摘要
驱动桥是构成汽车的四大总成之一，一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳等组成，它位于传动系末端，其基本作用是增矩、降速，承受作用于路面和车架或车身之间的力。它的性能好坏直接影响整车性能，而对于载重汽车显得尤为重要，采用传动效率高的单级减速驱动桥已经成为未来载重汽车的发展方向。
本文参照传统驱动桥的设计方法进行了载重汽车驱动桥的设计本次设计首先对驱动桥的特点进行了说明，根据给定的数据确定汽车总体参数，再确定主减速器、差速器、半轴和桥壳的结构类型及参数，并对其强度进行校核。数据确定后，利用AUTOCAD 建立二维图，再用CATIA软件建立三维模型，最后用CAITA中的分析模块对驱动桥壳进行有限元分析。
关键词：驱动桥；CAD；CATIA；有限元分析
Abstract
Drivie axle is one of the four parts of a car, it is generally constituted by the main gear box, the differential device, the wheel transmission device and the driving axle shell and so on it is at the end of the powertrain.Its basic function is increasing the torque and reducing speed and bearing the force between the road and the frame or body.Its performance will have a direct impact on automobile performance,and it is particularly important for the truck. Using single stage and high transmission efficiency of the drive axle has become the development direction of the future trucks.
This article referred to the traditional driving axle's design method to carry on the truck driving axle's design.In this design,first part is the introduction of the characteristics of the drive axle,according to the given date to calculate the parameters of the automobile,then confirm the structure types and parameters of the Main reducer, differential mechanism,half shaft and axle housing,then check the strength and life of them.After confirming the parameters, using AUTOCAD to establish 2 dimensional model,then using CATIA establish 3 dimensional model. Finally using the analysis module in CATIA to finite element analysis for the axle housing.
Key words: drive axle;CAD;CATIA;finite element analysis
目录
1 绪论 (1)
1.1驱动桥简介 (1)
1.2国内外研究现状 (2)
1.3驱动桥设计要求 (2)
2驱动桥设计 (4)
2.1主减速器设计 (5)
2.1.1 主减速器的结构形式 (5)
2.1.2 主减速器基本参数选择与计算载荷的确定 (7)
2.1.3 小结 (17)
2.2差速器设计 (17)
2.2.1 对称锥齿轮式差速器工作原理 (17)
2.2.2 对称式圆锥行星齿轮差速器的结构 (18)
2.2.3 对称式圆锥行星齿轮差速器的设计 (18)
2.2.4 小结 (23)
2.3驱动半轴的设计 (23)
2.3.1 结构形式分析 (23)
2.3.2 全浮式半轴的结构设计 (24)
2.3.3全浮式半轴的强度计算 (25)
2.3.4 半轴的结构设计及材料与热处理 (25)
2.3.5 半轴花键的强度计算 (26)
2.4驱动桥壳的设计 (27)
2.4.1 整体式桥壳的结构 (27)
2.4.2 桥壳的受力分析与强度计算 (28)
2.4.3小结 (29)
3 CATIA三维建模 (30)
3.1CATIA软件介绍 (30)
3.2主减速器建模 (31)
3.2.1 主动锥齿轮三维建模 (31)
3.2.2 主减速器壳三维建模 (34)
3.2.3轴承三维建模 (34)
3.3差速器建模 (35)
3.3.1 齿轮的三维建模 (35)
3.3.2半轴齿轮的建模 (36)
3.3.3 从动齿轮建模 (36)
3.4半轴三维建模 (38)
3.5驱动桥壳三维建模 (38)
3.6轮胎三维建模 (39)
3.7主减速器及行星齿轮建模 (40)
3.8驱动桥三维建模 (40)
4 驱动桥壳的有限元分析 (41)
4.1驱动桥壳的约束及受力分析 (41)
4.2计算方法的局限性 (41)
4.3驱动桥壳的静强度分析 (41)
4.3.1静强度分析 (41)
4.3.2 结果分析 (43)
4.4小结 (44)
结论 (45)
致谢 (46)
参考文献 (47)
附录A (48)
附录B (55)
1 绪论
1.1 驱动桥简介
汽车驱动桥处于汽车传动系的末端，主要由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳组成。其基本功用是将万向传动装置传来的发动机转矩通过主减速器、差速器、半轴等传到驱动车轮，实现降低转速、增大转矩；通过主减速器圆锥齿轮副改变转矩的传递方向；通过差速器实现两侧车轮差速作用，保证内、外侧车轮以不同转速转向[]1。
驱动桥的类型有断开式驱动桥和非断开式驱动桥两种。驱动车轮采用独立悬架时，应选用断开式驱动桥；驱动车轮采用非独立悬架时，则应选用非断开式驱动桥。
汽车传动系的总任务是传递发动机的动力，使之适应于汽车行驶的需要。在一般汽车的机械式传动中，有了变速器(有时还有副变速器和分动器)还不能完全解决发动机特性和行驶要求间的矛盾和结构布置上的问题。首先因为绝大多数的发动机在汽车上是纵向安置的，为使其转矩能传给左右驱动车轮，必须由驱动桥的主减速器来改变转矩的传递方向，同时还得由驱动桥的差速器来解决左右驱动车轮间的转矩分配问题和差速问题。其次是因为变速器的主要任务仅在于通过选择适当的档位数及各档传动比，以使内燃机的转速一转矩特性能适应汽车在各种行驶阻力下对动力性与经济性的要求，而驱动桥主减速器(有时还有轮边减速器)的功用则在于当变速器处于最高档位(通常为直接档，有时还有超速档)时，使汽车有足够的牵引力、适当的最高车速和良好的燃油经济性。为此，则要将经过变速器、传动轴传来的动力，经过驱动桥的主减速器进行进一步增大转矩，降低转速的变化。因此，要想使汽车传动系设计的合理，首先必须恰当选择好汽车的总传动比，并恰当的将它分配给变速器和驱动桥。后者的减速比称为主减速比。当变速器处于最高档位时，汽车的动力性和燃油经济性主要取决于主减速比。在汽车的总体布置设计时应根据该车的工作条件及发动机、传动系、轮胎等有关参数，选择合适的主减速比来保证汽车具有良好的动力性和燃油经济性。采用优化设计方法可得到发动机与传动系数的最佳匹配。由于发动机功率的提高，汽车整车质量的减小和路面状况的改善，主减速比有往小发展的趋势。选择主减速比时要考虑到使汽车即能满足高速行驶的要求，又能在常用车速范围内降低发动机转速、减小嫌料消耗量，提高发动机寿命并改善振动及嗓声的特性等[]2。
