毕业设计论文重型载货汽车驱动桥设计.docx
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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13月1日~3月14日调查研究,收集资料,总体设计,方案论证23月15日~3月31日撰写开题报告,开题答辩34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55月11日~5月23日绘制图纸65月24日~5月30日毕业设计答辩75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
摘要1
Abstract1
前言3
1.驱动桥结构方案拟定5
2.主减速器设计9
2.1主减速器的齿轮类型9
2.2主减速器的基本参数选择与设计9
比的确定9
器齿轮计算载荷的确定9
器齿轮基本参数的选择12
器圆弧齿轮的强度计算17
主减速器齿轮的材料及热处理23
主减速器轴承的计算24
3.差速器设计31
3.1差速器的结构形式31
3.2对称式圆锥行星齿轮差速器的结构31
3.3对称式圆锥行星齿轮差速器的设计31
齿轮的基本参数选择31
3.4差速器齿轮的几何尺寸计算与强度计算34
3.5差速器齿轮主要进行弯曲强度计算36
4.半轴的设计38
4.1全浮式半轴39
4.2全浮式半轴计算载荷的确定40
4.3全浮式半轴的杆部直径的初选40
4.4全浮式半轴的强度计算41
键的强度计算41
半轴的结构设计及材料与热处理42
4.5驱动桥可壳设计43
壳结构选择43
4.6驱动桥壳的作用43
4.7使用SolidWorksSimulation进行分析44
5结论48
参考文献49
摘要
载重汽车后桥(驱动桥)作为汽车四大总成之一,它承载着载重汽车的满载荷负重及地面经车轮、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;后桥(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。
汽车驱动桥结构型式和设计参数除对汽车的可靠性与耐久性有重要影响外,也对汽车的行驶性能如动力性、经济性、平顺性、通过性、机动性和操动稳定性等有直接影响。
另外,载重汽车驱动桥在汽车的各种总成中也是涵盖机械零件、部件等品种最多的大总成。
例如,驱动桥包含主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置(半轴及轮边减速器)、桥壳和各种齿轮。
由上述可见,汽车驱动桥设计涉及的机械零部件及元件的品种极为广泛,对这些零部件、元件及总成的制造也几乎要涉及到所有的现代机械制造工艺。
当采用大功率发动机输出较大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后桥。
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,半轴齿轮和全浮式半轴强度进行校核以及对支承轴承进行了寿命校核。
本设计有以下两大难题,一是将发动机输出扭矩通过万向传动轴将动力传递到后轮子上,达到更好的车轮牵引力与转向力的有效发挥,从而提高载重汽车的行驶能力。
二是差速器向两边半轴传递动力的同时,允许两边半轴以不同的转速旋转,满足两边车轮尽可能以纯滚动的形式做不等距行驶,减少轮胎与地面的摩擦。
本设计具有以下优点:
由于采用的是中央单级减速驱动桥,使得整个后桥的结构以及制造工艺简单,从而大大的降低了制造成本。
而且,弧齿锥齿轮的单级主减速器提高了后桥的传动效率,提高了传动的可靠性。
本设计的最大特点是:
主减速器不是采用传统的双曲面锥齿轮,而是采用弧齿锥齿轮。
弧齿锥齿轮与其他的齿轮相比,具有工作平稳,噪音和振动小的优点,并且它的传动效率可高达99%。
关键词:
载重汽车;后桥;单级减速桥;弧齿锥齿轮
Abstract
TruckafterthebridgedrivenBridgeasavehicleoneofthefourtrains,carryingafullloadofthetruckloadandgroundbythewheels,chassisandbody-bearerforthesuspensionofthevertical,verticaledge,Thehorizontalforceandtorque,andtheimpactload;afterthebridgeDriveBridgealsoconveytransmissionofthebiggesttorque,thebridgealsobearashellcounterproductivetorque.Cardriverandthestructureofthebridgedesignparametersinadditiontothereliabilityanddurabilityofthecarwithimportantinfluence,butalsoontheperformanceofmotorvehiclessuchasthedrivingforceofeconomy,ridethrough,maneuverabilityandstabilityactuatorHasadirectimpact.Inaddition,thetruckdriverbridgeintheassemblyofmotorvehiclesisalsocoveredvariousmechanicalparts,components,sub-assembly,andotherspeciesuptothegreatassembly.Forexample,thedriveincludesthemainbridgereducer,differential,thegearwheeldriveaxleandwheel-reducer,shellandallkindsofgearBridge.Visiblefromabove,thecardriverinvolvedinbridgedesignmechanicalpartsandcomponentsoftheverywidevarietyoftheseparts,componentsandassemblymanufacturingtodesigntoalmostallthemodernmachinerymanufacturingprocess.
