【正文】 矩、降低轉(zhuǎn)速的變化。在一般汽車(chē)的機(jī)械式傳動(dòng)中，有了變速器還不能完全解決發(fā)動(dòng)機(jī)特性與汽車(chē)行駛要求間的矛盾和結(jié)構(gòu)布置上的問(wèn)題。 本課題要解決的主要問(wèn)題和設(shè)計(jì)總體思路 a. 本課題解決的主要問(wèn)題：設(shè)計(jì)出適合本課題的驅(qū)動(dòng)橋。 ：在主要參數(shù)確定的情況下，設(shè)計(jì)選用轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的各個(gè)部件，選出最佳的方案。 本課題的來(lái)源、基本前提條件和技術(shù)要求 ：輕型越野車(chē)在汽車(chē)生產(chǎn)中占有率越來(lái)越大。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì) 第一章 緒論 2 前言 2 本課題的來(lái)源、基本前提條件和技術(shù)要求 2 本課題要解決的主要問(wèn)題和設(shè)計(jì)總體思路 2 預(yù)期的成果 3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及現(xiàn)狀的介紹 3 本設(shè)計(jì)的目的與意義 4 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 5 第二章 轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的選型 6 整車(chē)設(shè)計(jì)基本參數(shù) 6 轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的選型 6 方案（一）：非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋 7 方案（二）：斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋 8 方案（三）：多橋驅(qū)動(dòng)的布 置 9 第三章 驅(qū)動(dòng)半軸的設(shè)計(jì) 11 結(jié)構(gòu)形式分析 11 半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 12 過(guò)不平路面， 15 半軸花鍵參數(shù)的確定及其強(qiáng)度計(jì)算 16 萬(wàn)向節(jié)的計(jì)算 18 半軸的材料及熱處理 20 汽車(chē)半軸的工作條件和性能要求 20 熱處理技術(shù)要求 21 選擇用鋼 21 半軸的工藝路線 21 熱處理工藝分析 21 第五章 輪胎的選取 27 輪胎與車(chē)輪應(yīng)滿足的基本要求 27 輪胎的分類 27 輪胎的特點(diǎn)與選用 27 輪胎的選型及尺寸參數(shù) 30 第 六章 運(yùn)用 CITIA 進(jìn)行建模 31 CITIA 的介紹 31 CITIA 建模過(guò)程 35 車(chē)橋的建模 35 轉(zhuǎn)向節(jié)的建模 37 實(shí)體的裝配 44 轉(zhuǎn)向節(jié)的裝配 44 車(chē)輪的裝配 45 萬(wàn)向節(jié)車(chē)輪的裝配 45 轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)過(guò)橋整體的裝配 46 總結(jié) 47 參考文獻(xiàn) 48 致謝 49 第一章 緒論 前言 本課題是進(jìn)行輕型越野車(chē)轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)出輕型越野車(chē)轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋，包括驅(qū)動(dòng)半軸，萬(wàn)向節(jié)，橋殼，車(chē)輪等部件，協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)車(chē)輛的全局。轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋在整車(chē)中十分重要，設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、造價(jià)低廉的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋，能大大降低整車(chē)生產(chǎn)的總成本，推動(dòng)汽車(chē)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。 ：設(shè)計(jì)出的驅(qū)動(dòng)橋符合國(guó)家各項(xiàng)輕型越野車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，成本降低，適合本國(guó)路面的行駛狀況和國(guó)情。