1、汽車驅(qū)動(dòng)橋課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書系另I：機(jī)械工程系班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師:目錄第一章驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)方案分析錯(cuò)誤！未定義書簽.第二章主減速器設(shè)計(jì)22.1 主減速器的結(jié)構(gòu)形式22.1.1 主減速器的齒輪類型22.1.2 主減速器的減速形式22.1.3 主減速器主,從動(dòng)錐齒輪的支承形式32.2.1 主減速器計(jì)算載荷確實(shí)定42.2.2 主減速器根本參數(shù)的選擇62.2.3 主減速器圓弧錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算82.2.4 主減速器圓弧錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算92.2.5 主減速器軸承的計(jì)算13第三章差速器設(shè)計(jì)163.1 對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器的差速原理163.2 對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu)173.3 對(duì)稱式圓錐行星齒

2、輪差速器的設(shè)計(jì)173.3.1 差速器齒輪的根本參數(shù)的選擇173.3.2 差速器齒輪的幾何計(jì)算193.3.3 差速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算20第四章驅(qū)動(dòng)半軸的設(shè)計(jì)213.3.4 式半軸計(jì)算載荷確實(shí)定21第五章驅(qū)動(dòng)橋殼的設(shè)計(jì)225.1 鑄造整體式橋殼的結(jié)構(gòu)225.2 橋殼的受力分析與強(qiáng)度計(jì)算235.3 驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)元件24結(jié)論26參考文獻(xiàn)26第一章驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)方案分析設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋時(shí)應(yīng)當(dāng)滿足如下根本要求：1選擇適當(dāng)?shù)闹鳒p速比,以保證汽車在給定的條件下具有最正確的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性.2外廓尺寸小,保證汽車具有足夠的離地間隙,以滿足通過(guò)性的要求.3齒輪及其他傳動(dòng)件工作平穩(wěn),噪聲小.4在各種載荷和轉(zhuǎn)速工況下有較高的傳

3、動(dòng)效率.5具有足夠的強(qiáng)度和剛度,以承受和傳遞作用于路面和車架或車身間的各種力和力矩；在此條件下,盡可能降低質(zhì)量,尤其是簧下質(zhì)量,減少不平路面的沖擊載荷,提升汽車的平順性.6與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào).7結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,加工工藝性好,制造容易,維修,調(diào)整方便.驅(qū)動(dòng)橋處于動(dòng)力傳動(dòng)系的末端.根本功能：增大由傳動(dòng)軸或變速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩,并將動(dòng)力合理地分配給左、右驅(qū)動(dòng)輪；承受作用于路面和車架或車身之間的垂直力、縱向力和橫向力.驅(qū)動(dòng)橋一般由主減速器、差速器、車輪傳動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)橋殼等組成驅(qū)動(dòng)橋分?jǐn)嚅_(kāi)式和非斷開(kāi)式兩種.驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式與驅(qū)動(dòng)車輪的懸架形式密切相關(guān).非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋或稱為整體式,即驅(qū)動(dòng)橋殼是一根連接左右驅(qū)動(dòng)車

4、輪的剛性空心梁,而主減整器、差速器及車輪傳動(dòng)裝置由左右半軸組成都裝在它里面C斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋無(wú)剛性的整體外殼,主減速器及其殼體裝在車架或車身上,兩側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪裝置采用萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng).為了預(yù)防運(yùn)動(dòng)干預(yù),應(yīng)采用滑動(dòng)花鍵軸或一種允許兩軸能有適量軸向移動(dòng)的萬(wàn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu).特點(diǎn)及應(yīng)用：非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造工藝好、本錢低、工作可靠、維修調(diào)整容易,廣泛應(yīng)用于各種載貨汽車、客車及多數(shù)的越野汽車和局部小轎車上.但整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋均屬于簧下質(zhì)量,對(duì)汽車平順性和降低動(dòng)載荷不利.斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋：結(jié)構(gòu)復(fù)雜,本錢較高,但它大大增加了離地間隙；減小了簧下質(zhì)量,從而改善了行駛平順性,提升了汽車的平均車速；減小了汽車在行駛時(shí)作用于車輪和

5、車橋上的動(dòng)載荷,提升了零部件的使用壽命；由于驅(qū)動(dòng)車輪與地面的接觸情況及對(duì)各種地形的適應(yīng)性較好,大大增加了車輪的抗側(cè)滑能力；與之相配合的獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)得合理,可增中汽車的缺乏轉(zhuǎn)向效應(yīng),提升汽車的操縱穩(wěn)定性.這種驅(qū)動(dòng)橋在轎車和高通過(guò)性的越野汽車上應(yīng)用相當(dāng)廣泛.第二章主減速器設(shè)計(jì)2.1 主減速器的結(jié)構(gòu)形式主減速器的結(jié)構(gòu)形式主要是根據(jù)其齒輪的類型,主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪的安置方法以及減速形式的不同而異.2.1.1主減速器的齒輪類型主減速器的齒輪有螺旋錐齒輪,雙曲面齒輪,圓柱齒輪和蝸輪蝸桿等形式.在此選用螺旋錐齒輪傳動(dòng).其特點(diǎn)是主、從動(dòng)齒輪的軸線垂直交于一點(diǎn),齒輪并不同時(shí)在全長(zhǎng)上嚙合,而是逐漸從一端連

