载重汽车驱动桥设计计算说明书2
载重汽车驱动桥设计
摘要
驱动桥作为汽车四大总成之一，它的性能的好坏直接影响整车性能，而对于载重汽车显得尤为重要。当采用大功率发动机输出大的转矩以满足目前载重汽车的快速、重载的高效率、高效益的需要时，必须要搭配一个高效、可靠的驱动桥。所以采用传动效率高的单级减速驱动桥已成为未来重载汽车的发展方向。本文参照传统驱动桥的设计方法进行了载重汽车驱动桥的设计。本文首先确定主要部件的结构型式和主要设计参数；然后参考类似驱动桥的结构，确定出总体设计方案；最后对主，从动锥齿轮，差速器圆锥行星齿轮，半轴齿轮，全浮式半轴和整体式桥壳的强度进行校核以及对支承轴承进行了寿命校核。本文不是采用传统的双曲面锥齿轮作为载重汽车的主减速器而是采用弧齿锥齿轮，希望这能作为一个课题继续研究下去。
关键字：载重汽车驱动桥单级减速桥弧齿锥齿轮
I
The Designing of Heavy Truck Rear Drive Axles
Abstract
Drive axle is the one of automobile four important assemblies.It` performance directly influence on the entire automobile，especially for the heavy truck .Because using the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed，heavy-loaded，high efficiency，high benefit today`heavy truck，must exploiting the high driven efficiency single reduction final drive axle is becoming the heavy truck`developing tendency. This design following the traditional designing method of the drive axle. First ，make up the main parts`structure and the key designing parameters; thus reference to the similar driving axle structure ，decide the entire designing project ; fanially check the strength of the axle drive bevel pinion ，bevel gear wheel ，the differentional planetary pinion，differential side gear ，full-floating axle shaft and the banjo axle housing ，and the life expection of carrier bearing . The designing take the spiral bevel gear for the tradional hypoid gear ，as the gear type of heavy truck`s final drive，with the expection of the question being discussed，further .
Key words:heavy truck drive axle single reduction final drive
the spiral bevel gear
II
目录
摘要.........................................................................................................................................I ABSTRACT......................................................................................................................... II 前言. (1)
第一章驱动桥结构方案分析 (2)
第二章主减速器设计 (4)
2.1主减速器的结构形式 (4)
2.1.1 主减速器的齿轮类型 (4)
2.1.2 主减速器的减速形式 (4)
2.1.3 主减速器主，从动锥齿轮的支承形式 (4)
2.2主减速器的基本参数选择与设计计算 (4)
2.2.1 主减速器计算载荷的确定 (5)
2.2.2 主减速器基本参数的选择 (6)
2.2.3 主减速器圆弧锥齿轮的几何尺寸计算 (8)
2.2.4 主减速器圆弧锥齿轮的强度计算 (10)
2.2.5 主减速器齿轮的材料及热处理 (14)
2.2.6 主减速器轴承的计算 (15)
第三章差速器设计 (21)
3.1对称式圆锥行星齿轮差速器的差速原理 (21)
3.2对称式圆锥行星齿轮差速器的结构 (22)
3.3对称式圆锥行星齿轮差速器的设计 (22)
3.3.1 差速器齿轮的基本参数的选择 (22)
3.3.2 差速器齿轮的几何计算 (24)
3.3.3 差速器齿轮的强度计算 (26)
第四章驱动半轴的设计 (27)
4.1全浮式半轴计算载荷的确定 (28)
4.2全浮式半轴的杆部直径的初选 (29)
4.3全浮式半轴的强度计算 (29)
4.4半轴花键的强度计算 (29)
第五章驱动桥壳的设计 (30)
5.1铸造整体式桥壳的结构 (31)
5.2桥壳的受力分析与强度计算 (32)
5.2.1 桥壳的静弯曲应力计算 (32)
5.2.2 在不平路面冲击载荷作用下的桥壳强度计算 (34)
5.2.3 汽车以最大牵引力行驶时的桥壳强度计算 (34)
5.2.4 汽车紧急制动时的桥壳强度计算 (36)
结论 (38)
致谢 (39)
参考文献 (39)
附录 (40)
1
前言
汽车驱动桥位于传动系的末端。其基本功用首先是增扭，降速，改变转矩的传递方向，即增大由传动轴或直接从变速器传来的转矩，并将转矩合理的分配给左右驱动车轮；其次，驱动桥还要承受作用于路面或车身之间的垂直力，纵向力和横向力，以及制动力矩和反作用力矩等。驱动桥一般由主减速器，差速器，车轮传动装置和桥壳组成。
对于重型载货汽车来说，要传递的转矩较乘用车和客车，以及轻型商用车都要大得多，以便能够以较低的成本运输较多的货物，所以选择功率较大的发动机，这就对传动系统有较高的要求，而驱动桥在传动系统中起着举足轻重的作用。随着目前国际上石油价格的上涨，汽车的经济性日益成为人们关心的话题，这不仅仅只对乘用车，对于载货汽车，提高其燃油经济性也是各商用车生产商来提高其产品市场竞争力的一个法宝，因为重型载货汽车所采用的发动机都是大功率，大转矩的，装载质量在十吨以上的载货汽车的发动机，最大功率在140KW以上，最大转矩也在700N·m以上，百公里油耗是一般都在34升左右。为了降低油耗，不仅要在发动机的环节上节油，而且也需要从传动系中减少能量的损失。这就必须在发动机的动力输出之后，在从发动机—传动轴—驱动桥这一动力输送环节中寻找减少能量在传递的过程中的损失。在这一环节中，发动机是动力的输出者，也是整个机器的心脏，而驱动桥则是将动力转化为能量的最终执行者。因此，在发动机相同的情况下，采用性能优良且与发动机匹配性比较高的驱动桥便成了有效节油的措施之一。所以设计新型的驱动桥成为新的课题。
目前国内重型车桥生产企业也主要集中在中信车桥厂、东风襄樊车桥公司、济南桥箱厂、汉德车桥公司、重庆红岩桥厂和安凯车桥厂几家企业。这些企业几乎占到国内重卡车桥90%以上的市场。
设计驱动桥时应当满足如下基本要求：
1）选择适当的主减速比，以保证汽车在给定的条件下具有最佳的动力性和燃油经济性。
2）外廓尺寸小，保证汽车具有足够的离地间隙，以满足通过性的要求。
3）齿轮及其他传动件工作平稳，噪声小。
4）在各种载荷和转速工况下有较高的传动效率。
5）具有足够的强度和刚度，以承受和传递作用于路面和车架或车身间的各种力和力矩；在此条件下，尽可能降低质量，尤其是簧下质量，减少不平路面的冲击
载荷，提高汽车的平顺性。
6）与悬架导向机构运动协调。
7）结构简单，加工工艺性好，制造容易，维修，调整方便。
在本设计中还采用了AutoCAD和Pro/E绘图软件分别进行了工程图的绘制和实体造型，运用AutoCAD绘制了、行星齿轮轴、左、右壳以及传动机构半轴的零件图，通过对AutoCAD的编辑工具与命令的运用，掌握了从AutoCAD基础图形的绘制→基础零件的绘制→各类零件图的创建与绘制的方法，并且理解了机械图绘制的工作流程。另外还运用Pro/E绘图软件，运用初步的操作绘制出了主减速器的主、从动锥齿轮，差速器的行星齿轮、半轴齿轮等的实体造型，为今后更好的学习和掌握各种应用软件和技能打下坚实的基础。
