1、 CHANGSHA UNIVERSITY OF SCIENCE bridge driver; main reducer; differential; axis; drive axle CSU1110 型中型载重汽车底盘驱动桥设计目录1 绪论 .11.1 课题研究的背景与目的 11.2 国内外研究状况 11.2.1 结构趋势 .11.2.2 技术趋势 .21.3 课题研究方法 21.4 论文构成及研究内容 .22 驱动桥的整体设计 .32.1 概述 32.2 驱动桥总成的结构型式分析 43 主减速器的设计 .63.1 主减速器的结构型式 63.1.1 主减速器齿轮的选择 .63.1.2 主减速器
2、主动锥齿轮的支承型式及安置方法 73.1.3 主减速器从动锥齿轮的支承型式及安置方法 83.1.4 主减速器的减速型式 83.2 主减速器的基本参数的选择与计算 113.2.1 主减速器齿轮的基本参数 113.2.2 主减速器齿轮计算载荷的确定 133.2.3 双曲面齿轮的几何尺寸计算 143.2.4 双曲面齿轮强度计算 233.2.5 主减速器齿轮的材料及热处理 263.3 主减速器轴承的计算 263.3.1 作用在主减速器上主动齿轮上的力 263.3.2 齿轮轴承载荷 273.4 主减速器的润滑 30CSU1110 型中型载重汽车底盘驱动桥设计4 差速器的设计 .314.1 差速器的选择
3、314.2 对称式圆锥行星齿轮差速器 314.2.1 对称式圆锥行星齿轮差速器的结构 314.2.2 对称式圆锥行星齿轮差速器的设计 314.2.3 差速器强度计算 355 半轴的设计 .375.1 全浮式半轴设计计算 375.2 全浮式半轴的强度计算 386 驱动桥壳设计 .406.1 驱动桥壳的结构型式 406.2 驱动桥壳的受力分析及强度计算 407 驱动桥的结构元件 .467.1 支承轴承的预紧 467.2 锥齿轮啮合调整 467.3 润滑 468 总结 .48参考文献 .49致谢 .50CSU1110 型中型载重汽车底盘驱动桥设计第 1 页 共 50 页1 绪论1.1 课题研究的背景
4、与目的中吨位载重汽车在我国有非常广泛的应用，随着我国公路条件的改善和汽车平均行驶速度的提高，对中型载重汽车的整体性能要求也随之提高，故而对其驱动桥的性能也提出了更高的要求。为了提高汽车运输效率，改善目前载货汽车普遍存在动力性不足，燃油经济性差的状况，提高货车的安全性和可靠性，我们进行了中吨位货车底盘设计。在底盘系统中，我负责的是驱动桥的设计。本设计的驱动桥具有结构简单、制造工艺性好、成本低的特点，与同类车型相比较，还具有最佳动力性和燃油经济性。本设计的主减速器合理的解决了左右驱动车轮的轮距的分配、齿轮和传动部件工作之间的啮合。本设计的主要内容就是对主减速器、差速器、半轴、驱动桥壳等主要零部件的
5、设计计算，以及对驱动桥的强度和结构的设计，使其满足现代中型载重汽车适应高速工况的要求。1.2 国内外研究状况就目前的国内外情况来看，现代汽车驱动桥主减速器广泛采用格里森或奥利康制的螺旋锥齿轮和双曲面齿轮，差速器最常见的是普通对称式圆锥行星齿轮差速器，其结构简单、工作稳定、造价低，最广泛地用于各型汽车。乘用车一般采用断开式驱动桥，货车一般采用非断开式驱动桥。主要有以下两种趋势：1.2.1 结构趋势过去，单级桥因为桥包尺寸大，离地间隙小，导致通过性较差，应用范围相对较小，但是现在公路状况已经得到了显著改善，重型汽车使用条件对通过性的要求降低。这种情况下，单级桥的劣势得以忽略，而其优势不断突出，所以
