【正文】 汽車，由于它們有時(shí)會遇到坎坷不平的壞路面，要求它們的驅(qū)動(dòng)橋有足夠的離地間隙，以滿足汽車在通過性方面的要求。提高它們的加工精度、裝配精度，增強(qiáng)齒輪的支承剛度，是降低驅(qū)動(dòng)橋工作噪聲的有效措施。 預(yù)期的成果掌握汽車前驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)及工作原理，基于所給定的主要零部件的主要設(shè)計(jì)參數(shù)，完成轉(zhuǎn)向器、萬向節(jié)和自由輪轂、主減速器、差速器、半軸及橋殼的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算，并進(jìn)行相應(yīng)校核。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)2 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及現(xiàn)狀的介紹目前國產(chǎn)驅(qū)動(dòng)橋在國內(nèi)市場占據(jù)了絕大部分份額，但仍有一定數(shù)量的車橋依賴進(jìn)口，國產(chǎn)車橋與國際先進(jìn)水平仍有一定差距。實(shí)驗(yàn)設(shè)備也有差距，比如工程車和牽引車在行駛過程中，齒輪嚙合接觸區(qū)的形狀是不同的，國外先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備能夠模擬這種狀態(tài)，而我國現(xiàn)在還在摸索中。在這兩方面，今年來出現(xiàn)了一些新的變化。總體而言，現(xiàn)在汽車向節(jié)能、環(huán)保、舒適等方面發(fā)展的趨勢，要求車橋向輕量化、大扭矩、低噪聲、寬速比、壽命長和低生產(chǎn)成本。通過該政策的實(shí)施，使我國汽車產(chǎn)業(yè)在 2022 年前發(fā)展成為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，為實(shí)現(xiàn)全面建設(shè)小康社會的目標(biāo)做出更大的貢獻(xiàn)。低速載貨汽車，在汽車發(fā)展趨勢中，有著很好的發(fā)展前途。在國家積極投入和支持發(fā)展汽車產(chǎn)業(yè)的同時(shí)，能研制出適合中國國情，包括道路條件和經(jīng)濟(jì)條件的車輛，將大大推動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和社會經(jīng)濟(jì)的提高。同時(shí)，在這個(gè)新的汽車產(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)提高和市場環(huán)境改善的綜合目標(biāo)，著實(shí)令人鼓舞。自 1994 年《汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策》頒布并執(zhí)行以來，國內(nèi)汽車產(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)，在新的汽車產(chǎn)業(yè)政策的鼓勵(lì)下，將會有越來越多的汽車生產(chǎn)企業(yè)按照市場規(guī)律組成企業(yè)聯(lián)盟，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)和資黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)3源共享。而車橋設(shè)計(jì)是汽車設(shè)計(jì)中重要的環(huán)節(jié)之一。一般汽車的前橋是轉(zhuǎn)向橋。它利用車橋中的轉(zhuǎn)向節(jié)使兩端的車輪偏轉(zhuǎn)一定的角度，以實(shí)現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向橋通常位于汽車前部，因此也常稱為前橋。汽車驅(qū)動(dòng)橋位于傳動(dòng)系的末端，其基本功用是增大由傳動(dòng)軸或直接從變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)矩合理的分配給左、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；同時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋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。對于前輪驅(qū)動(dòng)汽車和全輪驅(qū)動(dòng)汽車，前橋既要轉(zhuǎn)向，又要傳遞動(dòng)力，叫做轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋。由于本題目模擬工程一線實(shí)際情況，學(xué)生通過畢業(yè)設(shè)計(jì)可與工程實(shí)踐直接接觸，使學(xué)生學(xué)會從工程一線的角度出發(fā)，合理選擇各總成的結(jié)構(gòu)類型，制定設(shè)計(jì)方案，正確地分析、計(jì)算、校核，并考慮制造工藝、經(jīng)濟(jì)、使用、維修等問題，培養(yǎng)未來工作的綜合能力，從而可以提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。 本章小結(jié)首先，介紹了驅(qū)動(dòng)橋在國內(nèi)的現(xiàn)狀，雖然國產(chǎn)驅(qū)動(dòng)橋在國內(nèi)市場占據(jù)了絕大部分份額，但仍有一定數(shù)量的車橋依賴進(jìn)口，國產(chǎn)車橋與國際先進(jìn)水平仍有一定差距。