Whenalargehigh-powerenginetorqueoutputtomeetthecurrenttruckfast,dependablehigh-efficiency,cost-effectivewhennecessary,mustbewithanefficientandreliablerearaxle.Therefore,theefficientuseoftransmissionslowdowninsingle-stagedriverbridgehasbecomeaheavyvehicleofthefuturedevelopmentdirection.Referencetothetraditionalpaper-drivenapproachtothedesignofthebridgethetruckdriverbridgedesign.Thisarticlefirsttoidentifythemaincomponentsofthestructureofthemaindesignparametersandthenrefertoasimilardrivethebridgestructure,identifieddesignprogrammes;Finally,theowners,drivenbevelgear,Coneplanetarygeardifferential,axlegear,thewholefloating-Axleandtheoverallstrengthoftheshell-bridgetocheckbearingsandbearingtheschoollife.
Thisdesignhasthefollowingtwoproblems,Firstwillbetheenginetorqueoutputtoforcethroughuniversaldriveshaftafterthetransfertothewheels,toachievebettertractionandsteeringwheeloftheeffectiveplay,therebyenhancingthetrucktrafficcapacity.Thesecondisthedifferentialtotransferpoweronbothsidesoftheaxleatthesametime,allowingbothsidesaxlewithadifferentrotationspeed,thewheelasmuchaspossibletosatisfybothsidesintheformofpurerollingfornotmovingequidistanttoreducethetyrefrictionwiththeground.
Thisdesignhasthefollowingadvantages:
Becausethecentralslowdowninsingle-stagedriverBridge,thebridgeaftermakingthewholestructureissimple,simplemanufacturingprocess,thusgreatlyreducingmanufacturingcosts.Inaddition,thespiralbevelgearreducersingle-stagemainbridgeincreasedafterthetransmissionefficiency,improvedtransmissionreliability.
Themostimportantfeatureofthisdesignis:
Lordreducerisnotaconventionaldouble-bevelgearsurface,butaspiralbevelgear.Spiralbevelgearandothergearcomparedwiththesmoothwork,noiseandvibrationonthemerits,anditstransmissionefficiencycanbeashighas99%.
Keyword;truck;rearaxle;singlereductionfinaldrive;Spiralbevelgear
前言
随着中国汽车的迅猛发展,重型汽车进入高速增长的时期,作为四大总成之一车桥的需求量也逐步攀升,驱动桥技术也已呈现出单级化发展的趋势,这就对其发展提出了更高的要求。
它承载着重型汽车的满载荷负重及地面经车轮、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;后桥(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。
