轻型汽车驱动桥设计.docx

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1、摘要驱动桥是汽车传动系上负责增矩、减速、变向、承载、传力矩的一个重要装置，保证汽车性能优良受其直接影响。一个高效可靠的驱动桥可满足汽车快速和重载的高效率、高效益的需求。本设计是在根据给定的条件下，遵循传统的设计方法，首先要参考同类车辆的结构特点与性能后，因而进一步确定汽车的一些总体参数。根据汽车的总体参数经过计算，选定驱动桥重大组成部件，并对重要传动物件的强度及寿命进行计算与分析,比如主减速器、差速器、半轴。在设计的过程当中，基本保证了结构的合理性，符合实际的需求。在零部件方面，零部件尽量取标准零件。在无合适标准件的情况下，零部件应能形成一个系列，使得维修、保养都比较方便，制造简便，机件工艺性

2、佳。关键字：轻型汽车；驱动桥；设计方法；合理性；AbstractItislocatedattheendofdriveaxle,automobilepowertransmissionsystem,itsbasicfunctionistoincreasethetorque,speed,turning,bearing,transmissiontorque,thecarsperformancebyitsdirectimpact.Ahighefficientandreliabledrivingbridgecansatisfythecarspeedandheavyloadhighefficiency,hi

3、ghbenefitdemand,sothesinglereductiondriveaxletransmissionandhighefficiencyhasbecomethefuturedirectionofthecar.Thedesignisbasedonthegivenconditions,thedesignmethodoftraditional,referencethesamecar,firsttheoverallparametersofthecar,andthendeterminethestructuraltypeofmainreducer,differential,axleandaxl

4、ehousing,thefinaldesignparameters,checkofthestrengthandlifeoverthemainreducer,adrivengear,ahalfaxlegearandplanetarythestrengthandlife.Inthedesignprocess,thebasicguaranteeforthestructureisreasonable,inlinewiththeactualneeds,tomeetthestandardizationofparts,thevariantpartgeneralization,serializationofp

5、roductsandtherequirementsofautomobile.Repair,maintenanceconvenience,simplemanufacture,goodmechanicaltechnology.Keywords:Lightvehicle;driveaxle;designmethod；Rationality；目录1 .绪论I1.1 设计目的及意义11.2 内外发展概况11.3 主要研究内容22 .确定汽车参数32.1 给定的参数32.2 选择汽车形式32.2.1 确定汽车轴数与驱动形式32.2.2 选择汽车布置形式32.3 选择主要参数42.3.1 确定主要参数42.

6、3.2 确定汽车质量参数6233确定汽车性能参数72.4 选择发动机92.4.1 确定发动机类型92.4.2 选择发动机性能102.5 轮胎的选择113 .选取驱动桥133.1 选择驱动桥结构形式133.2 选择驱动桥零件的结构143.2.1 确定主减速器的结构选择143.2.2 选择差速器结构形式183.2.3 选择传动装置的结构形式183.2.4 选择驱动桥桥壳194 .驱动桥的计算与校核224.1 计算与主减速器有关的参数224.2 主减速器齿轮的强度计算264.3 计算差速器的相关参数291.1 4齿根的ANSYS分析324.5 设计半轴364.6 桥壳设计与计算385.结论406鸣谢

7、41参考文献421 .绪论1.1 设计目的及意义汽车驱动桥是汽车里的重大总成之一，它是用在承载汽车载荷和地面的垂直力、纵向力、横向力及力矩施加在车轮车架上，并承受冲击载荷；传动系中的转矩的最大值也是要通过驱动桥来传递实现，并且所受到反作用力矩也由驱动桥桥壳来承受。驱动桥的结构形式与设计参数对于汽车性能也有一定的影响，比如汽车的可靠度与耐久度，而且对于机动性、稳定性有着直接影响。此外，汽车装配的机械零件、部件、等品种的大部件也属驱动桥的最多，其主要包括主减速器、差速器、桥壳、半轴。由此可见，汽车驱动桥设计的机械零部件的品种非常广泛，在制造这些零部件方面，现代机械制造工艺被发挥得淋漓尽致。因此，通

8、过这次轻型汽车驱动桥的研究，可以间接地学习和巩固机械设计的知识。悬挂的形式不一样，那么驱动桥的结构类型也不一样。比如，整体式悬挂在车轮上使用时，那么驱动桥的形式采用的是非断开式的；独立悬挂在车轮上使用时.，那么汽车选用断开式驱动桥。相较于驱动桥非断开型，断开驱动桥可以使得汽车弹簧下的质量有效地减轻，因而行驶平稳，行驶的速度得到提升。同时降低作用在驱动轮和驱动桥上的动载荷，零部件不易受损，并且提高了车底与地面的间隙。因为车轮与各种地形条件有较好的适应性，车轮的抗侧滑能力显著增强。非断开式驱动桥的优点有：结构简单，造价低廉，质量可靠，因此主要在乘用车和部分越野车上大量使用。但其不足之处在于簧下质量

9、较大，对汽车的乘驾舒适性有不利影响，同时汽车也降低了动态载荷。本文在设计过程中是通过先选择汽车的整体设计，确定相关参数，再完成驱动桥的主减速器、差速器等及其部件的设计与校核。1.2 国内外发展概况当下，随着我国经济的前进，汽车产业起飞，随着科技实力的增强，后轮驱动汽车将很大提高汽车的平衡和操作。后轮驱动汽车在加速时，前轮只做转动，因此转弯的地方也可以进行加速行驶，因而操作性能佳。维护费用低也是后轮驱动的优势，由于不同的配置和型号，这样的成本是非常不同的。即使变速器发生故障，后轮驱动的车辆也不用对差速器进行维修，但这对于前轮驱动的汽车，它可能有这方面的需要，因为在它的结构里面，这两部分是连在一起

