汽车设计第五章

第五章驱动桥设计?第一节概述?第二节驱动桥的结构 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ?第三节主减速器设计?第四节差速器设计?第五节车轮传动装置设计?第六节驱动桥壳设计?第七节驱动桥的结构元件回主目录第一节概述一、功用1、进一步减速增扭，并将动力合理地分配给左右驱动轮。2、承受作用于车轮、车架或车身间的垂直力、纵向力和横向力。二、组成由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳或梁组成。三、驱动桥设计应满足下述基本要求1．I0的选择应保证汽车有最佳的动力性和燃料经济性；2．外形尺寸小，保证hmin；3．工作平稳，噪声小；4．质量小、以改善汽车的行驶平顺性；5．传动效率高；6．桥壳应当有足够的刚度和强度，保证齿轮正确啮合，并承受和传递车轮与悬架之间的各种力和力矩；7．与悬架导向机构运动协调，对转向驱动桥，还应与转向机构运动相协调；8．结构简单，工艺性好，制造容易，拆装调整方便；四、分类形式结构简图①用刚性整体外壳连接左①没有刚性整体外壳结右车轮②两侧驱动轮可以独立相对构②车轮传动装置为半轴车架或车身作上下摆动特③车轮传动装置为万向节传点动④桥壳固定在车架（身）上应用非独立悬架独立悬架回目录非断开式断开式第二节驱动桥的结构方案分析一、结构类型二、不同类型的结构特点形式特点结构成本制造工艺性维修调整可靠性离地间隙簧下质量动载荷抗侧滑能力*应用非断开式简单低好容易好小大大弱广泛断开式复杂较高较好较容易好大小小强越野车轿车*行驶时车轮与路面保持良好接触时，抗侧滑能力增强。回目录一主减速器结构方案分析第三节主减速器设计1主减速器的分类分类根据齿轮类型不同分类根据减速形式不同分类名称螺旋锥双曲圆柱蜗轮单级双级减速双速单双单双级减齿轮面齿齿轮蜗杆减速整体分开减速级贯速配轮边轮通减速式式2齿轮传动方案分析形式特点简图螺旋锥齿轮双曲面齿轮斜齿圆拄齿轮蜗轮蜗杆3、不同传动方案间的分析比较结构特点两齿轮轴线啮合的齿数工作平稳性承受负荷能力制造要求啮合精度*工作噪声两齿轮螺旋角螺旋锥齿轮垂直相交多好较大简单高磨损后↑双曲面齿轮垂直不相交多好较大简单高低斜齿圆柱齿轮平行少较好较差简单稍低高蜗轮蜗杆垂直不相交多好较大锡青铜稍低低低普通高高大（>7）可以有少量大客车ββ1=β普通低低小不能有客货2β1>β2β1=β高普通低低小不能有FF2η对润滑油的要求抗弯强度接触强度传动比用于贯通多桥驱动①工作时轴向力应用高（99%）低（96%）双曲面齿轮油比螺旋齿轮高30%较高较大可以有轿车越野车*当啮合精度不高时（锥顶错开百分之几毫米），齿的端部应力集中加剧，导致接触、弯曲应力迅速增加；噪声加大，磨损加速。所以要求：a.齿轮的制造装配精度要高，允许?0.075mmb.结构上的措施如：?轴承予紧；?增加两壳的刚度；?增加主减速器主动齿轮刚度。轴向力方向随齿轮转动方向改变而变化，对于双曲面齿轮及螺旋齿轮，轴向力指向锥顶时，可能卡死，因此要求轴向力背离锥顶。另外，双曲面主动齿轮轴向力更大一些，使轴承受力↑，寿命降低↓。4.双曲面齿轮特点：1）两齿轮轴线交错，永不相交。2）小齿轮中心线偏移E。3）β1>β2中点β定义：齿线在齿宽中点的切线和中点与齿轮中心（锥顶）连线之间的夹角。4）沿齿长方向有附加的纵向滑动Vs(1)双曲面齿轮的传动比根据一对齿轮啮合面上法向力应相等的原则和双曲面齿轮β1>β2条件，可求得圆周力之比为：FF12F?F?1Ncosαcosβ2Ncosαcosβ12∵β1>β2系数K>1，约为1.25——1.50F2cos?2则??KF1cos?1双曲面齿轮传动比iosi?F2r2?r2cos?2?Kr2osF1r1r1cos?1r1螺旋锥齿轮传动比ioLr2ioL?r1∴ios=Kiol上式说明下述问题：①两种齿轮的主从动齿轮平均分度圆半径r1、r2相同时，双曲面齿轮拥有更大的传动比。