6、接平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向另一端.另外,由于輪齒端面重疊的影響,至少有兩對(duì)以上的輪齒同時(shí)嚙合,所以它工作平穩(wěn)、能承受較大的負(fù)荷、制造也簡(jiǎn)單.但是,工作中噪聲大,對(duì)嚙合精度很敏感,齒輪副錐頂稍有不吻合便會(huì)使工作條件急劇變壞,并伴隨磨損增大和噪聲增大.為保證齒輪副的正確嚙合,必須將支承軸承預(yù)緊,提升支承剛度,增大殼體剛度.2.1.2主減速器減速形式1單級(jí)主減速器單級(jí)主減速器可由一對(duì)圓錐齒輪、一對(duì)圓柱齒輪或由蝸輪桿組成,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、本錢低、使用簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn).但是其主傳動(dòng)比i0不能太大,一般i0W7,進(jìn)一步提升i0將增大從動(dòng)齒輪直徑,從而減小離地間隙,且使從動(dòng)齒輪熱處理困難.單級(jí)主減速器廣泛應(yīng)用于轎車和輕、

7、中型貨車的驅(qū)動(dòng)橋中.2雙級(jí)主減速器與單級(jí)主減速器相比,在保證離地間隙相同時(shí)可得到大的傳動(dòng)比,i0一般為712.但是尺寸、質(zhì)量均較大,本錢較高.它主要應(yīng)用于中、重型貨車、越野車和大客車上.整體式雙級(jí)主減速器有多種結(jié)構(gòu)方案：第一級(jí)為錐齒輪,第二級(jí)為圓柱齒輪圖a;第一級(jí)為錐齒輪,第二級(jí)為行星齒輪；第一級(jí)為行星齒輪,第二級(jí)為錐齒輪圖b；第一級(jí)為圓柱齒輪,第二級(jí)為錐齒輪圖c.對(duì)于第二級(jí)為錐齒輪、第二級(jí)為圓柱齒輪的雙級(jí)主減速器,可有縱向水平圖d、斜向圖e和垂向圖f三種布置方案.A)MCd)e)f圖5塔反餓手道卷粉布貨方案縱向水平布置可以使總成的垂向輪廓尺寸減小,從而降低汽車的質(zhì)心高度,但使縱向尺寸增加,用

8、在長(zhǎng)軸距汽車上可適當(dāng)減小傳動(dòng)軸長(zhǎng)度,但不利于短軸距汽車的總布置,會(huì)使傳動(dòng)軸過(guò)短,導(dǎo)致萬(wàn)向傳動(dòng)軸夾角加大.垂直布置使驅(qū)動(dòng)橋縱向尺寸減小,可減小萬(wàn)向傳動(dòng)軸夾角,但由于主減速器殼固定在橋殼的上方,不僅使垂向輪廓尺寸增大,而且降低了橋殼剛度,不利于齒輪工作.這種布置可便于貫穿式驅(qū)動(dòng)橋的布置.斜向布置對(duì)傳動(dòng)軸布置和提升橋殼剛度有利.(3)雙速主減速器雙速主減速器的換擋是由遠(yuǎn)距離操縱機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的,一般有電磁式、氣壓式和電一氣壓綜合式操縱機(jī)構(gòu).(4)貫穿式主減速器(5)單雙級(jí)減速配輪邊減速器此方案選用單極主減速器2.1.3主減速器主,從動(dòng)錐齒輪的支承形式1 .主動(dòng)錐齒輪的支承：分懸臂式支承和跨置式支承兩種懸臂

9、式：支承距離b應(yīng)大于2.5倍的懸臂長(zhǎng)度a,且應(yīng)比齒輪節(jié)圓直徑的70說(shuō)大,另外靠近齒輪的軸徑應(yīng)不小于尺寸a.支承剛度除了與軸承開(kāi)式、軸徑大小、支承間距離和懸臂長(zhǎng)度有關(guān)以外,還與軸承與軸及軸承與座孔之間的配合緊度有關(guān).結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,支承剛度較差,用于傳遞轉(zhuǎn)矩較小的轎車、輕型貨車的單級(jí)主減速器及許多雙級(jí)主減速器中.跨置式：增加支承剛度,減小軸承負(fù)荷,改善齒輪嚙合條件,增加承載水平,布置緊湊,但是主減速器殼體結(jié)構(gòu)復(fù)雜,加工本錢提升.在需要傳遞較大轉(zhuǎn)矩情況下,最好采用跨置式支承.此方案選用懸臂式2 .從動(dòng)錐齒輪的支承支承剛度與軸承的形式、支承間的距離及軸承之間的分布比例有關(guān).為了增加支承剛度,減小尺寸c+d

10、;為了增強(qiáng)支承穩(wěn)定性,c+d應(yīng)不小于從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑的70%為了使載荷均勻分配,應(yīng)盡量使尺寸c等于或大于尺寸do作為一個(gè)4噸級(jí)的驅(qū)動(dòng)橋,傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩較大,所以主動(dòng)錐齒輪采用騎馬式支承.裝于輪齒大端一側(cè)軸頸上的軸承,多采用兩個(gè)可以預(yù)緊以增加支承剛度的圓錐滾子軸承,其中位于驅(qū)動(dòng)橋前部的通常稱為主動(dòng)錐齒輪前軸承,其后部緊靠齒輪反面的那個(gè)齒輪稱為主動(dòng)錐齒輪后軸承；當(dāng)采用騎馬式支承時(shí),裝于齒輪小端一側(cè)軸頸上的軸承一般稱為導(dǎo)向軸承.導(dǎo)向軸承都采用圓柱滾子式,并且內(nèi)外圈可以別離(有時(shí)不帶內(nèi)圈),以利于拆裝.2.2主減速器的根本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算2.2.1 主減速器計(jì)算載荷確實(shí)定1 .按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和

