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1、1,第五章 驅動橋設計,第一節(jié) 概述 第二節(jié) 驅動橋的結構方案分析 第三節(jié) 主減速器設計 第四節(jié) 差速器設計 第五節(jié) 車輪傳動裝置設計 第六節(jié) 橋殼設計 第七節(jié) 驅動橋的結構元件,2,5-1概述,一、驅動橋功用: 增大由傳動軸傳來的轉矩，并將動力合理的傳給車輪。 二、組成： 主減速器 差速器 車輪傳動裝置 驅動橋殼,3,5-1概述,三、設計要求: 1.工作平穩(wěn)，噪聲低 2.外形尺寸小，最小離地間隙大 3.力求質量小，特別是簧下質量 4.主減速比保證動力性和經濟性,4,三、設計要求:,5.在各種轉速和載荷下的傳動效率高 6.橋殼有足夠的強度和剛度 7.結構簡單，加工工藝性好，制造容易，調整、拆裝
2、方便 8.與懸架導向機構、轉向運動機構協(xié)調,5,5-2 驅動橋的結構方案分析,分類： 非斷開式（整體式）用于非獨立懸架 斷開式用于獨立懸架,6,一、斷開式驅動橋特點：,7,一、斷開式驅動橋特點：,優(yōu)點： 可以增加最小離地間隙 減少部分簧下質量，減少車輪和車橋上的動載,8,一、斷開式驅動橋特點：,優(yōu)點： 兩半軸相互獨立，抗側滑能力強 可使獨立懸架導向機構設計合理，提高操縱穩(wěn)定性,9,一、斷開式驅動橋特點：,缺點：結構復雜，成本高 用途：多用于輕、小型越野車和轎車,10,二、非斷開式驅動橋特點：,優(yōu)點：結構簡單，成本低，制造工藝性好，維修和調整易行，工作可靠 缺點：斷開式優(yōu)點,用途：廣泛用于載貨汽
3、車、客車、多數越野車、部分轎車上,11,5-3 主減速器設計,一、主減速器結構方案分析： （一）減速傳動方案 1.螺旋錐齒輪傳動 2.雙曲面齒輪傳動,12,5-3 主減速器設計,一、主減速器結構方案分析： （一）減速傳動方案 3.圓柱齒輪傳動 4.蝸輪蝸桿傳動,13,1.一對螺旋圓錐齒輪,優(yōu)點： 同時嚙合齒數多，壽命長，制造簡單，質量小 缺點： 有軸向力、且方向不定，應避免方向指向錐頂；,14,1.一對螺旋圓錐齒輪,缺點： 對嚙合精度敏感，若錐頂不重合，使接觸應力，彎曲應力，噪聲，壽命； 要求制造、裝配精度高。,15,2.雙曲面齒輪嚙合,特點: 兩齒輪軸線不相交，交錯布置，小齒輪軸線距大齒輪水
4、平中心線有空間偏移量 E（偏移距）,16,2.雙曲面齒輪嚙合,特點: 螺旋角12， 12 定義：齒輪齒寬中點的切線和該中點與齒輪中心（節(jié)錐頂點）連線之間的夾角螺旋角,17,雙曲面齒輪與螺旋齒輪相比：,傳動比（雙曲面i0S、螺旋i0l ）：,尺寸相同時， i0Si0l ；,18,雙曲面齒輪與螺旋齒輪相比：,i0和D2相同時，雙曲面主動齒輪D1大，輪齒強度高，支承強度高 i0和D1相同時，雙曲面從動齒輪D2小，離地間隙大,19,雙曲面齒輪與螺旋齒輪相比：,有偏移距E，利于布置多橋貫通，多用于多軸驅動汽車上，傳動系結構可以簡化； 在壽命相同的情況下，雙曲面齒輪尺寸可以小，最小離地間隙大；,20,雙曲
