某客车驱动桥的设计及优化(附件)【字数：9382】
汽车底盘系统中一个重要组成部分就是驱动桥，车辆的动力性、燃油经济性和驾驶平顺性都与驱动桥结构和设计的合理性有着巨大的关系。本文选取了宇通的一款客车对其驱动桥进行设计，通过对汽车构造和设计相关资料的查询和对自己四年所学知识的应用，对该驱动桥进行分析，然后对其进行选型和设计，通过查询的资料结合客车实际，计算出主减速比、主从锥齿轮的各参数、差速器齿轮参数和半轴相关参数。利用preo三维建模软件对计算出来的零件数据进行具体建模，随后利用ANSYS workbench对建立的有限元模型进行强度校核，对桥壳进行零件优化，最后得出设计出的合理驱动桥。此次设计的驱动桥更加具有合理性，在使用过程中能更好的减少能耗，极大的提高了客车的燃油经济性，传递动力及增加汽车平顺性。
目录
第一章绪论 1
1.1研究背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.3研究目的 1
第二章驱动桥结构与设计要求介绍 3
第三章总体设计方案 4
3.1总体车型介绍 4
3.2驱动桥结构形式与选择 4
3.3主减速器结构方案选取 5
3.3.1主减速器结构方案分析 5
3.3.2单级主减速器传动方案的选取 6
3.4 主、从动齿轮的支承方案选择 6
3.4.1主动锥齿轮的支承方式选择 6
3.4.2从动锥齿轮的支承选择 6
第四章主减速器参数设计 8
4.1主减速比的确定 8
4.2锥齿轮主要参数的选择 8
4.2.1主、从动锥齿轮齿数选择 8
4.2.2主、从动齿轮分度圆直径和端面模数的确定 8
4.2.3 主、从动齿轮齿面宽b，螺旋角β，螺旋方向及法向压力角α的确定 10
4.3主减速器轴承计算及选择 10
4.3.1锥齿轮齿面上受到的载荷 11
4.3.2齿轮上受到圆周力的计算 11
4.3.3锥齿轮的径向力和轴向力 12
4.3.4主减速器轴承载荷的计算 12
4.3.5齿轮轴承型号的确定 14
4.4主、从锥齿轮及主减速器整 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
体的建模 15
4.5 主减速器齿轮轴的材料 16
第五章驱动桥其他零部件的设计 17
5.1差速器选型 17
5.2差速器参数计算 17
5.3半轴齿轮及差速器壳的确定 18
5.3.1半轴的设计和建模 18
5.3.2半轴齿轮的建立 19
5.4差速器壳体的建立 19
5.5桥壳的选择 20
5.5.1桥壳的建模 20
5.5.2桥壳的材料 21
5.5.3驱动桥整体建模 21
第六章基于ANSYS的驱动桥强度校核 22
6.1主动齿轮与从动锥齿轮强度校核 22
6.2差速器行星齿轮强度校核 23
6.3半轴的强度校核 24
6.4桥壳的强度校核 25
结束语 27
致谢 28
参考文献 29
附录 30
第一章绪论
1.1研究背景
驱动桥作为汽车传动系统中的主要部件,实现着增加扭矩降低转速,改变传动方向,实现速度差的作用[1]。随着汽车时代的快速到来，车辆型号的个性化、多样化已经成为必要的发展趋势[2]。驱动桥性能的好坏直接影响整车的性能好坏和有效使用寿命的长短[3]。驱动桥一般由主减速器、桥壳、差速器和半壳等部件组成，结构复杂，承受着汽车的满载负荷重，地面经过轮胎、车架和悬架给予的横向力、铅垂力、纵向力及其力矩，并且还有冲击载荷；驱动桥还传递来自传动系的最大扭矩，并且桥壳也经历反作用扭矩[4]。 汽车驱动桥的类型和设计参数对汽车的可靠性和耐用性有重要影响，它们也直接影响汽车的动力性、乘坐舒适性、经济性、机动性、通行性和运行稳定性等驾驶性能[5]。
在此背景下，我选这个课题希望可以设计一款低噪音、驾驶性能优秀、轻量化的客车驱动桥并且可以更好的学习并掌握现代汽车工艺和机械设计的相关知识和必要技能。
1.2国内外研究现状
