大运轻卡驱动桥的设计含开题及CAD图

大运轻卡驱动桥的设计含开题及CAD图,大运轻卡,驱动,设计,开题,CAD XX XX XXXXXX设计中期报告学 生 姓 名：学 号：学 院：专 业：设计题目：大运轻卡驱动桥的设计指 导 教 师: 20XX年 5 月 12 日设 计 中 期 报 告姓名班级学号设计题目：大运轻卡驱动桥的设计本人在该设计中具体应完成的工作：a. 毕业设计开题报告一份；b. 英文翻译一份；c. 完成驱动桥结构图；d、按学校要求的论文格式提交毕业设计论文一篇，字数不少于15000字；1. 简述毕业设计（论文）开始以来所做的具体工作和取得的进展（要详细内容）1). 通过查阅汽车构造等书籍和利用网络搜集相关资料来掌握汽车驱动桥的组成和结构与设计要求。2). 完成开题报告，确定研究内容和研究方法并完成答辩。3).根据给定的参数结合市面相应的大运轻卡驱动桥的结构初步选定驱动桥的结构方案、主减速器的结构形式、差速器的结构形式和传动装置的方案；根据课题的设计要求和给定的参数计算主减速器的基本参数和计算载荷、锥齿轮强度计算、轴承载荷计算，其中要选择适当的主减速比，以保证汽车在给定的条件下具有最佳的动力性和燃油经济性；设计计算差速器各参数，齿轮及其他传动件工作平稳，噪声小，传动效率要高且具有足够的强度和刚度；然后进行车轮传动装置和驱动桥壳的设计与计算，体积尽量要小的 保证汽车具有足够的离地间隙，满足汽车通过性要求。且簧下质量较小，满足汽车平顺性的要求。4).通过驱动桥设计相应书籍的经验总结和公式来进行初步的校核，满足了设计的基本要求。5).根据计算的主要零件的结构参数在CATIA中完成驱动桥的建模工作并完成装配，并开始绘制二维CAD工程图。设 计 中 期 报 告2.目前存在的问题，下一步的主要研究任务，具体设想与安排（要详细内容）1. 目前存在的问题 1).在论文书写过程中相关数据没有办法完全确定，因此对校核产生了影响。 2).在绘图过程中相关模块较为复杂，只能近似的绘图。 3).论文书写过程中前后文衔接不够紧密，内容不够全面。 2.后期的任务安排 下一步的研究任务主要是认真的进行论文的书写和完善，并进行三维模型的的建立和二维图纸的的绘制。通过广泛查阅研究相关论文和权威书籍来完善 论论文的书写。对已完成的内容进行多次审阅，从内容、结构及用语等方面进行行调整。设 计 中 期 报 告3.指导教师对该学生前期研究工作的评价（是否同意继续研究工作） 指导教师签字： 年 月 日备注：1、本表由学生填写，指导教师亲笔签署意见。 2、以上各项句间距可以根据实际内容需要调整。- 5 - XXXXXX设计任务书学 院（系）：专 业：学 生 姓 名： 学 号： 设计(论文)题目：大运轻卡驱动桥的设计起 迄 日 期:20XX年2月29日20XX年6月10日设计(论文)地点:指 导 教 师:责任人:发任务书日期: 20XX年2月12日XX设 计 任 务 书1毕业设计（论文）课题的任务和要求：1. 掌握汽车驱动桥的组成和结构；2. 了解驱动桥设计的要求；3. 设计计算驱动桥主要零件的结构参数；3. 熟练掌握CATIA中的零件设计模块，并能完成建模任务；4. 根据计算的结构参数在CATIA中完成驱动桥的建模工作；5. 校核驱动桥的设计结果。2毕业设计（论文）课题的具体工作内容（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：工作要求：（1）查阅相关文献15篇以上，准备资料，进行开题。（2）查找并翻译一篇与设计论文相关的英文资料。（3）掌握汽车驱动桥的组成和工作原理，了解驱动桥的设计要求。（4）计算驱动桥主要零件的性能结构参数。（5）根据驱动桥的主要性能参数在CATIA中建模，并校核设计结果。（6）撰写毕业设计论文一篇。型号CGC1047DB33E3额定载重1.75吨类型轻型货车总质量4.315吨轴距3300mm最高车速80km/h车身长度2米排量2.672L车身高度2.3米最大输出功率66kw轮距前轮距1590 mm后轮距1540mm扭矩220NM整车重量2.35吨额定转速2200RPMXX设 计 任 务 书3对毕业设计（论文）课题成果的要求包括毕业设计(论文)、图纸、实物样品等)：a. 毕业设计开题报告一份；b. 英文翻译一份；c. 完成驱动桥结构图；d、按学校要求的论文格式提交毕业设计论文一篇，字数不少于15000字；4毕业设计（论文）课题工作进度计划：起 迄 日 期工 作 内 容2017年 2月13日 2月26日 2月27日 3月10日3月11日 3月31日4月1日 4月25日4月26日 5月15日5月16日 6月1日6月2日 6月15日查阅相关资料，进行毕业设计的准备工作，制定技术方案；编写开题报告；准备开题答辩掌握汽车驱动桥的组成和工作原理，熟悉驱动桥主要零件的设计要求。根据已知参数计算驱动桥主要零件的主要几何参数，并进行校核。熟悉catia软件，并根据已计算的驱动桥的几何参数进行建模。撰写毕业设计说明书；准备和进行毕业设计答辩；学生所在学院审查意见：责任人：年 月 日 XXXXXX设计开题报告学 生 姓 名：学 号：学 院：专 业：设计(论文)题目：大运轻卡驱动桥的设计指导教师: 20XX 年3月 10日1选题依据：1.1本课题研究背景及意义随着时代的发展，汽车的作用越来越明显，已成为我们生活必不可少的工具，汽车的发展程度也是衡量一个国家工业化程度的重要标志1。汽车不仅作为一种代步工具，同时它在运输业也有这非常重要的地位。特别是在短途运输中因此载货汽车的发展也非常迅速。而驱动器设计是汽车设计的重要组成部分，汽车驱动桥位于传动系的末端，其基本的功用是增大由传动轴或直接由变速器传来的转矩，将转矩分配给左右驱动车轮；并使左右驱动车轮具有汽车行驶运动学所要求的差速功能。同时驱动桥还要承受作用于路面和车架或承载式车身之间的力和力矩2。汽车车桥的结构形式和设计参数除了对可靠性和耐久性由重要影响外，也对汽车的行驶性能如动力性，经济学，平顺性，通过性，机动性和操纵稳定性等有直接的影响3。并且随着近年来油价的上涨，汽车的运输成本也越来越高，因此在保证汽车的动力性的前提下，提高其燃油经济性也变得非常重要。为了降低油耗，不仅要在发动机的环节上节油，而且也需要从传动系中减少能量的损失。这就必须在发动机动力输出之后，在从发动机传动轴驱动桥这一动力输送环节中寻找减少能量在传递过程中的损失。在这一环节中发动机是动力的输出者，也是汽车的心脏，而驱动桥是将动力转化为能量的最终执行者。