【正文】 6。畢業(yè)設(shè)計（論文）驅(qū)動橋畢業(yè)設(shè)計 摘 要 驅(qū)動橋是構(gòu)成汽車的四大總成之一一般由主減速器差速器車輪傳動裝置和驅(qū)動橋殼等組成它位于傳動系末端其基本作用是增矩降速承受作用于路面和車架或車身之間的力它的性能好壞直接影響整車性能而對于載重汽車顯得尤為重要采用傳動效率高的單級減速驅(qū)動橋已經(jīng)成為未來載重汽車的發(fā)展方向 本文參照傳統(tǒng)驅(qū)動橋的設(shè)計方法進行了載重汽車驅(qū)動橋的設(shè)計本次設(shè)計首先對驅(qū)動橋的特點進行了說明根據(jù)給定的數(shù)據(jù)確定汽車總體參數(shù)再確定主減速器差速器半軸和橋殼的結(jié)構(gòu) 類型及參數(shù)并對其強度進行校核數(shù)據(jù)確定后利用AUTOCAD建立二維圖再用 CATIA軟件建立三維模型最后用 CAITA中的分析模塊對驅(qū)動橋殼進行有限元分析 關(guān)鍵詞驅(qū)動橋 CADCATIA 有限元分析 Abstract Drivie axle is one of the four parts of a car it is generally constituted by the main gear box the differential device the wheel transmission device and the driving axle shell and so on it is at the end of the powertrainIts basic function is increasing the torque and reducing speed and bearing the force between the road and the frame or bodyIts performance will have a direct impact on automobile performanceand it is particularly important for the truck Using single stage and high transmission efficiency of the drive axle has bee the development direction of the future trucks This article referred to the traditional driving axles design method to carry on the truck driving axles designIn this designfirst part is the introduction of the characteristics of the drive axleaccording to the given date to calculate the parameters of the automobilethen confirm the structure types and parameters of the Main reducer differential mechanismhalf shaft and axle housingthen check the strength and life of themAfter confirming the parameters using AUTOCAD to establish 2 dimensional modelthen using CATIA establish 3 dimensional model Finally using the analysis module in CATIA to finite element analysis for the axle housing Key words drive axleCADCATIAfinite element analysis 目 錄 1 緒論 1 11 驅(qū)動橋簡介 1 12 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 