低速载货汽车驱动桥的设计【小型民意汽车后驱动桥 轻型载货汽车】[含高清CAD图纸和说明书
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外文翻译专 业 机械制造及其自动化 学 生 姓 名 谢 新 班 级 B机制021班 学 号 0210110107 指 导 教 师 李 书 伟 .关于非线性整合控制的四轮转向装置和四轮扭矩车辆处理技术的发展Shinichiro Horiuchi!, Kazuyuki Okada!, Shinya Nohtomi谢新译摘要:这篇文章介绍的是一个四轮转向装置和四轮扭矩的整体非线性控制系统。这种持续的非线性预示的系统被应用于控制系统的设计。这种四轮转向装置和每个轮子的扭矩协调的优点通过计算机模拟显示出来。被带入到模拟中的驾驶力学叙述也被实施。模拟的结果表示在被提议的非线性控制系统中那个车辆可操作性和安全性在条件受限制的情况下得到显著改良!1999年版权归日本公司和 Elsevier科学B.V.的汽车工程协会所有。1. 介绍在车辆设计中,底盘控制系统有向复杂转变的趋势。底盘控制系统的三个主要部分是:侧部控制,垂直控制和纵观控制.这些系统是独立发展的去改善操纵,乘坐舒适性和附着摩擦/最好刹车性能来减轻驾驶的工作量。在他们之中,有效的四轮转向装置系统的提高符合车辆转向能力及前后轮转向装置的相关法规。这样的转向装置控制系统,通过车辆动力学的线模型描述,使得改善侧面的稳定和操纵性能变成可能1。然而,当轮带接近附着力和侧面受力的非线性特性的极限的时候,四轮转向系统变的不怎么有效。另一方面,在一个近的界限范围中,刹车和附着摩擦控制系统是有效的2。由于4轮转向系统和轮子转力矩控制系统的适当协调,即使当道路情况是不怎么样的时候,车辆操作的巨大进步也可以实现3。在4 WS 和direct yaw moment control(DYC)已经考虑到了。在这一项研究中,线性4WS控制器,一个独立设计的DYC 控制器已被使用。4线性模型相配理论和 LQ 控制理论被应用到整合控制系统的设计中。Yu和Moskwa5计划了一个整合的控制系统,这个理论是从使用回应线性化技术和滑模态控制理论中来的。回应线性化方式在控制浸透之前的控制决定方面遇到困难,回应线性化在一个如此情形中不容易成功。而且,系统非线性的精确知识是对控制器的需要而设计;如此强健控制系统需要实际的关心。这一章说的是非线性控制系统的一个新设计方法,即整合四轮转向系统控制和四轮转力矩控制。这个目的即控制运算法则是协调转向装置和刹车系统来改善车辆稳定和操纵性能。连续时间非线预言性控制的理论(NLPC)6,7 被用于设计那些整合控制系统。这种学说是系统的,是容易应用的,而且是明确地控制浸透。结果显示,四轮转向系统和个别的转力矩控制的优点可能显现出来。2. 车辆系统模型2.1. 车辆动力学模型 图1 平面车辆模型图1中描述的是应用于控制器设计的自由模型的7度。在这张图中, 纵观的和侧面的轮带摩擦力分别用Fxi 和 Fyi(i=1,4)来表示。纵观的和侧面的轮带摩擦力分别用Fxi 和 Fyi(i1,2,4)来表示。外部沿着车辆 x 和 y 轴受力为Fx 和 Fy ,N被假定单独地在轮带和道路之间产生的摩擦力。这一个模型的运动基本相等源自下列各项:纵观的运动: 侧部运动: 偏离运动: 在每轮子 Fzi 上的垂直负荷是空车重量和动态的重量移动以纵观的和侧面的速度联合作用力。经过车辆卷物运动产生正常的荷载产生侧面加速度的时候,经过车辆扎牢模态纵观的加速度影响正常的荷载。虽然程度和卷物运动是不包括在车辆模型中,但在常态上的他们影响轮带受力,各项解释如下: Fzf0 和 Fzr0 分别是对于前面和后车轮静态的重量,hg 是地心引力的中心高度, 和是前面的/ 后面的旋转坚硬分配, 而且是前面的/后面的旋转中心高度。 轮带- 道路交互作用的动力学是依赖的在侧面的和纵观的轮子滑动。图2中显图 2. 侧滑角图 1.平面的车辆模型和转向角度示的是侧部滑动和轮子侧滑角的定义。计算每个轮子的轮子侧滑角 bi(i=1,2,4): 当平行于垂直的车轮中心面,下面给出的的是轮子中心的速度ui:转向角度和是通过单个第一的次序动力学落后系统的转向装置引动器中得到的,和是时间常数。当 R 和 是有效的半径和轮子分别旋转的角速度的时候,纵观的轮子滑移 si 被定义。 每个轮子的运动相等,如下:是在每个轮子上的转力矩和是轮子的旋转惯性。联合上述的相等,整个非线性车辆模型,包括车辆平面运动,轮子动力学和转向装置引动器动力学,写做:表现车辆部件,和分别指的是前后车轮转向角度。上述的相等定义了一个六输入和9部分的线性车辆动力学。2.2. 轮带模型轮带模型起源于用于控制器设计单一化 Dugoff 的轮带模型 8。那单一化轮带模型写出如下: 其中和 是纵观的轮带硬度和侧部轮带硬度。图3指出的是轮带模型特性。3. 控制器设计3.1基线控制器一个崭新发展的 NLPC 理论被应用到整合的控制器设计。图 3. 侧面和纵观的轮带受力 滑动比和侧滑角的功能把s当作是部分轨道和隔板所需要的s带入关于 x1 和 x2 的 s1 和 s2。在这一项研究中,只有 x1 应该跟随那些参考轨道它是必要的。因此s=s1。为了要决定控制 u(t) 减到最少,那我们观察那些在部分发动时候发生的错误在的时候,让我们考虑下列的性能索引的减到最小限度:Q1 是主动的不明确模型,R是主动明确的,用以适当的尺寸。 使用膨胀系数和 能被估计出来。依下显示:当把(23)代入(22),我们有一个关于u 参数最佳化问题。最佳化必需条件是,结果:3.2.在控制之后的模型 最初的 NLPC 理论发展到设计在被预定的部分轨道受约束的系统追踪控制器。这一个理论被延续到提供给一个模型结构控制。在这一个结构中,被要求的零件轨道在表现在现在驾驶方向盘角输入而且刹车输入的参考模型中产生。向前地刹车输入和需要速度之间关系,如下:被需要的偏移率被定义在一个驾驶员转动方向盘角度输入和车辆速度的功能基础上。是参考模型的增益,A是稳定因素和是转向连杆的齿轮比。需要的侧面速度 vm 定义出来以便于侧滑车辆的角相等对准零位。 因此, .4.模拟结果4.1.模拟情况连续的计算机模拟被用以检测提议的非线性控制系统的性能。为了要清楚的叙述整合的控制效果, 后车轮的有效转向装置车辆 (4 WS)的模拟也被实行。4 WS 后车轮的转向角 被控制如前轮的转向角和在下列的控制条例的偏移率。这一辆 4 WS 车辆的偏移率增益和平常 2 WS 车辆16的转向齿轮比相平衡。4.2.步骤回应图 4 中显示的是与那些4 WS相较,在干燥路面上-0.4 G 的刹车的短暂反应。整合的控制效果清楚地在图形中示范。4 WS 的反应容易很快地变得不稳定。另一方面,整合控制的车辆表示一个在一种服务调动的情况中稳定的回应。为了要比较整合控制的效果,在合量轮带受力和可得轮带受力的最大值的比来计算定义性能尺寸。对性能的衡量,轮带的工作量,gi,是,图 5为步骤回应的轮带工作量。如图形中显示,一辆整合控制的车表示的是和一辆普通4 WS车辆想比较,有较低的轮带工作量。 图 5. 轮带工作量4.3.道路条件的强烈变化 其他的模拟实行来评估整合控制系统对道路情况的强健变化。在这些模拟方面, 在轮带和道路理论磨擦系数等于0.8 , 然而真实的磨擦系数是0.7到0.6。图 6 中显示的是在-0.4 G 刹车时正弦曲线转向装置输入反应。如这一个图形显示,对道路的变化情况,整合控制车辆与 4 WS 车辆相较是比较不敏感的。4.4.在k分离系数条件下的刹车在这一个模拟方面,在 1 到 3 s 和 0 剩余时间的阶段,需要的减速是 0.5 G。在二个右轮带和道路之间的磨擦系数是0.8, 在二个轮带和道路之间是 0.2. 磨擦系数在所有的轮带控制器设计中,假定是 0.8 。结果在图 7 中显示。与一辆 4 WS 车辆的情形比较,整合控制车辆在藉由转力矩控制适用于四个轮子车辆稳定方面有发展。4.5.