汽车设计课设

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汽车设计课程设计说明书

题目：BJ130驱动桥部分设计验算和校核

姓名：

学号：

专业名称：车辆工程

指导老师：

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 0 / 9

一、课程设计任务书

1、题目

《BJ130驱动桥部分设计验算和校核》

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状况；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

轴荷支配：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：gk=274kg 1 / 9

设计内容 结果

二、总体结构设计

接受非断开式驱动桥，单级螺旋圆锥齿轮减速器。

减速比：5.833

桥壳形式：整体式

半轴形式：全浮式

差速器形式：直齿圆锥齿轮式

三、主减速器部分设计

由于所设计车型为轻型货车，主减速比不是很大，故接受单级单速主减速器。考虑到离地间隙问题，选用双曲面齿轮副传动，减小从动齿轮尺寸，增大最小离地间隙。又由于安装空间的限制，接受悬臂式支承。

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档传动比确定从动锥齿轮的计算转矩Tce

1TemodfceKTKiiin

式中：Tem——发动机最大转矩, Tem=175N﹒m

Kd——动载系数，由性能系数fi确定

当0.195×mag×Tem <16时，fi=0.01（16-0.195×mag/Tem）；当0.195×mag×Tem≥16时，fi=0。式中，ma为汽车满载质量，ma＝1340＋2735＝4075kg，0.195×mag/Tem＝45.4>16，fi<0，所以选Kd＝1。

K——液力变矩系数，该减速器无液力变矩器，K=1

i1——变速器一档传动比，i1＝7.00

if——分动箱传动比，该减速器无分动箱，if＝1

i0——主减速器传动比，i0＝5.833

η——发动机到从动锥齿轮之间的传动效率，取η＝90%

n——计算驱动桥数，n=1

由上面数据计算得：Tce =6450N﹒m

（2）按驱动轮打滑扭矩确定从动锥齿轮的计算转矩Tcs

式中：G2——满载状态下一个驱动桥上的静载荷，G2＝27350N

m2’——汽车最大加速度时的候车轴负载转移系数，取m2’＝1.1

Tce =

6450N﹒m

φ——轮胎和路面间的附着系数，取φ＝0.85

rr——车轮滚动半径，rr=0.0254[d/2+b(1-a)]，查BJ130运用手册得知，轮胎规格为6.50-16-8，取a＝0.12，所以rr＝0.0254 [16/2+6.5(1-0.12)]＝0.348m

im——主减速器从动齿轮到车轮间传动比，im＝1

ηm——主减速器从动齿轮到车轮间传动效率，ηm＝1

由上面数据计算得：Tcs＝8899Nm

（3）按日常平均行驶转矩确定从动齿轮计算转矩

式中： Ft——汽车日常行驶平均牵引力, Ft=Ff+Fi+Fw+Fj。日常行驶忽视坡度阻力和加速阻力，Fi=Fj=0，滚动阻力Ff=W﹒f，其中货车滚动阻力系数f为0.015~0.020，取f=0.016，W=40750N，因此Ff=652N；空气阻力Fw=CD﹒A﹒ua2 /21.15，货车空气阻力系数CD为0.80~1.00，取CD=0.9，迎风面积A=4m2，日常平均行驶车速ua＝50 km/h，因此Fw=426N。计算得到：Ft=1078N。

