吨轻型载货汽车驱动桥设计.doc

本科学生毕业设计 4吨轻型载货汽车驱动桥设计 系部名称 汽车与交通工程学院 专业班级 车辆工程 B07-3班 学生姓名 李成鹏 指导教师 石美玉 职 称 教 授 黑 龙 江 工 程 学 院 二○一一年六月 The Graduation Design for Bachelors Degree Design of Driving Axle forJieFang Light Truck CandidateLi Chengpeng SpecialtyVehicle Engineering Class B07-3 SupervisorProfessor Shi Meiyu Heilongjiang Institute of Technology 2011-06Harbin 目 录 摘要 Ⅰ Abstract Ⅱ 第1章 绪论 1 1.1设计研究的意义和目的1 1.2国内外研究现状及发展趋势2 1.3本设计的主要研究内容2 第2章 汽车总体参数的确定3 2.1 给定设计参数3 2.2 汽车形式的确定3 2.2.1 汽车轴数和驱动形式的选择3 2.2.2 汽车布置形式的选择3 2.3 汽车主要参数的选择4 2.3.1 汽车主要尺寸的确定4 2.3.2 汽车质量参数的确定6 2.3.3 汽车性能参数的确定8 2.4 发动机的选择11 2.4.1 发动机形式的选择11 2.4.2 发动机主要性能指标的选择11 2.5轮胎的选择13 2.6本章小结14 第3章 驱动桥的结构形式及选择15 3.1 概述15 3.2 驱动桥的结构形式15 3.3 驱动桥构件的结构形式17 3.3.1 主减速器的结构形式18 3.3.2 差速器的结构形式20 3.3.3 驱动桥桥壳的结构形式21 3.3.4驱动桥桥壳的结构形式22 3.4本章小结22 第4章 驱动桥的设计计算23 4.1 主减速器的设计与计算23 4.1.1主减速比的确定23 4.1.2 主减速器齿轮计算载荷的确定24 4.1.3 锥齿轮主要参数的选择26 4.1.4 主减速器锥齿轮的材料28 4.1.5主减速器螺旋锥齿轮的几何尺寸计算29 4.1.6 主减速器圆弧齿轮螺旋齿轮的强度计算32 4.2 差速器的设计与计算37 4.2.1 差速器齿轮主要参数选择37 4.2.2 差速器齿轮的材料39 4.2.3 差速器齿轮几何尺寸计算39 4.2.4 差速器齿轮强度计算42 4.3 全浮式半轴的设计44 4.3.1 半轴基本参数计算及校核44 4.3.2半轴的结构设计及材料与热处理45 4.4 驱动桥壳设计46 4.4.1 桥壳的结构型式46 4.4.2桥壳的受力分析及强度计算46 4.5 本章小结47 结论48 参考文献49 致谢51 附录52 第1章 绪 论 1.1 概述设计研究的意义和目的 驱动桥的设计，由驱动桥的结构组成、功用、工作特点及设计要求讲起，详细地分析了驱动桥总成的结构型式及布置方法；
全面介绍了驱动桥车轮的传动装置和桥壳的各种结构型式与设计计算方法。

汽车驱动桥是汽车的重大总成，承载着汽车的满载簧荷重及地面经车轮、车架及承载式车身经悬架给予的铅垂力、纵向力、横向力及其力矩，以及冲击载荷；
驱动桥还传递着传动系中的最大转矩，桥壳还承受着反作用力矩。汽车驱动桥结构型式和设计参数除对汽车的可靠性与耐久性有重要影响外，也对汽车的行驶性能如动力性、经济性、平顺性、通过性、机动性和操动稳定性等有直接影响。另外，汽车驱动桥在汽车的各种总成中也是涵盖机械零件、部件、分总成等的品种最多的大总成。例如，驱动桥包含主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置（半轴及轮边减速器）、桥壳和各种齿轮。由上述可见，汽车驱动桥设计涉及的机械零部件及元件的品种极为广泛，对这些零部件、元件及总成的制造也几乎要设计到所有的现代机械制造工艺。因此，通过对汽车驱动桥的学习和设计实践，可以更好的学习并掌握现代汽车设计与机械设计的全面知识和技能。

