毕业设计（论文）汽车驱动桥设计.doc

目录第一章 绪论3 1.1.汽车底盘概述3 1.1.1传动系： 31.1.2 行驶系31.1.3 转向系：4 1.1.4制动系：41.2.驱动桥详解4 1.2.1 功能： 4 1.2.2 驱动桥的设计要求： 5 1.2.3驱动桥的分类5 第二章 结构形式选择11 2.1基本参数选择 11 第三章 主减速器设计143.1结构形式14 3.2齿轮计算16 3.2.1主减速器齿轮的材料及热处理163.2.2主减速比i的确定 173.2.3 主减速器锥齿轮的主要参数选择183.2.4 主减速器锥齿轮的材料203.3.1 单位齿长圆周力计算203.3.2 齿轮弯曲强度计算 21 3.3.3 轮齿接触强度计算 22 3.4 主减速器锥齿轮轴承的设计计算 22 3.4.1 锥齿轮齿面上的作用力223.4.2 锥齿轮轴承的载荷233.4.3 锥齿轮轴承型号的确定26第四章 差速器设计274.1 差速器结构形式选择 274.2 普通锥齿轮式差速器齿轮设计 28 4.3 差速器齿轮的材料 304.4 普通锥齿轮式差速器齿轮强度计算 31第五章 驱动车轮的传动装置设计315.1 半轴的型式 315.2 半轴的设计与计算 325.2.1 全浮式半轴的设计计算 33 5.3 半轴的结构设计及材料与热处理 35 第六章 驱动桥壳设计.366.1 桥壳的结构型式 366.2 桥壳的受力分析及强度计算 37 经济技术分析39结论38 致谢39 第一章 绪论1.1.汽车底盘概述    底盘是接受发动机的动力，使汽车运动并按驾驶员的操控而正常行驶的部件。它包传动系、行驶系、转向系和制动系四个组成部分：1.1.1传动系：    汽车发动机与驱动轮之间的动力传递装置称为汽车的传动系。它应保证汽车具有在各种行驶条件下所必需的牵引力、车速，以及它们之间的协调变化等功能，使汽车有良好的动力性和燃油经济性；还应保证汽车能倒车，以及左、右驱动车轮能适应差速要求，并使动力传递能根据需要而平稳地接合或彻底、迅速地分离。 传动系包括：离合器，变速器，传动轴，主减速器及差速器，半轴等部分。 图1-1 1-离合器；2 变速器；3万向传动；4驱动桥图1-1  1.1.2 行驶系    汽车行驶系的功用是接受发动机经传动系传来的扭矩，并通过驱动轮与路面间附着作用，产生路面对汽车的牵引力，以保证整车正常行驶；此外，它应尽可能缓和不平路面对车身造成的冲击和振动，保证汽车行驶平顺性，并且与汽车转向系很好地配合工作，实现汽车行驶方向的正确控制，以保证汽车操纵稳定性。 行驶系包括：车架，车桥，车轮和悬架等部分。图1-2 1-车架；2后悬架；3驱动桥；4后轮；5前轮；6从动桥；7前悬桥 1.1.3 转向系：    汽车转向系是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构。在汽车转向行驶时，还要保证各转向轮之间有协调的转角关系。驾驶员通过操纵转向系统，使汽车保持在直线或转弯运动状态，或者使上述两种运动状态互相转换。 转向系包括：转向盘、转向传动轴，转向器，转向直拉杆，转向梯形，转向节等部分组成。1.1.4制动系：     制动系是汽车装设的全部制动和减速系统的总称，其功能是使行驶中的汽车减低速度或停止行驶，或使已停驶的汽车保持不动。制动系包括：前后制动器，控制装置，供能装置和传动装置。1.2.驱动桥详解1.2.1 功能：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等组成。1.2.2 驱动桥的设计要求：驱动桥设计应当满足如下基本要求：1.