驱动桥毕业设计正文.docx

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1、驱动桥毕业设计正文 摘要 驱动桥作为传动系的主要组成部件之一，尤其对于越野车，车辆的动力性、通过性、安全性更为重要。该设计的研究目的就是为了使其在山地和高原以及平原地带进行行驶、救援及勘探等。因此，该设计论述了高机动越野运输车0.5t驱动桥的结构设计过程，其中主要包括主减速器、差速器和轮边减速器。根据设计参数选择驱动桥的结构形式，然后根据类似驱动桥结构确定出总体设计方案。最后，对主减速器的主、从动锥齿轮、差速器齿轮、轮边减速器及全浮式半轴和驱动桥壳进行强度校核；对支承半轴进行寿命校核。该轮边减速器可通过更换齿轮的的方式来改变传动比，从而较好地适应山地要求。在提供较大传动比的同时，又能增大离地间

2、隙，提高汽车的通过性，并配合轮边减速器的使用。最后确定方案，设计出一个高效、可靠的驱动桥。 关键词：越野车；驱动桥；主减速器；轮边减速器 ABSTRACT Drive axle transmission system as one of the main components, especially for off-road vehicles, the vehicles power, by nature, safety is more important.This design research purpose is to make it in the hills and plains of

3、the plateau and driving, rescue and exploration.Therefore, this design discusses high-mobility off-road vehicle structure design of 0.3 t driving axle process which include main reducer, differential and wheel edges reducer.According to the structure of the drive axle design parameters selection, th

4、en according to similar forms of driving axle structure determine the overall design scheme.Finally, the main reducer Lord, driven bevel gear, differential gears, wheel edges reducer and complete floating half axle and driving axle shell check intensity; Life for supporting half shaft dynamicrigidit

5、y.This wheel edges of gear reducer can by changing the way to change gear ratios, thus better meet the mountain requirements.In provide larger ratio, and meanwhile increases ground clearance is achieved, making cars through sex, and the use of speed reducer with wheel edges.The final determination s

6、cheme, design a more efficient and reliable driving axle. Key Words：suvs；axles；main reducer；wheel edges reducer 目录 摘要 . I ABSTRACT . II 1引言 . (1) 1.1设计题目的来源和意义 (1) 1.2高机动越野车的发展及车结构的特点 (2) 2 驱动桥结构方案分析 (3) 3 主减速器的方案论证 (4) 3.1主减速器的结构形式的选择 (4) 3.1.1 主减速器的齿轮类型选择 (4) 3.1.2 主减速器的减速形式选择 (6) 3.1.3 主减速器主、从动锥齿

7、轮的支承型式 (8) 3.2 主减速器基本参数的选择与计算载荷的确定 (10) 3.2.1主减速器齿轮计算载荷的确定 (10) 3.2.2主减速器齿轮基本参数的确定 (10) 3.3主减速器锥齿轮强度的计算 (12) 3.3.1单位齿长上的圆周力 (12) 3.3.2轮齿的弯曲强度计算 (13) 3.3.3轮齿的接触强度计算 (14) 3.4主减速器轴承的计算 (15) 3.4.1锥齿轮的轴向力和径向力计算 (15) 3.4.2锥齿轮轴承的载荷计算与轴承强度校核 (15) 3.4.3主减速器齿轮的材料及热处理 (18) 4 差速器总成的设计 (19) 4.1差速器结构形式选择 (19) 4.2

8、差速器齿轮主要参数选择 (20) 4.3差速器齿轮强度计算 (22) 5 半轴的设计 (23) 5.1半轴的形式选择 (23) 5.2半轴的结构设计和校核、材料选择 (24) 5.2.1 半轴的结构设计与校核 (24) 5.2.2 半轴的材料选择 (25) 6 驱动桥壳选择 (25) 7 轮边减速器的设计 (26) 7.1 中心距的初步确定 (27) 7.2 齿轮模数的初步确定 (27) 7.3 确定齿轮中心距 (27) 7.4 尺宽 (27) 7.5 齿轮模数的确定 (28) 7.6 确定齿轮几何尺寸 (28) 7.7 选择材料及确定许用应力 (29) 7.8 计算齿轮的接触强度 (29)

