【導(dǎo)讀】橫向力及其力矩。其質(zhì)量，性能的好壞直接影響整車的安全性，經(jīng)濟(jì)性、舒適性、可靠性。通過(guò)性、降噪技術(shù)的應(yīng)用及零件的標(biāo)準(zhǔn)化、部件的通用化、產(chǎn)品的系列化等三大關(guān)鍵技術(shù)；通過(guò)本課題的研究，開發(fā)設(shè)計(jì)出適用于裝置大馬力發(fā)動(dòng)機(jī)重型貨車的單級(jí)驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)品，確保設(shè)計(jì)的商用車驅(qū)動(dòng)橋經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、安全、可靠。

　　

【正文】 以及制造誤差等因素引起左右車輪外徑不同或滾動(dòng)半徑不相等而要求車輪行程不等。在左右車輪行程不等的情況下，如果采用一根整體的驅(qū)動(dòng)車輪軸將動(dòng)力傳給左右車輪，則會(huì)由于左右驅(qū)動(dòng)車輪的轉(zhuǎn)速雖相等而行程卻又不同的這一運(yùn)動(dòng)學(xué)上的矛盾，引起某一驅(qū)動(dòng)車輪產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)或滑移。這不僅會(huì)使輪胎過(guò)早磨損、無(wú)益地消耗功率和燃料及使驅(qū)動(dòng)車輪軸超載等，還會(huì)因?yàn)椴荒馨此蟮乃矔r(shí)中心轉(zhuǎn)向而使操縱性變壞。此外，由于車輪與路面間尤其在轉(zhuǎn)彎時(shí)有大的滑 轉(zhuǎn)或滑移，易使汽車在轉(zhuǎn)向時(shí)失去抗側(cè)滑能力而使穩(wěn)定性變壞。為了消除由于左右車輪在運(yùn)動(dòng)學(xué)上的不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生的這些弊病，汽車左右驅(qū)動(dòng)輪間都裝有差速器，后者保證了汽車驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)車輪在行程不等時(shí)具有以不同速度旋轉(zhuǎn)的特性，從而滿足了汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)要求。 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 16 差速器結(jié)構(gòu)形式選擇 差速器的分類可按用途 (如圖 41 所示 )也可按其工作特性分類 (如圖 42 所示 )。 圖 41 差速器按用途分類 圖 42 差速器按工作特性分類 從經(jīng)濟(jì)性和平穩(wěn)性考慮，后橋選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、工作平穩(wěn)、制造方便，用于公路汽車也很可靠的普 通對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器。 差速器齒輪主要參數(shù)選擇 （ 1）行星齒輪數(shù)目的選擇 轎車常用 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。故行星齒輪數(shù)目定為 4。 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 17 （ 2）行星齒輪球面半徑 RB(mm)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半徑 RB，它就是行星齒輪的安裝尺寸，實(shí)際上代替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(qiáng)度。 球面半徑可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定： 3 jBB TKR? （ 41） 式中 KB—— 行星齒輪球面半徑系數(shù)， KB=~，對(duì)于有 4個(gè)行星齒輪的轎車和公路載貨汽車取小值；對(duì)于有 2 個(gè)行星齒輪的轎車以及越野汽車、礦用汽車取最大值； Tj—— 計(jì)算轉(zhuǎn)矩， N m。 所以 ? ? ? ? ?mm，取BR ?85mm (3) 節(jié)錐距的確定 Ao = ( )BR (42) 取 A0=84mm (4)行星齒輪齒數(shù)1Z和半軸齒輪齒數(shù)2Z的選擇 為了 得到較大的模數(shù)從而使齒輪有較高的強(qiáng)度，應(yīng)使行星齒輪盡量少，但一般不應(yīng)小于10。半軸齒輪齒數(shù)采用 14 25。后橋半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比多在 2 范圍內(nèi)。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) z2L、 z2R 之和，必須能被行星齒輪的數(shù)目 n 所整除，否則將不能安裝。取1Z=10，2=16。 （ 5）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?、2： )/arctan(211 zz?? (43) / 122 z (44) 式中 z z2—— 行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)。 故1 arctan(10/16) ???，arctan(16/10) ? 再根據(jù)下式初步求出圓錐齒輪的大端模數(shù)： 220210 sin2sin ?? zAzAm ??