驱动桥的结构型式与驱动车轮的悬挂型式密切相关。当驱动车轮采用非独立悬挂时，都是采用非断开式驱动桥；
当驱动车轮采用独立悬挂时，则配以断开式驱动桥。与非断开式驱动桥相比较，断开式驱动桥能显著减少汽车簧下质量，从而改善汽车行驶平顺性，提高了平均行驶速度；
减小了其策划行驶时作用于车轮和车桥上的动载荷，提高了零部件的使用寿命；
增加了汽车的离地间隙；
由于驱动车轮与路面的接触情况及对各种地形的适应性较好，增强了车轮的抗侧滑能力；
若与之配合的独立悬架导向机构设计合理，可增加汽车的不足转向效应，提高汽车的操纵稳定性。但其结构复杂，成本较高。断开式驱动桥在乘用车和部分越野汽车上应用广泛。非断开式驱动桥结构简单，成本低，工作可靠，但由于其簧下质量较大，对汽车的行驶平顺性和降低动载荷有不利的影响。

本设计的的研究目的在于通过对汽车整体的匹配性设计完成驱动桥的主减速器、差速器等部件型号的设计与计算，并完成校核的设计过程。

1.2 国内外研究现状及发展趋势 目前我国正在大力发展汽车产业,采用后轮驱动汽车的平衡性和操作性都将会有很大的提高。后轮驱动的汽车加速时，牵引力将不会由前轮发出，所以在加速转弯时，司机就会感到有更大的横向握持力，操作性能变好。维修费用低也是后轮驱动的一个优点，尽管由于构造和车型的不同，这种费用将会有很大的差别。如果变速器出了故障，对于后轮驱动的汽车就不需要对差速器进行维修，但是对于前轮驱动的汽车来说也许就有这个必要了，因为这两个部件是做在一起的。所以后轮驱动必然会使得乘车更加安全、舒适，从而带来可观的经济效益。目前国内研究的重点在于从桥壳的制造技术上寻求制造工艺先进、制造效率高、成本低的方法；
从齿轮减速形式上将传统的中央单极减速器发展到现在的中央及轮边双级减速或双级主减速器结构；
从齿轮的加工形式上车桥内部的的主从动齿轮、行星齿轮及圆柱齿轮逐渐采用精磨加工，以满足汽车高速行驶要求及法规对于噪声的控制要求。

1.3 本设计的主要研究内容 1 完成汽车的总体布置和参数选择；

2 汽车驱动桥方案的确定；

3 主减速器及差速器等部件的设计计算及校核。

第2章 汽车总体参数的确定 2.1 给定设计参数 汽车最高时速 115km/h 装载质量 2.5t 最小转弯半径 12.5m 最大爬坡度 0.3 同步附着系数 0.4 2.2 汽车形式的确定 2.2.1汽车轴数和驱动形式的选择 汽车可以有二轴、三轴、四轴甚至更多的轴数。影响轴数的因素主要有汽车的总质量、道路法规对于轴载的限制和轮胎的负荷能力以及汽车的结构等。包括乘用车以及汽车总质量小于19t的公路运输车辆和轴荷不受道路、桥梁限制的不在公路上行驶的车辆，如矿用自卸车等，均采用结构简单、制造成本低廉的两轴方案。总质量在1926t的公路运输车采用三轴形式，总质量更大的汽车宜采用四轴和四轴以上的形式。

所以根据给定的汽车转载质量选择汽车的轴数为2轴。

汽车的用途、总质量和对车辆通过性能的要求等，是影响选取驱动形式的主要因素。乘用车和总质量小些的商用车，多采用结构简单、制造成本低的42驱动形式。

所以选择汽车的驱动形式为42式。

2.2.2汽车布置形式的选择 汽车的布置形式是指发动机、驱动桥和车身的相互关系和布置特点而言。汽车的使用性能除取决于整车和各总成的有关参数外，其布置形式对使用性能也有重要影响。

货车可以根据驾驶室与发动机的相对位置不同，分为平头式、短头式、长头式和偏置式四种。货车又可以根据发动机的位置不同分为发动机前置、中置、和后置三种布置形式。

平头式货车总长和轴距尺寸短，最小转弯半径小，机动性能良好；
不需要发动机罩和翼子板，加上总长缩短等因素的影响，汽车整备质量减小；
驾驶员视野得到明显改善；
采用翻转式驾驶室时能改善发动机及其附件的接近性；
汽车货箱与整车的俯视面积之比称为面积利用率，平头货车的该项指标较高。故本设计采用的布置形式为平头式货车。

发动机前置后桥驱动货车的主要优点是可以采用直列、V型或卧式发动机；
发现发动机故障容易；
发动机的接近性良好，维修方便；
离合器、变速器等操纵机构的结构简单，容易布置；
货箱地板高度较低。并且大多货车均采用该形式的布置方式。

2.3 缸套汽车主要参数的选择 2.3.1 汽车主要尺寸的确定 汽车的主要尺寸参数包括外廓尺寸、轴距、前悬、后悬、货车车头长度和