汽车设计第五章驱动桥设计

汽车工程系第五章驱动桥设计第一节概述第二节驱动桥结构方案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第五章驱动桥设计汽车工程系第一节概述一、设计要求所选i0应保证汽车有最佳的动力性和燃料经济性外形尺寸小，保证hmin工作平稳，噪声小质量小传动效率高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结构简单，工艺性好，制造容易，拆装调整方便第五章驱动桥设计汽车工程系第一节概述二、分类形式非断开式断开式结构简图结构特点①用刚性整体外壳连接左右车轮②车轮传动装置为半轴①没有刚性整体外壳②两侧驱动轮可以独立相对车架或车身作上下摆动③车轮传动装置为万向节传动④桥壳固定在车架（身）上应用非独立悬架独立悬架第五章驱动桥设计汽车工程系第二节驱动桥结构方案分析断开和非断开式形式特点非断开式断开式结构简单复杂成本低较高制造工艺性好较好维修调整容易较容易可靠性好好离地间隙小大簧下质量大小动载荷大小抗侧滑能力*弱强应用广泛越野车轿车*行驶时车轮与路面保持良好接触时，抗侧滑能力增强。第五章驱动桥设计汽车工程系第三节主减速器设计一、主减速器结构方案分析1、分类分类根据齿轮类型不同分类根据减速形式不同分类双级减速名称螺旋锥齿轮双曲面齿轮圆柱齿轮蜗轮蜗杆单级减速整体式分开式双速减速单双级贯通单双级减速配轮边减速第五章驱动桥设计汽车工程系第三节主减速器设计一、主减速器结构方案分析2、齿轮传动方案形式特点螺旋锥齿轮双曲面齿轮斜齿圆拄齿轮蜗轮蜗杆简图两齿轮轴线垂直相交垂直不相交平行垂直不相交啮合的齿数多多少多工作平稳性好好较好好承受负荷能力较大较大较差较大制造简单简单简单锡青铜要求啮合精度*高稍低稍低工作噪声磨损后↑低低两齿轮螺旋角ββ1=β2β1β2β1=β2η高（99%）低（96%）高低对润滑油的要求普通双曲面齿轮油普通普通抗弯强度低高30%接触强度低较高传动比小较大小大（7）用于贯通多桥驱动可以可以工作时轴向力①有有有有应用客货轿车越野车FF少量大客车第五章驱动桥设计汽车工程系第三节主减速器设计一、主减速器结构方案分析3、双曲面齿轮1）两齿轮轴线交错，永不相交。2）小齿轮中心线偏移E。3）β1β2；β定义：齿轮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VsVs对使用的影响：改善磨合过程，使运转平稳性增强；磨损加速，η减小，抗胶合能力下降第五章驱动桥设计汽车工程系第三节主减速器设计一、主减速器结构方案分析4、减速形式3减速形式特点形式单级主减速器双级主减速器双速主减速器单双级减速配轮边减速结构简单复杂复杂复杂尺寸小大大大质量（簧下质量）小大大大I0小，仅一个大两个*大I0一定时hmin小大小大中重货客拆装与维修容易较难难较难应用轿车轻中货重货3减速形式特点形式单级主减速器双级主减速器双速主减速器单双级减速配轮边减速结构简单复杂复杂复杂尺寸小大大大质量（簧下质量）小大大大I0小，仅一个大两个*大I0一定时hmin小大小大中重货客拆装与维修容易较难难较难应用轿车轻中货重货3减速形式特点形式单级主减速器双级主减速器双速主减速器单双级减速配轮边减速结构简单复杂复杂复杂尺寸小大大大质量（簧下质量）小大大大特点形式单级主减速器双级主减速器双速主减速器单双级减速配轮边减速结构简单复杂复杂复杂尺寸小大大大质量（簧下质量）小大大大I0小，仅一个大两个*大I0一定时hmin小大小大中重货客拆装与维修容易较难难较难应用轿车轻中货重货拆装与维修容易较难难较难应用轿车轻中货重货第五章驱动桥设计汽车工程系第三节主减速器设计一、主减速器结构方案分析4、减速形式——双级主减速器的三种方案*优点如下：1)汽车的档位相当增加一倍，使用更合理。2)空载，半载，好路上行驶时用小些i0，燃油经济性↗，，部分传动系零件受载↘，寿命加↗。3)在坏路上用大些i0,克服较大阻力，减少换档次数。