轿车驱动桥毕业设计.doc
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1、轿车驱动桥设计摘 要 随着汽车工业的发展与汽车技术的提高,驱动桥的设计与制造工艺都在日益完善。驱动桥与其他汽车总成一样,除了广泛采用新技术外,在结构设计中日益朝着“零件标准化、部件通用化、产品系列化”的方向发展及生产组织专业化目标前进。本说明书中,根据给定的参数,首先对主减速器进行设计。主要是对主减速器的结构,以及几何尺寸进行了设计。主减速器的形式设计为单级主减速器。而主减速器的齿轮形式主要有螺旋锥齿轮、双曲面齿轮、圆柱齿轮与蜗轮蜗杆等形式。本次设计采用的是齿轮形式是渐开式圆柱斜齿轮。其次,对差速器的形式进行选择,差速器的形式主要分为普通对称式圆锥行星齿轮差速器与防滑差速器两种。本次设计采用普
2、通对称式圆锥行星齿轮差速器。最后,对半轴的结构、支承形式,以及桥壳的形式与特点进行了分析设计。本次设计采用半浮式半轴与整体式驱动桥壳。在设计之后对以上的零件进行了强度的校核,并用AUTOCAD与SOLIDWORKS绘制了二维与三维的图纸。 关键词:驱动桥、主减速器、差速器、ATUOCAD、SOLIDWORKS第 43 页Transaxle of saloonABSTRACTWith the development of the automotive industry and vehicle technology to improve the design and manufacturing p
3、rocess of the drive axle are increasingly improved. Drive Axle and other automotive assembly, in addition to the widespread adoption of new technology in the structural design, the direction of development and production organizations increasingly toward standardization of parts, components universa
4、l product series professional goal. This manual, according to the given parameters, the first main gear box design. The structure of the main gear box, and the geometric dimensions of the design. The main gear box in the form of single-stage main gear box and two-stage main gear box. Final drive gea
5、r mainly in the form of spiral bevel gears, hypoid gears, cylindrical gears, worm and other forms. This design is integral single-stage main gear box, gear forms of hypoid gears. Secondly, in the form of differential selection, differential forms are divided into ordinary symmetric cone planetary ge
6、ar differential and limited slip differential two. The design uses a common symmetric cone planetary gear differential. Finally, on the structure of the axle, supporting forms, and the axle housing forms and characteristics of the analysis and design. The design uses a full floating axle shaft beari
7、ng and the overall drive axle housing.After finishing the whole design,I use AUTOCAD and SOLIDWORKS to draw 2-D and 3-D pictures. Keywords: Drive axle、Main reducer、Differential、AUTOCAD、SOLIDWORKS目录1章 绪论1 1.1 概述1 1.2 驱动桥设计与分析的理论研究现状1 1.3 设计驱动桥是应满足如下要求22章 驱动桥结构方案的选定2 2.1 主减速器的结构形式33章 主减速器的设计3 3.1 主减速器
