轿车驱动桥设计课程设计-过程以及计算文档格式.doc
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(二)主减速器的基本参数选择与设计计算-----------------------------5
(三)主减速器锥齿轮的主要参数选择---------------------------------7
(四)主减速器锥齿轮的材料----------------------------------------10
(五)主减速器圆弧齿螺旋锥齿轮的强度计算--------------------------11
(六)主减速器轴承计算及选择--------------------------------------13
三、差速器的设计-------------------------------------18
(一)差速器结构形式选择------------------------------------------19
(二)差速器参数确定----------------------------------------------20
(三)差速器直齿锥齿轮的几何尺寸计算------------------------------22
(四)差速器直齿锥齿轮的强度计算----------------------------------23
四、半轴的设计---------------------------------------24
(一)半轴型式-----------------------------------------------------24
(二)半轴参数设计及计算-------------------------------------------25
(三)半轴花键的强度计算-------------------------------------------28
(四)半轴其他主要参数的选择---------------------------------------28
(五)半轴的结构设计及材料与热处理---------------------------------29
五、桥壳及桥壳附件设计-------------------------------29
(一)驱动桥壳结构方案选择-----------------------------------------30
(二)驱动桥壳强度计算--------------------------------------------------------------------32
(三)材料的选择---------------------------------------------------34参考文献--------------------------------------------35
一、课程设计题目分析:
本次设计题目为轿车驱动器,车型为Focus1.8TDSedan。
具体参数如下:
发动机转速:
4000r/min
最大扭矩:
200N.m
汽车总重量:
1620kg
主传动比:
3.56。
设计开始之前,需准备《汽车设计课程设计指导书》、《汽车工程手册》等书籍,由于以前做过减速器设计,所以《机械设计》、《机械设计课程设计指导书》也会在此次设计中用到。
设计要求:
驱动桥处于动力传动系的末端,其基本功能是增大由传动轴或变速器传来的转矩,并将动力合理的分配给左、右驱动轮,另外还承受作用于路面和车架或车身之间的垂直立、纵向力和横向力。
驱动桥一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳。
设计驱动桥时应满足如下基本要求:
1)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。
2)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。
3)齿轮及其他传动件工作平稳,噪声小。
4)在各种载荷和转速工况下有较高的传动效率。
5)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。
6)与悬架导向机构运动协调。
7)结构简单,加工工艺性好,制造容易,维修,调整方便。
驱动桥分为断开式和非断开式。
在选择的时候,应当从所设计的汽车类型及使用、生产条件出发,还得和所设计的其他部件结合,尤其是悬架,一次保证整车的预期性能和使用要求。
驱动桥的结构形式与驱动车轮的悬架形式密切相关。
当车轮采用非独立悬架时,驱动桥应为非断开式;
当采用独立悬架时,为保证运动协调,驱动桥应为断开式。
具有桥壳的非断开式驱动桥结构简单、制造工艺行好、成本低、工作可靠、维修调整容易,广泛应用于各种载货汽车、客车及多数的越野汽车和小轿车上。
