载货汽车驱动桥的设计说明书(定稿)(共49页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上学士学位毕业论文载货汽车驱动桥设计学生姓名：指导教师：所在学院：专 业： 中国大庆2013 年 6 月摘要本说明书阐述的内容是关于低速载货汽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，采用的是螺旋锥齿轮啮合传动，尽量的简化结构，缩减尺寸，有效的利用

2、空间，充分减少材料浪费，减轻整体质量。由于是轻型货车，主要是在路面较好的条件下行驶，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、半轴和桥壳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。最后，根据所选参数绘制工程图。关键词：驱动桥 主减速器 设计 参数选择AbstractThis manual describes the content of the assembly process of analysis and design of low-speed truck drive axle. Drive axle is an import

3、ant part of the vehicle driving system, its basic function is to increase the drive shaft or transmission came directly from the torque, the torque distribution to the left, right and left, right wheel, to drive the wheels with the car driving kinematics required differential function. So the design

4、 quality is directly related to vehicle performance. So in the design process, the designer in the rigorous and serious attitude design. In the part of demonstration program, the drive axle and its assembly structure form selection for specific instructions. This design uses a single-stage reducer,

5、adopts the meshing of spiral bevel gears, it can simplify the structure, reduce the size, effective space utilization, to reduce material waste, to reduce the overall quality. Because it is a light truck, is running in good condition under the road, so there is no use differential lock. In the desig

6、n calculation and strength check parts, parameters of the main reducer driven important parts of gear, gear, axle and axle housing, made a choice. At the same time also to several parts above the necessary to check the calculation.Finally,I draw. the Engineering drawings according to the selected pa

7、rameterKeywords：Drive axle;The main reducer;Design;Parameter selection.目录专心-专注-专业1 绪论1.1 本课题研究的目的和意义随着时代的发展，汽车的作用日益明显，已成了我们生活比不缺少的工具。汽车发展程度也成为衡量一个国家工业发展程度的重要标志。汽车不仅作为一种代步工具，同时它在运输业中也有着非常重要的地位，特别是在一些短途运输中。因此载货汽车的发展也非常迅速，载货汽车总的分为重型和轻型两种。汽车驱动桥在汽车的各种总成中是涵盖机械零件、部件、分总成等的品种最多的总成。例如，驱动桥一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和桥壳

8、组成。由此可见，汽车驱动桥设计涉及的机械零部件及元件的品种极为广泛，对这些零部件、元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。并且随着近年来油价的上涨，汽车的运输成本也越来越高，因此在保证汽车的动力性的前提下，提高其燃油经济性也变得非常重要。为了降低油耗，不仅要在发动机的环节上节油，而且也需要从传动系中减少能量的损失。这就必须在发动机的动力输出之后，在从发动机传动轴驱动桥这一动力输送环节中寻找减少能量在传递的过程中的损失。在这一环节中，发动机是动力的输出者，也是整个机器的心脏，而驱动桥则是将动力转化为能量的最终执行者。因此，在发动机相同的情况下，采用性能优良且与发动机匹配性比较高的驱

9、动桥便成了有效节油的措施之一。同时，人们对于汽车的行驶平顺性、操作稳定性和平均行驶速度有了更高的要求，这都和汽车驱动桥的选择有着非常重要的关系。综上所述，通过对汽车驱动桥的学习和设计，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。1.2 驱动桥的发展现状我国正在大力发展汽车产业，采用后轮驱动桥的汽车平衡性和操作性都将会有很大的提高。后轮驱动的汽车加速时，牵引力将不会由前轮发出，所以在加速转弯时，司机就会感到有更大的横向握持力，操作性能好。维修费用低也是后轮驱动的一个优点，尽管由于构造和车型的不同，这种费用将会很大的差别。如果变速器出了障碍，对于后轮驱动桥的汽车就不需要进行维修，但

