本科学生毕业设计
CA1040轻型货车驱动桥设计
学院名称：汽车与交通工程学院
专业班级：车辆工程
学生姓名：
指导教师：
职称：实验师
摘要
驱动桥位于传动系末端，其基本功用是增矩、降速，承受作用于路面和车架或车身之间的作用力。它的性能好坏直接影响整车性能，而对于载重汽车显得尤为重要。轻型货车在商用货运汽车生产中占有很大的比重，为满足目前当前载货汽车的高速度、高效率、高效益的需要，必须要搭配一个高效、可靠的驱动桥。因此设计出结构简单、工作可靠、造价低廉的驱动桥，能大大降低整车生产的总成本，推动汽车经济的发展，并且通过对汽车驱动桥的学习和设计实践，可以更好的学习并掌握现代汽车设计与机械设计的全面知识和技能，所以本课题设计一款结构优良的轻型货车驱动桥具有一定的实际意义。
驱动桥设计应主要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。本设计根据给定的参数，按照传统设计方法并参考同类型车确定汽车总体参数，再确定主减速器、差速器、半轴和桥壳的结构类型，最后进行参数设计并对主减速器主、从动齿轮、半轴齿轮和行星齿轮进行强度以及寿命的校核。驱动桥设计过程中基本保证结构合理，符合实际应用，总成及零部件的设计能尽量满足零件的标准化、部件的通用化和产品的系列化及汽车变型的要求，修理、保养方便，机件工艺性好，制造容易。
关键词：驱动桥；单级主减速器；差速器；半轴；桥壳
ABSTRACT
Drive axle is at the end of the power train, and its basic function is increasing the torque and reducing the speed, bearing the force between the road and the frame or body. Its performance will have a direct impact on automobile performance .Because using the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed，heavy-loaded，high efficiency，high benefit today’ heavy truck，must exploiting the high driven efficiency single reduction final drive axle is becoming the heavy truck’ developing tendency. Because using the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed, heavy-loaded, high efficiency, high benefit today` truck, must exploiting the high driven efficiency single reduction final drive axle is becoming the trucks’ developing tendency. Design a simple, reliable, low cost of the drive axle, can greatly reduce the total cost of vehicle production, and promote the economic development of automobile and automotive drive axle of the study and design practice, can better learn and to master modern automotive design and mechanical design of a comprehensive knowledge and skills, so the title of the fine structure of the design of a pickup vehicle drive axle has a certain practical significance.
According to the design parameters given ,firstly determine the overall vehicle parameters in accordance with the traditional design methods and reference the same vehicle parameters, then identify the main reducer, differential, axle and axle housing structure type, finally design the parameters of the main gear, the driven gear of the final drive, axle gears and spiral bevel gear and check the strength and life of them. In design process of the drive axle, we should ensure a reasonable structure, practical applications, the design of assembly and parts as much as possible meeting requirements of the standardization of parts, components and products’ universality and the serialization and change , convenience of repair and maintenance, good mechanical technology, being easy to manufacture.
Key words: Drive axle; Single reduction final drive; Differential; Axle; Drive Axle housing
目录
摘要 (Ⅰ)
Abstract (Ⅱ)
第1章绪论 (1)
1.1 论文研究的背景及意义 (1)
1.2 国内外研究现状 (2)
1.2.1 国外研究现状 (2)
1.2.2 国内研究现状 (3)
1.3 设计的主要内容 (4)
第2章驱动桥总体方案设计 (5)
2.1 汽车车桥的种类 (5)
2.2 驱动桥的种类 (5)
2.2.1 非断开式驱动桥 (5)
2.2.2 断开式驱动桥 (6)
2.3 多驱动桥的布置 (6)
2.4 驱动桥的设计要求 (7)
2.5 设计车型参数 (7)
2.6 主减速器方案 (8)
2.6.1 主传动比
i的确定 (8)
2.6.2 主减速器的齿轮类型 (9)
2.6.3 主减速器的减速形式 (10)
2.6.4 主减速器主从动锥齿轮的支撑方案 (11)
2.7 差速器结构方案的确定 (12)
2.8 半轴形式的确定 (13)
2.9 桥壳形式的确定 (14)
2.10 本章小结 (15)
第3章主减速器设计 (16)
3.1 概述 (16)
3.2 主减速器齿轮参数的选择及强度计算 (16)
3.2.1 主减速器齿轮计算载荷的确定 (16)
3.2.2 锥齿轮主要参数的选择 (17)
3.2.3 主减速器齿轮材料的选择 (21)
3.2.4 主减速器齿轮强度的计算 (21)
3.3 主减速器轴承的选择 (25)
3.4 主减速器的润滑 (30)
3.5 本章小结 (30)
第4章差速器设计 (31)
4.1概述 (31)
4.2 对称式行星齿轮差速器工作原理 (31)
4.3 对称式行星齿轮差速器的结构 (32)
4.4 对称式行星圆锥齿轮设计 (32)
4.4.1 差速器齿轮的材料 (32)