汽车驱动桥结构型式和设计参数除对汽车的可靠性与耐久性有重要影响外,也对汽车的行驶性能如动力性、经济性、平顺性、通过性、机动性和操作稳定性等有直接影响。
另外,载重汽车驱动桥在汽车的各种总成中也是涵盖机械零件、部件、分总成等的品种最多的大总成。
例如,驱动桥包含主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置(半轴及轮边减速器)、桥壳和齿轮。
因此汽车驱动桥设计涉及的机械零部件及元件的品种极为广泛,对这些零部件、元件及总成的制造也几乎要涉及到所有的现代机械制造工艺。
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,从驱动桥主要部件的结构形式和设计参数、影响驱动桥整体性能的几大因素以及国内外研究发展现状、趋势入手,在结合大量参考文献的基础上,制定出总体设计方案,对主、从动锥齿轮,差速器圆锥行星齿轮,半轴齿轮,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强度校核。
其最大特点是:
采用中央单级减速驱动桥,使整个后桥的结构和制造工艺变得简单,从而大大降低了制造成本。
主减速器不是采用传统的双曲面锥齿轮,而是采用弧齿锥齿轮。
与其他的齿轮相比,弧齿锥齿轮的单级主减速器提高了后桥的传动效率,提高了传动的可靠性。
具有工作平稳,噪音和振动小的优点。
然而本设计中存在着两大难题,一是将发动机输出扭矩通过万向传动轴将动力传递到后桥车轮,达到更好的车轮牵引力与转向力的有效发挥,从而提高载重汽车的行驶能力。
二是差速器向两边半轴传递动力的同时,允许两边半轴以不同的转速旋转,满足两边车轮尽可能以纯滚动的形式作不等距行驶,减少轮胎与地面的摩擦。
设计出适合本课题的驱动桥,汽车传动系的总任务是传递发动机的动力,使之适应于汽车行驶的需要。
在一般汽车的机械式传动中,有了变速器还不能完全解决发动机特性与汽车行驶要求间的矛盾和结构布置上的问题。
因此,要想使汽车驱动桥的设计合理,首先必须选好传动系的总传动比,并恰当地将它分配给变速器和驱动桥。
研制出适合中国国情、包括道路条件和经济条件的车辆,将大大推动汽车产业的发展和社会经济的提高。
针对重型汽车驱动桥发展趋势及影响驱动桥整体性能等诸因素的研究,对重型汽车驱动后桥的设计具有理论指导意义。
汽车的驱动桥(后桥)位于传动系的末端。
其基本功用是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,使其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承载式车身之间的铅垂力,纵向力和横向力,以及制动力矩和反作用力矩等。
在一般的汽车结构中,驱动桥由主减速器又称主传动轮,差速器,驱动车轮的传动装置及桥壳等部件组成。
针对各种不同类型和用途的汽车,正确地确定上述机件的结构形式并成功地将它们组合成一个整体――驱动桥,便是整个设计首先该解决的问题。
对于重型载货汽车来说,要传递的转矩较乘用车、客车以及轻型商用车都要大得多,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。
设计后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。
驱动桥结归为断开驱动桥断开驱动桥两类当驱动车轮独悬时应该选用断开驱动桥称为独悬驱动桥;当驱动车轮用独悬时则应该选用断开驱动桥称为独悬驱动桥独悬驱动桥结较杂,车驶平顺
设计出适合本课题的驱动桥。
汽车传动系的总任务是传递发动机的动力,使之适应于汽车行驶的需要。
在一般汽车的机械式传动中,有了变速器还不能完全解决发动机特性与汽车行驶要求间的矛盾和结构布置上的问题。
因此,要想使汽车驱动桥的设计合理,首先必须选好传动系的总传动比,并恰当地将它分配给变速器和驱动桥。
非断开式驱动桥的桥壳,相当于受力复杂的空心梁,它要求有足够的强度和刚度,同时还要尽量的减轻其重量。
所选择的减速器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。
对载货汽车,由于它们有时会遇到坎坷不平的坏路面,要求它们的驱动桥有足够的离地间隙,以满足汽车在通过性方面的要求。
驱动桥的噪声主要来自齿轮及其他传动机件。
提高它们的加工精度、装配精度,增强齿轮的支承刚度,是降低驱动桥工作噪声的有效措施。
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,从而改善汽车行驶的平顺性。
设计出重型载货汽车的驱动桥,包括主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置及桥壳等部件,配合其他同组同学,协调设计车辆的整体设计。
使设计出的产品使用方便,材料使用最少,经济性能最高。