11、最低擋傳動(dòng)比確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tce亍_上送5精率必Nm(2-1)式中,kd猛接離合器所產(chǎn)生的動(dòng)載系數(shù),性能系數(shù)fj=0的汽車：kd=1,fj0的汽車：kd=2或由經(jīng)驗(yàn)選定.Temax發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出的最大轉(zhuǎn)矩,在此取353Nm；n_Ko一發(fā)動(dòng)機(jī)到萬(wàn)向傳動(dòng)軸之間的傳動(dòng)效率,在此取液力變矩器變矩系數(shù),k=(k0-1)/2+1,k0- 變速器一擋傳動(dòng)比,在此取7.33;- 分動(dòng)器傳動(dòng)比,在此取3.7;- 主減速器傳動(dòng)比,在此取6.33;一該汽車的驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目在此取1;0.86;最大變矩系數(shù),k在此取1;由于猛結(jié)合離合器而產(chǎn)生沖擊載荷時(shí)的超載系數(shù),對(duì)于一般的載貨汽車,礦用汽車和越野汽車以及液力傳動(dòng)及

12、自動(dòng)變速器的各類汽車取Ko=1.0,當(dāng)性能系數(shù)fp0時(shí)可取Ko=2.0；工16-0.195儂100TemaxfP當(dāng)0.195曾Temax16(2-2)ma當(dāng)0.1953Temax16一一汽車滿載時(shí)的總質(zhì)量在此取92909.8所以0.195=50.292163531fp=(1650.292)=-0.343100由以上各參數(shù)可求Tce丁135317.333.76.33Tce=9290Kg;0即kd=1.00.86一=52117.378Nm12.按驅(qū)動(dòng)輪打滑轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tcs式中G2一滿載狀態(tài)下一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋上的靜載荷(N),預(yù)設(shè)后橋所承載(2-3)67914N的負(fù)荷;輪胎對(duì)地面的附著系

13、數(shù),對(duì)于安裝一般輪胎的公路用汽車,取野汽車取1.0；對(duì)于安裝有專門的防滑寬輪胎的高級(jí)轎車,計(jì)算時(shí)可取=0.85;對(duì)于越1.25;、一一車輪的滾動(dòng)半徑,輪胎規(guī)格GB516-82,在此滾動(dòng)半徑為0.456m;汽車最大加速度時(shí)的后軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù),在此取im一一主減速器從動(dòng)齒輪到車輪之間的傳動(dòng)比,在此取4.5m-一主減速器主動(dòng)齒輪到車輪之間的傳動(dòng)效率,在此取0.87679141.20.850.456Mc所以Tcs=Nm=8068.4954.50.873.按汽車日常行駛平均轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tcf對(duì)于公路車輛來(lái)說(shuō),使用條件較非公路車輛穩(wěn)定,其正常持續(xù)的轉(zhuǎn)矩根據(jù)所謂的平均牽引力的值來(lái)確定:(2-

14、4)式中：Ft汽車日常行駛平均牽引力,在此取32145.29Nrr車輪的滾動(dòng)半徑,在此滾動(dòng)半徑為0.456m;im-一主減速器從動(dòng)齒輪到車輪之間的傳動(dòng)比,在此取4.5m主減速器主動(dòng)齒輪到車輪之間的傳動(dòng)效率,在此取0.87n該汽車的驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目在此取1；32145.290,456一所以Tcf=-=3744.126Nm4.50.8712.2.2主減速器根本參數(shù)的選擇主減速器錐齒輪的主要參數(shù)有主、從動(dòng)齒輪的齒數(shù)z/Dz2,從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑D2、端面模數(shù)mt、主從動(dòng)錐齒輪齒面寬b和b2、中點(diǎn)螺旋角、法向壓力角等.1.主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)乙和22選擇主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)考慮如下因素：1為了磨合均勻

15、,乙,Z2之間應(yīng)預(yù)防有公約數(shù).2為了得到理想的齒面重合度和高的輪齒彎曲強(qiáng)度,主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)和應(yīng)不小于40.3為了嚙合平穩(wěn),噪聲小和具有高的疲勞強(qiáng)度對(duì)于商用車Z1一般不小于6.4主傳動(dòng)比io較大時(shí),乙盡量取得小一些,以便得到滿意的離地間隙.5對(duì)于不同的主傳動(dòng)比,乙和Z2應(yīng)有適宜的搭配.取Z1=9Z2=40Z1+Z2=49402、齒輪大端分度圓直徑D2和端面模數(shù)m對(duì)于單級(jí)主減速器,增大尺寸D2會(huì)影響驅(qū)動(dòng)橋殼的離地間隙,減小D2又會(huì)影響跨置式主動(dòng)齒輪的前支承座的安裝空間和差速器的安裝.D2可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式初選,即(2-5)Kd23TcKd2直徑系數(shù),一般取13.0-15.3Tc從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩,