4.4.2 差速器齿轮的基本参数选择 (33)
4.4.3 差速器齿轮几何尺寸计算 (35)
4.4.4 差速器齿轮强度计算 (36)
4.5 本章小结 (38)
第5章半轴设计 (39)
5.1 概述 (39)
5.2 半轴的设计 (39)
5.2.1半轴材料与热处理 (39)
5.2.2全浮式半轴的计算载荷的确定 (39)
5.2.3全浮半轴杆部直径的初选 (41)
5.2.4全浮半轴强度计算 (41)
5.2.5全浮式半轴花键强度计算 (42)
5.3 本章小结 (43)
第6章驱动桥桥壳的设计 (44)
6.1 概述 (44)
6.2桥壳的受力分析及强度计算 (44)
6.2.1桥壳的静弯曲应力计算 (44)
6.2.2在不平路面冲击载荷作用下桥壳的强度计算 (46)
6.2.3汽车以最大牵引力行驶时的桥壳的强度计算 (46)
6.2.4汽车紧急制动时的桥壳强度计算 (48)
6.2.5 汽车受最大侧向力时桥壳的强度计算 (50)
6.3 本章小结 (53)
结论 (55)
参考文献 (56)
致谢 (58)
附录 (59)
附录A (59)
附录B (62)
第1章绪论
1.1 论文研究的背景及意义
近年来，我国汽车行业迅猛发展，2009年我国汽车产销分别完1379.10万辆和1364.48万辆，同比分别增长48%和46%。在各大细分市场中，增长最快为微型货车，2009年共销售50.57万辆，同比增长73%，对于商用车销售增长贡献度为29%。2011年，在汽车下乡政策的推动下，轻型货车市场仍将保持增长，国内企业为了获得更大的投资收益，也将在生产规模和产品质量上不断升级。
随着汽车行业的迅猛发展，作为汽车关键零部件之一的汽车驱动桥也需得到相应的提升，为满足市场多样化及用户个性化的需求，驱动桥再也不能停留在载货车单一的、低档次的技术水平上，随着新材料、新能源、电子测控及信息技术的迅猛发展，应用这些高新科技武装和改造传统的汽车工业，以新型的驱动桥大幅度地提高车辆的安全性、舒适性和经济性，为广大消费者提供节能型和环保型的汽车产品。各生产厂家在研发和生产过程中基本上形成了专业化、系列化、批量化的局面，汽车驱动桥是汽车的重要总成，承载着汽车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；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[1]。
汽车驱动桥是汽车的重大总成，承载着汽车的满载簧荷重及地面经车轮、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；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，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设计到所有的现代机械制造工艺。因此，通过对汽车驱动桥的学习和设计实践，可以更好的学习并掌握现代汽车设计与机械设计的
全面知识和技能。
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设计到所有的现代机械制造工艺，设计出结构简单、工作可靠、造价低廉的驱动桥，能大大降低整车生产的总成本，推动汽车经济的发展，并且通过对汽车驱动桥的学习和设计实践，可以更好的学习并掌握现代汽车设计与机械设计的全面知识和技能，所以本题设计一款结构优良的微型货车驱动桥具有一定的实际意义。而且由于我国的汽车行业发展日趋成熟，各汽车企业的竞争愈演愈烈，而提高其燃油经济性也是各商用车生产商来提高其产品市场竞争力的一个法宝。这就必须在发动机的动力输出之后，在从离合器变速器万向传动装置驱动桥这些动力输送环节中
寻找减少能量在传递的过程中的损失的途径。因此，在发动机相同的情况下，采用性能优良且与发动机匹配性比较好的驱动桥就成了有效节油的措施之一。所以设计新型的驱动桥成为了新的课题。
驱动桥作为汽车四大总成之一，它的性能的好坏直接影响整车性能，而对于载货汽车显得尤为重要。当采用大功率发动机输出大的转矩以满足目前载货汽车的快速、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汽车的发展方向。对于载货汽车来说，要传递的转矩较乘用车和客车，以及商用车都要大得多，以便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。
本课题就选取典型的轻型货车解放CA1040轻型货车来进行驱动桥设计。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
国外微型货车驱动桥开发技术已经非常成熟，建立新的驱动桥开发模式成为国内外驱动桥开发团队的新目标。驱动桥设计新方法的应用使其开发周期缩短，成本降低，可靠性增加。目前国内最新的开发模式和驱动桥技术包括：
（1）并行工程开发模式
并行工程开发模式是对在一定范围内的不同功能或相同功能的不同性能，不同规格的机械产片进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列的功能模块，然后通过模块的选择和组合构成不同产品的一种设计方法。该方法能够缩短新产品的设计时间，降低成本，提升质量，提高市场竞争力，以DANA为代表的意大利企业多以采用了这类设计方法。该方法的显著优点是：减少设计及工装制造的投入，减少了零件种类，提高规模生产程度，降低制造费用，提高市场响应速度等。
（2）模态分析
模态分析是对工程结构惊醒振动分析研究的最先进的现代方法和手段之一。它可以定义为对结构动态特性的解析分析（有限元分析）和实验分析（实验模态分析），其结构动态特性用模态参数来表征。模态分析技术的特点与优点是在对系统做动力学分析时，用模态坐标代替物理学坐标，从而可以大大压缩系统分析的自由度数目，分析精度得到提高。驱动桥的振动特性不但直接影响其本身强度，而且对整车的舒适性和平顺性有着至关重要的影响。因此，对驱动桥进行模态分析，掌握和改善其振动特性，是设计中的一个重要方面。
（3）驱动桥壳的有限元分析方法
有限元法不需要对所分析的结构进行严格的简化，既可以考虑各种计算要求和条件，也可以计算各种工况，而且计算精度高。有限元法将具有无限个自由度的连续体离散为有限个自由度的单元集合体，是问题简化为适合数值解法的问题，配以计算机就可以解决许多解析法无法解决的复杂工程问题。目前，有限元法已经成为求解数学，物理，力学以及工程问题的一种有效的数值方法，也为驱动桥壳设计提供了强有力的工具。
（4）高性能制动器技术
在发达国家驱动桥产品中, 已出现了自循环冷却功能的湿式制动器桥、带散热风送的盘式制动器桥、适于ABS的蹄、鼓式和盘式制动器桥、带自动补偿间隙的盘式制动器等配置高性能制动器桥，同时制动器的布置位置也出现了从桥臂处分别向桥包总成和轮边端部转移的趋势。前种处理方式易于散热, 后种处理方式为了降低成本，甚至有厂商把制动器的壳体与桥壳铸为一体，既易于散热，又利于降低材料成本，但这对铸造技术、铸造精度和加工精度都提出了极高的要求。
（5）电子智能控制技术进入驱动桥产品
电子智能控制技术已经在汽车业得到了快速发展，如现代汽车上使用的ABS(制动防抱死控制)、ASR（驱动力控制系统）等系统[2]。
1.2.2 国内研究现状
目前我国正在大力发展汽车产业,采用后轮驱动汽车的平衡性和操作性都将会有很大的提高。后轮驱动的汽车加速时，牵引力将不会由前轮发出，所以在加速转弯时，司机就会感到有更大的横向握持力，操作性能变好。维修费用低也是后轮驱动的一个优点，尽管由于构造和车型的不同，这种费用将会有很大的差别。如果变速器出了故障，对于后轮驱动的汽车就不需要对差速器进行维修，但是对于前轮驱动的汽车来说也许就有这个必要了，因为这两个部件是做在一起的。所以后轮驱动必然会使得乘车
更加安全、舒适，从而带来可观的经济效益。目前国内研究的重点在于：从桥壳的制造技术上寻求制造工艺先进、制造效率高、成本低的方法；从齿轮减速形式上将传统的中央单极减速器发展到现在的中央及轮边双级减速或双级主减速器结构；从齿轮的加工形式上车桥内部的的主从动齿轮、行星齿轮及圆柱齿轮逐渐采用精磨加工，以满足汽车高速行驶要求及法规对于噪声的控制要求。
