某运动型轿车驱动桥整体设计.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流某运动型轿车驱动桥整体设计.精品文档.某运动型轿车驱动桥整体设计The driving axle devise of sport car总计 毕业设计(论文) X 页 表 格 X 个插 图 X 幅摘要驱动桥是车辆四大总成之一的地盘系统的重要组成部分,人们开始对汽车的操纵稳定性、行驶平顺性、平均行驶速度和燃油经济型有更高的要求,这都和汽车驱动桥设计和选择有着非常紧密的关系。采用传动效率较高的单级减速驱动桥已经成了未来汽车的发展方向。参照传统驱动桥的设计方法并结合现代设计思路进行了某运动型轿车驱动桥的整体设计,首先确定主要零部件的结构型式以及主要
2、设计参数;然后参考类似驱动桥的结构,确定出总体设计方案;最后对支承轴承进行了寿命校核对以及对主,从动锥齿轮,差速器圆锥行星齿轮,半轴齿轮,半浮式半轴和钢板冲压焊接整体式桥壳的强度进行校核。校核合格后,用AutoCAD制图软件,绘制三件主要零件图和一张装配图。关键词: 驱动桥 弧齿锥齿轮 单级减速桥AbstractDrive axle is an important part of chassis systems, people aspire after the vehicle ride comfort, handling stability and average speeds get hig
3、her requirements, all this may come ture depend on the choice of the kind of driving axle. The single reduction driving axle of high transmission efficiency has become the future direction of the cars development. According to the traditional transaxle design method and design of the whole bridge dr
4、iving a sports car with the modern design idea, structure first to identify the main components and the main design parameters; and the reference to the similar driving axle structure, determine the overall design program; finally, a driven bevel gear, differential planetary gear cone, half shaft ge
5、ar, check full floating axle and integral bridge shell strength and the life of supporting bearing. After passing the check, with the AutoCAD drawing software, drawing three major part drawing and assembly drawing a picture.Key words: drive axle;single reduction final drive ;the spiral bevel gear 目
6、录摘要IABSTRACTII第一章前言11.1 选题的依据及课题的意义11.2 研究概况及发展趋势综述1第二章 驱动桥结构方案分析3第三章 主减速器设计 43.1 主减速器的结构形式43.1.1 主减速器的齿轮类型43.1.2 主减速器的减速形式43.1.3 主减速器主,从动锥齿轮的支承形式43.2 主减速器基本参数的选择与设计计算53.2.1 主减速比确定53.2.2 主减速器计算载荷的确定63.2.3 主减速器锥齿轮基本参数的选择83.2.4 主减速器圆弧锥齿轮的几何尺寸计算103.2.5 主减速器圆弧锥齿轮的强度计算113.2.6 主减速器齿轮的材料及热处理163.2.7 主减速器轴承的