汽車(chē)傳動(dòng)系的總?cè)?務(wù)是傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，使之適應(yīng)于汽車(chē)行駛的需要。首先是因?yàn)榻^大多數(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車(chē)上的縱向安置的，為使其轉(zhuǎn)矩能傳給左、右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪，必須由驅(qū)動(dòng)橋的主減速器來(lái)改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，同時(shí)還得由驅(qū)動(dòng)橋的差速器來(lái)解決左、右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪間的轉(zhuǎn)矩分配問(wèn)題和差速要求。因此，要想使汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)合理，首先必須選好傳動(dòng)系的總傳動(dòng)比，并恰 當(dāng)?shù)貙⑺峙浣o變速器和驅(qū)動(dòng)橋。所選擇的減速器比應(yīng)能滿足汽車(chē)在給定使用條件下具有最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。驅(qū)動(dòng)橋的噪聲主要來(lái)自齒輪及其他傳動(dòng)機(jī)件。驅(qū)動(dòng)橋各零部件在保證其強(qiáng)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(duì)驅(qū)動(dòng)橋的沖擊載荷，從而改善汽車(chē)行駛的平順性。使設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品使用方便，材料使用最少，經(jīng)濟(jì)性能最高。 b. 改善汽車(chē)的經(jīng)濟(jì)效果，調(diào)整汽車(chē)在產(chǎn)品系列中的檔次，以便改善其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)地位并獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及現(xiàn)狀的介紹 目前國(guó)產(chǎn)驅(qū)動(dòng)橋在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占據(jù)了絕大部分份額，但仍有一定數(shù)量的車(chē)橋依賴進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)車(chē)橋與國(guó)際先進(jìn)水平仍有一定差距。實(shí)驗(yàn)設(shè)備也有差距，比如工程車(chē)和牽引車(chē)在行駛過(guò)程中，齒輪嚙合接觸區(qū)的形狀是不同的，國(guó)外先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備能夠模擬這種狀態(tài)，而我國(guó)現(xiàn)在還在摸索中。在這兩方面，今年來(lái)出現(xiàn)了一些新的變化。總體而言，現(xiàn)在汽車(chē)向節(jié)能、環(huán)保、舒適等方面發(fā)展的趨勢(shì)，要求車(chē)橋向輕量化、大扭矩、低噪聲、寬速比、壽命長(zhǎng)和低生產(chǎn)成本。通過(guò)該政策的實(shí)施，使我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)在 2021 年前發(fā)展成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，為實(shí)現(xiàn)全面建設(shè)小康社會(huì)的目標(biāo)做出更大的貢獻(xiàn)。低速載貨汽車(chē)，在汽車(chē)發(fā)展趨勢(shì)中，有著很好的發(fā)展前途。在國(guó)家積極投入和支持發(fā)展汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的同時(shí)，能研制出適合中國(guó)國(guó)情，包括道路條件和經(jīng)濟(jì)條件的車(chē)輛，將大大推動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的提高。同時(shí)，在這個(gè)新的汽車(chē)產(chǎn)業(yè)政策描繪的藍(lán)圖中，還包含許多涉及產(chǎn)業(yè)素質(zhì)提高和市場(chǎng)環(huán)境改善的綜合目標(biāo)，著實(shí)令人鼓舞。自 1994 年《汽車(chē)工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策》頒布并執(zhí)行以來(lái)，國(guó)內(nèi)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)有了顯著變化，企業(yè)規(guī)模效益有了明顯改善，產(chǎn)業(yè)集中度有了一定程度提高。