大迪輕型客貨車1021SC車橋設(shè)計(jì)-組合式橋殼含開題及6張CAD圖
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附 錄
(1)外文文獻(xiàn)
Drive axle/differential
All vehicles have some type of drive axle/differential assembly incorporated into the driveline. Whether it is front, rear or four wheel drive, differentials are necessary for the smooth application of engine power to the road.
Powerflow
See Figure 1
The drive axle must transmit power through a 90° angle. The flow of power in conventional front engine/rear wheel drive vehicles moves from the engine to the drive axle in approximately a straight line. However, at the drive axle, the power must be turned at right angles (from the line of the driveshaft) and directed to the drive wheels.
This is accomplished by a pinion drive gear, which turns a circular ring gear. The ring gear is attached to a differential housing, containing a set of smaller gears that are splined to the inner end of each axle shaft. As the housing is rotated, the internal differential gears turn the axle shafts, which are also attached to the drive wheels.
Figure 1 Component parts of a typical driven axle assembly
Differential operation
See Figure 2
The differential is an arrangement of gears with two functions: to permit the rear wheels to turn at different speeds when cornering and to divide the power flow between both rear wheels.
The accompanying illustration has been provided to help understand how this occurs. The drive pinion, which is turned by the driveshaft, turns the ring gear (1).
The ring gear, which is attached to the differential case, turns the case (2).
The pinion shaft, located in a bore in the differential case, is at right angles to the axle shafts and turns with the case (3).
The differential pinion (drive) gears are mounted on the pinion shaft and rotate with the shaft (4).
Differential side gears (driven gears) are meshed with the pinion gears and turn with the differential housing and ring gear as a unit (5).
The side gears are splined to the inner ends of the axle shafts and rotate the shafts as the housing turns (6).
When both wheels have equal traction, the pinion gears do not rotate on the pinion shaft, since the input force of the pinion gears is divided equally between the two side gears (7).
When it is necessary to turn a corner, the differential gearing becomes effective and allows the axle shafts to rotate at different speeds (8).
As the inner wheel slows down, the side gear splined to the inner wheel axle shaft also slows. The pinion gears act as balancing levers by maintaining equal tooth loads to both gears, while allowing unequal speeds of rotation at the axle shafts. If the vehicle speed remains constant, and the inner wheel slows down to 90 percent of vehicle speed, the outer wheel will speed up to 110 percent. However, because this system is known as an open differential, if one wheel should become stuck (as in mud or snow), all of the engine power can be transferred to only one wheel.
Figure 2 Overview of differential gear operating principles.
Limited-slip and locking differential operation
See Figure 3
Limited-slip and locking differentials provide the driving force to the wheel with the best traction before the other wheel begins to spin. This is accomplished through clutch plates, cones or locking pawls.
The clutch plates or cones are located between the side gears and the inner walls of the differential case. When they are squeezed together through spring tension and outward force from the side gears, three reactions occur. Resistance on the side gears causes more torque to be exerted on the clutch packs or clutch cones. Rapid one wheel spin cannot occur, because the side gear is forced to turn at the same speed as the case. So most importantly, with the side gear and the differential case turning at the same speed, the other wheel is forced to rotate in the same direction and at the same speed as the differential case. Thus, driving force is applied to the wheel with the better traction.
Locking differentials work nearly the same as the clutch and cone type of limited slip, except that when tire speed differential occurs, the unit will physically lock both axles together and spin them as if they were a solid shaft.
Figure 3 Limited-slip differentials transmit power through the clutches or cones to drive the wheel having the best traction.
Identifying a limited-slip drive axle
Metal tags are normally attached to the axle assembly at the filler plug or to a bolt on the cover. During the life of the vehicle, these tags can become lost and other means must be used to identify the drive axle.
To determine whether a vehicle has a limited-slip or a conventional drive axle by tire movement, raise the rear wheels off the ground. Place the transmission in PARK (automatic) or LOW (manual), and attempt to turn a drive wheel by hand. If the drive axle is a limited-slip type, it will be very difficult (or impossible) to turn the wheel. If the drive axle is the conventional (open) type, the wheel will turn easily, and the opposing wheel will rotate in the reverse direction.
Place the transmission in neutral and again rotate a rear wheel. If the axle is a limited-slip type, the opposite wheel will rotate in the same direction. If the axle is a conventional type, the opposite wheel will rotate in the opposite direction, if it rotates at all.
Gear ratio
See Figure 4
The drive axle of a vehicle is said to have a certain axle ratio. This number (usually a whole number and a decimal fraction) is actually a comparison of the number of gear teeth on the ring gear and the pinion gear. For example, a 4.11 rear means that theoretically, there are 4.11 teeth on the ring gear for each tooth on the pinion gear or, put another way, the driveshaft must turn 4.11 times to turn the wheels once. Actually, with a 4.11 ratio, there might be 37 teeth on the ring gear and 9 teeth on the pinion gear. By dividing the number of teeth on the pinion gear into the number of teeth on the ring gear, the numerical axle ratio (4.11) is obtained. This also provides a good method of ascertaining exactly which axle ratio one is dealing with.
Another method of determining gear ratio is to jack up and support the vehicle so that both drive wheels are off the ground. Make a chalk mark on the drive wheel and the driveshaft. Put the transmission in neutral. Turn the wheel one complete turn and count the number of turns that the driveshaft/halfshaft makes. The number of turns that the driveshaft makes in one complete revolution of the drive wheel approximates the axle ratio.
