轿车驱动桥设计课程设计,过程以及计算

精品设计

中南大学

驱动桥

课程设计说明书

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目录

一、课程设计题目分析----------------------------------3

二、主减速器设计--------------------------------------4（一）减速器的结构形式---------------------------------------------4 （二）主减速器的基本参数选择与设计计算---------------------------- -5 （三）主减速器锥齿轮的主要参数选择----------------------------- ----7（四）主减速器锥齿轮的材料------------------------------------ ----10（五）主减速器圆弧齿螺旋锥齿轮的强度计算--------------------- -----11（六）主减速器轴承计算及选择------------------------- -------------13 三、差速器的设计-------------------------------------18（一）差速器结构形式选择----------------------------- -------------19（二）差速器参数确定--------------------------------- -------------20 （三）差速器直齿锥齿轮的几何尺寸计算------------------ ------------22（四）差速器直齿锥齿轮的强度计算---------------------- ------------23四、半轴的设计---------------------------------------24 （一）半轴型式-----------------------------------------------------24 （二）半轴参数设计及计算-------------------------------------------25 （三）半轴花键的强度计算-------------------------------------------28 （四）半轴其他主要参数的选择---------------------------------------28 （五）半轴的结构设计及材料与热处理---------------------------------29五、桥壳及桥壳附件设计-------------------------------29（一）驱动桥壳结构方案选择-------------------- ---------------------30 （二）驱动桥壳强度计算--------------------------------------------------------------------32（三）材料的选择---------------------------- -----------------------34参考文献- -------------------------------------------35

一、课程设计题目分析：

本次设计题目为轿车驱动器，车型为Focus 1.8 TD Sedan。

具体参数如下：

发动机转速： 4000r/min

最大扭矩： 200N.m

汽车总重量： 1620kg

主传动比： 3.56。

设计开始之前，需准备《汽车设计课程设计指导书》、《汽车工程手册》等书籍，由于以前做过减速器设计，所以《机械设计》、《机械设计课程设计指导书》也会在此次设计中用到。

设计要求：

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。

设计驱动桥时应满足如下基本要求：

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。

驱动桥分为断开式和非断开式。在选择的时候，应当从所设计的汽车类型及使用、生产条件出发，还得和所设计的其他部件结合，尤其是悬架，一次保证整车的预期性能和使用要求。

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；当采用独立悬架时，为保证运动协调，驱动桥应为断开式。具有桥壳的非断开式驱动桥结构简单、制造工艺行好、成本低、工作可靠、维修调整容易，广泛应用于各种载货汽车、客车及多数的越野汽车和小轿车上。但整个驱动桥均属于簧下质量，对于汽车平顺性和降低动载荷不利。断开式驱动桥结构复杂，成本较高，但它大大地增加了离地间隙；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。这种驱动桥在轿车和高通过性的越野车上应用相当广泛。

本课题要求设计福特1.8家用乘用车的驱动桥，根据结构、成本和工艺等特点，所以我们采用非断开式驱动桥，这样，成本低，制造加工简单，便于维修。

三、主减速器设计

（一）、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。

1，主减速器的齿轮类型

主减速器的齿轮有弧齿锥齿轮，双曲面齿轮，圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形式。现代汽车驱动桥的主减速器齿轮广泛采用螺旋锥齿轮。螺旋锥齿轮传动在承受较高载荷时，工作平稳，噪音小，滑动速度低，作用在齿面上的接触负荷也小。所以本题采用单级锥齿轮。

2，主减速器主，从动锥齿轮的支承形式

本题为设计轻型轿车，所以采用悬臂式安装。采用悬臂式安装时，为保证齿

轮的刚度，主动齿轴颈应尽可能加大，并使二轴承间距离比悬臂距离大2.5倍以上。

（二） 主减速器的基本参数选择与设计计算

1， 主减速器计算载荷的确定

发动机选择

福特1.8 轻型轿车大多采用CAF488Q1发动机，所以此处也采用此发动机。其参数最大扭矩为：180N.m/4000rpm 。

主减速比i 0的确定

对于具有很大功率储备的轿车、长途公共汽车尤其是竞赛车来说，在给定发动机最大功率amax P 及其转速p n 的情况下，所选择的i 0值应能保证这些汽车有尽可能高的最高车速amax v 。这时i 0值应按下式来确定： r p 0amax gh r n i =0.377v i 式中 r r ---------车轮的滚动半径，此处给定轮胎型号为185/65R14，所以

滚动半径为185×65%+14×25.4/2=298.05mm 。

i gh ---------变速器量高档传动比。i gh =0.67

把n n =4000r/n , amax v =184km/h 代入上式

计算得i 0=3.64

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 Tce=

d emax 1f 0k T ki i i ηn

式中：

Tce---------计算转矩，Nm ；

T emax ---------发动机最大转矩；T emax =180N.m

n---------计算驱动桥数， n= 1；

i f ---------分动器传动比， i f = 1；

i 0---------主减速器传动比， i 0=3.64；

η---------变速器传动效率， η=0.90；

k---------液力变矩器变矩系数， K=1；

K d ---------由于猛接离合器而产生的动载系数，K d =1；

i 1---------变速器最低挡传动比，i 1=3.66；

将数据代入上式可得：

Tce=2158.23N.m

2）、按驱动轮打滑转矩确定从动锥齿轮的计算转矩cs T m N i r m G m r ?=,122CS T η

? 式中：2G --------每个驱动轴上的重量，为60%G=60%×16200=9720N 2m --------加速时重量转移系数，此处为1.1；

?----------轮胎与路面的附着系数，对于一般轮胎的公路用汽车在良好的混凝土或沥青路上可取0.85；

r r ---------车轮滚动半径，0.298m ；

m i ---------车轮到从动锥齿轮间的传动比，取1；

η----------车轮到从动锥齿轮间的传动效率，一般为0.9；

将数据代入公式可得到T cs =3009.2 N.m

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

m N f f f i r G j a d

m r a ?++=),(T cf η 式中：Ga ----------汽车总重量，16200N ；

r r -----------车轮滚动半径，0.298m ；

m i ------------从动锥齿轮到轮边减速比，取1；

d η-----------驱动轴传动效率，圆弧锥齿轮取0.90；

a f -----------公路坡度系数，它代表汽车在设计时要求

能够持续爬坡的能力，而不是公路的坡度

系数，取0.06；

j f -----------性能系数，代表汽车在坡度上的加速能

力，取0.017；

代入公式可得：cf T =413.03m N ?

所以，126.08n i T T cf zf ==。N.m