【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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 3 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)。前種處理方式易于散熱 , 后種處理方式為了降低成本 , 甚至有廠商把制動(dòng)器的殼體與橋殼鑄為一體 , 既易于散熱，又利于降低材料成本 , 但這對(duì)鑄造技術(shù)、鑄造精度和加工精度都提出了極高的要求。 (5)電子智能控制技術(shù)進(jìn)入驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)品 電子智能控制技術(shù)已經(jīng)在汽車業(yè)得到了快速發(fā)展，如，現(xiàn)代汽車上使用的 ABS(制動(dòng)防抱死控制 )、 ASR（驅(qū)動(dòng)力控制系統(tǒng)）等系統(tǒng)。 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)形式及布置方案的確定。 驅(qū)動(dòng)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(shè)計(jì)計(jì)算； （ 2） 完成差速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算； （ 3） 完成半軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算； （ 4） 完成驅(qū)動(dòng)橋橋殼的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算 。 完 成驅(qū)動(dòng)橋驅(qū)動(dòng)橋裝配圖和主要部分零件 。 4 第 2 章 驅(qū)動(dòng)橋的總體方案確定 驅(qū)動(dòng)橋的 種類 、 結(jié)構(gòu) 、 設(shè)計(jì)要求 及主要參數(shù) 汽車車橋的種類 汽車的驅(qū)動(dòng)橋與從動(dòng)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(jié)構(gòu)的不同，車 橋分為整體式和斷開式兩種。當(dāng)采用非獨(dú)立懸架時(shí)，車橋中部是剛性的實(shí)心或空心梁，這種車橋即為整體式車橋；斷開式車橋?yàn)榛顒?dòng)關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)，與獨(dú)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(qū)動(dòng)橋兩側(cè)車輪 可獨(dú)立相對(duì)于車廂上下擺動(dòng)。 根據(jù)車橋上車輪的作用，車橋又可分為轉(zhuǎn)向橋、驅(qū)動(dòng)橋、轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋和支持橋四種類型。其中，轉(zhuǎn)向橋和支持橋都屬于從動(dòng)橋，一般貨車多以前橋?yàn)檗D(zhuǎn)向橋，而后橋或中后兩橋?yàn)轵?qū)動(dòng)橋 [2]。 驅(qū)動(dòng)橋的種類 驅(qū)動(dòng)橋 位于傳動(dòng)系末端，其基本功用首先是增扭、降速，改變轉(zhuǎn)矩的傳遞 方向，即增大由傳動(dòng)軸或直接從變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，并合理的 分配給左、右驅(qū)動(dòng)車輪， 其次 ，驅(qū)動(dòng)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(dòng)力矩和反作用力矩。 驅(qū)動(dòng)橋分為斷開式和非斷開式兩種。 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)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)車輪采用非獨(dú)立懸掛時(shí)，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(qū)動(dòng)橋 ，其橋殼是一根支撐在左右驅(qū)動(dòng)車輪上的剛性空心梁，主減速器、差速器和半軸等所有的傳動(dòng)件都裝在其中 ；當(dāng)驅(qū)動(dòng)車輪采用獨(dú)立懸掛時(shí)，則配以斷開式驅(qū)動(dòng)橋。 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。 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1－半軸 2－圓錐滾子軸承 3－支承螺栓 4－主減速器從動(dòng)錐齒輪 5－油封 6－主減速器主動(dòng)錐齒輪 7－彈簧座 8－墊圈 9－輪轂 10－調(diào)整螺母 圖 驅(qū)動(dòng)橋 驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)要求 選擇適當(dāng)?shù)闹鳒p速比，以保證汽車在給定的條件下具有最佳的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)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(dòng)件工作平穩(wěn)，噪聲小。 在各種載荷和轉(zhuǎn)速工況下有較高的傳動(dòng)效率。 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。 