毕业设计论文简介CA141

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CA141型汽车总体及底盘传动系主减速器设计

机械设计制造及其自动化 指导教师

摘 要

本次设计包括汽车总体设计,传动系统设计示意图,主要是汽车主减速器设计。汽车主减速器作为汽车驱动桥中重要的传力部件,是汽车最关键的部件之一。它承担着在汽车传动系中减小转速、增大扭矩的作用,同时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,可以使主减速器前面的传动部件,如变速箱、分动器、万向传动装置等传递的扭矩减小,同时也减小了变速箱的尺寸和质量,而且操控灵敏省力。汽车主减速器结构多种多样,主要是根据其齿轮类型、主动齿轮和从动齿轮的安置方法以及减速型式的不同而异。按照主减速器齿轮的类型分为:螺旋锥齿轮和双曲面齿轮;按照主减速器主动锥齿轮的支承型式及安置方法分为:悬臂式和跨置式;按照主减速器减速形式分为:单级减速、双级减速、双速减速、贯通式主减速器和轮边减速等。

关键词:汽车总体;传动系;双级主减速器;载重汽车;螺旋锥齿轮;斜齿圆柱

Abstract

This design, including the overall vehicle design, drive system schematic, mainly is the

design of automobile main reducer.The final drive as that part of a power transmission system of the

drive bridge is one of the key components of the car. Its function is decreasing speed and increasing

torque in the power train.At the same time. Designing a final drive before the differential which drive

the power to two drive wheel may make drive train components before final drive ,such as transmission,

power divider and universal driven device and so on,decrease the torque they transmit, but also reduced

the size and quality of transmission , and control quickly and easily. The structure of final drive is

various and is based mainly on the gear type, the settle mothod of bevel pinion gear and drive gear vary

according to. According to the type of final drive wheel: spiral bevel gear and hypoid gear; According

to the supporting form and settle mothod of bevel pinion gear: cantilever type and supports on both

ends of the gear. According to the down form of final drive: single reduction final drive, double

reduction final drive, two speed final drive, penetrable final drive and hub reduction gear and so on.

Key words: vehicle overall design; drive train;double-stage main reducer;truck;spiral bevel

gears;helical gears

一﹑汽车总体设计

汽车的布置形式:长头式前置发动机后轴驱动形式

汽车质量参数确定:ma=mO+mG+mP=4.17+5+0.13=9.3t

轴距:L=4000mm

前后轮距:1800mm/1716mm

前悬后悬:1050mm/1600mm

车厢尺寸:4000mm×2100mm×650mm 外廓尺寸:6650mm×2300mm×2430mm

轮胎选择:8.25R20

最小离地间隙:345mm

接近角/离去角:45o/27o

最小转弯半径:7000mm

纵向通过半径:4500mm

二﹑底盘传动系统设计

传动系统由离合器﹑变速器﹑传动轴﹑万向节﹑主减速器﹑差速器﹑半轴等部件组成

三﹑主减速器的设计

1 主减速器结构的设计

主减速器有整体式双级主减速器,分开式主减速器,双速主减速器,本次设

计采用整体式双级主减速器中的圆锥-圆柱齿轮双级主减速器,布置方式选用

纵向水平布置。

2 主减速比确定

ghaprirnrimax0377.0

代入数据计算得i0=7.11,为方便分配齿数取为i0=7.63

3 两级传动比分配及其齿数确定

为尽量避免圆锥齿轮尺寸过大、制造困难,因而高速级圆锥齿轮传动比 i1不宜过大,通常取 i1≈ 0.25i,最好使 i1≦3,当要求两级传动大齿轮的浸油深度大致相等时,也可取i1=3.5-4