②若两种齿轮的传动比和从动齿轮尺寸r2相同，从比较下式r1Lr2r2?和r1s?Ki0Li0s可知主动双曲面齿轮分度圆半径r1s比主动螺旋齿轮分度圆半径r1L大，∴齿轮强度↗，主动齿轮轴刚度↗，轴承直径↗，支撑刚度↗。③若两种齿轮的传动比和主动齿轮尺寸r1相同，即ios=ioLr1s=r1L则比较下式：i0sr1sr2s?和Kr2L?i0Lr1可知：双曲面从动齿轮分度圆半径要小，∴hmin↑(2)比较双曲面齿轮传动与螺旋锥齿轮传动的优缺点优点：①双曲面齿轮副工作时，既有沿齿高方向的侧向滑动，又有沿齿长方向的纵向滑动，纵向滑动可以改善齿轮的磨合过程，从而提高其运转的平稳性。②由于偏移距E的存在，使?1??2，同时啮合的齿数增多，重合度较大，传动平稳性提高，使齿轮的弯曲强度增加30%。③主动齿轮直径和?1都较大，相啮合轮齿的当量曲率半径较相应的螺旋锥齿轮大，齿面的接触强度提高。④?1大，主动齿轮不产生根切的最小齿数可减少，故可选用较少的齿数，有利于增加传动比。⑤在相同的传动比和主动齿轮节圆直径下，双曲面齿轮传动的从动齿轮较小，最小离地间隙hmin可以提高。⑥主动轴可布置在从动齿轮中心的上、下方：上置时：用于贯通式驱动桥中，可增大传动轴的离地高度。下置时：可降低万向传动和车身高度，减少车身地板中部凸起的通道高度。缺点：①沿齿长的纵向滑动使摩擦损失增加，降低传动效率，双曲?＝96%，螺旋：99%。②齿面间的压力和摩擦力大，抗胶合能力下降，可能导致油膜破坏和齿面烧结咬死，注意改善润滑。③双曲面齿轮传动需采用改善油膜强度和防刮伤添加剂的特种润滑油。螺旋锥齿轮传动：普通润滑油。因双曲面齿轮具有上述一系列优点，它比螺旋锥齿轮应用更广5、主减速器的减速形式特点形式单级主减速器双级主减双速主减速单双级减速配速器器轮边减速复杂大大大复杂大大两个*复杂大大大大较难重货结构简单尺寸小质量（簧下质小量）i0小，仅一个i0一定时hmin小拆装与维修容易应用轿车轻中货大小较难难中重货客单桥重货*双速主减速器的优点如下：1)汽车的档位相当增加一倍，使用更合理。2)当空载，半载，及在好路上行驶时用小些i0，燃油经济性?，va?，部分传动系零件受载↘，寿命↗。3)在坏路上用大些i0，克服较大阻力，减少换档次数。6双级主减速器三种方案方案特点结构i0制造精度拆装质量成本简单小稍低容易小低复杂大高困难大高简单小稍低容易小低*第一级用圆锥、第二级用行星齿轮，特点一样（图中未画）2)双级中第一级圆锥，第二级圆柱的三种布置方案方案纵向水平布置斜向布置特点高度尺寸小居中汽车质心高度低居中长度尺寸大居中传动轴长度减小居中传动轴夹角增加居中桥壳刚度大居中垂向布置大高小增加减小小**主减速器及其壳体的质量落在桥壳上方，使之刚度下降，不利于齿轮正确啮合。7.单双级减速配轮边减速器方案轮边减速用一对斜齿圆柱齿轮主动齿轮在上方主动齿轮在下方轮边减速用行星齿轮特点从动齿轮、差速器及半轴载荷从动齿轮、差速器、半轴尺寸hmin结构I0刚度制造应用小小大简单小小容易越野车小小小简单小小容易大客车小小大复杂紧凑大（>15）大困难重货、越野车二主从动锥齿轮的支承方案⒈主动锥齿轮的支承方案特点支承点要求尺寸b*锥轴承布置①轴的刚度齿轮承载能力轴承负荷结构制造拆装设计布置轴向长度应用悬臂式跨置式备注2长大端朝外小小大简单容易容易容易长轿车轻货3短大端朝外大大小复杂紧凑困难困难困难短重型汽车轴偏转角是悬臂式1/30以下，∴齿轮啮合条件好，承载能力强。减速器壳铸造加工难影响传动轴夹角*悬臂式要求b>2.5a,以利于刚度↑。⑴选用圆锥滚子轴承，予紧力可调、轴承磨损后可以调整恢复的优点。⒉从动锥齿轮的支承轴承形式：圆锥滚子轴承轴承安装：大端朝内，缩短（c+d）,刚度↑。