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低速车后轮总成设计

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软件简介

 目 录
摘要
ABSTRACT
第1张 前言 1
1.1 选题的目的及意义 1
1.2 国外驱动桥发展及研究现状 1
1.3 国内驱动桥技术现状 2
1.4 设计主要内容和预期成果 4
1.5 取得的成果及意义 4
第2章 驱动桥总体方案的确定 5
2.1 概述 5
2.2 驱动桥的种类 5
2.3 设计车型主要参数 7
2.4 主减速器结构方案的确定 7
2.4.1主减速器齿轮类型的选择 7
2.4.2 主减速器的减速形式 9
2.4. 3主减速器主从动锥齿轮的支承形式及安装方法 10
2.5 差速器结构方案的确定 13
2.6 半轴形式的确定 14
2.7 驱动桥壳结构的确定 15
2.8 本章小结 16
第3章 主减速器设计 18
3.1 概述 18
3.2 主减速比及主减速器齿轮参数的选择与强度校核 18
3.2.1 主减速器齿轮参数的选择 18
3.2.2 主减速器锥齿轮材料及热处理 23
3.2.3 螺旋锥齿轮的强度计算 24
3.3 主减速器的润滑 28
3.4 本章小结 29
第4章 差速器的设计 30
4.1 概述 30
4.2 普通锥齿轮式差速器设计 30
4.3 差速器齿轮材料 33
4.4 差速器齿轮强度计算 33
4.5 本章小结 33
第5章 半轴设计 34
5.1 半轴计算 34
5.2 半轴的强度计算 34
5.3 半轴花键的强度计算 35
5.4 半轴的结构设计及其材料热处理 36
5.5 本章小结 37
第6章 制动系设计 38
6.1 概述 38
6.2 制动器结构方案分析 38
6.3鼓式制动器主要参数的确定 41
6.4制动器主要零部件设计 44
结 论 47
参考文献 48
致 谢 49


摘 要
低速车在发展现代农业,加快农业机械化中扮演着至关重要的角色。后轮总成作为低速车四大总成之一,它的性能好坏直接的影响着整车的性能和安全,驱动桥设计的合理性显得尤为重要。为满足目前低速汽车系列化、大型化、生产快速化、高效化的要求,驱动桥必须向着结构简单、工作可靠、造价低廉方向发展,以降低低速车整车生产成本,降低农民投资成本,推动农业经济的快速发展。通过本次后轮总成设计,可以在参考实际生产的基础上将课本知识学以致用,巩固和掌握汽车设计的相关知识,并设计出一款具现实意义的低速货车后轮总成。
本文在分析驱动桥各部分以及制动器结构形式、发展过程和其优缺点的基础上,计算设计需要的主要参数,最后确定后轮总成总体方案,采用传统设计方法完成主减速器、差速器、半轴、桥壳、鼓式制动器的设计工作。最后运用AutoCAD完成总装配图和相关零件二维图的绘制。


关键字:低速车;后轮总成;驱动桥;主减速器;差速器;半轴;桥壳;鼓式制动器

ABSTRACT

Low-speed truck in developing modern agriculture and accelerating agricultural mechanization plays a vital role. Rear wheel assembly is one of the four big assembly of a low-speed car, its performance directly affects the vehicle's performance and safety, it is particularly important to the rationality of the design of drive axle. In order to meet the current low speed car series, large-scale, production of rapidness, efficiency requirements, drive axle must be toward the direction of simple structure, reliable operation and low cost, in order to reduce the low-speed vehicle production costs, reduce farmers' investment cost, promote the rapid development of agricultural economy. Through the rear wheel assembly design, can be in reference textbook knowledge will be the basis of the actual production process, to consolidate and master the relevant knowledge of vehicle design, and designed a most practical significance of low-speed truck rear wheel assembly.
This paper to determine the main structure, main parameters and the analysis of drive axle structure, development process and its advantages and disadvantages of each part, on the basis of deciding the overall concept of the rear wheel assembly, complete with the traditional design method of main reducer, differential and half shaft, bridge shell, the drum brake designing work. The general assembly drawing and related parts will be done using AutoCAD 2 d figure drawing.


