【正文】 ................................................................................... 37 橋殼的靜彎曲應(yīng)力計(jì)算 ...................................................................................... 37 在不平路面沖擊載荷作用下橋殼的強(qiáng)度計(jì)算 ....................................................... 38 汽車以最大牽引力行駛時(shí)的橋殼的強(qiáng)度計(jì)算 ....................................................... 38 汽車緊急制動(dòng)時(shí)的橋殼強(qiáng)度計(jì)算 ........................................................................ 39 汽車受最大側(cè)向力時(shí)橋殼的強(qiáng)度計(jì)算 ................................................................. 41 本章小結(jié) ..................................................................................................................... 43 結(jié)論 ....................................................................................................................................... 44 參考文獻(xiàn) .............................................................................................................................. 45 致謝 ....................................................................................................................................... 46 3 摘 要 本次設(shè)計(jì)的題目是 中型 貨車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)。驅(qū)動(dòng)橋一般由主減速器、差速器、半軸及橋殼四部分組成，其基本功用是增大由傳動(dòng)軸或直接由變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)矩分配給左、右車輪，并使左、右驅(qū)動(dòng)車輪具有汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)所要求的差速功能；此外，還要承受作用于路面和車架或車廂之間的鉛垂力、縱向力和橫向力。 在本次設(shè)計(jì)中， 主要完成了 雙級(jí)減速器、圓錐行星齒輪差速器、全浮式半軸、 橋殼的設(shè)計(jì)工作。汽車驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式和設(shè)計(jì)參數(shù)對汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、平順性、通過性有直接影響。 對一些載重較大的載重汽車，要求較大的減速比，用單級(jí) 主減速器傳動(dòng)，則從動(dòng)齒輪的直徑就必須增大，會(huì)影響驅(qū)動(dòng)橋的離地間隙，所以采用兩次減速。雙級(jí)減速器有兩組減速齒輪，實(shí)現(xiàn)兩次減速增扭。二級(jí)齒輪副是斜齒圓柱齒輪。第二級(jí)減速的主動(dòng)圓柱齒輪與從動(dòng)圓錐齒輪同軸而一起旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)從動(dòng)圓柱齒輪旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行第二級(jí)減速。 隨著中 國公路建設(shè)水平的不斷提高，公路運(yùn)輸車輛正向大噸位、多軸化、大馬力方向發(fā)展，使得重型車橋總成也向傳動(dòng)效率高的單級(jí)減速方向發(fā)展。如我國重卡大量使用的斯太爾驅(qū)動(dòng)橋?qū)儆诘湫偷碾p級(jí)減速橋，其一級(jí)減速的結(jié)構(gòu)，主減速器總成相對較小，橋包尺寸減小，因此離地間隙加大，通過性好，承載能力也較大，是廣泛用于公路運(yùn)輸，以及石油、工礦、林業(yè)、野外作業(yè)和部隊(duì)等多種領(lǐng)域的車輛 [3]。設(shè)計(jì)與專業(yè)關(guān)系緊密，可綜合利用所學(xué)的專業(yè)課有汽車構(gòu)造、汽車設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、工程材料和CAD 繪圖等知識(shí)。 5 課題研究現(xiàn)狀 主減速器型式及其現(xiàn)狀 主減速器的結(jié)構(gòu)形式，主要是根據(jù)其齒輪類型、主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪的安裝 (1)主減速器齒輪的類型 在現(xiàn)代汽車驅(qū)動(dòng)橋中，主減速器采用 得最廣泛的是螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪。螺旋錐齒輪的重合度大，嚙合過程是由點(diǎn)到線，因此，螺旋錐齒輪能承受大的載荷，而且工作平穩(wěn)，即使在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)其噪聲和振動(dòng)也是很小的 [4]。和螺旋錐齒輪相比，雙曲面齒輪的優(yōu)點(diǎn)有： ①尺寸相同時(shí)，雙曲面齒輪有更大的傳動(dòng)比。 圖 螺旋錐齒輪與雙曲面齒輪 ③當(dāng)傳動(dòng)比一定，主動(dòng)齒輪尺寸相同時(shí)，雙曲面從動(dòng)齒輪的直徑較小，有較大的離地間隙。 雙曲面齒輪傳動(dòng)有如下缺點(diǎn)： ①長方向的縱向滑動(dòng)使摩擦損失增加，降低了傳動(dòng)效率。 ③雙曲面主動(dòng)齒輪具有較大的軸向力，使其軸承負(fù)荷增大。 (2)主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承形式及安裝方式的選擇 現(xiàn)在汽車主減速器主動(dòng) 6 錐齒輪的支承形式有如下兩種： ①懸臂式 懸臂式支承結(jié)構(gòu)如圖 所示，其特點(diǎn)是在錐齒輪大端一側(cè)采用較長的軸徑，其上安裝兩個(gè)圓錐滾子軸承。懸臂式支承結(jié)構(gòu)簡單，支承剛度較差，多用于傳遞轉(zhuǎn)鉅較小的轎車、輕型貨車的單級(jí)主減速器及許多雙級(jí)主減速器中。 圖 主動(dòng)錐齒輪騎馬式支承 (3)從動(dòng)錐齒輪的支承方式和安裝方式的選擇 從動(dòng)錐齒輪的兩端支承多采用圓錐滾子軸承，安裝時(shí)應(yīng)使它們的圓錐滾子大端相向朝內(nèi)，而小端相向朝外。主減速器從動(dòng)錐齒輪采用無輻式結(jié)構(gòu)并用細(xì)牙螺釘以精度較高的緊配固定在差速器殼的凸緣上 [6]。分析可知，當(dāng)軸向力于彈簧變形呈線性關(guān)系時(shí)，預(yù)緊使軸向位移減小至原來的 1/2。主減速器軸承的預(yù)緊值可取為以發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩時(shí)換算所得軸向力的 30％。 (5)主減速器的減速形式 主減速器的減速形式分為單級(jí)減速、雙級(jí)減速 (如圖)、單級(jí)貫通、雙級(jí)貫通 、主減速及輪邊減速等。通常單極減速器用于主減速比 io≤ 。例如，拐彎時(shí)外側(cè)車輪行駛總要比內(nèi)側(cè)長。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(dòng)車輪軸將動(dòng)力傳給左右車輪，則會(huì)由于左右車輪的轉(zhuǎn)速雖然相等而行程卻又不同的這一運(yùn)動(dòng)學(xué)上的矛盾，引起某一驅(qū)動(dòng)車 輪產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)或滑移。此外，由于車輪與路面間尤其在轉(zhuǎn)彎時(shí)有大的滑轉(zhuǎn)或滑移，易使汽車在轉(zhuǎn)向時(shí)失去抗側(cè)滑能力而使穩(wěn)定性變壞。 差速器的結(jié)構(gòu)型式選擇，應(yīng)從所設(shè)計(jì)汽車的類型及其使用條件出發(fā)，以滿足該型汽車在給定的使用條件下的使 用性能要求。后者又分為強(qiáng)制鎖止式和自然鎖止式兩類。 半軸型式發(fā)展現(xiàn)狀 驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置置位于汽車傳動(dòng)系的末端，其功用是將轉(zhuǎn)矩由差速器半軸齒輪傳給驅(qū)動(dòng)車輪。在一般非斷開式驅(qū)動(dòng)橋上，驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置就是半軸，這時(shí)半軸將差速器半鈾齒輪與輪轂連接起來。 半浮式半軸具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、尺寸緊湊、造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)。 3/4 浮式半軸，因其側(cè)向力引起彎矩使軸承有歪斜的趨勢，這將急劇降低軸承的壽命，故未得到推廣。 橋殼型式發(fā)展現(xiàn)狀 驅(qū)動(dòng)橋橋殼是汽車上的主要零件之一，非斷開式驅(qū)動(dòng)橋的橋殼起著支承汽車荷重的作用，并將載荷傳給車輪。因此橋完既是承載件又是傳力件，同時(shí)它又是主減速器、差速器及驅(qū)動(dòng)車輪傳動(dòng)裝置 (如半軸 )的外殼 [9]。為了減小汽車的簧下質(zhì)量以利于降低動(dòng)載荷、提高汽車的行駛平順性，在保證強(qiáng)度和剛度的前提下應(yīng)力求減小橋殼的質(zhì)量。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。 9 結(jié)構(gòu)形式分類：可分式、整體式、組合式。 鋼板焊接沖壓式 —— 質(zhì)量 小，材料利用率高，制造成本低，適于大量生產(chǎn)，轎車和中小型貨車，部分重型貨車 [11]。 m/nr (r/min) 373/1300 最大裝載質(zhì)量 kg 5000 汽車總質(zhì)量 kg 9250 最高車速 km/h 90 后輪輪距 mm 1740 最小離地間隙 mm 265 輪胎 (輪輞寬度 輪輞直徑 ) 英寸 － 20 主減速比的計(jì)算 主減速比對主減速器的結(jié)構(gòu)形式 、輪廓尺寸、質(zhì)量大小以及當(dāng)變速器處于最高檔位時(shí)汽車的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性都有直接影響?？