車輛工程畢業設計-驅動橋及輪邊減速器設計(更新版)

　　

【正文】 蝕引起的剝落。 （ 3）齒面膠合 在高壓和高速滑摩引起的局部高溫的共同作用下，或潤滑冷卻不良、油膜破壞形成金屬齒表面的直接摩擦時，因高溫、高壓而將金屬粘結在一起后又撕下來所造成的表面損壞現象和擦傷現象稱為膠合。在最后階段輪齒迅速損壞或折斷。為了防止輪齒折斷，應使其具有足夠的彎曲強度，并選擇適當的模數、壓力角、齒高及切向修正量、良好的齒輪材料及保證熱處理質量等。折斷多數從齒根開始，因為齒根處齒輪的彎曲應力最大。 17 面錐角 211 ??? ??a ； 122 ??? ??a 1a?=176。另外，主傳動比越大，則 E 也越大，但應保證齒輪不發生根切。 5. 螺旋方向 主、從動錐齒輪的螺旋方向是相反的。 3. 主、從動錐齒輪齒面寬 1b 和 2b 錐齒輪齒面過寬并不能增大齒輪的強度和壽命，反而會導致因錐齒輪輪齒小端齒溝變窄引起的切削刀頭頂面過窄及刀尖圓角過小，這樣不但會減小了齒根圓角半徑，加大了集中應力，還降低了刀具的使用壽命。 1. 主、從動錐齒輪齒數 1z 和 2z 選擇 主、 從動錐齒輪齒數時應 考 慮 如下因素： （ 1） 為 了磨合均 勻 ， 1z ， 2z 之間應 避免有 公約數 。然而，為了是從動錐齒輪背面的支承凸緣有足夠的位置設置加強筋及增強支承的穩定性，距離（ c+d）應不小于從動錐齒輪節圓直徑的 70％。為了增強支承剛度，應使兩軸承支承中心間的距離齒輪齒面寬中點的懸臂長度大兩倍以上，同時比齒輪節圓直徑的 70%還大，并使齒輪軸徑大于等 于懸臂長。 單級 (或雙級 )主減速器附輪邊減速器，礦山、水利及其他大型工程等所用的重型汽車，工程和軍事上用的重型牽引越野汽車及大型公共汽車等，要求有高的動力性，而車速則可相對較低，因此其傳動系的低檔總傳動比都很大。隨偏移距的不同，雙曲面齒輪與接觸應力相當的螺旋錐齒輪比 較，負荷可提高至 175％。這樣就能在每個齒輪的兩邊布置尺寸緊凄的支承。驅動橋的設計是否合理直接關系到汽車使用性能的好環。 全套圖紙，加 153893706 本文認真地分析參考了天龍重卡 300雙驅動橋，在論述汽車驅動橋運行機理的基礎上，提練出了在驅動橋設計中應掌握的滿足汽車行駛的平順性和通過性、降噪技術的應用及 零件的標準化、部件的通用化、產品的系列化等三大關鍵技術；闡述了汽車驅動橋的基本原理并進行了系統分析；根據經濟、適用、舒適、安全可靠的設計原則和分析比較，確定了重型卡車驅動橋結構形式、布置方法、主減速器總成、差速器總成、半軸、橋殼及輪邊減速器的結構型式；并對制動器以及主要零部件進行了強度校核，完善了驅動橋的整體設計。 and the strength checking of brake parts, as well as major ponents improves overall design of the driving axle. Through the study of this topic, we can design the single drive 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. Keywords: Heavy truck Drive axle Final drive Differential IV 目 錄 摘 要 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． I Abstract．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ． II 第 1 章 緒論 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 1 第 2 章 貫通橋主減速器設計 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2 主減速器的結構形式 ．．．．．．．．．．．．．． 2 主減速器的齒輪類型 ．．．．．．．．．．．． 2 主減速器的減速形式 ．．．．．．．．．．．．．．．．． 3 主減速器主從動錐齒輪的支承方案 ．．．．．．．． 4 主減速器基本參數選擇與計算載荷的確定 ．．．．．．．．． 5 主減速器齒輪計算載荷的確定 ．．．．．．．．．．． 5 錐齒輪主要參數的選擇 ．．．．．．．．．．．． 