1.2 国内外研究现状
汽车和汽车工业在国民经济、现代社会及人民生活中具有十分重要的作用。在当前中国的经济建设事业中，汽车处于十分突出和优先的地位。近年来汽车工业中国机械工业各行业中，其增长速度相对比其它行业都要高得多。但是中国汽车业的发展仍然远远赶不上需求，每年都要进口大量的各种汽车及其零部件。由于种种原因，中国汽车工业距国际水平还有相当的差距，特别在驱动桥产品设计和研究方面距离更大一些，这方面应该为中国的许多部门和企业所认识。目前，我国的驱动桥设计，基本上尚处在类比设计和经验设计阶段，这样的设计往往偏于保守而限制了驱动桥性能的提高和产品成本的降低。因此，我国驱动桥产品设计与国外的主要差距之一是所设计的驱动桥过于笨重。在现代驱动桥设计中，要使其做到尽可能的轻量化不但可以节省材料消耗和降低成本，而且可以合理的规划汽车簧上簧下质量、降低动载和提高汽车的平顺性。
但是驱动桥作为各种车辆的组成部分，要求应该具有高度的可靠性和安全性，这与轻量化常常是矛盾的，所以轻量化设计要保证同时具有足够的可靠性和绝对的安全性，即在满足上述基本要求的情况下减轻重量。
驱动桥设计与分析理论对于我国的驱动桥设计具有十分重要的现实意义。
1.3 驱动桥设计要求
驱动桥的结构形式虽然可以各不相同，但在使用中对他们的基本要求却是一致的，综合上述，对驱动桥的基本要求可以归纳为：
(1)所选择的主减速比应能满足汽车在给定使用条件下具有最佳的动力性和燃料经济性。
(2)差速器在保证左右驱动车轮能以汽车运动学所要求的差速滚动外并能将转矩平稳而连续不断(无脉动)的传递给左右驱动车轮。
(3)当左右驱动车轮与地面的附着系数不同时，应能充分的利用汽车的牵引力。
(4)能承受和传递路面和车架或车厢间的铅垂力、纵向力和横向力，以及驱动时的反作用力矩和制动时的制动力矩。
(5)驱动桥各零部件在保证其强度、刚度、可靠性及寿命的前提下应力求减小簧下质量，以减小不平路面对驱动桥的冲击载荷，从而改善汽车的平顺性。
(6)轮廓尺寸不大以便于汽车的总体布置与所要求的驱动桥离地间隙相适应。
(7)齿轮与其他传动部件工作平稳，无噪声。
(8)驱动桥总成及其他零部件的设计应能尽量满足零件的标准化、部件的通用化和产品的系列化及汽车变型的要求。
(9)在各种载荷和转速工况下有高的传动效率。
(10)结构简单、维修方便，机件工艺性好，制造容易。
2 驱动桥设计
驱动桥处于动力传动系的末端，其基本功用首先是增扭,降速,改变转矩的传递方向,即增大由传动轴或直接从变速器传来的转矩,并将动力合理的分配给左、右驱动轮，其次,驱动桥还承受作用于路面和车架或车身之间的垂直立、纵向力和横向力,遗迹制动力矩和反作用力矩等[]3。
驱动桥一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳等组成,转向驱动桥还有等速万向节。
设计驱动桥时应当满足如下基本要求：
1．选择适当的主减速比，以保证汽车在给定的条件下具有最佳的动力性和燃油经济性。
2．外廓尺寸小，保证汽车具有足够的离地间隙，以满足通过性的要求。
3．齿轮及其它传动件工作平稳，噪声小。
4．在各种载荷和转速工况下有较高的传动效率。
5．具有足够的强度和刚度，以承受和传递作用于路面和车架或车身间的各种力和力矩；在此条件下，尽可能降低质量，尤其是簧下质量，减少不平路面的冲击载荷，提高汽车的平顺性。
6．与悬架导向机构运动协调。
7．结构简单，加工工艺性好，制造容易，维修，调整方便
8．某农用运输车驱动桥设计及强度分析设计参数：
(1) 后轮距：1500mm
(2) 车轮半径：375mm
(3) 发动机最大扭矩：161.7N.m／2000～2200 r／min
(4) 汽车满载时一个驱动桥给水平地面的最大负荷2
G=18666.7N
(5) 变速比：ig1=6.02
(6) 主传动比：i0＝6.5
(7) 后悬架板簧托板中心距：940mm
2.1 主减速器设计
2.1.1 主减速器的结构形式
主减速器的结构型式，主减速器可根据齿轮类型,减速形式以及主,从动齿轮的支承形式不同分类.
1. 主减速器的齿轮类型
主减速器的齿轮有弧齿锥齿轮,双曲面齿轮,圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形式。
比较几种齿轮的特点，本次设计选用弧齿锥齿轮传动。
弧齿锥齿轮传动的特点是主从动齿轮的轴线垂直相交于一点。由于轮齿端面重叠的影响，至少有两对以上的轮齿同时啮合, 因此螺旋锥齿轮能承受大的负荷, 加之其轮齿不是在齿的全长上同时啮合，面是逐渐地由齿的一端连续而平稳地转向另—端，使得其工作平稳，即使在高速运转时，噪声和振动也是很小的,但弧齿锥齿轮对啮合精度很敏感,齿轮副锥顶稍不吻合就会使工作条件急剧变坏,并加剧齿轮的磨损和使噪声增大]4[。
2. 主减速器的减速形式
本设计采用中央单级主减速器进行设计。影响减速形式选择的因素有汽车类型、实用条件、驱动桥处的离地间隙、驱动桥数和布置形式以及主传动比0i 。其中，0i 的大小影响汽车的动力性和经济性。
(1) 中央单级减速器
单级主减速器具有结构简单,质量小,尺寸紧凑,制造成本低等优点,因而广泛应用于主传动比i 0＜7的汽车上.单级主减速器多采用一对弧齿锥齿轮或双曲面齿轮传动.单级主减速器的结构形式,尤其是其齿轮的支承形式和拆装方法,与桥壳的结构形式密切相关.
(2) 双级主减速器
双级主减速器的主要结构特点是由两级齿轮减速组成的主减速器.与单级主减速器相比,双级主减速器在保证离地间隙相同时可得到大的传动比, i 0一般为7～12;但其尺寸,质量均较大,结构复杂,制造成本也显著曾加,因此主要应用在总质量较大的商用车上.
(3) 双速主减速器
双速主减速器内由齿轮的不同组合可获得两种传动比.它与普通变速器相配合,可得到双倍于变速器的档位.双速主减速器的高低档传动比,是根据汽车的使用条件、发动机功率及变速器各档传动比的大小来选定的.大的猪传动比用于汽车满载行驶或在困难道路上行驶,以克服较大的行驶阻力并减少变速器中间档位的变换次数;小的传动比则用于
汽车空载、半载行驶或在良好路面上行驶,以改善汽车的燃油经济性和提高平均车速. (4) 双级贯通式主减速器
对于总质量较大的多桥驱动汽车，由于主传动比较大，多采用双级贯通式主减速器。根据齿轮的组合方式不同，可以分为锥齿轮-圆柱齿轮式和圆柱齿轮-锥齿轮式两种形式。
3. 主减速器主，从动锥齿轮的支撑方案
图2.1 主动锥齿轮悬臂式支承形式
图2.2 主动锥齿轮跨置式支撑形式
图2.3 从动锥齿轮支撑形式
悬臂式支承结构简单，支承刚度较跨置式较差，用于传递较小转矩的主减速器上。
跨置式支承的结构特点是在锥齿轮两端的轴上均有轴承，这样可大大增加支撑刚度，又使轴承负荷减小，齿轮啮合条件改善，因此齿轮的承载能力高于悬臂式。此外，由于齿轮大端一侧轴颈上的两个相对安装的圆锥滚子轴承之间的距离很小，可以缩短主
动齿轮轴的长度，使布置更紧凑，并可减小传动轴夹角，有利于整车布置。但是跨置式支承必须在主减速器壳体上有支承所需的轴承座，使主减速器壳体结构复杂，加工成本提高。另外，因主从动齿轮之间的空隙很小，致使主动齿轮的导向轴承尺寸受到限制，有时布置不下或拆装困难。
综合比较两种形式的特点，本设计选用悬臂式支撑方案。
2.1.2 主减速器基本参数选择与计算载荷的确定
1. 主减速器齿轮计算载荷的确定
(1) 按发动机最大转矩和最低挡传动比确定从动锥齿轮的计算转矩ce T
从动锥齿轮计算转矩ce T
ce T = n i i ki T k f e d η
01max (2.1)
式中：
ce T —计算转矩，m N ?；
max e T —发动机最大转矩；max e T =161.7 m N ?
