轻型货车驱动桥设计毕业论文

下面是小编为大家整理的轻型货车驱动桥设计毕业论文,供大家参考。

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　 轻型货车驱动桥的设计毕业论文

　目 录

　1. 绪论 1

　 2. 驱动桥的结构分类及设计参数 2

　2.1 驱动桥的种类 2 2.2 驱动桥结构组成 2 3. 主减速器的设计 3

　3.1 减速器的结构形式 3 3.2 主减速器的载荷计算 3

　3.2.1 主减速比 i 3 0

　 3.2.2 齿轮在不同情况下的转矩 4 3.3 主减速器齿轮的主要参数 4 3.3.1 主减速器参数计算 4 3.3.2 主减速器锥齿轮参数表格 6 3.4 主减速器锥齿轮的材料 8 3.5 主减速器齿轮的强度校核 8 3.5.1 齿轮的耐磨性 .............................................................................................................. 8 3.5.2 锥轮齿弯曲强度 .......................................................................................................... 9 3.5.3 锥齿轮的接触强度 9 3.6 主减速器齿轮的轴承设计 9 3.6.1 主减速器主动齿轮上的作用力 9 3.6.2 锥齿轮轴承的定向载荷 10 3.6.3 轴承的使用寿命 11 4. 差速器的设计 11

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　 4.1 差速器的结构及形式 11 4.2 差速器齿轮基本参数 11 4.2.1 差速器齿轮参数的选择 12 4.2.2 半轴齿轮与行星齿轮参数表格 12 4.3 差速器的材料 13 4.4 差速器齿轮的强度计算 14 5. 半轴的设计 错误! ! 未定义书签。

　 5.1 半轴型式 15 5.2 半轴的设计 15 5.3 半轴花键强度的计算 16 5.4 半轴的材料 16 6. 桥壳的设计 17

　6.1 驱动桥壳结构型式的选择 17 6.2 桥壳的强度校核 18 结论 19

　 参考文献 19

　 致 20

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　 1.

　绪论

　本次设计是关于轻型货车驱动桥的设计,文中将着重介绍轻型货车驱动桥设计的以下容：驱动桥的基本组成结构,主要零部件的工作原理,各个组成部件的类型及选择原因,主要部件的设计计算和校核。

　驱动桥包括主减速器、差速器、半轴和驱动桥桥壳。它是车辆整个动力传递路线的重要组成部分。它的功能是：通过主减速器、差速器和半轴等 ,将万向传动装置的转矩传递给驱动轮,从而降低转速,增加转矩。

　驱动桥设计的时候,使用不恰当的结构类型和尺寸参数 ,不仅会影响到车辆的使用寿命,而且会大大降低车辆的行驶性能,例如操作性、稳定性、动力性、通过性以及燃油经济性等性能。驱动桥也是汽车各大总成之中包含零部件、分总成最多的一个总成 ,在进行驱动桥设计的时候会接触到大量不同类型的零部件 ,这些零部件有的是我们在大学里老师课堂上所讲到的,也有之前没有接触到的。它们的设计制造几乎涉及到目前大多的机械制造工艺,借此设计的机会,我可以熟悉车辆零部件设计的主要过程。

　现在国家正在大力支持汽车产业的发展 ,就我上学所在的常熟 ,这几年也有许多汽车生产基地建成。就轻型货车而言,目前市面上轻型货车的驱动形式大多是后轮驱动,因为后轮驱动的货车提速时,其驱动力直接从后轮传出,司机在车辆横向操作及过弯的时候,能够感受到更加强烈的操纵感 ,所以后轮驱动的货车比之前轮驱动 ,其操纵性和稳定性得到了大大的提升,而这对体积比普通家用汽车更大的货车来说尤为重要。当然较低的维修费用也是它的优势之一,当货车需要进行维修的时候,例如差速器出现故障,前轮驱动的货车需要将差速器以及变速器一起拆卸下来,非常麻烦,而如果货车是后轮驱动,因为其差速器和变数器是分开安装的,所以就只需要单独修理差速器。

