汽车设计思路

毕业设计 某载重汽车单级后驱动桥结构设计，共90页，31011字，附任务书，桥壳强度分析，驱动桥三维图，驱动桥二维图

摘要

载重汽车驱动桥是汽车的各种总成中涵盖机械零件、部件、分总成等的品种最多的大总成，驱动桥在传动系统中起着举足轻重的作用。本次设计通过对给定的汽车相关参数，确定驱动桥的结构方案，分别计算出主减速器,差速器,驱动半轴和驱动桥壳的主要参数并确定其结构尺寸，并进行强度计算。在传统的设计计算得出来的数据基础上，用AUTOCAD软件绘出驱动桥二维CAD图；再用CATIA软件绘制驱动桥各零件三维图，利用各零件图进行分总成差速器装配和驱动桥总装配，使得设计结果更加直观，明确。然后运用CATIA有限元分析模块对桥壳进行受力分析，再对分析结果进行评价，使得设计的桥壳更加安全可靠。

关键词 驱动桥；差速器；CATIA

目录

引言 1

1 总体结构方案拟定 2

1.1 设计参数 2

1.2 驱动桥的设计要求 2

1.3 驱动桥的分类 3

1.3.1 非断开式驱动桥 3

1.3.2 断开式驱动桥 4

1.4 驱动桥结构方案的确定 5

2 主减速器设计 6

2.1 主减速器结构的选择 6

2.1.1 按齿轮类型分 6

2.1.2 按减速器形式的不同 9

2.1.3 结构方案的确定 12

2.2 主减速器主、从动锥齿轮的支承方案 12

2.2.1 主动锥齿轮的支承 13

2.2.2 从动锥齿轮的支承 14

2.3 主减速器计算载荷的确定 14

2.3.1 主减速器齿轮的设计载荷的确定 14

2.3.2 主减速器齿轮基本参数的选择 16

2.3.3 主减速器锥齿轮强度计算 20

2.3.4 主减速器轴承的载荷计算 21

2.3.5 主减速器齿轮材料的选择与热处理 25

2.4 主动锥齿轮轴花键强度 26

2.4.1 主动锥齿轮轴材料属性 26

2.4.2 按扭转强度初选轴径 26

2.4.3 主动锥齿轮花键强度计算 26

3 差速器设计 28

3.1 差速器概述 28

3.2 对称式圆锥行星齿轮差速器的运动学分析 29 3.3 对称式圆锥行星齿轮差速器的结构设计 30

3.3.1 行星齿轮数目的选择 30

3.3.2 行星齿轮球面半径 的确定 30

3.3.3 行星齿轮与半轴齿轮齿数的选择 30

3.3.4 差速器圆锥齿轮模数及半轴齿轮节圆直径的初步确定 31

3.3.5 压力角 31

3.3.6 行星齿轮的轴孔长度和孔径 31

3.4差速器壳体材料及形式的选择 33

4 半轴及驱动桥壳设计 34

4.1 半轴设计 34

4.1.1 半轴的结构型式 34

4.1.2 半轴的尺寸设计及校核 35

4.1.3 半轴花键的选择和强度计算 35

4.1.4 半轴材料的选择 36

4.2 驱动桥壳的设计 36

4.2.1 驱动桥壳结构方案分析 36

4.2.3 桥壳的受力分析与强度计算 38

5 驱动桥三维实体建模 41

5.1 差速器建模 41

5.1.1行星齿轮建模 41

5.1.2 半轴齿轮建模 44

5.1.3 差速器装配 45

5.2 主减速器建模 47

5.2.1 主减速器主动锥齿轮建模 47

5.2.2 主减速器从动齿轮建模 50

5.2.3 主减速器其它零件的建模 50

5.3 驱动桥总装配 51

6 基于CATIA驱动桥壳的受力分析 52

6.1 桥壳受力分析模型的建立 52

6.2 桥壳结构受力分析 53

6.3.1 受力分析方案 53

6.3.2 结构静力学分析 53

结论 56

致谢 57

参考文献 58

附录A 59

附录B 74

二

前言

汽车驱动桥位于传动系的末端。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，并将转矩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。驱动桥一般由主减速器，差速器，车轮传动装置和桥壳组成。

对于重型载货汽车来说，要传递的转矩较乘用车和客车，以及轻型商用车都要大得多，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。随着目前国际上石油价格的上涨，汽车的经济性日益成为人们关心的话题，这不仅仅只对乘用车，对于载货汽车，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，因为重型载货汽车所采用的发动机都是大功率，大转矩的，装载质量在十吨以上的载货汽车的发动机，最大功率在140KW以上，最大转矩也在700N•m以上，百公里油耗是一般都在34升左右。为了降低油耗，不仅要在发动机的环节上节油，而且也需要从传动系中减少能量的损失。这就必须在发动机的动力输出之后，在从发动机—传动轴—驱动桥这一动力输送环节中寻找减少能量在传递的过程中的损失。在这一环节中，发动机是动力的输出者，也是整个机器的心脏，而驱动桥则是将动力转化为能量的最终执行者。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高的驱动桥便成了有效节油的措施之一。所以设计新型的驱动桥成为新的课题。

......