n —计算驱动桥数，n=1；
1i —变速器传动比，1i =6.02；
0i —主减速器传动比，i 0=6.5；
η—变速器传动效率，取η=0.9；
k —液力变矩器变矩系数，K=1；
d K —由于猛接离合器而产生的动载系数，K d =1；
代入式(2.1)，有：
T c e =1
9.015.60.102.67.161?????=5694.59m N ? (2) 按驱动轮打滑转矩确定从动锥齿轮的计算转矩cs T
m m r i r m G T cs ?=η?/'22
m N ? (2.2) 式中 2G ——汽车满载时一个驱动桥给水平地面的最大负荷，后桥所承载18666.7N 的
负荷; ?——轮胎对地面的附着系数，对于安装一般轮胎的公路用车，取?=0.85；对
于越野汽车取1.0；对于安装有专门的防滑宽轮胎的高级轿车，计算时可
取1.25;
m2——汽车最大加速度时的后轴负荷转移系数,取1.2
r r ——车轮的滚动半径，车轮的滚动半径为0.375m ；
m η，m i ——分别为所计算的主减速器从动锥齿轮到驱动车轮之间的传动效率和传动比，LB η取0.9，由于没有轮边减速器LB i 取1.0
所以LB LB r cs i r m G T ?=η?/'22=0.19.0375.02.185.07.18666????=7933.3 m N ? 2. 锥齿轮主要参数选择
(1) 主、从动锥齿轮齿数1z 和2z
选择主、从动锥齿轮齿数时应考虑如下因素[]9：
1)为了磨合均匀，1z ，2z 之间应避免有公约数。
2)为了得到理想的齿面重合度和高的轮齿弯曲强度，主、从动齿轮齿数和应不小于40。
3)为了啮合平稳，噪声小和具有高的疲劳强度对于乘用车，1z 一般不少于9；对于商用车，1z 一般不少于6
4)主传动比0i 较大时，1z 尽量取得小一些，以便得到满意的离地间隙。
5)对于不同的主传动比，1z 和2z 应有适宜的搭配。
取1z =7 2z =46 1z +2z =53〉40
(2) 从动锥齿轮大端分度圆直径2D 和端面模数s m
对于单级主减速器，增加尺寸2D 会影响驱动桥壳高度尺寸和离地间隙，减小2D 又影响跨置式主动齿轮的前支撑座得安装空间和差速器的安装。
2D 可根据经验公式初选，即
322c D T K D = (2.3)
式中 2D ——从动齿轮大端分度圆直径(mm);
2D K ——直径系数，一般取13.0～15.3；
Tc ——从动锥齿轮的计算转矩，m N ?，[]cs ce c T T T ,min =.
故 2D =(13.0～15.3)359.5694=(232.14～285.72)mm
初选2D =273.21mm 则t m =2D /2
z =273.21/46=5.9mm 参考《机械设计手册》选取=t m 7mm ，则2D =322mm
(3) 主，从动锥齿轮齿面宽1b 和2b
对于从动齿轮的齿面好宽2b ，推荐不大于其节锥距0A 的0.3倍，而且2b 应满足m b 102≤，一般也推荐2b =0.1552D .对于弧齿锥齿轮，1b 一般比2b 大10%。
22155.0D b ==0.155?322=49.91mm
2b 取50，1b 取55mm
(4) 中点螺旋角β
螺旋角沿齿宽是变化的，齿轮打断的螺旋角最大，轮齿小段的螺旋角最小。
弧齿锥齿轮副的重点螺旋角是相等的。
同时啮合的齿数越多，传动就越平稳，噪声越低，而且齿轮的强度越高。
汽车主减速器弧齿锥齿轮的平均螺旋角为35°～40°，而商用车选用较小的β值以防止轴向力过大，通常取35°。
(5) 螺旋方向
从锥齿轮锥顶看，齿形从中心线上半部向左倾斜为左旋，向右倾斜为右旋。主、从动锥齿轮的螺旋方向是相反的。螺旋方向与锥齿轮的螺旋方向影响其受轴向力的方向。当变速器挂前进挡时，应使主动齿轮的轴向力离开锥顶方向，这样可使主、从动齿轮有分离趋势，防止齿轮因卡死而损坏[]5。
(6) 法向压力角
法向压力角大一些可以增加轮齿强度，减小齿轮不发生根切的最小齿数。对于弧齿锥齿轮，乘用车的а一般选用14°30’或16°,商用车的а为20°或22.5°,这里取а＝20°。
3. 主减速器圆弧锥齿轮的几何尺寸计算
表2.1 主减速器圆弧齿螺旋锥齿轮的几何尺寸计算用表
项 目
计 算 公 式 计 算 结 果 主动齿轮齿数
1z 7 从动齿轮齿数
2z 46 端面模数
m 7㎜ 齿面宽
b 1b =55㎜ 2b =50㎜ 工作齿高
m h h a g *2= =g h 14㎜ 全齿高
()m c h h a **2+= h =15.75㎜ 法向压力角 α α=20°
轴交角
∑=90 ∑=90 节圆直径 d =m z
=1d 49mm 2d =322mm
节锥角 =1γarctan 21z z 2γ=90°-1γ 1γ=8.7°
2γ=81.3°
节锥距 A 0=11sin 2γd =2
2sin 2γd 取A 0=161.97mm 周节 t=3.1416 m
t=21.99mm 齿顶高 m h h a a *=
a h =7mm 齿根高
f h =()m c h a **+ f h =8.75 ㎜ 径向间隙
c=m c * c=1.75㎜ 齿根角
0arctan A h f f =θ f θ=3.09 ° 面锥角 211f a θγγ+= 122f a θγγ+=
1a γ=11.79°
2a γ=84.39°
根锥角 1f γ=11f θγ- 2f γ=22f θγ-
1f γ=5.61°
2f γ=78.21° 齿顶圆直径 1111cos 2γa a h d d += 2a d =222cos 2γa h d +
1a d =62.84mm
2a d =324.12mm 理论弧齿厚 21s t s -= m S s k =2
1s =15.887mm
2s =6.103mm 齿侧间隙
查表取低精度 0.18mm 螺旋角 β
取β=35°
4. 主减速器圆弧锥齿轮的强度计算
(1) 单位齿长圆周力
主减速器锥齿轮的表面耐磨性，通常轮齿上的单位齿长圆周力来估算，即
2
b F p = N ／mm (2.4) 式中：P ——作用在齿轮上的圆周力，按发动机最大转矩max e T 和最大附着力矩z y G φ2两种
载荷工况进行计算，N ；
F ——作用在齿轮上的圆周力，N ；
2b ——从动齿轮的齿面宽，在此取50mm.