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.齿轮及其他传动件工作平稳，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相协调。7.结构简单，加工工艺性好，制造容易，拆装、调整方便。1.2.3驱动桥的分类    驱动桥分非断开式与断开式两大类。1非断开式驱动桥    非断开式驱动桥也称为整体式驱动桥，其半轴套管与主减速器壳均与轴壳刚性地相连一个整体梁，因而两侧的半轴和驱动轮相关地摆动，通过弹性元件与车架相连。它由驱动桥壳1，主减速器（图中包括6、7），差速器（图中包括2、3、4）和半轴5组成。 图1-3 1-后桥壳；2-差速器壳；3-差速器行星齿轮；4-差速器半轴齿轮；5-半轴； 6-主减速器从动齿轮齿圈；7-主减速器主动小齿轮2断开式驱动桥    驱动桥采用独立悬架，即主减速器壳固定在车架上，两侧的半轴和驱动轮能在横向平面相对于车体有相对运动的则称为断开式驱动桥。  为了与独立悬架相配合，将主减速器壳固定在车架（或车身）上，驱动桥壳分段并通过铰链连接，或除主减速器壳外不再有驱动桥壳的其它部分。为了适应驱动轮独立上下跳动的需要，差速器与车轮之间的半轴各段之间用万向节连接。1.2.4驱动桥的组成    驱动桥主要由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳等组成。 1主减速器    主减速器，降低转一般用来改变传动方向速，增大扭矩，保证汽车有足够的驱动力和适当的速皮。主减速器类型较多，有单级、双级、双速、轮边减速器等。 1）单级主减速器    由一对减速齿轮实现减速的装置，称为单级减速器。其结构简单，重量轻，东风BQl090型等轻、中型载重汽车上应用广泛。 2）双级主减速器    对一些载重较大的载重汽车，要求较大的减速比，用单级主减速器传动，则从动齿轮的直径就必须增大，会影响驱动桥的离地间隙，所以采用两次减速。通常称为双级减速器。双级减速器有两组减速齿轮，实现两次减速增扭。    为提高锥形齿轮副的啮合平稳性和强度，第一级减速齿轮副是螺旋锥齿轮。二级齿轮副是斜齿因拄齿轮。    主动圆锥齿轮旋转，带动从动圆银齿轮旋转，从而完成一级减速。第二级减速的主动圆柱齿轮与从动圆锥齿轮同轴而一起旋转，并带动从动圆柱齿轮旋转，进行第二级减速。因从动圆柱齿轮安装于差速器外壳上，所以，当从动圆柱齿轮转动时，通过差速器和半轴即驱动车轮转动。2差速器    差速器用以连接左右半轴，可使两侧车轮以不同角速度旋转同时传递扭矩。保证车轮的正常滚动。有的多桥驱动的汽车，在分动器内或在贯通式传动的轴间也装有差速器，称为桥间差速器。其作用是在汽车转弯或在不平坦的路面上行驶时，使前后驱动车轮之间产生差速作用。 1-轴承；2-左外壳；3-垫片；4-半轴齿轮；5-垫圈；6-行星齿轮； 7-从动齿轮；8-右外壳；9-十字轴；10-螺栓 目前国产轿车及其它类汽车基本都采用了对称式锥齿轮普通差速器。对称式锥齿轮差速器由行星齿轮、半轴齿轮、行星齿轮轴（十字轴或一根直销轴）和差速器壳等组成。 目前大多数汽车采用行星齿轮式差速器，普通锥齿轮差速器由两个或四个圆锥行星齿轮、行星齿轮轴、两个圆锥半轴齿轮和左右差速器壳等组成。 3半轴     半轴是将差速器传来的扭矩再传给车轮，驱动车轮旋转，推动汽车行驶的实心轴。由于轮毂的安装结构不同，而半轴的受力情况也不同。所以，半轴分为全浮式、半浮式、34浮式三种型式。1）全浮式半轴     一般大、中型汽车均采用全浮式结构。 半轴的内端用花键与差速器的半轴齿轮相连接，半轴的外端锻出凸缘，用螺栓和轮毂连接。