多數(shù)企業(yè)家預(yù)計(jì)，在新的汽車(chē)產(chǎn)業(yè)政策的鼓勵(lì)下，將會(huì)有越來(lái)越多的汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)按照市場(chǎng)規(guī)律組成企業(yè)聯(lián)盟，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)和資源共享。 本次設(shè)計(jì)用 CITIA 三維設(shè)計(jì)軟件作為成型和裝配工具，通過(guò)三維虛擬設(shè)計(jì)可以縮短設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量并提高運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件工作的能力。 汽車(chē)的主要尺寸參數(shù)有外部輪廓尺寸，軸距，輪距，前懸，后懸，火車(chē)頭長(zhǎng)度和車(chē)廂尺寸等。汽車(chē)性能參數(shù)主 要有動(dòng)力性參數(shù)，燃油經(jīng)濟(jì)性參數(shù)，通過(guò)性幾何參數(shù)，操作穩(wěn)定性參數(shù)，制動(dòng)性參數(shù)等。 圖 21 驅(qū)動(dòng)橋的總體布置型式簡(jiǎn)圖 a 普通非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋； b 帶有擺動(dòng)半軸的非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋； c 斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋 方案（一）：非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋 圖 22 非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋 普通非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋，如圖 22，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、工作可靠，最廣泛地用在各種載貨汽車(chē)、客車(chē)和公共汽車(chē)上，在多數(shù)的的越野汽車(chē)和部分轎車(chē)上也采用這種結(jié)構(gòu)。這時(shí)整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋、驅(qū)動(dòng)車(chē)輪及部分傳動(dòng)軸均屬簧下質(zhì)量，使汽車(chē)的簧下質(zhì)量較大，這是它的一個(gè)缺點(diǎn)。采用鋼板沖壓 焊接的整體式橋殼及鋼管擴(kuò)制的整體式橋殼，均可顯著地減輕驅(qū)動(dòng)橋的質(zhì)量。在汽車(chē)的輪胎尺寸和驅(qū)動(dòng)橋下的最小離地間隙已經(jīng)確定的情況下，也就限定了主減速器從動(dòng)齒輪直徑的尺寸。后者僅推 薦用于主減速比大于 且載貨在 6t 以上的大型汽車(chē)上。在后一種情況下又有五種布置方案可供選擇。斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋的橋殼是分段的，并且彼此之間可以做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以這種橋稱為斷開(kāi)式的。這種橋的中段，主減速器及差速器等是懸置在車(chē)架橫梁或車(chē)廂底板上，或與脊梁式車(chē)架相聯(lián)。兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)車(chē)輪由于采用獨(dú)立懸掛則可以彼此獨(dú)立地相對(duì)于車(chē)架或車(chē)廂作上下擺動(dòng)，相應(yīng)地就要求驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置及其外殼或套管，作相應(yīng)擺動(dòng)。 汽車(chē)懸掛總成的類型及其彈性元件與減振裝置的工作特性是決定汽車(chē)行駛平順性的主要因素，因汽車(chē)簧下部分質(zhì)量的大小，對(duì)其平順性也有顯著的影響。但是，由于斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋及與其相配的獨(dú)立懸掛的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故這種結(jié)構(gòu)主要見(jiàn)于對(duì)行駛平順性要求較高的一部分及一些越野汽車(chē)上，且后者多屬于輕型以下的越野汽車(chē)或多橋驅(qū)動(dòng)的重型越野汽車(chē)。