【正文】 ，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(chē)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(wàn)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。 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(lài)進(jìn)黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 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?？傮w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。而車(chē)橋設(shè)計(jì)是汽車(chē)設(shè)計(jì)中重要的環(huán)節(jié)之一。一般汽車(chē)的前橋是轉(zhuǎn)向橋。它利用車(chē)橋中的轉(zhuǎn)向節(jié)使兩端的車(chē)輪偏轉(zhuǎn)一定的角度，以實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向橋通常位于汽車(chē)前部，因此也常稱(chēng)為前橋。汽車(chē)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(lái)的轉(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)矩合理的分配給左、右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪具有汽車(chē)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(chē)架或車(chē)廂之間的鉛垂力、縱向力和橫向力。對(duì)于前輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)和全輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)，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(xiàn)實(shí)際情況，學(xué)生通過(guò)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(huì)從工程一線(xiàn)的角度出發(fā)，合理選擇各總成的結(jié)構(gòu)類(lèi)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(wèn)題，培養(yǎng)未來(lái)工作的綜合能力，從而可以提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。 本章小結(jié) 首先，介紹了驅(qū)動(dòng)橋在國(guó)內(nèi)的現(xiàn)狀，雖然 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(lài)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。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 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(chē)構(gòu)造》、《汽車(chē)?yán)碚摗?、《汽?chē)設(shè)計(jì)》、《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《汽車(chē)制造工藝學(xué)》等課程的知識(shí)，使學(xué)生掌握運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)和查閱相關(guān)技術(shù)資料等，培養(yǎng)汽車(chē)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(guò)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(chē)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(wàn)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(huà)出裝配圖和零件圖，并編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 汽車(chē)的主要尺寸參數(shù)有車(chē)身長(zhǎng)度、車(chē)身寬度、軸距、前輪距、后輪距、離地最小間隙等。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)、最大功率、最大扭矩、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 。m/rpm Km/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(chē)的類(lèi)型及使用、生產(chǎn)條件出發(fā)，并和所設(shè)計(jì)汽車(chē)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(chē)預(yù)期使用性能的實(shí)現(xiàn)。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式與驅(qū)動(dòng)車(chē)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(kāi)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(wàn)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(chē)輪的質(zhì)量以及傳動(dòng)軸的部分質(zhì)量都是屬于汽車(chē)的非懸掛質(zhì)量，使汽車(chē)的非懸掛質(zhì)量較大，這是普通非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋的一個(gè)缺點(diǎn)。