Figure 4 The numerical ratio of the drive axle is the number of the teeth on the ring gear divided by the number of the teeth on the pinion gear.
(2)文獻(xiàn)翻譯
驅(qū)動(dòng)橋/微分
所有車輛有某種類型的驅(qū)動(dòng)橋/微分裝配納入動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)。不管它是前、后或四輪驅(qū)動(dòng),差距是必要的,為順利應(yīng)用發(fā)動(dòng)機(jī)功率的馬路上。
看到圖1
圖1
傳輸功率的汽車車橋必須通過(guò)一個(gè)90°角的影響。在傳統(tǒng)的流程引擎/力量面前后輪驅(qū)動(dòng)的車輛從發(fā)動(dòng)機(jī)到移動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋大約在一條直線。然而,在汽車車橋、權(quán)力必須被轉(zhuǎn)變成直角(從線的傳動(dòng)軸上)和直接跳轉(zhuǎn)到驅(qū)動(dòng)輪。
這是一個(gè)小齒輪驅(qū)動(dòng)齒輪來(lái)完成,它把一個(gè)圓環(huán)形齒輪。環(huán)形齒輪系在一微分住房,包含一套小齒輪,每到軸。隨著住房轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),內(nèi)部差動(dòng)齒輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)輪軸,也是連接到驅(qū)動(dòng)輪。
圖1三個(gè)組成部分典型的驅(qū)動(dòng)橋總成。
差動(dòng)
參見圖2
圖2
差壓的安排是齒輪和兩個(gè)功能:允許后輪轉(zhuǎn)向以不同速度轉(zhuǎn)彎和分開時(shí),二者之間的功率流后輪。
所附插圖都被提供,幫助大家了解這發(fā)生。在驅(qū)動(dòng)小齒輪,它是由傳動(dòng)軸上,輪流轉(zhuǎn)環(huán)形齒輪(1)。
環(huán)形齒輪,這是連接到微分案例,把格(2)。
齒輪軸,位于是個(gè)令人討厭的家伙在差分案子里,是角度正確的剛性車軸,并將這個(gè)案子,(3)。
差動(dòng)齒輪(驅(qū)動(dòng))齒輪安裝在齒輪軸的旋轉(zhuǎn),以軸(4)。
微分側(cè)方齒輪組(驅(qū)動(dòng))與齒輪插齒齒輪相嚙合,把與微分住房和環(huán)形齒輪作為一個(gè)單位(5)。
側(cè)方齒輪組是到內(nèi)在剛性車軸的兩端且轉(zhuǎn)動(dòng)軸隨著住房轉(zhuǎn)(6)。
當(dāng)兩輪有平等的牽引力,插齒齒輪不旋轉(zhuǎn)的齒輪軸上,因?yàn)檩斎肓Φ牟妪X齒輪是平分秋色兩個(gè)側(cè)方齒輪組(7)。
當(dāng)有必要把一個(gè)角落,差動(dòng)齒輪生效,并允許軸軸旋轉(zhuǎn)速度不同(8)。
當(dāng)內(nèi)在的車輪減速時(shí),其側(cè)齒輪軸內(nèi)輪也慢了下來(lái)。作為平衡齒輪齒牙負(fù)荷杠桿通過(guò)維持兩個(gè)相等的齒輪,同時(shí)讓不平等的速度在軸旋轉(zhuǎn)軸心。如果車輛速度不變,和內(nèi)心的車輪開始減緩到90%的車速度、外部輪將加快向110個(gè)百分點(diǎn)。然而,因?yàn)楸鞠到y(tǒng)被認(rèn)為是一個(gè)開放的微分,如果有一個(gè)輪子卡住了(如應(yīng)成為在泥地或雪地上),所有的發(fā)動(dòng)機(jī)功率可以轉(zhuǎn)移到只有一個(gè)輪子。
圖2的概述微分齒輪的經(jīng)營(yíng)方針。
Limited-slip和鎖定差動(dòng)式操作
看到如圖3
圖3
Limited-slip和鎖定差距提供驅(qū)動(dòng)力方向盤,與在其他的最佳牽引輪開始旋轉(zhuǎn)。這是完成離合器片,通過(guò)pawls錐或鎖定。
離合器盤或者錐細(xì)胞位于即墨市側(cè)方齒輪組和內(nèi)部墻面微分案件。當(dāng)他們被擠壓的彈簧拉力,一起經(jīng)歷的向外的力量從側(cè)面齒輪、三種不良反應(yīng)的發(fā)生。電阻對(duì)側(cè)方齒輪組產(chǎn)生更大的扭矩是對(duì)離合器包或離合器球果。有一個(gè)輪子旋轉(zhuǎn)快速不能發(fā)生,因?yàn)樯磉咠X輪被迫轉(zhuǎn)向以相同的速度為例。所以最重要的是,球隊(duì)的齒輪和差壓情況下轉(zhuǎn)向以相同的速度,其他的車輪被迫以同一方向旋轉(zhuǎn),和以相同的速度為微分案件。因此,應(yīng)用動(dòng)力方向盤,與更好的抓地力。
鎖差速器的工作幾乎一樣的離合器和錐型,除了當(dāng)限滑胎速度微分發(fā)生時(shí),該單位將身體上兩根軸旋轉(zhuǎn)鎖在一起,他們,如果他們一個(gè)堅(jiān)實(shí)的軸上。
圖3 Limited-slip傳輸功率的差離合器圓錐或通過(guò)驅(qū)動(dòng)輪擁有世界一流的牽引力。
識(shí)別一個(gè)limited-slip車橋
金屬標(biāo)簽通常是連接到軸總成的插頭或一道填料上封面。在生命的車輛,這些標(biāo)簽會(huì)變得失去了和其他途徑必須被用來(lái)識(shí)別汽車車橋。
是否有一個(gè)limited-slip汽車驅(qū)動(dòng)橋或傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng),提高輪胎的后輪離開地面。把傳輸在公園(自動(dòng))或低(手動(dòng)),并試圖把一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的手。如果驅(qū)動(dòng)軸是一個(gè)limited-slip類型,它將是十分困難的(或者不可能)把輪子。如果驅(qū)動(dòng)軸是常規(guī)的(打開)類型,輪子就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)容易,和對(duì)方輪會(huì)旋轉(zhuǎn)相反的方向來(lái)的。
在中立的地方,再旋轉(zhuǎn)傳輸后輪。如果軸是一個(gè)limited-slip類型,相反的摩天輪將在同一方向旋轉(zhuǎn)。如果軸是一種傳統(tǒng)的類型,相反的輪子會(huì)旋轉(zhuǎn)相反的方向,如果它旋轉(zhuǎn)。
齒輪傳動(dòng)比
看到如圖4
圖4
一輛汽車的驅(qū)動(dòng)橋據(jù)說(shuō)有一定的軸的比例。這個(gè)號(hào)碼(通常是一個(gè)完整的數(shù)和一個(gè)十進(jìn)制的分?jǐn)?shù))實(shí)際上是一個(gè)比較的數(shù)量在環(huán)形齒輪輪齒與小齒輪。例如,一個(gè)4.11后方意味著從理論上講,有4.11牙齒咬住了環(huán)形齒輪為每顆牙齒在小齒輪或,用另一種方式來(lái)說(shuō),傳動(dòng)軸上必須把4.11次轉(zhuǎn)動(dòng)輪胎一次。實(shí)際上,第4.11比率,或許有37顆牙上環(huán)形齒輪和9顆牙上小齒輪。所劃分的齒數(shù)小齒輪的齒數(shù)成環(huán)形齒輪,數(shù)值軸比的表達(dá)式。這也提供了一種良好方法軸比值的確定到底是哪一個(gè)是處理。
另一種方法來(lái)確定齒輪傳動(dòng)比是杰克和支持,使雙方的車輛驅(qū)動(dòng)輪是離地面。做一個(gè)粉筆痕跡的驅(qū)動(dòng)輪、傳動(dòng)軸上。把傳輸在中立的。把輪子轉(zhuǎn),數(shù)一數(shù)這些形成的一個(gè)完整的圈數(shù),使傳動(dòng)軸上/半軸。轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù),這使得在一個(gè)完整的革命尚未開化出來(lái)的驅(qū)動(dòng)輪接近軸的比例。
如圖4數(shù)值比汽車車橋的數(shù)目的牙齒咬住了環(huán)形齒輪除以牙齒的數(shù)目小齒輪。
摘 要
車橋通過(guò)懸架與車架（或承載式車身）相聯(lián)，兩側(cè)安裝著車輪，用以在車架（或承載式車身）與車輪之間傳遞鉛垂力、縱向力和橫向力。
汽車行駛過(guò)程中，經(jīng)常需要改變行駛方向，即所謂的轉(zhuǎn)向，這就需要有一套能夠按照司機(jī)意志使汽車轉(zhuǎn)向的機(jī)構(gòu)，它將司機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤的動(dòng)作轉(zhuǎn)變?yōu)檐囕喌钠D(zhuǎn)動(dòng)作。
汽車轉(zhuǎn)向系是保持或者改變汽車行駛方向的機(jī)構(gòu)，在汽車轉(zhuǎn)向行駛中，保證各轉(zhuǎn)向輪之間有協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)角關(guān)系。保證汽車在行駛中能按駕駛員的操縱要求，適時(shí)地改變行駛方向，并能在受到路面干擾偏離行駛方向時(shí)，與行駛系配合，共同保持汽車穩(wěn)定地直線行駛。轉(zhuǎn)向系和前橋?qū)ζ囆旭偟牟倏v性、穩(wěn)定性和安全性都具有重要的意義。
絕大多數(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)在上的縱向安置的，為使其轉(zhuǎn)矩能傳給左、右驅(qū)動(dòng)車輪，必須由驅(qū)動(dòng)橋的主減速器來(lái)改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，同時(shí)還得由驅(qū)動(dòng)橋的差速器來(lái)解決左、右驅(qū)動(dòng)車輪間的轉(zhuǎn)矩分配問(wèn)題和差速要求。
通過(guò)對(duì)汽車前橋轉(zhuǎn)向系和后橋驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)可以使學(xué)生掌握汽車前橋轉(zhuǎn)向系和后橋驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則和方法。培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的技能。設(shè)計(jì)與專業(yè)關(guān)系緊密，可綜合利用所學(xué)的專業(yè)課有汽車構(gòu)造、汽車設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、工程材料和CAD繪圖等知識(shí)。
關(guān)鍵詞: 轉(zhuǎn)向系;驅(qū)動(dòng)車輪;前橋;行使方向;改變轉(zhuǎn)矩
ABSTRACT
Front axle through suspension and frame (or integral body) on the installation associated with drive wheels, the frame (or to) and wheels and space body sends between vertical force, lead the longitudinal forces and transverse force.
Automobile driving process, often need to change directions, the so-called steering, which requires a able to follow the driver will makes steering institutions, it will be the driver turned the steering wheel action into wheel deflection of action.
Automotive steering system is to keep or change the car driving direction of the organization, in automotive steering driving, guarantee the steering wheel Angle relation between coordination. Guarantee in driving car drivers can manipulate requirements, according to timely change directions by road, can be in when driving direction interference deviation, and cooperate, together maintain driving is steadily run straight car. Steering system and of the car front axle for handling, stability and safety is of significance.
Most off-road vehicle in the longitudinal engine placement, so that torque can be transmitted to the left and right drive wheels, drive axle must be the main steering gear to change the direction of torque transmission, while the shift had to drive axle differential to solve the left and right drive torque between the wheels and the differential distribution requirements.
Through the automobile steering system and front axle design so that students can master automobile steering system and front axle structure design principle and method. Training theory with practice skills. Design and professional, comprehensive utilization of close relationship between the course can be learned a automobile structure, automobile design, mechanical design, engineering materials and CAD drawing knowledge.
