速腾轿车前驱动桥毕业设计

摘要

驱动桥的零件很多, 结构复杂. 驱动桥作为汽车四大总成之一，它的性能的好坏直接影响整车性能。本文主要是关于速腾1.8T 驱动桥设计。

驱动桥的基本功用是将传动轴或变速器传来的转矩增大并适当降低转速后分配给左、右驱动车轮，其次驱动桥还要承受路面和车架或车身之间的垂直力、纵向力和横向力，以及制动力和反作用力矩等。驱动桥组成包括主减速器、差速器、半轴、万向节、驱动桥桥壳等。驱动桥是汽车传动系中主要总成之一。驱动桥的设计是否合理直接关系到汽车使用性能的好坏，驱动桥是汽车中的重要部件，它承受着来自路面和悬架之间的一切力和力矩，是汽车中工作条件最恶劣的总成之一，如果设计不当会造成严重的后果。

本文以驱动桥的传统设计方法为基础，详细研究了速腾1.8T 轿车的驱动桥的设计方法，提出了比较可行的设计思路。根据这一思路设计计算出数据并画出转向驱动桥的各零件图。同时我也查找了现有的速腾1.8T 轿车的驱动桥的结构原理，从样车对驱动桥的整体构造加深了解，结合最新有关驱动桥的信息和汽车设计书本上的知识来设计计算、绘制草图，然后运用AUTOCAD 软件绘制总装配图，从而提了设计工作效率。

关键词：汽车 驱动桥 主减速器 差速器 半轴

Abstract

Driving axle parts, structure is complex. Drive bridge as the four major automobile assembly, its performance has a direct impact on vehicle performance. This article is about the 1.8T Teng-speed driving axle design.

The basic function is to drive axle drive shaft or transmission to increase the torque and properly reduce speed assigned to the left and right drive wheels, drive axle is also under the second road and the frame or body between the vertical force, longitudinal force and lateral force, and the braking force and the reaction torque. Drive axle is composed of main reducer, differential, half shaft, universal joint, drive axle bridge shell. Drive axle is in the automobile power transmission assembly of. Driving axle design is reasonable or not directly related to automobile use performance is good or bad, drive axle is an important vehicle components, it suffered from a road surface and suspension of all forces and moments, is in the automobile the worst working conditions of one of the assembly, if designed properly it will cause serious consequences.

Based on the driving axle of traditional design method for the

foundation, a detailed study of the 1.8T Teng-speed car driving axle design method, put forward a feasible design ideas. According to this train of thought, design and calculate data and draw the steering driving axle parts diagram. At the same time, I also find the existing

1.8T Teng-speed car driving axle structure principle, from the vehicles on the drive axle of the whole structure to deepen

understanding, combined with the atest information about driving bridge and vehicle design book knowledge to design, sketch, and then using AUTOCAD software to provide the general assembly drawing, design work efficiency.

Key words: automobile driving axle main reducer differential half axle

目录

摘要 …………………………………………………………………………...I Abstract .................................................................................................................II

第1章 绪论......................................................................................................1 1.1概述…………………………………………………………………..1 1.2驱动桥设计与分析的理论研究现状………………………………..2 1.3设计驱动桥时应当满足如下基本要求……………………………..2

第2章 驱动桥结构方案的选定……………………………………………..3 2.1结构方案分析………………………………………………………..3

第3章 主减速器设计…………………………………………….... ………..3 3.1主减速器的结构形式………………………………………………..4 3.2主减速器的类型……………………………………………………..4 3.3主减速器主、从动斜齿圆柱齿轮的支承形式……………………..6 3.4主减速器的基本参数选择与计算…………………………………..7 3.4.1主减速比的确定……………………………………………...7 3.4.2主减速器齿轮计算载荷的确定……………………………...9 3.5主减速器齿轮基本参数的选择……………………………………12 3.5.1主、从动齿轮齿数的选择………………………………….12 3.5.2斜齿轮设计计算…………………………………………….12 3.5.3主减速器齿轮参数表……………………………………….17

第4章 差速器的设计………………………………………………………18 4.1差速器结构形式选择……………………………………………....18 4.2普通锥齿轮式差速器齿轮设计…………………………………....19 4.2.1差速器齿轮的基本参数的选择…………………………….19 4.2.2差速器齿轮的几何尺寸计算与强度计算………………….21 4.2.3汽车行星齿轮和半轴齿轮的参数表……………………….25