與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工工藝性好，制造容易，維修，調(diào)整方便。 設(shè)計(jì)車型主要參數(shù) 設(shè)計(jì)車型主要參數(shù) 表 參考數(shù)據(jù) 6 表 參考數(shù)據(jù) 序號(hào) 項(xiàng) 目 數(shù) 據(jù) 單 位 1 車身長(zhǎng)度 5185 mm 2 車身寬度 1720 mm 3 車身高度 1710 mm 4 車 重 1720 kg 5 軸 距 3025 mm 6 前輪距 1435 mm 7 后輪距 1440 mm 8 輪胎規(guī)格 215/75 R15 — 9 排 量 L 10 最大功率 /轉(zhuǎn)速 68/4000 kw/ rpm 11 最大轉(zhuǎn)矩 /轉(zhuǎn)速 200/20xx 12 最高車速 120 km/h 13 離地間隙 220 mm 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 io 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。 當(dāng)變速器處于最高檔位時(shí) io 0i 對(duì) 汽車的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性都有直接影響。 0i 的選擇應(yīng)在汽車總體設(shè)計(jì)時(shí)和傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比一起由整車動(dòng)力計(jì)算來 確定?？衫迷诓煌南碌墓β势胶鈭D來計(jì)算對(duì)汽車動(dòng)力性的影響。通過優(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選擇 io 0i 值，可是汽車獲得最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。 對(duì)于具有很大功率儲(chǔ)備的轎車、長(zhǎng)途公共汽車尤其是競(jìng)賽車來說，在給定發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 amaxP 及其轉(zhuǎn)速 pn 的情況下，所選擇的 io 0i 值應(yīng)能保證這些汽車有盡可能高的最高車速 amaxv 。這時(shí) 0i 值應(yīng)按下式來確定 [3]： 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 pn ——最大功率轉(zhuǎn)速 4000 r/min av ——最大車速 120km/h 7 對(duì)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，一般選得比最小值大 10%～ 25%，即按下式選擇： 0i =（ ~）ghapr iv nrmax （ ） 經(jīng)計(jì)算初步確定 0i = 按上式求得的 io 應(yīng)與同類汽車的主減速比相比較，并考慮到主、從動(dòng)主減速齒輪可能的齒數(shù)對(duì) io 予以校正并最后確定。 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。 在發(fā)動(dòng)機(jī)橫置的汽車驅(qū)動(dòng)橋上，主減速器往往采用簡(jiǎn)單的斜齒圓柱齒輪；在發(fā)動(dòng)機(jī)縱置的汽車驅(qū)動(dòng)橋上，主減速器往往采用圓錐齒輪式傳動(dòng)或準(zhǔn)雙曲面齒輪式傳動(dòng)。 在現(xiàn)代貨車車驅(qū)動(dòng)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(dòng)齒輪軸線交于一點(diǎn)，交角都采用 90 度。螺旋錐齒輪的重合度大，嚙合過程是由點(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。 雙曲面齒輪如圖 （ b）所示主、從動(dòng)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(diǎn)有： 尺寸相同時(shí)，雙曲面齒輪有更大的傳動(dòng)比。 傳動(dòng)比一定時(shí)，如果主動(dòng)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(qiáng)度以及較大的主動(dòng)齒輪軸和軸承剛度。 圖 螺旋錐齒輪與雙曲面齒輪 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。 工作過程中，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(a) 螺旋錐齒輪 (b) 雙曲面齒輪 8 縱向滑動(dòng)，這可以改善齒輪的磨合過程，使其具有更高的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。 雙曲面齒輪傳動(dòng)有如下缺點(diǎn)： 長(zhǎng)方向的縱向滑動(dòng)使摩擦損失增加，降低了傳動(dòng)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(dòng)齒輪具有較大的軸向力，使其軸承負(fù)荷增大。 雙曲面齒 輪必須采用可改善油膜強(qiáng)度和防刮傷添加劑的特種潤滑油。 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。另外，由于輪齒端面重疊的影響，至少有兩對(duì)以上的輪齒同時(shí)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(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)其噪聲和振動(dòng)也是很小的。