Keywords: Steering system;Driving wheel;Front axle;Exercise of direction; Change the torque
目 錄
摘要 I
ABSTRACT II
第1章 緒論 1
1.1 本課題的來(lái)源、基本前提條件和技術(shù)要求 1
1.2 本課題要解決的主要問(wèn)題和設(shè)計(jì)總體思路 1
1.3 預(yù)期的成果 2
1.4 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及現(xiàn)狀的介紹 2
1.5 設(shè)計(jì)內(nèi)容 3
第2章 總體方案確定 4
2.1 驅(qū)動(dòng)橋方案確定 4
2.2 轉(zhuǎn)向系方案確定 7
2.2.1 概述 7
2.2.2轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)形式及選擇 7
2.2.3循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)及工作原理 9
2.3 本章小結(jié) 10
第3章 驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)計(jì)算 11
3.1 主減速器的設(shè)計(jì) 11
3.1.1 主減速器的結(jié)構(gòu)型式 11
3.1.2 主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承型式及安裝方法 13
3.1.3 主減速器從動(dòng)錐齒輪的支承型式及安裝方法 14
3.1.4 主減速器的基本參數(shù)的選擇及計(jì)算 14
3.2 差速器的設(shè)計(jì) 20
3.2.1差速器的結(jié)構(gòu)型式 20
3.2.2差速器的基本參數(shù)的選擇及計(jì)算 22
3.3 半軸的設(shè)計(jì) 24
3.3.1半軸的結(jié)構(gòu)型式 24
3.3.2半軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 24
3.3.3 半浮式半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 28
3.4車橋殼結(jié)構(gòu)選擇 28
3.4.1驅(qū)動(dòng)橋殼結(jié)構(gòu)方案分析 29
3.5 懸架結(jié)構(gòu)分析 29
3.6 本章小結(jié) 30
第4章 轉(zhuǎn)向橋的設(shè)計(jì)計(jì)算 31
4.1 轉(zhuǎn)向橋主要零件工作應(yīng)力的計(jì)算 31
4.2 在最大側(cè)向力(側(cè)滑)工況下的前梁應(yīng)力計(jì)算 33
4.3 轉(zhuǎn)向節(jié)在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的應(yīng)力 34
4.4 主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)襯套在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的應(yīng)力計(jì)算 35
4.5轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承的計(jì)算 37
4.6轉(zhuǎn)向梯形的優(yōu)化設(shè)計(jì) 38
4.7轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算 41
4.8 懸架的結(jié)構(gòu)分析 42
4.9 本章小結(jié) 44
結(jié)論 45
參考文獻(xiàn) 46
致謝 47
47
第1章 緒 論
本課題是輕型載貨汽車車橋的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)出輕型載貨汽車車橋，包括主減速器、差速器、驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置,轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)及橋殼等部件，協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)車輛的全局。
1.1 本課題的來(lái)源、基本前提條件和技術(shù)要求
a.本課題的來(lái)源：輕型載貨汽車在汽車生產(chǎn)中占有一定的比重。車橋在整車中十分重要，設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、造價(jià)低廉的車橋，能大大降低整車生產(chǎn)的總成本，推動(dòng)輕型載貨汽車經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
b.要完成本課題的基本前提條件是：在主要參數(shù)確定的情況下，設(shè)計(jì)選用車橋的各個(gè)部件，選出最佳的方案。
c.技術(shù)要求：設(shè)計(jì)出的車橋符合國(guó)家各項(xiàng)輕型貨車的標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，成本降低，適合本國(guó)路面的行駛狀況和國(guó)情。
1.2 本課題要解決的主要問(wèn)題和設(shè)計(jì)總體思路
a. 本課題解決的主要問(wèn)題：設(shè)計(jì)出適合本課題的車橋。輕型載貨汽車傳動(dòng)系的總?cè)蝿?wù)是傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，使之適應(yīng)于輕型貨車行駛的需要。在一般輕型貨車的機(jī)械式傳動(dòng)中，有了變速器還不能完全解決發(fā)動(dòng)機(jī)特性與輕型貨車行駛要求間的矛盾和結(jié)構(gòu)布置上的問(wèn)題。首先是因?yàn)榻^大多數(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)在輕型貨車上的縱向安置的，為使其轉(zhuǎn)矩能傳給左、右驅(qū)動(dòng)車輪，必須由后驅(qū)動(dòng)橋的主減速器來(lái)改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，同時(shí)還得由車橋的差速器來(lái)解決左、右驅(qū)動(dòng)車輪間的轉(zhuǎn)矩分配問(wèn)題和差速要求。其次，需將經(jīng)過(guò)變速器、傳動(dòng)軸傳來(lái)的動(dòng)力，通過(guò)后驅(qū)動(dòng)橋的主減速器，進(jìn)行進(jìn)一步增大轉(zhuǎn)矩、降低轉(zhuǎn)速的變化。因此，要想使輕型貨車車橋的設(shè)計(jì)合理，首先必須選好傳動(dòng)系的總傳動(dòng)比，并恰當(dāng)?shù)貙⑺峙浣o變速器和車橋。
b. 本課題的設(shè)計(jì)總體思路：非斷開式車橋的橋殼，相當(dāng)于受力復(fù)雜的空心梁，它要求有足夠的強(qiáng)度和剛度，同時(shí)還要盡量的減輕其重量。所選擇的減速器比應(yīng)能滿足輕型貨車在給定使用條件下具有最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。對(duì)載貨輕型貨車，由于它們有時(shí)會(huì)遇到坎坷不平的壞路面，要求它們的車橋有足夠的離地間隙，以滿足輕型貨車在通過(guò)性方面的要求。車橋的噪聲主要來(lái)自齒輪及其他傳動(dòng)機(jī)件。提高它們的加工精度、裝配精度，增強(qiáng)齒輪的支承剛度，是降低車橋工作噪聲的有效措施。車橋各零部件在保證其強(qiáng)度、剛度、可靠性及壽命的前提下應(yīng)力求減小簧下質(zhì)量，以減小不平路面對(duì)車橋的沖擊載荷，從而改善輕型貨車行駛的平順性。
通過(guò)查閱相關(guān)的資料，運(yùn)用專業(yè)基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)，確定載重量為二噸的轉(zhuǎn)向橋總成設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行部件的設(shè)計(jì)計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。使其達(dá)到以下要求：
1 具有足夠的強(qiáng)度，以保證可靠地承受車輪與車架之間的作用力。
2 保證真確的車輪定位，使轉(zhuǎn)向輪運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，操作輕便并減輕輪胎的磨損。3 前橋要有足夠的剛度，以使車輪定位參數(shù)保持不變。
4 轉(zhuǎn)向節(jié)與主銷、轉(zhuǎn)向節(jié)與前粱之間的摩擦力應(yīng)盡可能的小，以保證轉(zhuǎn)向操作的輕便性，并有足夠的耐磨性。
5 轉(zhuǎn)向輪的擺振應(yīng)盡可能的小，以保證汽車的正常、穩(wěn)定行駛。
前橋的質(zhì)量應(yīng)盡可能的小，以減輕非懸掛質(zhì)量，提高汽車行駛平順性。
1.3 預(yù)期的成果
設(shè)計(jì)出輕型貨車的車橋，包括主減速器、差速器、驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置及橋殼等部件，配合其他同組同學(xué)，協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)車輛的全局。使設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品使用方便，材料使用最少，經(jīng)濟(jì)性能最高。
a. 提高輕型貨車的技術(shù)水平，使其使用性能更好，更安全，更可靠，更經(jīng)濟(jì)，更舒適，更機(jī)動(dòng)，更方便，動(dòng)力性更好，污染更少。
b. 改善輕型貨車的經(jīng)濟(jì)效果，調(diào)整輕型貨車在產(chǎn)品系列中的檔次，以便改善其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)地位并獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益
1.4 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及現(xiàn)狀的介紹
