【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 速發(fā)展，可降低成本60%~70%，又能減少或省去切削加工工序[3]。同時(shí)高速公路迅猛發(fā)展對(duì)汽車通過(guò)性的要求降低，驅(qū)動(dòng)橋向單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋發(fā)展。單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋是眾多驅(qū)動(dòng)橋中結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單的一種，而且其制造工藝簡(jiǎn)單，成本相對(duì)較低，是驅(qū)動(dòng)橋的基本類型。設(shè)計(jì)出工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本相對(duì)較低的驅(qū)動(dòng)橋，能大大降低整車生產(chǎn)的成本，并且可以大大推動(dòng)汽車經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。所以設(shè)計(jì)新型的驅(qū)動(dòng)橋成為新的課題。設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋時(shí)應(yīng)符合如下基本要求：1） 選擇合適的主減速比，讓汽車在給定的條件下確保有最佳的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。2） 外廓尺寸要小，保證汽車具有充足的離地間隙，以保證通過(guò)性的要求。3） 齒輪與其他傳動(dòng)件工作平穩(wěn)，噪聲小。4） 在各種轉(zhuǎn)速載荷和工況下有較大的傳動(dòng)效率。5） 具有充足的剛度和強(qiáng)度，來(lái)承受并且傳遞作用于路面和車身或車架間的各種力和力矩；在這個(gè)條件下，盡量降低質(zhì)量，特別是簧下質(zhì)量，減小不平路面的沖擊載荷，提高汽車的平順性。6） 與懸架的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)相協(xié)調(diào)。7） 結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，加工的工藝性好，制造容易，維修，調(diào)整方便。在本次設(shè)計(jì)中采用了AutoCAD制圖軟件進(jìn)行了工程圖的繪制，運(yùn)用AutoCAD繪制了主動(dòng)錐齒輪軸、從動(dòng)錐齒輪、行星輪軸零件圖和裝配圖，通過(guò)對(duì)AutoCAD的編輯工具與命令的運(yùn)用，熟練掌握了AutoCAD大部分使用方法與技巧。 第二章 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)方案分析由于要求設(shè)計(jì)的是運(yùn)動(dòng)型轎車整體驅(qū)動(dòng)橋，要設(shè)計(jì)這樣一個(gè)級(jí)別的驅(qū)動(dòng)橋，一般選用非斷開(kāi)式結(jié)構(gòu)配以非獨(dú)立懸架，該種形式的驅(qū)動(dòng)橋的橋殼是一根支撐車身重量的剛性空心罐裝梁，一般是鑄造或鋼板沖壓而成，主減速器，差速器和半軸等所有傳動(dòng)件都安裝在其中，此時(shí)驅(qū)動(dòng)車輪，驅(qū)動(dòng)橋都屬于簧下質(zhì)量。驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式有多種，基本形式有三種如下：1)單級(jí)主減速驅(qū)動(dòng)橋。此是驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)中最簡(jiǎn)單的一種，是驅(qū)動(dòng)橋的基本形式， 在汽車中占重要地位。2)雙級(jí)主減速驅(qū)動(dòng)橋。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)特性和汽車使用條件，要求主減速器具有較大的主傳動(dòng)比時(shí)，由一對(duì)錐齒輪構(gòu)成的單級(jí)主減速器已不能保證足夠的離地間隙，這時(shí)則需要采用兩對(duì)齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)降速的雙級(jí)主減速器[4]。綜合來(lái)說(shuō)，雙級(jí)減速橋一般均不作為一種基本型驅(qū)動(dòng)橋來(lái)發(fā)展，而是作為某一特殊考慮而派生出來(lái)的驅(qū)動(dòng)橋存在。3)單級(jí)、輪邊減速驅(qū)動(dòng)橋。此驅(qū)動(dòng)橋主要滿足大減速比，較大的離地間隙。輪邊減速驅(qū)動(dòng)橋較為廣泛地用于礦山、建筑工地、油田等非公路車與軍用車上。