因此，在发动机相同的情况下，采用性能优良且与发动机匹配性比较高的驱动桥便成为有效节油的措施之一。所以设计出结构简单，工作可靠，造价低廉的驱动桥能够大大降低总车生产的成本，推动汽车经济的发展4。1.2国内外发展现状我国正在大力发展汽车产业，采用后轮驱动的汽车平衡性和操作性都会有很大的提高。维修费用低是后轮驱动的一个优点5。国产驱动桥在国内市场占据了绝大部分的份额，但仍有一定的数量的车桥依赖进口，国产车桥与国际先进水平仍有一定的差距。国产车桥的差距主要体现在设计和研发能力上，目前具有研发能力的车桥厂家还不多，一些厂家仅仅停留在组装阶段，实验设备也有差距。在具体工艺细节方面，我国与世界的差距也比较大，在技术方面，轻量化，舒适性的要求将逐步提高。总体而言现在的汽车正在向着节能，环保，舒适等方面发展6。 目前，国内生产驱动桥的企业很多，品种和规格也较为齐全，其性能和规格也基本能满足国内汽车和工程机械的使用需求。呈现了明显的产业特点，有进口国外向国产化发展，由小作坊向正规产业化发展，由低端向高端产品发展，由引进国外技术向自主研发发展。在技术方面，通过不断提高自身锻造技术及工艺水平来保证研发产品制造质量；通过利用先进科学的设计辅助手段来达到设计优化的目的；通过不断学习吸收国外先进技术逐步实现技术与国际接轨的目标，从而提高产品的核心竞争力；通过运用先进的方法和技术来提高产品的性能，满足市场需求7。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的，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级减速器发展到现在的中央及轮边双极减速或双极减速器结构；从齿轮的加工形式上车桥内部的主从动齿轮，行星齿轮，及圆柱齿轮逐渐采用静默加工，以满足汽车高速行驶要求及法规对于噪声的控制要求8。随着我国公路条件的改善和物流业对车辆性能要求的变化，汽车驱动桥技术已呈现出向单级化发展的趋势。单级桥有主减速器，是一级减速。相对双极桥而言其通过性较差，主要用于运输车辆9。双极桥有主减速器和轮边减速器形成二级减速。双极桥通过性较好，单级桥优点是制造工艺简单，成本较低，是驱动桥的基本类型。随着公路状况的改善，使得汽车使用条件对汽车通过性的要求降低，因此汽车不必像过去一样采用复杂的结构来提高通过性，单级减速器驱动桥的优势尽显10.在欧洲，双极主减速器驱动桥占整个产品的40%，且有下降的趋势，在美国只占10%。原因是在这些地区道路条件较好，采用单级的驱动桥成本较低。国外汽车驱动桥已广泛采用限滑差速器11，牙嵌式或多片摩擦盘式和湿式行车制动器等先进技术。限滑差速器能大大减少轮胎的磨损，简化维修工作，由于其成本较高且工艺复杂故国内一直没有得到应用。1213 随着计算机技术的广泛应用，在驱动桥的生产制造和工作过程中，广泛的用到了计算机辅助设计CAD技术和利用CATIA建模进行分析14，应用有限寿命设计理论及方法取代持久寿命设计理论及方法，把优化设计，疲劳累积损伤理论等应用于驱动桥的设计当中，不但节省人力和时间，而且获得技术经济最佳的设计15。参考文献1陈家瑞.汽车构造M.第四版.北京：人民交通出版社，2002.89902王望予.汽车设计M.第四版.北京：机械工业出版社，2007.1353余志生.汽车理论M.第五版.北京：机械工业出版社,20094汽车工程手册编辑委员会.汽车工程手册M：设计篇.北京：人民交通出版社，2001.60625刘雪梅.机动车驱动桥常见故障浅析J.农业机械：2007，（12）6姜建.中型载货汽车驱动桥设计J.公路与汽运，20047杨锁望，韩愈琪，杨钰.矿用自卸驱动桥壳结构分析与改进设计J.专用汽车，2005，（1）8蔡广新.汽车机械基础.北京：高等教育出版社.2005.35419乔维高.专用汽车结构与设计.北京：北京大学出版社.2010.3510Wang Fengyuan.Dynamic Characteristics Analysis on Truck Drive Axle AssemblyJ.Chinese Journal of Scientific Instrument,2013,34(12)11王忠会，骆雨，贾毅.行星齿轮式桥间差速器的差速特性分析J.200512常曙光.重载汽车驱动桥齿轮用钢的成分设计J.现代零部件，2006，（1）：9013徐清富.国外汽车最新结构图册.北京：机械工业出版社.199614王聪兴，冯茂林.现代设计方法在驱动桥设计中的运用J.公路与汽运，2014，（4）15张锦星，原勇.汽车构造与原理.北京：人民交通出版社.2010.131132设 计 开 题 报 告 设计方案： 2.1本课题的研究内容 本课题研究的是大运轻卡CGC4251PB32WPD3B的驱动桥设计，包括掌握驱动桥设计 计要求与过程以及校核方法，简单分析参数计算中可能出现的问题，培养学生独立思考、独 独立学习和解决实际问题的能力。按照给定的大运轻卡驱动桥的参数进行各部件及总成的 的设计，参考市面上大运相关型号的轻卡驱动桥参数计算出课题研究的基本参数。然后在 利用三维软件CATIA进行三维实体的建立装配和分析，最后进行相应的计算校核。 2.2本课题设计的技术路线 1.通过查阅汽车构造和利用网络搜集相关资料来掌握汽车驱动桥的组成和结构。 构 2.通过查阅汽车设计等书籍和搜集相关的论文期刊了解驱动桥设计的要求。 3. 3.根据给定的参数结合市面相应的大运轻卡驱动桥的结构初步选定驱动桥的结构方案 案、主减速器的结构形式、差速器的结构形式和传动装置的方案；根据课题的设计要求达 和给定的参数计算主减速器的基本参数和计算载荷、锥齿轮强度计算、轴承载荷计算，其 其中要选择适当的主减速比，以保证汽车在给定的条件下具有最佳的动力性和燃油经济性 性；设计计算差速器各参数，齿轮及其他传动件工作平稳，噪声小，传动效率要高且具有 有足够的强度和刚度；然后进行车轮传动装置和驱动桥壳的设计与计算，体积尽量要小的 保证汽车具有足够的离地间隙，满足汽车通过性要求。且簧下质量较小，满足汽车平顺性 性的要求。 崔 4.通过驱动桥设计相应书籍的经验总结和公式来进行初步的校核，以满足设计的基本 本要求。 顶 5.根据计算的主要零件的结构参数在CATIA中完成驱动桥的建模工作。然后导出二维 维CAD工程图。 大 6.根据计算的参数和建立的三维模型，通过相应的计算过程校核驱动桥的设计成果，我 要保证不会出干涉的情况，要满足结构简单，加工工艺性好，制造容易，维修和调整方便 便。 