汽車后橋總體設(shè)計(jì)

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隨著我國農(nóng)村和城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，交通運(yùn)輸已經(jīng)不再僅限于畜力和人力，汽車幾乎完全代替了畜力和人力。輕型貨車憑借其運(yùn)輸靈活、快捷、性價(jià)比高的優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于運(yùn)輸事業(yè)，包括家用運(yùn)輸和工業(yè)運(yùn)輸。我國的汽車工業(yè)發(fā)展迅速，歷經(jīng)四十余年，汽車產(chǎn)量已居于世界前列，但是在產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)上還依舊處于落后狀況。通過結(jié)合我國實(shí)際，總結(jié)自己的經(jīng)驗(yàn)，又廣泛吸收國外先進(jìn)技術(shù)以及具有前瞻性的技術(shù)工具書，對(duì)于提高我國汽車行業(yè)技術(shù)水平將具有格外重要的意義。作為一位機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的畢業(yè)生，我們應(yīng)該牢牢掌握機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的基本知識(shí)及技能。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)給我們提供了一個(gè)非常重要的實(shí)踐機(jī)會(huì)。這本說明書記錄了我這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和步驟，較詳細(xì)地說明了汽車后橋的設(shè)計(jì)流程。1概述----結(jié)構(gòu)方案的確定概述驅(qū)動(dòng)橋是汽車傳動(dòng)系中的主要部件之一。它位于傳動(dòng)系統(tǒng)的末端，其基本功用是增大由傳動(dòng)軸傳來的轉(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)矩分配給左、右驅(qū)動(dòng)車輪，并使左、右驅(qū)動(dòng)車輪具有汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)所要求的差速功能；同時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋還要承受作用于路面和車架或車廂之間的鉛垂力、縱向力和橫向力。在一般的汽車結(jié)構(gòu)中，驅(qū)動(dòng)橋主要有主減速器、差速器、驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)橋殼等部件組成，保證當(dāng)變速器置于最高檔時(shí)，在良好的道路上有中夠的牽引力以克服行駛陰力和獲得汽車的最大車速，這主要取決于驅(qū)動(dòng)橋主減速器的傳動(dòng)比。雖然

1在汽車總體設(shè)計(jì)時(shí)，從整車性能出發(fā)確定了驅(qū)動(dòng)橋的傳動(dòng)比，然而用什么型式的驅(qū)動(dòng)橋，什么結(jié)構(gòu)的主減速器和差速器等在驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)時(shí)要具體考慮的；絕大多數(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車上是縱置的，為使扭矩傳給車輪，驅(qū)動(dòng)橋必須改變扭矩的方向，同時(shí)根據(jù)車輛的具體要求解決左右車輪的扭矩分配，如果是多橋驅(qū)動(dòng)的汽車亦同時(shí)要考慮各橋間的扭矩分配問題。整體式驅(qū)動(dòng)橋一方面需要承擔(dān)汽車的載荷，另一方面車輪上的作用力以及傳遞扭矩所產(chǎn)生的反作用力矩皆由驅(qū)動(dòng)橋承擔(dān)，所以驅(qū)動(dòng)橋的零件必須具有足夠的剛度和強(qiáng)度，以保證機(jī)件可靠的工作。驅(qū)動(dòng)橋還必須滿足通過性急平順性的要求。采用斷開式驅(qū)動(dòng)橋，可以使橋殼離地間隙增加，非簧載質(zhì)量減輕等均是從這方面考慮；前橋驅(qū)動(dòng)或多橋驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)軸要既能驅(qū)動(dòng)又能轉(zhuǎn)向。所以，驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)必須滿足如下基本要求：1）所選擇的主減速比應(yīng)能滿足汽車在給定使用條件下具有最佳的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性；2）結(jié)構(gòu)簡單、維修方便，機(jī)件工藝性好，制造容易，拆裝、調(diào)整方便；3）在各種載荷及轉(zhuǎn)速工況有高的傳動(dòng)效率；4）與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)，對(duì)于轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋，還應(yīng)與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)相協(xié)調(diào)；5）驅(qū)動(dòng)橋各零部件在保證其剛度、強(qiáng)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)驅(qū)動(dòng)橋的沖擊載荷，從而改善汽車的平順性；6）輪廓尺寸不大以便于汽車總體布置并與所要求的驅(qū)動(dòng)橋離地間隙相適應(yīng)；7）齒輪與其它傳動(dòng)件工作平穩(wěn)，噪聲小?！〗Y(jié)構(gòu)方案分析及選擇不同形式的汽車，主要體現(xiàn)在軸數(shù)、驅(qū)動(dòng)形式以及布置形式上有區(qū)別：汽車可以有兩軸、三軸、四軸甚至更多的軸數(shù)。影響選取軸數(shù)的因素主要有汽車的總質(zhì)量；汽車驅(qū)動(dòng)形式有4×2、4×4、6×2、6×4、6×6、8×4、8×8等。而

2采用4×2驅(qū)動(dòng)形式的汽車結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低，多用于轎車和總質(zhì)量小些的公路用車輛上。我們?cè)O(shè)計(jì)的汽車為輕型的貨車，故只需采用4×2后橋驅(qū)動(dòng)方式就能滿足要求。驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式與驅(qū)動(dòng)車輪的懸架形式密切相關(guān)。當(dāng)車輪采用非獨(dú)立懸架時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋應(yīng)為非斷開式(或稱為整體式)。即驅(qū)動(dòng)橋殼是一根連接左右驅(qū)動(dòng)車輪的剛性空心梁。而主減速器、差速器及車輪傳動(dòng)裝置(由左、右半軸組成)都裝在它里面。當(dāng)采用獨(dú)立懸架時(shí)，為保證運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)，驅(qū)動(dòng)橋應(yīng)為斷開式。這種驅(qū)動(dòng)橋無剛性的整體外殼，主減速器及其殼體裝在車架或車身上，兩側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪則與車架或車身作彈性聯(lián)系，并可彼此獨(dú)立地分別相對(duì)于車架或車身作上下擺動(dòng)，車輪傳動(dòng)裝置采用萬向節(jié)傳動(dòng)。為了防止運(yùn)動(dòng)干涉，應(yīng)采用滑動(dòng)花鍵軸或一種允許兩軸能有適量軸向移動(dòng)的萬向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。圖整體式驅(qū)動(dòng)橋1-主減速器　2-套筒　3-差速器4、7-半軸?。?調(diào)整螺母?。?調(diào)整墊片　８-橋殼具有橋殼的非斷開式驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝性好，成本低，工作可靠。維修調(diào)整容易，廣泛應(yīng)用于各種載貨汽車、客車及多數(shù)的越野汽車和部分小轎車上。但整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋均屬于簧下質(zhì)量。對(duì)汽車平順性和降低動(dòng)載荷不利。

3斷開式驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高，但它大大地增加了離地間隙，減小了簧下質(zhì)量，從而改善了行駛平順性，提高了汽車的平均車速，減小了汽車在行駛時(shí)作用于車輪和車橋上的動(dòng)載荷，提高了零部件的使用壽命；由于驅(qū)動(dòng)車輪與地面的接觸情況及對(duì)各種地形的適應(yīng)性較好，大大增強(qiáng)了車輪的抗側(cè)滑能力;與之相配合的獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)得合理，可增加汽車的不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)，提高汽車的操縱穩(wěn)定性。這種驅(qū)動(dòng)橋在轎車和高通過性的越野汽車上應(yīng)用相當(dāng)廣泛。

4圖非斷開式驅(qū)動(dòng)橋本課題要求設(shè)計(jì)2噸輕型貨車的驅(qū)動(dòng)橋，根據(jù)結(jié)構(gòu)、成本和工藝等特點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)橋我們采用整體式結(jié)構(gòu)，這樣成本低，制造加工簡單，便于維修。

52　主減速器設(shè)計(jì)　主減速器型式及選擇驅(qū)動(dòng)橋主減速器為適應(yīng)使用要求發(fā)展多種結(jié)構(gòu)型式：如單級(jí)主減速器、雙級(jí)主減速器、和單級(jí)主減速器加輪邊減速等。(1)單級(jí)主減速器常由一對(duì)錐齒輪所組成。這對(duì)錐齒輪的傳動(dòng)比是根據(jù)整車動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性的要求來選定的。它結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，所以在可能條件下盡量采用單級(jí)主減速器的型式。然而單級(jí)主減速器的傳動(dòng)比一般在－，太大的傳動(dòng)比將會(huì)使從動(dòng)錐齒輪的尺寸過大，影響驅(qū)動(dòng)橋殼下的離地間隙。離地間隙越小，汽車通過性就越差，這也就限制了從動(dòng)錐齒輪的最大尺寸。(2)雙級(jí)減速器是由第一級(jí)圓錐齒輪副和第二級(jí)圓柱齒輪副或第一級(jí)圓柱齒輪副和第二級(jí)圓錐齒輪副所組成。采用雙級(jí)主減速器可達(dá)到兩個(gè)目的：一是可獲得較大的傳動(dòng)比6－10，其二是采用雙級(jí)減速器后第二級(jí)的傳動(dòng)比可以小一些，由此第二級(jí)的從動(dòng)齒輪尺寸在差速器安裝尺寸允許情況下可以相應(yīng)減小，由此減小橋殼的外形尺寸，增加了離地間隙。然而雙級(jí)主減速器的重量及制造成本都比單級(jí)主減速器要高很多。(3)雙速主減速器內(nèi)由齒輪的不同組合可獲得兩種傳動(dòng)比。它與普通變速器相配合，可得到雙倍于變速器的擋位。雙速主減速器的高低擋減速比是根據(jù)汽車的使用條件、發(fā)動(dòng)機(jī)功率及變速器各擋速比的大小來選定的。大的主減速比用于汽車滿載行駛或在困難道路上行駛，以克服較大的行駛阻力并減少變速器中間擋位的變換次數(shù)；小的主減速比則用于汽車空載、半載行駛或在良好路面上行駛，以改善汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性和提高平均車速。但是，該減速器的成本也相當(dāng)高的。(4)