驾驶- 车辆的系统稳定两倍小模拟进气在从100公里/ h,以-0.4 G刹车减速,在一个关闭循环驾驶车辆系统上被实行,来调查整合控制的效果。在下列相等中描述的简单事先查看驾驶模型,被用于这些模拟。符号表示驾驶的增益,表示以计量器计量来自被需要的路径侧面在车辆之前米的偏离。我们决定最佳的叁数和,在下列的性能索引 Je减到最少的时候 :符号表示来自被需要的路径侧面的偏离。数字式的最佳化技术被用来减到最小限度。图 8 演示模拟的结果。虽然驾驶的叁数 G$ 和 ? 被选择到减到最少Eq.(37),一辆 4 WS 车辆不能完成小变化行动。另一方面,整合控制车辆显示出在车辆稳定和能跟随被规定小路变化条件的进步。这意谓着整合控制使得驾驶在严格小变化工作条件下变得简单。5. 结论本文章中, 有效的四轮驱动和独立地刹车控制器的非线性整合转向控制器,这种设计的新方式计划出来。控制运算法则利用一个被制定的非线性预言性控制理论,这个理论通过一般零件隔开表现是为了要适应不同的车辆结构。这种控制系统的有效性透过计算机模拟示范出来。9 毕业实习报告专 业 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名 谢 新 班 级 B机制021班 学 号 0210110107 指 导 教 师 李书伟 日 期 2006.3.19 实习报告一、 概述本次实习的主要目的是利用书本上所学的知识,来观察各个企业的生产工艺过程和机械各部件的生产过程.了解车辆上各部件的作用、生产过程.结合自己的专业和毕业设计课题,仔细观察各企业,望对自己独立设计有所帮助.二、 实习过程 3月9日 江苏江淮动力股份有限公司3月10日 江苏悦达盐城拖拉机制造有限公司和江苏悦达专用车有限公司3月11日 东风悦达起亚汽车有限公司3月13日 盐城市机床有限公司三、 实习内容3月9号,我们来到了江苏江淮动力股份有限公司.江苏江淮动力股份有限公司是高科技民营企业重庆东银集团旗下专业生产中、小功率发动机的大型企业,位居中国企业500强、中国农机行业上市公司之列. 公司历史悠久,创建于1945年,1959年开始生产发动机.现有员工3000人,年销售收入21亿元. 公司长期注重技术创新,投资亿元建成省级企业技术中心和国家级博士后科研工作站,建有具有国际先进水平的CAD/CAM/CAT(计算机辅助设计、制造、测试)网络,拥有行业首家以三维激光实体扫描仪、三维激光成型机等先进设备和计算机软件为代表的RP技术,积极引进应用同步开发、虚拟设计、快速原型制造、反求工程等高新技术改造传统产业和传统产品,确立了企业在行业技术进步方面的领先地位。产品创新着着领先同行,逐步形成了具有自主版权和江动特色的轻型多缸机、节能单缸机、小型汽油机、小马力单缸机和发电机组(柴、汽油)五大系列,400多个品种的优化产品结构。“江动”产品以其严格的合乎国际规范的质量管理体系和成熟完善的服务保证体系,通过了ISO9000和2000版ISO9001国际质量标准认证,在国内外市场享有很高的声誉,产品覆盖全国30个省、市和自治区,同时远销欧美亚非等30多个国家和地区,年产销各类发动机近100万台,位居同行业前茅。“江动”产品曾荣获国家质量金质奖,被确定为江苏省重点名牌产品,“JD”商标为江苏省著名商标。他们以“真情成就未来”,江动将以更好产品、更优服务,全心全意满足客户需求,争做行业领导者,实现“国内领先、世界一流”为战略发展目标.建立了一整套工艺生产留水线.有完整的加工工艺过程.3月10日,我们来到了江苏悦达盐城拖拉机制造有限公司和江苏悦达专用车有限公司.江苏悦达盐城拖拉机制造有限公司创建于1959年,是中国中、小马力拖拉机的重点企业之一,为上市公司江苏悦达投资股份有限公司的骨干企业。公司拥有资产5.08亿元人民币,职工1500余人,。2003年公司出口创汇额超过3000万美元,出口交货值位居全国同行业前茅。“黄海”牌、“黄海金马”牌拖拉机深受国内外用户的喜爱。具备年产8万台手扶拖拉机和3万台轮式拖拉机的能力。主要产品有:黄海牌-12型、151型、81型系列手扶拖拉机和黄海金马-180、200、220、250、300、350、400、450、500、550、700、720、750系列及四轮驱动系列轮式拖拉机。“黄海”牌和“黄海金马”牌拖拉机畅销国内20多个省市自治区,并远销到美国、英国、法国、东南亚、中东等60多个国家和地区,曾多次承担国家援外经济项目. 江苏悦达盐城拖拉机制造有限公司技术力量雄厚,生产设备精良,加工工艺先进,测试手段齐全,质量保证体系完善,具有较强的产品开发与制造能力.江苏悦达专用车有限公司系江苏悦达集团和世界500强企业日本富士重工业株式会社合作,全面引进国际领先的垃圾车生产、制造和管理的专业生产后压缩式垃圾车的制造企业。注册资本5000万元,投资总额1.8亿元.现有冲压、焊接、总装、涂装、检测等先进设备工艺。公司秉承“挑战自我,追求卓越”的企业精神和“为客户创造价值;为员工创造收益;为合作商创造利润;为股东创造回报;为政府创造税收”的经营哲学。在各位领导和同仁的支持下,以日本垃圾车第一品牌的富士重工50年的生产历史和97项专利技术为支撑,专一制造中国压缩式垃圾车精品.最大限度地满足中国城市环保发展和用户不断变化的需求.该公司技术先进,采用先进高效的液压系统设计,提高作业效率;采用可靠的PLC电控系统,机电液一体化控制,自动化程度高; 专有的反R装载轨迹,双向压缩,装载效率高(专利技术); 上装部分采用专用高强度防腐钢板,提高了车辆使用寿命; 驾驶室内增设工作指示灯,操作方便;刮板的动态化设计,推刮料流畅轻松.另外,该公司也有先进的工艺.全面引进日本富士重工的垃圾车生产、制造和管理技术先进的质量保证;采用了日本富士重工高精度的检测仪器.3月11日,我们来到了东风悦达起亚汽车有限公司进行参观.东风悦达起亚汽车有限公司系由东风汽车公司、江苏悦达投资股份有限公司、韩国起亚自动车株式会社按25、25、50的股权结构共同组建的中外合资轿车制造企业,注册资本7000万美元. 现已建成冲压、焊装、涂装、总装、检测等先进工艺生产线,具备年产5万辆经济型车的生产能力. 主产品普莱特、千里马系列经济型轿车均引进韩国起亚先进技术精心打造而成,以其新颖独特的创意、优美流畅的造型、舒适宽敞的乘坐空间以及强劲的动力、过硬的质量和优异的性能价格比,将在国内经济型轿车市场呈现出更强的竞争力.公司在实施强强联合战略重组后,有效聚集合作各方优势资源,导入世界先进的经营理念和管理系统,全面推进企业业务流程再造,在采购供应、生产组织、技术创新、营销管理、质量保障和人力资源开发等方面实现科学化、精益化管理,具有一定核心竞争力的东风悦达起亚价值链已初步形成.3月13日,我们到盐城市机床有限公司进行参观.该公司专业从事机床的研制、开发、生产有30年历史,现年生产各类普通车床、高速精密车床、数控车床、钻床及各类专用机床3000多台套. 机床销售覆盖全国十四个省,并与南京第二机床厂合作生产、研制新产品,生产规模不断扩大四、 主减速器结构设计的分析根据以上参观所看到的所学到的,再结合自己的设计课题.对汽车主减速器结构作如下分析:主减速器的结构形式主要是根据齿轮类型、减速器形式不同而不同.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.1 螺旋锥齿轮传动螺旋锥齿轮传动的主、从动齿轮轴线垂直相交于一点,齿轮并不同时在全长上啮合,而是逐渐从一端连续平稳地转向另一端.另外,由于轮齿端面重叠的影响,至少有两对以上的轮齿同时啮合,所以它工作平稳、能承受较大的负荷、制造也简单.但是在工作中噪声大,对啮合精度很敏感,齿轮副锥顶稍有不吻合便会使工作条件急剧变坏,并伴随磨损增大和噪声增大.为保证齿轮副的正确啮合,必须将支承轴承预紧,提高支承刚度,增大壳体刚度.2 双曲面齿轮传动双曲面齿轮传动的主、从动齿轮的轴线相互垂直而不相交,主动齿轮轴线相对从动齿轮轴线在空间偏移一距离,此距离称为偏移距. 