7、计算16第四章 差速器设计234.1 对称式圆锥行星齿轮差速器的结构234.2 对称式圆锥行星齿轮差速器的设计234.2.1 差速器齿轮的基本参数的选择234.2.2 差速器齿轮的几何计算254.2.3 差速器齿轮的强度计算27第五章 驱动半轴的设计285.1 半浮式半轴计算载荷的确定285.2 半浮式半轴的杆部直径的初选295.3 半轴花键的强度计算295.4 半轴材料选择,与热处理30第六章 驱动桥壳的设计316.1 桥壳的结构形式316.2 桥壳的受力分析与强度计算316.2.1 桥壳的静弯曲应力计算326.2.2 在不平路面冲击载荷作用下的桥壳强度计算336.2.3 汽车以最大牵引力行
8、驶时的桥壳强度计算336.2.4 汽车紧急制动时的桥壳强度计算34结论36参考文献37致谢38第一章前言1.1 选题的依据及课题的意义驱动桥在地盘系统中占有特别重要的位置,驱动桥位于汽车传动系的末端,并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、等传递给驱动轮,实现降低转速、增大转矩。 目前全球汽车保有量已突破10亿辆,中国占据了其中的10%。中国的汽车保有量已经超过日本,成为仅次于美国(2011年2.4亿辆)的世界第二大汽车保有国。业内预计,2020年我国汽车保有量将突破2亿辆1。从宏观政策看,国家一直坚持扩大内需,增大扶持汽车发展的力度政策,一方面坚定取缔一切不合理收费的决心
9、,破除任何形式的行政保护和地方割据。每年以2000亿元的资金投入加速国家“五纵七横”公路干线网的建设,高速公路通车里程达1.9万公里(仅低于美国,跃居世界第二),为汽车市场营造更为宽松的环境,这将为汽车市场带来巨大商机2。近年,我国汽车产业呈现出年平均增长11%以上的强劲势头。在数据上按我国整车年产量250万辆的装车件及社会保有量1500万辆的维修件计,2002的需求量约为:驱动桥400万辆,锥齿轮625万套2。设计出结构简单、工作可靠的、制造成本不高的驱动桥,不仅能大大缩减整车生产的成本,而且可以大大推动汽车经济的发展。1.2 研究概况及发展趋势综述轿车向高速、轻量化发展,对锻件组织性能要求
10、不断提升,原材料化学成分中的金属元素不断增加。大力推广非调制钢应用,节能降耗。汽车轻量化,大力发展有色金属锻件。精密模锻技术持续快速发展,可降低成本60%70%,又能减少或省去切削加工工序3。同时高速公路迅猛发展对汽车通过性的要求降低,驱动桥向单级减速驱动桥发展。单级减速驱动桥是众多驱动桥中结构最为简单的一种,而且其制造工艺简单,成本相对较低,是驱动桥的基本类型。设计出工作可靠、结构简单、制造成本相对较低的驱动桥,能大大降低整车生产的成本,并且可以大大推动汽车经济的发展。所以设计新型的驱动桥成为新的课题。设计驱动桥时应符合如下基本要求:1) 选择合适的主减速比,让汽车在给定的条件下确保有最佳的
11、动力性和燃油经济性。2) 外廓尺寸要小,保证汽车具有充足的离地间隙,以保证通过性的要求。3) 齿轮与其他传动件工作平稳,噪声小。4) 在各种转速载荷和工况下有较大的传动效率。5) 具有充足的刚度和强度,来承受并且传递作用于路面和车身或车架间的各种力和力矩;在这个条件下,尽量降低质量,特别是簧下质量,减小不平路面的冲击载荷,提高汽车的平顺性。6) 与悬架的导向机构的运动相协调。7) 结构相对简单,加工的工艺性好,制造容易,维修,调整方便。在本次设计中采用了AutoCAD制图软件进行了工程图的绘制,运用AutoCAD绘制了主动锥齿轮轴、从动锥齿轮、行星轮轴零件图和装配图,通过对AutoCAD的编辑