6、在公路运输中的应用范围肯定越来越广。随着中国公路建设水平的不断提高，公路运输车辆正向大吨位、多轴化、大马力方向发展，使得重型车桥总成也向传动效率高的单级减速方向发展。 “未来单级桥的使用比例肯定会越来越高” 。单级驱动桥结构简单，机械传动效率高，易损件少，可靠性高。CSU1110 型中型载重汽车底盘驱动桥设计第 2 页 共 50 页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.有关专家预测,未来我国的重型车桥产品中 75%的驱动桥将是单级驱动桥.1.2.2 技术趋势“从国际趋势看，车桥向轻量化发展是必然” ，只是由于国内卡车超载现象严重，车桥
7、不得不越做越大。现在出口的车桥都是在国内不能进入市场的产品。其实， “车桥厂家都盼望限制超载的国家法规尽快出台，因为向轻量化发展，材料节省，可以降低成本。 ” 在噪声方面，国内重型车桥跟国外的差距较大，今后需要在这方面有所提高。造成车桥噪声的主要因素在于齿轮精度不够，所以，车桥齿轮要向高强度、高精度方向发展。总体而言，现在重型汽车向节能、环保、舒适等方面发展的趋势，要求重型车桥要轻量化、大扭矩、低噪声、宽速比、寿命长和低生产成本。1.3 课题研究方法为了课题研究的需要，我在车辆实验室进行了汽车驱动桥的拆装实验。熟悉驱动桥的零件如主减速器、差速器、行星齿轮和驱动桥壳等的结构、尺寸，掌握它们的工作
8、原理；再查阅资料书来决定中型载重汽车底盘驱动桥主要尺寸的选定和工作方式的选取。通过计算和构画草图来验证所取数据是否适合，从而使所设计的驱动桥性能最佳。1.4 论文构成及研究内容本论文主要介绍的是驱动桥设计，由驱动桥的结构组成、功用、及设计要求讲起，结合分析了驱动桥总成的结构型式及布置方法，较好的介绍了驱动桥主要、零部件的各种结构型式与设计计算方法。研究内容主要有主减速器的设计计算、差速器的设计计算、半轴的设计计算、驱动桥壳的设计计算及选型及结构元件的强度、结构设计。CSU1110 型中型载重汽车底盘驱动桥设计第 3 页 共 50 页2 驱动桥的整体设计2.1 概述驱动桥处于传动系的末端，其基本
9、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的铅垂力、纵向力和横向力。它要保证当变速器处于最高挡时，在良好的路面上有足够的牵引力以克服行驶阻力和获得汽车最大的速度，这主要取决于驱动桥的传动比。虽然在汽车的整体设计时，从整车性能出发决定驱动桥的传动比，但是用什么形式的驱动桥、什么结构的主减速器和差速器等在驱动桥设计中要具体考虑。决大多数的发动机在汽车上是纵置的，为了使扭矩传给车轮，驱动桥必须改变扭矩的方向，同时根据车辆的具体要求解决左右扭矩的分配。整体式驱动桥一方面需要承担汽
10、车的载荷；另一方面车轮上的作用力以及传递扭矩所产生的作用力矩都要由驱动桥承担，所以驱动桥的零件必须具有足够的强度和刚度，以保证机件的可靠工作。驱动桥还必须满足通过性和平顺性的要求 1。在一般的确汽车结构中，驱动桥包括主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置和桥壳等组成。它们应具有足够的强度和寿命、良好的工艺、合适的材料和热处理等。对零件应进行良好的润滑并减少系统的振动和噪音等 2。驱动桥的结构型式虽然可以各不相同，但在使用中对它们的基本要求却是一致的，其基本要求可以归纳为 2：1) 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油经济性。2) 外行尺寸要小，保证有必要的离地间隙。
11、CSU1110 型中型载重汽车底盘驱动桥设计第 4 页 共 50 页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相协调。7) 结构简单，加工工艺性好，制造有、容易，拆装、调整方便。8) 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。9) 驱动桥总成及零部件的设计应能满足零件的标准化，部件的通用化和产品的系列化及汽车变型的要求。2.2