由于偏移距正的存在,使主动齿轮螺旋角大于从动齿轮螺旋角. 根据啮合面上法向力相等,可求出主、从动齿轮圆周力之比.主减速器的减速形式可分为单级减速、双级减速、双速减速、单双级贯通、单双级减速配以轮边减速等.1单级主减速器单级主减速器可由一对圆锥齿轮、一对圆柱齿轮或由蜗轮蜗杆组成,具有结构简单、质量小、成本低、使用简单等优点.2.双级主减速器双级主减速器与单级相比,在保证离地间隙相同时可得到大的传动比,但是尺寸、质量均较大,成本较高。整体式双级主减速器有多种结构方案:第一级为锥齿轮,第二级为圆柱齿轮;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;第一级为圆柱齿轮,第二级为锥齿轮.3 双速主减速器双速主减速器内由齿轮的不同组合可获得两种传动比。它与普通变速器相配合,可得到双倍于变速器的挡位。双速主减速器的高低挡减速比是根据汽车的使用条件、发动机功率及变速器各挡速比的大小来选定的。大的主减速比用于汽车满载行驶或在困难道路上行驶,以克服较大的行驶阻力并减少变速器中间挡位的变换次数;小的主减速比则用于汽车空载、半载行驶或在良好路面上行驶,以改善汽车的燃料经济性和提高平均车速。五、 实习感想这次的毕业实习一直让我有个感觉,那就是我们在大学四年的课程中学习到了很多理论上的东西,而这些理论对于业界来说是大都用不上的,大多业界所需要的人才都是一些有一份专业技能的人才,尤其在我们这个机械科系,这个问题更是严重,像我们这样的大学生可以说是什么都不会,在本科系的领域发展工作,仍然需要重新学习一些技能,比不上那些大专,职业学校或是技术学院的学生,我想若是未来的大学课程中能有更多专业实习的课程,甚至是技术鉴定会更好,因为这样可以让大家掌握现今业界需求的脉动,提早学习工作所需要的技能,否则学校生活永远只是变相保护学生的温床,而成为不了培育人才的跳板!5盐城工学院毕业设计说明书 2006低速载货汽车的后驱动桥设计摘要:驱动桥采用普通非断开式驱动桥。它结构简单、造价低廉、工作可靠,广泛应用于各种载货汽车。其特点是桥壳是一根支撑在左、右驱动车轮上的刚性空心梁,而齿轮及半轴等所有的传动机件都装在其中。采用组合式桥壳的单级主减速器。单级主减速器代替双级主减速器可大大减小驱动桥的质量。其具有结构简单、质量小、尺寸紧凑及制造成本低等优点。差速器则采用对称式圆锥行星齿轮差速器。差速器壳装在主减速器从动齿轮上。结构简单、工作平稳、制造方便是选择它的主要原因。另外,采用可分式桥壳。整个桥壳由一个垂直结合面分为左右两个部分,每一个部分均由一个铸件壳体和一个压入其外端的半轴套管组成。该结构的桥壳制造工艺简单、主减速器轴承支承刚度好。本设计从所设计的汽车的类型及使用、生产条件出发,并和所设计汽车的其他部件相适应,设计出既定用途的汽车的驱动桥,从而保证所设计汽车的最重要的使用性能的实现。关键字:低速货车;驱动桥;设计。 Design of the transaxle of the low-speed truck Abstract: The transaxle adopts the ordinary not-disconnecting-type transaxle. Because of its simple structure, cheap fabrication cost and reliability, it is applied widely. Its Characteristic is that the bridge shell is a rigidity hollow beam which is supported on the left and right wheels, gears, half-axis and other transmission components. The main gear box uses combined type single stage. The single stage compared to double one can reduce the quality of the transaxle a lot. It has many merits of simple structure, small quality, compact size, low production cost. The differential mass uses symmetrical type and circular cone planet gear. The shell of the differential device is assembled with the driven gear of the transaxle that it is has advantages of simple structure, steadily work and conveniently making. It uses separated type axis shell. The whole shell is divided in to left and right parts by vertical plane. Every part is made up of a casting shell and a semi-axis driven tube which is pressed in outside. This structure has advantages of simple manufacture craft and good supporting rigidity of main gear box bearing. This design is proceeded from the types, production and working of the truck. It is adapted to other parts of the truck design. At last, the set use transaxle of the truck is designed, to ensure the most important operational performance of the truck is realized.Key words: Low speed truck, Transaxle, Design.整改报告毕业设计已经到最后阶段,经过几次反复修改,包括CAD图结构、说明书和外文翻译的修改,已初步完成毕业设计的要求和内容。在上次的毕业设计预答辩中,经过看图及说明书,老师给我指出了图中的错误和说明书中存在的问题。回去后经仔细推敲和参考老师给出的要求,作出了如下修改:1 按照毕业设计说明书格式的要求,修改说明书的各个标题,包括一、二、三级标题。其中题目如“摘要”、“目录”、“前言”等,用黑体三号加粗,居中,段前后一行。2 在排版上,根据毕业设计说明书的要求,作了修改。公式居中书写,公式的编号用圆括号括起放在公式右边行末。插图上有序号和图题,图序号和图题放在图下放居中处。3 在说明书内容上,根据指导老师要求,充实了文章的内容。使说明条理清晰,文章紧凑。4 在CAD制图上,修改了尺寸标注。按照要求,补全了尺寸标注且符合规范。5 根据要求设置修改了标注的字体。6 查看资料,补全了技术要求。7 在线型选择上,合理选择粗细线的比例,使CAD图美观。8 选用适当的材料。9 重新考虑总装图和零件图的图号,使图号名称一致。10 修改标题栏,包括字体、大小。 经过重新修改,希望能使老师满意。 文 献 资 料专 业 机械制造及其自动化 学 生 姓 名 谢 新 班 级 B机制021班 学 号 0210110107 指 导 教 师 李 书 伟 .文 献 资 料1温芳,黄华梁. 2004.6.基于模糊可靠度约束的差速器行星齿轮传动优化设计J. 2褚志刚,邓兆祥,李伟,陈德兵,周政平.