【導(dǎo)讀】驅(qū)動(dòng)橋和其他汽車總成一樣，除了廣泛采用新技術(shù)外，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中日益朝著“零。件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化、產(chǎn)品系列化”的方向發(fā)展及生產(chǎn)組織專業(yè)化目標(biāo)前進(jìn)。的系列化或變形的目的，或力求做到將某一類型的驅(qū)動(dòng)橋以更多或增減不多的零件，用到不同的性能、不同噸位、不同用途并由單橋驅(qū)動(dòng)到多橋驅(qū)動(dòng)的許多變形汽車上。本說(shuō)明書中，根據(jù)給定的參數(shù)，首先對(duì)主減速器進(jìn)行設(shè)計(jì)。主要是對(duì)主減速器。本次設(shè)計(jì)采用的是整體式單級(jí)主減速器，齒輪形式采用雙曲面齒輪。差速器和防滑差速器兩種。本次設(shè)計(jì)采用普通對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器。全浮式半軸支承和整體式驅(qū)動(dòng)橋殼。面臨的最大挑戰(zhàn)。為了讓越野車能更好的適應(yīng)野外的行駛，對(duì)于轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋提出了。由于轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋最終要于其它部分組合在一起組成四驅(qū)車，所以整。我們根據(jù)廠方提供的數(shù)據(jù)首先對(duì)驅(qū)動(dòng)橋進(jìn)行了詳細(xì)。轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋改變了以往的非斷開(kāi)式橋殼，使其更適和在一些非平坦路面上行駛。很大的市場(chǎng)前景。

　　

【正文】 時(shí)，轉(zhuǎn)向螺母及其齒條的移動(dòng)量應(yīng)為 ts )360/(?? ??20 （ 71） =(900/360)11= 式中 t—— 螺桿或螺母的螺距。 這時(shí)，齒扇轉(zhuǎn)過(guò) ? 角。設(shè)齒扇的嚙合半徑 wr ，則 ? 角所對(duì)應(yīng)的嚙合圓弧長(zhǎng)應(yīng)等于 s，即 srw ???? 2)360/( ??20 （ 72） 由以上兩式可求得循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的角傳動(dòng)比 wi 為 ? ?20???wi （ 73） trw?? ?2 = ??? 螺桿－鋼球－螺母?jìng)鲃?dòng)副 螺桿－鋼球－螺母?jìng)鲃?dòng)副與通常的螺桿一螺母一傳動(dòng)副的區(qū)別在于前者是經(jīng)過(guò)滾動(dòng)的鋼球?qū)⒘τ陕輻U傳至螺母，變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦。螺桿和螺母上的相互對(duì)應(yīng)的螺旋槽構(gòu)成鋼球的螺旋滾道。轉(zhuǎn)向時(shí)轉(zhuǎn)向盤經(jīng)轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿，使鋼球沿螺母上的滾道循環(huán)地滾動(dòng)。為了形成螺母上的循環(huán)軌道，在螺母上與其齒條相反的一側(cè)表面 (通常為上表面 )需鉆孔與螺母的螺旋滾道打通以形成一個(gè)環(huán)路滾道的兩個(gè)導(dǎo)孔，并分別插入鋼球?qū)Ч艿膬啥藢?dǎo)管。鋼球?qū)Ч苁怯射摪鍥_壓成具有半圓截面的滾道，然后對(duì)接成導(dǎo)管 ，并經(jīng)氰化處理使之耐磨。插入螺母螺旋滾道兩個(gè)導(dǎo)孔的鋼球的兩個(gè)導(dǎo)管的中心線應(yīng)與螺母螺旋滾道的中心線相切。螺桿與螺母的螺旋滾道為單頭 (單螺旋線 )的，且具有不變的螺距，通常螺距 t約在 8～ 13mm 范圍內(nèi)可按式 (7—3)初選，螺旋線導(dǎo)程角 0? 約為 6186?！? 11186。轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向器左置時(shí)轉(zhuǎn)向螺桿為左旋，右置時(shí)為右旋。