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第一章驱动桥结构方案分析
由于要求设计的是13吨级的后驱动桥，要设计这样一个级别的驱动桥，一般选用非断开式结构以与非独立悬架相适应，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。
驱动桥的结构形式有多种，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。
由于上述中央双级减速桥均是在中央单级桥的速比超出一定数值或牵引总质量较大时，作为系列产品而派生出来的一种型号，它们很难变型为前驱动桥，使用受到一定限制；因此，综合来说，双级减速桥一般均不作为一种基本型驱动桥来发展，而是作为某一特殊考虑而派生出来的驱动桥存在。
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。
①圆锥行星齿轮式轮边减速桥。由圆锥行星齿轮式传动构成的轮边减速器，轮边减速比为固定值2，它一般均与中央单级桥组成为一系列。在该系列中，中央单级桥仍具有独立性，可单独使用，需要增大桥的输出转矩，使牵引力增大或速比增大时，可不改变中央主减速器而在两轴端加上圆锥行星齿轮式减速器即可变成双级桥。这类桥与中央双级减速桥的区别在于：降低半轴传递的转矩，把增大的转矩直接增加到两轴端的轮边减速器上，其“三化”程度较高。但这类桥因轮边减速比为固定值2，因此，中央主减速器的尺寸仍较大，一般用于公路、非公路军用车。
②圆柱行星齿轮式轮边减速桥。单排、齿圈固定式圆柱行星齿轮减速桥，一般减速比在3至4.2之间。由于轮边减速比大，因此，中央主减速器的速比一般均小于3，这样大锥齿轮就可取较小的直径，以保证重型汽车对离地问隙的要求。这类桥比单级减速器的质量大，价格也要贵些，而且轮穀内具有齿轮传动，长时间在公路上行驶会产生大量的热量而引起过热；因此，作为公路车用驱动桥，它不如中央单级减速桥。
综上所述，由于设计的驱动桥的传动比为4.444，小于6。况且由于随着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，主要是单级驱动桥还有以下几点优点：
(l) 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
(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。
所以此设计采用单级驱动桥再配以铸造整体式桥壳。图1-1Meritor单后驱动桥为中国重汽引进的美国ROCKWELL公司13吨级单级减速桥的外形图。
图1-1 Meritor（美驰）单后驱动桥
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第二章主减速器设计
2.1 主减速器的结构形式
主减速器的结构形式主要是根据其齿轮的类型，主动齿轮和从动齿轮的安置方法以及减速形式的不同而异。
2.1.1 主减速器的齿轮类型
主减速器的齿轮有螺旋锥齿轮，双曲面齿轮，圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形式。在此选用螺旋锥齿轮传动，其特点是主、从动齿轮的轴线垂直交于一点。由于轮齿端面重叠的影响，至少有两个以上的轮齿同时啮合，因此可以承受较大的负荷，加之其轮齿不是在齿的全长上同时啮合，而是逐渐有齿的一端连续而平稳的地转向另一端，所以工作平稳，噪声和振动小。而螺旋锥齿轮还存在一些缺点，比如对啮合精度比较敏感，齿轮副的锥顶稍有不吻合就会使工作条件急剧变坏，并加剧齿轮的磨损和使噪声增大；但是当主传动比一定时，主动齿轮尺寸相同时，双曲面齿轮比相应的弧齿锥齿轮小，从而可以得到更大的离地间隙，有利于实现汽车的总体布置。另外，弧齿锥齿轮与双曲面锥齿轮相比，具有较高的传动效率，可达99%。
2.1.2 主减速器的减速形式
由于i=4.444＜6，一般采用单级主减速器，单级减速驱动桥产品的优势：单级减速驱动车桥是驱动桥中结构最简单的一种，制造工艺较简单，成本较低，是驱动桥的基本型，在重型汽车上占有重要地位；
目前重型汽车发动机向低速大扭矩发展的趋势使得驱动桥的传动比向小速比发展；随着公路状况的改善，特别是高速公路的迅猛发展，许多重型汽车使用条件对汽车通过性的要求降低，因此，重型汽车产品不必像过去一样，采用复杂的结构提高其的通过性；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，可靠性增加。
2.1.3 主减速器主，从动锥齿轮的支承形式
作为一个13吨级的驱动桥，传动的转矩较大，所以主动锥齿轮采用骑马式支承。装于轮齿大端一侧轴颈上的轴承，多采用两个可以预紧以增加支承刚度的圆锥滚子轴承，其中位于驱动桥前部的通常称为主动锥齿轮前轴承，其后部紧靠齿轮背面的那个齿轮称为主动锥齿轮后轴承；当采用骑马式支承时，装于齿轮小端一侧轴颈上的轴承一般称为导向轴承。导向轴承都采用圆柱滚子式，并且内外圈可以分离（有时不带内圈），以利于拆装。
2.2 主减速器的基本参数选择与设计计算
4
5
2.2.1 主减速器计算载荷的确定
1. 按发动机最大转矩和最低挡传动比确定从动锥齿轮的计算转矩Ｔce
n K i T T T o TL e ce /m ax η???=
m N ? （2-1）
式中 TL i ——发动机至所计算的主减速器从动锥齿轮之间的传动系的最低挡传动比，
在此取9.01，此数据此参考斯太尔1291.260/N65车型；
m ax e T ——发动机的输出的最大转矩，此数据参考斯太尔1291.260/N65车型在此
取830m N ?；
T η——传动系上传动部分的传动效率，在此取0.9；
n ——该汽车的驱动桥数目在此取1；
o K ——由于猛结合离合器而产生冲击载荷时的超载系数，对于一般的载货汽车，
矿用汽车和越野汽车以及液力传动及自动变速器的各类汽车取o K =1.0，当
性能系数p f >0时可取o K =2.0；
???
???????????<>??? ??=16T g m 0.195 016T g
m 0.195 T g m 0.195-161001emax a emax
a emax a 当当p f
（2-2）a m ——汽车满载时的总质量在此取20000g K ；
所以 0.195830
10
20000??
=47>16
∴ p f =-0.31〈0 即o K =1.0
由以上各参数可求Tce
Tce =
1
444
.49.00.101.9830????=29910.2m N ? 2. 按驱动轮打滑转矩确定从动锥齿轮的计算转矩cs T
LB LB r i r G T cs ?=η?/2 m N ? （2-3）
式中 2G ——汽车满载时一个驱动桥给水平地面的最大负荷，预设后桥所承载
130000N 的负荷; ?——轮胎对地面的附着系数，对于安装一般轮胎的公路用车，取?=0.85；对于
越野汽车取1.0；对于安装有专门的防滑宽轮胎的高级轿车，计算时可取1.25;
r r ——车轮的滚动半径，在此选用轮胎型号为12.00R20，滚动半径为 0.527m ；
6
LB η，LB i ——分别为所计算的主减速器从动锥齿轮到驱动车轮之间的传动效率和
传动比，LB η取0.9，由于没有轮边减速器LB i 取1.0
所以LB LB r cs i r G T ?=η?/2=
.19.0527
.085.0130000???=64703.9m N ?
3. 按汽车日常行驶平均转矩确定从动锥齿轮的计算转矩cf T
对于公路车辆来说，使用条件较非公路车辆稳定，其正常持续的转矩根据所谓的平均牵引力的值来确定：
()m N )(?+=
+??+P H R LB LB r
T a cf f f f n
i r G G T η （2-4）
式中：a G ——汽车满载时的总重量，参考斯太尔1291.260/N65车型在此取2000000N ；
T G ——所牵引的挂车满载时总重量，N ，但仅用于牵引车的计算；
R f ——道路滚动阻力系数，对于载货汽车可取0.015~0.020；在此取0.018
H f ——汽车正常行驶时的平均爬坡能力系数，对于载货汽车可取0.05~0.09在此
取0.07
p f ——汽车的性能系数在此取0；
LB η，LB i ，n ——见式（2-1），（2-3）下的说明。
所以 ()
)(P H R LB LB r
T a cf f f f n
i r G G T +=
+??+η =
()08.0018.01
0.19.0527
.02000000++???=10305.8m N ?
