CA1095K2型载货汽车驱动桥的设计.doc

毕业设计CA1095K2型载货汽车驱动桥的设计摘 要 随着汽车工业的发展及汽车技术的提高，驱动桥的设计、制造工艺都在日益完善。驱动桥也和其他汽车总成一样，除了广泛采用新技术外，在机构设计中日益朝着“零件标准化、部件通用化、产品系列化”的方向发展及生产组织的专业化目标前进。 本文是对CA1095K2型载货汽车的驱动桥进行设计，研究目的在于通过对汽车整体的匹配性设计完成驱动桥的主减速器、差速器、半轴及桥壳等部件型号的设计与计算，并完成校核。其中，主减速器由一对圆锥齿轮组成，两齿轮轴线在空间上呈九十度角，其功用是当在变速器的最高档时，能使汽车具有足够大的牵引力、适当的最高车速和良好的燃油经济性；差速器的功用是使俩驱动轮能适应在不同工况下要求的不同角速度旋转；半轴属于汽车传动系统，处于末端，其功用是将半轴齿轮传来的转矩传给驱动轮；桥壳是汽车上的主要零件之一，既能承载又能传力，同时还是主减速器、差速器和驱动轮传动装置的外壳。关键词：驱动桥；主减速器；差速器；半轴；桥壳。The design of Drive axle in truckCA1095K2 Abstract With the development of the automotive industry and automotive technology, design, manufacturing processes of Drive axle are both increasingly improve. Like other automotive assemblies, Drive axle , in addition to the widespread adoption of new technologies, Increasingly develop in the direction of “parts standardization, universal ,product serialization ”,and toward the goal of production specialization in Mechanism Design. This paper is talking about the design of Drive axle in truck CA1095K2 , the purposes of research is , by matching design on the overall vehicle, to complete the design and calculation of main reducer, differential, axle ,axle housing and other components, and then , complete the check. And the main reducer is composed by a pair of bevel gears, their axis is at right angles in space, its function is that ,when the transmission on the most upscale, to make sure the car has a sufficiently large traction, proper maximum speed and good fuel economy; The function of differential is to enable two wheels are adapted to the different requirements of the different angular velocity conditions; Axle is in