10、是对于前轮驱动的汽车来说也许就有这个必要了，因为这两个部件是坐在一起的。所以后轮驱动必然会使得乘车更加安舒适，从而带来可观的经济效益。国产驱动桥在国内市场占据了绝大部分份额，但仍有一定数量的车桥依赖进口，国产车桥与国际先进水平仍有一定差距。国内车桥长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。实验设备也有差距，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还比较大，归根结底后桥的功用是承载和驱动。在这两方面，今年来出现了一些新的变化

11、。另外，在结构方面，单级驱动桥的使用比例越来越高；技术方面，轻量化、舒适性的要求将逐步提高。总体而言，现在汽车向节能、环保、舒适等方面发展的趋势，要求车桥向轻量化、大扭矩、低噪声、宽速比、寿命长和低生产成本。目前，国内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需求，呈现了明显的产业特点：由进口国外产品向国产化发展，由小作坊向正规化产业化发展，由低端产品向高端产品发展，由引进国外技术向自主研发发展。在技术方面，通过不断提高自身铸锻造技术及工艺水平来保证研发产品制造质量；通过利用先进科学的设计辅助手段来达到设计优化的目的；通过不断学习吸收国外先

12、进的技术逐步实现技术与国际接轨的目标，从而提高产品的核心竞争力；通过运用先进的技术及方法来提高产品的性能，满足市场需求，推进机电一体化进程。1.3 设计内容驱动桥的设计，其主要的研究内容有：（1）研究国内外汽车驱动桥的技术现状、发展趋势以及目前主要存在问题等基本情况，研究各种驱动桥的优缺点、使用情况、结构特点及其基本的原理等内容；（2）驱动桥结构方案的分析、选择与匹配；（3）主减速器的设计，包括结构形式的对比与选择、主要参数的选择；（4）差速器的设计，包括结构形式的对比与选择、主要参数的选择；（5）驱动桥桥壳以及强度的分析；（6）驱动桥总成及部分零部件工程图的绘制。1.4 设计背景本次设计的任

13、务是货车驱动桥的设计,对于一些参数的选择，本设计参照东风 劲诺卡车。技术参数：发动机最大功率: 发动机最大转矩 装载质量 汽车总质量 最大车速 轮胎 规格： 9.00-202 总体方案论证2.1 驱动桥概述驱动桥处于动力传动系的末端，是汽车传动系的重要组成部分，一般由主减速器、差速器、半轴和桥壳等组成。其功用是：将万向传动装置传来的发动机转矩通过主减速器、差速器、半轴等传到驱动车轮，实现降速增矩；通过主减速器圆锥齿轮副改变转矩的传递方向；通过差速器实现两侧车轮差速的作用，必要时保证内、外车轮以不同的转速转向；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，以及制动力矩和反作用力矩等。驱

14、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。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

15、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。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

16、套管作相应摆动。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44、66、88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88汽车来说，这种非贯通式驱动桥就更不适宜，也难于布置了。2.2 方案选择对几种驱动桥的布置形式进行比较，考虑几种布置形式的优缺点及实用性，本设

17、计选择普通非断开式驱动桥。驱动桥采用普通非断开式驱动桥。因为它结构简单、造价低廉、工作可靠，广泛应用于各种载货汽车。它的特点是桥壳是一根支撑在左、右驱动车轮上的刚性空心梁，而齿轮及半轴等所有的传动机件都装在其中。这虽然使汽车的簧下质量增大，但是鉴于上述的优点，可在驱动桥的主减速器以及驱动桥桥壳上优选以减轻质量，这样可弥补不足。如主减速器的型式（单级主减速器）、减速器壳的材料（高强度的球墨铸铁代替普通的可锻造铸铁来铸造减速器壳）以及桥壳的形式（采用钢板冲压焊接的整体式桥壳及钢管扩制的整体式桥壳）。2.3 设计的要求本设计是在保证动力性好的前提下，提高燃油经济性、汽车平顺性和汽车操纵稳定性的轻型载