加强刚度的其他措施：⑴从动齿轮背面设置加强筋。⑵从动齿轮背面，主减速器壳体上布置支承销。⑶轴承有一定的予紧度。从动锥齿轮的辅助支承主、从动锥齿轮的允许偏移量：三主减速器锥齿轮主要参数的选择⒈主从动锥齿轮齿数Z1和Z2选取Z1和Z2的主要影响因素有：hmin；重合系数；齿轮轮齿根切；齿轮强度；工作平稳性；噪声等。应遵守下述原则选取Z1和Z2：⑴满足hmin要求，Z1和Z2尽可能取少些⑵满足重合度要求，又希望Z1和Z2取多些。也可以通过↑β来弥补因Z1和Z2少带来的重合度小的缺陷，但此时轴向力↑，轴承寿命↓⑶受轮齿根切限制，要求货车的Z1min≥6为运转平稳，噪声小，疲劳强度↑，轿车Z1min>9⑷为使各齿之间都有相互啮合的机会，实现自动磨合，要求Z1和Z2不应有大于1的公约数⑸Z1+Z2>40，用来保证有足够的弯曲强度，能平稳工作，噪声低，疲劳强度↑⒉从动锥齿轮大端分度圆直径D2和端面模数ms⑴影响因素参数影响hmin弯曲强度差速器安装⑵初定D2D2小大大备注见（5-14）式3D2=KD2TcmmKD2--直径系数13.0～15.3Tc--计算转矩Tc=min[Tce、Tcs]⑶初选端面模数msD2ms=Z2ms=KmTcKm=0.3~0.43⒊主、从动锥齿轮齿面宽b1和b2①切削刀头顶面宽度和刀尖圆角在D2（或D1）取定条件下，如果b值过宽——刀头顶面宽度窄，刀尖圆角小。带来下述两个问题：Ⅰ刀具寿命↓Ⅱ齿根圆角半径减小，应力集中↑，影响轮齿强度②b取大，影响装配空间不足③b取大以后，由于安装位置误差、热处理变形等原因，使载荷集中于小端——小端过早损坏和疲劳损伤④b过窄：齿轮耐磨性↓，寿命↓⑴选取b值的影响因素：⑵初选b值b推荐方法123b2≤0.3A2≤10ms≈0.155D2b1备注A2——从动齿轮节锥距=(1+10%)b2A2?ms22Z12?Z2DDA??44D1?ms?Z1D2?ms?Z2ms?2Z?Z21212222⒋双曲面齿轮副偏移距E⑴影响选取E值的因素影响因素齿面纵向滑动参数要求E取小大备注E大，纵向滑动↑，→齿面磨损↑，擦伤↑突出双曲面齿轮特点⑵确定E的原则负荷小的传动，E可取大些⑶推荐E参数车型轿车、轻型货车中、重货、越野车、大客车①E≤0.2D2E值②E≤40%A2②E≤20%A2①E≤(0.1?0.12)D2⑷双曲面齿轮的偏移种类：上偏移、下偏移定义：从被动齿轮锥顶向齿面看过去，使主动齿轮在右侧，若主动齿轮在从动齿轮中心线上方时，则为上偏移，在从动齿轮中心线下方时为下偏移。上、下偏移时的共同点：下偏移时主动齿轮螺旋方向总是左旋，从动齿轮为右旋⒌中点螺旋角β螺旋角的定义：⑴影响选取β的因素参数影响因素齿面重合度εF↑啮合齿数↑工作平稳↑噪声↓轮齿强度↑轴向力↓要求β取备注大大大大大小要求：εF>1.25最好在1.5～2.0⑵选取β的原则轿车的β值选用大些的值,使之工作平稳,噪声低货车的β值选小些,防止轴向力大。螺旋齿轮：?1=?2；双曲面：?1〉?2⑶推荐值35o～40o⒍螺旋方向⑴规定从锥齿轮锥顶看过去，看中心线上半部齿形倾斜方向，若齿形从中心向右倾斜，称为右旋，向左倾斜称为左旋。#一对啮合齿轮的螺旋方向相反⑵选取原则∵螺旋方向与齿轮旋转方向二者合在一起影响轴向力方向。∴选取原则是在前进档位，应使主动齿轮的轴向力离开锥顶方向。4x2汽车，一般主动齿轮均为左旋，从动齿轮为右旋。