7 主減速器圓弧錐齒輪的幾何尺寸計算 ．．．．．．． 10 主減速器錐齒輪的強度計算 ．．．．．．．．．．．．． 11 主減速器軸承載荷的計算 ．．．．．．．．．．．． 20 主減速器齒輪的材料及熱處理 ．．．．．．．．． ．． 24 主減速器的潤滑 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 25 本章小結 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 25 第 3 章 貫通橋差速器設計 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 26 對稱式圓錐行星齒輪差速器的差速原理 ．．．．．．．．．． 27 對稱式圓錐行星齒輪差速器的結構 ．．．．．．．． 28 對稱式圓錐行星齒輪差速器的設計 ．．．．．．．．．．．．．． 29 差速器齒輪的基本參數的選擇 ．．．．．．．．．．．．． 28 差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計算 ．．．．．．．． ．． 31 差速器齒輪的強度計算 ．．．．．．．．．．．．．． 31 差速器齒輪的材料 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 33 V 本章小結 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 34 第 4 章 半軸及貫通軸的設計 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 34 概述 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 34 全浮式半軸的設計與計算 ．．．．．．．．．． 35 4． 2． 1半軸的計算載荷的確定 ．．．．．．．．．． 35 半軸桿部直徑的選擇 ．．．．．．． ．．．． 36 半軸強度計算 ．．．．．．．．．．．．．． 36 花鍵軸的強度計算 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 37 半軸材料與熱處理 ．．．．．．．．．．．． 38 本章小結 ．．．．．．．．．．．．．．．．． 38 第 5 章 輪邊減速器設計 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 40 概述 ．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 40 輪邊減速器各參數的選擇 ．．．．．．．．．．．．．．．．．． 42 設計參數的優化 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 43 輪邊減速器各齒輪強度校核 ．．．．．．．．．． 44 本章小結 ．．．．．．．．．．．．．．．．． 46 結 論 ．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 46 致 謝 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 47 參考文獻．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 48 附 錄 1．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．． 49 附 錄 2．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 50 VI 第 1 章 緒論 汽車的驅動后橋位于傳動系的末端，其基本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、右驅動車輪有汽車行駛運動所要求的差速功能 。近年來大多數重型汽車都向大功率和大扭矩方向發展，主要采取貫通式兩級減速的驅動橋（主減速器和輪邊減速器），以滿足惡劣的工作環境 。因此，雙曲面傳動齒輪副的法向模數或法向周節雖相等，但端面模數或端面周節是不等的。因為如果保持兩種傳動的主動齒輪直徑一樣，則雙曲面從動齒輪的直徑比螺旋錐齒輪的要小，這對于主減速比 i0≥ 的傳動有其優越性。