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機(jī)電工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)方案
論證報(bào)告
設(shè)計(jì)題目: ZQ1080型商用車驅(qū)動(dòng)橋、后懸架設(shè)計(jì)
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指導(dǎo)教師：
20xx 年 5 月 20 日
目錄
1.驅(qū)動(dòng)橋和后懸架發(fā)展趨勢(shì)分析………………………………………………1
2.驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)方案的論證及選擇……………………………………………1
2.1驅(qū)動(dòng)橋的概述…………………………………………………………1
2.2驅(qū)動(dòng)橋的類型及選擇………………………………………………1
3.主減速器設(shè)計(jì)方案的論證及選擇………………………………………2
3.1主減速器的概述………………………………………………………2
3.2主減速器的結(jié)構(gòu)類型 ……………………………………………2
4.差速器的方案論證及選擇 ……………………………………………3
5.半軸設(shè)計(jì)的方案論證及選擇 ……………………………………………3
6.橋殼設(shè)計(jì)的方案論證及選擇 ……………………………………………4
7.后懸架設(shè)計(jì)的方案論證及選擇 ……………………………………………4
論證結(jié)果………………………………………………………………………4
參考資料………………………………………………………………………5
1.驅(qū)動(dòng)橋和后懸架發(fā)展趨勢(shì)分析
隨著我國道路條件的改善及服務(wù)業(yè)對(duì)車輛的性能要求的變化．汽車的驅(qū)動(dòng)橋技術(shù)已經(jīng)表現(xiàn)出向單級(jí)化發(fā)展的趨勢(shì)。單級(jí)驅(qū)動(dòng)橋主要有主減速器和一級(jí)減速。橋包尺寸較大，與地面距離小，與雙級(jí)橋相比，其通過性不好，廣泛應(yīng)用在公路運(yùn)輸車輛上。雙級(jí)橋包括主減速器、輪邊減速器，構(gòu)成二級(jí)減速。因?yàn)槭嵌?jí)減速，主減速器減速的速比小，主減速器的總成較小，橋包相比單級(jí)橋減小，所以離地間隙加大，通過性好。雙級(jí)橋總成廣泛用于公路運(yùn)輸，及工礦、石油、野外作業(yè)、林業(yè)和部隊(duì)等方面。單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋的長處在于單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋?yàn)轵?qū)動(dòng)橋中構(gòu)成最簡單的一種．其制造工藝簡單，成本低廉，是驅(qū)動(dòng)橋的基本類型，廣泛應(yīng)用于重型汽車上。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)越來越趨向于低速大轉(zhuǎn)矩，驅(qū)使著驅(qū)動(dòng)橋的傳動(dòng)比向小速比發(fā)展。隨著道路狀況的改良，尤其是高速公路的迅速發(fā)展．對(duì)汽車的通過性的要求變低，因此，汽車無需像過去一樣．通過采用復(fù)雜的結(jié)構(gòu)來提高通過性。相比于帶輪邊減速器的驅(qū)動(dòng)橋，由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單化，單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋的機(jī)械傳動(dòng)效率升高，易磨損部件變少，可靠性變高。單級(jí)橋產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)為單級(jí)橋的發(fā)展開拓了廣闊的前景。從產(chǎn)品設(shè)計(jì)的方向看。重型車在其主減速比小于6的情況下，應(yīng)盡可能使用單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋。
基于對(duì)汽車的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性能的要求，擁有智能、安全及清潔的環(huán)保智能型懸架將成為以后懸架市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。
2.驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)方案的論證及選擇
2.1 驅(qū)動(dòng)橋的概述
驅(qū)動(dòng)橋位于傳動(dòng)系的最后，其基本功能首先是減速增扭，改變轉(zhuǎn)矩傳遞的方向，使由傳動(dòng)軸或者直接由變速器傳來的轉(zhuǎn)矩增大，并將轉(zhuǎn)矩適當(dāng)?shù)胤峙浣o左、右驅(qū)動(dòng)輪；其次，驅(qū)動(dòng)橋需要承擔(dān)作用在路面和車架之間的鉛垂力、縱向力及橫向力，還有制動(dòng)力矩和反作用力矩等?
設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋時(shí)需要滿足以下基本要求：?