13 驅(qū)動橋設(shè)計要求 2 2 驅(qū)動橋設(shè)計 4 21 主減速器設(shè)計 5 主減速器的結(jié)構(gòu)形式 5 主減速器基本參數(shù)選擇與計算載荷的確定 7 小結(jié) 17 22 差速器設(shè)計 17 對稱 錐齒輪式差速器工作原理 17 對稱式圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu) 18 對稱式圓錐行星齒輪差速器的設(shè)計 19 小結(jié) 23 23 驅(qū)動半軸的設(shè)計 23 結(jié)構(gòu)形式分析 24 全浮式半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 25 全浮式半軸的強度計算 25 半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及材料與熱處理 26 半軸花鍵的強度計算 26 24 驅(qū)動橋殼的設(shè)計 27 整體式橋殼的結(jié)構(gòu) 27 橋殼的受力分析與強度計算 28 小結(jié) 29 3 CATIA 三 維建模 30 31 CATIA 軟件介紹 30 32 主減速器建模 31 主動錐齒輪三維建模 31 主減速器殼三維建模 34 軸承三維建模 34 33 差速器建模 35 齒輪的三維建模 35 半軸齒輪的建模 36 從動齒輪建模 36 34 半軸三維建模 38 35 驅(qū)動橋殼三維建模 38 36 輪胎三維建模 39 37 主減速器及行星齒輪建模 40 38 驅(qū)動橋三維建模 40 4 驅(qū)動橋殼的有限元分析 41 41 驅(qū)動橋殼的約束及 受力分析 41 42 計算方法的局限性 41 43 驅(qū)動橋殼的靜強度分析 41 靜強度分析 41 結(jié)果分析 43 44 小結(jié) 44 結(jié) 論 45 致 謝 46 參考文獻 47 附錄 A 48 附錄 B 55 1 緒論 11 驅(qū)動橋簡介 汽車驅(qū)動橋處于汽車傳動系的末端主要由主減速器差速器半軸和驅(qū)動橋殼組成其基本功用是將萬向傳動裝置傳來的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩通過主減速器差速器半軸等傳到驅(qū)動車輪實現(xiàn)降低轉(zhuǎn)速增大轉(zhuǎn)矩通過主減速器圓錐齒輪副改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向通過差速器實現(xiàn)兩側(cè)車輪差速作用保證內(nèi)外 側(cè)車輪以不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向 驅(qū)動橋的類型有斷開式驅(qū)動橋和非斷開式驅(qū)動橋兩種驅(qū)動車輪采用獨立懸架時應(yīng)選用斷開式驅(qū)動橋驅(qū)動車輪采用非獨立懸架時則應(yīng)選用非斷開式驅(qū)動橋 汽車傳動系的總?cè)蝿?wù)是傳遞發(fā)動機的動力使之適應(yīng)于汽車行駛的需要在一般汽車的機械式傳動中有了變速器 有時還有副變速器和分動器 還不能完全解決發(fā)動機特性和行駛要求間的矛盾和結(jié)構(gòu)布置上的問題首先因為絕大多數(shù)的發(fā)動機在汽車上是縱向安置的為使其轉(zhuǎn)矩能傳給左右驅(qū)動車輪必須由驅(qū)動橋的主減速器來改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向同時還得由驅(qū)動橋的差速器來解決左右驅(qū)動車輪間的轉(zhuǎn)矩分配問題和 差速問題其次是因為變速器的主要任務(wù)僅在于通過選擇適當?shù)臋n位數(shù)及各檔傳動比以使內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速一轉(zhuǎn)矩特性能適應(yīng)汽車在各種行駛阻力下對動力性與經(jīng)濟性的要求而驅(qū)動橋主減速器 有時還有輪邊減速器 的功用則在于當變速器處于最高檔位 