第五节车轮传动装置设计
【汽车设计-过学迅】第5章 车桥设计
单级主减速器
双级主减速器
３)双速主减速器 ４)单级贯通式主减速器
双速主减速器
单级贯通式主减速器
５)双级贯通式主减速器６)单双级减速配轮边减速器
主锥 减齿 速轮 器 圆 柱 齿 轮 双 级 贯 通 式
—
圆柱齿轮—锥齿轮双级贯通式主减速器
轮边减速器与主减速器的结构图
3.主减速器主、从动锥齿轮的支撑方式及调整
5.3.5 锥齿轮材料
汽车驱动桥锥齿轮的工作条件相当恶劣，具有载荷大、作用 时间长、变化多、有冲击等特点。 主减速器与差速器齿轮基本上都采用渗碳合金钢制造，渗 碳合金钢的优点是表面是含碳量很高的硬化层，有相当高的耐 磨性和抗压性，而心部较软，有好的韧性。
5.3.6 主减速器锥齿轮轴承的载荷计算
１.锥齿轮齿面上的作用力
第5章 车桥设计
5.1 概述 5.2 驱动桥结构方案分析 5.3 主减速器设计 5.4 差速器设计 5.5 车轮传动装置设计 5.6 驱动桥壳设计 5.7 从动桥设计 习题
[主要内容]本章介绍汽车车桥的分类和组成以及 驱动桥的设计要求。重点分析了驱动桥总成及其 主要零部件(主减速器、差速器、车轮传动装置、 驱动桥壳等) 的结构型式、布置方法和设计计算方 法，最后介绍从动桥的结构方案分析以及设计计 算方法。 本章要求:
双曲面齿轮的偏移
６.螺旋方向
螺旋方向有左旋、右旋之分。
7.法向压力角α
弧齿锥齿轮的旋转方向和轴向力
锥齿轮轮齿上凸面与凹面的平均压力角称为法向压力角α。 增大压力角可以增加轮齿强度，并使齿轮不产生根切的最小齿 数减少，但对尺寸小的齿轮，大压力角易使齿顶变尖，并使齿 轮端面重合系数下降。
5.3.4 主减速器锥齿轮强度计算 １.单位齿长圆周力
教材-底盘第1章汽车传动系第5节万向传动装置
1、十字轴刚性万向节 汽车传动系中广泛应
用十字轴刚性万向节， 它允许相邻两轴的最
大交角为5°～20°。
⑴十字轴刚性万向节的构造 它由万向节叉、十字轴、滚针轴承、油封和油嘴等组成。 2个万向节叉通过其上的孔分别活套在十字轴的两对轴颈上 十字轴颈和万向节叉孔间装有滚针和套筒组成的滚针轴承．然后用螺 栓和轴承盖将套筒同定在万向节叉上，并用锁片锁紧．以防止 套筒在叉孔内转动和运转中由于离心力作用被甩出。
为了润滑轴承．十字轴轴颈做成中空的油道并与轴颈安全阀相通，润 错油从油嘴注入十字轴内腔。
安全阀装在十字轴中部，为了避免润滑油的流出及尘垢进人轴承，在 十字轴的轴颈上套着装在金属座圈内的毛毡油封。
十字轴上的安全阀可自动控制油道内的油压，如油压过高．安全阀被 顶开，使润滑油外溢，以保证油封不致因油压过高而损坏。
⑷球笼式万向节 球笼式万向节结构由星形套、钢球、保持架(球笼)、球形壳等组成。 星形套以内花键与主动轴相连，其外表面有凹槽形成内滚道； 球形壳内表面也有相应的凹槽，形成外滚遭。
6个钢球分别装在各条凹槽中，并由保持架保持在一个平面内。
由于这种结构设计，使得外半轴外环的内球面中心A与内环的外球 叫中心B分别位于交点O两侧。因OA=OB，CA=CB，OC为公共边．所以 △AOC≌BOC ，于是∠ AOC=∠0BC。
第五节 万向传动装置
一、万向传动装置的功用及组成和类型 1、万向传动装置的功用和组成 在发动机前置后轮驱动的汽车上，变速器常与发动机、离台器 连成一体支承在车架上，驱动桥则通过悬架装置与车架连接。驱动 桥由于装载重量变化及路面的凸凹不平会产生上下运动，而汽车存 加速或减速时，由于惯性产生前后运动，结果在变速器与主减速器 之间产生轴交角与距离的变化。
转向驱动桥说明书
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 ,其中 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：
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 的汽车上。因为乘用车一般 ，所以在主传动比较小的情况下，应尽量采用中央单级减速驱动桥。
2驱动桥结构方案的选定
本次设计的课题为轿车转向驱动桥的设计。
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。由于汽车都把前轮作为转向轮，故轿车的驱动桥大多数为转向驱动桥。
首先转向驱动桥在轿车中是指具有转向功能的驱动桥。其主要功能有：一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；二是通过转向器把方向盘所受的转矩传递给转向杆从而使车轮转向。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。
