【導(dǎo)讀】本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是中型貨車(chē)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)。驅(qū)動(dòng)橋是汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的重要。在本次設(shè)計(jì)中，根據(jù)當(dāng)今驅(qū)動(dòng)橋的發(fā)展情況確定了驅(qū)動(dòng)橋各部件的設(shè)計(jì)方案。其中根據(jù)本次設(shè)計(jì)的車(chē)型為中型汽車(chē)，所以主減速器的形式采用雙級(jí)主減速器；而差速器則采用目前被廣泛應(yīng)用的對(duì)稱式錐齒輪差速器；其半軸為全浮式支撐。并通過(guò)以上計(jì)算滿足了驅(qū)動(dòng)橋的各項(xiàng)功能。此外本設(shè)計(jì)還應(yīng)用了較為先進(jìn)的設(shè)計(jì)。手段，如用MATLAB進(jìn)行計(jì)算編程和用CAXA軟件繪圖。并且在本次設(shè)計(jì)中力求做到零件通用化和標(biāo)準(zhǔn)化。

　　

【正文】 在同一時(shí)間內(nèi)移過(guò)的曲線距離 顯然 不同， 即 外側(cè)車(chē)輪移過(guò)的距離大于內(nèi)側(cè)車(chē)輪，若兩 側(cè) 車(chē)輪 都固定在同一剛性轉(zhuǎn)軸上，兩輪 角速度相等，則 此時(shí)外輪必然是邊滾動(dòng)邊 滑 移，內(nèi)輪必然是邊滾動(dòng)邊 滑 轉(zhuǎn)。同樣，汽車(chē)在不平路面上直線行駛時(shí)，兩側(cè)車(chē)輪實(shí)際移過(guò)曲線距離也不相等。即使路面非常平直， 但由于輪胎制造尺寸誤差，磨損程度不同或充氣壓力不等，各個(gè)輪胎的滾動(dòng)半徑實(shí)際上不可能相等。因此，只要各車(chē)輪角速度相等，車(chē)輪對(duì)路面的 滑 動(dòng)就必然存在。 這樣會(huì)加速輪胎磨損、增加 汽車(chē) 動(dòng)力消耗、轉(zhuǎn)向和制動(dòng)性能的 惡化。為了使兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪以不同角速度旋轉(zhuǎn)，保證其純滾動(dòng)狀態(tài)，所以必需安裝 差速器裝置。 差速器結(jié)構(gòu)形式的選擇 本設(shè)計(jì)中采用的是普通錐齒輪式差速器中的對(duì)稱式錐齒輪差速器，由于其 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)可靠，所以被廣泛采用。 如圖 31。 1．對(duì)稱式錐齒輪差速器差速原理 圖 31 中 ， 差速器殼 3 與行星齒輪 5 連成一體，形成行星架， 因?yàn)樗峙c主減速器的從動(dòng)齒輪 6固定在一起，故為主動(dòng)件，設(shè)其角速度為 0? ；半軸齒輪 1和2 為從動(dòng)件，其角速度分別為 1? 和 2? 。 A 、 B 兩點(diǎn)分別為行星齒輪 4 與半軸齒輪1和 2 的嚙合點(diǎn)。行星齒輪的中心點(diǎn)為 C ， A 、 B 、 C 三點(diǎn)到差速器旋轉(zhuǎn)軸線的距離均為 r。 圖 31差速器差速原理圖 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 當(dāng)行星齒輪只是隨同行星架繞差速器旋轉(zhuǎn)軸線公轉(zhuǎn)時(shí)，顯然，處在同一半徑 r上的 A 、 B 、 C 三點(diǎn)的圓周速度都相等，其值為 0? r 。于是 1? = 2? =0? ，此時(shí)，差速器不起作用 ,而半軸角速度等于差速器殼 3的角速度。 當(dāng)行星齒輪 4 除公轉(zhuǎn)外，還繞本身的軸 5以角速度 ? 4 自轉(zhuǎn)時(shí)，嚙合點(diǎn) A 的圓周速度為 1? r = 0? r + 4? 4r ，嚙合點(diǎn) B 的圓周速度為 ? r2 =? 0 r ? 4 4r 。 于是， 1? + 2? =2 0? ，或表示為 021 2nnn ?? 。這表明：①當(dāng)任何一側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速為零時(shí)，另一側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速為差速器殼轉(zhuǎn)速的兩倍；②當(dāng)差速器殼體轉(zhuǎn)速為零時(shí)，左右半軸將等速反向轉(zhuǎn)動(dòng)。 2．對(duì)稱式錐齒輪差速器中的轉(zhuǎn)矩分配 如圖 32 。 圖 32差速器轉(zhuǎn)矩分配 由主減速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩 0M ，經(jīng)差速器殼，行星齒輪軸和行星齒輪傳給半軸齒輪。行星齒輪相當(dāng)于一個(gè)等臂杠桿，而兩個(gè)半軸齒輪半徑也是相等的。因此，當(dāng)行星齒輪沒(méi)有自轉(zhuǎn)時(shí)，總是將轉(zhuǎn)矩 0M 平均分配給左右兩半軸齒輪，即1M = 2M = 0M /2。 當(dāng)兩半軸齒輪以不同轉(zhuǎn)速朝相同方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，設(shè)左半軸轉(zhuǎn)速 1n 大于右半軸轉(zhuǎn)速， 2n 則行星齒輪將按圖實(shí)線箭頭 4n 的方向繞行星齒輪軸軸頸 5自轉(zhuǎn)，此時(shí)行星齒輪孔與行星齒輪軸軸頸間以及齒輪背部與差速器殼之間都產(chǎn)生摩擦。