綜上所述，由于設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)橋?yàn)檗I車驅(qū)動(dòng)橋，況且隨著物流業(yè)對(duì)車輛性能要求的變化和我國(guó)公路條件的改善，單級(jí)減速器已經(jīng)能滿足要求，單級(jí)驅(qū)動(dòng)橋還有以下幾項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)：(l) 單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)是驅(qū)動(dòng)橋中最為簡(jiǎn)單的一種，制造成本較低，工藝簡(jiǎn)單，而且是驅(qū)動(dòng)橋基本類型；(2) 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)有向大轉(zhuǎn)矩低速發(fā)展的趨勢(shì)，使得驅(qū)動(dòng)橋向小傳動(dòng)比發(fā)展；(3) 隨著國(guó)內(nèi)路況的改善，尤其是高速公路的迅猛發(fā)展，汽車通過(guò)性的要求慢慢降低。因此，單級(jí)減速器就能滿足通過(guò)性；(4) 單級(jí)減速的驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，并且機(jī)械傳動(dòng)效率提高，易損件少，可靠性提高。單級(jí)橋產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)為單級(jí)橋的發(fā)展拓寬了道路。從產(chǎn)品設(shè)計(jì)的角度看，本次設(shè)計(jì)就選用單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋。第三章 主減速器設(shè)計(jì) 主減速器的結(jié)構(gòu)形式主減速器的結(jié)構(gòu)形式主要是根據(jù)其減速形式的不同以及齒輪的類型，主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪的安置方法而異。 主減速器的齒輪類型主減速器的齒輪有弧齒錐齒輪，雙曲面齒輪，圓柱齒輪和蝸輪蝸桿等形式。弧齒錐齒輪傳動(dòng)的主、從動(dòng)齒輪的軸線垂直交于一點(diǎn)，可以承受較大的負(fù)荷，工作平穩(wěn)，噪聲和振動(dòng)小。雖然弧齒錐齒輪嚙合精度比較敏感，齒輪副的錐頂稍有不吻合就會(huì)使工作條件急劇變壞，并加劇齒輪的磨損和使噪聲增大，與雙曲面錐齒輪相比，具有較高的傳動(dòng)效率。綜上，選用弧齒錐齒輪。 主減速器的減速形式轎車一般采用單級(jí)主減速器，單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)：?jiǎn)渭?jí)減速驅(qū)動(dòng)車橋是驅(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，在汽車上占有重要地位。 主減速器主，從動(dòng)錐齒輪的支承形式轎車主動(dòng)錐齒輪采用懸臂式支承就能滿足要求。軸承采用一對(duì)圓錐滾子軸承，為了盡可能增加支撐剛度，應(yīng)使軸承向外，而從動(dòng)輪上圓錐滾子軸承向內(nèi)。為了安裝方便，主動(dòng)錐齒輪軸靠近輪齒的一端軸承內(nèi)徑應(yīng)比另一端軸承內(nèi)徑大。 主減速器基本參數(shù)的選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算主減速器基本參數(shù)有主減速比主，從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)和，從動(dòng)錐齒輪大端分度圓的直徑，端面模數(shù)，主，從動(dòng)錐齒輪齒面寬和，螺旋方向，中點(diǎn)螺旋角等 主減速比確定 （21）式中 ——車輪的滾動(dòng)半徑，此處給定輪胎型號(hào)為195/60R14 85H，所以滾動(dòng)半徑為19565%+14；igh——變速器最高檔傳動(dòng)，igh =；把=5200r/n , =180km/h代入上式計(jì)算得i=、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)和選擇主、從動(dòng)錐齒輪的齒數(shù)時(shí)應(yīng)考慮如下因素：1）為了均勻磨合，和之間應(yīng)防止有公約數(shù)。2）為了得到高的輪齒彎曲強(qiáng)度和滿足要求的齒面重合度，主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)之和應(yīng)不小于40,而轎車應(yīng)不小于50。3）為了噪聲較小，嚙合平穩(wěn)，具有高的疲勞強(qiáng)度，對(duì)于轎車一般不小于9。4）主傳動(dòng)比較大時(shí)，盡量取得小一些，以便獲得滿意的離地間隙。5）對(duì)于不同的主傳動(dòng)比，和應(yīng)有適宜的搭配。根據(jù)以上要求參考《汽車車橋設(shè)計(jì)》[5]中表310 表313取=10 =41 因+=51〉50 滿足要求可反推主傳動(dòng)比= 主減速器計(jì)算載荷的確定1. 