12、工具与命令的运用,熟练掌握了AutoCAD大部分使用方法与技巧。 第二章 驱动桥结构方案分析由于要求设计的是运动型轿车整体驱动桥,要设计这样一个级别的驱动桥,一般选用非断开式结构配以非独立悬架,该种形式的驱动桥的桥壳是一根支撑车身重量的刚性空心罐装梁,一般是铸造或钢板冲压而成,主减速器,差速器和半轴等所有传动件都安装在其中,此时驱动车轮,驱动桥都属于簧下质量。驱动桥的结构形式有多种,基本形式有三种如下:1)单级主减速驱动桥。此是驱动桥结构中最简单的一种,是驱动桥的基本形式, 在汽车中占重要地位。2)双级主减速驱动桥。根据发动机特性和汽车使用条件,要求主减速器具有较大的主传动比时,由一对锥齿轮构
13、成的单级主减速器已不能保证足够的离地间隙,这时则需要采用两对齿轮来实现降速的双级主减速器4。综合来说,双级减速桥一般均不作为一种基本型驱动桥来发展,而是作为某一特殊考虑而派生出来的驱动桥存在。3)单级、轮边减速驱动桥。此驱动桥主要满足大减速比,较大的离地间隙。轮边减速驱动桥较为广泛地用于矿山、建筑工地、油田等非公路车与军用车上。综上所述,由于设计的驱动桥为轿车驱动桥,况且随着物流业对车辆性能要求的变化和我国公路条件的改善,单级减速器已经能满足要求,单级驱动桥还有以下几项优点:(l) 单级减速驱动桥结构是驱动桥中最为简单的一种,制造成本较低,工艺简单,而且是驱动桥基本类型;(2) 汽车发动机有向
14、大转矩低速发展的趋势,使得驱动桥向小传动比发展;(3) 随着国内路况的改善,尤其是高速公路的迅猛发展,汽车通过性的要求慢慢降低。因此,单级减速器就能满足通过性;(4) 单级减速的驱动桥产品结构简化,并且机械传动效率提高,易损件少,可靠性提高。单级桥产品的优势为单级桥的发展拓宽了道路。从产品设计的角度看,本次设计就选用单级减速驱动桥。第三章 主减速器设计3.1 主减速器的结构形式主减速器的结构形式主要是根据其减速形式的不同以及齿轮的类型,主动齿轮和从动齿轮的安置方法而异。3.1.1 主减速器的齿轮类型主减速器的齿轮有弧齿锥齿轮,双曲面齿轮,圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形式。弧齿锥齿轮传动的主、从动齿轮的
15、轴线垂直交于一点,可以承受较大的负荷,工作平稳,噪声和振动小。虽然弧齿锥齿轮啮合精度比较敏感,齿轮副的锥顶稍有不吻合就会使工作条件急剧变坏,并加剧齿轮的磨损和使噪声增大,与双曲面锥齿轮相比,具有较高的传动效率。综上,选用弧齿锥齿轮。3.1.2 主减速器的减速形式轿车一般采用单级主减速器,单级减速驱动桥产品的优势:单级减速驱动车桥是驱动桥中结构最简单的一种,制造工艺较简单,成本较低,是驱动桥的基本型,在汽车上占有重要地位。3.1.3 主减速器主,从动锥齿轮的支承形式轿车主动锥齿轮采用悬臂式支承就能满足要求。轴承采用一对圆锥滚子轴承,为了尽可能增加支撑刚度,应使轴承向外,而从动轮上圆锥滚子轴承向内
16、。为了安装方便,主动锥齿轮轴靠近轮齿的一端轴承内径应比另一端轴承内径大。3.2 主减速器基本参数的选择与设计计算主减速器基本参数有主减速比主,从动锥齿轮齿数和,从动锥齿轮大端分度圆的直径,端面模数,主,从动锥齿轮齿面宽和,螺旋方向,中点螺旋角等3.2.1 主减速比确定 (2-1)式中 车轮的滚动半径,此处给定轮胎型号为195/60R14 85H,所以滚动半径为19565%+1425.4/2=294.8mm;igh变速器最高档传动,igh =0.810;把=5200r/n , =180km/h代入上式计算得i=3.961.主、从动锥齿轮齿数和选择主、从动锥齿轮的齿数时应考虑如下因素:1)为了均匀
17、磨合,和之间应防止有公约数。2)为了得到高的轮齿弯曲强度和满足要求的齿面重合度,主、从动齿轮齿数之和应不小于40,而轿车应不小于50。3)为了噪声较小,啮合平稳,具有高的疲劳强度,对于轿车一般不小于9。4)主传动比较大时,尽量取得小一些,以便获得满意的离地间隙。5)对于不同的主传动比,和应有适宜的搭配。根据以上要求参考汽车车桥设计5中表3-10 表3-13取=10 =41 因+=5150 满足要求可反推主传动比=4.103.2.2 主减速器计算载荷的确定1. 按发动机最大转矩和最低挡传动比来确定从动锥齿轮的计算转矩ce (2-2)式中 发动机至所计算的主减速器从动锥齿轮之间的传动系的最低挡传动
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