6單級(jí)主減速器加輪邊減速器，越野車、重型礦用自卸車和重型貨車需要減速比更大的驅(qū)動(dòng)橋，同時(shí)也要很大的離地間隙，因此發(fā)展了輪邊減速器。于是驅(qū)動(dòng)橋分成兩次減速具有兩個(gè)減速比－－主減速傳動(dòng)比和輪邊減速器傳動(dòng)比。相對(duì)這時(shí)的主減速器傳動(dòng)比要比沒有輪邊減速的主減速器傳動(dòng)比要大得多。其結(jié)果使驅(qū)動(dòng)橋中央部分的外形尺寸減小很多，相對(duì)地增加了離地間隙。同時(shí)，在主減速器后和輪邊減速器前的零件如差速器、半軸等載荷大大減少，其零件尺寸也相應(yīng)地減小。它能縮短橋中心到連接傳動(dòng)軸凸緣的距離，能減少傳動(dòng)軸的夾角。當(dāng)然這種減速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造裝配精度要求高，成本自然也是普通主減速器的幾倍。根據(jù)以上信息，針對(duì)我們的普通的輕型貨車，選擇單級(jí)錐齒輪主減速器就滿足要求?！≈鳒p速器齒輪的齒型汽車主減速器廣泛采用的是螺旋圓錐齒輪，它包括圓弧齒錐齒輪、準(zhǔn)雙曲面齒輪、延擺線齒錐齒輪等多種形式。圖螺旋錐齒輪與雙曲面齒輪傳動(dòng)(a)螺旋錐齒輪傳動(dòng)；(b)雙曲面齒輪傳動(dòng)

7螺旋錐齒輪傳動(dòng)的主、從動(dòng)齒輪軸線垂直相交于一點(diǎn)，齒輪并不同時(shí)在全長上嚙合，而是逐漸從一端連續(xù)平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向另一端。另外，由于輪齒端面重疊的影響，至少有兩對(duì)以上的輪齒同時(shí)嚙合，所以它工作平穩(wěn)、能承受較大的負(fù)荷、制造也簡單。但是在工作中噪聲大，對(duì)嚙合精度很敏感，齒輪副錐頂稍有不吻合便會(huì)使工作條件急劇變壞，并伴隨磨損增大和噪聲增大。為保證齒輪副的正確嚙合，必須將支承軸承預(yù)緊，提高支承剛度，增大殼體剛度。圓弧齒錐齒輪一般采用格里森制。雙曲面齒輪傳動(dòng)雙曲面齒輪傳動(dòng)的主、從動(dòng)齒輪的軸線相互垂直而不相交，主動(dòng)齒輪軸線相對(duì)從動(dòng)齒輪軸線在空間偏移一距離E，此距離稱為偏移距。由于偏移距正的存在，使主動(dòng)齒輪螺旋角β1大于從動(dòng)齒輪螺旋角β2。根據(jù)嚙合面上法向力相等，可求出主、從動(dòng)齒輪圓周力之比：F2/F1=cosβ2/cosβ1 式中，F(xiàn)1、F2分別為主、從動(dòng)齒輪的圓周力；β1、β2分別為主、從動(dòng)齒輪的螺旋角。雙曲面齒輪傳動(dòng)比為: 式中，為雙曲面齒輪傳動(dòng)比；r1、r2分別為主、從動(dòng)齒輪平均分度圓半徑。對(duì)于圓弧錐齒輪，令K=cosβ2/cosβ1，則傳動(dòng)比為：　　　 　　由于β1>β2，所以系數(shù)K>1，一般為～。這說明：當(dāng)雙曲面齒輪與螺旋錐齒輪尺寸相同時(shí)，雙曲面齒輪傳動(dòng)有更大的傳動(dòng)比。當(dāng)傳動(dòng)比一定，從動(dòng)齒輪尺寸相同時(shí)，雙曲面主動(dòng)齒輪比相應(yīng)的螺旋錐齒輪有較大的直徑，較高的輪齒強(qiáng)度以及較大的主動(dòng)齒輪軸和軸承剛度。當(dāng)傳動(dòng)比一定，主動(dòng)齒輪尺寸相同時(shí)，雙曲面從動(dòng)齒輪直徑比相應(yīng)的螺旋錐齒輪小，因而有較大的離地間隙。

8另外，雙曲面齒輪傳動(dòng)比螺旋錐齒輪傳動(dòng)還具有如下特點(diǎn)：1)在工作過程中，雙曲面齒輪副不僅存在沿齒高方向的側(cè)向滑動(dòng)，而且還有沿齒長方向的縱向滑動(dòng)。縱向滑動(dòng)可改善齒輪的磨合過程，使其具有更高的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。2)沿齒長的縱向滑動(dòng)會(huì)使摩擦損失增加，降低傳動(dòng)效率。3)齒面間大的壓力和摩擦力，可能導(dǎo)致油膜破壞和齒面燒結(jié)咬死，即抗膠合能力較低。因此，雙曲面齒輪傳動(dòng)必須采用可改善油膜強(qiáng)度和防刮傷添加劑的特種潤滑油。綜上信息，考慮到生產(chǎn)條件、材料問題、以及經(jīng)濟(jì)性問題，我們選擇采用格　里森圓弧齒錐齒輪?！≈鳒p速器齒輪設(shè)計(jì)和計(jì)算齒輪型式選定后可進(jìn)行載荷計(jì)算、參數(shù)初步計(jì)算、齒輪幾何尺寸計(jì)算和強(qiáng)度計(jì)算等等，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果擬定齒輪工作圖?！≥d荷計(jì)算影響汽車驅(qū)動(dòng)橋錐齒輪副合理設(shè)計(jì)的重要因素之一是要合適地選擇齒輪副上所受的扭矩。過去計(jì)算扭矩是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的最大輸出扭矩來推算出從動(dòng)錐齒輪上的扭矩，或者根據(jù)輪胎不打滑時(shí)的最大附著力矩來計(jì)算，而這兩種情況都比較極端，它不能反映齒輪副在日常工作時(shí)所受的實(shí)際載荷。一種新的分析驅(qū)動(dòng)橋計(jì)算扭矩的方法是從日常工作載荷和整車性能出發(fā)來考慮的，這種計(jì)算扭扭矩稱為性能扭矩或日常行駛扭矩。除那些具有高性能的運(yùn)動(dòng)汽車外，用這一計(jì)算扭矩來確定一般驅(qū)動(dòng)橋齒輪副的尺寸是比較合適的。在計(jì)算載荷之前必須知道發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Memax和確定主傳動(dòng)比。由汽車總體設(shè)計(jì)得：

9輪胎型號(hào)為10PR121/117G,輪胎滾動(dòng)半徑＝；發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào):新柴495B發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩N/m,r/min,最大功率Kw，最高車速Km/h?？砂聪率接?jì)算確定：　　　　N·m式中，－－，取；主減速比的確定：　　取?！　∠旅娣謩e介紹三種確定計(jì)算扭矩的方法：１）按驅(qū)動(dòng)輪打滑扭矩確定從動(dòng)錐齒輪載荷式中，G2－－汽車滿載時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給水平地面的最大負(fù)荷，N;－－加速時(shí)重量轉(zhuǎn)移系數(shù)，＝~,取；　　?。喬サ臐L動(dòng)半徑，m；－－主減速器從動(dòng)齒輪到驅(qū)動(dòng)車輪之間的傳動(dòng)比，?。?；　　　－－主減速器從動(dòng)齒輪到驅(qū)動(dòng)車輪之間的傳動(dòng)效率，取；?。喬?duì)路面的附著系數(shù)，安裝一般輪胎的公路用汽車?。?。

10１）按最大使用扭矩確定從動(dòng)錐齒輪載荷式中，－－變速器一檔傳動(dòng)比，?。唬鳒p速器傳動(dòng)比，；－－分動(dòng)器傳動(dòng)比，此處不采用分動(dòng)器，故?。?；－－超載系數(shù)，?。保唬紤]由于接合離合器發(fā)生沖擊的超載系數(shù)，?。保唬毫ψ兙仄髯兙乇?，這里不采用液力變矩器，故?。?；--驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目；－－發(fā)動(dòng)機(jī)到主減速器的傳動(dòng)效率，取為。２）按日常行駛扭矩確定從動(dòng)錐齒輪載荷式中，－－汽車滿載時(shí)的總重力，N；－－道路滾動(dòng)阻力系數(shù)，貨車取~，取；－－汽車正常使用時(shí)的平均爬坡能力系數(shù)，通常貨車取~，取;－－汽車的性能系數(shù)，，故?。剑?。對(duì)于最大計(jì)算轉(zhuǎn)矩，應(yīng)取發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩和驅(qū)動(dòng)輪打滑扭矩兩者的最小值；當(dāng)按最大扭矩計(jì)算齒輪強(qiáng)度時(shí)，所得應(yīng)力不超過齒輪材料應(yīng)力允許值。

11當(dāng)按日常行駛扭矩計(jì)算齒輪強(qiáng)度時(shí)，所得應(yīng)力不應(yīng)超過齒輪材料的疲勞極限；主、從動(dòng)齒輪主要參數(shù)的選擇（1）從動(dòng)齒輪齒數(shù)的選擇選擇主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)考慮Z1、Z2之間應(yīng)避免有公約數(shù),以便在齒輪在使用過程中各齒之間都能互相嚙合,起到自動(dòng)磨合作用并均勻磨合的效果。為了得到理想的齒面重合度和高的輪齒彎曲強(qiáng)度，主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)和應(yīng)不小于40。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及《齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，初步擬定我們?cè)O(shè)計(jì)的主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)Z1=8、Z2=45。（2）從動(dòng)齒輪大端分度圓直徑和端面模數(shù)的確定對(duì)于單級(jí)主減速器，對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼尺寸有影響，大將影響橋殼的離地間隙；小則影響跨置式主動(dòng)齒輪的前支承座的安裝空間和差速器的安裝?？筛鶕?jù)經(jīng)驗(yàn)公式初選：　　　　　　　　，mm式中，--從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑（mm）；--直徑系數(shù)，一般為～16,取15；--從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩N?m）（)代入數(shù)據(jù)：mm從動(dòng)錐齒輪分度圓直徑選好后可按求得m=,標(biāo)準(zhǔn)化為。（3）其它參數(shù)的確定表

12名稱代號(hào)計(jì)算公式和說明計(jì)算結(jié)果(mm)軸交角按需要確定,一般10o~170o,最常用90o中點(diǎn)螺旋角通常=35o~40o,最常用=35o壓力角標(biāo)準(zhǔn)大端分度圓直徑d分錐角外錐距RR=齒寬系數(shù)齒寬bb=43中點(diǎn)模數(shù)中點(diǎn)法向模數(shù)中點(diǎn)分度圓直徑中點(diǎn)錐距