1)按发动机最大转矩计算时： 32
1max 102?=b nD i ki T k p f g e d η
N ／mm
(2.5) 式中：g i ——变速器的传动比，6.02；
1D ——主动锥齿轮分度圆直径：1D = 1Z s m =49mm
max e T ——发动机输出的最大转矩，在此取161.7m N ?；
按上式32
1max 102?=b nD i ki T k
p f g e d η
=715.18N ／mm
P=715.18<[P],校核满足要求。
2)按驱动轮打滑转矩计算：
m m r i b D r m G P ηφ22223/102?=
后驱动桥在满载状态下的静载荷：2G =18666.7N;
汽车最大加速度时的后轴负荷转移系数：2m =1.2；
轮胎与路面之间的付着系数：φ =0.85;
车轮滚动半径：r r =0.375m; r r =H+d/2;
主减速器从动齿轮到车轮间的传动比：m i =1；
主减速器从动齿轮到车轮间的传动效率：m η =0.9。
2D =322mm ；2b = 50mm
将各参数代入上式得：p= 985.5Mpa<[p]=1429Mpa
齿轮表面耐磨性合格
(2) 齿轮弯曲强度
锥齿轮轮齿的齿根弯曲应力为：
w σ =30102?w
s v m s c bDJ m k k k k T (2.6) 式中
c T —齿轮的计算转矩，对于主动齿轮G C i T T η0=
=922.2m N ?,对从动齿轮，
cf cs ce T T T 和、中的较小值，为5694.59m N ?
0k —过载系数，一般取1；
s k —尺寸系数，0.697；
m k —齿面载荷分配系数，悬臂式结构，k 取=1.1；
v k —质量系数，取1； b —所计算的齿轮齿面宽；1b =55mm 2b =50mm
D —所讨论齿轮大端分度圆直径；1D =49mm 2D =322mm
ωJ —齿轮的轮齿弯曲应力综合系数，选取小齿轮的1J ＝0.27，大齿轮2J ＝
0.25.；
1σ=30102?w s v m
s bDJ m k k k k T =31027
.04955711.1697.012.9222?????????=277.63MPa 主从动锥齿轮的w σ≤[w σ]=700MPa ，轮齿弯曲强度满足要求。
(3) 轮齿接触强度
锥齿轮轮齿的齿面接触应力为：
301102?=
J
v f m s z p J bJ k k k k k T D c σ (2.7) 式中： J σ—锥齿轮轮齿的齿面接触应力，MPa ；
1D —主动锥齿轮大端分度圆直径，mm ；1D =49mm
b —主、从动锥齿轮齿面宽较小值；b=50mm
f k —齿面品质系数，取1.0；
p c —综合弹性系数，取232.6N 1/2/mm ；
s k —尺寸系数，取1.0；
j J —齿面接触强度的综合系数，查表取0.229；
z T —主动锥齿轮计算转矩；Tz=5694.59N.m
k 0、k m 、k v 选择同式(2.7)
将各参数代入式 (2.8)，有：
301102?=J
v f m s z p J bJ k k k k k T D c σ=2130.07 MPa J σ≤[J σ]=2800MPa ，轮齿接触强度满足要求。
5. 主减速器锥齿轮轴承的载荷计算
锥齿轮在工作过程中，相互啮合的齿面上租用有一法向力。该法向力可以分解为沿齿轮切线方向的圆周力、沿齿轮轴线方向的轴向力及垂直于齿轮轴线的径向力。
(1) 锥齿轮齿面上的作用力
齿宽中点处的圆周力为
F ＝2
2m D T N (2.8) 式中：T ——作用在该齿轮上的转矩，作用在主减速器主动锥齿轮上的当量转矩
2m D ——该齿轮的齿面宽中点处的分度圆直径。
按上式主减速器主动锥齿轮齿宽中点处的圆周力 F =
48
.41.6.2132?=10.30KN (2) 锥齿轮的轴向力和径向力
图2.4 主动锥齿轮齿面受力图
如图2.4所示，主动锥齿轮螺旋方向为左旋，旋转方向为逆时针，F T 为作用在节
锥面上的齿面宽中点A 处的法向力，在A 点处的螺旋方向的法平面内，F T 分解成两个相互垂直的力F N 和f F ，F N 垂直于OA 且位于∠OO′A 所在的平面，f F 位于以OA 为切线的节锥切平面内。f F 在此平面内又可分为沿切线方向的圆周力F 和沿节圆母线方向的力Fs 。F 与f F 之间的夹角为螺旋角β，F T 与f F 之间的夹角为法向压力角α，这样有:
βαc o s c o s T F F = (2.9)
βααc o s /t a n s i n F F F T N == (2.10)
ββαt a n s i n c o s F F F T S == (2.11)
于是，作用在主动锥齿轮齿面上的轴向力az F 和径向力Rz F 分别为:
()γβγαβ
γγc o s s i n s i n t a n c o s c o s s i n
-=-=F F F F S N a z (2.12) ()γβγαβγγs i n s i n c o s t a n c o s s i n c o s +=+=F F F F S N Rz (2.13) 由式(2.12)可计算()=??+???=?79.11cos 35sin 79.11sin 20tan 35cos 1030.103az F -6124.88N Rz F ()??+???
?=79.11sin 35sin 79.11cos 20tan 35cos 1030.103=5953.6N 作用在从动锥齿轮齿面上的轴向力ac F 和径向力Rc F 分别为:
()γβγαβ
γγcos sin sin tan cos cos sin +=+=F F F F S N ac (2.14) ()γβγαβγγsin sin cos tan cos sin cos -=
-=F F F F S N Rc (2.15) 由式(2.16)可计算()=??+???=?
79.11cos 35sin 79.11sin 20tan 35cos 1030.103ac F 7995.08N Rz F ()??-???
?=79.11sin 35sin 79.11cos 20tan 35cos 1030.103=3006.38N (3) 主减速器锥齿轮轴承载荷的计算
对于主动齿轮采用悬臂式支撑，对于从动齿轮采用传统的骑马式支撑方式。
对于采用骑马式的主动锥齿轮和从动锥齿轮的轴承径向载荷，如图2.5所示
图2.5单级主减速器轴承布置位置
轴承A ，B 的径向载荷分别为
R A =()()225.01
m aZ RZ d F b F b F a
?-?+? (2.16) ()()225.01m aZ RZ B d F c F c F a R ?+?+?= (2.17)
求得aZ F =-6124.88N ，RZ F =5953.6N ，a=67mm ，b=41mm ，c=63mm ,d=125mm
轴承A 的径向力A R =()()2265.4188.61245.0416.5953411030067
1??+?+? =8396.2N
其轴向力为0
轴承B 的径向力R B =()()2265.4188.61245.0636.59536310300671
??-?+?