　在具体的制造工艺上面 ,我国与世界先进水平还有一些距离 ,目前我国在轻型货车驱动桥设计制造上也进行了一些研究：研究新型桥壳材料,增加桥壳整体强度,优化桥壳生产过程,降低成本；在齿轮制造方面,将驱动桥的主动齿轮、从动齿轮、半轴齿轮以及行星齿轮等齿轮进行精细化加工,来提高齿轮的使用寿命,降低货车行驶时发出的噪音；在主减速器方面,已经不是局限在单级主减速器上面,而是寻求更多的减速器形式,来提高动力传输的效率。总之现在的轻型货车驱动桥正向着舒适、耐用、低成本、高燃油利用率的方向发展。

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　查阅文献[4]、[5]可知轻型货车驱动桥设计要点：

　1) 正确的主减速比,能够降低油耗。

　2) 减小的外形大小来确保必要的地面间隙。

　3) 提高齿轮表面硬度和整体韧性。

　4) 保证适当的质量,提高汽车乘坐舒适性 5) 与悬架导向机构运动协调。

　6) 生产成本低、构造简单、生产简易、拆装便捷、维修简单。

　7) 提高机械传递效率,减少额外损耗。

　2.

　驱动桥的结构分类及设计参数

　2.1

　驱动桥的种类

　1 非断开式驱动桥 非断开式驱动桥又被称为整体式驱动桥 ,其采用非独立悬架,半轴套管和主减速器壳分别与桥壳连接,轴与驱动轮通过弹性元件和车架连接。

　2 断开式驱动桥 断开式驱动桥为独立悬架 ,主减速器壳体与车架连接 ,驱动轮与半轴侧边可以在横向平面上进行相对运动。

　断开式驱动桥采用独立悬架来提高汽车的乘坐舒适性 ,但其结构较为复杂,成本相对较高,大多用于轿车和越野车。整体式驱动桥采用的是非独立悬架,它的结构比较简单、制造难度较小、生产成本比较低、拆装比较方便。故本设计使用整体式驱动桥。

　2.2

　驱动桥结构组成

　驱动桥布局见图 2.1：

　图 2.1 轻型货车驱动桥〔整体式 设计任务书给定的原始参数如表 2.2 及表 2.3 所示：

　表 2.2 轻型货车整车设计参数: 项目 参数 驱动型式 4×2

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　表 2.3 变速器传动比

　3.

　主减速器的设计

　3.1

　减速器的结构形式

　主减速器按齿轮类型可分为圆柱齿轮、圆锥齿轮和准双曲面齿轮等不同的形式。

　考虑到驱动桥的设计要求,选择的单级主减速器一定要结构简单、体积小、重量轻、制造成本低。查阅文献[1]、[3]可知,螺旋锥齿轮具有工作稳定、承载力大、易制造等优点,故主减速器选用螺旋锥齿轮的传动形式。

　3.2

　主减速器的载荷计算

　3.2.1

　主减速比 i 0

　 主减速比 i 0

　的设计与车辆的整体性能有关,一般来说主减速比越大,车辆的加速性能越

　好,但是其燃料利用率却越差；反之主减速比越小,则相反。考虑到车辆的使用成本,要使车辆加速性能和燃油利用率都很好,就要选择一个恰当的主减速比。详细的主减速比计算可以参考以往的计算公式,如〔3—1 所示：

　装载质量 1900kg 空车质量 1500kg 车轮半径 R=0.45 m 最高车速 V =110 km/h a max 最大功率和最大转速 P

　emax  76KW

　n  4800r/min p 最大转矩和最大转速 T

　e max =175N·m n =2800 r/min T

　传动效率  =0.9 T

　I II III IV R 变速器传动比 5.03 3.09 1.79 1.00 4.96

　.

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　 r p

　i =0.377 r n

　0 v i =7.403 (3 1) a max gh

　主减速器主减速比车轮的滚动半径〔m n 最大功率的转速〔r/min p

　 v a max 纯发动机驱动要求汽车所达到的最高车速〔km/h

　i 汽车变速器最高挡的传动比 gh

　 3.2.2 齿轮在不同情况下的转矩

　1) 从动齿轮：

　① 按最大输出转矩T ce

　② 按驱动轮打滑时的输出转矩T cs

　G 取 65%的满载质量,负载系数 m 取值为 1.2,轮间附着系数  取值为 0.85。

　2 2

　 ③ 按从动轮的平均转矩T c F

　 滚动阻力系数 f R

　 2) 主动齿轮：

　 0.015 ,爬坡能力系数 f H

　 0.05 。

　① 由发动机最大扭矩和最低传动比确定的主动锥齿轮的转矩T Z e

　 ② 当驱动轮打滑时主动锥齿轮的计算转矩T Zs

　 ③ 根据汽车行驶时的平均转矩来确定主动锥齿轮的转矩 T ZF

　3.3

　主减速器齿轮的主要参数

　3.3.1 主减速器参数计算

　1 主动锥齿轮齿数的确定

　.