当前国内对驱动桥的设计与研究主要集中在驱动桥轻量化研究、驱动桥疲劳可靠性研究及驱动桥的降噪等[6]。如马洪涛,唐正义,杨清在汽车实用技术中提出了对客车驱动桥振动与噪声研究，加快了对驱动桥降噪的进程[7]。西安交通大学学报的郭年程利用有限元法对驱动桥的整体进行了模拟[8]。武汉理工大学的李欣为驱动桥桥壳结构分析及其轻量化研究做出了杰出的贡献[9]。在进行设计研究时大量运用有限元分析软件是目前研究的主要途径[10]。
近年来，国外驱动桥的设计分析方法主要采用模块化分析和模块化技术。模块化设计是基于功能相同或不同性能、不同规格在一定范围内的机械产品的功能分析，划分并制作一系列功能模块，然后使用模块的选择和组合来形成针对不同产品的设计方法[11]。采用了这类设计方法的多为以DANA为代表的意大利企业，模态分析是对机械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[12]。它可以定义为对结构的动态特性的实验分析（实验模态分析）和分析分析（有限元分析），并且模态参数被用于表征结构的动态特性[13]。模态分析技术的优点和特点是：在对系统进行动态分析时，用模态坐标替换物理坐标，从而可以大大压缩系统分析的自由度数目，分析精度较高[14]。
1.3研究目的
本毕业设计拟对某客车原有的驱动桥进行优化设计，改进其主减速器的主传动比，符合当前大客车对于燃油经济性越来越高的法规要求，改进驱动桥的结构，提高驱动桥的机械传动效率。
以往对于大客车的驱动桥主要是通过选择市场中合适的二类或三类底盘组装而成的，这一生产方式已经不能满足当前的相关法规要求，为此我们确定这一课题，对某客车的驱动桥进行优化设计[15]。
第二章驱动桥结构与设计要求介绍
驱动桥是能够变更来自变速器的转速和转矩，然后传递给驱动轮的装置。驱动桥位于传动系尾端，承受着来自路面和车架或车身之间的垂直力，横向力和纵向力，以及反作用力和制动力矩。驱动桥设计的好坏将影响汽车能否正常运转。
从图21可以看出驱动桥分为四个部分，分别是主减速器、差速器、半轴和包裹着这三部分的驱动桥壳。主减速器的功用是增大来自变速器或者万向传动装置的转矩，并且降低转速和改变转矩的传递方向。差速器的功用是实现有转速差滚动和多轴驱动汽车的各驱动桥差速旋转。半轴的功用是将转矩传送到驱动轮。桥壳的功用是支承并保护内部结构，储存润滑油。
目录
第一章绪论 1
1.1研究背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.3研究目的 1
第二章驱动桥结构与设计要求介绍 3
第三章总体设计方案 4
3.1总体车型介绍 4
3.2驱动桥结构形式与选择 4
3.3主减速器结构方案选取 5
3.3.1主减速器结构方案分析 5
3.3.2单级主减速器传动方案的选取 6
3.4 主、从动齿轮的支承方案选择 6
3.4.1主动锥齿轮的支承方式选择 6
3.4.2从动锥齿轮的支承选择 6
第四章主减速器参数设计 8
4.1主减速比的确定 8
4.2锥齿轮主要参数的选择 8
4.2.1主、从动锥齿轮齿数选择 8
4.2.2主、从动齿轮分度圆直径和端面模数的确定 8
4.2.3 主、从动齿轮齿面宽b，螺旋角β，螺旋方向及法向压力角α的确定 10
4.3主减速器轴承计算及选择 10
4.3.1锥齿轮齿面上受到的载荷 11
4.3.2齿轮上受到圆周力的计算 11
4.3.3锥齿轮的径向力和轴向力 12
4.3.4主减速器轴承载荷的计算 12
4.3.5齿轮轴承型号的确定 14
4.4主、从锥齿轮及主减速器整 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
体的建模 15
4.5 主减速器齿轮轴的材料 16
第五章驱动桥其他零部件的设计 17
5.1差速器选型 17
5.2差速器参数计算 17
5.3半轴齿轮及差速器壳的确定 18
5.3.1半轴的设计和建模 18
5.3.2半轴齿轮的建立 19