传动装置总体设计
传动装置总体设计：1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。
2. 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。
3. 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。
其传动方案如下：一、电动机的选择1)选择电动机的类型按工作要求和工作条件选用Y 系列三相笼型异步电动机，全封闭自扇冷式结构，电压380V。
2)选择电动机的容量工作机的有效功率为Pw=F•v=3×0.8=2.4 kW i=0从电动机到工作机传送带间的总效率为η。
η=η1•η2•η3•η4•η5=0.96^0×0.99^4×0.97^2×0.99^1×0.96^1=0.859 i=1由《机械设计课程上机与设计》可知：η1：V 带传动效率 0.96η2：滚动轴承效率 0.99(球轴承)η3：齿轮传动效率 0.97 (7 级精度一般齿轮传动)η4：联轴器传动效率 0.99(弹性联轴器)η5：卷筒传动效率 0.96所以电动机所需工作功率为：Pd = Pw /η= 2.4/0.859=2.79 kW i=2式中：Pd——工作机实际所需电动机的输出功率，kW；P w——工作机所需输入功率。
kW；η——电动机至工作机之间传动装置的总功率。
3)确定电动机转速按推荐的传动比合理范围，V带传动≤(2～4)，一级圆柱齿轮传动≤5，两级圆柱齿轮传动为(5～40)。
因为 nw=v •60/(π•D)=(0.8×60)/(π×250)=61.12 r/min i=3nd=i•nw=(1～20)•61.12=(61.12～1222.4) r/min i=4所以电动机转速的可选范围为：(61.12～1222.4) r/min i=5综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为 750 r/min i=6电动机。
重型卡车双级主减速器驱动桥
目录1前言 (2)2 总体方案论证 (3)2.1非断开式驱动桥 (3)2.2断开式驱动桥 (4)2.3多桥驱动的布置 (4)3 主减速器设计 (6)3.1主减速器结构方案分析 (6)3.2主减速器主、从动锥齿轮的支承方案 (7)3.3主减速器锥齿轮设计 (9)3.4主减速器锥齿轮的材料 (11)3.5主减速器锥齿轮的强度计算 (12)3.6主减速器锥齿轮轴承的设计计算 (13)4 差速器设计 (18)4.1差速器结构形式选择 (19)4.2普通锥齿轮式差速器齿轮设计 (19)4.3差速器齿轮的材料 (21)4.4普通锥齿轮式差速器齿轮强度计算 (21)5 驱动车轮的传动装置设计 (23)5.1半轴的型式 (23)5.2半轴的设计与计算 (23)5.3半轴的结构设计及材料与热处理 (26)6 驱动桥壳设计 (27)6.1桥壳的结构型式 (27)6.2桥壳的受力分析及强度计算 (28)7 结论 (29)致谢 (30)附件清单 (31)1前言本课题是对货车驱动桥的结构设计。
故本说明书将以“驱动桥设计”内容对驱动桥及其主要零部件的结构型式与设计计算作一一介绍。
驱动桥的设计，由驱动桥的结构组成、功用、工作特点及设计要求讲起，详细地分析了驱动桥总成的结构型式及布置方法；全面介绍了驱动桥车轮的传动装置和桥壳的各种结构型式与设计计算方法。
汽车驱动桥是汽车的重大总成，承载着汽车的满载簧荷重及地面经车轮、车架及承载式车身经悬架给予的铅垂力、纵向力、横向力及其力矩，以及冲击载荷；驱动桥还传递着传动系中的最大转矩，桥壳还承受着反作用力矩。
汽车驱动桥结构型式和设计参数除对汽车的可靠性与耐久性有重要影响外，也对汽车的行驶性能如动力性、经济性、平顺性、通过性、机动性和操动稳定性等有直接影响。
另外，汽车驱动桥在汽车的各种总成中也是涵盖机械零件、部件、分总成等的品种最多的大总成。
例如，驱动桥包含主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置（半轴及轮边减速器）、桥壳和各种齿轮。
传动装置的课程设计
传动装置的课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解传动装置的基本概念，掌握其分类及工作原理；2. 使学生掌握传动装置在工程实践中的应用，了解不同传动方式的特点；3. 引导学生了解传动装置的选型原则，培养学生的工程意识。