毕 业 设 计 开 题 报 告指导教师意见： 指导教师： 年 月 日附件：参考文献注释格式学术期刊 作者论文题目J期刊名称，出版年份，卷(期)：页次如果作者的人数多于3人，则写前三位作者的名字后面加“等”，作者之间以逗号隔开。例如：1 李峰,胡征,景苏等. 纳米粒子的控制生长和自组装研究进展J. 无机化学学报， 2001, 17(3): 3153242 J.Y.Li, X.L.Chen,H.Li. Fabrication of zinc oxide nanorodsJ. Journal of Crystal Growth, 2001,233:57学术会议论文集 作者论文题目文集编者姓名学术会议文集名称C，出版地：出版者，出版年份：页次例如：3 司宗国 谢去病 王群重子湮没快度关联的研究见赵维勤，高崇寿编第五届高能粒子产生和重离子碰撞理论研讨会文集C，北京：中国高等科学技术中心，1996：105图书 著者书名M版本出版地：出版者，出版年页次如果该书是第一版则可以略去版次。例如：4韩其智 孙洪洲群论M北京：北京大学出版社，1987101学位论文 作者论文题目D学士(或硕士、博士)学位论文. 出版地：出版者，出版年份例如：5 陈异.纳米粒子形貌控制研究D. 硕士学位论文. 北京：中国科学院, 2002专利 专利所有者.专利名称P. 专利国别：专利号，日期.例如：6 姜锡洲 . 一种温热外敷药制备方案P. 中国专利：881056073，1989-07-26.报纸类 作者.篇名N.报纸名，出版日期（版次）7 李大伦.经济全球化的重要性N.光明日报，19981227（3）设计说明书大运轻卡驱动桥的设计摘要在我国的汽车制造业和交通运输业之中，因为轻型货车在短距运输中的的机动性和经济性良好，使它在汽车产业中占了较大的比重，与其匹配的车桥尤其是驱动车桥的好坏会关系到轻卡整车的通过性、燃油经济性和平顺性。由于当前公路条件的改善，轻型货车平均速度加快，运输效率增加。为了满足这些要求，本次驱动桥的设计特点是制造和维修成本低、使用可靠、构造简单。一款很好的驱动桥，能够降低汽车的生产成本，因此对轻型货车驱动桥的设计和研究有一定的实际意义。在本文中，详细介绍了驱动桥的组成和结构，分析各部分零件的功能和原理和驱动桥设计的基本要求。在此基础上设计主减速器总成及齿轮、差速器总成及齿轮、半轴和驱动桥壳等部件。并且计算其尺寸参数和校核参数。最后，利用CATIA软件进行模型的建立。关键词：驱动桥，主减速器，差速器，半轴Design of DaYun light truck drive axleABSTRACTIn the automobile manufacturing industry and transportation industry, because light trucks are mobility and economically in short distances, It makes up a large proportion in the automobile industry, and the axle matching with the light truck, especially the driving axle, will affect the pass, fuel economy and smoothness of the light truck. Due to the improvement of current highway conditions, the average speed of light truck is speeding up and transportation efficiency is increasing. In order to meet these requirements, the design of the drive axle is bound to develop in the direction of low manufacturing and maintenance costs, reliable use and simple construction.A good drive bridge, able to reduce the cost of production of the car, light truck drive axle has a certain practical significance.In the design process, first of all, we should consult the data, master the composition and structure of the drive axle, analyze the functions and principles of each part, and understand the basic requirements of the drive axle design. On this basis, the main reducer assembly and gear, differential assembly and gear, half axle and drive axle housing and other components are designed. And calculate its size parameters and check parameters, use CATIA software to complete the establishment of the model.Key words: Drive axle,Main reducer,Differential mechanism,Half shaft, 目 录1.绪论11.1选题背景和意义11.2国内外驱动车桥研究现状21.2.1国内研究现状21.2.2国内研究现状21.3设计的内容和预期成果21.4小结22.驱动桥的结构分类及设计参数32.1驱动桥的种类32.2驱动桥结构组成32.3驱动桥的设计要求32.4小结43.