轻型客车驱动桥设计.docx

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轻型客车驱动桥设计

摘要

驱动桥作为汽车四大总成之一，它的性能的好坏直接影响整车性能，对于轻型客车也很重要。

驱动桥位于传动系的末端，它的基本功用是将传动轴或变速器传来的转矩增大并适当减低转速后分配给左、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，纵向力和横向力。

通过提高驱动桥的设计质量和设计水平，以保证汽车良好的动力性、安全性和通过性。

此次轻型客车驱动桥设计主要包括：

主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳进行设计。

主减速器采用单级主减速器；差速器设计采用普通对称圆锥行星差速器；车轮传动装置采用全浮式半轴；驱动桥壳采用整体型式；并对驱动桥的相关零件进行了校核。

本文驱动桥设计中，利用了CAXA绘图软件表达整体装配关系和部分零件图。

关键词：

驱动桥；主减速器；差速器；半轴；桥壳

Abstract

Driveaxleistheoneofautomobilefourimportantassemblies.It’sperformancedirectlyinfluencesontheentireautomobile，especiallyfortheSportsUtilityVehicles.Drivingaxlesetattheendofthetransmissionsystem.Thebasicfunctionofdrivingaxleistoincreasethetorquetransportedfromthetransmissionshaftortransmissionanddecreasethespeed,thendistributeittotheright、leftdrivingwheel,anotherfunctionistobeartheverticalforce、lengthwaysforceandtransversalsforcebetweentheroadsurfaceandthebodyortheframe.Inordertoobtainagoodpowerperformance,safetyandtrafficabilitycharacteristic,engineersmustpromotequalityandlevelofdesign

DrivingaxledesignoftheZotye2008SportsUtilityVehiclesmainlycontains:

maingearbox,differential,transmittedapparatusofwheelandthehousingofdrivingaxle.Themaingearboxadoptedsinglereductiongearandthedifferentialadoptedacommon,symmetry,taper,planetgear.Transmissionapparatusofwheeladoptedfullfloatingaxleshaft,andthehousingofdrivingaxleadoptedthewholepattern,andproofreadinterrelatedparts.

Duringthedesignprocess,CAXAdraftingsoftwareisusedtoexpressesthewholestoassemblerelationshipandpartdrawingbydrafting.

Keywords：

drivingaxle;maingearbox;differential;halfshaft;housing

第1章绪论

1.1驱动桥简介

在科学技术快速发展的今天，随着汽车工业的不断进步以及客车应用的普及，汽车的各项性能指标也在不断提高，作为传动系末端的驱动桥的设计，更要有进一步的改进，以适应市场的需要，促进汽车行业的发展。

驱动桥处于动力系的末端。

其功用是将传动轴或变速器传来的转矩增大并适当减低转速后分配给左、右驱动轮，承载着汽车的满载荷重及地面经车轮、车架及承载式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。

汽车驱动桥结构形式除对汽车的可靠性与耐久性有重要影响外，也对汽车的行驶性能如动力性、经济性、平顺性、通过性、机动性和操动稳定性等有直接影响。

必须有合理的驱动桥设计，才能满足汽车有良好的汽车动力性、通过性和安全可靠性。

1.2驱动桥设计的要求

驱动桥一般包括主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置及桥壳等部件。

驱动桥的机构型式虽然各不相同，但在使用中对它们的基本要求却是一致的，

驱动桥的基本要求可以归纳为：

（1）驱动桥主减速器所选择的主减速比应能满足汽车在给定使用条件下具有最佳的动力性和燃料经济性。

（2）驱动桥轮廓尺寸应与汽车的总体布置和要求的驱动桥离地间隙相适应。

（3）驱动桥在各种载荷和转速工况下有较高的传动效率。

（4）驱动桥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。

（5）驱动桥的齿轮及其他传动部件工作平稳，噪声小。

（6）驱动桥与悬架导向机构运动协调。

（7）驱动桥总成及其他零部件的设计应能尽量满足零件的标准化、部件的通用化和产品的系列化及汽车变型的要求。

（8）驱动桥结构简单，加工工艺性好，制造容易，维修、调整方便。

（9）随着汽车向采用大功率发动机和轻量化方向的发展以及路面条件的改善，近年来主减速比有减小的趋势，以满足高速行驶的要求。

第2章驱动桥的结构方案分析

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较复杂，但可以大大提高汽车在不平路面上的行驶平顺性。

1）非断开式驱动桥

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。

这时整个驱动桥、驱动车轮及部分传动轴均属于簧下质量，汽车簧下质量较大，这是它的一个缺点。

驱动桥的轮廓尺寸主要取决于主减速器的型式。

在汽车轮胎尺寸和驱动桥下的最小离地间隙已经确定的情况下，也就限定了主减速器从动齿轮直径的尺寸。

在给定速比的条件下，如果单级主减速器不能满足离地间隙要求，可用双级结构。

在双级主减速器中，通常把两级减速器齿轮放在一个主减速器壳体内，也可以将第二级减速齿轮作为轮边减速器。

对于轮边减速器：

越野汽车为了提高离地间隙，可以将一对圆柱齿轮构成的轮边减速器的主动齿轮置于其从动齿轮的垂直上方；公共汽车为了降低汽车的质心高度和车厢地板高度，以提高稳定性和乘客上下车的方便，可将轮边减速器的主动齿轮置于其从动齿轮的垂直下方；有些双层公共汽车为了进一步降低车厢地板高度，在采用圆柱齿轮轮边减速器的同时，将主减速器及差速器总成也移到一个驱动车轮的旁边。