行星齒輪所受的摩擦力矩 rM 方向與其轉(zhuǎn)速 4n 方向相反，如圖上虛線頭所示。此摩擦力矩 使行星齒輪分別對(duì)左右半軸齒輪附加作用了大小相等而方向相反的兩個(gè)圓周力21 FF和 。 1F 使傳到轉(zhuǎn)得快的左半軸上的轉(zhuǎn)矩 1M 減小而 2F 卻使傳到轉(zhuǎn)得慢的右半軸上的轉(zhuǎn)矩 2M 增加。因此，當(dāng)左右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪存在轉(zhuǎn)速差時(shí)， 1M =（ 0M rM ） /2， 2M =（ 0M + rM ） /2。左右車(chē)輪上的轉(zhuǎn)矩之差等于差速器的內(nèi)摩擦力矩 rM 。為了衡量 差速器內(nèi)摩擦力矩的大小及轉(zhuǎn)矩分配特性，常以鎖緊系數(shù) K表征，即 K =（ 2M 1M ） / 0M = rM / 0M 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 差速器內(nèi)摩擦力矩和其輸入轉(zhuǎn)矩之比，定義為差速器鎖緊系數(shù) K 。而快慢半軸的轉(zhuǎn)矩之比 2M / 1M ，定義為轉(zhuǎn)矩比，以 bK 表示， bK = 2M / 1M = 1+K /1K 目前廣泛使用的對(duì)稱錐齒輪差速器的鎖緊系數(shù)一般為 ～ ，轉(zhuǎn)矩比 bK為 1～ 。可以認(rèn)為無(wú)論左右驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速是否相等，而轉(zhuǎn)矩基本上總是平均分配的。 差速器 齒輪的基本參數(shù) 選擇 1）行星齒輪數(shù)目 n 的選擇 轎車(chē)常采用 2 個(gè)行星齒輪，載貨汽車(chē)和越野汽車(chē)多用 4個(gè)行星齒輪，少數(shù)汽車(chē)采用 3 個(gè)行星齒輪。據(jù)此，本方案采用 4個(gè)行星齒輪 ， n =4。 2）行星齒輪球面半徑 BR 的確定 可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 BR = BK 178。 3 jT 來(lái)確定 式中： BK —— 球面半徑系數(shù)， BK =～ 之間 ； jT —— 計(jì)算轉(zhuǎn)矩 ,取 jeT 和 ?jT 兩者較小值， N178。 m； BR —— 球面半徑， mm。 所以： BR =178。 3 15159 =64mm 行星齒輪預(yù)選節(jié)錐距 0A ： 0A =（ ～ ） BR =（ ～ ） 179。 64=(～ )mm,取 0A =63mm。 3）行星齒輪 與半軸齒輪齒數(shù) 的選擇 為了 得 到 較大的模數(shù)從而使有較高的強(qiáng)度，應(yīng)使 行星齒輪的齒數(shù)應(yīng)盡量小 ，但 一般不小于 10。 半軸齒輪的齒數(shù) 采用 14～ 25。大多數(shù)汽車(chē)的半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比 在 ～ 2的范圍內(nèi) 。本次設(shè)計(jì)的行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)的選擇：取行星齒輪齒數(shù)為 13，半軸齒輪齒數(shù)為 22，所以半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比為22/13=，在 ～ 2 的范圍內(nèi)，并且要滿足安裝條件： nzz RL 22 ? =I= 42222? =11式中： lz2 —— 左邊半軸齒輪齒數(shù) ； Rz2 —— 右邊半軸齒輪齒數(shù) ； n—— 行星齒輪數(shù)目 ； I—— 任意整數(shù) 。 4）差速器圓錐 齒輪 模數(shù)及 半軸齒輪的節(jié) 圓直徑的初步確定 首先初步求出行星齒輪與半軸齒輪的節(jié)錐角 1? 、 2? ； 1? =arctan(1z / 2z )=arctan(13/22)=30176。 34′ 2? =arctan( 2z /1z ) =arctan(22/13)=59176。 25′ 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 式中： 1z ， 2z —— 分別為行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)。 大端端面模數(shù) m ： m =2 0A /1z 178。 sin 1? =2179。 64/13179。 sin30176。 34′ = 節(jié)圓直徑為： 1d =m 1z =179。 13=65mm 2d =m 2z =179。 22=110mm 5)壓力角 ? 目前大多選用 22176。 30′的壓力角，齒高系數(shù)為 的齒型，在某些 中 型 與中型以下 貨車(chē)上采用 20176。的壓力角。所以，本次設(shè)計(jì)中壓力角選取為 20176。 ， 齒高系數(shù)為 。 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中 ? 與行星齒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承長(zhǎng)度。通常取 L =? L ? =? 2 = 0T 179。 103 /[ C? ]n l ? =nlT C][ 1030?? mm （ 31） 式中： 0T —— 差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩， N178。 