18、货汽车。设计驱动桥时应当满足如下基本要求：（1）选择适当的主减速比，以保证汽车在给定的条件下具有最佳的动力性和燃油经济性。（2）外廓尺寸小，保证汽车具有足够的离地间隙，以满足通过性的要求。（3）齿轮及其它传动件工作平稳，噪声小。（4）在各种载荷和转速工况下有较高的传动效率。（5）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。（6）与悬架导向机构运动协调。结构简单，加工工艺性好，制造容易，维修，调整方便。3 主减速器设计3.1 主减速器概述主减速器是汽车传动系中减小转速、增大扭矩的主

19、要部件，它是依靠齿数少的锥齿轮带动齿数多的锥齿轮。对发动机纵置的汽车，其主减速器还利用锥齿轮传动以改变动力方向。由于汽车在各种道路上行使时，其驱动轮上要求必须具有一定的驱动力矩和转速，在动力向左右驱动轮分流的差速器之前设置一个主减速器后，便可使主减速器前面的传动部件如变速器、万向传动装置等所传递的扭矩减小，从而可使其尺寸及质量减小、操纵省力。驱动桥中主减速器、差速器设计应满足如下基本要求：（1）所选择的主减速比应能保证汽车既有最佳的动力性和燃料经济性。（2）外型尺寸要小，保证有必要的离地间隙；齿轮其它传动件工作平稳，噪音小。（3）在各种转速和载荷下具有高的传动效率；与悬架导向机构与动协调。（4

20、）在保证足够的强度、刚度条件下，应力求质量小，以改善汽车平顺性。（5）结构简单，加工工艺性好，制造容易，拆装、调整方便。3.2 主减速器结构方案分析3.2.1主减速器齿轮类型在现代汽车驱动桥上，主减速器采用的最广泛的是“格里森”制或“奥利康”制的螺旋锥齿轮和双曲面齿轮。在双级主减速器中，通常还要加一对圆柱齿轮（多采用斜齿圆柱齿轮，少数采用直齿或人字形齿轮圆柱齿轮）或一组行星齿轮。在论辩减速器中则常采用普通平行轴式布置的斜齿轮圆柱齿轮传动或行星齿轮传动。在某些公共汽车、无轨电车和超重型汽车的主减速器上，有时也采用涡轮传动。螺旋锥齿轮 其主、从动齿轮轴线相较于一点。交角可以是任意的但在绝大多数的汽

21、车驱动桥上，主减速齿轮副都是采用90交角的布置。由于齿轮面重叠的影响，至少有两对以上的轮齿同时啮合，因此，螺旋锥齿轮能承受最大的负荷。加之其轮齿不是在齿的全场上同时啮合，而是逐渐地由齿的一段连续儿平稳地转向另一端使得其工作平稳，即使在高速运转时，噪声和振动也是很小的。双曲面齿轮 其主、从动齿轮轴线不想交而呈空间交叉。其空间交叉角（即将以周线评议，使之与另一轴线相交的交角）也都是采用90。主动齿轮轴相对于从动齿轮齿轮轴有向上或向下的偏移，称为上偏置或下偏置。螺旋锥齿轮由于齿轮副的轴线相交而使得主、从动齿轮的螺旋角相等的情况不同，双面曲面齿轮的偏移距使得其主动齿轮的螺旋角大于从动齿轮螺旋角。如果保

22、持两种传动的主动齿轮直径一样，则双曲面从动齿轮的直径比螺旋锥齿轮的要小，这对于主减速比大于4.5的传动有其优越性。由于双曲面主动齿轮螺旋角的增大，还导致其进入啮合的平均齿数要比螺旋锥齿轮相应的齿数多，因而双曲面齿轮传动比螺旋锥齿轮传动工作得更加平稳，无噪声，强度也高。（b）（a）图3-1 螺旋锥齿轮和双曲面齿轮(a) 螺旋锥齿轮 (b) 双曲面齿轮3.2.2主减速器减速形式主减速器的减速型式可分为单级减速、双级减速、双速减速、单极贯通、双极贯通、单极或双极减速配以轮边减速等。减速型式的选择与汽车的类型及使用条件有关，有时也与制造厂已有的产品系列及制造条件有关，但它主要取决于由动力性、燃料经济性