主减速器的设计53.1减速器的结构形式53.2 主减速器的载荷计算83.2.1主减速比83.2.2齿轮在不同情况下的转矩93.3主减速器锥齿轮的参数103.3.1主减速器参数计算103.3.2锥齿轮参数表格113.4 主减速器锥齿轮的材料133.5主减速器齿轮的强度校核143.5.1齿轮损坏形式与寿命143.5.2齿轮的耐磨性163.5.3主减速器锥齿轮轮齿弯曲强度173.5.4锥齿轮的接触强度计算183.5.5主动齿轮轴的弯矩193.6主减速器齿轮的轴承选择与校核193.6.1轴承计算的原理193.6.2主动齿轮上的作用力的大小193.6.2锥齿轮轴承的定向载荷203.6.3轴承的使用寿命213.7主减速器三维建模223.8小结224.差速器的设计234.1差速器的结构及形式234.2差速器齿轮基本参数234.2.1差速器齿轮参数的选择234.2.2半轴齿轮和行星齿轮的参数汇总244.3差速器的材料254.4差速器齿轮的强度计算254.5差速器的CATIA模型264.6小结265. 车轮传动装置的设计285.1半轴的类型285.2半轴的设计285.3半轴花键强度的计算295.4半轴的材料305.5半轴的CATIA三维建模305.6小结306.桥壳的设计316.1驱动桥壳结构型式的选择316.2桥壳的强度校核326.3驱动桥桥壳的三维建模346.4小结347.总结35参考文献36致谢375第 页 共 页 1.绪论1.1选题背景和意义随着社会经济和科技的发展，汽车在大众生活中的作用越来越大，有人将其作为一种代步工具也有人将其作为一种运输工具，而汽车工业的发展水平也是权衡一个国家机械工业化程度的重要标志。汽车不但作为一种行驶的工具，同时它的优劣对于运输业者来说也有着十分重要的意义。由于我国目前基础建设尤其是公路建设逐步完善加强，轻型的短距类型的货车因其灵活性和经济性良好而迅速发展起来了。我国轻型货车销量占整体货车比重逐渐增大，据AutoNews网站报道，市场研究公司R.L. Polk & Co表示在中国需求的带动下，2012年全球轻型卡车的销量将增加7%。因此可见轻卡在整体货车的生产中占据较大的比例1。驱动桥的设计是汽车设计的重要组成部分，汽车驱动桥的构造类型和性能指标不仅对耐用性和持久性有重大影响外，也对货车的各种性能比如动力性能、燃油经济性能，平顺性、通过性和操稳性等有着非常重要的关系。而且因为目前整体经济形势不容乐观，人们收入几乎没有增长，但燃油价格确上涨了，货车尤其是轻型货车在燃油方面的花费也愈来愈多了，故而在确保货车的动力性能足够的条件下，从设计的角度去增加整车的燃油经济性也变得异常的必要。为了达到从各方面降低油耗的目的。不仅要求在发动机上实行各种省油技术如涡轮增压等技术。而且在发动机之后的传动系中也必须为了省油而进行设计，通常体现在减少尺寸以减少整备质量达到省油的目的。因此在使用一样型号参数的发动机的情况下，如果整车配备结构合适，性能参数良好的车桥能在节省燃油提高经济性方面加分不少。目前为了达到这一目的是通过C曲线来匹配发动机和驱动桥的2。对于大部分汽车驱动桥位于后轴处，而对于一些前驱的轿车和越野车来说前桥是转向桥也是驱动桥，对于大部分货车驱动桥位于后轴处及传动系的末端，所以针对本次毕业设计的轻卡而言属于后驱。驱动桥的作用是一般来讲是减速和增扭,并将发动机传来的转矩用差速器分配给左右两驱动轮，从而实现汽车的正常行驶。与此同时对于整体式的驱动桥来说其桥壳还必须承受作用于其上的各种力和力矩3。因此驱动桥的设计和制造水平对整车的性能影响是非常大的。因此本设计有非常重要的意义。1.2国内外驱动车桥研究现状1.2.1国内研究现状 目前国外驱动桥主要的设计研究较为成熟，新技术和新方法正在逐渐被应用。使得开发一款驱动桥的研发周期大大缩短，而且其成本也不高，由于大量相关设计校核软件的利用使得其设计的驱动桥更加的安全可靠4。目前国外最新的技术包括：(1) 并行工程开发模式(2) 模态分析(3) 驱动桥壳的有限元分析(4) 高性能制动器技术(5) 基于驱动桥的电子控制技术1.2.2国内研究现状 我国目前驱动桥的研发能力较弱，技术含量比较低，与国际先进水平水平相比还有不小的差距。目前的研发过程基本上是从国外引入一款驱动桥分析研究之后结合自己的情况加以改进设计，很少有厂家像国外驱动桥企业一样有完整的开发体系与研发流程，大部分属于逆向工程。但随着目前高新技术的快速发展和全球化，我国的企业也逐渐与世界接轨，目前很多企业引进国外先进的研发流程和相应的计算机辅助设计应用且研发团队的能力也在提高，相信我国的驱动桥研发能力和设计能力会逐渐与国际先进水平同步5。1.3设计的内容和预期成果本次毕业设计是大运轻卡驱动桥的设计，该型号属于大运祺运轻卡250批次。说明书中将要详细介绍大运轻卡驱动桥设计的如下方面：现在市面上驱动桥的结构分类和基本构成，主要部件比如主减速器、差速器、半轴和桥壳的结构组成与工作原理，关键易出问题的部件的设计计算和强度和疲劳寿命的校核。 其中成果包括查找并翻译一篇与驱动桥相关的英文资料；根据驱动桥的主要性能参数在CATIA中建模；完成设计驱动桥的装配图；撰写毕业设计论文一篇。1.4小结 通过查阅资料，了解到了驱动桥尤其是轻卡驱动桥发展的现状以及驱动桥的重要性。懂得了本次毕业设计的基本内容和大体方向，从而为接下来的毕业设计打下了基础。2.驱动桥的结构分类及设计参数 2.1驱动桥的种类 市面上的驱动桥一般情况下分为非断开式驱动桥和断开式驱动桥6，当整车设计时如果决定采用独立悬架时，则会采用断开式的驱动桥。反之则用非断开式的驱动桥，一般货车不注重舒适性而注重经济性故会选择整体式驱动桥。1）非断开式驱动桥 非断开式驱动桥一般又被称为整体式驱动桥，差速器装在主减速器壳中与主减速器用螺栓连接在一块成为一个整体，然后将这个整体与桥壳连接。其簧上质量较小意味着其乘坐舒适性较差但其结构简单，这就是它被广泛应用于货车的原因7。它的桥壳是一根整体的空心梁。2） 断开式驱动桥对于断开式的驱动桥，它与独立悬架相搭配，结构内存在着万向传动装置去驱动车轮前进，其大部分结构属于簧上质量的部分，因此乘坐舒适性良好，但其结构复杂，零件多，成本高，因此被广泛应用在轿车之中。综上所述，本次设计采用非断开式驱动桥。2.2驱动桥结构组成非断开式的驱动桥一般由主减速器总成、差速器总成、半轴、主减速器壳和桥壳等部件构成。其布局如图2.2所示。2.3驱动桥的设计要求 通过收集资料了解到驱动桥设计的基本要求汇总如下8：1) 正确的主减速比，能够降低油耗。2) 保证外形尺寸不能太大，一方面能减少重量而另一方面来确保必要的地面间隙使其通过性良好。3) 提高齿轮表面硬度和整体韧性。4) 要保证重量适当，比如要在设计中增加簧上质量提高汽车的平顺性。