end of automotive transmission, and belongs to it, the function of axle is to pass the torque coming from the side gear to the wheels; Axle housing is a main part of a car, can achieve both carrying and force transmission, and it is the shell of the main reducer, differential and axle.Keywords: drive axle; the main reducer; differential; axle; axle housing.目 录摘 要IAbstractII第1章 前言11.1 课题提出的意义11.2驱动桥的发展状况21.3课题研究的内容31.4研究思路和方法5第2章 驱动桥的总体设计72.1驱动桥的设计要求72.2 驱动桥的结构型式82.3驱动桥的总体结构设计9第3章 主减速器的设计323.1 主减速器的结构型式323.2主减速器的减速型式333.3 主减速器主、从动锥齿轮支承方案343.3.1 主动锥齿轮的支承343.3.2从动锥齿轮的支承353.4主减速器的轴承预紧及齿轮啮合调整393.5主减速器的设计和计算413.5.1 主减速比的确定423.5.2 主减速器齿轮计算载荷的确定423.5.3 主减速器齿轮基本参数的计算423.5.4 主减速器双曲面齿轮的强度计算及校核423.5.5 主减速器齿轮的材料和加工423.5.6 主减速器的润华423.5.7 轴承选择42第4章 差速器的设计424.1差速器的结构型式的选择424.2 4.2差速器的设计计算434.2.1 差速器基本参数的选择474.2.3 差速器齿轮的强度校核494.3 差速器齿轮的材料和加工49第5章 半轴的设计495.1 半轴的型式495.2 半轴的设计与校核495.2.1 半轴参数的计算495.2.2 半轴的校核495.3 半轴花键的校核495.4 半轴的材料及热处理49第6章 驱动桥壳的设计496.1驱动桥的结构形式496.2 驱动桥壳的强度校核496.2.1 静弯曲应力计算496.2.2 在不平路面冲击载荷作用下桥壳的强度计算506.2.3 汽车以最大牵引力行驶时桥壳强度计算506.2.4 汽车紧急制动时桥壳的强度计算506.2.5 汽车受最大侧向力时桥壳的强度计算504.5本章小结504.5本章小结504.5本章小结504.5本章小结504.5本章小结504.5本章小结504.5本章小结504.5本章小结504.5本章小结504.5本章小结504.5本章小结504.5本章小结50结 论51致 谢52参考文献53第一章 前言1.1 课题的提出及意义 汽车的驱动桥是汽车传动系的主要部分，位于传动系末端，它的性能好坏将直接影响汽车的行驶，驱动桥在整车中十分重要，设计出结构简单、工作可靠的、造价低廉的驱动桥，能大大降低总车生产的总成本，推动汽车经济的发展。 驱动桥的作用是将传动轴传来的转矩增大并分配到俩驱动轮上，且由差速器实现左右驱动轮在行驶运动学上所需要的差速功能；同时，驱动桥还要承受作用与路面和车架或承载式车身之间的铅垂力，纵向力和横向力及其力矩。驱动桥的结构形式主要分为两种，当驱动车轮采用的是非独立悬架时，驱动桥采用非断开式驱动桥，当驱动桥采用独立悬架时，则选用断开式驱动桥。 整体式驱动桥不仅须承担汽车车身的重荷，而且还必须承担车轮上的作用力以及传递扭矩等产生的反作用力矩，所以为了保证驱动桥的可靠工作，驱动桥及它的零件都必须具有足够的刚度和强度以承受这些载荷。除此之外，驱动桥还必须满足设计所要求的通过性和行驶平顺性。对不同用途的车，其驱动桥的设计要求大体相同14。