12、驱动桥总成的结构型式分析在选择驱动桥总成的结构型式时，应当从所设计汽车的类型及使用、生产条件出发，并和所设计汽车的其他部件，尤其是悬架的结构型式与特性相适应，以共同保证整个汽车预期使用性能的实现。驱动桥的总成的结构型式，按其总体布置来说有三种：普通的非断开式驱动桥、带有摆动半轴的非断开式驱动桥合和断开式驱动桥 3。驱动桥的结构形式与驱动车轮的悬架形式密切相关。当车轮采用非独立悬架时，驱动桥应为非断开式（或称为整体式） ，即驱动桥是一根连接左右驱动车轮的刚性空心梁，而主减速器、差速器及车轮传动装置（由左、右半轴组成）都装在它里面。当采用独立悬架时，为保证运动协调，驱动桥应为断开式。这种驱动桥无刚
13、性的整体外壳，主减速器及其壳体装在车架或车身上，两侧驱动车轮则与车架或车身作弹性联系，并可彼此独立地分别相对于车架或车身作上下摆动，车轮传动装置采用万向传动机构。为了防止运动干涉，应采用花键轴或一种允许两轴能有适量轴向移动的万向传动机构。非断开式驱动桥的桥壳是一跟支承在左右驱动车论上的刚性空心梁，而主减速器、差速器及半轴等传动机件都装在其中。这时，整个驱动桥和驱动车轮的质量以及传动轴的部分质量都是属于汽车的非悬挂质量，使汽车的非悬挂质量较大，这是普通非断开式驱动桥的一个缺点。整个驱动桥通过弹性悬架与车架连接。非断开式驱动桥的整个驱动桥和驱动车轮的质量以及传动轴的部分质量都是属于汽车的非悬挂质量
14、。因此，在汽车的平顺性、操纵稳定性和通过性等方面不如断开式驱动桥。但是断开式驱动桥CSU1110 型中型载重汽车底盘驱动桥设计第 5 页 共 50 页结构简单、制造工艺性好、成本低、工作可靠、维修调整容易，因而广泛用在各种载货汽车、客车及多数的越野汽车和部分轿车上。从外观上看，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。断开式驱动桥结构比较复杂，成本较高，但它大大地增加了离地间隔；减小了簧下质量，从而改善了行驶平顺性，提高了汽车的平均车速；减小了汽车在行驶时作用于车轮和车桥上的动载荷，提高了零部件的使用寿命；由于驱动车轮与地面的接触情况及对各
15、种地形的适应性较好，大大增强了车轮的抗侧滑能力；与之相配合的独立悬架导向机构设计得合理，可增加汽车的不足转向效应，提高汽车的操纵稳定性。由于断开式驱动桥及与之相匹配的独立悬架的结构复杂，故这种驱动桥在轿车和高通过性的越野汽车上应用相当广泛 3。参考以前设计示例，货车一般采用非断开整体式驱动桥。因此本设计同样采用非断开式驱动桥 4（如图 2-1 所示） 。 图 2-1 非断开整体式驱动桥CSU1110 型中型载重汽车底盘驱动桥设计第 6 页 共 50 页3 主减速器的设计3.1 主减速器的结构型式3.1.1 主减速器齿轮的选择在现代汽车的驱动桥上，应用最广泛的主减速齿轮型式是“格里森”制或“奥利
16、康”制螺旋锥齿轮和双曲线齿轮。当发动机纵向布置时，主减速器要将从变速器传来的转矩转化成直角以改变方向，通常采用螺旋锥齿轮或双曲面齿轮。当主减速比 i2 时，选用螺旋锥齿轮比较好。当 2i4.5 时，螺旋锥齿轮和双曲面齿轮都可选用。本设计中主减速比为 4.44，故选用准双曲面齿轮 2。这是因为与螺旋锥齿轮相比，准双曲面齿轮不仅齿轮的工作平稳性更好，齿轮的弯曲强度和接触强度更高，还具有主动齿轮的轴线可相对从动齿轮轴线偏移的特点。当主动锥齿轮轴线向下偏移时，在保证一定离地间隙情况下，可降低主动锥齿轮和传动轴的位置，因而使车身和整个重心降低，还有利于提高汽车行驶稳定性。但是，准双曲面齿轮工作时，齿轮间