5) 与悬架导向机构运动协调。6) 要保证实现三化，及标准化、通用化、系列化。使得成本低，结构简单，维修方便。7) 通过合理设计结构来保证机械效要高，降低不必要的能量损耗。结合设计任务书给定的原始数据和查阅同型号轻卡获得的数据汇总如表2.1及表2.2所示：图2.1 非断开式的驱动桥1半轴；2圆锥滚子轴承；3支撑螺栓；4主减速器从动锥齿轮；5油封；6主减速器齿轮传动锥齿轮；7弹簧座；8垫圈；9轮毂；10调节螺母2.4小结 本章按照任务书上已给的数据结合上网查询信息得知，本次设计的型号为大运轻卡祺运250批的方案，从而确定了所匹配发动机的型号、变速箱的型号和参数以及轮胎的型号等参数，也了解到了驱动桥的结构形式和设计的基本要求，加深了对驱动桥的了解。表2.1变速器传动比 R变速器传动比5.5282.8361.6341.00 0.794 5.011表2.2大运轻卡整车设计参数:型号CGC1047DB33E3额定载重1.75吨类型轻型货车总质量4.315吨轴距3300mm最高车速80km/h车身长度2米排量2.672L车身高度2.3米最大输出功率66kw轮距前轮距1590 mm后轮距1540mm 扭矩220NM 变速器LG5-20最大扭矩转速2200RPM轮胎型号6.50-16 7.00-16后桥25753.主减速器的设计3.1减速器的结构形式3.1.1主减速器齿轮类型的选择 主减速器一般情况下可据据传动齿轮的类型、减速的方式和主、动齿轮的支撑方式的区别来区分。主减速器按齿轮类型可分为圆柱齿轮、圆锥齿轮和准双曲面齿轮等的形式。其中弧齿锥齿轮工作稳定振动和噪声低，但受啮合精度的影响较大，一旦啮合不吻合就会使齿轮磨损加剧和噪声加大；双曲面齿轮与之相比传动比较大、尺寸较小与更加的平稳可靠，但其加工精度要求较高从而成本较高；发动机前置且横置的乘用车上一般比较多用圆柱齿轮传动上。在目前轻卡驱动桥中，主减速器经常使用的是螺旋锥齿轮和双曲面齿轮9。螺旋锥齿轮如图3.1（a）所示，主动齿轮和从动齿轮的轴线相交且夹角为。齿轮在啮合时的重合度大，啮合时是由点到线的，是逐渐啮合的，有一个过程。故螺旋锥齿轮能承担较大的负荷，并且在运行过程中啮合平稳，即便在在快速运行时其噪声和振动也不大。双曲面齿轮如图3.1（b）所示，主动齿轮的轴线不与从动齿轮相交而且成夹角。和螺旋锥齿轮比较来说，当双曲面齿轮的大小一致时，双曲面齿轮具有比螺旋锥齿轮更大的传动比；当所给传动比固定时，而主动齿轮相同是，双曲面齿轮的轴径比螺旋锥齿轮会更大，并且轮齿强度与轴承刚度较大；同时双曲面齿轮的半径也小，离地间隙比较大，从而使整车有更好的通过性和越野性；在其工作过程中，双曲面齿轮的啮合处在两个方向都有滑动使其运行更加平稳。 （a） (b)图3.1主减速器齿轮3.1.2主减速器减速形式的选择主减速器也可根据其几级减速分为单级主减速器是、双极主减速器和双速主减速器等形式。单级主减速器具有构造和设计较为简单和成本低等优点因而经常被用于主减速比的乘用车和轻型货车上。总重量较小的轻卡通常使用单级主减速器；双极主减速器通常会用在主减速比的总重量较大的载货车上； （a）单级主减速器 （b）双级主减速器图3.2主减速器如图3.2（a）所示，驱动桥中结构最为简单的就是单级主减速器，各部分尽量使用标准件，因为通用化零件储量多因此成本低，单级主减速器是以上几种中最基本的类型，轻型货车基本都使用单级的主减速器。由于现在交通发达便捷。单级主减速器由于构造简单结合路面条件改善因此得到了大量的使用。如图3.2（b）所示，双级的主减速器由两级减速齿轮构成，其体积较大，各种零部件较多使其结构更为复杂，其成本也较单级主减速器高。因此只用于大型货车。 考虑本次驱动桥设计的基本要求，故主减速器选用螺旋锥齿轮式的单级主减速器。3.1.3主减速器主动齿轮和从动齿轮的支撑形式 (a) (b) 图3.3主动齿轮支撑形式主减速器齿轮正确啮合不仅与齿轮的形式有关而且也与支撑形式有很大的关系，其中主动锥齿轮的支撑方式分为跨置式支撑如图3.3（b）和悬臂式支撑如图3.3（a）所示，悬臂式支撑结构简单但是刚度较低，而当载荷较大时变形较大影响正确的啮合造成齿轮损坏，而悬臂式则相反。主减速器从动齿轮一般只有跨置式支撑的支撑形式其结构如图3.4所示。故本次设计轻卡减速器主动锥齿轮采用悬臂式支撑形式；从动锥齿轮则是跨置式支撑形式。图3.4从动齿轮支撑形式3.2 主减速器的载荷计算3.2.1主减速比 一般对于乘用车和公共汽车而言，发动机功率给定的情况下。计算可以参考计算公式（3.1）=0.377= =5.56 (3.1)主减速器主减速比车轮的滚动半径（m）：根据参考车型取0.369最大功率的转速（r/min）；汽车所达到的最高车速（km/h）；汽车变速器最高挡的传动比； 对于其他汽车而言如本次设计的大运轻卡，为了用降低车速的办法来得到足够的功率储备，主减速比一般应选的比按（31）的大1020。对于本课题大运轻卡而言应按下式计算： =（0.3770.472）=5.566.96 初选 =5.7分动器高档传动比：本设计没有分动器故取1；轮边减速器传动比：取1； 此时计算出来的的主减速比应与同类车型的参数相比较并考虑主从动齿轮所选的齿数对的值予以矫正并最终确定下来10。3.2.2齿轮在不同情况下的转矩 汽车行驶过程中由于路面不平等因素造成传动过程中传递载荷不是一成不变的，因此几乎不能算出齿轮上的载荷，把发动机最大转矩搭配变速器最低档传动比和车轮在好路面上开始滑转时的从动齿轮的载荷的较小者进行强度检验11。1) 从动齿轮： 按最大输出转矩 (3.2) 突然与离合器相接所产生的动载系数，由于故=0，=1；发动机最大转矩，220；液力变矩器变矩系数，没有液力变矩器故取1；变速器一档传动比；分动器传动比取1；发动机到万向传动轴之间的传动效率，取0.96；驱动桥数取1； 按驱动轮在良好路面上打滑时的转矩 (3.3) 满载下驱动桥的静载荷，取65%的满载质量，=2804N;从动齿轮到车轮之间的传动比；从动齿轮到车轮之间的传动效率；负载系数,取值为1.2;轮间附着系数,取值为0.85; 按从动轮的平均转矩 (3.4) G汽车满载质量,;道路滚动阻力系数，取0.015；汽车正常使用时的平均爬坡能力系数，取0.05；汽车的性能系数 故=0； 2) 主动齿轮： (3.5) 由发动机最大扭矩和最低传动比确定的主动锥齿轮的转矩 当驱动轮打滑时主动齿轮的转矩 主动锥齿轮的平均转矩计算锥齿轮强度时，计算转矩；当计算锥齿轮疲劳寿命时；3.3主减速器锥齿轮的参数3.3.1主减速器参数计算1）主动锥齿轮齿数的确定选取要求 为了主从动齿轮啮合平稳，应大于40； 为了保证磨损匀称，应避免存在公约数； 为了齿轮啮合运行平稳，振动小，不小于； 大时，应小些，以保证汽车有足够的通过性。