根据设计任务书的要求，对CA1095K2型载货汽车的驱动桥进行设计。1.2 驱动桥的发展现状 在汽车出现之前，马车是人类最好的交通工具，1886年1月29日，德国工程师卡尔·本茨发明了世界上第一辆装有内燃机的三轮式汽车，并获得了德意志专利局颁发的注册号码为No.37435的汽车专利证书，这一天被公认为汽车的生日，标志着汽车工业的开始，之后汽车行业不断进步，汽车性能不断改善，从而形成了现在汽车行业的繁荣市场，到现在，在欧美等西方发达国家，汽车行业已发展的相当成熟。对车桥的设计制造水平也得到了长足的发展。在新中国成立之前，汽车工业还没有进入中国，自1953年在长春兴建第一汽车制造厂，1956年生产出中国第一辆“解放”汽车，宣告了中国不能制造汽车的历史结束了。到现在，中国的汽车工业已经成为世界汽车工业的重要组成部分，现在我国的汽车行业正在迅猛发展，后轮驱动的汽车的平顺性和操纵稳定性将得到很大的提高，当后轮驱动的汽车加速时，由于不是前轮驱动，驱动力不由前轮输出，在加速并转弯的时候，司机能感受到较大的横向握持力，说明操作性能好。虽然不同车型会有所不同，但总体来说后轮驱动的汽车还有一个优点就是维修费用较低。例如当变速器出现故障时，后轮驱动的车就不需要对驱动桥进行拆装维修，但是对前轮驱动的汽车，由于结构关系，就必须对驱动桥进行维修。可见后轮驱动的方式是比较经济的。目前国产驱动桥在国内汽车市场上占了大部分的市场份额，但是由于国产车桥和国际车桥生产水平还有一定差距，还是有一部分车桥依赖进口。国内车桥和国际的差距主要在设计和研发能力上，目前国内具有研发能力的厂商很少，很多厂商还仅仅具有组装能力。研发设备也有着不小的差距，这也制约了国内的自主研发。在具体的加工工艺上，也有着一定的差距，说道底后驱动桥的功用就是承载和驱动，所以需要更先进的加工生产工艺。近来，驱动桥有两个大的发展趋势，一是结构上，单级主减速器的使用比例越来越高；二是技术上，对轻量化的要求也更高。总之，以后的汽车有着向节能，舒适和环保的发展趋势，所以相应的对车桥也有了更高的要求，要求车桥有轻量化，承载能力强，寿命长，低噪音和低成本等特点。现在，国内生产车桥的厂商众多，品种和规格也算齐全，产品的质量和性能也基本能满足国内市场的需求，形成了一定的产业发展特点：由几乎完全进口向国内自主生产发展，由小厂房向大规模正规生产发展，由低端产品向高端高质量产品发展，由依靠国外技术向国内自主研发转化。技术也在不断提高，不断学习国外的各种先进研发制造技术以使自身水平与国际接轨，学习提升国内各类加工工艺水平以提高生产产品的质量，以满足各种使用需求，推进工业的发展。 目前我国国内生产驱动桥的厂商基本可分为几种。一是通过引进国外先进的技术，依托本土的环境优势建立的民族企业，占据着国内市场的大部份额。如引进意大利菲亚特技术、依托于中国一拖旗下的一拖（洛阳）开创装备科技有限公司就是典型的代表。其农机驱动桥产品已从16马力覆盖至200马力，所生产的80160马力驱动桥在市场上占据着主导地位，有“中 国第一桥”的美誉。此外，山东的前进桥厂、烟台捷林达桥厂以及新昌齿轮箱厂也在不断借鉴国内外先进的技术，推动国产驱动桥的发展。 二是与国际知名品牌厂家合作，利用国内本土资源优势及国外先进的技术支持生产。如 1995 年柳工与德国采埃孚公司在柳州建立的合资公司，除生产采埃孚高技术水平双变外，还生产采埃孚高技术水平驱动桥，供中国高技术及出口装载 机、平地机等配套，为中国高技术水平驱动桥技术的发展起到了促进作用。成功引进了卡特三节式湿式桥的样机，成功开发了成工的三节式系列湿式桥，已批量推向了市场。2005年，东风车桥通过与美国德纳公司合资合作，双方斥巨资已经建成国内规模最大、效益最佳、管理最好的商用车桥公司，逐步融入全球汽车零部件大循环之中。三是一些主机厂家根据自身需要，利用自身资源自产自用，也是国产驱动桥 的一种发展模式。