CSU1030A货车总体设计及驱动桥设计毕业设计（论文）word格式

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1、CSU1030A货车总体设计及驱动桥设计摘要本文主要介绍驱动桥的结构原理、布置型式的选择及主减速器、半轴及桥壳等的设计、计算和绘图过程，且根据CSU1030A货车兼具城市行走、既载人又载货，行驶范围广的特点，采用类比的方法，选用准双曲线齿轮主减速器，合理布置各齿轮部件，设计计算各齿轮的参数、半轴等，并对各零件进行校核。 关键词: CSU1030A货车；设计；驱动桥目 录1 总体设计31.1轴数、驱动形式、布置形式31.2 汽车主要参数41.3发动机功率、转速、扭矩41.4 汽车轮胎的选折51.5 传动系传动比61.6 变速器传动比62驱动桥设计82.1 概述82.2 驱动桥的结构方案92.3

2、主减速器的设计11 2.3.1 主减速器的结构形式11 2.3.2 主减速器的基本参数选择与设计计算12 2.3.3 双曲面齿轮的几何尺寸计算14 2.3.4 主减速器锥齿轮轴承的载荷计算162.3.5 主减速器齿轮的材料及热处理202.4 差速器的设计212.4.1 差速器类型的选择 212.4.2 差速器齿轮的基本参数选择222.4.3 差速器齿轮的几何参数的计算252.4.4 差逮器齿轮与强度计算262.5.3 半轴的强度验算262.5 驱动桥壳设计27总结28参考文献 291. 总体设计已知设计参数如下：装载质量（kg）汽车型号最大总质量（kg）最大车速（Km/h）1500CSU103

3、0A3370 80根据已知数据，查有关书籍得以下初步总体设计方案：1.1 轴数、驱动形式、布置形式1.1.1 轴数：两轴汽车可以有两轴、三轴、四轴甚至更多的轴数。影响选轴的因素主要有汽车的总质量、道路法规对轴载质量的限制和轮胎的负荷能力以及汽车的结构等。根据国家道路交通法规、设计规范及汽车的用途可知，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，均采用结构简单、制造成本低廉的两轴方案。由于给定的货车总质量为3370kg，则设计采用两轴方案。1.1.2 驱动形式：4*2后轮双胎汽车的用途、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

4、素。增加驱动轮数能够提高汽车的通过能力，驱动轮数越多，汽车的结构越复杂，整备质量和制造成本也随之提高，同时也使汽车的总体布置工作变得困难。因是货车，故采用4*2后轮双胎驱动方式。1.1.3 布置形式：平头式发动机前置后驱动，发动机置于前轴之上，驾驶室之正下方 对货车的几种典型的布置形式进行分析比较。发动机前置后桥驱动的货车的主要优点是：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；货箱地板高度低。主要缺点是：如果采用平头式驾驶室，而且将发动机布置在前轴之上，处于驾驶员、副驾驶员座位之间时，驾驶室内部拥挤，隔绝发动

5、机工作噪声、气味、热量和振动的工作困难，离合器、变速器等操纵机构复杂。发动机中置后桥驱动的货车，可以采用水平对置式发动机布置在货箱下方，因发动机通过性不好，需特殊设计，故维修不便；离合器、变速器等操纵机构结构复杂；因发动机距地面近，容易被车轮带起的泥土弄脏；受发动机位置影响，货箱地板高度高。因为这种布置形式的缺点多，并且难以克服，故已不再采用。发动机后置后桥驱动的货车是在发动机后置后桥驱动的乘用车的底盘基础上变型而来的，所以采用已经极少了。它的主要缺点是离合器、变速器等操纵机构复杂；发现发动机故障和维修发动机都困难以及发动机容易被泥土弄脏；后桥容易超载等。综上所述本方案采用平头式发动机前置后驱

6、动的布置形式。1.2 汽车主要参数：1.2.1 外形尺寸(mm)：5200*1900*2100外廓尺寸的确定需考虑法规、汽车的用途、装载质量及涵洞和桥梁等道路尺寸条件。GB 1589-1989规定了汽车外廓尺寸限界，货车、整体式客车总长不应超过12m;汽车宽不超过2.5m，汽车高不超过4m等。根据EQ1061G2D3载货汽车的技术参数，可以设计外廓尺寸为（5200*1900*2100）1.2.2 货箱尺寸(mm)：3600*1800*380车厢尺寸要考虑汽车的用途参考同类车型选取，但必须保证运送散装煤和袋装粮食时能装足额定的装载质量。根据EQ1061G2D3载货汽车的技术参数，车厢内部尺寸为（