因此选符合这些要求。2）节圆直径以及端面模数 (3.6)直径系数，取14 (3.7)此处取3） 齿面宽度的确定 一般情况下主减速器螺旋锥齿轮齿面面宽度采用下列经验公式选取。大齿宽 一般使锥齿轮的小齿轮齿面宽比大齿轮略大，使其在大齿轮齿面两端都超出一些，通常小齿轮的齿面加大10%比较合适。小齿宽4） 中点螺旋角 螺旋角一般指的是齿面宽中点处的螺旋角，一般取。5）法向压力角载货汽车齿轮法向压力角一般为。6) 螺旋方向从主动锥齿轮的锥顶往下看，中间线上边向左偏为左旋，向右偏为右旋。主动、从动齿轮方向相反。为了不使汽车在前行时主从动齿轮靠近。故主动锥齿轮选择为左旋，从动锥齿轮为右旋。3.3.2锥齿轮参数表格设计计算锥齿轮基本参数，如表3.1所示：表3.1序号计算公式数值注 释17小齿轮齿数240大齿轮齿数36mm模数444mm小齿轮齿面宽续表3.1序号计算公式数值注 释540mm大齿轮齿面宽620压力角79.36mm齿工作高,查表3.2取1.65810.40mm齿全高,查表3.2取1.83990轴交角10 42mm小齿轮分度圆直径1110小齿轮节锥角1280大齿轮节锥角13121mm节锥距1418.85mm周节151.62mm大齿轮齿顶高,取0.38167.74mm小齿轮齿顶高172.66mm小齿轮齿根高188.78mm大齿轮齿根高191.04mm径向间隙序号计算公式数值注 释201.26小齿轮齿根角214.15大齿轮齿根角2214.15小齿轮面锥角2381.26大齿轮面锥角248.47小齿轮根锥角续表3.1序号计算公式数值注 释2575.85大齿轮根锥角2657.26mm小齿轮外缘直径27247.55mm大齿轮外缘直径28118.66mm小齿轮至齿轮外缘的距离2919.40mm大齿轮至齿轮外缘的距离304.91mm大齿轮弧齿厚，取0.93113.94mm小齿轮理论弧齿厚3235螺旋角表3.2 轻型货车螺旋锥齿轮的、和主动齿轮齿数5 678 9 10 11从动齿轮最小齿数34333231 30 2926法向压力角20螺旋角35 4035从动齿轮工作齿高系数1.431.501.561.611.651.681.961.70从动齿轮齿高系数1.581.671.731.791.831.871.881.89从动齿轮齿顶高系数0.160.220.270.330.380.440.490.52 3.4 主减速器锥齿轮的材料主减速器锥齿轮的使用条件差，汽车运行过程中是一个动态的过程，由于路面和发动机振动等一系列因素造成齿轮受到的冲击载荷较大因此与传动系中其他齿轮比较，它的工作条件更差。它要在长时间在运作以保证车辆的前行，因此齿轮磨损非常严重。故齿轮材料的选择必须要满足以下要求：1）选择的材料必须保证齿轮弯曲强度和表面强度要足够，齿轮的表面处理后要有足够高的硬度使其更加耐磨结实。2）为了避免齿轮太脆而无法适应无规律的冲击载荷，主减速器锥齿轮的齿轮内部应该刚度低一点韧性强一些。3）加工性能好、锻造性和热处理性好。4）因为一些合金元素会极大的改变钢材的性能故不用含有镍、锰、铬元素的钢材。汽车内的各种齿轮的材料尤其是主减速器中的齿轮基本上使用的都是合金的渗碳钢，比如20MnVB、22CrNiMo、20CrMnTi及20MnTiB等钢材，通过表面渗碳处理，使其表面具有一层非常坚硬的薄膜，这使它不易磨损，而且能承受巨大压力。主减速器齿轮的内部刚度低故韧劲较大，因此基本上都是里边比较软外边比较硬，这种材料使得传动齿轮既有韧性又耐磨，并且当它承受较大的压力时齿轮有一定的变形不易折断从而提高其寿命。在目前的机械制造业中，对于锥齿轮来进行精细的切削加工和正火、淬火、回火、调质和表面渗碳和渗氮的热处理工艺，然后在进行磷化处理和电镀铬或铜。最后在轮齿齿面上进行喷丸的操作。这样做的目的是为了增加锥齿轮的整体强度和它的局部表面强度，防止齿轮在工作过程中胶合、磨损、表明损伤而导致齿轮损坏，提高齿轮的使用寿命12。3.5主减速器齿轮的强度校核 3.5.1齿轮损坏形式与寿命当计算完主减速器锥齿轮的详细尺寸参数以后。为了验证所计算的几何尺寸是否合理是否满足其工作是的强度要求，因此已对其强度进行校核计算。在此之前，需要了解齿轮损坏的类型和使其损坏的具体原因。齿轮在工作一段时间后会发生齿面胶合、点蚀和剥落、轮齿折断等损坏方式13。它们的影响因素分述如下：（1）轮齿折断 轮齿的折断一般由弯曲强度不够造成的过载折断和材料在反复的冲击载荷下的疲劳折断组成的。而齿轮的折断多半是从齿根处折断的，这是由于齿轮根部处与齿轮受力处的距离造成其弯曲应力变得很大。 疲劳折断：在主减速器工作过程中主从动齿轮一直承受着较大的交变载荷，轮齿的跟部遭受交变的弯曲载荷应力。若是最大应力处的应力超过材料的强度极限的话，那么最初产生的裂痕应该在在齿根处。但随着汽车行驶里程的增加也意味着作用在齿轮上的循环载荷次数的增多时，导致其产生的裂缝愈来愈大，到最后整个齿轮断开失效，在发生轮齿断裂的地方由于在载荷作用下的摩擦使得断裂面比较光滑，这就是疲劳断裂的特征之一。 过载折断：因为设计的时候考虑不周或者选用的齿轮材料及表面热处理与要求不相符，亦或是因为突然性的冲击载荷，使其所受到的载荷超过了规定的弯曲强度所要求的大小，从而使得轮齿折断而失效。 为了避免轮齿因为强度不够而折断，应该使其存在足够的疲劳和弯曲的强度，并选用合适的模数、压力角、齿高和齿侧间隙。齿轮材料的选择要性能良好且热处理的方式和质量要合适等。齿根处所倒的圆角要大，齿根和齿表面要足够的光滑。（2）齿面的点蚀及剥落 齿面的点蚀和剥落是齿轮的主要表面损坏失效形式。它会造成轮齿啮合不平稳其噪音和振动增大传动效率下降。它主要由于表面接触强度不足而引起的。点蚀 点蚀实质是两传动齿轮轮齿在传递载荷时的撞击而形成的。由于撞击通常会发生在节点附近，因此在节点附近尤其是小齿轮节圆以下的齿根内，经常会形成很小的齿面裂痕之后逐渐形成凹坑，点蚀现象就是凹坑或一些小的点状的坑。一般首先产生在几个齿上。当齿轮一直在传递载荷的时候，就会使这些点状的坑或者凹坑的尺寸增大数目增多，严重的会慢慢的使齿轮齿面变得极为不平，会引起很大的附加动载荷的噪音。如果不知情还在继续使用工作那么会发生轮齿折断或失效。