比如常发集团生产的中小马力拖拉机上用的驱动桥就是典型的生产自用型。此外，龙工、徐工等工程机械厂家也生产自己整机上所用的驱动桥，但这种模式仅为自给自足，很难满足外部市场需求5。 随着现代公路条件的改进，汽车行驶路况越来越好，对汽车的通过性也没必要像以前那样要求高，汽车也没有必要采用各种复杂机构来提升汽车的通过性，单级主减速器由于结构较简单传动效率较高，可靠性高，磨损少，且制造工艺简单，成本低，也能基本满足现代汽车行驶的要求，所以单级减速驱动桥有着很好的发展前景。从设计角度来看，主减速比不是很大的情况下，尽可能选用单级主减速器。1.3课题研究的内容 根据设计任务书的要求，对CA1095K2型载货汽车的驱动桥进行设计。(1) CA1095K2型载货汽车后驱动桥主减速器的设计；(2) CA1095K2型载货汽车后驱动桥差速器的设计；(3) CA1095K2型载货汽车后驱动桥半轴和桥壳的设计。设计参数如下：(1) 装载质量5000kg，总质量9410kg；(2) 最高车速90km/h；(3) 车轮滚动半径490mm；(4) 发动机最大扭矩560Nm；(5) 采用6挡变速器，各挡传动比为ig1=6.515，ig2=3.916，ig3=2.345，ig4=1.428，ig5=1.000，ig6=0.813，igR=6.060。第2章 驱动桥的总体设计2.1 驱动桥的设计要求（1） 所选取的主减速比应该要能满足汽车在给定的使用条件下有最佳的动力性和燃油经济性；（2） 当两个驱动轮以不同的角速度转动时，应能将转矩平稳且连续不断（无脉动）地传递到两个驱动车轮上；（3） 当左、右两驱动车轮与地面的附着系数不同时，要能充分利用汽车的牵引力；（4） 要能承受并传递路面与车架（车厢）间的纵向力、横向力和铅垂力，以及驱动时的反作用力矩和制动时的制动力矩；（5） 驱动桥各零部件在保证其刚度、强度、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，从而改善汽车的平顺性；（6） 轮廓尺寸不大以便于汽车总体布置并与所要求的驱动桥离地间隙相适应；（7） 齿轮与其它传动件工作平稳，无噪声；（8） 驱动桥总成及零部件设计应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；（9) 在各种载荷及转速工况有高的传动效率；（10）结构简单、维修方便，机件工艺性好，制造容易。2.2 驱动桥的结构型式 在设计驱动桥的结构型式时，应从需要设计的汽车的类型、使用和生产条件着手，且要和该汽车的其它零部件（主要是悬架）的结构和特性相适应，以保证整个汽车能达到预期的使用性能。驱动桥的结构形式可分为两大类，断开式驱动桥和非断开式驱动桥。两种结构形式的选择与悬架的总成结构形式有着非常密切的关系，当驱动轮采用的是非独立悬架时，结构形式选用非断开式驱动桥，所以又称这种驱动桥为非独立悬架驱动桥；反过来，针对独立悬架应该选用断开式驱动桥，亦可称为独立悬架驱动桥。 对于本设计中的CA1095K2型货车，由其类型和使用的条件看，选用非断开式驱动桥，该种结构形式被广泛的应用在各种类型的载货汽车及公共汽车上，有着结构简单、工作可靠和造价低廉等特点。2.3 驱动桥的总体结构设计 CA1095K2型货车的驱动桥总体构造为非断开式驱动桥。其结构主要由驱动桥桥壳、主减速器、差速器和半轴组成，如图1所示。 驱动桥桥壳是汽车上的主要零件之一，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。 主减速器的功用是将输入的转矩增大并相应降低转速，以及当发动机纵置时还具有改变转矩旋转方向的作用。 差速器功用是当汽车转弯行驶或在不平路面上行驶时，使左右驱动车轮以不同的角速度滚动，以保证两侧驱动轮与地面间作纯滚动运动。 半轴是在差速器与驱动轮之间传递动力的实心轴。