汽车驱动桥壳结构破坏机理分析研究J. 3高杰,王俊奇.驱动桥单级主减速器总成装配技巧J.4陈朝阳,石琴,钱锋,温千虹,张翔. 2000.8.驱动桥壳多输入/多输出时域模态分析J.5王建中. 2004.6.提高汽车差速器壳螺栓冷镦冲头使用寿命的研究J. 6 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.7 冯刚年,杨春永.装载机驱动桥主减速器壳体组件的结构改进J. 5 毕业设计开题论证报告专 业 机械制造及其自动化 学生姓名 谢 新 班 级 B机制021班 学 号 0210110107 指导教师 李 书 伟 完成日期 2006年月24 日 课题名称:低速载货汽车驱动桥的设计一、课题来源、课题研究的主要内容及国内外现状综述驱动桥的设计在低速载货汽车设计中占有很重要的地位,该课题来源于生产实际。为适应不断完善社会主义市场经济体制的要求以及加入世贸组织后国内外汽车产业发展的新形势,推进汽车产业结构调整和升级,全面提高汽车产业国际竞争力,满足消费者对汽车产品日益增长的需求,促进汽车产业健康发展,特制定汽车产业发展政策。通过该政策的实施,使我国汽车产业在2010年前发展成为国民经济的支柱产业,为实现全面建设小康社会的目标做出更大的贡献。政府职能部门依据行政法规和技术规范的强制性要求,对汽车、农用运输车(低速载货车及三轮汽车,下同)、摩托车和零部件生产企业及其产品实施管理,规范各类经济主体在汽车产业领域的市场行为。低速载货汽车,在汽车发展趋势中,有着很好的发展前途。生产出质量好,操作简便,价格便宜的低速载货汽车将适合大多数消费者的要求。在国家积极投入和支持发展汽车产业的同时,能研制出适合中国国情,包括道路条件和经济条件的车辆,将大大推动汽车产业的发展和社会经济的提高。二、本课题拟解决的问题协调总体设计驱动桥结构型式分析和主要参数的确定后驱动桥结构设计三、解决方案及预期效果 设计出小型低速载货汽车的驱动桥,包括主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置及桥壳等部件,配合其他同组同学,协调设计车辆的全局。使设计出的产品使用方便,材料使用最少,经济性能最高 四、课题进度安排06.03.0606.03.07 布置任务06.03.0606.03.17 调查研究,收集资料,熟悉课题,毕业实习06.03.1806.03.31 总体设计,方案论证06.04.0106.05.10 部件、零件设计阶段06.05.1106.06.04 编写说明书06.06.0506.06.07 毕业设计预答辩06.06.0806.06.11 修改整理06.06.1206.06.13 复查材料06.06.1406.06.16 毕业答辩06.06.1706.06.18 材料整理装袋五、指导教师意见 年 月日六、专业系意见 年 月日七、学院意见 年 月日2毕业设计(论文)情况简介一、基本信息姓名谢 新专业机械制造及其自动化班级B机制021班学号0210110107毕业设计(论文)设计论文指导教师李书伟课题名称轻型载货汽车后驱动桥的设计同一项目组其他成员顾晋俊、朱家兴、刘小锋、蔡小文、陈中二、课题信息课题来源轻型载货汽车在汽车生产中占有大的比重。驱动桥在整车中十分重要,设计出结构简单、工作可靠、造价低廉的驱动桥,能大大降低整车生产的总成本,推动汽车经济的发展。课题要求1、 参与总体设计;2、 驱动桥结构型式分析和主要参数的确定;3、 后驱动桥结构设计;4、 用AUTOCAD编制二维工程图。物化成果要求1、 设计说明书1份,达1万字以上,且要符合规范要求;2、 设计图样全部用AutoCAD绘制,总的绘图量达3张A0以上,其中至少有装配图一张。实际完成情况(1)设计说明书(论文)24页;(2)图纸A02张,A12张,A2张,A32张,A42张;(3)源程序(自编部分)页;程序运行情况:正常运行基本能运行不能运行;(4)其他附件课题简介1、设计路线(1)驱动桥结构型式的选择;(2)计算传动比,选择主减速器的型式,及其主、从动齿轮;(3)选择差速器的类型,及其各种参数的计算;(4)半轴类型的选择(5)桥壳的选择2、采用的理论方法理论力学、机械设计、汽车设计3、得出的结论此次设计了驱动桥及其各个部件,包括驱动桥的设计、主减速器的设计、差速器的设计、半轴的设计和桥壳的设计。所选择的主减速比在满足汽车在给定使用的条件下,具有最佳的动力性和燃料经济性。差速器在保证左、右驱动车轮能以汽车动力学所要求的差速滚动外并能将转矩平稳而连续不断地传递给左、右驱动车轮。驱动桥各零部件在保证其强度、刚度、可靠性及使用寿命的前提下,减小簧下质量。初步改善了汽车的平顺性。选用的结构简单,维修也比较方便,制造容易。但同时,在驱动桥的设计上还存在着不足,有待解决。4、课题的重点及解决的方法(100字以上) 驱动桥位于传动系的末端,要想使汽车传动系设计得合理,首先必须选择好传动系的总传动比,并恰当地将它分配给变速器和驱动桥。设计出的主减速器,要使汽车有足够的牵引力、适当的最高车速和良好的燃料经济性。还要充分考虑到汽车的制造成本。故在选用结构上,查阅相关书籍、技术资料,选用非断开式驱动桥。其制造成本低、结构简单、工作可靠能很好的解决上述问题。5、课题的难点及解决的方法(100字以上)对载货汽车,由于它们有时会遇到坎坷不平的坏路面,要求它们的驱动桥有足够的离地间隙,以满足汽车在通过性方面的要求。对汽车的噪声问题,噪声主要来自齿轮及其他传动机件。提高它们的加工精度、装配精度,采用无噪声的双曲面齿轮坐主减速器齿轮,通过这些方法来降低驱动桥工作的噪声。另通过计算,合理选择汽车驱动桥的各个部件及其参数。三、承诺信息本人完成的部分设计说明书(论文)100%图纸100%有无抄袭 无参考资料情况(在相应处打)1、手册4、往屇图纸2、书5、往屇说明书(论文)3、工厂图纸6、其他参考部分是否注明出处 是四、自我评价为期三个多月的毕业设计即将结束,回顾整个过程,我深有感受。在设计工作开始之前,李老师带领我们参观了很多汽车企业,老师和一些技术人员认真地给我们讲解了其工作原理,分析了各部件的功能特性和构造,避免了我在毕业设计过程中的盲目性。在设计过程中,我翻阅了大量的相关资料,同时将大一至大四上学期所学的相关专业课本认真的温习了一边,增加了很多理论知识。以前我对汽车的工作原理、工厂的工作环境和汽车的构造,没什么认识,但通过这次设计,我了解了,也感受到了。总之,这次设计,使我将四年中所学到的基础知识得到了一次综合应用,使学过的知识结构得到科学组合,同时也从理论到实践发生了一次质的飞跃,可以说这次设计是理论知识与实践运用之间互相过渡的桥梁。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结,但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验,而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多,以前老是觉得自己什么东西都会,什么东西都懂,有点眼高手低。通过这次毕业设计,我才明白学习是一个长期积累的过程,在以后的工作、生活中都应该不断的学习,努力提高自己知识和综合素质。在这次毕业设计中,也使我们的同学关系更进一步了,同学之间互帮互助,有什么不懂的大家在一起商量解决,更好的理解课题内容。整个毕业设计过程使我懂得了知识必须通过应用才能实现其价值!有些东西以为学会了,但真正到用的时候才发现是两回事,所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。