9、8 轴的结构设计 (30) 8.1估算轴的直径： (30) 8.2轴的强度校核 (30) 8.3轴承的选择 (31) 8.4减速器壳体 (32) 结论 (33) 参考文献 (34) 致谢 (35) 1引言 1.1设计题目的来源和意义 山地33%，高原26%，盆地19%，平原12%,这是我国的地形分布。可以看出，平原在我国只占十分之一多点，大部分都是山地跟高原，普通运输车是很难在上面行驶的；石油跟煤矿的勘探之路也是很难通过的；当发生地震或泥石流、山体滑坡等地质灾害时会有很多公路的要道被石块掩埋而使救援行动遭到很大的阻碍；我国军队的现代化装备也需要一种能提高机动性的越野车，所以设计一辆高机动越野运

10、输车是非常有必要性的。西方部分国家已经开发并使用与军事、农业、抢险救灾、石油勘探这些一般运输车不能做到的地方上。 驱动桥是汽车传动系中主要部件之一。它由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳组成，保证当变速器置于最高挡时，在良好的道路上有足够的牵引力以克服行驶阻力和获得汽车的最大车速，这主要取决于驱动桥主减速器的传动比。虽然在汽车总体设计时，从整车性能出发确定壳主减速器的传动比，然而用什么型式的驱动桥，什么结构的减速器和差速器等在驱动桥设计时要具体考虑的；绝大多数发动机在汽车上时纵置的，为使扭矩传给车轮，驱动桥必须改变扭矩方向，同时根据车辆的具体要求解决左右车轮的扭矩分配，如使多轴驱动的汽车

11、亦同时要考虑各轴之间的扭矩分配问题；整体式驱动桥一方面需要承担汽车的载荷，另一方面车轮上的作用力及传递扭矩所产生的反作用力矩皆由驱动桥承担，所以驱动桥的零件必须具有足够的强度和刚度，以保证机件可靠的工作；驱动桥还必须满足通过性及平顺性要求，采用断开式驱动桥，可以使桥壳离地间隙增加，非簧载质量减轻等均是从这方面考虑；前桥驱动或多轴驱动的转向驱动轴要既能驱动又能转向。 汽车的驱动后桥位于传动系的末端，其基本功用是增大由传动轴或直接由变速器传来的转矩，再将转矩分配给左、右驱动车轮，并使左、右驱动车轮有汽车行驶运动所要求的差速功能;同时，驱动后架或承载车身之间的铅垂力、纵向力、横向力及其力矩。 一般的

12、驱动后桥由主减速器总成，差速器总成，桥壳总成及半轴总成等零部件组成。 为了提高汽车行驶平顺性和通过性，现在汽车的驱动桥也在不断的改进。与独立悬架相配合的断开式驱动桥相对与非独立悬架配合的整体式驱动桥在平顺性和通过性方面都得到改进。随着时代的发展和科技的进步，驱动 桥将会得到进一步的发展。展望将来需开发汽车驱动桥智能化设计软件，设计新驱动桥只需输入相关参数，系统将自动生成三维图和二维图，以达到效率高、强度低、匹配佳的最优方案。 驱动桥是汽车传动系统中主要总成之一。驱动桥的设计是否合理直接关系到汽车使用性能的好环。因此，设计中要保证: （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

13、力性和燃油经济性。 (2) 当左、右两车轮的附着系数不同时，驱动桥必须能合理的解决左 右车轮的转矩分配问题，以充分利用汽车的牵引力； (3) 具有必要的离地间隙以满足通过性的要求； (4) 驱动桥的各零部件在满足足够的强度和刚度的条件下，应力求做 到质量轻，特别是应尽可能做到非簧载质量，以改善汽车的行驶平顺性； (5) 能承受和传递作用于车轮上的各种力和转矩； (6) 齿轮及其它传动部件应工作平稳，噪声小； (7) 对传动件应进行良好的润滑，传动效率要高； (8) 结构简单，拆装调整方便； (9) 设计中应尽量满足“三化”。即产品系列化、零部件通用化、零件 设计标准化的要求。 1.2高机动越野

14、车的发展及车结构的特点 要适应山地复杂多变的地形特点，保证车辆的机动性和越野性能，必须具备强大的动力性，而提高动力性的一个普遍且有效的方法就是增大传动比，使有限的发动机功率发挥更大的效能。而轮边减速器便可以通过提高有限的自身传动比，使得整个传动系的传动比有较大的变化。好的传动比固然重要，但车辆的通过性也很重要。特别是对于在山区行驶的越野车就显得尤为重要。如果一味的追求高动力性，势必会加重传动系的负担，而解决的办法就是加大部件的尺寸和质量。而这反过来又会影响其通过性，为了更好协调这两方面的要求，比较好的办法就是将提高了的传动比分散布置，既不使其集中于主减速器，而分配至驱动车轮。从而使结构和尺寸都