13切向變位系數(shù),按查表得到徑向變位系數(shù),按查表得到頂隙cc=齒頂高齒根高工作齒高全齒高齒根角齒頂角頂錐角根錐角齒頂圓直徑

14冠頂距A當(dāng)時(shí),當(dāng)量齒數(shù)（參考《齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》）對(duì)計(jì)算數(shù)據(jù)的幾點(diǎn)說明：1）Z1的確定原則：為了磨合均勻,Z1、Z2之間應(yīng)避免有公約數(shù)。為了得到理想的齒面重合度和高的輪齒彎曲強(qiáng)度，主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)和應(yīng)不小于40。為了嚙合平穩(wěn)、噪聲小和具有高的疲勞強(qiáng)度，對(duì)于貨車，Z1一般不少于6，對(duì)于轎車Z1一般不少于9，當(dāng)主傳動(dòng)比較大時(shí)，盡量使Z1取得小些，以便得到滿意的離地間隙。對(duì)于不同的主傳動(dòng)比，Z1和Z2應(yīng)有適宜的搭配，可參閱一些優(yōu)先值。2）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)擋時(shí)，應(yīng)使主動(dòng)齒輪的軸向力離開錐頂方向，這樣可以使主、從動(dòng)齒輪有分離趨勢，防止輪齒卡死而損壞。當(dāng)變速器在倒檔時(shí)，軸向力方向改變，但此力因倒檔偶爾應(yīng)用故影響較小。如將主齒輪可靠定位，雖用倒檔可避免齒輪卡住。根據(jù)上述原因及發(fā)動(dòng)機(jī)為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，所以一般汽車主減速器所用的主動(dòng)齒輪為左旋，而從動(dòng)輪為右旋。3）主、動(dòng)錐齒輪的齒面寬和：一般推薦齒面寬的數(shù)值，對(duì)于螺旋錐齒輪b在1/4-1/3節(jié)錐距之間。主動(dòng)齒比從動(dòng)齒大10%左右，故主齒輪寬度為43，從動(dòng)齒寬為48。主、從動(dòng)錐齒輪齒面寬和

15錐齒輪齒面過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窄及刀尖圓角過小。這樣，不但減小了齒根圓半徑，加大了應(yīng)力集中，還降低了刀具的使用壽命。此外，在安裝時(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)引起輪齒小端過早損壞和疲勞損傷。另外，齒面過寬也會(huì)引起裝配空間的減小。但是齒面過窄，輪齒表面的耐磨性會(huì)降低。主減速器螺旋錐齒輪強(qiáng)度校核錐齒輪要安全可靠地工作，必須有足夠的強(qiáng)度和壽命。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)其所受載荷、尺寸大小驗(yàn)算其強(qiáng)度。齒輪的損壞形式有很多，常見的主要有齒輪折斷、齒面點(diǎn)蝕及剝落、齒面膠合、齒面磨損等。齒輪的使用壽命除與設(shè)計(jì)的正確與否有直接關(guān)系外，在實(shí)際生產(chǎn)中也往往是由于材料、加工精度、熱處理、裝配調(diào)試以及使用條件不當(dāng)造成損壞的。正確的設(shè)計(jì)只是減少或避免上述損壞的產(chǎn)生，強(qiáng)度計(jì)算是檢驗(yàn)設(shè)計(jì)可靠性辦法之一。目前強(qiáng)度計(jì)算多是近似的,在汽車行業(yè)中確定齒輪強(qiáng)度的主要依據(jù)是臺(tái)架及道路試驗(yàn)，以及齒輪在實(shí)際使用中對(duì)情況的判斷，而計(jì)算可作設(shè)計(jì)參考。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用、試驗(yàn)設(shè)備與技術(shù)的發(fā)展，為有限壽命和有限元計(jì)算方法創(chuàng)造了條件，使計(jì)算更符合實(shí)際使用情況。下面是格里森齒輪驗(yàn)算性的強(qiáng)度計(jì)算方法：（１）單位齒長上的圓周力在汽車工業(yè)的實(shí)踐中，主減速器齒輪的表面耐磨性常常用齒輪上單位齒長的圓周力來估算?！　　　　　。∟/mm）式中，p--作用在齒輪上的圓周力,N;　　　b--從動(dòng)齒輪的齒面寬，mm;按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（Nmm）計(jì)算時(shí)為：

16?。∟/mm）式中，－－變速器傳動(dòng)比，常取一檔或直接檔的；　　　－－主動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑，mm；直接檔：一檔：　故，齒輪單位齒長上的圓周力符合安全要求，通過驗(yàn)證。（２）齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算螺旋錐齒輪的彎曲應(yīng)力強(qiáng)度計(jì)算公式為：　　　　　　　（N/mm）式中，－－計(jì)算轉(zhuǎn)矩，（，對(duì)主動(dòng)齒輪需將上述計(jì)算轉(zhuǎn)矩按N·m轉(zhuǎn)換；　　　－－超載系數(shù)，?。?；　　?。叽缦禂?shù)，當(dāng)端面模數(shù)mm，??；　　　－－載荷分配系數(shù)，取;　　　－－質(zhì)量系數(shù)，對(duì)驅(qū)動(dòng)橋齒輪可?。剑?；

17J－－計(jì)算彎曲應(yīng)力的綜合系數(shù)，查圖4-9-32得，；　　?。S用彎曲應(yīng)力，按和較小都計(jì)算時(shí)?。?00N/。主動(dòng)齒輪：從動(dòng)齒輪：故，齒輪彎曲強(qiáng)度符合安全要求，通過驗(yàn)證。（３）齒輪接觸強(qiáng)度計(jì)算圓弧錐齒輪的接觸強(qiáng)度計(jì)算公式為：　　　　　式中，－－材料的彈性系數(shù)，鋼制齒輪副取;　　?。鲃?dòng)齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩，N·m;　　?。d系數(shù)，?。保弧　　。|(zhì)量系數(shù)，對(duì)驅(qū)動(dòng)橋齒輪可?。剑?；?。d荷分配系數(shù)，??；　　　－－表面質(zhì)量系數(shù)，取1；　　?。?jì)算接觸應(yīng)力綜合系數(shù)，查圖4-9-36得＝;　　?。S用接觸應(yīng)力，按和較小都計(jì)算時(shí)?。?800N/。

18代入數(shù)據(jù)得：　　　故，齒輪接觸強(qiáng)度符合安全要求，通過驗(yàn)證?！≈鳒p速器齒輪材料的選擇及表面熱處理驅(qū)動(dòng)橋錐齒輪的工作條件是相當(dāng)繁重的，與傳動(dòng)系的其它齒輪相比，具有載荷大、作用時(shí)間長、變化多、有沖擊力等特點(diǎn)。它是傳動(dòng)系的薄弱環(huán)節(jié)。錐齒輪材料應(yīng)滿足以下要求：（1）具有高的彎曲疲勞強(qiáng)度和表面接觸疲勞強(qiáng)度，齒面具有高的硬度以保證有高的耐磨性；（2）輪齒芯應(yīng)有適當(dāng)?shù)捻g性以適應(yīng)沖擊載荷，避免在沖擊載荷下齒根折斷；（3）鍛造性能、切削加工性能及熱處理性能良好，熱處理后變形小或變形規(guī)律易控制；（4）選擇合金材料時(shí)，盡量少用鎳、鉻元素的材料，而先用錳、釩、硼、鈦、鉬、硅等元素的合金鋼；根據(jù)以上要求，我們選用20CrMnTi的滲碳合金鋼作為驅(qū)動(dòng)橋錐齒輪的材料。它的優(yōu)點(diǎn)是表面能得到含碳量較高的硬化層（一般碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為%~%）,具有相當(dāng)高的耐磨性和抗壓性，而芯部較軟，具有良好的韌性，故材料的彎曲強(qiáng)度、表面接觸強(qiáng)度和承受沖擊的能力較好。由于較低的含碳量，使鍛造性能和切削加工性能較好。其主要缺點(diǎn)是熱處理費(fèi)用高，表面硬化層以下的基層較軟，在承受很大壓力時(shí)可能產(chǎn)生塑性變形，如果滲透層與芯部的含碳量相差過多，便會(huì)引起表面硬化層剝落。

19為改善新齒輪的磨合，防止其在運(yùn)動(dòng)初期出現(xiàn)早期的磨損、擦傷、膠合或咬死，錐齒輪在熱處理及精加工后，作厚度為~的磷化處理或鍍銅、鍍錫處理。對(duì)齒面進(jìn)行應(yīng)力噴丸處理，可提高25%的齒輪壽命。在齒輪執(zhí)處理時(shí)，考慮到從動(dòng)齒輪輪齒的使用頻率比主動(dòng)齒輪輪齒要低，為均衡零件的使用壽命及經(jīng)濟(jì)性，我們可以使從動(dòng)齒輪的硬度弱小于主動(dòng)齒輪。主動(dòng)齒輪齒面硬度在60HRC以上，配對(duì)的從動(dòng)齒輪只需在58-60HRC之間?！≈鳒p速器齒輪支承方案及軸承支承力計(jì)算（1）　主減速器錐齒輪支承方案主減速器中必須保證主、從動(dòng)齒輪具有良好的嚙合狀況，才能使它們很好地工作。齒輪的正確嚙合，除與齒輪的加工質(zhì)量、裝配調(diào)整及軸承、主減速器殼體的剛度有關(guān)以外，還與齒輪的支承剛度密切相關(guān)。1）主動(dòng)錐齒輪的支承主動(dòng)錐齒輪的支承形式可分為懸臂式支承和跨置式支承兩種。懸臂式支承結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是在錐齒輪大端一側(cè)采用較長的軸頸，其上安裝兩個(gè)圓錐滾子軸承。為了減小懸臂長度a和增加兩支承間的距離b，以改善支承剛度，應(yīng)使兩軸承圓錐滾子的大端朝外，使作用在齒輪上離開錐頂?shù)妮S向力由靠近齒輪的軸承承受，而反向軸向力則由另一軸承承受。為了盡可能地增加支承剛度，支承距離b應(yīng)大于倍的懸臂長度a，且應(yīng)比齒輪節(jié)圓直徑的70％還大，另外靠近齒輪的軸徑應(yīng)不小于尺寸a。為了方便拆裝，應(yīng)使靠近齒輪的軸承的軸徑比另一軸承的支承軸徑大些。靠近齒輪的支承軸承有時(shí)也采用圓柱滾子軸承，這時(shí)另一軸承必須采用能承受雙向軸向力的雙列圓錐滾子軸承。支承剛度除了與軸承形式、軸徑大小、支承間距離和懸臂長度有關(guān)以外，還與軸承與軸及軸承與座孔之間的配合緊度有關(guān)。

20跨置式支承結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是在錐齒輪的兩端均有軸承支承，這樣可大大增加支承剛度，又使軸承負(fù)荷減小，齒輪嚙合條件改善，因此齒輪的承載能力高于懸臂式。此外，由于齒輪大端一側(cè)軸頸上的兩個(gè)相對(duì)安裝的圓錐滾子軸承之間的距離很小，可以縮短主動(dòng)齒輪軸的長度，使布置更緊湊，并可減小傳動(dòng)軸夾角，有利于整車布置。但是跨置式支承必須在主減速器殼體上有支承導(dǎo)向軸承所需要的軸承座，從而使主減速器殼體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工成本提高。另外，因主、從動(dòng)齒輪之間的空間很小，致使主動(dòng)齒輪的導(dǎo)向軸承尺寸受到限制，有時(shí)甚至布置不下或使齒輪拆裝困難。圖　主齒輪支承示意圖a)懸臂式　b)跨越式在需要傳遞較大轉(zhuǎn)矩情況下，懸臂式支承難以滿足剛度要求，而殼體中的空間又允許安裝軸承的支承時(shí)，最好采用跨置式支承。此處，我們?cè)O(shè)計(jì)輕型貨車，故只需采用懸臂式支承方式。（1）從動(dòng)錐齒輪的支承

