【正文】 CATIA建模4 驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì) 概述 驅(qū)動(dòng)橋殼為一個(gè)空心梁，它將汽車上的重力傳到車輪。半軸的扭轉(zhuǎn)角為 ： (3 .4)其中Ip為半軸斷面極慣性矩， (3 .5)式中 G——材料剪切彈性模量，查表為80Mpa；扭轉(zhuǎn)角應(yīng)在之間，故符合要求 半軸花鍵的選擇和強(qiáng)度計(jì)算 半軸花鍵的選擇 花鍵部分選用壓力角為的漸開(kāi)線花鍵，其摸數(shù)m=；齒數(shù)z=41；工作齒高h(yuǎn)=；平均直徑:工作長(zhǎng)度： (3 .7) 半軸花鍵的強(qiáng)度計(jì)算 (3 .8)所以 故滿足要求 材料選擇 國(guó)產(chǎn)汽車半獨(dú)多采用40Cr和40MnB制造，但在不少的中、小型汽車上已采用40鋼或45鋼制造半軸。 全浮式半軸的強(qiáng)度校核半軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為： (3. 3)式中 —半軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力； d—半軸直徑。 半軸的尺寸設(shè)計(jì)及校核 半軸的載荷計(jì)算 全浮式半軸除傳遞轉(zhuǎn)矩之外，其它的力和力矩均由橋殼承受，所以半軸的計(jì)算載荷可以按車輪的最大附著力矩計(jì)算： (3 .1)式中 —汽車總重落在一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋上的靜負(fù)荷—負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)；—車輪滾動(dòng)半徑；—附著系數(shù)。全浮式半袖廣泛用在中、重型貨車上。理論上，此時(shí)半軸不承受由路面反力引起的徑向力和軸向力，而僅承受轉(zhuǎn)矩。 3/4浮式半軸安裝結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是半袖的外端只用一個(gè)軸承裝在半軸套管的外端部，并直接支承著車輪的輪毅，該型式的半袖除承受轉(zhuǎn)矩之外，還要承受車輪側(cè)向力產(chǎn)生的彎矩，一般用在轎車和輕型貨車上。 半軸的結(jié)構(gòu)型式 在非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋中，車輪傳動(dòng)裝置的主要部件是半軸。對(duì)于非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋，車輪傳動(dòng)裝置的主要零件為半軸；對(duì)于斷開(kāi)式車橋，車輪傳動(dòng)裝置為萬(wàn)向傳動(dòng)裝置。因此以上的數(shù)值都滿足設(shè)計(jì)要求。 差速器直齒錐齒輪幾何尺寸計(jì)算用表序號(hào)項(xiàng)目數(shù)值序號(hào)項(xiàng)目數(shù)值1行星齒輪數(shù)1013齒頂高2半軸齒輪數(shù)1614齒根高3模數(shù)15徑向間隙4齒面寬3516齒根角5齒工作高2017面錐角6齒全高18根錐角7壓力角19外圓直徑8軸交角9020節(jié)錐頂點(diǎn)至齒輪外緣距離9節(jié)圓直徑21理論弧齒厚10節(jié)錐角22齒側(cè)間隙B=11節(jié)錐距11823弦齒厚12周節(jié)24弦齒高注：表中相關(guān)參數(shù)的取值見(jiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》差速器強(qiáng)度計(jì)算輪彎曲應(yīng)力： ()式中 —計(jì)算轉(zhuǎn)矩，按和分別求解； n—行星齒輪數(shù)目； J—綜合系數(shù)．按格里森公司提供的差速器直齒錐齒輪有關(guān)圖線查??； Km、Ks、Kv—核計(jì)算主減速器齒輪有關(guān)數(shù)值選取?！　　　　　　С忻娴脑S用擠壓應(yīng)力，取為69Mpa. 差速器的幾何尺寸計(jì)算和強(qiáng)度分析 差速器的幾何尺寸計(jì)算　　具體尺寸見(jiàn)下頁(yè)表格。 行星齒輪的軸孔長(zhǎng)度和孔徑 行星齒輪安裝孔與行星齒輪的軸名義直徑相同，而行星齒輪孔的深度L就是行星齒輪在其軸上的支承長(zhǎng)度。某些重型貨車和礦用車采用25的壓力角，以提高齒輪強(qiáng)度。