机械5

本次设计的题目是BJ1090汽车驱动桥设计。驱动桥一般由主减速器、差速器、半轴及桥壳四部分组成，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；此外，还要承受作用于路面和车架或车厢之间的铅垂力、纵向力和横向力。 BJ1090汽车是重型载货汽车，要保证足够的离地间隙，满足汽车的通过性，同时需要满足较大的传动比，本文首先确定驱动桥的总体结构，在分析驱动桥各部分结构型式，及其以往形式的优缺点的基础上，确定了总体设计方案：采用整体式驱动桥，主减速器的减速型式采用双级减速器，主减速器齿轮采用螺旋锥齿轮，差速器采用普通对称式圆锥行星齿轮差速器，半轴型式采用全浮式，桥壳采用铸造整体式桥壳。在本次设计中，主要完成了双级减速器、圆锥行星齿轮差速器、全浮式半轴、桥壳的设计工作。 目录 摘要I Abstract II 第1章绪论1 1.1设计题目主要参数1 1.2驱动桥的结构及其种类1 1.2.1汽车车桥的种类1 1.2.2驱动桥的种类及其结构组成1 1.2.3驱动桥结构组成2 1.3设计主要内容7 第2章设计方案的确定8 2.1主减速比的计算8 2.2主减速器结构方案的确定8 2.3差速器的选择9 2.4半轴型式的确定9 2.5桥壳型式的确定10 2.6本章小结10 第3章主减速器的基本参数选择与设计11 3.1主减速齿轮计算载荷的计算11 3.2主减速器齿轮参数的选择12 3.3主减速器螺旋锥齿轮的几何尺寸计算与强度计算13 3.3.1主减速器螺旋锥齿轮的几何尺寸计算13 3.3.2主减速器螺旋锥齿轮的强度计算14 3.4主减速器齿轮的材料及热处理17 3.5主减速器轴承的计算18 3.6主减速器的润滑20 3.7本章小结20 第4章差速器设计21 4.1前言21 4.2差速器的作用21 4.3对称式圆锥行星齿轮差速器21 4.3.1差速器齿轮的基本参数选择22 4.3.2差速器齿轮的几何尺寸计算与强度计算23 4.4本章小结26 第5章半轴设计27 5.1前言27 5.2半轴的设计与计算27 5.2.1全浮式半轴的设计计算27 5.2.2半轴的结构设计及材料与热处理29 5.3本章小结30 第6章驱动桥桥壳设计31 6.1前言31 6.2桥壳的受力分析及强度计算31 6.2.1桥壳的静弯曲应力计算31 6.2.2在不平路面冲击载荷作用下桥壳的强度计算32 6.2.3汽车以最大牵引力行驶时的桥壳的强度计算32 6.2.4汽车紧急制动时的桥壳强度计算34 6.3本章小结38 结论39 参考文献40 致谢41 附录42 1.1设计题目主要参数 本次设计任务是BJ1090汽车驱动桥的设计。 技术参数： 最高车速： km/h 90 前轮距mm 1830 后轮距mm 1720 发动机最大功率Pemax kW/
np (r/mi
n) 118/2500 发动机最大转矩Temax Nm/
nr (r/mi
n) 560/1600 装载质量kg 5500 汽车总质量kg 9000 最小离地间隙mm >180 轮胎(轮辋宽度-轮辋直径)英寸11.00－20 主减速器形式：双级主减速比较大 变速器最低档传动比： 7.64 最大爬坡度： 28汽车传动系传动效率： 901.2驱动桥的结构及其种类 1.2.1汽车车桥的种类 车桥(也称车轴)通过悬架与车架(或承载式车身)相连，它的两端安装车轮，其功用是传递车架(或承载式车身)于车轮之间各方向的作用力及其力矩。 根据悬架结构的不同，车桥分为整体式和断开式两种。当采用非独立悬架时，车桥中部是刚性的实心或空心梁，这种车桥即为整体式车桥；断开式车桥为活动关节式结构，与独立悬架配用。 根据车桥上车轮的作用，车桥又可分为转向桥、驱动桥、转向驱动桥和支持桥四种类型。其中，转向桥和支持桥都属于从动桥，一般货车多以前桥为转向桥，而后桥或中后两桥为驱动桥。 1.2.2驱动桥的种类及其结构组成 驱动桥作为汽车的重要的组成部分处于传动系的末端，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、右驱动车轮，并使左、石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车厢之间的铅垂力、纵向力和横向力。 