7、3600*1800*380）。1.2.3轴荷分配： 表1-0整备质量(kg)1900总质量（kg）3370空载前轴(kg)1045(55%)满载前轴(kg)1179.5（35%）空载后轴(kg)855（45%）满载后轴(kg)2190.5（65%）汽车的轴荷分配可根据汽车的驱动形式、发动机位置、汽车结构特点、车头形式及总质量等参照参考文献1并参考EQ1061G2D3载货汽车的技术参数选取。1. 轴距(mm)：27002. 前悬/后悬(mm)：850/16003. 前/后轮距(mm)：1400/13504. 质量系数：1.15. 货车车头长(mm)：1400轴距、轮距、前悬、后悬的参数参照汽车设

8、计教材，并参考了EQ1061G2D3载货汽车选取的。1.3发动机功率、转速、扭矩及发动机型号的确定根据下式估算发动机的最大功率：式中的A为正投影面积，根据外形尺寸计算得到，货车CD取0.81.0。 根据估算出来的最大功率从国内主要汽车发动机生产厂家的产品中选定发动机型式（汽油机或者柴油机）和型号，国内汽车发动机生产厂家主要有：玉柴、朝柴、解放、东风、长安、柳州动力、云内动力、北京内燃机等，可上网查询相关产品的型号及参数A为正投影面积1900*2400 mm = 4560000mm2 =4.56 m2 CD取0.8T 为传动系效率，根据参考文献1，对驱动桥单级主减速器的42汽车可取90%，故T取

9、90%fr为滚动阻力系数，根据参考文献1，对货车取0.02g为重力加速度，取9.8m/s2 ma为汽车总质量，3370kgvamax为最高车速，80km/h由以上参数可计算得：Pemax =43.57KW式中的A为正投影面积，可以参考已有的同类车型的尺寸计算得到，货车CD取0.81.0。根据估算出来的最大功率从国内主要汽车发动机生产厂家的产品中选定发动机型式（汽油机或者柴油机）和型号，国内汽车发动机生产厂家主要有：玉柴、朝柴、解放、东风、长安、柳州动力、云内动力、北京内燃机等，可上网查询相关产品的型号及参数。因此选取发动机功率为44kW。发动机的基本参数： 表1-1发动机型号490QC燃油种类

10、柴油最大功率(kW)44最大扭矩(N.m)1601.4汽车轮胎的选择轮胎及车轮用来支撑汽车，承受汽车重力，在车桥（轴）与地面之间传力，驾驶人员经操纵转向轮，可实现对汽车运动方向的控制。轮胎及车轮对汽车的许多重要性能，包括动力性、经济性、通过性、操纵稳定性、制动性及行驶安全性和汽车的承载能力都有影响，因此，选择轮胎是很重要的工作。轮胎及车轮的选择应满足一下基本要求：足够的负荷能力和速度能力；较小的滚动阻力和行驶噪声；良好的均匀性和质量平衡性；耐磨损、耐老化、抗刺扎和良好的气密性；质量小、价格低、拆装方便、互换性好。根据汽车的用途及轴荷、最高车速并参考同类汽车选取，可上汽车轮胎制造商网站查找有关轮

11、胎和轮辋参数。国产轮胎的知名品牌有：三角、双钱/回力、成山、东风、风神等。1、 型号：6.50-162、 技术指标：层数10，轮辋型号：6.0，允许内压560kpa,最大负荷14050kg,断面宽度215mm，外直径765mm3、数量：41.5确定传动系最小传动比，即主减速器传动比在选定最小的传动比时，要考虑到最高挡行驶时有足够的动力性能。根据参考文献9机最大功率时的车速应等于最高车速或略小于最高车速： 即主减速器传动比： (最高档为直接档)式中：为滚动半径；为发动机额定功率时的转速；为最高车速（应根据选定发动机后的参数重新估算）， 为变速器的最高挡传动比，若最高挡为直接挡，则=1。由已选轮胎