10、的。后轮驱动的汽车肯定会使其更安全、更舒适，经济效益可观。目前，研究的重点是：以桥壳来说，提高桥壳的生产效率，制造技术先进，成本低廉。在齿轮的加工形式方面，既要满足汽车的高速行驶又要符合法规的噪声要求。1.3 主要研究内容1 .汽车的参数选择的完成2 .确定驱动桥结构类型3 .设计主要部件并计算以及强度校核2.确定汽车参数2.1 给定的参数轻型汽车应具有的最高速度120KM/H；轻型汽车应具有的装载质量2T；轻型汽车应具有的最小转弯半径10M；轻型汽车应具有的最大爬坡度0.5；轻型汽车应具有的同步附着系数0.5；2.2 选择汽车形式2.2.1 确定汽车轴数与驱动形式汽车的轴数主要有两个、三个或

11、者更多。轴数的多少主要取决于汽车质量、公路法规和轮胎的负荷以及汽车的结构等有关。总质量小于19吨的道路运输车、乘用车和不在公路上行驶的车辆，一般选择结构简单且制造的成本低的两轴方案。因此，选择汽车的轴数为2。驱动形式的确定主要受汽车用途、汽车总质量和汽车性能等条件等影响。通常小型车与商用车这些要求较低的车辆，一般选择结构简单且制造的成本低廉的4x2的驱动形式。因此，驱动形式的选择是4x2。2.2.2 选择汽车布置形式汽车的布置形式是对于发动机的摆放位置、驱动桥的摆放空间和车身三方面的相互位置关系而言。除了全车与各个总成的相关参数外，汽车的性能还取决于其布置形式。本设计选择平头型货车，其总长度和

12、轴与轴的距离都较短，整体较小，而且最小转弯半径，机动性能佳；因为总长较短，不需要引擎盖和翼子板，汽车的质量变小；所以选择平头型。发动机前置的后桥驱动货车的优势在于：发动机可选择类型多；发动机故障容易排查；发动机位置摆放好，有利于更好地维护；汽车操作机构的结构都比较简单，比较好布置；所以选择发动机前置。2.3 选择主要参数2.3.1 确定主要参数（1）外廓尺寸驾驶过程中的小尺寸车长，其体积也较小，对于道路、停车场、交通都有比较积极得影响，此外，相应地减少了汽车的整备质量，这是比功率、扭矩和燃油经济性比更高的优势。根据GB15891989规定汽车外廓尺寸界线，货车总长度不应超过12米，不包括后视镜

13、，宽度不得超过2.5米；空载和关闭窗口的顶部，其高度不得超过4米；外伸物的伸长量不得超过最大宽度250亳米；顶窗、通风设备开机，不得超过车高的300毫米。因此，本设计中的外廓尺寸为5400x1950x2100毫米。（2）轴距L汽车的长度、整备质量、最小转弯直径、轴荷分配、传动轴夹角等等都受轴距的影响。如果是短轴距，那么长度、质量、最小转弯直径等指标都下降。但是，轴距如果过短，汽车的操作稳定性和汽车制动性变差。因此，在原则上，大排量轿车，负载大的货车或客车，轴距取得较长。而对于高机动性汽车的要求，则选择较短的轴距。表2.1汽车的轮距B与轴距L车型Q类别C轴距Lmm轮距BZrnrn*3客车，城市客

14、车（单车）45005000q17402050p长途客车（单车）.，50006500c42货车一汽车总质量mt,170029002302600/36025500*11507350,1300-l65017002000p1.8186G6.q-14.0p由表上所得，轴距取2500毫米（3）轮距3车厢的总宽度、总质量、侧倾刚度、最小转弯直径等因素受汽车轮距大小的影响。轮距的增大一方面会使得车厢的宽度增大，侧倾刚度也增大，横向稳定性也更好。另一方面却增加了总质量、总宽度和最小转弯半径等等，因而不利于汽车的机动性。因为总宽度限制在2.5米，所以轮距不得取得太大。但是，取得的轮距应保证能妥善安置好发动机、车架

15、、前悬架和车轮，且确保前轮能有充足的转向的余地。取得的后轮距应有一定的宽度以满足轮胎宽度、悬架宽度之间的距离。参考表2取轮距Bi=B2=2500（4）前悬ZT和后悬4汽车通过性、碰撞可靠性、驾驶可见范围、前钢板弹簧长度、上下车便利性和汽车造型等都受到前悬尺寸的影响。增加前悬的大小，会因汽车的接近角的减小而使通过性降低，视野变差。由于保险杠、散热器风扇、发动机、转向器等部件是被布置在前悬的尺寸之内，因此，前悬的尺寸应尽量取得稍微长些。前悬尺寸在初选的时候，在保证布置所需的总成的条件下，尽量取得一个较短的尺寸。参考同类的汽车，选取4=740毫米。汽车通过性、汽车追尾安全、汽车造型也受后悬尺寸的影响，根据轴距与轴荷分配要求，选择后悬尺寸的大小。长后悬，那么意味着离去角度的缩小，对于汽车通过性有不利的影响。总质量在1.814.07的货车后悬通常在12002200毫米之间选取。本设计选取LR=I300毫米（5）车头长度车头长度影响汽车的外观、汽车面积利用率、发动机接近性。本设计取1400毫米。2.3.2 确定汽车质参数1 .确定整车整备质量整车整备质量为：在没有装货和载入的状态下，车上带有的全部装备，燃料、