第5章 驱动车轮的传动装置设计…………………………………………26 5.1半轴的型式………………………………………………………....26 5.2半轴的设计计算……………………………………………………26 5.3半轴的强度较核……………………………………………………27 5.3.1 三种可能工况………………………………………………27 5.3.2 半浮式半轴计算载荷的确定………………………………28 5.4半轴的结构设计及材料与热处理…………………………………30

第6章 万向节设计…………………………………………………………32 6.1万向节结构选择……………………………………………………32 6.2万向节的材料及热处理……………………………………………32

第7章 驱动桥壳设计………………………………………………………33 7.1 桥壳的简介……………………………………………………….33 7.2 驱动桥壳的设计………………………………………………….34 结论……………………………………………………………………………………….35 致谢……………………………………………………………. ………………………….36 参考文献………………………………………………………………………... ………..37

装配图示例：

第1章 绪 论

1.1 概述

汽车驱动桥处于汽车传动系的末端，其基本功用是增大由传动轴或直接由变速器传来的转矩，将转矩分配给左右驱动车轮，并使左右驱动车轮具有汽车行驶运动学上要求的差速功能; 同时，驱动桥还要承受作用于路面和车架或车厢之间的铅垂力、纵向力和横向力。

在一般的汽车结构中，驱动桥包括主减速器(又称主传动器) 、差速器、驱动车轮的传动装置及桥壳等部件。

驱动桥的结构形式与驱动车轮的悬挂形式密切相关。当车轮采用非独立悬挂时，例如在绝大多数的载货汽车和部分小轿车上，都采用非断开式驱动桥; 当驱动车轮采用独立悬挂时，则配以断开式驱动桥。

汽车传动系的总任务是传递发动机的动力，使之适应于汽车行驶的需要。在一般汽车的机械式传动中，有了变速器(有时还有副变速器和分动器) 还不能完全解决发动机特性和行驶要求间的矛盾和结构布置上的问题。首先因为绝大多数的发动机在汽车上是纵向安置的，为使其转矩能传给左右驱动车轮，必须由驱动桥的主减速器来改变转矩的传递方向，同时还得由驱动桥的差速器来解决左右驱动车轮间的转矩分配问题和差速问题。其次是因为变速器的主要任务仅在于通过选择适当的档位数及各档传动比，以使内燃机的转速一转矩特性能适应汽车在各种行驶阻力下对动力性与经济性的要求，而驱动桥主减速器(有时还有轮边减速器) 的功用则在于当变速器处于最高档位(通常为直接档，有时还有超速档) 时，使汽车有足够的牵引力、适当的最高车速和良好的燃油经济性。为此，则要将经过变速器、传动轴传来的动力，经过驱动桥的主减速器进行进一步增大转矩，降低转速的变化。因此，要想使汽车传动系设计的合理，首先必须恰当选择好汽车的总传动比，并恰当的将它分配给变速器和驱动桥。后者的减速比称为主减速比。当变速器处于最高档位时，汽车的动力性和燃油经济性主要取决于主减速比。在汽车的总体布置设计时应根据该车的工作条件及发动机、传动系、轮胎等有关参数，选择合适的主减速比来保证汽车具有良好的动力性和燃油经济性。由于发动机功率的提高，汽车整车质量的减小和路面状况的改善，主减速比有往小发展的趋势。选择主减速比时要考虑到使汽车即能满足高速行驶的要求，又能在常用车速范围内降低发动机转速、减小嫌料消耗量，提高发动机寿命并改善振动及噪

声的特性等。

1.2驱动桥设计与分析的理论研究现状

随着测试技术的发展与完善，在驱动桥设计过程中引进新的测试技术和各种专用的试验设备，进行科学实验，从各方面对产品的结构、性能和零部件的强度、寿命进行测试，同时广泛采用近代数学物理分析方法，对产品及其总成、零部件进行全面的技术分析、研究，这样就使驱动桥设计理论发展到以科学实验和技术分析为基础的阶段川。

1.3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）齿轮及其它传动件工作平稳，噪声小。

4）在各种载荷和转速工况下有较高的传动效率。

5）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。

驱动桥的结构型式按工作特性分，可以归并为非断开式驱动桥和断开式驱动桥两大类。当驱动车轮采用非独立悬架时，应该选用非断开式驱动桥，称为非独立悬架驱动桥；当驱动车轮采用独立悬架时，则应该选用断开式驱动桥，称为独立悬架驱动桥。独立悬架驱动桥结构较复杂，但大大提高了汽车在不平路面上的行驶平顺性。

