车辆工程毕业设计论文-北京bj1041整体式驱动桥设计(编辑修改稿)

车辆工程毕业设计论文-北京bj1041整体式驱动桥设计(编辑修改稿)内容摘要：

驱动桥的种类 驱动桥 位于传动系末端，其基本功用首先是增扭、降速，改变转矩的传递方向，即增大由传动轴或直接从变速器传来的转矩，并合理的 分配给左、右驱动车轮， 其次 ，驱动桥还要承受作用于路面和车架或车厢之间的垂 直力、纵向力和横向力，以及制动力矩和反作用力 矩。 驱动桥分为断开式和非断开式两种。 驱动桥的结构型式与驱动车轮的悬挂型式密切相关。 当驱动车轮采用非独立悬挂时，例如在绝大多数的载货汽车和部分小轿车上，都是采用非断开式驱动桥 ，其桥壳是一根支撑在左右驱动车轮上的刚性空心梁，主减速器、差速器和半轴等所有的传动件都装在其中 ；当驱动车轮采用独立悬挂时，则配以断开式驱动桥 [4]。 驱动桥结构组成 在多数汽车中， 驱动桥包括主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置 （半轴） 及桥壳等部件如图 所示。 5 1 2 3 4 5 6 1－ 轮毂 2－ 半轴 3－ 钢板弹簧座 4－主减速器从动锥齿轮 5－ 主减速器主动锥齿轮 6－ 差速器总成 图 驱动桥 驱动桥设计要求 选择适当的主减速比，以保证汽车在给定的条件下具有最佳的动力性和燃油经济性。 外廓尺寸小，保证汽车具有足够的离地间隙，以满足通过性的要求。 齿轮及其他传动件工作平稳，噪声小。 在各种载荷和转速工况下有较高的传动效率。 具有足够的强度和刚度，以承受和传递作用于路面和车架或车身间的各种力和 力矩；在此条件下，尽可能降低质量，尤其是簧下质量，减少不平路面的冲击载荷，提高汽车的平顺性。 与悬架导向机构运动协调。 结构简单，加工工艺性好，制造容易，维修，调整方便。 设计车型主要参数 整车总质量 m=4495kg 发动机最大转矩 maxeT =201Nm 变速器一档传动比 1i = 主减速器传动比 0i = 主减速器结构方案的确定 主减速器的齿轮类型 及选择 按齿轮副结构型式分，主减速器的齿轮传动主要有螺旋锥齿轮式传动、双曲面齿 6 轮式传动、圆柱齿轮式传动（又可分为轴线固定式齿轮传动和轴线旋转式齿轮传动即行星齿轮式传动）和蜗杆蜗轮式传动等形式。 在发动机横置的汽车驱动桥上，主减速器往往采用简单的斜齿圆柱齿轮；在发动机纵置的汽车驱动桥上，主减速器往往采用圆锥齿轮式传动或准双曲面齿轮式传动。 在现代货车车驱动桥中，主减速器采用得最广泛的是螺旋锥齿轮和双曲面齿轮。 螺旋 锥齿轮如图 （ a）所示主、从动齿轮轴线交于一点，交角都采用 90 度。 螺旋锥齿轮的重合度大，啮合过程是由点到线，因此，螺旋锥齿轮能承受大的载荷，而且工作平稳，即使在高速运转时其噪声和振动也是很小的。 双曲面齿轮如图 （ b）所示主、从动齿轮轴线不相交而呈空间交叉。 和螺旋锥齿轮相比，双曲面齿轮的优点有： 尺寸相同时，双曲面齿轮有更大的传动比。 传动比一定时，如果主动齿轮尺寸相同，双曲面齿轮比螺旋锥齿轮有较大轴径，较高的轮齿强度以及较大的主动齿轮轴和轴承刚度。 