式（2-1）～式（2-4）参考《汽车车桥设计》[1]式（3-10）～式（3-12）。
2.2.2 主减速器基本参数的选择
主减速器锥齿轮的主要参数有主、从动齿轮的齿数1z 和2z ，从动锥齿轮大端分度圆直径2D 、端面模数t m 、主从动锥齿轮齿面宽1b 和2b 、中点螺旋角β、法向压力角α等。
1. 主、从动锥齿轮齿数1z 和2z
选择主、从动锥齿轮齿数时应考虑如下因素： 1）为了磨合均匀，1z ，2z 之间应避免有公约数。
2）为了得到理想的齿面重合度和高的轮齿弯曲强度，主、从动齿轮齿数和应不小
7
于40。
3）为了啮合平稳，噪声小和具有高的疲劳强度对于商用车1z 一般不小于6。 4）主传动比0i 较大时，1z 尽量取得小一些，以便得到满意的离地间隙。 5）对于不同的主传动比，1z 和2z 应有适宜的搭配。
根据以上要求参考《汽车车桥设计》[1]中表3-12 表3-13取1z =9 2z =40
1z +2z =49〉40
2. 从动锥齿轮大端分度圆直径2D 和端面模数t m
对于单级主减速器，增大尺寸2D 会影响驱动桥壳的离地间隙，减小2D 又会影响跨置式主动齿轮的前支承座的安装空间和差速器的安装。
2D 可根据经验公式初选，即
322c D T K D = （2-5）
2D K ——直径系数，一般取13.0～16.0
Tc ——从动锥齿轮的计算转矩，m N ?，为Tce 和Tcs 中的较小者
所以 2D =（13.0～16.0）32.29910=（403.5～496.7）mm 初选2D =450mm 则t m =2D /2z =450/40=11.25mm
有参考《机械设计手册》[2]表23.4-3中t m 选取12 则2D =480mm 根据t m =3c m T K 来校核s m =12选取的是否合适，其中m K =（0.3～0.4） 此处，t m =（0.3～0.4）32.29910=（9.31～12.4），因此满足校核。 3. 主，从动锥齿轮齿面宽1b 和2b
锥齿轮齿面过宽并不能增大齿轮的强度和寿命，反而会导致因锥齿轮轮齿小端齿沟变窄引起的切削刀头顶面过窄及刀尖圆角过小，这样不但会减小了齿根圆角半径，加大了集中应力，还降低了刀具的使用寿命。此外，安装时有位置偏差或由于制造、热处理变形等原因使齿轮工作时载荷集中于轮齿小端，会引起轮齿小端过早损坏和疲劳损伤。另外，齿面过宽也会引起装配空间减小。但齿面过窄，轮齿表面的耐磨性和轮齿的强度会降低。
对于从动锥齿轮齿面宽2b ，推荐不大于节锥2A 的0.3倍，即223.0A b ≤，而且2b 应
8
满足t m b 102≤，对于汽车主减速器圆弧齿轮推荐采用：
22155.0D b ==0.155?480=74.4mm 在此取75mm
一般习惯使锥齿轮的小齿轮齿面宽比大齿轮稍大，使其在大齿轮齿面两端都超出一些，通常小齿轮的齿面加大10%较为合适，在此取1b =80mm
4.中点螺旋角β
螺旋角沿齿宽是变化的，轮齿大端的螺旋角最大，轮齿小端螺旋角最小，弧齿锥齿轮副的中点螺旋角是相等的，选β时应考虑它对齿面重合度ε，轮齿强度和轴向力大小的影响，β越大，则ε也越大，同时啮合的齿越多，传动越平稳，噪声越低，而且轮齿的强度越高，ε应不小于1.25，在1.5～2.0时效果最好，但β过大，会导致轴向力增大。
汽车主减速器弧齿锥齿轮的平均螺旋角为35°～40°，而商用车选用较小的β值以防止轴向力过大，通常取35°。
5. 螺旋方向
主、从动锥齿轮的螺旋方向是相反的。螺旋方向与锥齿轮的旋转方向影响其所受的轴向力的方向，当变速器挂前进挡时，应使主动锥齿轮的轴向力离开锥顶方向，这样可使主、从动齿轮有分离的趋势，防止轮齿因卡死而损坏。所以主动锥齿轮选择为左旋，从锥顶看为逆时针运动，这样从动锥齿轮为右旋，从锥顶看为顺时针，驱动汽车前进。
6. 法向压力角
加大压力角可以提高齿轮的强度，减少齿轮不产生根切的最小齿数，但对于尺寸小的齿轮，大压力角易使齿顶变尖及刀尖宽度过小，并使齿轮的端面重叠系数下降，一般对于“格里森”制主减速器螺旋锥齿轮来说，规定重型载货汽车可选用22.5°的压力角。
2.2.3 主减速器圆弧锥齿轮的几何尺寸计算
9
2.2.4 主减速器圆弧锥齿轮的强度计算
在完成主减速器齿轮的几何计算之后，应对其强度进行计算，以保证其有足够的强度和寿命以及安全可靠性地工作。在进行强度计算之前应首先了解齿轮的破坏形式及其影响因素。
1）齿轮的损坏形式及寿命
齿轮的损坏形式常见的有轮齿折断、齿面点蚀及剥落、齿面胶合、齿面磨损等。它们的主要特点及影响因素分述如下：
（1）轮齿折断
主要分为疲劳折断及由于弯曲强度不足而引起的过载折断。折断多数从齿根开始，因为齿根处齿轮的弯曲应力最大。
①疲劳折断：在长时间较大的交变载荷作用下，齿轮根部经受交变的弯曲应力。如果最高应力点的应力超过材料的耐久极限，则首先在齿根处产生初始的裂纹。随着载荷循环次数的增加，裂纹不断扩大，最后导致轮齿部分地或整个地断掉。在开始出现裂纹处和突然断掉前存在裂纹处，在载荷作用下由于裂纹断面间的相互摩擦，形成了一个光亮的端面区域，这是疲劳折断的特征，其余断面由于是突然形成的故为粗糙的新断面。
②过载折断：由于设计不当或齿轮的材料及热处理不符合要求，或由于偶然性的峰值载荷的冲击，使载荷超过了齿轮弯曲强度所允许的范围，而引起轮齿的一次性突然折断。此外，由于装配的齿侧间隙调节不当、安装刚度不足、安装位置不对等原因，使轮齿表面接触区位置偏向一端，轮齿受到局部集中载荷时，往往会使一端（经常是大端）沿斜向产生齿端折断。各种形式的过载折断的断面均为粗糙的新断面。
为了防止轮齿折断，应使其具有足够的弯曲强度，并选择适当的模数、压力角、齿高及切向修正量、良好的齿轮材料及保证热处理质量等。齿根圆角尽可能加大，根部及齿面要光洁。
（2）齿面的点蚀及剥落
齿面的疲劳点蚀及剥落是齿轮的主要破坏形式之一，约占损坏报废齿轮的70%以上。它主要由于表面接触强度不足而引起的。
①点蚀：是轮齿表面多次高压接触而引起的表面疲劳的结果。由于接触区产生很大的表面接触应力，常常在节点附近，特别在小齿轮节圆以下的齿根区域内开始，形成极小的齿面裂纹进而发展成浅凹坑，形成这种凹坑或麻点的现象就称为点蚀。一般首先产生在几个齿上。在齿轮继续工作时，则扩大凹坑的尺寸及数目，甚至会逐渐使齿面成块剥落，引起噪音和较大的动载荷。在最后阶段轮齿迅速损坏或折断。减小齿面压力和提高润滑效果是提高抗点蚀的有效方法，为此可增大节圆直径及增大螺旋角，使齿面的曲率半径增大，减小其接触应力。在允许的范围内适当加大齿面宽也是一种办法。
②齿面剥落：发生在渗碳等表面淬硬的齿面上，形成沿齿面宽方向分布的较点蚀更深的凹坑。凹坑壁从齿表面陡直地陷下。造成齿面剥落的主要原因是表面层强度不够。例如渗碳齿轮表面层太薄、心部硬度不够等都会引起齿面剥落。当渗碳齿轮热处理不当使渗碳层中含碳浓度的梯度太陡时，则一部分渗碳层齿面形成的硬皮也将从齿轮心部剥
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落下来。
（3）齿面胶合
在高压和高速滑摩引起的局部高温的共同作用下，或润滑冷却不良、油膜破坏形成金属齿表面的直接摩擦时，因高温、高压而将金属粘结在一起后又撕下来所造成的表面损坏现象和擦伤现象称为胶合。它多出现在齿顶附近，在与节锥齿线的垂直方向产生撕裂或擦伤痕迹。轮齿的胶合强度是按齿面接触点的临界温度而定，减小胶合现象的方法是改善润滑条件等。
（4）齿面磨损
这是轮齿齿面间相互滑动、研磨或划痕所造成的损坏现象。规定范围内的正常磨损是允许的。研磨磨损是由于齿轮传动中的剥落颗粒、装配中带入的杂物，如未清除的型砂、氧化皮等以及油中不洁物所造成的不正常磨损，应予避免。汽车主减速器及差速器齿轮在新车跑合期及长期使用中按规定里程更换规定的润滑油并进行清洗是防止不正常磨损的有效方法。
汽车驱动桥的齿轮，承受的是交变负荷，其主要损坏形式是疲劳。其表现是齿根疲劳折断和由表面点蚀引起的剥落。在要求使用寿命为20万千米或以上时，其循环次数均以超过材料的耐久疲劳次数。因此，驱动桥齿轮的许用弯曲应力不超过210.9N ／mm 2.表2-2给出了汽车驱动桥齿轮的许用应力数值。
表2-2 汽车驱动桥齿轮的许用应力 N ／mm 2
关，而与汽车预期寿命期间出现的峰值载荷关系不大。汽车驱动桥的最大输出转矩Tec 和最大附着转矩Tcs 并不是使用中的持续载荷，强度计算时只能用它来验算最大应力，不能作为疲劳损坏的依据。
2） 主减速器圆弧齿螺旋锥齿轮的强度计算
（1） 单位齿长上的圆周力
在汽车主减速器齿轮的表面耐磨性，常常用其在轮齿上的假定单位压力即单位齿长圆周力来估算，即
2b P
p = N ／mm (2-6)
式中：P ——作用在齿轮上的圆周力，按发动机最大转矩Temax 和最大附着力矩r r G ?2 两
种载荷工况进行计算，N ；
2b ——从动齿轮的齿面宽，在此取80mm. 按发动机最大转矩计算时：
12
21
3
max 2
10b d i T p g e ?= N ／mm （2-7）
式中：m ax e T ——发动机输出的最大转矩，在此取830m N ?；
g i ——变速器的传动比；
1d ——主动齿轮节圆直径，在此取108mm.
