車輛工程畢業設計-驅動橋及輪邊減速器設計-wenkub

　

【正文】 速器附輪邊減速器。在設計 上述重型汽車、大型公共汽車的驅動橋時，為了使變速器、分動器、傳動軸 4 等總成不致因承受過大轉矩而使它們的尺寸及質量過大，應將傳動系的傳動比以盡可能大的比率分配給驅動橋。 圖 21 雙曲面齒輪的偏移距和偏移方向 由于雙曲面主動齒輪螺旋 角的增大，還導致其進入嚙合的平均齒數要比螺旋錐齒輪相應的齒數多，因而雙曲面齒輪傳動比螺旋錐齒輪傳動工作得更加平穩、無噪聲，強度也高。雙曲面主動齒輪的螺旋角較大，則不產生根切的 3 最少齒數可減少，所以可選用較少的齒數，這有利于大傳動比傳動。這一情況就使得雙曲面齒輪傳動的主動齒輪比相應的螺旋錐齒輪傳動的主動齒輪有更大的直徑和更好的強度和剛度。這對于增強支承剛度、保證輪齒正確嚙合從而提高齒輪壽命大有好處。 主減速器的齒輪類型 主減速器的齒輪有弧齒錐齒輪、雙曲面齒輪、圓柱齒輪和渦輪蝸桿等形式。因此，設計中要保證 :所選擇的主減速比應保證汽車在給定使用條件下有最佳的動力性能和燃料經濟性： (1) 當左、右兩車輪的附著系數不同時，驅動橋必須能合理的解決左右車輪的轉矩分配問題，以充分利用汽車的牽引力； (2) 具有必要的離地間隙以滿足通過性的要求； (3) 驅動橋的各零部件在滿足足 夠的強度和剛度的條件下，應力求做到質量輕，特別是應盡可能做到非簧載質量，以改善汽車的行駛平順性； (4) 能承受和傳遞作用于車輪上的各種力和轉矩； (5) 齒輪及其它傳動部件應工作平穩，噪聲小； 2 (6) 對傳動件應進行良好的潤滑，傳動效率要高； (7) 結構簡單，拆裝調整方便。 為了提高汽車行駛平順性 和通過性，現在汽車的驅動橋也在不斷的改進。 通過本課題的研究，開發設計出適用于裝置大馬力發動機重型貨車的雙級驅動橋產品，確保設計的重型卡車驅動橋經濟、實用、安全、可靠。 I 摘 要 汽車后橋是汽車的主要部件之一，其基本的功用是增大由傳動軸或直接由變速器傳來的轉矩，再將轉矩分配給左右驅動車輪，并使左右驅動車輪具有汽車行駛運動所要求的差速功能 :同時，驅動橋還要承受作用于路面和車架或承載車身之間的鉛垂力、縱向力，橫向力及其力矩。 關鍵詞 ： 驅動橋 主減速器 差速器 輪邊減速器 II Abstract Drive axle is one of the most important parts of automobile. The function is to increase the torque from drive shaft or from transmission directly, and then distribute it to left and right wheels which have the differential ability automobile needed when driving. And the drive axle has to support the vertical force, longitudinal force, horizontal force and their moments between road and frame or body. Its quality and performance will affect the security, economic, fortability and reliability. This article analyzes and refers to the drive axle of Tianlongtruck and the 300 drive axle of Hyundai seriously. Through the study of this topic, we can design the single driving axle devices that apply to the heavy truck with highpowered engine, and make sure the drive axle we design of heavy truck economic, practical, safe and reliable. On talking about the running principal of driving axle ,the three key techno ledge about vehicle traveling on the ride and through, and noise reduction technology applications and the standardization of parts, ponents of the universal, Products such as the serialization that we should master III to meet, it describes and has a systematic analysis on the basic principles of viecle drive axle. According to the design principles and analysis and parison of economy, application, fortability, safety and reliability , the heavy truck drive axle structure, layout ways, and the final drive assembly, differential assembly, the bridge case and axle structure can be determined。與獨立懸架相配合的斷開式驅動橋相對與非獨立懸架配合的整體式驅動橋在平順性和通過性方面都得到改進。 隨著科技的發展，汽車行業也越來越被重視，重型汽車的工作條件也越來越惡劣。 