【導(dǎo)讀】發(fā)動機最大功率及轉(zhuǎn)速：206kw/2400r/min；2．低速載貨汽車驅(qū)動橋的工作分析，完成驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案擬定。3．低速載貨汽車驅(qū)動橋整體設(shè)計。5．寫出設(shè)計計算說明書一份。6．并完成各非標(biāo)準(zhǔn)零件圖和整機的裝配圖。的1篇文獻的摘要的原文和譯文附在附錄中。置勻稱，尺寸標(biāo)注齊全，字體端正，線型規(guī)范。序號起止日期設(shè)計內(nèi)容13月1日～3月14日調(diào)查研究，收集資料，總體設(shè)計，方案論證23月15日～3月31日撰寫開題報告，汽車驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)型式和設(shè)計參數(shù)除對汽車的可靠性與耐久。是涵蓋機械零件、部件等品種最多的大總成。例如，驅(qū)動橋包含主減速器、差速。所以采用傳動效率高的單級減速驅(qū)動橋已成為未來。本文首先確定主要部件的結(jié)構(gòu)型式和主要設(shè)計參數(shù)；然后參考類似驅(qū)動橋。強度進行校核以及對支承軸承進行了壽命校核。二是差速器向兩邊半軸傳遞動力的同時，允許兩邊半軸以不同的轉(zhuǎn)速?；↓X錐齒輪與其他的齒輪相比，具有工作平穩(wěn)，噪音和振動小的優(yōu)點，并且它的傳動效率可高達(dá)99%。

　　

【正文】 各個行星齒輪與 2 個半軸齒輪是同事嚙合的，因此在確定這兩種齒輪的齒數(shù)時，應(yīng)考慮它們之間的裝配關(guān)系。在任何圓錐行星齒輪式差速器中，左、右兩半軸齒輪的齒數(shù)、之和，必須能被行星齒輪的數(shù)目所整除，以便行星齒輪能均勻地分布于半軸齒 輪的軸線周圍，否則差速器將無法安裝。即應(yīng)滿足的安裝條件為： 33 式中：、――左、右半軸齒輪的齒數(shù)，對于對稱式圓錐行星差速差速器來說， ； n――行星齒輪的數(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； ； 34 式中：、――分別為行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)。 再按下式初步求出圓 錐齒輪的大端端面模數(shù) 35 式中：，已在前面初步確定。 求出模數(shù) m 后，節(jié)圓直徑 d 即可根據(jù)齒數(shù) z 及模數(shù) m 由下式求得： 36 （ 5）壓力角 汽車差速器齒輪過去都選用壓力角，這時齒高系數(shù)為 1，而最少齒數(shù)為 13。目前大都選用的壓力角，齒高系數(shù)為 ，最少齒數(shù)可以減小到 10，并且在小齒輪（行星齒輪）齒頂不變尖的條件下，還可由切向修正加大半軸齒輪的齒厚，從而使行星齒輪與半軸齒輪趨于等強度。由于 這種齒形的最少齒數(shù)比壓力角為的少，故可用較大的模數(shù)以提高齒輪的強度。某些重型汽車和礦用汽車的差速器也可采用壓力角。 （ 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與行星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撐長度。通常取 37 38 39 式中：――差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩，； ――行星齒輪數(shù)目； ――如圖（ 32）所示，為 行星齒輪支撐面中點至錐頂?shù)木嚯x， mm； ,為半軸齒輪齒面寬中點處的直徑，而，； ――支撐面的許用擠壓應(yīng)力，取為 69。 圖 32 差速器行星齒輪安裝孔的直徑φ及其深度 L 差速器齒輪的幾何尺寸計算與強度計算 表 31 為汽車差速器用直齒錐齒輪的幾何尺寸計算步驟。表中計算用的切向修正系數(shù)（弧齒厚系數(shù)）見圖 33。 