8、的结构形式3 3.2 主减速器的类型3 3.3 主减速器主、从动斜齿圆柱齿轮的支承形式4 3.4 主减速器的基本参数选择与计算4 3.4.1 主减速器主减速比的确定5 3.4.2 主减速器齿轮计算载荷的确定5 3.4.3 驱动桥的离地间隙8 3.5 主减速器渐开线斜齿圆柱齿轮设计计算表8 3.6 主减速器的齿轮材料及其热处理13 3.7 主减速器轴承的计算13 3.7.1 作用在主减速器主动齿轮上的力15 3.7.2 主减速器轴承载荷的计算和校核174章 差速器设计19 4.1 对称式圆锥行星齿轮差速器的差速原理19 4.2 对称式圆锥行星齿轮差速器的结构20 4.3 对称式圆锥行星齿轮差速器
9、的设计21 4.3.1 差速器齿轮的基本参数的选择21 4.3.2 差速器齿轮的几何计算22 4.3.3 差速器齿轮的强度校核255章 半轴的设计26 5.1 半轴的型式26 5.2 半轴的设计计算27 5.3 三种可能工况28 5.4 半浮式半轴计算载荷的确定29 5.5 半轴的结构设计及材料与热处理306章 万向节设计1 6.1 万向节结构选择31 6.2 万向节的材料及热处理317章 驱动桥壳设计31 7.1 驱动桥壳的选型32 7.2 桥壳的静弯曲应力计算32 7.3 在不平路面冲击载荷作用下的桥壳强度计算33 7.4 汽车以最大牵引力行驶时的桥壳强度计算337.5 汽车紧急制动时的桥
10、壳强度计算34总结36参考文献37附件清单38致谢391章 绪 论1.1 概述 位于汽车传动系的端部的驱动桥,具有降低速度并增加扭矩的功能,并且将扭矩合理地分配来驱动左与右驱动轮,从而使左,右驱动轮可以有汽车行驶运动学理论上可达到的差速功能。同时,驱动桥还从路,车框以及承担它们之间的垂直力、侧向力与纵向力。一般理论中提到的汽车布局,大部分都是主传动器(也称为主减速器),差速器,驱动齿轮与桥壳等配件。在日常中,车辆的驱动桥与驱动器悬挂方式的结构形式是紧密联系在一起的。例如,在大多数商用车辆与客车的部分,将采用非独立车轮悬架形式的非断开式驱动桥结构。当驱动轮采用独立悬挂的形式时,为了获得良好的性能
11、,通常会使用断开式驱动桥。其主要职责是从发动机提供汽车传动功率,从而满足汽车的一般需求。因此,机械驱动汽车在正常情况下的结构中,单一的传动装置与发动机的性能不能完全解决要求与带来结构及驱动布局上的冲突与缺陷。这是因为一个相当大部分的发动机是纵向设置,并能够传递扭矩到左与右驱动轮,它必须通过主减速器来驱动,以改变扭矩传动的方向,并且,有驱动所述差速器的轮轴向制剂与差问题之间的左,右车轮的驱动扭矩。变速器的主要任务是通过齿轮的选择为当前行驶状况与各种数量的传动比,使发动机的转速 - 转矩特性能够满足汽车动力,经济性能根据不同的行驶阻力的需求,并驱动桥主减速器(有时还有轮边减速器)的功能是,当传输进
12、行时,汽车在最高档位或超速档时具有良好的牵引力,卓越的最高速度与出色的燃油经济性。为此,原本直接经由变速器,动力传递轴输送,改变后的是从主齿轮轴再到驱动车轴从而提高转矩极限速度。因此,为了合理设计汽车变速器,首先要准确,恰当地选择整体齿轮比,它是更合理地分配给传动与驱动桥。后者的减速比被称为主减速比。当变速箱处于最高档位,该车的动力与燃油经济性主要取决于主传动比。根据汽车的工作环境与发动机,变速箱,轮胎等,当汽车的整体设计布局,选择最合适的传动比,以保证汽车具有良好的动力性与燃油经济性的参数。由于相对增加发动机动力,跌幅逐步改善汽车的品质与道路状况,主减速比往下降的趋势。既要满足人们对高速行驶
13、的需求,而且在日常驾驶速度范围内主要的齿轮比选择间隔使发动机转速下降,减少燃料消耗,提高了发动机寿命,降低了噪音与振动并且提高性能。1.2驱动桥设计与分析的理论研究现状 随着技术的开展及完成测试,采用新的测试技术与各种新设备,开展合理的驱动桥设计过程的科学实验,因此在产品结构性质与零件的强度进行寿命试验,并大量运用现代数学物理分析,在该产品及其零部件的进行装配综合分析与研究,从而使驱动桥设计上升到新的水平方向即开发实验与理论分析。1.3设计驱动桥时应当满足如下基本要求 1)在理论上,具有最佳的动力与燃油经济性为前提,选择合适的传动比。 2)通过保证有足够的离地间隙为前提,降低汽车整体尺寸性,以
14、满足要求。 3)降低噪音,同时使光滑齿轮等传动部件的正常工作。 4)在负荷与转速条件的变化比较频繁的环境下使得传送效率比较高。 5)保证拥有足够的强度与刚度可以承受与传递作用于路面与车架或车身的各种力与力矩的条件下,并尽量减少质量,尤其是簧下质量,造成路面不平削减的冲击载荷,提高了车辆的乘坐舒适性。 6)确保维护,优化结构的前提下,能够调整方便,提高加工技术。2章 驱动桥结构方案的选定2.1结构方案分析本设计的课题是轿车驱动桥设计。目前,一般设计使用的轿车布局类型大多是发动机前置前轮驱动形式,而后轮驱动大多是豪华轿车基于动力与舒适性方面的考虑的。首先,在汽车驱动桥主要特点是:动力是通过传动轴的
