【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)濟性、舒適性、可靠性。通過性、降噪技術(shù)的應(yīng)用及零件的標準化、部件的通用化、產(chǎn)品的系列化等三大關(guān)鍵技術(shù)；通過本課題的研究，開發(fā)設(shè)計出適用于裝置大馬力發(fā)動機重型貨車的單級驅(qū)動橋產(chǎn)品，確保設(shè)計的商用車驅(qū)動橋經(jīng)濟、實用、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)動車輪軸將動力傳給左右車輪，則會由于左右驅(qū)動車輪的轉(zhuǎn)速雖相等而行程卻又不同的這一運動學(xué)上的矛盾，引起某一驅(qū)動車輪產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)或滑移。這不僅會使輪胎過早磨損、無益地消耗功率和燃料及使驅(qū)動車輪軸超載等，還會因為不能按所要求的瞬時中心轉(zhuǎn)向而使操縱性變壞。此外，由于車輪與路面間尤其在轉(zhuǎn)彎時有大的滑 轉(zhuǎn)或滑移，易使汽車在轉(zhuǎn)向時失去抗側(cè)滑能力而使穩(wěn)定性變壞。為了消除由于左右車輪在運動學(xué)上的不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生的這些弊病，汽車左右驅(qū)動輪間都裝有差速器，后者保證了汽車驅(qū)動橋兩側(cè)車輪在行程不等時具有以不同速度旋轉(zhuǎn)的特性，從而滿足了汽車行駛運動學(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)濟性和平穩(wěn)性考慮，后橋選用結(jié)構(gòu)簡單、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 個行星齒輪，載貨汽車和越野汽車多用 4 個行星齒輪，少數(shù)汽車采用 3個行星齒輪。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度。 球面半徑可根據(jù)經(jīng)驗公式來確定： 3 jBB TKR? （ 41） 式中 KB—— 行星齒輪球面半徑系數(shù)， KB=~，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、礦用汽車取最大值； Tj—— 計算轉(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 過去汽車差速器齒輪都選用 20186。壓力角，這時齒高系數(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 差速器齒輪強度計算 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)動車輪有轉(zhuǎn)速差時行星齒輪和軸齒輪之間才有相對滾動。所以對差速器齒輪主要進行彎曲強度計算，而對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—— 差速器一個行星齒輪給予一個半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩， N m；nTT j/?； Tj—— 計算轉(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、半軸齒輪的彎曲強度安全系數(shù) n=980 .05 ? 故行星和半軸齒輪滿足設(shè)計要求。 蘭州工業(yè)高等專科學(xué)校畢業(yè)論文 20 第 5章 半軸的設(shè)計 半軸的形式選擇 普通非斷開式驅(qū)動橋的半軸，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)簡單、質(zhì)量小、尺寸緊湊、造價低廉等優(yōu)點。用于質(zhì)量較小、使用條件較好、承載負荷也不大的轎車和輕型載貨汽車。 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 21 圖 51 半軸的支承形式及受力簡圖 3/4浮式半軸 圖 51(b)的結(jié)構(gòu)特點是半軸外端僅有一個軸承并裝在驅(qū)動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，這將急劇降低軸承的壽命?？捎糜谵I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)，而輪轂又由一對軸承支承于橋殼的半軸套管上。多采用一對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)計和校核、材料選擇 半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計與校核 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： 33 3 )~(][ 10 TTd ????? ? (51) 式中 d—— 半軸桿部直徑， mm； T—— 半軸的計算轉(zhuǎn)矩， N?m； [?]—— 半軸扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力， MPa。 全浮式半軸計算載荷按車輪附著力矩計算： 239。 ? ? ?? ?? ? ? N?m 取 3 T mm???? ? 蘭州工業(yè)高等專科學(xué)校畢業(yè)論文 22 則 d=62mm 半軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力由下式計算： 33 1016 ???? dT?? (52) 式中 —— 半軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力， MPa； T— 一半軸的計算轉(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，半軸扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力可取為 []?＝ 490～ 588MPa，所以設(shè)計滿足要求。 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采用高頻、中頻感應(yīng)淬火的方法較多。本次設(shè)計采用 45號鋼，熱處理方法為高頻淬火，表面硬度為 56~60HRC。 蘭州工業(yè)高等專科學(xué)校畢業(yè)論文 23 第 6章 驅(qū)動橋殼設(shè)計 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力件，同時它又是主減速器、差速器及驅(qū)動車輪傳動裝置 (如半軸 )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。 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 可分式橋殼的整個橋殼由一個垂直接合面分為左右兩部分，每一部分均由一個鑄件殼體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。在裝配主減速器及差速器后左右兩半橋殼是通過在中央接合面處的一圈螺栓聯(lián)成一個整體。其特點是橋殼制造工藝簡單、主減速器軸承支承剛度 好。但對主減速器的裝配、調(diào)整及維修都很不方便，橋殼的強度和剛度也比較低。過去這種