小型汽车主减速及差速器设计
小型汽车主减速及差速器设计[20200102170051]
小型汽车主减速器和差速器的设计主减速器的作用是将变速器输出的速度再次降低，以此来增加转矩，之后将动力传递给差速器。差速器再将转矩分配给左右车轮，并实现差速形式。本次设计的是有关小型汽车减速器和差速器总成。本设计选用的车型为观致3，在对主减速器和差速器的结构原理进行较详细的介绍和分析后，也对减速器、差速器、等重要部件等进行了详细的设计，本次设计确定了小型轿车的驱动桥结构形式、布置方法、主减速器总成、差速器总成的结构型式，并对主要零部件进行了强度校核，完善了主减速器及差速器的整体设计；并使用Pro/E对差速器与主减速器进行3D建模。完成装配后，对主减速器、差速器进行运动仿真，以论证差速器的差速原理。 *查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:驱动桥,主减速器,差速器,参数化建模,仿真分析
目录
1 绪论 1
1.1 课题研究内容 1
2 驱动桥结构方案分析 2
2.1驱动桥结构形式 2
2.2单级驱动桥的优点 2
2.3驱动桥的选择 3
3 主减速器的设计 4
3.1 主减速器概述 4
3.2 主减速器传动方式选择 4
3.3 主减速器主，从动锥齿轮的支撑方案 5
3.4 主减速器的基本参数选择与设计计算 5
3.4.1主减速比i0的确定 6
3.4.2主减速器斜齿圆柱齿轮的主要参数选择 8
3.4.3 斜齿轮设计计算 8
3.4.4校核齿面的接触强度 11
4差速器的设计 13
4.1差速器的结构形式选择及工作原理和组成 13
4.1.1圆锥行星齿轮差速器的选择 13
4.1.2圆锥行星齿轮差速器的结构 13
4.2 差速器齿轮的基本参数选择 13
4.3差速器齿轮的几何尺寸计算与强度计算 16
4.4汽车行星齿轮和半轴齿轮的参数表 18
5主减速器与差速器的三维实体建模 20
5.1主减速器三维建模分析与设计思路 20
5.2斜齿轮的建模过程 20
5.3差速器壳体的创建 27
5.4主减速器与差速器的装配与运动仿真 28
5.5主减速器运动仿真 28
5.5.1运动仿真思路 28
5.5.2运动仿真分析 29
结论 31
致谢 32
参考文献 33
1 绪论
对于小型汽车来说，汽车驱动桥在传动系统中有着举足轻重的作用，且驱动桥的主要组成部分为主减速器和差速器，故对主减速器和差速器的设计显得十分重要。本次设计选用的车型是观致3，观致3是观致汽车在2013年11月底上市的首款量产车型，当年即获得欧洲新车安全评鉴协会（E-NCAP）年度最高五星评价（历史成绩第二），并被评为2013年最安全的家用轿车，与此同时，其五门版车型在2014年获得了“红点设计大奖”。由此可见该车型在总成稳定性、车身总体设计上有一定的可取之处。本文在对各总成的原理有了一定的了解后，再结合相关课程中所学理论知识，对汽车一些总成的设计有了一定的理论基础。本文所选课题内容为：小型汽车的主减速器及差速器设计。通过对本课题的研究，我对汽车构造、汽车各总成的工作原理、汽车设计特别是本课题中小型轿车驱动桥中的主减速器、差速器的认识和了解进一步加深了；在设计过程中也了解和学习了一些现代汽车工业的新技术及新设计方法；对于即将继续在汽车领域深造、探索的我也是一次良好的锻炼，并提供一定的知识储备。
1.1 课题研究内容