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最低擋傳動(dòng)比來(lái)確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Ｔce （22）式中 ——發(fā)動(dòng)機(jī)至所計(jì)算的主減速器從動(dòng)錐齒輪之間的傳動(dòng)系的最低擋傳動(dòng)比，在此為=*=；——發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出的最大轉(zhuǎn)矩，取155；——傳動(dòng)系上傳動(dòng)部分的傳動(dòng)效率，；——該汽車的驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目，在此取1；——由于猛結(jié)合離合器而產(chǎn)生沖擊載荷時(shí)的超載系數(shù)，對(duì)于一般的載貨汽車，礦用汽車和越野汽車以及液力傳動(dòng)及自動(dòng)變速器的各類汽車可取=。由以上各參數(shù)可求==2. 按驅(qū)動(dòng)輪打滑轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 （23）式中 ——汽車滿載時(shí)一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋給水平地面的最大負(fù)荷，計(jì)算得15600*51%=7956N；——輪胎對(duì)地面的附著系數(shù)，對(duì)于安裝一般輪胎的公路用車，取=；；對(duì)于安裝有專門的防滑寬輪胎的高級(jí)轎車。； ——車輪的滾動(dòng)半徑，在此選用輪胎型號(hào)為195/60R14 85H，得滾動(dòng)半徑為 ； ，——分別為所計(jì)算的主減速器從動(dòng)錐齒輪到驅(qū)動(dòng)車輪之間的傳動(dòng)效率和傳動(dòng)比，由于無(wú)輪邊減速器。所以===min[Tce,Tcs]=3. 按汽車日常行駛平均轉(zhuǎn)矩來(lái)確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩對(duì)于公路車輛來(lái)說(shuō)，使用條件較非公路車輛穩(wěn)定，其正常持續(xù)的轉(zhuǎn)矩根據(jù)所謂的平均比牽引力的值來(lái)確定： （24）式中 ——汽車滿載時(shí)的總重量，在此取15600N；——所牽引的掛車滿載時(shí)總重量，但僅用于牽引車的計(jì)算，所以取0N；——路面滾動(dòng)阻力系數(shù)，~；；——汽車正常行駛時(shí)的平均爬坡能力系數(shù)，；——汽車的性能系數(shù)，在此取0；，n——見(jiàn)式（21），（23）下的說(shuō)明。所以 ==式（21）～式（24）參考《汽車車橋設(shè)計(jì)》[5]式（310）～式（312）。主動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩為 （25）式中 ——主、從動(dòng)錐齒輪之間的傳動(dòng)效率。計(jì)算時(shí)，對(duì)于弧齒錐齒輪副，取95%。按最大應(yīng)力算時(shí)，=按汽車日常行駛平均轉(zhuǎn)矩確定時(shí)，= 主減速器錐齒輪基本參數(shù)的選擇主減速器錐齒輪的主要參數(shù)有主、從動(dòng)齒輪的齒數(shù)和，從動(dòng)錐齒輪大端的分度圓直徑，端面模數(shù)，主從動(dòng)錐齒輪齒面寬和，中點(diǎn)螺旋角，法向壓力角等。 對(duì)于單級(jí)主減速器，增大尺寸會(huì)造成驅(qū)動(dòng)橋殼的離地間隙減小，但是過(guò)小又影響安裝。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式初選，即 （26）式中 ——直徑系數(shù)，～，； ——從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，為Tce和Tcs中的較小者。所以 初選== 則=/=有參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[6] 則===45根據(jù)=來(lái)校核=，其中=（～）此處，=（～）=（～），因此校核合格。2. 主，從動(dòng)錐齒輪齒面寬和錐齒輪齒面寬過(guò)大和過(guò)小，都會(huì)降低齒輪的強(qiáng)度和壽命。齒面寬大于規(guī)定，不但不能提高齒輪的強(qiáng)度和耐久性，還會(huì)給制造帶來(lái)困難[5]。但齒面過(guò)窄，輪齒表面的耐磨性和輪齒的強(qiáng)度會(huì)降低。對(duì)于從動(dòng)錐齒輪齒面寬，即，而且應(yīng)滿足，對(duì)于汽車主減速器圓弧齒錐齒輪推薦采用： （27）得== 為滿足齒面接觸寬和節(jié)省材料使錐齒輪的小齒輪齒面寬比大齒輪稍大，使其在大齒輪齒面兩端都超出一些，通常小齒輪的齒面加大10%較為合適，在此取== 根據(jù)“格里森”制推薦預(yù)選從動(dòng)錐齒輪螺旋角名義值公式進(jìn)行預(yù)選 = （28）式中 ——主動(dòng)錐齒輪名義螺旋角預(yù)選值；,——主從動(dòng)齒輪齒數(shù)；——從動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑；E——雙曲面齒輪偏移距，對(duì)螺旋錐齒輪取0。