技能目标：1. 培养学生运用传动装置解决实际问题的能力，提高学生的动手实践能力；2. 培养学生运用所学知识对传动装置进行简单设计和计算的能力；3. 培养学生通过观察、实验等方法，分析传动装置的运行状况，提出改进措施。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对传动装置的兴趣，培养学生热爱科学、追求真理的精神；2. 培养学生的团队协作意识，提高学生沟通与交流的能力；3. 引导学生认识到传动装置在现代工程技术中的重要性，培养学生的社会责任感和使命感。
本课程针对初中年级学生，结合学生年龄特点，注重理论与实践相结合，强调知识的应用性和实践性。
课程目标旨在使学生在掌握传动装置基本知识的基础上，提高解决实际问题的能力，培养学生热爱科学、勇于探索的精神，为我国工程技术领域培养具备创新意识和实践能力的后备人才。
二、教学内容本章节教学内容围绕传动装置的原理、分类、应用及选型原则展开。
具体内容包括：1. 传动装置的基本概念：介绍传动装置的定义、作用及其在机械系统中的重要性。
2. 传动装置的分类及工作原理：- 简介常见的传动方式，如齿轮传动、皮带传动、链传动等；- 分析各类传动方式的工作原理及优缺点。
3. 传动装置的应用：结合实际案例，介绍传动装置在各类机械设备中的应用。
4. 传动装置的选型原则：讲解传动装置选型时应考虑的因素，如负载特性、工作速度、使用环境等。
5. 传动装置的设计与计算：引导学生学习传动装置的简单设计和计算方法。
教学内容安排如下：1. 引言及传动装置基本概念（1课时）；2. 传动装置的分类及工作原理（2课时）；3. 传动装置的应用案例分析（1课时）；4. 传动装置的选型原则及实践（2课时）；5. 传动装置的设计与计算练习（2课时）。
传动装置的总体方案设计
第二章传动装置的总体方案设计主要内容：确定传动方案，拟定传动装置的运动简图；选择电动机型号；合理分配传动比及计算传动装置的运动和动力参数，为设计计算各几级传动零件提供条件。
一、 传动方案的确定传动方案通常由运动简图表示，如图2.1所示。
运动简图不仅明确地表示了组成机器的原动机﹑传动装置和执行机构三者之间的运动和动力传递关系，而且也是设计传动装置中各零部件的重要依据。
合理的传动方案应满足机器的性能要求，并使工作可靠﹑结构简单﹑尺寸紧凑﹑加工方便﹑成本低﹑传动效率高和使用维护发便等。
但要使传动方案同时满足上述要求往往是很困难的，因此，设计者应统筹兼顾，保证重点。
设计时可同时考虑几个方案，通过分析比较，最后选择其中较合理的一种。
例：图2.1 （a）﹑﹙b﹚﹑﹙c﹚﹑﹙d﹚几种传动方案的比较见表2.1（a） （b） （c） （d） 图2.1表2.1传动方案比较传动方案特点a 结构紧凑，若在大功率和长期运转条件下使用，则由于蜗杆传动效率低，功率损失大，很不经济b 宽度尺寸较小，适于在恶劣环境下长期连续工作。
但圆锥齿轮加工比圆柱齿轮困难c 与b方案比较，宽度尺寸较大，输入轴线与工作机位置是水平布置。
宜在恶劣环境下长期工作d 宽度和长度尺寸较大，带传动不适应繁重的工作条件和恶劣的环境。
但若用于链式或板式运输机，有过载保护作用若减速器采用多级传动，在考虑传动方案时，应合理布置传动顺序。
通常应考虑以下几点：﹙1﹚ 带传动承载能力较低，在传递相同扭矩时，其结构尺寸较啮合传动的大。
但传动平稳﹑能起缓冲作用和吸震。
因此，带传动应放在传动装置的高速级。
﹙2﹚ 链传动运转不均匀﹑有冲击，故宜布置在低速级。
﹙3﹚ 蜗杆传动适用于大传动比﹑中小功率、间歇运动的场合。
但其承载能力较齿轮低，故常布置在传动装置的高速级，以获得较小的结构尺寸。
蜗杆传动布置在高速级还可获得较高的齿面相对滑动速度，这样有利于形成液体动压润滑油膜，从而使承载能力和效率得以提高。
汽车传动系统——各类传动的结构图解
汽车传动系统——各类传动的结构图解
一.机械式传动系一般组成及布置示意图
1-离合器 2-变速器 3-万向节 4-驱动桥 5-差速器 6-半轴 7-主减速器 8-传动轴
图为传统的发动机纵向安装在汽车前部，后桥驱动的4×2汽车布置示意图。
发动机发出的动力经离合器、变速器、万向传动装置传到驱动桥。
在驱动桥处，动力经过主减速器、差速器和半轴传给驱动车轮。
二.发动机前置、纵置，前轮驱动的布置示意图
1-发动机 2-离合器 3-变速器 4-变速器输入轴 5-变速器输出轴 6-差速器 7-车速表驱动齿轮 8-主减速器从动齿轮
发动机前置、纵置，前桥驱动，使得变速器和主减速器连在一起，省掉了它们之间的万向传动装置。