本次设计主要在了解驱动桥的结构原理的基础上，对观致3驱动桥的主减速器、差速器等重要部件进行了较为详细的设计。在设计过程中，根据汽车设计原则和步骤，进行了详细的计算。在此过程中，还分析了有关部件需要采用的方法以及可讨论了相关可行性方案，最后画出了重要部件的装配关系工程图和pro-e三维模型,而且对其进行了动画仿真并做了相关的参数分析。此次设计用的是AutoCAD和pro-e软件，掌握了AutoCAD基础零件的绘制和各类零件图的创建方法，熟悉了机械图绘制的工作流程，绘制出了主减速器的主、从动斜齿圆柱齿轮以及差速器的行星齿轮、半轴齿轮等实体造型，为今后运用各种应用软件做好了铺垫。
2 驱动桥结构方案分析
2.1驱动桥结构形式
驱动桥结构形式有多种，其基本形式有如下三种：
1)中央单级减速驱动桥。驱动桥结构中最为简单的一种驱动桥的形式。主传动比小于6时，中央单级减速驱动桥是较理想的选择。而且中央单级减速器有采用双曲线螺旋的伞齿轮的趋势，主动小齿轮的支承方式为骑马式， 如果需要的话还有差速锁装置。
2)中央双级驱动桥。在中央单级桥的牵引总质量较大或者其速比超出一定范围时，中央双级减速桥将作为系列产品，它们变型为前驱动桥很困难，使用的条件也受到一定限制。
3)中央单级、轮边减速驱动桥。在油田、建筑工地和矿山等非公路车和军用车上，轮边减速驱动桥使用非常广泛，前轮的轮边减速桥可分为2种：一种是圆锥行星齿轮式轮边减速桥；另一种是圆柱行星齿轮式轮边减速驱动桥。
2.2单级驱动桥的优点
综上所述，由于此次设计的驱动桥的传动比为3.8，物流业对车辆性能要求在不断地变化，我国公路条件的也在不断地改善，单级化已经成为驱动桥的技术的发展趋势，主要的单级驱动桥有如下几点优点：
(l) 单级减速驱动桥的制造工艺简单，成本低，是驱动桥最基本的类型；
(2)低速大转矩成为汽车发动机的发展趋势，驱动桥传动比因此也朝小速比的方向发展；
(3)公路状况的改善也使得对汽车通过性的要求大大降低。汽车不需要采用较为复杂的结构也可以提高通过性；
(4)产品结构的简化使得单级减速驱动桥的机械传动效率得到了提高，易损坏的部件也随之减少，变得更为可靠。
2.3驱动桥的选择
单级桥产品具有较为突出的优势，这为单级桥的发展提高了很大的空间。从产品设计的角度来看， 本次设计的主减速比小于6，应该选用单级减速驱动桥。
按照工作特性来分，驱动桥的结构型式可以分为两大类：断开式驱动桥、非断开式驱动桥。非独立悬架一般和非断开式驱动桥配合使用；独立悬架则和断开式驱动桥配合使用。在断开式驱动桥的簧下质量很小的情况下，与独立悬挂相配合，这时驱动车轮对各种地形的适应性均较好。独立悬架驱动桥的结构复杂，但汽车在不平路面上的行驶平顺性却很好，车轮和车桥上的零件的磨损大大减少，它的可靠性和使用寿命也进一步提高。这种结构一般用于对行驶平顺性要求很高的部分轿车以及一些越野汽车上。
断开式驱动桥具有工作可靠，平稳性很好的特点，查阅资料，参照轿车的设计书,本课题观致3轿车选用的是断开式驱动桥；其结构如下图所示：
3 主减速器的设计
3.1 主减速器概述
从变速器—万向传动装置传递给驱动桥的转矩先传给主减速器，主减速器的一对齿轮副减速增扭，对于纵置的发动机还有改变转矩的旋转方向的功能。设计主减速器应满足的基本要求：
1）选择适当的主减速比，保证汽车在给定的条件下具有最佳动力性和燃油经济性；
2）具备足够的强度和刚度来承受以及传递作用于路面或车架或车身间的各种力矩；
3）驱动桥的各零件在满足强度高、刚性好、工作可靠以及使用寿命长的要求的同时，应力求做到质量小，尤其非悬挂的质量要小，这样便可以减少不平路面带给驱动桥的冲击，从而汽车的平顺性得到了改善；
