轻型载货汽车设计（驱动桥设计）.docx

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轻型载货汽车设计（驱动桥设计）

摘 要

本说明书阐述的内容是关于轻型客车驱动桥总成设计和计算过程。

驱动桥是汽车行驶系的重要组成部分，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。

所以其设计质量直接关系到整车性能的好坏。

所以

在设计过程中，设计者本着严谨和认真的态度进行设计。

在方案论证部分，对驱动桥及其总成结构形式的选择作了具体的说明。

本设计选用了单级减速器，采用的是双曲面齿轮啮合传动，尽量的简化结构，缩减尺寸，有效的利用空间，充分减少材料浪费，减轻整体质量。

由于是轻型货车，主要形式在路面较好的条件下，因此没有使用差速锁。

在设计计算与强度校核部分，对主减速器主从动齿轮、差速器齿、轮车轮传动装置和花键等重要部件的参数作了选择。

同时也对以上的几个部件进行了必要的校核计算。

关键词：

驱动桥，轻型客车，差速器，主减速器

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THEDESIGNOFLIGHTDRIVEABSTRACT

Themaincontentofthisliteratureistheprocessofthedesignandcalculationofthedriveaxleformini-bus.

Asoneofmaincomponentofvehicledriveline,itsbasiceffectistoenlargethetorquesthatcomesfromthedriveshaftsordirectlyfromthetransmission,anddistributesthetorquestosidewheels,andmakethesidewheelshavethedifferentialdriveaxlehasanimportanteffectonvehicleperformance,therefore,weshouldkeepaseriousandearnestattitudeduringthecourseofdesign.

Inthepartofselectionandargumentation,aconcretedescriptionofstructureformofdriveaxleanditsassembliesaremade.Inthisdesign,ithasselectedthesingle-grademain-reducerdriveaxle,itistwohypoidgears,itcansimplifythestructure,reducethesize,makeeffectuseofthespaceandmaterials,reducethewholequality..Inthepartofdesigningconclusionandstrengthcheck,parameteroftheessentialunitssuchasthespeedreduction,differential,wheeldrivemechanismandsoonareselected.Atthesametime,theauthormakesthestrengthchecktothemainspeed

reduction,differentialwheelsdrivemechanism.

Keywords：

driveaxle,mini-bus,differentialgear,main-reducer

目 录

前言 1

第一章驱动桥的结构方案分析 2

第二章主减速器齿轮的设计 4

§2.1主减速器的结构形式 4

§2.2主减速器主动锥齿轮的支撑形式及安置方法 4

§2.3主减速比的确定 5

§2.4主减速器齿轮计算载荷的确定 6

§2.4.1从动齿轮计算载荷的确定 6

§2.4.2主动齿轮的计算转矩Tz 7

§2.5主减速器齿轮基本参数的选择 7

§2.5.1主、从动齿轮齿数的选择 8

§2.5.2从动齿轮节圆直径及端面模数的选择 8

§2.5.3双曲面齿轮齿宽F的选择 8

§2.5.4准双曲面小齿轮偏移距以及方向的选择 8

§2.5.5螺旋角β的选择 9

§2.5.6法面压力角α的选择 9

§2.5.7圆弧齿锥齿轮铣刀盘名义直径的选择 9

§2.5.8准双曲面齿轮的计算 9

§2.5.9准双曲面齿轮的强度计算 17

§2.5.10主减速器齿轮的材料及热处理 20

§2.5.11主减速器轴承的计算 20

第三章差速器的设计 22

§3.1差速器齿轮的基本参数选择 22

§3.1.1行星齿轮数目的选择 22

§3.1.2行星齿轮球面半径RB的选择 22

§3.1.3行星齿轮和半轴齿轮齿数的选择 22

§3.1.4差速器锥齿轮以及半轴齿轮节圆直径的初步确…23

§3.1.5压力角a 23

§3.1.6行星齿轮安装孔的直径f以及深度L… 23

§3.2差速器齿轮的几何尺寸的计算和强度计算 24

第四章驱动车轮的传动装置 27

§4.1半轴结构型式分析 27

§4.2半轴的设计计算 27

§4.2.1全浮式半轴杆部直径的初选 27

§4.2.2强度校核 28

第五章驱动桥桥壳 29

§5.1驱动桥壳结构方案分析 29

结论 30

参考文献 31

致谢 32

前 言

本课题是对轻载货车驱动桥的结构设计。

故本说明书将以“驱动桥设计”内容对驱动桥及其主要零部件的结构型式与设计计算作一一介绍。

随着汽车工业的发展及汽车技术的提高，驱动桥的设计、制造工艺都在日趋完善。

驱动桥和其它汽车总成一样，除了广泛采用新技术外，在结构设计中日益朝着“零件标准化、部件通用化、产品系列化”的方向发展及生产组织的专业化目标前进。

汽车后桥是汽车的重要大总成，承受着汽车的满载簧上荷重及地面净车轮、车架或承载车身经悬架给予的铅垂力、纵向力、横向力及其力矩，以及冲击载荷；驱动桥还传递着传动系中的最大转矩，桥壳还承受着反作用力矩。