轮毂通过两个相距较远的圆锥滚子轴承文承在半轴套管上。半轴套管与后桥壳压配成一体，组成驱动桥壳。用这样的支承形式，半轴与桥壳没有直接联系，使半轴只承受驱动扭矩而不承受任何弯矩，这种半轴称为“全浮式”半轴。所谓“浮”意即半轴不受弯曲载荷。 图1-4 1- 半轴套管；2-调整螺母；3-油封；4-锁紧垫圈；5-锁紧螺母；6-半轴；7-轮毂螺栓； 8,10-圆锥滚子轴承；9-轮毂；11-油封；12-空心梁    全浮式半轴，外端为凸缘盘与轴制成一体。但也有一些载重汽车把凸缘制成单独零件，并借花键套合在半轴外端。因而，半轴的两端都是花键，可以换头使用。2）半浮式半轴    半浮式半轴的内端与全浮式的一样，不承受弯扭。其外端通过一个轴承直接支承在半轴外壳的内侧。这种支承方式将使半轴外端承受弯矩。因此，这种半袖除传递扭矩外，还局部地承受弯矩，故称为半浮式半轴。这种结构型式主要用于小客车。 图1-5 1-止推块；2-半轴；3-圆锥滚子轴承；4-锁紧螺母；5-键；6-轮毂；7-桥壳凸缘     图示为红旗牌CA7560型高级轿车的驱动桥。其半轴内端不受弯矩，而外端却要承受全部弯矩，所以称为半浮式支承。3）34浮式半轴    34浮式半轴是受弯短的程度介于半浮式和全浮式之间。此式半轴目前应用不多，只在个别小卧车上应用，如华沙M20型汽车。4桥壳1） 整体式桥壳    整体式桥壳因强度和刚度性能好，便于主减速器的安装、调整和维修，而得到广泛应用。整体式桥壳因制造方法不同，可分为整体铸造式、中段铸造压入钢管式和钢板冲压焊接式等。2） 分段式驱动桥壳 图1-6 1、4半轴壳 2-左桥壳 3-右桥壳 5-钢板弹簧座 6-突缘 7-半轴套管 8-后桥壳 9-壳盖    分段式桥壳一般分为两段，由螺栓1将两段连成一体。分段式桥壳比较易于铸造和加工。第二章 结构形式选择2.1基本参数选择驱动方式：4*2总质量：3000kg载重质量：1000kg轴距：3000mm轮距：1500mm最小离地间隙：200mm最高车速：100km/h2.2发动机主要性能指标的选择发动机最大功率和相应转速根据所设计汽车应达到的最高车速（），用下式估算发动机最大功率= (2-1) 式中：为发动机最大功率； 为传动系效率，对驱动桥用单级减速器的汽车可取90%； 为汽车总质量； 为重力加速度； 为滚动阻力系数，对乘用车，对货车取0.02，矿用自卸车取0.03； 为空气阻力系数，乘用车取0.300.35，货车取0.801.00，客车取0.600.70，这里取0.8 为汽车正面投影面积，这里取1.5×2.0所以 =53.2Kw按式（2-1）估算的为发动机装有全部附件时测定得到的最大有效功率，约比发动机外特性的最大功率值低12%20%。最大功率对应范围如下：汽油机的在30007000，因乘用车最高车速高，值多在4000以上；总质量小些的货车的值在40005000之间，总质量居中的值更低些。柴油机的值在18004000之间。乘用车和总质量小些的货车用高速柴油机，值常取在32004000之间；总质量大些的货车的柴油机值在18002600之间。这里初取3500。发动机最大转矩及相应的转速用下式计算确定 =9549× （2-2）式中：为最大转矩； 为转矩适应性系数，一般在1.11.3之间选取；这里取1.2 为发动机最大功率； 为最大功率转速；所以 =174.2要求与之间有一定差值，如果它们很接近，将导致直接挡的最低稳定车速偏高，使汽车通过十字路口时换档次数增多。因此，要求在1.42.0之间选取。