3 毕 业 设 计 说 明 书低速载货汽车后驱动桥的设计专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 谢 新 班 级 B机制021 学 号 0210110107 指导教师 李 书 伟 完成日期 2005年6月15日 毕业设计任务书课题: 低速载货汽车驱动桥的设计 专 业 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名 谢 新 班 级 B机制025 学 号 0210110107 指 导 教 师 李 书 伟 专 业 系 主 任 发 放 日 期 2006年3月 6 日 一、设计内容1、参与总体设计;2、驱动桥结构型式分析和主要参数的确定;3、后驱动桥结构设计;4、用AUTOCAD编制二维工程图。二、设计依据1、GB7258-2004 机动车运行安全技术条件; 2、GB18320-2001 农用运输车 安全技术条件; 3、其它有关产品技术规范标准。三、技术要求1、规范合理的型式和尺寸选择,总体结构和布置合理;2、保证整车良好的平顺性能。3、工作可靠,结构简单,装卸方便,便于维修、调整;4、尽量使用通用件,以便降低制造成本;5、在保证功能和强度的要求下,尽量减小整备质量。6、符合标准和其它有关设计规定四、毕业设计物化成果的具体内容及要求1、设计说明书1份,达1万字以上,且要符合规范要求;2、设计图样全部用AutoCAD绘制,总的绘图量达3张A0以上,其中至少有装配图一张。五、毕业设计进度计划起讫日期工作内容备 注2006.03.062006.03.07布置任务下达任务书06.03.0606.03.17调查研究,收集资料,熟悉课题,毕业实习06.03.1806.03.31总体设计,方案论证06.04.0106.05.10部件、零件设计阶段06.05.1106.06.04编写说明书06.06.0506.06.07毕业设计预答辩06.06.0806.06.11修改整理毕业设计材料06.06.1206.06.13材料评阅06.06.1406.06.16毕业答辩06.06.1706.06.18材料整理装袋六、主要参考文献:1 GB18320-2001,农用运输车 安全技术条件S2 王望予汽车设计M北京:机械工业出版社,20053 刘惟信.汽车设计M.北京:清华大学出版社,2001.4 成大先机械设计手册(14册)M.北京:化学工业出版社,19935 周开勤机械零件手册M 北京:高等教育出版社,2001七、其他4盐城工学院毕业设计说明书 2006 目录 1 前言 1 1.1 本课题的来源、基本前提条件和技术要求 1 1.2 本课题要解决的主要问题和设计总体思路 1 1.3 预期的成果 2 2 国内外发展状况及现状的介绍 3 3 总体方案论证 4 4 具体设计说明 7 4.1 主减速器的设计 7 4.1.1 主减速器的结构型式 7 4.1.2 主减速器主动锥齿轮的支承型式及安装方法 10 4.1.3 主减速器从动锥齿轮的支承型式及安装方法 11 4.1.4 主减速器的基本参数的选择及计算 11 4.2 差速器的设计 14 4.2.1 差速器的结构型式 .14 4.2.2 差速器的基本参数的选择及计算 .16 4.3 半轴的设计 17 4.3.1 半轴的结构型式 .17 4.3.2 半轴的设计与计算 .17 4.4 驱动桥壳结构选择 .20 5 结论 22 参 考 文 献 23 1 1 前言 本课题是进行民意汽车后驱动桥的设计。设计出小型民意汽车后驱动桥, 包括主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置及桥壳等部件,协调设计车辆的 全局。 1.1 本课题的来源、基本前提条件和技术要求 a.本课题的来源:轻型载货汽车在汽车生产中占有大的比重。驱动桥在整 车中十分重要,设计出结构简单、工作可靠、造价低廉的驱动桥,能大大降低 整车生产的总成本,推动汽车经济的发展。 b.要完成本课题的基本前提条件是:在主要参数确定的情况下,设计选用 驱动桥的各个部件,选出最佳的方案。 c.技术要求:设计出的驱动桥符合国家各项轻型货车的标准 1,运行稳定可 靠,成本降低,适合本国路面的行驶状况和国情。 1.2 本课题要解决的主要问题和设计总体思路 a. 本课题解决的主要问题:设计出适合本课题的驱动桥。汽车传动系的总 任务是传递发动机的动力,使之适应于汽车行驶的需要。在一般汽车的机械式 传动中,有了变速器还不能完全解决发动机特性与汽车行驶要求间的矛盾和结 构布置上的问题。首先是因为绝大多数的发动机在汽车上的纵向安置的,为使 其转矩能传给左、右驱动车轮,必须由驱动桥的主减速器来改变转矩的传递方 向,同时还得由驱动桥的差速器来解决左、右驱动车轮间的转矩分配问题和差 速要求。其次,需将经过变速器、传动轴传来的动力,通过驱动桥的主减速器, 进行进一步增大转矩、降低转速的变化。因此,要想使汽车驱动桥的设计合理, 首先必须选好传动系的总传动比,并恰当地将它分配给变速器和驱动桥。 b. 本课题的设计总体思路:非断开式驱动桥的桥壳,相当于受力复杂的空 心梁,它要求有足够的强度和刚度,同时还要尽量的减轻其重量。所选择的减 速器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料经济性。对载 货汽车,由于它们有时会遇到坎坷不平的坏路面,要求它们的驱动桥有足够的 离地间隙,以满足汽车在通过性方面的要求。驱动桥的噪声主要来自齿轮及其 他传动机件。提高它们的加工精度、装配精度,增强齿轮的支承刚度,是降低 驱动桥工作噪声的有效措施。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 而改善汽车行驶的平顺性。 1.3 预期的成果 设计出小型民意汽车的驱动桥,包括主减速器、差速器、驱动车轮的传动装 置及桥壳等部件,配合其他同组同学,协调设计车辆的全局。使设计出的产品 使用方便,材料使用最少,经济性能最高。 a. 提高汽车的技术水平,使其使用性能更好,更安全,更可靠,更经济, 2 更舒适,更机动,更方便,动力性更好,污染更少。 b. 改善汽车的经济效果,调整汽车在产品系列中的档次,以便改善其市场 竞争地位并获得更大的经济效益 3 2 国内外发展状况及现状的介绍 为适应不断完善社会主义市场经济体制的要求以及加入世贸组织后国内外 汽车产业发展的新形势,推进汽车产业结构调整和升级,全面提高汽车产业国 际竞争力,满足消费者对汽车产品日益增长的需求,促进汽车产业健康发展, 特制定汽车产业发展政策。通过该政策的实施,使我国汽车产业在 2010 年前发 展成为国民经济的支柱产业,为实现全面建设小康社会的目标做出更大的贡献。 政府职能部门依据行政法规和技术规范的强制性要求,对汽车、农用运输车(民 意车及三轮汽车,下同)、摩托车和零部件生产企业及其产品实施管理,规范各 类经济主体在汽车产业领域的市场行为。民意汽车,在汽车发展趋势中,有着 很好的发展前途。生产出质量好,操作简便,价格便宜的民意汽车将适合大多 数消费者的要求。在国家积极投入和支持发展汽车产业的同时,能研制出适合 中国国情,包括道路条件和经济条件的车辆,将大大推动汽车产业的发展和社 会经济的提高。 在新政策汽车产业发展政策中,在 2010 年前,我国就要成为世界主要 汽车制造国,汽车产品满足国内市场大部分需求并批量进入国际市场;2010 年, 汽车生产企业要形成若干驰名的汽车、摩托车和零部件产品品牌;通过市场竞 争形成几家具有国际竞争力的大型汽车企业集团,力争到 2010 年跨入世界 500 强企业之列,等等。同时,在这个新的汽车产业政策描绘的蓝图中,还包含许 多涉及产业素质提高和市场环境改善的综合目标,着实令人鼓舞。然而,不可 否认的是,国内汽车产业的现状离产业政策的目标还有相当的距离。自 1994 年 汽车工业产业政策颁布并执行以来,国内汽车产业结构有了显著变化,企 业规模效益有了明显改善,产业集中度有了一定程度提高。但是,长期以来困 扰中国汽车产业发展的散、乱和低水平重复建设问题,还没有从根本上得到解 决。多数企业家预计,在新的汽车产业政策的鼓励下,将会有越来越多的汽车 生产企业按照市场规律组成企业联盟,实现优势互补和资源共享。 