16、Nm,為Tee和Tcs中的較小者,在此取8068.495Nm所以D2=(13.015.3)3/8068.495=(260.7306.9)mm初選D2=280mm貝um=D2/Z2=280/40=7mm根據(jù)m=Km3/Te來(lái)校核ms=7選取的是否適宜,其中Km=(0.30.4)此處,m=(0.30.4)3/8086.495=(6.028.03),因此滿足校核.3 .主,從動(dòng)錐齒輪齒面寬b1和b2錐齒輪齒面過(guò)寬并不能增大齒輪的強(qiáng)度和壽命,反而會(huì)導(dǎo)致因錐齒輪輪齒小端齒溝變窄引起的切削刀頭頂面過(guò)窄及刀尖圓角過(guò)小,這樣不但會(huì)減小了齒根圓角半徑,加大了集中應(yīng)力,還降低了刀具的使用壽命.此外,安裝時(shí)有位置偏

17、差或由于制造、熱處理變形等原因使齒輪工作時(shí)載荷集中于輪齒小端,會(huì)引起輪齒小端過(guò)早損壞和疲勞損傷.另外,齒面過(guò)寬也會(huì)引起裝配空間減小.但齒面過(guò)窄,輪齒外表的耐磨性和輪齒的強(qiáng)度會(huì)降低.對(duì)于從動(dòng)錐齒輪齒面寬b2,推薦不大于節(jié)錐A2的0.3倍,即b20.3A2,而且b2應(yīng)滿足b210ms,對(duì)于汽車主減速器圓弧齒輪推薦采用：在此取44mmb20.155D2=0.155280=43.4mm一般習(xí)慣使錐齒輪的小齒輪齒面寬比大齒輪稍大,使其在大齒輪齒面兩端都超出一些,通常小齒輪的齒面加大10麻為適宜,在此取b1=49mm4 .中點(diǎn)螺旋角螺旋角沿齒寬是變化的,輪齒大端的螺旋角最大,輪齒小端螺旋角最小,弧齒錐齒輪

18、副的中點(diǎn)螺旋角是相等的,選時(shí)應(yīng)考慮它對(duì)齒面重合度,輪齒強(qiáng)度和軸向力大小的影響,越大,那么也越大,同時(shí)嚙合的齒越多,傳動(dòng)越平穩(wěn),噪聲越低,而且輪齒的強(qiáng)度越高,應(yīng)不小于1.25,在1.52.0時(shí)效果最好,但過(guò)大,會(huì)導(dǎo)致軸向力增大.汽車主減速器弧齒錐齒輪的平均螺旋角為3540,而商用車選用較小的值以預(yù)防軸向力過(guò)大,通常取35.5 .螺旋方向主、從動(dòng)錐齒輪的螺旋方向是相反的.螺旋方向與錐齒輪的旋轉(zhuǎn)方向影響其所受的軸向力的方向,當(dāng)變速器掛前進(jìn)擋時(shí),應(yīng)使主動(dòng)錐齒輪的軸向力離開(kāi)錐頂方向,這樣可使主、從動(dòng)齒輪有別離的趨勢(shì),預(yù)防輪齒因卡死而損壞.所以主動(dòng)錐齒輪選擇為左旋,從錐頂看為逆時(shí)針運(yùn)動(dòng),這樣從動(dòng)錐齒輪為右

19、旋,從錐頂看為順時(shí)針,驅(qū)動(dòng)汽車前進(jìn).6 .法向壓力角對(duì)于弧齒錐齒輪,轎車:般選用14.30或16.；貨車：a為20.；重型貨車：a為2230.對(duì)于雙曲面齒輪,大齒輪輪齒兩側(cè)壓力角是相同的,但小齒輪輪齒兩側(cè)的壓力角是不等的,選取平均壓力角時(shí),轎車為19或20,貨車為20或2230.2.2.3 主減速器圓弧錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算表2-1主減速器圓弧錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表序號(hào)項(xiàng)目計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果1主動(dòng)齒輪齒數(shù)Z192從動(dòng)齒輪齒數(shù)Z2403端面模數(shù)m7mm4兇回竟bb1=49mmb?=44mm5工作齒高*hg2hamhg14mm6全齒高,_1*h2hacmh=99.75mm7法向壓力角=22.58軸交

20、角=909節(jié)圓直徑d=mzd163mmd2=280mm10節(jié)錐角Z11arctanZ22=90-11=12.6822=77.31811節(jié)錐距Ad1d2A0=2sin12sin2A0=143.48mm12周節(jié)t=3.1416mt=21.991mm13齒頂局hahmaha=7mm14齒根高*hf=hacmhf=8.75mm15徑向間隙*c=cmc=1.75mm16齒根角f+hffarctanA0f=3.49017面錐角a11f2a22f1a1=16.172a2=80.80818根錐角f1=1f1f2=2f2f1=9.192f2=73.82819齒頂圓直徑da1d12ha1C0S1da2=d2+2h

21、acos2da1=76.66mmda2=283.074mm20節(jié)錐頂點(diǎn)止齒輪外緣距離八d2,Ak1ha1sin12d1,Ak2ha2Sin22Ak1=138.463mmAk2=24.671mm21理論弧齒厚S1ts2s2Skms1=27.38mms2=10.32mm22齒側(cè)間隙B=0.3050.4060.4mm23螺旋角=352.2.4 主減速器圓弧錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算在完成主減速器齒輪的幾何計(jì)算之后,應(yīng)對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算,以保證其有足夠的強(qiáng)度和壽命以及平安可靠性地工作.在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算之前應(yīng)首先了解齒輪的破壞形式及其影響因素.1)齒輪的損壞形式及壽命齒輪的損壞形式常見(jiàn)的有輪齒折斷、齒面點(diǎn)蝕及剝落、齒