15、更为紧凑。 总之，轮边减速器的采用，可切实解决我国偏远的边防山区的运输难题，提高我军越野车的性能。本设计题目，可对轮边减速器的设计做一些先期的研究工作，为我军高机动军用越野车的发展提供理论依据，对我军高机动军用越野车的发展起着重要作用。 2 驱动桥结构方案分析 驱动桥的结构形式有多种，基本形式有三种如下： （1)中央单级减速驱动桥。此是驱动桥结构中最为简单的一种，是驱动桥的基本形式，在载重汽车中占主导地位。一般在主传动比小于6的情况下，应尽量采用中央单级减速驱动桥。目前的中央单级减速器趋于采用双曲线螺旋伞齿轮，主动小齿轮采用骑马式支承，有差速锁装置供选用。 （2)中央双级驱动桥。在国内目前的市

16、场上，中央双级驱动桥主要有2种类型：一类如伊顿系列产品，事先就在单级减速器中预留好空间，当要求增大牵引力与速比时，可装入圆柱行星齿轮减速机构，将原中央单级改成中央双级驱动桥，这种改制“三化”程度高，桥壳、主减速器等均可通用，锥齿轮直径不变；另一类如洛克威尔系列产品，当要增大牵引力与速比时，需要改制第一级伞齿轮后，再装入第二级圆柱直齿轮或斜齿轮，变成要求的中央双级驱动桥，这时桥壳可通用，主减速器不通用，锥齿轮有2个规格。 由于上述中央双级减速桥均是在中央单级桥的速比超出一定数值或牵引总质量较大时，作为系列产品而派生出来的一种型号，它们很难变型为前驱动桥，使用受到一定限制；因此，综合来说，双级减速

17、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)中央单级、轮边减速驱动桥。轮边减速驱动桥较为广泛地用于油田、建筑工地、矿山等非公路车与军用车上。当前轮边减速桥可分为2类：一类为圆锥行星齿轮式轮边减速桥；另一类为圆柱行星齿轮式轮边减速驱动桥。 圆锥行星齿轮式轮边减速桥。由圆锥行星齿轮式传动构成的轮边减速器，轮边减速比为固定值2，它一般均与中央单级桥组成为一系列。在该系列中，中央单级桥仍具有独立性，可单独使用，需要增大桥的输出转矩，使牵引力增大或速比增大时，可不改变中央主减速器而在两轴端加上圆锥行星齿轮式减速器即可变成双级桥。这类桥与中央双级减速桥的区别在

18、于：降低半轴传递的转矩，把增大的转矩直接增加到两轴端的轮边减速器上，其“三化”程度较高。但这类桥因轮边减速比为固定值2，因此，中央主减速器的尺寸仍较大，一般用于公路、非公路军用车。 圆柱行星齿轮式轮边减速桥。单排、齿圈固定式圆柱行星齿轮减速桥，一般减速比在3至4.2之间。由于轮边减速比大，因此，中央主减速器的速比一般均小于3，这样大锥齿轮就可取较小的直径，以保证重型汽车对离地间隙的要求。这类桥比单级减速器的质量大，价格也要贵些，而且轮穀内具有齿轮传动，长时间在公路上行驶会产生大量的热量而引起过热；因此， 作为公路车用驱动桥，它不如中央单级减速桥。 综上所述，由于越野运输车需要广泛地用于油田、建

19、筑工地、矿山等非公路车与军用车上，得保证足够的离地间隙，而且单级减速驱动桥是驱动桥中结构最简单的一种，制造工艺简单，成本较低，是驱动桥的基本类型，所以我们选用中央单级、圆柱行星齿轮式轮边减速驱动桥。 3 主减速器的方案论证 主减速器是汽车传动系中减小转速、增大扭矩的主要部件，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

20、、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）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。 3.1主减速器的结构形式的选择 3.1.1 主减速器的齿轮类型选择 主减速器的齿轮有弧齿锥齿轮，双曲面齿轮，圆柱齿轮和涡轮蜗杆等形式。 1圆锥齿轮传动 圆锥齿轮的特点是主，从动齿轮的轴线垂直相交于一