為適應(yīng)不斷完善社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的要求以及加入世貿(mào)組織后國(guó)內(nèi)外輕型貨車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新形勢(shì)，推進(jìn)輕型貨車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級(jí)，全面提高輕型貨車產(chǎn)業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，滿足消費(fèi)者對(duì)輕型貨車產(chǎn)品日益增長(zhǎng)的需求，促進(jìn)輕型貨車產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，特制定輕型貨車產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策。通過(guò)該政策的實(shí)施，使我國(guó)輕型貨車產(chǎn)業(yè)在2010年前發(fā)展成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，為實(shí)現(xiàn)全面建設(shè)小康社會(huì)的目標(biāo)做出更大的貢獻(xiàn)。政府職能部門依據(jù)行政法規(guī)和技術(shù)規(guī)范的強(qiáng)制性要求，對(duì)輕型貨車、農(nóng)用運(yùn)輸車（三輪車，下同)、摩托車和零部件生產(chǎn)企業(yè)及其產(chǎn)品實(shí)施管理，規(guī)范各類經(jīng)濟(jì)主體在輕型貨車產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的市場(chǎng)行為。在輕型貨車發(fā)展趨勢(shì)中，有著很好的發(fā)展前途。生產(chǎn)出質(zhì)量好，操作簡(jiǎn)便，價(jià)格便宜的輕型貨車將適合大多數(shù)消費(fèi)者的要求。在國(guó)家積極投入和支持發(fā)展輕型貨車產(chǎn)業(yè)的同時(shí)，能研制出適合中國(guó)國(guó)情，包括道路條件和經(jīng)濟(jì)條件的車輛，將大大推動(dòng)輕型貨車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的提高。
在新政策《輕型貨車產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策》中，在2010年前，我國(guó)就要成為世界主要輕型貨車制造國(guó)，輕型貨車產(chǎn)品滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)大部分需求并批量進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)；2010年，輕型貨車生產(chǎn)企業(yè)要形成若干馳名的輕型貨車、摩托車和零部件產(chǎn)品品牌；通過(guò)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)形成幾家具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的大型輕型貨車企業(yè)集團(tuán)，力爭(zhēng)到2010年跨入世界500強(qiáng)企業(yè)之列，等等。同時(shí)，在這個(gè)新的輕型貨車產(chǎn)業(yè)政策描繪的藍(lán)圖中，還包含許多涉及產(chǎn)業(yè)素質(zhì)提高和市場(chǎng)環(huán)境改善的綜合目標(biāo)，著實(shí)令人鼓舞。然而，不可否認(rèn)的是，國(guó)內(nèi)輕型貨車產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀離產(chǎn)業(yè)政策的目標(biāo)還有相當(dāng)?shù)木嚯x。自1994年《輕型貨車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策》頒布并執(zhí)行以來(lái)，國(guó)內(nèi)輕型貨車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)有了顯著變化，企業(yè)規(guī)模效益有了明顯改善，產(chǎn)業(yè)集中度有了一定程度提高。但是，長(zhǎng)期以來(lái)困擾中國(guó)輕型貨車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的散、亂和低水平重復(fù)建設(shè)問(wèn)題，還沒(méi)有從根本上得到解決。多數(shù)企業(yè)家預(yù)計(jì)，在新的輕型貨車產(chǎn)業(yè)政策的鼓勵(lì)下，將會(huì)有越來(lái)越多的輕型貨車生產(chǎn)企業(yè)按照市場(chǎng)規(guī)律組成企業(yè)聯(lián)盟，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)和資源共享。
1.5 設(shè)計(jì)內(nèi)容
由于本次設(shè)計(jì)車型有兩根車橋，所以主要圍繞前轉(zhuǎn)向橋與后驅(qū)動(dòng)橋展開，包括前橋中轉(zhuǎn)向器以及轉(zhuǎn)向器中的萬(wàn)向節(jié)，后驅(qū)動(dòng)橋中的減速器，差速器，半軸，橋殼以及其他部分零件的設(shè)計(jì)。
第2章 總體方案確定
2.1 驅(qū)動(dòng)橋方案確定
車橋的結(jié)構(gòu)型式按齊總體布置來(lái)說(shuō)共有三種，即普通的非斷開式車橋，帶有擺動(dòng)半軸的非斷開式車橋和斷開式車橋。
(a)普通非斷開式車橋；(b)帶有擺動(dòng)半軸的非斷開式車橋；(c)斷開式車橋
圖2.1 車橋的總體布置型式簡(jiǎn)圖
方案（一）：非斷開式車橋
圖2.2 非斷開式車橋
普通非斷開式車橋，如圖2.2，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、工作可靠，最廣泛地用在各種載貨輕型貨車、客車和公共輕型貨車上，在多數(shù)的的輕型貨車和部分轎車上也采用這種結(jié)構(gòu)。它的具體結(jié)構(gòu)是橋殼是一根支承在左、右驅(qū)動(dòng)車輪上的剛性空心梁，而齒輪及半軸等所有的傳動(dòng)機(jī)件都裝在其中。這時(shí)整個(gè)車橋、驅(qū)動(dòng)車輪及部分傳動(dòng)軸均屬簧下質(zhì)量，使輕型貨車的簧下質(zhì)量較大，這是它的一個(gè)缺點(diǎn)。采用單級(jí)主減速器代替雙級(jí)主減速器可大大減小車橋質(zhì)量。采用鋼板沖壓-焊接的整體式橋殼及鋼管擴(kuò)制的整體式橋殼，均可顯著地減輕車橋的質(zhì)量。
車橋的輪廓尺寸主要決定于主減速器的型式。在輕型貨車的輪胎尺寸和車橋下的最小離地間隙已經(jīng)確定的情況下，也就限定了主減速器從動(dòng)齒輪直徑的尺寸。在給定主減速器速比的條件下，如果單級(jí)主減速器不能滿足離地間隙要求，則可改用雙級(jí)結(jié)構(gòu)。后者僅推薦用于主減速比大于7.6且載貨在6t以上的大型貨車上。在雙級(jí)主減速器中，通常是把兩級(jí)減速齒輪放在一個(gè)主減速器殼內(nèi)，也可以將第二級(jí)減速齒輪移向驅(qū)動(dòng)車輪并靠近輪轂，作為輪邊減速器。在后一種情況下又有五種布置方案可供選擇。
方案（二）：斷開式車橋
圖2.3 斷開式車橋
斷開式車橋區(qū)別于非斷開式車橋的明顯特點(diǎn)在于前者沒(méi)有一個(gè)連接左右驅(qū)動(dòng)車輪的剛性整體外殼或梁。斷開式車橋的橋殼是分段的，并且彼此之間可以做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以這種橋稱為斷開式的。另外，它又總是與獨(dú)立懸架相匹配，故又稱為獨(dú)立懸掛車橋。這種橋的中段，主減速器及差速器等是懸置在車架橫梁或車廂底板上，或與脊梁式車架相聯(lián)。主減速器、差速器與傳動(dòng)軸及一部分驅(qū)動(dòng)車輪傳動(dòng)裝置的質(zhì)量均為簧上質(zhì)量。兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)車輪由于采用獨(dú)立懸掛則可以彼此獨(dú)立地相對(duì)于車架或車廂作上下擺動(dòng)，相應(yīng)地就要求驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置及其外殼或套管，作相應(yīng)擺動(dòng)。所以斷開式車橋也稱為“帶有擺動(dòng)半軸的車橋” 。
輕型貨車懸掛總成的類型及其彈性元件與減振裝置的工作特性是決定輕型貨車行駛平順性的主要因素，因輕型貨車簧下部分質(zhì)量的大小，對(duì)其平順性也有顯著的影響。斷開式驅(qū)動(dòng)的簧下質(zhì)量較小，又與獨(dú)立懸架相配合，致使驅(qū)動(dòng)車輪與地面的接觸情況及對(duì)各種地形的適應(yīng)性比較好，由此可大大地減小輕型貨車在不平路面上行駛時(shí)的振動(dòng)和車廂傾斜；提高輕型貨車的行駛平順性和平均行駛速度；減小車輪和車橋上的動(dòng)載荷及零件的損壞，提高其可靠性及使用壽命。但是，由于斷開式車橋及與其相配的獨(dú)立懸掛的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故這種結(jié)構(gòu)主要見于對(duì)行駛平順性要求較高的一部分及一些輕型貨車上，且后者多屬于輕型以下的貨車或多橋驅(qū)動(dòng)的重型貨車。
方案（三）：多橋驅(qū)動(dòng)的布置
為了提高裝載量和通過(guò)性，有些重型貨車及全部中型以上的貨車都是采用多橋驅(qū)動(dòng)，常采用4×4、6×6、8×8等驅(qū)動(dòng)型式[2]。在多橋驅(qū)動(dòng)的情況下，動(dòng)力經(jīng)分動(dòng)器傳給各車橋的方式有兩種。相應(yīng)這兩種動(dòng)力傳遞方式，多橋驅(qū)動(dòng)貨車各車橋的布置型式分為非貫通式與貫通式。前者為了把動(dòng)力經(jīng)分動(dòng)器傳給各車橋，需分別由分動(dòng)器經(jīng)各車橋自己專用的傳動(dòng)軸傳遞動(dòng)力，這樣不僅使傳動(dòng)軸的數(shù)量增多，且造成各車橋的零件特別是橋殼、半軸等主要零件不能通用。而對(duì)8×8輕型貨車來(lái)說(shuō)，這種非貫通式車橋就更不適宜，也難與布置了。
為了解決上述問(wèn)題，現(xiàn)代多橋驅(qū)動(dòng)貨車都是采用貫通式車橋的布置型式。
在貫通式車橋的布置中，各橋的傳動(dòng)軸布置在同一縱向鉛垂平面內(nèi)，并且各車橋分別用自己的傳動(dòng)軸與分動(dòng)器直接聯(lián)接，而是位于分動(dòng)器前面的或后面的各相鄰兩橋的傳動(dòng)軸，是串聯(lián)布置的。前后兩端的車橋（第一、第四橋）的動(dòng)力，是經(jīng)分動(dòng)器并貫通中間橋（分別穿過(guò)第二、第三橋）而傳遞的。其優(yōu)點(diǎn)是，不僅減少了傳動(dòng)軸的數(shù)量，而且提高了各車橋零件的相互通用性，并且簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)、減小了體積和質(zhì)量。這對(duì)于輕型貨車的設(shè)計(jì)（如輕型貨車的變形）、制造和維修，都帶來(lái)方便。四橋驅(qū)動(dòng)的越野輕型貨車也可采用側(cè)邊式及混合式的布置。
經(jīng)上述分析，考慮到所設(shè)計(jì)的輕型貨車的載重和各種要求，其價(jià)格要求要盡量低，故其生產(chǎn)成本應(yīng)盡可能降低。另由于輕型貨車對(duì)車橋并無(wú)特殊要求，和路面要求并不高，故本設(shè)計(jì)采用普通非斷開式車橋。
2.2 轉(zhuǎn)向系方案確定
2.2.1 概述