23、等整车性能所要求的主减速比的大小及驱动桥下的离地间隙；驱动桥的数目及布置型式等。若仅就主减速比的大小对选择减速型式的影响而言，通常减速型式的影响而言，通常，当主减速比(对于贯通式驱动桥)时，应采用单极减速；当时，可采用双级减速；当且要求有较大的离地间隙时，需配以轮边减速。影响减速形式选择的因素有汽车类型、使用条件、驱动桥处的离地间隙、驱动桥数和布置形式以及传动比，其中的大小影响汽车的动力性和经济性。单级主减速器由于单级主减速器具有结构简单、体积及质量小且制造成本等优点，因此广泛用于主减速比的各种中、小型汽车上。例如，轿车、轻型卡车都是采用单级主减速器，大多数的中型载货汽车也采用这种形式。一般轿

24、车的主减速比为，而多数装有单级主减速器的载货汽车的主减速比选为单级主减速器都是采用一对螺旋锥齿或双曲面齿轮，也可采用蜗轮传动减速。单级主减速器的结构型式，尤其是其齿轮的支承型式和拆装方法，与桥壳的结构型式密切相关。根据桥壳结构型式的不同，单级主减速器又有以下四种典型结构。（1）采用组合式桥壳的单级主减速器在某些小型汽车上，有时采用结构简单、质量小、造价低的组合式桥壳单级主减速器。其主减速器壳与桥壳铸成一个整体，主动锥齿轮轴承与差速器轴承都直接支承在与桥壳连成一体的主减速器壳上，因此其支承刚度大，有利于齿轮的正确啮合。（2）采用对分式桥壳的单级主减速器这种结构仅见于中、小型汽车上。这种减速器桥壳

25、的中间部分同时也是主减速器壳，它由一个纵向合面将其分为左右两部分，并由在接合面处的一圈螺栓联接成一个整体。（3）采用整体式桥壳的单级主减速器其主减速器壳是与桥壳分开的，主减速器的全部零件都装在主减速器上，然后将其作为一个已安装、调整好的独立总成而插入整体式桥壳内。双级主减速器双级主减速器由两级齿轮减速器组成，结构复杂、质量加大，制造成本也显著增加，因此仅用于主减速比较大()且采用单级减速不能满足既定的主减速比和离地间隙要求的重型汽车上。以往在某些中型载货汽车上虽有采用，但在新设计的现代中型载货汽车上已很少见。这是由于随着发动机功率的提高、车辆整备质量的减小以及路面状况的改善，中等以下吨位的载货

26、汽车往具有更高车速的方向发展，因而需采用较小主减速比的缘故。对于载荷及道路状况变化大、使用条件非常复杂的重型载货汽车来说，要想选择一种主减速比来使汽车在满载甚至牵引井爬陡坡或通过坏路面时具有足够的动力性，而在平直而良好的硬路面上单车空载行驶时又有较高的车速和满意的娥料经济性，是非常困难的。为了解决这一矛盾，提高汽车对各种使用条件的适应性，有的重型汽车采用具有两种减速比并可根据行驶条件来选择档位的双速主减速器。它与变速器各档相配合，就可得到两倍于变速器的档位。显然，它比仅仅在变速器中设置超速档，即仅仅改变传动比而不增加档位数，更为有利。当然，用双速主减速器代替半衰期的超速档，会加大驱动桥的质量，

27、提高制造成本，并要增设较复杂的操纵装置，因此它有时被多档变速器所代替单级贯通式主减速器。3.2.3方案选择通过考虑驱动桥的设计要求及经济性，经方案论证，本设计主减速器采用螺旋锥齿轮单级主减速器。图3-2 螺旋锥齿轮传动3.3 主减速器主、从动锥齿轮的支承方案主减速器中心必须保证主从动齿轮具有良好的啮合状况，才能使它们很好地工作。齿轮的正确啮合，除了与齿轮的加工质量装配调整及轴承主减速器壳体的刚度有关以外，还与齿轮的支承刚度密切相关。3.3.1 主动锥齿轮的支承(b)跨置式支承(a)悬臂式支承图3-3 主动锥齿轮支承形式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(如图3-2)。查阅资料