本次設(shè)計(jì) 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(jí)減速、雙級(jí)減速、單級(jí)貫通、雙級(jí)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(guān)，有時(shí)也與制造廠的產(chǎn)品系列及制 造條件有關(guān)，但它主要取決于由動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等整車性能所要求的主減速比 io 的大小及驅(qū)動(dòng)橋下的離地間隙、驅(qū)動(dòng)橋的數(shù)目及布置形式等。通常單極減速器用于主減速比 io≤ 的各種中小型汽車上 。 （ 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 上占有重要地位。 目前 貨 車發(fā)動(dòng)機(jī)向 9 低速大扭矩發(fā)展的趨勢(shì)使得驅(qū)動(dòng)橋的傳動(dòng)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(duì)汽車通過性的要求降低，因此，產(chǎn)品不必像過去一樣，采用復(fù)雜的結(jié)構(gòu)提高其的通過性；與帶輪邊減速器的驅(qū)動(dòng)橋相比，由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋機(jī)械傳動(dòng)效率提高，易損件減少，可靠性增加。 如圖 （ 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)量的增多和材料消耗及加工的工時(shí)增加， 制造成本也顯著增加，只有在主減速比 io 較大（ io12）且采 用單級(jí)主減速器不能滿足既定 的主減速比和離地間隙等要求是才采用。通常僅用在裝在質(zhì)量10t 以上的重型汽車上 。 本次設(shè)計(jì)貨車主減 速比 io=，所 以采用單 級(jí) 主減速器。 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。為了減小懸臂長(zhǎng)度 a 和增加兩端的距離 b，以改善支承剛度，應(yīng)使兩軸承圓錐滾子向外。懸臂式支承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，支承 剛度較差，多用于傳遞轉(zhuǎn)鉅較小的轎車、輕型貨車的單級(jí)主減速器及許多雙級(jí)主減速器中。 圖 錐齒輪懸臂式支承 （ 2） 騎馬式 騎馬式支承結(jié)構(gòu)如圖 所示，其特點(diǎn)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(fù)荷減小，齒輪嚙合條件改善，在需要傳遞較大轉(zhuǎn)矩情況下，最好采用騎馬式支承。 10 圖 主動(dòng)錐齒輪騎馬式支承 采用騎馬式（跨置式）支承結(jié)構(gòu) 時(shí)， 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?，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。齒輪承載能力較懸臂式可提高 10%左右。 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。 當(dāng)主動(dòng)錐齒輪安裝在圓錐滾子軸承上時(shí)，為了減小懸臂長(zhǎng)度增加支撐間距離，應(yīng)使兩軸承的小端朝內(nèi)相向，大端朝外，這樣也便于結(jié)構(gòu)的布置、軸承預(yù)緊度的調(diào)整及軸承的潤滑。 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。 為了防止從動(dòng)錐齒輪在軸向載荷作用下的偏移，圓錐滾子軸承應(yīng)用兩端的調(diào)整螺母調(diào)整。主減速器從動(dòng)錐齒輪采用無輻式結(jié)構(gòu)并用細(xì)牙螺釘以精度較高的緊配固定在差速器殼的凸緣上 ， 從動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑較大時(shí)采用螺栓 和差速器殼固定在一起 [4]。 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 騎馬 式支撐 （ 圓錐滾子軸承 ） 。 11 差速器結(jié)構(gòu)方案的確定 根據(jù)汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求和實(shí)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(shí)間內(nèi)所滾過的行程往往是有差別的。 例如，拐彎時(shí)外側(cè)車輪行駛總要比內(nèi)側(cè)長(zhǎng)。另外，即使汽車作直線行駛，也會(huì)由于左右車輪在同一時(shí)間內(nèi)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(fù)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(dòng)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(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。這不僅會(huì)是輪胎過早磨、無益地消耗功率和燃料及使驅(qū)動(dòng)車輪軸超載等，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。此外，由于車輪與路面