4 3 总体方案论证 驱动桥的结构型式按齐总体布置来说共有三种,即普通的非断开式驱动桥, 带有摆动半轴的非断开式驱动桥和断开式驱动桥。 图 3-1 驱动桥的总体布置型式简图 (a)普通非断开式驱动桥; (b)带有摆动半轴的非断开式驱动桥;(c)断开式驱动桥 方案(一):非断开式驱动桥 图 3-2 非断开式驱动桥 普通非断开式驱动桥 2,如图 3-2,由于其结构简单、造价低廉、工作可 靠,最广泛地用在各种载货汽车、客车和公共汽车上,在多数的的越野汽车和 部分轿车上也采用这种结构。它的具体结构是桥壳是一根支承在左、右驱动车 轮上的刚性空心梁,而齿轮及半轴等所有的传动机件都装在其中。这时整个驱 动桥、驱动车轮及部分传动轴均属簧下质量,使汽车的簧下质量较大,这是它 的一个缺点。采用单级主减速器代替双级主减速器可大大减小驱动桥质量。采 5 用钢板冲压-焊接的整体式桥壳及钢管扩制的整体式桥壳,均可显著地减轻驱动 桥的质量。 驱动桥的轮廓尺寸主要决定于主减速器的型式。在汽车的轮胎尺寸和驱动 桥下的最小离地间隙已经确定的情况下,也就限定了主减速器从动齿轮直径的 尺寸。在给定主减速器速比的条件下,如果单级主减速器不能满足离地间隙要 求,则可改用双级结构。后者仅推荐用于主减速比大于 7.6 且载货在 6t 以上的 大型汽车上。在双级主减速器中,通常是把两级减速齿轮放在一个主减速器壳 内,也可以将第二级减速齿轮移向驱动车轮并靠近轮毂,作为轮边减速器。在 后一种情况下又有五种布置方案可供选择。 方案(二):断开式驱动桥 图 3-3 断开式驱动桥 断开式驱动桥区别于非断开式驱动桥的明显特点在于前者没有一个连接左 右驱动车轮的刚性整体外壳或梁 2。断开式驱动桥的桥壳是分段的,并且彼此 之间可以做相对运动,所以这种桥称为断开式的。另外,它又总是与独立悬架 相匹配,故又称为独立悬挂驱动桥。这种桥的中段,主减速器及差速器等是悬 置在车架横梁或车厢底板上,或与脊梁式车架相联。主减速器、差速器与传动 轴及一部分驱动车轮传动装置的质量均为簧上质量。两侧的驱动车轮由于采用 独立悬挂则可以彼此独立地相对于车架或车厢作上下摆动,相应地就要求驱动 车轮的传动装置及其外壳或套管,作相应摆动。所以断开式驱动桥也称为“带 有摆动半轴的驱动桥” 。 汽车悬挂总成的类型及其弹性元件与减振装置的工作特性是决定汽车行驶 平顺性的主要因素,因汽车簧下部分质量的大小,对其平顺性也有显著的影响。 6 断开式驱动的簧下质量较小,又与独立悬架相配合,致使驱动车轮与地面的接 触情况及对各种地形的适应性比较好,由此可大大地减小汽车在不平路面上行 驶时的振动和车厢倾斜;提高汽车的行驶平顺性和平均行驶速度;减小车轮和 车桥上的动载荷及零件的损坏,提高其可靠性及使用寿命。但是,由于断开式 驱动桥及与其相配的独立悬挂的结构复杂,故这种结构主要见于对行驶平顺性 要求较高的一部分及一些越野汽车上,且后者多属于轻型以下的越野汽车或多 桥驱动的重型越野汽车。 方案(三):多桥驱动的布置 为了提高装载量和通过性,有些重型汽车及全部中型以上的越野汽车都是 采用多桥驱动,常采用 44、66、88 等驱动型式 2。在多桥驱动的情况下, 动力经分动器传给各驱动桥的方式有两种。相应这两种动力传递方式,多桥驱 动汽车各驱动桥的布置型式分为非贯通式与贯通式。前者为了把动力经分动器 传给各驱动桥,需分别由分动器经各驱动桥自己专用的传动轴传递动力,这样 不仅使传动轴的数量增多,且造成各驱动桥的零件特别是桥壳、半轴等主要零 件不能通用。而对 88 汽车来说,这种非贯通式驱动桥就更不适宜,也难与布 置了。 为了解决上述问题,现代多桥驱动汽车都是采用贯通式驱动桥的布置型式。 在贯通式驱动桥的布置中,各桥的传动轴布置在同一纵向铅垂平面内,并 且各驱动桥分别用自己的传动轴与分动器直接联接,而是位于分动器前面的或 后面的各相邻两桥的传动轴,是串联布置的。汽车前后两端的驱动桥(第一、 第四桥)的动力,是经分动器并贯通中间桥(分别穿过第二、第三桥)而传递 的。其优点是,不仅减少了传动轴的数量,而且提高了各驱动桥零件的相互通 用性,并且简化了结构、减小了体积和质量。这对于汽车的设计(如汽车的变 形) 、制造和维修,都带来方便。四桥驱动的越野汽车也可采用侧边式及混合式 的布置。 经上述分析,考虑到所设计的轻型载货汽车的载重和各种要求,其价格要 求要尽量低,故其生产成本应尽可能降低。另由于轻型载重汽车对驱动桥并无 特殊要求,和路面要求并不高,故本设计采用普通非断开式驱动桥。 7 4 具体设计说明 4.1 主减速器的设计 4.1.1 主减速器的结构型式 主减速器的结构型式,主要是根据其齿轮类型、主动齿轮和从动齿轮的安 置方法以及减速型式的不同而异。 在现代汽车驱动桥上,主减速器采用得最广泛的是“格里森” ( Gleason) 制或“奥利康” (Oerlikon )制的螺旋锥齿轮和双面锥齿轮。 图 4-1 螺旋锥齿轮与双曲面齿轮传动 (a)螺旋锥齿轮传动;(b)双曲面齿轮传动 采用双曲面齿轮。他的主、从动齿轮轴线不相交而呈空间交叉。其空间交 叉角(即将一轴线平移,使之与另一轴线相交的交角)也都是采用 90。主动 齿轮轴相对于从动齿轮轴有向上或向下的偏移,称为上偏置或下偏置。这个偏 移量称为双曲面齿轮的偏移距。当偏移距大到一定程度,可使一个齿轮轴从另 一个齿轮轴旁通过。这样就能在每个齿轮的两边布置尺寸紧凑的支承。这对于 增强支承刚度、保证齿轮正确啮合从而提高齿轮寿命大有好处。和螺旋锥齿轮 由于齿轮的轴线相交而使得主、从动齿轮的螺旋角相等的情况不同,双曲面齿 轮的偏移距使得主动齿轮的螺旋角大于从动齿轮的螺旋角。因此,双曲面传动 齿轮副的法向模数或法向周节虽相等,但端面模数或端面周节是不等的。主动 齿轮的端面模数或端面周节是大于从动齿轮的。这一情况就使得双曲面齿轮传 动的主动齿轮比相应的螺旋锥齿轮传动的主动齿轮有更大的直径和更好的强度 和刚度。其增大的程度与偏移距的大小有关。另外,由于双曲面传动的主动齿 轮的直径及螺旋角都较大,所以相啮合齿轮的当量曲率半径较相应的螺旋锥齿 轮当量曲率半径为大,从而使齿面间的接触应力降低。随偏移距的不同,双曲 面齿轮与接触应力相当的螺旋锥齿轮比较,负荷可提高至 175%。双曲面主动齿 8 轮的螺旋角较大,则不产生根切的最少齿数可减少,所以可选用较少的齿数, 这有力于大传动比传动。当要求传动比大而轮廓尺寸又有限时,采用双曲面齿 轮更为合理。因为如果保持两种传动的主动齿轮直径一样,则双曲面从动齿轮 的直径比螺旋锥齿轮的要小,这对于主减速比 的传动有其优越性。对中5.40i 等传动比,两种齿轮都能很好适应。由于双曲面主动齿轮螺旋角的增大,还导 致其进入啮合的平均齿数要比螺旋锥齿轮相应的齿数多,因而双曲面齿轮传动 比螺旋锥齿轮冲动工作更加平稳、无噪声,强度也高。双曲面齿轮的偏移距还 给汽车的总布置带来方便。 2134526789 301235不 34 图 4-5 采用组合式桥壳的单级主减速器 减速型式的选择与汽车的类型及使用条件有关,但它主要取决于由动力性、 经济性等整车性能所要求的主减速比 的大小及驱动桥下的离地间隙、驱动0i 桥的数目及布置型式等。 本设计采用组合式桥壳的单级主减速器(图) 。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等优点。其主、从动锥齿轮轴承都直接支承在 与桥壳铸成一体的主减速器壳上,结构简单、支承刚度大、质量小、造价低。 9 4.1.2 主减速器主动锥齿轮的支承型式及安装方法 图 4-2 主动锥齿轮齿面受力图 在壳体结构及轴承型式已定的情况下,主减速器主动齿轮的支承型式及安 置方法,对其支承刚度影响很大,这是齿轮能否正确捏合并具有较高使用寿命 的因素之一。 图 4-3 骑马式支承 1-调整垫圈;2-调整垫片 本设计采用骑马式支承(图 4-3) 。齿轮前、后两端的轴颈均以轴承支承。 骑马式支承使支承刚度大为增加,使齿轮在载荷作用下的变形大为减小,约减 小到悬臂式 1/30 以下。