ZQ1080商用车驱动桥、后悬架设计-方案论证报告.doc

1、 机电工程学院毕业设计方案论证报告设计题目: ZQ1080型商用车驱动桥、后悬架设计 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 20xx 年 5 月 20 日目录1.驱动桥和后悬架发展趋势分析12.驱动桥设计方案的论证及选择1 2.1驱动桥的概述1 2.2驱动桥的类型及选择13.主减速器设计方案的论证及选择2 3.1主减速器的概述2 3.2主减速器的结构类型 24.差速器的方案论证及选择 35.半轴设计的方案论证及选择 36.桥壳设计的方案论证及选择 47.后悬架设计的方案论证及选择 4论证结果4参考资料5 1.驱动桥和后悬架发展趋势分析 随着我国道路条件的改善及服务业对车辆的性能要求的变

2、化汽车的驱动桥技术已经表现出向单级化发展的趋势。单级驱动桥主要有主减速器和一级减速。桥包尺寸较大，与地面距离小，与双级桥相比，其通过性不好，广泛应用在公路运输车辆上。双级桥包括主减速器、轮边减速器，构成二级减速。因为是二级减速，主减速器减速的速比小，主减速器的总成较小，桥包相比单级桥减小，所以离地间隙加大，通过性好。双级桥总成广泛用于公路运输，及工矿、石油、野外作业、林业和部队等方面。单级减速驱动桥的长处在于单级减速驱动桥为驱动桥中构成最简单的一种其制造工艺简单，成本低廉，是驱动桥的基本类型，广泛应用于重型汽车上。汽车发动机越来越趋向于低速大转矩，驱使着驱动桥的传动比向小速比发展。随着道路状况

3、的改良，尤其是高速公路的迅速发展对汽车的通过性的要求变低，因此，汽车无需像过去一样通过采用复杂的结构来提高通过性。相比于带轮边减速器的驱动桥，由于产品结构简单化，单级减速驱动桥的机械传动效率升高，易磨损部件变少，可靠性变高。单级桥产品的优点为单级桥的发展开拓了广阔的前景。从产品设计的方向看。重型车在其主减速比小于6的情况下，应尽可能使用单级减速驱动桥。基于对汽车的操纵稳定性和行驶平顺性能的要求，拥有智能、安全及清洁的环保智能型悬架将成为以后悬架市场的发展趋势。2.驱动桥设计方案的论证及选择 2.1 驱动桥的概述 驱动桥位于传动系的最后，其基本功能首先是减速增扭，改变转矩传递的方向，使由传动轴或

4、者直接由变速器传来的转矩增大，并将转矩适当地分配给左、右驱动轮；其次，驱动桥需要承担作用在路面和车架之间的铅垂力、纵向力及横向力，还有制动力矩和反作用力矩等 设计驱动桥时需要满足以下基本要求： （1）选择恰当的主减速比，来保证汽车在所给定的条件下拥有最好的动力性及燃油经济性。 （2）外廓尺寸小，确保汽车拥有充足的离地间隙，来满足通过性的需求。 （3）齿轮以及其它传动部件工作稳定，噪声小。 （4）在不同的载荷和转速工况下拥有较高的传动效率。 （5）拥有足够的强度、刚度，来承担和传递作用在路面和车架或车身之间的各种力及力矩；基于这种条件，应尽量减小质量，特别是簧下质量，降低由于不平路面而带来的冲击

5、载荷，使汽车的平顺性提高。 （6）和悬架导向机构的运动相协调。 （7）结构简便，工艺性好，制造方便，维修、调整简便。 2.2 驱动桥的类型及选择 驱动桥有断开式和非断开式两种。驱动轮使用独立悬架时，应使用断开式驱动桥；驱动轮使用非独立悬架时，则使用非断开式驱动桥。普通非断开式驱动桥基于结构简便、造价低、工作牢靠，广泛用于各种载货汽车、客车及公共汽车上，在许多的越野汽车及部分轿车上也使用此种结构。虽然它们的具体结构、尤其是桥壳结构都不相同，但有一个一样特点，即桥壳为一根在左右驱动车轮上支承着的刚性空心梁，齿轮和半轴等传动件安置于其中。此时，整个驱动桥、驱动车轮和一部分传动轴都属于簧下质量，它的一