按上式1731802
108
1001.98303
=???=p N ／mm
按最大附着力矩计算时：
22
3
22
10b d r G p r ?=? N ／mm （2-8）
式中：2G ——汽车满载时一个驱动桥给水平地面的最大负荷，对于后驱动桥还应考虑
汽车最大加速时的负荷增加量，在此取130000N ； ?——轮胎与地面的附着系数，在此取0.85： r r ——轮胎的滚动半径，在此取0.527m
按上式2
7524010527.085.01300003
?????=p =1619 N ／mm
在现代汽车的设计中，由于材质及加工工艺等制造质量的提高，单位齿长上的圆周力有时提高许用数据的20%～25%。经验算以上两数据都在许用范围内。其中上述两种方法计算用的许用单位齿长上的圆周力[p]都为1865N/mm 2
（2）轮齿的弯曲强度计算
汽车主减速器锥齿轮的齿根弯曲应力为
J
m z b K K K K T v m
s ?????????=2
03102σ N/2mm （2～9） 式中：T ——该齿轮的计算转矩，N ·m;
0K ——超载系数；在此取1.0
s K ——尺寸系数，反映材料的不均匀性，与齿轮尺寸和热处理有关，
当s m mm 6.1≥时，4
4.25m K s =，在此44
.2512
=s K ＝0.829 m K ——载荷分配系数，当两个齿轮均用骑马式支承型式时，m K ＝1.00～1.10
13
式式支承时取1.10～1.25。支承刚度大时取最小值。
v K ——质量系数，对于汽车驱动桥齿轮，当齿轮接触良好，周节及径向 跳动精度高时，可取1.0; b ——计算齿轮的齿面宽，mm; z ——计算齿轮的齿数； m ——端面模数，mm;
J ——计算弯曲应力的综合系数（或几何系数），它综合考虑了齿形系数。 载荷作用点的位置、载荷在齿间的分布、有效齿面宽、应力集中系数及惯
性系数等对弯曲应力计算的影响。计算弯曲应力时本应采用轮齿中点圆周力与中点端面模数，今用大端模数，而在综合系数中进行修正。按图2-1选取小齿轮的J ＝0.225，大齿轮J ＝0.195. 按上式2
3112
225.0444.4980105.1829.013.10305102??????????=σ＝173 N/2mm < 210.3 N/2
mm 195
.0124080105.1829.013.103051022
32?????????=σ=199.7 N/2mm <210.3 N/2
mm 所以主减速器齿轮满足弯曲强度要求。
图2-1 弯曲计算用综合系数J
(3) 轮齿的表面接触强度计算 锥齿轮的齿面接触应力为
bJ
K K K K TK d C v f m s p j 3
01102?=σ N/2mm (2-10)
式中：T ——主动齿轮的计算转矩；
p C ——材料的弹性系数，对于钢制齿轮副取232.62
1N /mm; 0K ，v K ，m K ——见式(2-9)下的说明；
14
s K ——尺寸系数，它考虑了齿轮的尺寸对其淬透性的影响，在缺乏经验的
情况下，可取1.0；
f K ——表面质量系数，决定于齿面最后加工的性质（如铣齿，磨齿等），即
表面粗糙度及表面覆盖层的性质（如镀铜，磷化处理等）。一般情况下，对于制造精确的齿轮可取1.0
J ——计算接触应力的综合系数（或称几何系数）。它综合考虑了啮合齿面
的相对曲率半径、载荷作用的位置、轮齿间的载荷分配系数、有效尺宽及惯性系数的因素的影响，按图2-2选取J =0.115
按上式444
.4115.0751101101.1829.010********.2323
?????????=j σ=1445 〈1750 N/2mm
主、从动齿轮的齿面接触应力相等。所以均满足要求。
以上公式（2-6）～（2-10）以及图2-1，图2-2均参考《汽车车桥设计》［１］
图2-2 接触计算用综合系数
2.2.5 主减速器齿轮的材料及热处理
驱动桥锥齿轮的工作条件是相当恶劣的，与传动系的其它齿轮相比，具有载荷大，作用时间长，载荷变化多，带冲击等特点。其损坏形式主要有齿轮根部弯曲折断、齿面疲劳点蚀（剥落）、磨损和擦伤等。根据这些情况，对于驱动桥齿轮的材料及热处理应有以下要求：
①具有较高的疲劳弯曲强度和表面接触疲劳强度，以及较好的齿面耐磨性，故齿表面应有高的硬度；
②轮齿心部应有适当的韧性以适应冲击载荷，避免在冲击载荷下轮齿根部折断； ③钢材的锻造、切削与热处理等加工性能良好，热处理变形小或变形规律易于控制，以提高产品的质量、缩短制造时间、减少生产成本并将低废品率； ④选择齿轮材料的合金元素时要适合我国的情况。
汽车主减速器用的螺旋锥齿轮以及差速器用的直齿锥齿轮，目前都是用渗碳合金钢制造。在此，齿轮所采用的钢为20CrMnTi
用渗碳合金钢制造的齿轮，经过渗碳、淬火、回火后，轮齿表面硬度应达到58～64HRC ，而心部硬度较低，当端面模数m 〉8时为29～45HRC 。
由于新齿轮接触和润滑不良，为了防止在运行初期产生胶合、咬死或擦伤，防止
15
早期的磨损，圆锥齿轮的传动副（或仅仅大齿轮）在热处理及经加工（如磨齿或配对研磨）后均予与厚度0.005～0.010～0.020mm 的磷化处理或镀铜、镀锡。这种表面不应用于补偿零件的公差尺寸，也不能代替润滑。 对齿面进行喷丸处理有可能提高寿命达25％。对于滑动速度高的齿轮，为了提高其耐磨性，可以进行渗硫处理。渗硫处理时温度低，故不引起齿轮变形。渗硫后摩擦系数可以显著降低，故即使润滑条件较差，也会防止齿轮咬死、胶合和擦伤等现象产生。
2.2.6 主减速器轴承的计算
1．锥齿轮齿面上的作用力
锥齿轮在工作过程中，相互啮合的齿面上作用有一法向力。该法向力可分解为沿齿轮切向方向的圆周力、沿齿轮轴线方向的轴向力及垂直于齿轮轴线的径向力。
为计算作用在齿轮的圆周力，首先需要确定计算转矩。汽车在行驶过程中，由于变速器挡位的改变，且发动机也不全处于最大转矩状态，故主减速器齿轮的工作转矩处于经常变化中。实践表明，轴承的主要损坏形式为疲劳损伤，所以应按输入的当量转矩d T 进行计算。作用在主减速器主动锥齿轮上的当量转矩可按下式计算：
3
1
3
3
3333
2223
11
1max 1001001001001001??
?
????
?????????????? ??
++??? ??+??? ??+??? ??=TR gR iR T g i T g i T g i e d f i f f i f f i f f i f T T (2-11) 式中：m ax e T ——发动机最大转矩，在此取830N ·m ；
1i f ，2i f …iR f ——变速器在各挡的使用率，可参考表2-3选取； 1g i ，2g i …gR i ——变速器各挡的传动比；
1T f ，2T f …TR f ——变速器在各挡时的发动机的利用率，可参考表2-3选取；
表2-3 i f 及T f
的参考值
16
经计算d T 为1164.8Ｎ·ｍ
对于圆锥齿轮的齿面中点的分度圆直径
222sin γb d d m -=
2
1
21z z d d m
m = 经计算m d 1＝91.54mm m d 2=406.82mm
式（2-A ）参考《汽车车桥设计》［１］
。 (1) 齿宽中点处的圆周力
齿宽中点处的圆周力为
F ＝m
d T
2 N (2-12)
式中：T ——作用在该齿轮上的转矩，作用在主减速器主动锥齿轮上的当量转矩见
式(2-11);
m d ——该齿轮的齿面宽中点处的分度圆直径.
按上式主减速器主动锥齿轮齿宽中点处的圆周力 F =54
.918
.11642?=25.45KN
（2）锥齿轮的轴向力和径向力
图2-3 主动锥齿轮齿面的受力图
如图2-3，主动锥齿轮螺旋方向为左旋，从锥顶看旋转方向为逆时针，F T 为作用在节锥面上的齿面宽中点A 处的法向力，在A 点处的螺旋方向的法平面内，F T 分解成两个相互垂直的力F N 和f F ，F N 垂直于OA 且位于∠OO ′A 所在的平面，f F 位于以OA 为切线的节锥切平面内。f F 在此平面内又可分为沿切线方向的圆周力F 和沿节圆母线方向的力Fs 。F 与f F 之间的夹角为螺旋角β，F T 与f F 之间的夹角为法向压力角α，这样就有：
βαcos cos T F F = （2-13）
17
βααcos /tan sin F F F T N == （2-14） ββαtan sin cos F F F T S == （2-15） 于是，作用在主动锥齿轮齿面上的轴向力A 和径向力R 分别为 ()γβγαβ
γγcos sin sin tan cos cos sin +=
+=F
F F F S N az （2-16）
()γβγαβ
γγsin sin cos tan cos sin cos -=
-=F
F F F S N Rz （2-17）
有式（2-16）可计算()=??+???=
?628.12cos 35sin 628.12sin 5.22tan 35cos 1045.253
az F 20202N 有式（2-17）可计算Rz F ()??-???