汽車在行駛過(guò)程中，經(jīng)常需要改變方向。就輪式汽車而言，改變行駛方向的方法是，駕駛員通過(guò)一套專設(shè)的機(jī)構(gòu)，使汽車的轉(zhuǎn)向橋上的車輪相對(duì)于汽車縱軸線偏轉(zhuǎn)一定角度。此時(shí)路面作用于轉(zhuǎn)向輪上的向后的反力就有了垂直與車輪的分量并成為汽車作曲線運(yùn)動(dòng)的向心力。在汽車直線行駛時(shí)，往往轉(zhuǎn)向輪也會(huì)受到路面?zhèn)认蚋蓴_力的作用，自動(dòng)偏轉(zhuǎn)而干擾行駛方向。此時(shí)，駕駛員也可以利用這一套機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪向相反的方向偏轉(zhuǎn)，從而使汽車恢復(fù)原來(lái)的行駛方向。這一套用來(lái)改變或恢復(fù)汽車行駛方向的專設(shè)機(jī)構(gòu)即稱作汽車的轉(zhuǎn)向系。
轉(zhuǎn)向系可按轉(zhuǎn)向能源的不同分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系兩大類。在現(xiàn)代汽車結(jié)構(gòu)中，常用機(jī)械式轉(zhuǎn)向系。機(jī)械式轉(zhuǎn)向系依靠駕駛員的手力轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)。有些汽車裝有防傷機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向減振裝置。還有一些汽車的專門裝有動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，并借助此機(jī)構(gòu)來(lái)減輕駕駛員的手力，以降低駕駛員的勞累程度。
對(duì)轉(zhuǎn)向系的主要要求有：
1、操縱輕便。轉(zhuǎn)向時(shí)加在方向盤上的力對(duì)轎車不超過(guò)200N，對(duì)輕型貨車不超過(guò)360N,對(duì)中型貨車不超過(guò)450N,方向盤的回轉(zhuǎn)圈數(shù)要少。
2、工作安全可靠。
3、在轉(zhuǎn)向后，方向盤有自動(dòng)回正能力，能保持汽車有穩(wěn)定的直線行駛能力。
4、在前輪受到?jīng)_擊時(shí)，轉(zhuǎn)向系傳遞反向沖擊到方向盤上要小。
5、應(yīng)盡量減小轉(zhuǎn)向系統(tǒng)連接處的間隙，間隙應(yīng)能自動(dòng)補(bǔ)償即調(diào)整，除了設(shè)計(jì)應(yīng)正確的選擇導(dǎo)向輪的定位角外，轉(zhuǎn)向盤在中間式的自由行程應(yīng)當(dāng)保證直線行駛的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向盤相對(duì)導(dǎo)向輪偏轉(zhuǎn)角的靈敏度。
2.2.2轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)形式及選擇
對(duì)轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)的要求有：
1.汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，全部車輪應(yīng)繞順時(shí)轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)，任何車輪不應(yīng)有側(cè)滑。不滿足這項(xiàng)要求會(huì)加速輪胎磨損，并降低汽車行駛穩(wěn)定性。
2.汽車轉(zhuǎn)向行駛后，在駕駛員松開轉(zhuǎn)向盤的條件下，轉(zhuǎn)向輪能自動(dòng)返回到直線行駛位置，并穩(wěn)定行駛。
3.汽車在任何行駛狀態(tài)下，轉(zhuǎn)向輪都不得產(chǎn)生自震，轉(zhuǎn)向盤沒(méi)有擺動(dòng)。
4.轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和懸架導(dǎo)向裝置共同工作時(shí)，由于運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)使車輪產(chǎn)生的擺動(dòng)應(yīng)最小。
5.保證汽車有較高的機(jī)動(dòng)性，具有迅速和小轉(zhuǎn)彎行駛能力。
6.操縱輕便。
7.轉(zhuǎn)向輪碰撞到障礙物以后，傳給轉(zhuǎn)向盤的反沖力要盡可能小。
8.轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的球頭處，有消除因磨損而產(chǎn)生間隙的調(diào)整機(jī)構(gòu)。
9.在車禍中，當(dāng)轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向盤由于車架或車身變形而共同后移時(shí)，轉(zhuǎn)向系應(yīng)有能使駕駛員免遭或減輕傷害的防傷裝置。
10.進(jìn)行運(yùn)動(dòng)校核，保證轉(zhuǎn)向輪與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致。
機(jī)械式轉(zhuǎn)向器大體可分為齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器和蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器幾類。
循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器由螺桿和螺母共同形成的螺旋槽內(nèi)裝鋼球構(gòu)成的傳動(dòng)副，以
及螺母上齒條與搖臂軸上齒扇構(gòu)成的傳動(dòng)副組成。
循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點(diǎn)是：如圖2.4，在螺桿和螺母之間因?yàn)橛锌梢匝h(huán)流動(dòng)的鋼球，將滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，因而傳動(dòng)效率可達(dá)到75%—85%；在結(jié)構(gòu)和工藝上采取措施后，包括提高制造精度，改善工作表面的表面粗糙度和螺桿、螺母上的螺旋槽經(jīng)淬火和磨削加工，使之有足夠的硬度和耐磨損性能，可保證有足夠的使用壽命；轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)比可以變化；工作平穩(wěn)可靠；齒條和齒扇之間的間隙調(diào)整工作容易進(jìn)行；適合用來(lái)做整體式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器。效率高、工作可靠、平穩(wěn)，蝸桿和螺母上的螺旋槽在淬火后經(jīng)過(guò)磨削加工，所以耐磨且壽命較長(zhǎng)。齒扇和齒條嚙合間隙的調(diào)整工作容易進(jìn)行。和其它形式轉(zhuǎn)向器比較，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)主要零件加工精度要求較高。
圖2.4 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器
齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此制造容易，成本低；但逆效率比較高，極易發(fā)生反沖現(xiàn)象，會(huì)使駕駛員精神緊張，并難以準(zhǔn)確控制汽車行駛方向，轉(zhuǎn)向盤突然轉(zhuǎn)動(dòng)又會(huì)造成打手，同時(shí)對(duì)駕駛員造成傷害，為了防止和緩和反向沖擊傳給方向盤，必須選擇較大的傳動(dòng)比，或裝有吸振裝置的減振器。
圖2.5 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器
蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比的變化特性和嚙合間隙特性變化受限制，
不能完全滿足設(shè)計(jì)者的意圖。
循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的主要缺點(diǎn)是：逆效率高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，制造精度要求高。
轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)形式，決定了其效率特性以及對(duì)角傳動(dòng)比變化特性的要求。
選用那種效率特性的轉(zhuǎn)向器應(yīng)有汽車用途來(lái)決定，并和轉(zhuǎn)向系方案有關(guān)。經(jīng)常行駛在好路面上的轎車和市內(nèi)用客車，可以采用正效率較高的、可逆程度大的轉(zhuǎn)向器。
綜上，本次選用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。
2.2.3循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)及工作原理
循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器中一般有兩級(jí)傳動(dòng)副。第一級(jí)是螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)副，第二級(jí)是齒條齒扇傳動(dòng)副。
轉(zhuǎn)向螺桿的軸頸支撐在兩個(gè)圓錐滾子軸承上。軸承緊度可用調(diào)整墊片調(diào)整。轉(zhuǎn)向螺母的下平面上加工成齒條，與齒扇軸內(nèi)的齒扇部分相嚙合。通過(guò)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向螺桿時(shí)，轉(zhuǎn)向螺母不轉(zhuǎn)動(dòng)，只能軸向移動(dòng)，并驅(qū)使齒扇軸轉(zhuǎn)動(dòng)。為了減小轉(zhuǎn)向螺桿和轉(zhuǎn)向螺母之間的摩擦，其間裝有小鋼球以實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)摩擦。二者的螺旋槽能配合形成近似圓形斷面輪廓的螺旋管狀通道。轉(zhuǎn)向螺母外有兩根導(dǎo)管，兩端分別插入螺母的一對(duì)通孔。導(dǎo)管內(nèi)裝滿了鋼球。兩根導(dǎo)管和螺母內(nèi)的螺旋管狀通道組合成兩條各自獨(dú)立的封閉的鋼球流道。轉(zhuǎn)向器工作是兩列鋼球只是在各自封閉的流道內(nèi)循環(huán)，而不脫出。
轉(zhuǎn)向螺母上的齒條式傾斜的，因此與之嚙合的齒應(yīng)當(dāng)是分度圓上的齒厚沿齒扇軸線按線性關(guān)系變化的變厚齒扇。因?yàn)檠h(huán)球轉(zhuǎn)向器的正傳動(dòng)效率很高，操作輕便，使用壽命長(zhǎng)。經(jīng)常用于各種汽車。
綜上最后本次設(shè)計(jì)選定循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。
2.3 本章小結(jié)
本章通過(guò)對(duì)車橋類型的比較和具體分析，總結(jié)出各種不同車橋的應(yīng)用場(chǎng)合和車橋的優(yōu)缺點(diǎn)及使用方式。通過(guò)本章內(nèi)容對(duì)本次設(shè)計(jì)的車橋進(jìn)行初步選取。
第3章 驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1 主減速器的設(shè)計(jì)
3.1.1 主減速器的結(jié)構(gòu)型式