21圖　從動(dòng)齒輪跨越式支承示意圖從動(dòng)錐齒輪的支承，其支承剛度與軸承的形式、支承間的距離及軸承之間的分布比例有關(guān)。從動(dòng)錐齒輪多用圓錐滾子軸承支承。為了增加支承剛度，兩軸承的圓錐滾子大端應(yīng)向內(nèi)，以減小尺寸c+d。為了使從動(dòng)錐齒輪背面的差速器殼體處有足夠的位置設(shè)置加強(qiáng)肋以增強(qiáng)支承穩(wěn)定性，c十d應(yīng)不小于從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑的70％。為了使載荷能盡量均勻分配在兩軸承上，應(yīng)盡量使尺寸c等于或大于尺寸d。在具有大的主傳動(dòng)比和徑向尺寸較大的從動(dòng)錐齒輪的主減速器中，為了限制從動(dòng)錐齒輪因受軸向力作用而產(chǎn)生偏移，在從動(dòng)錐齒輪的外緣背面加設(shè)輔助支承。輔助支承與從動(dòng)錐齒輪背面之間的間隙，應(yīng)保證偏移量達(dá)到允許極限時(shí)能制止從動(dòng)錐齒輪繼續(xù)變形。為提高主動(dòng)齒輪的支承剛度，將小齒輪軸端鎖緊螺母旋緊，給軸承一個(gè)預(yù)緊力。在實(shí)際情況中對(duì)軸承的預(yù)緊是為了消除安裝的原始間隙、磨合期間該間隙的增大及增強(qiáng)支承剛度。然而過大的預(yù)緊力會(huì)降低傳動(dòng)效率，縮短軸承的壽命，還會(huì)導(dǎo)致軸承發(fā)熱而損壞。通常預(yù)緊力的大小是用軸承的摩擦力矩來衡量，即在軸承預(yù)緊后測量軸承開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的必要力矩，預(yù)緊后軸承摩擦力矩的合理值應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)來確定。主動(dòng)錐齒輪軸承預(yù)緊度的調(diào)整，可通過精選兩軸承內(nèi)圈間的套筒長度、調(diào)整墊圈厚度、軸承與軸肩之間的調(diào)整墊片等方法進(jìn)行。近年來采用波形套筒調(diào)整軸承預(yù)緊度極為方便，波形套筒安裝在兩軸承內(nèi)圈間或軸承與軸肩間。（1）　主減速器齒輪支承力　1）錐齒輪上的力

22動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)圓弧螺旋錐齒輪的小齒輪，由小齒輪帶動(dòng)從動(dòng)大齒輪。在工作齒面上有一法向力。它分解為三個(gè)方向的分力：一個(gè)沿齒輪的切線方向稱為切向力或圓周力，一個(gè)沿齒輪軸線方向的力稱為軸向力，另一個(gè)與齒輪軸垂直的力稱為徑向力。齒輪的法向力與作用在齒面寬中點(diǎn)處的圓周力有關(guān)。對(duì)于圓錐齒輪副來說，作用在主、從動(dòng)齒輪上的圓周力大小是一樣的，方向相反；主動(dòng)齒輪徑向力與從動(dòng)齒輪軸向力大小相等，方向相反；同樣，主動(dòng)齒輪軸向力與從動(dòng)齒輪徑向力大小相等，方向相反。圖　主、從動(dòng)齒輪受力圖齒面寬中點(diǎn)處的圓周力P:為確定齒面中點(diǎn)處的圓周力，首先要計(jì)算從動(dòng)齒輪齒面寬中點(diǎn)處的分度圓直徑：主動(dòng)齒輪的軸向力和從動(dòng)齒輪徑向力

23主動(dòng)齒輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)（汽車前進(jìn)）：主動(dòng)齒輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)（汽車后退）：　　

24計(jì)算結(jié)果如果軸向力是正值表明力的方向離開圓錐頂點(diǎn)；負(fù)值表明軸向力方向指向頂點(diǎn)。徑向力是正值表明徑向力使該齒輪離開相配齒輪，負(fù)值表明徑向力使該使齒輪趨向相配齒輪。同時(shí)從動(dòng)齒輪上的徑向力和軸向力與主動(dòng)齒輪上的力大小相等、方向相反。2）軸承上的支反力當(dāng)主減器的齒輪尺寸及軸承位置確定后，即計(jì)算出螺旋錐齒輪上的作用力后，由此求出軸承上的支反力。軸承上的支反力見下表：軸承代號(hào)力的名稱公式計(jì)算結(jié)果A徑向力軸向力B徑向力軸向力00C徑向力軸向力00D徑向力軸向力00表中：a=48,b=100,c=105,d=105。a,b,c,d各個(gè)尺寸位置如下圖所示：　　　

25圖軸承分布位置圖3）主動(dòng)齒輪軸和從動(dòng)齒輪軸及軸承的確定主動(dòng)齒輪軸的直徑計(jì)算mm結(jié)合主動(dòng)齒輪分度圓直徑及A、B軸承受力情況，齒輪軸取值盡量大，故前軸頸mm，后軸頸mm,在《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中選擇圓錐滾子軸承30307和30308。從動(dòng)齒輪軸的直徑計(jì)算mm取mm,選用圓錐滾子軸承30211。　主減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須與制造和使用修理密切結(jié)合起來。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)如對(duì)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)考慮不周，它會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品的性能與質(zhì)量。

26（１）主減速器齒輪外形設(shè)計(jì)任何齒輪加工工質(zhì)量的好壞，在很大程度上決定于齒輪外形設(shè)計(jì)，所以設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮影響齒輪加工質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效果等的重要因素。所設(shè)計(jì)的齒輪應(yīng)當(dāng)避免產(chǎn)生過大的應(yīng)力集中和引起的嚴(yán)重變形?？缭绞叫↓X輪設(shè)有前軸頸以便安裝前軸承，如果齒數(shù)選得少則齒根圓直徑也小，而軸頸卻需要一定的尺寸，這時(shí)需要注意在小齒輪設(shè)計(jì)時(shí)必須避免刀具干涉而把軸頸切掉。因此，軸頸必須為刀具提供間隙。軸承座前端有一段螺紋，用來鎖定軸承及凸緣，其固定方法是要使齒輪在作用力時(shí)，螺栓不承受拉伸力。為了防止螺栓螺母松動(dòng)，應(yīng)采取措施將其銷售，如用鎖緊墊片、用開口銷螺母鎖緊，而螺栓則由齒輪凸臺(tái)球的邊緣予以止動(dòng)。齒輪裝在凸緣上時(shí)，支承的凸緣應(yīng)有足夠的剛度。所以差速器殼前上一般有增強(qiáng)剛度而置的加強(qiáng)筋，其筋一般不少于6條。（２）錐齒輪的調(diào)整為保證錐齒輪副能正常嚙合，在齒輪裝配后，對(duì)齒輪副需要檢驗(yàn)調(diào)整，以保證齒輪副的嚙合痕跡正常。為此，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮齒輪的調(diào)整裝置，本設(shè)計(jì)中，主齒輪通過兩處調(diào)整墊片和大螺母綜合調(diào)整，調(diào)整好后，將螺母墊片打進(jìn)軸頸槽（事先加工好的槽）鎖死，從動(dòng)齒輪的調(diào)整是要用其支承軸承外側(cè)的墊片和調(diào)整螺母進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整完后，用墊片鎖死。（３）潤滑主減速器齒輪、差速器和軸承都要進(jìn)行潤滑。為防止主減速器和軸殼內(nèi)由于溫度高使殼內(nèi)部氣壓加大而引起漏油，常在主減速速器上裝有通氣塞，通氣塞的位置應(yīng)比較隱蔽而不易油濺四處。加油孔應(yīng)設(shè)在加油方便的地方，油孔位置應(yīng)是油面的高度位置。放油孔的位置應(yīng)設(shè)在軸殼的最低點(diǎn)，以便在換油時(shí)能把油放盡。但是也不能把油塞突出軸殼點(diǎn)太多，這樣在汽車通過障礙時(shí)，油塞極易碰落，從而齒輪、軸承和差速器等由于缺油而燒損。

27對(duì)于主動(dòng)錐齒輪輪軸上的后軸承的潤滑應(yīng)特別注意，該軸承距齒輪較遠(yuǎn)是無法采用飛濺潤滑的，為使后軸承潤滑，需要設(shè)法引潤滑油到達(dá)軸承處，于是常從齒輪的前端近小齒輪處的主減速器殼體上設(shè)有油道，使油直通后軸承，靠齒輪飛濺出來的油，流入油杯的油口，使?jié)櫥土鞯胶筝S承處，最后一個(gè)圓錐滾子軸承的錐頂朝外，它起著向外泵油的作用，所以在主動(dòng)小齒輪的外軸承外面要有回油道，把油回到軸殼，以保護(hù)油封不被破壞。要有足夠的潤滑油能流進(jìn)差速器以保證一切接觸表面的潤滑。提高從動(dòng)齒輪支承剛度措施承受大負(fù)荷的主減速器中，有時(shí)從動(dòng)齒輪的尺寸較大，為提高從動(dòng)齒輪的剛度，有些是在齒輪背后設(shè)有支承推銷。在齒輪沒有負(fù)荷的時(shí)候，支承推銷與齒輪背平面間的間隙一般為,可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)。在本設(shè)計(jì)中，相對(duì)來說從動(dòng)齒輪負(fù)荷不是很大，故無須采用支承推銷裝置。