17、有较大的相对滑动，且齿面间压力较大，齿面油膜易被破坏。为减少摩擦，提高效率，必须采用含防刮伤添加剂的双曲面齿轮油 2 4。1) 双曲面齿轮与螺旋锥齿轮尺寸相同时，双曲面齿轮传动有更大的传动比。2) 当传动比一定，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，较高的轮齿强度以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，双曲面从动齿轮直径比相应的螺旋锥齿轮为小，因而有较大的离地间隙。4) 双曲面主动齿轮布置在从动齿轮中心上方，便于实现多轴驱动桥的贯通，增大传动轴的离地高度。布置在从动齿轮下方可降低万向传动轴的高度，有利于降低桥车车CSU1110 型中
18、型载重汽车底盘驱动桥设计第 7 页 共 50 页身高度，并且减少车身地板中部凸起通道的高度。由于双曲面齿轮具有一系列的优点，因而它比螺旋锥齿轮应用更广泛 3。表 3-1 准双曲面齿轮和锥齿轮的对比 1特点 准双曲面齿轮 锥齿轮运转平稳性 优 良弯曲强度 提高 30% 较低接触强度 高 较低抗胶合能力 较差 强滑动速度 大 小传动效率 96% 98%对安装误差的敏感度 取决于支撑刚度和刀盘直径轴承负荷 小齿轮的轴向力大 小齿轮的轴向力小润滑油 专用润滑油 普通润滑油3.1.2 主减速器主动锥齿轮的支承型式及安置方法主减速器中必须保证主、从动齿轮具有良好的啮合状况，才能使它们很好的工作。齿轮的正确
19、啮合，除与齿轮的加工质量、装配调整及轴承、主减速器壳体的刚度有关以外，还与齿轮的支承刚度密度相关。主减速器主动锥齿轮的支承型式有悬臂式支承和跨置式支承。跨置式支承（如图3-1） ，它的特点是在锥齿轮两端均有轴承支撑，这样可以大大增加支承刚度，又使轴承的负荷减少，齿轮啮合条件改善，并且有利于整车的布置。悬臂式支承结构简单，支承刚度相对差一些，通常用于传递转矩较小的轿车、轻货车的单级主件速器及许多双级主减速器中 2。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,由于跨置式支承增设了导向轴承支座，使主减速壳的结构复杂，加工成本高，有时因空间有限布置不下或时齿轮拆装困难。通过分析，悬臂式支承也可
20、以满足其支承刚度的要求，因此此设计我采用的是结构简单、布置方便及成本较低的悬臂式支承。CSU1110 型中型载重汽车底盘驱动桥设计第 8 页 共 50 页图 3-1 主动锥齿轮的跨置式支承其中 l=124mm,a=74mm,b=50mm。3.1.3 主减速器从动锥齿轮的支承型式及安置方法主减速器从动锥齿轮的支承刚度依轴承的型式、支承间的距离和载荷在轴承之间的分布即载荷离两端轴承支承中心的距离 c 和 d 之比例而定。为了增强支承刚度，支承间的距离（c d）应尽量缩小。然而，为了使从动锥齿轮背面的支承凸缘有足够的位置设置增强筋及增强支承的稳定性，距离（c d）应不小于从动锥齿轮节圆直径的70%。
21、为了使载荷能尽量均匀分布在两个轴承上，并且让出位置来加强从动锥齿轮连接凸缘的刚度，应尽量使尺寸 c 不小于尺寸 d3。所设计的中型货车主减速器从动锥齿轮采用无辐式结构并以细牙螺钉以精度高的紧配合固定在主减速器壳的突缘上，能增强刚度 4。图 3-2 从动锥齿轮的跨置式支承 3.1.4 主减速器的减速型式主减速器结构种类：A.按参加减速传动的齿轮副数目分,有单级式主减速器和双级式主减速器 5。B. 按主减速器主传动比挡数分,有单速式和3-3 齿轮传动机构的变速原理1-主动轴；2-主动齿轮；3-从动齿轮；4-从动轴；5-车轮CSU1110 型中型载重汽车底盘驱动桥设计第 9 页 共 50 页双速式.