=2 84 si ? ?? 節(jié)圓直徑 mzd? (45) 1 ??mm，2 ???mm。 （ 6）壓力角 過(guò)去汽車差速器齒輪都選用 20186。壓力角，這時(shí)齒高系數(shù)為 l，而最少齒數(shù)是 13。目前汽車差速器齒輪大都選用 22186。30′，的壓力角，齒高系數(shù)為 ，最少齒數(shù)可減至 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齒厚， 從而使行星齒輪與半軸齒輪趨于等強(qiáng)度。由于這種齒形的最少齒數(shù)比壓力角為 20186。的少，故可用較大的模數(shù)以提高齒輪的強(qiáng)度。某些重型汽車和礦用汽車的差速器也可采用 25186。壓力角。故壓力角取為25186。 表 36 行星、半軸此輪參數(shù)表 齒輪參數(shù) 行星齒輪 半軸齒輪 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 18 齒數(shù) 10 16 模數(shù) 齒面寬 （ mm） 26 節(jié)錐距 （ mm） 84 節(jié)錐角 節(jié)圓直徑 （ mm） 89 齒工作高 （ mm） 齒全高 （ mm） 齒頂高 （ mm） 齒根高（ mm） 面錐角 根錐角 齒根角 726 壓力角 25 軸交角 90 外圓直徑（ mm） 徑向間隙（ mm） 齒側(cè)間隙（ mm） （ 7）行星齒輪安裝孔直徑?及其深度 L 的確定 行星齒輪安裝孔 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承長(zhǎng)度。通常取 ??L (46) lnTL c ????? ][ 302??? ][ 1030????? lnTc?? (47) 式中 T0—— 差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩， N m； n—— 行星齒輪數(shù)； l—— 為行星齒輪支承面中點(diǎn)到錐頂?shù)木喔撸?mm；?； [c?]—— 支承面的許用擠壓應(yīng)力，取為 69MPa。 本文中0T=，l=56mm 所以 10 69 4 56 mm? ????? ?，取?=15mm 則 m? ? 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 19 差速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算 由于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 ，僅在左右驅(qū)動(dòng)車輪有轉(zhuǎn)速差時(shí)行星齒輪和軸齒輪之間才有相對(duì)滾動(dòng)。所以對(duì)差速器齒輪主要進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算，而對(duì)于疲勞壽命則不予考慮。 汽車差速器齒輪的彎曲應(yīng)力為 JmzFK KKKTv msw ???? ?????? 2203102? (48) 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， N m；nTT j/?； Tj—— 計(jì)算轉(zhuǎn)矩， N m； n—— 差速器行星齒輪數(shù)目； z2—— 半軸齒輪齒數(shù)； J—— 計(jì)算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù) 本文中J=， ???NM 于是??3 2210 . ???? ??? ? ? ???? ?MPa 行星、半軸齒輪的彎曲強(qiáng)度安全系數(shù) n=980 .05 ? 故行星和半軸齒輪滿足設(shè)計(jì)要求。 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 20 第 5章 半軸的設(shè)計(jì) 半軸的形式選擇 普通非斷開式驅(qū)動(dòng)橋的半軸，根據(jù)其外端的支承型式或受力狀況的不同而分為半浮式、3/4 浮式和全浮式三種，如圖 51 所示。 半浮式半軸圖 51（ a）以靠近外端的軸頸直接支承在置于橋殼外端內(nèi)孔中的軸承上，而端部則以具有錐面的軸頸及鍵與車輪輪轂相固定，或以突緣直接與車輪輪盤及制動(dòng)鼓相聯(lián)接 )。因此，半浮式半軸除傳遞轉(zhuǎn)矩外，還要承受車輪傳來(lái)的彎矩 。由此可見，半浮式半軸承受的載荷復(fù)雜，但它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、尺寸緊湊、造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)。用于質(zhì)量較小、使用條件較好、承載負(fù)荷也不大的轎車和輕型載貨汽車。 蘭州工業(yè)高等專科學(xué)校畢業(yè)論文 21 圖 51 半軸的支承形式及受力簡(jiǎn)圖 3/4浮式半軸 圖 51(b)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是半軸外端僅有一個(gè)軸承并裝在驅(qū)動(dòng)橋殼半軸套管的端部，直接支承著車輪輪轂，而半軸則以其端部與輪轂相固定。由于一個(gè)軸承的支承剛度較差，因此這種半軸除承受全部轉(zhuǎn)矩外，彎矩得由半軸及半軸套管共同承受，即 3/4浮式半軸還得承受部分彎矩，后者的比例大小依軸承的結(jié)構(gòu)型式及其支承剛 度、半軸的剛度等因素決定。側(cè)向力引起的彎矩使軸承有歪斜的趨勢(shì)，這將急劇降低軸承的壽命。可用于轎車和輕型載貨汽車，但未得到推 廣。 