轻型客车驱动桥设计外文翻译资料

轻型客车驱动桥设计

关键词：轻型客车；驱动桥；设计；Pro/Engineer

摘要：本文通过对传统轻型客车的研究，发现了筛选和使用现有方法有关的问题，设计了轻型客车的桥驱动装置。首先确定驱动桥传动比并合理分配；其次对驱动桥主传动装置的结构和参数进行设计，包括主减速器、差速器、半轴的设计；最后完成驱动桥壳的设计，以使驱动桥设计完整。并采用传统的机械分析方法对驱动桥主要部件（减速器、差速器、半轴、车轴等）进行强度分析计算，包括齿轮弯曲应力计算、强度校核；齿轮接触应力计算、强度校核；半轴扭转应力计算。随着设计思想和设计要求的飞速发展，三维设计已成为设计人员必备的技能，本文介绍了Pro/Engineer软件的基本功能和简单的应用，并利用该软件对驱动桥的零件进行了设计。

简介

车架的传递以及车轮与力矩之间的作用力方向，汽车的动力性能，稳定性对承载能力有重要影响。万向传动装置的动力可折叠90度角，改变传递方向，而主减速器则降低速度，分配到左右半轴和驱动轮上。传动桥位于动力总成的末端，其基本功能是：发动机扭矩万向传动装置通过主减速器，差速器，半轴轮胎到达驱动轮，减小增速扭矩；主减速器齿轮改变扭矩的传递方向；通过差速器实现两侧车轮的传动差分效果，保证内外轮以不同速度转动。汽车驱动系统的任务是传递动力。驱动桥是在传动系统的末端，其任务是随汽车传动轴传递的驱动轮扭矩变化，并将它传递下去。

在汽车结构中，车轴一般包括：主驱动器、差速器、车轴等部件。该功能的主要驱动力是转移方向上增加的扭矩和差速器扭矩的改变；驱动轮在转弯或崎岖道路上以不同的角速度旋转行驶；驱动桥壳（指独立悬架）把汽车的重量转移到车轮上，作用在车轮上的力转移到悬架和车架上，同时，驱动桥壳是主驱动器、差速器和车轮驱动壳；来自差速器作用的半轴扭矩传递到车轮。每部分各不相同，但目的是：确保驱动力的实现和更好的发挥。所以驱动桥设计的主要任务是：确定正确的整机结构和零部件。

驱动桥结构

轻型客车采用前置后驱的布置方式。一般来说，前桥是转向桥，后桥是驱动桥。它的作用是带动万向传动装置折叠90度角，改变传动方向，并将主减速器的转速、扭矩、差动分配给左右半轴和一个主动轮。

A、驱动桥设计的基本要求

在汽车结构中，驱动桥一般包括主减速器（又称主驱动器）、齿轮和轴差驱动轮等。

驱动桥的结构与悬挂驱动轮的型式密切相关。动力总成的总任务是传递发动机的动力，以适应汽车。在机械传动的普通汽车中，变速器（有时是辅助变速器和执行器）的矛盾和结构布置并不能完全解决发动机的特性和行驶问题。首先，由于绝大多数发动机是纵向布置在车内的，为了使扭矩传递到左右轮上，必须利用驱动桥主减速器的传递方向来改变扭矩，而且还必须通过差速器驱动桥来解决有关车轮与差速器之间的驱动扭矩分配问题。其次，由于变速器的主要任务是通过选择档位和其他合适的传动比，使发动机的转速转矩特性满足车辆在各种行驶阻力下对动力性和经济性的要求，而驱动桥减速器的主要功能是在变速器处于最高位置时（通常是直接挡，有时是超速），使汽车具有足够的动力性、牵引速度和良好的燃油经济性。因此，它会通过动力传递，将传动轴传到传动轴上，之后主减速器又进一步增加了扭矩，减小了转速变化。因此，为为了使汽车变速器的系统设计合理，适当地分配给变速器和驱动桥。当变速器处于最高位置时，汽车的动力性和燃油经济性取决于主减速比。在汽车总布置设计中，应根据汽车的工况参数和发动机、变速器、轮胎等，选择合适的主减速比，以保证汽车具有良好的动力性能和燃油经济性。随着发动机功率的发展，降低了整车质量和路况的改善，主减速比几乎没有什么发展趋势。选择主减速比时应考虑使汽车既能满足高速行驶的要求，又能降低发动机转速，通常在速度范围内使用时减少了太过的材料消耗，增加了发动机寿命并改善了振动和噪音表现。