总之，我国汽车驱动桥的研究设计与世界先进驱动桥设计技术还有一定的差距，我国车桥制造业虽然有一些成果，但都是在引进国外技术、纺制、再加上自己改进的基础上了取得的。个别比较有实力的企业，虽有自己独立的研发机构但都处于发展的初期。在科技迅速发展的推动下，高新技术在汽车领域的应用和推广，各种国外汽车新技术的引进，研究团队自身研发能力的提高，我国的驱动桥设计和制造会逐渐发展起来，并跟上世界先进的汽车零部件设计制造技术水平[3]。
1.3 设计的主要内容
设计出适合解放CA6140轻型货车的驱动桥，优化设计方案。本次设计的主要内容如下:
1、主减速器的结构设计、基本参数选择及设计计算；
2、差速器齿轮的基本参数的选择、几何及强度计算；
3、驱动半轴的结构设计及强度计算；
4、驱动桥壳的结构设计及受力分析与强度计算。
5、驱动桥装配图A0图纸一张，零件图折合A0图纸两张。
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。
第2章驱动桥总体方案设计
2.1 汽车车桥的种类
汽车的驱动桥与从动桥统称为车桥，车桥通过悬架与车架（或承载式车身）相连，它的两端安装车轮，其功用是传递车架（或承载式车身）于车轮之间各方向的作用力及其力矩。
根据悬架结构的不同，车桥分为整体式和断开式两种。当采用非独立悬架时，车桥中部是刚性的实心或空心梁，这种车桥即为整体式车桥；断开式车桥为活动关节式结构，与独立悬架配用。在绝大多数的载货汽车和少数轿车上，采用的是整体式非断开式。断开式驱动桥两侧车轮可独立相对于车厢上下摆动。
根据车桥上车轮的作用，车桥又可分为转向桥、驱动桥、转向驱动桥和支持桥四种类型。其中，转向桥和支持桥都属于从动桥，一般货车多以前桥为转向桥，而后桥或中后两桥为驱动桥[4-5]。
2.2 驱动桥的种类
驱动桥位于传动系末端，其基本功用首先是增扭、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，并合理的分配给左、右驱动车轮。其次，驱动桥还要承受作用于路面和车架或车厢之间的垂直力、纵向力和横向力，以及制动力矩和反作用力矩。驱动桥分为断开式和非断开式两种。
2.2.1 非断开式驱动桥
普通非断开式驱动桥，由于结构简单、造价低廉、工作可靠，广泛用在各种载货汽车、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。他们的具体结构、特别是桥壳结构虽然各不相同，但是有一个共同特点，即桥壳是一根支承在左右驱动车轮上的刚性空心梁，齿轮及半轴等传动部件安装在其中。这时整个驱动桥、驱动车轮及部分传动轴均属于簧下质量，汽车簧下质量较大，这是它的一个缺点。
驱动桥的轮廓尺寸主要取决于主减速器的型式。在汽车轮胎尺寸和驱动桥下的最小离地间隙已经确定的情况下，也就限定了主减速器从动齿轮直径的尺寸。在给定速比的条件下，如果单级主减速器不能满足离地间隙要求，可该用双级结构。在双级主减速器中，通常把两级减速器齿轮放在一个主减速器壳体内，也可以将第二级减速齿轮作为轮边减速器。对于轮边减速器：越野汽车为了提高离地间隙，可以将一对圆柱
齿轮构成的轮边减速器的主动齿轮置于其从动齿轮的垂直上方；公共汽车为了降低汽车的质心高度和车厢地板高度，以提高稳定性和乘客上下车的方便，可将轮边减速器的主动齿轮置于其从动齿轮的垂直下方；有些双层公共汽车为了进一步降低车厢地板高度，在采用圆柱齿轮轮边减速器的同时，将主减速器及差速器总成也移到一个驱动车轮的旁边。
在少数具有高速发动机的大型公共汽车、多桥驱动汽车和超重型载货汽车上，有时采用蜗轮式主减速器，它不仅具有在质量小、尺寸紧凑的情况下可以得到大的传动比以及工作平滑无声的优点，而且对汽车的总体布置很方便[4]。
2.2.2 断开式驱动桥
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，它又总是与独立悬挂相匹配，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粱或车厢底板上，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致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。
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，而汽车簧下部分质量的大小，对其平顺性也有显著的影响。断开式驱动桥的簧下质量较小，又与独立悬挂相配合，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轿车及一些越野汽车上，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。
由于非断开式驱动桥结构简单、造价低廉、工作可靠，查阅资料，参照国内相关轻型货车的设计，最后本课题选用非断开式驱动桥，其结构如图2.1所示。
2.3 多驱动桥的布置
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，常采用的有4x4，6x6，8x8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8x8汽车来说，这种非贯通式驱动桥就更不适宜，也难于布置了。
为了解决上述问题，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，并且各驱动桥不是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的动力，是经分动器并贯通中间桥而传递的。其优点是，不仅减少了传动轴的数量，而且提高了各驱动桥零件的相互通用性，并且简化了结构、减小了体积和质量。这对于汽车的设计(如汽车的变型)、制造和维修，都带来方便[5]。
图2.1 非断开式驱动桥
2.4 驱动桥的设计要求
驱动桥设计应当满足如下基本要求：
（1）所选择的主减速比应能保证汽车具有最佳的动力性和燃料经济性。
（2）外形尺寸要小，保证有必要的离地间隙。
（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协调。
（7）结构简单，加工工艺性好，制造容易，拆装，调整方便。
2.5 设计车型参数
本次设计是为解放CA1040车型设计驱动桥，其基本参数如表2.1所示。
表2.1 解放CA1040轻型货车基本参数 项目
参数 单位 轮胎
650-16 550F - 发动机最大功率
75 发动机最大转矩
190.8
装载质量
1750 汽车满载质量
3720 满载时轴荷分布
前轴1380 后轴2340 最大车速
100 轮距
1370 钢板弹簧中心距离 0.9 主减速器是汽车传动系中减小转速、增大扭矩的主要部件，它是依靠齿数少的锥齿轮带动齿数多的锥齿轮。对发动机纵置的汽车，其主减速器还利用锥齿轮传动以改变动力方向。由于汽车在各种道路上行使时，其驱动轮上要求必须具有一定的驱动力矩和转速，在动力向左右驱动轮分流的差速器之前设置一个主减速器后，便可使主减速器前面的传动部件如变速器、万向传动装置等所传递的扭矩减小，从而可使其尺寸及质量减小、操纵省力。
2.6 主减速器方案
主减速器的结构形式主要是根据齿轮类型、减速形式的不同而不同。
2.6.1 主传动比0i 的确定
主减速比0i ，驱动桥的离地间隙和计算载荷，是主减速器设计的原始数据，应在
汽车总体设计时就确定。主减速比对主减速器的结构型式、轮廓尺寸、质量大小以及当变速器处于最高档位时汽车的动力性和燃料经济性都有直接影响。0i 的选择应在汽车总体设计时和传动系的总传动比0i 一起由整车动力计算来确定。可利用在不同i 下的功率平衡田来研究0i 对汽车动力性的影响。通过优化设计，对发动机与传动系参数作最佳匹配的方法来选择0i 值，可使汽车获得最佳的动力性和燃料经济性。
