毕业设计中型货车驱动桥设计说明书.doc
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1、毕业设计中型货车驱动桥设计说明书762020年4月19日文档仅供参考摘 要本次毕业设计的题目是中型货车驱动桥设计。驱动桥是汽车传动系统的重要组成部件,位于传动系的末端,其功用是增大由传动轴或变速器传来的转矩,将其传给驱动轮并使其具有差速功能。 因此中型专用汽车驱动桥设计有着重要的实际意义。在本次设计中,根据当今驱动桥的发展情况确定了驱动桥各部件的设计方案。其中根据本次设计的车型为中型货车,故主减速器的形式采用双级主减速器,而差速器则采用当前被广泛应用的对称式锥齿轮差速器,其半轴为全浮式支撑。在本次设计中完成了对主减速器、差速器、半轴、桥壳及轴承的设计计算及校核并经过以上计算满足了驱动桥的各项功
2、能。另外本设计还应用了较为先进的设计软件,如用MATLAB进行计算编程和用CAXA软件绘图。本设计保持了驱动桥有足够的强度、刚度和足够的使用寿命,以及足够的其它性能。而且在本次设计中力求做到零件通用化和标准化。关键词:驱动桥、主减速器、差速器、半轴、桥壳AbstractThe graduation project is the subject of a medium goods vehicle driver in the design of the bridge. Bridge drive vehicle drive system is an important component parts
3、, its function is increasing drive shaft or transmission came from the torque, and its transmission to a driving wheel differential function. So medium-sized private car driver has a practical bridge design Significance. In the design of the bridge under the current drive the development of the driv
4、er identified the components of the bridge design. According to the design of this model for the medium-sized cars, so the main reducer in the form of a two-stage main reducer, and the current differential is being widely used symmetric bevel gear differential; its axle for the whole floating - Supp
5、ort. In the completion of the design of the main reducer, differential and axle, bearings and the bridge shell calculation and design verification. Through the above calculation and the drive to meet the various functions of the bridge. In addition the design of a more advanced design tools, such as
6、 MATLAB calculated using CAXA software programming and graphics.This design has maintained a drive axle have sufficient strength, stiffness and sufficient life, and enough other properties. And in this design-to-common and standardized components.Key words:Drive Bridge, the main reducer, differentia
7、l and axle, Shell Bridge目录第1章 绪 论11.1 驱动桥简介11.2 驱动桥设计的基本要求1第2章 驱动桥主减速器设计22.1 主减速器简介22.2 主减速器形式选择22.3 主减速器锥齿轮选择32.4 主减速器齿轮支撑42.5 主减速器轴承预紧52.6 锥齿轮啮合调整62.7 润滑62.8 双曲面锥齿轮设计72.8.1 主减速比确定72.8.2 主减速器齿轮计算载荷确定72.8.3 主减速器齿轮基本参数选择82.8.4 有关双曲面锥齿轮设计计算方法及公式112.8.5 主减速器双曲面齿轮强度计算192.9 主减速器齿轮材料及处理21第3章 差速器的设计223.1 差