B、驱动桥设计的基础数据

轻型客车驱动桥设计：发动机最大扭矩162N.m，驱动桥载荷传动比4.452，总载荷22900N，车轮半径800mm，轨道190mm。

1. 主减速器 2-套筒 3-差速器 4，7半轴 5-调整螺母 6-调整垫片 8-桥壳

图1.非驱动桥 图2.断开式驱动桥

C、主减速器设计

选择主减速器的减速类型主要取决于桥的数量，驱动桥的布置类型，主传动比的大小以及驱动桥离地间隙的要求，我们应根据具体情况选择。齿轮式主驱动器可分为单速式减速器、双速式减速器、单级减速器、两级减速器、穿透式单级或双级减速器。主减速器必须保证主、从动齿轮啮合状态良好，才能使其正常工作。正确啮合齿轮，齿轮加工质量，装配调整及轴承，主减速器壳体刚度。它还与齿轮刚度支承密切相关。

现代汽车驱动桥的主传动齿轮有弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮被广泛使用。由于纵向沿齿面无滑动，且齿廓表面仅有少量滑动，因此滑动速度较低，且由于其载荷通常分配在两对以上的齿面同时接触，因此齿面上的接触载荷较低。

准双曲面齿轮传动更具有上述优点。在弧齿锥齿轮传动中，主动角和螺旋角等于从动齿轮。准双曲面齿轮传动时，主动齿轮轴与从动齿轮轴不偏移相交，主动齿轮相距一定，螺旋角比从动齿轮大。轮当从动齿的两种传动方式的外径和齿宽及齿数比相同时，准双曲面齿轮由于齿轮螺旋角较大，主动轮的节圆直径通常约为一百万个弧齿锥齿轮。这样可以使轴传动齿轮轴相应增大，从而大大提高了齿轮啮合刚度，提高了主动齿轮的使用寿命。在传动螺旋锥齿轮中，传动比较小，这是因为主动齿轮的直径不能随着传动比的增大而增大，不能承受足够大的载荷。

由于上述特点，设计选用准双曲面齿轮，从查询信息中发现准双曲面齿轮在几何上是复杂的，其设计与制造密切相关，加工过程中的切齿调整方案直接影响啮合齿轮的质量，因此，准双曲面齿轮的几何参数设计，在准双曲面齿轮的设计和加工过程中起着至关重要的作用。

准双曲面齿轮

准双曲面齿轮传动已在航空工业、汽车工业和重型矿山设备事业中广泛应用。汽车工业的快速发展，带动了准双曲面齿轮传动的设计越来越频繁。然而，由于准双曲面齿轮的子齿轮几何形状复杂，设计过程中涉及的参数和图形多，技术难度大，因此，准双曲面齿轮的几何参数设计一直是准双曲面齿轮设计的关键。准双曲面齿轮副几何参数的设计方法，采用传统的Gleason法150个计算步骤，从实用的角度出发，Gleason公式是以人工近似计算系统为基础的。

A、准双曲面齿轮副的几何关系

锥面相互作用必须驱动准双曲面齿轮副，相当于一对交错正切接触，如图所示，锥面被称为节锥准双曲面齿轮，同时也是车轮锥面毛坯的几何参数设计。它是两个俯仰锥轴之间最短的直线，被称为准双曲面齿轮螺距的偏差。两个节点的P切锥称为准双曲面齿轮，两个锥外截面T称为节点平面准双曲面齿轮副。截面平面和小圆锥体与大轮相切，并且节距圆锥体相切。车轮轴线a₂与PO₂之间的夹角称为小节锥角，车轮轴线a₁与PO₁之间的夹角称为大节锥角。点P到轴a₁之间的距离称为小圆半径，点P到轴a₂之间的距离称为大轮半径。在P点和T点，与直线和轮渡垂直的剖面是与大轮轴线相交的，由轴线确定的平面称为轴剖面轮渡，由轴剖面轴线确定的平面称为大轮。准双曲面齿轮关键设计参数的确定是节锥的几何参数。