12、得：自由直径为：d=765mm由=Fd/2得：滚动半径=364.23mm其中：子午线轮胎：F=3.05；斜交轮胎：F=2.99由上述可知，=3200 rpm；=80km/h根据公式可得：=4.39。故取4.391.6确定传动系最大传动比，从而计算出变速器最大传动比。确定传动系最大传动比时，要考虑三方面：最大爬坡度；附着力；汽车的最低稳定车速。就普通货车而言，当已知时，确定传动系最大传动比也就是确定变速器I挡传动比。汽车爬大坡时车速很低，可忽略空气阻力，汽车的最大驱动力应为：或 即 =3.10 一般货车的最大爬坡度为30，即根据参考文献3，表1-2 滚动阻力系数f的数值 取一般的沥青或混凝土路面

13、f=0.018由已知数据和计算数据得，最大总质量G=3370kg；=364.23mm；r=382.5mm；Ttqmax=160Nm; =4.39 根据附着条件校核最大传动比： 式中：为后轴轴荷；为滚动半径；为变速器的I挡传动比。所以： 根据已知数据和计算数据得：=3370*65%*9.8=21466.9N;=0.8;rr=0.364m;(=1.11.3,取1.2)；=6.04;T=0.9可得：=5故取：=4.52 驱动桥设计2.1 概述驱动桥是汽车传动系的主要组成部分。汽车的驱动桥处于传动系的末端，其基本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、右驱动轮，并使左、右驱动车轮具

14、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车厢的铅垂力、纵向力和横向力。它要保证当变速器处于最高挡时，在良好的路面上有足够的牵引力以克服行驶阻力和获得汽车最大的速度，这主要取决于驱动桥的传动比。虽然在汽车的整体设计时，从整车性能出发决定驱动桥的传动比，但是用什么形式的驱动桥、什么结构的主减速器和差速器等在驱动桥设计中要具体考虑。决大多数的发动机在汽车上是纵置的，为了使扭矩传给车轮，驱动桥必须改变扭矩的方向，同时根据车辆的具体要求解决左右扭矩的分配。整体式驱动桥一方面需要承担汽车的载荷；另一方面车轮上的作用力以及传递扭矩所产生的作用力矩都要由驱动桥承担，所以驱动桥的

15、零件必须具有足够的强度和刚度，以保证机件的可靠工作。驱动桥还必须满足通过性和平顺性的要求。6。在一般的汽车结构中，驱动桥包括主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置和桥壳等组成。它们应具有足够的强度和寿命、良好的工艺、合适的材料和热处理等。对零件应进行良好的润滑并减少系统的振动和噪音等1。 驱动桥的结构型式虽然可以各不相同，但在使用中对它们的基本要求却是一致的，其基本要求可以归纳为1：1）所选择的主减速比应能满足汽车在给定使用条件下具有最佳的动力性和燃油经济性。2）差速器在保证左、右驱动车轮能以汽车运动学所要求的差速滚动外并能将转矩平稳而连续不断（无脉动）地传递给左、右驱动车轮。3）当左右驱动车轮

16、与地面的附着系数不同时，应能充分利用汽车的牵引力。4）能承受和传递路面和车架式车厢的铅垂力、纵向力和横向力以及驱动时的反作用力矩和制动时的制动力矩。5）驱动桥各零部件在保证其强度、刚度、可靠性及寿命的前提下应力求减小簧下质量，以减小不平路面对驱动桥的冲击载荷，从而改善汽车的平顺性。6）轮廓尺寸不大以便于汽车的总体布并与所要求的驱动桥离地间隙相适应。7）齿轮与其他传动机件工作平稳，无噪声。8）驱动桥总成及零部件的设计应能满足零件的标准化，部件的通用化和产品的系列化及汽车变型的要求。9）在各种载荷及转速工况下有高的传动效率。10）结构简单，维修方便，机件工艺性好，容易制造。表2-1 汽车的主要技术