22、前者的传动比是固定的,后者有两个传动比供驾驶员选择,以适应不同行驶条件的需要。C. 按齿轮副结构形式分,有圆柱齿轮式、圆锥齿轮和准双曲面齿轮式 3。 主减速器型式的选择主要是取决于动力性、燃油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型式等。由于单级主减速器具有结构简单、体积及质量小且制造成本低等优点，因此，广泛用于主减速比 i0 为4.44，故选用单级主减速器（见图 3-4） 2。单级主减速器的结构型式，尤其是其齿轮的支承型式和拆装方法，与桥壳的结构型式密切相关。根据桥壳结构型式，本设计采用整体式桥壳的单级主减速器。主动和从动齿轮之间必须有正确的相对位置，
23、方能使两齿轮啮合传动时冲击噪声较轻，并且齿轮沿其长度方向磨损较均匀。为此，在结构上一方面要使主动和从动锥齿轮有足够的支承刚度，使其在传动过程中不至于发生较大变形而影响正常啮合；另一方面应有必要的啮合调整装置 1。为保证主动锥齿轮有足够的支承刚度，主动锥齿轮用悬臂式支承。环状的从动锥齿轮连接在差速器壳上，且差速器则用两个圆锥滚子轴承支承在主减速器壳的塞孔中。在主动锥齿轮的背面，装有支承螺柱，以限制从动锥齿轮过度变形而影响齿轮正常工作。装配时，支承螺柱与从动锥齿轮端面之间的间隙为 0.30.5mm。装配主减速器时，圆锥滚子轴承应有一定的预紧。目的是为了减少在锥齿轮传动过程中产生的轴向力所引起的齿轮
24、的轴向位移，以提高轴的支撑刚度，以保证锥齿轮的正常啮合。但不能过紧，若过紧则传动效率低，且加速轴承磨损。为调整圆锥滚子轴承的预紧度，在两轴承座之间的隔离套的一端装有一组厚度不同的调整垫片。如发现过紧，则增加垫片厚度，反之减少厚度，传动叉形凸缘到扭矩为 1.01.5Nm 为适合，支承差速器的圆锥滚子轴承的预紧度靠拧动两端调整螺母调整。调整时应用手转动从动锥齿轮，使轴承滚子处于正确的位置，调整后，应能以 1.52.5Nm 转动差速器组件。应指出：圆锥滚子轴承的预紧度调整必须在齿轮啮合调整之前进行。为减小驱动桥的外廓尺寸，目前主减速器基本不用圆锥齿轮，当选定车轮的规格后，驱动桥的中间部分在的高度上的
25、尺寸 H，对上将影响车身的地板高度，对下决定了汽车的最小离地间隙。间隙太小将使驱动桥易与地面凸起的障碍物碰撞，减低了汽车的CSU1110 型中型载重汽车底盘驱动桥设计第 10 页 共 50 页通过性。而驱动桥的 H 尺寸主要取决于主减速器从动锥齿轮的直径的大小，因此在主传动比一定的条件下，从动齿轮的直径需保证足够的汽车最小离地间隙 3 5。图 3-4 单级主减速器故本设计采用准双曲面锥齿轮式单级主减速器（见图 3-5）。CSU1110 型中型载重汽车底盘驱动桥设计第 11 页 共 50 页图 3-5 准双曲面锥齿轮式单级主减速器3.2 主减速器的基本参数的选择与计算3.2.1 主减速器齿轮的基
26、本参数主减速器锥齿轮主要有主、从动锥齿轮齿数 Z1 和 Z2、从动锥齿轮大端分度圆直径和端面摸数 、主、从锥齿轮齿面宽 F、双曲面齿轮副的偏移距 E、中点螺旋角 、2dsm 法向压力角 等 3 6。1、主、从动齿轮齿数的选择选择主、从动锥齿轮齿数应该考虑如下因素：1) 为了使磨合均匀，Z 1、Z 2 之间应避免有公约数。2) 为了得到理想的齿轮重合度和高的轮齿弯曲强度，主、从动齿轮齿数之和应不小于40。3) 为了啮合平稳、噪音小和具有高的疲劳强度，对于货车主动齿轮数不少于 6 个。4) 当 较大时，则尽量使 Z1 取得少些，以便得到满意的离地间隙。0i5) 对于不同的主传动比，Z 1 和 Z2
27、 应有适宜的搭配。取 Z1=9 ，Z 2=402、从动锥齿轮节圆直径及端面模数的选择 3 7（3-1）32cdTK式中：从动锥齿轮大端节圆直径，mm；2d直径系数，取 =13-16； =15K2dK2dTc 主减速器从动齿轮的计算转矩；T c=13569.2 mN=357.7744mm2从动锥齿轮节圆直径 选定，端面模数可按 m= / Z2 计算，并用下式进行计算校核dd3（3-2）3cmsTK模数系数 =0.3-0.4；取 =0.375mKmCSU1110 型中型载重汽车底盘驱动桥设计第 12 页 共 50 页=8.944 mmsm经过附录后面的齿轮参数优化设计 取 =360mm , =9m