提高汽车的技术水平,使其使用性能更好,更安全,更可靠,更经济,更舒适,更机动,更方便,动力性更好,污染更少。
改善汽车的经济效果,调整汽车在产品系列中的档次,以便改善其市场竞争地位并获得更大的经济效益。
1.驱动桥结构方案拟定
本课题设计的课题是32吨级的后驱动桥,要设计这样一个级别的驱动桥,一般选用非断开式驱动桥与非独立悬挂相适应。
该种形式的驱动桥是一根支撑在左右驱动车轮的钢性空心梁,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。
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,尤其是与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。
驱动桥的结构型式按齐总体布置来说共有三种,即普通的非断开式驱动桥,带有摆动半轴的非断开式驱动桥和断开式驱动桥。
图1-1驱动桥的总体布置型式简图
a普通非断开式驱动桥;b带有摆动半轴的非断开式驱动桥;c断开式驱动桥
驱动桥的质量及其悬挂质量与非悬挂质量的分配,驱动桥总成结构的复杂程度以及其工作特性等,依上述形式的不同有较大差异。
(一)非断开式驱动桥
图1-2非断开式驱动桥
.车轮
普通非断开式驱动桥,如图1-2,由于其结构简单、造价低廉、工作可靠,最广泛地用在各种载货汽车、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。
它的具体结构是桥壳是一根支承在左、右驱动车轮上的刚性空心梁,而齿轮主减速器、差速器及半轴等所有的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与汽车的非悬挂质量,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。
采用单级主减速器代替双级主减速器,可大大地减小驱动桥的质量。
此外,用高强度的球墨铸铁代替普通的可锻铸铁来铸造主减速器壳,也可以达到减小质量并改进铸造用钢铁冲压-焊接的整体式桥壳及钢管扩制的整体式桥壳,均可显著地减轻驱动桥的质量。
(二)断开式驱动桥
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,它又总是与独立悬架相匹配,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梁或车厢底板上,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独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。
所以断开式驱动桥也称为“带有摆动半轴的驱动桥”。
图2-3断开式驱动桥
1.主减速器2.半轴3.螺旋弹簧4.减震器5.车轮6.摆臂7.摆臂轴
汽车悬挂总成的类型及其弹性元件与减振装置的工作特性是决定汽车行驶平顺性的主要因素,因汽车簧下部分质量的大小,对其平顺性也有显著的影响。
断开式驱动的簧下质量较小,又与独立悬架相配合,致使驱动车轮与地面的接触情况及对各种地形的适应性比较好,由此可大大地减小汽车在不平路面上行驶时的振动和车厢倾斜;提高汽车的行驶平顺性和平均行驶速度;减小车轮和车桥上的动载荷及零件的损坏,提高其可靠性及使用寿命。
但是,由于断开式驱动桥及与其相配的独立悬挂的结构复杂,故这种结构主要见于对行驶平顺性要求较高的一部分及一些越野汽车上,且后者多属于轻型以下的越野汽车或多桥驱动的重型越野汽车。
(三)多桥驱动的布置
为了提高装载量和通过性,有些重型汽车及全部中型以上的越野汽车都是采用多桥驱动,常采用4×4、6×6、8×8等驱动型式。
在多桥驱动的情况下,动力经分动器传给各驱动桥的方式有两种。
相应这两种动力传递方式,多桥驱动汽车各驱动桥的布置型式分为非贯通式与贯通式。
前者为了把动力经分动器传给各驱动桥,需分别由分动器经各驱动桥自己专用的传动轴传递动力,这样不仅使传动轴的数量增多,且造成各驱动桥的零件特别是桥壳、半轴等主要零件不能通用。
而对8×8汽车来说,这种非贯通式驱动桥就更不适宜,也难与布置了。
为了解决此问题,现代多桥驱动汽车都是采用贯通式驱动桥的布置型式。
在贯通式驱动桥的布置中,各桥的传动轴布置在同一纵向铅垂平面内,并且各驱动桥分别用自己的传动轴与分动器直接联接,而是位于分动器前面的或后面的各相邻两桥的传动轴,是串联布置的。
汽车前后两端的驱动桥(第一、第四桥)的动力,是经分动器并贯通中间桥(分别穿过第二、第三桥)而传递的。
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- 毕业设计 论文 重型 载货 汽车 驱动 设计