B、主减速器齿轮载荷计算的确定

由于汽车传动系统载荷不稳定，很难准确确定主减速器齿轮的载荷计算。通常，低驱动发动机的最大扭矩是随着传动部分的传动比和主减速器中较小的作用而产生的驱动轮打滑的从动齿轮扭矩，作为载重汽车和越野汽车主从动齿轮的载荷计算。

图3.标准节锥准双曲面齿轮副 图4.螺距锥参数的几何关系

驱动桥建模

1. 软件介绍

本设计采用Pro/Engineer。Pro/Engineer是建立在统一的基础数据库上的，不同于传统的基于多个数据库的CAD/CAM系统。一个单一的数据库，项目中的所有信息都来自一个库，因此每个单独的用户都可以作为产品建模工作。换言之，在整个设计过程中的任何变化，都可以对应于设计过程中的相关部分。例如，一旦项目细节发生变化，NC刀具路径将自动更新；装配图如果有任何变化，也会在整个三维模型中产生相同的反应。这些优点使得设计更加优化，产品质量更高，产品更好地推向市场，价格更便宜。

1. 双齿轮建模

齿廓的长度和节锥的相交线的长度是直齿锥齿轮，如果是曲线，统称为曲线齿轮。目前，弧齿锥齿轮应该是曲线齿锥齿轮的代名词。根据现有三种螺旋锥齿轮曲线的不同，属于不同的公司。准双曲面齿轮由美国格里森公司设计（包括弧齿锥齿轮），还有瑞士欧利康公司的延长外摆线齿轮和德国克林根伯格的标准渐开线齿轮。

弧齿锥齿轮传动效率高，圆弧传动比稳定，重叠系数大，承载能力高，传动平稳，运行可靠，结构紧凑，节省材料，节省空间，耐磨损，使用寿命长，噪音低。在各种机械传动中，弧齿锥齿轮的传动效率最高，在各种传动中特别是大功率传动具有很大的经济效益；传递相同扭矩的传动，为小尺寸节省了大部分链条传动空间；弧齿锥齿轮传动比的永久稳定、传动比的稳定往往是各类机械设备传动性能的基本要求；而且弧齿锥齿轮工作可靠、使用寿命长。

1. 三维模型的其他部分

三维模型是设计的主要部分，包括半轴齿轮减速器、差速器壳、壳体、十字轴、主动锥齿轮、行星齿轮。

图5.准双曲面齿轮造型工艺

图6.半轴齿轮 图7.差速器壳

图8.主减速器壳体 图9.主动锥齿轮和行星齿轮

1. 结论

在本次设计中，根据相关文献，首先进行了总体设计，确定了驱动桥的总体设计方案；其次，分析了结构的选择，确定了驱动桥的结构；然后计算了驱动桥主要部件的参数，并对部分部件进行了强度校核；最后，基于Pro/ENGINEER软件完成了驱动桥零件的三维建模和虚拟装配。分析了结构选型设计，在功能和使用寿命充分的前提下，选择了最常见的机构，结构简单，制造方便，既保证了设计的经济性，又有利于批量生产，降低成本。

感谢

在这里，我要向我的导师、我的家人以及我朋友们的关心和支持表示衷心的感谢。

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商用车驱动桥壳有限元分析与优化设计

周冰冰^1,a，李慧琳^1,b，刘倩^1,c

¹贵州大学机械工程学院，贵阳，550025，中国

^aq121769@126.com，^b21255120@qq.com，^c350773244@qq.com

关键词：驱动桥壳；瞬态动力学；疲劳寿命；优化设计

摘要：为解决商用车驱动桥壳质量大的问题，采用有限元法对驱动桥壳结构进行了优化。首先利用ANSYS软件建立了桥壳的参数化有限元模型，通过瞬态动力学分析得到了桥壳的动态响应特性。动力分析结果表明，桥壳的强度和刚度能够很好地满足设计要求。在此基础上，通过动力学

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