【導(dǎo)讀】本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是CA1091貨車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)。驅(qū)動(dòng)橋是汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的重。要組成部件,其位于傳動(dòng)系的末端，其功用是增大由傳動(dòng)軸或變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，在本次設(shè)計(jì)中，根據(jù)當(dāng)今驅(qū)動(dòng)橋的發(fā)展情況確定了驅(qū)動(dòng)橋各部件的設(shè)計(jì)方案。則采用目前被廣泛應(yīng)用的對(duì)稱式錐齒輪差速器；其半軸為全浮式支撐。計(jì)中完成了對(duì)主減速器、差速器、半軸、橋殼及軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核。以上計(jì)算滿足了驅(qū)動(dòng)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)手段，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】 的強(qiáng)度，應(yīng)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～ 15。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 131?z ，半軸齒輪齒數(shù)為 232?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 24 能被行星齒輪數(shù)目 n 所整除，否則不能安裝，即應(yīng)滿足： ??nzz RL 22 整數(shù) （ 35） 942313 ?? 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? ： ?47 rc t a na rc t a n211 ??? zz? （ 36） ? rc t a na rc t a n122 ??? zz? 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 ?? （ 37） = 69 in13 622 ?? ?㎜ 則取 5mm 節(jié)圓直徑 d 由下式求得： mzd? （ 38） 則 6513511 ???? mzd ㎜ 11523522 ???? 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）行星齒輪軸直徑 ? 及支承長(zhǎng)度 L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就是行星齒輪在其軸上的支撐長(zhǎng)度 L。通常取 7 2 5 ???? ?L ㎜ （ 39） 6 1 0 6][ 10 33 ???? ???? nlTcj ?? ㎜ （ 310） 式中 jT —— 差速器 殼傳遞 的轉(zhuǎn)矩，mN? ； n—— 行星齒輪數(shù)； 25 l—— 行星齒輪支撐面中心點(diǎn)到錐頂?shù)木嚯x， 22 ???????? ddl ㎜ ][c? —— 支撐面的許用擠壓應(yīng)力，取為 98 aMP 。 差速器齒輪的幾何尺寸計(jì)算與強(qiáng)度校核 （ 1）差速器齒輪的幾何尺寸計(jì)算 表 31 為汽車差速器 用直齒錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算步驟。 表 31汽車差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表 單位：㎜ 序號(hào) 計(jì)算公式 注釋 1 131?z 行星齒輪齒數(shù) 2 232?z 半軸齒輪齒數(shù) 3 ?m 模數(shù) 4 18?b 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 6511 ??mzd 。 11522 ?? mzd 節(jié)圓直徑 10 rc ta n 211 ?? zz? ； 6 0 .5 2 490 12 ??? ?? ? 節(jié)錐角 11 s i n2s i n2 12210 ??? ?? ddA 節(jié)錐距 12 1 4 .4 5 1 41 4 1 ?? mt 周節(jié) 13 30421 ????? hhh g ； 3 . 3 6 9 6])([2122???? mzzh 齒頂高 14 2 .4 4 1 11 ?????? hh ； 3 .9 8 0 6788. 22 ?????? hh 齒根高 26 15 0 .6 6 2 01 8 2 ?????? hmhhc g 徑向間隙 16 00a rc ta n 011 ???? Ah? ； rc t a n 022 ???? Ah? 齒根角 17 2101 ??? ??? ； ??? ??? 面錐角 18 ??? ??? R ； ??? ??? R 根錐角 19 4 4 . 7 7 8 8c o s211101 ???? ?hdd ；6 6 .8 8 3 5c o s2 22202 ???? ?hdd 外圓直徑 20 30. 7664s in2 11201 ???? ?hdx ；18. 558 3s in2 22102 ???? ?hdx 節(jié)錐頂點(diǎn)至齒輪外緣距離 21 33321 ??? StS ； a n)(2 212 ??????? mhhtS ?? 理論弧齒厚 22 齒側(cè)間隙 23 6926 213111 ???? BdSSS x 426 223222 ???? BdSSS x 弦齒厚 24 764c os112111 ???? dShh x ?； 94c os222222 ???? dShh x ? 弦齒高 （ 2）差速器錐齒輪強(qiáng)度計(jì)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(shí)，行星齒輪才有自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，行星齒輪和半軸齒輪才有嚙合運(yùn)動(dòng)，否則行星齒輪只起等臂推力桿的作用。因此，對(duì)差速器齒輪主要進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算。 彎曲應(yīng)力按下式計(jì)算： 27 JndmbK KKTv mScW 223102 ??? （ 311） = 1792 3102 3 ????? ???? = aMP 式中 cT —— 差速器一個(gè)行星齒輪給予一個(gè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩， mN? ； 6 6 6 1 0 ????? jc TT mN? ； （ 312） jT —— 計(jì)算轉(zhuǎn)矩， jT 按 jeT 、 ?jT 兩種計(jì)算轉(zhuǎn)矩中心的較小者進(jìn)行計(jì)算 ； n —— 差速器心齒輪數(shù)目 n =4； 2d —— 半軸齒輪分度圓直徑 2d =115； m —— 半軸齒 輪的模數(shù) m =； vK 、 sK 、 mK —— 前邊已說明； J —— 計(jì)算汽車差速器輪齒彎曲應(yīng)力的綜合系數(shù)， 由《汽車車橋設(shè)計(jì)》圖49～圖 411 查取 J=； W? = aMP [ W? ]=980 aMP 彎曲應(yīng)力小于 980 aMP ，根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，計(jì)算符合要求。 