载货汽车驱动桥设计DOC52页.docx

载货汽车驱动桥设计DOC52页.docx

《载货汽车驱动桥设计DOC52页.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《载货汽车驱动桥设计DOC52页.docx（40页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

载货汽车驱动桥设计DOC52页

摘要

本次设计是以东风牌LZ1090D载货汽车主要性能参数为依据来完成其驱动桥的设计。

汽车驱动桥是汽车传动系中的重要组成部分，它主要由主减速器、差速器、半轴和桥壳等组成。

其主要作用是降低转速、增大转矩，以及实现汽车行驶运动学所要求的差速功能，并且还要承受作用于路面与车架或车身之间的垂直力、纵向力和横向力等。

本设计利用给出的数据对驱动桥各零件的参数进行了计算确定，对驱动桥各主要部件进行了结构设计和校核计算。

利用AutoCAD绘制了驱动桥零件及总成的二维图，利用CATIA软件对驱动桥进行了三维建模，并用CATIA软件中的数字化装配模块，对三维模型进行了直路和弯路两种行驶条件下的运动仿真，最后利用ABAQUS软件对驱动桥壳的受力进行了有限分析。

关键词：

驱动桥；CATIA；运动仿真；ABAQUS；有限元分析

Abstract

ThedesignisbasedonDongfengtruckLZ1090Dbasedonkeyperformanceparameterstopleteitsdriveaxledesign.Vehicledriveaxleautomotivedrivelineimportantpart,Itmainlyconsistsofmaingear,differential,axleandaxlehousingsandotherponents.Itsmainroleistoreducethespeed,increasethetorque,andachievetherequiredkinematiccarsdifferentialfunction,andalsotowithstandtheverticalforceactingontheframeorbodysurfacebetweenthelongitudinalandlateralforcesandthelike.

Thisdesignusesthedatagiveninthevariouspartsofthedriveaxleparameterswerecalculatedtodetermine,onthedriveaxleofthemajorponentsofthestructuraldesignandcheckcalculations.UseAutoCADtodrawthedriveaxleassemblypartsandtwo-dimensionalmap.TheuseofCATIAsoftwarefor3Dmodelingbridgedrivers,CATIAsoftwarewithdigitalassemblymodule,thedrivemovementunderthebridgeweretwostraightdrivingconditionsanddetourssimulation.Finally,thedrivingaxleABAQUSsoftwarewerelimitedbytheforceanalysis.

Keywords:

Automobiledriveaxle;CATIA;Motionsimulation;ABAQUS;Finiteelementanalysis

1绪论

1.1本课题研究的目的和意义

汽车产业是关系到国计民生的重要产业，国家一直积极投入和支持汽车产业的发展，在政策方面，政府一直积极引导，给予支持和鼓励，促使我国汽车产业日渐成为国民支柱产业；在市场中，目前我国有优良的需求环境，中国对汽车的需求空间并未满足，近几十年来中国的城镇化进程，人民生活水平的提高，使得汽车的需求将会大大增加；从消费者层面来讲，汽车已经是生活中必不可少的交通工具了，特别是安全可靠、性能好、价格实惠、舒适性高的汽车，人们将大为欢迎。

因此，在这种时代背景和它具有的重要意义下，致力于汽车产业的研究是必要的、正确的、也是具有先进性的。

驱动桥是汽车传动系中的主要总成之一，由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳等组成，驱动桥的设计是否合理直接关系到汽车的使用性能。

因此，对汽车驱动桥的学习和研究具有重要意义，对于汽车产业的发展有推动作用。

通过对汽车驱动桥的学习和设计，可以锻炼查阅和收集资料并进行实际设计操作的能力，可以锻炼机械制图的能力，可以锻炼运用三维辅助软件设计的能力，能够更好的理解并掌握汽车设计和机械设计的知识和方法，并且能对汽车产业的发展有进一步地认识。

1.2汽车驱动桥国内外发展状况

进入21世纪以来，我国经济稳步发展，汽车行业取得了显著成就，企业规模效益有了明显改善，产业集中度有了一定程度提高，国内汽车驱动桥的研究制造技术水平也随之提高。

现阶段，我国生产驱动桥的厂家较多、品种和规格也较齐全，其性能和质量基本上能够满足国产农业机械和工程机械的使用，占有较大的市场份额，但仍有一定数量的车桥依赖进口。

国内本土的设计能力跟国际先进水平还有一定差距，在国内汽车专利的申请还是跨国公司占绝大多数。

国内车桥厂的差距主要体现在设计和研发能力上，目前有研发能力的车桥厂家还不多，一些厂家仅仅停留在组装阶段。

实验设备也存在差距，比如工程车和牵引车在行驶过程中，齿轮啮合接触区的形状是不同的，国外先进的实验设备能够模拟这种状态而我国现在还在摸索中。

在具体工艺细节方面，我国和世界水平的差距也还比较大。

随着我国公路条件的改善提高和物流业对车辆性能要求的变化，载重汽车驱动桥的技术已呈现出向单级化的发展趋势，单级驱动桥的使用比例越来越高，技术方面的轻量化、舒适性的要求也将会逐步提高。

目前在国外公路型车上已广泛的采用单级的减速桥，并且单级减速驱动车桥是驱动桥中结构最简单的一种，其制造工艺较简单，成本较低，维修保养简单，传动效率高，噪音小，温升低和整车油耗低等优点，使得它在汽车上占有重要地位。

公路状况的改善，使得对汽车通过性的要求降低，因此，载货汽车产品不必像过去一样，采用复杂的结构提高其通过性。

总之，现在汽车具有向节能、环保、舒适等方面发展的趋势，所以也将要求驱动桥向轻量化、大扭矩、低噪声、宽速比、寿命长和低成本生产的方向发展，而单级的驱动桥就成为了主流的发展方向。