KEY WORDS: low-truck;rear wheel assembly;drive axle;main reducer;differential;half shaft;drum brake

第1章 前言
1.1 选题的目的及意义
自20世纪90年代以来,我国低速车就进入了一个新的发展时期,在应用新技术的同时,不断涌现出新的结构和产品。同时,继完成提高整机可靠性任务后,技术发展的重点在于增加产品的电子信息技术含量和智能化程度,努力完善产品的标准化、系列化和通用化,改善驾驶人员的工作条件,向节能、环保方向发展[1]。
后轮总成(主要是驱动桥)作为低速车重要总成部分,位于传动系的末端,主要由主减速器、差速器、车轮传动装置、驱动桥壳、制动器组成,其基本功能是增大传动转矩,并合理分配给驱动轮,另外还要承受作用于路面和车架之间的力。它的结构形式、合理性、可靠性及耐久性,对汽车性能和操作稳定性有着直接的影响[2],因此对后轮总成的研究显得尤为重要。
但由于与国内外驱动桥技术发展有着巨大的差距,我们在模仿、逆向的基础上很难掌握驱动桥技术的精髓,驱动桥在合理性、可靠性和经济性方面亟待提高。低速汽车必须市场需求为导向,以科技进步为动力,以开拓创新为主线,努力适应“三农”发展的需要,才能得到快速健康的发展[3]。
1.2 国外驱动桥发展及研究现状
1.模块化技术的采用
模块化设计是对在一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的机械产品进行功能分析的基础上,划分并设计出一系列功能模块,然后通过模块的选择和组合构成不同产品的一种设计方法。
以DANA为代表的意大利企业多已采用了该类设计方法, 优点是: 减少设计及工装制造的投入, 减少了零件种类, 提高规模生产程度, 降低制造费用, 提高市场响应速度等。至今,模块化已发展渐趋成熟,成为汽车主要的生产方式。
2 .模态分析
模态分析是对工程结构进行振动分析研究的最先进的现代方法与手段之一。它可以定义为对结构动态特性的解析分析(有限元分析)和实验分析(实验模态分析),其结构动态特性用模态参数来表征。模态分析技术的特点与优点是在对系统做动力学分析时,用模态坐标代替物理学坐标,从而可大大压缩系统分析的自由度数目,分析精度较高。
驱动桥的振动特性不但直接影响其本身的强度,而且对整车的舒适性和平顺性有着至关重要的影响。因此,对驱动桥进行模态分析,掌握和改善其振动特性,是设计中的重要方面。
3. 配置高性能制动器的驱动桥技术
在世界各国的生机产品中, 已出现了自循环冷却功能的湿式制动器桥、带散热风送的盘式制动器桥、适于ABS的蹄、鼓式和盘式制动器桥、带自动补偿间隙的盘式制动器等配置高性能制动器桥, 同时制动器的布置位置也出现了从桥臂处分别向桥包总成和轮边端部转移的趋势。前种处理方式易于散热, 后种处理方式为了降低成本, 甚至有厂商把制动器的壳体与桥壳铸为一体, 既易于散热,又利于降低材料成本, 但这对铸造技术、铸造精度和加工精度都提出了极高的要求[4]。
1.3 国内驱动桥技术现状
目前,国内生产驱动桥的厂家较多,品种和规格也较齐全,其性能和质量基本上能够满足国产农业机械和工程机械的使用需求,呈现了明显的产业特点:由进口国外产品向国产化发展,由小作坊向正规化产业化发展,由低端产品向高端产品发展,由引进国外技术向自主研发发展。在技术方面,通过不断提高自身铸锻造技术及工艺水平来保证研发产品制造质量;通过利用先进科学的设计辅助手段来达到设计优化的目的;通过不断学习吸收国外先进的技术逐步实现技术与国际接轨的目标,从而提高产品的核心竞争力;通过运用先进的技术及方法来提高产品的性能,满足市场需求,推进机电一体化进程。
目前国内驱动桥生产厂家分为4种类型。