小型汽车主减速器和差速器的设计主减速器的作用是将变速器输出的速度再次降低，以此来增加转矩，之后将动力传递给差速器。差速器再将转矩分配给左右车轮，并实现差速形式。本次设计的是有关小型汽车减速器和差速器总成。本设计选用的车型为观致3，在对主减速器和差速器的结构原理进行较详细的介绍和分析后，也对减速器、差速器、等重要部件等进行了详细的设计，本次设计确定了小型轿车的驱动桥结构形式、布置方法、主减速器总成、差速器总成的结构型式，并对主要零部件进行了强度校核，完善了主减速器及差速器的整体设计；并使用Pro/E对差速器与主减速器进行3D建模。完成装配后，对主减速器、差速器进行运动仿真，以论证差速器的差速原理。 *查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:驱动桥,主减速器,差速器,参数化建模,仿真分析
目录
1 绪论 1
1.1 课题研究内容 1
2 驱动桥结构方案分析 2
2.1驱动桥结构形式 2
2.2单级驱动桥的优点 2
2.3驱动桥的选择 3
3 主减速器的设计 4
3.1 主减速器概述 4
3.2 主减速器传动方式选择 4
3.3 主减速器主，从动锥齿轮的支撑方案 5
3.4 主减速器的基本参数选择与设计计算 5
3.4.1主减速比i0的确定 6
3.4.2主减速器斜齿圆柱齿轮的主要参数选择 8
3.4.3 斜齿轮设计计算 8
3.4.4校核齿面的接触强度 11
4差速器的设计 13
4.1差速器的结构形式选择及工作原理和组成 13
4.1.1圆锥行星齿轮差速器的选择 13
4.1.2圆锥行星齿轮差速器的结构 13
4.2 差速器齿轮的基本参数选择 13
4.3差速器齿轮的几何尺寸计算与强度计算 16
4.4汽车行星齿轮和半轴齿轮的参数表 18
5主减速器与差速器的三维实体建模 20
5.1主减速器三维建模分析与设计思路 20
5.2斜齿轮的建模过程 20
5.3差速器壳体的创建 27
5.4主减速器与差速器的装配与运动仿真 28
5.5主减速器运动仿真 28
5.5.1运动仿真思路 28
5.5.2运动仿真分析 29
结论 31
致谢 32
参考文献 33
1 绪论
对于小型汽车来说，汽车驱动桥在传动系统中有着举足轻重的作用，且驱动桥的主要组成部分为主减速器和差速器，故对主减速器和差速器的设计显得十分重要。本次设计选用的车型是观致3，观致3是观致汽车在2013年11月底上市的首款量产车型，当年即获得欧洲新车安全评鉴协会（E-NCAP）年度最高五星评价（历史成绩第二），并被评为2013年最安全的家用轿车，与此同时，其五门版车型在2014年获得了“红点设计大奖”。由此可见该车型在总成稳定性、车身总体设计上有一定的可取之处。本文在对各总成的原理有了一定的了解后，再结合相关课程中所学理论知识，对汽车一些总成的设计有了一定的理论基础。本文所选课题内容为：小型汽车的主减速器及差速器设计。通过对本课题的研究，我对汽车构造、汽车各总成的工作原理、汽车设计特别是本课题中小型轿车驱动桥中的主减速器、差速器的认识和了解进一步加深了；在设计过程中也了解和学习了一些现代汽车工业的新技术及新设计方法；对于即将继续在汽车领域深造、探索的我也是一次良好的锻炼，并提供一定的知识储备。
1.1 课题研究内容