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　选取要求 ：

　①

　Z  Z 不小于４０； 1 2

　 ② Z Z

　1 2 避免有公约数；

　③ Z 不小于６； 1

　所以选 Z  7, Z  41 符合这些要求。

　1 2

　 2 从动锥齿轮节圆直径 d 以及端面模数 m 的选择 2 t

　d  k 2 d  14*  247mm 〔3-6

　k ：直径系数,取为１４ d

　 m  k s m  （ 0.3

　~

　0.4 ）

　*

　3

　 5555.277

　

　5.31

　~

　7.08 mm

　〔3-7

　取m  6mm

　3 齿面宽度的确定经验公式估算: 大齿宽b 2

　 0.155d 2

　 0.155* 247  38.29mm

　小齿宽b 1

　 1.1b 2

　 1.1*38.29  42.12mm

　4>双曲面齿轮的偏移量的确定

　E  (0.1 ~ 0.15)d  24.7 ~ 29.64mm ,取 E=28mm 2

　 5 中点螺旋角 货车选用的是弧齿锥齿轮,其的中点螺旋角是一样的。都在 35°～40°左右。因为货车运转平稳、噪音低的需求,其采用较小的  值,即：

　  35  。

　6 法向压力角法向压力角影响到齿轮的整体性能,正确的法向压力角可以增强齿轮的硬度、降低齿轮噪音、提高齿轮工作稳定性,轻型载货汽车齿轮法向压力角一般为   20  。

　7> 螺旋方向 3

　T c

　3 5555.277 3

　T c

　.

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　 序号 计算公式 数值 注 释 1 z 1 7 小齿轮齿数 2 z 2 41 大齿轮齿数 3 m 6mm 模数 4 b

　1

　42.12mm 小齿轮齿面宽 5 b

　2

　38.29mm 大齿轮齿面宽 6 20° 压力角 7 h  H m 9.36mm 齿工作高 h , H 查表 3.2 取 1.65 g 1 g 1

　11   arctan z / z 1 2 9.69° 小齿轮节锥角 1 12   90 2 80.31° 大齿轮节锥角 1 13 A  d /2sin125mm 节锥距 0 1 1 14 t  3.1416m 18.85mm 周节 15 h "  K m 1.62mm 2

　a

　大齿轮齿顶高 h

　" , K 取 0.38 2

　a 16 h  h  h 7.74mm 1 g 2

　小齿轮齿顶高 h "

　1

　 从锥齿轮外形上看,中心线往上半截左偏为左旋,右偏为右旋。主动、从动齿轮方向相反。当车辆向前行驶时,齿轮的轴力与锥顶位置分离。这样能够分开的主动齿轮和从动齿轮,防止轮齿卡死。

　3.3.2 主减速器锥齿轮参数表格

　查阅文献[11],设计计算锥齿轮基本参数,如表 3.1 所示：

　表 3.1 主减速器锥齿轮基本参数

　8 h  H m 2 10.40mm 齿全高 h , H 查表 3.2 取 1.83 2

　9  90° 轴交角 10 d  mz 1 1 42mm 小齿轮分度圆直径

　.