图1 驱动桥结构简图第3章 主减速器的设计3.1 主减速器的结构型式 主减速器的形式一般是根据所采用的齿轮形式、主、从动齿轮的安装方法及减速形式的不同而不同。在现代的汽车上，“格里森”(Gleason)制或“奥利康”(Oerlikor)制的螺旋锥齿轮和双曲面齿轮是应用最广泛的主减速器的齿轮形式。 螺旋锥齿轮的主动齿轮和从动齿轮的轴线相交，由于其齿轮端面重叠，同时啮合的轮齿至少有两对，所以其可以承受比较大的载荷，同时它的传动很平稳，即使是在高速转动时也是仅有较小的振动和噪声。 双曲面齿轮的主要特点是主动齿轮和从动齿轮的轴线不相交，其空间夹角为90o，主动轮的轴线相对从动齿轮轴线有一个偏移量，称为双曲面齿轮的偏移距。由于双曲面主动齿轮的螺旋角大，其同时进入啮合的齿数要比螺旋齿轮多，使其工作比螺旋锥齿轮更加平稳，噪声更小，其强度也高。 综上，在本设计中，主减速器采用双曲面锥齿轮传动。3.2 主减速器的减速型式 主减速器的减速型式主要分为单级减速、单级贯通、双级减速、双级贯通、双速减速等。 单级主减速器结构简单、质量及体积小，而且其制造成本低廉，故广泛应用于主减速比i0<7.6的各种中、小型汽车上。如轻型货车和轿车都采用单级主减速器；双级主减速器有两级齿轮，结构较为复杂，质量随之增加，制造成本也明显增加，故只有在主减速比较大且采用单级主减速器不能满足其需要的离地间隙时才采用双级主减速结构形式。本次设计的CA1095K2型载货汽车的主减速比为6.429，故选用单级主减速器。3.3 主减速器主、从动锥齿轮的支承方案 主减速器必须保证主、从动齿轮具有良好的啮合状况，才能使它们正常的工作。齿轮的正确啮合，除与齿轮的加工质量、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。3.3.1 主动锥齿轮的支承（1）悬臂式支承 如图3-1 a)，齿轮以及其轮齿大端一侧的轴颈悬臂式的支撑于一对轴承的外侧，支承刚度较小，这种支承方式一般用于齿轮一侧没有足够的空间安置轴承和传递转矩不大的场合。（2）骑马式支承 如图3-1b)，齿轮前后两端的轴颈均以轴承支承，故采用骑马式支承时，可以使主动锥齿轮的支承刚度大大增强。由于齿轮大端一侧轴颈上的两个圆锥滚子轴承之间的距离很小，可以缩短主动锥齿轮轴的长度，使布置更紧凑，并可以减小传动轴夹角，有利于整车布置。特别是在传递较大转矩的情况下，悬臂式支承难以满足支承刚度的要求（如载货质量2t以上的汽车，其主减速器主动锥齿轮都是采用骑马式支承）。 图3-1主减速器锥齿轮的支承形式a) 主动锥齿轮悬臂式支承； b) 主动锥齿轮骑马式支承； c) 从动锥齿轮的支承本次所设计的载货汽车的装载质量为5吨，为了增强承载能力和支承刚度，主动锥齿轮的支承采用骑马式支承。3.3.2 从动锥齿轮的支承从动锥齿轮的支承如图3-1 c)所示，主减速器从动锥齿轮的支承刚度依轴承的型式、支承间的距离和载荷在轴承之间的分布即载荷离两端轴承支承中心间的距离c和d之比例而定。本次设计的中型载货汽车已确定采用双曲面齿轮式主减速器，故决定采用圆锥滚子轴承，从动锥齿轮采用无辐式结构并用细牙螺钉以精度较高的紧配合固定在差速器壳的突缘上。3.4 主减速器的轴承预紧及齿轮啮合调整为了提高主减速器锥齿轮的支承刚度，改善齿轮啮合的平稳性，应对支撑齿轮的圆锥滚子轴承进行预紧。对于货车，主动锥齿轮圆锥滚子轴承的摩擦力矩一般为13N·m。主动锥齿轮轴承的预紧力的调整，可以利用精选两轴承内圈之间的套筒的长度、调整垫片厚度等方法进行。从动锥齿轮圆锥滚子轴承的预紧力，靠轴承外侧的调整螺母或主减速器与轴承盖之间的调整垫片来调整。在轴承预紧度调整之后，须进行锥齿轮啮合调整，以保证齿轮副啮合印迹正常，并使齿轮大端处齿侧间隙在适当的范围内。主减速器锥齿轮正确的啮合印迹位于齿高中部稍偏小端。