主減速器的結(jié)構(gòu)型式，主要是根據(jù)其齒輪類型、主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪的安置方法以及減速型式的不同而異。在現(xiàn)代輕型貨車車橋上，主減速器采用得最廣泛的是“格里森”Gleason）制或“奧利康”（Oerlikon）制的螺旋錐齒輪和雙面錐齒輪。
(a)螺旋錐齒輪傳動(dòng)；(b)雙曲面齒輪傳動(dòng)
圖3.1 螺旋錐齒輪與雙曲面齒輪傳動(dòng)
采用雙曲面齒輪。他的主、從動(dòng)齒輪軸線不相交而呈空間交叉。其空間交叉角（即將一軸線平移，使之與另一軸線相交的交角）也都是采用90°。主動(dòng)齒輪軸相對(duì)于從動(dòng)齒輪軸有向上或向下的偏移，稱為上偏置或下偏置。這個(gè)偏移量稱為雙曲面齒輪的偏移距。當(dāng)偏移距大到一定程度，可使一個(gè)齒輪軸從另一個(gè)齒輪軸旁通過(guò)。這樣就能在每個(gè)齒輪的兩邊布置尺寸緊湊的支承。這對(duì)于增強(qiáng)支承剛度、保證齒輪正確嚙合從而提高齒輪壽命大有好處。和螺旋錐齒輪由于齒輪的軸線相交而使得主、從動(dòng)齒輪的螺旋角相等的情況不同，雙曲面齒輪的偏移距使得主動(dòng)齒輪的螺旋角大于從動(dòng)齒輪的螺旋角。因此，雙曲面?zhèn)鲃?dòng)齒輪副的法向模數(shù)或法向周節(jié)雖相等，但端面模數(shù)或端面周節(jié)是不等的。主動(dòng)齒輪的端面模數(shù)或端面周節(jié)是大于從動(dòng)齒輪的。這一情況就使得雙曲面齒輪傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪比相應(yīng)的螺旋錐齒輪傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪有更大的直徑和更好的強(qiáng)度和剛度。其增大的程度與偏移距的大小有關(guān)。另外，由于雙曲面?zhèn)鲃?dòng)的主動(dòng)齒輪的直徑及螺旋角都較大，所以相嚙合齒輪的當(dāng)量曲率半徑較相應(yīng)的螺旋錐齒輪當(dāng)量曲率半徑為大，從而使齒面間的接觸應(yīng)力降低。隨偏移距的不同，雙曲面齒輪與接觸應(yīng)力相當(dāng)?shù)穆菪F齒輪比較，負(fù)荷可提高至175%。雙曲面主動(dòng)齒輪的螺旋角較大，則不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)可減少，所以可選用較少的齒數(shù)，這有力于大傳動(dòng)比傳動(dòng)。當(dāng)要求傳動(dòng)比大而輪廓尺寸又有限時(shí)，采用雙曲面齒輪更為合理。因?yàn)槿绻３謨煞N傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪直徑一樣，則雙曲面從動(dòng)齒輪的直徑比螺旋錐齒輪的要小，這對(duì)于主減速比的傳動(dòng)有其優(yōu)越性。對(duì)中等傳動(dòng)比，兩種齒輪都能很好適應(yīng)。由于雙曲面主動(dòng)齒輪螺旋角的增大，還導(dǎo)致其進(jìn)入嚙合的平均齒數(shù)要比螺旋錐齒輪相應(yīng)的齒數(shù)多，因而雙曲面齒輪傳動(dòng)比螺旋錐齒輪沖動(dòng)工作更加平穩(wěn)、無(wú)噪聲，強(qiáng)度也高。雙曲面齒輪的偏移距還給輕型貨車的總布置帶來(lái)方便。
圖3.2 采用組合式橋殼的單級(jí)主減速器
減速型式的選擇與輕型貨車的類型及使用條件有關(guān)，但它主要取決于由動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等整車性能所要求的主減速比 的大小及車橋下的離地間隙、車橋的數(shù)目及布置型式等。
本設(shè)計(jì)采用組合式橋殼的單級(jí)主減速器（圖）。單級(jí)主減速器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、尺寸緊湊及制造成本低等優(yōu)點(diǎn)。其主、從動(dòng)錐齒輪軸承都直接支承在與橋殼鑄成一體的主減速器殼上，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、支承剛度大、質(zhì)量小、造價(jià)低。
3.1.2 主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承型式及安裝方法
圖3.3 主動(dòng)錐齒輪齒面受力圖
在殼體結(jié)構(gòu)及軸承型式已定的情況下，主減速器主動(dòng)齒輪的支承型式及安置方法，對(duì)其支承剛度影響很大，這是齒輪能否正確捏合并具有較高使用壽命的因素之一。
1-調(diào)整墊圈；2-調(diào)整墊片
圖3.4 騎馬式支承
本設(shè)計(jì)采用騎馬式支承（圖3.4）。齒輪前、后兩端的軸頸均以軸承支承。騎馬式支承使支承剛度大為增加，使齒輪在載荷作用下的變形大為減小，約減小到懸臂式1/30以下。而主動(dòng)錐齒輪后軸承的徑向負(fù)荷比懸臂式的要減小至1/5～1/7。齒輪承載能力較懸臂式可提高10%左右。此外，由于齒輪大端一側(cè)前軸承及后軸承之間的距離很小，可以縮短主動(dòng)錐齒輪軸的長(zhǎng)度，使布置更緊湊，這有利于減小傳動(dòng)軸夾角及整車布置。騎馬式支承的導(dǎo)向軸承（即齒輪小端一側(cè)的軸承）都采用圓柱滾子式的，并且其內(nèi)外圈可以分離，以利于拆裝。為了進(jìn)一步增強(qiáng)剛度，應(yīng)盡可能地減小齒輪大端一側(cè)兩軸承間的距離，增大支承軸徑，適當(dāng)提高軸承的配合的配合緊度。
3.1.3 主減速器從動(dòng)錐齒輪的支承型式及安裝方法
圖3.5 主減速器從動(dòng)錐齒輪的支承型式及安置辦法
主減速器從動(dòng)錐齒輪的支承剛度依軸承的型式、支承間的距離和載荷在軸承之間的分布而定。兩端支承多采用圓錐錐子軸承，安裝時(shí)使它們的圓錐滾子大端相向朝內(nèi)，而小端相背朝外。
為了防止從動(dòng)齒輪在軸向載荷作用下的偏移，圓錐滾子軸承也應(yīng)預(yù)緊。由于從動(dòng)錐齒輪軸承是裝在差速器殼上，尺寸較大，足以保證剛度。球面圓錐滾子軸承（圖3.5（b））具有自動(dòng)調(diào)位的性能，對(duì)軸的歪斜的敏感性較小，這在主減速器從動(dòng)齒輪軸承的尺寸大時(shí)極其重要。
3.1.4 主減速器的基本參數(shù)的選擇及計(jì)算
主減速比,車橋的離地間隙和計(jì)算載荷，是主減速器設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)。
A. 主減速比的確定
主減速比對(duì)主減速器的結(jié)構(gòu)型式、輪廓尺寸、質(zhì)量大小以及當(dāng)變速器處于最高檔位時(shí)輕型貨車的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性都有直接影響。的選擇應(yīng)在輕型貨車總體設(shè)計(jì)時(shí)和傳動(dòng)系的總傳動(dòng)比一起由整車動(dòng)力計(jì)算來(lái)確定?？衫迷诓煌碌墓β势胶鈭D來(lái)研究對(duì)輕型貨車動(dòng)力性的影響。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系參數(shù)作最價(jià)匹配的方法來(lái)選擇值，可使輕型貨車獲得最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。
為了得到足夠的功率儲(chǔ)備而使最高車速稍有下降，按下式計(jì)算[3]：
(3.1)
式中：—車輪滾動(dòng)半徑，m；
—變速器最高檔傳動(dòng)比；
—輕型貨車最高車速；
—發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速
根據(jù)所選定的主減速比值，確定主減速器的減速型式為單級(jí)。查表得輕型貨車車橋的離地間隙為200mm.
B．主減速齒輪計(jì)算載荷的計(jì)算
通常是將發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩配以傳動(dòng)系最低檔傳動(dòng)比時(shí)和驅(qū)動(dòng)車輪打滑時(shí)這兩種情況下作用于主減速器從動(dòng)齒輪上的轉(zhuǎn)矩（、）的較下者，作為載貨輕型貨車和越野輕型貨車在強(qiáng)度計(jì)算中用以驗(yàn)算主減速器從動(dòng)齒輪最大應(yīng)力的計(jì)算載荷。既：
(3.2)
(3.3)
式中：—發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，216；
—由發(fā)動(dòng)機(jī)到所計(jì)算的主減速器從動(dòng)齒輪之間的傳動(dòng)系最低檔傳動(dòng)比；取4.1
—上述傳動(dòng)部分的效率，?。?
—超載系數(shù)，對(duì)于一般載貨輕型貨車、礦用輕型貨車和越野輕型貨車以及液力傳動(dòng)的各類輕型貨車??；
—該車的車橋數(shù)目；n=2
—輕型貨車滿載時(shí)一個(gè)車橋給水平地面的最大負(fù)載，G2=16345N； —輪胎對(duì)路面的附著系數(shù)，對(duì)于安裝一般輪胎的公路用輕型貨車，取 ；
—車輪的滾動(dòng)半徑，rr=0.364m；
，—分別為由所計(jì)算的主減速器從動(dòng)齒輪到驅(qū)動(dòng)輪之間的傳動(dòng)效率和減速比（例如輪邊減速器等）。，
由式（3.2）、式（3.3）求得的計(jì)算載荷，是最大轉(zhuǎn)矩而不是正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩不能用它作為疲勞損壞的依據(jù)。對(duì)于公路車輛來(lái)說(shuō)，使用條件較非公路車輛穩(wěn)定，其正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩是根據(jù)所謂平均牽引力來(lái)確定的，即主減速器從動(dòng)齒輪的平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩（Nm）為
(3.4)
式中：—輕型貨車裝載總重，25200N；
—所牽引的掛車滿載總重，N，但僅用于牽引車；
—道路滾動(dòng)阻力系數(shù)；fR=0.015
—輕型貨車正常使用時(shí)的平均爬坡能力系數(shù)；fH=0.06
—輕型貨車或貨車列車的性能系數(shù)。
(3.5)
當(dāng)時(shí) 取
C．主減速齒輪基本參數(shù)的選擇
主減速器錐齒輪的主要參數(shù)有主從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)、從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑和端面模數(shù)、主從動(dòng)錐齒輪齒面寬、雙齒面齒輪副的偏移距、中點(diǎn)螺旋角、法向壓力角等。
a. 齒數(shù)的選擇
選擇主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)考慮如下因素：
1. 為了磨合均勻，主從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)之間應(yīng)避免有公約數(shù)。
2. 為了得到理想的齒面重合度和高的齒輪彎曲強(qiáng)度，主從動(dòng)齒輪齒數(shù)和應(yīng)不小于40。
3. 為了嚙合平穩(wěn)、噪聲小和具有高的疲勞強(qiáng)度，對(duì)于乘用車，主動(dòng)錐齒數(shù)一般不少于9：對(duì)于商用車，主動(dòng)錐齒數(shù)一般不少于6.