17、参数总质量2305发动机的位置前置横列轴距2700车长/宽/高4820/1870/1835变速器型式手动五挡变速器轮胎尺寸235/75R15 发动机额定功率/转速78/4600最大扭矩/转速190/3200最大爬坡度最小离地间隙200接近角29离去角27.5传动轴开式，两节，中间支撑最高车速120轴荷分配满载前900后1405空载前845后780变速器速比一挡二挡三挡四档五挡倒挡3.92.771.971.413.92.2 驱动桥的结构方案 在选择驱动桥总成的结构型式时，应当从所设计汽车的类型及使用、生产条件出发，并和所设计汽车的其他部件，尤其是悬架的结构型式与特性相适应，以共同保证整个汽车预期

18、使用性能的实现。驱动桥的总成的结构型式，按其总体布置来说有三种：普通的非断开式驱动桥、带有摆动半轴的非断开式驱动桥合和断开式驱动桥5。驱动桥的结构形式与驱动车轮的悬架形式密切相关。当车轮采用非独立悬架时，驱动桥应为非断开式（或称为整体式），即驱动桥是一根连接左右驱动车轮的刚性空心梁，而主减速器、差速器及车轮传动装置（由左、右半轴组成）都装在它里面。当采用独立悬架时，为保证运动协调，驱动桥应为断开式。这种驱动桥无刚性的整体外壳，主减速器及其壳体装在车架或车身上，两侧驱动车轮则与车架或车身作弹性联系，并可彼此独立地分别相对于车架或车身作上下摆动，车轮传动装置采用万向传动机构。为了防止运动干涉，应采

19、用花键轴或一种允许两轴能有适量轴向移动的万向传动机构。非断开式驱动桥的桥壳是一跟支承在左右驱动车论上的刚性空心梁，而主减速器、差速器及半轴等传动机件都装在其中。这时，整个驱动桥和驱动车轮的质量以及传动轴的部分质量都是属于汽车的非悬挂质量，使汽车的非悬挂质量较大，这是普通非断开式驱动桥的一个缺点。整个驱动桥通过弹性悬架与车架连接。非断开式驱动桥的整个驱动桥和驱动车轮的质量以及传动轴的部分质量都是属于汽车的非悬挂质量。因此，在汽车的平顺性、操纵稳定性和通过性等方面不如断开式驱动桥。但是断开式驱动桥结构简单、制造工艺性好、成本低、工作可靠、维修调整容易，因而广泛用在各种载货汽车、客车及多数的越野汽车

20、和部分轿车上。1主减速器 2套筒 3差速器 4、7半轴 5调整螺母6调整垫片 8桥壳图2.1 非断开式驱动桥非断开式驱动桥结构简单，工作可靠，成本较低，但非悬挂质量大，广泛应用各种商用车和部分乘用车上，CS1028皮卡车是商用车，考虑经济性，在非断开式驱动桥能满足其性能的情况下，选择非断开式驱动桥。现代驱动桥主要由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳等组成。其结构图如2.1所示：2.3 主减速器设计2.3.1 主减速器的结构形式的选择2.3.1.1 主减速器的减速形式单级主减速器：由于单级主减速器具有结构简单、质量小、尺寸紧凑及制造成本低廉的优点，广泛用在主减速比i050符合要求。（2）

21、节圆直径的选择可根据文献1推荐的从动锥齿轮的计算转矩中取较小值按经验公式选出：=205.57mm （2-6） 式中：d2从动锥齿轮的节圆直径，mm；Kd2直径系数，Kd2=13.015.3；Tc计算转矩，Nm; 3034.395 Nm根据该式可知从动锥齿轮大端分度圆直径的取值范围为 189.65mm223.20mm.参考文献5中推荐当以挡传递时，节圆直径应大于或等于以下两式算得数值中较小值：=200mm=287mm即在本设计中需使200mm当以直接传递时，则需满足以下条件=169mm最后根据上两式中所选得的值中的较大者，即可取=206mm（3） 齿轮端面模数的选择d2选定后，可按式m=d2/z

22、2算出从动锥齿轮大端端面模数为4.68，并用下式校核： （2-7）式中：Tc计算转矩，Nm； 3034.395 NmKm模数系数，取Km=0.3-0.4。由（2-7）可得模数的取值范围为4.345.79故模数取4.68合适。（4） 齿面宽的选择汽车主减速器螺旋锥齿轮与双曲面齿轮的从动齿轮齿面宽B(mm)推荐为10：B=0.155d2 （2-8） =0.15520631.93mm 式中：d2从动齿轮节圆直径，206mm。 并且B要小于10m即46.818mm。 考虑到齿轮强度要求取34mm。 小锥齿轮的齿面宽一般要比大锥齿轮的大10%,故取38mm。（5） 双曲面齿轮的偏移距E轿车、轻型客车和轻