然后，本章主要介紹了本次課題設(shè)計(jì)的目的與意義是學(xué)生可綜合運(yùn)用《汽車構(gòu)造》、 《汽車?yán)碚摗?、 《汽車設(shè)計(jì)》 、 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 、 《汽車制造工藝學(xué)》等課程的知識，使學(xué)生掌握運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、手冊和查閱相關(guān)技術(shù)資料等，培養(yǎng)汽車設(shè)計(jì)技能，達(dá)到綜合訓(xùn)練的效果。 最后，明確了本次課程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容為：(1)通過比較不同方案和方法選取最佳方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，掌握汽車前驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)及工作原理；(2)基于給定的參數(shù)確定主要零部件的主要設(shè)計(jì)參數(shù)，完成轉(zhuǎn)向器、萬向節(jié)和自由輪轂、主減速器、差速器、半軸及橋殼的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算，并進(jìn)行相應(yīng)校核；(3)用計(jì)算機(jī)輔助繪圖畫出裝配圖和零件圖，并編寫設(shè)計(jì)說明書。汽車的主要尺寸參數(shù)有車身長度、車身寬度、軸距、前輪距、后輪距、離地最小間隙等。汽車性能參數(shù)主要有動(dòng)力性參數(shù)、燃油經(jīng)濟(jì)性參數(shù)、最大功率、最大扭矩、通過性幾何參數(shù)，操作穩(wěn)定性參數(shù)，制動(dòng)性參數(shù)等。m/rpmKm/h——— 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)方案在選擇驅(qū)動(dòng)橋總成的結(jié)構(gòu)型式時(shí)，應(yīng)當(dāng)從所設(shè)計(jì)汽車的類型及使用、生產(chǎn)條件出發(fā)，并和所設(shè)計(jì)汽車的其他部件，尤其是懸架的結(jié)構(gòu)型式與特性相適應(yīng)，以共同保證整個(gè)汽車預(yù)期使用性能的實(shí)現(xiàn)。驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式與驅(qū)動(dòng)車輪的懸架形式密切相關(guān)。當(dāng)采用獨(dú)立懸架時(shí)，為保證運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)，驅(qū)動(dòng)橋應(yīng)為斷開式。為了防止運(yùn)動(dòng)干涉，應(yīng)采用花鍵軸或一種允許兩軸能有適量軸向移動(dòng)的萬向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。這時(shí)，整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋和驅(qū)動(dòng)車輪的質(zhì)量以及傳動(dòng)軸的部分質(zhì)量都是屬于汽車的非懸掛質(zhì)量，使汽車的非懸掛質(zhì)量較大，這是普通非斷開式驅(qū)動(dòng)橋的一個(gè)缺點(diǎn)。非斷開式驅(qū)動(dòng)橋的整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋和驅(qū)動(dòng)車輪的質(zhì)量以及傳動(dòng)軸的部分質(zhì)量都是屬于汽車的非懸掛質(zhì)量。 [12]圖 非斷開式驅(qū)動(dòng)橋圖 斷開式驅(qū)動(dòng)橋黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)7因本車為中檔 SUV 轎車，采用的為斷開時(shí)驅(qū)動(dòng)橋，即采用獨(dú)立懸掛式。 本章小結(jié)首先本章主要介紹了汽車的主要參數(shù)包括尺寸參數(shù)，質(zhì)量參數(shù)和汽車性能參數(shù)，以及本次驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)所給定的汽車的參數(shù)。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)8第三章 主減速器設(shè)計(jì)主減速器是汽車傳動(dòng)系中減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩的主要部件，它是依靠小齒輪與大齒輪嚙合，通過大的傳動(dòng)比來增加扭矩。 主減速器的結(jié)構(gòu)型式 主減速器的減速形式單級主減速器：由于單級主減速器具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、尺寸緊湊及制造成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，廣泛用在主減速比 i0 的各種中、小型汽車上。 主減速器的齒輪類型在現(xiàn)代汽車驅(qū)動(dòng)橋上，主減速器采用得最廣泛的是螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪。交角的布置方案，由于輪齒端面重疊的影響，至少有兩對以上的輪齒同時(shí)嚙合，因此螺旋錐齒輪能承受較大的符合。而且螺旋錐齒輪與雙曲面齒輪的都有沿著齒廓方向的滑動(dòng)，并且雙曲面?zhèn)鲃?dòng)還具有齒長方向的縱向滑動(dòng)，導(dǎo)致雙曲面齒輪產(chǎn)生更多的熱量，使接觸點(diǎn)的溫度升高，傳動(dòng)效率相比于螺旋錐齒輪的傳動(dòng)效率略低，達(dá)96%，因此在本次設(shè)計(jì)當(dāng)中，我們采用的是螺旋錐齒輪傳動(dòng)。 2—后橋凸緣。 4—前軸承。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)96—隔套。 8—位置調(diào)整墊片。10 —主動(dòng)錐齒輪圖 主動(dòng)錐齒輪及調(diào)整裝置零件圖 主減速器主、從動(dòng)錐齒輪的支承方案在殼體結(jié)構(gòu)及軸承型式已定的情況下，主減速器主動(dòng)齒輪的支承型式及安置方法，對其支承剛度影響很大，這是齒輪能否正確嚙合并具有較高使用壽命的重要因素之一。裝載質(zhì)量為 2t以上的汽車主減速器主動(dòng)齒輪都是采用騎馬式支承。轎車和裝載質(zhì)量小于 2t 的貨車，常采用結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量較小、成本較低的懸臂式結(jié)構(gòu)。主減速器從動(dòng)錐齒輪的支承剛度依軸承的型式、支承間的距離和載荷在支承之間的分布而定。兩端支承多采用圓錐滾子軸承，安裝時(shí)應(yīng)使他們的圓錐滾子的大端相向朝內(nèi)，小端相背朝外。 主減速比 的確定0i主減速比對主減速器的結(jié)構(gòu)型式、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?下的功率來研究 對汽車i 0i0i動(dòng)力性的影響。在本設(shè)計(jì)中，主傳動(dòng)比是已知確定的，其值 。作用于主減速器從動(dòng)齒輪上的轉(zhuǎn)矩的較小者，作為載貨汽車和越野汽車在強(qiáng)度計(jì)算中用以驗(yàn)算主減速器從動(dòng)齒輪最大應(yīng)力的計(jì)算載荷，即：按照最低檔傳動(dòng)比求 Tje黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)10汽車變速器最低檔傳動(dòng)比選擇，應(yīng)根據(jù)汽車最大爬坡度、驅(qū)動(dòng)車輪與路面的附著力、汽車的最低穩(wěn)定車速以及主減速比和驅(qū)動(dòng)車輪的滾動(dòng)半徑等綜合考慮、確定。據(jù)車輪與路面的附著條件： (33)max02egITriG???得： 2max0rgIeTii??.???式子中：G2 汽車滿載靜止于水平路面時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷這里取；??滿黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)11φ——道路的附著系數(shù)為 ；變速器的最低檔變化取值范圍是 ；?根據(jù)現(xiàn)有市場上的變速器我們選著其最低檔的傳動(dòng)比為 ?汽車的車輪型號為 225/65R17 則其半徑為： m????(34)max10Tefjkin? ????式中：—從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)矩，N?m；Tje—發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，取 N?m；axe max24eT?—驅(qū)動(dòng)橋數(shù)，取 (選擇 2WD 車型)；n1n—分動(dòng)器傳動(dòng)比， ；fi fi—主減速器傳動(dòng)比， ；0 ?—變速器傳動(dòng)效率， ；??—超載系數(shù)， ；k1k—變速器最低擋傳動(dòng)比， ；1i ?2. 按驅(qū)動(dòng)輪打滑轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒圓柱齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 (35)2TrjsmGi??????式中：黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)12—計(jì)算轉(zhuǎn)矩，N?m；Tjs—滿載情況下前驅(qū)動(dòng)橋?qū)λ降孛娴牡撵o載荷，為2GN；%1024???滿—輪胎與路面間的附著系數(shù)，在安裝一般輪胎的汽車在良好的混凝土或?yàn)r青?路上，取 ，對于安裝防測滑輪胎的乘用車可取 ，對于越野車一般取 ；—車輪的滾動(dòng)半徑，取 ；r—主減速器從動(dòng)齒輪到車輪之間的傳動(dòng)比，取 1；mi—主減速器主動(dòng)齒輪到車輪之間的傳動(dòng)效率，為 ；?因此最小值為 N?m。對于公路車輛來說，使用條件較非公路車輛穩(wěn)定，其正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩是根據(jù)所謂平均比牽引力的值來確定的，即主減速器從動(dòng)齒輪的平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩 (N通常轎車取 ；載貨汽車和城市Hf公共汽車取 ～；長途公共汽車取 ～，越野汽車取～。則 =028?Pf Pf 主減速器齒輪基本參數(shù)的選擇1. 