28、、文献，经方案论证，采用跨置式支承结构（如图(b)示）。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1/51/7。齿轮承载能力较悬臂式可提高左右。装载质量为以上的汽车主减速器主动齿轮都是采用跨置式支承。本课题所设计的货车装载质量为，所以选用跨置式。3.3.2 从动锥齿轮的支承从动锥齿轮采用圆锥滚子轴承支承（如图3-3示）。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。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肋以增强支承稳定性，应

29、不小于从动锥齿轮大端分度圆直径的。为了使载荷能均匀分配在两轴承上，应是等于或大于。图3-4 从动锥齿轮支撑形式3.4 主减速器锥齿轮设计主减速比、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。3.4.1 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料经济性都有直接影响。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。可利用在不同下的功率平衡来研究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

30、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及其转速的情况下，所选择的值应能保证这些汽车有尽可能高的最高车速。这时值应按下式来确定： (3.1)式中:车轮的滚动半径，；变速器量高档传动比，。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，一般选择比上式求得的大，即按下式选择： （3.2）式中：分动器或加力器的高档传动比轮边减速器的传动比。根据所选定的主减速比值，就可基本上确定主减速器的减速型式（单级、双级等以及是否需要轮边减速器），并使之与汽车总布置所要求的离地间隙相适应。把,代入（3.2）计算出 3.4.2 主从动齿轮转矩计算从动锥齿轮计算转矩 (3.3)式中：-

31、计算转矩，；-发动机最大转矩；-计算驱动桥数，；-分动器传动比，；-主减速器传动比，；-变速器传动效率，；-液力变矩器变矩系数，;-由于猛接离合器而产生的动载系数，；-变速器最低挡传动比，。代入式（3.3），有：主动锥齿轮转矩：3.4.3 主减速器锥齿轮的主要参数选择（1）主、从动锥齿轮齿数和选择主、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在货车主减速器中，小齿轮齿数不小于8。初定主动齿轮齿数，从动齿轮齿数，（38有公约数）。（2）主、从动锥齿轮齿形参数计算从动锥齿轮分度圆直径 取齿轮端面模数 取主从动锥齿轮齿面宽度取（3）螺旋锥齿轮参

32、数计算方法和计算结果，结果见表3-1.表3-1 螺旋锥齿轮的几何尺寸计算表序号项目计算公式计算结果1主动齿轮齿数2从动齿轮齿数3端面模数4齿面宽5齿工作高6齿全高7轴交角8节圆直径续表3-1序号项目计算公式计算结果9节锥角10节锥距11周节12齿顶高13齿根高14径向间隙15齿根角16面锥角17根锥角18外圆直径19螺旋方向主动齿轮为左旋，从动齿轮为右旋20旋转方向向齿轮背面看去，主动齿轮为顺时针，从动齿轮为逆时针（4）中点螺旋角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。货车选用较小的值以保证较大的，使运转平稳，噪音低。取。（5）法向压力角法向压力角大一

33、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，一般选用。3.5 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：（1）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。（2）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。（3）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。（4）选择合金材料是，尽量少用含镍、铬呀的材料，而

34、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16SiMn2WMoV。渗碳合金钢的优点是表面可得到含碳量较高的硬化层（一般碳的质量分数为0.17%0.23%），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。由于钢本身有较低的含碳量，使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

35、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，作厚度为0.0050.020mm的磷化处理或镀铜、镀锡处理。对齿面进行应力喷丸处理，可提高25%的齿轮寿命。对于滑动速度高的齿轮，可进行渗硫处理以提高耐磨性。3.6 主减速器锥齿轮的强度计算3.6.1 单位齿长圆周力按发动机最大转矩计算时 (3.4)式中：变速器传动比，常取一挡传动比，；主动锥齿轮中点分度圆直径mm；其它符号同前；将各参数代入式（3.4），有：由于，锥齿轮的表面耐磨性满足要求。3.6.2 齿轮弯曲强度锥齿轮轮齿的齿根弯曲应力为： (3.5)式中：锥齿轮轮齿的齿根弯曲应力，M