表 31 汽車差速器直齒錐齒輪的幾何計算用表 長度單位 :mm 序號 項目 計算公式 取值 （ 1） 行星齒 論齒數(shù) ，應(yīng)盡量取小值 11 （ 2） 半軸齒輪齒數(shù) ,且需 滿足式（ 33） 18 （ 3） 模數(shù) 8 （ 4） 齒面寬 ， 22 （ 5） 齒工作高 （ 6） 齒全高 （ 7 ） 壓力角 一般汽車： 。 某些重型汽車： （ 8） 軸交角 （ 9） 節(jié)圓直徑 88 144 （ 10） 節(jié)錐角 （ 11） 節(jié)錐距 （ 12） 周節(jié) （ 13） 齒頂高 。 。 （ 14） 齒根高 ， ； （ 15） 徑向間隙 （ 16） 齒根角 ， （ 17） 面錐齒 ， ； （ 18） 根錐角 ， ； （ 19） 外圓直徑 （ 20） 節(jié)錐頂點至 齒輪外緣距離 。 （ 21） 理論弧厚 。 （ 22） 齒側(cè)間隙 B（見表22）采用高精度一欄數(shù)值 （ 23） 弦齒厚 。 ； （ 24） 弦齒高 。 ； 注 ： 實 際 齒 高將 比 上 表計 算 值 大 圖 33 汽車差速器直齒錐齒輪切向修正系 數(shù) 齒數(shù)比增加切向靜止系數(shù)承二次曲線變化。 差速器齒輪主要進行彎曲強度計算 差速器齒輪主要進行彎曲強度計算，而對于疲勞壽命則不考慮，這是因為行星齒輪在差速器的工作中經(jīng)常只起等臂推力桿的作用，只有左、右驅(qū)動車輪有轉(zhuǎn)速差時行星齒輪和半軸齒輪之間才有相對滾動。 汽車差速器齒輪的彎曲應(yīng)力為 310 式中 :T――差速器一個行星齒輪給予一個半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩，；其計算式為 311 n――差速器行星齒輪數(shù)目 ――半軸齒輪齒數(shù) ――前有說明 J――計算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力的綜合系數(shù)，見圖 34。 按式（ 31）并以計算所得的汽車差速器齒輪輪齒的彎曲應(yīng)力，不應(yīng)大于；按、兩種計算轉(zhuǎn)矩中的較小值進行計算時，彎曲應(yīng)力不應(yīng)大于 980MPa。 圖 34 彎曲計算綜合系數(shù) J 隨齒數(shù)增加綜合系數(shù)隨之增大。 半軸的型式主要取決于支撐的型式。普通非斷開式驅(qū)動橋的半軸，根據(jù)其外端支撐型式見圖 41 或受理狀況的不同可分為半浮式、 3/4 浮式、和全浮式三種。 圖 41 半軸型式及受力簡圖 （ a）半 浮式；（ b） 3/4 浮式；（ c）全浮式 全浮式半軸 如圖 41（ c）及圖 42 所示，全浮式半軸的外端和以兩個軸承（且?guī)缀跞脠A錐滾子軸承）支撐與橋殼的半軸套管上的輪轂相聯(lián)接。由于車輪所承受的垂向力、縱向力、側(cè)向外力以及由這些力所引起的彎矩都經(jīng)過輪轂、輪轂軸承傳給橋殼，因此全浮式半軸只承受傳動系的轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩。但在實際結(jié)構(gòu)中，由于零件加工精度和裝配精度的影響及橋殼、軸承支撐剛度的不足等原因，仍可能使全浮式半軸在實際使用條件下承受一定彎矩，但在設(shè)計計算中可忽略不計。具有全浮式半軸的驅(qū)動橋外端結(jié)構(gòu)比較復(fù) 雜，需采用形狀復(fù)雜且質(zhì)量及尺寸均較大的輪轂，制造成本較高，故小型汽車及轎車等不必采用這種結(jié)構(gòu)。但由于其工作可靠，故廣泛用于輕型及以上的各種載貨汽車、越野汽車和客車上。 在現(xiàn)代汽車全浮式半軸的結(jié)構(gòu)中，幾乎都采用一對圓錐滾子軸承支承輪轂，并且兩軸承的圓錐滾子的錐頂應(yīng)相向安裝，軸承應(yīng)有一定的預(yù)緊，調(diào)整好后用鎖緊螺母予以鎖緊見圖 42（ a）） 圖 42 全浮式半軸的結(jié)構(gòu)型式與安裝 全浮式半軸計算載荷的確定 全浮式半軸只承受轉(zhuǎn)矩，其計算轉(zhuǎn)矩可有求得，其中，的計算，可根據(jù)以下方法計算，并取兩者中的較小者。 