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0i 值应能保证这些汽车有尽可能高的最
高车速amax V
。这时值应按式2.1来确定： 0max 0.377r p
a gh r n i V i = （2.1）
式中：r r ——车轮的滚动半径，取0.36r r m =；
gh i ——变速器的最高档传动比，取1gh i =；
p n ——最大功率转速，取4500/p n n r mi =；
amax V ——最大车速，取100/amax h V Km =。
对于其他汽车来说，为了得到足够的功率储备而使最高车速稍有下降，0i 一般选
择比上式求得的大10％-25％，即按式2.2选择： 0(0.377~0.472)r p
amax gh FH LB r n V i i i i = （2.2）
式中：i ——分动器或加力器的高档传动比；
LB i ——论辩减速器的传动比；
带入数据后，经初步确定0 6.10i =。
为了使齿轮磨合均匀，主从动齿轮的齿数应满足，之间避免有公约数；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小于40；为了啮合平稳，噪声小和具有高的疲劳强度对于商用车一般不小于6；
主传动比较大时，尽量取得小一些，以便得到满意的离地间隙。考虑到主、从动主减速齿轮可能的齿数，
对
予以校正并最后确定，主动锥齿轮齿数
，从动齿轮齿数
即。
2.6.2 主减速器的齿轮类型
按齿轮副结构型式分，主减速器的齿轮传动主要有螺旋锥齿轮式传动、双曲面齿轮式传动、圆柱齿轮式传动（又可分为轴线固定式齿轮传动和轴线旋转式齿轮传动即行星齿轮式传动）和蜗杆蜗轮式传动等形式。
在发动机横置的汽车驱动桥上，主减速器往往采用简单的斜齿圆柱齿轮；在发动机纵置的汽车驱动桥上，主减速器往往采用圆锥齿轮式传动或准双曲面齿轮式传动。在现代货车车驱动桥中，主减速器采用得最广泛的是螺旋锥齿轮和双曲面齿轮。
螺旋锥齿轮如图2.2所示，主、从动齿轮轴线交于一点，交角都采用90度。螺旋锥齿轮的重合度大，啮合过程是由点到线，因此，螺旋锥齿轮能承受大的载荷，而且
工作平稳，即使在高速运转时其噪声和振动也是很小的。螺旋锥齿轮传动的主、从动齿轮轴线垂直相交于一点，齿轮并不同时在全长上啮合，而是逐渐从一端连续平稳地转向另一端。另外，由于轮齿端面重叠的影响，至少有两对以上的轮齿同时捏合，螺旋锥齿轮能承受大的载荷，而且工作平稳，即使在高速运转时其噪声和振动也是很小的。出于成本考虑，本次设计采用结构简单、成本低螺旋锥齿轮[6-7]。
图2.2 螺旋锥齿轮传动
2.6.3 主减速器的减速形式
主减速器的减速形式分为单级减速、双级减速、单级贯通、双级贯通、主减速及轮边减速等。减速形式的选择与汽车的类型及使用条件有关，有时也与制造厂的产品系列及制造条件有关，但它主要取决于由动力性、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形式等。通常单极减速器用
于主减速比的各种中小型汽车上。
如图2-3所示，单级减速驱动车桥是驱动桥中结构最简单的一种，制造工艺较简单，成本较低，是驱动桥的基本型，在货车车上占有重要地位。目前货车车发动机向低速大扭矩发展的趋势使得驱动桥的传动比向小速比发展；随着公路状况的改善，特别是高速公路的迅猛发展，许多货车使用条件对汽车通过性的要求降低，因此，产品不必像过去一样，采用复杂的结构提高其的通过性；与带轮边减速器的驱动桥相比，由于产品结构简化，单级减速驱动桥机械传动效率提高，易损件减少，可靠性增加。
与单级主减速器相比，由于双级主减速器由两级齿轮减速组成，使其结构复杂、质量加大；主减速器的齿轮及轴承数量的增多和材料消耗及加工的工时增加，制造成本也显著增加，只有在主减速比较大（）且采用单级主减速器不能满足
既定的主减速比和离地间隙等要求是才采用。通常仅用在装在质量10吨以上的重型汽车上，本次设计货车主减速比，所以采用单级主减速器。
图2.3 单级减速器
2.6.4 主减速器主从动锥齿轮的支撑方案
主减速器中心必须保证主从动齿轮具有良好的啮合状况，才能使它们很好地工作。齿轮的正确啮合，除了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切相关。
（1）主动锥齿轮的支撑
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，其结构形式如图2.4所示。跨置式有较大的刚度，能够承载更大的载荷，但结构较为复杂，通常装载质量为2吨以上的汽车主减速器主动齿轮都是采用跨置式支承。本课题所设计的轻型货车装载质量在2吨以下，所以选用悬臂式。
（2）从动锥齿轮的支撑
从动锥齿轮采用圆锥滚子轴承支承, 其结构形式如图 2.5所示。为了增加支承刚度，两轴承的圆锥滚子大端应向内，以减小尺寸c+d。为了使从动锥齿轮背面的差速器壳体处有足够的位置设置加强肋以增强支承稳定性，c+d应不小于从动锥齿轮大端分度圆直径的70%。为了使载荷能均匀分配在两轴承上，应是c等于或大于d。
图2.4 主减速器主动锥齿轮支撑形式
图2.5 主减速器从动锥齿轮支撑形式
2.7 差速器结构方案的确定
根据汽车行驶运动学的要求和实际的车轮、道路以及它们之间的相互联系表明：汽车在行驶过程中左右车轮在同一时间内所滚过的行程往往是有差别的。例如，拐弯时外侧车轮行驶总要比内侧长。另外，即使汽车作直线行驶，也会由于左右车轮在同一时间内所滚过的路面垂向波形的不同，或由于左右车轮轮胎气压、轮胎负荷、胎面磨损程度的不同以及制造误差等因素引起左右车轮外径不同或滚动半径不相等而要求车轮行程不等。在左右车轮行程不等的情况下，如果采用一根整体的驱动车轮轴将动力传给左右车轮，则会由于左右车轮的转速虽然相等而行程却又不同的这一运动学上的矛盾，引起某一驱动车轮产生滑转或滑移。这不仅会是轮胎过早磨、无益地消耗功率和燃料及使驱动车轮轴超载等，还会因为不能按所要求的瞬时中心转向而使操纵性变坏。此外，由于车轮与路面间尤其在转弯时有大的滑转或滑移，易使汽车在转向时
失去抗侧滑能力而使稳定性变坏。为了消除由于左右车轮在运动学上的不协调而产生的这些弊病，汽车左右驱动轮间都有差速器，后者保证了汽车驱动桥两侧车轮在行程不等时具有以下不同速度旋转的特性，从而满足了汽车行驶运动学的要求。
差速器的结构型式选择，应从所设计汽车的类型及其使用条件出发，以满足该型汽车在给定的使用条件下的使用性能要求。
差速器的结构型式有多种，大多数汽车都属于公路运输车辆，对于在公路上和市区行驶的汽车来说，由于路面较好，各驱动车轮与路面的附着系数变化很小，因此几乎都采用了结构简单、工作平稳、制造方便、用于公路汽车也很可靠的普通对称式圆锥行星齿轮差速器，作为安装在左、右驱动车轮间的所谓轮间差速器使用；对于经常行驶在泥泞、松软土路或无路地区的越野汽车来说，为了防止因某一侧驱动车轮滑转而陷车，则可采用防滑差速器。后者又分为强制锁止式和自然锁止式两类。自锁式差速器又有多种结构式的高摩擦式和自由轮式的以及变传动比式的。
经过查阅资料，综合考虑后，本次设计选用：普通锥齿轮式差速器如图2.6所示，因为它结构简单，工作平稳可靠，适用于本次设计的汽车驱动桥。
图2.6 普通对称式圆锥行星齿轮差速器
2.8 半轴形式的确定
驱动车轮的传动装置置位于汽车传动系的末端，其功用是将转矩由差速器半轴齿轮传给驱动车轮。在一般非断开式驱动桥上，驱动车轮的传动装置就是半轴，这时半轴将差速器半铀齿轮与轮毂连接起来。根据半轴外端支撑形式分为半浮式，3/4浮式，全浮式[8]。
（1）半浮式半轴
半浮式半轴以靠近外端的轴颈直接支承在置于桥壳外端内孔中的轴承上，而端部则以具有锥面的轴颈及键与车轮轮毂相固定，或以突缘直接与车轮轮盘及制动鼓相联接)。因此，半浮式半轴除传递转矩外，还要承受车轮传来的弯矩。由此可见，半浮式半轴承受的载荷复杂，但它具有结构简单、质量小、尺寸紧凑、造价低廉等优点。用于质量较小、使用条件较好、承载负荷也不大的轿车和轻型载货汽车。
（2）3/4浮式半轴
