ZQ1080商用车驱动桥、后悬架设计.doc

1、 机电工程学院毕业设计说明书 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 25 日目录1 绪论12 驱动桥总体方案的布置2 2.1 驱动桥的设计要求2 2.2 驱动桥的结构方案23 驱动桥各组成的设计3 3.1 主减速器的设计3 3.2 差速器的设计11 3.3 半轴的设计13 3.4 驱动桥壳的设计154 后悬架设计16 4.1 后悬架结构形式的选择16 4.2 后悬架主要参数的确定17 4.3弹性元件的计算18设计总结24参 考 文 献25 致谢26 1 绪论 本次课题主要针对ZQ1080型商用车驱动桥、后悬架来进行

2、设计，而本说明书则是对驱动桥、后悬架以及其主要零部件的结构和设计计算作具体介绍。汽车驱动桥是一种通过主减速器、差速器、半轴等把发动机传递过来的转矩传到驱动车轮的中间装置，它位于传动系末端，有减速增扭的作用，对于发动机纵置的汽车而言，它还可以通过主减速器圆锥齿轮副来改变力矩的传递方向；通过差速器实现两侧车轮的差速作用，保证内外侧车轮以不同的转速转向；通过桥壳和车轮实现承载及传力作用。其次，路面和车架之间的作用力及其力矩作用于驱动桥上，主减速器是驱动桥的组成之一，它主要起减速增扭作用；差速器为其主要组成之一，它主要向两轴分配不同扭矩，确保两输出轴能够以不一样的角速度转动；另外，半轴、桥壳也是其不可

3、分割的一部分，分别有传递转矩和支撑的作用。 对于8.0T级后驱动桥的商用汽车来说，需要传递的转矩比乘用车和客车，以及轻型商用车都要大很多，从而能够用较低的成本运输较多的货物，因此选用功率较大的发动机，这就需要对传动系统有很高的要求，而驱动桥在传动系统中有着很大的作用，设计新型驱动桥对于现在的汽车来说显得越来越重要，而且其影响因素也在改变。，燃油经济性问题越来越突出，许多公司都在致力于更加节油的汽车的研发上，对于乘用车和货车来说，这次变革均是一个提升自身竞争力的机遇；的重，承受着各种各样的作用力；除了驱动桥自身所具有的一些作用外，它对汽车其他方面也起着不可或缺的作用或者影响，比如对汽车一些性能（

4、可靠性、耐用性、平顺性、灵活性、经济性等等）的影响，因此，它的设计参数及结构也是决定汽车这些重要性能好坏的重要因素之一，所以驱动桥对汽车来说是其重要部分之一，也是改善汽车性能的有效措施之一。总之，一种设计新型的驱动桥的趋势油然而生,并且,学习这个设计过程不仅是对我们以前所学知识的检验与巩固,更是对我们设计能力的加强。悬 架 是 现 代 汽 车 的 重 要 组 成 之 一 ，它 把 车 架 和车桥（或车轮）弹性的连接起来。其 功 用 是 ： 把 路 面 作 用 于 车 轮 上 的 垂 直 反 力 、 纵 向 力 和 及 其 力 矩 都 要 传 递 到车 架 （或承 载 式 车 身 ） 上 ， 缓

5、 和 路 面 车 架 （ 或 车 载 式 车 身 ） 侧 向 反 力 的 冲 击 载 荷 ， 衰 减由此引 起 的 振 动 ； 保 证 车 轮 在 不 平 路 面 和 载 荷 变 化 时 有 理 想 的运 动 特 性 ，保证汽车的操纵 稳 定 性 ， 保 证 汽 车 的 行 驶 平 顺 性 ， 使 汽 车 具 有 高 速 行 驶 的 能 力 。 因 此 对 悬 架 进行设计 和 强 度 计 算 是 提 高 商 用 车 性 能 的 重 要 途 径 之 一 。本课题所设计的商用车最高车速为V=90km/h,发动机最大功率为（2800r/min）91kW，最大扭矩为（13001500r/min）34

