1、本科生毕业设计（论文）I毕业设计( 论文)驱动桥主减速器设计说明书本科生毕业设计（论文）II摘 要本次毕业设计的题目是中型货车驱动桥设计。驱动桥是汽车传动系统的重要组成部件,其位于传动系的末端，其功用是增大由传动轴或变速器传来的转矩，将其传给驱动轮并使其具有差速功能. 所以中型专用汽车驱动桥设计有着实际的意义。在本次设计中，根据当今驱动桥的发展情况确定了驱动桥各部件的设计方案。其中根据本次设计的车型为中型汽车，所以主减速器的形式采用双级主减速器；而差速器则采用目前被广泛应用的对称式锥齿轮差速器；其半轴为全浮式支撑。在本次设计中完成了对主减速器、差速器、半轴、桥壳及轴承的设计计算及校核。并通过以
2、上计算满足了驱动桥的各项功能。此外本设计还应用了较为先进的设计手段，如用 MATLAB 进行计算编程和用 CAXA 软件绘图。本设计保持了驱动桥有足够的强度、刚度和足够的使用寿命，以及足够的其他性能。并且在本次设计中力求做到零件通用化和标准化。关键词：驱动桥、主减速器、差速器、半轴、桥壳本科生毕业设计（论文）IIIAbstractThe graduation project is the subject of a medium goods vehicle driver in the design of the bridge. Bridge drive vehicle drive system
3、is an important component parts, its function is increasing drive shaft or transmission came from the torque, and its transmission to a driving wheel differential function. So medium-sized private car driver has a practical bridge design Significance.In the design of the bridge under the current dri
4、ve the development of the driver identified the components of the bridge design. According to the design of this model for the medium-sized cars, so the main reducer in the form of a two-stage main reducer, and the current differential is being widely used symmetric bevel gear differential; its axle
5、 for the whole floating - Support. In the completion of the design of the main reducer, differential and axle, bearings and the bridge shell calculation and design verification. Through the above calculation and the drive to meet the various functions of the bridge. In addition the design of a more
6、advanced design tools, such as MATLAB calculated using CAXA software programming and graphics.This design has maintained a drive axle have sufficient strength, stiffness and sufficient life, and enough other properties. And in this design-to-common and standardized components.Key words：Drive Bridge,
7、 the main reducer, differential and axle, Shell Bridge本科生毕业设计（论文）IV目 录第 1 章 绪 论 .11.1 驱动桥简介 .11.2 驱动桥设计的基本要求 .1第 2 章 驱动桥主减速器设计 .32.1 主减速器简介 .32.2 主减速器形式的选择 .32.3 主减速器锥齿轮的选择 .42.3 主减速器齿轮的支承 .52.4 主减速器轴承的预紧 .62.5 锥齿轮啮合的调整 .72.7 润 滑 .72.8 双曲面锥齿轮的设计 .82.8.1 主减速比的确定 .82.8.2 主减速器齿轮计算载荷的确定 .82.8.3 主减速器齿轮基本
8、参数的选择 .92.8.4 有关双曲面锥齿轮设计计算方法及公式 .122.8.5 主减速器双曲面齿轮的强度计算 .202.9 主减速齿轮的材料及热处理 .22第 3 章 差速器的设计 .233.1 差速器的功用 .233.2 差速器结构形式的选择 .233.3 差速器齿轮的基本参数选择 .253.4 差速器强度计算 .263.5 差速器直齿圆锥齿轮参数 .27第 4 章 车轮传动装置的设计 .294.1 车轮传动装置的功用 .294.2 半轴支承型式 .294.3 全浮式半轴计算载荷的确定 .294.4 半轴的强度计算 .294.5 全浮式半轴杆部直径的初选 .30本科生毕业设计（论文）V4.