22、面膠合、齒面磨損等.它們的主要特點(diǎn)及影響因素分述如下：(1)輪齒折斷主要分為疲勞折斷及由于彎曲強(qiáng)度缺乏而引起的過(guò)載折斷.折斷多數(shù)從齒根開(kāi)始,由于齒根處齒輪的彎曲應(yīng)力最大.疲勞折斷：在長(zhǎng)時(shí)間較大的交變載荷作用下,齒輪根部經(jīng)受交變的彎曲應(yīng)力.如果最高應(yīng)力點(diǎn)的應(yīng)力超過(guò)材料的耐久極限,那么首先在齒根處產(chǎn)生初始的裂紋.隨著載荷循環(huán)次數(shù)的增加,裂紋不斷擴(kuò)大,最后導(dǎo)致輪齒局部地或整個(gè)地?cái)嗟?在開(kāi)始出現(xiàn)裂紋處和忽然斷掉前存在裂紋處,在載荷作用下由于裂紋斷面間的相互摩擦,形成了一個(gè)光亮的端面區(qū)域,這是疲勞折斷的特征,其余斷面由于是忽然形成的故為粗糙的新斷面.過(guò)載折斷：由于設(shè)計(jì)不當(dāng)或齒輪的材料及熱處理不符合要求,

23、或由于偶然性的峰值載荷的沖擊,使載荷超過(guò)了齒輪彎曲強(qiáng)度所允許的范圍,而引起輪齒的一次性忽然折斷.此外,由于裝配的齒側(cè)間隙調(diào)節(jié)不當(dāng)、安裝剛度缺乏、安裝位置不對(duì)等原因,使輪齒外表接觸區(qū)位置偏向一端,輪齒受到局部集中載荷時(shí),往往會(huì)使一端(經(jīng)常是大端)沿斜向產(chǎn)生齒端折斷.各種形式的過(guò)載折斷的斷面均為粗糙的新斷面.為了預(yù)防輪齒折斷,應(yīng)使其具有足夠的彎曲強(qiáng)度,并選擇適當(dāng)?shù)哪?shù)、壓力角、齒高及切向修正量、良好的齒輪材料及保證熱處理質(zhì)量等.齒根圓角盡可能加大,根部及齒面要光潔.(2)齒面的點(diǎn)蝕及剝落生齒面的疲勞點(diǎn)蝕及剝落是齒輪的主要破壞形式之一,約占損壞報(bào)廢齒輪的70蛆上.它主要由于外表接觸強(qiáng)度缺乏而引起的.

24、點(diǎn)蝕：是輪齒外表屢次高壓接觸而引起的外表疲勞的結(jié)果.由于接觸區(qū)產(chǎn)生很大的表面接觸應(yīng)力,常常在節(jié)點(diǎn)附近,特別在小齒輪節(jié)圓以下的齒根區(qū)域內(nèi)開(kāi)始,形成極小的齒面裂紋進(jìn)而開(kāi)展成淺凹坑,形成這種凹坑或麻點(diǎn)的現(xiàn)象就稱為點(diǎn)蝕.一般首先產(chǎn)在幾個(gè)齒上.在齒輪繼續(xù)工作時(shí),那么擴(kuò)大凹坑的尺寸及數(shù)目,甚至?xí)饾u使齒面成塊剝落,引起噪音和較大的動(dòng)載荷.在最后階段輪齒迅速損壞或折斷.減小齒面壓力和提升潤(rùn)滑效果是提升抗點(diǎn)蝕的有效方法,為此可增大節(jié)圓直徑及增大螺旋角,使齒面的曲率半徑增大,減小其接觸應(yīng)力.在允許的范圍內(nèi)適當(dāng)加大齒面寬也是一種方法.齒面剝落：發(fā)生在滲碳等外表淬硬的齒面上,形成沿齒面寬方向分布的較點(diǎn)蝕更深的凹坑.

25、凹坑壁從齒外表陡直地陷下.造成齒面剝落的主要原因是外表層強(qiáng)度不夠.例如滲碳齒輪外表層太薄、心部硬度不夠等都會(huì)引起齒面剝落.當(dāng)滲碳齒輪熱處理不當(dāng)使?jié)B碳層中含碳濃度的梯度太陡時(shí),那么一局部滲碳層齒面形成的硬皮也將從齒輪心部剝落下來(lái).(3)齒面膠合在高壓和高速滑摩引起的局部高溫的共同作用下,或潤(rùn)滑冷卻不良、油膜破壞形成金屬齒外表的直接摩擦?xí)r,因高溫、高壓而將金屬粘結(jié)在一起后又撕下來(lái)所造成的外表?yè)p壞現(xiàn)象和擦傷現(xiàn)象稱為膠合.它多出現(xiàn)在齒頂附近,在與節(jié)錐齒線的垂直方向產(chǎn)生撕裂或擦傷痕跡.輪齒的膠合強(qiáng)度是按齒面接觸點(diǎn)的臨界溫度而定,減小膠合現(xiàn)象的方法是改善潤(rùn)滑條件等.(4)齒面磨損這是輪齒齒面間相互滑動(dòng)、研

