传统载货汽车的分析计算

摘要汽车车桥是汽车承载最大，连接动力与底盘的部件，特别是驱动桥无论在动力系还是在整车中，都有着不可或缺的作用通过发动机传递来的扭矩和转速不足以作为汽车的驱动力，还需经过主减速器放大来自发动机的转矩和降低转动速度，然后动力进入差速器，差速器根据车轮相对路面的转速不同而分配以不同的扭矩，合理分配动力，使汽车行驶更加平稳，减小不必要的浪费和磨损本文通过对传统载货汽车的分析计算，介绍了汽车后桥驱动桥的工作原理和结构类型，分析了不同使用要求下的最佳选型方案,计算方法和设计要求，研究并分析了主要结构部件的结构和设计方法程序，保证主减速器、差速器等部件的正常运行及其之间的联系，使整个驱动桥处于最优工作状态各部分部件的计算、参数的确定通过设计要求，并对重要部件的进行了强度校核最终通过三维建模软件UG建立了各部件的实体以及各部件之间的配合关系关键词桥壳；后桥驱动桥；轻型货车后桥；主减速器；双曲面齿轮利于离地间隙的布置，且质量大、构造复杂、成本也较高⑵，不过其承载能力也相应的比较大，主要用在中、重型商用车上双速主减速器设置有两种减速比，根据不同的使用路况切换不同的档位当在高档时，具有小的传动比，用在道路条件好的路面上行驶，减小燃油消耗；当在抵挡时，具有大的传动比，用在困难路面上行驶，具有较大的牵引力双速主减速器构造复杂，尺寸大，驾驶员换挡操作不方便，需要另外增加一个换挡装置，主要用在单桥驱动的总质量较大的货车贯通式主减速器主要用在多个轴驱动的汽车单、双极减速配轮边减速器把双极主减速器的第二级减速齿轮分成两部为,布置在两边驱动轮此结构用于主减速比较大的重型商用车或者大型公共汽车，一般主减速比io12o综上所述，轻型载货汽车的主减速器主要在单、双主减速器之间选择，合适的主减速器应能满足速比有足够的动力，具有结构容易制造，生产成本低的特点本设计车型主减速比初步判定在之间，选择单级主减速器即可满足动力性要求，同时单级主

4.8〜

5.8减速器尺寸小、重量也小，由于是单级传动，故构造简单，传动效率也更高而双极主减速器速比在体积和质量都比较大，限制了离地间隙，制作成本也较高所以，此

7.6〜12,设计车型选择单级主减速器主减速器的齿轮传动型式222齿轮传动所选择的齿轮形式应考虑到制造、工艺等的难易程度，齿轮的传递载荷，在有些要求高的汽车上还要注意到齿轮的工作噪声和布置形式目前弧齿以及双曲面传动是汽车主减速器用的最多的齿轮副结构，用得较少的或者极个别特殊汽车的有圆柱齿轮传递和蜗杆传动弧形锥齿轮此形式结构特点为主、从动锥齿轮的轴线在平面上相交，对啮合精度要求较高，受到外界条件影响时，如果齿轮跳动，啮合不吻合，就很容易使得轮齿工作条件变化而加剧磨损和噪声；传动时，轮齿逐渐过渡啮合，且有两对轮齿同时进入工作状态，所以一般情况下传动时工作很可靠平稳，能承载的工作载荷也较大弧形锥齿轮制造容易，加工成本低，但是缺点也突出，啮合精度要求高，工作声音大⑵，使用弧形锥齿轮时需要对支撑结构进行优化，保证工作过程中齿轮的正常啮合双曲面齿轮传动结构与弧形锥齿轮不同，主、从动齿轮在空间上错开安装,两轴线的距离称为偏心距由于此偏心距的存在，当主动锥齿轮为下偏移时，传动轴安装可向下偏移，质心高度降低，提高汽车的稳定行驶性能；当主动锥齿轮轴线为上偏移时，方便多轴驱动桥的安装；另外双曲面齿轮传动更为平稳，接触强度高，且工作声音小，使用寿命长，与弧形锥齿轮相比抗弯强度提高了近但是抗胶合能力较弱，需要使用特定30%,的润滑油，主动锥齿轮受到的轴向力也较大，增加了轴承的负载在受到尺寸的影响时，在一定的传动比之上，双曲面齿轮传动比占优势，因为优点比较突出，目前市场上使用的大多是双曲面齿轮蜗杆传动其主要特点为在相同的尺寸下的传动比很大，一般传动比大于同时7,也能承受很大的载荷，传动工作非常稳定，工作声音小，但是由于结构特点传动比过大且传动效率差的原因，限制了其所能使用的范围，一般在小批量的多轴驱动重型汽车和一些大型客车使用圆柱齿轮传动使用范围不大，现在已经很少使用，主要是用于发动机横向前置前驱的乘用车或者使用特殊主减速器形式和布置的汽车中由上所述，主减速器的齿轮传动采用双曲面齿轮考虑到设计车型的主减速比大于比较适合使用双曲面齿轮，且齿轮的尺寸较小，可以预留一定的离地间隙双曲面

