【文章內容簡介】 一些企業(yè)技術力量相對要好些的企業(yè)，測繪的是從國外引進的原裝橋，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手段，但是開發(fā)過程屬于對國外的仿制，對其逆向研究后結合自我情況生產。 總之，我國汽車驅動橋的研究設計與世界先進驅動橋設計技術還有一定的差距，我國車橋制造業(yè)雖然有一些成果，但都是在引進國外技術、紡制、再加上自己改進的 4 基礎上了取得的。個別比較有實力的企業(yè)，雖有自己獨立的研發(fā)機構但都處于發(fā)展的初期。在科技迅速發(fā)展的推動下，高新技術在汽車領域的應用和推廣，各種國外汽車新技術的引進，研究團隊自身研發(fā)能力的提高，我國的驅動橋設計和制造會逐漸發(fā)展起來，并跟上世界先進的汽車零部件設計制造技術水平。 設計主要內容和預期成果 驅動橋結構形式及布置方案的確定。 驅動橋 零部件 尺寸參 數(shù)確定及校核： （ 1） 完成主減速器的基本參數(shù)選擇與設計計算； （ 2） 完成差速器的設計與計算； （ 3） 完成半軸的設計與計算； （ 4） 完成驅動橋橋殼的受力分析及強度計算 。 完成驅動橋驅動橋裝配圖和主要部分零件 。 5 第 2 章 驅動橋的總體方案確定 驅動橋的結構和種類和設計要求 汽車車橋的種類 汽車的驅動橋與從動橋統(tǒng)稱為車橋，車橋通過懸架與車架（或承載式車身）相連，它的兩端安裝車輪，其功用是傳遞車架（或承載式車身）于車輪之間各方向的作用力及其力矩。 根據(jù)懸架結構的不同，車橋分為整體式和斷開式兩 種。當采用非獨立懸架時，車橋中部是剛性的實心或空心梁，這種車橋即為整體式車橋；斷開式車橋為活動關節(jié)式結構，與獨立懸架配用。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。斷開式驅動橋兩側車輪可獨立相對于車廂上下擺動。 根據(jù)車橋上車輪的作用，車橋又可分為轉向橋、驅動橋、轉向驅動橋和支持橋四種類型。其中，轉向橋和支持橋都屬于從動橋，一般貨車多以前橋為轉向橋，而后橋或中后兩橋為驅動橋。 驅動橋的種類 驅動橋位于傳動系末端，其基本功用首先是增扭、降速，改變轉矩的傳遞方向，即增大由傳動軸或直接從 變速器傳來的轉矩，并合理的分配給左、右驅動車輪，其次，驅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。 驅動橋分為斷開式和非斷開式兩種。驅動橋的結構型式與驅動車輪的懸掛型式密切相關。當驅動車輪采用非獨立懸掛時，例如在絕大多數(shù)的載貨汽車和部分小轎車上，都是采用非斷開式驅動橋，其橋殼是一根支撐在左右驅動車輪上的剛性空心梁，主減 6 速器、差速器和半軸等所有的傳動件都裝在其中；當驅動車輪采用獨立懸掛時，則配以斷開式驅動橋。 驅動橋結構組成 在多數(shù)汽車中，驅動橋包括 主減速器、差速器、驅動車輪的傳動裝置（半軸）及橋殼等部件如圖 所示。 1 2 3 4 5 6 1－輪轂 2－ 半軸 3－ 鋼板彈簧座 4－主減速器從動錐齒輪 5－主減速器主動錐齒輪 6－ 差速器總成 圖 驅動橋 驅動橋設計要求 選擇適當?shù)闹鳒p速比，以保證汽車在給定的條件下具有最佳的動力性和燃油經濟性。 外廓尺寸小，保證 汽車具有足夠的離地間隙，以滿足通過性的要求。 齒輪及其他傳動件工作平穩(wěn)，噪聲小。 在各種載荷和轉速工況下有較高的傳動效率。 7 具有足夠的強度和剛度，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，盡可能降低質量，尤其是簧下質量，減少不平路面的沖擊載荷，提高汽車的平順性。 與懸架導向機構運動協(xié)調。 結構簡單，加工工藝性好，制造容易，維修，調整方便。 主減速器結構方案的確定 主減速比的計算 主減速比 0i 對主減速器的 結構形式、輪廓尺寸、質量大小影響很大。