重型货车驱动桥设计【7张图纸】【Word+CAD全套设计】【优秀】.rar

1 摘要摘要 驱动桥位于传动系统的末端，作用为改变传动方向增大转矩，是汽车四大总成 之一，其性能好坏是评价重型货车整体性能的重要指标。由于重型货车采用的发动 机输出功率大，所以对驱动桥的要求就更加严格。目前新型重型货车对载重量和行 驶速度都有着更高的要求，所以搭配高效、可靠、传动效率高的驱动桥显得尤为重 要。同时对更先进的单级减速驱动桥的设计已成为未来驱动桥的发展方向。本文已 传统驱动桥设计的模式进行重型货车驱动桥设计。依照技术指标要求翻阅相关资料 比较相近产品确定主要部件的结构和参数；深入研究对比之后确定总体设计方案； 对主，从动锥齿轮，差速器圆锥行星齿轮，半轴齿轮，整体式桥壳，全浮式半轴等 的强度进行校核并且对支承轴承进行了寿命校核。 关键字：关键字：重型货车 驱动桥 单级减速 1 TitleTitle TheThe designdesign ofof heavyheavy trucktruck s s drivedrive axleaxle AbstractAbstract Drive axle at the end of the transmission system, the role of the drive to change the direction of increasing the torque assembly is one of four cars, the performance is good or bad is to evaluate the overall performance of heavy goods vehicles, an important indicator. Because of heavy goods vehicles using the engine output power, so the drive axle the more stringent requirements. New heavy goods vehicles on the load current and speed have a higher demand, so with efficient, reliable, high transmission efficiency of the drive axle is very important. Meanwhile, more advanced single-stage gear-driven design of the bridge has become the future development direction of drive axle.This article has been designed for the traditional model of drive axle heavy goods vehicles drive axle design. Accordance with the technical requirements of references, compare similar products to determine the structure and parameters of the main components; be determined after further study compared the overall design; on the driving and driven bevel gear, planetary gear differential cone, axle gears, the overall axle , full floating axle, etc., and check the strength of a bearing on life support check. KeywordsKeywords: Heavy truck Drive axle Single Reduction 2 目录目录 摘要.1 1 前言.5 2 总体方案论证.7 2.1 驱动桥结构形式选择.7 2.2.主减速器结构形式选择.7 2.3 差速器的结构形式选择 .9 3 主减速器设计.10 3.1 主减速器结构方案分析.10 3.2 轴承支撑形式.11 3.3 主减速器基本参数选择及设计计算.12 3.3.1 主减速器计算载荷确定.12 3.3.2 主减速器基本参数的选择.13 3.3.3 主减速器锥齿轮主要参数.15 3.3.4 主减速器锥齿轮的材料选用.16 3.3.5 主减速器锥齿轮的强度计算.17 3.3.6 主减速器轴承的计算.21 4 差速器设计.28 4.1 对称式圆锥行星齿轮差速器的差速原理.28 4.2 对称式圆锥行星齿轮差速器的结构.29 4.3 对称式圆锥行星齿轮差速器的设计.30 4.3.1 差速器齿轮的基本参数的选择.30 4.3.2 差速器齿轮的几何计算.32 4.3.3 差速器齿轮的强度计算.33 5. 驱动半轴的设计.35 5.1 全浮式半轴计算载荷的确定.35 5.2 全浮式半轴的杆部直径的初选.36 5.3 全浮式半轴的强度计算.36 5.4 半轴花键的强度计算.37 6 驱动桥壳的设计.38 6.1 铸造整体式桥壳的结构.38 3 6.2 桥壳的受力分析与强度计算.39 6.2.1 桥壳的静弯曲应力计算.40 6.2.2 在不平路面冲击载荷作用下的桥壳强度计算.41 6.2.3 汽车以最大牵引力行驶时的桥壳强度计算.42 6.2.4 汽车紧急制动时的桥壳强度计算.44 7 结论.47 8 致谢.48 9 参考文献.49 1 1 1 前言前言 汽车驱动桥位于传动系的末端，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、右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，制动过程中的制动力和反作用力矩。 