在少数具有高速发动机的大型公共汽车、多桥驱动汽车和超重型载货汽车上，有时采用蜗轮式主减速器，它不仅具有在质量小、尺寸紧凑的情况下可以得到大的传动比以及工作平滑无声的优点，而且对汽车的总体布置很方便。

2）断开式驱动桥

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梁或车厢底板上，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独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。

汽车悬挂总成的类型及其弹性元件与减振装置的工作特性是决定汽车行驶平顺性的主要因素，而汽车簧下部分质量的大小，对其平顺性也有显著的影响。

断开式驱动桥的簧下质量较小，又与独立悬挂相配合，致使驱动车轮与地面的接触情况及对各种地形的适应性比较好，由此可大大地减小汽车在不平路面上行驶时的振动和车厢倾斜，提高汽车的行驶平顺性和平均行驶速度，减小车轮和车桥上的动载荷及零件的损坏，提高其可靠性及使用寿命。

但是，由于断开式驱动桥及与其相配的独立悬挂的结构复杂，故这种结构主要见于对行驶平顺性要求较高的一部分轿车及一些越野汽车上，且后者多属于轻型以下的越野汽车或多桥驱动的重型越野汽车。

3）多桥驱动的布置

为了提高装载量和通过性，有些重型汽车及全部中型以上的越野汽车都是采用多桥驱动，常采用的有4×4、6×6、8×8等驱动型式。

在多桥驱动的情况下，动力经分动器传给各驱动桥的方式有两种。

相应这两种动力传递方式，多桥驱动汽车各驱动桥的布置型式分为非贯通式与贯通式。

前者为了把动力经分动器传给各驱动桥，需分别由分动器经各驱动桥自己专用的传动轴传递动力，这样不仅使传动轴的数量增多，且造成各驱动桥的零件特别是桥壳、半轴等主要零件不能通用。

而对8×8汽车来说，这种非贯通式驱动桥就更不适宜，也难于布置了。

为了解决上述问题，现代多桥驱动汽车都是采用贯通式驱动桥的布置型式。

在贯通式驱动桥的布置中，各桥的传动轴布置在同一纵向铅垂平面内，并且各驱动桥不是分别用自己的传动轴与分动器直接联接，而是位于分动器前面的或后面的各相邻两桥的传动轴，是串联布置的。

汽车前后两端的驱动桥的动力，是经分动器并贯通中间桥而传递的。

其优点是，不仅减少了传动轴的数量，而且提高了各驱动桥零件的相互通用性，并且简化了结构、减小了体积和质量。

这对于汽车的设计（如汽车的变型）、制造和维修，都带来方便。

本次设计的是轻型客车的后驱动桥，由于普通的非断开式驱动桥结构简单、造价低廉、工作可靠，故采用此种形式较为适宜。

第3章

驱动桥主减速器设计

3.1主减速器简介

主减速器的功用是将传动轴输入的转矩增大并相应降低转速，以及当发动机纵置时具有改变转矩旋转方向的作用。

3.2主减速器的结构形式

主减速器的结构型式，主要是根据其齿轮类型、减速形式以及主动齿轮、从动齿轮的支承形式和主减速器的减速形式的不同而异。

3.3主减速器的齿轮类型

主减速器齿轮主要有弧齿锥齿轮、双曲面齿轮、圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等型式。

图3-1主减速器双曲面锥齿轮传动形式

a）弧齿锥齿轮传动b）双曲面齿轮传动c）圆柱齿轮传动d）蜗轮蜗杆传动

本次设计采用双曲面锥齿轮（如图3-1b）的主、从动齿轮的轴线相互垂直但不相交。

双曲面齿轮有如下优点：

（1）由于存在偏移距，双曲面齿轮副使其主动齿轮的大于从动齿轮的，这样同时啮合的齿数较多，重合度较大，不仅提高了传动平稳性，而且使齿轮的弯曲强度提高约30%。

（2）双曲面齿轮传动的主动齿轮直径及螺旋角都较大，所以相啮合齿轮的当量曲率半径较相应的螺旋锥齿轮的大，其结果使齿面的接触强度提高。

（3）双曲面主动齿轮的变大，则不产生根切的最小齿数可减少，故可选用较