图 螺旋锥齿轮与双曲面齿轮 当传动比一定，主动齿轮尺寸相同时，双曲面从动齿轮的直径较小，有较大的离地间隙。 工作过程中，双曲面齿轮副既存在沿齿高方向的侧向滑动，又有沿齿长方向的纵向滑动，这可以改善齿轮的磨合过程，使其具有更高的运转平稳性。 双曲面齿轮传动有如下缺点： 长方向的纵向滑动使摩擦损失增加，降低了传动效率。 齿面间有大的压力和摩擦功，使齿轮抗啮合能力降低。 双曲面主动齿轮具有较大的轴向力，使其轴承负荷增大。 双曲面齿轮必须采用可改善油膜强度和防刮伤添加剂的特种润滑油。 螺旋锥齿轮传动的主、从动齿轮轴线 垂直相交于一点，齿轮并不同时在全长上啮合，而是逐渐从一端连续平稳地转向另一端。 另外，由于轮齿端面重叠的影响，至少有两对以上的轮齿同时捏合， 螺旋锥齿轮能承受大的载荷，而且工作平稳，即使在高(a) (b) 7 速运转时其噪声和振动也是很小的 ,所以 本次设计 采用 螺旋锥齿轮。 主减速器的减速形式 及选择 主减速器的减速形式分为单级减速、双级减速、单级贯通、双级贯通、主减速及轮边减速等。 减速形式的选择与汽车的类型及使用条件有关，有时也与制造厂的产品系列及制造条件有关，但它主要取决于由动力性、经济性等整车性能所要求的主减速比 io 的大 小及驱动桥下的离地间隙、驱动桥的数目及布置形式等。 通常单极减速器用于主减速比 io≤ 的各种中小型汽车上。 （ a） 单级主减速器 （ b） 双级主减速器 图 主减速器 如图 （ a）所示， 单级减速驱动车桥是驱动桥中结构最简单的一种，制造工艺较简单，成本较低，是驱动桥的基本型，在 货车车上占有重要地位。 目前 货车 车发动机向低速大扭矩发展的趋势使得驱动桥的传动比向小速比发展；随着公路状况的改 善，特别是高速公路的迅猛发展，许多 货 车使用条件对汽车通过性的要求降低，因此，产品不必像过去一样，采用复杂的结构提高其的通过性；与带轮边减速器的驱动桥相比，由于产品结构简化，单级减速驱动桥机械传动效率提高，易损件减少，可靠性增加。 如图 （ b）所示，与单级主减速器相比，由于双级主减速器由两级齿轮减速组成，使其结构复杂、质量加大；主减速器的齿轮及轴承数量的增多和材料消耗及加工的工时增加， 制造成本也显著增加，只有在主减速比 0i 较大（ 120i ）且采用单级主减速器不能满足既定的主减速比和离地间隙等要求是才采用。 通常仅用在装在质量 10t 以上的重型汽车上。 8 本次设计货车主减速比 0i =，所以采用单 级 主减速器。 主减速器主 从动锥齿轮的支承形式及安装方法 主减速器主动锥齿轮的支承形式及安装方式的选择 现在汽车主减速器主动锥齿轮的支承形式有如下两种： （ 1） 悬臂式 悬臂式支承结构如图 所示，其特点是在锥齿轮大端一侧采用较长的轴径，其上安装两个圆锥滚子轴承。 为了减小悬 臂长度 a 和增加两端的距离 b，以改善支承刚度，应使两轴承圆锥滚子向外。 悬臂式支承结构简单，支承刚度较差，多用于传递转钜较小的轿车、轻型货车的单级主减速器及许多双级主减速器中。 图 锥齿轮悬臂式支承 （ 2） 骑马式 骑马式支承结构如图 所示，其特点是在锥齿轮的两端均有轴承支承，这样可大大增加支承刚度，又使轴承负荷减小，齿轮啮合条件改善，在需要传递较大转矩情况下，最好采用骑马式支承。 