?=
628.12sin 35sin 628.12cos 5.22tan 35cos 1045.253
=9662N 式（2-12）～式（2-17）参考《汽车设计》[3]。 2.主减速器轴承载荷的计算
轴承的轴向载荷就是上述的齿轮的轴向力。但如果采用圆锥滚子轴承作支承时，还应考虑径向力所应起的派生轴向力的影响。而轴承的径向载荷则是上述齿轮的径向力，圆周力及轴向力这三者所引起的轴承径向支承反力的向量和。当主减速器的齿轮尺寸，支承形式和轴承位置已确定，则可计算出轴承的径向载荷。
对于采用骑马式的主动锥齿轮和从动锥齿轮的轴承径向载荷，如图2-4所示
图2-4 主减速器轴承的布置尺寸
轴承A ，B 的径向载荷分别为
R A =()()225.01
m aZ RZ d F b F b F a ?-?+? （2-18） ()()225.01
m aZ RZ B d F c F c F a
R ?+?+?= （2-19） 根据上式已知aZ F =20202N ，RZ F =9662N ，a=134mm ，b=84mm ，c=50mm
驱动桥差速器设计说明书
摘要 汽车驱动桥是汽车的主要部件之一，其基本的功用是增大由传动轴或直接由变速器传来的转矩，再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所要求的差速功能。汽车差速器位于驱动桥内部，为满足汽车转弯时内外侧车轮或两驱动桥直接以不同角度旋转，并传递扭矩的需求，在传递扭矩时应能够根据行驶的环境自动分配扭矩，提高了汽车通过性。其质量，性能的好坏直接影响整车的安全性，经济性、舒适性、可靠性。 随着汽车技术的成熟，轻型车的不断普及，人们根据差速器使用目的的不同，设计出多种类型差速器。与国外相比，我国的车用差速器开发设计不论在技术上，还是在成本控制上都存在不小的差距，尤其是目前兴起的三维软件设计方面，缺乏独立开发与创新能力，这样就造成设计手段落后，新产品上市周期慢，材料品质和工艺加工水平也存在很多弱点。 本文认真地分析了国内外驱动桥中差速器设计的现状及发展趋势，在论述汽车驱动桥的基本原理和运行机理的基础上，提炼出了在差速器设计中应掌握的满足汽车行驶的平顺性和通过性、降噪技术的应用及零件的标准化、部件的通用化、产品的系列化等关键技术；阐述了汽车差速器的基本原理并进行了系统分析；根据经济、适用、舒适、安全可靠的设计原则和分析比较，确定了轻型车差速器总成及半轴的结构型式；轻型车差速器的结构设计强度计算运用了理论分析成果；最后运用CATIA软件对汽车差速器进行建模设计，提升了设计水平，缩短了开发周期，提高了产品质量，设计完全合理，达到了预期的目标。 关键词：驱动桥；差速器；半轴；结构设计；
Automobile driving axle is one of the main components of cars, its basic function is increased by the transmission shaft or directly by coming from torque, again will torque distribution to drive wheels, and make about driving wheel has about vehicle movement required differential function. Auto differential drive to meet internal, located in car wheel or when turning inside and outside two axles directly with different point of view, and transfer the rotating torque transmission torque in demand, according to the environment should be driving torque, improve the automatic assignment car through sex. Its quality, performance will have a direct impact on the security of the vehicle, economy, comfort and reliability. As car technology maturity, the increasing popularity of small, people of different purposes according to differential, the design gives a variety of types differential. Compared with foreign countries, China's automotive differential development design whether in technology, or in the cost control there are large gap, especially at present the rise of 3d software design, lack of independent development and innovation ability, thus causing design means backward, new products listed cycle slow, materials quality and craft processing level also has many weaknesses. This paper conscientiously analyzes the differential drive axle design at home and abroad in the present situation and development trend of automobile driven axle, this basic principle and operation mechanism, carry on the basis of the differential practiced a meet the design should be mastered in smooth and automobile driving through sexual, noise reduction technology application and parts of standardization, parts of generalization, serialization of products, and other key technology; Expounds the basic principle and automotive differential system analysis; According to economic, applicable, comfortable, safe and reliable design principles and analysis comparison, determine the small differential assembly and half shaft structure type; Small differential structure design strength calculation using theoretical analysis results; Finally using CATIA software modeling design of automotive differential, promoted design level, shorten the development cycle, improve the product quality, design completely reasonable, can achieve the desired goals. Key words：Differential mechanism；Differential gear；Planetary gear；Semiaxis；
东风EQ1090E型载货汽车驱动桥部分设计
东风EQ1090E型载货汽车驱动桥部分设计 摘要 本次设计为EQ1090载货汽车驱动桥设计。汽车驱动桥作为汽车传动系中一重要组成部分，它设置在传动系的末端，由主减速器、差速器、半轴和桥壳等组成。它将经万向传动装置传来的发动机转矩通过主减速器、差速器、半轴等传到驱动车轮。它通过主减速器的主、从动齿轮之间的配合，改变由传动轴传到主动齿轮上的转速，使之在工作中实现增大转矩、降低转速，改变转矩的传递方向[1]。 本说明书中，根据给定的参数，首先对主减速器进行设计。主要是对主减速器的结构，以及几何尺寸进行了设计。主减速器的形式主要有单级主减速器和双级主减速器。本次设计采用的是双级主减速器，第一级采用一对螺旋锥齿轮，第二级采用一对斜齿圆柱齿轮。其次,对差速器的形式进行选择，并对差速器齿轮的几何尺寸进行了设计和计算。之后，对半轴的尺寸、支承形式，以及桥壳的形式和特点进行了分析设计。接着，对齿轮的强度进行了校核。最后对二级主减速器、差速器总成、半轴、轮胎做了三维模型，将它们装配起来，以分析设计与布置的合理性，并通过PRO/E对装配体进行运动仿真来了解运动速度情况。 采用非断开式驱动桥具有结构简单，加工工艺性好，制造容易，拆装，调整方便，工作可靠等优点。采用双级主减速器，保证要求的离地间隙和预定的传动比。采用普通锥齿轮差速器，结构简单、工作平稳、制造方便。 关键词: 驱动桥；主减速器；差速器；半轴；齿轮