三.典型液力机械传动示意图
1-液力变矩器 2-自动器变速器 3-万向传动 4-驱动桥 5-主减速器6-传动轴
液力传动（此处单指动液传动）是利用液体介质在主动元件和从动元件之间循环流动过程中动能的变化来传递动力。
液力传动装置串联一个有级式机械变速器，这样的传动称为液力机械传动。
四.静液式传动系示意图
1-离合器 2-油泵 3-控制阀 4-液压马达 5-驱动桥 6-油管
液压传动也叫静液传动，是通过液体传动介质静压力能的变化来传递能量。
主要由发动机驱动的油泵、液压马达和控制装置等组成。
五.混合式电动汽车采用的电传动
1-离合器 2-发电机 3-控制器 4-电动机 5-驱动桥 6-导线
电传动是由发动机驱动发电机发电，再由电动机驱动驱动桥或由电动机直接驱动带有减速器的驱动轮。
传动装置的总体设计共62页
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
传动装置的总体设计4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
谢谢！
传动装置的总体设计
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项目一 初步认识Protel 99 SE
• 任务一：创建设计数据库及设计文件 • 任务二：如何在protel99 se中进行文件
任务一：创建设计数据库及设计文 件
一、启动Protel 99 SE 可以通过以下两种方法：
（1）在桌面上双击 Protel 99 SE 的快捷方式图标 。
（2）通过Windows“开始”菜单启动。单击开始→ 程序→ Protel 99 SE。
Protel 99 SE的启动之后，屏幕出现启动 画面，随后进入如下图所示 Protel 99 SE的主窗 口。
第9章 传动装置的总体设计
§9.1 机械设计的一般程序 §9.2 传动装置的总体设计
§9.1 机械设计的一般程序
机械设计的目的是创造性地实现具有预期功能的新机械或改进现有 机械的功能，设计质量的高低直接关系到机械产品的质量、性能、价 格及经济效益。尽管机械产品的类型很多，但其设计的一般方法都大 致相同。机械设计通常按如下几个步骤进行。
设计数据库文件对话框设置完毕后，点击 OK按钮，将弹出如下图所示的设计数据库管理器 界面。
图中，“Design Team”为设计组文件夹 ，里面包括三个子文件夹；“Recycle Bin”为回 收站，存放删除的各种文件；“Documents”为 普通文件夹，可以进行新建、删除、更名等操作 。
三、启动各种文件编辑器
（2）输入新的设计数据库文件名。
系统默认的文件名为“MyDesign.ddb。若 要更改文件名，不要删除数据库文件的扩展名 “.ddb”。
驱动桥设计ppt课件.ppt
（二）主减速器的形式
优点： 结构最简单、质量小、制造容易、拆装简便 缺点： 只能用于传递小扭矩的发动机 只能用于主传动比较小的车上，i0 < 7
1.单级主减速器
2.双级主减速器
特点： 尺寸大，质量大，成本高 与单级相比，同样传动比，可以增大离地间隙 用于中重型货车、越野车、大型客车
（一）减速传动方案 3.圆柱齿轮传动 4.蜗轮蜗杆传动
1.一对螺旋圆锥齿轮
优点： 同时啮合齿数多，寿命长，制造简单，质量小 缺点： 有轴向力、且方向不定；
缺点： 对啮合精度敏感，若锥顶不重合，使接触应力↑，弯曲应力↑，噪声↑，寿命↓； 要求制造、装配精度高。
2.双曲面齿轮啮合
5.在各种转速和载荷下的传动效率高 6.桥壳有足够的强度和刚度 7.结构简单，加工工艺性好，制造容易，调整、拆装方便 8.与悬架导向机构、转向运动机构协调
§5-2 驱动桥的结构方案分析
分类： 非断开式（整体式）—用于非独立悬架 断开式—用于独立悬架
一、断开式驱动桥特点：
当采用独立悬架时，为保证运动协调，驱动桥应为断开式。如图
二、主减速器基本参数选择与计算载荷的确定
（一）主减速器齿轮计算载荷的确定
2.按驱动轮打滑扭矩确定Tcs
3.按日常行驶平均转矩确定Tcf
1.齿数Z1、Z2 首选Z1： （1） Z1尽可能取小，货车Z1min≥6；轿车Z1min≥9； （2） Z1 、Z2不能有大于1的公约数，实现自动磨合，提高寿命； （3）希望Z1＋Z2 ≥40，有足够的弯曲强度，提高重合系数；
（四）牙嵌式自由轮差速器 半轴转矩比kb可变，工作可靠，寿命长，锁紧性能稳定，制造加工也不复杂。
第五节 车轮传动装置设计