衫迷诓煌南碌墓β势胶鈭D來計(jì)算對汽車動(dòng)力性的影響。 為了得到足夠的功率而使最高車速稍有下降，一般選得比最小值大 10%～ 25%，即按下式選擇： 0i =ghapr iv nrmax=3000/(901)= () 式中： r —— 車輪的滾動(dòng)半徑 r =[ 2d +(1? )b]=(m) 輪輞直徑 d=20 英寸輪輞寬度 b=9 英寸，? =； ghi —— 變速器最高檔傳動(dòng)比 (為直接檔 )。本次設(shè)計(jì)采用螺旋錐齒輪 [4]。為了防止從動(dòng)錐齒輪在軸向載荷作用下的偏移，圓 錐滾子軸承應(yīng)用兩端的調(diào)整螺母調(diào)整。 (4)主減速器的軸承預(yù)緊及齒輪嚙合調(diào)整 支承主減速器的圓錐滾子軸承需預(yù)緊以消除安裝的原始間隙、磨合期間該間隙的增大及增強(qiáng)支承剛度。預(yù)緊力雖然可以增大支承剛度，改善齒輪的嚙合和軸承工作條件，但當(dāng)預(yù)緊力超過某一理想值時(shí)，軸承壽命會(huì)急劇下降。 主動(dòng) 錐齒輪軸承預(yù)緊度的調(diào)整采用波形套筒，從動(dòng)錐齒輪軸承預(yù)緊度的調(diào)整采用調(diào)整螺母。減速形式的選擇與汽車的類型及使用條件有關(guān)，有時(shí)也與制造廠的產(chǎn)品系列及制造條件有關(guān)，但它主要取決于由動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等整車性能所要求的主減速比的大小及驅(qū)動(dòng)橋下的離地間隙、驅(qū)動(dòng)橋的數(shù)目及布置形式等。 差速器的選擇 差速器的結(jié)構(gòu)型式選擇 ，應(yīng)從所設(shè)計(jì)汽車的類型及其使用條件出發(fā)，以滿足該型汽車在給定的使用條件下的使用性能要求。后者又分為強(qiáng)制鎖止式和自然鎖 止式兩類。但對于本設(shè)計(jì)的車型來說只選用普通的對稱式圓錐行星齒輪差速器即可。 半軸型式的確定 3/4 浮式半軸，因其側(cè)向力引起彎矩使軸承有歪斜的趨勢，這將急劇降低軸承的壽命，故未得到推廣。本次設(shè)計(jì)選擇全浮式半軸。且橋殼與主減速器殼分作兩體，主減速器齒輪及差速器均裝在獨(dú)立的主減速殼里，構(gòu)成單獨(dú)的總成，調(diào)整好后再由橋殼中部前面裝入橋殼內(nèi)，并與橋殼用螺栓固定在一起。其主要缺點(diǎn)是橋殼不能做成復(fù)雜而理想的斷面，壁厚一定，故難于調(diào)整應(yīng)力分布。 本次設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋殼就選用 鑄 造 式 整體式橋殼。對主減速器型式確定中主要從主減速器齒輪的類型 、 主減速器主動(dòng)錐齒輪的 支承形式及安裝方式的選擇 、 從動(dòng)錐齒輪的支承方式和安裝方式的選擇 、 主減速器的軸承預(yù)緊及齒輪嚙合調(diào)整 及 主減速器的減速形式 上得以確定從而逐步給出 驅(qū)動(dòng)橋 各個(gè)總成 的基本 結(jié)構(gòu) ， 分析了驅(qū)動(dòng)橋各總成結(jié)構(gòu)組成 。即 TTLeje KiTT ????? 0m a x /n=5335 ( mN? ) () LBLBrj i rGT ? ??? ? ?? 2 =9925( mN? ) () 式中： maxeT —— 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 373 mN? ； TLi —— 由發(fā)動(dòng)機(jī)到所計(jì)算的主 減 速器從動(dòng)齒輪之間的傳動(dòng)系最低檔傳動(dòng)比； TLi =0i 1i =2= m a x m a x1 m a x 0( c o s s i n )rt g TG f ri Ti????? ?? 根據(jù)同類型車型的變速器傳動(dòng)比選取 1i = T? —— 上述傳動(dòng) 部分的效率，取 T? =； 0K —— 超載系數(shù)，取 0K =； n—— 驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目 1； 2G —— 汽車滿載時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給水平地面的最大負(fù)荷， N；但后橋來說還應(yīng)考慮到汽車加速時(shí)負(fù)荷增大量，可初取： 2G = 滿G 60%=68208N； LBLBi,? —— 分別為由所計(jì)算的主減速器從動(dòng)齒輪到驅(qū)動(dòng)輪之間的傳動(dòng)效率和減速比 ,分別取 和 。對于公路車輛來說，使用條件較非公路用車輛穩(wěn)定，其正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩是根據(jù)所謂平均牽引力的值來確定的，即主加速器的平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩為 jmT = )()(PHRLBLB rTa fffni rGG ???? ???=1009( mN? ) () 14 式中： aG —— 汽車滿載總重 9450 N； TG —— 所牽引的掛車滿載總重 ,N, 僅用于牽引車取 TG =0； Rf —— 道路滾動(dòng)阻力系數(shù)，貨車通常取 ～ ，可初取 Rf =； Hf —— 汽車正常使用時(shí)的平均爬坡能力系數(shù)。第二級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)的齒數(shù)和，可選在 68177。 (2)節(jié)圓直徑地選擇 根據(jù)從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