在多橋驅(qū)動(dòng)的情況下，動(dòng)力經(jīng)分動(dòng)器傳給各驅(qū)動(dòng)橋的方式有兩種。前者為了把動(dòng)力經(jīng)分動(dòng)器傳給各驅(qū)動(dòng)橋，需分別由分動(dòng)器經(jīng)各驅(qū)動(dòng)橋自己專用的傳動(dòng)軸傳遞動(dòng)力，這樣不僅使傳動(dòng)軸的數(shù)量增多，且造成各驅(qū)動(dòng)橋的零件特別是橋殼、半軸等主要零件不能通用。 為了解決上述問(wèn)題，現(xiàn)代多橋驅(qū)動(dòng)汽車(chē)都是采用貫通式驅(qū)動(dòng)橋的布置型式。汽車(chē)前后兩端的驅(qū)動(dòng)橋（第一、第四橋）的動(dòng)力，是經(jīng)分動(dòng)器并貫通中間橋（分別穿過(guò)第二、第三橋）而傳遞的。這對(duì)于汽車(chē)的設(shè)計(jì)（如汽車(chē)的變形）、制造和維修，都帶來(lái)方便。 經(jīng)上述分析，考慮到所設(shè)計(jì)的輕型越野車(chē)車(chē)的載重和各種要求，其價(jià)格要求要 盡量低，故其生產(chǎn)成本應(yīng)盡可能降低。 第三章 驅(qū)動(dòng)半軸的設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)半軸是差速器與萬(wàn)向節(jié)之間傳遞轉(zhuǎn)矩的實(shí)心軸，其內(nèi)軸一般通過(guò)花鍵連接，外端與轉(zhuǎn)向節(jié)連接。對(duì)于斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋和轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋，驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置為萬(wàn)向傳動(dòng)裝置；對(duì)于非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋，驅(qū)動(dòng)車(chē)輪傳動(dòng)裝置的主要零件為半軸。 半浮式半軸（圖 31）的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，半軸外端的支承軸承位于半軸套管外端的內(nèi)孔中，車(chē)輪裝在半軸上。半浮式半軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所受載荷較大，只用于乘用車(chē)和質(zhì)量較小的商用車(chē)上。該形式半軸的受載情況與半浮式相似，只是載荷有所減輕，一般僅用在乘用車(chē)和總質(zhì)量較小 的商用車(chē)上。理論上來(lái)說(shuō)，半軸志承受轉(zhuǎn)矩，作用于驅(qū)動(dòng)輪上的其它反力和彎矩全部由橋殼來(lái)承受。全浮式半軸主要用于總質(zhì)量較大的商用汽車(chē)上。設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程中只按照半軸傳遞的扭矩進(jìn)行計(jì)算即可 本次設(shè)計(jì)汽車(chē)布置方式為四輪驅(qū)動(dòng)，每個(gè)前輪的最大轉(zhuǎn)矩為 式中：――發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩， N??m:； ――差速器的轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)，對(duì)于普通圓錐行星齒輪差速器取 ； ――變速器的傳動(dòng)比，計(jì)算時(shí)取； ――主減速器的傳動(dòng)比，計(jì)算時(shí)取； ――分動(dòng)器傳動(dòng)比，計(jì)算時(shí)取抵擋； ――汽車(chē)傳動(dòng)效率，計(jì)算時(shí)取； . N??m 根據(jù)半軸扭轉(zhuǎn)力的計(jì)算公式： 得： 式中：――半軸桿部直徑，； ――半軸扭轉(zhuǎn)的許用應(yīng)力，可取為 490588 Mpa. 取 半浮式半軸設(shè)計(jì)應(yīng)考慮如下三種載荷工況 和側(cè)向力為 0 此時(shí)垂向力， 縱向力最大值， 式中：――汽車(chē)最大加速度時(shí)的前軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，乘用車(chē) ，取 ――為滿載狀態(tài)下前橋上的靜載荷， ， 其中 ――汽車(chē)總質(zhì)量，已知； ； ――前軸荷分配，已知 所以 ――輪胎與路面間的附著系數(shù)， 取 。 所以 合成應(yīng)力為 最大，縱向力 此時(shí)意味著發(fā)生側(cè)滑。 外輪上的側(cè)向力和內(nèi)輪上的側(cè)向力分別為 內(nèi)、外車(chē)輪上的總側(cè)向力 這樣，外輪半軸的彎曲應(yīng)力和內(nèi)輪的彎曲應(yīng)力分別為 由上已知：。