汽车设计第四版吉林大学5

汽车设计

第四版

本章主要内容:

* 概述

* 驱动桥结构方案分析

* 主减速器设计

* 差速器设计

* 车轮传动装置设计

* 驱动桥壳设计

* 驱动桥的结构元件

第一节概述

一、基本功用

1）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，并将转矩合理地分配给左、右驱动车轮。

2）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。

二、组成

主减速器、差速器、车轮传动装置和桥壳等，转向驱动桥还有等速万向节。

第一节结束！

第二节驱动桥结构方案分析

三、非断开式驱动桥的的结构特点

桥壳是一根支承在左右驱动车轮上的刚性空心梁，主减速器、差速器和半轴等所有传动件都装在其中。

四、优缺点及应用：

断开式驱动桥能显著减少汽车簧下质量，从而改善汽车行驶平顺性，提高了平均行驶速度；减小了汽车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；增加了汽车离地间隙；由于驱动车轮与路面的接触情况及对各种地形的适应性较好，增强了车轮的抗侧滑能力；若与之配合的独立悬架导向机构设计合理，可增加汽车的不足转向效应，提高汽车的操纵稳定性。但其结构较复杂，成本较高。断开式驱动桥在乘用车和部分越野汽车上应用广泛。

非断开式驱动桥结构简单，成本低，工作可靠，广泛应用于各种商用车和部分乘用车上。但由于其簧下质量较大，对汽车的行驶平顺性和降低动载荷有不利的影响。

第二节结束！

一、主减速器的结构形式

（－）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。

1．弧齿锥齿轮传动

特点：主、从动齿轮的轴线垂直相交于一点。

优缺点：可以承受较大的负荷，工作平稳，噪声和振动小，但弧齿锥齿轮对啮合精度很敏感，齿轮副锥顶稍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。

传动比：

偏移距E使主动齿轮的螺旋角β1大于从动齿轮的螺旋角β2，并将β1与β2之差称为偏移角ε。ε＝β 1 －β2

根据啮合面上去向力相等，可求得主、从动齿轮圆周力之比为

缺点：

沿齿长方向的纵向滑动会使摩擦损失增加，降低传动效率。双曲面齿轮齿面间的压力和摩擦功较大，可能导致油膜破坏和齿面烧结咬死，抗胶合能力较低。因此，需要选用可改善油膜强度和带有防刮伤添加剂的双曲面齿轮油来进行润滑。

应用选择：

一般情况下，当主减速器速比大于4.5而轮廓尺寸又有限时，采用双曲面齿轮传动更为合理；而当传动比小于2.0时，双曲面齿轮传动的主动齿轮相对于弧齿锥齿轮传动的主动齿轮就显得过大，此时选用弧齿锥齿轮更合理，因为后者具有较大的差速器可利用空间；对于中等传动比，两种齿轮传动均可采用。

整体式双级主减速器有多种结构方案：

3．双速主减速器（两种传动比）

构成：圆柱齿轮组或行星齿轮组。

4、贯通式主减速器

（1）单级贯通式主减速器

优点：结构简单、质量较小、尺寸紧凑；并可使中、后桥的大部分零件，尤其是使桥完、半轴等主要零件具有互换性。

应用：主要用于总质量较小的多桥驱动汽车上。

分类：双曲面齿轮式及蜗杆式。

第三节主减速器设计

（三）主减速器主、从动锥齿轮的支承方案

要求：主减速器必须保证主、从动齿轮有良好的啮合状况，才能使它们很好的工作。

1、主动锥齿轮的支承

主动锥齿轮的支承形式可分为悬臂式支承和跨置式支承两种。

悬臂式支承的结构特点：在锥齿轮大端一侧有较长的轴，并在其上安装一对圆锥滚子轴承。

优缺点：悬臂式支承结构简单，支承刚度较差。

应用：用于传递转矩较小的主减速器上。

（二）锥齿轮主要参数的选择

主减速器锥齿轮的主要参数：主、从动锥齿轮齿数z1和z2、从动锥齿轮大端分度圆直径D2和端面模数m s、主、从动锥齿轮齿面宽b1和b2、双曲面齿轮副的偏移距E、中点螺旋角β、法向压力角α等。

1．主、从动锥齿轮齿数z1和z2

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，z1、z2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少于40。

3）为了啮合平稳、噪声小和具有高的疲劳强度，对于乘用车，z1一般不少于9；对于商用车，z1一般不少于6。

4）主传动比ί0较大时，z1尽量取得少些，以便得到满意的离地间隙。

5）对于不同的主传动比，z1和z2应有适宜的搭配。

7．法向压力角α

对于小负荷工作的齿轮，一般采用小压力角，可使齿轮运转平稳，噪声低。

对于弧齿锥齿轮，乘用车的α一般选用14°30′或16°，商用车的α为20°或22°30′。

对于双曲面齿轮，从动齿轮轮齿两侧的压力角是相同的，但主动齿轮轮齿两侧的压力角是不等的。选取平均压力角时，乘用车为19°或20°，商用车为20°或22°30＇。

第三节主减速器设计

三、主减速器锥齿轮强度计算

在选好主减速器锥齿轮的主要参数后，可根据所选择的齿形计算锥齿轮的几何尺寸，而后根据所确定的计算载荷进行强度验算，以保证锥齿轮有足够的强度和寿命。

轮齿损坏形式主要有：弯曲疲劳折断、过载折断、齿面点蚀及剥落、齿面胶合、齿面磨损等。

强度验算是近似的，在实际设计中还要依据台架和道路试验及实际使用情况等来检验。

1．单位齿长圆周力

主减速器锥齿轮的表面耐磨性，常用轮齿上的单位齿长圆周力来估算，即

1）按发动机最大转矩计算时

2．轮齿弯曲强度