26、磨或劃痕所造成的損壞現(xiàn)象.規(guī)定范圍內(nèi)的正常磨損是允許的.研磨磨損是由于齒輪傳動(dòng)中的剝落顆粒、裝配中帶入的雜物,如未去除的型砂、氧化皮等以及油中不潔物所造成的不正常磨損,應(yīng)予預(yù)防.汽車主減速器及差速器齒輪在新車跑合期及長(zhǎng)期使用中按規(guī)定里程更換規(guī)定的潤(rùn)滑油并進(jìn)行清洗是預(yù)防不正常磨損的有效方法.汽車驅(qū)動(dòng)橋的齒輪,承受的是交變負(fù)荷,其主要損壞形式是疲勞.其表現(xiàn)是齒根疲勞折斷和由外表點(diǎn)蝕引起的剝落.在要求使用壽命為20萬(wàn)千米或以上時(shí),其循環(huán)次數(shù)均以超過(guò)材料的耐久疲勞次數(shù).因此,驅(qū)動(dòng)橋齒輪的許用彎曲應(yīng)力不超過(guò)210.9N/mn2.實(shí)踐說(shuō)明,主減速器齒輪的疲勞壽命主要與最大持續(xù)載荷(即平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩)有關(guān),而

27、與汽車預(yù)期壽命期間出現(xiàn)的峰值載荷關(guān)系不大.汽車驅(qū)動(dòng)橋的最大輸出轉(zhuǎn)矩Tec和最大附著轉(zhuǎn)矩Tcs并不是使用中的持續(xù)載荷,強(qiáng)度計(jì)算時(shí)只能用它來(lái)驗(yàn)算最大應(yīng)力,不能作為疲勞損壞的依據(jù).2)主減速器圓弧齒螺旋錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算(1)單位齒長(zhǎng)上的圓周力在汽車主減速器齒輪的外表耐磨性,常常用其在輪齒上的假定單位壓力即單位齒長(zhǎng)圓周力來(lái)估算,即FpN/mm(2-6)b2式中：P一輪齒上的單位齒長(zhǎng)圓周力(N/mn)F一作用在齒輪上的圓周力,b2從動(dòng)齒輪的齒面寬,在此取44mm按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)：尸二至國(guó)比X10?血感N/mm(2-7)式中：Temax發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩,在此取353Nm；ig變速器的傳動(dòng)比,在此

28、處取7.199;.kd猛接離合器所產(chǎn)生的動(dòng)載系數(shù),性能系數(shù)fj=0的汽車：kd=l,fj0的汽車：kd=2或由經(jīng)驗(yàn)選定.K液力變矩器變矩系數(shù),k=(k0-1)+1,k0最大變矩系數(shù),k在此取1if分動(dòng)器傳動(dòng)比,在此取3.7;發(fā)動(dòng)機(jī)到萬(wàn)向傳動(dòng)軸之間的傳動(dòng)效率,在此取0.86;n該汽車的驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目在此取1；D主動(dòng)錐齒輪中點(diǎn)分度圓直徑(mm,在此取108mm2135317.1993.70,86103按上式p3403N/mm1 10844按驅(qū)動(dòng)輪打滑轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)2G竺用K10,2 與用/N/mm(2-8)式中：G2汽車滿載時(shí)一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋給水平地面的最大負(fù)荷,對(duì)于后驅(qū)動(dòng)橋還應(yīng)考慮汽車最大加速時(shí)的負(fù)荷增加量,

29、在此取67914N輪胎與地面的附著系數(shù),在此取0.85:rr輪胎的滾動(dòng)半徑,在此取0.456mmm汽車最大加速度時(shí)的后軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù),在此取1.2;im-一主減速器從動(dòng)齒輪到車輪之間的傳動(dòng)比,在此取4.5m主減速器主動(dòng)齒輪到車輪之間的傳動(dòng)效率,在此取0.87按上式p=1309.82N/mm2679141.20,850.456103280444.50.87(2)輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算汽車主減速器錐齒輪的齒根彎曲應(yīng)力為一=0%乂/2mmTce和Tcs中的較小者(29),在此取展/“一.N/式中：Tc從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩,Nm,為8068.495NmK0超載系數(shù)；在此取1.0Ks尺寸系數(shù),反映材料的不均

30、勻性,與齒輪尺寸和熱處理有關(guān),m-端面模數(shù),在此取m=7當(dāng)m1.6時(shí),Ks4；m,在此Ks417=0.725;.25,425.4Km載荷分配系數(shù),跨置式結(jié)構(gòu)：Km=1.001.10；懸臂式Z勾取1.101.25.在此取1.20；Kv質(zhì)量系數(shù),對(duì)于汽車驅(qū)動(dòng)橋齒輪,當(dāng)齒輪接觸良好,周節(jié)及徑向跳動(dòng)精度高時(shí),可取1.0;b計(jì)算齒輪的齒面范,mm在此取49mmJw-所計(jì)算齒輪的齒輪彎曲應(yīng)力綜合系數(shù),它綜合考慮了齒形系數(shù).載荷作用點(diǎn)的位置、載荷在齒間的分布、有效齒面寬、應(yīng)力集中系數(shù)及慣性系數(shù)等對(duì)彎曲應(yīng)力計(jì)算的影響.計(jì)算彎曲應(yīng)力時(shí)本應(yīng)采用輪齒中點(diǎn)圓周力與中點(diǎn)端面模數(shù),今用大端模數(shù),而在綜合系數(shù)中進(jìn)行修正.選