1.3本课题研究的主要任务

1、完成主减速器总成的总体结构设计。

2、对主减速器、差速器等主要部件进行设计和校核计算。

3、对各主要部件和总装图进行二维图的绘制

4、进行三维实体造型仿真。

5、对三维模型进行运动仿真

6、对驱动桥壳进行有限元分析

1.4汽车驱动桥概述

汽车驱动桥是汽车底盘的重要组成部分，主要由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳等组成。

汽车的驱动桥位于传动系的末端，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、右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承载式车身之间的力和力矩[1]。

驱动桥有类型有非断开式和断开式两种，非断开式驱动桥的左、右驱动轮直接通过驱动桥壳相联，断开式驱动桥的左、右驱动轮不直接通过驱动桥壳相联[2]。

1—驱动桥壳；2—主减速器；3—差速器；4—半轴；5—轮毂。

图1.1非断开式驱动桥

非断开式驱动桥结构简单，制造工艺性好，维修调整容易，广泛应用于各种载货汽车、客车上。

它的缺点是一侧的驱动轮通过路面凹坑时，两轮中间的离地间隙随之减小，影响车辆的通过性；此外，驱动桥壳的质量大。

（许兆棠，X永成.汽车构造（下册））

1—主减速器；2—半轴；3—弹簧；4—减振器；5—驱动轮；6—摆臂；7—摆臂轴。

图1.2断开式驱动桥

断开式驱动桥离地间隙大，两侧的驱动轮彼此独立地相对于车架上下跳动，可提高汽车行驶的平顺性和通过性，在轿车和越野车上应用广泛。

（许兆棠，X永成.汽车构造（下册））

综合分析以上驱动桥的两种类型，结合本次驱动桥设计所参考车型及其参数，选择驱动桥类型为非断开式驱动桥。

表2.1参考车型

参考车型

名称

东风牌LZ1090D载货汽车

主减速器型式

一对准双曲面齿轮

主减速比

6.33

总质量（kg）

9510

满轴荷分配（前／后）（kg）

2600／6910

发动机额定转速下功率（kW/r/min）

99／2800

发动机最大扭矩（n*m/r/min）

382／1600～1900

变速器速比

一档7.31

二档4.31

三档2.45

四档1.54

五档1.00

倒档7.66

办公类型与规格

子午线9.00R20

2主减速器设计

2.1主减速器结构形式简介及选择

主减速器的主要功用是将输入的转矩增大并相应降低车速，以及当发动机纵置时具有改变转矩旋转方向的作用。

主减速器的结构型式主要是根据其齿轮类型、主动齿轮和从动齿轮的安置方法以及减速型式的不同而异。

按参加减速传动的齿轮副的数目，可分为单级式主减速器和双级式主减速器，分别有一对和两对齿轮机构。

按主减速器传动比的挡数，可分为单速式和双速式主减速器。

前者只有一对齿轮机构，一个传动比，无挡位选择；后者有两个挡位可供驾驶员选用。

按齿轮副结构形式分，有圆柱齿轮式、圆锥齿轮式和准双曲面齿轮式。

（孙存真，王占岐.中外汽车构造图册）

本设计主减速器形式为单级式主减速器，齿轮副结构为一对准双曲面齿轮。

图2.1螺旋圆锥齿轮（左）和准双曲面齿轮（右）

（1）螺旋圆锥齿轮

优点：

同时啮合齿数多，寿命长，制造简单，质量小。

缺点：

有轴向力、且方向不定，应避免方向指向锥顶；对啮合精度敏感，要求制造和装配精度高。

（2）准双曲面齿轮

优点：

重心降低，行驶稳定，较大传动比，较小的机构尺寸，齿轮弯曲强度高，承载能力强。

缺点：

传动效率0.96，低于螺旋齿轮的0.99。

2.2主减速器的基本参数选择与设计计算

2.2.1主减速齿轮计算载荷的确定

通常是将发动机最大转矩配以传动系最低档传动比时和驱动车轮打滑时这两种情况下。

作用于主减速器从动齿轮上的转矩（，）的较小者，作为载货汽车和越野汽车在强度计算中用以验算主减速器从动齿轮最大应力的计算载荷。

（X惟信.汽车车桥设计.）

即：

（2.1）

（2.2）

式中:

——发动机量大转矩，；

——由发动机至所计算的主减速器从动齿轮之间的传动系最低挡传动比；

——传动系上述传动部分的传动效率，取=0.9；

——由于“猛结合”离合器而产生冲击载荷时的超载系数，对于一般载货汽车、矿用汽车和越野汽车以及液力传动及自动变速的各类汽车取=1；

——该汽车驱动桥的数目；

——汽车满载时一个驱动桥给水平地面的最大负荷，N

——轮胎对地面的附着系数，对于安装一般轮胎的公路汽车，取=0.85；

——车轮的滚动半径，m

——主减速器从动齿轮到驱动车轮之间的传动效率，=0.9；

——主减速器从动齿轮到驱动车轮之间的传动比，=1；

以上求得的计算载荷，是最大转矩而不是正常持续转矩，不能用它作为疲劳损坏的依据。

对于公路车辆来说，使用条件较非公路车辆稳定，其正常持续转矩是根据所谓平均比牵引力的值来确定的，即主减速器从动齿轮的平均计算转矩为

（2.3）

式中：

——汽车满载总重量，N;

GT——所牵引的挂车满载总重量，N，但仅用于牵引车的计算；

——车轮的滚动半径，m；

——道路滚动阻力系数，计算时轿车取fR＝0.010～0.015；载货汽车取0.015～0.020；越野汽车取0.020～0.035；

——汽车正常使用时的平均爬坡能