8、速器的功用223.2 差速器结构形式的选择223.3 差速器齿轮的基本参数选择243.4 差速器强度计算263.5 差速器直齿远锥齿轮参数26第4章 车轮传动装置的设计284.1 车轮传动装置的功用284.2 半轴支撑形式284.3 全浮式半轴计算载荷的确定284.4 半轴强度的计算284.5 全浮式半轴杆部直径的初选294.6 半轴的结构设计及材料与热处理29第5章 驱动桥壳设计305.1 驱动桥壳的功用和设计要求305.2 驱动桥壳结构方案分析305.3 汽车以最大牵引力行使时的桥壳强度计算31第6章 轴承的寿命计算326.1 主减速器轴承的计算326.2 轴承载荷的计算346.3 主动齿
9、轮轴承寿命计算34结 论36参考文献37致 谢38附 录139附 录244 第1章 绪 论1.1 驱动桥简介驱动桥是汽车传动系的重要组成部分,一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和桥壳等组成。其功用是:将万向传动装置传来的发动机转矩经过主减速器、差速器、半轴等传到驱动车轮,实现降速增矩;经过主减速器圆锥齿轮副改变转矩的传递方向;经过差速器实现两侧车轮差速的作用,必要时保证内、外车轮以不同的转速转向;承受作用于路面和车架或车身之间的垂直力、纵向力和横向力,以及制动力矩和反作用力矩等。驱动桥分断开式和非断开式两类。为了提高汽车行驶平顺性和经过性,有些轿车和越野车全部或部分驱动轮采用独立悬架,与此相
10、应,主减速壳固定在车架上。驱动桥壳应制成分段并经过铰链连接,这种驱动桥称为断开式驱动桥。非断开式驱动桥-整个驱动桥经过弹性悬架与车架连接,由于半轴套管与主减速器壳是刚性连成一体的,因而两侧的半轴和驱动轮不可能在横向平面内做相对运动。故称这种驱动桥为非断开式驱动桥,亦称为整体式驱动桥。本次设计为中型货车驱动桥设计。由于非断开式驱动桥与断开式驱动桥相比,其结构简单、成本低、工作可靠,维修和调整方面也很简单,驱动车轮又采用非独立式悬架,因此本次设计采用非断开式驱动桥。1.2 驱动桥设计的基本要求驱动桥设计的是否合理直接影响到汽车使用性能的好坏。因此,设计驱动桥时应当满足如下基本要求:1) 选择适当的
11、主减速比,以保证汽车具有最佳的动力性和燃油经济性。2) 外廓尺寸小,保证汽车具有足够的离地间隙,以满足经过性要求。3) 齿轮及其它传动件工作平稳,噪声小。4) 在各种载荷和转速工况下,具有较高的传动效率。5) 保证足够的强度和刚度条件下,尽可能降低质量,特别是簧下质量,以减少不平路面的冲击载荷,从而提高汽车行驶平顺性。结构尽量简单,工艺性好。 第2章 驱动桥主减速器设计2.1主减速器简介主减速器的功用是将传动轴输入的转矩增大并相应降低转速,以及当发动机纵置时具有改变转矩旋转方向的作用。主减速器的齿轮主要有螺旋锥齿轮、双曲面齿轮、圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形式。主减速器一般根据所采用的齿轮型式、主动和
12、从动齿轮的装置方法以及减速型式的不同而互异。2.2主减速器形式的选择为了满足不同的使用要求,主减速器的形式也不同。按参加减速传动的齿轮副数目可分为单级主减速器和双级主减速器。单级主减速器多采用一对弧齿锥齿轮或双曲面齿轮传动,广泛应用于主传动比7的汽车上。乘用车、质量较小的商用车都采用单级主减速器,它具有结构简单、质量小、尺寸紧凑、制造成本低等优点;双级主减速器是由两级齿轮减速组成的主减速器,第一级是锥齿轮、第二级是圆柱齿轮传动,与单级主减速器相比,保证有足够的离地间隙同时可得较大的传动比,一般为712。 双级主减速器的布置方案。双级主减速器有多种结构方案:(a)第一级为锥齿轮,第二级为圆柱齿轮
13、;(b)第一级为锥齿轮,第二级为行星齿轮;第一级为行星齿轮,第二级为锥齿轮;(c)第一级为圆柱齿轮,第二级为锥齿轮。本次设计采用(a)方案。图2.1 主减速器齿轮的支撑形式2.3主减速器锥齿轮的选择如图2.1所示,为双曲面齿轮传动的主、从动齿轮的轴线相互垂直但不相交。主动齿轮轴线相对从动齿轮轴线在空间偏移一定距离,这个距离称为偏移距。由于的存在,使主动齿轮螺旋角大于从动齿轮的螺旋角。根据啮合面上法向力相等,可求出主、从动齿轮圆周力之比/=/式中的、分别为主、从动齿轮的圆周力;、分别为主、从动齿轮的螺旋角(螺旋角是指在锥齿轮节锥表面展开图上的齿线任意一点的切线与该点和节锥顶点连线之间的夹角)。