283　差速器及半軸設(shè)計(jì)　　　　　　　　　　圖普通圓錐齒輪差速器的工作原理簡圖　差速器的功能原理差速器的作用是為了消除由于左、右驅(qū)動(dòng)輪在運(yùn)動(dòng)學(xué)上的不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生的弊病，保證汽車驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)車輪在行程不等時(shí)具有以不同速度旋轉(zhuǎn)的特征，從而滿足了汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求。汽車在行駛過程中，左、右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過的路程往往是不相等的，如轉(zhuǎn)彎時(shí)內(nèi)側(cè)車輪行程比外側(cè)車輪短；左右兩輪胎內(nèi)的氣壓不等、胎面磨損不均勻、兩車輪上的負(fù)荷不均勻而引起車輪滾動(dòng)半徑不相等；左右兩輪接觸的路面條件不同，行駛阻力不等等。這樣，如果驅(qū)動(dòng)橋的左、右車輪剛性連接，則不論轉(zhuǎn)彎行駛或直線行駛，均會(huì)引起車輪在路面上的滑移或滑轉(zhuǎn)，一方面會(huì)加劇輪胎磨損、功率和燃料消耗，另一方面會(huì)使轉(zhuǎn)向沉重，通過性和操縱穩(wěn)定性變壞。為此，在驅(qū)動(dòng)橋的左、右車輪間都裝有輪間差速器。差速器用來在兩輸出軸間分配轉(zhuǎn)矩，并保證兩輸出軸有可能以不同角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。差速器有很多種類，包括對(duì)稱錐齒輪式差速器、滑塊凸輪式差速器、牙嵌式自由輪差速器

29、蝸輪式差速器等等。其中錐齒輪式差速器又包括普通錐齒輪式差速器、摩擦片式差速器、強(qiáng)制鎖止式差速器。目前汽車常采用的差速器有三種不同的結(jié)構(gòu)形式：普通的傘齒輪差速器，簡稱普通差速器，防滑自鎖差速器，又稱NO-SPIN差速器，有限打滑差速器，又稱PLSI-TORQ差速器或防滑差速器。這三種差速器的結(jié)構(gòu)、原理、特性是不同的，適用范圍也有差別，因此根據(jù)我們?cè)O(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)橋的工作要求及經(jīng)濟(jì)性，我們采用了普通差速器的結(jié)構(gòu)形式。普通的對(duì)稱式圓錐齒輪差速器由差速器左右殼，兩個(gè)半軸齒輪，四個(gè)行星齒輪，行星齒輪軸，半軸齒輪墊片及行星齒輪墊片等組成。動(dòng)力由從動(dòng)齒輪輸入，半軸齒輪輸出，通過半軸傳遞到輪轂，帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。差速器工作原理：當(dāng)時(shí)（即行星不自轉(zhuǎn)），差速器作整體回轉(zhuǎn)，車輛作直線運(yùn)行，轉(zhuǎn)速為，當(dāng)車輛右轉(zhuǎn)彎時(shí)，不等于０是，即行星輪以轉(zhuǎn)速自轉(zhuǎn)。它將加快闐軸齒輪１的轉(zhuǎn)速。同時(shí)又使半軸齒輪２轉(zhuǎn)速減慢。此時(shí)半軸齒輪１增高的轉(zhuǎn)速為，半軸齒輪２減低的轉(zhuǎn)速為，即：由于，故。故由上述可知，可實(shí)現(xiàn)左、右齒輪轉(zhuǎn)速不相等，其轉(zhuǎn)速差為。從而實(shí)現(xiàn)左、右丙車輪差速，減少輪胎的磨損。假設(shè)左、右車輪由于轉(zhuǎn)彎或者其它原因引起左右車輪切線方向產(chǎn)生一個(gè)附加阻力△P，它們方向相反。以P表示行星輪軸上作用力，則左、右半軸的扭矩均為Pr/2.故直線稈駛時(shí)左、右驅(qū)動(dòng)輪扭矩相等（r為半軸齒輪的半徑）。

30當(dāng)機(jī)械轉(zhuǎn)彎時(shí)，行星輪隨著差速器內(nèi)的行星軸公轉(zhuǎn)外，同時(shí)還繞其自身軸自轉(zhuǎn)。使他轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩為2△Prl，附加阻力△P和P/2。而快側(cè)△P和P/2方向相反，故慢側(cè)所受的扭矩大，快側(cè)所受的扭矩小。即：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　若以２△Pr＝MF表示差速器內(nèi)摩擦力矩，以Pr＝M０表示差速器傳遞的扭矩，則：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　由上面的分析可知，如果不計(jì)摩擦力矩，即,則，故可以認(rèn)為動(dòng)錐齒輪的扭矩平均分給左右半軸，如果考慮到內(nèi)摩擦，則快側(cè)車輪力矩下，慢車輪力矩大，在普通差速器中，內(nèi)摩擦較小，，這就是普通差速器“差速不差扭”的傳扭特性。普通差速器的“差速不差扭”的傳扭特性，會(huì)給機(jī)械行駛帶來不得的影響，如一車輪陷入泥濘時(shí)，由于附著力不夠，就會(huì)發(fā)生打滑，這時(shí)另外一個(gè)車輪的力不但不會(huì)增加，反而會(huì)減少到與此車輪一樣，致使整車的牽引力大大減少。如果牽引力不能克服行駛阻力，此時(shí)打滑的車輪以兩倍于差速器殼的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，而另外一側(cè)不轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)整車停留不前?！〔钏倨鞯幕緟?shù)的選擇和設(shè)計(jì)計(jì)算　差速器的基本參數(shù)的選擇（1）行星齒輪數(shù)目的選擇依照《汽車工程手冊(cè)》，轎車及一般乘用車多用2個(gè)行星齒輪，貨車和越野汽車多用4個(gè)，少數(shù)汽車用3個(gè)行星齒輪，本設(shè)計(jì)是輕型貨車，故采用4個(gè)齒輪。

31（1）行星齒輪球面半徑的確定差速器的尺寸通常決定于，它就是行星齒輪的安裝尺寸，可根據(jù)公式來確定。mm式中，－－差速器計(jì)算扭矩；　　　－－行星齒輪球面半徑系數(shù)，＝－（有四個(gè)行星齒輪的轎車和公路用貨車取小值，有２個(gè)行星齒輪的轎車以及越野汽車、礦用車取大值），此處??；（2）預(yù)選其節(jié)錐錐距mm（3）行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)的選擇為了得到較大的模數(shù)從而使齒輪有較高強(qiáng)度，應(yīng)使行星齒輪的齒數(shù)盡量少，但一般不應(yīng)小于10。半軸齒輪的齒數(shù)采用14~25,半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比多在~2范圍。為滿足安裝要求，左、右兩半軸齒輪的齒數(shù)之和，必須能被行星齒輪的數(shù)目所整除，否則不能安裝。根據(jù)這些要求初定半軸齒輪齒數(shù)Z2為20，差速器行星齒輪個(gè)數(shù)4個(gè)，齒數(shù)Z1為11。（4）行星齒輪節(jié)錐角、模數(shù)m和節(jié)圓直徑d的初步確定行星齒輪和半軸齒輪的節(jié)錐角、計(jì)算如下：　　　　　　　　　　　　　　　　（5）大端模數(shù)m及節(jié)圓直徑d的計(jì)算

32　　　mm　　圓整為m=。分度圓直徑，mm　　　　　　　　　mm（1）壓力角過去汽車差速器齒輪都選用22°壓力角，這時(shí)齒高系數(shù)為1，而最少齒數(shù)為13?，F(xiàn)在汽車差速器齒輪大都采用22°30′的壓力角，齒高系數(shù)為，最少齒數(shù)為10，并且在齒輪齒頂不變尖的條件下，還可以有切向修正加大半軸齒輪齒厚，從而使行星齒輪與半軸齒輪趨于等強(qiáng)度。某些重型汽車也可選用25°。此處選定壓力角為22°30′。（2）行星齒輪安裝孔直徑及其深度L的確定根據(jù)《汽車工程手冊(cè)》：　　　　　　　　　式中，－－差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩，N/m；n－－行星齒輪數(shù)；　　?。行驱X輪支撐面中點(diǎn)到錐頂?shù)木嚯x（，為半軸齒輪齒面寬中點(diǎn)處的直徑，而），mm;－－支承面的許用擠壓應(yīng)力，取為98。

33　差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算表名稱代號(hào)數(shù)值(mm)行星齒輪齒數(shù)11半軸齒輪齒數(shù)20模數(shù)m變位系數(shù)x0齒頂高系數(shù)徑向間隙系數(shù)齒面寬bb1=13,b2=18齒工作高齒全高h(yuǎn)壓力角22°30′軸交角90o節(jié)圓直徑d，節(jié)錐角，節(jié)錐距周節(jié)t齒頂高，齒根高，徑向間隙c齒根角，頂錐角，

34齒頂圓直徑，節(jié)錐頂點(diǎn)至齒輪外緣距離，分度圓弧齒厚，固定弦齒厚,固定弦齒高，　差速器直齒錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算差速器齒輪主要進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算，而對(duì)于疲勞壽命則不考慮，這是由于行星齒輪在差速器的工作中經(jīng)常只起等臂推力桿的作用，僅在左、右驅(qū)動(dòng)車輪有轉(zhuǎn)速差時(shí)行星齒輪和半軸齒輪之間才有相對(duì)滾動(dòng)的緣故。汽車差速器齒輪的彎曲應(yīng)力為：式中,T——差速器一個(gè)行星齒輪給予一個(gè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩（N·m）,;——計(jì)算轉(zhuǎn)矩，=·m；n——差速器行星齒輪數(shù)，n=4；——尺寸系數(shù)，反映材料性質(zhì)的不均勻性,=;——超載系數(shù)，一般載貨汽車、礦用汽車和越野汽車，均取=1；km——載荷分配系數(shù)，取km=；kv——質(zhì)量系數(shù)，取kv=1；——計(jì)算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù),由資料查得J=。

35——許用彎曲應(yīng)力為980。故，齒輪接觸強(qiáng)度符合安全要求，通過驗(yàn)證?！“胼S的設(shè)計(jì)　半軸型式從差速器傳出來的扭矩經(jīng)過半軸，輪轂最后傳給車輪，所以半軸是傳動(dòng)系中傳遞扭矩的一個(gè)重要零件。半軸由于受力情況不同，它有半浮式、3/4浮式和全浮式三種型式。半軸傳遞扭矩是它的首要任務(wù)。但由于輪轂的安裝結(jié)構(gòu)不同，非全浮式半軸除受扭矩以外，還要受到車輪上的作用力，諸如：車輪上受到的垂直力、側(cè)向力以及牽引力或制動(dòng)力所形成的縱向力。1)半浮式半軸半浮式半軸除傳遞扭矩外，還要承受垂直力,側(cè)向力及縱向所作用的彎矩。由此可見，半浮式半軸所受得載荷較大，故它只用于轎車和輕型客、貨兩用汽車上。它得最大優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單。半浮式半軸可以用結(jié)構(gòu)簡單的圓錐面和鍵來固定輪轂。2）3/4浮式半軸半軸外端承裝在后軸殼端上，車輪轂裝在此軸承上。在此結(jié)構(gòu)中，如車輪中心和軸承中心重合，即當(dāng)b=0時(shí)，縱向力與垂直力，由車輪傳至軸殼，而側(cè)向力產(chǎn)生的彎矩作用在半軸上。假如車輪與軸承中心間距離b不等于零，雖然縱向力及垂直力經(jīng)軸承傳給軸殼，但力與所形成的彎矩仍然由半軸承擔(dān)，不過b值要比半浮式的小。由于3/4浮式半軸承受載荷情況與半浮式相似，一般也僅用在轎車和輕型車上。3）全浮式半軸