3/4浮式半轴的结构特点是半轴外端仅有一个轴承并装在驱动桥壳半轴套管的端部，直接支承着车轮轮毂，而半轴则以其端部与轮毂相固定。由于一个轴承的支承刚度较差，因此这种半轴除承受全部转矩外，弯矩得由半轴及半轴套管共同承受，即3/4浮式半轴还得承受部分弯矩，后者的比例大小依轴承的结构型式及其支承刚度、半轴的刚度等因素决定。侧向力引起的弯矩使轴承有歪斜的趋势，这将急剧降低轴承的寿命。可用于轿车和轻型载货汽车，但未得到推广。
（3）全浮式半轴
全浮式半轴的外端与轮毂相联，而轮毂又由一对轴承支承于桥壳的半轴套管上。多采用一对圆锥滚子轴承支承轮毂，且两轴承的圆锥滚子小端应相向安装并有一定的预紧，调好后由锁紧螺母予以锁紧，很少采用球轴承的结构方案。由于车轮所承受的垂向力、纵向力和侧向力以及由它们引起的弯矩都经过轮毂、轮毂轴承传给桥壳，故全浮式半轴在理论上只承受转矩而不承受弯矩。但在实际工作中由于加工和装配精度的影响及桥壳与轴承支承刚度的不足等原因，仍可能使全浮式半轴在实际使用条件下承受一定的弯矩，弯曲应力约为。具有全浮式半轴的驱动桥的外端结构较
复杂，需采用形状复杂且质量及尺寸都较大的轮毂，制造成本较高，故轿车及其他小型汽车不采用这种结构。但由于其工作可靠，故广泛用于轻型以上的各类汽车上。由于所设计车型为轻型货车，可能在各种路况下行驶，行驶冲击比较大，所以本设计采用全浮半轴。
2.9 桥壳形式的确定
驱动桥桥壳是汽车上的主要零件之一，非断开式驱动桥的桥壳起着支承汽车荷重的作用，并将载荷传给车轮．作用在驱动车轮上的牵引力，制动力、侧向力和垂向力也是经过桥壳传到悬挂及车架或车厢上。因此桥壳既是承载件又是传力件，同时它又是主减速器、差速器及驱动车轮传动装置（如半轴）的外壳。
在汽车行驶过程中，桥壳承受繁重的载荷，设计时必须考虑在动载荷下桥壳有足够的强度和刚度。为了减小汽车的簧下质量以利于降低动载荷、提高汽车的行驶平顺性，在保证强度和刚度的前提下应力求减小桥壳的质量．桥壳还应结构简单、制造方便以利于降低成本。其结构还应保证主减速器的拆装、调整、维修和保养方便。在选择桥壳的结构型式时，还应考虑汽车的类型、使用要求、制造条件、材料供应等。
桥壳的结构型式大致分为可分式，组合式整体式三种。
（1）可分式桥壳
可分式桥壳的整个桥壳由一个垂直接合面分为左右两部分，每一部分均由一个铸
JX1021TS3轻型货车驱动桥设计Design of Pickup Truck Driving Axle
摘要 轻型汽车在商用汽车生产中占有很大的比重，而且驱动桥在整车中十分重要。驱动桥作为汽车四大总成之一，它的性能的好坏直接影响整车性能，而对于载货汽车显得尤为重要。为满足目前当前载货汽车的快速、高效率、高效益需要的同时时，必须要搭配一个高效、可靠的驱动桥。设计出结构简单、工作可靠、造价低廉的驱动桥，能大大降低整车生产的总成本的轻型货车驱动桥具有一定的实际意义。 本设计首先论述了驱动桥的总体结构，在分析驱动桥各部分结构型式、发展过程及其以往形式的优缺点的基础上，确定了总体设计方案：采用整体式驱动桥，主减速器的减速型式采用单级减速器，主减速器齿轮采用螺旋锥齿轮，差速器采用圆锥行星齿轮差速器，半轴采用全浮式型式，桥壳采用铸造整体式桥壳。在本次设计中，主要完成了单级减速器、圆锥行星齿轮差速器、全浮式半轴的设计和桥壳的校核及材料选取等工作。最后运用AUTOCAD完成装配图和主要零件图的绘制。 关键词：轻型货车；驱动桥；单级主减速器；差速器；半轴；桥壳
ABSTRACT Pickup trucks take a large proportion of commercial vehicles production, and the drive axle is one of the most important structure. Drive axle is the one of automobile four important assemblies, Its performance directly influence on the entire automobile, especially for the truck .Because using the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed, heavy-loaded, high efficiency, high benefit today` truck, must exploiting the high driven efficiency single reduction final drive axle is becoming the trucks’ developing tendency. Design a simple, reliable, low cost of the drive axle, can greatly reduce the total cost of vehicle production, so the title of the fine structure of the design of a pickup vehicle drive axle has a certain practical significance. The configuration of the Driving Axle is introduced in the thesis at first. On the basis of the analysis of the structure and the developing process of Driving Axle, the design adopted the Integral Driving Axle, Single Reduction Gear for Main Decelerator’s deceleration form, Spiral Bevel Gear for Main Decelerator’s gear, Full Floating for Axle and Casting Integral Axle Housing for Axle Housing. In the design, we accomplished the design for Double Reduction Gear, tapered Planetary Gear Differential Mechanism, Full Floating Axle, the checking of Axle Housing and the election of the material and so on. Finally complete the final assembly drawing by using AUTOCAD and mapping the main components.In this paper, first of all determine the structure of major components and the main design parameters, the analysis of the various parts of the structure of the bridge drive type, the form of the development process and its advantages and disadvantages of the past, determined on the basis of the design program, using the traditional design method of various parts of the drive axle Main reducer, differential, axle, axle housing was designed to calculate and complete the check. Finally complete the final assembly drawing by using AUTOCAD and mapping the main components.