m； n —— 行星齒輪目數(shù)； l —— 行星齒輪支承面中點(diǎn)至錐頂?shù)木嚯x， mm； l ≈ 2d? , 2d? 為半軸齒輪齒面寬中點(diǎn)處的直徑，而 2d? ≈ 2d ； [ c? ]—— 支承面的許用擠壓應(yīng)力，取為 98MPa。 l =179。 179。 320=128 ? = 1015 15 9 3??? ? =20mm L =179。 20=22mm 差速器強(qiáng)度計(jì)算 汽車(chē)差速器齒輪的彎曲應(yīng)力為： w? =2179。 310 T 0K SK mK /( VK F 2z m 2 J ) MPa （ 32） 式中： T —— 差速器一個(gè)行星齒輪給予一個(gè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩， N178。 m；其計(jì)算式為 T = jT 179。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 式中： jT —— 計(jì)算轉(zhuǎn)矩，按 jeT 、 ?jT (見(jiàn)式（ 21）式（ 22） )兩 者中的較小者計(jì)算 n —— 差速器行星齒輪數(shù)， n =4； 2z —— 半軸齒輪齒數(shù)， 2z =22； 0K ， VK ， SK ， mK ， F ， m — 見(jiàn)式（ 23）下的說(shuō)明； Ks —— 尺寸系數(shù) Ks =（ m/） 4/1 =（ 5/） 4/1 =； J —— 計(jì)算汽車(chē)差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)， J =。 T =15159179。 178。 m w? =2179。 310 179。 179。 1179。 179。 (1179。 20179。 22179。 5 2 179。)= MPa＜ 980MPa 符合要求 。 差 速器直齒圓錐齒輪參數(shù) （ 1）行星齒輪齒數(shù)： 1z =13 （ 2）半軸齒輪齒數(shù)： 2z =22 （ 3）模數(shù)： m =5mm （ 4）齒面寬： F =（ ～ ） 0A =179。 64=20mm （ 5）齒工作高： gh = =179。 5=8mm （ 6）齒全高： h = +=179。 5+= （ 7）壓力角： ? =22176。 30′ （ 8）軸交角： ∑ =90176。 （ 9）節(jié)圓直徑： 1d =m 1z =5179。 13=65mm 2d =m 2z =5179。 22=110mm （ 10）節(jié)錐角： 1? =arctan(1z /2z )=arctan(13/22)=30176。 34′ 2? =arctan( 2z /1z )=arctan(22/13)=59176。 25′ （ 11）節(jié)錐距： 0A =64mm （ 12）周節(jié)： t = =179。 5= （ 13）齒頂高： 2h? =[+212 )/( zz]m = 139。h = gh 2h? = （ 14）齒根高： 1h? = 139。h =179。 = 2h? = 239。h =179。 = （ 15）徑向間隙： c =h gh = +=179。 5+= （ 16）齒根角： 1? =arctan(1h? / 0A )=arctan()=1176。 18′ 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 2? =arctan( 2h? / 0A )=arctan()=5176。 42′ （ 17）面錐角： 01? =1? + 2? =30176。 34′ +5176。 42′ =36176。 16′ 02? = 2? +1? =59176。 25′ +1176。 18′ =60176。 43′ （ 18）根錐角 : 1R? =1? 1? =30176。 34′ 1176。 18′ =29176。 16′ 2R? = 2? 2? =59176。 25′ 5176。 42′ =53176。 41′ （ 19）外圓直徑： 01d = 1d +2 139。h cos1? =65+2179。 179。 cos30176。 34′ = 02d = 2d +2 239。h cos 2? )=110+2179。 179。 cos59176。25′ = （ 20）節(jié)錐頂點(diǎn) 01x = 2d /2 139。h sin1? =110/179。 sin30176。 3′ 至齒輪外 = mm 緣距離： 02x = 1d /2 239。h sin 2? =65/178。 sin59176。 25′ = （ 21）理論弧齒厚： 1S =t 2S == 2S =t /2( 139。h 239。h ) tan? ? m =179。 () tan22 176。 30 ′ (179。 5) = ? =(切向修正系數(shù) ) （ 22）齒側(cè)間隙： B= (選取 ) （ 23） 弦齒厚： 1xS = 1S 21316dS2B = /6179。 652 2xS = 2S 22326dS2B = /6179。 1102 = （ 24）弦齒高： 1xh = 139。h +1214dScos1r =+ /4179。 65179。 cos 30176。 34′ = 2xh = 239。h +2224dS cos 2r =+ /4179。 110179。 cos 59176。 25′ = 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 第 4章 車(chē)輪傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 車(chē)輪傳動(dòng)裝置的功用 接受從差速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩并傳給驅(qū)動(dòng)車(chē)輪。對(duì)于