鋼球直徑 bd 約為 6～ 9mm。一般應(yīng)參考同類型汽車的轉(zhuǎn)向器選取鋼球直徑 bd ，并應(yīng)使之 符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。鋼球直徑尺寸差應(yīng)不超過(guò) bd510128 ?? 。顯然，大直徑的鋼球其承載能力亦大，但也使轉(zhuǎn)向器的尺寸增大。鋼球的數(shù)量 n 也影響承載畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書論文 (全套 CAD 圖紙 ) 36396305 25 能力，增多鋼球使承載能力增大，但也使鋼球的流動(dòng)性變差，從而要降低傳動(dòng)效率。經(jīng)驗(yàn)表明在每個(gè)環(huán)路中 n 以不大于 60為好。 鋼球數(shù)目 (不包括鋼球?qū)Ч苤械?)可由下式確定： ? ?20000c osbb dWdd Wdn ??? ?? （ 74） = 式中 0d —— 鋼球中心距，（見(jiàn)圖 7— 1）； W—— 一個(gè)環(huán)路中的鋼球工作圈數(shù)，為了使載荷在各鋼球間分布均勻，一般 W＝ ～ ，當(dāng)轉(zhuǎn)向器的鋼球工作圈數(shù)需大于 ，則應(yīng)采用兩個(gè)獨(dú)立的環(huán)路； bd —— 鋼球直徑； 0? —— 螺 線導(dǎo)程角。 鋼球中心距 0d 是指鋼球滾動(dòng)時(shí)其中心所在的圓柱表面的橫截面的圓的直徑。它是一個(gè)基本尺寸參數(shù)，將影響循環(huán)球轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)尺寸及強(qiáng)度。設(shè)計(jì)時(shí)可參考同類車進(jìn)行初選，經(jīng)強(qiáng)度驗(yàn)算后再進(jìn)行修正。顯然，在保證強(qiáng)度的前提下應(yīng)盡量取小些。在已知螺線導(dǎo)程角 0? 和螺距 t 的情況下， 0d 亦可由下式求得： 00 tan??td ? ??20 （ 75） = ??? 11 式中 t—— 螺桿與螺母滾道的螺距； 0? —— 螺線導(dǎo)程角。 螺桿螺旋滾道的內(nèi)徑 1d ，外徑 d ，以及螺母的尺寸 1D ， D (見(jiàn)圖 7— 1)，在確定鋼球中心距 0d 后即可由下式確定： 圖 7— 1 螺桿與螺母的螺旋滾道截面 (a) 四點(diǎn)接觸的滾道截面； (b)兩點(diǎn)接觸的滾道截面 四驅(qū)越野車轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng) 橋的設(shè)計(jì) 26 (b) B、 D—— 鋼球與滾道的接觸點(diǎn)； 0d —— 鋼球中心距； cr —— 滾道截面的圓弧半徑。 ? ?? ????????????????????????????????????2)(22)(2101101hDDxrdDhddxrddcc??20 （ 76） 式中 0d —— 鋼球中心距； cr —— 螺桿與螺母的滾道截面的圓弧半徑， cr =(~) 8= ~（見(jiàn)圖 7－ 1）； x —— 滾道截面圓弧中心相對(duì)于鋼球中心線的偏移距（見(jiàn)圖 7－ 1）； ?sin2 ?????? ?? bc drx??20 （ 77） =() = bd —— 鋼球直徑； ? —— 鋼球與滾道的接觸角，通常取 ? ＝ 45186。； h —— 滾道截面的深度，（見(jiàn)圖 7－ 1），可取 h ＝（ ～ ） bd ??20 =～ （ 78） D 應(yīng)大于 d，一般也可取 D ＝ d ＋（ ～ ） bd 。 滾道截面有四點(diǎn)接觸式、兩點(diǎn)接觸式（見(jiàn)圖 7－ 1）和橢圓滾道截面等。四點(diǎn)接觸式滾道截面由四段圓弧組成，螺桿和螺母的滾道截面各為兩段圓弧。四點(diǎn)接觸滾道截面可獲得最小的軸向間隙，以避免軸向定位的不穩(wěn)定，受載后基本上可消除軸向位移，但滾道與鋼球間仍應(yīng)有間隙以貯存磨屑、減小磨損。雖然其制造工藝較復(fù)雜，但仍得到廣泛應(yīng)用。兩點(diǎn)接觸式滾道截面由兩段圓弧組成，其螺桿和螺母滾道均為單圓弧，形狀簡(jiǎn)單。