36、Pa；T齿轮的计算转矩，；过载系数，一般取1；尺寸系数，0.772；齿面载荷分配系数，悬臂式结构，；质量系数，取1；所计算的齿轮齿面宽；所讨论齿轮大端分度圆直径；齿轮的轮齿弯曲应力综合系数，取，；图3-5 弯曲计算用综合系数对于主动锥齿轮， ；从动锥齿轮，；将各参数代入式（3.5），有：主动锥齿轮：从动锥齿轮：由于主、从动锥齿轮的，轮齿弯曲强度满足要求。3.6.3 轮齿接触强度锥齿轮轮齿的齿面接触应力为： (3.6)式中：锥齿轮轮齿的齿面接触应力，MPa；D1主动锥齿轮大端分度圆直径，；b主、从动锥齿轮齿面宽较小值，b=51mm；齿面品质系数，；综合弹性系数，；尺寸系数，；主动锥齿轮计算转矩；

37、齿面接触强度的综合系数，；图3-6 接触强度计算综合系数选择同前。将各参数代入式 （3.6），有：由于，轮齿接触强度满足要求。3.7 主减速器圆锥滚子轴承的计算3.7.1 锥齿轮齿面上的作用力锥齿轮在工作过程中，相互啮合的齿面上作用有一法向力。该法向力可分解为沿齿轮切线方向的圆周力、沿齿轮轴线方向的轴向力以及垂直于齿轮轴线的径向力。（1）齿宽中点处的圆周力F (3.7)式中：用在该齿轮上的转矩。主动齿轮的转矩；从动齿轮齿宽中点处的分度圆直径。由式（3.8）确定，即 (3.8)式中：从动齿轮大端分度圆直径；从动齿轮齿面宽；从动齿轮节锥角；将各参数代入式(3.8)，有：将各参数代入式(3.7)，有

38、：对于弧齿锥齿轮副，作用在主、从动齿轮上的圆周力是相等的。（2）锥齿轮的轴向力和径向力主动齿轮的螺旋方向为左；旋转方向为顺时针，作用在主动锥齿轮齿面上的轴向力和径向力分别为 (3.9) (3.10)将各参数分别代入式(3.9) 与式(3.10)中，有：从动锥齿轮齿面上的轴向力和径向力分别为 (3.11) (3.12)将各参数分别代入式(3.11) 与式(3.12)中，有：3.7.2 锥齿轮轴承的载荷计算当锥齿轮齿面上所受的圆周力、轴向力和径向力计算确定后，根据主减速器齿轮轴承的布置尺寸，即可求出轴承所受的载荷。图3-7为单级主减速器的跨置式支承的尺寸布置图: 图3-7 单级主减速器轴承布置尺寸

39、其尺寸为：a=48mm，b=24mm，c=92mm，d=61mm，e=41,由主动锥齿轮齿面受力简图（图3-7所示），得出各轴承所受的径向力和轴向力：轴承A、B径向力 (3.13) (3.14)轴向力 (3.15)将各参数代入式（3.13）、（3.14）与（3.15），有：,轴承C径向力 (3.16)轴向力 (3.17)将各参数代入式（3.16）与（3.17），有：轴承D径向力 (3.18)轴向力 (3.19)将各参数代入式（3.18）与（3.19），有：3.7.3 主减速器轴承的当量载荷计算（1）计算当量动载荷按当量转矩求出轴承的径向载荷及轴向载荷以后，即可按下式求轴承的当量载荷： (3.2