乘用車(chē)： 。 由于本設(shè)計(jì)車(chē)型時(shí)輕型越野車(chē)所以取； 。 所以有 半浮式半軸的許用合成應(yīng)力為 半軸花鍵參數(shù)的確定及其強(qiáng)度計(jì)算 矩形花鍵有定心精度高，定心的穩(wěn)定性好能用磨銷(xiāo)的方法消除熱處理引起的變形的特點(diǎn)，是應(yīng)用廣泛的花鍵連接。 在半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為了使花鍵的內(nèi)徑不致過(guò)多的小于半軸的干部直徑，常常將半軸加工花鍵的端部設(shè)計(jì)的粗一些，并且適當(dāng)?shù)臏p小花間操的深度，因此花鍵齒數(shù)必須相應(yīng)增多，一般的，轎車(chē)半軸的齒數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得 : 半軸花鍵 外徑 相配的花鍵內(nèi)孔內(nèi)徑 花鍵齒寬 花鍵工作長(zhǎng)度 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》，花鍵連接的強(qiáng)度條件為 靜連接 得： 式中：――半軸承受的最大轉(zhuǎn)矩， ； ――載荷分配不均勻系數(shù)，一般取，； ――花鍵齒側(cè)齒面的工作高度，矩形花鍵：，為倒角尺寸，由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得 ， ； ――花鍵平均長(zhǎng)度（），矩形花鍵： ； ――許用擠壓應(yīng)力，由表得；取值見(jiàn)表 31 許用擠壓應(yīng)力、許用壓力 聯(lián)接工作 方式 使用和制造 情況 齒面未經(jīng) 熱處理 齒面經(jīng) 熱處理 靜聯(lián)接 不良 3550 4070 中等 60100 100140 良好 80120 120200 空在下移動(dòng)的動(dòng)聯(lián)接 不良 1520 2035 中等 2030 3060 良好 2540 4070 在載荷作用下的移動(dòng)的動(dòng)聯(lián)接 不良 310 中等 515 良好 1020 表 31 花鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力 、許用應(yīng)力 所以 取 萬(wàn)向節(jié)的計(jì)算 對(duì)于又要轉(zhuǎn)向又要驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋，左、右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪需要隨汽車(chē)行駛的軌跡而改變方向，這時(shí)多采用球籠式或球叉式等速萬(wàn)向節(jié)，其最大夾角即車(chē)輪的最大轉(zhuǎn)角可達(dá)。所以本次設(shè)計(jì)選用 Birfield 型球籠式等速萬(wàn)向節(jié)。由于星形套滾道接觸點(diǎn)的縱向曲率半徑小于外半軸滾道的縱向曲率半徑，所以前者上的接觸橢圓比后者上的要小，即前者的接觸應(yīng)力大于后者，因此控制鋼球與星形套滾道表面的接觸應(yīng)力，并以此來(lái)確定萬(wàn)向節(jié)的承載能力。 即 式中，――萬(wàn)向節(jié)的計(jì)算轉(zhuǎn)矩， ； ――使用因素。 這里取。液力自助變速器，具有手動(dòng)操控性的機(jī)械變速器的高性能賽車(chē) ,性能系數(shù)的汽車(chē)，的汽車(chē)。 ； ――驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目， 。 ， 此處?。? ――主減速器從動(dòng)齒輪到車(chē)輪之間的傳動(dòng)比， ； ――主減速器主動(dòng)齒輪到車(chē)輪之間的傳動(dòng)效率 ； ――輪胎與路面間的附著系數(shù)，對(duì)于越野車(chē)值變化較大，一般?。? ――車(chē)輪的滾動(dòng)半徑， 。 球形殼和星形套采用制造，并經(jīng)滲碳、淬火、回火處理；選用軸承為鋼球，材料為。半軸材料與其工作條件有關(guān)， 乘用車(chē)目前多選用鋼。汽車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出地扭矩，經(jīng)過(guò)多級(jí)變速和主動(dòng)器傳遞給半軸，再由半軸驅(qū)動(dòng)車(chē)輪。 因此半軸在工作時(shí)承受沖擊、反復(fù)彎曲疲勞和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的作用，要求材料有足夠的抗彎強(qiáng)度和較好的韌性。同時(shí)規(guī)定調(diào)制后的半軸其余金相組織粹透層應(yīng)呈回火索氏體或回火屈氏體，心部（從中 心到花鍵底半徑四分之三范圍內(nèi)）允許有鐵素體存在。同時(shí)應(yīng)指出，從汽車(chē)的整體性能來(lái)看，設(shè)計(jì)半軸時(shí)所