當其值大于 12 時，則需采用單級 (或雙級 )主減速器附加輪邊減速器的結構型式，將驅動橋的一部分減速比分配給安裝在輪轂中間或近旁的輪邊減速器。齒輪承載能力較懸臂式可提高 10%左右。 在具有大主傳動比和徑向尺寸較大的從動錐齒輪的主減速器中，為了限制從動錐齒輪因受軸向力作用而產生偏移，在從動錐齒輪的外緣背面加設輔助支 6 承（圖 23）。 （ 4） 主傳動 比 0i 較 大 時 ， 1z 盡 量取得小一些，以便得到 滿意 的離地 間 隙。但齒面過窄，輪齒表面的耐磨性和輪齒的強度會降低。這樣可使主、從動齒輪有分離的趨勢，防止輪齒因卡死而損壞。 8 軸交角 ? EMBED ? =90176。 2f? =176。隨著載荷循環次數的增加，裂紋不斷 擴大，最后導致輪齒部分地或整個地斷掉。它主要由于表面接觸強度不足而引起的。 ② 齒面剝落：發生在滲碳等表面淬硬的齒面上，形成沿齒面寬 方向分布的較點蝕更深的凹坑。 （ 4）吃面磨損 這是輪齒齒面間相互滑動、研磨或劃痕所造成的損壞現象。 實踐表明，主減速器齒輪的疲勞壽命主要與最大持續載荷（即平均計算轉矩）有關，而與汽車預期壽命期間出現的峰值載荷關系不大。m； 0K —— 超載系數；在此取 ； 16 sK —— 尺寸系數，反映材料的不均勻性，與齒輪尺寸和熱處理有關，當ｍ ? 時，在此等于 ； mK —— 載荷分配系數，當兩個齒輪均用騎馬式支承型式時， mK ＝～ 式式支承時取 ～ 。它綜合考慮了嚙合齒面的相對曲率半徑、載荷作用的位置、輪齒間的載荷分配系數、有效尺寬及慣性系數的因素的影響。影響軸承壽命的主要外因是它的工作載荷及工作條件，因此在驗算軸承壽命之前，應先求出作用在齒輪上的軸向力、徑向力、圓周力，然后再求出軸承反力，以確定軸承載荷。而軸承的徑向載荷則是上述齒輪的徑向力，圓周力及軸向力這三者所引起的軸承徑向支承反力的向量和。 主減速器齒輪的材料及熱處理 貫通式主減數器 驅動橋錐齒輪的工作條件是相當惡劣的，與傳動系的其它齒輪相比，具有載荷大，作用時間長，載荷變化多，帶沖擊等特點。滲硫處理時溫度低，故不引起齒輪變形。例如，轉彎時內、外兩側車輪行程顯然不同，即外側車輪滾過的距 離大于內側的車輪；汽車在不平路面上行駛時，由于路面波形不同也會造成兩側車輪滾過的路程不等；即使在平直路面上行駛，由于輪胎氣壓、輪胎負荷、胎面磨損程度不同以及制造誤差等因素的影響，也會引起左、右車輪因滾動半徑的不同而使左、右車輪行程不等。因為它又與主減速器從動齒輪 6 固連在一起，固為主動件，設其角速度為 0? ；半軸齒輪 1 和 2 為從動件，其角速度為 1?和 2? 。 有式（ 32）還可以得知： ① 當任何一側半軸齒輪的轉速為零時，另一側半軸齒輪的轉速為差速器殼轉速的兩倍； ② 當差速器殼的轉速為零（例如中央制動器制動傳動軸時），若一側半軸齒輪受其它外來力矩而轉動，則另一側半軸齒輪即以相同的轉速反向轉動。 2. 行星齒輪球面半 徑 RB(mm)的確定 圓錐行星齒輪差速器的尺寸通常決定于行星齒輪背面的球面半徑 RB,即行星齒輪的安裝尺寸，代表差速器圓錐齒輪的節錐距，并在一定程度上表征了差速器的強度。某些重型汽車也可選用 ?25 壓力角。 2fh = 2ah 1fh=。 續表 31 汽車差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計算表（長度單位 mm） 序號 項目 計算公式 計算結果 19 外圓直徑 1111 co s2 ?ao hdd ??；22202 co s2 ?ahdd ?? ?d mm ?d mm 20 節圓頂點至齒輪外緣距離 139。 差速器齒輪的材料 34 差速器齒輪和主減速器齒輪一樣，基本上都是用滲碳合金鋼制造，目前用于制造差速器錐齒輪的材料為 20CrMnTi、 20CrMoTi、 22CrMnMo 和 20CrMo等，本設計采用 20CrMnTi，由于差速器齒輪輪齒要求的精度較低，所以精鍛差速器齒輪工藝已被廣泛應用。 若按最大附著力計算，即 ?2 239。 半軸強度計算 半軸的扭轉應力可由下式計算： 331016?? dT?? = ][???mmN (44) 式中： ? —— 半軸扭轉應力， MPa； T—— 半軸的計算轉矩 mN? ； d—— 半軸桿部直徑 35mm； ][? —— 半軸的扭轉許用應力，取 ][? =490~588M