9、6 半轴的结构设计及材料与热处理 .31第 5 章 驱动桥壳设计 .325.1 驱动桥壳的功用和设计要求 .325.2 驱动桥壳结构方案分析 .325.3 汽车以最大牵引力行驶时的桥壳强度计算 .33第 6 章 轴承的寿命计算 .356.1 主减速器轴承的计算 .356.2 轴承载荷的计算 .376.3 主动齿轮轴承寿命计算 .37结论 .39参考文献 .40致谢 .41附 录 1.42附录 2.47本科生毕业设计（论文）1第 1 章 绪 论1.1 驱动桥简介驱动桥是汽车传动系的重要组成部分，它位于传动系的末端，一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和桥壳等组成。其功用是：将万向传动装置传来的发
10、动机转矩通过主减速器、差速器、半轴等传到驱动车轮，实现降低转速、增大转矩；通过主减速器圆锥齿轮副改变转矩的传递方向；通过差速器实现两侧车轮差速的作用，保证内、外车轮以不同的转速转向；承受作用于路面和车架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。驱动桥分断开式和非断开式两类。断开式驱动桥-为了提高汽车行驶平顺性和通过性，有些轿车和越野车全部或部分驱动轮采用独立悬架，即将两侧的驱动轮分别用弹性悬架与车架相联系，两轮可彼此独立地相对于车架上下跳动，于此相应，主减速壳固定在车架上。驱动桥壳应制成分段并通过铰链连接，这种驱动桥称为断开式驱动桥。非断开式驱动桥-整个驱动桥通过弹性悬架
11、与车架连接，由于半轴套管与主减速器壳是刚性连成一体的，因而两侧的半轴和驱动轮不可能在横向平面内做相对运动。故称这种驱动桥为非断开式驱动桥，亦称为整体式驱动桥。本次设计为中型货车驱动桥设计。由于非断开式驱动桥与断开式驱动桥相比，其结构简单、成本低、工作可靠，维修和调整方面也很简单，驱动车轮又采用非独立式悬架，所以本次设计采用非断开式驱动桥。1.2 驱动桥设计的基本要求驱动桥设计的是否合理直接关系到汽车使用性能的好坏。因此，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，以满足通过性要求。3） 齿轮及
12、其他传动件工作平稳，噪声小。4） 在各种载荷和转速工况下，具有较高的传动效率。5） 保证足够的强度和刚度条件下，尽可能降低质量，尤其是簧下质量，以减少不平路面的冲击载荷，提高汽车的行驶平顺性。本科生毕业设计（论文）26）结构应尽量简单，维护方便机件工艺性好制造容易。 本科生毕业设计（论文）3第 2 章 驱动桥主减速器设计2.1 主减速器简介主减速器的功用是将传动轴输入的转矩增大并相应降低转速，以及当发动机纵置时具有改变转矩旋转方向的作用。主减速器的齿轮主要有螺旋锥齿轮、双曲面齿轮、圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形式。主减速器一般根据所采用的齿轮型式、主动和从动齿轮的装置方法以及减速型式的不同而互异。2.