=12673.43N
其轴向力为0
1）对于轴承A
采用圆柱滚子轴承，采用30205E ，此轴承的额定动载荷r C 为32.2KN []10，所承受的当量动载荷A Q X R =? 取X=1 则Q=1A R ?=8396.2N
6()10t r p f C L f Q
ε=? (s) 式中 p f ——温度系数，取1.0
p f ——载荷系数，取1.2
L=63
103102.83962.1102.321????? ????? =4.81?810 (s) 对于无轮边减速器的驱动桥来说，主减的从动齿轮轴承的计算转矩2n 为
min /45.262375
.03766.22r n =?= 则主动齿轮的计算转速m in /97.157945.26202.61r n =?=
所以轴承能工作的额定轴承寿命为
h L h 48.786197
.1579601055.18
=??= 若大修里程S 定为100000公里，可计算出预期寿命 即h V S L a h 7.270237
100000==='均 而'h h L L >，故轴承符合使用要求
2）对于轴承B 是一对轴承
对于成对安装的轴承组的计算当量载荷时径向动载荷系数X 和轴向动载荷系数Y 值按双列轴承选用，e 值与单列轴承相同。在此选用30205型轴承，此轴承的额定动载荷r C 为32.2KN 。 派生轴向力N Y R S 53.30646
.1249.98062=?== 轴向载荷：32.1558844.396075.1954811=-=-=S A A
e R A ?==23.143
.1267332.15588 故4.0=X 6.1=Y
()YA XR f Q d += d f :冲击载荷系数，取1.2
()YA XR f Q d +==()8.3037232.155886.143.126734.02.1=?+??N
h n Q C n L r h 58.53768.30372102.326043.126736043.126733=???? ????=???? ??=ε
ε 'h h L L >，故轴承符合使用要求
3）对于从动齿轮的轴承C ，D
选用圆锥滚子轴承，选用30211，轴承的额定动载荷r C 为86.5KN ，经过校核，符
摘要 汽车驱动桥是汽车的主要部件之一，其基本的功用是增大由传动轴或直接由变速器传来的转矩，再将转矩分配给左右驱动车轮，并使左右驱动车轮具有汽车行驶运动所要求的差速功能。汽车差速器位于驱动桥内部，为满足汽车转弯时内外侧车轮或两驱动桥直接以不同角度旋转，并传递扭矩的需求，在传递扭矩时应能够根据行驶的环境自动分配扭矩，提高了汽车通过性。其质量，性能的好坏直接影响整车的安全性，经济性、舒适性、可靠性。 随着汽车技术的成熟，轻型车的不断普及，人们根据差速器使用目的的不同，设计出多种类型差速器。与国外相比，我国的车用差速器开发设计不论在技术上，还是在成本控制上都存在不小的差距，尤其是目前兴起的三维软件设计方面，缺乏独立开发与创新能力，这样就造成设计手段落后，新产品上市周期慢，材料品质和工艺加工水平也存在很多弱点。 本文认真地分析了国内外驱动桥中差速器设计的现状及发展趋势，在论述汽车驱动桥的基本原理和运行机理的基础上，提炼出了在差速器设计中应掌握的满足汽车行驶的平顺性和通过性、降噪技术的应用及零件的标准化、部件的通用化、产品的系列化等关键技术；阐述了汽车差速器的基本原理并进行了系统分析；根据经济、适用、舒适、安全可靠的设计原则和分析比较，确定了轻型车差速器总成及半轴的结构型式；轻型车差速器的结构设计强度计算运用了理论分析成果；最后运用CATIA软件对汽车差速器进行建模设计，提升了设计水平，缩短了开发周期，提高了产品质量，设计完全合理，达到了预期的目标。 关键词：驱动桥；差速器；半轴；结构设计；
Automobile driving axle is one of the main components of cars, its basic function is increased by the transmission shaft or directly by coming from torque, again will torque distribution to drive wheels, and make about driving wheel has about vehicle movement required differential function. Auto differential drive to meet internal, located in car wheel or when turning inside and outside two axles directly with different point of view, and transfer the rotating torque transmission torque in demand, according to the environment should be driving torque, improve the automatic assignment car through sex. Its quality, performance will have a direct impact on the security of the vehicle, economy, comfort and reliability. As car technology maturity, the increasing popularity of small, people of different purposes according to differential, the design gives a variety of types differential. Compared with foreign countries, China's automotive differential development design whether in technology, or in the cost control there are large gap, especially at present the rise of 3d software design, lack of independent development and innovation ability, thus causing design means backward, new products listed cycle slow, materials quality and craft processing level also has many weaknesses. This paper conscientiously analyzes the differential drive axle design at home and abroad in the present situation and development trend of automobile driven axle, this basic principle and operation mechanism, carry on the basis of the differential practiced a meet the design should be mastered in smooth and automobile driving through sexual, noise reduction technology application and parts of standardization, parts of generalization, serialization of products, and other key technology; Expounds the basic principle and automotive differential system analysis; According to economic, applicable, comfortable, safe and reliable design principles and analysis comparison, determine the small differential assembly and half shaft structure type; Small differential structure design strength calculation using theoretical analysis results; Finally using CATIA software modeling design of automotive differential, promoted design level, shorten the development cycle, improve the product quality, design completely reasonable, can achieve the desired goals. Key words：Differential mechanism；Differential gear；Planetary gear；Semiaxis；
摘要 本次设计的题目是中型货车驱动桥设计。驱动桥一般由主减速器、差速器、半轴及桥壳四部分组成，其基本功用是增大由传动轴或直接由变速器传来的转矩，将转矩分配给左、右车轮，并使左、右驱动车轮具有汽车行驶运动学所要求的差速功能；此外，还要承受作用于路面和车架或车厢之间的铅垂力、纵向力和横向力。 本文首先论述了驱动桥的总体结构，在分析驱动桥各部分结构型式、发展过程，及其以往形式的优缺点的基础上，确定了总体设计方案：采用整体式驱动桥，主减速器的减速型式采用双级减速器，主减速器齿轮采用螺旋锥齿轮，差速器采用普通对称式圆锥行星齿轮差速器，半轴型式采用全浮式，桥壳采用铸造整体式桥壳。在本次设计中，主要完成了双级减速器、圆锥行星齿轮差速器、全浮式半轴、桥壳的设计工作。 关键词：驱动桥；主减速器；全浮式半轴；桥壳；差速器