6、个缺点是汽车簧下质量较大。如图1所示:图1 非断开式驱动桥断开式驱动桥相比于非断开式驱动桥，其明显特点是前者无连接左右驱动轮的刚性的整体外壳。断开式驱动桥桥壳为分段的，且相互之间可以做相对运动，因此这种桥称为断开式的。其次，它总是与独立悬架相匹配，因此又称之为独立悬架驱动桥。这种桥的中间，主减速器和差速器为悬置于车架横粱或车厢底板上。主减速器、传动轴和差速器以及部分驱动轮传动装置的质量都是簧上质量。两侧的驱动车轮因为采用独立悬架，所以可以相互之间相对于车架做上下摆动，对应地需要要求驱动车轮的传动装置和其外壳或套管作相对应的摆动。由于这次所设计的为中型商用车，基于非断开式驱动桥基于结构简便、造价

7、低、工作牢靠，故采用非断开式驱动桥。3.主减速器设计方案的论证及选择 3.1 主减速器的概述 主减速器为汽车传动系中减速增扭的主要部件，它是由少齿数锥齿轮带动多齿数锥齿轮。就发动机纵置的汽车来说，其主减速器基于锥齿轮传动来改变动力方向。由于汽车在不同道路上行驶时，要求驱动轮上必须拥有一定的驱动力矩和转速，在动力朝左右驱动轮分流的差速器之前安装一个主减速器，就可使主减速器之前的传动部件所传递的扭矩变小，从而可让其尺寸和质量变小、操纵省力。 3.2 主减速器的结构类型主减速器的结构类型主要是依据齿轮类型、主动齿轮和从动齿轮的布置方法及减速方式的不同而有差别。按齿轮副结构类型分为：双曲面齿轮式传动、

8、螺旋锥齿轮式传动、蜗杆蜗轮式传动和圆柱齿轮式传动等形式。对于发动机横置的汽车驱动桥，主减速器常常选用简单的斜齿圆柱齿轮；对于发动机纵置的汽车驱动桥，主减速器常常选用圆锥齿轮式传动或者准双曲面齿轮式传动。根据参加减速传动的齿轮副数分为：单级式主减速器、双级式主减速器等。双级式主减速器适用于传动比较大的中、重型汽车上，如果其第二级减速器齿轮有两副而且分置于两侧车轮旁边，就称之为轮边减速器。单级式主减速器广泛用于轿车和普通轻、中型载货汽车。由于本次所设计的商务车为中型商用车，故采用双曲面齿轮式的单级式主减速器。4.差速器的方案论证及选择由汽车行驶运动学的规定和实际中的车轮，道路及它们相互之间的关系显

9、示：汽车在行驶的过程中，左右车轮在同样时间内所行过的路程是不一样的，左右两轮胎内的气压不相等、轮胎表面磨损不均匀、两车轮上所受力不均而导致车轮滚动半径不同；左右两车轮触及的路面状况不同，行使阻力不同等。这样，若驱动桥的左、右车轮刚性相连，那么不管转弯行驶还是直线行驶，都会导致车轮在路面上滑移或滑转，一方面会增加轮胎磨损、功率及燃料消耗，另一方面会让转向加重，操纵稳定性及通过性变坏。因此，在驱动桥的左右车轮之间都安装有轮间差速器。汽车上普遍选用的差速器是对称锥齿轮式差速器，具有结构简便、质量轻等优点。它包括摩擦片式、普通锥齿轮式和强制锁止式差速器这几种类型。普通锥齿轮式差速器的优点为：结构紧凑、

10、工作稳定牢靠，普遍应用于普通使用条件下的汽车驱动桥中；摩擦片式差速器的优点是：结构紧凑简单、工作稳定、能显著增加汽车的通过性；强制锁止式差速器的优点是：在对称式锥齿轮差速器上安装有差速锁，当一边驱动轮发生轮滑转时，能通过差速锁让差速器无法起到差速作用，差速锁一般应用于军用汽车上。由于本次所设计中型商用车为一般路况下行驶的商务车，故应选普通锥齿轮式差速器。5.半轴设计的方案论证及选择普通非断开式驱动桥的半轴，由其外端的支承型式或受力情况的不同可分成半浮式、3/4浮式和全浮式三种。半浮式半轴通过接近外端的轴颈直接支承在位于桥壳外端的内孔中的轴承上，而端部则通过拥有锥面的轴颈及键和车轮轮毂相固定。半