5、面齒輪與螺旋齒輪相比：,傳動效率低0.96，低于螺旋齒輪0.99 ，高于蝸輪蝸桿； 主動錐齒輪大，加工時刀盤刀頂距大，刀具壽命長；,21,雙曲面齒輪與螺旋齒輪相比：,存在沿齒高方向的側向滑動，還有沿齒長方向的縱向滑動，運轉更平穩(wěn)。 雙螺，輪齒重合度大，傳動更平穩(wěn)，齒輪彎曲強度提高。,22,雙曲面齒輪與螺旋齒輪相比：,主動齒輪螺旋角1大，不產生根切的最小齒數可減少，有利于增大傳動比。 主動齒輪直徑D1和螺旋角1大，相嚙合的輪齒當量曲率半徑大，因此齒面接觸強度高。,23,3.斜齒圓柱齒輪傳動,特點： 用于發(fā)動機橫置前置前驅轎車驅動橋（傳動器）,24,4.蝸輪蝸桿傳動,優(yōu)點： i0大，輪廓尺寸不大，
6、質量不重， i0614 工作平穩(wěn)，噪聲低 用于多軸驅動汽車，傳動系結構簡單 傳遞載荷大，壽命長,25,4.蝸輪蝸桿傳動,缺點： 0.96 齒圈要求用高質量錫青銅制造，成本高。,26,（二）單級主減速器,優(yōu)點： 結構最簡單、質量小、制造容易、拆裝簡便 缺點： 只能用于轉矩傳遞小扭矩的發(fā)動機 只能用于主傳動比較小的車上，i0 < 7,27,（三）雙級主減速器,,特點： 尺寸大，質量大，成本高 與單級相比，同樣傳動比，可以增大離地間隙 用于中重型貨車、越野車、大型客車,28,（三）雙級主減速器,傳動形式： 一級螺旋齒輪或雙曲面齒輪、二級圓柱齒輪,,29,（三）雙級主減速器,傳動形式： 一級行星齒輪、
7、二級螺旋或雙曲面齒輪,,30,（三）雙級主減速器,傳動形式： 一級圓柱、二級螺旋或雙曲面齒輪,,31,（三）雙級主減速器,布置形式： 縱向水平 垂向輪廓尺寸小 質心低，縱向尺寸大 用于長軸距汽車,,32,（三）雙級主減速器,布置形式： 斜向 利于傳動軸布置 提高橋殼剛度,,33,（三）雙級主減速器,布置形式： 垂向 縱向尺寸小，萬向傳動軸夾角小 適用于短軸距貫通式驅動橋 垂向尺寸大，降低了橋殼剛度,,34,（三）雙級主減速器,雙級主減速器的分配問題：i0=i01 i02 從提高強度減輕質量，使結構盡可能緊湊等方面考慮，要求i01盡可能小，則第一級減速器以前的零件受力?。?從裝配的方便性考慮，要
8、求i02取大些；,35,（三）雙級主減速器,第一級用斜齒圓柱齒輪，第二級用錐齒輪（傳動方案三）時，i01應取小，可減小第二級軸向力，齒輪嚙合受破壞程度，軸承受力小，壽命； i01如果取小， i02一定要取大些；一般i01=1.72.5,36,（四）雙速主減速器（圖5-9）,思考：可以實現兩種傳動比，有何作用？ 種類： 1）圓柱齒輪組：尺寸大，質量大，主減速比大,,,37,（四）雙速主減速器（圖5-9）,種類： 2）行星齒輪組：結構緊湊，剛度和強度大 用途： 單橋驅動重型汽車,,,38,（五）貫通式主減速器,單級：用于各種噸位多橋驅動汽車貫通式驅動橋 雙曲面齒輪傳動 結構受限，主動齒輪工藝性差
9、速比小,39,（五）貫通式主減速器,單級：用于各種噸位多橋驅動汽車貫通式驅動橋 蝸輪蝸桿傳動 質量小 噪聲低 傳動比大,,40,（五）貫通式主減速器,雙級：用于中重型多橋驅動汽車 錐齒輪圓柱齒輪 傳動比大 從動錐齒輪支承剛度差 主動錐齒輪工藝性差,,41,（五）貫通式主減速器,雙級：用于中重型多橋驅動汽車 圓柱齒輪錐齒輪：結構緊湊，高度小,,42,（六）單雙級減速配輪邊減速器,分開式單雙級減速器的共同特點： （1）部分零件（半軸、差速器）承載小，尺寸可以做小些 （2）i0大 （3）hmin大，地板低 （4）結構復雜，成本高，制造維修難 （5）質量大,43,（六）單雙級減速配輪邊減速器,輪邊減速