4.5,齿轮齿间接触面积大，啮合运转平稳，噪音小，结构也更为紧凑，轮齿的力学性能好弧齿锥齿轮对啮合精度要求高，且啮合噪声大，故不考虑当主动锥齿轮轴线为下偏移时，降低质心高度；上偏移用在多轮驱动汽车上，在本设计中汽车驱动形式为所以，主减4X2,速选择双曲面齿轮传动，布置形式为下偏移的形式主减速器主、从动锥齿轮的支撑方案主、从动齿轮的支撑影响到齿轮工作过程中的正常啮合，进而影响到主减速器的

2.3正常工作、整车的动力性能选择合适的支撑形式保证足够的支撑刚度等，以保证主减速器的正常工作主动锥齿轮的支撑形式

2.

42.

42.

62.

62.

103.

3.1根据发动机最大转矩、最低档速比确定从动锥齿轮的计算转矩Tce

103.

3.2按驱动轮打滑转矩确定从动锥齿轮的计算转矩Tcs

113.

3.3按日常汽车行驶平均转矩确定从动锥齿轮的计算转矩Tcf

133.

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1.4行星齿轮和半轴齿轮节锥角丫

214.

224.

245.

245.

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417.

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477.

477.

1.1动着科学技术的发展，而先进的科学技术又将激发着新的人类的需求，对于人们的衣、食、住、行、安全、成本、信息等有着颠覆性的影响工业技术就是这样朝着前方不停的发展，一旦新的需求的出现并普遍被大众所接受，必将推动着技术和产品的进步汽车的发展也不例外，从汽车的发明到汽车的改进、升级改变了人们以前车水马龙的生活方式，这也是工业革命影响下的投影随着社会的发展，人们不仅仅满足于汽车的代步方式，越来越多的人追求汽车的高速、安全和舒适，由此带来了汽车发展的多元化，交通安全也随之出现汽车的设计也应顺应大众的需求，在此基础上力求创新发展，如在汽车的设计中应考虑到交通安全、节能减排、减小成本、驾驶舒适性以及汽车各项性能现如今汽车交通日益发展，交通网络、公路安全都有着更为明确清晰的法规要求，环保、舒适、快捷安全、经济成为现代化人们和环境对汽车生产要求，这一指标也在不断的更新发展着，近年来，随着汽车自动驾驶的出现和即将到来的技术，也将会在汽车5G领域掀起一番革命汽车工业的发展汽车的发明是在第二次工业爆发之后，以四冲程内燃机的出现而奠定了基础,直

1.2到年，汽车的雏形才得以诞生，卡尔本茨将内燃机与车轮结合，将第一辆汽车推出1883・于世，虽然是三轮汽车，但也足以改变了当时人们的出行方式，并在这之后申请了专利，获得了汽油机的生产许可证三年后戴姆勒改装汽车，加装了转向、传动等装置制成了世界上最早的四轮内燃机汽车，随后世界各地也相继造出了汽车，使得汽车工业不断的向前发展年福特公司设计并造出了第一辆型汽车，这种新型的汽车成本低廉，同比1908T平均价格降低了一倍，使得销量大大提高，随后福特公司引入泰勒的流水线生产技术,实行汽车装配线，生产时间大大缩短，使得汽车得以普及，家家都可以拥有一辆汽车第二次世界大战之后，日本丰田改进了生产方式，对外整合供应商，对内推行“看板”指令，实现精益生产的方式，其精髓便是减少浪费，包括动作浪费、无效时间浪费以及等待浪费等，使得生产效率大大提高，汽车的生产技术得以向前发展田我国汽车后桥的发展趋势上世纪八十年代，我国的汽车行业里的主流是重型卡车，当时的重型卡车车桥

1.3主要分为两种，即在轮边增设减速器的双极减速器驱动桥与只有一对齿轮副的单级主减速器驱动桥，且技术也大多是从国外引进，对汽车的发展有了一定的基础支持在加入后，我国工业技术得以全面发展，特别是汽车工业，更是得到了快WTO速发展的平台与机遇，汽车后桥驱动技术也逐步得到突破和成熟起来，越来越多的车型使用单级主减速器的驱动桥现在汽车的整体性能都在向着轻量化、低成本的方向发展，国标六出台后，汽车的绿色环保、快捷安全也越来越受到重视，对于货车市场，为了应对竞争激烈的市场，汽车后桥的整体发展必然会沿着更小的主减速比、传递更大的扭矩、追求更高的效率和尽量的压低成本的整体趋势发展这就使得需要更先进的技术解决汽车需承载能力强而质量更好等等技术难题当然，加工工艺水平对制造产品的质量也有着很大的影响，比如齿轮的早期失效、噪声高等与工艺的加工水平有着很大的关系，但是相比于以前，我国工业工艺水平有了飞跃的发展，制造出的成品也可以大大满足要求，汽车车桥的保修里程也能大大提高选题的背景与意义汽车作为人们最重要的交通运输工具之一，在载货、运输方面发挥着很大的作用