5.4差速器壳体的建立 19
5.5桥壳的选择 20
5.5.1桥壳的建模 20
5.5.2桥壳的材料 21
5.5.3驱动桥整体建模 21
第六章基于ANSYS的驱动桥强度校核 22
6.1主动齿轮与从动锥齿轮强度校核 22
6.2差速器行星齿轮强度校核 23
6.3半轴的强度校核 24
6.4桥壳的强度校核 25
结束语 27
致谢 28
参考文献 29
附录 30
第一章绪论
1.1研究背景
驱动桥作为汽车传动系统中的主要部件,实现着增加扭矩降低转速,改变传动方向,实现速度差的作用[1]。随着汽车时代的快速到来，车辆型号的个性化、多样化已经成为必要的发展趋势[2]。驱动桥性能的好坏直接影响整车的性能好坏和有效使用寿命的长短[3]。驱动桥一般由主减速器、桥壳、差速器和半壳等部件组成，结构复杂，承受着汽车的满载负荷重，地面经过轮胎、车架和悬架给予的横向力、铅垂力、纵向力及其力矩，并且还有冲击载荷；驱动桥还传递来自传动系的最大扭矩，并且桥壳也经历反作用扭矩[4]。 汽车驱动桥的类型和设计参数对汽车的可靠性和耐用性有重要影响，它们也直接影响汽车的动力性、乘坐舒适性、经济性、机动性、通行性和运行稳定性等驾驶性能[5]。
在此背景下，我选这个课题希望可以设计一款低噪音、驾驶性能优秀、轻量化的客车驱动桥并且可以更好的学习并掌握现代汽车工艺和机械设计的相关知识和必要技能。
1.2国内外研究现状
当前国内对驱动桥的设计与研究主要集中在驱动桥轻量化研究、驱动桥疲劳可靠性研究及驱动桥的降噪等[6]。如马洪涛,唐正义,杨清在汽车实用技术中提出了对客车驱动桥振动与噪声研究，加快了对驱动桥降噪的进程[7]。西安交通大学学报的郭年程利用有限元法对驱动桥的整体进行了模拟[8]。武汉理工大学的李欣为驱动桥桥壳结构分析及其轻量化研究做出了杰出的贡献[9]。在进行设计研究时大量运用有限元分析软件是目前研究的主要途径[10]。
近年来，国外驱动桥的设计分析方法主要采用模块化分析和模块化技术。模块化设计是基于功能相同或不同性能、不同规格在一定范围内的机械产品的功能分析，划分并制作一系列功能模块，然后使用模块的选择和组合来形成针对不同产品的设计方法[11]。采用了这类设计方法的多为以DANA为代表的意大利企业，模态分析是对机械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[12]。它可以定义为对结构的动态特性的实验分析（实验模态分析）和分析分析（有限元分析），并且模态参数被用于表征结构的动态特性[13]。模态分析技术的优点和特点是：在对系统进行动态分析时，用模态坐标替换物理坐标，从而可以大大压缩系统分析的自由度数目，分析精度较高[14]。
1.3研究目的
本毕业设计拟对某客车原有的驱动桥进行优化设计，改进其主减速器的主传动比，符合当前大客车对于燃油经济性越来越高的法规要求，改进驱动桥的结构，提高驱动桥的机械传动效率。
以往对于大客车的驱动桥主要是通过选择市场中合适的二类或三类底盘组装而成的，这一生产方式已经不能满足当前的相关法规要求，为此我们确定这一课题，对某客车的驱动桥进行优化设计[15]。
第二章驱动桥结构与设计要求介绍
驱动桥是能够变更来自变速器的转速和转矩，然后传递给驱动轮的装置。驱动桥位于传动系尾端，承受着来自路面和车架或车身之间的垂直力，横向力和纵向力，以及反作用力和制动力矩。驱动桥设计的好坏将影响汽车能否正常运转。
从图21可以看出驱动桥分为四个部分，分别是主减速器、差速器、半轴和包裹着这三部分的驱动桥壳。主减速器的功用是增大来自变速器或者万向传动装置的转矩，并且降低转速和改变转矩的传递方向。差速器的功用是实现有转速差滚动和多轴驱动汽车的各驱动桥差速旋转。半轴的功用是将转矩传送到驱动轮。桥壳的功用是支承并保护内部结构，储存润滑油。
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