第五节 车轮传动装置设计车轮传动装置位于传动系的末端，其基本功用是接受从差速器传来的转矩并将其传给车 轮。
对于非断开式驱动桥，车轮传动装置的主要零件为半轴；对于断开式驱动桥和转向驱动 桥(图5—27)，车轮传动装置为万向传动装置。
万向传动装置的设计见第四章，以下仅讲 述半轴的设计。
一、结构形式分析半轴根据其车轮端的支承方式不同，可分为半浮式、3／4浮式和全浮式三种形式。
半浮式半轴(图5—28a)的结构特点是半轴外端支承轴承位于半轴套管外端的内孔， 车轮装在半轴上。
半浮式半轴除传递转矩外，其外端还承受由路面对车轮的反力所引起的全 部力和力矩。
半浮式半轴结构简单，所受载荷较大，只用于轿车和轻型货车及轻型客车上。
3／4浮式半轴(图5—28b)的结构特点是半轴外端仅有一个轴承并装在驱动桥壳半轴套 管的端部，直接支承着车轮轮毂，而半轴则以其端部凸缘与轮毂用螺钉联接。
该形式半轴受 载情况与半浮式相似，只是载荷有所减轻，一般仅用在轿车和轻型货车上。
二、半轴计算 1.全浮式半轴全浮式半轴的计算载荷可按车轮附着力矩ϕM 计算(5-43) 式中，2G 为驱动桥的最大静载荷；r r 为车轮滚动半径；2m '为负荷转移系数；ϕ为附着系数，计算时ϕ取0.8。
半轴的扭转切应力为316dM πτϕ=(5-44)式中，τ为半轴扭转切应力；d 为半轴直径。
半轴的扭转角为πθϕp GI l M 180=(5-45)式中，θ为扭转角；l 为半轴长度；G 为材料剪切弹性模量；p I 为半轴断面极惯性矩，324d I p π=。
半轴的扭转切应力宜为500～700MPa ，转角宜为每米长度6°～15°。
2。
.半浮式半轴半浮式半轴设计应考虑如下三种载荷工况：(1)纵向力2x F 最大，侧向力2y F 为0：此时垂向力2z F 222G m =，纵向力最大值ϕϕ2222G m F F z x '==/2，计算时2m '可取1.2，ϕ取0.8。
车轮传动装置设计
第五节车轮传动装置设计车轮传动装置位于传动系的末端，其基本功用是接受从差速器传来的转矩并将其传给车轮。
对于非断开式驱动桥，车轮传动装置的主要零件为半轴；对于断开式驱动桥和转向驱动桥(图5—27)，车轮传动装置为万向传动装置。
万向传动装置的设计见第四章，以下仅讲述半轴的设计。
一、结构形式分析半轴根据其车轮端的支承方式不同，可分为牛浮式、3／4浮式和全浮式三种形式。
半浮式半轴(图5—28a)的结构特点是半轴外端支承轴承位于半轴套管外端的内孔，车轮装在半轴上。
半浮式半轴除传递转矩外，其外端还承受由路面对车轮的反力所引起的全部力和力矩。
半浮式半轴结构简单，所受载荷较大，只用于轿车和轻型货车及轻型客车上。
3／4浮式半轴(图5—28b)的结构特点是半轴外端仅有一个轴承并装在驱动桥壳半轴套管的端部，直接支承着车轮轮毂，而半轴则以其端部凸缘与轮毂用螺钉联接。
该形式半轴受载情况与半浮式相似，只是载荷有所减轻，一般仅用在轿车和轻型货车上。
全浮式半轴(图5—28c)的结构特点是半轴外端的凸缘用螺钉与轮毂相联，而轮毂又借用两个圆锥滚子轴承支承在驱动桥壳的半轴套管上。
理论上来说，半轴只承受转矩，作用于驱动轮上的其它反力和弯矩全由桥壳来承受。
但由于桥壳变形、轮毂与差速器半轴齿轮不同女、半轴法兰平面相对其轴线不垂直等因素，会引起半轴的弯曲变形，由此引起的弯曲应力一般为5～70MPa 。
全浮式半轴主要用于中、重型货车上。
二、半轴计算 1．全浮式半轴全浮式半轴的计算载荷可按车轮附着力矩M ϕ，计算ϕϕr r G m 22'21M =(5 - 43) 式中，2G 为驱动桥的最大静载荷；r r 为车轮滚动半径；'2m 为负荷转移系数；ϕ为附着系数，计算时ϕ取0.8。
半轴的扭转切应力为式中，τ为半轴扭转切应力；d 为半轴直径。
半轴的扭转角为πθϕp GI l M 180=(5 - 45)式中，θ为扭转角；l 为半轴长度；G 为材料剪切弹性模量；p I 为半轴断面极惯性矩，32/4d I p π=。
项目五传动装置设计共82页文档
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26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
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27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 没有 制约力 的。— —爱·科 克