1.4汽车后桥特别是驱动桥是实现降低发动机传来的转速，增大扭矩的关键，对汽车的行驶、爬坡能力有很大的影响驱动桥设计内容包括四个方面，第一为主减速器，主要是降速增矩，在设计前期，确定一个合适的主减速比可以使汽车具有较好的动力性和燃油经济性随着国标六的出台，对汽车的排放有着愈加严格的要求，合理的主减速比可以降低燃油的消耗第二为差速器，将动力按左右车轮转速不同而分配给左、右驱动轮动力，当左、右车辆经过的路程不相等的时候可以实现差速的功能，避免车轮滑移，减少轮胎的磨擦损坏第三为半轴，将差速器输出的动力传递到驱动轮，是传动系统中的一个重要的零件第四为驱动桥壳，是以上三种部件的承载体，受力最复杂，承受地面的各种反向作用力和汽车的重量载荷随着技术的进步，汽车的更新换代也在不断的推进，设计一个合格的驱动后桥,也影响着整车的性能选择合适的方案，做好强度校核、仿真分析以提高汽车的动力性能以选题内容及经济性等等重要的指标，以符合日益增加的普通人民的需求

1.5选题主要针对轻型载货汽车的后桥的计算优化设计，包括主减速器的设计计算、差速器的设计计算、半轴的计算和桥壳的设计优化，在尽量保持低成本的情况下与载货能力，汽车性能的情况下选出更优的方案和计算出更优的结果，最终对桥壳进行基本的工况载荷和有限元优化分析参考车型基本参数车型轻型载货车整备质量2160Kg总质量3785Kg后桥承载重量2460Kg后桥轮距1485mm长宽高X X5995mm X2000mm X2320mm最高车速110Km/h主减速比

4.875发动机最大扭矩280N-m发动机最大扭矩转速3600r/min发动机最大功率81Kw变速箱速比:工挡挡挡挡挡倒挡

5.60,

22.85,

31.69,

41.00,

50.80,

5.35轮胎规格

7.00R166PR总体方案论证2本设计车型是基于某小卡货车的后桥驱动桥的前期设计参考车型为某轻型载货汽车，近年来，小卡所占的市场份额越来越大，不仅兼具了通用的经济、安全、舒适性，还拥有这比微卡更高的载重能力，对于后桥驱动桥的设计，主要基于这几点出发驱动桥的选型目前驱动桥类型主要有非断开式驱动桥（也称整体式）和断开式驱动桥根据汽

2.1车的设计类型、使用条件和生产方式在汽车的设计前期选配不同的驱动桥类型非断开式驱动桥桥壳可以简化为刚性空心梁，两边分别安装着左、右驱动轮，里面承载装着半轴、主减速器和差速器，上面承载车架其优点为构造简单、制作成本低，工作稳定性高，半轴套管连接在壳体内成为一个整体，防止半轴和车轮产生横向平面的相对运动，此结构工作更为稳定；缺点为此结构中驱动桥和驱动轮等都为簧下质量,不利于汽车行驶平顺性断开式驱动桥桥壳分为几部分，相互之间为较链连接，两边驱动轮各自经过悬架和车架相连，有利于改善汽车的行驶性能，操纵性能和汽车的通过性，因此此结构一般用于乘用车或者越野车上，但是制作成本较高，构造也比较复杂，与车架的连接复杂，要求高，拆装维修也不方便货车需有更高的载重能力而成本不能太高，故选择工作稳定性高，制作成本相对较低的非断开式驱动桥（整体式驱动桥）非断开式驱动桥构造成型相对来说比较简单，维修容易，可降低制造成本，广泛应用于货车上，而断开式驱动桥构造复杂，安装布置困难，制作成本也较高，不适用于货车所以本设计车型中选择非断开式驱动桥主减速器结构型式的选择

2.2主减速器结构的选型主减速器可分为单级主减速器、双极主减速器和双速主减速器等几种减速器,区

2.

2.1别在于减速形式的不同根据汽车前期设计的主减速比和汽车的类型而选取不同类型io的主减速器，同时还应要考虑到制造成本和现有的生产技术和工具，选择合适的主减速器类型单级主减速器在主减速比的汽车上通常使用这种结构其构造简单，只io W7使用一对齿轮副，尺寸和质量都比较小，加工成本也较低，小车和质量较小的汽车都可采用这种结构双极主减速器采用两对齿轮传动，两对齿轮可搭配不同的齿轮传动，相比于单级主减速器可以获得很大的传动比，一般主减速比但是由于尺寸大，不io=

7.6〜12,。