（1）選擇恰當(dāng)?shù)闹鳒p速比，來保證汽車在所給定的條件下?lián)碛凶詈玫膭?dòng)力性及燃油經(jīng)濟(jì)性。
（2）外廓尺寸小，確保汽車擁有充足的離地間隙，來滿足通過性的需求。
（3）齒輪以及其它傳動(dòng)部件工作穩(wěn)定，噪聲小。
（4）在不同的載荷和轉(zhuǎn)速工況下?lián)碛休^高的傳動(dòng)效率。
（5）擁有足夠的強(qiáng)度、剛度，來承擔(dān)和傳遞作用在路面和車架或車身之間的各種力及力矩；基于這種條件，應(yīng)盡量減小質(zhì)量，特別是簧下質(zhì)量，降低由于不平路面而帶來的沖擊載荷，使汽車的平順性提高。
（6）和懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)相協(xié)調(diào)。
（7）結(jié)構(gòu)簡便，工藝性好，制造方便，維修、調(diào)整簡便。
2.2 驅(qū)動(dòng)橋的類型及選擇
驅(qū)動(dòng)橋有斷開式和非斷開式兩種。驅(qū)動(dòng)輪使用獨(dú)立懸架時(shí)，應(yīng)使用斷開式驅(qū)動(dòng)橋；驅(qū)動(dòng)輪使用非獨(dú)立懸架時(shí)，則使用非斷開式驅(qū)動(dòng)橋。?
普通非斷開式驅(qū)動(dòng)橋基于結(jié)構(gòu)簡便、造價(jià)低、工作牢靠，廣泛用于各種載貨汽車、客車及公共汽車上，在許多的越野汽車及部分轎車上也使用此種結(jié)構(gòu)。雖然它們的具體結(jié)構(gòu)、尤其是橋殼結(jié)構(gòu)都不相同，但有一個(gè)一樣特點(diǎn)，即橋殼為一根在左右驅(qū)動(dòng)車輪上支承著的剛性空心梁，齒輪和半軸等傳動(dòng)件安置于其中。此時(shí)，整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋、驅(qū)動(dòng)車輪和一部分傳動(dòng)軸都屬于簧下質(zhì)量，它的一個(gè)缺點(diǎn)是汽車簧下質(zhì)量較大。如圖1所示:
?
圖1 非斷開式驅(qū)動(dòng)橋
斷開式驅(qū)動(dòng)橋相比于非斷開式驅(qū)動(dòng)橋，其明顯特點(diǎn)是前者無連接左右驅(qū)動(dòng)輪的剛性的整體外殼。斷開式驅(qū)動(dòng)橋橋殼為分段的，且相互之間可以做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此這種橋稱為斷開式的。其次，它總是與獨(dú)立懸架相匹配，因此又稱之為獨(dú)立懸架驅(qū)動(dòng)橋。這種橋的中間，主減速器和差速器為懸置于車架橫粱或車廂底板上。主減速器、傳動(dòng)軸和差速器以及部分驅(qū)動(dòng)輪傳動(dòng)裝置的質(zhì)量都是簧上質(zhì)量。兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)車輪因?yàn)椴捎锚?dú)立懸架，所以可以相互之間相對(duì)于車架做上下擺動(dòng)，對(duì)應(yīng)地需要要求驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置和其外殼或套管作相對(duì)應(yīng)的擺動(dòng)。
由于這次所設(shè)計(jì)的為中型商用車，基于非斷開式驅(qū)動(dòng)橋基于結(jié)構(gòu)簡便、造價(jià)低、工作牢靠，故采用非斷開式驅(qū)動(dòng)橋。
3.主減速器設(shè)計(jì)方案的論證及選擇
3.1 主減速器的概述?
? 主減速器為汽車傳動(dòng)系中減速增扭的主要部件，它是由少齒數(shù)錐齒輪帶動(dòng)多齒數(shù)錐齒輪。就發(fā)動(dòng)機(jī)縱置的汽車來說，其主減速器基于錐齒輪傳動(dòng)來改變動(dòng)力方向。由于汽車在不同道路上行駛時(shí)，要求驅(qū)動(dòng)輪上必須擁有一定的驅(qū)動(dòng)力矩和轉(zhuǎn)速，在動(dòng)力朝左右驅(qū)動(dòng)輪分流的差速器之前安裝一個(gè)主減速器，就可使主減速器之前的傳動(dòng)部件所傳遞的扭矩變小，從而可讓其尺寸和質(zhì)量變小、操縱省力。
3.2 主減速器的結(jié)構(gòu)類型
主減速器的結(jié)構(gòu)類型主要是依據(jù)齒輪類型、主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪的布置方法及減速方式的不同而有差別。按齒輪副結(jié)構(gòu)類型分為：雙曲面齒輪式傳動(dòng)、螺旋錐齒輪式傳動(dòng)、蝸桿蝸輪式傳動(dòng)和圓柱齒輪式傳動(dòng)等形式。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)橫置的汽車驅(qū)動(dòng)橋，主減速器常常選用簡單的斜齒圓柱齒輪；對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)縱置的汽車驅(qū)動(dòng)橋，主減速器常常選用圓錐齒輪式傳動(dòng)或者準(zhǔn)雙曲面齒輪式傳動(dòng)。??