图 主动锥齿轮骑马式支承 采用骑马式（跨置式）支承结构 时， 齿轮前、后两端的轴颈均以轴承支承，故又称两 端支承式。 跨置式支承使支承刚度大为增加，使齿轮在载荷作用下的变形大为减小，约减小到悬臂式支承的 1／ 30 以下．而主动锥齿轮后轴承的径向负荷比悬臂式的 9 要减小至 1/5～ 1/7。 齿轮承载能力较悬臂式可提高 10%左右。 跟据实际情况，所设计的为轻型货车所以采用 骑马式 支撑。 当主动锥齿轮安装在圆锥滚子轴承上时，为了减小悬臂长度增加支撑间距离，应使两轴承的小端朝内相向，大端朝外，这样也便于结构的布置、轴承预紧度的调整及轴承的润滑。 主减速器 从 动锥齿轮的支承形式及安装方式的选择 从动锥齿轮 只有跨置式一种支撑形式 如图 所示 ， 两端支承多采用圆锥滚子轴承，安装时应使它们的圆锥滚子大端相向朝内，而小端相向朝外。 为了防止从动锥齿轮在轴向载荷作用下的偏移，圆锥滚子轴承应用两端的调整螺母调整。 主减速器从动锥齿轮采用无辐式结构并用细牙螺钉以精度较高的紧配固定在差速器壳的凸缘上 ， 从动齿轮节圆直径较大时采用螺栓 和差速器壳固定在一起 [6]。 图 从动齿轮支撑形式 本次设计主动锥齿轮 采用 骑马式 支撑 （ 圆锥滚子轴承 ） ， 从动锥齿轮 采用 骑马 式支撑 （ 圆锥滚子轴承 ）。 差速器结构 及 方案的确定 根据汽车行驶运动学的要求和实际的车轮、道 路以及它们之间的相互联系表明：汽车在行驶过程中左右车轮在同一时间内所滚过的行程往往是有差别的。 例如，拐弯时外侧车轮行驶总要比内侧长。 另外，即使汽车作直线行驶，也会由于左右车轮在同一时间内所滚过的路面垂向波形的不同，或由于左右车轮轮胎气压、轮胎负荷、胎面磨损程度的不同以及制造误差等因素引起左右车轮外径不同或滚动半径不相等而要求 车轮行程不等。 在左右车轮行程不等的情况下，如果采用一根整体的驱动车轮轴将动力传给左右车轮，则会由于左右车轮的转速虽然相等而行程却又不同的这一运动学上的矛盾，引起某一驱动车轮产生滑转或滑 移。 这不仅会是轮胎过早磨、无益地消耗功率和燃料及使驱动车轮轴超载等，还会因为不能按所要求的瞬时中心转向而使操纵性变坏。 此外，由于车轮与路面间尤其在转弯时有大的滑转或滑移，易使汽车在转向时 10 失去抗侧滑能力而使稳定性变坏。 为了消除由于左右车轮在运动学上的不协调而产生的这些弊病，汽车左右驱动轮间都有差速器，后者保证了汽车驱动桥两侧车轮在行程不等时具有以下不同速度旋转的特性，从而满足了汽车行驶运动学的要求。 差速器的结构型式选择，应从所设计汽车的类型及其使用条件出发，以满足该型汽车在给定的使用条件下的使用性能要求。 差速器的结构型式有多种，大多数汽车都属于公路运输车辆，对于在公路上和市区行驶的汽车来说，由于路面较好，各驱动车轮与路面的附着系数变化很小，因此几乎都采用了结构简单、工作平稳、制造方便、用于公路汽车也很可靠的普通对称式圆锥行星齿轮差速器，作为安装在左、右驱动车轮间的所谓轮间差速器使用；对于经常行驶在泥泞、松软土路或无路地区的越野汽车来说，为了防止因某一侧驱动车轮滑转而陷车，则可采用防滑差速器。 后者又分为强制锁止式和自然锁止式两类。 