【導讀】車架或車身之間的垂直力，縱向力和橫向力。通過提高驅(qū)動橋的設計質(zhì)量和設計。水平，以保證汽車良好的動力性、安全性和通過性。主減速器采用單級主減速器；差速器設計采用普通對稱圓。錐行星差速器；車輪傳動裝置采用全浮式半軸；驅(qū)動橋殼采用整體型式。本文驅(qū)動橋設計中，利用了CAD繪圖軟件表達整體裝配關系和部分零件圖，以精確的表達其設計目的意義。

　　

【正文】 差速器齒輪主要參數(shù)的選擇 由于差速器是安裝在主 減速器從動齒輪上，故在確定主減速器尺寸時，應考慮差速器的安裝。差速器的輪廓尺寸也受到從動齒輪及主動齒輪刀向軸承支座的限制。 （ 1）行星齒輪數(shù)目的選擇 貨車和越野車多采用四個行星輪，轎車常采用兩個 行星齒輪。本次設計采用2 個 行星齒輪。 （ 2）行星齒輪球面半徑 BR 的確定 圓錐行星齒輪差速器的尺寸通常決定于行星齒輪背面的球面 BR ，它就是行星齒輪的安裝尺寸，實際上代表了差速器圓錐齒輪的節(jié)錐距，在一定程度上表征了差速器的強度。 球面半徑 可根據(jù)經(jīng)驗公式來確定： 3 jBB TKR ? （ 31） = = ㎜ 式中 BK —— 行星齒輪球面半徑系數(shù)， BK =～ ，對于有 4個行星齒輪的轎車和公路載貨汽車取小值；對于有 2個行星齒輪的轎車以及越野汽車、礦用汽車取大值。 jT —— 計算 轉(zhuǎn)矩， mN? 。 BR 確定后，根據(jù)下式預選其節(jié)錐距： (0 ?A ～ ) BR = （ 32） ` 本科生畢業(yè)設計（論文） 25 （ 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)從而使齒輪有較高的強度，應使行星齒輪的齒數(shù)盡量小，但一般不少于 10。半軸齒輪的齒數(shù)采用 14～ 25。半軸齒輪與行星齒輪比多在 ～2范圍 內(nèi)。根據(jù)這一原則，選擇行星齒輪齒數(shù)為 121?z ，半軸齒輪齒數(shù)為 202?z 。 在任何圓錐行星齒輪式差速器中，左右半軸齒輪的齒數(shù) Lz2 、 Rz2 之和，必須能被行星齒輪數(shù)目 n 所整除，否則不能安裝，即應滿足： ??nzz RL 22 整數(shù) （ 33） 104 2020 ?? 滿足要求。 （ 4）差速器圓錐齒輪模數(shù)及半軸齒輪節(jié)圓直徑的初步確定 先初步求出行星齒輪和半軸齒輪的節(jié)錐角 1? 、 2? ： ? rc t a na rc t a n211 ??? zz? ? rc t a na rc t a n122 ??? zz? （ 34） 式中 1z 、 2z 為行星齒輪和半軸齒輪的齒數(shù)。 再根據(jù)下式初步求出圓錐齒輪的端面模數(shù)： 22 011 0 s in2s in2 ?? zAzAm ?? （ 35） = in12602 ?? ?㎜ 則取 ㎜ 節(jié)圓直徑 d 由下式求得： mzd? （ 36） 則 ???? mzd ㎜ ???? mzd ㎜ （ 5） 壓力角 ? 目前汽車差速器齒輪壓力較大都選用 0322 ?? 的壓力角。 （ 6）行 星齒輪安裝孔直徑 ? 及深度 Ld 的確定 行星齒輪安裝孔直徑 ? 與行星齒輪軸名義直徑相同，而行星齒輪安裝孔的深度 L就是行星齒輪在其軸上的支撐長度。通常取 ???? ?L ㎜ （ 37） 1060 23 7][ 10 330 ???? ???? nlTc?? ㎜ （ 38） 式中 ` 本科生畢業(yè)設計（論文） 26 0T —— 差速器穿司的轉(zhuǎn)矩， mN? ； n—— 行星齒輪數(shù)； l —— 行 星 齒 輪 支 撐 面 中 心 點 到 錐 頂 的 距 離 ， 22 ???????? ddl ㎜ 差速器齒輪的幾何尺寸計算與強度校核 （ 1）差速器齒輪的幾何尺寸計算 表 31 為汽車差速器用直齒錐齒輪的幾何尺寸計算步驟。 表 31汽車差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計算用表 單位：㎜ 序號 計算公式 注釋 1 121?z 行 星齒輪齒數(shù) 2 202?z 半軸齒輪齒數(shù) 3 ?m 模數(shù) 4 ?F 齒面寬 5 ?? mhg 齒工作高 6 ?? mh = 齒全高 7 3022??? 壓力角 8 ?90?? 軸交角 9 3011 ?? mzd 。 5022 ?? mzd 節(jié)圓直徑 10 ? rc t a n211 ?? zz? ； ?? 