目录 摘要............................................................................................ ................ (2) 第1章绪论 (4) 1.1 课题研究的目的和意义 (4) 1.2 课题研究现状 (4) 1.2.1主减速器型式及其现状 (5) 1.2.差速器形式发展现状............................................................................................................. .4 1.2.半轴形式发展现状............................................................ .................. . (5) 1.2.桥壳形式发展现状......................................................... .................. . (5) 1.3 设计主要内容 (9) 第2章设计方案的确定 (7) 2.1 基本参数的选择 (7) 2.2 主减速比的计算 (7) 2.3 主减速器结构方案的确定 (8) 2.4差速器的选择 (8) 2.5半轴型式的确定 (9) 2.6桥壳型式的确定 (9) 2.7本章小结 (9) 第3章主减速器的基本参数选择与设计计算 (13) 3.1 主减速齿轮计算载荷的计算 (13) 3.2 主减速器齿轮参数的选择 (14) 3.3 主减速器螺旋锥齿轮的几何尺寸计算与强度计算 (15) 3.3.1 主减速器螺旋锥齿轮的几何尺寸计算 (15) 3.3.2 主减速器螺旋锥齿轮的强度计算 (16) 3.4 主减速器齿轮的材料及热处理 (19) 3.5 第二级斜齿圆柱齿轮基本参数的选择 (19) 3.6 第二级斜齿圆柱齿轮校核 (21) 3.7 主减速器轴承的计算 (19) 3.8 主减速器的润滑 (22) 3.9 本章小结 (26) 第4章差速器设计 (27) 4.1 差速器的作用 (27) 4.2 对称式圆锥行星齿轮差速器 (27) 4.2.1 差速器齿轮的基本参数选择 (28)
摘要 驱动桥位于传动系末端，其基本功用是增矩、降速，承受作用于路面和车架或车身之间的作用力。它的性能好坏直接影响整车性能，而对于载重汽车显得尤为重要。当采用大功率发动机输出大的转矩以满足目前载重汽车的快速、重载的高效率、高效益的需要时，必须搭配一个高效、可靠的驱动桥，所以采用传动效率高的单级减速驱动桥已经成为未来载重汽车的发展方向。驱动桥设计应主要保证汽车在给定的条件下具有最佳的动力性和燃油经济性。本设计根据给定的参数，按照传统设计方法并参考同类型车确定汽车总体参数，再确定主减速器、差速器、半轴和桥壳的结构类型，最后进行参数设计并对主减速器主、从动齿轮、半轴齿轮和行星齿轮进行强度以及寿命的校核。驱动桥设计过程中基本保证结构合理，符合实际应用，总成及零部件的设计能尽量满足零件的标准化、部件的通用化和产品的系列化及汽车变型的要求，修理、保养方便，机件工艺性好，制造容易。 关键字：轻型货车；驱动桥；单级主减速器；差速器；半轴；桥壳
ABSTRACT Drive axle is at the end of the powertrain, and its basic function is increasing the torque and reducing the speed,bearing the force between the road and the frame or body.Its performance will have a direct impact on automobile performance .Because using the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed，heavy-loaded，high efficiency，high benefit today’ heavy truck，must exploiting the high driven efficiency single reduction final drive axle is becoming the heavy truck’ developing tendency. Drive axle should be designed to ensure the best dynamic and fuel economy on given condition. According to the design parameters given ,firstly determine the overall vehicle parametres in accordance with the traditional design methods and reference the same vehicle parameters, then identify the main reducer, differential, axle and axle housing structure type, finally design the parameters of the main gear,the driven gear of the final drive, axle gears and spiral bevel gear and check the strength and life of them. In design process of the drive axle,we should ensure a reasonable structure, practical applications, the design of assembly and parts as much as possible meeting requirements of the standardization of parts, components and products’ univertiality and the serialization and change , convenience of repair and maintenance, good mechanical technology, being easy to manufacture. Keywords: Pickup truck; Drive axle; Single reduction final drive; Differential; Axle; Drive Axle housing
第1章绪论 1.1 本课题的目的和意义 本课题是对江淮帅铃货车驱动桥的结构设计。通过此次毕业设计，训练学生的实际工作能力。掌握汽车零部件设计与生产技术是开发我国自主品牌汽车产品的重要基础，汽车驱动桥时传动系统的重要部件。设计汽车驱动桥，需要综合考虑多方面的因素。设计时需要综合运用所学的知识，熟悉实际设计过程，提高设计能力。驱动桥的设计，由驱动桥的结构组成、功用、工作特点及设计要求讲起，详细地分析了驱动桥总成的结构形式及布置方法；全面介绍了驱动桥车轮的传动装置和桥壳的各种结构形式与设计计算方法。 汽车驱动桥位于传动系的末端。其基本功用首先是增扭，降速，改变转矩的传递方向，即增大由传动轴或直接从变速器传来的转矩，并将转矩合理的分配给左右驱动车轮；其次，驱动桥还要承受作用于路面或车身之间的垂直力，纵向力和横向力，以及制动力矩和反作用力矩等。驱动桥一般由主减速器，差速器，车轮传动装置和桥壳组成。 对于重型载货汽车来说，要传递的转矩较乘用车和客车，以及轻型商用车都要大得多，以便能够以较低的成本运输较多的货物，所以选择功率较大的发动机，这就对传动系统有较高的要求，而驱动桥在传动系统中起着举足轻重的作用。汽车驱动桥是汽车的重大总成，承载着汽车的满载簧荷重及地面经车轮、车架及承载式车身经悬架给予的铅垂力、纵向力、横向力及其力矩，以及冲击载荷；驱动桥还传递着传动系中的最大转矩，桥壳还承受着反作用力矩。汽车的经济性日益成为人们关心的话题，这
不仅仅只对乘用车，对于载货汽车，提高其燃油经济性也是各商用车生产商来提高其产品市场竞争力的一个法宝，因为重型载货汽车所采用的发动机都是大功率，大转矩的，装载质量在四吨以上的载货汽车的发动机，最大功率在99KW,最大转矩也在350N·m 以上，百公里油耗是一般都在30升左右。为了降低油耗，不仅要在发动机的环节上节油，而且也需要从传动系中减少能量的损失。这就必须在发动机的动力输出之后，在从发动机—传动轴—驱动桥这一动力输送环节中寻找减少能量在传递的过 程中的损失。驱动桥是将动力转化为能量的最终执行者。因此，在发动机相同的情况下，采用性能优良且与发动机匹配性比较高的驱动桥便成了有效节油的措施之一。所以设计新型的驱动桥成为新的课题。 目前我国正在大力发展汽车产业,采用后轮驱动汽车的平衡性和操作性都将会有很大的提高。后轮驱动的汽车加速时，牵引力将不会由前轮发出，所以在加速转弯时，司机就会感到有更大的横向握持力，操作性能变好。维修费用低也是后轮驱动的一个优点，尽管由于构造和车型的不同，这种费用将会有很大的差别。 1.2 驱动桥的分类 1.2.1 非断开式驱动桥 普通非断开式驱动桥，由于结构简单、造价低廉、工作可靠，广泛用在各种家庭乘用车、客车和公共汽车上，在多数的越野汽车和部分轿车上也采用这种结构。他们的具体结构、特别是桥壳结构虽然各不相同，但是有一个共同特点，即桥壳是一根支承在左右驱动车轮上的刚性空心梁，齿轮及半轴等传动部件安装在其中。这时整个驱动桥、驱动车轮及部分传动轴均属于簧下质量，汽车簧下质量较大，这是它的一个缺点。 驱动桥的轮廓尺寸主要取决于主减速器的型式。在汽车轮胎尺寸和驱动桥下的最
汽车设计课程设计说明书 题目：BJ130驱动桥部分设计验算与校核 姓名： 学号： 专业名称：车辆工程 指导教师： 目录 一、课程设计任务书 (1) 二、总体结构设计 (2) 三、主减速器部分设计 (2) 1、主减速器齿轮计算载荷的确定 (2) 2、锥齿轮主要参数选择 (4) 3、主减速器强度计算 (5) 四、差速器部分设计 (6) 1、差速器主参数选择 (6) 2、差速器齿轮强度计算 (7) 五、半轴部分设计 (8) 1、半轴计算转矩Tφ及杆部直径 (8) 2、受最大牵引力时强度计算 (9) 3、制动时强度计算 (9) 4、半轴花键计算 (9) 六、驱动桥壳设计 (10) 1、桥壳的静弯曲应力计算 (10) 2、在不平路面冲击载荷作用下的桥壳强度计算 (11) 3、汽车以最大牵引力行驶时的桥壳强度计算 (11) 4、汽车紧急制动时的桥壳强度计算 (12)
5、汽车受最大侧向力时的桥壳强度计算 (12) 七、参考书目 (14) 八、课程设计感想 (15)
一、课程设计任务书 1、题目 《BJ130驱动桥部分设计验算与校核》 2、设计内容及要求 （1）主减速器部分包括：主减速器齿轮的受载情况；锥齿轮主要参数选择；主减速器强度计算；齿轮的弯曲强度、接触强度计算。 （2）差速器：齿轮的主要参数；差速器齿轮强度的校核；行星齿轮齿数和半轴齿轮齿数的确定。 （3）半轴部分强度计算：当受最大牵引力时的强度；制动时强度计算。 （4）驱动桥强度计算：①桥壳的静弯曲应力 ②不平路载下的桥壳强度 ③最大牵引力时的桥壳强度 ④紧急制动时的桥壳强度 ⑤最大侧向力时的桥壳强度 3、主要技术参数 轴距L=2800mm 轴荷分配：满载时前后轴载1340/2735(kg) 发动机最大功率：80ps n：3800-4000n/min 发动机最大转矩17.5kg﹒m n：2200-2500n/min 传动比：i1=7.00； i0=5.833 轮毂总成和制动器总成的总重：g k=274kg