自锁式差速器又有多种结构式的高摩擦式和自由轮式的以及变传动比式的 [7]。 本次设 计 任务 选用： 对称式圆锥行星齿轮 差速器，因为它结构简单，工作平稳可靠，适用于本次设计的汽车驱动桥。 半轴 的分类及方案的确定 驱动车轮的传动装置置位于汽车传动系的末端，其功用是将转矩由差速器半轴齿轮传给驱动车轮。 其结够型式与驱动桥的结构型式密切相关，在断开式驱动桥和转向驱动桥中，驱动车轮的传动装置包括半轴和万向接传动装置且多采用等速万向节。 在一般非断开式驱动桥上，驱动车轮的传动装置就是半轴，这时半轴将差速器半铀齿轮与轮毂连接起来。 在装有轮边 减速器的驱动桥上，半轴将半轴齿轮与轮边减速器的主动齿轮连接起来。 根据半轴外端支撑形式分为半浮式， 3/4 浮式，全浮式。 半浮式半轴 以其靠近外端的轴颈直接支撑在置于桥壳外端内孔中的轴承上，而端部则以具有圆锥面的轴颈及键与轮毂相固定。 具有结构简单、质量小、尺寸紧凑、造价低廉等优点。 主要用于质量较小，使用条件好，承载负荷也不大的轿车和轻型载货汽车。 3/4 浮式半轴 的结构特点是半轴外端仅有一个轴承并装在驱动桥壳半轴套管的端部，直接支撑着轮毂，而半轴则以其端部与轮毂想固定 ，因其侧向力引起弯矩使轴承有歪斜的趋势，这将急剧降低轴承的寿命， 所以 未得到推广。 全浮式半轴 的外端和以两个轴承支 撑于桥壳的半轴套管上的轮毂相联接，由于其工作可靠， 广泛应用于轻型 及 以上的各类汽车上。 根据 北京 BJ1041C4DG 车型 及设计要求，本设计采用全浮半轴。 桥壳 的分类及方案的确定 11 桥壳的结构型式大致分为可分式，组合式整体式三种。 可分式桥壳 可分式桥壳的整个桥壳由一个垂直接合面分为左右两部分，每一部分均由一个铸件壳体和一个压入其外端的半轴套管组成。 半轴套管与壳体用铆钉联接。 在装配主减速器及差速器后左右两半桥壳是通过在中央接合面处的一圈螺栓联成一个整体。 其特点是桥壳制造工艺简单、主减速器轴承支承刚 度好。 但对主减速器的装配、调整及维修都很不方便，桥壳的强度和刚度也比较低。 过去这种所谓两段可分式桥壳见于轻型汽车，由于上述缺点现已很少采用。 组合式 组合式桥壳 又称为支架式桥壳，对加工精度要求较高， 刚度较差，通常用于微型汽车、轿车、轻型以下载货汽车。 整体式桥壳 整体式桥壳的特点是将整个桥壳制成一个整体，桥壳犹如一整体的空心粱，其强度及刚度都比较好。 且桥壳与主减速器壳分作两体，主减速器齿轮及差速器均装在独立的主减速壳里，构成单独的总成，调整好以后再由桥壳中部前面装入桥壳内，并与桥壳用螺栓固定 在一起。 使主减速器和差速器的拆装、调整、维修、保养等都十分方便。 整体式桥壳按其制造工艺的不同又可分为铸造整体式、钢板冲压焊接式和钢管扩张成形式三种。 钢板冲压焊接整体式桥壳是由钢板冲压焊接成的桥壳主体、两端再焊上带凸缘的半轴套管及钢板弹簧座组成。 其制造工艺简单、材料利用率高、废品率低生产率高极、及制造成本低等优点外，还有足够的强度和刚度，特别是其质量小，但是比有些铸造桥壳可靠 ，由于钢板冲压焊接整体式桥壳有一系列优点，近年来不但应用于轿车，轻型货车、中型载货车上得到了广泛的应用。 本次设计驱 `用钢板冲压焊接式 整体桥壳。