36全浮式半軸除傳遞扭矩外，其他力和力矩均由軸殼承受。全浮式半軸要采用比較復(fù)雜的輪轂，在它上面安裝兩個(gè)錐頂相對(duì)的圓錐滾子軸承。全浮式半軸汽車半軸與輪轂結(jié)構(gòu)，軸承由鎖緊螺母予以鎖緊，并有一定的預(yù)緊。重汽駕駛室半軸端鍛成凸緣，用螺栓通過定位錐套固定在輪轂上。全浮式半軸的最大特點(diǎn)是，半軸端固定輪轂的凸緣是與半軸制成兩體的，其間用花鍵連接。重汽駕駛室半軸的鍛造工藝性好，因此許多重型貨車的半軸大都采用這種結(jié)構(gòu)。根據(jù)本次設(shè)計(jì)車型為輕型貨車，確定半軸采用半浮式結(jié)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)采用以突緣直接與車輪輪盤及制動(dòng)鼓相聯(lián)接。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)合理地確定其計(jì)算載荷?！“胼S的計(jì)算進(jìn)行半軸計(jì)算先得確定作用在半軸上的載荷。全浮式半軸的計(jì)算扭矩由發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)來的扭矩或車輪的附著力矩兩者取其小的一個(gè)作為計(jì)算值。（1）半浮式半軸　　　　　　　圖半浮式半軸及受力簡圖

37半浮式半軸設(shè)計(jì)應(yīng)考慮如下三種載荷工況：１）縱向力最大，側(cè)向力為0：此時(shí)垂向力，縱向力最大值，計(jì)算時(shí)可取1．2，取0．8。半軸彎曲應(yīng)力，和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為：　　　　　　　　　　式中，d為輪轂支承軸承到車輪中心平面之間的距離。合成應(yīng)力： ２）側(cè)向力最大，縱向力=0，此時(shí)意味著發(fā)生側(cè)滑：外輪上的垂直反力和內(nèi)輪上的垂直反力分別為：　　　　　　　　　式中，為汽車質(zhì)心高度；為輪距；為側(cè)滑附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)可取。外輪上側(cè)向力和內(nèi)輪上側(cè)向力分別為　　　　　　　　　內(nèi)、外車輪上的總側(cè)向力為。這樣，外輪半軸的彎曲應(yīng)力和內(nèi)輪半軸的彎曲應(yīng)力分別為：

38　　　　　　　

393）汽車通過不平路面，垂向力最大，縱向力，側(cè)向力：此時(shí)垂直力最大值為：　　　　　　　　式中，是為動(dòng)載系數(shù)，轎車：，貨車：，越野車：。半軸彎曲應(yīng)力，為：　　　　　　　半浮式半軸的許用合成應(yīng)力為600—750MPa。（2）3/4浮式半軸3/4浮式半軸計(jì)算與半浮式類似，只是半軸的危險(xiǎn)斷面不同，危險(xiǎn)斷面位于半軸與輪轂相配表面的內(nèi)端。半軸和半軸齒輪一般采用漸開線花鍵連接，對(duì)花鍵應(yīng)進(jìn)行擠壓應(yīng)力和鍵齒切應(yīng)力驗(yàn)算。擠壓應(yīng)力不大于200MPa，切應(yīng)力不大于73MPa。（3）全浮式半軸圖全浮式半軸及受力簡圖全浮式半軸的計(jì)算載荷可按車輪附著力矩計(jì)算

40式中，G2為驅(qū)動(dòng)橋的最大靜載荷；為車輪滾動(dòng)半徑；為負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)；為附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取。半軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為:式中，為半軸扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力；d為半軸直徑。半軸的扭轉(zhuǎn)角為:式中，為扭轉(zhuǎn)角；為半軸長度；G為材料剪切彈性模量；為半軸斷面極慣性矩，。半軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力宜為500～700MPa，轉(zhuǎn)角宜為每米長度～?！“胼S材料過去汽車半軸大部分用含鉻的合金鋼40Cr、40CrMnMo、40CrMnSi、35CrMnSi、35CrMnTi等制造，近來我國采用新鋼種40MnB制造半軸，熱處理性能很好。40MnB經(jīng)高頻淬火，其靜強(qiáng)度超過40Cr，制造后經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的半軸，其扭轉(zhuǎn)屈服極限超過了800N/mm２。

41在中小噸位的汽車上已有不少采用40或45碳鋼制造的半軸。經(jīng)中頻淬火的中碳鋼半軸的表面強(qiáng)度及疲勞強(qiáng)度與40Cr等中碳合金鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的半軸不相上下，就用中頻淬火保證具有適當(dāng)?shù)挠不瘜樱瑫r(shí)硬化層本身強(qiáng)度較高，并且在表面上形成大殘余壓應(yīng)力，因此可大大提高半軸的靜扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度。本車設(shè)計(jì)中采用45鋼作為材料。4　橋殼及橋殼附件設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋殼的主要功用是支撐汽車質(zhì)量，并承受由車輪傳來的路面的反力和反力矩，并經(jīng)懸架傳給車架（或車身）；它又是主減速器、差速器、半軸的裝配基體。因此，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）在保證強(qiáng)度和剛度的前提下，盡量減小質(zhì)量以提高汽車行駛平順性； 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)部件和防止泥水浸入； 6）拆裝，調(diào)整，維修方便?！◎?qū)動(dòng)橋殼結(jié)構(gòu)方案選擇圖整體式橋殼

42a)可分為鑄造式、b)鋼板沖壓焊接式橋殼大體可分為三種形式：可分式、整體式、組合式。（1）可分式橋殼可分式橋殼由一個(gè)垂直接合面分為左右兩部分，兩部分通過螺栓聯(lián)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)簡單，制造工藝性好，主減速器支承剛度好。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，曾用于重型汽車上，現(xiàn)已較少使用。（2）整體式橋殼整體式橋殼的特點(diǎn)是整個(gè)橋殼是一根空心梁，橋殼和主減速器殼為兩體。它具有強(qiáng)度和剛度較大，主減速器拆裝、調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)。按制造工藝不同，整體式橋殼可分為鑄造式、鋼板沖壓焊接式和擴(kuò)張成形式三種。鑄造式橋殼的強(qiáng)度和剛度較大，但質(zhì)量大，加工面多，制造工藝復(fù)雜，主要用于中、重型貨車上。鋼板沖壓焊接式和擴(kuò)張成形式橋殼質(zhì)量小，材料利用率高，制造成本低，適于大量生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于轎車和中、小型貨車及部分重型貨車上。詳細(xì)D=W=G圖=紙：三二③1爸爸五四0六全套資料低拾10快起 （3）組合式橋殼

43組合式橋殼是將主減速器殼與部分橋殼鑄為一體，而后用無縫鋼管分別壓入殼體兩端，兩者間用塞焊或銷釘固定。它的優(yōu)點(diǎn)是從動(dòng)齒輪軸承的支承剛度較好，主減速器的裝配、調(diào)整比可分式橋殼方便，然而要求有較高的加工精度，常用于轎車、輕型貨車中。本車設(shè)計(jì)時(shí)綜合考慮各種因素及經(jīng)濟(jì)性要求，選擇了整體式的沖壓焊接式橋殼，它由鋼板彈簧座、通氣孔、后蓋、橋殼主件、加強(qiáng)圈、放油孔等部分焊接組成，橋殼主件都是經(jīng)過沖壓成形的?！◎?qū)動(dòng)橋殼強(qiáng)度計(jì)算橋殼好似一個(gè)橫梁，它的支點(diǎn)位于輪胎中心，載荷作用鋼板彈簧座上，一般貨車用雙胎以提高整體承載能力，雙胎的軸支點(diǎn)間距離按兩胎間距離進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于具有全浮式半軸的驅(qū)動(dòng)橋，強(qiáng)度計(jì)算的載荷工況與半軸強(qiáng)度計(jì)算的三種載荷工況相同。橋殼危險(xiǎn)斷面通常在鋼板彈簧座內(nèi)側(cè)附近，橋殼的輪轂軸承座根部也應(yīng)列為危險(xiǎn)斷面進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。 1）牽引力或制動(dòng)力最大時(shí)，橋殼鋼板彈簧座處危險(xiǎn)斷面的彎曲應(yīng)力δ和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力τ分別為：　　　　　　　　　式中，Mv為地面對(duì)車輪垂直反力在危險(xiǎn)斷面引起的垂直平面內(nèi)的彎矩，Mv=m2’G2b/2;b為輪胎中心平面到板簧座之間的橫向距離；為一側(cè)車輪上的牽引力或制動(dòng)力Fx2在水平面內(nèi)引起的彎矩，=Fx2b；TT為牽引或制動(dòng)時(shí)，上述危險(xiǎn)斷面所受轉(zhuǎn)矩，TT=Fx2rr；Wv、Wh、WT分別為危險(xiǎn)斷面垂直平面和水平面彎曲的抗彎截面系數(shù)及抗扭截面系數(shù)。2)當(dāng)側(cè)向力最大時(shí)，橋殼內(nèi)、外板簧座處斷面的彎曲應(yīng)力δi、δo分別為：

44式中，為車輪的滾動(dòng)半徑；為側(cè)滑時(shí)的附著系數(shù)。3)當(dāng)汽車通過不平路面時(shí)，危險(xiǎn)斷面的彎曲應(yīng)力為：式中，動(dòng)載系數(shù)k的選擇同于半軸計(jì)算。橋殼的許用彎曲應(yīng)力為300～500MPa，許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為150～400MPa?？慑戣T鐵橋殼取較小值，鋼板沖壓焊接橋殼取較大值?！◎?qū)動(dòng)橋殼的材料選擇目前國內(nèi)中、重型汽車多數(shù)采用整體鑄造式橋殼，材料多為球墨鑄鐵。鑄造橋殼的形狀和壁厚可根據(jù)設(shè)計(jì)需要變化，橋殼剛度大、強(qiáng)度高，且生產(chǎn)投資較小，換型改造比較方便，適合國內(nèi)的生產(chǎn)和使用情況。其主要缺點(diǎn)是輪距、鋼板彈簧中心距、輪轂軸承等的變化均需重新設(shè)計(jì)橋殼；產(chǎn)品廢品率較高；生產(chǎn)條件差，環(huán)境污染嚴(yán)重。國內(nèi)輕型車和國外大多數(shù)車型則采用沖壓焊接橋殼，常用材料16Mn。其產(chǎn)品變形靈活；質(zhì)量小，一般可降低10%~20%；廢品率低，生產(chǎn)效率高，適合大批量生產(chǎn)。結(jié)合本車的實(shí)際情況，考慮到我們采用的是整體擴(kuò)展成形焊接式車橋，所以選材時(shí)要考慮材料的延展性和焊接性，因此，選擇16Mn。