摘要 驱动桥位于传动系末端，其基本功用是增矩、降速，承受作用于路面和车架或车身之间的作用力。它的性能好坏直接影响整车性能，而对于载重汽车显得尤为重要。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经成为未来载重汽车的发展方向。驱动桥设计应主要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。本设计根据给定的参数，按照传统设计方法并参考同类型车确定汽车总体参数，再确定主减速器、差速器、半轴和桥壳的结构类型，最后进行参数设计并对主减速器主、从动齿轮、半轴齿轮和行星齿轮进行强度以及寿命的校核。驱动桥设计过程中基本保证结构合理，符合实际应用，总成及零部件的设计能尽量满足零件的标准化、部件的通用化和产品的系列化及汽车变型的要求，修理、保养方便，机件工艺性好，制造容易。 关键字：轻型货车；驱动桥；单级主减速器；差速器；半轴；桥壳
ABSTRACT Drive axle is at the end of the powertrain, and its basic function is increasing the torque and reducing the speed,bearing the force between the road and the frame or body.Its performance will have a direct impact on automobile performance .Because using the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed，heavy-loaded，high efficiency，high benefit today’ heavy truck，must exploiting the high driven efficiency single reduction final drive axle is becoming the heavy truck’ developing tendency. Drive axle should be designed to ensure the best dynamic and fuel economy on given condition. According to the design parameters given ,firstly determine the overall vehicle parametres in accordance with the traditional design methods and reference the same vehicle parameters, then identify the main reducer, differential, axle and axle housing structure type, finally design the parameters of the main gear,the driven gear of the final drive, axle gears and spiral bevel gear and check the strength and life of them. In design process of the drive axle,we should ensure a reasonable structure, practical applications, the design of assembly and parts as much as possible meeting requirements of the standardization of parts, components and products’ univertiality and the serialization and change , convenience of repair and maintenance, good mechanical technology, being easy to manufacture. Keywords: Pickup truck; Drive axle; Single reduction final drive; Differential; Axle; Drive Axle housing
摘要 本次设计的题目是中型货车驱动桥设计。驱动桥一般由主减速器、差速器、半轴及桥壳四部分组成，其基本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、右车轮，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；此外，还要承受作用于路面和车架或车厢之间的铅垂力、纵向力和横向力。 本文首先论述了驱动桥的总体结构，在分析驱动桥各部分结构型式、发展过程，及其以往形式的优缺点的基础上，确定了总体设计方案：采用整体式驱动桥，主减速器的减速型式采用双级减速器，主减速器齿轮采用螺旋锥齿轮，差速器采用普通对称式圆锥行星齿轮差速器，半轴型式采用全浮式，桥壳采用铸造整体式桥壳。在本次设计中，主要完成了双级减速器、圆锥行星齿轮差速器、全浮式半轴、桥壳的设计工作。 关键词：驱动桥；主减速器；全浮式半轴；桥壳；差速器
目录 摘要............................................................................................ ................ (2) 第1章绪论 (4) 1.1 课题研究的目的和意义 (4) 1.2 课题研究现状 (4) 1.2.1主减速器型式及其现状 (5) 1.2.差速器形式发展现状............................................................................................................. .4 1.2.半轴形式发展现状............................................................ .................. . (5) 1.2.桥壳形式发展现状......................................................... .................. . (5) 1.3 设计主要内容 (9) 第2章设计方案的确定 (7) 2.1 基本参数的选择 (7) 2.2 主减速比的计算 (7) 2.3 主减速器结构方案的确定 (8) 2.4差速器的选择 (8) 2.5半轴型式的确定 (9) 2.6桥壳型式的确定 (9) 2.7本章小结 (9) 第3章主减速器的基本参数选择与设计计算 (13) 3.1 主减速齿轮计算载荷的计算 (13) 3.2 主减速器齿轮参数的选择 (14) 3.3 主减速器螺旋锥齿轮的几何尺寸计算与强度计算 (15) 3.3.1 主减速器螺旋锥齿轮的几何尺寸计算 (15) 3.3.2 主减速器螺旋锥齿轮的强度计算 (16) 3.4 主减速器齿轮的材料及热处理 (19) 3.5 第二级斜齿圆柱齿轮基本参数的选择 (19) 3.6 第二级斜齿圆柱齿轮校核 (21) 3.7 主减速器轴承的计算 (19) 3.8 主减速器的润滑 (22) 3.9 本章小结 (26) 第4章差速器设计 (27) 4.1 差速器的作用 (27) 4.2 对称式圆锥行星齿轮差速器 (27) 4.2.1 差速器齿轮的基本参数选择 (28)
本科学生毕业设计 CA1040轻型货车驱动桥设计 学院名称：汽车与交通工程学院 专业班级：车辆工程 学生姓名： 指导教师： 职称：实验师
摘要 驱动桥位于传动系末端，其基本功用是增矩、降速，承受作用于路面和车架或车身之间的作用力。它的性能好坏直接影响整车性能，而对于载重汽车显得尤为重要。轻型货车在商用货运汽车生产中占有很大的比重，为满足目前当前载货汽车的高速度、高效率、高效益的需要，必须要搭配一个高效、可靠的驱动桥。因此设计出结构简单、工作可靠、造价低廉的驱动桥，能大大降低整车生产的总成本，推动汽车经济的发展，并且通过对汽车驱动桥的学习和设计实践，可以更好的学习并掌握现代汽车设计与机械设计的全面知识和技能，所以本课题设计一款结构优良的轻型货车驱动桥具有一定的实际意义。 驱动桥设计应主要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。本设计根据给定的参数，按照传统设计方法并参考同类型车确定汽车总体参数，再确定主减速器、差速器、半轴和桥壳的结构类型，最后进行参数设计并对主减速器主、从动齿轮、半轴齿轮和行星齿轮进行强度以及寿命的校核。驱动桥设计过程中基本保证结构合理，符合实际应用，总成及零部件的设计能尽量满足零件的标准化、部件的通用化和产品的系列化及汽车变型的要求，修理、保养方便，机件工艺性好，制造容易。 关键词：驱动桥；单级主减速器；差速器；半轴；桥壳
ABSTRACT Drive axle is at the end of the power train, and its basic function is increasing the torque and reducing the speed, bearing the force between the road and the frame or body. Its performance will have a direct impact on automobile performance .Because using the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed，heavy-loaded，high efficiency，high benefit today’ heavy truck，must exploiting the high driven efficiency single reduction final drive axle is becoming the heavy truck’ developing tendency. Because using the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed, heavy-loaded, high efficiency, high benefit today` truck, must exploiting the high driven efficiency single reduction final drive axle is becoming the trucks’ developing tendency. Design a simple, reliable, low cost of the drive axle, can greatly reduce the total cost of vehicle production, and promote the economic development of automobile and automotive drive axle of the study and design practice, can better learn and to master modern automotive design and mechanical design of a comprehensive knowledge and skills, so the title of the fine structure of the design of a pickup vehicle drive