发动机的最大功率： Pemax=53.2kw Temax=174.2N.m发动机型号： CA6113BZ 缸径：X行程 101.1mm×96.5mm 形式：四冲程水冷柴油机 吸气方式：废气涡轮增压 工作容积：6.19L 压缩比：21.5：1 发火顺序：1-3-2-4 旋转方向：逆时针（面向飞轮） 润滑方式：强制飞溅式 启动方式：电起动 额定功率/转速：130kW(3600r/min)电压：24V 最大扭矩/转速：325N.m(2000r/min)排放水平： 欧I标准 最低空载转速：650 r/min 全负荷最低油耗：215g/kW.h 净质量：440kg 轮胎型号：7.00-15轮胎半径：375mm 选取发动机产家 型号 转速 功率朝阳柴油机厂 4102BZQ 2800 97KW变速器一挡传动比ig选为7第三章 主减速器设计3.1结构形式主减速器的作用就是减速增矩，这个功能完全靠齿轮与齿轮之间的啮合完成。主减速器是汽车传动系中减小转速、增大扭矩的主要部件。对发动机纵置的汽车来说，主减速器还利用锥齿轮传动以改变动力方向。汽车正常行驶时，发动机的转速通常在2000至3000r/min左右，如果将这么高的转速只靠变速箱来降低下来，那么变速箱内齿轮副的传动比则需很大，而齿轮副的传动比越大，两齿轮的半径比也越大，换句话说，也就是变速箱的尺寸会越大。另外，转速下降，而扭矩必然增加，也就加大了变速箱与变速箱后一级传动机构的传动负荷。所以，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，可使主减速器前面的传动部件如变速箱、分动器、万向传动装置等传递的扭矩减小，也可变速箱的尺寸质量减小，操纵省力。齿轮类型有弧齿锥齿轮、双曲面齿轮、圆柱齿轮和蜗轮蜗杆。现代汽车的主减速器，广泛采用螺旋锥齿轮和双曲面齿轮。双曲面齿轮工作时，齿面间的压力和滑动较大，齿面油膜易被破坏，必须采用双曲面齿轮油润滑，绝不允许用普通齿轮油代替，否则将使齿面迅速擦伤和磨损，大大降低使用寿命。 根据减速形式特点不同，主减速器分类如下： 单级主减速器、双级主减速器、贯通式主减速器、单、双级双速配轮边减速。 十七吨货车车桥应选用双级主减速器。双级主减速器的主要结构特点是由俩级齿轮减速组成的主减速器。与单级主减速器相比，双级主减速器可得到较大的传动比i一般为7-12；但其尺寸、质量均较大，结构复杂，制造成本也显著增加，因此主要应用在商用车上。 双级主减速器分为整体式和分开式两种。分开式双级主减速器的第一级设于驱动桥中部，称作中央减速器；第二级设于轮边，称为轮边减速器。整体式双级主减速器有多种结构方案：第一级为锥齿轮，第二级为圆柱齿轮；第一级为锥齿轮，第二级为行星齿轮；第一级为圆柱齿轮，第二级为锥齿轮。 我所选用的是整体式，第一级为螺旋锥齿轮，第二级为圆柱齿轮的主减速器，垂直布置两级齿轮。垂直布置是驱动桥纵向尺寸减小，可减小万向传动轴夹角；但由于主减速器壳固定在桥壳的上方，不仅使垂向轮廓尺寸增大，而且降低了桥壳的刚度，不利于齿轮的工作。这种布置可便于贯通式驱动桥的布置。锥齿轮-圆柱齿轮式双级主减速器再分配传动比时，通常将圆柱齿轮副和锥齿轮副传动比值取在1.4-2.0范围内，而且锥齿轮副传动比一般在1.7-3.3，这样可以减小锥齿轮啮合时的轴向力和作用在从动锥齿轮及圆柱齿轮上的载荷，同时可使主动锥齿轮的齿数适当增多，使其支承轴颈的尺寸适当加大，改善支承刚度，提高啮合平稳性和工作可靠性。对于总质量较大的多桥驱动汽车，由于主传动比较大，多采用双级贯通式主减速器。根据齿轮的组合方式不同，可分为锥齿轮-圆柱齿轮式和圆柱齿轮-锥齿轮式两种形式。我选用圆柱齿轮-锥齿轮式双级贯通式主减速器。圆柱齿轮-锥齿轮式双级主减速器的第一级圆柱齿轮副有利于贯通式布置，兼具减速作用。若仅用于贯通，可取其传动比为1。