Abstract This design of EQ1090’s medium truck drive axle is introduced in the graduation. As one of the major parts in the automobile transmission, the drive axle locates at the end of the transmission, which consists of main reducer, differential, half axle and drive axle case. Drive axle can pass the engine torque which is brought from universal joint to the drive wheel through main reducer, differential, half axle. The speed of the main drive gear is changed with the help of the cooperation of the main drive gear and driven gear. It can decelerate, increase the torque and change its transmitting direction in the process[1]. The main reducer is designed in this paper firstly accounting to the given parameters. Single and double reducers are the two major types of main reducer. The double-level main reducer is used in my article. The first level reduction uses one pair of spiral bevel gears. The second level reduction uses a pair of helical-spur gears. Secondly, the main form of differential are General symmetric cone planetary gear differential and Non-slip differential. The form of differential is chosen and the geometry size of the differential gear is calculated. Thirdly, the size of half axle and its supporting form is analysis. Then, the intensity is checked up. Finally made a three-dimensional model of the tire, the two main gear, differential assembly, axle. They are assembled to analyze the rationality of design and layout and by PRO/E for assembly motion simulation to understand the situation velocity. Non-breakaway drive axle has a simple structure, good processing, easy to manufacture ,easy adjustment reliable work and so on using ordinary bevel gear differential, simple structure, smooth, easy to manufacture. keywords ：Drive axle；the main reducer；differential；Axle；gear
五十铃轻型货车驱动桥的设计
摘要 驱动桥位于传动系末端，其基本功用是增矩、降速，承受作用于路面和车架或车身之间的作用力。它的性能好坏直接影响整车性能，而对于载重汽车显得尤为重要。当采用大功率发动机输出大的转矩以满足目前载重汽车的快速、重载的高效率、高效益的需要时，必须搭配一个高效、可靠的驱动桥，所以采用传动效率高的单级减速驱动桥已经成为未来载重汽车的发展方向。驱动桥设计应主要保证汽车在给定的条件下具有最佳的动力性和燃油经济性。本设计根据给定的参数，按照传统设计方法并参考同类型车确定汽车总体参数，再确定主减速器、差速器、半轴和桥壳的结构类型，最后进行参数设计并对主减速器主、从动齿轮、半轴齿轮和行星齿轮进行强度以及寿命的校核。驱动桥设计过程中基本保证结构合理，符合实际应用，总成及零部件的设计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，修理、保养方便，机件工艺性好，制造容易。 关键字：轻型货车；驱动桥；单级主减速器；差速器；半轴；桥壳
ABSTRACT Drive axle is at the end of the powertrain, and its basic function is increasing the torque and reducing the speed,bearing the force between the road and the frame or body.Its performance will have a direct impact on automobile performance .Because using the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed，heavy-loaded，high efficiency，high benefit today’ heavy truck，must exploiting the high driven efficiency single reduction final drive axle is becoming the heavy truck’ developing tendency. Drive axle should be designed to ensure the best dynamic and fuel economy on given condition. According to the design parameters given ,firstly determine the overall vehicle parametres in accordance with the traditional design methods and reference the same vehicle parameters, then identify the main reducer, differential, axle and axle housing structure type, finally design the parameters of the main gear,the driven gear of the final drive, axle gears and spiral bevel gear and check the strength and life of them. In design process of the drive axle,we should ensure a reasonable structure, practical applications, the design of assembly and parts as much as possible meeting requirements of the standardization of parts, components and products’ univertiality and the serialization and change , convenience of repair and maintenance, good mechanical technology, being easy to manufacture. Keywords: Pickup truck; Drive axle; Single reduction final drive; Differential; Axle; Drive Axle housing
江淮帅铃汽车驱动桥设计说明书
第1章绪论 1.1 本课题的目的和意义 本课题是对江淮帅铃货车驱动桥的结构设计。通过此次毕业设计，训练学生的实际工作能力。掌握汽车零部件设计与生产技术是开发我国自主品牌汽车产品的重要基础，汽车驱动桥时传动系统的重要部件。设计汽车驱动桥，需要综合考虑多方面的因素。设计时需要综合运用所学的知识，熟悉实际设计过程，提高设计能力。驱动桥的设计，由驱动桥的结构组成、功用、工作特点及设计要求讲起，详细地分析了驱动桥总成的结构形式及布置方法；全面介绍了驱动桥车轮的传动装置和桥壳的各种结构形式与设计计算方法。 汽车驱动桥位于传动系的末端。其基本功用首先是增扭，降速，改变转矩的传递方向，即增大由传动轴或直接从变速器传来的转矩，并将转矩合理的分配给左右驱动车轮；其次，驱动桥还要承受作用于路面或车身之间的垂直力，纵向力和横向力，以及制动力矩和反作用力矩等。驱动桥一般由主减速器，差速器，车轮传动装置和桥壳组成。 对于重型载货汽车来说，要传递的转矩较乘用车和客车，以及轻型商用车都要大得多，以便能够以较低的成本运输较多的货物，所以选择功率较大的发动机，这就对传动系统有较高的要求，而驱动桥在传动系统中起着举足轻重的作用。汽车驱动桥是汽车的重大总成，承载着汽车的满载簧荷重及地面经车轮、车架及承载式车身经悬架给予的铅垂力、纵向力、横向力及其力矩，以及冲击载荷；驱动桥还传递着传动系中的最大转矩，桥壳还承受着反作用力矩。汽车的经济性日益成为人们关心的话题，这
不仅仅只对乘用车，对于载货汽车，提高其燃油经济性也是各商用车生产商来提高其产品市场竞争力的一个法宝，因为重型载货汽车所采用的发动机都是大功率，大转矩的，装载质量在四吨以上的载货汽车的发动机，最大功率在99KW,最大转矩也在350N·m 以上，百公里油耗是一般都在30升左右。为了降低油耗，不仅要在发动机的环节上节油，而且也需要从传动系中减少能量的损失。这就必须在发动机的动力输出之后，在从发动机—传动轴—驱动桥这一动力输送环节中寻找减少能量在传递的过 程中的损失。驱动桥是将动力转化为能量的最终执行者。因此，在发动机相同的情况下，采用性能优良且与发动机匹配性比较高的驱动桥便成了有效节油的措施之一。所以设计新型的驱动桥成为新的课题。 目前我国正在大力发展汽车产业,采用后轮驱动汽车的平衡性和操作性都将会有很大的提高。后轮驱动的汽车加速时，牵引力将不会由前轮发出，所以在加速转弯时，司机就会感到有更大的横向握持力，操作性能变好。维修费用低也是后轮驱动的一个优点，尽管由于构造和车型的不同，这种费用将会有很大的差别。 1.2 驱动桥的分类 1.2.1 非断开式驱动桥 普通非断开式驱动桥，由于结构简单、造价低廉、工作可靠，广泛用在各种家庭乘用车、客车和公共汽车上，在多数的越野汽车和部分轿车上也采用这种结构。他们的具体结构、特别是桥壳结构虽然各不相同，但是有一个共同特点，即桥壳是一根支承在左右驱动车轮上的刚性空心梁，齿轮及半轴等传动部件安装在其中。这时整个驱动桥、驱动车轮及部分传动轴均属于簧下质量，汽车簧下质量较大，这是它的一个缺点。 驱动桥的轮廓尺寸主要取决于主减速器的型式。在汽车轮胎尺寸和驱动桥下的最
载货汽车驱动桥设计方案(DOC 52页)