3.5 主减速器的设计和计算 3.5.1 主减速比的确定主减速比对主减速器的结构形式、轮廓尺寸、质量大小以及当变速器处于最高挡位时汽车的动力性和燃油经济型都有直接影响。主减速比的选择应在汽车整体设计时和传动系的总传动比一起由整车动力计算来确定9。 (3-1)式中,i0主减速器的主减速比； rr车轮滚动半径，rr =0.49m； np最大功率时的发动机转速，np =2500r/min；vamax汽车的最高车速，vamax =90km/h；igh变速器最高挡的传动比，igh =0.813。由公式（3-1）可计算得= 6.312 。通过与同类汽车的主减速比相比较，并且对值予以校正，再选取主减速器的主减速比。3.5.2 主减速器齿轮计算载荷的确定 通常将发动机最大转矩配以传动系最低挡传动比和驱动车轮打滑时这两种情况下主减速器从动齿轮上的转矩的较小者，作为载货汽车或越野汽车在强度计算中用以验算主减速器从动齿轮最大应力的计算载荷11。即 (3-2) (3-3)式中：发动机最大转矩，=560N·m；传动系最低档传动比，；由发动机到主减速器从动齿轮之间的传动效率， =0.9；超载系数，=1； n驱动桥数目，n=1； 汽车满载时一个驱动桥给水平地面的最大负荷；=65513N fd汽车的动挠度； fp汽车或汽车列车的性能系数；轮胎对路面的附着系数，=0.85；车轮的滚动半径，=0.49m； 由主减速器从动齿轮到驱动轮的传动效率和传动比，由公式（3-2）、（3-3）可得 Tje= 21110 N·m，Tj= 27286.2 N·m TJ=(Tje ,Tj)min= 21110 N·m上边所求得的计算载荷是最大转矩，而不是正常持续转矩，不能用它作为疲劳损坏的计算依据。汽车的类型很多，行驶工况又非常复杂，没有简单的公式可以计算出汽车的正常持续转矩。但对公路汽车来说，使用条件比非公路汽车稳定，其正常持续转矩是根据平均比牵引力的值来确定的，即主减速器从动齿轮的平均计算转矩为10： N·m (3-4)式中：汽车满载总重量，=9410×9.8N=92218N；所牵引的挂车满载总重，=0； 道路滚动阻力系数，=0.015 ； 汽车正常使用时的平均爬坡能力系数，=0.06； 汽车的性能系数，当>16时，取=0，因0.195×（9410×9.8+0）/560=32.11>16，故fP=0；由公式（3-4）可得计算转矩Tjm=3389.01N·m。3.5.3 主减速器齿轮基本参数的计算（1）齿数的选择 取主动锥齿轮的齿数Z1=7，从动锥齿轮的齿数Z2=45。修正为=6.429。（2）节圆直径的选择=(1316)=359.28442.19mm式中：直径系数，取1316。取=440 mm。 （3）齿轮端面模数的选择 齿轮的大端端面模数：mm 式中：模数系数，=0.30.4；21110N·m则mm，从而，本方案取m=9.778 mm。（4）齿面宽的选择 = 68.2mm通常小齿轮的加大10较为合适，即 = 75.02mm（5） 双曲面齿轮的偏移距对于轻型载货汽车，不应超过从动齿轮节锥距的40(接近于从动齿轮节圆直径的20)。即 =mm取E45mm。 （6）双曲面齿轮的偏移方向为降低主动锥齿轮和传动轴的位置，降低地板凸包高度，从而使整个车身和整个重心降低，有利于提高行驶稳定性，本方案采用下偏移。 （7） 双曲面齿轮的螺旋方向 与下偏移相对应，主动齿轮的螺旋方向为左旋，从动齿轮为右旋9。 双曲面齿轮偏移反方向的规定：由从动齿轮的锥顶向其齿面看去并使主动齿轮位于右侧，这时，如果主动齿轮在从动齿轮的中心线上方，则为上偏移，在从动齿轮中心线的下方，则为下偏移。（8） 齿轮法向压力角的选择“格里森”制规定，对于双曲面齿轮，由于其主动齿轮轮齿两侧的法向压力角不等，因此应按平均压力角考虑，载货汽车多采用22°30的平均压力角。本方案中，齿轮的法向压力角取为22°30。 （9） 螺旋角的选择 式中，主、从动齿轮齿数，= 45，=7； E双曲面齿轮偏移距E=45 mm； d2从动轮节圆直径，d2= 440mm；则，本方案取。