若按 最大附著力計算，即 41 式中：――輪胎與地面的附著系數(shù)取 ； ――汽車加速或減速時的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，可取 ～。 根據(jù)上式 1664000 N 若按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩計算，即 42 式中：――差速器的轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)，對于普通圓錐行星齒輪差速器取 ； ――發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩， N??m； ――汽車傳動效率，計算時可取 1 或取 ； ――傳動系最低擋傳動比； ――輪胎的滾動半徑， m。 根據(jù)上式 : 在此 ??m 全浮式半軸的桿部直徑的初選 在設(shè)計時，全浮式半軸桿部直徑的初步選取可按下式進行： 43 式中：――半軸的桿部直徑， mm； ――半軸的計算轉(zhuǎn)矩， N??m ――半軸扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力， MPa。 根據(jù)上式 : 根據(jù)強度要求在此取 。 在通常的設(shè)計中常使半軸的強度儲備低于驅(qū)動橋其他傳遞轉(zhuǎn)矩零件的強度儲備，使半軸起類似電路中的“保險絲”的作用。 全浮式半軸的強度計算 上述三種型式的半軸，均可按下式計算其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力τ： 44 式中：τ――半軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力， MPa； ――半軸的計算轉(zhuǎn)矩， N??m，見表 41； d――半軸桿部直徑， mm。 ――半軸扭轉(zhuǎn)的許用應(yīng)力，可取為 490～ 。 根據(jù)式 : 44 所以滿足強度要求。 鍵的強度計算 在計算半軸在承受最大轉(zhuǎn)矩時還應(yīng)該校核其花鍵的剪切應(yīng)力和擠壓應(yīng)力。 半軸花鍵的剪切為 MPa 45 半軸花鍵的擠壓應(yīng)力 MPa 46 式中： T――半軸承受的最大轉(zhuǎn)矩， N??m，在此取 ??m； ――半軸花鍵（軸）外徑， mm，在此取 ； ――相配的花鍵孔內(nèi)徑， mm，在此取 ； z――花鍵齒數(shù)，在此取 24； ――花鍵工作長度， mm，在此取 120mm； b――花鍵齒寬， mm，在此取 ； φ――載荷分布的不均勻系數(shù)，計算時可取為 . 根據(jù)式 46 可計算得： 半軸計算時的應(yīng)力與所選用的材料、加工方法、熱處理工藝及汽車的使用條件有關(guān)。表 43 給出了采用不同材料及 熱處理方法的全浮式半軸的靜扭試驗結(jié)果，由該表可知，當(dāng)采用 40Cr、 40MnB、 40MnVB、 40CrMnMo、 40 鋼及 45 鋼等作為全浮式半軸的材料時，在保證安全系數(shù)在 ～ 范圍，半軸的許用應(yīng)力可取為 [τ ] 490～ 588MPa. 半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及材料與熱處理 在半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，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 齒（轎車半軸）到 18 齒（載貨汽車半軸），半軸的強度，尤其是其花鍵強度與疲勞 極限的關(guān)系比與它的強度極限的關(guān)系更為密切，交變負(fù)荷能使半軸的疲勞強度大為降低，因此提高半軸疲勞強度的方法之一，是使半軸不受彎曲力矩的作用。