40、1)式中：径向系数；轴向系数。锥齿轮圆锥滚子轴承值为0.36，故，由此得。另外查得载荷系数将各参数代入式（3.21）中，有：（2）轴承的选择轴承应有的基本额定动负荷 (3.22)式中：温度系数，查文献4，得；滚子轴承的寿命系数，查文献4，得；轴承转速，；轴承的预期寿命，。将各参数代入式（3.22）中，有；初选轴承型号查阅资料，初步选择的圆锥滚子轴承。验算圆锥滚子轴承的寿命 (3.23)将各参数代入式（3.23）中，有：所选择圆锥滚子轴承的寿命低于预期寿命，故选轴承,经检验能满足。轴承、轴承、轴承、强度都可按此方法得出，其强度均能够满足要求。3.8 主减速器的润滑主加速器及差速器的齿轮、轴承以及

41、其他摩擦表面均需润滑，其中尤其应注意主减速器主动锥齿轮的前轴承的润滑，因为其润滑不能靠润滑油的飞溅来实现。为此，通常是在从动齿轮的前端靠近主动齿轮处的主减速壳的内壁上设一专门的集油槽，将飞溅到壳体内壁上的部分润滑油收集起来再经过近油孔引至前轴承圆锥滚子的小端处，由于圆锥滚子在旋转时的泵油作用，使润滑油由圆锥滚子的下端通向大端，并经前轴承前端的回油孔流回驱动桥壳中间的油盆中，使润滑油得到循环。这样不但可使轴承得到良好的润滑、散热和清洗，而且可以保护前端的油封不被损坏。为了保证有足够的润滑油流进差速器，有的采用专门的倒油匙。为了防止因温度升高而使主减速器壳和桥壳内部压力增高所引起的漏油，应在主减速

42、器壳上或桥壳上装置通气塞，后者应避开油溅所及之处。加油孔应设置在加油方便之处，油孔位置也决定了油面位置。放油孔应设在桥壳最低处，但也应考虑到汽车在通过障碍时放油塞不易被撞掉。4 差速器设计4.1 差速器概述汽车在行使过程中，左右车轮在同一时间内所滚过的路程往往是不相等的，左右两轮胎内的气压不等、胎面磨损不均匀、两车轮上的负荷不均匀而引起车轮滚动半径不相等；左右两轮接触的路面条件不同，行使阻力不等等。这样，如果驱动桥的左、右车轮刚性连接，则不论转弯行使或直线行使，均会引起车轮在路面上的滑移或滑转，一方面会加剧轮胎磨损、功率和燃料消耗，另一方面会使转向沉重，通过性和操纵稳定性变坏。为此，在驱动桥的

43、左右车轮间都装有轮间差速器。差速器是个差速传动机构，用来在两输出轴间分配转矩，并保证两输出轴有可能以不同的角速度转动，用来保证各驱动轮在各种运动条件下的动力传递，避免轮胎与地面间打滑。差速器按其结构特征可分为齿轮式、凸轮式、蜗轮式和牙嵌自由轮式等多种形式。4.2 差速器结构形式选择差速器用来在两输出轴间分配转矩，并保证两输出轴有可能以不同角速度转动。差速器按其结构特征可分为齿轮式、凸轮式、蜗轮式和牙嵌自由轮式等多种形式。汽车上广泛采用的差速器为对称锥齿轮式差速器，具有结构简单、质量较小等优点，应用广泛目前常见的防滑差速器有强制锁止式差速器、滑块凸轮式差速器、摩擦片式自锁差速器等、牙嵌式自由轮式差速器、托森差速器和粘性联轴差速器等（1）强制锁止式差速器强制锁止式差速器是由驾驶员控制起作用的，在汽车仪表盘上设有信号装置。当按电钮接合差速锁时，亮起红灯信号，以提醒驾驶员注意，汽车驶入好路面后应及时摘下差速锁。差速锁一分离，红灯即熄灭。强制锁止式差速锁结构简单，易于制造。但操纵不便，一般要在停车时进行；而且如果过早接上或过晚摘下差速锁，亦即在好路段上左、右车轮仍刚性连接，则将产生无差速器情况下出现的一系列问题。（2）摩擦片式自锁差速器摩擦片时自锁差速器可以依靠机械结构实现差速器的内摩擦力矩的自动调整，限制