在设计中，应根据中、后桥锥齿轮的布置、旋转方向、双曲面齿轮的偏移方式以及圆柱齿轮副在锥齿轮副前后的布置位置等因素来确定锥齿轮的螺旋方向。所选的螺旋方向应使主、从动锥齿轮有相斥的轴向力。这种结构紧凑，高度尺寸减小，有利于降低车厢地板及整车质心高度。3.2齿轮计算3.2.1主减速器齿轮的材料及热处理汽车驱动桥主减速器的工作相当繁重，与传动系其他齿轮相比，它具有载荷大、作用时间长、载荷变化大、带冲击等特点。其损坏形式主要有轮齿根部弯曲折断、齿面疲劳点蚀、磨损和擦伤等。根据这些情况，对驱动桥齿轮的材料及热处理应有以下要求：1具有高的弯曲疲劳强度和表面接触疲劳强度，以及较好的齿面耐磨性，故齿表面应具有高的强度；2轮齿芯部应有适当的韧性以适应冲击载荷，避免在冲击载荷下轮齿根部折断；3钢材的锻造、切削与热处理等加工性能良好，热处理变形小或变形规律易控制，以提高产品质量、缩短制造时间、减少生产成本并降低废品率；4选择齿轮材料的合金元素时要适应我国的情况。例如，为了节约镍、铬等元素，我国发展了以锰、钒、钼、硅为主的合金结构钢系统。汽车主减速器用的螺旋锥齿轮与双曲面齿轮以及差速器用的直齿锥齿轮，目前都是用渗碳合金钢制造。其钢号主要有：、。最常用的是。用渗碳合金钢制造齿轮，经渗碳、淬火、回火后，轮齿表面硬度应达到，而芯部硬度较低，当端面模数时为，当时为。对于渗碳层深度有以下的规定：当端面模数 时， 为； 时， 为； 时， 为。由于新齿轮润滑不良，为了防止齿轮在运行初期产生胶合、咬死或擦伤，防止早期磨损，圆锥齿轮与双曲面齿轮的传动副（或仅仅大齿轮）在热处理及精加工（如磨齿或配对研磨）后均予以厚度为的磷化处理或镀铜、镀锡。这种表面镀层不应用于补偿零件的公差尺寸，也不能代替润滑。对齿面进行喷丸处理有可能提高寿命的25%，对于滑动速度高的齿轮，为了提高其耐磨性，可以进行渗硫处理。渗硫处理的温度低，故不会引起齿轮的变形。渗硫后摩擦系数可明显降低，故即使润滑条件较差，也会防止齿轮咬死、胶合和擦伤等现象产生。3.2.2主减速比i的确定 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。i的选择应在汽车总体设计时和传动系的总传动比i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i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i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及其转速的情况下，所选择的i值应能保证这些汽车有尽可能高的最高车速。这时i值应按下式来确定： （3-1）式中车轮的滚动半径， =0.375migh变速器量高档传动比。igh =1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，i一般选择比上式求得的大1025，即按下式选择： （3-2）式中i分动器或加力器的高档传动比iLB轮边减速器的传动比。根据所选定的主减速比i0值，就可基本上确定主减速器的减速型式（单级、双级等以及是否需要轮边减速器），并使之与汽车总布置所要求的离地间隙相适应。