-
汽车驱动桥设计
车辆工程专业课程设计
学
院
机电工程学院
班
级
12
级车辆
工程
姓
名
黄扬显
学
号
20XX0665130
成
绩
指导老师
卢隆辉
设计课题
某型轻型货车驱动桥设计
20XX
年
11
月
15
日
某型货车驱动桥设计
整车性能参数
驱动形式：
6
×
2
后轮
轴距：
3800mm
轮距前
/
后：
1750/1586mm
整备质量
4310kg
额定载质
量：
5000kg
空载时前轴分配轴荷
45%
，满载时前轴分配轴荷
26%
前
悬
/
后悬：
1270/1915mm
最高车速：
110km/h
最大爬坡度：
35%
长宽高：
6985
、
2330
、
2350
发动机型号：
YC4E140
—
20
最大功率：
/3000rmp
最大转矩：
380N
·
m/1200
～
1400mm
变速器传动比：
倒档传动比：
轮胎规格：
—
20
离地间隙：
>280mm
1
某型货车驱动桥设计
1
总
体
设
计
................
................................
.......
.......3
非
断
开
式
驱
动
桥
..........
....................................3
断
开
式
驱
动<
/p>
桥
...........................
.....................
4
2
主
减<
/p>
速
器
设
计
.........................................
.......
.........4
主
减
速
器
结
构
方
案
分
析
............................................4
螺
旋
锥
齿
轮
传
动
...................
.........................4
主
减
速
器
主
、
从
动
锥
齿
轮
的
支
承
方
案
................................5
主
动
锥
齿
轮
的
支
承
...................
.......................5
从<
/p>
动
锥
齿
轮
的
支
承
..........................................5
主
减
速
器
锥
齿
轮
设
计
..........................................5
主
减
速
比
i0
的
确
定
.........................................6
主
减
速
器
锥
齿
轮
的
主
要
参
数
选
择
< br> ..............................7
主减
速器锥齿轮
的
材
料
....................................
....8
主
减
速
器
锥
齿
轮
的
强
度
计
算
........................................9
单
位
齿
长
圆
周
力
...................
.........................9
齿
轮
弯
曲
强
度
...........................
...................9
轮
齿
接
触
强
度
.................................
............10
主
减
速
器
锥
齿
轮
轴
承
的
设
计
计
算
...................................10
锥
齿
轮
齿
面
上
的
作
用
力
.....................................10
锥
齿
轮
轴
承
的
载
荷
...................
......................11
锥
齿
轮
轴
承
型
号
的
确
定
.....................................13
3
差<
/p>
速
器
设
计
.........................................
.......
..........15
差
速
器
结
构
形
式
选
择
.......
......................................15
< br>普
通
锥
齿
轮
式
差
速
器
齿
轮
设
计
.....................................15
差
速
器
齿
轮
的
材
料
..............................
.................1
7
普
通
锥
齿
轮
式
差
速
器
齿
轮
强
度<
/p>
计
算
.................................18 4
驱动桥壳设
计
..........
......................................
.
.......19
桥
壳
的
结
构
型
式
....................
............................
.19
桥
壳
的
受
力
分
析
及
强
度
计
算
.......................................20
致
谢
..............
..................................
.....