确定了小齿轮的螺旋角以后可用下式近似地确定大齿轮的名义螺旋角，为偏移角近似值， sin=0.177则 =10.2°。 2 从动齿轮的名义螺旋角 2=1=34.8° 双曲面齿轮传动的平均螺旋角 小齿轮节圆直径=（7÷45）×440×（cos34.8°÷cos45°）=79.48mm小齿轮模数m1=d1/Z1=11.35mm螺旋锥齿轮与双曲面齿轮的基本参数确定之后，计算用表15进行几何尺寸计算。 计算得出主减速器双曲面齿轮的基本数据如表3-1所示。表3-1 主减速器双曲面齿轮的基本数据序号参数符号计算数据（mm）1小齿轮齿数Z172大齿轮齿数Z2453大齿轮齿面宽F68.24小齿轮轴线偏移距E455大齿轮分度圆直径d24406刀盘明义半径rd152.4007小齿轮中点螺旋角46.876o8大齿轮中点螺旋角33.178 o9小齿轮节锥角g111.311 o10大齿轮节锥角g278.38 o11大齿轮节锥顶点到小齿轮轴线的距离z2.86739912大齿轮节锥距A0224.60347313大齿轮的齿顶角27.26881214大齿轮的齿根角182.49128315大齿轮的齿顶高1.89468116大齿轮的齿根高14.60182817径向间隙C1.92293918大齿轮的齿全高h16.49650919大齿轮的齿工作高14.5735720大齿轮的面锥角g0278.83448 o21大齿轮的根锥角gR275.338479 o22大齿轮外圆直径d02440.76326523大齿轮外缘到小齿轮轴线的距离x0240.51710524大齿轮面锥顶点到小齿轮轴线的距离2.98264825大齿轮根锥顶点到小齿轮轴线的距离0.09268126小齿轮的面锥角g0114.260447 o27小齿轮面锥顶点到大齿轮轴线的距离2.45852228小齿轮外缘到大齿轮轴线的距离B0147.5531429小齿轮齿前缘到大齿轮轴线的距离Bi142.94978830小齿轮外圆直径d0176.25452831小齿轮根锥顶点到大齿轮轴线的距离-14.9863532小齿轮根锥角gR110.855556 o33最小齿侧间隙允许值0.23534最大齿侧间隙允许值0.3183.5.4 主减速器双曲面齿轮的强度计算及校核(1) 单位齿长上的圆周力单位齿长上的圆周力11：N/mm (3-6)式中，p单位齿长上的圆周力，N/mm；P作用在齿轮上的圆周力，按发动机最大转矩和最大附着力矩两种载荷工况进行计算； F从动齿轮的齿面宽，mm。 (a) 按发动机最大转矩及一挡传动比计算时 N/mm (3-7)式中：发动机最大转矩，N·m；变速器传动比，常取一挡及直接挡进行计算；主动齿轮节圆直径，=79.48mm。 则p=1346.14N/mm<1429N/mm=p，即按发动机最大转矩及一挡传动比计算时，齿轮的单位齿长上所受圆周力合适。 (b) 按发动机最大转矩及直接挡计算时 N/mm （3-8）式中，=1.00，其余参数与上公式（3-7）相同。则p=206.62N/mm<250N/mm=p，即按发动机最大转矩及直接挡传动比计算时，齿轮的单位齿长上所受圆周力合适。(c) 按最大附着力矩计算时 N/mm （3-9）式中：驱动桥对路面的负荷，=65513 N； 轮胎与地面的附着系数，=0.85； 轮胎的滚动半径，=0.49 m ； 主减速器从动齿轮的节圆直径，=440 mm； 则p=1711.6N/mm。(1818.6N/mm)其许用单位齿长上的圆周力p为1429N/mm。在现代汽车设计中，由于材质及加工工艺等制造工艺质量的提高，计算所得的p值有时会高出 p 值的20%25%。 20%即按最大附着力矩计算时，齿轮单位齿长上所受圆周力合适。 (2) 轮齿弯曲强度计算 轮齿弯曲强度13： N/mm2 (3-10)式中：轮齿的计算转矩，从动齿轮按两者中之较小者和计算；对于主动齿轮还需将上述转矩换算到主动齿轮上； 超载系数，； 尺寸系数。