松花江微型汽车驱动桥毕业设计.docx

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松花江微型汽车驱动桥毕业设计

摘要

本次设计的题目是松花江微型汽车驱动桥设计。

驱动桥一般由主减速器、差速器、半轴及桥壳四部分组成，其基本功用是增大由传动轴或直接由变速器传来的转矩，将转矩分配给左、右车轮，并使左、右驱动车轮具有汽车行驶运动学所要求的差速功能；此外，还要承受作用于路面和车架或车厢之间的铅垂力、纵向力和横向力。

本设计首先论述了驱动桥的总体结构，在分析驱动桥各部分结构型式、发展过程及其以往形式的优缺点的基础上，确定了总体设计方案：

采用整体式驱动桥，主减速器的减速型式采用单级减速器，主减速器齿轮采用螺旋锥齿轮，差速器采用普通对称式圆锥行星齿轮差速器，半轴采用半浮式型式，桥壳采用钢板冲压焊接式整体式桥壳。

在本次设计中，主要完成了单级减速器、圆锥行星齿轮差速器、半浮式半轴的设计和桥壳的校核及CAD绘图等工作。

关键词：

驱动桥；主减速器；设计；计算；CAD

ABSTRACT

Theobjectofthedesignisthedesignfordrivingaxleofmini-carofSongHuajiangdrivingaxleisconsistedoffinaldrive,differentialmechanism,halfshaftandaxlehousing.Thebasicfunctionofdrivingaxleistoincreasethetorquetransmittedbydriveshaftordirectlytransmittedbygearbox,thendistributesittoleftandrightwheel,andmakethesetwowheelshavethedifferentialfunctionwhichisrequiredinautomobiledrivingkinematics;besides,thedrivingaxlemustalsostandtheleadhangsdownstrength,thelongitudinalforceandthetransverseforceactedontheroadsurface,theframeorthecompartmentlead.

Theconfigurationofthedrivingaxleisintroducedinthethesisatfirst.Onthebasisoftheanalysisofthestructure,thedevelopingprocessandadvantagesanddisadvantagesoftheformertypeofdrivingaxle,thedesignadoptedtheIntegraldrivingaxle,singlereductiongearformaindecelerator’sdecelerationform,spiralbevelgearformaindecelerator’sgear,halffloatingforaxleandstamp-weldedsteelsheetofintegralaxlehousingforaxlehousing.Inthedesign,weaccomplishedthedesignforsinglereductiongear,taperedplanetarygeardifferentialmechanism,halffloatingaxle,thecheckingofaxlehousingandCADdrawingandsoon.

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Keywords:

DrivingAxle;FinalDrive;Design;Calculation;CAD

目录

摘要I

AbstractII

第1章绪论1

1.1驱动桥的结构和种类1

1.1.1汽车车桥的种类1

1.1.2驱动桥的种类1

1.1.3驱动桥结构组成2

1.2设计内容6

第2章设计方案的确定7

2.1设计主要参数7

2.2主减速器结构方案的确定7

2.3差速器结构方案的确定8

2.4半轴型式的确定8

2.5桥壳型式的确定9

2.5本章小结9

第3章主减速器设计10

3.1主减速比的确定10

3.2主减速齿轮计算载荷的确定10

3.3主减速器齿轮参数的选择11

3.4主减速器螺旋锥齿轮的几何尺寸计算与强度计算12

3.4.1主减速器螺旋锥齿轮的几何尺寸计算12

3.4.2主减速器螺旋锥齿轮的强度计算14

3.5主减速器齿轮的材料及热处理16

3.6主减速器轴承的计算17

3.7主减速器的润滑21

3.8本章小结21

第4章差速器设计22

4.1概述22

4.2对称式圆锥行星齿轮差速器22

4.2.1差速器齿轮的基本参数选择23

4.2.2差速器齿轮的几何尺寸计算与强度计算24

4.3本章小结27

第5章半轴设计29

5.1概述29

5.2半轴的设计与计算29

5.2.1半浮式半轴的设计计算29

5.2.2半轴的结构设计32

5.3本章小结33

第6章驱动桥桥壳的校核34

6.1概述34

6.2桥壳的受力分析及强度计算34

6.2.1汽车以最大牵引力行驶时的桥壳的强度计算34

6.2.2汽车侧向力最大时的桥壳的强度计算34

6.2.3汽车在不平路面冲击载荷作用下桥壳的强度计算34

6.3本章小结36

结论37

参考文献38

致谢39

附录41

第1章绪论

1.1驱动桥的结构和种类

1.1.1汽车车桥的种类

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。

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。

1.1.2驱动桥的种类

驱动桥作为汽车的重要的组成部分，其基本功用是增大由传动轴或直接由变速器传来的转矩，将转矩分配给左、右驱动车轮，并使左、石驱动车轮具有汽车行驶运动学所要求的差速功能；同时，驱动桥还要承受作用于路面和车架或车厢之间的铅垂力、纵向力和横向力。

在一般的汽车结构中、驱动桥包括主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置及桥壳等部件如图1.1所示。

　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1.1驱动桥

对于各种不同类型和用途的汽车，正确地确定上述机件的结构型式并成功地将它们组合成一个整体——驱动桥，乃是设计者必须先解决的问题。

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；当驱动车轮采用独立悬挂时，则配以断开式驱动桥。

非独立悬架，整体式驱动桥。

这种类型的车一般的设计多采用单级减速器，它可以保证足够大的离地间隙同时也可以增大主传动比。

1.1.3驱动桥结构组成

1．主减速器

主减速器的结构形式，主要是根据其齿轮类型、主动齿轮和从动齿轮的安装

（1）主减速器齿轮的类型，在现代汽车驱动桥中，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1.2（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1.2（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：

①尺寸相同时，双曲面齿轮有更大的传动比。

②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1.2螺旋锥齿轮与双曲面齿轮

③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。

④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：

①长方向的纵向滑动使摩擦损失增加，降低了传动效率。

②齿面间有大的压力和摩擦功，使齿轮抗啮合能力降低。

③双曲面主动齿轮具有较大的轴向力，使其轴承负荷增大。

④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[1]。

（2）主减速器主动锥齿轮的支承形式及安装方式的选择：

①悬臂式悬臂式支承结构如图1.3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1.3锥齿轮悬臂式支承

②骑马式骑马式支承结构如图1.4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1.4主动锥齿轮骑马式支承

（3）从动锥齿轮的支承方式和安装方式的选择，从动锥齿轮的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朝内，而小端朝外。

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[2]。

（4）主减速器的轴承预紧及齿轮啮合调整，支承主减速器的圆锥滚子轴承需预紧以消除安装的原始间隙、磨合期间该间隙的增大及增强支承刚度。

分析可知，当轴向力于弹簧变形呈线性关系时，预紧使轴向位移减小至原来的1/2。

预紧力虽然可以增大支承刚度，改善齿轮的啮合和轴承工作条件，但当预紧力超过某一理想值时，轴承寿命会急剧下降。

主减速器轴承的预紧值可取为以发动机最大转矩时换算所得轴向力的30％。

主动锥齿轮轴承预紧度的调整采用套筒与垫片，从动锥齿轮轴承预紧度的调整采用调整螺母。

（5）主减速器的减速形式的选择，主减速器的减速形式分为单级减速（如图1.5）、双级减速、单级贯通、双级贯通、主减速及轮边减速等。

按主减速比的变化可分为单速主减速器和双速主减速器两种[3]。

减速形式的选择与汽车的类型及使用条件有关，，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≤7.6的各种中小型汽车上。

2.差速器

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[4]。

例如，拐弯时外侧车轮行驶总要比内侧长。

即使汽车作直线行驶，也会由于左右车轮在同一时间内所