【導(dǎo)讀】本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是中型貨車驅(qū)動橋設(shè)計(jì)。驅(qū)動橋是汽車傳動系統(tǒng)的重要。傳給驅(qū)動輪并使其具有差速功能。在本次設(shè)計(jì)中，根據(jù)當(dāng)今驅(qū)動橋的發(fā)展情況確定了驅(qū)動橋各部件的設(shè)計(jì)方案。差速器則采用目前被廣泛應(yīng)用的對稱式錐齒輪差速器，其半軸為全浮式支撐。通過以上計(jì)算滿足了驅(qū)動橋的各項(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)軟。件，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】 bK = 2M / 1M = 1+K /1K 目前廣泛使用的對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)為無論左右驅(qū)動轉(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 轎車常采用 2個(gè)行星齒輪，載貨汽車和越野汽車多用 4個(gè)行星齒輪，少數(shù)汽車采用 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 3 cT 來確定 式中： BK —— 球面半徑系數(shù)， BK =～ 之間； cT —— 計(jì)算轉(zhuǎn)矩 ,取 ceT 和 csT 兩者較小值； bR —— 球面半徑。 bR = = 行星齒輪預(yù)選節(jié)錐距 0A 0A =（ ～ ） bR =（ ～ ）179。 65=。 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 12，半軸齒輪齒數(shù)為 20，所以半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比為20/12=，在 ～ 2的范圍內(nèi)，并且要滿足安裝條件： nzz RL 22 ? =I= 42020? =8式中： lz2 —— 左邊半軸齒輪齒數(shù)； Rz2 —— 右邊半軸齒輪齒數(shù)； 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 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(12/20)=176。 2? =arctan(2z /1z )=arctan(20/12)=176。 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 =2 0A /1z 178。 sin 1? =2179。 179。 176。 =,標(biāo)準(zhǔn)化取 m =5 節(jié)圓直徑為： 1d =m 1z =179。 12=60mm 2d =m 2z =179。 20=100mm 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）行星齒輪軸直徑 ? 及及支撐長度 L 通常取 L =? ? = nlTc][1030 ?? 式中： 0T —— 差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩； 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； 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 ? = 3??? ? = L =179。 20=22mm 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 差速器強(qiáng)度計(jì)算 汽車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 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，其計(jì)算式為 T =cT 179。 ； cT —— 計(jì)算轉(zhuǎn)矩，按 ceT 、 csT 兩者中的較小者計(jì)算； n —— 差速器行 星齒輪數(shù)； 2z —— 半軸齒輪齒數(shù)； 0K 、 VK 、 SK 、 mK 、 F 、 m — 見上說明； Ks —— 尺寸系數(shù)， Ks =（ m/） 4/1 ； J —— 計(jì)算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)。 w? =2 179。 310 179。 179。 179。 179。 /(4 179。 179。 20 179。 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 =12 （ 2）半軸齒輪齒數(shù)： 2z =20 （ 3）模數(shù)： m =5mm （ 4）齒面寬： F =（ ～ ） 0A =179。 = （ 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。 12=60mm 2d =m 2z =5179。 20=100mm （ 10）節(jié)錐角： 1? =arctan(1z /2z )=arctan(12/20)=176。 2? =arctan(2z /1z )=arctan(20/12)=176。 （ 11）節(jié)錐距： 0A = （ 12）周節(jié)： t = =179。 5= （ 13）齒頂高： 139。h = gh 2h? = 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 2h? =[+ 212 )/( zz ]m = （ 14）齒根高： 1h? = 139。h =179。 = 2h? = 239。h =179。 = （ 15）徑向間隙： c =h gh == （ 16）齒根角： 1? =arctan(1h? / 0A )=arctan()=176。 2? =arctan( 2h? / 0A )=arctan()=176。 （ 17）面錐角： 01? =1? +2?=176。 +176。 =176。 02? = 2? +1? =176。 +176。 =176。 （ 18）根錐角 : 1R? =1? 1? =176。 176。 =176。 2R? = 2? 2? =176。 176。 =176。 （ 19）外圓直徑： 01d =1d +2139。hcos1? =60+2179。 179。 176。 = 02d = 2d +2239。hcos 2? =100+2179。 179。 = （ 20）節(jié)錐頂點(diǎn) 01x = 2d /2 139。hsin1? =100/179。 176。 至齒輪外 = mm 緣距離： 02x =1d /2239。hsin 2? =60/176。 （ 21）理論弧齒厚： 1S =t 2S == 2S = t /2(139。h239。h) tan ? ? m =179。() tan22176。 30′ (179。 5)= （ 22）齒側(cè)間隙： B= (選取 ) （ 23）弦齒厚： 26 313111 ???? BdSSS X, mmSX ? （ 24）弦齒高： 1xh = 139。