⒎法向压力角α(1)影响选取α的因素参数影响因素轮齿强度↑减少Zmin齿顶不变尖刀尖宽度足够齿轮端面重合度↑工作平稳、噪声低⑵推荐要求取α大大小小小小备注受根切影响指尺寸小的齿轮指在轻负荷条件下工作的齿轮参数车型轿车货车重型货车螺旋锥齿轮α14030，、16020022030'双曲面齿轮α190、200200、22030'四主减速器锥齿轮强度计算（一）计算载荷的确定公式计算方法按Temax和最抵挡传动比确定从动齿轮计算转矩Tce按驱动轮打滑转矩确定从动锥齿轮计算转矩Tcs按日常汽车行使平均转矩确定从动锥齿轮计算转矩TcF计算公式Tce?KdTemaxKi1ifi0?n'2备注G2m?rrTcs?im?mFtrrTcF?im?mn符号说明见 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 4—1计算齿轮最大应力时Tc=min[Tce,Tcs]计算齿轮疲劳寿命时Tc=TcF主动锥齿轮的计算转矩TZ：TCTz?i0?GηG——主、从动锥齿轮间的传动效率ηGηG取95%85%90%齿轮螺旋锥齿轮i0>6双曲面齿轮i0<6（二）主减速器锥齿轮强度计算齿轮损坏形式：弯曲疲劳折断，过载折断，齿面点蚀、剥落，齿面胶合，齿面磨损。⒈单位齿长圆周力pp用来 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 齿轮表面耐磨性能.P=F/b2∵b2 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 工作条件恶劣：①负荷大、变化范围宽；②工作时间长、变化多；③有冲击载荷作用。齿轮材料应满足下述要求：⒈弯曲疲劳强度、接触疲劳强度、齿面硬度高，保证耐磨⒉芯部有适当韧性，↑抗冲击载荷能力，避免齿根折断⒊锻造、切削加工、热处理性能良好，热处理后变形小，或变形规律易控制。⒋尽量少选含镍、铬元素的材料，应选含锰、钒、硼、钛、钼、硅等元素的合金钢材料：20CrMnTi、20MnVB、20MnTiB、22CrNiMo、16SiMn2WMoV渗碳合金钢优点：⒈渗碳后，表面硬、耐磨、抗压、芯部软，∴这种材料的弯曲强度、表面接触强度、承受冲击载荷的能力↑。⒉切削加工、锻造性能好。缺点：⒈热处理费用高；⒉芯部在大压力作用下可能有塑性变形；⒊若渗碳层与芯部含碳量相差过多，会发生硬化层剥落现象。其他问题：⒈热处理后及精加工以后，表面镀铜、锡或磷化处理（厚0.005～0.020）,防止新齿轮胶合、咬死、擦伤、早期磨损.⒉齿面喷丸处理.可↑25%寿命。⒊滑动速度高的齿轮进行渗硫处理,提高耐磨性能.回目录第四节?差速器功用差速器设计保证两输出轴能以不同的转速旋转，并在两输出轴间分配转矩。?分类1、按结构特征分：齿轮式、凸轮式、蜗轮式、牙嵌自由轮式。2、按作用分：轮间差速器、轴间差速器。其中：齿轮式差速器又可分为：1）圆柱齿轮式：结构复杂，很少采用。2）锥齿轮式：普通锥齿轮式、摩擦片式、强制锁住式。它结构紧凑，质量小，应用广泛。回目录一、差速器结构形式选择形式齿轮式差速器普通锥摩擦片强制锁特点齿轮式式止式结构简单工作可靠锁紧系数K0.05～0.15半轴转矩1.11～比Kb1.35汽车通过低性能制造工艺低要求磨损慢寿命长←平稳0.64←滑块凸轮式复杂紧凑0.4～0.52.33～3.00←较高蜗轮式差速器复杂平稳0.7～0.85.67～9.00←较高牙嵌式自由轮差速器简单可靠可变可变高低高←←低←←快短快短慢长1、普通锥齿轮式差速器1)运动学特性行星轮不转?x＝0?1＝?2＝?0则ω1+ω2=2ω0相当于直线行驶工况。若ω2=0则ω1=2ω0相当于单边制动；若ω0=0则ω1=-ω2中央制动、出现甩尾。2）动力学特性由力矩平衡条件得：T1+T2=To①若慢速侧半轴转矩为T2，则T2-T1=Tr②Tr—内摩擦力矩差速器锁紧系数定义为K=Tr/To①与②式联立解得：T1=0.5T0(1-K)③T2=0.5T0(1+K)④③与④表明T1、T2与T0和K有关，而T1与T2的差别仅与K有关如果忽略Tr，即K=0，则T1=T2,即差速不差扭。