但在主減速器非常有限的空間內(nèi)，這樣多的齒數(shù)必定要減小模數(shù)，進(jìn)而降低強(qiáng)度，并帶來(lái)加工的困難。再根據(jù)下式初步求出圓錐齒輪的大端模數(shù)： ()式中Ao，Z1，Z2在前面已經(jīng)初步確定。 在任何圓錐行星齒輪差速器中，左、右半軸齒輪的齒數(shù)之和，必須能夠被行星齒輪的數(shù)目n所整除，否則將不能安裝，即應(yīng)滿足 () 所以本次設(shè)計(jì)符合要求。半軸齒輪的齒數(shù)采用14—25。 —計(jì)算轉(zhuǎn)矩。 球面半徑可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定： ()式中 —行星齒輪的球面半徑系數(shù)，=，對(duì)于四個(gè)行星齒輪的轎車和公路載貨汽車取小值；對(duì)于兩個(gè)行星齒輪的轎車以及越野車、礦用汽車取大值。 對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 行星齒輪數(shù)目的選擇由于本次設(shè)計(jì)為大客車，根據(jù)載荷需要，選擇四個(gè)行星齒輪。慢、快轉(zhuǎn)半軸的轉(zhuǎn)矩比為 ()Kd與系數(shù)K之間有： () 普通鏈齒輪差速器的鎖緊系數(shù)K＝—，這說(shuō)明分配給左、右兩個(gè)半軸的轉(zhuǎn)矩大致相等。和，則有： () 當(dāng)某一側(cè)的半軸不轉(zhuǎn)，例如＝0時(shí)，另一側(cè)的半軸角速度叫＝2；當(dāng)差速器殼不轉(zhuǎn)，即＝0時(shí)，叫＝，即左右半軸反方向等速轉(zhuǎn)動(dòng)。錐齒輪式又可分為普通錐齒輪差速器、摩擦片式差速器和強(qiáng)制鎖止式差速器等多種型式。 普通錐齒輪差速器原理 對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 齒輪式差速器有錐齒輪式和圓柱齒輪式兩種。 差速器按結(jié)構(gòu)型式可分為齒輪式、凸輪式、蝸輪式和牙嵌式多種型式。2 差速器 差速器概述 汽車左右車輪行駛的路程往往存在差別，為了適應(yīng)這一特點(diǎn)，在驅(qū)動(dòng)橋的左右車輪之間都裝有差速器。得， Q=XR+YA=+= 計(jì)算軸承的額定壽命L， () 式中 C—額定動(dòng)載荷，；其值見(jiàn)軸承手冊(cè)； —溫度系數(shù)，可查表得到； —壽命系數(shù)，對(duì)于圓錐滾子=10/3。 本次設(shè)計(jì)中，選用軸承30212。 受力計(jì)算 主動(dòng)小齒輪軸向力徑向力螺旋方向旋轉(zhuǎn)方向右左順時(shí)針逆時(shí)針主動(dòng)齒輪從動(dòng)齒輪主動(dòng)齒輪從動(dòng)齒輪右左順時(shí)針逆時(shí)針主動(dòng)齒輪從動(dòng)齒輪主動(dòng)齒輪從動(dòng)齒輪 軸承載荷校核 本次設(shè)計(jì)中外加轉(zhuǎn)矩的旋向和方向?yàn)樽笮槙r(shí)針： 軸承A、B的徑向載荷： () ()軸承A、B的軸向載荷：　　因?yàn)?，且　　所以校核軸承時(shí)，只需校核軸承Ｂ即可。如上圖所示，根據(jù)其布置尺寸，各軸承的載荷計(jì)算公式見(jiàn)表。對(duì)徑向力而言，正值表明徑向力使該齒輪離開(kāi)相配齒輪，負(fù)值表明徑向力使該齒輪趨向相配齒輪。當(dāng)利用表中公式計(jì)算準(zhǔn)雙曲面齒輪的軸向力和徑向力時(shí)，公式中的表示輪齒驅(qū)動(dòng)一側(cè)齒廓的法向壓力角；公式中的節(jié)錐角，算小齒輪時(shí)用面錐角代替，算大齒輪時(shí)用根錐角代替。于是作用在小齒輪齒面上的軸向力F和徑向力F為： () () 依據(jù)主動(dòng)小齒輪的螺旋方向以及旋轉(zhuǎn)方向的不同。力F與力F之間的夾角為螺旋，F(xiàn)與F之的夾角為法向壓力角。圖中主動(dòng)小齒輪的螺旋方向?yàn)樽笮?，F(xiàn)是作用在節(jié)錐面上齒面寬中點(diǎn)A處的法向力，可分解為兩個(gè)互相垂直的力F和F。 ，求得為351mm。 錐齒輪上的受力 在工作過(guò)程中，弧齒錐齒輪或準(zhǔn)雙曲面齒輪齒面上作用有一法向力，這個(gè)法向力可分解成三個(gè)分力：一個(gè)是沿齒輪切線方向的圓周力，另一個(gè)是沿齒輪軸線方向的軸向力，再一個(gè)是與齒輪軸線方向垂直的徑向力：齒輪的其它力可以用作用在齒面寬中點(diǎn)處的圓周力來(lái)描述。貨車主動(dòng)錢齒輪圓錢滾子軸承的摩擦力矩一般為l—。