一级传动比 Z2/Z1=25/11=2.27

二级传动比 Z2/Z1=47/14=3.36

4 第一级从动轮大端分度圆直径D2和端面模数m

D2根据经验公式选择

3j22TKDD

代入数据得D2=225mm

模数m=9, D1=100mm

5 主从动锥齿轮齿面宽b1和b2

锥齿轮齿面过宽并不能增大齿轮的强度和寿命,反而会导致因锥齿轮轮齿小端齿沟变窄引起的切削刀头顶面宽过窄及刀尖圆角过小。这样,不但减小了齿根圆角半径,加大了应力集中,还降低了刀具的使用寿命。而齿面过窄,齿轮表面的耐磨性会降低。

对于从动锥齿轮齿面宽 b2,推荐不大于其节锥距 A2 的 0.3 倍,即 b2 ≤ 0.3 A2,而且b2 ≤ 10 ms,一般也推荐 b2 = 0.155 D2,小齿轮的齿面宽加大 10%,由此得

b2 = 0.155 × 225mm = 34.88mm 取35mm

b1 =1.1 b2=38.5mm 取40mm

6 螺旋角

弧齿锥齿轮副的中点螺旋角是相等的。汽车主减速器弧齿锥齿轮螺旋角的平均螺旋角一般为 35°~40°。货车选用较小的β 值以保证较大的εF,使运转平稳,噪音低。取β =35

7 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旋转方向影响其所受轴向力的方 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,这样可以使主、从动 齿轮有分离趋势,防止轮齿卡死而损坏。故,设计成主动锥齿轮左旋,从动锥齿轮右旋

8 法相压力角

法向压力角大一些可以增加轮齿强度,减少齿轮不发生根切的最少齿数,也可以使齿轮运转平稳,噪音低。对于货车弧齿锥齿轮,α一般选用 20°。

9 锥齿轮强度计算

单位齿长圆周力 FDiTPg13emax102

代入数据 P=1255.13N/mm<[P],满足要求

弯曲应力 msVjKKKFZJmKT023w102

代入数据后满足设计要求

10 第二级斜圆柱齿轮设计计算

<1> 因为是闭式硬齿面齿轮传动,故按齿根弯曲疲劳强度计算

3221d1ncos][2mYYYZTKFSaFat

代入数据计算,取标准模数后nm=7mm

螺旋角β=18o

中心距mm225

分度圆直径D1=103.16 mm D2=346.32mm <2> 校核齿面接触疲劳强度

][1231d1HEHHZZUUdKT

带入数据,合格

11 轴的设计

按扭转强度估算轴的最小直径

322dnPc

通过计算高速轴最小轴径65mm,中间轴最小轴径75mm

具体结构见图,校核俩轴都合格

12 轴承的选择

13 主动锥齿轮花键的设计

设计选用矩形花键,参考《机械设计课程设计手册》,选取花键的长度 L=100

据所设计的高速轴的最小直径,选取花键的规格为 8×56×65× 10

即花键大径 D= 65mm,花键小径 d=56mm,C=0.5

四﹑差速器设计

1 行星齿轮数目的选择

轿车常选用2个行星齿轮,载货汽车和越野汽车多用4个行星齿轮,少数汽车采用3个行

星齿轮,本次设计采用3个行星齿轮。

2 行星齿轮球面半径RB 的确定

球面半径可根据经验公式来确定

3jTKRBB 位置 轴承代号 轴承规格

高速轴齿轮后端 A 30313 65x140

高速轴齿轮前端 B 30316 80x170

中间齿轮轴 C D 30315 75x160 代入数据得RB =50.38mm,A0=49.80mm

3 行星齿轮与半轴齿轮齿数的确定

21,1222RLZZ

4 圆锥齿轮模数及半轴齿轮节圆直径的计算

rZAsin2m10

代入数据得m=4.12,取m=5,压力角'3022o

mmdmm105,60d21

5 半轴的设计

半轴的形式选用全浮式,材料40Gr

半轴最小 直径

333)18.2~15.2(][196.010dTT

代入数据d=37mm,取d=55mm

参考文献

[1] 刘惟信.汽车设计[M].北京:清华大学出版社.2001.

[2] 濮良贵,纪名刚.机械设计[M].北京:高等教育出版社,2006.