14、图2.2 主减速器齿轮传动形式双曲面齿轮的传动比为=/=/(为双曲面齿轮传动比;、分别为主、从动轮平均分度圆半径;、为主从动齿轮圆周力)。螺旋齿轮的传动比= / ,令=/,则=。由于大于,因此系数大于1,一般为1.251.50。这说明:1)当双曲面齿轮与螺旋锥齿轮尺寸相同时,双曲面齿轮有更大的传动比。2)当传动比一定时,从动齿轮尺寸相同时,双曲面主动齿轮比相应的螺旋。锥齿轮有较大的直径,较高的齿轮强度以及较大的主动齿轮轴和轴承刚度。 3)当传动比一定时,主动齿轮尺寸相同时,双曲面齿轮从动齿轮直径比相应的螺旋锥齿轮较小,因而有较大的离地间隙4)在工作工程中,双曲面齿轮副不但存在沿齿高方向的侧向滑
15、动,而且还有沿齿长方向的纵向滑动。纵向滑动能够改变论齿的磨合过程,使其具有更高的运转平稳性。5)由于存在偏移距,双曲面齿轮副使其主动齿轮的螺旋角大于从动齿轮的螺旋角,这样同时啮合的齿数多,重合度较大,不但提高了传动平稳性,而且使齿轮的弯曲强度提高约30%。6)双曲面齿轮传动的主动齿轮直径和螺旋角都很大,因此相啮合齿轮的当量。曲率半径较相应的螺旋锥齿轮大,其结果使齿面的接触强度提高。7)双曲面齿轮主动齿轮的螺旋角变大,则不产生根切的最小齿数可减少,因此选用较少的齿数,有利于增加传动比。8)双曲面齿轮的主动齿轮较大,加工时所需刀盘刀顶距较大。因而切削刃寿命较长。9)双曲面主动齿轮轴布置在从动齿轮的
16、中心上方,便于多轴驱动桥的贯通,增大传动轴的离地高度。可是,双曲面齿轮也存在以下的缺点:1)沿齿长方向纵向滑动也会使摩擦损失增加,降低传动效率。双曲面齿轮副传动效率约为96%,螺旋锥齿轮的传动效率约为99%。2)齿面间的压力和摩擦功可能导致油膜破坏和齿面烧结咬死,即抗胶合能力降低。3)双曲面主动齿轮具有较大的轴向力,使其轴承的负荷较大。4)双曲面齿轮传动必须采用可改进油膜强度和防刮伤添加剂的特种润滑油,螺旋锥齿轮传动用普通润滑油即可。双曲面齿轮有一系列的优点,因此本次设计采用双曲面齿轮传动。2.4主减速器齿轮的支承现代汽车中主减速器主动锥齿轮支承有两种形式:悬臂式和跨置式支承。如图2.2所示。
17、跨置式支撑的结构特点是在锥齿轮两端的轴上均有轴承,这样可大大增加支承刚度,又使轴承负荷减小,齿轮啮合条件改进。因此齿轮的承载能力高于悬臂式。另外,由于齿轮大端一侧轴颈上的两个相对安装的圆锥滚子轴承之间的距离很小,能够缩短主动齿轮轴的长度,使布置更紧凑,并能够减小传动轴夹角,有利于整车布置。可是跨置式的支承必须在主减速器壳体上有支承导向轴承所需要的轴承座,从而使主减速器壳体结构复杂。跨置式支撑拆装困难,导向轴承是个易损坏的一个轴承。悬臂式支承的结构特点是在锥齿轮大端一侧有较长的轴,并在其上安装一对圆锥滚子轴承。两轴承的圆锥滚子的大端应朝外,这样能够减小悬臂长度和增加两支承间的距离,以改进支撑刚度
18、。为了尽可能的地增加支承刚度,支承距离应大于2.5倍的悬臂长度。为了方便拆装,应使靠近齿轮的轴承轴径比另一轴承的支承轴径大些。悬臂式支承结构简单,支承刚度差,用于传动转矩较小的减速器上。本次设计采用的是悬臂式,因为其结构简单,用于传递转矩较小的轿车、轻型货车的单级主减速器及许多双级主减速器中。 从动锥齿轮的支承刚度与轴承的形式、支承间的距离及载荷在轴承之间的分布比例有关。从动锥齿轮多采用圆锥滚子轴承,为了增加支承刚度,两轴承的圆锥滚子轴承大端应向内,以减小尺寸+,且距离+应不小于从动齿轮大端分度圆直径的65%。为了使载荷均匀分配在两轴承上,应尽量使尺寸。本次设计采用的是悬臂式,因为其结构简单,
19、用于传递转矩较小的轿车、轻型货车的单级主减速器及许多双级主减速器中。 (1) (2)图2.3 主减速器锥齿轮的支承形式 (1)悬臂式 (2)跨置式2.5主减速器轴承的预紧为了减小在锥齿轮传动过程中产生的轴向力所引的齿轮轴的轴向位移,以提高轴的支承刚度,保证锥齿轮的正常啮合,装配主减速器时,圆锥滚子轴承应有一定的装配预紧度。可是过紧,则传动效率低,且加速磨损。工程上用预紧力矩表示预紧度的大小。预紧力矩的合理值应该依据试验确定。对于主动锥齿轮轴承的预紧力矩一般为13Nm。主动锥齿轮圆锥滚子轴承的预紧度的调整,可利用调整垫片厚度的方法,调整时转动叉形凸缘,如发现预紧度过紧则增加垫片的总厚度;反之减小
20、垫片的总厚度。支承差速器壳的圆锥滚子轴承的预紧度的调整,可利用轴承外侧的调整螺母或主减速器壳与轴承盖之间的调整垫片来调整。2.6锥齿轮啮合的调整锥齿轮啮合的调整是在圆锥滚子轴承预紧度调整之后进行的。它包括齿面啮合印迹和齿侧间隙的调整。(1)齿面啮合印迹的调整,首先在主动锥齿轮轮齿上涂以红色颜料,然后用手使主动齿轮往复转动,于是在从动锥齿轮轮齿的两工作面上便出现红色印迹。若从动锥齿轮轮齿正转和逆转工作面上的印迹位于齿高的中间偏于小端,并占齿面宽度并占齿面宽度的60%以上,则为正确啮合。正确啮合的印迹位置可经过主减速壳与主动锥齿轮轴承座之间的调整垫片的总厚度而获得。(2)啮合间隙的调整方法是拧动支
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