通常為直接檔有時還有超速檔 時使汽車有足夠的牽引力適當?shù)淖罡哕囁俸土己玫娜加徒?jīng)濟性為此則要將經(jīng)過變速器傳動軸傳來的動力經(jīng)過驅(qū)動橋的主減速器進行進一步增大轉(zhuǎn)矩降低轉(zhuǎn)速的變化因此要想使汽車傳動系設(shè)計的合理首先必須恰當選擇好汽車的總傳動比并恰當?shù)膶⑺峙浣o變速器和驅(qū)動橋后者的減速比稱為主減速比當變速 器處于最高檔位時汽車的動力性和燃油經(jīng)濟性主要取決于主減速比在汽車的總體布置設(shè)計時應(yīng)根據(jù)該車的工作條件及發(fā)動機傳動系輪胎等有關(guān)參數(shù)選擇合適的主減速比來保證汽車具有良好的動力性和燃油經(jīng)濟性采用優(yōu)化設(shè)計方法可得到發(fā)動機與傳動系數(shù)的最佳匹配由于發(fā)動機功率的提高汽車整車質(zhì)量的減小和路面狀況的改善主減速比有往小發(fā)展的趨勢選擇主減速比時要考慮到使汽車即能滿足高速行駛的要求又能在常用車速范圍內(nèi)降低發(fā)動機轉(zhuǎn)速減小嫌料消耗量提高發(fā)動機壽命并改善振動及嗓聲的特性等 12 汽車和汽車工業(yè)在國民經(jīng)濟現(xiàn)代社會及人民生活中具有十分重要 的作用在當前中國的經(jīng)濟建設(shè)事業(yè)中汽車處于十分突出和優(yōu)先的地位近年來汽車工業(yè)中國機械工業(yè)各行業(yè)中其增長速度相對比其它行業(yè)都要高得多但是中國汽車業(yè)的發(fā)展仍然遠遠趕不上需求每年都要進口大量的各種汽車及其零部件由于種種原因中國汽車工業(yè)距國際水平還有相當?shù)牟罹嗵貏e在驅(qū)動橋產(chǎn)品設(shè)計和研究方面距離更大一些這方面應(yīng)該為中國的許多部門和企業(yè)所認識目前我國的驅(qū)動橋設(shè)計基本上尚處在類比設(shè)計和經(jīng)驗設(shè)計階段這樣的設(shè)計往往偏于保守而限制了驅(qū)動橋性能的提高和產(chǎn)品成本的降低因此我國驅(qū)動橋產(chǎn)品設(shè)計與國外的主要差距之一是所設(shè)計的驅(qū)動橋過于笨重 在現(xiàn)代驅(qū)動橋設(shè)計中要使其做到盡可能的輕量化不但可以節(jié)省材料消耗和降低成本而且可以合理的規(guī)劃汽車簧上簧下質(zhì)量降低動載和提高汽車的平順性 但是驅(qū)動橋作為各種車輛的組成部分要求應(yīng)該具有高度的可靠性和安全性這與輕量化常常是矛盾的所以輕量化設(shè)計要保證同時具有足夠的可靠性和絕對的安全性即在滿足上述基本要求的情況下減輕重量 驅(qū)動橋設(shè)計與分析理論對于我國的驅(qū)動橋設(shè)計具有十分重要的現(xiàn)實意義 13 驅(qū)動橋設(shè)計要求 驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)形式雖然可以各不相同但在使用中對他們的基本要求卻是一致的綜合上述對驅(qū)動橋的基本要求可以歸納為 1 所 選擇的主減速比應(yīng)能滿足汽車在給定使用條件下具有最佳的動力性和燃料經(jīng)濟性 2 差速器在保證左右驅(qū)動車輪能以汽車運動學(xué)所要求的差速滾動外并能將轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)而連續(xù)不斷 無脈動 的傳遞給左右驅(qū)動車輪 3 當左右驅(qū)動車輪與地面的附著系數(shù)不同時應(yīng)能充分的利用汽車的牽引力 4 能承受和傳遞路面和車架或車廂間的鉛垂力縱向力和橫向力以及驅(qū)動時的反作用力矩和制動時的制動力矩 5 驅(qū)動橋各零部件在保證其強度剛度可靠性及壽命的前提下應(yīng)力求減小簧下質(zhì)量以減小不平路面對驅(qū)動橋的沖擊載荷從而改善汽車的平順性 6 輪廓尺寸不大以便于 汽車的總體布置與所要求的驅(qū)動橋離地間隙相適應(yīng) 7 齒輪與其他傳動部件工作平穩(wěn)無噪聲 8 驅(qū)動橋總成及其他零部件的設(shè)計應(yīng)能盡量滿足零件的標準化部件的通用化和產(chǎn)品的系列化及汽車變型的要求 