在一般的重型货车结构中，驱动桥包括主减速器（又称主传动器） 、差速器、驱 动车轮的传动装置及桥壳等部件。而正确的确定上述机件的机构形势并成功地将他 们组合成一个整体驱动桥，乃是设计者必须首先解决的问题。 重型货汽车需要传递的转矩相对于轻型汽车来说要大的多，所以要求选用大功 率的发动机。这样就对传动系统的设计特别是驱动桥的设计提出了相对小型车来说 更加严格的要求。随着国际油价发疯般地不断上扬，人们对汽车的经济性有着更高 的要求，如何做到低油耗高效率，成为汽车设计人员面临的新的挑战。重型货车对 于油价的变化相对于小型车更加敏感。例如一般的载货量十吨左右的货车，百公里 油耗在 34 升左右。所以降低油耗是提高重型货车经济效益的另一条捷径。对于重型 货车来说，降低油耗不仅是要采用更高燃油效率的发动机，也需要减少传动系统中 的能量损失。汽车动力传递过程是从发动机到传动轴到驱动桥，在这个过程中驱动 桥是将动力转化为能量的最终执行者，驱动桥的传动效率直接影响到汽车整体的效 率。所以高性能发动机配合高效率驱动桥才能达到整体降低油耗这一目标。故此新 型驱动桥的设计会在未来汽车行业中受到越来越大的重视。 驱动桥的结构形式虽然各不相同，但是在使用中对他们的基本要求却是一致的。 可以归纳为以下几点： 1）所选择的主减速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； 2）差速器在保证左、右驱动车轮能以汽车运动学所要求的差速滚动外并能将转 矩平稳而连续不断（无脉动）地传递给左右驱动车轮； 3）当左、右驱动车轮与地面的附着系数不同时，应能充分地利用汽车的牵引力； 4）能承受和传递路面和车架或车厢间的铅垂力、纵向力和横向力，以及驱动时 的反作用力矩和制动时的制动力矩； 5）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，从而改善汽车的平顺性； 2 6）轮廓尺寸不大以便于汽车的总体布置并与所要求的驱动桥离地间隙相适应； 7）齿轮与其他传动机件工作平稳，无噪声； 8）驱动桥总成及零部件的设计应能尽量满足零件的标准化、部件的通用化和产 品的系列化及汽车变型的要求； 9）在各种载荷机转速工况下有较高的传动效率； 10）结构简单、维修方便，机件工艺性好，制造容易。 3 2 2 总体方案论证总体方案论证 2.12.1 驱动桥结构形式选择驱动桥结构形式选择 驱动桥的结构型式按工作特性分，可以归并为两大类，即非断开式驱动桥和断 开式驱动桥。当驱动车轮采用非独立悬架时，应该选用非断开式驱动桥；当驱动车 轮采用独立悬架时，则应该选用断开式驱动桥。因此，前者又称为非独立悬架驱动 桥；后者称为独立悬架驱动桥。独立悬架驱动桥结构叫复杂，但可以大大提高汽车 在不平路面上的行驶平顺性。 本设计为重型货车的后驱动桥，采用非断开式驱动桥和非独立悬架。相适应。 该种形式的驱动桥的桥壳是一根支撑在左右驱动车轮的刚性空心梁，一般是铸造或 钢板冲压而成，主减速器，差速器和半轴等所有传动件都装在其中，此时驱动桥， 驱动车轮都属于簧下质量。 2.2.2.2.主减速器结构形式选择主减速器结构形式选择 主减速器的结构形式有多种，基本形式有三种如下： 1)中央单级减速驱动桥。此是驱动桥结构中最为简单的一种，是驱动桥的基本形 式， 在载重汽车中占主导地位。一般在主传动比小于 6 的情况下，应尽量采 用中央单级减速驱动桥。目前的中央单级减速器趋于采用双曲线螺旋伞齿轮， 主动小齿轮采用骑马式支承， 有差速锁装置供选用。 2)中央双级驱动桥。在国内目前的市场上，中央双级驱动桥主要有 2 种类型：一 类如伊顿系列产品，事先就在单级减速器中预留好空间，当要求增大牵引力与 速比时，可装入圆柱行星齿轮减速机构，将原中央单级改成中央双级驱动桥， 这种改制“三化” （即系列化，通用化，标准化）程度高， 桥壳、主减速器等 均可通用，锥齿轮直径不变；另一类如洛克威尔系列产品，当要增大牵引力与 速比时，需要改制第一级伞齿轮后，再装入第二级圆柱直齿轮或斜齿轮，变成 要求的中央双级驱动桥，这时桥壳可通用，主减速器不通用， 锥齿轮有 2 个 规格。 3)中央单级、轮边减速驱动桥。轮边减速驱动桥较为广泛地用于油田、建筑工地、 矿山等非公路车与军用车上。当前轮边减速桥可分为 2 类：一类为圆锥行星齿 4 轮式轮边减速桥；另一类为圆柱行星齿轮式轮边减速驱动桥。 本设计为重型货车驱动桥，其传动比为 4.444，小于 6。并且我国公路条件的改 善和物流业对车辆性能要求的变化，重型汽车驱动桥技术已呈现出向单级化发展的 趋势。 单级驱动桥优点： 1)单级减速驱动桥是驱动桥中结构最简单的一种，制造工艺简单，成本较低， 是 驱动桥的基本类型，在重型汽车上占有重要地位； 2)重型汽车发动机向低速大转矩发展的趋势，使得驱动桥的传动比向小速比发展； 3)随着公路状况的改善，特别是高速公路的迅猛发展，重型汽车使用条件对汽车 通过性的要求降低。因此，重型汽车不必像过去一样，采用复杂的结构提高通 过性； 4)与带轮边减速器的驱动桥相比，由于产品结构简化，单级减速驱动桥机械传动 效率提高，易损件减少，可靠性提高。 单级桥产品的优势为单级桥的发展拓展了广阔的前景。从产品设计的角度看， 重型车产品在主减速比小于 6 的情况下，应尽量选用单级减速驱动桥。 综上所述，本设计采用单级驱动桥再配以铸造整体式桥壳（如图 2-1） 。 图 2-1 采用单级主减速器和半浮式半轴的非断开式驱动桥（整体式桥壳） 5 2.32.3 差速器的结构形式选择差速器的结构形式选择 差速器结构形式选择，应从所设计汽车的类型及其使用条件出发，以满足该型 汽车在给定的使用条件下的使用性能要求。 差速器的结构形式有多种，其主要的结构形式见如下的差速器结构形式框图 （图 2-2） 。 图 2-2 差速器结构形式框图 对于公路运输车辆来说，行驶路面