汽车车桥的结构形式和设计参数除对汽车的可靠性和耐久性有重要影响外，也对汽车的行驶性能和操作性能有直接影响。

因此，汽车后桥的结构形式选择、设计参数选取及设计计算对汽车的整车设计极其重要。

本课题所设计的是轻型载货汽车后桥总成，要求传动平稳高效，要求最大车速不小于80km/h ，最小离地间隙160mm。

设计思路可分为以下几点：

首先选择初始方案，采用后桥驱动，所以设计的驱动桥结构需要符合轻型货车的结构要求；接着选择各部件的结构形式；最后选择各部件的具体参数，设计出各主要尺寸。

单级主减速器采用准双曲面齿轮，差速器采用对称式行星齿轮差速器，整体式桥壳。

汽车驱动桥设计涉及的机械零部件及组件的品种极为广泛，对这些零部件、组件及总成的制造也几乎要设计到所有的现代机械制造工艺。

因此，通过对汽车驱动桥的学习和设计实践，可以更好的学习并掌握现代汽车设计与机械设计的全面知识和技能。

所以这次设计将对将来的学习工作有着深远影响。

第一章驱动桥的结构方案分 析

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,并将动力合理地分配给左、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力力和横向力。

驱动桥一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳等组成。

驱动桥设计应当满足如下基本要求：

a）所选择的主减速比应能保证汽车具有最佳的动力性和燃料经济性。

b）外形尺寸要小，保证有必要的离地间隙。

c）齿轮及其它传动件工作平稳，噪声小。

d）在各种转速和载荷下具有高的传动效率。

e）在保证足够的强度、刚度条件下，应力求质量小，尤其是簧下质量应尽量小，以改善汽车平顺性。

驱动桥的结构型式按工作特性分，可以归并为两大类，即非断开式驱动桥和断开式驱动桥。

当驱动车轮采用非独立悬架时，应该选用非断开式驱动桥；当驱动车轮采用独立悬架时，则应该选用断开式驱动桥。

因此，前者又称为非独立悬架驱动桥；后者称为独立悬架驱动桥。

独立悬架驱动桥结构叫复杂，但可以大大提高汽车在不平路面上的行驶平顺性。

断开式驱动桥区别于非断开式驱动桥的明显特点在于前者没有一个连接左右驱动车轮的刚性整体外壳或梁。

断开式驱动桥的桥壳是分段的，并且彼此之间可以做相对运动，所以这种桥称为断开式的。

另外，它又总是与独立悬挂相匹配，故又称为独立悬挂驱动桥。

这种桥的中段，主减速器及差速器等是悬置在车架横粱或车厢底板上，或与脊梁式车架相联。

主减速器、差速器与传动轴及一部分驱动车轮传动装置的质量均为簧上质量。

两侧的驱动车轮由于采用独立悬挂则可以彼此致立地相对于车架或车厢作上下摆动，相应地就要求驱动车轮的传动装置及其外壳或套管作相应摆动。

普通非断开式驱动桥，由于结构简单、造价低廉、工作可靠，广泛用在各种载货汽车、客车和公共汽车上，在多数的越野汽车和部分轿车上也采用这种结构。

他们的具体结构、特别是桥壳结构虽然各不相同，但是有一个共同特点，即桥壳

是一根支承在左右驱动车轮上的刚性空心梁，齿轮及半轴等传动部件安装在其中本设计根据所定车型及其动力布置形式（前置后驱）采用了非断开式驱动桥。

其结构如图1-1所示：

图1-1驱动桥

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

第二章主减速器齿轮的设计

§2.1 主减速器的结构形式

主减速器的结构形式主要是根据齿轮形式，减速形式的不同而不同。

其主要的应用齿轮形式有螺旋锥齿轮，双曲面齿轮，圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形式。

1）当双曲面齿轮与螺旋锥齿轮尺寸相同时，双曲面齿轮传动有更大的传动比。

2）当传动比一定，从动齿轮尺寸相同时，双曲面主动齿轮比相应的螺旋锥齿轮有较大的直径，较高的轮齿强度以及较大的主动齿轮轴和轴承刚度；双曲面从动齿轮直径比相应的螺旋锥齿轮较小，因而有较大的离地间隙。

另外，双曲面齿轮传动比螺旋锥齿轮传动还具有如下优点：

1）在工作过程中，双曲面齿轮副纵向滑动可改善齿轮的磨合过程，使其具有更高的运转平稳性。

2）由于存在偏移距，双曲面齿轮副同时啮合的齿数较多，重合度较大，不仅提高了传动平稳性，且使齿轮的弯曲强度提高约30％。

3）双曲面齿轮相啮合轮齿的当量曲率半径较相应的螺旋锥齿轮为大，其结果使齿面的接触强度提高。

§2.2主减速器主动锥齿轮的支撑形式及安置方法

现代汽车主减速器主动锥齿轮的支撑形式主要有两种：

悬臂式和跨置式。

图2-1主减速器锥齿轮的支撑形式

a）主动锥齿轮悬臂式支撑形式b）主动锥齿轮跨置式支撑形式c）从动锥齿轮支撑形式

§2.3主减速比的确定

主减速比对主减速器的结构型式、轮廓尺寸、质量大小以及当变速器处于最高档位时汽车的动力性和燃油经济性都有直接影响。

i0的选择应在汽车总体设计时和传动系的总传动比一起由整车动力计算来确定。

i0=0.377×rr×np/vamax×igH