如果不能忽略Tr则慢速侧半轴转矩T2>快速侧半轴转矩T1半轴转矩比定义为Kb=T2/T1∴Kb=(1+K)/(1-K)K=(Kb-1)/(Kb+1)普通锥齿轮差速器K=0.05～0.15Kb=1.11～1.35Kb≈1.0所以T1≈T22、摩擦片式差速器1)、工作原理：为了增加差速器的内摩擦力矩，在半轴齿轮与差速器壳之间装有摩擦片2。两根相互垂直的行星轮轴的两端面制成V形面与差速器壳体孔上的V形面相配。两个行星轮轴的V形面是反向安装的，主、从动摩擦片分别经花键与差速壳体1和压盘3相连。传递扭距时，差速器壳通过斜面对行星轮轴产生垂直于行星齿轮轴线方向的横向力，该横向力推动行星齿轮使压盘将摩擦片压紧，当左、右半轴转速不等时，主、从动摩擦片间产生相对滑转从而产生摩擦力矩。回目录这个摩擦力矩与差速器所传递的力矩成正比，可表示为：T0tan?Tr?frfZrd式中：rd—差速器壳体V形面的中点到半轴齿轮中心线的距离。rf—摩擦片的平均摩擦半径。f—摩擦系数。Z—摩擦面数。?—V形面的半角。摩擦片式差速器的锁紧系数K可达0.6，Kb可达4。该差速器结构较简单，工作平稳，可明显提高汽车的通过性。回目录3、差速锁（强制锁住式差速器）1）结构型式：强制锁住式差速器按结构型式分有：牙嵌式，柱销式，花键套式。回目录2)工作原理当汽车一侧车轮处于附着力较小的路面陷车时，可操作接合器把差速锁接合，使差速器不起作用，以便充分利用左、右车轮的附着力，使牵引力尽可能达到最大值。当驶过难行路段后，应及时将差速锁松开，以避免出现因无差速作用而带来的不良后果。差速锁对附着性能的改善：①无差速锁时的牵引力：②差速锁工作时的牵引力：3）差速锁的操纵主要有机械式、液压式、气压式、电控式。G2G2Ft??min??min?G2?min22Ft'?G2GG??2?min?2(???min)222回目录二、普通锥齿轮差速器设计1)主要参数选择①行星齿轮数n轿车n=2货车n=4②行星齿轮球面半径RbRb影响：锥齿轮节锥距的尺寸锥齿轮的承载能力Rb的初选：Rb?Kb3TdKb—球面半径系数2.5～3.0Td--计算转矩Td=min[Tce,Tcs]A0=(0.98～0.99)Rb③行星齿轮、半轴齿轮齿数Z1、Z2影响选取Z1、Z2的主要因素:Ⅰ轮齿有足够大的强度,为此模数取大值,结果在齿数不变的条件下,尺寸↑,质量↑；Ⅱ结构尺寸小、紧凑,保证能安装下,要求齿数Z1取少些；Ⅲ两半轴齿轮齿数和必需能被行星齿轮数整除,以保证能装配。Z1、Z2的选取范围:Z1≦10Z2=14～25经验:Z/Z≈1.5～2.021④行星齿轮和半轴齿轮节锥角γ1、γ2、模数m行星齿轮γ1=arctan(Z1/Z2)半轴齿轮γ2=arctan(Z2/Z1)2A02A0m?sin?1?sin?2锥齿轮大端端面模数mZ1Z2⑤压力角α参数车型多数汽车矿用、重型车α22030'250齿高系数0．8⑥行星齿轮轴直径d、支承长度LT0?10To—差速器传递转矩d?1.1[?c]nrdrd—行星齿轮支承面中点到锥顶距离[σc]—许用挤压应力98MPa行星齿轮在轴上的支承长度L=1.1d32)强度计算2TKsKm?w??103齿轮弯曲应力KVmb2d2JnT—计算转矩=0.6T0当T0=min[Tce,Tcs][σW]=980MPaJ—综合系数,n-行星齿轮数。b2、d2—半轴齿轮齿宽、大端分度圆直径Ks、Km、KV—分别为尺寸系数、齿面载荷分配系数、质量系数。三、多桥驱动汽车轴间差速器1、多桥驱动汽车行驶时，各桥车轮转速会因车轮行程或滚动半径差异而不等。2、如果桥间刚性连接，会强制前后轮以相同的转速旋转，从而导致运动上的不协调。3、会在前后驱动轮间出现功率的循环传递，产生寄生功率，使发动机功率无益消耗、加速轮胎磨损、损坏传动系、降低汽车动力性、经济性。4、在硬路面上行驶时，尤为突出。因此公路用多桥驱动汽车应装有轴间差速器。轴间差速器的缺点：?结构复杂；?降低汽车抗滑转能力；?需要安装差速锁或自锁式差速器。