axle has a certain practical significance. According to the design parameters given ,firstly determine the overall vehicle parameters in accordance with the traditional design methods and reference the same vehicle parameters, then identify the main reducer, differential, axle and axle housing structure type, finally design the parameters of the main gear, the driven gear of the final drive, axle gears and spiral bevel gear and check the strength and life of them. In design process of the drive axle, we should ensure a reasonable structure, practical applications, the design of assembly and parts as much as possible meeting requirements of the standardization of parts, components and products’ universality and the serialization and change , convenience of repair and maintenance, good mechanical technology, being easy to manufacture. Key words: Drive axle; Single reduction final drive; Differential; Axle; Drive Axle housing
目录 摘要 .................................................... 错误!未定义书签。Abstract ................................................. 错误!未定义书签。 1 绪论 ................................................... 错误!未定义书签。 本课题研究的目的和意义................................ 错误!未定义书签。 汽车驱动桥国内外发展状况............................. 错误!未定义书签。 本课题研究的主要任务................................. 错误!未定义书签。 汽车驱动桥概述....................................... 错误!未定义书签。 2 主减速器设计 ........................................... 错误!未定义书签。 主减速器结构形式简介及选择........................... 错误!未定义书签。 主减速器的基本参数选择与设计计算..................... 错误!未定义书签。 主减速齿轮计算载荷的确定 ......................... 错误!未定义书签。 主减速齿轮基本参数的选择 ......................... 错误!未定义书签。 齿轮的几何尺寸计算 ............................... 错误!未定义书签。 主减速器齿轮的材料选择............................... 错误!未定义书签。 主减速器齿轮强度计算................................. 错误!未定义书签。 主减速器齿轮支承形式的选择........................... 错误!未定义书签。 主减速器齿轮轴承的载荷计算........................... 错误!未定义书签。 锥齿轮齿面上的作用力 ............................. 错误!未定义书签。 锥齿轮齿面上的轴向力和径向力 ..................... 错误!未定义书签。 主减速器齿轮轴承的选择 ........................... 错误!未定义书签。 3 差速器设计 ............................................. 错误!未定义书签。 差速器介绍........................................... 错误!未定义书签。 差速器的原理......................................... 错误!未定义书签。 差速器齿轮主要参数选择................................ 错误!未定义书签。 差速器齿轮几何尺寸计算............................... 错误!未定义书签。 差速器齿轮的强度计算................................. 错误!未定义书签。 4 半轴设计 ............................................... 错误!未定义书签。 半轴的类型与选择..................................... 错误!未定义书签。 全浮式半轴的设计计算................................. 错误!未定义书签。
摘要 轻型汽车在商用汽车生产中占有很大的比重，而且驱动桥在整车中十分重要。驱动桥作为汽车四大总成之一，它的性能的好坏直接影响整车性能，而对于载货汽车显得尤为重要。为满足目前当前载货汽车的快速、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。设计出结构简单、工作可靠、造价低廉的驱动桥，能大大降低整车生产的总成本，推动汽车经济的发展，并且通过对汽车驱动桥的学习和设计实践，可以更好的学习并掌握现代汽车设计与机械设计的全面知识和技能，所以本题设计一款结构优良的轻型货车驱动桥具有一定的实际意义。 本文首先确定主要部件的结构型式和主要设计参数，在分析驱动桥各部分结构形式、发展过程及其以往形式的优缺点的基础上，确定了总体设计方案，采用传统设计方法对驱动桥各部件主减速器、差速器、半轴、桥壳进行设计计算并完成校核。最后运用AUTOCAD完成装配图和主要零件图的绘制。 关键词：轻型货车；驱动桥；单级主减速器；差速器；半轴；桥壳
ABSTRACT . Pickup trucks take a large proportion of commercial vehicles production, and the drive axle is one of the most important structure. Drive axle is the one of automobile four important assemblies, Its performance directly influence on the entire automobile, especially for the truck .Because using the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed, heavy-loaded, high efficiency, high benefit today` truck, must exploiting the high driven efficiency single reduction final drive axle is becoming the trucks’ developing tendency. Design a simple, reliable, low cost of the drive axle, can greatly reduce the total cost of vehicle production, and promote the economic development of automobile and automotive drive axle of the study and design practice, can better learn and to master modern automotive design and mechanical design of a comprehensive knowledge and skills, so the title of the fine structure of the design of a pickup vehicle drive axle has a certain practical significance. In this paper, first of all determine the structure of major components and the main design parameters, the analysis of the various parts of the structure of the bridge drive type, the form of the development process and its advantages and disadvantages of the past, determined on the basis of the design program, using the traditional design method of various parts of the drive axle Main reducer, differential, axle, axle housing was designed to calculate and complete the check. Finally complete the final assembly drawing by using AUTOCAD and mapping the main components. Keywords: Pickup truck; Drive axle; Single reduction final drive; Differential; Axle; Drive Axle housing
目录 1 前言 (1) 本课题的来源、基本前提条件和技术要求 (1) 本课题要解决的主要问题和设计总体思路 (1) 预期的成果 (2) 2 国内外发展状况及现状的介绍 (3) 3 总体方案论证 (4) 4 具体设计说明 (7) 主减速器的设计 (7) 主减速器的结构型式 (7) 主减速器主动锥齿轮的支承型式及安装方法 (10) 主减速器从动锥齿轮的支承型式及安装方法 (11) 主减速器的基本参数的选择及计算 (11) 差速器的设计 (14) 差速器的结构型式 (14) 差速器的基本参数的选择及计算 (16) 半轴的设计 (17) 半轴的结构型式 (17) 半轴的设计与计算 (17) 驱动桥壳结构选择 (20) 5 结论 (22) 参考文献 (23)