......22
某型货车驱动桥设计
为了减少驱动桥的外轮廓尺寸，主减速器中基本不用直
齿圆锥齿轮而采用螺旋锥齿轮。因为螺旋锥齿轮不发生根切
的最小齿数
比直齿轮的最小齿数少，使得螺旋锥齿轮在同样
的传动比下主减速器结构较紧凑。此外，
螺旋锥齿轮还具有
运转平稳、噪声小等优点，汽车上获得广泛应用。
查阅文献
< br>[1]
、
[2]
，经方案论证，
主减速器的齿轮选用
螺旋锥齿轮传动形式。螺旋锥齿轮传动的主、从动齿轮轴线
垂直相交于一点，齿轮并不同时在全长上啮合，而是逐渐从
一端连续平稳
地转向另一端。
另外，
于轮齿端面重叠的影响，
至少有两对以上的轮齿同时捏合，所以它工作平稳、能承受
较大的负荷、制造也
简单。为保证齿轮副的正确啮合，必须
将支承轴承预紧，提高支承刚度，增大壳体刚度。
主减速器主、从动锥齿轮的支承方案
主动锥齿轮的支
承
主动锥齿轮的支承形式可分为悬臂
式支承和跨置式支
承两种。查阅资料、文献，经方案论证，采用跨置式支承结
构。齿轮前、后两端的轴颈均以轴承支承，故又称两端支承
式。跨置式支承
使支承刚度大为增加，使齿轮在载荷作用下
的变形大为减小，约减小到悬臂式支承的
1
／
30
以下．而
主
动锥齿轮后轴承的径向负荷比悬臂式的要减小至
1/5
～
1/7
。
齿轮承载
能力较悬臂式可提高
10%
左右。
<
/p>
装载质量为
2t
以
上的汽车主减速器主动齿轮都是采用跨置式支承。本课题所
设计的
YC1090
货车装载质量为<
/p>
5t
，所以选用跨置式。
从动锥齿轮的支承
从动锥齿轮采用圆锥滚子轴承支承。为了增加支承刚
度，两轴承的圆锥滚子大端应向内，以减小尺寸
c+d
< br>。为了
使从动锥齿轮背面的差速器壳体处有足够的位置设置加强
< br>肋以增强支承稳定性，
c+d
应不小于从动锥齿轮大端分
度圆
直径的
70%
。为了使载荷能均匀
分配在两轴承上，应是
c
等
于或大于<
/p>
d
。
主减速器锥齿轮设计
主减速比
i0
、
驱动桥的离地间隙和计算载荷，
是主减速
器设计的原始数据，应在汽车总体设计时就确定。
5
某型货车驱动桥设计
主减速比
i0
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料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
i
一起整车动力
计算来确定。可利用在
不同
i0
下的功率平衡田来研究
i0<
/p>
对
汽车动力性的影响。通过优化设计，对发动机与传动系参数
作最佳匹配的方法来选择
i0
值，可使汽车
获得最佳的动力
性和燃料经济性。
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
Pamax
及其转速
np
的情
况下，所选择的
i0
值应能保证这些汽车有尽可能高的最高
车速
vamax
。这时
i0
值应按下式来确定：
i0==3600r/n
110k/m
式中
rr
——车轮的滚动半径，
rr=
igh
——变速器量高档传动比。<
/p>
igh =1
对于其他汽车来说，为了得到足够的功率储备而使最高
车速稍有下降，
i0
一般选择比上式求得的大
10
< br>％～
25
％，
即按下式选择：<
/p>
i0=(~)rrnpvamaxighiFhiLB
式中<
/p>
i
——分动器或加力器的高档传动比
iLB
——轮边减速器的传动比。
根据所选定的主减速比
i0
值，就可基本上确定主减速
器的减速型式，并
使之与汽车总布置所要求的离地间隙相适
应。
把
np=3600r/n , vamax=110km/h
, rr= ,
igh=1
代入
有：
/110k/m
计算出
i0=
从动锥齿轮计算转矩
Tce
kTkiii
η
13801650=demax1f0=
n1
式中：
Tce
—计算转矩，
Nm
；
Tem
ax
—发动机最大转矩；
Temax =380Nm n
—计算驱动
桥数，
1
；
if
—变速器传动比，
if=
；
i0
—主减速器传动比，
i0=
；
η
—变速器传动效率，<