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28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
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29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
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30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
传动装置结构设计PPT课件
2、蜗轮
整体式 齿冠：用贵重耐磨金属(青铜)
组合式
轮心：铸铁或铸钢
铸造（浇铸） 过盈 螺栓（铰制成: 轮缘 轮毂 轮辐或腹 板
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四、链结构设计
链轮主要尺寸
整体式链轮 孔板式链轮 组合式链轮
长,间隙可取大些
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跨距小，受力情况好 轴的刚度大
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3、轴承部件的调整
a.轴承间隙的调整
(a)加减垫片 (b)调整螺钉
b.轴上传动件位置的调整
垫片1调整锥齿轮位置 垫片2调整轴承间隙
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4、滚动轴承的配合
配合标注： 内圈与轴：只标注轴 外圈与孔：只标注孔
配合种类： 紧配合：转速高、载荷大、温度高、有振动、
温度不超过 90ºC 上，从而起到密
封作用
脂或油润滑。轴 唇型密封圈用皮 颈圆周速度 革、塑料或耐油
v<7m/s,工作温度 橡胶制成，有的 范围-40ºC~100ºC 具有金属骨架，
有的没有骨架， 是标准件 单向密封
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密封类型 `
非接触式密封
图例
适用场合
说明
脂润滑。干燥 靠轴与盖间的细小环节间
油润滑：喷油或浸油、浸油高度不超过滚动体中心 dn> （1.5~2）╳ 105 mm r/min
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浸油润滑
§4 密封装置设计 p304
滚动轴承的密封
密封类型 接触式密封
图例
适用场合
说明
脂润滑。要求环 矩形断面的毛毡
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第五节 车轮传动装置设计车轮传动装置位于传动系的末端，其基本功用是接受从差速器传来的转矩并将其传给车 轮。
对于非断开式驱动桥，车轮传动装置的主要零件为半轴；对于断开式驱动桥和转向驱动 桥(图5—27)，车轮传动装置为万向传动装置。
万向传动装置的设计见第四章，以下仅讲 述半轴的设计。
一、结构形式分析半轴根据其车轮端的支承方式不同，可分为半浮式、3／4浮式和全浮式三种形式。
半浮式半轴(图5—28a)的结构特点是半轴外端支承轴承位于半轴套管外端的内孔， 车轮装在半轴上。
半浮式半轴除传递转矩外，其外端还承受由路面对车轮的反力所引起的全 部力和力矩。
半浮式半轴结构简单，所受载荷较大，只用于轿车和轻型货车及轻型客车上。
3／4浮式半轴(图5—28b)的结构特点是半轴外端仅有一个轴承并装在驱动桥壳半轴套 管的端部，直接支承着车轮轮毂，而半轴则以其端部凸缘与轮毂用螺钉联接。
该形式半轴受 载情况与半浮式相似，只是载荷有所减轻，一般仅用在轿车和轻型货车上。
二、半轴计算1.全浮式半轴全浮式半轴的计算载荷可按车轮附着力矩ϕM 计算(5-43) 式中，2G 为驱动桥的最大静载荷；r r 为车轮滚动半径；2m '为负荷转移系数；ϕ为附着系数，计算时ϕ取0.8。
半轴的扭转切应力为316d M πτϕ= (5-44)式中，τ为半轴扭转切应力；d 为半轴直径。
半轴的扭转角为πθϕp GI l M 180= (5-45)式中，θ为扭转角；l 为半轴长度；G 为材料剪切弹性模量；p I 为半轴断面极惯性矩，324d I p π=。
半轴的扭转切应力宜为500～700MPa ，转角宜为每米长度6°～15°。
2。