11、浮式半轴受到的载荷复杂，但它拥有结构紧凑简便、质量轻、造价便宜等优点。用于质量较小、承载能力不大的轿车或轻型载货汽车。3/4浮式半轴的特点为：半轴外端只有一个轴承并安装于半轴套管的端部，并直接支承着车轮轮毂，半轴则通过其端部与轮毂相固定。这种半轴除了受到全部转矩外，还受到一部分弯矩，后者的比例大小取决于轴承的结构类型及其支承刚度、半轴的刚度等多种因素。由于侧向力而引起的弯矩让轴承有歪斜的倾向，这将极大程度地减少轴承的寿命。可用在轿车及轻型载货汽车，但还未推广。全浮式半轴的外端和轮毂相连，而轮毂又依靠一对轴承支承在桥壳的半轴套管上。拥有全浮式半轴的驱动桥有较复杂的外端结构，需选用有复杂形状且尺寸

12、和质量都较大的轮毂，制造成本昂贵，故轿车及其它小型汽车一般不选用这种结构。但因为其工作牢靠，所以广泛用在各类轻型的汽车上。考虑到制造成本、结构简单、质量小且商务车承载能力要求不高，故采用半浮式半轴。6.桥壳设计的方案论证及选择驱动桥桥壳为汽车的主要零件之一，非断开式驱动桥的桥壳有支承汽车载荷的作用，并把载荷传递给车轮作用于驱动车轮上的牵引力、侧向力、制动力和铅垂力同样通过桥壳传递到悬架及车架或车厢上。故桥壳不仅是承载件还是传力件，而且它还是主减速器、差速器和驱动车轮传动装置的外壳。驱动桥桥壳有整体式、可分式和组合式三种形式。整体式桥壳的优点是：强度、刚度大主减速器拆装、调整方便等优点，广泛应用

13、于乘用车和总质量较小的商用车上。可分式桥壳的特点是结构简便，主减速器承载刚度好，制造工艺性能好，但拆装、调整、维修不便，现已很少使用。组合式桥壳的特点是：从动齿轮轴承承载刚度好，主减速器的装配、调整简便，但加工精度要求较高，往往用于乘用车和总质量较小的商务车上。综合考虑各种因素本次设计选用整体式桥壳。7.后悬架设计的方案论证及选择悬架可分成非独立悬架和独立悬架两类。非独立悬架的结构特点为：左、右车轮通过一根整体轴相连，再通过悬架与车架（或车身）相连；独立悬架的结构特点是：左、右车轮经过各自的悬架与车架（或车身）相连。用纵置钢板弹簧即为弹性元件又为导向装置的非独立悬架，其主要优点是：结构简便，制

14、造简单，维修便利，工作可靠。缺点是：因整车布置上的限制，钢板弹簧的长度不够（特别是前悬架），让其刚度较大因此汽车平顺性差；簧下质量大；行驶在不平路面上时，左、右车轮相互影响，从而让车轴（桥）和车身倾斜；当两边车轮不同步跳动时，车轮会左、右摇摆让前轮会产生摆振；前轮跳动时，悬架容易转向传动机构从而发生运动干涉。这种悬架常用在总质量大些的商务车前、后悬架和一些乘用车的后悬架上。非独立悬架广泛适用于货车、大客车的前、后悬架和一些轿车的后悬架。独立悬架的优点为：簧下质量小，悬架紧凑，弹性元件只承受铅垂力，因此可以使用刚度小的弹簧，让车身振动频率减小，使汽车的行驶平顺性改善；因为采用断开式车轴，所以可降低发动机的位置高度，让整车的质心高度降低，使汽车的行驶稳定性改善；左、右车轮各自独立的运动相互不影响，能减小车身的倾斜和振动，而且在起伏的路面上可得到良好的地面附着能力；独立悬架普遍用于轿车和部分轻型货车、客车及越野车。根据本次所设计的车型选取非独立悬架为该车的悬架类型。论证结果 综合以上各种因素，本次所设计的ZQ10