6、5 n.m。本课题的设计思路可分为如下几方面：第一，选取初始方案，ZQ1080型商务车属于中型货车，采用后轮驱动，因此设计的驱动桥及后悬架的结构类型需符合中型货车的结构要求；第二，选用各部件的结构类型；第三，选取各部件的详细参数，设计其主要尺寸。本次设计的ZQ1080型商务车使用条件一般，车速不高，要求有较为一般的行驶平顺性和舒适性，是实用性高且物美价廉的车型。基于这几方面的需求，下面即为设计过程。2 驱动桥总体方案的布置2.1 驱动桥的设计要求具 有 完 整 桥 壳 的 非 断 开 式 驱 动 桥 的 桥 壳 是 一 根 支 承 在 左 右 驱 动 车 轮 上 的 刚 性 空心梁 ， 主 减

7、 速 器 、 差 速 器 和 半 轴 等 所 有 传 动 件 都 装 在 其 中 。 而 驱 动 桥 位 于 传 动 系 的 终 端 ， 其 主 要 功 能 是 减 速 增 扭 ， 并 把 动 力 恰 当 地 分 配 给 左 、 右 驱 动 轮 ，此 外 还 承 担 作 用 在 路 面 和 车 架 之 间 的 垂 直 力 及 横 向 力 。 主 减 速 器 、 差 速 器 、 车 轮 传 动 装 置 和 驱 动 桥 壳 等 共 同 构 成 了 驱 动 桥 。 设计驱动桥时应该满足以下的几点基本要求： （1）具有合适的主传动比，以确保汽车有最好的动力和经济性能； （2）内部齿轮工作稳定，噪声和振

8、动小； （3）齿轮传动装置的传动效率高； （4）拥有合适的最小离地间隙，增加通过性； （5）和悬架导向机构不会产生运动干涉; （6）刚度和强度适当，来承担和传递作用在路面和车架之间的各种力及力矩； （7）质量小，平顺性高。 （8）调整、拆装便洁，成本低廉。 2.2 驱动桥的结构方案 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的特点为：布置方便，结构紧凑且简单，材料利用率高，方便检修，造价低，在货车应用较广上。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

9、着的刚性空心梁，齿轮和半轴等传动件安置于其中。其结构如图1所示。 断 开 式 驱 动 桥 结 构 比 较 复 杂 ， 成 本 也 较 高 。 但 是 它 们 与 独 立 悬 架 结 合起来，对 改 善 汽 车 的 平 顺 性 、 操 纵 稳 定 性 和 通 过 性 较 有 利 ，所 以 在 轿 车 和 要 求 高 通 过性的越野 汽 车 上 应 用 相 当 广 泛 。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。因为独

10、立悬架应用于两侧的驱动车轮上，所以相对与车架他们之间可以做上下摆动，相对应的摆动对应的能发生在驱动车轮的传动装置和其外壳或套管上。 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、造价低、工作牢靠，故采用非断开式驱动桥。3 驱动桥各组成的设计3.1 主减速器的设计3.1.1 主减速器的结构形式递的方向是对于发动机纵置的汽车而言的主减速器的一个功用。因为当汽车在不同的道路,要求驱动轮必须有一个特定的驱动转矩和转速,在驱动轮的力量分流微分在安装主减速机之前,可以使主减速器传动部件之前传输扭矩小,从而使其规模较小的尺寸和质量,容易操作。以下几点基本要求可作为主减速器设计的基本参考： （

11、a)汽车的最佳的动力性和燃料经济性是选择主减速比的前提条件。 (b)外型尺寸要小，保证有必要的离地间隙；齿轮其它传动件工作平稳，噪音小。 （c)在各种转速和载荷下具有高的传动效率；与悬架导向机构与动协调。(d)强度足够、刚度满足要求，质量小，汽车平顺性好。 (e)结构紧凑，工作可靠，成本低廉，拆装、调整方便。对于不同的汽车，不同的使用条件，有不同的主减速器与之相匹配，如图1所示。图1 主减速器结构形式单级主减速器常由一对圆锥齿轮副组成。这种主减速器结构较简单，质量小，成本低，使用方便。但是主传动比不能太大，一般不大于7.0。从动齿轮直径随主减速器传动比的变化而变化，因此，不能过分地增加传动比，