1.是与国际知名品牌厂家合作,利用国内本土资源优势及国外先进的技术支持生产。如1995年柳工与德国采埃孚公司在柳州建立的合资公司,除生产采埃孚高技术水平双变外,还生产采埃孚高技术水平驱动桥,供中国高技术及出口装载机、平地机等配套,为中国高技术水平驱动桥技术的发展起到了促进作用。成工引进了卡特三节式湿式桥的样机,成功开发了成工的三节式系列湿式桥,已批量推向了市场。徐州美驰车桥有限公司是由美国的阿文美驰公司和徐州工程机械集团有限公司共同投资的合资公司,公司投资总额2408.7万美元,注册资本1680.3万美元,其中美方股比为60%、中方为40%,拥有员工1000多人,其中工程技术人员100多人,主要产品包括各种轮式车辆用刚性桥、从动桥、转向驱动桥、转向贯通驱动桥、贯通桥。
2.是通过引进国外先进的技术,依托本土的环境优势建立的民族企业,占据着国内市场的大部份额。如引进意大利菲亚特技术、依托于中国一拖旗下的一拖(洛阳)开创装备科技有限公司就是典型的代表。其农机驱动桥产品已从16马力覆盖至200马力,所生产的80~160马力驱动桥在市场上占据着主导地位,有“中国第一桥”的美誉。
3.是一些主机厂家根据自身需要,利用自身资源自产自用,也是国产驱动桥的一种发展模式。比如常发集团生产的中小马力拖拉机上用的驱动桥就是典型的生产自用型。此外,龙工、徐工等工程机械厂家也生产自己整机上所用的驱动桥,但这种模式仅为自给自足,很难满足外部市场需求。
4.是国际知名品牌传动系生产商进军中国市场,成立的独资企业。如卡拉罗青岛的公司、德纳在无锡的工厂以及EME在陕西成立的销售公司等。由于刚刚进驻中国市场,暂时还处于竞争上的劣势,还无法对本土企业造成太大的威胁,但随着国际交流日趋密切,这些企业最终必将成为民族产业不可小视的竞争对手[5]。
1.4 设计主要内容和预期成果
1.驱动桥结构形式及布置方案的确定。
2.驱动桥零部件尺寸参数的确定和相关校核:
(1)完成主减速器基本参数的选择和计算;
(2)完成差速器的设计与计算;
(3)完成半轴的设计与计算;
3.完成制动器结构形式的选择和计算。
4.完成后轮总成总装配图和主要零部件图。
1.5 取得的成果及意义
本次低速车后轮总成设计是根据传统设计方法而展开的,在兼顾结构紧凑、安全、合理和可靠的同时,以降低制造成本为目的,完善了实际产品中实际参数扩大化的不足,零部件选料更加合理。但由于能力有限,局部设计尚未完善,难以满足现实需要,实用性有待考究,还需进一步改进。
本次设计,运用了以往专业课本中的大多知识,在参考机械手册的基础上,加强了理论知识,通过完整的设计,提高了汽车零部件设计的能力,为以后的汽车设计工作奠定了一定基础。但学海无涯,汽车相关知识没有边界,汽车的发展也不会有尽头,我仍需不懈努力。


第2章 驱动桥总体方案的确定
2.1 概述
驱动桥位于传动系末端,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和车架或车厢之间的垂直力、纵向力和横向力,以及制动力矩和反作用力矩等[6]。
驱动桥一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和桥壳组成,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. 齿轮及其他传动件工作平稳,噪声小。
4. 在各种载荷和转速工况下有较高的传动效率。
6. 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。
随着汽车向采用大功率发动机和轻量化方向的发展以及路面条件的改善,近年来主减速器比有减小的趋势,以满足高速行驶的要求[7]。
2.2 驱动桥的种类
驱动桥分断开式和非断开式两类。驱动车轮采用独立悬挂时,应选用断开时驱动桥;驱动车轮采用非独立悬架时,则应选用非断开式驱动桥。

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