汽車驅(qū)動(dòng)橋畢業(yè)設(shè)計(jì)
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摘要
驅(qū)動(dòng)橋位于傳動(dòng)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(duì)于載重汽車顯得尤為重要。當(dāng)采用大功率發(fā)動(dòng)機(jī)輸出大的轉(zhuǎn)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(shí)，必須搭配一個(gè)高效、可靠的驅(qū)動(dòng)橋，所以采用傳動(dòng)效率高的單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋已經(jīng)成為未來載重汽車的發(fā)展方向。驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)應(yīng)主要保證汽車在給定的條件下具有最佳的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。本設(shè)計(jì)根據(jù)給定的參數(shù)，按照傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法并參考同類型車確定汽車總體參數(shù)，再確定主減速器、差速器、半軸和橋殼的結(jié)構(gòu)類型，最后進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)并對(duì)主減速器主、從動(dòng)齒輪、半軸齒輪和行星齒輪進(jìn)行強(qiáng)度以及壽命的校核。驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)過程中基本保證結(jié)構(gòu)合理，符合實(shí)際應(yīng)用，總成及零部件的設(shè)計(jì)能盡量滿足零件的標(biāo)準(zhǔn)化、部件的通用化和產(chǎn)品的系列化及汽車變型的要求，修理、保養(yǎng)方便，機(jī)件工藝性好，制造容易。
關(guān)鍵字：輕型貨車；驅(qū)動(dòng)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(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1
1.3本論文的主要研究內(nèi)容 2
第二章 汽車總體參數(shù)的確定 3
2.1 給定設(shè)計(jì)參數(shù) 3
2.2 汽車形式的確定 3
2.2.1 汽車軸數(shù)和驅(qū)動(dòng)形式的選擇 3
2.3 汽車主要參數(shù)的選擇 4
2.3.1 汽車主要尺寸的確定 4
2.3.2 汽車質(zhì)量參數(shù)的確定 7
2.3.3 汽車性能參數(shù)的確定 9
2.4 發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 12
2.4.1 發(fā)動(dòng)機(jī)形式的選擇 12
2.4.2 發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能指標(biāo)的選擇 12
2.5 輪胎的選擇 14
第三章 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式及選擇 17
3.1 概述 17
3.2 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式 17
3.3 驅(qū)動(dòng)橋構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式 19
3.3.1 主減速器的結(jié)構(gòu)形式 20
3.3.2 差速器的結(jié)構(gòu)形式 23
3.3.3 驅(qū)動(dòng)車輪傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)形式 24
3.3.4 驅(qū)動(dòng)橋橋殼的結(jié)構(gòu)形式 25
第四章 驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)計(jì)算 27
4.1 主減速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 27
4.1.1主減速比的確定 27
4.1.2 主減速器齒輪計(jì)算載荷的確定 28
4.1.3 錐齒輪主要參數(shù)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(jì)算 33
4.1.6 主減速器圓弧齒輪螺旋齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 37
4.2 差速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 41
4.2.1 差速器齒輪主要參數(shù)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(jì)算 44
4.2.4 差速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算 47
4.3 全浮式半軸的設(shè)計(jì) 49
4.3.1 半軸基本參數(shù)計(jì)算及校核 49
4.3.2半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料與熱處理 50
4.4 驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì) 51
4.4.1 橋殼的結(jié)構(gòu)型式 51
4.4.2橋殼的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算 52
結(jié)論 54
致 謝 55
參 考 文 獻(xiàn) 56
第二章 汽車總體參數(shù)的確定
2.1 給定設(shè)計(jì)參數(shù)
汽車最高時(shí)速 115km/h
裝載質(zhì)量 2.5t
最小轉(zhuǎn)彎半徑 12.5m
最大爬坡度 0.3
同步附著系數(shù) 0.4
2.2 汽車形式的確定
2.2.1 汽車軸數(shù)和驅(qū)動(dòng)形式的選擇
汽車可以有二軸、三軸、四軸甚至更多的軸數(shù)。影響軸數(shù)的因素主要有汽車的總質(zhì)量、道路法規(guī)對(duì)于軸載的限制和輪胎的負(fù)荷能力以及汽車的結(jié)構(gòu)等。包括乘用車以及汽車總質(zhì)量小于19t的公路運(yùn)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(jié)構(gòu)簡單、制造成本低廉的兩軸方案�？傎|(zhì)量在19~26t的公路運(yùn)輸車采用三軸形式，總質(zhì)量更大的汽車宜采用四軸和四軸以上的形式。
所以根據(jù)給定的汽車轉(zhuǎn)載質(zhì)量選擇汽車的軸數(shù)為2軸。
汽車的用途、總質(zhì)量和對(duì)車輛通過性能的要求等，是影響選取驅(qū)動(dòng)形式的主要因素。乘用車和總質(zhì)量小些的商用車，多采用結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低的4×2驅(qū)動(dòng)形式。
所以選擇汽車的驅(qū)動(dòng)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(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)橋和車身的相互關(guān)系和布置特點(diǎn)而言。汽車的使用性能除取決于整車和各總成的有關(guān)參數(shù)外，其布置形式對(duì)使用性能也有重要影響。