目录 摘要 .................................................... 错误!未定义书签。Abstract ................................................. 错误!未定义书签。 1 绪论 ................................................... 错误!未定义书签。 本课题研究的目的和意义................................ 错误!未定义书签。 汽车驱动桥国内外发展状况............................. 错误!未定义书签。 本课题研究的主要任务................................. 错误!未定义书签。 汽车驱动桥概述....................................... 错误!未定义书签。 2 主减速器设计 ........................................... 错误!未定义书签。 主减速器结构形式简介及选择........................... 错误!未定义书签。 主减速器的基本参数选择与设计计算..................... 错误!未定义书签。 主减速齿轮计算载荷的确定 ......................... 错误!未定义书签。 主减速齿轮基本参数的选择 ......................... 错误!未定义书签。 齿轮的几何尺寸计算 ............................... 错误!未定义书签。 主减速器齿轮的材料选择............................... 错误!未定义书签。 主减速器齿轮强度计算................................. 错误!未定义书签。 主减速器齿轮支承形式的选择........................... 错误!未定义书签。 主减速器齿轮轴承的载荷计算........................... 错误!未定义书签。 锥齿轮齿面上的作用力 ............................. 错误!未定义书签。 锥齿轮齿面上的轴向力和径向力 ..................... 错误!未定义书签。 主减速器齿轮轴承的选择 ........................... 错误!未定义书签。 3 差速器设计 ............................................. 错误!未定义书签。 差速器介绍........................................... 错误!未定义书签。 差速器的原理......................................... 错误!未定义书签。 差速器齿轮主要参数选择................................ 错误!未定义书签。 差速器齿轮几何尺寸计算............................... 错误!未定义书签。 差速器齿轮的强度计算................................. 错误!未定义书签。 4 半轴设计 ............................................... 错误!未定义书签。 半轴的类型与选择..................................... 错误!未定义书签。 全浮式半轴的设计计算................................. 错误!未定义书签。
商用车驱动桥设计说明书
商用车驱动桥设计 摘要 驱动桥作为汽车四大总成之一，它的性能的好坏直接影响整车性能。当采用大功率发动机输出大的转矩以满足目前载重汽车的快速、重载的高效率的需要时，必须要搭配一个高效、可靠的驱动桥。本文参照传统驱动桥的设计参数；然后参考类似驱动桥的结构，确定出总体设计方案；最后对主，从动锥齿轮，差速器圆锥行星齿轮，半轴齿轮，全浮式半轴和整体式桥壳的强度进行校核以及对支撑轴承进行了寿命校核。本文还是采用传统的锥齿轮作为商用车的主减速器。 关键词：商用车，驱动桥，主减速器，螺旋锥齿轮
THE DESIGNING OF BUSINESS AUTOMOBILE REAR DRIVE AXLES ABSTRACT Drive axle is one of automobile four important assemblies. Its performance directly influence on the entire automobile, especially for the heavy truck. When using the big power engine with the big driving torque to satisfy the need of high speed, heavy-loaded, high efficiency, high benefit. Today heavy truck must exploit the high driven efficiency single reduction final drive axle. Becoming the heavy traditional designing method of the drive axle: first, make up the main parts structure and the key designing parameters; then reference to the similar driving axle structure, decide the entire designing project; finally check the strength of the axle drive bevel pinion, bevel gear wheel, the differential planetary pinion, differential side gear, full-floating axle shaft and the banjo axle housing, and the life expection of carrier bearing. The designing takes spiral bevel gear as the gear type of business automobile’ final drive. KEY WORDS: business automobile, drive axle, final drive , spiral bevel gear
毕业设计(论文)--重型载货汽车驱动桥设计
毕业设计（论文）--重型载货汽车驱动桥设计 毕业设计任务书 一、毕业设计原始资料 发动机最大功率及转速：206kw/2400r/min； 发动机最大扭矩：N.m／ r／min 装载质量：20870kg； 总质量：kg； 二、毕业设计任务及要求 1．查阅相关资料，对国内外低速载货汽车驱动桥发展状况进行分析，撰写开题报告。 2．低速载货汽车驱动桥的工作分析，完成驱动桥结构方案拟定。 3．低速载货汽车驱动桥整体设计。 4．完成主减速器设计、差速器设计、半轴的设计，进行主要零件计算及强度校核。 5．写出设计计算说明书一份。 6．并完成各非标准零件图和整机的装配图。 三、毕业设计工作量 1．设计说明书 毕业设计说明书应包括下列内容：设计说明书的字数应在0000字以上，采用A4纸
2．查阅参考文献 查阅文献10篇以上，其中查阅与课题有关的外文文献2篇以上，并将其中的1篇文献的摘要的原文和译文（不少于3000汉字）附在附录中。 3．设计图纸 毕业设计图纸应符合国家有关制图标准，正确体现设计意图，图面整洁，布置匀称，尺寸标注齐全，字体端正，线型规范。图纸全部由计算机绘制。 序号图纸内容规格比例 1 装配图1张0号2零件图3张2号 四、毕业设计进度安排 序号起止日期设计内容 1 3月 1日～3月14日调查研究，收集资料，总体设计，方案论证 2 3月15日～3月31日撰写开题报告，开题答辩 3 4月 1日～4月20日部件、零件设计计算阶段编写设计计算说明书 5 5月11日～5月23日绘制图纸 6 5 月24日～ 5月30日毕业设计答辩7 5月31日～ 6月6日毕业设计整改 六、审批意见 1．教研室意见： 教研室主任签名： 年月日 2．学院意见： 教学院长签名： 年月日
汽车车桥设计
YC1090货车驱动桥的设计 汽车设计课程设计说明 书 题目：汽车驱动桥的设计 姓名：张华生 学号：2009094643020 专业名称：车辆工程 指导教师：伍强 日期：2011.11.28-2011.12.04
盐城工学院本科生毕业设计说明书2007 一主减速器设计 主减速器是汽车传动系中减小转速、增大扭矩的主要部件，它是依靠齿数少的锥齿轮带动齿数多的锥齿轮。对发动机纵置的汽车，其主减速器还利用锥齿轮传动以改变动力方向。由于汽车在各种道路上行使时，其驱动轮上要求必须具有一定的驱动力矩和转速，在动力向左右驱动轮分流的差速器之前设置一个主减速器后，便可使主减速器前面的传动部件如变速器、万向传动装置等所传递的扭矩减小，从而可使其尺寸及质量减小、操纵省力。 驱动桥中主减速器、差速器设计应满足如下基本要求： a）所选择的主减速比应能保证汽车既有最佳的动力性和燃料经济性。 b）外型尺寸要小，保证有必要的离地间隙；齿轮其它传动件工作平稳，噪音小。 c）在各种转速和载荷下具有高的传动效率；与悬架导向机构与动协调。 d）在保证足够的强度、刚度条件下，应力求质量小，以改善汽车平顺性。 e）结构简单，加工工艺性好，制造容易，拆装、调整方便。 3.1 主减速器结构方案分析 主减速器的结构形式主要是根据齿轮类型、减速形式的不同而不同。 3.1.1 螺旋锥齿轮传动 图3-1螺旋锥齿轮传动 按齿轮副结构型式分，主减速器的齿轮传动主要有螺旋锥齿轮式传动、双曲面齿轮式传动、圆柱齿轮式传动（又可分为轴线固定式齿轮传动和轴线旋转式齿轮传动即行星齿轮式传动）和蜗杆蜗轮式传动等形式。 在发动机横置的汽车驱动桥上，主减速器往往采用简单的斜齿圆柱齿轮；在发动机纵置的汽车驱动桥上，主减速器往往采用圆锥齿轮式传动或准双曲面齿轮式传动。 为了减少驱动桥的外轮廓尺寸，主减速器中基本不用直齿圆锥齿轮而采用螺旋锥齿轮。因为螺旋锥齿轮不发生根切（齿轮加工中产生轮齿根部切薄现象，致使齿
驱动桥设计说明书
设计题目：桑塔纳志俊驱动桥设计 姓名付晶 学院交通学院 专业机械设计制造及其自动化 班级11级5班 学号20112814601 指导教师孙宏图王昕彦
4. 驱动桥设计 (1) 4.1 确定驱动桥的结构形式 (1) 4.2 主减速器和差速器齿轮主要参数的选择与计算 (5) 4.2.1 主减速器齿轮主要参数的选择 (5) 4.2.2 直齿锥齿轮差速器齿轮基本参数 (5) 4.3 齿轮的结构设计、图样及技术要求 (7) 4.3.1 齿轮的结构设计 (7) 4.3.2 齿轮的图样及技术要求 (13)