第2章 驱动桥结构方案的选定

2.1结构方案分析

本次设计的课题为轿车驱动桥的设计。

现在轿车多采用发动机前置前轮驱动的布置型式，只有高级轿车出于动力性和舒适性方面的考虑才采用后轮驱动的型式。

首先驱动桥在轿车中主要功能有：是把变速器传出的功率经其减速后传递给车轮使车轮转动；由于要求设计的是家用汽车的前驱动桥，要设计这样一个级别的驱动桥，一般选用断开式驱动桥以与独立悬架相适应。该种形式的驱动桥没有一个连接左右驱动车轮的刚性整体外壳或梁。断开式驱动桥的桥壳是分段的，并且彼此之间可以做相对运动，所以这种桥称为断开式的。另外，它又总是与独立悬挂相匹配，故又称为独立悬架驱动桥。这种桥的中段，主减速器及差速器等是悬置在车架或车厢底板上，或与脊梁式车架相联。主减速器、差速器与传动轴及一部分驱动车轮传动装置的质量均为簧上质量。两侧的驱动车轮由于采用独立悬架则可以彼此独立地相对于车架或车厢作上下摆动，相应地就要求驱动车轮的传动装置及其外壳或套管作相应摆动。

综上所述，本设计选择断开式驱动桥的形式。断开式驱动桥结构复杂，成本较高，但它大大增加了离地间隙；减小了簧下质量，从而改善了行驶平顺性，提高了汽车的平均车速；减小了汽车在行驶时作用于车轮和车桥上的动载荷，提高了零部件的使用寿命；由于驱动车轮与地面的接触情况及对各种地形的适应性较好，大大增加了车轮的抗侧滑能力；与之相配合的独立悬架导向机构设计得合理，可增中汽车的不足转向效应，提高汽车的操纵稳定性。这种驱动桥在轿车和高通过性的越野汽车上应用相当广泛。

第3章 主减速器设计

3.1 主减速器的结构形式

主减速器的结构型式主要是根据其齿轮的类型，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。

影响主减速型式选择的因素有汽车类型、使用条件、驱动桥处的离地间隙、驱动桥数和布置形式以及主减速比i 0, 其中i 0的大小影响汽车的动力性和经济性。

驱动桥中主减速器、差速器设计应满足如下基本要求：

1) 所选择的主减速比应能保证汽车既有最佳的动力性和燃料经济性。

2) 外型尺寸要小，保证有必要的离地间隙；齿轮其它传动件工作平稳，噪音小。

3) 在各种转速和载荷下具有高的传动效率；与悬架导向机构与动协调。

4) 在保证足够的强度、刚度条件下，应力求质量小，以改善汽车平顺性。

5) 结构简单，加工工艺性好，制造容易，拆装、调整方便。

3.2 主减速器的类型

按主减速器的类型分，驱动桥的结构形式有多种，基本形式有三种如下：

1）中央单级减速器。此是驱动桥结构中最为简单的一种，更具有质量小、尺寸紧凑、制造成本低等优点，是驱动桥的基本形式，因而广泛用于主传动比

因为乘用车一般i 0=3~4. 5，所以在主传动比较小的情况下，i 0≤7的汽车上。

应尽量采用中央单级减速驱动桥。

2）中央双级主减速器。由于上述中央双级减速桥均是在中央单级桥的速比超出一定数值或牵引总质量较大时，合来说，双级减速桥一般均不作为一种基本型驱动桥来发展，而是作为某一特殊考虑而派生出来的驱动桥存在。

3）中央单级、轮边减速器。

其中，中央单级主减速器在轿车中应用广泛。它有以下几点优点：

a 结构最简单，制造工艺简单，成本较低，是驱动桥的基本类型，在传动比

较小的乘用车应用广泛；

b 乘用车发动机前置前驱，使得驱动桥的布置形式要求简单，而且结构紧凑； c 随着公路状况的改善，特别是高速公路的迅猛发展，汽车使用条件对汽车通过性的要求降低。

d 与带轮边减速器的驱动桥相比，由于产品结构简化，单级减速驱动桥机械传动效率提高，易损件减少，可靠性提高。

按主减速器齿轮的类型的来分，主减速器分为：螺旋锥齿轮传动主减速器，双曲面齿轮传动主减速器，圆柱齿轮传动主减速器，蜗轮蜗杆传动主减速器。

1）螺旋锥齿轮传动；

其主、从动齿轮轴线相交于一点。交角可以是任意的，但在绝大多数的汽车驱动桥上，主减速齿轮副都采用90°交角的布置方案。由于轮齿端面重叠的影响，至少有两对以上的轮齿同时啮合，因此螺旋锥齿轮能承受较大的负荷。加之其轮齿不是在齿的全长上同时啮合，而是逐渐地由齿的一端连续而平稳地转向另一端，因此其工作平稳，即使在高速动转时，噪声和振动也很小。