當(dāng)螺桿受有軸向載荷時(shí)，螺桿與螺母間產(chǎn)生軸向相對(duì)位移使軸向定位不穩(wěn)定，增加了轉(zhuǎn)向盤的自由行程，這對(duì)裝動(dòng)力轉(zhuǎn) 向的轉(zhuǎn)向系特別不利，因?yàn)樗档土朔峙溟y的靈敏度，從而影響轉(zhuǎn)向性能。橢圓滾道的螺桿部分為橢圓截面、螺母部分為圓弧截面。鋼球以三點(diǎn)與滾道接觸，被精確地定位于滾道中心，軸向定位精確，但加工較復(fù)雜。 螺桿滾道應(yīng)倒角以避免尖角劃傷鋼球。 接觸角 ? 是指鋼球與螺桿滾道接觸點(diǎn)的正壓力方向與螺桿滾道法面軸線間的夾角 (見(jiàn)圖 71)。增大 將使徑向力增大而軸向力減??；反之則相反。通常 ? 多取 45186。，以使徑向力與軸向力的分配均勻 。 螺距 t 和螺旋線導(dǎo)程角 0? ：前者影響轉(zhuǎn)向器的角傳動(dòng)比 (見(jiàn)式 (7— 3))；后者影響動(dòng)效率。選擇時(shí)應(yīng)滿足角傳動(dòng)比的要求和保證有較高的正效率而反行程時(shí)不發(fā)生自鎖現(xiàn)象。 工作鋼球的總?cè)?shù) ?W ：決定于接觸強(qiáng)度?？?cè)?shù)增多鋼球亦增多，則可降低接觸應(yīng)力、提高承載能力。一般有 、 3 和 5 圈的，當(dāng) ?W ＞ 時(shí)則應(yīng)采用兩個(gè)獨(dú)立的環(huán)路。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書論文 (全套 CAD 圖紙 ) 36396305 27 螺桿和螺母一般采用 20CrMnTi、 22CrMnMo、 20CrNi 3A 鋼制造，表面滲碳，滲碳層深度為 ～ ，重型汽車和前軸負(fù)荷大的汽車的轉(zhuǎn)向器，滲碳層深度可達(dá)～ 。 淬火后表面硬度為 HRC58～ 64。 螺桿 — 鋼球 — 螺母?jìng)鲃?dòng)副的高可靠性、長(zhǎng)壽命、小的摩擦損失以及達(dá)到實(shí)際上的無(wú)隙配合 (螺桿的軸向間隙不應(yīng)大于 ～ )，是通過(guò)對(duì)滾道的高精度加工，使?jié)L道表面具有高光潔度，采用標(biāo)準(zhǔn)的高精度的鋼球 (可用二、三級(jí)精度的 )，并對(duì)螺桿、鋼球及螺母的尺寸進(jìn)行選配來(lái)達(dá)到的。 齒條、齒扇傳動(dòng)副 齒扇通常有 5 個(gè)齒，它與搖臂軸為一體。齒扇的齒厚沿齒長(zhǎng)方向是變化的，這樣即可通過(guò)軸向移動(dòng)搖臂軸來(lái)調(diào)節(jié)齒扇與齒條的嚙合間隙。由于轉(zhuǎn)向器經(jīng)常處于中間位置工作，因此齒扇與齒條的中間齒磨損最厲害。為了消除中間齒磨損后產(chǎn)生的間隙而又不致在轉(zhuǎn)彎時(shí)使兩端齒卡住，則應(yīng)增大兩端齒嚙合時(shí)的齒側(cè)間隙。這種必要的齒側(cè)間隙的改變可通過(guò)使齒扇各齒具有不同的齒厚來(lái)達(dá)到。即齒扇由中間齒向兩端齒的齒厚是逐漸減小的。為此可在齒扇的切齒過(guò)程中使毛坯繞工藝中心 1O 轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖 5－ 3 所示， 1O 相對(duì)于搖臂軸的中心 O 有距離為 n 的偏心。這樣加工的齒扇在齒條的嚙合中由中間齒轉(zhuǎn)向兩端的齒時(shí)，齒側(cè)間隙 s? 也逐漸加大， s? 可表達(dá)為 ? ?20tan2 ?rs ??? （ 78） ]c osc os[tan2 2222 nrnnr ww ????? ??? =2 tan7176。 = 式中 r? —— 徑向間隙； ? —— 嚙合角； wr —— 齒扇的分度圓半徑； ? —— 搖臂軸的轉(zhuǎn)角。 四驅(qū)越野車轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng) 橋的設(shè)計(jì) 28 圖 7－ 2 為獲得變化的齒側(cè)間隙齒扇的加工原理和計(jì)算簡(jiǎn)圖 圖 7－ 3 用于選擇偏心 n的線圖 當(dāng) ? ， wr 確定后，根據(jù)上式可繪制如圖 7— 3 所示 的線圖，用于選擇適當(dāng)?shù)?n 值，以便使齒條、齒扇傳動(dòng)副兩端齒嚙合時(shí)，齒側(cè)間隙 s? 能夠適應(yīng)消除中間齒最大磨損量所形成的間隙的需要。 