1）三种方案方案特点4双级主减速器av*优点如下：1)汽车的档位相当增加一倍，使用更合理。2)空载，半载，好路上行驶时用小些i0，燃油经济性↗，，部分传动系零件受载↘，寿命加↗。3)在坏路上用大些i0,克服较大阻力，减少换档次数。1）三种方案方案特点4双级主减速器av结构简单复杂简单I0小大小制造精度稍低高稍低拆装容易困难容易质量小大小成本低高低*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纵向水平布置斜向布置垂向布置方案特点结构简单复杂简单I0小大小制造精度稍低高稍低拆装容易困难容易质量小大小成本低高低*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纵向水平布置斜向布置垂向布置方案特点第五章驱动桥设计汽车工程系第三节主减速器设计一、主减速器结构方案分析4、减速形式——第一级圆锥、第二级圆柱结构简单复杂简单I0小大小制造精度稍低高稍低拆装容易困难容易质量小大小成本低高低*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纵向水平布置斜向布置垂向布置方案特点结构简单复杂简单I0小大小制造精度稍低高稍低拆装容易困难容易质量小大小成本低高低*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纵向水平布置斜向布置垂向布置方案特点高度尺寸小居中大汽车质心高度低居中高长度尺寸大居中小传动轴长度减小居中增加传动轴夹角增加居中减小桥壳刚度大居中小**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。高度尺寸小居中大汽车质心高度低居中高长度尺寸大居中小传动轴长度减小居中增加传动轴夹角增加居中减小桥壳刚度大居中小**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。第五章驱动桥设计汽车工程系第三节主减速器设计一、主减速器结构方案分析5、单双级减速配轮边减速器方案特点轮边减速用一对斜齿圆柱齿轮轮边减速用行星齿轮主动齿轮在上方主动齿轮在下方从动齿轮、差速器及小小小半轴载荷从动齿齿、差速器、半轴尺寸小小小hmin大小大结构简单简单复杂紧凑I0小小大（15）刚度小小大制造容易容易困难应用越野车大客车重货、越野车5.单双级减速配轮边减速器方案特点轮边减速用一对斜齿圆柱齿轮轮边减速用行星齿轮主动齿轮在上方主动齿轮在下方从动齿轮、差速器及小小小半轴载荷从动齿齿、差速器、半轴尺寸小小小hmin大小大结构简单简单复杂紧凑I0小小大（15）刚度小小大制造容易容易困难应用越野车大客车重货、越野车方案特点轮边减速用一对斜齿圆柱齿轮轮边减速用行星齿轮主动齿轮在上方主动齿轮在下方方案特点轮边减速用一对斜齿圆柱齿轮轮边减速用行星齿轮主动齿轮在上方主动齿轮在下方轮边减速用一对斜齿圆柱齿轮轮边减速用行星齿轮主动齿轮在上方主动齿轮在下方从动齿轮、差速器及小小小半轴载荷从动齿齿、差速器、半轴尺寸小小小hmin大小大结构简单简单复杂紧凑I0小小大（15）刚度小小大制造容易容易困难应用越野车大客车重货、越野车5.单双级减速配轮边减速器第五章驱动桥设计汽车工程系第三节主减速器设计二、主从动锥齿轮的支承方案1、主动锥齿轮的支承二主从动锥齿轮的支承方案⒈主动锥齿轮的支承悬臂式跨置式方案特点备注支承点23要求尺寸b*长短锥轴承布置①大端朝外大端朝外轴的刚度小大齿轮承载能力小大轴承负荷大小结构简单复杂紧凑制造容易困难拆装容易困难设计布置容易困难轴向长度长短应用轿车轻货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二主从动锥齿轮的支承方案⒈主动锥齿轮的支承悬臂式跨置式方案特点备注支承点23要求尺寸b*长短锥轴承布置①大端朝外大端朝外轴的刚度小大齿轮承载能力小大轴承负荷大小备注支承点23要求尺寸b*长短锥轴承布置①大端朝外大端朝外轴的刚度小大齿轮承载能力小大轴承负荷大小结构简单复杂紧凑制造容易困难拆装容易困难设计布置容易困难轴向长度长短应用轿车轻货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第五章驱动桥设计汽车工程系第三节主减速器设计二、主从动锥齿轮的支承方案2、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。