但整个驱动桥均属于簧下质量,对于汽车平顺性和降低动载荷不利。
断开式驱动桥结构复杂,成本较高,但它大大地增加了离地间隙;
减小了簧下质量,从而改善了行驶平顺性,提高了汽车的平均车速;
减小了汽车在行驶时作用于车轮和车桥上的动载荷,提高了零部件的使用寿命;
由于驱动车轮与地面的接触情况及对各种地形的适应性较好,大大增强了车轮的抗侧滑能力;
与之相配合的独立悬架导向机构设计得合理,可增加汽车的不足转向效应,提高汽车的操纵稳定性。
这种驱动桥在轿车和高通过性的越野车上应用相当广泛。
本课题要求设计福特1.8家用乘用车的驱动桥,根据结构、成本和工艺等特点,所以我们采用非断开式驱动桥,这样,成本低,制造加工简单,便于维修。
三、主减速器设计
(一)、减速器的结构形式
主减速器的结构形式主要是根据其齿轮的类型,主动齿轮和从动齿轮的安置方法以及减速形式的不同而异。
1,主减速器的齿轮类型
主减速器的齿轮有弧齿锥齿轮,双曲面齿轮,圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形式。
现代汽车驱动桥的主减速器齿轮广泛采用螺旋锥齿轮。
螺旋锥齿轮传动在承受较高载荷时,工作平稳,噪音小,滑动速度低,作用在齿面上的接触负荷也小。
所以本题采用单级锥齿轮。
2,主减速器主,从动锥齿轮的支承形式
本题为设计轻型轿车,所以采用悬臂式安装。
采用悬臂式安装时,为保证齿轮的刚度,主动齿轴颈应尽可能加大,并使二轴承间距离比悬臂距离大2.5倍以上。
(二)主减速器的基本参数选择与设计计算
1,主减速器计算载荷的确定
发动机选择
福特1.8轻型轿车大多采用CAF488Q1发动机,所以此处也采用此发动机。
其参数最大扭矩为:
180N.m/4000rpm。
主减速比i0的确定
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及其转速的情况下,所选择的i值应能保证这些汽车有尽可能高的最高车速。
这时i值应按下式来确定:
式中---------车轮的滚动半径,此处给定轮胎型号为185/65R14,所以滚动半径为185×
65%+14×
25.4/2=298.05mm。
igh---------变速器量高档传动比。
igh=0.67
把nn=4000r/n,=184km/h代入上式
计算得i=3.64
1)、按发动机最大转矩和最低挡传动比确定从动锥齿轮的计算转矩Tce
Tce=
式中:
Tce---------计算转矩,Nm;
Temax---------发动机最大转矩;
Temax=180N.m
n---------计算驱动桥数,n=1;
if---------分动器传动比,if=1;
i0---------主减速器传动比,i0=3.64;
η---------变速器传动效率,η=0.90;
k---------液力变矩器变矩系数,K=1;
Kd---------由于猛接离合器而产生的动载系数,Kd=1;
i1---------变速器最低挡传动比,i1=3.66;
将数据代入上式可得:
Tce=2158.23N.m
2)、按驱动轮打滑转矩确定从动锥齿轮的计算转矩
--------每个驱动轴上的重量,为60%G=60%×
16200=9720N
--------加速时重量转移系数,此处为1.1;
----------轮胎与路面的附着系数,对于一般轮胎的公路用汽车在良好的混凝土或沥青路上可取0.85;
---------车轮滚动半径,0.298m;
---------车轮到从动锥齿轮间的传动比,取1;
----------车轮到从动锥齿轮间的传动效率,一般为0.9;
将数据代入公式可得到=3009.2N.m
3)、按汽车日常行驶平均转矩确定从动锥齿轮的计算转矩
式中:
----------汽车总重量,16200N;
-----------车轮滚动半径,0.298m;
------------从动锥齿轮到轮边减速比,取1;
-----------驱动轴传动效率,圆弧锥齿轮取0.90;
-----------公路坡度系数,它代表汽车在设计时要求能够持续爬坡的能力,而不是公路的坡度系数,取0.06;
-----------性能系数,代表汽车在坡度上的加速能力,取0.017;
代入公式可得:
=413.03
所以,N.m
最大计算扭矩取1,2计算的较小值,所以
2158.23N.m
计算转矩:
N.m
(三)、主减速器锥齿轮的主要参数选择
1)主、从动锥齿轮齿数z1和z2
选择主、从动锥齿轮齿数时应考虑如下因素;
为了啮合平稳、噪音小和具有高的疲劳强度,大小齿轮的齿数和不少于40在轿车主减速器中,小齿轮齿数不小于9。
查阅《汽车课程设计指导书》资料表6-4,主减速器的传动比为3.64,初定主动齿轮齿数z1=11,从动齿轮齿数z2=40。
所以计算得i=3.64,2158.23N.m,N.m。
2)从动锥齿轮大端分度圆直径和端面模数
对于单级主减速器,增大尺寸会影响驱动桥