主動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)矩計(jì)算 Nm39。當(dāng) i0≥6時(shí)，z 1 的最小值可取為 5，但為了嚙合平穩(wěn)及提高疲勞強(qiáng)度，Z 1 最好大于 5。為了磨合均勻，主、從動(dòng)齒輪的齒數(shù) z1，z 2 之間應(yīng)避免有公約數(shù)；為了得到理想的齒面重疊系數(shù)，其齒數(shù)之和對于載貨汽車應(yīng)不少于 40，對于轎車應(yīng)不少于 50。(2) 節(jié)圓直徑的選擇可根據(jù)文獻(xiàn) [1]推薦的從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩中取較小值按經(jīng)驗(yàn)公式選出：=245mm (37) 3322514???cdTK式中：d2——從動(dòng)錐齒輪的節(jié)圓直徑，mm；Kd2——直徑系數(shù)，K d2=～；Tc——計(jì)算轉(zhuǎn)矩，N T c 為 3252 Nm ，3252N由(27)可得模數(shù)的取值范圍為 ～,故模數(shù)取 合適?！　　?并且 B 要小于 10m　即 。　　　 小錐齒輪的齒面寬一般要比大錐齒輪的大 10%,故取 44mm。轎車、輕型客車和輕型載貨汽車主減速器的 E 值，不應(yīng)超過從動(dòng)齒輪節(jié)錐距 A0 的 40%(接近于從動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑 d 2 的 20%)；而載貨汽車、越野汽車和公共汽車等重負(fù)荷傳動(dòng)，E 則不應(yīng)超過從動(dòng)齒輪節(jié)錐距 A0 的 20%(或取 E 值為 d：的 10%～12% ，且一般不超過 12%)。但當(dāng) E黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)15大干 d2 的 20％時(shí)，應(yīng)檢查是否存在根切。雙曲面齒輪的偏移可分為上偏移和下偏移兩種。(6)螺旋方向從動(dòng)齒輪的錐頂向其齒面看去并使主動(dòng)齒輪處于右側(cè)，這時(shí)如果主動(dòng)齒輪在從動(dòng)齒輪中心線上方時(shí)，則為上偏移，在下方時(shí)則為下偏移。該車取下偏移主動(dòng)齒輪為左旋，從動(dòng)齒輪為右旋。30′或 16176?；?22176。對于雙曲面齒輪，由于其主動(dòng)齒輪輪齒兩側(cè)的法向壓力角不等，因此應(yīng)按平均壓力角考慮，載貨汽車選用 22176?；?20176。當(dāng) zl≥8時(shí)，其平均壓力角均選用21176。因此在本次設(shè)計(jì)中取齒輪法向壓力角為 16176。~40176。在本設(shè)計(jì)中我們選取的螺旋角即為 35176。 10Fm?405 齒工作高 ghH?6 齒全高 單位 7 法向壓力角 ?16176。9 節(jié)圓直徑 ；1dmz?；10 節(jié)錐角 ；112arctnz?290????176。11 節(jié)錐距 12 周節(jié) ?13 齒頂高 ；39。12gh?39。39。39。110artnA??39。；176。；18 根錐角 ；1R?22???176。19 外圓直徑 ；39。022cosdh???20 節(jié)錐頂點(diǎn)至齒輪外緣距離；39。1022sidh??；21 理論弧齒厚 ；12t?；22 齒側(cè)間隙 B 23 螺旋角 ?35176。按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)：黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)18 (311)3max102egTipdF??????式中：Temax——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，NF——從動(dòng)齒輪的齒面寬，40mm按最大附著力矩計(jì)算時(shí)： (312)3210rGpdF???? ???式子中：——汽車滿載時(shí)一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋給水平地面的最大負(fù)荷，N ；這里取 10241N2G——輪胎與地面的附著系數(shù)，按表 23 取 ?——輪胎的滾動(dòng)半徑這里取 ——主減速器從動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑，許用單位齒長上的圓周力如下表 表 許用單位齒長上的圓周力 [1]按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算1 檔 2 檔 直接檔按最大附著力矩計(jì)算附著系數(shù)轎車 893 536 321 893 貨車 1429 — 250 1429 公共汽車 982 — 214 — 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)19牽引汽車 536 — 250 — 目前，由于技術(shù)的進(jìn)步，可在上述許用值的基礎(chǔ)上增加 10%—25%，從上可知設(shè)計(jì)的齒輪符合要求。m ，對于主動(dòng)齒輪還需將上述計(jì)算轉(zhuǎn)矩?fù)Q算到主動(dòng)齒輪上；主動(dòng)輪上為 635 Nm。當(dāng)端面模數(shù) m≥ 時(shí)，K s= =；Km——載荷分配系數(shù)，當(dāng)兩個(gè)齒輪均用騎馬式支承型式時(shí)，K m＝~；當(dāng)一個(gè)齒輪用騎馬式支承時(shí)，K m＝~ 。m；Cp——材料的彈性系數(shù)，