当端面模数mm时， ； 载荷分配系数，支承刚度小时取大值。=1.10； 质量系数，=1； F计算齿轮的齿面宽，mm； Z计算齿轮的齿数； m端面模数，mm； J 计算弯曲应力用的综合系数。 (a) 按发动机最大载荷计算从动齿轮时=21110N·m ，Z=45，J=0.223，F=68.2mm，m=9.778mm，=0.7877，则=559MPa<700MPa= 满足要求。(b) 按最大附着力矩计算从动齿轮时 =3389.01 N·m，则=89.74Mpa<210.9MPa=即从动齿轮的弯曲强度合适。 (c) 按发动机最大载荷计算主动齿轮时 =3648.4N·mm=11.35mm，F=75.02mm，J=0.23，Z=7，=0.82，则 =422MPa<700MPa=(d) 按最大附着力矩计算主动齿轮时 =630.5N·m其余参数与上同，则 =72.9MPa<210.9 MPa=即主动齿轮的弯曲强度合适。 (3) 轮齿的接触强度计算 (3-11)式中：主动齿轮的计算转矩； 材料的弹性系数，对于钢制齿轮副取 N/mm； d1主动齿轮节圆直径，d1=79.48mm；尺寸系数，；表面质量系数，=1 J 计算接触应力的综合系数J =0.134；F 齿面宽，一般取从动齿轮齿面宽，F68.2mm。按两者中较小者计算时： =3648.4 N·m=2742.6MPa<2800MPa=即按两者中较小者计算，轮齿的接触强度合适。 按Tjm计算时： =1140.1MPa<1750MPa=即按计算，轮齿的接触强度合适。3.5.5 主减速器齿轮的材料和加工汽车的主减速器工作负荷非常大，载荷变化也大，工作时间长，还带有冲击，所以对主减速器的齿轮加工应该有更高的要求。总结如下：(1).应该具有较高的轮齿弯曲疲劳强度和表面接触疲劳强度，也要有好的耐磨性，即要有高的硬度。(2).齿轮轮齿的芯部应该具有一定的韧性，即可以承受一定的冲击。(3).钢材的锻造和切屑加工性能好，热处理引起的变形要小或者容易控制，以提高加工出来的产品的质量，缩短加工的时间，提高效率，减小生产成本。综合考虑以上要求，选用渗碳合金钢制造，钢号选为：20CrMnTi，经过渗碳、淬火、回火后硬度达5864HRC，渗碳深度为1.01.4mm。3.5.6 主减速器的润滑主减速器和差速器的齿轮及轴承，都应该具有良好的润滑，否则很容易引起早期的磨损。其中尤其应该注意主减速器主动锥齿轮的前轴承。该轴承距油面及齿轮都比较远，中间又有后轴承隔挡，润滑条件非常差，它的润滑不能仅靠润滑油的飞溅来实现，而必须采取加强润滑的专门措施。通常是在从动锥齿轮的前段靠近主动齿轮处的主减速器的内壁上设一专门的集油槽。同时也要考虑到要有足够的润滑油能够进入差速器，以保证它的摩擦面能有良好的润华，故在差速器上设通油口。因温度升高，主减速器壳及桥壳内压力增高，继而引起漏油现象，为了防止这一现象发生，在主减速器壳或者桥壳上装通气塞，装置通气塞的位置应该避开润滑油能飞溅到的地方。3.5.7 轴承选择主动齿轮轴承C的型号为 N208E GB/T283-1994轴承D的型号为 30310 GB/T297-1994。从动齿轮轴承C的型号为 32216 GB/T297-1994轴承D的型号为 32216 GB/T297-1994。第4章 差速器的设计4.1差速器的结构型式的选择在选择差速器的结构型式时，应该从该汽车的类型及使用条件出发来选择，以满足其使用性能要求。本文设计的CA1095K2型载货汽车使用路面较好，俩驱动车轮与路面的附着系数相差不大，附着条件也较好，故选用对称式圆锥行星齿轮差速器，其结构简单、制造简单、工作平稳可靠，其结构如图4-1所示，由行星齿轮、半轴齿轮和行星架等组成。而对于经常在松软、泥泞路面行驶的汽车，则应该选择防滑差速器，以防止一侧车轮打