但可以通过在设计时就考虑减小工作的压力和改善润滑方式去避免点蚀。也可以通过增大螺旋角与加大节圆半径去做到这一点，同时增大齿宽也可以减少点蚀的概率。齿面剥落：齿面剥落顾名思义是齿面上的材料在循环压力的作用下脱落，在齿面会形成比点蚀更深的坑而且是沿着齿宽方向分布，形状是沿着轮齿表面的垂线向下陷入。造成齿面剥落的原因是表面处理比如渗碳和渗氮处理形成的表面薄膜太薄或者处理不当其产生的硬皮也会剥落，且内部的硬度不够也会造成这一后果。（3）齿面胶合 减速器在工作过程中，内部是封闭的故气压较高而且在高速运行过程中大量的滑摩产生的高温，如果润滑系统的功能不好会使的油膜损坏两齿轮之间接触产生金属之间的摩擦，将由于高温和高压导致的金属粘连离开时撕扯下来造成表面的损坏的现象叫做齿面胶合。齿面胶合大多发生在齿顶处。其中胶合的强度高低与否是由临界温度来确定的。目前是通过改善润滑的方式来减少这类情况的发生。（4）齿面磨损 一般意义上的齿面磨损是指由于齿面间的摩擦、相对运动或突出物的擦伤所产生的轮齿失效的现象。规定范围内的正常磨损是允许的。磨损产生的原因主要是齿面剥落的碎屑颗粒、维修时会带进一些杂物，比如清理掉桥壳铸造时的砂子、一些铁皮屑等和润滑液中的一些杂物，需要清理干净。比如磨合期后检修时更换润滑油的目的，一方面是由于润滑油变质，另一方面是去除其中的杂质。 对于汽车驱动桥中的齿轮来说， 受力为交变的载荷，所以其最常见的损坏形式是疲劳强度不够造成的齿轮失效。表3.3给出了驱动桥锥齿轮的许用应力。 表3.3驱动桥齿轮的许用应力 ( Nmm)平均计算载荷 主减速器锥轮许用弯曲应力主减速器锥齿轮许用接触应力差速器齿轮许用弯曲应力，中的较小者7002800980210.91750210.93.5.2齿轮的耐磨性齿轮单位齿长圆周力可用来表示耐磨性，用下列经验公式计算： (3.8)p 单位齿长上的圆周力，N/mm；P 工作时作用其上的圆周力，一般按发动机最大转矩来进行计算。如果用发动机输出最大转矩且一档时计算时： 1942为发动机输出的最大转矩，取220；为变速器一挡传动比，即=5.528 ；为主动齿轮节圆的直径，取44mm；按发动机输出最大转矩且直接档计算时：250表3.4 单位齿长上的许用圆周力 (/mm)类别档位一档二档直接档轿车893536321载货汽车1429 250公共汽车982214牵引汽车536250因此表面耐磨性校核成功。3.5.3主减速器锥齿轮轮齿弯曲强度货车主减速器齿轮轮齿的计算弯曲应力一般按下列公式计算： (3.9) 尺寸系数； 主动齿轮的计算转矩取，从动齿轮计算转矩取；过载系数，取；齿面载荷分配系数，取；质量系数，取1；齿轮齿面宽；从动齿轮分度圆直径，取240mm；齿轮的轮齿弯曲应力综合系数，取0.25见图3.5；将上面所示参数代入式（3-9），有：从动锥齿轮： =604 Mpa；主动锥齿轮： =580 Mpa；减速器齿轮轮齿的计算弯曲应力主动，因此齿根弯曲强度满足要求。图3.5 轮齿弯曲应力综合系数3.5.4锥齿轮的接触强度计算 齿轮的接触计算应力（Nmm），为公式3.10所示： (3.10) 1)转矩输出最大2)正常行驶时经过以上的校核，本次设计的主减速器齿螺旋锥齿轮的接触强度满足要求。3.5.5主动齿轮轴的弯矩 图3.6 主动齿轮轴弯矩图危险截面上的合成弯曲应力为 ： (3.11)弯曲截面系数,，D=37mm；主动齿轮计算转矩为187.04Error! Reference source not found.危险截面弯矩，主动齿轮径向力为1167.23N。经计算，=76.4MPa3333.4 h轴承B：Q=3397 h3333.4 h故轴承使用寿命符合校核。3.7主减速器三维建模如图3.8、图3.9、图3.10所示为主减速器的CATIA三维建模图；3.8主减速器主动齿轮3.9主减速器从动齿轮3.10主减速器3.8小结本章对主减速器结构进行选择，相关零件的参数进行计算并进行校核，加深了对主减速器设计以及制造方面的理解，明白了主减速器设计过程中具体要求和方法并结合实际情况加以选择。对螺旋锥齿轮的相关几何尺寸参数列表整理，对主减速器齿轮的材料及热处理进行了简要的说明。4.差速器的设计4.1差速器的结构及形式在车辆前进过程中，车辆的两驱动轮需要滚过的长度通常是不一样的。就比如汽车转弯的时候，外侧的车轮比内侧的车轮滚动的距离要长。由于两边车轮胎压不一样、磨损情况也不同、载荷情况也不一样以及左右车轮前进时的路况也不同，从而导致两侧车轮不可能相同，若两车轮刚性固连在一块，则在行车过程中会发生滑转，这是非常危险的会导致转向和操纵性变差。差速器的功能是通过路况的不同及两轮前进路程不同来输出两半轴的转速和转矩。差速器一般分为对称式锥齿轮差速器、滑块凸轮式差速器与蜗轮式差速器等。对称式锥齿轮差速器的内部结构一般包括差速器壳、行星齿轮、半轴齿轮、十字轴等一系列零部件。其具有成本便宜、安装十分方便及相关零件市场保有量大从而损坏后便于更换等多种的优点，在各种车辆中得到大量的使用15，因此本次设计使用对称式锥齿轮差速器。如图4.1所示：图4.1 差速器结构示意图4.2差速器齿轮基本参数4.2.1差速器齿轮参数的选择1）行星齿轮数目的选择普通乘用车因为载荷较小一般用两个行星齿轮就足够了，而对于载货车和越野车因为载荷相对较大一般四个行星齿轮，故。2） 行星齿轮球面半径行星齿轮球面半径的大小其反应了差速器锥齿轮节锥距和强度的大小，一般可根据下列经验公式去确定 (4.1) 球面半径系数，一般选值范围在，此设计差速器的行星齿轮有4个，球面半径系数取值尽量往小取，故取2。T计算转矩，取，T取6238.9； 根据公式（4-1）得：= 故预先选定的节锥距3）行星齿轮齿数和半轴齿轮齿数 在选择行星齿轮和半轴齿轮的齿数时需要保证达到以下要求：；两个半轴齿轮的齿数之和一定要能被行星齿轮数整除。根据以上的要求，选择； 4）压力角现在的差速器的齿轮大多都使用22.5的压力角。这样的话可以将最小齿数可减少到10，而且当切的过程中当小齿轮齿顶不变尖的情况下，还能修正半轴齿轮的齿厚，这样的话半轴齿轮和行星齿轮的强度可以趋于一致。因此在这里选22.5的压力角。4.2.2半轴齿轮和行星齿轮的参数汇总表4.2 半轴齿轮与行星齿轮基本数据计算后汇总如下序号计算公式 计算结果12=142534;567续表4.2序号公式计算结果8910； 11，121314;15=-16=;；17；;18；;19;mm;mm4.3差速器的材料当前市面上的汽车差速器锥齿轮大多使用渗碳合金钢(含碳量低于0.30%)生产而成，也有用氰化合金钢制造的。