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、 40CrMnSi、 35CrMnSi、 42CrMo（上海 SH760 半軸）等，后來推廣我國研制出的新鋼種如 40MnB 等作為半軸材料，效果最好。例如，采用40MnB 經(jīng)高頻淬火處理的半軸，靜強度超過用 40Cr 制造并調(diào)制處理的半軸，其扭轉(zhuǎn)屈服極限超過 784MPa。由于采用了能準(zhǔn)確控制工藝要求的感應(yīng)（高頻、中頻）淬火以及噴丸處理、滾壓半軸凸緣根部過渡圓角等增強半軸的先進工藝，半軸的疲勞強度可以大大提高，因此不用合金鋼制造的半軸日益增多。經(jīng)感應(yīng)淬火的碳素鋼，如 40 鋼，奇景強度及疲勞強度與 40Cr 經(jīng)調(diào)制處理的半軸不相上下。從節(jié)約較稀有的金屬、降低制造成本的目標(biāo)出發(fā)，采用中碳鋼（ 40 鋼、 45 鋼）制造半軸是發(fā)展趨勢，國外以多有采用。 半軸的熱處理過去都采用調(diào)制處理的方法，調(diào)質(zhì)后要 求桿部硬度為 388～444HB（凸緣部分的硬度允許將至 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?。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(yīng)力，因此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更為顯著。當(dāng)半軸采用感應(yīng)（高頻、中頻）淬火時，桿部表面硬度推薦在 52～ 62HRC 范圍內(nèi)，心部硬度可控制在 30～ 35HRC；花鍵部分的表面硬度可定為 50～ 55HRC；不淬火區(qū)（凸緣等）的硬度可定在 248～277HB 范圍內(nèi)。采用感應(yīng)淬火時，通常 推薦半軸桿部表面硬化層的深度為其半徑的 1/4～ 1/3 左右。 驅(qū)動橋可殼設(shè)計 殼結(jié)構(gòu)選擇 驅(qū)動橋橋殼是汽車上的主要零件之一，非斷開式驅(qū)動橋的橋殼起著支承汽車荷重的作用，并將載荷傳給車輪。作用在驅(qū)動車輪上的牽引力、制動力、側(cè)向力和垂向力也是經(jīng)過橋殼傳到懸掛及車架或車廂上。因此橋殼既是承載件又是傳動件，同時它又是主減速器、差速器及驅(qū)動車輪傳動裝置（半軸）的外殼。 在汽車行駛過程中，橋殼承受繁重的載荷，設(shè)計時必須考慮在動載荷下橋殼有足夠的強度和剛度。為了減小汽車的簧下質(zhì)量以利于降低動載荷、提高汽車的行駛平順性 ，在保證強度和剛度的前提下應(yīng)力求減小橋殼的質(zhì)量。橋殼還應(yīng)結(jié)構(gòu)簡單、制造方便以利于降低成本。其結(jié)構(gòu)還應(yīng)保證主減速器的拆裝、調(diào)整、維修和保養(yǎng)方便。在選擇橋殼的結(jié)構(gòu)型式時，還應(yīng)考慮汽車的類型、使用要求、制造條件、材料供應(yīng)等。 選用可分式橋殼。它的結(jié)構(gòu)如圖所示，整個橋殼由一個垂直結(jié)合面分為左右兩部分，每一部分均由一個鑄件殼提和一個壓入其外端的半軸套管組成。半軸套管與殼體用鉚釘聯(lián)接。 驅(qū)動橋殼的作用 驅(qū)動橋殼是一根空心梁，它的作用如下： （ 1）傳力 將車體上的力傳給車輪，將車輪上的力傳給車體。 （ 2）作為 主減速器、差速器、半軸的裝配機體，另外，制動器底板或制動鉗也固定其上。驅(qū)動橋殼應(yīng)滿足如下設(shè)計要求： （ 1）保護裝于其上的傳動系部件和防止泥水浸入。 （ 2）具有足夠強度和使用壽命，質(zhì)量盡可能小以提高行駛平順性。 （ 3）具有足夠剛度（一般要求最大變形不超過 ），以保證主減速器齒輪正常嚙合和不使半軸承受附加彎曲應(yīng)力。 （ 4）保證足夠的離地間隙。 （ 5）結(jié)構(gòu)工藝性好，成本低。 （ 6）拆裝、保養(yǎng)、維修方便。 使用 SolidWorks Simulation 進行