非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋的整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋和驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的質(zhì)量以及傳動(dòng)軸的部分質(zhì)量都是屬于汽車(chē)的非懸掛質(zhì)量。 [12] 圖 非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋 圖 斷開(kāi)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(chē)為中檔 SUV 轎車(chē)，采用的為斷開(kāi)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(chē)的主要參數(shù) 包括尺寸參數(shù)，質(zhì)量參數(shù)和汽車(chē)性能參數(shù)，以及 本次驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)所給定的汽車(chē)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(chē)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(guò)大的傳動(dòng)比來(lái)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(jí)主減速器：由于單級(jí)主減速器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(chē)上。 主減速器的齒輪類(lèi)型 在現(xiàn)代汽車(chē)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(duì)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(zhǎng)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)。 現(xiàn)在汽車(chē)主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承型式有懸臂式、騎馬式兩種。但是騎馬式支承增加了導(dǎo)向軸承支座，是主減速器結(jié)構(gòu)復(fù) 雜，成本提高。在這里采用懸臂式結(jié)構(gòu)合理。為了增加支承剛度，支承間的距離應(yīng)盡可能縮小。 1—螺母 。 3—油封 。 5—主動(dòng)錐齒輪調(diào)整墊片 。 7—墊片 。 9—后軸承 。 主減速比 i0的確定 主減速比對(duì)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(chē)的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性都有直接影響。可利用在不同 0i 下的功率來(lái)研究 0i 對(duì)汽車(chē)動(dòng)黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 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 0 ? 。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(chē)和越野汽車(chē)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 汽車(chē)變速器最低檔傳動(dòng)比選擇，應(yīng)根據(jù)汽車(chē)最大爬坡度、驅(qū)動(dòng)車(chē)輪與路面的附著力、汽車(chē)的最低穩(wěn)定車(chē)速以及主減速比和驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的滾動(dòng)半徑等綜合考慮、確定。 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 2T rjs mmGri ??? (35) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 式中： Tjs — 計(jì)算轉(zhuǎn)矩， N?m； 2G — 滿(mǎn)載情況下前驅(qū)動(dòng)橋?qū)λ降孛娴牡撵o載荷，為2 55% 10241GG? ? ? ?滿(mǎn)N； ? — 輪胎與路面間的附著系數(shù)，在安裝一般輪胎的汽車(chē)在良好的混凝土或?yàn)r青路上，取 ，對(duì)于安裝防測(cè)滑輪胎的乘用車(chē)可取 ，對(duì)于越野車(chē)一般取 ； r — 車(chē)輪的滾動(dòng)半徑，取 ； mi — 主減速器從動(dòng)齒輪到車(chē)輪之間的傳動(dòng)比，取 1； m? — 主減速器主動(dòng)齒輪到車(chē)輪之間的傳動(dòng)效率，為 ； 代入式 (34)，有 T 3252js ? N?m 因此最小值為 T 3252c ? N?m。對(duì)于公路車(chē)輛來(lái)說(shuō)，使用條件較非公路車(chē)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(lái)確定的，即主減速器從動(dòng)齒輪的平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩 jmT (Nm 式中： aG —汽車(chē)滿(mǎn)載總重 ， 18900 N TG —所牽引的掛車(chē)滿(mǎn)載總重，但僅用于牽引車(chē)； Rf —道路滾動(dòng)阻力 系數(shù)，計(jì)算時(shí)轎車(chē)取 Rf =～ ；載貨汽車(chē)取 ～；越野汽車(chē)取 ～ ；該車(chē)取 Hf —汽車(chē)正常使用時(shí)的平均爬坡能力系數(shù)。