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　 主动齿轮齿数 z 1 5 6 7 8 9 10 11 从动齿轮最小齿数 z 34 33 32 31 30 29 26 2min 法向压力角  20º 螺旋角35° 40° 35° 从动齿轮工作齿高系数 从动齿轮齿高系数 H 2 17 h  hh "

　2.66mm 小齿轮齿根高 1

　1

　18 h   h  h "

　8.78mm 大齿轮齿根高 2

　c  h  h 2

　19 g 1.04mm 径向间隙 20   arctanh "" / A 1.22º 小齿轮齿根角 1 1 0 21 2

　 arctanh "" / A 2 0 4.02° 大齿轮齿根角 02

　2

　1

　R 1

　1

　1

　R 2

　2

　2

　26 d  d  2h cos57.26mm 小齿轮外缘直径 01

　1

　1

　1

　27 d  d  2h cos  247.55mm 大齿轮外缘直径 02

　2

　2

　2

　28 01  d 2

　 h " sin1

　122.20mm 小齿轮节锥顶点至齿轮外缘距离 2 1

　29 02  1 2 d  h " sin 19.40mm 大齿轮节锥顶点至齿轮外缘距离 2 2 30 s  S m 4.91mm 大齿轮理论弧齿♘ s , S 取 0.86 2 k 2 k 31 s  t  s 13.94mm 小齿轮理论弧齿♘ 1 2 32  35° 螺旋角

　 22    01 1 2

　13.71° 小齿轮面锥角 23    81.53° 大齿轮面锥角 24    8.47° 小齿轮根锥角 25      76.29° 大齿轮根锥角

　 表 3.2 轻型货车螺旋锥齿轮的 H

　1 、H

　和 K 2 a

　1.4 1.5 1.5 1.6 1.6 1.6 1.9 1.7 1.5 1.6 1.7 1.7 1.8 1.8 1.8 1.8

　.

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　3.4

　主减速器锥齿轮的材料

　传动轴锥齿轮的工作条件极其恶劣 ,其长时间承受巨大的工作压力 ,齿轮磨损速度非常的快,选择的齿轮材料必须要：

　1 具备极强的抗疲劳能力,提高齿轮使用寿命。

　2 齿轮中心具有恰当的韧性,避免齿轮在冲击载荷下断裂。

　3 受热后不容易发生形变,防止因形变产生的齿轮报废。

　4 尽量少使用含有镍、铬元素的合金钢材,尽量少使用昂贵的进口材料。

　主减速器齿轮大多利用合金渗碳钢制造,例如 20CrMnTi、20MnTiB、20MnVB 及 22CrNiMo 等,其表面具有一层高含碳量〔碳的质量分数为 0.8% ~ 1.2%的硬化层,这使它不易磨损, 而且能承受巨大压力。主减速器齿轮不仅需要不易磨损的外表,而且要具备一定的韧性,所以大都是软外硬的设计,这种设计给予了齿轮较强的耐磨性,让它能承受巨大的压力,也使其容易加工。但是由于部材质较软,齿轮在经过长时间的工作之后,容易发生形变。所以需要对整个齿轮进行热处理加工,这样的话会提高齿轮生产费用。

　为了提高齿轮的使用寿命,阻止它在工作时出现早期磨损、胶合、擦伤或卡死,生产时我们要做出一些对应的措施,来避免这些现象的发生。首先,锥齿轮采用热处理和精细加工, 然后再进行磷化处理或电镀铜〔♘度 0.005 ~ 0.020mm。最后在齿面上进行应力喷丸处理。经过这些处理后大概可以提高齿轮 25%的使用寿命。

　3.5

　主减速器齿轮的强度校核

　齿轮的耐磨性

　齿轮的耐磨性可用单位齿长圆周力来表示：

　T emax 为发动机输出的最大转矩,取 175 N m ；

　为变速器一挡传动比,即：i =5.03 ； g g

　d 为主动齿轮节圆的直径,取 42mm； 从动齿轮齿顶高系数 K 0.1 0.2 0.2 0.3 0.3 0.4 0.4 0.5 a i

　.

　9 / 22

　 1

　.

　10 / 22

　 4

　m

　25.4

　  3.5.2 锥轮齿弯曲强度

　 K

　—尺寸系数 K ； S s

　 T —主动锥齿轮计算转矩取T =782Nm,从动锥齿轮计算转矩取T =5555.277Nm；

　K 0 —取 K 0 

　1 ；

　K m —取 K m 

　1.25 ；

　 K —质量系数,取 1； V

　b —齿轮齿面宽；据表 3.1 得 b=38.29mm D —从动齿轮分度圆直径,取 247mm；

　J —齿轮的轮齿弯曲应力综合系数,取 0.25 见图 3.3； w

　 将上面所示参数代入式〔3-9,有：

　从动锥齿轮：

　σ w =685 MPa； 主动锥...

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