全浮式半軸 圖 51（ c）的外端與輪轂相聯(lián)，而輪轂又由一對(duì)軸承支承于橋殼的半軸套管上。多采用一對(duì)圓錐滾子軸承支承輪轂，且兩軸承的圓錐滾子小端應(yīng)相向安裝并有一定的預(yù)緊，調(diào)好后由鎖緊螺母予以鎖緊，很少采用球軸承的結(jié)構(gòu)方案。 由于車輪所承受的垂向力、縱向力和側(cè)向力以及由它們引起的彎矩都經(jīng)過(guò)輪轂、輪轂軸承傳給橋殼，故全浮式半軸在理論上只承受轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩。但在實(shí)際工作中 由于加工和裝配精度的影響及橋殼與軸承支承剛度的不足等原因，仍可能使全浮式半軸在實(shí)際使用條件下承受一定的彎矩，彎曲應(yīng)力約為 5～ 70MPa。具有全浮式半軸的驅(qū)動(dòng)橋的外端結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，需采用形狀復(fù)雜且質(zhì)量及尺寸都較大的輪轂，制造成本較高，故轎車及其他小型汽車不采用這種結(jié)構(gòu)。但由于其工作可靠，故廣泛用于輕型以上的各類汽車上。 由以上分析可知該選用全浮式半軸。 半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核、材料選擇 半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核 在設(shè)計(jì)時(shí)，全浮式半軸桿部直徑的初步選取可按下式進(jìn)行： 33 3 )~(][ 10 TTd ????? ? (51) 式中 d—— 半軸桿部直徑， mm； T—— 半軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩， N?m； [?]—— 半軸扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力， MPa。 全浮式半軸計(jì)算載荷按車輪附著力矩計(jì)算： 239。 ? ? ?? ?? ? ? N?m 取 3 T mm???? ? 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 22 則 d=62mm 半軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力由下式計(jì)算： 33 1016 ???? dT?? (52) 式中 —— 半軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力， MPa； T— 一半軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩， N?m； d—— 半 軸桿部直徑， mm 則 3316 10 62? ?? ? ?? MPa 在保證安全系數(shù)在 ~ 范圍時(shí)，半軸扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力可取為 []?＝ 490～ 588MPa，所以設(shè)計(jì)滿足要求。 半軸的材料選擇 半軸多采用含鉻的中碳合金鋼制造，如 40Cr， 40CrMnMo， 40CrMnSi， 40CrMoA， 35CrMnSi，35CrMnTi 等。半軸的熱處理近年來(lái)采用高頻、中頻感應(yīng)淬火的方法較多。本次設(shè)計(jì)采用 45號(hào)鋼，熱處理方法為高頻淬火，表面硬度為 56~60HRC。 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 23 第 6章 驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)橋橋殼是汽車上的主要零件之一，非斷開式驅(qū)動(dòng)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(dòng)車輪上的牽引力，制動(dòng)力、側(cè)向力和垂向力也是經(jīng)過(guò)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力件，同時(shí)它又是主減速器、差速器及驅(qū)動(dòng)車輪傳動(dòng)裝置 (如半軸 )的外殼。 在汽車行駛過(guò)程中，橋殼承受繁重的載荷，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮在動(dòng)載荷下橋殼有足夠的強(qiáng)度和剛度。為了減小汽車的簧下質(zhì)量以利于降低動(dòng)載荷、提高汽車的行駛平順性，在保證強(qiáng)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(jiǎn)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(shí)，還應(yīng)考慮汽車的類型、使用要求、制造條件、材料供應(yīng)等。 橋殼的結(jié)構(gòu)型式選擇 橋殼的結(jié)構(gòu)型式大致分為可分式 （ 1）可分式橋殼 可分式橋殼的整個(gè)橋殼由一個(gè)垂直接合面分為左右兩部分，每一部分均由一個(gè)鑄件殼體和一個(gè)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。在裝配主減速器及差速器后左右兩半橋殼是通過(guò)在中央接合面處的一圈螺栓聯(lián)成一個(gè)整體。其特點(diǎn)是橋殼制造工藝簡(jiǎn)單、主減速器軸承支承剛度 好。但對(duì)主減速器的裝配、調(diào)整及維修都很不方便，橋殼的強(qiáng)度和剛度也比較低。過(guò)去這種