根據(jù)參加減速傳動(dòng)的齒輪副數(shù)分為：單級(jí)式主減速器、雙級(jí)式主減速器等。雙級(jí)式主減速器適用于傳動(dòng)比較大的中、重型汽車上，如果其第二級(jí)減速器齒輪有兩副而且分置于兩側(cè)車輪旁邊，就稱之為輪邊減速器。單級(jí)式主減速器廣泛用于轎車和普通輕、中型載貨汽車。由于本次所設(shè)計(jì)的商務(wù)車為中型商用車，故采用雙曲面齒輪式的單級(jí)式主減速器。
4.差速器的方案論證及選擇
由汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)的規(guī)定和實(shí)際中的車輪，道路及它們相互之間的關(guān)系顯示：汽車在行駛的過程中，左右車輪在同樣時(shí)間內(nèi)所行過的路程是不一樣的，左右兩輪胎內(nèi)的氣壓不相等、輪胎表面磨損不均勻、兩車輪上所受力不均而導(dǎo)致車輪滾動(dòng)半徑不同；左右兩車輪觸及的路面狀況不同，行使阻力不同等。這樣，若驅(qū)動(dòng)橋的左、右車輪剛性相連，那么不管轉(zhuǎn)彎行駛還是直線行駛，都會(huì)導(dǎo)致車輪在路面上滑移或滑轉(zhuǎn)，一方面會(huì)增加輪胎磨損、功率及燃料消耗，另一方面會(huì)讓轉(zhuǎn)向加重，操縱穩(wěn)定性及通過性變壞。因此，在驅(qū)動(dòng)橋的左右車輪之間都安裝有輪間差速器。汽車上普遍選用的差速器是對(duì)稱錐齒輪式差速器，具有結(jié)構(gòu)簡便、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)。它包括摩擦片式、普通錐齒輪式和強(qiáng)制鎖止式差速器這幾種類型。
?普通錐齒輪式差速器的優(yōu)點(diǎn)為：結(jié)構(gòu)緊湊、工作穩(wěn)定牢靠，普遍應(yīng)用于普通使用條件下的汽車驅(qū)動(dòng)橋中；摩擦片式差速器的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊簡單、工作穩(wěn)定、能顯著增加汽車的通過性；強(qiáng)制鎖止式差速器的優(yōu)點(diǎn)是：在對(duì)稱式錐齒輪差速器上安裝有差速鎖，當(dāng)一邊驅(qū)動(dòng)輪發(fā)生輪滑轉(zhuǎn)時(shí)，能通過差速鎖讓差速器無法起到差速作用，差速鎖一般應(yīng)用于軍用汽車上。由于本次所設(shè)計(jì)中型商用車為一般路況下行駛的商務(wù)車，故應(yīng)選?普通錐齒輪式差速器。
5.半軸設(shè)計(jì)的方案論證及選擇
普通非斷開式驅(qū)動(dòng)橋的半軸，由其外端的支承型式或受力情況的不同可分成半浮式、3/4浮式和全浮式三種。
半浮式半軸通過接近外端的軸頸直接支承在位于橋殼外端的內(nèi)孔中的軸承上，而端部則通過擁有錐面的軸頸及鍵和車輪輪轂相固定。半浮式半軸受到的載荷復(fù)雜，但它擁有結(jié)構(gòu)緊湊簡便、質(zhì)量輕、造價(jià)便宜等優(yōu)點(diǎn)。用于質(zhì)量較小、承載能力不大的轎車或輕型載貨汽車。?
3/4浮式半軸的特點(diǎn)為：半軸外端只有一個(gè)軸承并安裝于半軸套管的端部，并直接支承著車輪輪轂，半軸則通過其端部與輪轂相固定。這種半軸除了受到全部轉(zhuǎn)矩外，還受到一部分彎矩，后者的比例大小取決于軸承的結(jié)構(gòu)類型及其支承剛度、半軸的剛度等多種因素。由于側(cè)向力而引起的彎矩讓軸承有歪斜的傾向，這將極大程度地減少軸承的壽命?？捎迷谵I車及輕型載貨汽車，但還未推廣。?