23、型载货汽车主减速器的E值，不应超过从动齿轮节锥距A0的40%(接近于从动齿轮节圆直径d 2的20%)；而载货汽车、越野汽车和公共汽车等重负荷传动，E则不应超过从动齿轮节锥距A0的20%（或取E值为d：的10%12%，且一般不超过12%）。传动比愈大则正也应愈大，大传动比的双曲面齿轮传动，偏移距E可达从动齿轮节圆直径d2的2030。但当E大干d2的20时，应检查是否存在根切5。该车属轻负荷传动，故取E为41mm。（6） 双曲面齿轮的偏移方向与螺旋锥齿轮与双曲面齿轮的螺旋方向它是这样规定的，由从动齿轮的锥顶向其齿面看去并使主动齿轮处于右侧，这时如果主动齿轮在从动齿轮中心线上方时，则为上偏移，在下方

24、时则为下偏移。双曲面齿轮的偏移方向与其轮齿的螺旋方向间有一定的关系：下偏移时主动齿轮的螺旋方向为左旋，从动齿轮为右旋；上偏移时主动齿轮为右旋，从动齿轮为左旋。1该车取下偏移主动齿轮为左旋，从动齿轮为右旋。（7） 齿轮法向压力角的选择格里森制规定轿车主减速器螺旋锥齿轮选用1430，或16的法向压力角；载货汽车和重型汽车则应分别选用20、2230的法向压力角。对于双曲面齿轮，由于其主动齿轮轮齿两侧的法向压力角不等，因此应按平均压力角考虑，载货汽车选用2230的平均压力角，轿车选用19的平均压力角。当zl8时，其平均压力角均选用2115。1该轿车取齿轮法向压力角为192.3.4 主减速器锥齿轮轴承的

25、载荷计算2.3.4.1 锥齿轮齿面上的作用力齿宽中点处的圆周力： (2-14)式中： T作用在该齿轮上的转矩，作用在主减速器主动齿轮上的当量转矩见下式5：其中： -发动机最大转矩 -变速器在各挡的使用率，参考文献5的表3-14选取 -变速器各挡的传动比 -变速器在各挡时发动机转矩利用率，参考文献5的表3-41选取其中，为变速器处于第i档时的发动机转矩所以主动锥齿轮的当量转矩为=171.0374 -该齿轮齿面宽中点的分度圆直径 （2-15）=206-34sin74.210 =173.283 mm 主动齿轮有： （2-16）=173.8971（10/14）（cos26.610/cos52.990）

26、=58.54 F1=5897 N对于从动齿轮有： （2-17）=8766 N式（2-15）（2-17）中： -从动齿轮齿面宽 -从动齿轮节锥角 -分别为主、从动齿轮的螺旋角 -分别为主、从动齿轮的齿数2.3.4.2 锥齿轮的轴向力和径向力（1）轴向力主动齿轮： （2-18） =8517 N从动齿轮： （2-19） =1248 N（2）径向力主动齿轮： （2-20） =161.2926 N从动齿轮： （2-21） =5397 N上述的4式中，为锥齿轮的法向压力角；为螺旋角：为节锥角当锥齿轮齿面所受的圆周力、轴向力与径向力计算确定后，根据主减速器轴承的布置尺寸，即可求出轴承所受的载荷。主动锥齿轮轴

27、的材料选用40Cr钢，调质处理。11由文献13查表7-1得材料的强度极限 =700MPa；查表7-12得 =65MPa 可以推出轴所满足条件的最小直径： （2-22） =25.69mm其中c由文献13的表7-11中取得c=100；n分别为发动机的额定功率和转速，其值由表2-1中可得。即取=30 mm 由装配关系可以得出最小直径的位置是安装导向轴承的，所以确定导向轴承的型号为31306的圆锥滚子轴承。再根据小齿轮轴和差速器的设计，小齿轮轴的轴承选用的圆锥滚子轴承的型号为32007，差速器轴承选用的圆锥滚子轴承型号为3221611。2.3.4.3 锥齿轮轴承的载荷较远处轴承的载荷：径向力： （2-