28 第四章 車輪傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 車輪傳動(dòng)裝置的功用 接受從差速器傳來的轉(zhuǎn)矩并傳給驅(qū)動(dòng)車輪。對(duì)于非斷開式車橋， 車輪傳動(dòng)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 。 現(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(dòng)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 全浮式半軸只承受轉(zhuǎn)矩，按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 maxeT 、傳動(dòng)系最低擋傳動(dòng)比 TLi 計(jì)算半軸轉(zhuǎn)矩 T ： T =? maxeT gIi 0i N m （ 41） 式中： ? —— 差速器的轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)，對(duì)圓錐行星齒輪差速器，可取 ? =； gIi —— 變速器 I擋傳動(dòng)比， gIi =； 0i —— 主減速比， 0i =。 T = 373 = N m 半軸的 強(qiáng)度計(jì)算 半軸扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 ? ： ? =T 310 16/? /d 3 ≤ [? ] （ 42） 式中： ? —— 半軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力， MPa； T —— 半軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩， N m； d —— 半軸桿部直徑， mm； 29 [? ]—— 半軸扭轉(zhuǎn)的許用應(yīng)力， 可取為 [? ]=490～ 588MPa。 ? = 310 16/? =545 滿足 ? ≤ [? ]=490～ 588MPa 全浮式 半軸 桿部直徑 的 初選 半軸桿部直徑： d =(～ )3T （ 43） = 3 8737 ≈ 44mm 式中： d—— 半軸桿部直徑 ， mm； T—— 半軸 的計(jì)算 轉(zhuǎn)矩 ， N m； 靜扭安全系數(shù)： n =??n = ? 滿足在 ～ 。 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(duì)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(shì)，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?。由于硬化層本身的?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。 30 第五章 驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng) 橋殼的功用和設(shè)計(jì)要求 驅(qū)動(dòng)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(dòng)車輪的軸向相對(duì)位置固定；并和從動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(jiǎn)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(dòng)橋殼結(jié)構(gòu)方案分析 驅(qū)動(dòng)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(duì)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(jiǎn)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。 ，由螺栓連成一體。分段式橋殼比整體式易于鑄造，加工簡(jiǎn)便，但維修不方便 。拆檢主減速器時(shí)，必須把整個(gè)驅(qū)動(dòng)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(dòng)橋設(shè)計(jì)?？紤]其要有足夠的強(qiáng)度 和剛度，具有一定的承載能力和離地間隙等方面，所以采用鑄造整體式橋殼。 31 結(jié)論 本次設(shè)計(jì) 是對(duì) CA1091 中型 貨 車驅(qū)動(dòng)橋 為研究對(duì)象 ， 對(duì) 驅(qū)動(dòng)橋、 主減速器、差速器、半軸、橋殼 布置進(jìn)行了設(shè)計(jì)及計(jì)算 。 并繪制了主減速器的裝備圖以及十字軸和從動(dòng)錐齒輪的零件圖。 并應(yīng)用 MATLAB 軟件進(jìn)行編程。 我選擇了切實(shí)可行的方案，采用 單 級(jí)雙曲面齒輪主減速器，提高了齒輪工作平穩(wěn)性，齒輪的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度，由于偏移距的存在，在保 證一定離地間隙的情況下，可使車身重心降低，有利于提高汽車行使平順 性。 在主減速器和差速器的設(shè)計(jì)中 ，首先對(duì)幾種主減速器進(jìn)行了比較，確定最終的主減速器形式，然后按照書中的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了有關(guān)參數(shù)確定計(jì)算，并進(jìn)行了校核，設(shè)計(jì)結(jié)果基本符合要求。差速器的設(shè)計(jì)方法和思路與主減速器的設(shè)計(jì)基本類似，本次設(shè)計(jì)選用了工作平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的普通錐齒輪式差速 器。 由于 CA1091 貨 車采用全浮式半軸，從而確定了半軸的尺寸和材料，并對(duì)半軸進(jìn)行了強(qiáng)度計(jì)算。 并且在 對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼的功用和結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行了介紹和分析， 整體式橋殼 因?yàn)槠渚哂休^大的強(qiáng)度和剛度，拆裝、調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)，因此橋殼采用整體式橋殼。 綜上所述， 本驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理，符合實(shí)際應(yīng)用，具有很好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，驅(qū)動(dòng)橋總成及零部件的設(shè)計(jì)能盡量滿足零件的標(biāo)準(zhǔn)化、部件的通用化和產(chǎn)品的系列化及汽車變型的要求，修理、保養(yǎng)方便，機(jī)件工藝性好，制造容易。 本次設(shè)計(jì)基本達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，完成了規(guī)