貨車可以根據(jù)駕駛室與發(fā)動(dòng)機(jī)的相對(duì)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(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的位置不同分為發(fā)動(dòng)機(jī)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(zhuǎn)彎半徑小，機(jī)動(dòng)性能良好；不需要發(fā)動(dòng)機(jī)罩和翼子板，加上總長縮短等因素的影響，汽車整備質(zhì)量減小；駕駛員視野得到明顯改善；采用翻轉(zhuǎn)式駕駛室時(shí)能改善發(fā)動(dòng)機(jī)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(xiàng)指標(biāo)較高。故本設(shè)計(jì)采用的布置形式為平頭式貨車。
發(fā)動(dòng)機(jī)前置后橋驅(qū)動(dòng)貨車的主要優(yōu)點(diǎn)是：可以采用直列、V型或臥式發(fā)動(dòng)機(jī)；發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)故障容易；發(fā)動(dòng)機(jī)的接近性良好，維修方便；離合器、變速器等操縱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)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(shù)的選擇
汽車的主要參數(shù)包括尺寸參數(shù)，質(zhì)量參數(shù)和汽車性能參數(shù)。
2.3.1 汽車主要尺寸的確定
汽車的主要尺寸參數(shù)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(shí)還可以增加車流密度，在停車時(shí)占用的停車場(chǎng)面積也小。除此之外，汽車的整備質(zhì)量相應(yīng)減少，這對(duì)提高比功率、比轉(zhuǎn)矩和燃油經(jīng)濟(jì)性有利。
GB 1589—1989 汽車外廓尺寸限界規(guī)定如下：貨車、整體式客車總長不應(yīng)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(guān)閉狀態(tài)下，汽車高不超過4m；后視鏡等單側(cè)外伸量不得超過最大寬度處250mm；頂窗、換氣裝置開啟時(shí)不得超出車高300mm。
參考同類型貨車的外廓尺寸，確定本設(shè)計(jì)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(duì)整備質(zhì)量、汽車總長、汽車最小轉(zhuǎn)彎直徑、傳動(dòng)軸長度、縱向通過半徑等有影響。當(dāng)軸距短時(shí)，上述個(gè)指標(biāo)減小。此外軸距還對(duì)軸荷分配、傳動(dòng)軸夾角有影響。軸距過短會(huì)使車廂長度不足或后懸過長，汽車上坡、制動(dòng)或加速時(shí)軸荷轉(zhuǎn)移過大，使汽車制動(dòng)性或操作穩(wěn)定性變壞；車身縱向角振動(dòng)增大，對(duì)平順性不利；萬向節(jié)傳動(dòng)軸的夾角增大。原則上對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)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(duì)機(jī)動(dòng)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(zhì)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(jù)表2-1，本設(shè)計(jì)中選取軸距L=2800mm
(3) 輪距B
改變汽車輪距B會(huì)影響車廂或駕駛室內(nèi)寬、汽車總寬、總質(zhì)量、側(cè)傾剛度、最小轉(zhuǎn)彎直徑等因素發(fā)生變化。增大輪距則車廂內(nèi)寬隨之增加，并有利于增加側(cè)傾剛度，汽車橫向穩(wěn)定性變好；但是汽車的總寬和總質(zhì)量及最小轉(zhuǎn)彎半徑等增加，并導(dǎo)致汽車的比功率、比轉(zhuǎn)矩指標(biāo)下降，機(jī)動(dòng)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(nèi)，應(yīng)能布置下發(fā)動(dòng)機(jī)、車架、前懸架和前輪，并保證前輪有足夠的轉(zhuǎn)向空間，同時(shí)轉(zhuǎn)向桿系與車架、車輪之間有足夠的運(yùn)動(dòng)間隙。在確定后輪距時(shí)，應(yīng)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(yīng)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(shù)據(jù)進(jìn)行初選。本設(shè)計(jì)中取為 = =1500mm
(4) 前懸 和后懸
前懸尺寸對(duì)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(nèi)要布置保險(xiǎn)杠、散熱器風(fēng)扇、發(fā)動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)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(shí)對(duì)乘員起保護(hù)作用，也有利于采用長些的鋼板彈簧。對(duì)于平頭汽車，前懸還會(huì)影響前門上下車的方便性。初選的前懸尺寸，應(yīng)當(dāng)在保證能布置下上述個(gè)總成、部件的同時(shí)盡可能的短些。對(duì)于載客量少的平頭車，考慮到正面碰撞能有足夠多的結(jié)構(gòu)件吸收碰撞能量，保護(hù)前排乘員的安全，這又要求前懸有一定的尺寸。在本設(shè)計(jì)中，參考同類型車輛，選取 =740mm。
后懸尺寸對(duì)汽車通過性、汽車追尾時(shí)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(zhì)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(dá)到2600mm，但不得超過軸距的55%。本設(shè)計(jì)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(xiǎn)杠到駕駛室后圍的距離。車身形式，即長頭型還是平頭型對(duì)車頭的長度有絕對(duì)影響。此外，車頭長度尺寸對(duì)汽車的外觀效果，駕駛室居住性、汽車面積利用率和發(fā)動(dòng)機(jī)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(yùn)送散裝煤和袋裝糧食時(shí)能裝有足額定噸數(shù)。車廂邊版高度對(duì)汽車質(zhì)心高度和裝卸貨物的方便性有影響，一般應(yīng)在450~650mm范圍內(nèi)選取。車廂內(nèi)寬應(yīng)在汽車外寬符合國家標(biāo)準(zhǔn)的前提下適當(dāng)取寬些，以縮短邊板高度和車箱長度。對(duì)于能達(dá)到較高車速的貨車，使用過寬的車箱會(huì)增加汽車的迎風(fēng)面積，導(dǎo)致空氣阻力增加。車箱內(nèi)長應(yīng)在滿足運(yùn)送上述貨物達(dá)到額定噸位的條件下盡可能的取短些，以利于減小整備質(zhì)量。 ...
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