當變速器處于最高檔位時 0i 對汽車的動力性和燃料經濟性都有直接影響。 0i 的選擇應在汽車總體設計時和傳動系統(tǒng)的總傳動比一起由整車動力計算來確定?？衫迷诓煌南碌墓β势胶鈭D來計算對汽車動力性的影響。通過優(yōu)化設計，對發(fā)動機與傳動系參數(shù)作最佳匹配的方法來選擇 0i 值，可是汽車獲得最佳的動力性和燃料經濟性。 對于具有很大功率儲備的轎車、長途公共汽車尤其是競賽 車來說，在給定發(fā)動機最大功率 amaxP 及其轉速 pn 的情況下，所選擇的 0i 值應能保證這些汽車有盡可能高的最高車速 amaxv 。這時 0i 值應按下式來確定： 0i =ghapr iv nrmax （ ）式中： r ——車輪的滾動半徑， r = ghi ——變速器最高檔傳動比 （為直接檔）。 pn ——最大功率轉速 3200 r/min av ——最大車速 90km/h 對于與其他汽車來說，為了得到足夠的功率而使最高車速稍有下降，一般 選得比 8 最小值大 10%～ 25%，即按下式選擇： 0i =（ ~）ghapr iv nrmax （ ） 經計算初步確定 0i = 按上式求得的 0i 應與同類汽車的主減速比相比較，并考慮到主、從動主減速齒輪可能的齒數(shù)對 0i 予以校正并最后確定。 主減速器的齒輪類型 按齒輪副結構型式分，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。 在發(fā)動機橫置的汽車驅動橋上，主減速器往往采用簡單的斜齒圓柱齒輪；在發(fā)動機縱置的汽車驅動橋上，主減速器往往采用圓錐齒輪式傳動或準雙曲面齒輪式傳動。 在現(xiàn)代貨車車驅動橋中，主減速器采用得最廣泛的是螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪。 螺旋錐齒輪如圖 （ a）所示主、從動齒輪軸線交于一點，交角都采用 90 度。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)，即使在高速運轉時其噪聲和振動也是很小的。 雙曲面齒輪如圖 （ b）所示主、從動齒輪軸線不相交而呈空間交叉。和螺旋錐齒輪相比，雙曲面齒輪的優(yōu)點有： 尺寸相同時，雙曲面齒輪有更大的傳動比。 傳動比一定時，如果主動齒輪尺寸相同，雙曲面齒輪比螺旋錐齒輪有較大軸徑，較高的輪齒強度以及較大的主動齒輪軸和軸承剛度。 9 圖 螺旋錐齒輪與雙曲面齒輪 當傳動比一定，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。 工作過 程中，雙曲面齒輪副既存在沿齒高方向的側向滑動，又有沿齒長方向的縱向滑動，這可以改善齒輪的磨合過程，使其具有更高的運轉平穩(wěn)性。 雙曲面齒輪傳動有如下缺點： 長方向的縱向滑動使摩擦損失增加，降低了傳動效率。 齒面間有大的壓力和摩擦功，使齒輪抗嚙合能力降低。 雙曲面主動齒輪具有較大的軸向力，使其軸承負荷增大。 雙曲面齒輪必須采用可改善油膜強度和防刮傷添加劑的特種潤滑油。 螺旋錐齒輪傳動的主、從動齒輪軸線垂直相交于一點，齒輪并不同時在全長上嚙合，而是逐漸從一端連續(xù)平穩(wěn)地轉向另一端。另外，由于輪齒端面 重疊的影響，至少有兩對以上的輪齒同時捏合，螺旋錐齒輪能承受大的載荷，而且工作平穩(wěn)，即使在高速運轉時其噪聲和振動也是很小的。本次設計采用螺旋錐齒輪。 主減速器的減速形式 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。減速形式的選擇與汽車的類型及使用條件有關，有時也與制造廠的產品系列及制造條件有關，但它主要取決于由動力性、經濟性等整車性能所要求的主減速(a) (b) 10 比 io 的大小及驅動橋下的離地間隙、驅動橋的數(shù)目及布置形式等。