4. 主傳動(dòng)比較大時(shí)，主動(dòng)錐齒數(shù)盡量取得少些，以便得到滿意的離地間隙。
5. 對(duì)于不同的主傳動(dòng)比，主從動(dòng)錐齒數(shù)應(yīng)有適宜的搭配。
對(duì)于單級(jí)主減速器，當(dāng)較大時(shí)，則應(yīng)盡量使主動(dòng)齒輪的齒數(shù)取得小些，以得到滿意的車橋離地間隙。當(dāng)6時(shí)，的最小值可取為5，但為了嚙合平穩(wěn)及提高疲勞強(qiáng)度，最好大于5。取， 。
b.從動(dòng)齒輪大端分度圓直徑的選擇
可根據(jù)從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩（見式3.4、式3.5并取兩者中較小的一個(gè)為計(jì)算依據(jù)）按經(jīng)驗(yàn)公式選出：
(3.6)
式中: —從動(dòng)錐齒輪的分度圓半徑，mm；
—直徑系數(shù)，??；取14
—計(jì)算轉(zhuǎn)矩，114.6。
c.齒輪端面模數(shù)的選擇
選定后可按式算出從動(dòng)齒輪大端端面模數(shù)，并用下式校核：
(3.7)
式中: —模數(shù)系數(shù)。一般0.3～0.4,取0.4
=68/34=2.0
=1.952.0
d.主、從動(dòng)錐齒輪齒面寬的選擇
錐齒輪齒面過(guò)寬并不能增大齒輪的強(qiáng)度和壽命，反而會(huì)導(dǎo)致因錐齒輪輪齒小端齒溝變窄引起的切削刀頭頂面寬過(guò)窄及刀尖圓角過(guò)小。這樣，不但見減小了齒根圓角半徑，加大了應(yīng)力集中，還降低了刀具的使用壽命。此外，安裝時(shí)有位置偏差或由于制造、熱處理變形等原因，使齒輪工作時(shí)載荷集中于輪齒小端，會(huì)引起齒輪小端過(guò)早損壞和疲勞損傷。另外，齒面過(guò)寬也會(huì)引起裝配空間減小。但是齒面過(guò)窄，齒輪表面的耐磨性會(huì)降低。
輕型貨車主減速器雙曲面齒輪的主,從動(dòng)齒輪齒面寬F1,F2：
(3.8)
一般F1比F2大10%
e.雙曲面齒輪副偏移距E的選擇
E值過(guò)大將使齒面縱向滑動(dòng)過(guò)大，從而引起齒面早期磨損和擦傷；E值過(guò)小，則不能發(fā)揮雙曲面齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)。一般對(duì)于乘用車和總質(zhì)量不大的商用車，
取13
f．中點(diǎn)螺旋角β
螺旋角沿齒寬是變化的，輪齒大端的螺旋角最大，輪齒小端的螺旋角最小。
弧齒錐齒輪副的中點(diǎn)螺旋角是相等的，雙曲面齒輪副的中點(diǎn)螺旋角是不相等的。
選擇β時(shí)，應(yīng)考慮他的齒面重合度Σ、輪齒強(qiáng)度和軸向力大小的影響。β越大，則Σ也越大，同時(shí)嚙合的齒數(shù)越多，傳動(dòng)就越平穩(wěn)，噪聲越低，而且輪齒的強(qiáng)度越高。一般Σ應(yīng)不小于1.25，在1.5-2.0時(shí)效果最好。但是β過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致軸向力增大。
汽車主減速器弧齒錐齒輪螺旋角或雙曲面齒輪副的平均螺旋角一般為35°-40°。乘用車選用較大的β值以保證較大的Σ，使運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低；商用車選用較小的β值以防止軸向力過(guò)大，通常取35°。
g．螺旋方向
從錐齒輪錐頂看，齒形從中心線上半部向左傾斜為左旋，向右傾斜為右旋。主、從動(dòng)錐齒輪的螺旋方向是相反的。螺旋方向與錐齒輪的旋轉(zhuǎn)方向影響其所受軸向力的方向。當(dāng)變速器掛前進(jìn)檔時(shí)，應(yīng)使主動(dòng)齒輪的軸向力離開錐頂方向，這樣可使主、從動(dòng)齒輪有分離趨勢(shì)，防止輪齒因卡死而損壞。
h．法向壓力角α
法向壓力角大一些可以增加輪齒強(qiáng)度，減少齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)。但對(duì)于小尺寸的齒輪，壓力角大易使齒頂變尖及刀尖寬度過(guò)小，并使齒輪端面重合度下降。因此，對(duì)于小負(fù)荷工作的齒輪，一般采用小壓力角，可使齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低。對(duì)于弧齒錐齒輪，乘用車的α一般選用14°30′或16°，商用車的α為20°或22°30′。對(duì)于雙曲面齒輪，從動(dòng)齒輪輪齒兩側(cè)的壓力角是相同的，但主動(dòng)齒輪輪齒兩側(cè)的壓力角是不等的。選取平均壓力角時(shí)，乘用車為19°或20°，商用車為20°或22°30′。
3.2 差速器的設(shè)計(jì)
3.2.1差速器的結(jié)構(gòu)型式
差速器選用對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器。其結(jié)構(gòu)原理如圖（3.6）所示。普通對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器由差速器左、右殼，2個(gè)半軸齒輪，4個(gè)行星齒輪，行星齒輪軸，半軸齒輪等組成。其工作原理如圖所示。為主減速器從動(dòng)齒輪或差速器殼的角速度；、分別為左右驅(qū)動(dòng)車輪或差速器半軸齒輪的角速度；為行星齒輪繞其軸的自轉(zhuǎn)角速度。
圖3.6 普通圓錐齒輪差速器的工作原理簡(jiǎn)圖
當(dāng)輕型貨車在平坦路面上直線行駛時(shí)，差速器各零件之間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則有
這時(shí)，差速器殼經(jīng)十字軸以力帶動(dòng)行星齒輪繞半軸齒輪中心作“公轉(zhuǎn)”而無(wú)自轉(zhuǎn)（）。行星齒輪的輪齒以的反作用力。對(duì)于對(duì)稱式差速器來(lái)說(shuō)，兩半軸齒輪的節(jié)圓半徑相同，故傳給左、右半軸的轉(zhuǎn)矩均等于，故輕型貨車在平坦路面上直線行駛時(shí)驅(qū)動(dòng)左、右車輪的轉(zhuǎn)矩相等。
當(dāng)輕型貨車轉(zhuǎn)彎時(shí)，假如左右輪之間無(wú)差速器，則按運(yùn)動(dòng)學(xué)要求，行程長(zhǎng)的外側(cè)車輪將產(chǎn)生滑移，而行程短的內(nèi)側(cè)車輪將產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)。由此導(dǎo)致在左、右輪胎切線方向上各產(chǎn)生一附加阻力，且它們的方向相反，如圖所示。當(dāng)裝有差速器時(shí)，附加阻力所形成的力矩使差速器起差速作用，以免內(nèi)外側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪在地面上的滑轉(zhuǎn)和滑移，保證它們以不同的轉(zhuǎn)速和正常轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)然，若差速器工作時(shí)阻抗其中各零件相對(duì)運(yùn)動(dòng)的摩擦大，則扭動(dòng)它的力矩就大。在普通的齒輪差速器中這種摩擦力很小，故只要左、右車輪所走路程稍有差異，差速器開始工作。
當(dāng)差速器工作時(shí)，行星齒輪不僅有繞半軸齒輪中心的“公轉(zhuǎn)”，而且還有繞行星齒輪以角速度為的自轉(zhuǎn)。這時(shí)外側(cè)車輪及其半軸齒輪的轉(zhuǎn)速將增高，且增高量為（為行星齒輪齒數(shù)，為該側(cè)半軸齒輪齒數(shù)），這樣，外側(cè)半軸齒輪的角速度為：
在同一時(shí)間內(nèi)，內(nèi)側(cè)車輪及其半軸齒輪（齒數(shù)為）的轉(zhuǎn)速將減低，且減低量為，由于對(duì)稱式圓錐齒輪差速器的兩半軸齒數(shù)相等，于是內(nèi)側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速為：
由以上兩式得差速器工作時(shí)的轉(zhuǎn)速關(guān)系為
(3.9)
即兩半軸齒輪的轉(zhuǎn)速和為差速器殼轉(zhuǎn)速的兩倍。
由式（3.9）知：
當(dāng)時(shí)，，或
當(dāng)時(shí)，
當(dāng)時(shí)，
最后一種情況，有時(shí)發(fā)生在使用中央制動(dòng)時(shí)，這時(shí)很容易導(dǎo)致輕型貨車失去控制，使輕型貨車急轉(zhuǎn)和甩尾。
3.2.2差速器的基本參數(shù)的選擇及計(jì)算
由于差速器亮是裝在主減速器從動(dòng)齒輪上，故在確定主減速器從動(dòng)齒輪尺寸時(shí)．應(yīng)考慮差速器的安裝；差速器殼的輪廓尺寸也受到從動(dòng)齒輪及主動(dòng)齒輪導(dǎo)向軸承支座的限制。
1．差速器齒輪的基本參數(shù)選擇
A．行星齒輪的基本參數(shù)選擇
行星齒輪數(shù)n需要根據(jù)承載情況來(lái)選擇，在承載不大的情況下n可取兩個(gè)，反之應(yīng)取n=4，本載貨輕型貨車選用4個(gè)行星齒輪。
B．行星齒輪球面半徑的確定
圓錐行星齒輪差速器的尺寸通常決定于行星齒輪背面的球面半徑，它就是行星齒輪的安裝尺寸，實(shí)際上代表了差速器圓錐齒輪的節(jié)錐矩，在一定程度上表征了差速器的強(qiáng)度。
球面半徑可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定：
(3.10)
式中：—行星齒輪球面半徑系數(shù)，KB=2.5-3.0,對(duì)于有四個(gè)行星齒輪的乘用車和商用車取小值，對(duì)于有兩個(gè)行星齒輪的乘用車及四個(gè)行星齒輪的越野車和礦用車取大值；Tj為差速器計(jì)算轉(zhuǎn)矩（N.m），Tj=min【Tce，Tcs】；Rb為球面半徑（mm）
—計(jì)算轉(zhuǎn)矩，。
確定后，即可根據(jù)下式預(yù)選其節(jié)錐矩：
(3.11)
C．行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)的選擇
為了使齒輪有較高的強(qiáng)度，希望取較大的模數(shù)，但尺寸會(huì)增大，于是又要求行星齒輪的齒數(shù)應(yīng)取少些，但一般不少于10。半軸齒輪齒數(shù)在14-25之間選用。大多數(shù)汽車的半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比在1.5-2.0的范圍內(nèi)。