第五章驱动桥设计汽车工程系第三节主减速器设计二、主从动锥齿轮的支承方案3、齿轮允许的偏移量第五章驱动桥设计汽车工程系第三节主减速器设计三、锥齿轮主要参数的选择⒈主从动锥齿轮齿数z1、z2为磨损均匀，z1、z2之间避免有公约数为得到理想的齿面重合度和高轮齿弯曲强度，主从动齿数和不少于40为啮合平稳、噪声小和具有高的疲劳强度，对于乘用车Z1不少于9，商用车不少于6对于不同的主传动比，Z1\Z2应用适宜的搭配第五章驱动桥设计汽车工程系第三节主减速器设计三、锥齿轮主要参数的选择2.从动齿轮大端分度圆直径D2和端面模数ms影响因素参数影响D2备注hmin小弯曲强度大见（5-14）式跨置式支撑大第五章驱动桥设计汽车工程系第三节主减速器设计三、锥齿轮主要参数的选择2.从动齿轮大端分度圆直径D2和端面模数ms⑵初定D2KD2--直径系数13.0～15.3Tc--计算转矩Tc=min[Tce、Tcs]⑶初选ms322cDTKD22zDms3cmsTKm第五章驱动桥设计汽车工程系第三节主减速器设计三、锥齿轮主要参数的选择3.主从动锥齿轮齿面宽b1和b2⑴影响选取b值的因素：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值取大则刀头顶面宽度窄，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b取大，影响装配空间不足b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b取小些，齿轮耐磨性↓，寿命↓第五章驱动桥设计汽车工程系第三节主减速器设计三、锥齿轮主要参数的选择3.主从动锥齿轮齿面宽b1和b2⑵初选b值222122112221244ZZmZmDZmDDDAsss222122ZZmAsb推荐方法b2b1备注1≤0.3A=(1+10%)b2A2——从动齿轮节锥距2≤10ms3≈0.155D2222122112221244ZZmZmDZmDDDAsss222122ZZmAsb推荐方法b2b1备注1≤0.3A=(1+10%)b2A2——从动齿轮节锥距2≤10ms3≈0.155D2222122ZZmAsb推荐方法b2b1备注1≤0.3A=(1+10%)b2A2——从动齿轮节锥距2≤10ms3≈0.155D2b推荐方法b2b1备注1≤0.3A=(1+10%)b2A2——从动齿轮节锥距2≤10ms3≈0.155D2b推荐方法b推荐方法b2b2b1b1备注备注11≤0.3A≤0.3A=(1+10%)b2=(1+10%)b2A2——从动齿轮节锥距A2——从动齿轮节锥距22≤10ms≤10ms33≈0.155D2≈0.155D2第五章驱动桥设计汽车工程系第三节主减速器设计三、锥齿轮主要参数的选择4.双曲面齿轮副偏移距E影响因素原则负荷小可取大⑴影响选取E值的因素参数影响因素要求E取备注齿面纵向滑动小E大，纵向滑动↑，→齿面磨损↑，擦伤↑突出双曲面齿轮特点大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E值轿车、轻型货车①E≤0.2D2②E≤40%A2中、重货、越野车、大客车①E≤(0.1—0.2)D2②E≤20%A2⒋双曲面齿轮副偏移距E⑴影响选取E值的因素参数影响因素要求E取备注齿面纵向滑动小E大，纵向滑动↑，→齿面磨损↑，擦伤↑突出双曲面齿轮特点大⑵确定E的原则负荷小的传