28、m2dsm3、主、从动齿轮齿面宽 F 的选择齿面宽 F 过大和过小，都会降低齿轮的强度和寿命。齿面宽过大，不但不能提高齿轮的强度和耐久性，还会给制造带来困难。另外，齿面宽过大会引起装配空间的减小 8。对于汽车工业，主减速器圆弧齿锥齿轮推荐采用 3且 2215.0dFsmF102所以初步取 =55.8mm，取 =55mm 能有效减小主减速器的体积。由于双曲面齿轮的几何特性，双曲面齿轮小齿轮齿面宽比大齿轮齿面宽大 10%左右。故取 。F5.60%)1(24、双曲面小齿轮偏移距和偏移方向的选择在双曲面齿轮传动中，小齿轮中心线对大齿轮中心线的偏移距 E 的大小和偏移方向是该传动的主要参数。选择 E 值
29、时应考虑到：E 值过大，将导致齿面纵向滑动的增大，从而引起齿面的早期磨损或擦伤；E 值过小，则不能充分发挥双曲面齿轮的特点。在双曲面齿轮传动中，小齿轮中心线对大齿轮中心线的偏移距 E 的大小和偏移方向是该传动的主要参数。选择 E 值时应考虑到：E 值过大，将导致齿面纵向滑动的增大，从而引起齿面的早期磨损或擦伤；E 值过小，则不能充分发挥双曲面齿轮的特点 1。E ，取 22%01.0AD， 且），（ 401.2D在本设计中，双曲面齿轮的偏移方向为下偏移，即主动齿轮的螺旋方向总是左旋，从动齿轮的螺旋方向为右旋。5、螺旋角 的选择选择齿轮的螺旋角时，应考虑它对齿面（或纵向）叠系数 mF、齿轮强度和轴
30、向力的大小的影响。螺旋角应足够大，以使 mF 不大于 1.25。格里森制齿轮推荐用下面的公式预选主动齿轮螺旋角 1 2（3-3）2121905dEZooCSU1110 型中型载重汽车底盘驱动桥设计第 13 页 共 50 页经过计算取 =45o 从动齿轮螺旋角18230o6、螺旋方向的选择主动齿轮的螺旋方向为左旋，即向齿轮的背面看去，齿轮的旋转方向为顺时针。从动齿轮的螺旋方向为右旋，即向齿轮的背面看去，齿轮的旋转方向为逆时针 10。7、法向压力角 的选择在车辆驱动桥主减速器的格里森制双曲面齿轮传动中，载货汽车选用 =2230的平均压力角。法向压力角 大将增大齿轮强度，减少齿轮不产生根切的最小齿数
31、，小齿轮法向压力角大，易使重合系数下降。3.2.2 主减速器齿轮计算载荷的确定1、按发动机最大转矩和传动系最低档传动比确定从动锥齿轮计算转矩 2（3-4）nKiTToLej max式中：发动最大转矩， ，已知 =539 ；maxeTNmaxeN由发动机至所计算的主减速器从动齿轮之间的传动系最低档传动比；Li=27.97201igT传动系上述传动部分的传动效率，取 =0.9； T由于猛接合离合器而产生冲击载荷时的超载系数，对于一般载货汽车、矿用汽oK车和越野汽车以及液力传动及自动变速器的各类汽车取 =1；oKN该汽车的驱动桥数目，n=1=13569.2jeTmN2、按驱动轮打滑扭矩确定从动锥齿轮
32、计算扭矩 2（3-5）LBrjiG2式中：汽车满载时一个驱动桥给水平地面的最大负荷(对于后驱动桥来说,应考虑到汽2GCSU1110 型中型载重汽车底盘驱动桥设计第 14 页 共 50 页车最大加速度时的负荷增量)，N； =73206N； 2G轮胎对地面的附着系数，对于安装一般轮胎的公路用汽车，取 =0.85； 主减速器从动齿轮到车轮之间的传动效率， =1；LB LB主减速器从动齿轮到车轮之间的传动比， =1；i i车轮的滚动半径，m； =0.487m；r r=30303.62jTN主减速器从动齿轮的计算转矩 Tj=min ， ， 所以 Tj=13569.2jejTmN由主减速器从动齿轮的计算转
33、矩可以求出主减速器主动齿轮的计算转矩 2（3-6）goji式中： 传动系的主减速比 =4.44oi主减速器的传动效率 =0.96gg= 3216.97zTmN3.2.3 双曲面齿轮的几何尺寸计算表 3-2 双曲面齿轮的几何尺寸 2序号名称 计算说明 结果1 小齿轮齿数 1z 92 大齿轮齿数 2 403第一项计算值和第二项计算值的比值0.2254 大齿轮齿面宽 F555 小齿轮轴线偏移距 E406 大齿轮分度圆直径 2d360CSU1110 型中型载重汽车底盘驱动桥设计第 15 页 共 50 页7 刀盘名义直径 dr 152.48 小齿轮螺旋角的预选值 1459 1正切值 tg 110 初选大
34、轮分锥角余切 32.coti 0.27续表 3-211 2i 的正弦值 sin i2 0.962912大齿轮在齿面宽中点处的分度圆半径0.1462mR153.521413大、小螺旋角的正弦值 5sin 0.250914 i的余弦值 cos i 0.96815 初定小轮扩大系数 13941.218916 小轮中点分度圆 234.542317小齿轮在齿面宽中点处的分度圆半径1651mR42.103318齿轮收缩系数 TR；当Z112 时，TR=0.02（1） ；0.2.RT 1.2419近似计算公法线 kk 在大轮轴线上的投影 170610.700920大轮轴线在小轮回转平面内偏置角正切 95tg