商用车驱动桥设计 摘要 驱动桥作为汽车四大总成之一，它的性能的好坏直接影响整车性能。当采用大功率发动机输出大的转矩以满足目前载重汽车的快速、重载的高效率的需要时，必须要搭配一个高效、可靠的驱动桥。本文参照传统驱动桥的设计参数；然后参考类似驱动桥的结构，确定出总体设计方案；最后对主，从动锥齿轮，差速器圆锥行星齿轮，半轴齿轮，全浮式半轴和整体式桥壳的强度进行校核以及对支撑轴承进行了寿命校核。本文还是采用传统的锥齿轮作为商用车的主减速器。 关键词：商用车，驱动桥，主减速器，螺旋锥齿轮
THE DESIGNING OF BUSINESS AUTOMOBILE REAR DRIVE AXLES ABSTRACT Drive axle is one of automobile four important assemblies. Its performance directly influence on the entire automobile, especially for the heavy truck. When using the big power engine with the big driving torque to satisfy the need of high speed, heavy-loaded, high efficiency, high benefit. Today heavy truck must exploit the high driven efficiency single reduction final drive axle. Becoming the heavy traditional designing method of the drive axle: first, make up the main parts structure and the key designing parameters; then reference to the similar driving axle structure, decide the entire designing project; finally check the strength of the axle drive bevel pinion, bevel gear wheel, the differential planetary pinion, differential side gear, full-floating axle shaft and the banjo axle housing, and the life expection of carrier bearing. The designing takes spiral bevel gear as the gear type of business automobile’ final drive. KEY WORDS: business automobile, drive axle, final drive , spiral bevel gear
本科学生毕业设计 CA1040轻型货车驱动桥设计 学院名称：汽车与交通工程学院 专业班级：车辆工程 学生姓名： 指导教师： 职称：实验师
摘要 驱动桥位于传动系末端，其基本功用是增矩、降速，承受作用于路面和车架或车身之间的作用力。它的性能好坏直接影响整车性能，而对于载重汽车显得尤为重要。轻型货车在商用货运汽车生产中占有很大的比重，为满足目前当前载货汽车的高速度、高效率、高效益的需要，必须要搭配一个高效、可靠的驱动桥。因此设计出结构简单、工作可靠、造价低廉的驱动桥，能大大降低整车生产的总成本，推动汽车经济的发展，并且通过对汽车驱动桥的学习和设计实践，可以更好的学习并掌握现代汽车设计与机械设计的全面知识和技能，所以本课题设计一款结构优良的轻型货车驱动桥具有一定的实际意义。 驱动桥设计应主要保证汽车在给定的条件下具有最佳的动力性和燃油经济性。本设计根据给定的参数，按照传统设计方法并参考同类型车确定汽车总体参数，再确定主减速器、差速器、半轴和桥壳的结构类型，最后进行参数设计并对主减速器主、从动齿轮、半轴齿轮和行星齿轮进行强度以及寿命的校核。驱动桥设计过程中基本保证结构合理，符合实际应用，总成及零部件的设计能尽量满足零件的标准化、部件的通用化和产品的系列化及汽车变型的要求，修理、保养方便，机件工艺性好，制造容易。 关键词：驱动桥；单级主减速器；差速器；半轴；桥壳
ABSTRACT Drive axle is at the end of the power train, and its basic function is increasing the torque and reducing the speed, bearing the force between the road and the frame or body. Its performance will have a direct impact on automobile performance .Because using the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed，heavy-loaded，high efficiency，high benefit today’ heavy truck，must exploiting the high driven efficiency single reduction final drive axle is becoming the heavy truck’ developing tendency. Because using the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed, heavy-loaded, high efficiency, high benefit today` truck, must exploiting the high driven efficiency single reduction final drive axle is becoming the trucks’ developing tendency. Design a simple, reliable, low cost of the drive axle, can greatly reduce the total cost of vehicle production, and promote the economic development of automobile and automotive drive axle of the study and design practice, can better learn and to master modern automotive design and mechanical design of a comprehensive knowledge and skills, so the title of the fine structure of the design of a pickup vehicle drive axle has a certain practical significance. According to the design parameters given ,firstly determine the overall vehicle parameters in accordance with the traditional design methods and reference the same vehicle parameters, then identify the main reducer, differential, axle and axle housing structure type, finally design the parameters of the main gear, the driven gear of the final drive, axle gears and spiral bevel gear and check the strength and life of them. In design process of the drive axle, we should ensure a reasonable structure, practical applications, the design of assembly and parts as much as possible meeting requirements of the standardization of parts, components and products’ universality and the serialization and change , convenience of repair and maintenance, good mechanical technology, being easy to manufacture. Key words: Drive axle; Single reduction final drive; Differential; Axle; Drive Axle housing
驱动桥设计 摘要 现代工程车辆技术追求高效节能、高舒适性和高安全性等目标。前一项目标与环境保护密切相关,是当代全球性热门话题,后两项目标是车辆朝着高性能化方向发展必须研究和解决的重要课题。转向系统的高性能化是指其能够根据车辆的运行状况和驾驶员的要求实行多目标控制,以获得良好的转向轻便性、较好的路感和较快的响应性。 汽车转向系统是影响汽车操纵稳定性、行驶安全性和驾驶舒适性的关键部分。在追求高效节能\高舒适性和高安全性的今天,电控液压助力转向系统作为一种新的汽车动力转向系统,以其节能、环保、更佳的操纵特性和转向路感,成为动力转向技术研究的焦点。 本文通过查阅相关的文献，介绍了EHPS系统的结构组成和工作原理，在参考现有车型的结构数据的基础上，设计计算转向系的主要参数，确定转向器的结构参数和动力转向部分结构参数，在分析其助力特性的基础上，设计合理的助力特性曲线，并通过MATLAB作出助力特性图，同时提出一种基于车速和转向盘转动角速度的控制策略，根据EHPS系统的特点，通过AMESim和Simulink建立整个系统的模型。通过联合仿真可以得出EHPS系统比HPS系统能提供更好的助力特性和转向路感。 关键词：EHPS；助力特性；结构设计；AMESim与Simulink建模 ABSTRACT