2）双曲面齿轮传动：

其特点是主、从动齿轮的轴线不相交而呈空间交叉。其空间交叉角也都采用90°夹角。主动齿轮轴相对于从动齿轮轴有向上的偏移，称为上偏置或下偏置。该偏移量称为双曲面齿轮的偏移距。当偏移距大到一定程度时，可使一个齿轮轴从另一个齿轮轴的上面或下面通过。这样就能在每个齿轮的两侧布置尺寸紧凑的支承。这对于增强支承刚度，保证齿轮正确啮合，从而提高齿轮寿命大有益处。与螺旋锥齿轮由于齿轮副的轴线相交而使主、从动齿轮的螺旋角相等的情况不同，双曲面齿轮的偏移距使得其主动齿轮的螺旋角大于从动齿轮的螺旋角，因此，双曲面齿轮传动副的法向模数或法向周节虽相 等，但端面模数或端面周节是不等的。主动齿轮的端面模数或端面周节大于从动齿轮的。这就使双曲面齿轮传动的主动齿轮比相应的螺旋锥齿轮传动的 主动齿轮有更大的直径和更好的强度及刚度。其增大的程度与偏移距的大小有关。另外，由于双曲面齿轮传动的主动齿轮的直径及螺旋角都较大，所以相啮合轮齿的当量曲率半径比相应的螺旋锥齿轮当量半径大，其结果是齿面间的接触应力降低。随偏移距的不同，双曲面齿轮与接触应力相当的螺旋锥

齿轮比较，负荷可提高达175%。如果双曲面主动齿轮的螺旋角变大，则不产生根切的最少齿数可减小，所以可选用较少的齿数，这有利于大传动比的传动。当要求传动比较大而轮廓尺寸有限时，采用双曲面齿轮传动更为合理。因为如果保持两种传动的主动齿轮轴径相等，则双曲面从动齿轮的直径比螺旋锥齿轮的小。

3）蜗杆-蜗轮传动简称蜗轮传动：

蜗轮传动在汽车的驱动桥上也有所应用。蜗轮传动相对于螺旋锥齿轮及双曲面齿轮传动有一系列的优点。首先，在结构质量较小的情况下，采用蜗轮传动时单级减速即可得到大的传动比。因此，在超重型汽车上，当高速发动机与相对较低车速和较大轮胎直径之间的配合要求有大的主减速比（通常i 0 8~14）时，主减速器采用一级蜗轮传动最为方便，这时就不需要有第二级减速了。而主减速器采用其他类型的齿轮时，就需要用结构较复杂、轮廓尺寸及质量均较大且传动效率较低的双级减速；其次，蜗轮传动在整个使用期间在任何转速下都能工作得非常平稳、最为静寂无噪声；再者，与锥齿轮传动相比，蜗轮传动更便于汽车的总体布置及贯通式多桥驱动的布置。另外，蜗轮传动还具有：能传递大的载荷，使用寿命长，在整个使用期间有高的传动效率，结构简单、拆装方便、调整容易等一系列的优点。与螺旋锥齿轮及双曲面齿轮主减速器相比，其惟一的缺点是要用昂贵的有色金属（青铜）制造，材料成本高，因此未能在大批量生产的汽车上推广应用。

由于速腾1.8T 的轿车的发动机采用的是横置的形式，变速器也采用横置式，所以动力输出的方向正好与前桥轴线的方向平行。因此，此设计不必采用圆锥齿轮来改变动力旋转的方向，采用圆柱齿轮传动就可以满足要求。一般采用斜齿圆柱齿轮传动，驱动桥为断开式。动力通过左右两根半轴传递给 车轮。

3.3 主减速器主、从动斜齿圆柱齿轮的支承形式

现代汽车主减速器主动斜齿圆柱齿轮的支承型式有以下两种：

1) 悬臂式：齿轮以其轮齿大端一侧的轴颈悬臂式地支承于一对轴承的外侧；

2) 骑马式：齿轮前后两端的轴颈均以轴承支承，故又称为“两端支承式”。

采用骑马式支承结构，可以使刚度大为增加，使齿轮在载荷作用下的变