1 前言 本课题是进行轻型货车汽车后驱动桥的设计。设计出小型轻型货车汽车后驱动桥，包括主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置及桥壳等部件，协调设计车辆的全局。 本课题的来源、基本前提条件和技术要求 a.本课题的来源：轻型载货汽车在汽车生产中占有大的比重。驱动桥在整车中十分重要，设计出结构简单、工作可靠、造价低廉的驱动桥，能大大降低整车生产的总成本，推动汽车经济的发展。 b.要完成本课题的基本前提条件是：在主要参数确定的情况下，设计选用驱动桥的各个部件，选出最佳的方案。 c.技术要求：设计出的驱动桥符合国家各项轻型货车的标准[1]，运行稳定可靠，成本降低，适合本国路面的行驶状况和国情。 本课题要解决的主要问题和设计总体思路 a. 本课题解决的主要问题：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。首先是因为绝大多数的发动机在汽车上的纵向安置的，为使其转矩能传给左、右驱动车轮，必须由驱动桥的主减速器来改变转矩的传递方向，同时还得由驱动桥的差速器来解决左、右驱动车轮间的转矩分配问题和差速要求。其次，需将经过变速器、传动轴传来的动力，通过驱动桥的主减速器，进行进一步增大转矩、降低转速的变化。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。 b. 本课题的设计总体思路：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
汽车设计课程设计说明书 题目：BJ130驱动桥部分设计验算与校核 姓名： 学号： 专业名称：车辆工程 指导教师： 目录 一、课程设计任务书 (1) 二、总体结构设计 (2) 三、主减速器部分设计 (2) 1、主减速器齿轮计算载荷的确定 (2) 2、锥齿轮主要参数选择 (4) 3、主减速器强度计算 (5) 四、差速器部分设计 (6) 1、差速器主参数选择 (6) 2、差速器齿轮强度计算 (7) 五、半轴部分设计 (8) 1、半轴计算转矩Tφ及杆部直径 (8) 2、受最大牵引力时强度计算 (9) 3、制动时强度计算 (9) 4、半轴花键计算 (9) 六、驱动桥壳设计 (10) 1、桥壳的静弯曲应力计算 (10) 2、在不平路面冲击载荷作用下的桥壳强度计算 (11) 3、汽车以最大牵引力行驶时的桥壳强度计算 (11) 4、汽车紧急制动时的桥壳强度计算 (12)
5、汽车受最大侧向力时的桥壳强度计算 (12) 七、参考书目 (14) 八、课程设计感想 (15)
一、课程设计任务书 1、题目 《BJ130驱动桥部分设计验算与校核》 2、设计内容及要求 （1）主减速器部分包括：主减速器齿轮的受载情况；锥齿轮主要参数选择；主减速器强度计算；齿轮的弯曲强度、接触强度计算。 （2）差速器：齿轮的主要参数；差速器齿轮强度的校核；行星齿轮齿数和半轴齿轮齿数的确定。 （3）半轴部分强度计算：当受最大牵引力时的强度；制动时强度计算。 （4）驱动桥强度计算：①桥壳的静弯曲应力 ②不平路载下的桥壳强度 ③最大牵引力时的桥壳强度 ④紧急制动时的桥壳强度 ⑤最大侧向力时的桥壳强度 3、主要技术参数 轴距L=2800mm 轴荷分配：满载时前后轴载1340/2735(kg) 发动机最大功率：80ps n：3800-4000n/min 发动机最大转矩17.5kg﹒m n：2200-2500n/min 传动比：i1=7.00； i0=5.833 轮毂总成和制动器总成的总重：g k=274kg
目录 1 前言 (2) 1.1 本课题的来源、基本前提条件和技术要求 (2) 1.2 本课题要解决的主要问题和设计总体思路 (2) 1.3 预期的成果 (2) 2 国内外发展状况及现状的介绍 (4) 3 总体方案论证 (5) 4 具体设计说明 (8) 4.1 主减速器的设计 (8) 4.1.1 主减速器的结构型式 (8) 4.1.2 主减速器主动锥齿轮的支承型式及安装方法 (10) 4.1.3 主减速器从动锥齿轮的支承型式及安装方法 (11) 4.1.4 主减速器的基本参数的选择及计算 (12) 4.2 差速器的设计 (15) 4.2.1差速器的结构型式 (15) 4.2.2差速器的基本参数的选择及计算 (16) 4.3 半轴的设计 (17) 4.3.1半轴的结构型式 (17) 4.3.2半轴的设计与计算 (18) 4.4驱动桥壳结构选择 (21) 5 结论 (23) 参考文献 ............................................................................... 错误！未定义书签。
1 前言 本课题是进行轻型货车汽车后驱动桥的设计。设计出小型轻型货车汽车后驱动桥，包括主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置及桥壳等部件，协调设计车辆的全局。 1.1 本课题的来源、基本前提条件和技术要求 a.本课题的来源：轻型载货汽车在汽车生产中占有大的比重。驱动桥在整车中十分重要，设计出结构简单、工作可靠、造价低廉的驱动桥，能大大降低整车生产的总成本，推动汽车经济的发展。 b.要完成本课题的基本前提条件是：在主要参数确定的情况下，设计选用驱动桥的各个部件，选出最佳的方案。 c.技术要求：设计出的驱动桥符合国家各项轻型货车的标准[1]，运行稳定可靠，成本降低，适合本国路面的行驶状况和国情。 1.2 本课题要解决的主要问题和设计总体思路 a. 本课题解决的主要问题：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。首先是因为绝大多数的发动机在汽车上的纵向安置的，为使其转矩能传给左、右驱动车轮，必须由驱动桥的主减速器来改变转矩的传递方向，同时还得由驱动桥的差速器来解决左、右驱动车轮间的转矩分配问题和差速要求。其次，需将经过变速器、传动轴传来的动力，通过驱动桥的主减速器，进行进一步增大转矩、降低转速的变化。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。 b. 本课题的设计总体思路：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。 1.3 预期的成果 设计出小型轻型货车汽车的驱动桥，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，协调设计车辆的全局。使设计出的产品使用方便，材料使用最少，经济性能最高。 a.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
YC1090货车驱动桥的设计 目录 1前言 (1) 2 总体方案论证 (2) 2.1非断开式驱动桥 (2) 2.2断开式驱动桥 (3) 2.3多桥驱动的布置 (3) 3 主减速器设计 (5) 3.1主减速器结构方案分析 (5) 3.2主减速器主、从动锥齿轮的支承方案 (6) 3.3主减速器锥齿轮设计 (7) 3.4主减速器锥齿轮的材料 (10) 3.5主减速器锥齿轮的强度计算 (10) 3.6主减速器锥齿轮轴承的设计计算 (12) 4 差速器设计 (17) 4.1差速器结构形式选择 (17) 4.2普通锥齿轮式差速器齿轮设计 (17) 4.3差速器齿轮的材料 (19) 4.4普通锥齿轮式差速器齿轮强度计算 (19) 5 驱动车轮的传动装置设计 (21) 5.1半轴的型式 (21) 5.2半轴的设计与计算 (21) 5.3半轴的结构设计及材料与热处理 (24) 6 驱动桥壳设计 (25) 6.1桥壳的结构型式 (25) 6.2桥壳的受力分析及强度计算 (25) 7 结论 (27) 参考文献 (28) 致谢 (29)
1前言 本课题是对YC1090货车驱动桥的结构设计。故本说明书将以“驱动桥设计”内容对驱动桥及其主要零部件的结构型式与设计计算作一一介绍。 驱动桥的设计，由驱动桥的结构组成、功用、工作特点及设计要求讲起，详细地分析了驱动桥总成的结构型式及布置方法；全面介绍了驱动桥车轮的传动装置和桥壳的各种结构型式与设计计算方法。 汽车驱动桥是汽车的重大总成，承载着汽车的满载簧荷重及地面经车轮、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；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，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设计到所有的现代机械制造工艺。因此，通过对汽车驱动桥的学习和设计实践，可以更好的学习并掌握现代汽车设计与机械设计的全面知识和技能。 课题所设计的货车最高车速V≥85km/h,发动机标定功率（3000r/min）99kW，最大扭矩（1200～1400r/min）430 Nm。 他有以下两大难题，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。 本课题的设计思路可分为以下几点：首先选择初始方案，YC1090属于中型货车，采用后桥驱动，所以设计的驱动桥结构需要符合中型货车的结构要求；接着选择各部件的结构形式；最后选择各部件的具体参数，设计出各主要尺寸。 所设计的YC1090货车驱动桥制造工艺性好、外形美观，工作更稳定、可靠。该驱动桥设计大大降低了制造成本，同时驱动桥使用维护成本也降低了。驱动桥结构符合YC1090货车的整体结构要求。设计的产品达到了结构简单，修理、保养方便；机件工艺性好，制造容易的要求。 目前我国正在大力发展汽车产业,采用后轮驱动汽车的平衡性和操作性都将会有很大的提高。后轮驱动的汽车加速时，牵引力将不会由前轮发出，所以在加速转弯时，司机就会感到有更大的横向握持力，操作性能变好。维修费用低也是后轮驱动的一个优点，尽管由于构造和车型的不同，这种费用将会有很大的差别。如果你的变速器出了故障，对于后轮驱动的汽车就不需要对差速器进行维修，但是对于前轮驱动的汽车来说也许就有这个必要了，因为这两个部件是做在一起的。 所以后轮驱动必然会使得乘车更加安全、舒适，从而带来可观的经济效益。
扬州大学机械工程学院 毕业设计（论文）任务书 教科部：_____________ 车辆工程学科部____________________ 专业：__________ 车辆工程专业______________________ 学生姓名：____________________ 学号：____________________ 毕业（论文）题目：某________________ 起迄日期：2016年3月1日-2016年6月14日 设计（论文）地点：车辆工程实验室_________________ 指导老师：_________________ 陈靖芯教授__________________ 专业负责人：________________ 陈靖芯教授__________________
毕业设计（论文）任务书 1.本毕业设计（论文）课题应达到的目的： 轻型货车在商用汽车市场上占有很大比重，而驱动桥作为汽车四大总成之一，在整车性能中又十分重要，设计一个结构简单，工作可靠高效，造价低廉的驱动桥，对降低整车生产成本具有实际的意义。本课题应用所学知识，先从理论上计算设计驱动桥的总体方案，然后运用CATIA软件对驱动桥总成进行三维设计。期间需要综合运用本专业所学的专业基础理论和专业知识来完成诸如齿轮计算选型及轴的强度校核等工作。进一步培养学生理论联系实际独立分析问题和解决问题的能力，培养学生的工程分析能力。 2.本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要 求、工作要求等）： （1）设计依据 技术性能参数
（2）课题主要内容及要求: 1）相关国内外文献的查阅与翻译； 2）了解汽车驱动桥结构系统的最新国内外发展趋势； 3）学习驱动桥总成的设计计算方法，学习CATIA软件的参数化设计； 4）完成主减速器的设计； 5）完成差速器的设计； 6）完成半轴和驱动桥壳体的设计； 7）利用CATIA软件完成对驱动桥各零部件的三维建模及二维工程图的绘制工作; 8）完成相关毕业论文写作。