31、取小齒輪的J=0.256,大齒輪J=0.214._3按上式=571.02Mpa10,應(yīng)盡量取最小值Zi=122半軸齒輪齒數(shù)Z2=1425,且需滿足式3-4z2=183模數(shù)mm=5mm4兇回竟b=(0.250.30)A0；b10mb=15mm續(xù)表序號(hào)工程計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果5工作齒高h(yuǎn)g1.6mhg=8mm6全齒高h(yuǎn)1.788m0.0518.991mm7壓力角22.58軸交角=909節(jié)圓直徑d1mz)；d2mz2d160mmd290mm10節(jié)錐角Z1c-1arctan一,290iz201=33.6902=56.3111節(jié)錐距d1d2A02sin12sin2A0=52mm12周節(jié)t=3.1416mt=

32、15.707mm13齒頂局,0.37ha1hgha2;ha20.432mz2ziha1=5.03mmha2=2.97mm14齒根高h(yuǎn)f1=1.788m-ha1;hf2=1.788m-ha2hf1=3.91mmhf2=5.97mm15徑向間隙c=h-hg=0.188m+0.051c=0.991mm3.3.3 差速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算差速器齒輪的尺寸受結(jié)構(gòu)限制,而且承受的載荷較大,它不像主減速器齒輪那樣經(jīng)常處于嚙合狀態(tài),只有當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎或左右輪行駛不同的路程時(shí),或一側(cè)車輪打滑而滑轉(zhuǎn)時(shí),差速器齒輪才能有嚙合傳動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng).因此對(duì)于差速器齒輪主要應(yīng)進(jìn)行彎曲強(qiáng)度校核.輪齒彎曲強(qiáng)度w為(3-6)xlOMPa式中

33、：Tc一半軸齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)距N.m,Tc=0.6T0=4820.097Z2差速器的行星齒輪數(shù);-半軸齒輪齒數(shù)；K.、Kv、Ks、Km按主減速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算的有關(guān)數(shù)值選取.J計(jì)算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù),由圖3-1可查得J=0.22525O.M0-2SO.M0.27相審合另一齒輪的內(nèi)數(shù)1316192225圖3-2彎曲計(jì)算用綜合系數(shù)21034820.0970.6671.20根據(jù)上式w=937.59Mpa980MPa1.0518900.2544所以,差速器齒輪滿足彎曲強(qiáng)度要求.第四章驅(qū)動(dòng)半軸的設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置位于汽車傳動(dòng)系的末端,其功用是將轉(zhuǎn)矩由差速器的半軸齒輪傳給驅(qū)動(dòng)車輪.在一般的非斷

34、開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋上,驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置就是半軸,半軸將差速器的半軸齒輪與車輪的輪轂聯(lián)接起來(lái),半軸的形式主要取決半軸的支承形式：普通非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋的半軸,根據(jù)其外端支承的形式或受力狀況不同可分為半浮式,3/4浮式和全浮式,在此由于是載重汽車,采用全浮式結(jié)構(gòu).設(shè)計(jì)半軸的主要尺寸是其直徑,在設(shè)計(jì)時(shí)首先可根據(jù)對(duì)使用條件和載荷工況相同或相近的同類汽車同形式半軸的分析比擬,大致選定從整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋的布局來(lái)看比擬適宜的半軸半徑,然后對(duì)它進(jìn)行強(qiáng)度校核.計(jì)算時(shí)首先應(yīng)合理地確定作用在半軸上的載荷,應(yīng)考慮到以下三種可能的載荷工況：縱向力X2驅(qū)動(dòng)力或制動(dòng)力最大時(shí),其最大值為Z2,附著系數(shù)在計(jì)算時(shí)取0.8,沒(méi)有側(cè)向力作用；側(cè)向力

35、丫2最大時(shí),其最大值為Z21發(fā)生于汽車側(cè)滑時(shí),側(cè)滑時(shí)輪胎與地面的側(cè)向附著系數(shù)1在計(jì)算時(shí)取1.0,沒(méi)有縱向力作用；垂向力最大時(shí)發(fā)生在汽車以可能的高速通過(guò)不平路面時(shí),其值為Z2gwkd,其中g(shù)w為車輪對(duì)地面的垂直載荷,kd為動(dòng)載荷系數(shù),這時(shí)不考慮縱向力和側(cè)向力的作用.由于車輪承受的縱向力X2,側(cè)向力丫2值的大小受車輪與地面最大附著力的限制,即有Z2X；一丫22故縱向力最大時(shí)不會(huì)有側(cè)向力作用,而側(cè)向力最大時(shí)也不會(huì)有縱向力作用.4.1全浮式半軸計(jì)算載荷確實(shí)定全浮式半軸的計(jì)算載荷可按車輪附著力矩計(jì)算,即/叫6洛伊4-1式中：一一輪胎與地面的附著系數(shù)取0.8;m2負(fù)何轉(zhuǎn)移系數(shù),在此取1.3；G2驅(qū)動(dòng)橋的最