通常單 級 減速器用于主減速比 io≤ 的各種中小型汽車上 （ a） 單級主減速器 （ b） 雙級主減速器 圖 主減速器 如圖 （ a）所示， 單級減速驅動車橋是驅動橋中結構最簡單的一種，制造工藝較簡單，成本較低，是驅動橋的基本型，在貨車車上占有重要地位。目前貨車車發(fā)動機向低速大扭矩發(fā)展的趨勢使得驅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，產品不必像過去一樣，采用復雜的結 構提高其的通過性；與帶輪邊減速器的驅動橋相比，由于產品結構簡化，單級減速驅動橋機械傳動效率提高，易損件減少，可靠性增加。 如圖 2..2（ b）所示，與單級主減速器相比，由于雙級主減速器由兩級齒輪減速組成，使其結構復雜、質量加大；主減速器的齒輪及軸承數(shù)量的增多和材料消耗及加工的工時增加，制造成本也顯著增加 。 經方案論證，并查閱文獻本設計主減速器采用雙級主減速器。 11 根據(jù)汽車總體布置的要求可采用縱向水平布置的錐齒輪 圓柱齒輪式雙級主減速器。這種布置使從動圓柱齒輪軸的中心線與其他齒輪軸的中心線位于同一水平面內。 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 懸臂式支承結構如圖 所示，其特點是在錐齒輪大端一側采用較長的軸徑，其上安裝兩個圓錐滾子軸承。為了減小懸臂長度 a 和增加兩端的距離 b，以改善支承剛度，應使兩軸承圓錐滾子向外。懸臂式支承結構簡單，支承剛度較差，多用于傳遞轉鉅較小的轎車、輕型貨車的單級主減速器及許多雙級主減速器中。 圖 錐齒輪懸臂式支承 （ 2） 跨置式 跨置 式支承結構 如圖 24 所示，其特點是在錐齒輪的兩端均有軸承支承，這樣可大大增加支承剛度，又使軸承負荷減小，齒輪嚙合條件改善，在需要傳遞較大轉矩情況下，最好采用 跨置 式支承。 12 圖 主動錐齒輪 跨置 式支承 采用跨置式支承結構 時， 齒輪前、后兩端的軸頸均以軸承支承，故又稱兩端支承式?？缰檬街С惺怪С袆偠却鬄樵黾樱过X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．而主動錐齒輪后軸承的徑向負荷比懸臂式的要減小至1/5～ 1/7。齒輪承載能力較懸臂式可提高 10%左右。 跟據(jù)實際情況，所設計的為輕型貨車所以采 用懸臂式支撐。 當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，應使兩軸承的小端朝內相向，大端朝外，這樣也便于結構的布置、軸承預緊度的調整及軸承的潤滑。 主減速器從動錐齒輪的支承形式及安裝方式的選擇 從動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，安裝時應使它們的圓錐滾子大端相向朝內，而小端相向朝外。為了防止從動錐齒輪在軸向載荷作用下的偏移，圓錐滾子軸承應用兩端的調整螺母調整。主減速器從動錐齒輪采用無輻式結構并用細牙螺釘以精度較高的緊配固定在差速器殼的 凸緣上 ，從動齒輪節(jié)圓直徑較大時采用螺栓和差速器殼固定在一起 。 13 圖 從動齒輪支撐形式 本次設計主動錐齒輪 采用 懸臂式支撐（圓錐滾子軸承） ， 從動錐齒輪 采用跨置 式支撐（圓錐滾子軸承） 。 差速器結構方案的確定 根據(jù)汽車行駛運動學的要求和實際的車輪、道路以及它們之間的相互聯(lián)系表明：汽車在行駛過程中左右車輪在同一時間內所滾過的行程往往是有差別的。例如，拐彎時外側車輪行駛總要比內側長。另外，即使汽車作直線行駛，也會由于左右車輪在同一時間內所滾過的路面垂向波形的不同，或由于左右車輪輪胎氣壓、輪胎負荷、胎面磨損 程度的不同以及制造誤差等因素引起左右車輪外徑不同或滾動半徑不相等而要求 車輪行程不等。在左右車輪行程不等的情況下，如果采用一根整體的驅動車輪軸將動力傳給左右車輪，則會由于左右車輪的轉速雖然相等而行程卻又不同的這一運動學上的矛盾，引起某一驅動車輪產生滑轉