計(jì)算得近似刀號(hào)=按近似刀號(hào)選取與其接近的標(biāo)準(zhǔn)刀號(hào)（計(jì)有:,1,2,3 ,…,20 ），然后按選定的標(biāo)準(zhǔn)刀號(hào)反算螺旋角。選定標(biāo)準(zhǔn)刀號(hào)為9 ，反算螺旋角 =與之差沒(méi)超過(guò)，合要求。4. 螺旋方向主、從動(dòng)錐齒輪的螺旋方向是相反的。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，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，這樣可使主、從動(dòng)齒輪有分離的趨勢(shì)，防止輪齒因卡死而損壞[7]。所以主動(dòng)錐齒輪選擇為左旋，從錐頂看為逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)，這樣從動(dòng)錐齒輪為右旋，從錐頂看為順時(shí)針，驅(qū)動(dòng)汽車前進(jìn)。5. 法向壓力角加大壓力角可以提高齒輪的強(qiáng)度，減少齒輪不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)，但對(duì)于尺寸小的齒輪，大壓力角易使刀尖寬度過(guò)小及齒頂變尖，并使齒輪的端面重合度下降。對(duì)于弧齒錐齒輪，轎車的一般選用16176。 主減速器圓弧錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算表21 主減速器圓弧錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表序 號(hào)項(xiàng) 目計(jì) 算 公 式計(jì) 算 結(jié) 果1主動(dòng)齒輪齒數(shù)102從動(dòng)齒輪齒數(shù)413端面模數(shù)㎜4齒面寬=㎜=㎜5工作齒高㎜6全齒高=㎜7法向壓力角=16176。8軸交角=90176。9節(jié)圓直徑=45㎜=㎜10節(jié)錐角arctan=90176。=176。=176。11節(jié)錐距A==A=95㎜12周節(jié)t= t=㎜13齒頂高=㎜14齒根高== ㎜15徑向間隙c=c=㎜16齒根角=′續(xù)表序 號(hào)項(xiàng) 目計(jì) 算 公 式計(jì) 算 結(jié) 果 17面錐角=176。=176。18根錐角===176。=176。19齒頂圓直徑==㎜=㎜20節(jié)錐頂點(diǎn)止齒輪外緣距離=㎜=㎜21理論弧齒厚 ==22齒側(cè)間隙B=～23螺旋角=176。 主減速器圓弧錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算在完成主減速器齒輪的幾何計(jì)算之后，應(yīng)對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，以保證其有足夠的強(qiáng)度和壽命以及安全可靠性地工作。在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算之前應(yīng)首先了解齒輪的破壞形式及其影響因素。1） 齒輪輪齒的損壞形式及壽命齒輪的損壞主要是輪齒損壞而不能正常工作，常見(jiàn)形式有齒面磨損、齒面點(diǎn)蝕及剝落、齒面膠合、輪齒折斷等。汽車驅(qū)動(dòng)橋的齒輪，承受的是交變負(fù)荷，其主要損壞形式是疲勞。其表現(xiàn)是齒根疲勞折斷和由表面點(diǎn)蝕引起的剝落。表22給出了汽車驅(qū)動(dòng)橋齒輪的許用應(yīng)力數(shù)值。 表22 汽車驅(qū)動(dòng)橋齒輪的許用應(yīng)力 N／mm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)力按式（22）、式（23）計(jì)算出的最大計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tec，Tcs中的較小者7002800980按式（24）計(jì)算出的平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tcf1750 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。汽車驅(qū)動(dòng)橋的最大輸出轉(zhuǎn)矩Tec和最大附著轉(zhuǎn)矩Tcs并不是使用中的持續(xù)載荷，強(qiáng)度計(jì)算時(shí)只能用它來(lái)驗(yàn)算最大應(yīng)力，不能作為疲勞損壞的依據(jù)。2） 主減速器圓弧齒螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算（1） 單位齒長(zhǎng)上的圓周力汽車主減速器齒輪表面的耐磨性，常用作用在輪齒上單位齒長(zhǎng)圓周力來(lái)估算，即 N／mm (29)式中 P——作用在齒輪上的圓周力，按最大附著力矩和發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Temax兩種載荷工況進(jìn)行計(jì)算，N；——從動(dòng)齒輪的齒面寬。 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)： N／mm