10、器類型： 圓柱行星齒輪式： 傳動比大 可布置在輪轂內 用途：用于某些重型汽車、礦山自卸車、大型公共汽車、越野車,,44,（六）單雙級減速配輪邊減速器,輪邊減速器類型： 圓錐行星齒輪式： 可變換高低檔,45,（六）單雙級減速配輪邊減速器,輪邊減速器類型： 普通外嚙合圓柱齒輪式： 主動齒輪上置可提高離地間隙 主動齒輪下置可降低地板高度 用途：多用于越野車和城市公交車,46,二、主減速器主、從動齒輪的支承方案,1.主動錐齒輪的支承 （1）懸臂式：根據支反力確定靠近齒輪的軸承的受力 選用原則：剛度大，壽命長，調整方便，效率高，能承受雙向軸向力,,47,二、主減速器主、從動齒輪的支承方案,1.主動錐齒輪
11、的支承 （2）跨置式： 優(yōu)點：支承剛度大，承載能力大，偏轉角為懸臂式130； 缺點：空間緊張，加工困難，多用于中、重型車,48,二、主減速器主、從動齒輪的支承方案,2.從動錐齒輪 軸承大端向里，以使(c+d) 要求(c+d)70D2，cd，承載合理，壽命接近,49,二、主減速器主、從動齒輪的支承方案,2.從動錐齒輪 加強剛度的措施： （1）將軸承預緊 （2）從動軸齒輪背面加輔助支承銷,50,二、主減速器主、從動齒輪的支承方案,3.關于軸承的預緊 目的： （1）加強剛度 （2）消除安裝出現的軸向間隙及磨合期間隙增大 預緊力用摩擦力矩來衡量13Nm,51,二、主減速器主、從動齒輪的支承方案,（二）
12、錐齒輪嚙合的調整 檢驗：齒面接觸區(qū)、噪聲、齒輪大端齒側間隙（0.10.35mm） （三）潤滑 加油孔 放油孔 通氣塞,52,三、錐齒輪主要參數的確定,1.齒數Z1、Z2 首選Z1： （1） Z1盡可能取小，貨車Z1min6；轎車Z1min9； （2） Z1 、Z2不能有大于1的公約數，實現自動磨合，提高壽命； （3）希望Z1Z2 40，有足夠的彎曲強度，提高重合系數；,53,三、錐齒輪主要參數的確定,2.從動齒輪大端分度圓直徑D2和端面模數ms D2影響： hmin、跨置式支承空間 KD2為直徑系數取1315.3,54,三、錐齒輪主要參數的確定,ms計算： Km為模數系數取0.30.4,55,
13、3.齒面寬b和節(jié)錐距A,b30%A或b10m 小齒輪齒面寬b1比大齒輪齒面寬b2 大10,三、錐齒輪主要參數的確定,56,三、錐齒輪主要參數的確定,4.偏移距E的選擇原則： 負荷小E可取大，反之則取小 E過大影響縱向滑動，過小不能發(fā)揮雙曲面齒輪的特點；主傳動比越大，E越大 一般，轎車、輕型貨車：E 0.2D2 中重型貨車、大客車：E （0.10.2）D2,57,三、錐齒輪主要參數的確定,齒輪上下偏移的判斷：從大齒輪錐頂看去，使小齒輪在右側，小齒輪軸線在大齒輪軸線上側為上偏移，下側為下偏移；如果小齒輪在左側，則相反。,58,三、錐齒輪主要參數的確定,5.中點螺旋角的選擇 影響： （1）F軸向重合
14、系數，F1.25(1.52.0) （2）軸向力 （3）輪齒強度 中點螺旋角m一般取值3540,59,三、錐齒輪主要參數的確定,6.螺旋方向 影響：軸向力方向 小端向左為左旋；向右為右旋，大小齒輪輪齒方向相反,60,三、錐齒輪主要參數的確定,6.螺旋方向 選擇原則： 使汽車行駛時，主動錐齒輪所受的軸向力遠離錐頂； 一般，主動錐齒輪左旋，大齒輪右旋。,61,三、錐齒輪主要參數的確定,7.法向壓力角 大壓力角可以增加輪齒強度，減少齒數；容易使小齒輪齒頂變尖，降低齒輪端面重合系數。應合理選用：,62,三、錐齒輪主要參數的確定,8.強度計算 （1）單位齒長圓周力：p=F/b (N/mm) F作用在齒輪上