.半浮式半轴半浮式半轴设计应考虑如下三种载荷工况：(1)纵向力2x F 最大，侧向力2y F 为0：此时垂向力2z F 222G m =，纵向力最大值ϕϕ2222G m F F z x '==/2，计算时2m '可取1.2，ϕ取0.8。
半轴弯曲应力σ和扭转切应力τ为⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+=32322221632d r F d F F a r x z x πτπσ (5-46)式中，a 为轮毂支承轴承到车轮中心平面之间的距离，如图5-28所示。
合成应力224τσσ+=h (5-47)(2)侧向力2y F 最大，纵向力2x F =0，此时意味着发生侧滑：外轮上的垂直反力20z F 和 内轮上的垂直反力i z F 2分别为o z i z g o z F G F B h G F 2221222)5.0(-=+=ϕ (5-48)式中，g h 为汽车质心高度；2B 为轮距；1ϕ为侧滑附着系数，计算时1ϕ可取1.0。
外轮上侧向力o y F 2和内轮上侧向力i y F 2分别为⎪⎩⎪⎨⎧==122122ϕϕi z i y o z o y F F F F （5-49） 内、外车轮上的总侧向力2y F 为12ϕG 。
这样，外轮半轴的弯曲应力O σ和内轮半轴的弯曲应力i σ分别为⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=-=322322)(32)(32d a F F d a F F i z r i y i o z r o y o πγσπγσ (5-50) (3)汽车通过不平路面，垂向力2z F 最大，纵向力02=x F ，侧向力02=y F ：此时垂直 力最大值2z F 为：2221kG F z =(5-51) 式中，k 为动载系数，轿车：k =1.75，货车：k =2.0，越野车：k =2.5。
半轴弯曲应力σ为 32321632d a kG d a F z ππσ== (5-51)半浮式半轴的许用合成应力为600～750MPa o3.3/4浮式半轴3／4浮式半轴计算与半浮式类似，只是半轴的危险断面不同，危险断面位于半轴与轮毂相配表面的内端。
半轴和半轴齿轮一般采用渐开线花键连接，对花键应进行挤压应力和键齿切应力验算。
挤压应力不大于200MPa ，切应力不大于73MPa 。
三、半轴可靠性设计在汽车设计中，可靠性已成为比较重要的技术指标之一。
对于产品设计，须考虑各参量 的统计分散性，进行随机不确定分析，真实正确地反映产品的强度与受载等情况。
1.可靠度计算对于全浮式半轴来说，所受的扭转切应力τ按下式计算316dT πτ= (5-53) 式中，T 为半轴所传递的转矩；d 为半轴的直径。
根据二阶矩技术，以应力极限状态表示的状态方程为()316dT r X g π-= (5-54) 式中，r 为半轴材料的扭转强度；X 为基本随机变量矢量，X=)(T d T r ,,。
设基本随机变量矢量x 的均值E(x)=)(T d T r μμμ,,，方差D(x)=)(T d T r 222,0,0,0,,0,0,0,σσσ。
且认为这些随机变量是服从正态分布的相互独立的随机变量。
g(x)是反映半轴状态和性能的状态函数，可表示半轴的两种状态：()X g ≤0 失败状态()X g ＞0 安全状态将g(X)在均值E(X)=X 处展开成二阶泰勒级数，可得到g(X)的二阶近似均值g μ 和一阶近似方差g 2σ()()()()()()()()()⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧∂∂==∂∂+==X D X X g X g D X D X X g X g X g E T g T g 22221σμ (5-55) 不论g(X)服从什么分布，可靠性指标定义为g g σμβ=(5-56)可靠度的一阶估计量为 ()βφ=R (5-57)式中，()βφ为标准正态分布函数。
2.可靠性设计给定半轴可靠度R ，查表得可靠性指标β，由式(5-55)经推导整理得()022236222=-+--B A A d r d r r βμμμσβμ(5-58) 式中，()2005.09616⨯+=πμπσTTA ;()22222005.02304256⨯+=πμπσT TB 。
根据加工误差和σ3法则，取半轴直径标准差d σ为0.005倍的半轴直径均值心，求解 式(5-58)即可求得半轴的最小直径的均值d μ和标准差d σ。