35、0.065499 0.072049 0.06669421 角余弦值 cos 1.021432 1.002592 1.002221622 角正弦值 sin 0.065359 0.071863 0.066546223大轮轴线在小轮回转平面内偏置角3.8078668 4.120983 3.815634CSU1110 型中型载重汽车底盘驱动桥设计第 16 页 共 50 页24初算大轮回转平面内偏置角正弦1275sin20.242625 0.0.240842 0.24230025 2 角正切 tg 0.250098 0.248146 0.0.24974226 初算小轮分锥角正切 25tan10.2614
36、58 0.189600 0.266460续表 3-227 1 角余弦 cos 10.967478 0.960532 0.96628528第一次校正螺旋角差值 2的正弦274sin0.250781 0.250738 0.25075429 2角余弦 cos 2 0.968034 0.968055 0.96805130第一次校正螺旋角正切8915tan1.000260 1.000387 1.00039931 扩大系数的修正量 302-0.000065 -0.000097 -0.00008532大轮扩大系数的修正量的换算量1-0.000015 -0.000022 -0.00001933校正后大轮偏置角
37、的正弦值324sin10.242626 0. 240844 0.24230134 1 正切 tan 10.250096 0.248148 0.24974335校正后小轮偏置角的正弦角342tan10. 261480 0.289597 0.26645836 小齿轮节锥角 114.469755 16.150876 14.92027237 1角的余弦 cos0. 967344 0.960533 0.96628538第二次校正螺旋角差值 2的正弦37sin10.250781 0.250740 0.25075639 1 1 14.516685 14.521303 14.522224CSU1110 型中型
38、载重汽车底盘驱动桥设计第 17 页 共 50 页40 1的余弦 cos 1 0.968044 0.968054 0.96805041第二次校正螺旋角差值 1 的正弦38405tan11 1 142小齿轮中点螺旋角 1，应与 8 项预选值接近1 45 45 45续表 3-243 1 的余弦 cos 10.707107 0.707107 0.70710744 确定大轮的螺旋角 394230.486114 30.478693 30.47777645 2 的余弦 cos 2 0.861839 0.861818 0.86182646 2 的正切 tan 2 0.588487 0.588544 0.598
39、852347 大轮分锥角的余切 3cot20.269384 0.298380 0.27464248 大齿轮节锥角 274.942837 73.385949 74.64280149 2 的正弦 sin0.965579 0.958252 0.96429450 2 的余弦 cos 20.260111 0.285923 0.226483651 37143.516426 43.829720 43.56929252 502590.21385 536.93250 579.6846053 两被锥之和 1633.73027 580.76222 623.2538954大轮锥距在螺旋线中点切线方向上投影492137
40、.02737 138.07168 168.7847855小轮锥距在螺旋线中点切线方向上投影 351117.67925 107.01873 115.62104CSU1110 型中型载重汽车底盘驱动桥设计第 18 页 共 50 页56 极限齿形角正切负值 534641tan00.058451 0.044351 0.05595357 01 的余弦 - 013.352315 2.539469 3.20236258 cos 0.998296 0.999018 0.99843859 51640.0013432 0.001012 0.001284续表 3-260 52640.000058 0.000052
41、0.00005561 16125.278 14476.255 15864.11362 6140.001199 0.002145 0.00136163 20590.002601 0.003168 0.00264664 634158.21338 129.87879 152.5090765 齿线曲率半径 58dr158.49398 130.00645 152.2523666 比较值 670.961551 1.172250 1.000969767 ;5033.10.059589 0.77568 7;4148.94590 0.25747469 右60371.02396970R 圆心至轴线交叉点的距离51