/p>
η
=
；
k
—液力变矩器变矩系数，
K=1
；
Kd
—于猛接离合器而产生的动载系数，
Kd=1
；<
/p>
6
某型货车驱动桥设计
i1
—变速器最低挡传动比，
i1=
；
代入式，有：
Tce
≈
7201 Nm
主动锥齿轮计算转矩
T=12305 Nm
主减速器锥齿轮的主要参数选择
a)
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
。
查阅资料，经方案论证，主减速器的传动比为，初定主
动齿轮齿数
z1=6
，从动齿轮齿数
z2=38
。
b
）主、从动锥齿轮齿形参数计算
按照文献
[3]
中的设计计算方法进行设计和计算，结果
见表
2-1
。
从动锥齿轮分度圆直径
dm2=14310463=
取
dm2=304mm
齿轮端面模数
md2/z2304/388
表
2-1
主、从动锥齿轮参数
参
数
分度圆直径
齿
顶高
齿根高
齿顶圆直径
齿根圆直径
齿顶角
齿根角
θ
f
符
号
d=mz ha=;h2= hf=
da=d+2hacos
δ
df=d-2hfcos
δ
θ
a
64
主动锥齿轮
从动锥齿轮
304 376
270
3
°
21
′
2
°
41
′
90 60
2
°
41
′
3
°
21
′
h2=arctanR
分锥角
δ<
/p>
z1=arctanz214
°
76
°
顶锥角
根锥角
锥距
δ
a
δ
f
R=15
°
41
′
11
°
39
′
132
78
°
21
′
74
°
19
′
132 d 2sin
δ
分度圆齿厚
S= 9 9 7
某型货车驱动桥设计
齿宽
B= 47 47
c
）中点螺旋角
β
弧齿锥齿轮副的中点螺旋角是相等
的。汽车主减速器弧
齿锥齿轮螺旋角的平均螺旋角一般为
35<
/p>
°～
40
°。
货
车选用
较小的
β
值以保证较大的
ε
F
，使运转平稳，噪音低。取
β
=35
°。
d
）法向压力角
α
法向压力角大一些可以增加轮齿强
度，减少齿轮不发生
根切的最少齿数，也可以使齿轮运转平稳，噪音低。对于货
车弧齿锥齿轮，
α
一般选用
20
°。
e)
螺旋方向
从锥齿轮锥顶看，齿形从中心线上半部向左倾斜为左
旋，
向右倾斜为右旋。
主、
从动锥齿轮的螺旋方向
是相反的。
螺旋方向与锥齿轮的旋转方向影响其所受轴向力的方向。当
< br>变速器挂前进挡时，应使主动齿轮的轴向力离开锥顶方向，
这样可以使主、
从动齿轮有分离趋势，
防止轮齿卡死而损坏。
主减速器锥齿轮的材料
驱动桥锥齿轮的工作条件是相当恶劣的，与传动系其它
齿轮相比，具有载荷大、作用时间长、变化多、有冲击等特<
/p>
点。因此，传动系中的主减速器齿轮是个薄弱环节。主减速
器锥齿
轮的材料应满足如下的要求：
<
/p>
a
）具有高的弯曲疲劳强度和表面接触疲劳强度，齿面
高的硬度以保证有高的耐磨性。
b
）齿轮芯部应有适当的韧性以适应
冲击载荷，避免在
冲击载荷下齿根折断。
c
< br>）锻造性能、切削加工性能以及热
处理性能良好，热处理后变形小或变形规律易控
制。
d
）选择合金材料是，尽量少用含镍、铬呀的材料，而
选用含锰、
钒、硼、钛、钼、硅等元素的合金钢。
汽车主减速器锥齿轮与差速器锥齿轮目前常用渗碳合
金钢制造，主要有
20CrMnTi
、
20MnVB
、
20MnTiB
、
22CrNiMo
和
16S
iMn2WMoV
。渗碳合金钢的优点是表面可得到含碳量较
高
的硬化层，具有相当高的耐磨性和抗压性，而芯部较软，
具有良好的韧性。因此，这类材
料的弯曲强度、表面接触强
度和承受冲击的能力均较好。于钢本身有较低的含碳量，使<
/p>
锻造性能和切削加工性能较好。其主要缺点是热处理费用较
高，表
面硬化层以下的基底较软，在承受很大压力时可能产
生塑性变形，如果渗碳层与芯部的含
碳量相差过多，便会引
起表面硬化层的剥落。
为改善新齿轮的磨合，防止其在余
兴初期出现早期的磨
损、擦伤、胶合或咬死，锥齿轮在热处理以及精加工后，作
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