455　制動(dòng)器設(shè)計(jì)　概述汽車制動(dòng)系是汽車底盤上的一個(gè)重要系統(tǒng),它是制約汽車運(yùn)動(dòng)的裝置。而制動(dòng)器又是制動(dòng)系中直接作用制約汽車運(yùn)動(dòng)的一個(gè)關(guān)健裝置，是汽車上最重要的安全件。汽車的制動(dòng)性能直接影響汽車的行駛安全性。隨著公路業(yè)的迅速發(fā)展和車流密度的日益增大,人們對(duì)安全性、可靠性要求越來越高，為保證人身和車輛的安全,必須為汽車配備十分可靠的制動(dòng)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)制動(dòng)系時(shí)應(yīng)滿足如下主要要求：(1)具有足夠的制動(dòng)效能。包括行車制動(dòng)效能和駐車制動(dòng)效能。行車制動(dòng)效能是用一定的制動(dòng)初速度下或最大踏板力下的制動(dòng)減速度和制動(dòng)距離兩項(xiàng)指標(biāo)來評(píng)定。(2)工作可靠。汽車至少應(yīng)有行車制動(dòng)和駐車制動(dòng)兩套制動(dòng)裝置，且它們的制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)是各自獨(dú)立的。行車制動(dòng)裝置的制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)至少應(yīng)有兩套獨(dú)立的管路，當(dāng)其中一套失效時(shí)另一套應(yīng)保證汽車制動(dòng)效能不低于正常的30%；駐車制動(dòng)裝置應(yīng)采用工作可靠的機(jī)械式制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。(3)制動(dòng)效能的熱穩(wěn)定性好。汽車的高速制動(dòng)、短時(shí)間內(nèi)的頻繁重復(fù)制動(dòng)，尤其是下長破時(shí)的連續(xù)制動(dòng)，都會(huì)引起制動(dòng)器的溫升過快，此時(shí)，制動(dòng)摩擦副的摩擦系數(shù)會(huì)急劇減小，使制動(dòng)效能下降而發(fā)生熱衰退現(xiàn)象。提高摩擦材料的高溫摩擦穩(wěn)定性，增大制動(dòng)鼓、盤的熱容量，改善其散熱性或采用強(qiáng)制冷卻裝置，都是提高抗熱衰退的措施。(4)制動(dòng)效能的水穩(wěn)定性好。制動(dòng)器摩擦表面浸水后，會(huì)因水的潤滑作用使摩擦系數(shù)急劇減少而發(fā)生所謂的“水衰退”現(xiàn)象。一般規(guī)定在出水后反復(fù)制動(dòng)5~15次，即應(yīng)恢復(fù)其制動(dòng)效能。(5)應(yīng)防泥沙、污物等進(jìn)入制動(dòng)器工作表面，否則會(huì)使制動(dòng)效能降低并加速磨損。

46(1)操作方便性好，操作輕便、舒適，能減少疲勞。(2)制動(dòng)時(shí)的操作穩(wěn)定性好。即使任何速度制動(dòng)，汽車都不應(yīng)當(dāng)失去操作性和方向穩(wěn)定性。(3)作用滯后的時(shí)間要盡可能地短，包括從制動(dòng)踏板開始動(dòng)作至達(dá)到給定制動(dòng)效能水平所需的時(shí)間（制凍滯后時(shí)間）和從放開踏板至完全解除制動(dòng)的時(shí)間（解除制動(dòng)滯后時(shí)間）。(4)制動(dòng)時(shí)不應(yīng)產(chǎn)生震動(dòng)和噪音。(5)與懸架、轉(zhuǎn)向裝置不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，在車輪跳動(dòng)或汽車轉(zhuǎn)向時(shí)不會(huì)引起自行制動(dòng)。(6)制動(dòng)系中應(yīng)有音響或光信號(hào)等警報(bào)裝置以便能及時(shí)發(fā)現(xiàn)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)件的故障和功能失效；(7)制動(dòng)系的機(jī)件應(yīng)使用壽命長、制造成本低；(8)對(duì)摩擦材料的選擇也應(yīng)考慮到環(huán)保要求，應(yīng)力求減小制動(dòng)時(shí)飛散到大氣的有害于人體的石棉纖維,取而代之的是各種無石棉型材料。 　制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)方案分析制動(dòng)器主要有摩擦式，液力式，電磁式等幾種形式。電磁式制動(dòng)器雖有作用滯后小、易于連接且接頭可靠等優(yōu)點(diǎn)，但因成本高而只在一部分重型汽車上用來做車輪制動(dòng)器或緩速器。液力式制動(dòng)器只用作緩速器。目前廣泛使用的仍為摩擦式制動(dòng)器。鼓式制動(dòng)器鼓式制動(dòng)器分為領(lǐng)從蹄式、雙領(lǐng)蹄式、雙向雙領(lǐng)蹄式、雙從蹄式、單向增力式、雙向增力式等幾種。

47不同形式鼓式制動(dòng)器的主要區(qū)別有：①蹄片固定支點(diǎn)的數(shù)量和位置不同。②張開裝置的形式與數(shù)量不同。③制動(dòng)時(shí)兩塊蹄片之間有無相互作用。因蹄片的固定支點(diǎn)和張開力位置不同，使不同形式鼓式制動(dòng)器的領(lǐng)、從蹄數(shù)量有差別，并使制動(dòng)效能不同。制動(dòng)器在單位輸入壓力或力的作用下所輸出的力或力矩，稱為制動(dòng)器效能。在評(píng)比不同形式制動(dòng)器的效能時(shí)，常用一種稱為制動(dòng)器效能因數(shù)的無因次指標(biāo)。制動(dòng)器效能因數(shù)的定義為，在制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤的作用半徑只上所得到的摩擦力(Mp/R)與輸入力Fo之比，即K=Mp/FoR式中，K制動(dòng)器效能因數(shù)；Mp為制動(dòng)器輸出的制動(dòng)力矩。制動(dòng)器效能的穩(wěn)定性是指其效能因數(shù)K摩擦因數(shù)／的敏感性(dK／df)。使用中f隨溫度和水濕程度變化。要求制動(dòng)器的效能穩(wěn)定性好，即是其效能對(duì)f的變化敏感性較低。摩擦式制動(dòng)器按摩擦副結(jié)構(gòu)形式不同，可分為鼓式、盤式和帶式三種。在汽車制動(dòng)器中帶式制動(dòng)器曾僅用于某些汽車的中央制動(dòng)器，現(xiàn)在汽車已很少使用。在汽車制動(dòng)器中帶式制動(dòng)器曾僅用于某些汽車的中央制動(dòng)器，現(xiàn)在汽車已很少使用。領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器的每塊蹄片都有自己的固定點(diǎn)，而且兩固定支點(diǎn)位于兩蹄的同一端。張開裝置有兩種形式，第一種用凸輪或楔塊式張開裝置。其中，平衡凸塊和楔塊式張開裝置中的制動(dòng)凸輪和制動(dòng)楔塊是浮動(dòng)的，故能保證作用在兩蹄上的張開力相等。第二種用兩個(gè)活塞直徑相等的輪缸（液壓傳動(dòng)），可保證作用在兩蹄上的張開力相等。領(lǐng)叢蹄式制動(dòng)器的效能和效能穩(wěn)定性，在各式制動(dòng)器中居中游：前進(jìn)、倒退行駛的制動(dòng)效果不變；結(jié)構(gòu)簡單，成本低；便于附裝駐車制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；調(diào)整蹄片與制動(dòng)鼓之間的間隙工作容易。但領(lǐng)叢蹄式制動(dòng)器也有兩蹄片上的單位壓力不等（在兩蹄上摩擦襯片面積相同的條件下），故兩蹄片磨損不均勻，壽命不同的特點(diǎn)。此外，因只有一個(gè)輪缸，兩蹄必須在同一驅(qū)動(dòng)回路作用下工作。領(lǐng)叢蹄式制動(dòng)器得到廣泛的應(yīng)用，特別是轎車和輕型貨車、客車的后輪制動(dòng)器用得較多。綜合考慮，本車設(shè)計(jì)采用鼓式制動(dòng)器中的領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器。

48　制動(dòng)器主要參數(shù)的確定（1）制動(dòng)鼓內(nèi)徑D輸入力Fo一定時(shí)，制動(dòng)鼓內(nèi)徑越大，制動(dòng)力矩越大，且散熱能力也越強(qiáng)。但增大D受輪輞內(nèi)徑限制。制動(dòng)鼓與輪輞之間應(yīng)保持足夠的間隙，通常要求該間隙不小于20mm，否則不僅制動(dòng)鼓散熱條件太差，而且輪輞受熱后可能粘住內(nèi)胎或烤壞氣門嘴。制動(dòng)鼓應(yīng)有足夠的壁厚，用來保證有較大的剛度和熱容量，以減小制動(dòng)時(shí)的溫升。制動(dòng)鼓的直徑小，剛度就大，并有利于保證制動(dòng)鼓的加工精度。制動(dòng)鼓直徑與輪輞直徑之比D／Dr的范圍如下：轎車：D／Dr=～貨車：D／Dr=~制動(dòng)鼓內(nèi)徑尺寸應(yīng)參照專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ZBT24005—89《制動(dòng)鼓工作直徑及制動(dòng)蹄片寬度尺寸系列》選取。D=410mm。（2）摩擦襯片寬度b和包角β摩擦襯片寬度尺寸b的選取對(duì)摩擦襯片的使用壽命有影響。襯片寬度尺寸取窄些，則磨損速度快，襯片壽命短；若襯片寬度尺寸取寬些，則質(zhì)量大，不易加工，并且增加了成本。磨擦片寬度選取b＝75mm。試驗(yàn)表明，摩擦襯片包角β：90o～100o時(shí)，磨損最小，制動(dòng)鼓溫度最低，且制動(dòng)效能最高。β角減小雖然有利于散熱，但單位壓力過高將加速磨損。實(shí)際上包角兩端處單位壓力最小，因此過分延伸襯片的兩端以加大包角，對(duì)減小單位壓力的作用不大，而且將使制動(dòng)不平順，容易使制動(dòng)器發(fā)生自鎖。因此，包角一般不宜大于120o。

49選取摩擦襯片包角β＝100o制動(dòng)鼓半徑R=205mm確定后，襯片的摩擦面積為:Ap=Rβb＝。表襯片摩擦面積汽車類別汽車總質(zhì)量單個(gè)制動(dòng)器總的襯片摩擦面積Ap／cm2轎車~~100--200200--300貨車及客車~~~~~~120--200150--250(多為150--200)250--400300--650550--1000600--1500(多為600-1200)制動(dòng)器各蹄襯片總的摩擦面積∑Ap