28、23） =4776 N轴向力：AA= =8517 N较近处轴承的载荷径向力： （2-24） =9503.52 N轴向力：AB=0式（2-23）-（2-24）中：a=73mm;b=42mm;c=115mm则较远处轴承的当量载荷Q1=其中对于单列圆锥滚子轴承，当e 时，X=1；Y=0当e时，X=0.4；Y值及判断参数e参考轴承手册或产品样本此设计中=e=0.83时，X=0.4；Y=0.54所以Q=6509.58 N此时对于31306型轴承，由文献13可查的它的额定动载荷c=52.5KN，则轴承的寿命=13172 h （2-25）式中： -温度系数，取值按文献5表3-42取出-载荷系数，对于车辆，可

29、取=1.2-1.8，此设计取1.5-寿命指数，滚子轴承取10/3n轴承的计算转速： =2.6680/0.3581=575.14 r/min -轮胎的滚动半径 -汽车的平均行驶速度，km/h；对于轿车取为50-55km/h；对于载货汽车和公共汽车可取为30-35km/h 同理较近处轴承选用32007型，它的当量载荷Q2=4776 N，额定动载荷c=43.2KN 此时此轴承的寿命=19505 h 由参考文献5可知轴承的额定寿命 （2-26） 式中： s汽车的大修里程，km .小排量乘用车及客、货车的大修里程一般15万km以上，大修寿命较低；排量较大的乘用车，总质量较大的货车、客车大修里程一般在30

30、万km以上，大修寿命较长；总质量大的货车在使用质量良好的柴油机时，大修寿命可达到（50-80）万km。根据车型此设计选用30万km1 所以=6000 h从上可知设计的齿轮符合要求。2.3.5 主减速器齿轮的材料及热处理汽车驱动桥主减速器的工作相当繁重，与传动系其他齿轮比较，它具有载荷大、作用时间长、载荷变化多、带冲击等特点。其损坏形式主要有齿板弯曲折断、齿面疲劳点蚀(剥落)、磨损和擦伤等。据此对驱动桥齿轮的材料及热处理应有以下要求：1（1）具有高的弯曲疲劳强度和表面接触疲劳强度以及较好的齿面耐磨性，故齿表面应有高的硬度；（2）轮齿芯部应有适当的韧性以适应冲击载荷，避免在冲击载荷下轮齿根部折断；

31、（3）钢材的锻造、切削与热处理等加工性能良好，热处理变形小或变形规律性易控制，以提高产品质量、减少制造成本并降低废品率；（4）选择齿轮材料的合金元素时要适应我国的情况。例如，为了节约镍、铬等我国发展了以锰、钒、硼、钛、钼、硅为主的合金结构钢系统。汽车主减速器和差速器圆锥齿轮与双曲面齿轮目前均用渗碳合金钢制造。常用的钢号有20CrMnTi，22CrMnMo，20CrNiMo，20MnVB和20Mn2TiB。用渗碳合金钢制造齿轮，经渗碳、淬火、回火后，轮齿表面硬度可高达HRC5864，而芯部硬度较低，当端面模数m8时为HRC2945，当m58时，为1.01.4mm；m8时，为1.21.6mm。所以

32、此设计中的渗碳层深度为1.0mm由于新齿轮润滑不良，为了防止齿轮在运行初期产生胶合、咬死或擦伤，防止早期磨损，圆锥齿轮与双曲面齿轮副(或仅大齿轮)在热处理及精加工(如磨齿或配对研磨)后均予以厚度为0.0050.0100.020mm的磷化处理或镀铜、镀锡。这种表面镀层不应用于补偿零件的公差尺寸，也不能代替润滑。对齿面进行喷丸处理有可能提高寿命达25%。对于滑动速度高的齿轮，为了提高其耐磨性可进行渗硫处理。2.4 差速器设计与计算根据汽车行驶运动学的要求和实际的车轮、道路以及它们之间的相互关系表明：汽车在行驶过程中左右车轮在同一时间内所滚过的行程往往是有差别的。为了消除由于左右车轮在运动学上的不协