而主动锥齿轮后轴承的径向负荷比悬臂式的要减小至 1/51/7。齿轮承载能力较悬臂式可提高 10%左右。此外,由于齿轮大端一侧 前轴承及后轴承之间的距离很小,可以缩短主动锥齿轮轴的长度,使布置更紧 凑,这有利于减小传动轴夹角及整车布置。骑马式支承的导向轴承(即齿轮小 端一侧的轴承)都采用圆柱滚子式的,并且其内外圈可以分离,以利于拆装。 为了进一步增强刚度,应尽可能地减小齿轮大端一侧两轴承间的距离,增大支 10 承轴径,适当提高轴承的配合的配合紧度。 4.1.3 主减速器从动锥齿轮的支承型式及安装方法 图 4-4 主减速器从动锥齿轮的支承型式及安置办法 主减速器从动锥齿轮的支承刚度依轴承的型式、支承间的距离和载荷在轴 承之间的分布而定。两端支承多采用圆锥锥子轴承,安装时使它们的圆锥滚子 大端相向朝内,而小端相背朝外。 为了防止从动齿轮在轴向载荷作用下的偏移,圆锥滚子轴承也应预紧。由 于从动锥齿轮轴承是装在差速器壳上,尺寸较大,足以保证刚度。球面圆锥滚 子轴承(图 4-4(b) )具有自动调位的性能,对轴的歪斜的敏感性较小,这在 主减速器从动齿轮轴承的尺寸大时极其重要。 4.1.4 主减速器的基本参数的选择及计算 主减速比 ,驱动桥的离地间隙和计算载荷,是主减速器设计的原始数据。0i A. 主减速比 的确定 主减速比对主减速器的结构型式、轮廓尺寸、质量大小以及当变速器处于 最高档位时汽车的动力性和燃料经济性都有直接影响。 的选择应在汽车总体0i 设计时和传动系的总传动比 一起由整车动力计算来确定。可利用在不同 下Ti oi 的功率平衡图来研究 对汽车动力性的影响。通过优化设计,对发动机与传动0i 11 系参数作最价匹配的方法来选择 值,可使汽车获得最佳的动力性和燃料经济0i 性。 为了得到足够的功率储备而使最高车速稍有下降, 按下式计算 3:0i ghaprini mx0)472.3.( 14 式中: 车轮滚动半径,m;r 变速器最高档传动比;ghi 汽车最高车速;ax 发动机最大转速pnghaprini mx0)472.3.( 67.95.461230.4.0 根据所选定的主减速比 值,确定主减速器的减速型式为单级。查表得汽oi 车驱动桥的离地间隙为 200mm. B主减速齿轮计算载荷的计算 通常是将发动机最大转矩配以传动系最低档传动比时和驱动车轮打滑时这 两种情况下作用于主减速器从动齿轮上的转矩( 、 )的较下者,作为载jeTj 货汽车和越野汽车在强度计算中用以验算主减速器从动齿轮最大应力的计算载 荷。既 3: nKiTTLej /0max 24 LBrjiG2 3 式中: 发动机最大转矩, ;maxeTN 由发动机到所计算的主减速器从动齿轮之间的传动系最低档传动比;Li 上述传动部分的效率,取 ;T9.0T 超载系数,对于一般载货汽车、矿用汽车和越野汽车以及液力传动0K 的各类汽车取 ;10K 该车的驱动桥数目;n 汽车满载时一个驱动桥给水平地面的最大负载,N;对后桥来说还2G 要考虑到汽车加速时的负荷增大量; 轮胎对路面的附着系数,对于安装一般轮胎的公路用汽车,取 ;85.0 车轮的滚动半径,m;r , 分别为由所计算的主减速器从动齿轮到驱动轮之间的传动效LBi 率和减速比(例如轮边减速器等) 。 由式(4-2) 、式(4-3)求得的计算载荷,是最大转矩而不是正常持续转矩 12 不能用它作为疲劳损坏的依据。对于公路车辆来说,使用条件较非公路车辆稳 定,其正常持续转矩是根据所谓平均牵引力来确定的,即主减速器从动齿轮的 平均计算转矩 (Nm)为 4jmT )()(PHRLBrTaj ffniG4 式中: 汽车装载总重,N;aG 所牵引的挂车满载总重,N,但仅用于牵引车;T 道路滚动阻力系数;Rf 汽车正常使用时的平均爬坡能力系数;H 汽车或汽车列车的性能系数。Pf max)(195.06eTAPGf 54 当 时 取16195.0maxeTG0Pf 06.15.9.674)()( PHRLBrTjmffni =22N C主减速齿轮基本参数的选择 a.齿数的选择 对于单级主减速器,当 较大时,则应尽量使主动齿轮的齿数 取得小些,0i 1z 以得到满意的驱动桥离地间隙。当 6 时, 的最小值可取为 5,但为了啮合i1z 平稳及提高疲劳强度, 最好大于 5。取 , 5。1z342 b.节圆半径的选择 可根据从动锥齿轮的计算转矩(见式 4-4、式 4-5 并取两者中较小的一个 为计算依据)按经验公式选出: 322jdTK 64 式中 从动锥齿轮的节圆半径,mm;d 直径系数,取 ;2K162d 计算转矩, 。jTmN mTjd4253322 c.齿轮端面模数的选择 选定后可按式 算出从动齿轮大端端面模数,并用下式校核:2d2/z 13 3jmTK 74 式中 模数系数。mK2.14/2zd.033jmT d.齿面宽的选择 汽车主减速器双曲面齿轮的从动齿轮齿面宽 为:mF 215.0dF84d.6415.02 4.2 差速器的设计 4.2.1 差速器的结构型式 差速器选用对称式圆锥行星齿轮差速器。其结构原理如图(4-6)所示 6。 普通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 轮,行星齿轮轴,半轴齿轮等组成。其工作原理如图所示。 为主减速器从动0 齿轮或差速器壳的角速度; 、 分别为左右驱动车轮或差速器半轴齿轮的角12 速度; 为行星齿轮绕其轴的自转角速度。3 图 4-6 普通圆锥齿轮差速器的工作原理简图 当汽车在平坦路面上直线行驶时,差速器各零件之间无相对运动,则有 021 14 03 这时,差速器壳经十字轴以力 带动行星齿轮绕半轴齿轮中心作“公转”P 而无自转( ) 。行星齿轮的轮齿以 的反作用力。对于对称式差速器来032/ 说,两半轴齿轮的节圆半径 相同,故传给左、右半轴的转矩均等于 ,故r 2Pr/ 汽车在平坦路面上直线行驶时驱动左、右车轮的转矩相等。 当汽车转弯时,假如左右轮之间无差速器,则按运动学要求,行程长的外 侧车轮将产生滑移,而行程短的内侧车轮将产生滑转。由此导致在左、右轮胎 切线方向上各产生一附加阻力,且它们的方向相反,如图所示。当装有差速器 时,附加阻力所形成的力矩使差速器起差速作用,以免内外侧驱动车轮在地面 上的滑转和滑移,保证它们以不同的转速 和 正常转动。当然,若差速器工12 作时阻抗其中各零件相对运动的摩擦大,则扭动它的力矩就大。在普通的齿轮 差速器中这种摩擦力很小,故只要左、右车轮所走路程稍有差异,差速器开始 工作。 当差速器工作时,行星齿轮不仅有绕半轴齿轮中心的“公转” ,而且还有绕 行星齿轮以角速度为 的自转。这时外侧车轮及其半轴齿轮的转速将增高,且3 增高量为 ( 为行星齿轮齿数, 为该侧半轴齿轮齿数) ,这样,外侧半13z1z 轴齿轮的角速度为: 1301z 在同一时间内,内侧车轮及其半轴齿轮(齿数为 )的转速将减低,且减2 低量为 ,由于对称式圆锥齿轮差速器的两半轴齿数相等,于是内侧半轴齿23z 轮的转速为: 1302z 由以上两式得差速器工作时的转速关系为 02194 即两半轴齿轮的转速和为差速器壳转速的两倍。 由式(4-9 )知: 当 时, ,或02012 当 时,1 当 时,02 15 最后一种情况 ,有时发生在使用中央制动时,这时很容易导致汽车0 失去控制,使汽车急转和甩尾。 4.2.2 差速器的基本参数的选择及计算 由于差速器亮是装在主减速器从动齿轮上,故在确定主减速器从动齿轮尺 寸时应考虑差速器的安装;差速器壳的轮廓尺寸也受到从动齿轮及主动齿轮 导向轴承支座的限制。 1差速器齿轮的基本参数选择 A行星齿轮的基本参数选择 本载货汽车选用 4 个行星齿轮 7。 B行星齿轮球面半径 的确定)(mRB 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 ,BR 它就是行星齿轮的安装尺寸,实际上代表了差速器圆锥齿轮的节锥矩,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: 3jBTKR 104 式中: 行星齿轮球面半径系数;BK 计算转矩, 。