9 在各種載荷和轉(zhuǎn)速工況下有高的傳動效率 10 結(jié)構(gòu)簡單維修方便機件工藝性好制造容易 2 驅(qū)動橋設(shè)計 驅(qū)動橋處于動力傳動系的末端其基本功用首先是增扭降速改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向即增大由傳動軸或直接從變速器傳來的轉(zhuǎn)矩并將動力合理的分配給左右驅(qū)動輪其次驅(qū)動橋還承受作用于路面和車架或車身之間的垂直立縱向力和橫向力遺跡制動力矩和 反作用力矩等 驅(qū)動橋一般由主減速器差速器車輪傳動裝置和驅(qū)動橋殼等組成轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋還有等速萬向節(jié) 設(shè)計驅(qū)動橋時應(yīng)當滿足如下基本要求 1．選擇適當?shù)闹鳒p速比以保證汽車在給定的條件下具有最佳的動力性和燃油經(jīng)濟性 2．外廓尺寸小保證汽車具有足夠的離地間隙以滿足通過性的要求 3．齒輪及其它傳動件工作平穩(wěn)噪聲小 4．在各種載荷和轉(zhuǎn)速工況下有較高的傳動效率 5．具有足夠的強度和剛度以承受和傳遞作用于路面和車架或車身間的各種力和力矩在此條件下盡可能降低質(zhì)量尤其是簧下質(zhì)量減少不平路面的沖擊載荷提高汽車的平順性 6．與懸架導(dǎo)向機 構(gòu)運動協(xié)調(diào) 7．結(jié)構(gòu)簡單加工工藝性好制造容易維修調(diào)整方便 8．某農(nóng)用運輸車驅(qū)動橋設(shè)計及強度分析設(shè)計參數(shù) 1 后輪距 1500mm 2 車輪半徑 375mm 3 發(fā)動機最大扭矩 ／ 2021～ 2200 r／ min 4 汽車滿載時一個驅(qū)動橋給水平地面的最大負荷 186667N 5 變速比 ig1 602 6 主傳動比 i0＝ 65 7 后懸架板簧托板中心距 940mm 21 主減速器設(shè)計 主減速器的結(jié)構(gòu)形式 主減速器的結(jié)構(gòu)型式主減速器可根據(jù)齒輪類型減速形式以及主從動齒輪的支承形式不 同分類 1 主減速器的齒輪類型 主減速器的齒輪有弧齒錐齒輪雙曲面齒輪圓柱齒輪和蝸輪蝸桿等形式 比較幾種齒輪的特點本次設(shè)計選用弧齒錐齒輪傳動 弧齒錐齒輪傳動的特點是主從動齒輪的軸線垂直相交于一點由于輪齒端面重疊的影響至少有兩對以上的輪齒同時嚙合 因此螺旋錐齒輪能承受大的負荷 加之其輪齒不是在齒的全長上同時嚙合面是逐漸地由齒的一端連續(xù)而平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向另端使得其工作平穩(wěn)即使在高速運轉(zhuǎn)時噪聲和振動也是很小的但弧齒錐齒輪對嚙合精度很敏感齒輪副錐頂稍不吻合就會使工作條件急劇變壞并加劇齒輪的磨損和使噪聲增大 2 主減速器 的減速形式 本設(shè)計采用中央單級主減速器進行設(shè)計影響減速形式選擇的因素有汽車類型實用條件驅(qū)動橋處的離地間隙驅(qū)動橋數(shù)和布置形式以及主傳動比其中的大小影響汽車的動力性和經(jīng)濟性 1 中央單級減速器 單級主減速器具有結(jié)構(gòu)簡單質(zhì)量小尺寸緊湊制造成本低等優(yōu)點因而廣泛應(yīng)用于主傳動比 i0＜ 7 的汽車上單級主減速器多采用一對弧齒錐齒輪或雙曲面齒輪傳動單級主減速器的結(jié)構(gòu)形式尤其是其齒輪的支承形式和拆裝方法與橋殼的結(jié)構(gòu)形式密切相關(guān) 2 雙級主減速器 雙級主減速器的主要結(jié)構(gòu)特點是由兩級齒輪減速組成的主減速器與單級 主減速器相比雙級主減速器在保證離地間隙相同時可得到大的傳動比 i0 一般為7～ 12 但其尺寸質(zhì)量均較大結(jié)構(gòu)復(fù)雜制造成本也顯著曾加因此主要應(yīng)用在總質(zhì)量較大的商用車上 3 雙速主減速器 雙速主減速器內(nèi)由齒輪的不同組合可獲得兩種傳動比它與普通變速器相配合可得到雙倍于變速器的檔位雙速主減速器的高低檔傳動比是根據(jù)汽車的使