四、半轴的结构设计对半轴进行结构设计时，应注意如下几点：1)全浮式半轴杆部直径可按下式初步选取3ϕM K d = (5-59)式中，d 为半轴杆部直径(mm)；ϕM 为半轴计算转矩(N ·mm)．，按式(5-43)计算；K 为直径系数，取0.205～0.218。
根据初选的d ，按前面的应力公式进行强度校核。
2)半轴的杆部直径应小于或等于半轴花键的底径，以便使半轴各部分达到基本等强度。
3)半轴的破坏形式大多是扭转疲劳损坏，在结构设计时应尽量增大各过渡部分的圆角 半径，尤其是凸缘与杆部、花键与杆部的过渡部分，以减小应力集中。
4)对于杆部较粗且外端凸缘也较大时，可采用两端用花键连接的结构。
5)设计全浮式半轴杆部的强度储备应低于驱动桥其它传力零件的强度储备，使半轴起 一个“熔丝”的作用。
半浮式半轴直接安装车轮，应视为保安件。
二、半轴计算1.全浮式半轴全浮式半轴的计算载荷可按车轮附着力矩ϕM 计算ϕϕr r G m M 2221'= (5-43) 式中，2G 为驱动桥的最大静载荷；r r 为车轮滚动半径；2m '为负荷转移系数；ϕ为附着系数，计算时ϕ取0.8。
半轴的扭转切应力为316d M πτϕ= (5-44)式中，τ为半轴扭转切应力；d 为半轴直径。
半轴的扭转角为πθϕp GI l M 180= (5-45)式中，θ为扭转角；l 为半轴长度；G 为材料剪切弹性模量；p I 为半轴断面极惯性矩，324d I p π=。
半轴的扭转切应力宜为500～700MPa ，转角宜为每米长度6°～15°。
2。
.半浮式半轴半浮式半轴设计应考虑如下三种载荷工况：(1)纵向力2x F 最大，侧向力2y F 为0：此时垂向力2z F 222G m =，纵向力最大值ϕϕ2222G m F F z x '==/2，计算时2m '可取1.2，ϕ取0.8。
半轴弯曲应力σ和扭转切应力τ为 ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+=32322221632d r F d F F a r x z x πτπσ (5-46)式中，a 为轮毂支承轴承到车轮中心平面之间的距离，如图5-28所示。
合成应力224τσσ+=h (5-47)(2)侧向力2y F 最大，纵向力2x F =0，此时意味着发生侧滑：外轮上的垂直反力20z F 和 内轮上的垂直反力i z F 2分别为o z i z g o z F G F B h G F 2221222)5.0(-=+=ϕ (5-48)式中，g h 为汽车质心高度；2B 为轮距；1ϕ为侧滑附着系数，计算时1ϕ可取1.0。
外轮上侧向力o y F 2和内轮上侧向力i y F 2分别为⎪⎩⎪⎨⎧==122122ϕϕi z iy o z o y F F F F （5-49） 内、外车轮上的总侧向力2y F 为12ϕG 。
这样，外轮半轴的弯曲应力O σ和内轮半轴的弯曲应力i σ分别为⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=-=322322)(32)(32d a F F d a F F i z r i y i o z r o y o πγσπγσ (5-50) (3)汽车通过不平路面，垂向力2z F 最大，纵向力02=x F ，侧向力02=y F ：此时垂直 力最大值2z F 为：2221kG F z =(5-51) 式中，k 为动载系数，轿车：k =1.75，货车：k =2.0，越野车：k =2.5。
半轴弯曲应力σ为 32321632d a kG d a F z ππσ== (5-51) 半浮式半轴的许用合成应力为600～750MPa o3.3/4浮式半轴3／4浮式半轴计算与半浮式类似，只是半轴的危险断面不同，危险断面位于半轴与轮毂相配表面的内端。
半轴和半轴齿轮一般采用渐开线花键连接，对花键应进行挤压应力和键齿切应力验算。
挤压应力不大于200MPa ，切应力不大于73MPa 。
三、半轴可靠性设计在汽车设计中，可靠性已成为比较重要的技术指标之一。
对于产品设计，须考虑各参量 的统计分散性，进行随机不确定分析，真实正确地反映产品的强度与受载等情况。
1.可靠度计算对于全浮式半轴来说，所受的扭转切应力τ按下式计算316d T πτ= (5-53) 式中，T 为半轴所传递的转矩；d 为半轴的直径。
根据二阶矩技术，以应力极限状态表示的状态方程为()316dT r X g π-= (5-54) 式中，r 为半轴材料的扭转强度；X 为基本随机变量矢量，X=)(T d T r ,,。
设基本随机变量矢量x 的均值E(x)=)(T d T r μμμ,,，方差D(x)=)(T d T r 222,0,0,0,,0,0,0,σσσ。