例如20CrMoTi、20CrMnTi、20CrMo及22CrMnMo等。因为对差速器齿轮的制造的具体要求不高，所以目前差速器经常会用到精锻技术16。4.4差速器齿轮的强度计算 因为行星齿轮大部分情况下在差速器的运行过程中只起等臂杆的功能，仅仅当两车轮行程不相等才有转速差，行星齿轮和半轴齿轮之间才有相对运动，并且它的尺寸不能太大，所以齿轮只进行弯曲强度的校核计算。当承受载荷很大，只有在转弯时或一侧打滑时对差速器齿轮进行弯曲强度计算，而不进行疲劳寿命的校核。差速器齿轮的强度校核 (4.2)差速器行星齿轮传递给半轴齿轮的转矩，其计算式为计算转矩过载系数尺寸系数齿面载荷分配系数综合系数，取0.225质量系数1）按发动机最大转矩此处2）以汽车行驶的平均转矩来确定的计算转矩 （）根据校核，轮齿强度合格。4.5差速器的CATIA模型主减速器三维建模如图4.2和图4.3所示。4.6小结在本章中对差速器的结构原理进行了详细的说明，同时对其参数进行选择和计算，对差速器齿轮详细参数列表整理，依据计算参数对差速器齿轮进行强度校核，并介绍齿轮常用材料。多差速器有了更系统和深入的了解。4.2差速器各部件三维爆炸图4.3差速器图5. 车轮传动装置的设计车轮的传动装置一般是在传动系的尾端，其基本功用是把转矩由半轴传递到车轮上驱动车轮的滚动。车轮传动装置的类型和所选用的驱动桥的类型关系很大，例如在断开式的驱动器中，驱动传动装置包括半轴和万向传动装置，且为了精确的传递动力，万向传动装置使用的是等速的万向节；而对于普通的整体式的驱动桥来说，车轮的传动装置就是半轴，通过半轴将差速器的半轴齿轮和轮毂联结成一个整体17。5.1半轴的类型驱动桥内的半轴根据其外端支撑形式或受力状况的不同一般可分为半浮式、四分之三浮式和全浮式。查阅文献16综合所述，轻型载货汽车驱动桥的设计，采用全浮式半轴。如图5.1所示：图5.1全浮式半轴的结构图5.2半轴的设计1)全浮式半轴负荷的计算 作用在半轴上的负荷 (5.1) （转矩分配系数）2)全浮式半轴杆部直径 (5.2)半轴杆部直径，mm；半轴的计算转矩，；半轴扭转许用应力，Mpa。根据上式带入4159，得：32.97mm35.06mm取：d=33mm安全系数 =1.5=1.533=50mm3)全浮式半轴的计算转矩按下列公式计算 (5.3) 半轴扭转应力的计算方式： (5.4)半轴的扭转应力，MPa；半轴的计算转矩，T=4519Nm；半轴的直径，即。代入公式得：=184MPa=490588MPa5.3半轴花键强度的计算1) 挤压应力的确定： (5.8)，将数据带入（5-5）和（5-6）两式得：=51Mpa=137MPa3）最大扭转角 (5.7) ;在计算半轴强度是否满足要求时，要考虑材料的性能以及半轴的加工方法和热处理的方式同时很重要的是汽车的使用条件，如果汽车的吨位大，行进的路面条件差那么半轴的校核就更加的严格。当使用45号钢作为全浮式半轴的材料时，半轴扭转屈服极限应达到780MPa。当安全系数为1.31.6时，半轴许用应力可取为490588MPa。故校核合格。5.4半轴的材料 关于半轴的选材，过去大都使用含铬的中碳钢，我国开发出新的钢种如40MnB来作为半轴材料，效果很好。近年来随着高频、中频感应淬火的广泛运用以及喷丸处理、滚压半轴凸缘根部过渡圆角增强半轴的先进工艺，半轴的疲劳强度可以大大提高。由于其表面经过特殊处理而产生一层高强度的薄膜，半轴上在加工过程中形成了表面残余应力，能抵消由材料疲劳引起的半轴失效。从降低制造成本的目标出发，许多驱动桥厂商都更喜欢用成本更为低廉的中碳钢比如45号钢18。5.5半轴的CATIA三维建模如图5.2所示为半轴的三维模型图5.6小结 本章中对半轴的功用和类型进行了详细的介绍，并进行半轴尺寸的计算并对所选的半轴进行强度校核，并对半轴材料进行介绍。5.2半轴6.桥壳的设计驱动桥桥壳是汽车总成的重要部件之一，它在汽车运行的过程中要承受极重的负荷，并受由车轮传来的路面反力和反力矩。驱动车桥在设计的工过程中一定要计算桥壳的的受力，必须要有足够的刚度和强度，一方面可以保证桥壳不会发生断裂损坏另一方面也可以保证驱动桥中动力的稳定性和其他零件工作的可靠性。在此基础上必须要保证成本低、工艺简单、维修方便。6.1驱动桥壳结构型式的选择驱动桥桥壳构造大致有可分式桥壳、组合式桥壳以及整体式桥壳这三种类型，下边将仔细分析每款桥壳的特点：断开式桥壳由从中间断开分为左右两部分，这两断由用螺栓联结成一体。每一段由一个铸造外壳和一个压入其外端的半轴套管构成，并通过铆钉连接套管和驱动桥壳体。该型驱动桥壳构造简便，制造方便，使得主减速器整体钢度比较好。但拆卸、调整、维修非常不方便。但由于它的桥壳不是铸造而成，几部分却是用螺栓连在一起的，所以它的承载力不是很高，轻型货车较少使用。组合式桥壳的主减速器壳和桥壳制铸造成为一个部分，并采用无缝钢管强压进驱动桥壳的侧，中部用焊塞或销钉联结住。其好处是从动齿轮轴承支撑刚度好，主减速器制造工艺性好，维修和保养方便，但加工要非常高的精度成本较高。整体式桥壳是简单来说就是一个根整体铸造而成的空心梁，驱动桥壳与主减速器壳是分开的。其强度和刚度正好适合。使的主减速器和差速器的维修很是灵活方便，主减速器和差速器齿轮都安装在主减速器壳上，主减速器壳和驱动桥壳用螺栓连接就可以了，因为可分式桥壳的强度和整体钢度比较低，而且在主减速器的拆装和维修时复杂，而组合式桥壳要求具有很高的加工精度，这导致成本较高19。故选择整体式桥壳作为轻卡驱动桥的桥壳。6.2桥壳的强度校核图 桥壳分析受力图1)当汽车静止不动时，在其两钢板弹簧之间的弯矩 Nm (6.1) 式中：为当汽车满载时，驱动桥受到水平地面给它的载荷；为车轮的整体重量，其远小于且不易准确预计，一般可以被忽略；2)静弯曲应力 （6.2）如图6.2所示： 图6.2 桥壳在弹簧座处的剖面图为垂向截面系数: =为水平截面系数: =为扭转截面系数: =233132160=1393920mm 从桥壳的使用强度来看，矩形管状（高度方向为长边）在日常使用时比的圆管强度更高20。由公式得驱动轮的最大切向反作用力 =16907.59N (6.3) 驱动桥壳左、右钢板弹簧座处的垂直弯矩按下式计算=2639.4汽车加速行驶时的质量转移系数，货车一般为1.11.3，在这里选1.2 =1331.5Nm驱动桥传递驱动力矩所产生的反力偶矩，而该桥壳在弹簧座处受到的转矩为= =3119.45 Nm断面处的弯曲应力和扭转