50越大，制動(dòng)時(shí)所受單位面積的正壓力和能量負(fù)荷越小，從而磨損特性越好。根據(jù)國外統(tǒng)計(jì)資料分析，單個(gè)車輪鼓式制動(dòng)器的襯片面積隨汽車總質(zhì)量增大而增大。襯片寬度b較大可以減少磨損，但過大將不易保證與制動(dòng)鼓全面接觸。制動(dòng)襯片寬度尺寸系列見ZBT24005—89。（3）摩擦襯片起始角βo一般將襯片布置在制動(dòng)蹄的中央，即令β0=90o－θ／2=90o－100o／2=40o。有時(shí)為了適應(yīng)單位壓力的分布情況，將襯片相對(duì)于最大壓力點(diǎn)對(duì)稱布置，以改善磨損均勻性和制動(dòng)效能。（4）制動(dòng)器中心到張開力Fo作用線的距離e在保證輪缸或制動(dòng)凸輪能夠布置于制動(dòng)鼓內(nèi)的條件下，應(yīng)使距離e(圖8—7)盡可能大，以提高制動(dòng)效能。初步設(shè)計(jì)時(shí)可暫定e==×205=164mm左右。（5）制動(dòng)蹄支承點(diǎn)位置坐標(biāo)a和c應(yīng)在保證兩蹄支承端毛面不致互相干涉的條件下，使a盡可能大而c盡可能小。初步設(shè)計(jì)時(shí)，也可暫定a==×205=164mm左右?！≈苿?dòng)器的主要結(jié)構(gòu)元件（1）制動(dòng)鼓制動(dòng)鼓應(yīng)具有較高的剛性和大的熱容量，制動(dòng)時(shí)其溫升不應(yīng)超過極限值。制動(dòng)鼓的材料與摩擦襯片的材料相匹配，應(yīng)能保證具有高的摩擦系數(shù)并使工作表面磨損均勻。制動(dòng)鼓有鑄造的和組合式兩種。鑄造制動(dòng)鼓多選用灰鑄鐵，具有機(jī)械加工容易、耐磨、熱容量大的優(yōu)點(diǎn)。組合式制動(dòng)鼓的特點(diǎn)是質(zhì)量小，工作面耐磨，并有較高的摩擦因數(shù)。綜上所述，故選用鑄鐵制動(dòng)鼓，并且制動(dòng)鼓的外圓周部分鑄有肋，用來加強(qiáng)剛度和增加散熱效果。制動(dòng)鼓壁厚的選擇主要是從剛度和強(qiáng)度方面考慮。壁厚取大些也有助于增大熱容量，但實(shí)驗(yàn)表明，壁厚從11mm增至20mm，摩擦表面平均最高溫度變化并不大。一般鑄造制動(dòng)鼓的壁厚：轎車為

517～12mm，貨車為13～18mm。故取壁厚為12mm。組合式制動(dòng)鼓的圓柱部分可以用鑄鐵鑄出，腹板部分用鋼板沖壓成型；也可以在鋼板沖壓的制動(dòng)鼓內(nèi)側(cè)，鑲裝用離心澆鑄的合金鑄鐵件，組合構(gòu)成制動(dòng)鼓；或者主體用鋁合金鑄成，內(nèi)鑲一層珠光體組成的灰鑄鐵作為工作面。組合式制動(dòng)鼓的共同特點(diǎn)是質(zhì)量小，工作面耐磨，并有較高的摩擦因數(shù)。 （2）制動(dòng)蹄轎車和輕型貨車的制動(dòng)蹄廣泛采用T形型鋼輾壓或用鋼板焊接制成，重型貨車的制動(dòng)蹄則多用鑄鐵或鑄鋼鑄成。制動(dòng)蹄的斷面形狀和尺寸應(yīng)保證其剛度。制動(dòng)蹄和摩擦片可以鉚接，也可以粘接。粘接的優(yōu)點(diǎn)在于襯片更換前允許磨損的厚度較大，其缺點(diǎn)是工藝較復(fù)雜，且不易更換襯片。鉚接的噪聲較小。故選用鉚接。但小型汽車用鋼板制成的制動(dòng)蹄腹板上往往開一條或兩條徑向槽，使蹄的彎曲剛度小些，其目的是襯片磨損較為均勻，并減小制動(dòng)時(shí)的尖叫聲。重型汽車的制動(dòng)蹄斷面有工字形、山字形和Ⅱ字形幾種。制動(dòng)蹄腹板和翼緣的厚度，轎車為3—5mm，貨車約為5～8mm。為了提高效率，增加制動(dòng)蹄的使用壽命和減輕磨損，在中、重型貨車的鑄造制動(dòng)蹄靠近張開凸輪一端，設(shè)置有滾輪或者鑲裝有支持開凸輪的墊片。制動(dòng)蹄和摩擦片可以鉚接，也可以粘接。粘接的優(yōu)點(diǎn)在于襯片更換前允許磨損的厚度較大，其缺點(diǎn)是工藝較復(fù)雜，且不易更換襯片。鉚接的噪聲較小。 （３）制動(dòng)底板制動(dòng)底板是除制動(dòng)鼓外制動(dòng)器各零件的安裝基體，保證各安裝零件應(yīng)有足夠的剛度。故選用由鋼板沖壓成型的制動(dòng)底板并且有凹凸起伏的形狀。 （４）制動(dòng)輪缸采用活塞式制動(dòng)蹄張開結(jié)構(gòu)。輪缸的缸體由灰鑄鐵HT250制成。其缸筒為通孔，需鏜磨?；钊射X合金制成?；钊舛藟河袖撝频拈_槽頂塊，以支承插入槽中的制動(dòng)蹄腹板端部。輪缸的工作腔由靠在活塞內(nèi)端面處的橡膠皮碗密封。

52（5）制摩擦襯片1)　制動(dòng)摩擦材料應(yīng)具有高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，抗熱衰退性能好，不能在溫度升到某一數(shù)值后摩擦系數(shù)突然急劇下降；2)　材料的耐磨性能好，不僅摩擦襯片(塊)應(yīng)有足夠的使用壽命，而且對(duì)偶摩擦副的磨耗也要求盡可能小。盤式制動(dòng)器的摩擦襯塊硬度過高，制動(dòng)盤磨損嚴(yán)重，所以這樣的襯塊并不可取。通常要求制動(dòng)盤的磨耗不大于襯塊的1／10　。3)　要有盡可能小的壓縮率和膨脹率?？s變形太大影響制動(dòng)主缸的排量和踏板壓行程，降低制動(dòng)靈敏度。熱膨脹率過大，摩擦襯塊和制動(dòng)盤要產(chǎn)生拖磨，尤其對(duì)鼓式制動(dòng)器襯片受熱膨脹消除間隙后，可能產(chǎn)生咬死現(xiàn)象。4)　制動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生噪聲和不良?xì)馕?，?yīng)盡量采用少污染和對(duì)人體無害的摩擦材料。5)　有較高的耐擠壓強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度，以及足夠的抗剪切能力。6)　擦襯塊的熱傳導(dǎo)率應(yīng)控制在一定范圍。要求摩擦襯塊在300℃加熱板上作用30min后，背板的溫度不超過190℃。防止防塵罩、密封圈過早老化和制動(dòng)液溫度迅速升高。以前制動(dòng)器摩擦襯片使用的是由增強(qiáng)材料(石棉及其它纖維)、粘結(jié)劑、摩擦性能調(diào)節(jié)劑組成的石棉摩阻材料。它有制造容易、成本低、不易刮傷對(duì)偶等優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樗钟心蜔嵝阅懿?，隨著溫度升高而摩擦因數(shù)降低、磨耗增高和對(duì)環(huán)境有污染，特別是石棉能致癌，所以已逐漸遭受淘汰。由金屬纖維、粘結(jié)劑和摩擦性能調(diào)節(jié)劑組成的半金屬摩阻材料，具有較高的耐熱性和耐磨性，特別是因?yàn)闆]有石棉粉塵公害，近來得到廣泛的應(yīng)用。粉末冶金無機(jī)質(zhì)金屬摩阻材料，雖然具有耐熱性好、摩擦性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但因?yàn)樗闹圃旃に噺?fù)雜、成本高、容易產(chǎn)生噪聲和刮傷等缺點(diǎn)，目前應(yīng)用并不廣泛，僅用于重型貨車上。

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55謝辭經(jīng)過三個(gè)多月的努力，在彭老師細(xì)心的指導(dǎo)下，我終于完成了我的任務(wù)，也給我的大學(xué)劃上一個(gè)圓滿的句號(hào)，更為即將踏上的旅程劃出一道新的起跑線。畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的是要我們把四年來學(xué)到的知識(shí)融匯貫通，緊密聯(lián)系在一起。只有做到這些，才能夠真正地層掌握住這些知識(shí)。只有這樣，才能夠合格地走上工作崗位。同時(shí)通過這次設(shè)計(jì)也可以檢驗(yàn)自已的學(xué)習(xí)成果。畢業(yè)設(shè)計(jì)給我最大的收獲是做設(shè)計(jì)要嚴(yán)謹(jǐn)和耐心。機(jī)械設(shè)計(jì)做的是毫米級(jí)別的工作，即使是平常的那些小錯(cuò)誤都可能在實(shí)際工程、生產(chǎn)中造成嚴(yán)重的事故，導(dǎo)致失之毫里、差之千里的結(jié)果，大部分的尺寸、形狀、結(jié)構(gòu)都有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，不能憑著感覺做設(shè)計(jì)，那樣是靠不住的，所以一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度是作為一個(gè)設(shè)計(jì)者所必須的；其次，做設(shè)計(jì)要經(jīng)常性地更正數(shù)據(jù)、換結(jié)構(gòu)、選方案，這些都是非常需要時(shí)間和精力的，而且有時(shí)候是繁瑣的，這也同樣要求我們要有很好的耐心，否則，容易煩躁，無法做出好的成果。通過真誠的合作，我們小組順利完成了整輛2噸貨車的設(shè)計(jì)。其中我主要負(fù)責(zé)后橋總成的設(shè)計(jì)，后橋是整個(gè)汽車的驅(qū)動(dòng)橋，對(duì)汽車的性能起著至關(guān)重要的作用。由于經(jīng)驗(yàn)不足，錯(cuò)誤在所難免，還望各位老師和同學(xué)批評(píng)指正，指出其中的問題，以便我能及時(shí)改正，幫助我的成長，避免以后走上工作崗位后再犯同樣的錯(cuò)誤。

56附錄1英文原文