通常軸承預(yù)緊度的大小用軸承預(yù)緊后開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的必要力矩，也就是摩擦力矩來(lái)衡量。適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力可以消除安裝的原始間隙，并防止磨合期間間隙的增大。軸承計(jì)算： 求主動(dòng)齒輪中點(diǎn)分度院直徑d：通過(guò)前面的程序可得公式： ()因此d’= 主動(dòng)齒輪齒根圓直徑： () 所以主動(dòng)齒輪的齒輪軸徑 d=60mm,故暫定a=38mm，b=97mm。 動(dòng)錐齒輪的支撐形式 a）懸臂式支撐 b)跨置式支承 本次設(shè)計(jì)選用懸臂式支承形式。但是因?yàn)橹鲃?dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪之間的空間很小，使主動(dòng)齒輪小頭的軸承尺寸受到限制，并且也給主減速器殼體的鑄造和加工增加了困難。懸臂式支承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，支承剛度較差，用于傳遞較小轉(zhuǎn)矩的轎車、輕型貨車的單級(jí)主減速器以及許多雙級(jí)主減速器中。 懸臂式支承如圖a所示，其特點(diǎn)是主動(dòng)錐齒輪軸上兩個(gè)軸承的圓錐滾子大端向外，這樣可以減小懸臂的長(zhǎng)度a，增加支承間的距離b，以提高主動(dòng)軸的支承剛度。支承剛度不夠，則可能造成齒輪受載荷變形或者位置偏移，破壞嚙合精度。滲硫后摩擦系數(shù)可顯著降低，即使?jié)櫥瑮l件較差，也能防止齒面擦傷、咬死和膠合。對(duì)于滑動(dòng)速度高的齒輪可進(jìn)行滲硫處理，以提高其耐磨性。這種鍍層不能用來(lái)補(bǔ)償零件的公差尺寸，也不取代潤(rùn)滑。 近年來(lái)，采用精鑄、精鍛的錐齒輪在汽車主減速器中已有較多的使用，它具有省材料、生產(chǎn)率高、無(wú)切削或少切削等優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)是齒形精度較差。由于鋼本身的含碳量較低，所以其鍛造性能及切削加工性能均較好。滲碳合金銅的優(yōu)點(diǎn)是表面可得到含碳量很高的硬化層，有相當(dāng)高的耐磨性和抗壓性，而心部較軟，有較好的韌性。 汽車主減速器與差速器齒輪基本上都采用滲碳合金鋼制造。因此，傳動(dòng)系中的主減速器齒輪往往是個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。當(dāng)T=Tcf時(shí)，計(jì)算被動(dòng)齒輪： 查表得[]=1750Mpa,故計(jì)算合格。當(dāng)T=Tcf時(shí)，計(jì)算主動(dòng)齒輪： 查表得[]=1750Mpa,故計(jì)算合格。Ko，Km，Kv—見(jiàn)上式說(shuō)明；b—齒面寬，取齒輪副中的較小值，(一般為大齒輪齒面寬)；Dl—主動(dòng)齒輪分度圓直徑，mm；Cp—綜合彈性系數(shù)，鋼對(duì)鋼的齒輪為234N/mm；J—齒面接觸強(qiáng)度的綜合系數(shù)，其數(shù)值按有關(guān)圖表查取, 本次計(jì)算J=。 輪齒接觸強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)雙曲面齒輪輪齒的齒面接觸應(yīng)力為： () —齒面接觸應(yīng)力，N／；Tp—主動(dòng)齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩，；Ks—尺寸系數(shù)，它考慮了齒輪的尺寸對(duì)淬透性的影響，在缺乏經(jīng)驗(yàn)的情況下,可取尺Ks＝1；Kf—表面品質(zhì)系數(shù)，它取決于齒面最后加工的性質(zhì)(如銑齒，研齒，磨齒等)及表面覆蓋層的性質(zhì)(如鍍銅，磷化處理等)。 被動(dòng)齒輪齒抗彎強(qiáng)度計(jì)算當(dāng)T=min[Tce，Tcs] 時(shí)，計(jì)算被動(dòng)齒輪： 查表得[]=700Mpa,故計(jì)算合格。 主動(dòng)齒輪齒抗彎強(qiáng)度計(jì)算當(dāng)T=min[Tce，Tcs] 時(shí)： 查表得[]=700Mpa,故計(jì)算合格。對(duì)于汽車主減速器齒輪，不應(yīng)超過(guò)材料強(qiáng)度極限的75％,汽車主減速器齒輪承受的是交變載荷，主要的損壞形式是疲勞，其表現(xiàn)是齒根疲勞折斷和齒面點(diǎn)蝕引起的剝落。 輪齒抗彎強(qiáng)度