齒條、齒扇傳動(dòng)副各對(duì)嚙合齒齒側(cè)間隙 s? 的改變也可以用改變齒條各齒槽寬而不改變齒扇各輪齒齒厚的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)。一般是將齒條 (一般有 4 個(gè)齒 )兩側(cè)的齒槽寬制成比中間齒槽大 ～ 即可。 齒扇的齒厚沿齒寬方向變化，故稱為變厚齒扇。其齒形外觀與普通的直齒圓錐齒輪相似。用滾刀加工變厚齒扇的切齒進(jìn) 給運(yùn)動(dòng)是滾刀相對(duì)工件作垂向進(jìn)給的同時(shí)，還以一定的比例作徑向進(jìn)給，兩者合成為斜向進(jìn)給。這樣即可得到變厚齒扇。變厚齒扇的齒頂及齒根的輪廓面為圓錐面，其分度圓上的齒厚是成比例變化的，形成變厚齒扇，如圖 7— 4所示。 圖 7－ 4 變厚齒扇的截面 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書論文 (全套 CAD 圖紙 ) 36396305 29 在該圖中若 0－ 0 截面原始齒形的變位系數(shù) ? ＝ 0，則位于其兩側(cè)的截面 I— I 和Ⅱ — Ⅱ分別具有 ? ＞ 0和車 ? ＜ 0，即截面 I— I的齒輪為正變位齒輪，而截面 Ⅱ — Ⅱ的齒輪為負(fù)變位齒輪。即變厚齒扇在其整個(gè)齒寬方向上是由無(wú)窮多的原始齒形變位系數(shù)逐漸變化的圓柱齒輪所形成。因?yàn)樵谂c 0— 0 平行的不同截面中，其模數(shù) m不變、齒數(shù)亦同，故其分度圓及基圓亦不變，即為分度圓柱和基圓柱。其不同截面位置上的漸開(kāi)線齒形，均為在同一基圓柱上展開(kāi)的漸開(kāi)線，僅僅是其輪齒的漸開(kāi)線齒形離基圓的位置不同而已，故應(yīng)將其歸人圓柱齒輪范疇，而不應(yīng)歸于直齒圓錐齒輪范圍，雖然它們從外觀上更相似，因?yàn)橹饼X圓錐齒輪輪齒的漸開(kāi)線齒形的形成基準(zhǔn)是基錐。 變厚齒扇齒形參數(shù)的計(jì)算 圖 7－ 5 變厚齒扇的齒型計(jì)算用圖 通常取齒扇寬度的中間位置作基準(zhǔn)截面，如圖 7— 5所示的截面 A— A。由該截面至大端 (截面 B－ B)時(shí)，各截面處的變位系數(shù) ? 均取正，向小端 (截面 C— C)時(shí)，變位系數(shù) ? 由正變?yōu)榱?(截面 O— O)再變?yōu)樨?fù)值。設(shè)截面 O— O 至截面 A－ A 的距離為 0a ，則 ?? tan/0 ma A? ??20 （ 79） = ??? 7tan/ 式中 A? —— 在截面 A－ A 處的原始齒形變位系數(shù)； m—— 模數(shù)； ? —— 切削角。 由式（ 7－ 9）可知：當(dāng)齒扇的模數(shù) m及切削角 ? 選定后，各截面處的變位系數(shù) ?取決于該截面與基準(zhǔn)截面的間的距離 a （見(jiàn)圖 7－ 5）。 變厚齒扇基準(zhǔn)截面（截面 A— A）處的齒形計(jì)算可按表 5－ 3進(jìn)行，計(jì)算前應(yīng)將先選定的參數(shù)也列在該表中。其中齒扇模數(shù) m 是根據(jù)前橋負(fù)荷及汽車的裝載質(zhì)量的不同參考表 5－ 1 選?。环ㄏ驂毫?0? 一般為 20176。～ 30176。；切削角 ? 常見(jiàn)的有 6176。 30185。和 7176。 30185。兩種；齒頂高系數(shù) 1x 一般取 或 ；整圓齒數(shù) z 一般在 12～ 18 范圍內(nèi)選取；齒扇寬度 F一般在 22～ 28mm 范圍內(nèi)選取。 表 7－ 1各類汽車循環(huán)球轉(zhuǎn)向器的齒扇模數(shù) 四驅(qū)越野車轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng) 橋的設(shè)計(jì) 30 表 7－ 2變厚齒扇（ A－ A）處的齒形參數(shù)選擇與計(jì)算 （ mm） 說(shuō)明：基準(zhǔn)截面見(jiàn)圖 7－ 5的截面 A— A，為齒扇寬度的中間位置處的截面。 最大變位系數(shù)截面即截面 B— B（見(jiàn)圖 7－ 5），應(yīng)對(duì)該截面的齒形作齒頂變尖的核算，如表 7－ 3所示。 表 7－ 3 最大變位系數(shù)截面（截面 B－ B）齒頂變尖核 算 說(shuō)明：一般容許的齒頂圓弧齒厚的最小值為： （ ～ ） m 當(dāng) m＝ 3～ 4時(shí) （ ～ ） m