42、49mz 42.013607CSU1110 型中型载重汽车底盘驱动桥设计第 19 页 共 50 页71大齿轮节锥顶点至小齿轮轴线的距离：“”表示节锥顶点越过了小齿轮的轴线；“”表示节锥顶点在大齿轮轮体与小齿轮轴线之间70412z 0.14980472在节平面内大齿轮齿面宽中点锥距4912mA159.205958续表 3-273 大齿轮节锥距 4965.0186.66506374 72327.45910575hgm：大齿轮在齿面宽中点处的工作齿高；k：齿高系数4518.gmh 12.56932676 7620.59285377 4590.52604378齿轮两侧压力角总和此为平均压力角两倍i45
43、79 sin i 0.70710780 平均压力角 278i 22.581 cos i0.92388082 tan 2i 0.414214CSU1110 型中型载重汽车底盘驱动桥设计第 20 页 共 50 页83 8271.26997984双重收缩齿齿根角总和（单位：分） 31056D335.27440485 大齿轮齿高系数 aK0.17086 851.b 0.9887大齿轮齿面宽中点处的齿顶高72mh 2.13678588 05.86212.367939续表 3-289大齿轮齿面宽中点处的齿根高 7234256.99664990 sin 0.01657991 大齿轮齿根角 728342 27
44、8.27775592 sin 2 0.08086093 大齿轮的齿顶高 907482h 2.59202794 大齿轮的齿根高 2 14.58828295 C：径向间隙 05.71.0C1.93539996 大齿轮齿全高 943h 17.18030997 大齿轮齿工作高 6g 15.24491698 大齿轮的面锥角 802 75.59274599 sin 02 0.968552100 cos 0.248813CSU1110 型中型载重汽车底盘驱动桥设计第 21 页 共 50 页101 大齿轮的根锥角 91482R 70.004801102 sin 0.939721103 cos 2R 0.341
45、941104 cot 0.363875105 大齿轮外圆直径 65.0932d 361.372924106大轮大端分度圆中线至轴线交叉点的距离7449.285766续表 3-2107大齿轮外缘至小齿轮轴线的距离4931062x 46.786290108大圆顶圆齿顶高与分度圆处齿高之差870.518996109大端分度圆处与齿根处高之差10291.0.537877110大齿轮面锥顶点至小齿轮轴线的距离870z 0.369192111大齿轮根锥顶点至小齿轮轴线的距离19R 0.687641112 0472168.809051113修正小齿轮轴线在大轮回转面偏置角正弦15sin 0.23695411
46、4 23co0.971521115 14tan 0.243900116 03si 0.332203CSU1110 型中型载重汽车底盘驱动桥设计第 22 页 共 50 页117 小齿轮的面锥角 01 19.402531118 cos 0.943208119 tan 01 0.352205120 39527.549810121小齿轮面锥顶点至齿轮轴线的距离1400G1.984878续表 3-2122 69738tan 左0.189787123 ; cos 10.746182 0.982463124 ;cos右12313.539761 0.972208125 ; cos67114.482259 0.
47、996942126 右右 80.073835 0.441113127 右右12431.010548128 右左 687149.496067129 右1250.946101130 7427.748743131小齿轮外缘至大齿轮轴线的距离右12693080B174.821134132 127427.831771133 小齿轮轮齿前缘至大 右1265938iB122.236343CSU1110 型中型载重汽车底盘驱动桥设计第 23 页 共 50 页齿轮轴线距离134 132176.806012135 小齿轮外圆直径 5.0490d 124.543923136 127164.314298137在大轮回转平面内偏置角正弦 365si