12 ??? ?? 節(jié)錐角 11 in2s in2 12210 ??? ?? ddA 節(jié)錐距 12 6 5 0 4 1 ?? mt 周節(jié) 13 ????? hhh g； ])([2122???? mzzh 齒頂高 ` 本科生畢業(yè)設計（論文） 27 14 11 ?????? hh ； 22 ?????? hh 齒根高 15 5 2 1 8 2 ?????? hmhhc g 徑向間隙 16 rc ta n011 ???? Ah? ； rc t a n022 ???? Ah? 齒根角 17 5 6 2 ??? ??? ； 0 8 0 ??? ??? 面錐角 18 5 1 8 ??? ??? R ； ??? ??? R 根錐角 19 o s2 11101 ???? ?hdd ； o s2 22202 ???? ?hdd 外圓直徑 20 398 in2 11201 ???? ?hdx ；275 in2 22102 ???? ?hdx 節(jié)錐頂點至齒輪外緣距離 21 ??? StS ；)(2 212 ??????? mhhtS ?? 理論弧齒厚 22 齒側(cè)間隙 23 213111 ???? BdSSS x 223222 ???? BdSSS x 弦 齒厚 24 os112111 ???? dShh x ?；682 os222222 ???? dShh x ? 弦 齒高 （ 2）差速器錐齒輪強度計算 差速器齒輪的工作情況與主減速 器齒輪不同，一是差速器的齒輪尺寸較小而` 本科生畢業(yè)設計（論文） 28 承受的載荷有較大；二是差速器齒輪并非經(jīng)常處于嚙合狀態(tài)，只有在左右兩車輪轉(zhuǎn)速不同時，行星齒輪才有自轉(zhuǎn)運動，行星齒輪和半軸齒輪才有嚙合運動，否則行星齒輪只起等臂推力桿的作用。因此，對差速器齒輪主要進行彎曲強度計算。 彎曲應力按下式計算： JmFzK KKTKv mSW 22 03102 ??? （ 314） = 1771 3 ????? ????? =130 aMP 980 aMP 式中 T —— 差速器一個行星齒輪給予一個半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩， mN? ； ????? nTT j mN? jT —— 計算轉(zhuǎn)矩； n —— 差速器心齒輪數(shù)目； 2z —— 半軸齒輪齒數(shù)； 0K 、 vK 、 sK 、 mK 、 F 、 m —— 見上式（ 212）下說明； J —— 計算汽車差速器輪齒彎曲應力的綜合系數(shù)， 由《汽車 車橋設計 》圖49～圖 411 查取 。 按 jeT 、 ?jT 兩種計算轉(zhuǎn)矩中心的較小者進行 計算，彎曲應力不大于 980 aMP 。根據(jù)計算結(jié)果可知，設計符合要求。 ` 本科生畢業(yè)設計（論文） 29 第 4章 驅(qū)動半軸的設計 車輪傳動裝置簡介 驅(qū)動半軸位于傳動系的末端，其基本功用是接受從差速器傳來的轉(zhuǎn)矩并將其傳給車輪。對于非斷開式驅(qū)動橋，車輪傳動裝置的主要零件為半軸；對于斷開式驅(qū)動橋和轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋，車輪傳動裝置為萬向傳動裝置。萬向傳動裝置的設計見第四章，以下僅講述半軸的設計。 半軸的型式和選擇 普通整體式驅(qū)動橋的半軸，根據(jù)其外端的支撐型式或受力狀況的不同而分為三種型式：半浮式、 3/4浮式和全浮式。 根據(jù) 一汽佳寶 AV6 車的結(jié)構特點選擇其半軸的型式為 半 浮式半軸 半軸的設計與計算 設計 半 軸 的主要尺寸是其直 徑 ，在 設計時 首先可根據(jù) 對 使用 條 件和 載 荷工 況相同或相近的同 類 汽 車 同形式半 軸 的分析比 較 ，大致 選 定 從 整 個驅(qū)動橋 的布局 來看比 較 合適的半 軸 半 徑 ，然后 對 它 進 行 強 度校核。 計 算 時 首先 應 合理地確定作用在半 軸 上的 載 荷， 應 考 慮 到以下三種可能的 載 荷工 況 ： ① 縱向 力 2X （ 驅(qū)動 力或制 動 力）最大 時 ，其最大值 為 2G? ，附 著 系 數(shù) ? 在計 算 時 取 ， 沒 有 側(cè) 向力作用； ② 側(cè) 向力 2Y 最大 時 ，其最大值 為 2G? 1 （ 發(fā) 生于汽 車側(cè) 滑 時 ） ，側(cè) 滑 時輪 胎與地面 的側(cè) 向附 著 系 數(shù) 1? 