车辆工程毕业设计论文-jx1021ts3轻型货车驱动桥设计(编辑修改稿)

车辆工程毕业设计论文-jx1021ts3轻型货车驱动桥设计(编辑修改稿)内容摘要：

了自循环冷却功能的湿式制动器桥、带散热风送的盘式制动器桥、适于 ABS的蹄、鼓式和盘式制动器桥、带自动补偿间隙的盘式制 3 动器等配置 高性能制动器桥 , 同时制动器的布置位置也出现了从桥臂处分别向桥包总成和轮边端部转移的趋势。 前种处理方式易于散热 , 后种处理方式为了降低成本 , 甚至有厂商把制动器的壳体与桥壳铸为一体 , 既易于散热，又利于降低材料成本 , 但这对铸造技术、铸造精度和加工精度都提出了极高的要求。 (5)电子智能控制技术进入驱动桥产品 电子智能控制技术已经在汽车业得到了快速发展，如，现代汽车上使用的 ABS(制动防抱死控制 )、 ASR（驱动力控制系统）等系统。 设计主要内容 驱动桥结构形式及布置方案的确定。 驱动桥 零 部件 尺寸参数确定及校核： （ 1） 完成主减速器的基本参数选择与设计计算； （ 2） 完成差速器的设计与计算； （ 3） 完成半轴的设计与计算； （ 4） 完成驱动桥桥壳的受力分析及强度计算。 完 成驱动桥驱动桥装配图和主要部分零件。 4 第 2 章 驱动桥的总体方案确定 驱动桥的 种类 、 结构 、 设计要求 及主要参数 汽车车桥的种类 汽车的驱动桥与从动桥统称为车桥，车桥通过悬架与车架（或承载式车身）相连，它的两端安装车轮，其功用是传递车架（或承载式车身）于车轮之间各方向的作用力及其力矩。 根据悬架结构的不同，车 桥分为整体式和断开式两种。 当采用非独立悬架时，车桥中部是刚性的实心或空心梁，这种车桥即为整体式车桥；断开式车桥为活动关节式结构，与独立悬架配用。 在绝大多数的载货汽车和少数轿车上，采用的是整体式 非断开式。 断开式驱动桥两侧车轮 可独立相对于车厢上下摆动。 根据车桥上车轮的作用，车桥又可分为转向桥、驱动桥、转向驱动桥和支持桥四种类型。 其中，转向桥和支持桥都属于从动桥，一般货车多以前桥为转向桥，而后桥或中后两桥为驱动桥 [2]。 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。 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 7 8 9 10 1－半轴 2－圆锥滚子轴承 3－支承螺栓 4－主减速器从动锥齿轮 5－油封 6－主减速器主动锥齿轮 7－弹簧座 8－垫圈 9－轮毂 10－调整螺母 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 设计车型主要参数 表 参考数据 6 表 参考数据 序号 项 目 数 据 单 位 1 车身长度 5185 mm 2 车身宽度 1720 mm 3 车身高度 1710 mm 4 车 重 1720 kg 5 轴 距 3025 mm 6 前轮距 1435 mm 7 后轮距 1440 mm 8 轮胎规格 215/75 R15 — 9 排 量 L 10 最大功率 /转速 68/4000 kw/ rpm 11 最大转矩 /转速 200/20xx 12 最高车速 120 km/h 13 离地间隙 220 mm 主减速器结构方案的确定 主减速比的计算 主减速比 io 0i 对主减速器的结构形式、轮廓尺寸、质量大小 影响很大。 当变速器处于最高档位时 io 0i 对 汽车的动力性和燃料经济性都有直接影响。 0i 的选择应在汽车总体设计时和传动系统的总传动比一起由整车动力计算来 确定。 可利用在不同的下的功率平衡图来计算对汽车动力性的影响。 通过优化设计，对发动机与传动系参数作最佳匹配的方法来选择 io 0i 值，可是汽车获得最佳的动力性和燃料经济性。 对于具有很大功率储备的轿车、长途公共汽车尤其是竞赛车来说，在给定发动机最大功率 amaxP 及其转速 pn 的情况下，所选择的 io 0i 值应能保证这些汽车有尽可能高的最高车速 amaxv。 这时 0i 值应按下式来确定 [3]： 0i =ghapr iv nrmax （ ）式中 ： r ——车轮的滚动半径 ， r = ghi ——变速器最高档传动 比 pn ——最大功率转速 4000 r/min av ——最大车速 120km/h 7 对于与其他汽车来说，为了得到足够的功率而使最高车速稍有下降，一般选得比最小值大 10%～ 25%，即按下式选择： 0i =（ ~）ghapr iv nrmax （ ） 经计算初步确定 0i = 按上式求得的 io 应与同类汽车的主减速比相比较，并考虑到主、从动主减速齿轮可能的齿数对 io 予以校正并最后确定。 主减速器的齿轮类型 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(a) 螺旋锥齿轮 (b) 双曲面齿轮 8 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，即使在高速运转时其噪声和振动也是很小的。 本次设计 采用 螺旋锥齿轮。 主减速器的减速形式 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 上占有重要地位。 目前 货 车发动机向 9 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 io 较大（ io12）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。 本次设计货车主减 速比 io=，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。 10 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悬臂式支撑。 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 [4]。 图 从动齿轮支撑形式 本次设计主动锥齿轮 采用 悬臂式支撑 （ 圆锥滚子轴承 ） ， 从动锥齿轮 采用 骑马 式支撑 （ 圆锥滚子轴承 ）。 11 差速器结构方案的确定 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。