該車(chē)取 ； 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 Pf —汽車(chē)或汽車(chē)列車(chē)的性能系數(shù)： ]/)(1 9 [ m a xeTaP TGGf ????? = ]1 9 5/2 2 5 8 91 9 [ ?? = 由于 Pf 計(jì)算為負(fù)，取 0 值。m 39。m 2. 主減速器 錐齒輪的參數(shù)選擇 (1) 齒數(shù)的選擇 對(duì)于單級(jí)主減速器，當(dāng) i0較大時(shí)，則應(yīng)盡量使主動(dòng)齒輪 的齒數(shù)取值小些，以得到滿(mǎn)意的驅(qū)動(dòng)橋離地間隙。當(dāng) i0較小 (如 i0=～ 5)時(shí)，引可取為 7～ 12，但這時(shí)常常會(huì)因主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)太多、尺寸太大而不能保證所要求的橋下離地間隙。 本車(chē)的主減速比為 ，主減速比較小，參考文獻(xiàn) [5]表 3 313 后選用 Z1=9，Z2=52；實(shí) 際主減速比為 ； Z1+Z2=6150 符合要求。m。m 根據(jù)該式可知從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑的取值范圍為 ～ 考文獻(xiàn) [5]中 推薦當(dāng)以 Ⅰ 擋傳遞 maxeT 時(shí)，節(jié)圓直徑 2d 應(yīng)大于或等于以下兩式算得數(shù)值中較小值： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 0m a x2 13 iiTd ge? =243mm rrGd 22 4 ? =194mm 即在本設(shè)計(jì)中需使 ?2d 200mm 當(dāng)以直接傳遞 maxeT 時(shí)， 2d 則需滿(mǎn)足以下條件 0m ax2 iTd e? =207mm 最后根據(jù)上兩式中所選得的 2d 值中的較大者，即可取 2d =245mm (3) 齒輪端面模數(shù)的選擇 d2選定后，可按式 m=d2/z2算出從動(dòng)錐齒輪大端端面模數(shù)為 ，并用下式校核： 3 TcKm m ?? (38) 式中： Tc——計(jì)算轉(zhuǎn)矩， Nm Km——模數(shù)系數(shù)，取 Km=。 (4) 齒面寬的選擇 汽車(chē)主減速器螺旋錐齒輪與雙曲面齒輪的從動(dòng)齒輪齒面寬 F(mm)推薦為 [10]： F= (39) =? 245＝ 式中： d2——從動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑， 245mm。 考慮到齒輪強(qiáng)度要求取 40mm。 (5)雙曲面齒輪的偏移距 E E 值過(guò)大將使齒面縱向滑動(dòng)過(guò)小，從而引起齒面早期磨損和擦傷； E 值過(guò)小則不能發(fā)揮雙曲面齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)。傳動(dòng)比愈大則 E 也應(yīng)愈大，大傳動(dòng)比的雙曲面齒輪傳動(dòng)， 偏移距 E 可達(dá)從動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑 d2的 20％～ 30％。 該車(chē)屬輕負(fù)荷傳動(dòng)，故取 E 為 49mm。由從動(dòng)齒輪的錐頂向其齒面看去，并使主動(dòng)齒輪處于右側(cè)，如果主動(dòng)齒輪在從動(dòng)齒輪中心線(xiàn)的上方，則為上偏移；在從動(dòng)齒輪中心線(xiàn)下方，則為下偏移如果主動(dòng)齒輪處于左側(cè)，則情況相反，本次設(shè)計(jì)選擇的是上偏移。雙曲面齒 輪的偏移方向與其輪齒的螺旋方向間有一定的關(guān)系：下偏移時(shí)主動(dòng)齒輪的螺旋方向?yàn)樽笮瑥膭?dòng)齒輪為右旋；上偏移時(shí)主動(dòng)齒輪為右旋，從動(dòng)齒輪為左旋。 (7) 齒輪法向壓力角的選擇 法向壓力角大些可以增加齒輪強(qiáng)度，減少齒輪不發(fā)生根切的最小齒數(shù)，在 格里森制規(guī)定 中， 轎車(chē)主減速器螺旋錐齒輪 的 法向壓力角選用 14176。；載貨汽車(chē)和重型汽車(chē)的法向壓力角則應(yīng)分別選用 20176。30′ 。30′ 的平均壓力角，轎車(chē)選用 19176。的平均壓力角。15′ 。 (8)中點(diǎn)螺旋角 ? 螺旋角沿齒寬是變化的，輪齒大端的螺旋角最大，輪齒小端的螺旋角最小，汽車(chē)主減速器弧齒錐齒輪螺旋角或雙曲面齒輪副的平均螺旋角一般為 35176。乘用車(chē)選用較大的 ? 以保證較大的F?，使運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低； 商務(wù)車(chē)選用較小的 ? 值以防止軸向力過(guò)大，通常取 35176。 表 31 圓弧螺旋錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表 序號(hào) 項(xiàng)目 計(jì)算說(shuō)明 結(jié)果 1 主動(dòng)齒輪齒數(shù) Z1 9 2 從動(dòng)齒輪齒數(shù) Z2 52 3 端面模數(shù) m 4 齒面寬 F=。 8 軸交角 ? 90176。； 176。39。2 ah Km? ； 14 齒根高 39。 39。39。22h h h?? ； 15 徑向間隙 gc h h?? 16 齒根角 39。11 0arctan hA? ?； 39。22 0arctan hA? ? 176。 17 面錐角 01 1 2? ? ??? ； 02 2 1? ? ??? 176。； 176。01 1 1 12 cosd d h ??? ； 39。201 1 1si n2d h???? ； 39。 24 螺旋方向 — 主動(dòng)齒輪為左旋；從動(dòng)齒輪為右旋 25 驅(qū)動(dòng)齒輪 — 小齒輪 26 旋轉(zhuǎn)方向 — 主動(dòng)齒輪順時(shí)針； 從動(dòng)齒輪逆時(shí)針 主減速器 螺旋錐 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 單位齒長(zhǎng)上的圓周力 在汽車(chē)工業(yè)中，主減速器齒輪的表面耐磨性，常常用于其輪齒上的假定單位壓力即單位齒長(zhǎng)的圓周力的估算，即 FPp?