33、调而产生的这些弊病，汽车左右驱动轮间都装有差速器，后者保证了汽车驱动桥两侧车轮在行程不等时具有以不同速度旋转的特性，从而满足了汽车行驶运动学要求。22.4.1 差速器类型的选择 1轴承; 2调整螺母; 3,7差速器壳; 4半轴齿轮垫片; 5半轴齿轮; 6行星齿轮; 8轴架; 9长轴; 10行星齿轮止推片; 11短轴图2.3 差速器零件图本设计采用普通的对称式圆锥行星齿轮差速器。此种差速器由于其结构简单、工作平稳、制造方便、用在公路汽车上也很可靠等优点，最广泛地用在轿车、客车和各种公路用载货汽车上有些越野汽车也采用了这种结构普通的对称式圆锥行星齿轮差速器由差速器左、右壳，2个半轴齿轮，4个行星齿

34、轮(少数汽车采用3个行星齿轮，小型、微型汽车多采用2个行星齿轮)，行星齿轮轴(不少装4个行星齿轮的差逮器采用十字轴结构)，半轴齿轮及行星齿轮垫片等组成。如上图2.3所示。2.4.2 差速器齿轮的基本参数选择（1）行星齿轮数目的选择轿车常用2个行星齿轮，载货汽车和越野汽车多用4个行星齿轮，少数汽车采用3个行星齿轮。此设计采用2个行星齿轮（2）行星齿轮球面半径RB(mm)的确定 圆锥行星齿轮差速器的尺寸通常决定于行星齿轮背面的球面半径RB，它就是行星齿轮的安装尺寸，锥实际上代替了差速器圆锥齿轮的节距，在一定程度上表征了差速器的强度。 球面半径可根据经验公式来确定： (2-27)式中：KB行星齿轮球

35、面半径系数，KB=2.522.99，对于有4个行星齿轮的轿车和公路载货汽车取小值；对于有2个行星齿轮的轿车以及越野汽车、矿用汽车取最大值；取KB=2.9md计算转矩，Nm。按上式可以计算出行星齿轮球面半径RB为41.984 mmRB确定后，即可根据下式预选其节锥距：A0=(0.980.99) RB （2-28） 此设计选用较大值41.56mm（3）行星齿轮与半轴齿轮齿数的选择为了得到较大的模数从而使齿轮有较高的强度，应使行星齿轮的齿数尽量少，但一般不应少于10。此设计行星齿轮的齿数选z1择10半轴齿轮的齿数采用1425。半轴齿轮与行星齿轮的齿数比多在1.52范围内。考虑到在任何圆锥行星齿轮式差

36、速器中，左、右两半轴齿轮的齿数z2L、z2R之和，必须能被行星齿轮的数目n所整除，否则将不能安装。半轴齿轮的齿数选z用18（4）差速器圆锥齿轮模数及半轴齿轮节圆直径的初步确定1先初步求出行星齿轮和半轴齿轮的节锥角、：29.050 （2-29） 60.950 （2-30） 式中：z1、z2行星齿轮和半轴齿轮齿数。 再根据下式初步求出圆锥齿轮的大端模数： （2-31）4.04 算出模数后，节圆直径d即可由下式求得： （2-32） 行星齿轮节圆直径1040.4mm 半轴齿轮节圆直径184.0372.72mm 齿面宽的选择双曲面齿轮的轮齿面宽2(mm)推荐为：10bz（0.2500.300）A0（0.

37、2500.300）41.1610.3912.468mm式中：d齿轮节圆直径，mm。并且F要小于10m即40mm。考虑到齿轮强度要求取12mm。（5）压力角过去汽车差速器齿轮都选用20压力角，这时齿高系数为l，而最少齿数是13。目前汽车差速器齿轮大都选用2230，的压力角，齿高系数为0.8，最少齿数可减至10，并且在小齿轮(行星齿轮)齿顶不变尖的条件下还可由切向修正加大半轴齿轮齿厚，从而使行星齿轮与半轴齿轮趋于等强度。由于这种齿形的最少齿数比压力角为20的少，故可用较大的模数以提高齿轮的强度。1此设计差速器齿轮大采用2230的压力角，齿高系数取0.8（6）行星齿轮安装孔直径及其深度L的确定1 （