4. 驱动桥设计 4.1 确定驱动桥的结构形式 4.1.1驱动桥的功能 驱动桥处于动力传动系的末端，其基本功能是增大由传动轴或变速器传来的转矩，并将动力合理的分配给左、右驱动轮，另外还承受作用于路面和车架或车身之间的垂直立、纵向力和横向力。驱动桥一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳等组成。 4.1.2驱动桥的分类： 驱动桥分非断开式（整体式）---用于非独立悬架 断开式---用于独立悬架 非断开式（整体式）驱动桥 定义：非断开式驱动桥也称为整体式 驱动桥，其半轴套管与主减速器壳均与轴壳刚性地相连一个整体梁，因而两侧的半轴和驱动轮相关地摆动，通过弹性元件与车架相连。它由驱动桥壳1，主减速器，差速器和半轴组成。 优点：结构简单，成本低，制造工艺性好，维修和调整易行，工作可靠。 用途：广泛载货汽车、客车、多数越野车、部分轿车用于上。
断开式驱动桥 定义：驱动桥采用独立悬架，即主减速器壳固定在车架上，两侧的半轴和驱动轮能在横向平面相对于车体有相对运动的则称为断开式驱动桥。为了与独立悬架相配合，将主减速器壳固定在车架（或车身）上，驱动桥壳分段并通过铰链连接，或除主减速器壳外不再有驱动桥壳的其它部分。为了适应驱动轮独立上下跳动的需要，差速器与车轮之间的半轴各段之间用万向节连接。 优点：可以增加最小离地间隙，减少部分簧下质量，减少车轮和车桥上的动载两半轴相互独立，抗侧滑能力强可使独立悬架导向机构设计合理，提高操纵稳定性 缺点：结构复杂，成本高 用途：多用于轻、小型越野车和轿车 4.1.3驱动桥的组成 驱动桥由主减速器、差速器、半轴及桥壳组成。 主减速器 1）主减速器一般用来改变传动方向，降低转速，增大扭矩，保证汽车有足够的驱动力和适当的速皮。主减速器类型较多，有单级、双级、双速、轮边减速器等。 单级主减速器由一对减速齿轮实现减速的装置，称为单级减速器。其结构简单，重量轻，东风BQl090型等轻、中型载重汽车上应用广泛。 2）双级主减速器对一些载重较大的载重汽车，要求较大的减速比，用单级主减速器传动，则从动齿轮的直径就必须增大，会影响驱动桥的离地间隙，所以采用两次减速。通常称为双级减速器。双级减速器有两组减速齿轮，实现两次减速增扭。
汽车设计课设驱动桥设计
汽车设计课程设计说明书 题目：BJ130驱动桥部分设计验算与校核 姓名： 学号： 专业名称：车辆工程 指导教师： 目录 一、课程设计任务书 (1) 二、总体结构设计 (2) 三、主减速器部分设计 (2) 1、主减速器齿轮计算载荷的确定 (2) 2、锥齿轮主要参数选择 (4) 3、主减速器强度计算 (5) 四、差速器部分设计 (6) 1、差速器主参数选择 (6) 2、差速器齿轮强度计算 (7) 五、半轴部分设计 (8) 1、半轴计算转矩Tφ及杆部直径 (8) 2、受最大牵引力时强度计算 (9) 3、制动时强度计算 (9) 4、半轴花键计算 (9) 六、驱动桥壳设计 (10) 1、桥壳的静弯曲应力计算 (10) 2、在不平路面冲击载荷作用下的桥壳强度计算 (11) 3、汽车以最大牵引力行驶时的桥壳强度计算 (11) 4、汽车紧急制动时的桥壳强度计算 (12)
5、汽车受最大侧向力时的桥壳强度计算 (12) 七、参考书目 (14) 八、课程设计感想 (15)
一、课程设计任务书 1、题目 《BJ130驱动桥部分设计验算与校核》 2、设计内容及要求 （1）主减速器部分包括：主减速器齿轮的受载情况；锥齿轮主要参数选择；主减速器强度计算；齿轮的弯曲强度、接触强度计算。 （2）差速器：齿轮的主要参数；差速器齿轮强度的校核；行星齿轮齿数和半轴齿轮齿数的确定。 （3）半轴部分强度计算：当受最大牵引力时的强度；制动时强度计算。 （4）驱动桥强度计算：①桥壳的静弯曲应力 ②不平路载下的桥壳强度 ③最大牵引力时的桥壳强度 ④紧急制动时的桥壳强度 ⑤最大侧向力时的桥壳强度 3、主要技术参数 轴距L=2800mm 轴荷分配：满载时前后轴载1340/2735(kg) 发动机最大功率：80ps n：3800-4000n/min 发动机最大转矩17.5kg﹒m n：2200-2500n/min 传动比：i1=7.00； i0=5.833 轮毂总成和制动器总成的总重：g k=274kg
4吨轻型载货汽车驱动桥的设计
任务书 学生姓名系部专业、班级 指导教师姓名职称从事 专业 是否外聘□是√否 题目名称4吨轻型载货汽车驱动桥设计 一、设计（论文）目的、意义 汽车驱动桥是汽车的主要部件之一，其基本功用是增大由传动轴或变速器传来的转矩，再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承载车身之间的铅垂力、纵向力、横向力及其力矩。驱动桥质量、性能的好坏直接影响整车的安全性、经济性、舒适性、可靠性。要求所设计的驱动桥结构合理，绘制的图纸格式规范，图面质量好，撰写的设计说明书内容完整，格式规范。设计能使学生综合运用所学专业知识，熟练CAD绘图技能。 二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法） 设计内容： 1.选题的背景、目的及意义； 2.4吨轻型载货汽车后驱动桥的总体结构设计； 3.主减速器总成的设计； 4.差速器的设计； 5.半轴的设计； 6.桥壳的设计。 技术要求： 驱动形式：4×2； 总质量：4195kg； 装载质量：2500kg； 发动机最大功率：74kw； 发动机最大转矩：184N*m； 最高车速：115km//h； 变速器传动比：6； 最小转弯半径：12.5； 要求：单级主减速器； 生产纲领：成批生产。
三、设计（论文）完成后应提交的成果 CAD绘制驱动桥装配图、零件图折合0号图纸3张以上，设计说明书15000字以上。 四、设计（论文）进度安排 （1）知识准备、调研、收集资料、完成开题报告第1～2周（2.28～3.11） （2）整理资料、提出问题、撰写设计说明书草稿、绘制装配草图第3～5周（3.14～4.1） （3）理论联系实际分析问题、解决问题，进行驱动桥的总体结构设计，主减速器总成的设计，差速器的设计，半轴的设计，桥壳的设计，CAD绘制部分图纸等内容，中期检查第6～8周（4.4～4.22）（4）改进完成设计，改进完成设计说明书，指导教师审核，学生修改第9～12周(4.25～5.20) （5）评阅教师评阅、学生修改第13周（5.23～5.27） （6）毕业设计预答辩第14周（5.30～6.3） （7）毕业设计修改第15～16周（6.6～6.17） （8）毕业设计答辩第17周（6.20～6.24） 五、主要参考资料 1.徐灏主编.《新编机械设计师手册》.机械工业出版社 2.陈立德主编.《机械设计基础》.高等教育出版社 3.王宝玺主编.《汽车制造工艺学》（3）.机械工业出版社，2007.5 4.陈秀宁，施高义编.《机械设计课程设计》.浙江大学出版社 5.刘惟信主编.《汽车设计》.清华大学出版社， 6.李硕根，杨兴骏编.《互换性与技术测量》.中国计量出版社 7.汽车构造、汽车理论、汽车设计书籍 8.轻型载货汽车驱动桥资料 9.网络资源，超星数字图书馆 10.近几年相关专业CNKI网络期刊等 六、备注 指导教师签字： 年月日教研室主任签字： 年月日
汽车驱动桥设计
汽车驱动桥设计 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
车辆工程专业课程设计 学院机电工程学院班级 12级车辆工程 姓名黄扬显学号 成绩指导老师卢隆辉 设计课题某型轻型货车驱动桥设计 2015 年 11 月 15 日 整车性能参数（已知） 驱动形式： 6×2后轮 轴距： 3800mm 轮距前/后： 1750/1586mm 整备质量 4310kg 额定载质量： 5000kg 空载时前轴分配轴荷45%，满载时前轴分配轴荷26% 前悬/后悬： 1270/1915mm 最高车速： 110km/h 最大爬坡度： 35% 长宽高： 6985 、2330、 2350 发动机型号： YC4E140—20 最大功率： 3000rmp 最大转矩： 380N·m/1200～1400mm 变速器传动比： 倒档传动比： 轮胎规格：—20 离地间隙： >280mm
1总体设计 驱动桥处于动力传动系的末端，其基本功能是增大由传动轴或变速器传来的转矩,并将动力合理地分配给左、右驱动轮，另外还承受作用于路面和车架或车身之间的垂直力力和横向力。驱动桥一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳等组成。 驱动桥设计应当满足如下基本要求： 1)所选择的主减速比应能保证汽车具有最佳的动力性和燃料经济性。 2)外形尺寸要小，保证有必要的离地间隙。 3)齿轮及其它传动件工作平稳，噪声小。 4)在各种转速和载荷下具有高的传动效率。
5)在保证足够的强度、刚度条件下，应力求质量小，尤其是簧下质量应尽量小，以改善汽车平顺性。 6)与悬架导向机构运动协调，对于转向驱动桥，还应与转向机构运动协调。 7)结构简单，加工工艺性好，制造容易，拆装，调整方便。 非断开式驱动桥 普通非断开式驱动桥，由于结构简单、造价低廉、工作可靠，广泛用在各种载货汽车、客车和公共汽车上，在多数的越野汽车和部分轿车上也采用这种结构。他们的具体结构、特别是桥壳结构虽然各不相同，但是有一个共同特点，即桥壳是一根支承在左右驱动车轮上的刚性空心梁，齿轮及半轴等传动部件安装在其中。这时整个驱动桥、驱动车轮及部分传动轴均属于簧下质量，汽车簧下质量较大，这是它的一个缺点。 驱动桥的轮廓尺寸主要取决于主减速器的型式。在汽车轮胎尺寸和驱动桥下的最小离地间隙已经确定的情况下，也就限定了主减速器从动齿轮直径的尺寸。在给定速比的条件下，如果单级主减速器不能满足离地间隙要求，可该用双级结构。在双级主减速器中，通常把两级减速器齿轮放在一个主减速器壳体内，也可以将第二级减速齿轮作为轮边减速器。对于轮边减速器：越野汽车为了提高离地间隙，可以将一对圆柱齿轮构成的轮边减速器的主动齿轮置于其从动齿轮的垂直上方；公共汽车为了降低汽车的质心高度和车厢地板高度，以提高稳定性和乘客上下车的方便，可将轮边减速器的主动齿轮置于其从动齿轮的垂直下方；有些双层公共汽车为了进一步降低车厢地板高度，在采用圆柱齿轮轮边减速器的同时，将主减速器及差速器总成也移到一个驱动车轮的旁边。 断开式驱动桥 断开式驱动桥区别于非断开式驱动桥的明显特点在于前者没有一个连接左右驱动车轮的刚性整体外壳或梁。断开式驱动桥的桥壳是分段的，并且彼此之间可以做相对运动，所以这种桥称为断开式的。另外，它又总是与独立悬挂相匹配，故又称为独立悬挂驱动桥。这种桥的中段，主减速器及差速器等是悬置在车架横粱或车厢底板上，或与脊梁式车架相联。主减速器、差速器与传动轴及一部分驱动车轮传动装置的质量均为簧上质量。两侧的驱动车轮由于采用独立悬挂则可以彼此致立地相对于车架或车厢作上下摆动，相应地就要求驱动车轮的传动装置及其外壳或套管作相应摆动。 2 主减速器设计 主减速器是汽车传动系中减小转速、增大扭矩的主要部件，它是依靠齿数少的锥齿轮带动齿数多的锥齿轮。对发动机纵置的汽车，其主减速器还利用锥齿轮传动以改变动力方向。由于汽车在各种道路上行使时，其驱动轮上要求必须具有一定的驱动力矩和转速，在动力向左右驱动轮分流的差速器之前设置一个主减速器后，便可使主减速器前面