四、粘性联轴器1、结构壳体内圆与外叶片经内花键连接为一体。内叶片经花键与A轴连接在一起。叶片上冲压有孔或槽。隔环用来防止外叶片轴向移动，同时它的宽度尺寸也决定了叶片之间的间隙量。壳体内充有硅油，约占壳内空间的80%～90%。2、工作原理粘性联轴器借助硅油的粘性阻力传递动力。在A、B两轴之间存在转速差时，内、外叶片间产生剪切阻力，使转矩由高速轴传递到低速轴。影响传递转矩能力的因素有：联轴器结构与尺寸、硅油粘度、A、B轴的转速差等。3、粘性联轴器用作轴间差速器限动装置的举例轴间差速器3内的左侧齿轮经空心轴2与粘性联轴器的内叶片及前桥差速器壳体连为一体。轴间差速器3内的右侧齿轮径空心轴4与传递运动到后桥差速器壳的齿轮7及粘性联轴器5的壳体上外叶片相连。∴内、外叶片的转速反映的是前、后差速器壳体的转速。工况：①前、后桥差速器壳体转速相近时，粘性联轴器内、外叶片转速相近，不起限动作用。这时，轴间差速器将转矩按固定比例分配至前后桥。②车轮之一（如前轮）打滑时，前桥差速器壳体转速↑，粘性连轴器的内、外叶片△n↑，阻力矩↑，轴间差速器中与后桥相连的转速低的齿轮获得了较大转矩，使附着条件较好的后轮产生与附着条件相适应的大些的驱动力。回目录第五节1、功用：车轮传动装置设计接受从差速器传来的转矩，并将其传给车轮。2、组成：1）在断开式驱动桥和转向驱动桥中，车轮传动装置的主要部件是万向传动装置。2）在非断开式具有桥壳的驱动桥中，车轮传动装置的主要部件是半轴。一、半轴结构形式分析形式半浮式特点结构特点（支承）3/4浮式全浮式结构受力及力矩拆装应用简单扭矩、弯矩、力困难轿车、轻货、客简单←（稍轻）容易轿车、轻货略显复杂主要承受转矩容易中、重型货车二．半轴计算1．全浮式半轴1）计算载荷1'按车轮附着力矩M?确定：M??m2G2rr?，?＝0.822）杆部直径d的初选d?K3M?3)半轴扭转切应力τ??16M?K—直径系数0.205～0.218d—半轴直径[τ]500～700MPa?d34）半轴扭转角θ??M?L180GIP?L—半轴长度G—材料剪切弹性模量IP—半轴断面极惯性矩[θ]60～150/米?d4IP?32回目录2、半浮式半轴强度计算时应考虑如下三种载荷工况：1）纵向牵引力或制动力Fx2最大；侧向力Fy2?0：'m此时地面对车轮的垂直反力FZ2?mG/2，当缺少数据时可取2?1.2；纵'221'向力Fx2?FZ2???2m2G2?(??0.8)。按该载荷工况，其弯曲应力和扭转应力为：????32aFx22?FZ22?d3216Fx2rr??，?d3(5-46)2合成应力?h???4?(5-47)回目录2）侧向力Fy2最大，纵向力Fx2?0，此时侧滑发生，内、外车轮上的总侧向力为G2?1，外轮上的垂直反力FZ2O和内轮上的垂直反力FZ2i分别为：FZ20?G2(0.5?hgB2?1)FZ2i?G2?FZ20式中：hg—汽车质心高度；B2—轮距；?1—侧向附着系数，?1?1。外轮和内轮上的侧向力为：Fy20?FZ20?1；Fy2i?FZ2i?1(5-49)此载荷工况下，外、内侧车轮半轴的弯曲应力?o和?i分别为：?o?32(Fy20rr?FZ20?a)?d3，?i?32(Fy2i?rr?FZ2i?a)?d3(5-50)回目录2）汽车通过不平路面，垂直力FZ2最大，纵向力Fx2?0，侧向力Fy2?0此时FZ2可以写为FZ2G2?k2式中：k—动载荷系数，轿车：k?1.75；货车：k?2.0；越野车：k?2.5。该载荷工况计算的弯曲应力为：32FZ2a16G2ka???3?d?d3(5-53)式中：a—为车轮中心平面到半轴外支承轴承中心的距离。半浮式半轴的许用合成应力[?]?600?750N/mm2。④半轴与半轴齿轮常用花键或渐开线花键连接：2?200N/mm对于花键，挤压应力；切应力?73N/mm。