High effective energy saving,high comfort performance and high security are thegoals of contemporary.The first goal closely concerns with environment protecting,is also the popular topic around the world.The last two goals are the important subjects must be researched and solved in making automobile high performance.To make the steering system high performance is that the system can carry out mufti-goals control according to the vehicle states and drive requirements to acquire the steering handiness,better road feeling,better anti-interfering performance and faster response. The motor turing system is the essential part which affects the automobile operation stability,the travel security and the driving comfortablet.Nowadays we pursue highly effective energy conservation,the high comforrtableness and high secure.The electrically hydraulic power steering (EHPS) taking as one kind of new automobile power steering system,it takes the power steering engineering research the focal point by its energy conservation,the environmental protection,the better handling characteristic and changes the road feeling. According to consult relevant literature, this paper introduces the structure and the principle of EHPS, bases the further study of EHPS on the structural parameter date of a certain type of the light lorry, calculates the main parameters of steering system and power steering and devises the hydraulic circuit of EHPS. On the basis of the analysis of EHPS, this paper designs a reasonable EHPS power curve, including plotting the curve with the technique of MATLAB. Taking into account the steady steering and emergency steering, it advances the control strategy plan based on speed, steering wheel angle velocity, the steering wheel torque. Based on the structural characteristics of EHPS, this paper proposed AMESIM and SIMULINK joint simulation of the entire EHPS system. Accord to the result we can know that EHPS can offer more secure handle, more saving energy and way feeling. Key words:EHPS;Characteristics of power; Structure design; AMESim and Simulink Modeling
摘要 轻型汽车在商用汽车生产中占有很大的比重，而且驱动桥在整车中十分重要。驱动桥作为汽车四大总成之一，它的性能的好坏直接影响整车性能，而对于载货汽车显得尤为重要。为满足目前当前载货汽车的快速、高效率、高效益的需要时，必须要搭配一个高效、可靠的驱动桥。设计出结构简单、工作可靠、造价低廉的驱动桥，能大大降低整车生产的总成本，推动汽车经济的发展，并且通过对汽车驱动桥的学习和设计实践，可以更好的学习并掌握现代汽车设计与机械设计的全面知识和技能，所以本题设计一款结构优良的轻型货车驱动桥具有一定的实际意义。 本文首先确定主要部件的结构型式和主要设计参数，在分析驱动桥各部分结构形式、发展过程及其以往形式的优缺点的基础上，确定了总体设计方案，采用传统设计方法对驱动桥各部件主减速器、差速器、半轴、桥壳进行设计计算并完成校核。最后运用AUTOCAD完成装配图和主要零件图的绘制。 关键词：轻型货车；驱动桥；单级主减速器；差速器；半轴；桥壳
ABSTRACT . Pickup trucks take a large proportion of commercial vehicles production, and the drive axle is one of the most important structure. Drive axle is the one of automobile four important assemblies, Its performance directly influence on the entire automobile, especially for the truck .Because using the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed, heavy-loaded, high efficiency, high benefit today` truck, must exploiting the high driven efficiency single reduction final drive axle is becoming the trucks’ developing tendency. Design a simple, reliable, low cost of the drive axle, can greatly reduce the total cost of vehicle production, and promote the economic development of automobile and automotive drive axle of the study and design practice, can better learn and to master modern automotive design and mechanical design of a comprehensive knowledge and skills, so the title of the fine structure of the design of a pickup vehicle drive axle has a certain practical significance. In this paper, first of all determine the structure of major components and the main design parameters, the analysis of the various parts of the structure of the bridge drive type, the form of the development process and its advantages and disadvantages of the past, determined on the basis of the design program, using the traditional design method of various parts of the drive axle Main reducer, differential, axle, axle housing was designed to calculate and complete the check. Finally complete the final assembly drawing by using AUTOCAD and mapping the main components. Keywords: Pickup truck; Drive axle; Single reduction final drive; Differential; Axle; Drive Axle housing
YC1090货车驱动桥的设计 汽车设计课程设计说明 书 题目：汽车驱动桥的设计 姓名：张华生 学号：2009094643020 专业名称：车辆工程 指导教师：伍强 日期：2011.11.28-2011.12.04
盐城工学院本科生毕业设计说明书2007 一主减速器设计 主减速器是汽车传动系中减小转速、增大扭矩的主要部件，它是依靠齿数少的锥齿轮带动齿数多的锥齿轮。对发动机纵置的汽车，其主减速器还利用锥齿轮传动以改变动力方向。由于汽车在各种道路上行使时，其驱动轮上要求必须具有一定的驱动力矩和转速，在动力向左右驱动轮分流的差速器之前设置一个主减速器后，便可使主减速器前面的传动部件如变速器、万向传动装置等所传递的扭矩减小，从而可使其尺寸及质量减小、操纵省力。 驱动桥中主减速器、差速器设计应满足如下基本要求： a）所选择的主减速比应能保证汽车既有最佳的动力性和燃料经济性。 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）在保证足够的强度、刚度条件下，应力求质量小，以改善汽车平顺性。 e）结构简单，加工工艺性好，制造容易，拆装、调整方便。 3.1 主减速器结构方案分析 主减速器的结构形式主要是根据齿轮类型、减速形式的不同而不同。 3.1.1 螺旋锥齿轮传动 图3-1螺旋锥齿轮传动 按齿轮副结构型式分，主减速器的齿轮传动主要有螺旋锥齿轮式传动、双曲面齿轮式传动、圆柱齿轮式传动（又可分为轴线固定式齿轮传动和轴线旋转式齿轮传动即行星齿轮式传动）和蜗杆蜗轮式传动等形式。 在发动机横置的汽车驱动桥上，主减速器往往采用简单的斜齿圆柱齿轮；在发动机纵置的汽车驱动桥上，主减速器往往采用圆锥齿轮式传动或准双曲面齿轮式传动。 为了减少驱动桥的外轮廓尺寸，主减速器中基本不用直齿圆锥齿轮而采用螺旋锥齿轮。因为螺旋锥齿轮不发生根切（齿轮加工中产生轮齿根部切薄现象，致使齿