rr——车轮滚动半径，rr=0.348m

im——主减速器从动齿轮到车轮间传动比，im＝1

ηm——主减速器从动齿轮到车轮间传动效率，ηm＝1

n——计算驱动桥数，n=1

由上面数据计算得：Tcf＝375N﹒m

（4）从动锥齿轮计算转矩

当计算锥齿轮最大应力时，Tc＝min[Tce，Tcs]，Tce=6450N﹒m，Tcs＝8899Nm，所以Tc= Tce

=6450Nm。当计算锥齿轮乏累寿命时，Tc＝Tcf，Tcf＝375N﹒m，所以Tc＝Tcf＝375N﹒m。

（5）主动锥齿轮的计算转矩

式中：ηG——主从动锥齿轮间传动效率，对于弧齿锥齿轮副ηG＝95％。

当计算锥齿轮最大应力时，Tc＝6450Nm，计算得Tz=1164Nm；

当计算锥齿轮乏累寿命时，Tc＝375N﹒m，计算得Tz=68 Nm。

2、 锥齿轮主要参数选择

（1）主从动齿轮齿数Z1，Z2

i0=5.833，查表得举荐主动锥齿轮最小齿数z1=7，则从动锥齿轮z2=7×5.833=40.8，取整为41，重新计算主减速比为i0=41/7=5.857。

重新计算Tce=6457N﹒m，Tcs=8899Nm，Tcf＝375N﹒m。

Tcs＝8899Nm

Tcf＝375N﹒m

计算锥齿轮最大应力时，Tz=1164Nm；

计算锥齿轮乏累寿命时，Tz=68 Nm。

z1=7 2 / 9 当计算锥齿轮最大应力时，Tc＝min[Tce，Tcs]=6457Nm；

当计算锥齿轮乏累寿命时，Tc＝Tcf =375N﹒m。

为保证牢靠性，计算时取Tc=6457Nm。

（2）从动锥齿轮分度圆直径D2和端面模数ms

依据阅历公式，322cDTKD

式中：KD2——直径系数，KD2＝13~16，取15

计算得D2=280mm

则ms=D2/Z2=280/41=6.83mm

同时，ms满足 3smcmKT

式中： Km为模数系数，Km=0.3~0.4，取Km=0.4

计算得ms=7.45

取两个计算结果的较小值并取整为ms=7mm，重新计算D2=287mm。

主动锥齿轮大端分度圆直径D1=D2/i0 =49mm。

（3）齿面宽b

从动齿轮齿面宽b2=0.155D2=43mm，ms=7mm,满足b2≤10ms。

主动齿轮齿面宽b1=1.1b2=1.1×43mm=47mm。

（4）双曲面小齿轮偏移距E

所设计车辆为轻型货车，要求E不大于0.2D2

取E=0.15D2=42mm

（5）中点螺旋角β

双曲面锥齿轮由于存在E，所以βm1和βm2不相等

取β=35°，ε=2°

则βm1=36° ，βm2 =34°

（6）螺旋方向

发动机旋转方向为逆时针，为避开轮齿卡死而损坏，应使轴向力离开锥顶方向，符合左手定则，所以主动齿轮左旋，从动齿轮右旋。

（7）法向压力角α

货车法向平均压力角取22°30′。

3、主减速器强度计算

（1）单位齿长圆周力p

主减速器锥齿轮的表面耐磨性常用轮齿上的单位齿长圆周力p来估算， z2=41

i0=5.857

Tc=6457Nm

D1=49mm

D2=280mm

ms=7mm

b2=43mm

b1=47mm

βm1=36° ，βm2 =34°

主动齿轮左旋，从动齿轮右旋。

α=22°30′ 3max112210eTipDb

式中：Temax——发动机最大输出转矩，Temax=175Nm

i1——变速器传动比，i1=7

D1——主动锥齿轮中心分度圆直径，D1=49mm

b2——从动齿面宽，b2=43mm

将数值代入，计算得：p=1163N/mm

查表得单位齿长圆周力许用值[p]=1429 N/mm，P<[p]，满足设计要求。

（2）齿轮弯曲强度

锥齿轮轮齿的齿根弯曲应力为：

30210csmwvswTKKKKmbDJ

式中：Tc——齿轮的计算转矩。从动齿轮：按最大弯曲应力算时Tc＝6457Nm Nm，按乏累弯曲应力算时 Tc=375 Nm；主动齿轮：按最大弯曲应力算时Tz=1164 Nm，按乏累弯曲应力算时Tz=68 Nm。

K0——过载系数，取K0＝1

Ks——尺寸系数，ms>1.6mm时，Ks =（ms/25.4）0.25=0.75

Km——齿面载荷支配系数。跨置式支撑结构Km=1~1.1，取Km=1

Kv——质量系数 ，Kv＝1

ms ——从动锥齿轮断面模数，ms=7mm

b——齿面宽，主动齿轮b1=47mm，从动齿轮b2=43mm

D——分度圆直径，主动齿轮D1=49mm，从动齿轮D2=280mm