h+1214dScos 1? =+[ /4179。 60]179。 cos30.176。= （ 24）弦齒高： 1xh = 139。h+1214dScos1? =+[ /4179。 60]179。 176。= 2xh =239。h+2224dS cos 2? =+[ 2 /4179。 100]179。 cos 176。 = 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 第 4 章 車輪傳動裝置的設(shè)計(jì) 車輪傳動裝 置的功用 接受從差速器傳來的轉(zhuǎn)矩并傳給驅(qū)動車輪。對于非斷開式車橋，車輪傳動裝置的主要零件是半軸。 半軸支承型式 半軸根據(jù)其車輪端的支承方式不同，可分為半浮式、 3/4 浮式和全浮式?，F(xiàn)在汽車基本上采用全浮式和半浮式兩種支承形式。全浮式半軸主要用于總質(zhì)量較大的商用車上。本次設(shè)計(jì)為中型貨車驅(qū)動橋設(shè)計(jì)，考慮到承載能力與結(jié)構(gòu)、成本，所以采用全浮式半軸支承。 全浮式半軸計(jì)算載荷的確定 全浮式半軸的計(jì)算載荷可按車輪附著力矩 ?M 計(jì)算 ?M = ?rrGm 39。2221 ‘ 式中： ‘ 2m 、 39。2G 、 r 、 ? 見（ 22）（ 23）。 ?M =179。 179。 5200179。 179。 179。 = 半軸的強(qiáng)度計(jì)算 半軸扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 ? ： ? = ?M 16/? d 3 ≤ [? ] 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 式中： ? —— 半軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力； ?M —— 半軸 計(jì)算轉(zhuǎn)矩； d —— 半軸桿部直徑； [? ]—— 半軸扭轉(zhuǎn)的許用應(yīng)力，可取為 [? ]=490～ 588MPa。 ? =179。 310 179。 16/179。 =≤ [? ]=490～ 588MPa 全浮式半軸桿部直徑的初選 半軸桿部直徑： d =(～ )3T =179。 3 =49mm 式中： d—— 半軸桿部直徑； ?M —— 半軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩。 半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料與熱處理 為了使花鍵的內(nèi)徑不致過多地 小于半軸的桿部直徑，常常將半軸加工花鍵的端部設(shè)計(jì)得粗一些，并且適當(dāng)?shù)販p小花鍵槽的深度，因此花鍵齒數(shù)必須相應(yīng)增多，一般為 10～ 18齒。半軸的破壞形式多為扭轉(zhuǎn)疲勞破壞。因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)盡量增大各過渡部分的圓角半徑，這對減小應(yīng)力集中很有效。 關(guān)于半軸的材料，過去大都采用含鉻的中碳合金鋼，如 40Cr、 40CrMnMo、35CrMnTi、 38CrMnSi、 42CrMo 等，后來推廣我國制出的的新鋼種如 40MnB 等作為半軸材料，效果很好。從節(jié)約較稀有的金屬、降低制造成的目標(biāo)出發(fā)，采用中碳鋼（ 40 鋼、 45鋼）制造 半軸是 發(fā)展趨勢，國外已多有采用。本次設(shè)計(jì)半軸的材料選用 40MnB。 半軸的熱處理過去都采用調(diào)質(zhì)處理的方法，調(diào)質(zhì)后要求桿部硬度為 388～444HB（凸緣部分的硬度允許降至 248HB）。近些年來采用高頻、中頻等感應(yīng)淬火的日益增多。這種處理方法能保證半軸表面有適當(dāng)?shù)挠不瘜印Ｓ捎谟不瘜颖旧淼膹?qiáng)度較高，加之在半軸表面形成大的殘余壓應(yīng)力，因此使半軸的靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度大為提高，尤其是疲勞強(qiáng)度提高得更為顯著。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 第 5 章 驅(qū)動橋殼設(shè)計(jì) 驅(qū)動橋殼的功用和設(shè)計(jì)要求 驅(qū)動橋殼的功用是支承并保護(hù)主減速器、差速器和半軸等，使左右驅(qū)動 車輪的軸向相對位置固定；并和從動橋一起支承車架及汽車的各總成質(zhì)量；汽車行駛時(shí)，承受由車輪傳來的路面反作用力和力矩，并經(jīng)懸架傳給車架。 驅(qū)動橋的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下要求： 1） 減小汽車的非簧載質(zhì)量以利于降低動載荷和提高汽車的行駛平順性。 2） 保證足夠的離地間隙。 3）結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，以利于降低成本。 4) 保證主減速器的拆裝、調(diào)整、維修和保養(yǎng)方便。 5）在選擇橋殼的結(jié)構(gòu)型式時(shí)，還應(yīng)考慮汽車的類型、使用要求、制造條件和材料供應(yīng)等。 驅(qū)動橋殼結(jié)構(gòu)方案分析 驅(qū)動橋殼從結(jié)構(gòu)上可分為整體式橋殼和分段橋殼兩類。 1）整體式橋 殼的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是一個(gè)剛性整體外殼或空心梁。按制造工藝的不同又可分為多種形式，常見的為整體鑄造、鋼板沖壓焊接式、中段鑄造兩端壓入鋼管和鋼管擴(kuò)張成形等形式。整體鑄造式橋殼的強(qiáng)度和剛度較大，但質(zhì)量大，加工面多，制造工藝復(fù)雜，主要用于中、重型貨車上。但其簧下質(zhì)量較大，對汽車的行駛平順性有不利的影響。鋼板沖壓焊接式和擴(kuò)張成形式橋殼質(zhì)量小，材料利用率高，制造成本低，適用用于大量生產(chǎn)，結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝性好，主減速器支承剛度好，拆裝、調(diào)整、維修方便，廣泛用于轎車和中、小型貨車上。 2)分段式橋殼一般分為兩段，由螺栓連成一體 。分段式橋殼比整體式易于鑄造，加工簡便，但維修不方便 。拆檢主減速器時(shí)，必須把整個(gè)驅(qū)動橋從汽車上拆卸下來，目前已很少采用。 本次設(shè)計(jì)為中型貨車驅(qū)動橋設(shè)計(jì) ,采用鑄造整體式橋殼。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 汽車以最大牽引力行駛時(shí)的橋殼強(qiáng)度計(jì)算 作用在左右驅(qū)動車輪上的轉(zhuǎn)矩所引起的地面對左 、 右驅(qū)動車輪的最大切向反作用力共為 maxeP =rgIe r iiT ?0max N 式中： maxeT —— 發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩； gIi —— 變速器一擋傳動比； 0i ——— 驅(qū)動橋的主減速比； ? —— 傳動系的傳動效率；