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汽車驅動橋畢業設計

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更新時間：2014-11-20
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汽車驅動橋畢業設計
摘要
驅動橋位于傳動系末端，其基本功用是增矩、降速，承受作用于路面和車架或車身之間的作用力。它的性能好壞直接影響整車性能，而對于載重汽車顯得尤為重要。當采用大功率發動機輸出大的轉矩以滿足目前載重汽車的快速、重載的高效率、高效益的需要時，必須搭配一個高效、可靠的驅動橋，所以采用傳動效率高的單級減速驅動橋已經成為未來載重汽車的發展方向。驅動橋設計應主要保證汽車在給定的條件下具有最佳的動力性和燃油經濟性。本設計根據給定的參數，按照傳統設計方法并參考同類型車確定汽車總體參數，再確定主減速器、差速器、半軸和橋殼的結構類型，最后進行參數設計并對主減速器主、從動齒輪、半軸齒輪和行星齒輪進行強度以及壽命的校核。驅動橋設計過程中基本保證結構合理，符合實際應用，總成及零部件的設計能盡量滿足零件的標準化、部件的通用化和產品的系列化及汽車變型的要求，修理、保養方便，機件工藝性好，制造容易。
關鍵字：輕型貨車；驅動橋；主減速器；差速器
目錄
第一章緒論 1
1.1論文研究的意義和目的 1
1.2國內外研究現狀及發展趨勢 1
1.3本論文的主要研究內容 2
第二章汽車總體參數的確定 3
2.1 給定設計參數 3
2.2 汽車形式的確定 3
2.2.1 汽車軸數和驅動形式的選擇 3
2.3 汽車主要參數的選擇 4
2.3.1 汽車主要尺寸的確定 4
2.3.2 汽車質量參數的確定 7
2.3.3 汽車性能參數的確定 9
2.4 發動機的選擇 12
2.4.1 發動機形式的選擇 12
2.4.2 發動機主要性能指標的選擇 12
2.5 輪胎的選擇 14
第三章驅動橋的結構形式及選擇 17
3.1 概述 17
3.2 驅動橋的結構形式 17
3.3 驅動橋構件的結構形式 19
3.3.1 主減速器的結構形式 20
3.3.2 差速器的結構形式 23
3.3.3 驅動車輪傳動裝置的結構形式 24
3.3.4 驅動橋橋殼的結構形式 25
第四章驅動橋的設計計算 27
4.1 主減速器的設計與計算 27
4.1.1主減速比的確定 27
4.1.2 主減速器齒輪計算載荷的確定 28
4.1.3 錐齒輪主要參數的選擇 30
4.1.4 主減速器錐齒輪的材料 32
4.1.5主減速器螺旋錐齒輪的幾何尺寸計算 33
4.1.6 主減速器圓弧齒輪螺旋齒輪的強度計算 37
4.2 差速器的設計與計算 41
4.2.1 差速器齒輪主要參數選擇 42
4.2.2 差速器齒輪的材料 44
4.2.3 差速器齒輪幾何尺寸計算 44
4.2.4 差速器齒輪強度計算 47
4.3 全浮式半軸的設計 49
4.3.1 半軸基本參數計算及校核 49
4.3.2半軸的結構設計及材料與熱處理 50
4.4 驅動橋殼設計 51
4.4.1 橋殼的結構型式 51
4.4.2橋殼的受力分析及強度計算 52
結論 54
致謝 55
參考文獻 56

第二章汽車總體參數的確定
2.1 給定設計參數
汽車最高時速 115km/h
裝載質量 2.5t
最小轉彎半徑 12.5m
最大爬坡度 0.3
同步附著系數 0.4

2.2 汽車形式的確定
2.2.1 汽車軸數和驅動形式的選擇
汽車可以有二軸、三軸、四軸甚至更多的軸數。影響軸數的因素主要有汽車的總質量、道路法規對于軸載的限制和輪胎的負荷能力以及汽車的結構等。包括乘用車以及汽車總質量小于19t的公路運輸車輛和軸荷不受道路、橋梁限制的不在公路上行駛的車輛，如礦用自卸車等，均采用結構簡單、制造成本低廉的兩軸方案。總質量在19~26t的公路運輸車采用三軸形式，總質量更大的汽車宜采用四軸和四軸以上的形式。
所以根據給定的汽車轉載質量選擇汽車的軸數為2軸。
汽車的用途、總質量和對車輛通過性能的要求等，是影響選取驅動形式的主要因素。乘用車和總質量小些的商用車，多采用結構簡單、制造成本低的4×2驅動形式。
所以選擇汽車的驅動形式為4×2式。
2.2.2 汽車布置形式的選擇
汽車的布置形式是指發動機、驅動橋和車身的相互關系和布置特點而言。汽車的使用性能除取決于整車和各總成的有關參數外，其布置形式對使用性能也有重要影響。
貨車可以根據駕駛室與發動機的相對位置不同，分為平頭式、短頭式、長頭式和偏置式四種。貨車又可以根據發動機的位置不同分為發動機前置、中置、和后置三種布置形式。
平頭式貨車總長和軸距尺寸短，最小轉彎半徑小，機動性能良好；不需要發動機罩和翼子板，加上總長縮短等因素的影響，汽車整備質量減小；駕駛員視野得到明顯改善；采用翻轉式駕駛室時能改善發動機及其附件的接近性；汽車貨箱與整車的俯視面積之比稱為面積利用率，平頭貨車的該項指標較高。故本設計采用的布置形式為平頭式貨車。
發動機前置后橋驅動貨車的主要優點是：可以采用直列、V型或臥式發動機；發現發動機故障容易；發動機的接近性良好，維修方便；離合器、變速器等操縱機構的結構簡單，容易布置；貨箱地板高度較低。并且大多貨車均采用該形式的布置方式。