把nn=3500r/n , =100km/h , r=0.375m , igh=1代入（3-1）计算出 i=5.25从动锥齿轮计算转矩TceTce （3-3）式中：Tce计算转矩，Nm；Temax发动机最大转矩；Temax =174.2 Nmn计算驱动桥数，1；if变速器传动比，if=6；i0主减速器传动比，i0=5.25；变速器传动效率，=0.96；k液力变矩器变矩系数，K=1；Kd由于猛接离合器而产生的动载系数，Kd=1；i1变速器最低挡传动比，i1=1；代入式（3-3），有： Tce=5267.8 Nm主动锥齿轮计算转矩T=1180.5 Nm3.2.3 主减速器锥齿轮的主要参数选择a)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；为了啮合平稳、噪音小和具有高的疲劳强度，大小齿轮的齿数和不少于40在轿车主减速器中，小齿轮齿数不小于9。查阅资料，经方案论证，主减速器的传动比为5.25，初定主动齿轮齿数z1=7从动齿轮齿数z2=37。b）主、从动锥齿轮齿形参数计算按照文献3中的设计计算方法进行设计和计算，结果见表3-1。从动锥齿轮分度圆直径dm2=243.6mm 取dm2=244mm齿轮端面模数m=6.59 取m=7表3-1主、从动锥齿轮参数参 数符 号主动锥齿轮从动锥齿轮分度圆直径d=mz49244齿顶高ha=1.56m-h2;h2=0.27m6.774.42齿根高hf=1.733m-ha4.336.68齿顶圆直径da=d+2hacos90376齿根圆直径df=d-2hfcos60270齿顶角a2°413°21齿根角f=arctan3°212°41分锥角=arctan10.779.3顶锥角a15°4178°21根锥角f11°3974°19锥距R=132132分度圆齿厚S=3.14mz99齿宽B=0.155d24338c）中点螺旋角弧齿锥齿轮副的中点螺旋角是相等的。汽车主减速器弧齿锥齿轮螺旋角的平均螺旋角一般为35°40°。货车选用较小的值以保证较大的F，使运转平稳，噪音低。取=35°。d）法向压力角法向压力角大一些可以增加轮齿强度，减少齿轮不发生根切的最少齿数，也可以使齿轮运转平稳，噪音低。对于货车弧齿锥齿轮，一般选用20°。e) 螺旋方向从锥齿轮锥顶看，齿形从中心线上半部向左倾斜为左旋，向右倾斜为右旋。主、从动锥齿轮的螺旋方向是相反的。螺旋方向与锥齿轮的旋转方向影响其所受轴向力的方向。当变速器挂前进挡时，应使主动齿轮的轴向力离开锥顶方向，这样可以使主、从动齿轮有分离趋势，防止轮齿卡死而损坏。3.2.4 主减速器锥齿轮的材料 驱动桥锥齿轮的工作条件是相当恶劣的，与传动系其它齿轮相比，具有载荷大、作用时间长、变化多、有冲击等特点。因此，传动系中的主减速器齿轮是个薄弱环节。主减速器锥齿轮的材料应满足如下的要求：a） 具有高的弯曲疲劳强度和表面接触疲劳强度，齿面高的硬度以保证有高的耐磨性。b） 齿轮芯部应有适当的韧性以适应冲击载荷，避免在冲击载荷下齿根折断。c） 锻造性能、切削加工性能以及热处理性能良好，热处理后变形小或变形规律易控制。d） 选择合金材料是，尽量少用含镍、铬呀的材料，而选用含锰、钒、硼、钛、钼、硅等元素的合金钢。汽车主减速器锥齿轮与差速器锥齿轮目前常用渗碳合金钢制造，主要有20CrMnTi、20MnVB、20MnTiB、22CrNiMo和16SiMn2WMoV。渗碳合金钢的优点是表面可得到含碳量较高的硬化层（一般碳的质量分数为0.8%1.2%），具有相当高的耐磨性和抗压性，而芯部较软，具有良好的韧性。因此，这类材料的弯曲强度、表面接触强度和承受冲击的能力均较好。由于钢本身有较低的含碳量，使锻造性能和切削加工性能较好。其主要缺点是热处理费用较高，表面硬化层以下的基底较软，在承受很大压力时可能产生塑性变形，如果渗碳层与芯部的含碳量相差过多，便会引起表面硬化层的剥落。为改善新齿轮的磨合，防止其在余兴初期出现早期的磨损、擦伤、胶合或咬死，锥齿轮在热处理以及精加工后，作厚度为0.0050.020mm的磷化处理或镀铜、镀锡处理。对齿面进行应力喷丸处理，可提高25%的齿轮寿命。