本次设计主要在了解驱动桥的结构原理的基础上，对观致3驱动桥的主减速器、差速器等重要部件进行了较为详细的设计。在设计过程中，根据汽车设计原则和步骤，进行了详细的计算。在此过程中，还分析了有关部件需要采用的方法以及可讨论了相关可行性方案，最后画出了重要部件的装配关系工程图和pro-e三维模型,而且对其进行了动画仿真并做了相关的参数分析。此次设计用的是AutoCAD和pro-e软件，掌握了AutoCAD基础零件的绘制和各类零件图的创建方法，熟悉了机械图绘制的工作流程，绘制出了主减速器的主、从动斜齿圆柱齿轮以及差速器的行星齿轮、半轴齿轮等实体造型，为今后运用各种应用软件做好了铺垫。
2 驱动桥结构方案分析
2.1驱动桥结构形式
驱动桥结构形式有多种，其基本形式有如下三种：
1)中央单级减速驱动桥。驱动桥结构中最为简单的一种驱动桥的形式。主传动比小于6时，中央单级减速驱动桥是较理想的选择。而且中央单级减速器有采用双曲线螺旋的伞齿轮的趋势，主动小齿轮的支承方式为骑马式， 如果需要的话还有差速锁装置。
2)中央双级驱动桥。在中央单级桥的牵引总质量较大或者其速比超出一定范围时，中央双级减速桥将作为系列产品，它们变型为前驱动桥很困难，使用的条件也受到一定限制。
3)中央单级、轮边减速驱动桥。在油田、建筑工地和矿山等非公路车和军用车上，轮边减速驱动桥使用非常广泛，前轮的轮边减速桥可分为2种：一种是圆锥行星齿轮式轮边减速桥；另一种是圆柱行星齿轮式轮边减速驱动桥。
2.2单级驱动桥的优点
综上所述，由于此次设计的驱动桥的传动比为3.8，物流业对车辆性能要求在不断地变化，我国公路条件的也在不断地改善，单级化已经成为驱动桥的技术的发展趋势，主要的单级驱动桥有如下几点优点：
(l) 单级减速驱动桥的制造工艺简单，成本低，是驱动桥最基本的类型；
(2)低速大转矩成为汽车发动机的发展趋势，驱动桥传动比因此也朝小速比的方向发展；
(3)公路状况的改善也使得对汽车通过性的要求大大降低。汽车不需要采用较为复杂的结构也可以提高通过性；
(4)产品结构的简化使得单级减速驱动桥的机械传动效率得到了提高，易损坏的部件也随之减少，变得更为可靠。
2.3驱动桥的选择
单级桥产品具有较为突出的优势，这为单级桥的发展提高了很大的空间。从产品设计的角度来看， 本次设计的主减速比小于6，应该选用单级减速驱动桥。
按照工作特性来分，驱动桥的结构型式可以分为两大类：断开式驱动桥、非断开式驱动桥。非独立悬架一般和非断开式驱动桥配合使用；独立悬架则和断开式驱动桥配合使用。在断开式驱动桥的簧下质量很小的情况下，与独立悬挂相配合，这时驱动车轮对各种地形的适应性均较好。独立悬架驱动桥的结构复杂，但汽车在不平路面上的行驶平顺性却很好，车轮和车桥上的零件的磨损大大减少，它的可靠性和使用寿命也进一步提高。这种结构一般用于对行驶平顺性要求很高的部分轿车以及一些越野汽车上。
断开式驱动桥具有工作可靠，平稳性很好的特点，查阅资料，参照轿车的设计书,本课题观致3轿车选用的是断开式驱动桥；其结构如下图所示：
3 主减速器的设计
3.1 主减速器概述
从变速器—万向传动装置传递给驱动桥的转矩先传给主减速器，主减速器的一对齿轮副减速增扭，对于纵置的发动机还有改变转矩的旋转方向的功能。设计主减速器应满足的基本要求：
1）选择适当的主减速比，保证汽车在给定的条件下具有最佳动力性和燃油经济性；
2）具备足够的强度和刚度来承受以及传递作用于路面或车架或车身间的各种力矩；
3）驱动桥的各零件在满足强度高、刚性好、工作可靠以及使用寿命长的要求的同时，应力求做到质量小，尤其非悬挂的质量要小，这样便可以减少不平路面带给驱动桥的冲击，从而汽车的平顺性得到了改善；
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/qcgc/2068.html