38、2-33） 22.0323 mm式中：T0差速器传递的转矩，3034.395 Nm； n行星齿轮数；2 rd为行星齿轮支承面中点到锥顶的距高，mm；支承面的许用挤压应力，取为98MPa。行星齿轮安装孔的深度L就是行星齿轮在其轴上的支承长度。通常取1.122.285724.2355 mm2.4.3 差速器齿轮的几何参数的计算表2-4 差速器齿轮的几何参数的计算5序号项目计算公式结果1行星齿轮齿数z1应尽量取小值102半轴齿轮齿数z2=1425,且需满足式（4-14）183模数m4.0364齿面宽F=(0.250.30)A0; F10m125齿工作高hg=1.6m6.45766齿全高h=1.788

39、m+0.0517.25117压力角一般汽车:a=；某些重型汽车：a=25o22.58轴交角o90 o9节圆直径d1=mz1;d2=mz240.26；72.487210节锥角 ； 或=90o-29.0546 。o ；60.9454 o11节锥距Ao=41.459512周节t=3.1416m12.650913齿顶高4.2516；2.191414齿根高2.9485；5.008715径向间隙0.808116齿根角4.0679 o ；6.8885o17面锥角35.9434o ；65.0133 o18根锥角24.98670；54.0569019外圆直径47.7021；74.612720节锥顶点至齿轮外缘距

40、离34.1773；18.212721理论弧齿厚2.6215；0.520122齿侧间隙B(见表3-19)采用高精度一栏的数值0.14323弦齿厚2.5481；0.448624弦齿高4.2889；2.19192.4.4 差速器齿轮与强度计算1汽车差速器齿轮的弯曲应力为： （2-34）按计算转矩进行计算时：951 MPa式中：T差速器一个行星齿轮给予一个半轴齿轮的转矩，Nm；=1820.637 n差速器行星齿轮数目；2J计算汽车差速器齿轮弯曲应力用的综合系数，见参考文献3图4-11查得为0.225按日常行驶平均转矩计算所得的汽车差速器齿轮的弯曲应力，应不大于210.9MPa；按计算转矩进行计算时，弯

41、曲应力应不大于980 MPa。从上可知设计的齿轮符合要求。2.5 驱动桥壳设计 整体式桥壳是把整个桥壳制成一个整体，桥壳犹如一整体的空心梁，其刚度和强度都比较好。桥壳将车体上的重力传到车轮并将作用在车轮上的牵引力，制动力，侧向力传给悬架和车架。其内部用来安装主减速器、差速器和半轴等。桥壳的作用就是直接承受汽车后部的负荷。当汽车直线行驶时，桥壳承受垂直和水平负荷，当汽车制动时，桥壳承受垂直和水平负荷及由制动力产生的扭转力矩，而汽车侧向滑移时，后桥壳承受垂直和侧向负荷。由此可知，后桥壳在实际使用中的工况是比较复杂的。因此在设计驱动桥壳时，应使其具有足够的强度，疲劳寿命及刚度，以确保减速器总成的正常

42、运转3。驱动桥壳应满足以下要求2：1) 保护装于其上的传动系部件和防止泥水侵入，具有足够的强度和使用寿命，质量小；2) 具有高的刚度，以保证主减速器齿轮的啮合的正常工作和不使半轴产生附加弯曲应力；3) 保证足够的离地间隙；4) 结构工艺性好，成本底，拆装、保养、维修方便。整体式桥壳因制造方法不同，可分为整体铸造式、中段铸造压入钢管式和钢板冲压焊接式等。本设计选用整体铸造式桥壳，它具有如下优点： 可制造成复杂而理想的形状，壁厚能够变化，可得到理想的应力分布，其刚度和强度都比较好，工作可靠，适应于要求桥壳承载负荷较大的中型和重型载货汽车总结为期两周的课程设计是对我们三年以来学习的一次小的考验，为了设计出高运输效率、汽车动力良好、燃油经济、安全性和可靠性高的汽车，我主要进行的是CSU1030A货车的驱动桥设计。在传动系统中，它占有举足轻重的地位。它的结构型式和设计参数除对汽车的可靠性和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、机动性和操纵稳定性等有直接的影响。本设计的主要内容就是对主减速器、差速器、半轴、驱动桥壳等主要零部件的设计计算，以及对驱动桥的强度和结构的设计，再进行刚度、强度验算，使得设计合理而且能够满