在計 算 時 取 ， 沒有縱向 力作用； ` 本科生畢業(yè)設計（論文） 30 ③ 垂向力最大 時 （ 發(fā) 生在汽 車 以可能的高速通 過 不平路 面時 ），其值 為? ?2 wdG g k? ，其中 wg 為車輪對 地面的垂直 載 荷， dk 為動載 荷系 數(shù) ， 這時 不考 慮縱向 力 和側(cè) 向力的作用。 由于 車輪 承受的 縱向 力 2X ，側(cè) 向力 2Y 值的大小受 車輪 與地面最大附 著力的限制，即有 222 2 2G X Y? ?? 故 縱向 力最大 時 不 會 有 側(cè) 向力作用 ，而側(cè) 向力最大 時 也不 會有縱向 力作用。 如前所述本方案采用 半 浮式半軸其設計過程如下： 按最大附著力所決定的縱向力： 2 239。22 ?GmXX RL ?? （ 41） 式中 2G —— 滿載靜止汽車的驅(qū)動橋?qū)λ降孛娴妮d荷 NG 25002 ? 39。m —— 質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù) 39。 ?m ? —— 輪胎與地面的附著系數(shù) ?? N14002 2R2L ????? 則按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩及傳動系最低擋傳動比計算所得的縱向力 ： rTTLeRL riTXX /)( m a x22 ??? （ 42） 式中 ? —— 差速器轉(zhuǎn)矩分配系數(shù) ?? maxeT —— 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩 mNTe ?? 71max TLi —— 傳動系最低擋傳動比 0 0 4 8 ???TLi T? —— 汽車傳動系效率 ?T? r —— 驅(qū)動車輪滾動半徑 mrr ? 則 NXX RL )( 22 ????? 從而半軸的計算轉(zhuǎn)矩為： rRrL rXrXT 22 ?? （ 43） 上式中、取上述計算結(jié)果中的小者。 在設計中全浮式半軸桿部直徑的初步選取可按下式進行： ` 本科生畢業(yè)設計（論文） 31 mmTd ][ 103 3 ??? ? 取 mmd 25? 下面將進行半軸的校核： 半軸的扭轉(zhuǎn)應力為： ][55027225 3333 ???? ??????? MP aMP ad T 符合要求 半軸的最大扭轉(zhuǎn)角為 310180?? ?? GJTl （ 44） 式中 l —— 半軸長度 mml 650? G —— 材料的剪切彈性模量 GPaG 80? J—— 半軸橫截面的極慣性矩 444 mmdJ ???? ?? 則 ?????? ?? 33 ?? 半軸的結(jié)構設計及材料與熱處理 為了使半軸的花鍵內(nèi)徑不小于其桿部直徑，常常將加工花鍵的端部做得粗些，并適當?shù)販p小花鍵槽的深度，因此花鍵齒數(shù)必須相應地增加，通常取 10 齒 (轎車半軸 )至 18 齒 (載貨汽車半軸 )。 半軸的破壞形式多為扭轉(zhuǎn)疲勞破壞，因此在結(jié)構設計上應盡量增大各過渡部分的圓角半徑以減小應力集中。重型車半軸的桿部較粗，外端突緣也很大，當無較大鍛造設備時可采用兩端均為花鍵聯(lián)接的結(jié)構，且取相同花鍵參數(shù)以簡化工藝。在現(xiàn)代汽車半軸上，漸開線花鍵用得較廣，但也有采用矩形或梯形花鍵的。 半軸多采用含鉻的中碳合金鋼制造，如 40Cr， 40CrMnMo， 40CrMnSi， 40CrMoA，35CrMnSi， 35CrMnTi 等。 40MnB 是我國研制出的新鋼種，作為半軸材料效果很好。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 HB388—444(突緣部分可降至 HB248)。近年來采用高頻、中頻感應淬火的口益增多。這種處理方法使半軸表面淬硬達 HRC52～ 63，硬化層深約為其半徑的 1／ 3，心部硬度可定為 HRC30— 35；不淬火區(qū) (突緣等 )的硬度可定在 HB248～ 277 范圍內(nèi)。由于硬化層本身的強度較高，加之在半軸表面形成大的殘余壓應力，以及采用噴丸處理、` 本科生畢業(yè)設計（論文） 32 滾壓半軸突緣根部過渡圓角等工藝，使半軸的靜強度和疲勞強度大為提高，尤其是疲勞強度提高得十分顯著。由于這些先進工藝的采用，不用合金鋼而采用中碳