全浮式半軸的外端和輪轂相連，而輪轂又依靠一對(duì)軸承支承在橋殼的半軸套管上。擁有全浮式半軸的驅(qū)動(dòng)橋有較復(fù)雜的外端結(jié)構(gòu)，需選用有復(fù)雜形狀且尺寸和質(zhì)量都較大的輪轂，制造成本昂貴，故轎車及其它小型汽車一般不選用這種結(jié)構(gòu)。但因?yàn)槠涔ぷ骼慰?，所以廣泛用在各類輕型的汽車上。
考慮到制造成本、結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小且商務(wù)車承載能力要求不高，故采用半浮式半軸。
6.橋殼設(shè)計(jì)的方案論證及選擇
驅(qū)動(dòng)橋橋殼為汽車的主要零件之一，非斷開式驅(qū)動(dòng)橋的橋殼有支承汽車載荷的作用，并把載荷傳遞給車輪．作用于驅(qū)動(dòng)車輪上的牽引力、側(cè)向力、制動(dòng)力和鉛垂力同樣通過橋殼傳遞到懸架及車架或車廂上。故橋殼不僅是承載件還是傳力件，而且它還是主減速器、差速器和驅(qū)動(dòng)車輪傳動(dòng)裝置的外殼。
驅(qū)動(dòng)橋橋殼有整體式、可分式和組合式三種形式。整體式橋殼的優(yōu)點(diǎn)是：強(qiáng)度、剛度大主減速器拆裝、調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于乘用車和總質(zhì)量較小的商用車上?？煞质綐驓さ奶攸c(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡便，主減速器承載剛度好，制造工藝性能好，但拆裝、調(diào)整、維修不便，現(xiàn)已很少使用。組合式橋殼的特點(diǎn)是：從動(dòng)齒輪軸承承載剛度好，主減速器的裝配、調(diào)整簡便，但加工精度要求較高，往往用于乘用車和總質(zhì)量較小的商務(wù)車上。
綜合考慮各種因素本次設(shè)計(jì)選用整體式橋殼。
7.后懸架設(shè)計(jì)的方案論證及選擇
懸架可分成非獨(dú)立懸架和獨(dú)立懸架兩類。非獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：左、右車輪通過一根整體軸相連，再通過懸架與車架（或車身）相連；獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：左、右車輪經(jīng)過各自的懸架與車架（或車身）相連。
用縱置鋼板彈簧即為彈性元件又為導(dǎo)向裝置的非獨(dú)立懸架，其主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡便，制造簡單，維修便利，工作可靠。缺點(diǎn)是：因整車布置上的限制，鋼板彈簧的長度不夠（特別是前懸架），讓其剛度較大因此汽車平順性差；簧下質(zhì)量大；行駛在不平路面上時(shí)，左、右車輪相互影響，從而讓車軸（橋）和車身傾斜；當(dāng)兩邊車輪不同步跳動(dòng)時(shí)，車輪會(huì)左、右搖擺讓前輪會(huì)產(chǎn)生擺振；前輪跳動(dòng)時(shí)，懸架容易轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)從而發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉。這種懸架常用在總質(zhì)量大些的商務(wù)車前、后懸架和一些乘用車的后懸架上。?
非獨(dú)立懸架廣泛適用于貨車、大客車的前、后懸架和一些轎車的后懸架。?
獨(dú)立懸架的優(yōu)點(diǎn)為：簧下質(zhì)量小，懸架緊湊，彈性元件只承受鉛垂力，因此可以使用剛度小的彈簧，讓車身振動(dòng)頻率減小，使汽車的行駛平順性改善；因?yàn)椴捎脭嚅_式車軸，所以可降低發(fā)動(dòng)機(jī)的位置高度，讓整車的質(zhì)心高度降低，使汽車的行駛穩(wěn)定性改善；左、右車輪各自獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)相互不影響，能減小車身的傾斜和振動(dòng)，而且在起伏的路面上可得到良好的地面附著能力；獨(dú)立懸架普遍用于轎車和部分輕型貨車、客車及越野車。
根據(jù)本次所設(shè)計(jì)的車型選取非獨(dú)立懸架為該車的懸架類型。
論證結(jié)果
綜合以上各種因素，本次所設(shè)計(jì)的ZQ1080型商務(wù)車采用非斷開式驅(qū)動(dòng)橋，其中，主減速器采用斜齒圓柱齒輪的單級(jí)式主減速器，差速器?采用普通錐齒輪式差速器，半軸采用半浮式半軸，橋殼選用整體式橋殼，后懸架采用以縱置鋼板彈簧為彈性元件兼作導(dǎo)向裝置的非獨(dú)立懸架。
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