選用行星齒輪齒數(shù)為10，半軸齒輪齒數(shù)為15。
D．差速器圓錐齒輪模數(shù)及半軸齒輪節(jié)圓直徑的初步確定
先初步求出行星齒輪和半軸齒輪的節(jié)錐角，：
； (3.12)
式中：，為行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)
=33.69°
=56.31°
再求出圓錐齒輪的大端模數(shù)m：
(3.13)
=
節(jié)圓直徑右下式求得：
(3.14)
E．壓力角α
汽車差速齒輪大都采用壓力角為22°30′、齒高系數(shù)為0.8的齒形。某些總質(zhì)量較大的商用車采用25°壓力角，以提高齒輪強(qiáng)度。
F．行星齒輪軸直徑d及支撐長(zhǎng)度L
行星齒輪軸直徑d（mm）為
式中，T0為差速器殼傳遞的轉(zhuǎn)矩（N.m），此處取900N.m；
n為行星齒輪數(shù)；n=4
rd為行星齒輪支撐點(diǎn)中點(diǎn)到錐頂?shù)木嚯x（mm），約為半軸齒輪齒寬中點(diǎn)處平均直徑的一半；
為支撐面允許擠壓應(yīng)力，取98MPa；
取d=20mm
支撐長(zhǎng)度
L=1.1d=22mm
3.3 半軸的設(shè)計(jì)
3.3.1半軸的結(jié)構(gòu)型式
采用半浮式半軸。半浮式以靠近外端的軸頸直接支承在置于橋殼外端內(nèi)孔中的軸承上，而端部則以具有錐面的軸頸及鍵與車輪輪轂相固定。半浮式半軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，半軸外端的支撐軸承位于半軸套管外端的內(nèi)孔中，車輪裝在半軸上。半浮式半軸除傳遞轉(zhuǎn)矩外，其外端還承受由路面對(duì)車輪的反力所引起的全部力和力矩。半浮式半軸承受的載荷復(fù)雜，但它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、尺寸緊湊、造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)。
圖3.7 半浮式半軸的結(jié)構(gòu)型式與安裝
3.3.2半軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算
半軸的主要尺寸是它的直徑，設(shè)計(jì)與計(jì)算時(shí)首先應(yīng)合理的確定其計(jì)算載荷。
半軸的計(jì)算要考慮以下三種可能的載荷工況：
A．縱向力（驅(qū)動(dòng)力或制動(dòng)力）最大時(shí)（），附著系數(shù)取0.8，沒(méi)有側(cè)向力作用；
B．側(cè)向力最大時(shí)，其最大值發(fā)生于側(cè)滑時(shí)，為，側(cè)滑時(shí)輪胎與地面的側(cè)向附著系數(shù)在計(jì)算中取1.0，沒(méi)有縱向力作用；
C．垂向力最大時(shí)，這發(fā)生在輕型貨車以可能的高速通過(guò)不平路面時(shí)，其值為，是動(dòng)載荷系數(shù)，這時(shí)沒(méi)有縱向力和側(cè)向力作用。
半浮式半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算，應(yīng)根據(jù)上述三種載荷工況進(jìn)行
圖3.8 半浮式半軸及受力簡(jiǎn)圖
a． 半浮式半軸在上述第一種工況下
半軸同時(shí)承受垂向力、縱向力所引起的彎矩以及由引起的轉(zhuǎn)矩。
對(duì)左、右半軸來(lái)說(shuō)，垂向力，為
(3.15)
式中：—滿載靜止輕型貨車的車橋?qū)λ降孛娴妮d荷，N；
—輕型貨車加速和減速時(shí)的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)；
—一側(cè)車輪（包括輪轂、制動(dòng)器等）本身對(duì)水平地面的載荷，N。
縱向力按最大附著力計(jì)算，即
(3.16)
式中：—輪胎與地面的附著系數(shù)。
左、右半軸所承受的合成彎矩為
(3.17)
轉(zhuǎn)矩為
(3.18)
b． 半浮式半軸在上述第二種載荷工況下
半軸只受彎矩。在側(cè)向力的作用下，左、右車輪承受的垂向力、和側(cè)向力、各不相等，而半軸所受的力為
(3.19)
(3.20)
(3.21)
(3.22)
式中：—驅(qū)動(dòng)車輪的輪矩，mm；
—輕型貨車質(zhì)心高度，mm；
—輪胎與路面的側(cè)向附著系數(shù)；
左、右半軸所受的彎矩分別為：
(3.23)
(3.24)
c．半浮式半軸在上述第三種載荷工況下半軸只受垂向彎矩：
(3.25)
式中：—?jiǎng)虞d系數(shù)。
3.3.3 半浮式半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.半軸的桿部直徑應(yīng)小于或等于半軸花鍵的底徑，以便使半軸各部分基本達(dá)到等強(qiáng)度。
2.半軸的破壞形式大多是扭轉(zhuǎn)疲勞損壞，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量增大各過(guò)渡部分的圓角半徑，尤其是凸緣與桿部、花鍵與桿部的過(guò)渡部分，以減少應(yīng)力集中。
3.當(dāng)桿部較粗且外端凸緣也較大時(shí)，可采用兩端用花鍵連接的結(jié)構(gòu)。
3.4車橋殼結(jié)構(gòu)選擇
車橋橋殼是輕型貨車上的主要零件之一，非斷開式車橋的橋殼起著支承輕型貨車荷重的作用，并將載荷傳給車輪。作用在驅(qū)動(dòng)車輪上的牽引力、制動(dòng)力、側(cè)向力和垂向力也是經(jīng)過(guò)橋殼傳到懸掛及車架或車廂上。因此橋殼既是承載件又是傳動(dòng)件，同時(shí)它又是主減速器、差速器及驅(qū)動(dòng)車輪傳動(dòng)裝置（半軸）的外殼。在輕型貨車行駛過(guò)程中，橋殼承受繁重的載荷，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮在動(dòng)載荷下橋殼有足夠的強(qiáng)度和剛度。為了減小輕型貨車的簧下質(zhì)量以利于降低動(dòng)載荷、提高輕型貨車的行駛平順性，在保證強(qiáng)度和剛度的前提下應(yīng)力求減小橋殼的質(zhì)量。橋殼還應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便以利于降低成本。其結(jié)構(gòu)還應(yīng)保證主減速器的拆裝、調(diào)整、維修和保養(yǎng)方便。在選擇橋殼的結(jié)構(gòu)型式時(shí)，還應(yīng)考慮輕型貨車的類型、使用要求、制造條件、材料供應(yīng)等。選用可分式橋殼。它的結(jié)構(gòu)如圖所示，整個(gè)橋殼由一個(gè)垂直結(jié)合面分為左右兩部分，每一部分均由一個(gè)鑄件殼提和一個(gè)壓入其外端的半軸套管組成。半軸套管與殼體用鉚釘聯(lián)接。
驅(qū)動(dòng)橋殼應(yīng)滿足如下設(shè)計(jì)要求：
1.應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證主減速器齒輪嚙合正常并不使半軸產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力。
2.在保證剛度和強(qiáng)度的前提下，盡量減少質(zhì)量以提高行駛平順性。
3.保證足夠的離地間隙。
4.結(jié)構(gòu)工藝性好，成本低。
5.保護(hù)裝于其上的傳動(dòng)系部件和防止泥水浸入。
6.拆裝、調(diào)整、維修方便。
3.4.1驅(qū)動(dòng)橋殼結(jié)構(gòu)方案分析
驅(qū)動(dòng)橋殼大致可分為可分式、整體式和組合式三種形式。本次選用可分式橋殼。
可分式橋殼（如圖3.9）由一個(gè)垂直結(jié)合面分為左右兩部分，兩部分通過(guò)螺栓連接成一體。每一部分均由一鑄造殼體和一個(gè)壓入其外端的半軸套管組成，軸管與殼體用鉚釘連接。
這種橋殼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造工藝性好，主減速器支撐剛度好。但拆裝、調(diào)整、維修很不方便，橋殼的強(qiáng)度和剛度受結(jié)構(gòu)的限制，經(jīng)常用于一些總質(zhì)量不大的汽車上。
圖3.9 可分式橋殼
3.5 懸架結(jié)構(gòu)分析
懸架可分為非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架兩類。非獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，左、右車輪用一根整體軸連接，再經(jīng)過(guò)懸架與車架（或車身）連接；獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，左、右車輪通過(guò)各自的懸架與車架（或車身）連接，本驅(qū)動(dòng)橋采用非獨(dú)立懸架。
以縱置鋼板彈簧為彈性元件兼作導(dǎo)向裝置的非獨(dú)立懸架，其主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，維修方便，工作可靠。缺點(diǎn)是：由于整車布置上的限制，鋼板彈簧不可能有足夠的長(zhǎng)度，使之剛度較大，所以汽車平順性較差；簧下質(zhì)量大；在不平路面上行駛時(shí)，左右車輪互相影響，并使車身和車橋傾斜（如圖3.10）；當(dāng)兩側(cè)車輪不同步跳動(dòng)時(shí)，車輪會(huì)左、右搖擺，使前輪容易產(chǎn)生擺振；前輪跳動(dòng)時(shí)，懸架易與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉；當(dāng)汽車直線行駛在凹凸不平的路段上時(shí)，由于左右兩側(cè)車輪反向跳動(dòng)或只有一側(cè)車輪跳動(dòng)時(shí)，不僅車輪外傾角有變化，還會(huì)產(chǎn)生不利的軸轉(zhuǎn)向特性；汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，離心力也會(huì)產(chǎn)生不利的軸轉(zhuǎn)向特性；車橋上方要求有與彈簧行程相適應(yīng)的空間。這種懸架主要用在商用車前后懸架以及某些乘用車的后懸架上。
圖3.10 非獨(dú)立懸架左右車輪通過(guò)不同路
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