mm 2d =301mm。 8 軸交角 ? ? =90176。 ① 疲勞折斷：在長(zhǎng)時(shí)間較大的交變載荷作用下，齒輪根部經(jīng)受交變的彎曲應(yīng)力。 ② 齒面剝落：發(fā)生在滲碳等表面淬硬的齒面上，形成沿齒面寬方向分布的較點(diǎn)蝕更深的凹坑。 表 汽車驅(qū)動(dòng)橋齒輪的許用應(yīng)力 ( N／ mm2 ) 計(jì)算載荷 主減速器齒輪的 許用彎曲應(yīng)力 主減速器齒輪的許用接觸應(yīng)力 差速器齒輪的許用彎曲應(yīng)力 jeT ， ?jT 中的較小者 700 2800 980 jmT 1750 實(shí)踐表明，主減速器齒輪的疲勞壽命主要與最大持續(xù)載荷（即平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩）有關(guān)，而與汽車預(yù)期壽命期間出現(xiàn)的峰值載荷關(guān)系不大。 設(shè)計(jì)時(shí)。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)。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。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。壓力角。 2d 選定后，可按式 22 /zdm? 算出從動(dòng)齒輪大端模數(shù)，并用下式校核 3t mjm K T?? （ ） 式中 ： mK ——模數(shù)系數(shù)，取 Km =~； jT ——計(jì)算轉(zhuǎn)矩， mN? ，取 jeT 。 17 第 3 章 主減速器設(shè)計(jì) 概述 主減速器是汽車傳動(dòng)系中減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩的主要部件，它是依靠齒數(shù)少的錐齒輪帶動(dòng)齒數(shù)多的錐齒輪。 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。 差速器的結(jié)構(gòu)型式有多種，大多數(shù)汽車都屬于公路運(yùn)輸車輛，對(duì)于在公路上和市區(qū)行駛的汽車來(lái)說(shuō)，由于路面較好，各驅(qū)動(dòng)車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)的越野汽車來(lái)說(shuō)，為了防止因某一側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪滑轉(zhuǎn)而陷車，則可采用防滑差速器。跨置式支承使支承剛度大為增加，使齒輪在載荷作用下的變形大為減小，約減小到懸臂式支承的 1／ 30 以下．而主動(dòng)錐齒輪后軸承的徑向負(fù)荷比懸臂式的要減小至1/5～ 1/7。 螺旋錐齒輪傳動(dòng)的主、從動(dòng)齒輪軸線垂直相交于一點(diǎn)，齒輪并不同時(shí)在全長(zhǎng)上嚙合，而是逐漸從一端連續(xù)平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向另一端。這時(shí) 0i 值應(yīng)按下式來(lái)確定： 0i =ghapr iv nrmax （ ）式中： r ——車輪的滾動(dòng)半徑， r = ghi ——變速器最高檔傳動(dòng)比 （為直接檔）。驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式與驅(qū)動(dòng)車輪的懸掛型式密切相關(guān)。一些企業(yè)技術(shù)力量相對(duì)要好些的企業(yè)，測(cè)繪的是從國(guó)外引進(jìn)的原裝橋，并且這些企業(yè)一般具有較為完善的開發(fā)體系和流程，也具有較完善的試驗(yàn)手段，但是開發(fā)過(guò)程屬于對(duì)國(guó)外的仿制，對(duì)其逆向研究后結(jié)合自我情況生產(chǎn)。驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)新方法的應(yīng)用使得其開發(fā)周期縮短，成本降低，可靠性增加。為滿足目前當(dāng)前載貨汽車的快速、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(dòng)橋 。 我國(guó) 2021 年上半年貨車?yán)塾?jì)銷 售約 93 萬(wàn)輛，其中輕型貨車 61 萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng) %，可見輕型汽車在商用汽車生產(chǎn)中占有很大的比重。 (4) 高性能制動(dòng)器技術(shù) 在發(fā)達(dá)國(guó)家驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)品中 , 已出現(xiàn)了自循環(huán)冷卻功能的濕式制動(dòng)器橋、帶散熱風(fēng)送的盤式制動(dòng)器橋、適于 ABS的蹄、鼓式和盤式制動(dòng)器橋、帶自動(dòng)補(bǔ)償間隙的盤式制動(dòng)器等配置高性能制動(dòng)器橋 , 同時(shí)制動(dòng)器的布置位置也出現(xiàn)了從橋臂處分別向橋包總成和輪邊端部轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)。斷開式驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)車輪可獨(dú)立相對(duì)于車廂上下擺動(dòng)。當(dāng)變速器處于最高檔位時(shí) 0i 對(duì)汽車的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性都有直接影響。 工作過(guò) 程中，雙曲面齒輪副既存在沿齒高方向的側(cè)向滑動(dòng)，又有沿齒長(zhǎng)方向的縱向滑動(dòng)，這可以改善齒輪的磨合過(guò)程，使其具有更高的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。 主減速器主從動(dòng)錐齒輪的支承形式及安裝方法 主減速器主動(dòng)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(dòng)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(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。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(dòng)車輪軸將動(dòng)力傳給左右車輪，則會(huì)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(dòng)學(xué)上的矛盾，引起某一驅(qū)動(dòng)車輪產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)或滑移。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。 這里選擇鑄造整體式橋殼的結(jié)構(gòu)。對(duì)于不同的主傳動(dòng)比， 1z 和 2z 應(yīng)有適宜的搭配。 旋角 ? 的選擇 螺旋角 ? 是在節(jié)錐表面的展開圖上定義的，齒面寬中點(diǎn)處為該齒輪的名義螺旋角。 2f? =176。 ① 點(diǎn)蝕：是輪齒表面多次高壓接觸而引起的表面疲勞的結(jié)果。 規(guī)定范圍內(nèi)的正常磨損是允許的。 圖 接觸強(qiáng)度計(jì)算綜合系數(shù) J 大齒輪齒數(shù) 2z 小齒輪齒數(shù) 1z 接觸強(qiáng)度計(jì)算用 J 30 按 jeT 計(jì)算， j? =2800 N／ mm2 按 jmT 計(jì)算， j? =1750 N／ mm2 由表 輪齒齒面接觸強(qiáng)度滿足校核 。 雖然附著力矩產(chǎn)生的 p 很大，但由于發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的限制 p 最大只有 N/mm 可知，校核成功。 （ 3） 齒面膠合 在高壓和高速滑摩引起的局部高溫的共同作用下，或潤(rùn)滑冷卻不良、油膜破壞形成金屬齒表面的直接摩擦?xí)r，因高溫、高壓而將金屬粘結(jié)在一起后又撕下來(lái)所造成的表面損壞現(xiàn)象和擦傷現(xiàn)象稱為膠合。 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。 2? =176。螺旋方向與錐齒輪的旋轉(zhuǎn)方向影響其所受的軸向力的方向。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 車和越野車在高負(fù)荷低車速條件下工作，對(duì)于公路車輛來(lái)說(shuō)，使用條件較非公路用車穩(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。 整體式橋殼 整體式橋殼的特點(diǎn)是將整個(gè)橋殼制成一個(gè)整體，橋殼猶如一整體的空心粱，其強(qiáng) 16 度及剛度都比較好。在裝有輪邊減速器的驅(qū)動(dòng)橋上，半軸將半軸齒輪與輪邊減速器的主動(dòng)齒輪連接起來(lái)。 13 圖 從動(dòng)齒輪支撐形式 本次設(shè)計(jì)主動(dòng)錐齒輪 采用 懸臂式支撐（圓錐滾子軸承） ， 從動(dòng)錐齒輪 采用跨置 式支撐（圓錐滾子軸承） 。 如圖 2..2（ b）所示，與單級(jí)主減速器相比，由于雙級(jí)主減速器由兩級(jí)齒輪減速組成，使其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量加大；主減速器的齒輪及軸承數(shù)量的增多