2.3 汽車主要參數的選擇
汽車的主要參數包括尺寸參數，質量參數和汽車性能參數。
2.3.1 汽車主要尺寸的確定
汽車的主要尺寸參數包括外廓尺寸、軸距、前懸、后懸、貨車車頭長度和車廂尺寸等。
(1) 外廓尺寸
汽車的長、寬、高稱為汽車的外廓尺寸。汽車長度尺寸小不僅可以減少行駛期間需要的道路長度，同時還可以增加車流密度，在停車時占用的停車場面積也小。除此之外，汽車的整備質量相應減少，這對提高比功率、比轉矩和燃油經濟性有利。
GB 1589—1989 汽車外廓尺寸限界規定如下：貨車、整體式客車總長不應超過12m，單鉸接式客車不超過18m，半掛汽車列車不超過16.5m，全掛汽車列車不超過20m；不包括后視鏡，汽車寬不超過2.5m；空載、頂窗關閉狀態下，汽車高不超過4m；后視鏡等單側外伸量不得超過最大寬度處250mm；頂窗、換氣裝置開啟時不得超出車高300mm。
參考同類型貨車的外廓尺寸，確定本設計中輕型貨車的外廓尺寸為：長×寬×高 5400×1950×2100mm
(2)軸距L
軸距L對整備質量、汽車總長、汽車最小轉彎直徑、傳動軸長度、縱向通過半徑等有影響。當軸距短時，上述個指標減小。此外軸距還對軸荷分配、傳動軸夾角有影響。軸距過短會使車廂長度不足或后懸過長，汽車上坡、制動或加速時軸荷轉移過大，使汽車制動性或操作穩定性變壞；車身縱向角振動增大，對平順性不利；萬向節傳動軸的夾角增大。原則上對發動機排量大的乘用車、載重量或載客量多的貨車或客車，軸距取得長。對機動性要求高的汽車，軸距宜取短些。
表2-1 部分汽車的軸距和輪距
車型類別軸距L/mm 輪距B/mm
客車城市客車（單車） 4500~5000 1740~2050
長途客車（單車） 5000~6500
4×2 貨車汽車總質量m/t
1700~2900
2300~3600
3600~5500
1150~1350
1300~1650
1700~2000
≤1.8
1.8~6.0
6.0~14.0
根據表2-1，本設計中選取軸距L=2800mm
(3) 輪距B
改變汽車輪距B會影響車廂或駕駛室內寬、汽車總寬、總質量、側傾剛度、最小轉彎直徑等因素發生變化。增大輪距則車廂內寬隨之增加，并有利于增加側傾剛度，汽車橫向穩定性變好；但是汽車的總寬和總質量及最小轉彎半徑等增加，并導致汽車的比功率、比轉矩指標下降，機動性變壞。
受總寬不得超過2.5m限制，輪距不宜過大。但在選定的前輪距范圍內，應能布置下發動機、車架、前懸架和前輪，并保證前輪有足夠的轉向空間，同時轉向桿系與車架、車輪之間有足夠的運動間隙。在確定后輪距時，應考慮車架兩縱梁之間的寬度、懸架寬度和輪胎寬度及他們之間應留有必要的間隙。
部分汽車的輪距可以參考表2-1提供的數據進行初選。本設計中取為 = =1500mm
(4) 前懸和后懸
前懸尺寸對汽車通過性、碰撞安全性、駕駛員視野、前鋼板彈簧長度、上車和下車的方便性以及汽車造型等均有影響。增加前懸尺寸，減小了汽車的接近角，使通過性降低，并使駕駛員的視野變壞。因在前懸這段尺寸內要布置保險杠、散熱器風扇、發動機、轉向器等部件，故前懸不能縮短。長些的前懸尺寸有利于在撞車時對乘員起保護作用，也有利于采用長些的鋼板彈簧。對于平頭汽車，前懸還會影響前門上下車的方便性。初選的前懸尺寸，應當在保證能布置下上述個總成、部件的同時盡可能的短些。對于載客量少的平頭車，考慮到正面碰撞能有足夠多的結構件吸收碰撞能量，保護前排乘員的安全，這又要求前懸有一定的尺寸。在本設計中，參考同類型車輛，選取 =740mm。
后懸尺寸對汽車通過性、汽車追尾時的安全性、貨箱貨行李箱長度、汽車造型等有影響，并取決于軸距和軸荷分配的要求。后懸長，則汽車離去角減小，使通過性降低，總質量在1.8~14.0t的貨車后懸一般在1200~2200mm之間，特長貨箱的汽車后懸可達到2600mm，但不得超過軸距的55%。本設計中，選取 =1300mm。
(5) 貨車車頭長度
貨車車頭長度系指從汽車的前保險杠到駕駛室后圍的距離。車身形式，即長頭型還是平頭型對車頭的長度有絕對影響。此外，車頭長度尺寸對汽車的外觀效果，駕駛室居住性、汽車面積利用率和發動機的接近性等有影響。
平頭型貨車一般在1400~1500mm之間。
(6) 貨車車廂尺寸
要求車廂尺寸在運送散裝煤和袋裝糧食時能裝有足額定噸數。車廂邊版高度對汽車質心高度和裝卸貨物的方便性有影響，一般應在450~650mm范圍內選取。車廂內寬應在汽車外寬符合國家標準的前提下適當取寬些，以縮短邊板高度和車箱長度。對于能達到較高車速的貨車，使用過寬的車箱會增加汽車的迎風面積，導致空氣阻力增加。車箱內長應在滿足運送上述貨物達到額定噸位的條件下盡可能的取短些，以利于減小整備質量。 ...

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