15、传输从而减速增矩后驱动车轮转动,由于设计的是日常家庭用车驱动桥,设计要求,通常采用了开放式的驱动桥及独立悬架,提高了汽车的驾驶操控及稳定性,并拥有良好通过性。由于其分段的轴,不具有刚性整体壳体或梁,因此他们进行相对彼此运动。由分段的驱动桥,通过铰链连接,使车轮可以独立地互相相对的被驱动至框架或托架向上与向下摆动。总之,本设计选择中的结构是可断开驱动桥的形式。虽然分离式驱动桥结构较复杂,成本较高,但会增加离地间隙,减少了非簧载质量,良好的驾乘舒适性,提高平均速度;减少移动的动态负载交往过程中,提高了使用的寿命;因为与地面与形式的接触驱动轮能够很好地适应各种地形,极大地提升了能力,车轮防滑;合理的
16、独立悬挂设计为导向的组织相匹配,是为了配合汽车的转向不足的影响,从而提高操纵稳定性。3章 主减速器设计3.1 主减速器的结构形式 选择主减速器其主要区别是齿轮的类型,不同布局方案的驱动齿轮与从动齿轮的齿轮的结构类型也会不同。 减速模式影响的主要因素,不同类型的车,离地间隙,使用条件,布局与驱动桥数量,以及主驱动桥齿轮比,它的大小会影响汽车的动力性与经济性。设计应最大限度满足如下基本要求: 1)在理论上,具有最佳的动力与燃油经济性为前提,选择合适的传动比。 2)通过保证有足够的离地间隙为前提,降低汽车整体尺寸性,以满足要求。 3)降低噪音,同时使光滑齿轮等传动部件的正常工作。 4)在负荷与转速条
17、件的变化比较频繁的环境下使得传送效率比较高。 5)保证拥有足够的强度与刚度可以承受与传递作用于路面与车架或车身的各种力与力矩的条件下,并尽量减少质量,尤其是簧下质量,造成路面不平削减的冲击载荷,提高了车辆的乘坐舒适性。 6)确保维护,优化结构的前提下,能够调整方便,提高加工技术。3.2 主减速器的类型由最终传动比,驱动桥格式分为多种结构,有三种基本形式如下: 1)中央单级减速。这时最简单的结构,减速机与小质量好,体积小,成本低的制造,是最基本驱动桥,它被广泛应用在主传动比的汽车。因为乘用车的主减速比一般在,所以主传动比较小,就应尽可能采用中央单级减速驱动桥。 2)中央双级减速终传动。由于该中心
18、的桥梁是双级减速而在中央单级比例超过一定值或牵引的总质量较大,同时,两级减速桥一般不作为基本类型的驱动桥开发的,通常被认为是为了一个特例的驱动桥而得来。 3)中央单级、轮边减速器。 其中,中央单级主齿轮广泛应用于轿车。它具有以下优点: 1)结构与制造工艺简单,成本低,广泛用于传输比较小的乘用车上; 2)前置发动机前轮驱动,需要一个相对简单的驱动桥,简化结构; 3)随着道路条件的改善,特别是高速公路的迅速发展,降低了汽车行驶过程中对汽车通过性的要求。 4)与驱动桥带轮边减速器的相比,产品结构的简化,提高单级减速驱动桥机械传动效率,降低脆弱性与提高可靠性。按主要类型齿轮减速器,主减速器可分为:螺旋
19、锥齿轮,准双曲面齿轮,圆柱齿轮,蜗轮蜗杆四种不同的传动形式。由于思迪1.5AT的轿车的发动机采用的是横向前置形式,又采用横置式变速器,所以动力输出的方向正好平行于前桥轴线的方向。因此,此设计不必采用圆锥齿轮的传动形式来改变动力旋转的方向,采用斜齿圆柱齿轮传动就可以基本满足。3.3 主减速器主、从动斜齿圆柱齿轮的支承形式现代汽车渐开式圆柱斜齿轮的支承型式有以下两种:1) 悬臂式:齿轮以其轮齿悬臂式地支承一对轴承的外侧于大端一侧的轴颈;2) 骑马式:以轴承支承齿轮前后两端的轴颈,故又称为“两端支承式”。要使主减速器良好工作,必须保证主、从动锥齿轮的良好啮合。齿轮的啮合状况,除与齿轮的加工质量,齿轮
20、的装配调整以及轴承、主减速器壳体的刚度有关外,还与齿轮的支撑形式有关。主动锥齿轮的支撑形式有悬臂式与跨置式两种。从动锥齿轮的支撑刚度与轴承的形式、支撑间的距离及载荷在支撑之间的分配比例有关。从动锥齿轮多采用圆锥滚子轴承支撑。本设计采用的是广汽本田思迪车型,主动锥齿轮的支撑方式采用悬臂式,而从动锥齿轮采用的使圆锥滚子轴承支撑。3.4 主减速器的基本参数选择与计算3.4.1 主减速比的确定变速器处于最高档位时汽车的动力性与燃料经济性以及主减速器的结构型式、轮廓尺寸、质量取决于主减速比的大小。而在汽车总体设计时,主减速比与传动系的总传动比一起由汽车的整车动力计算来确定。由于发动机的工作环境不同,汽车
21、传动系的传动比可以采用优化设计,用发动机参数匹配出最优的传动系的传动比及主减速比,进而获得最佳的动力性与燃料经济性。对于具有较大储备功率的轿车、客车与长途公共汽车,特别是对竞赛汽车,在给定发动机最大功率的情况下,所选择的值应能保证这些汽车有理论上的最高车速。这时值就按下式来确定: (3.1)式中,车轮的滚动半径,; 最大功率时发动机的转速,; 汽车的最高车速,取; 变速器最高挡传动比,通常为1。查阅思迪轿车的有关资料得:轮胎类型与规格:其中:185断面宽(断面宽约185mm); 60扁平率(高宽比约为60%); R轮胎结构记号(子午线结构); 15表示适用轮辋直径轮辋直径;所以自由半径 在实际
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