13、2 主减速器形式的选择为了满足不同的使用要求，主减速器的形式也不同。按参加减速传动的齿轮副数目可分为单级主减速器和双级主减速器。单级主减速器多采用一对弧齿锥齿轮或双曲面齿轮传动，广泛应用于主传动比 7 的汽车上。乘用车、质量较小0i的商用车都采用单级主减速器，它具有结构简单、质量小、尺寸紧凑、制造成本低等优点；双级主减速器是由两级齿轮减速组成的主减速器，第一级是锥齿轮、第二级是圆柱齿轮传动，与单级主减速器相比，保证有足够的离地间隙同时可得较大的传动比， 一般为 712。 0i双级主减速器的布置方案：双级主减速器有多种结构方案：第一级为锥齿轮，第二级为圆柱齿轮（a） ；第一级为锥齿轮，第二级为行
14、星齿轮(b)；第一级为行星齿轮，第二级为锥齿轮；第一级为圆柱齿轮，第二级为锥齿轮(c)。本科生毕业设计（论文）4图 2.1 主减速器齿轮的支撑形式2.3 主减速器锥齿轮的选择如图 2-1 所示，为双曲面齿轮传动的主、从动齿轮的轴线相互垂直但不相交。主动齿轮轴线相对从动齿轮轴线在空间偏移一定距离 ，这个距离称为偏移距。E由于 的存在，使主动齿轮螺旋角 大于从动齿轮的螺旋角 。根据啮合面上法E12向力相等，可求出主、从动齿轮圆周力之比 / = / 式中的 、 分1F21cos1F2别为主、从动齿轮的圆周力； 、 分别为主、从动齿轮的螺旋角。 （螺旋角是12指在锥齿轮节锥表面展开图上的齿线任意一点
15、的切线与该点和节锥顶点连线之A间的夹角） 。图 2.2 主减速器齿轮传动形式双曲面齿轮的传动比为 = / = / （ 为双曲面齿轮si02Fr12cos1rsi0传动比； 、 分别为主、从动轮平均分度圆半径； 、 为主从动齿轮圆周1r2 F2力） 。螺旋齿轮的传动比 = / ，令 = / ,则 = 。由于 大Li02r1K2cs1si0KL1于 ，所以系数 大于 1，一般为 1.251.50。2K本科生毕业设计（论文）5这说明：1）当双曲面齿轮与螺旋锥齿轮尺寸相同时，双曲面齿轮有更大的传动比。2）当传动比一定时，从动齿轮尺寸相同时，双曲面主动齿轮比相应的螺旋锥齿轮有较大的直径，较高的齿轮强度以
16、及较大的主动齿轮轴和轴承刚度。 3）当传动比一定时，主动齿轮尺寸相同时，双曲面齿轮从动齿轮直径比相应的螺旋锥齿轮较小，因而有较大的离地间隙4）在工作工程中，双曲面齿轮副不仅存在沿齿高方向的侧向滑动，而且还有沿齿长方向的纵向滑动。纵向滑动可以改变论齿的磨合过程，使其具有更高的运转平稳性。5）由于存在偏移距，双曲面齿轮副使其主动齿轮的螺旋角大于从动齿轮的螺旋角，这样同时啮合的齿数多，重合度较大，不仅提高了传动平稳性，而且使齿轮的弯曲强度提高约 30%。6）双曲面齿轮传动的主动齿轮直径和螺旋角都很大，所以相啮合齿轮的当量曲率半径较相应的螺旋锥齿轮大，其结果使齿面的接触强度提高。7）双曲面齿轮主动齿轮
17、的螺旋角变大，则不产生根切的最小齿数可减少，所以选用较少的齿数，有利于增加传动比。8）双曲面齿轮的主动齿轮较大，加工时所需刀盘刀顶距较大。因而切削刃寿命较长。9）双曲面主动齿轮轴布置在从动齿轮的中心上方，便于多轴驱动桥的贯通，增大传动轴的离地高度。但是，双曲面齿轮也存在以下的缺点；1）沿齿长方向纵向滑动也会使摩擦损失增加，降低传动效率。双曲面齿轮副传动效率约为 96%，螺旋锥齿轮的传动效率约为 99%。2）齿面间的压力和摩擦功可能导致油膜破坏和齿面烧结咬死，即抗胶合能力降低。3）双曲面主动齿轮具有较大的轴向力，使其轴承的负荷较大。4）双曲面齿轮传动必须采用可改善油膜强度和防刮伤添加剂的特种润滑油，螺旋锥齿轮传动用普通润滑油即可。双曲面齿轮有一系列的优点，所以本次设计采用双曲面齿轮传动。2.3 主减速器齿轮的支承现代汽车中主减速器主动锥齿轮支承有两种形式：悬臂式和跨置式支承。如