36、大靜載荷,在此取67914Nrr車輪驅(qū)動(dòng)半徑,在此取0.456m1M=1.3679140.4560.8=16103.77N.m2半軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為d半軸直徑,在此取53mm1616103.773.1416533=550.9Mpa,扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力宜為500700Mpa所以符合條件第五章驅(qū)動(dòng)橋殼的設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋殼的主要功用是支承汽車質(zhì)量,并承受有車輪傳來(lái)的路面反力和反力矩,并經(jīng)懸架傳給車身,它同時(shí)又是主減速器,差速器和半軸的裝配體.驅(qū)動(dòng)橋殼應(yīng)滿足如下設(shè)計(jì)要求： 應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度,以保證主減速器齒輪嚙合正常,并不使半軸產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力； 在保證強(qiáng)度和剛度的情況下,盡量減小質(zhì)量以提升行駛的平順性；保證足

37、夠的離地間隙； 結(jié)構(gòu)工藝性好,本錢低； 保護(hù)裝于其中的傳動(dòng)系統(tǒng)部件和預(yù)防泥水浸入； 拆裝,調(diào)整,維修方便.考慮的設(shè)計(jì)的是載貨汽車,驅(qū)動(dòng)橋殼的結(jié)構(gòu)形式采用鑄造整體式橋殼.6.1 鑄造整體式橋殼的結(jié)構(gòu)通?？刹捎们蚰T鐵、可鍛鑄鐵或鑄鋼鑄造.在球鐵中參加1.7%的饃,解決了球鐵低溫-41C沖擊值急劇降低的問(wèn)題,得到了與常溫相同的沖擊值.為了進(jìn)一步提升其強(qiáng)度和剛度,鑄造整體式橋殼的兩端壓入較長(zhǎng)的無(wú)縫鋼管作為半軸套筒,并用銷釘固定.如圖5-1所示,每邊半軸套管與橋殼的壓配外表共四處,由里向外逐漸加大配合面的直徑,以得到較好的壓配效果.鋼板彈簧座與橋殼鑄成一體,故在鋼板彈簧座附近橋殼的截面可根據(jù)強(qiáng)度要求鑄

38、成適當(dāng)?shù)男螤?通常多為矩形.安裝制動(dòng)底板的凸緣與橋殼住在一起.橋殼中部前端的平面及孔用于安裝主減速器及差速器總成,后端平面及孔可裝上后蓋,翻開(kāi)后蓋可作檢視孔用.另外,由于汽車的輪轂軸承是裝在半軸套管上,其中輪轂內(nèi)軸承與橋殼鑄件的外端面相靠,而外軸承那么與擰在半軸套管外端的螺母相抵,故半軸套管有被拉出的傾向,所以必須將橋殼與半軸套管用銷釘固定在一起.圖5-1鑄造整體式驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)鑄造整體式橋殼的主要優(yōu)點(diǎn)在于可制成復(fù)雜而理想的形狀,壁厚能夠變化,可得到理想的應(yīng)力分布,其強(qiáng)度及剛度均較好,工作可靠,故要求橋殼承載負(fù)荷較大的中、重型汽車,適于采用這種結(jié)構(gòu).尤其是重型汽車,其驅(qū)動(dòng)橋殼承載很重,在此采用球鐵

39、整體式橋殼.除了優(yōu)點(diǎn)之外,鑄造整體式橋殼還有一些缺乏之處,主要缺點(diǎn)是質(zhì)量大、加工面多,制造工藝復(fù)雜,且需要相當(dāng)規(guī)模的鑄造設(shè)備,在鑄造時(shí)質(zhì)量不宜限制,也容易出現(xiàn)廢品,故僅用于載荷大的重型汽車.6.2 橋殼的受力分析與強(qiáng)度計(jì)算選定橋殼的結(jié)構(gòu)形式以后,應(yīng)對(duì)其進(jìn)行受力分析,選擇其端面尺寸,進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算.汽車驅(qū)動(dòng)橋的橋殼是汽車上的主要承載構(gòu)件之一,其形狀復(fù)雜,而汽車的行駛條件如道路狀況、氣候條件及車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)又是千變?nèi)f化的,因此要精確地計(jì)算出汽車行駛時(shí)作用于橋殼各處的應(yīng)力大小是相當(dāng)困難的.在通常的情況下,在設(shè)計(jì)橋殼時(shí)多采用常規(guī)設(shè)計(jì)方法,這時(shí)將橋殼看成簡(jiǎn)支梁并校核某些特定斷面的最大應(yīng)力值.我國(guó)通常推薦：計(jì)算時(shí)將橋殼復(fù)雜的受力狀況簡(jiǎn)化成三種典型的計(jì)算工況,即當(dāng)車輪承受最大的鉛錘力當(dāng)汽車滿載并行駛與不平路面,受沖擊載荷時(shí)；當(dāng)車輪承受最大切應(yīng)力當(dāng)汽車滿載并以最大牽引力行駛和緊急制動(dòng)時(shí)；以及當(dāng)車輪承受最大側(cè)向力當(dāng)汽車滿載側(cè)滑時(shí).只要在這三種載荷計(jì)算工況下橋殼的強(qiáng)度特征得到保證,就認(rèn)為該橋殼在汽車各種行駛條件下是可靠的.在進(jìn)行上述三種載荷工況下橋殼的受力分析之前,還應(yīng)先分析一下汽車滿載靜止于水平路面時(shí)橋殼最簡(jiǎn)單的受力情況,即進(jìn)行橋殼的靜彎曲應(yīng)力計(jì)算.(1)當(dāng)牽引力或制動(dòng)力最大時(shí),橋殼鋼