jTmN mjB725.33 确定后,即可根据下式预选其节锥矩:BR BRA9.080 1486 C行星齿轮与半轴齿轮齿数的选择 选用行星齿轮齿数为 10,半轴齿轮齿数为 16。 D差速器圆锥齿轮模数及半轴齿轮节圆直径的初步确定 先初步求出行星齿轮和半轴齿轮的节锥角 , :12 ; 211arctnz 12arctnz124 式中: , 为行星齿轮和半轴齿轮齿数1z2 10346arctnarct211z8rtrt12 再求出圆锥齿轮的大端模数: 2010sinsizAzm134 16 4.01sin68.2sinsi22010 zAzm 节圆半径 右下式求得:d md 14z4.2061132 4.3 半轴的设计 4.3.1 半轴的结构型式 采用半浮式半轴。半浮式以靠近外端的轴颈直接支承在置于桥壳外端内孔 中的轴承上,而端部则以具有锥面的轴颈及键与车轮轮毂相固定。半浮式半轴 承受的载荷复杂,但它结构简单、质量小、尺寸紧凑、造价低廉等优点。 图 4-7 半浮式半轴的结构型式与安装 4.3.2 半轴的设计与计算 半轴的主要尺寸是它的直径,设计与计算时首先应合理的确定其计算载荷。 半轴的计算要考虑以下三种可能的载荷工况: A纵向力 (驱动力或制动力)最大时( ) ,附着系数 取2X2ZX 0.8,没有侧向力作用; B侧向力 最大时,其最大值发生于侧滑时,为 ,侧滑时轮胎与地面Y 1 的侧向附着系数 在计算中取 1.0,没有纵向力作用;1 C垂向力最大时,这发生在汽车以可能的高速通过不平路面时,其值为 , 是动载荷系数,这时没有纵向力和侧向力作用。dkgZ)(2 17 半浮式半轴的设计计算,应根据上述三种载荷工况进行 图 4-8 半浮式半轴及受力简图 a 半浮式半轴在上述第一种工况下 半轴同时承受垂向力 、纵向力 所引起的弯矩以及由 引起的转矩2Z2X2X 。rX2 对左、右半轴来说,垂向力 , 为LR wwRL gGmg 222 154 式中: 满载静止汽车的驱动桥对水平地面的载荷,N ;2G 汽车加速和减速时的质量转移系数;m 一侧车轮(包括轮毂、制动器等)本身对水平地面的载荷,wg N。 NgGmgZwwRL 1372098230.1222 纵向力按最大附着力计算,即 22XRL164 式中: 轮胎与地面的附着系数。 NGmRL 186.0239.122 左、右半轴所承受的合成弯矩 为NM 18 2222 BLXZbXZbM 174 22 1863701. BLb mN39 转矩为 rRrLXT22184 4.0186 mN04.879 b半浮式半轴在上述第二种载荷工况下 半轴只受弯矩。在侧向力 的作用下,左、右车轮承受的垂向力 、2Y LZ2 和侧向力 、 各不相等,而半轴所受的力为RZ2LY2R wwL gBhGgZ 2122194 wwR 2122 20 1221BhgGYL 14 122R 2 式中: 驱动车轮的轮矩,mm;2B 汽车质心高度,mm;gh 轮胎与路面的侧向附着系数;1 980165.02392112 wwL gBhGZ N48980165.02392112 wwRghgZ4508 19 1650.23902112BhgGYL N81650.23901212hgYR 5 左、右半轴所受的弯矩分别为: bZYMLL2 234 RRmNbZYMLL 2.31497.0248392RR 5 c半浮式半轴在上述第三种载荷工况下半轴只受垂向弯矩: bgGkMwdV2254 式中: 动载系数。dk mNbgGkwdV 24501.980235.2 4.4 驱动桥壳结构选择 驱动桥桥壳是汽车上的主要零件之一,非断开式驱动桥的桥壳起着支承汽 车荷重的作用,并将载荷传给车轮。作用在驱动车轮上的牵引力、制动力、侧 向力和垂向力也是经过桥壳传到悬挂及车架或车厢上。因此桥壳既是承载件又 是传动件,同时它又是主减速器、差速器及驱动车轮传动装置(半轴)的外壳。 在汽车行驶过程中,桥壳承受繁重的载荷,设计时必须考虑在动载荷下桥 壳有足够的强度和刚度。为了减小汽车的簧下质量以利于降低动载荷、提高汽 车的行驶平顺性,在保证强度和刚度的前提下应力求减小桥壳的质量。桥壳还 应结构简单、制造方便以利于降低成本。其结构还应保证主减速器的拆装、调 整、维修和保养方便。在选择桥壳的结构型式时,还应考虑汽车的类型、使用 20 要求、制造条件、材料供应等。 选用可分式桥壳。它的结构如图所示,整个桥壳由一个垂直结合面分为左右 两部分,每一部分均由一个铸件壳提和一个压入其外端的半轴套管组成。半轴 套管与壳体用铆钉联接。 图 4-9 可分式桥壳 21 5 结论 此次设计了驱动桥及其各个部件,包括驱动桥的设计、主减速器的设计、 差速器的设计、半轴的设计和桥壳的设计。 所选择的主减速比在满足汽车在给定使用的条件下,具有最佳的动力性和 燃料经济性。差速器在保证左、右驱动车轮能以汽车动力学所要求的差速滚动 外并能将转矩平稳而连续不断地传递给左、右驱动车轮。驱动桥各零部件在保 证其强度、刚度、可靠性及使用寿命的前提下,减小簧下质量。初步改善了汽 车的平顺性。选用的结构简单,维修也比较方便,制造容易。但同时,在驱动 桥的设计上还存在着不足,有待解决。 22 参 考 文 献 1 GB18320-2001,农用运输车 安全技术条件 S 2 王望予汽车设计M北京:机械工业出版社,2005 3 刘惟信.汽车设计M.北京:清华大学出版社,2001. 4 成大先.机械设计手册M.北京:化学工业出版社,2004,1. 5 周开勤.机械零件手册M.北京:高等教育出版社,2001. 6 温芳,黄华梁.基于模糊可靠度约束的差速器行星齿轮传动优化设计J. 2004.6. 7 成大先机械设计手册(14 册)M.北京:化学工业出版社, 1993 23 致 谢 为期三个多月的毕业设计即将结束,回顾整个过程,我深有感受。在设计 工作开始之前,李老师带领我们参观了很多汽车企业,老师和一些技术人员认 真地给我们讲解了其工作原理,分析了各部件的功能特性和构造,避免了我在 毕业设计过程中的盲目性。在设计过程中,我翻阅了大量的相关资料,同时将 大一至大四上学期所学的相关专业课本认真的温习了一边,增加了很多理论知 识。以前我对汽车的工作原理、工厂的工作环境和汽车的构造,没什么认识, 但通过这次设计,我了解了,也感受到了。总之,这次设计,使我将四年中所 学到的基础知识得到了一次综合应用,使学过的知识结构得到科学组合,同时 也从理论到实践发生了一次质的飞跃,可以说这次设计是理论知识与实践运用 之间互相过渡的桥梁。 知识的巩固固然重要,但能力的培养同样不可忽略。我觉得这次设计的完 成,不仅锻炼了我搞设计的工作能力,培养了我独立思考的能力,解决困难的方 法,并且也培养了我独立创新力求先进的思想。同时我认识到:无论做什 么事,只要你深入的去做,难事不难,但如果你不去用心的做,易事不易。机 不可失,我在这次的设计中倾注了大量的心血,尽一切力量争取将设计做到在 最好。我认为我在这段时间内所有的收获,对我今后的学习和工作会是一笔难 得的财富。 由于本人以前对汽车结构和制造过程了解不多,实践知识更是不足,但李 老师总是耐心地给我讲解有关方面的知识,及时了解我设计中遇到的难题,使 我得以在短时间内完成设计工作,同时教导我们不管是在以后的工作还是学习 中,都要保持治学严谨的态度。在本次毕业设计中,李老师以及其他指导老师 付出了辛勤的劳动,在此向他们表示衷心的感谢。此次设计的圆满完成与同组 其他人员的通力合作也是分不开的,他们给了我许多帮助和指点,在此一并表 示感谢! 由于自己能力所限,时间仓促,设计中还存在许多不足之处,恳请各位老师 同学给予批评指正。 24
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