15、的圓周力 b從動齒輪寬度 按發(fā)動機最大扭矩計算（公式5-11） 按輪胎最大附著力矩計算（公式5-12） 許用單位齒長的圓周力如表5-1，實際取值比表5-1高2025。,63,三、錐齒輪主要參數的確定,8.強度計算 （2）齒輪彎曲強度計算 （3）齒輪接觸強度計算 （4）材料要求： 彎曲疲勞強度、接觸疲勞強度高，耐磨 芯部有一定的韌性 鍛造性能、切削性能和熱處理性能良好 少用我國比較缺少的金屬材料,64,四、主減速器錐齒輪強度計算,（一）計算載荷的確定 1.Temax和ig1確定（P114） Temax最大使用轉矩=8090最大轉矩,65,（一）計算載荷的確定,2.按驅動輪打滑扭矩確定TGS,66
16、,（一）計算載荷的確定,3.按日常行駛平均轉矩確定TGF,67,（二）齒輪上的作用力 1.圓周力 F=2T/Dm2 T從動輪上的轉矩 Dm2 從動輪齒寬中點處的分度圓直徑,四、主減速器錐齒輪強度計算,68,2.錐齒輪上的軸向力和徑向力 （三）軸承載荷,四、主減速器錐齒輪強度計算,69,差速器鎖緊系數k=0.050.15,慢、快半軸的轉矩比kb=1.111.35,5-4差速器設計,一、差速器的功用 二、對稱錐齒輪差速器 1.普通錐齒輪式差速器（圖5-19）：,70,,71,2.摩擦片式差速器（圖5-20 ）： 鎖緊系數k可達0.6，半軸轉矩比可達4，結構簡單，工作平穩(wěn)，可明顯提高通過性 3.強制
17、鎖止式差速器： 當兩側車輪所處地面附著系數差異較大時，可以強制鎖住差速器與半軸，提高通過性，多用于重型車,72,（二）滑塊凸輪式差速器 鎖緊系數k可達0.40.5，半軸轉矩比可達2.333.00，高摩擦自鎖，結構緊湊但復雜，質量小，技術要求高,73,（三）蝸輪式差速器 鎖緊系數k可達0.70.8，半軸轉矩比可達5.679.00，高摩擦自鎖，磨損快壽命短，結構復雜，制造要求高 （四）牙嵌式自由輪差速器 半軸轉矩比kb可變，工作可靠，壽命長，鎖緊性能穩(wěn)定，制造加工不復雜,74,三、普通錐齒輪式差速器設計 （一）參數選擇 1.行星齒輪數目：小車2個，大車4個 2.行星齒輪球面半徑：,Kb=2.52.
18、97,3.節(jié)錐距A0=(0.980.99)Rb 4.半軸齒輪齒數、行星輪齒數10 半軸齒數：1425,75,5.節(jié)錐角,6.大端模數,行星齒輪 半軸齒輪,7.壓力角:一般取2230,76,8.行星齒輪軸直徑及支承長度,（二）強度計算,77,四、粘性聯軸器結構及在汽車上的布置 1.結構及工作原理（圖5-25） 2.在汽車上的布置（主要做軸間差速器限動裝置5-26）,78,5-5 車輪傳動裝置設計,一、半軸支承型式 1.半浮式：用于轎車、輕型貨車 2.3/4浮式：用于轎車、輕型貨車、客車 3.全浮式：中、重型車 二、全浮式半軸計算 1.扭轉應力 2.轉角,79,5-5 車輪傳動裝置設計,三、半浮式半軸強度計算 1.縱向力 2.側向力 3.通過不平路面時,80,5-6 驅動橋殼設計,一、要求： 1.密封性好 2.強度剛度足夠 3.質量小 4. hmin應保證通過性 5.結構工藝性好 6.拆裝、保養(yǎng)、維修方便,81,5-6 驅動橋殼設計,二、型式 1.可分式 2.整體式 3.組合式,82,5-6 驅動橋殼設計,83,三、強度計算： 1.牽引力或制動力最大時 2.側向力最大時 3.通過不平路面時,5-6 驅動橋殼設計,
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