图1.1驱动桥 对于各种不同类型和用途的汽车，正确地确定上述机件的结构型式并成功地将它们组合成一个整体驱动桥，乃是设计者必须先解决的问题。 驱动桥的结构型式与驱动车轮的悬挂型式密切相关。当驱动车轮采用非独立悬挂时，例如在绝大多数的载货汽车和部分小轿车上，都是采用非断开式驱动桥；当驱动车轮采用独立悬挂时，则配以断开式驱动桥。 本次设计采用非独立悬架，整体式驱动桥。这种类型的车一般的设计多采用单级减速器，它与双级减速器相比，在保证离地间隙的同时可以增大主传动比。 1.2.3驱动桥结构组成 1）．主减速器型式及其现状 主减速器的结构形式，主要是根据其齿轮类型、主动齿轮和从动齿轮的安装 (1)主减速器齿轮的类型在现代汽车驱动桥中，主减速器采用得最广泛的是螺旋锥齿轮和双曲面齿轮。 螺旋锥齿轮如图1.2(a)所示主、从动齿轮轴线交于一点，交角都采用90度。螺旋锥齿轮的重合度大，啮合过程是由点到线，因此，螺旋锥齿轮能承受大的载荷，而且工作平稳，即使在高速运转时其噪声和振动也是很小的。 双曲面齿轮如图1.2(b)所示主、从动齿轮轴线不相交而呈空间交叉。和螺旋锥齿轮相比，双曲面齿轮的优点有： ①尺寸相同时，双曲面齿轮有更大的传动比。 ②传动比一定时，如果主动齿轮尺寸相同，双曲面齿轮比螺旋锥齿轮有较大轴径，较高的轮齿强度以及较大的主动齿轮轴和轴承刚度。 图1.2螺旋锥齿轮与双曲面齿轮 ③当传动比一定，主动齿轮尺寸相同时，双曲面从动齿轮的直径较小，有较大的离地间隙。 ④工作过程中，双曲面齿轮副既存在沿齿高方向的侧向滑动，又有沿齿长方向的纵向滑动，这可以改善齿轮的磨合过程，使其具有更高的运转平稳性。 双曲面齿轮传动有如下缺点： ①长方向的纵向滑动使摩擦损失增加，降低了传动效率。 ②齿面间有大的压力和摩擦功，使齿轮抗啮合能力降低。 ③双曲面主动齿轮具有较大的轴向力，使其轴承负荷增大。 ④双曲面齿轮必须采用可改善油膜强度和防刮伤添加剂的特种润滑油。 (2)主减速器主动锥齿轮的支承形式及安装方式的选择现在汽车主减速器主动锥齿轮的支承形式有如下两种： ①悬臂式悬臂式支承结构如图1.3所示，其特点是在锥齿轮大端一侧采用较长的轴径，其上安装两个圆锥滚子轴承。为了减小悬臂长度a和增加两端的距离b，以改善支承刚度，应使两轴承圆锥滚子向外。悬臂式支承结构简单，支承刚度较差，多用于传递转钜较小的轿车、轻型货车的单级主减速器及许多双级主减速器中。 (1)主减速器齿轮的类型螺旋锥齿轮能承受大的载荷，而且工作平稳，即使在高速运转时其噪声和振动也是很小的。本次设计采用螺旋锥齿轮。 (2)主减速器主动锥齿轮的支承形式及安装方式的选择 本次设计选用：主动锥齿轮：悬臂式支撑(圆锥滚子轴承) 从动锥齿轮：骑马式支撑(圆锥滚子轴承) (3)从动锥齿轮的支承方式和安装方式的选择 从动锥齿轮的两端支承多采用圆锥滚子轴承，安装时应使它们的圆锥滚子大端相向朝内，而小端相向朝外。为了防止从动锥齿轮在轴向载荷作用下的偏移，圆锥滚子轴承应用两端的调整螺母调整。主减速器从动锥齿轮采用无辐式结构并用细牙螺钉以精度较高的紧配固定在差速器壳的凸缘上。 (4)主减速器的轴承预紧及齿轮啮合调整 支承主减速器的圆锥滚子轴承需预紧以消除安装的原始间隙、磨合期间该间隙的增大及增强支承刚度。分析可知，当轴向力于弹簧变形呈线性关系时，预紧使轴向位移减小至原来的1/2。预紧力虽然可以增大支承刚度，改善齿轮的啮合和轴承工作条件，但当预紧力超过某一理想值时，轴承寿命会急剧下降。主减速器轴承的预紧值可取为以发动机最大转矩时换算所得轴向力的30％。 主动锥齿轮轴承预紧度的调整采用波形套筒，从动锥齿轮轴承预紧度的调整采用调整螺母。 (5)主减速器的减速形式主减速器的减速形式分为单级减速、双级减速、单级贯通、双级贯通、主减速及轮边减速等。减速形式的选择与汽车的类型及使用条件有关，有时也与制造厂的产品系列及制造条件有关，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、驱动桥的数目及布置形式等。 本次设计采用双级减速，主要从传动比及它是载重量超过6t的重型货车和保证离地间隙上考虑。