雙曲面齒輪傳動的特點是主從動齒輪的軸線相互垂直但不相交，且主動齒輪軸線相對從動齒輪軸線向上或向下偏移一距離 E，稱為偏移距，如圖 21 所示。雙曲面 齒輪的偏移距使得其主動齒輪的螺旋角大于從動齒輪的螺旋角。其增大的程度與偏移距的大小有關。當要求傳動比大而輪廓尺寸又有限時，采用雙曲面齒輪更為合理。雙曲面齒輪的偏移距還給汽車的總布置帶來方便。這就導致了一些重型汽車、大型公共汽車的驅動橋的主減速比往往要求很大。 主減速器主從動錐齒輪的支承方案 1. 主動錐齒輪的支承 現在汽車主減速器主動錐齒輪的支承型式有以下兩種，懸臂式與騎馬式如圖 22 所示。 5 圖 22 主減速器主動齒輪的支承形式及安置方法 （ a）懸臂式支承 （ b）騎馬式支承 騎馬式支承使支承剛度大為增加，使齒輪在載荷作用下的變形大為減小，約減小到懸臂式支承的 1／ 30 以下．而主動錐齒輪后軸承的徑向負荷比懸臂式的要減小至 1/5~1/7。 2. 從動錐齒輪的支承 主減速器從動錐齒輪的支承剛度依軸承的型式、支承間的距離和載荷在軸承之間的分布即載荷離兩端軸承支承中心間的距離 c 和 d 之比例而定。為了是載荷能盡量均勻分布在兩軸承上，并且讓出位置來加強從 動錐齒輪聯接凸緣的剛度，應盡量使尺寸 c 不小于尺寸 d。 圖 23 從動錐齒輪輔助支承 圖 24 主從動錐齒輪的許用偏移量 主減速器基本參數選擇 與計算載荷的確定 主減速器齒輪計算載荷的確定 1. 按發動機最大轉矩和最低擋傳動比確定從動錐齒輪的計算轉矩 Tce 從動錐齒輪計算轉矩 Tce Tce= d emax 1 f 0k T ki i i ηn （ 21） 式中： Tce— 計算轉矩， mN? ； Temax— 發動機最大轉矩； Temax =1500 mN? ； n— 計算驅動橋數， 2； if— 變速器傳動比， if=1； i0— 主減速器傳動比， i0=； η— 變速器傳動效率，取 η=； k— 液力變矩器變矩系數， K=1； Kd— 由于猛接離合器而產生的動載系數， Kd=1； 7 i1— 變速器最低擋傳動比， i1=； 代入式（ 21），有： Tce=1150011.= mN? 主動錐齒輪計算轉矩 T= mN? 2. 按驅動輪打滑轉矩確定從動錐齒輪的計算轉矩 csT mmr irGTcs ?? ?? /2 mN? （ 22） 式中 2G —— 汽車滿載時一個驅動橋給水平地面的最大負荷，后橋所承載127400N 的負荷 ； ?—— 輪胎對地面的附著系數，對于安裝一般輪胎的公路用車，取? =；對于越野汽車取 ；對于安裝有專門的防滑寬輪胎的高級轎車，計算時可取 ； r —— 車輪的滾動半徑，在此選用輪胎型號為 GB51682 ～ 20，則車論的滾動半徑為 ； m? ， mi —— 分別為所計算的主減速器從動錐齒輪到驅動車輪之間的傳動效率和傳動比， LB? 取 ； 所以 LBLBrcs irGT ?? ?? /2 = 740 0 ? ?? =38376 mN? 3. 按汽車日常行駛平均轉矩確定從動錐齒輪的計算轉矩 cfT 對于公路車輛來說，使用條件較非公路車輛穩定，其正常持續的轉矩根據所謂的平均牽引力的值來確定： ? ? mN )( ??? ???? PHRmmrTacf fffni rGGT ? （ 23） 式中： aG —— 汽車滿載時的總重量， 25400N； TG —— 所牽引的掛車滿載時總重量， 392021N，但僅用于牽引車的計算； Rf —— 道路滾動阻力系數，對于載貨汽車可取 ~；在此取 8 Hf —— 汽車正常行駛時的平均爬坡能力系數，對于載貨汽車可取~ 在此取 ； pf —— 汽車的性能系數在此取 0； m? —— 主減速器主動齒輪到車輪之間的效率； mi —— 主減速器從動齒輪到車輪之間的傳動比； n—— 驅動橋數。 （ 3） 為 了 嚙 合平 穩 ，噪 聲 小和具有高的疲 勞強 度 對 于卡 車 1z 一般不小于 6。 2D 可根據 經驗 公式初 選 ，即 32 2 cD TKD ? （ 24） 2DK —— 直徑系數，一般取 ～ ； Tc —— 從動錐齒輪的計算轉 矩， mN? ，為 Tce 和 Tcs 中的較小者。另外，齒面過寬也會引起裝配空間減小。～ 40176。當變速器掛前進擋時，應使主動錐齒輪的軸向力離開錐頂方向。 7. 偏心距 E 值過大將使齒面縱向滑動過大，從而引起齒面早期磨損和擦傷； E 值過小，則不能發揮雙曲面齒輪傳動的特點。 主減速器圓弧錐齒輪的幾何尺寸計算 表 21 主減 速器 圓 弧 錐齒輪 的幾 何尺 寸計 算用表 序號 項 目 計 算 公 式 計 算 結 果 1 主動齒輪齒數 1z ９ 2 從動齒輪齒數 2z ３７ 11 序號 項 目 計 算 公 式 計 算 結 果 3 模數 m ８ 4 齒面寬 b 1b =54mm 2b =46mm 5 工作齒高 mhh ag *2? ?gh 6 全齒高 ? ?mchha **2 ?? h = 7 法向壓力角 ? ? =20176。 2? =176。 18 根錐角 1f?= 11 ??? 2f? = 22 ?? ? 1f? =176。 1. 齒輪的損壞形式及壽命 齒輪的損壞形式常見的有輪齒折斷、齒面點蝕及剝落、齒面膠合、齒面磨損等。如果最高應力點的應力超過材料的耐久極限，則首先在齒根處產生初始的裂紋。此外，由于裝配的齒側間隙調節不當、安裝剛度不足、安裝位置不對等原因，使輪齒表面接觸區位置偏向一端，輪齒受到局部集中載荷時，往 往會使一端（經常是大端）沿斜向產生齒端折斷。 （ 2）齒面的點蝕及剝落 齒面的疲勞點蝕及剝落是齒輪的主要破壞形式之一，約占損壞報廢齒輪的70%以上。一般首先產生在幾個齒上。在允許的范圍內適當加大齒面寬也是一種辦法。例如滲碳齒輪表面層太薄、心部硬度不夠等都會引起齒面剝落。輪齒 的膠合強度是按齒面接觸點的臨界溫度而定，減小膠合現象的方法是改善潤滑條件等。汽車主減速器及差速器齒輪在新車跑合期及長期使用中按規定里程更換規定的潤滑油并進行清洗是防止不正常磨損的有效方法。因此，驅動橋齒輪的許用彎曲應力不超過 ／ mm2 。 按發動機最大轉矩計算時： 15 213m a x210bdiTp ge ?? （ 2