对于滑动速度高的齿轮，可进行渗硫处理以提高耐磨性。3.3主减速器锥齿轮的强度计算3.3.1 单位齿长圆周力计算按发动机最大转矩计算时P= （3-4） 式中： ig变速器传动比，常取一挡传动比，ig=6 ；D1主动锥齿轮中点分度圆直径mm；D=49mm其它符号同前；将各参数代入式（3-4），有：P=1077.8 N/mm按照文献1,PP=1429 N/mm，锥齿轮的表面耐磨性满足要求。3.3.2 齿轮弯曲强度计算锥齿轮轮齿的齿根弯曲应力为： = （3-5）式中：锥齿轮轮齿的齿根弯曲应力，MPa；T齿轮的计算转矩，Nm；k0过载系数，一般取1；ks尺寸系数，0.682；km齿面载荷分配系数，km=1.1；kv质量系数，取1；b所计算的齿轮齿面宽；b=38mmD所讨论齿轮大端分度圆直径；D=244mmJw齿轮的轮齿弯曲应力综合系数，取0.03；对于主动锥齿轮， T=1180.5Nm；从动锥齿轮，T=5267.8Nm；将各参数代入式（3-5），有： 主动锥齿轮， =389.8MPa；从动锥齿轮， =466MPa；按照文献1, 主从动锥齿轮的=700MPa，轮齿弯曲强度满足要求。3.3.3 轮齿接触强度计算 锥齿轮轮齿的齿面接触应力为： j= （3-6）式中：j锥齿轮轮齿的齿面接触应力，MPa；D1主动锥齿轮大端分度圆直径，mm；D1=49mmb主、从动锥齿轮齿面宽较小值；b=38mmkf齿面品质系数，取1.0；cp综合弹性系数，取232N1/2/mm；ks尺寸系数，取1.0；Jj齿面接触强度的综合系数，取0.01；Tz主动锥齿轮计算转矩；Tz=1180.5 N.mk0、km、kv选择同式（3-5）将各参数代入式 （3-6），有： j=814MPa按照文献1，jj=2800MPa，轮齿接触强度满足要求。3.4 主减速器锥齿轮轴承的设计计算3.4.1 锥齿轮齿面上的作用力锥齿轮在工作过程中，相互啮合的齿面上作用有一法向力。该法向力可分解为沿齿轮切线方向的圆周力、沿齿轮轴线方向的轴向力以及垂直于齿轮轴线的径向力。a） 齿宽中点处的圆周力F F= (3-7)式中：T作用在从动齿轮上的转矩；Dm2从动齿轮齿宽中点处的分度圆直径，由式（3-8）确定，即Dm2=D2-b2sin2 (3-8)式中：D2从动齿轮大端分度圆直径；D2=244mmb2从动齿轮齿面宽；b2=38mm2从动齿轮节锥角；2=79.3°将各参数代入式(3-8)，有：Dm2=207mm将各参数代入式(3-7)，有： F=5089N对于弧齿锥齿轮副，作用在主、从动齿轮上的圆周力是相等的。b） 锥齿轮的轴向力Faz和径向力Frz（主动锥齿轮）作用在主动锥齿轮齿面上的轴向力Faz和径向力分别为Faz= (3-9)Frz= (3-10)将各参数分别代入式(3-9) 与式(3-10)中，有：Faz= 3915.5N，Frz=1512.7N3.4.2 锥齿轮轴承的载荷当锥齿轮齿面上所受的圆周力、轴向力和径向力计算确定后，根据主减速器齿轮轴承的布置尺寸，即可求出轴承所受的载荷。图3-4为单级主减速器的跨置式支承的尺寸布置图:图3-4单级主减速器轴承布置尺寸图34中各参数尺寸：a=50mm，b=24mm，c=95mm，d=65mm，e=40,Dm2=244mm。由主动锥齿轮齿面受力简图（图3-5所示），得出各轴承所受的径向力与轴向力。 