21、点。由于齿轮断面重叠影响，至少有两对以上的齿轮同时啮合，因此可以承受较大的载荷，加之其轮齿不是在齿的全长上同时啮合，而是逐渐由齿的一端连续平稳地转向另一端，所以工作平稳，噪声和震动小，但圆锥齿轮对啮合精度很敏感， 齿轮副锥顶稍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变大。 2双曲面齿轮传动 双曲面齿轮传动的特点是主从动齿轮的轴线相互垂直但不相交，且主动齿轮轴线相对从动齿轮轴线向上或向下偏移一距离E，称为偏移距，如图3-1所示。当偏移距大到一定程度时，可使一个齿轮轴从另一个齿轮轴旁通过。这样就能在每个齿轮的两边布置尺寸紧凄的支承。这对于增强支承刚度、保证轮齿正确啮合从而提高齿轮寿命

22、大有好处。双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的螺旋角。因此，双曲面传动齿轮副的法向模数或法向周节虽相等，但端面模数或端面周节是不等的。主动齿轮的端面模数或端面周节大于从动齿轮的。这一情况就使得双曲面齿轮传动的主动齿轮比相应的螺旋锥齿轮传动的主动齿轮有更大的直径和更好的强度和刚度。其增大的程度与偏移距的大小有关。另外，由于双曲面传动的主动齿轮的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当量曲率半径为大，从而使齿面间的接触应力降低。随偏移距的不同，双曲面齿轮与接触应力相当的螺旋锥齿轮比较，负荷可提高至175。双曲面主动齿轮的螺旋角较大，则不产生根切的最少齿

23、数可减少，所以可选用较少的齿数，这有利于大传动比传动。当要求传动比大而轮廓尺寸又有限时，采用双曲面齿轮更为合理。因为如果保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 i4.5的传动有其优 越性。当传动比小于2时，双曲面主动齿轮相对于螺旋锥齿轮主动齿轮就显得过大，这时选用螺旋锥齿轮更合理，因为后者具有较大的差速器可利用空间。 图3-1 双曲面齿轮的偏移距和偏移方向 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。双曲面齿轮的偏移距还给汽车的总布置带

24、来方便。 3 .圆柱齿轮传动 圆柱齿轮传动广泛应用于发动机横置的前置前驱动乘用车驱动桥和双级主减速器驱动桥以及轮边减速器。 4. 蜗杆传动 蜗杆-蜗轮传动简称蜗轮传动，在汽车驱动桥上也得到了一定应用。在超重型汽车上，当高速发动机与相对较低车速和较大轮胎之间的配合要求有大的主减速比(通常814)时，主减速器采用一级蜗轮传动最为方便，而采用其他齿轮时就需要结构较复杂、轮廓尺寸及质量均较大、效率较低的双级减速。与其他齿轮传动相比，它具有体积及质量小、传动比大、运转非常平稳、最为静寂无噪声、便于汽车的总体布置及贯通式多桥驱动的布置、能传递大载荷、使用寿命长、传动效率高、结构简单、拆装方便、调整容易等一

25、系列的优点。其惟一的缺点是耍用昂贵的有色金属的合金(青铜)制造，材料成本高，因此未能在大批量生产的汽车上推广。 该驱动桥是为越野运输车设计，根据以上的对比分析知，该桥的主减速器齿轮应该选用圆锥齿轮。 3.1.2 主减速器的减速形式选择 主减速器的减速型式分为单级减速、双续减速、双速减速、单级贯通、双级贯通、主减速及轮边减速等。 单级主减速器 由于单级主减速器具有结构简单、质量小、尺寸紧凑及制造成本低廉的优点，广泛用在主减速比 i5的中、重型汽车的贯通桥。它又有锥齿轮圆柱齿 轮式和圆柱齿轮锥齿轮式两种结构型式。 锥齿轮圆柱齿轮双级贯通式主减速器的特点是有较大的总主减速比(因两级减速的减速比均大于1)，但结构的高度尺寸大，特别是主动锥齿轮的工艺性差，而从动锥齿轮又需要采用悬臂式安置，支承刚度差，拆装也不方便。 与锥齿轮圆柱齿乾式双级贯通式主减速器相比，圆柱齿轮锥齿轮式双级贯通式主减速器的结构紧凑，高度尺寸减小，但其第一级的斜齿圆柱齿轮副的减速比较小，有时甚至等于1。为此，有些汽车在采用这种结构布