12、另一方面，大传动比对应大尺寸桥壳和小离地间隙，对汽车的通过性有不好的影响，故此，一般，轻中型货车上采用单级主减速器。 双级主减速器的不同方面有：它有两对啮合副,可以保证间隙从地面同样的情况可以获得较大的传动比,传动比一般在7 - 12;但是其尺寸和质量较大，成本高，传动效率较低。双级主减速器主要用于中、重型货车、越野车和大客车上。本次设计的ZQ1080型商用货车，其总质量有8吨，且考虑成本低廉，故采用单级主减速器。主减速器主要由以下集中类型，他们的特点如下所述。（1）弧齿锥齿轮（2）双曲面锥齿轮 准双曲面锥齿轮传动的特点是主要的,驱动齿轮轴垂直的但不相交,和主动齿轮轴相对于从动齿轮轴偏距E,向

13、上或向下偏移。与弧齿锥齿轮相比,准双曲面锥齿轮的优势:当准双曲面齿轮和螺旋伞齿轮规模同时,准双曲面齿轮传动具有较大传动比;相同时,传动比时,从动齿轮尺寸双曲面要比相应的弧齿锥齿轮传动装置有一个更大的直径和高强度齿轮的牙齿和更大的驱动齿轮轴和轴承刚度;与此同时,比一定时,传动装置的大小相双曲面从动齿轮小于相应的弧齿锥齿轮的大小,可以获得更大的差距从地面;此外,由于偏移的存在,不仅使准双曲面齿轮存在使用过程中弧齿锥齿轮沿深度方向相同的横向滑动,和垂直滑动方向的牙齿,这可以提高磨齿过程中,使其具有更高的运行稳定性,双曲面传动装置的传动螺旋角较大,与此同时,啮合的牙齿,重合度大,可以提高传输稳定,可使

14、齿轮弯曲强度提高约30%。一般来说,当主减速器比率大于4.5和轮廓大小是有限的,准双曲面齿轮传动更合理;当比小于2.0时,弧齿锥齿轮的选择更加合理,因为后者有更大的差异可用空间;媒介传动比,可以使用两种齿轮传动。（3）圆柱齿轮圆柱齿轮传动一般不用于后轮驱动的中型货车上，它一般常出现在有双级主减速器德的驱动桥中，而且它常采用斜齿轮作为其轮齿的齿形。（4）蜗轮蜗杆，以下优点：结构简单且紧凑，制造简单，传动比大，工艺性好；工作非常平稳，无噪声；便于汽车的总体布置及贯通式多桥驱动布置；可以传递较大的载荷，使用寿命较长，易检修。其主要缺点是造价昂贵，浪费材料；此外，传动效率较低。此种类型的传动主要用于重

15、型汽车，不适合大批量生产。本次设计的ZQ1080型商用货车采用双曲面锥齿轮。3.1.2 主减速器基本参数的选择与计算1 主减速传动比的确定 在给定发动机最高功率及最高功率时的转速时，主减速比应能满足汽车行驶时的最高车速的要求。 =0.377=0.377=5.82式中：车轮滚动半径；发动机最高转速； 最高车速；最高档传动比2 主减速器齿轮计算载荷的确定(1)根据发动机最大转矩和最低档传动比确定： 式中：发动机最大转矩； 动载系数，对于性能系数=0的汽车=1；k液力变矩器变矩系数； 分动器传动比； 传动系上述传动部分的传动效率； 该汽车的驱动桥数目； (2)根据驱动轮打滑确定： 式中：汽车满载时水平地面所承受一个驱动桥的最大负荷；