22、3/4浮式半轴其计算与半浮式半轴类似，只是半轴的危险断面不同。危险断面位于半轴与轮毂相配表面的内端。回目录三、半轴的结构设计1、为使半轴等强度，考虑到半轴花键处的应力集中，半轴杆部直径应小于或等于半轴花键底径。2、半轴多为扭转疲劳破坏，设计时应尽量减小应力集中。如增大过渡部分的圆角半径。3、全浮式半轴的杆部强度应低于驱动桥其它零件的强度，使半轴起一个“熔丝”的作用；半浮式半轴直接安装车轮，应视为保安件。四、半轴材料及热处理国产汽车半轴采用40Cr和40MnB。中小型汽车半轴用45或40钢，热处理用中频淬火以提高半轴的静扭强度和疲劳强度。回目录§5-6驱动桥壳设计一、功用：1、传力及承力将车体上的重力传到车轮，将作用在车轮上的牵引力、制动力等传给悬架、车架或车身；承受由车轮传来的路面反力和反力距。2、装配机体其上装有主减速器、差速器、半轴、制动器底板或制动钳等。二、设计要求1、密封性好，防止泥水浸入传动系部件。2、具有足够的强度和寿命，质轻以提高行驶平顺性。3、有足够的刚度，防止半轴产生附加作用力，保证主减速器齿轮正常啮合。4、足够的离地间隙，以提高汽车的通过性。5、成本低，拆装、维修、保养方便，结构工艺性好。三、驱动桥壳结构方案分析形式整体式可分式组合式冲压、焊接桥壳、主减速器一体,但分为左右两半简单稍差稍差较大困难低简单较大较大小容易高特点扩张成形铸造式桥壳一部分与主减速器铸为一体,无缝管压入两端结构制造工艺刚度桥壳、主减速器为两体,整个桥壳是一空心梁较难(设备)较大较大小容易高复杂大要求精度高较差稍差居中困难低强度质量主减速器拆装、调整、维修材料利用率大大容易低应用少轿、中、小型货车←中、重型货车轿、轻货三、强度计算全浮式半轴驱动桥，强度计算的载荷工况与半轴强度计算的三种载荷工况相同，其受力图如下：公式计算公式工况许用应力MPa300～500荷备注G2—满载后桥静负弯曲牵引力或制动力最大扭转切应力内侧侧向力最大外侧汽车通过不平路面mG2bFX2b???2WvWh'2FX2rr??WTFZ2i(b??1rr)?i?WvFZ20(b??1rr)?0?WvKG2b??2Wv150～400300～500300～500300～500'm2—质量转移系数Fx2—车轮上的牵引力（制动力）rr—车轮滚动半径FZ2i、FZ20—内外侧车轮支反力?1—侧滑时附着系数b—见图WV、Wh、WT—危险断面垂直平面、水平面的抗弯截面系数、及抗扭截面系数K—动载系数轿车1.75货车2.0越野车2.5回目录第七节一支承轴承的预紧1.预紧的目的驱动桥的结构元件1)提高主减速器锥齿轮的支承刚度，改善齿轮啮合的平稳性.2)消除安装时出现的原始间隙,及磨合期该间隙的增加.2.预紧大小的选择预紧过大有下述缺点出现:1)轴承工作条件变坏、磨损严重、寿命↓2)工作时轴承因过热而损坏.3)传动效率降低.∴过大的预紧力不可取,而过小的预紧力又可能达不到上述预紧目的。合适的预紧力应通过实验确定.3.予紧方法1)主动锥齿轮利用改变:(1)图5—1中两轴承内圈之间的套筒长度2来实现予紧力变化(2)图5—7中示出的调整垫片厚度方法实现予紧力变化上述两种方法调整工作量大,反复拆装多处,麻烦,下面介绍的方法比较简单.(3)在两轴承之间(内圈)装波形套筒回目录波形套筒的特点:①套筒有波纹区,使之轴向有弹性,易产生轴向变形②轴向载荷与变形之间特性如图所示,即前部分呈线性变化,过流动点A后,变非线性,再继续增加变形,载荷变化不大.波形套筒的工作点选在A点以后的塑性变形区工作,可保证轴承予紧度保持在要求的范围内.2)从动锥齿轮利用锥轴承外侧调整螺母进行予紧力调整.3)予紧力测量方法轴承予紧后,测轴承开始转动(启动)时所必须的力矩(注意不是力)货车主动锥齿轮的起动力矩一般在1～3N·m。二．锥齿轮啮合调整锥齿轮要求配对使用。1．