目录：

摘要 I

ABSTRACT II

前言 1

第一章 驱动桥结构方案分析 2

第二章 主减速器设计 4

2.1 主减速器的结构形式 4

2.1.1 主减速器的齿轮类型 4 2.1.2 主减速器的减速形式 4

2.1.3 主减速器主，从动锥齿轮的支承形式 4

2.2 主减速器的基本参数选择与设计计算 4

2.2.1 主减速器计算载荷的确定 4

2.2.2 主减速器基本参数的选择 6

2.2.3 主减速器圆弧锥齿轮的几何尺寸计算 8

2.2.4 主减速器圆弧锥齿轮的强度计算 10

2.2.5 主减速器齿轮的材料及热处理 14

2.2.6 主减速器轴承的计算 15

第三章 差速器设计 21

3.1 对称式圆锥行星齿轮差速器的差速原理 21

3.2 对称式圆锥行星齿轮差速器的结构 22

3.3 对称式圆锥行星齿轮差速器的设计 22

3.3.1 差速器齿轮的基本参数的选择 22

3.3.2 差速器齿轮的几何计算 24

3.3.3 差速器齿轮的强度计算 26

第四章 驱动半轴的设计 28

4.1 全浮式半轴计算载荷的确定 28

4.2 全浮式半轴的杆部直径的初选 29

4.3 全浮式半轴的强度计算 29

4.4 半轴花键的强度计算 30

第五章 驱动桥壳的设计 31

5.1 铸造整体式桥壳的结构 31

5.2 桥壳的受力分析与强度计算 32

5.2.1 桥壳的静弯曲应力计算 32

5.2.2 在不平路面冲击载荷作用下的桥壳强度计算 34

5.2.3 汽车以最大牵引力行驶时的桥壳强度计算 34

5.2.4 汽车紧急制动时的桥壳强度计算 36

结论 39 致谢 40

参考文献 41

附录 42

附录图-1 差速器行星齿轮

附录图-2 差速器半轴齿轮

附录图-3 差速器行星齿轮轴

附录图-4 差速器左壳

附录图-5 差速器右壳

附录图-6 从动锥齿轮

附录图-7 差速器装配图

参考资料：

[1] 刘惟信 编著.汽车车桥设计 .北京：清华大学出版社，2004

[2] 徐颢 主编.机械设计手册（第3，4卷）.北京：机械工业出版社，1991

[3] 吉林大学 王望予 主编.汽车设计(第四版).北京:机械工业出版社，2004

[4] 吉林大学 陈家瑞 主编.汽车构造(下册).北京:机械工业出版社，2005

[5] 朱孝录 主编.齿轮传动设计手册.北京：化学工业出版社，2005

[6] 邱宣怀 主编.机械设计.北京：高等教育出版社，1997

[7] 廖念钊等编 .互换性与技术测量（第四版）.北京：中国计量出版社，2000

[8] 王明珠 主编 .工程制图学及计算机绘图 .北京：国防工业出版社，1998

[9] 戴少度 主编.材料力学. 北京：国防工业出版社，2002

[10] 第二汽车制造厂 何敏. EQ1141G后驱动桥.汽车运输，1992（11）

[11] 丹东汽车制造厂 刘凤君.浅谈DD32／1 20系列后驱动桥的开发.1997(4)

[12] 重载汽车驱动桥的基本结构形式.

简单介绍：

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。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，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寿命校核。本文不是采用传统的双曲面锥齿轮作为载重汽车的主减速器而是采用弧齿锥齿轮，希望这能作为一个课题继续研究下去。

！致谢！

为期三个月的毕业设计生活结束了，回头看看自己在这几个月内的身影，回头看看自己走过的路，有辛酸也有甘甜，总的来说收获不少。

本次设计的课题是：后驱动器的设计，这对我们来说完全是一个新的课题，免不了有时感到很茫然。通过到工厂里去看实物，通过指导老师的讲解，加上自己看书，终于把设计的思路搞清楚了。对以具体的细节问题，涉及到一些经验方面的问题，指导老师总是不厌其烦的讲解，直到我听懂为止，很感动。

通过这次毕业设计，使我将三年半来学到的知识进行了一次大总结，一次大检查，特别是机械设计，工程制图，机械原理，理论力学等基础知识，进行了一次彻底的复习。以前只是应付考试，现在要自己设计东西，才感觉到自己学的知识远远不够用。有句话说：活到老，学到老。说的一点也没错。

通过这次毕业设计，使我查手册的能力得到了很大的提高。以前遇到问题不是去问老师，就是跳过去，一点自己查资料的意识都没有。现在不同了，通过指导老师的引导，通过自己的实践，现在可以独立到图书馆去查资料，而且要查哪方面的资料，心里非常清楚，不像以前那么没有头绪了。

在其他方面也有不少收获，比如说，这次毕业设计使我养成了一丝不苟的工作态度。现在我可以三、四个小时坐在凳子上不起身，心里很平静，一点急躁的情绪都没有，这可能是做毕业设计给我留下的东西，这将对我以后在社会上工作上大有裨益。