图3-5主动锥齿轮齿面受力简图轴承A：径向力Fr= （3-11） 轴向力Fa= Faz （3-12）将各参数代入式（3-11）与（3-12），有： Fr=7531.9N，Fa=3915.5N轴承B：径向力Fr= （3-13） 轴向力Fa= 0 （3-14）将各参数代入式（3-13）与（3-14），有： Fr=2833.6N，Fa=0N轴承C：径向力Fr= （3-15） 轴向力Fa= Faz （3-16）将各参数代入式（3-15）与（3-16），有： Fr=3765.7N，Fa=3915.5N轴承D：径向力Fr= （3-17） 轴向力Fa= 0 （3-18）将各参数代入式（3-17）与（3-18），有： Fr=3435.4N，Fa=0N轴承E：径向力Fr= （3-19） 轴向力Fa= 0 （3-20）将各参数代入式（3-19）与（3-20），有： Fr=5190.2N，Fa=0N3.4.3 锥齿轮轴承型号的确定轴承A计算当量动载荷P查阅文献2，锥齿轮圆锥滚子轴承e值为0.36，故 >e，由此得X=0.4,Y=1.7。另外查得载荷系数fp=1.2。P=fp（XFr+YFa） （3-21）将各参数代入式（3-21）中，有： P=11603N轴承应有的基本额定动负荷CrCr= （3-22）式中：ft温度系数，查文献4，得ft=1；滚子轴承的寿命系数，查文献4，得=10/3；n轴承转速，r/min；Lh轴承的预期寿命，5000h；将各参数代入式（3-22）中，有；Cr=46873N初选轴承型号查文献3，初步选择Cr =54200N> Cr的圆锥滚子轴承30207。验算7206E圆锥滚子轴承的寿命Lh = （3-23）将各参数代入式（3-21）中，有： Lh =8110h<5000h所选择30207圆锥滚子轴承的寿命高于预期寿命,经检验能满足。轴承B、轴承C、轴承D、轴承E强度都可按此方法得出，其强度均能够满足要求。第四章 差速器设计汽车在行使过程中，左右车轮在同一时间内所滚过的路程往往是不相等的，左右两轮胎内的气压不等、胎面磨损不均匀、两车轮上的负荷不均匀而引起车轮滚动半径不相等；左右两轮接触的路面条件不同，行使阻力不等等。这样，如果驱动桥的左、右车轮刚性连接，则不论转弯行使或直线行使，均会引起车轮在路面上的滑移或滑转，一方面会加剧轮胎磨损、功率和燃料消耗，另一方面会使转向沉重，通过性和操纵稳定性变坏。为此，在驱动桥的左右车轮间都装有轮间差速器。差速器是个差速传动机构，用来在两输出轴间分配转矩，并保证两输出轴有可能以不同的角速度转动，用来保证各驱动轮在各种运动条件下的动力传递，避免轮胎与地面间打滑。差速器按其结构特征可分为齿轮式、凸轮式、蜗轮式和牙嵌自由轮式等多种形式。4.1 差速器结构形式选择 汽车上广泛采用的差速器为对称锥齿轮式差速器，具有结构简单、质量较小等优点，应用广泛。它可分为普通锥齿轮式差速器、摩擦片式差速器和强制锁止式差速器。普通齿轮式差速器的传动机构为齿轮式。齿轮差速器要圆锥齿轮式和圆柱齿轮式两种。强制锁止式差速器就是在对称式锥齿轮差速器上设置差速锁。当一侧驱动轮滑转时，可利用差速锁使差速器不起差速作用。差速锁在军用汽车上应用较广。查阅文献5经方案论证，差速器结构形式选择对称式圆锥行星齿轮差速器。普通的对称式圆锥行星齿轮差速器由差速器左、右壳，2个半轴齿轮，4个行星齿轮(少数汽车采用3个行星齿轮，小型、微型汽车多采用2个行星齿轮)，行星齿轮轴(不少装4个行星齿轮的差逮器采用十字轴结构)，半轴齿轮及行星齿轮垫片等组成。由于其结构简单、工作平稳、制造方便、用在公路汽车上也很可靠等优点，最广泛地用在轿车、客车和各种公路用载货汽车上有些越野汽车也采用了这种结构，但用到越野汽车上需要采取防滑措施。例如加进摩擦元件以增大其内摩擦，提高其锁紧系数；或加装可操纵的、能强制锁住差速器的装置差速锁等。4.2 普通锥齿轮式差速器齿轮设计a) 行星齿轮数n通常情况下，货车的行星齿轮数n=4。b) 行星齿轮球面半径Rb行星齿轮球面半径Rb反映了差速器锥齿轮节锥矩的大小和承载能力。Rb=Kb