配对后检验：1）齿轮副啮合印迹是否在齿高中部且稍偏小端处。（空载）2）齿轮大端的齿侧间隙是否保持在0.1～0.35㎜三．润滑1、螺旋锥齿轮用普通润滑油，双曲面齿轮用双曲面齿轮油。2、加油口位于加油方便、且能反映出所需油量高度处。3、放油孔位于最低处，又不易碰掉的地方。4、主动锥齿轮的后轴承距溅油齿轮较远，油不易溅进去，该轴承的润滑要特别注意。5、安装通气塞，以防油温升高，内压加大鼓坏油封引起漏油。回目录版权所有图中：P——齿宽中点V1——小齿轮圆周速度V2——大齿轮圆周速度V1，V2在齿的法向方向投影VH1，VH2即为P点的法向速度VH，且VH=VH1=VH2V1cos?1?V2cos?2V1cos?2???1V2cos?1?V1?V2Vs?V1sin?1?V2sin?2Vs对使用的影响：①改善磨合过程，使运转平稳性增强。②磨损加速，η减小，抗胶合能力下降5)传动比的区别4、滑块凸轮式差速器1）、工作原理：双排径向滑动凸轮式差速器的主动件是与差速器壳连接在一起的套，套上有两排径向孔。滑块装于孔中并可作径向滑动，滑块的两端分别与差速器的从动元件内凸块和外凸轮接触，内、外凸轮分别与左、右半轴以花键相连。当差速器传递动力时，主动套带动滑块，并通过滑块带动内、外凸轮旋转，且允许内、外凸块的转速不等。回目录2）、左、右半轴的转矩比和锁紧系数滑块的受力图如右，滑块与内、外凸轮和主动套之间的作用力分别为F2、和F1及F，因接触面间的摩擦这些力与接触点法线方向均偏斜一摩擦角?，由三个力构成的力三角形可知：F1F2F????sin[90?(?2?2?)]sin[90?(?1?2?)]sin(?1??2)式中：?2，?1为内外凸轮形线的升角。左、右半轴受的转矩T2、T1、分别为：T2?F2r2sin(?2??)T1?F1r1sin(?1??)式中：r2，r1—分别为滑块与内、外凸轮接触点的半径。由上两式得：Fr1sin[90??(?2?2?)]sin(?1??)T1?sin(?1??2)回目录Fr2sin[90?(?1?2?)]sin(?2??)T2?sin(?1??2)因此，凸轮式差速器左、右半轴的转矩比为：?T2r2cos(?1?2?)sin(?2??)Kb??T1r1cos(?2?2?)sin(?1??)一般情况下：Kb?2.33?3K?0.4?0.53)、特点：是一种高摩擦自锁式差速器，其结构紧凑、质量轻；但结构复杂，在机加工、热处理和化学处理方面要求较高。滑块与凸轮的接触应力≧2500MPa。回目录5、蜗轮式差速器1）、结构与工作原理：它也是一种高摩擦自锁差速器，蜗杆2，4同时与行星蜗轮3与半轴蜗轮1，5啮合，从而构成一个行星轮系。其工作原理与锥齿轮差速器相似。该差速器的半轴转矩比：tan(???)Kb?tan(???)式中：?—蜗杆的螺旋角。?—摩擦角。其半轴转矩比：Kb?5.67?9K?0.7?0.8锁紧系数：但因其内摩擦大，差速器的磨损快，寿命短。当Kb降至Kb=2.65~3，K降至K=0.45~0.5时可提高该差速器的使用寿命，因其结构复杂，制造精度要求高，因此应用较少。回目录6、牙嵌式自由轮差速器1）、结构与工作原理：它也是一种自锁式差速器：①直线行驶时，主动环3将主减速器传来的转矩按左、右轮阻力的大小分配给左、右从动环4，并传给左、右半轴。②当一侧车轮悬空或进入泥泞、冰雪等路面时，主动环的转矩全部或大部分分配给另一侧车轮。③转向行驶时，外侧车轮转速快，使外侧从动环与主动环脱开，从而中断对外侧车轮转矩的传递，内侧车轮转得慢，使内侧从动环与主动环压的更紧，使主动环的转矩全部传给内轮，从而导致转弯时单边内轮传动，引起转向沉重，拖挂时尤为突出。因左、右车轮的转矩时断时续，车轮传动装置承受的载荷也较大，单边传动受载也较大。该差速器的半轴转矩比是可变的，其优点为：工作可靠寿命长，锁紧性能稳定，制造加工不复杂。回目录