csu1070b货车总体设计及驱动桥设计.doc

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CSU1070货车总体设计及驱动桥设计

CSU1070B货车总体设计及驱动桥设计

摘要

汽车车桥是汽车的重要总成，它的结构型式和设计参数除对汽车的可靠性和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、机动性和操纵稳定性等有直接的影响。

因此车桥的结构型式选择、设计参数选取及设计计算对汽车的整车设计及其重要。

本文主要对CSU1070B进行总体设计，介绍驱动桥的结构原理、布置型式的选择及主减速器、半轴及桥壳等的设计、计算和绘图过程，且根据CSU1070B货车的特点，选用螺旋锥齿轮主减速器，合理布置各齿轮部件，设计计算各齿轮的参数、半轴等，并对各零件进行校核。

关键词:

CSU1070B货车；设计；驱动桥

THEDESIGNOFCSU1070BTRUCK

--DRIVEBRIDGEPART

ABSTRACT

Thecar’sdrivingaxleisanimportanceassemblyoftheautomobile.Itsstructurepatternanddesignparameterinadditiontohavingimportanceinfluencetothereliabilityandenduranceofthecar,alsotohavedirectinfluencetocarofdrivefunction,suchasmotive,economy,goingsmoothly,andstabilitycharacteristic,maneuveringperformanceandstabilitycontroletc.Sothechoiceofthedesignparameter、theselectionofthestructurepatterntothedrivingaxleandthedesigncalculateareextremelyimportancetothewholecardesign.Thispapermainlypresentstheselectionforthestructureofdrivingaxleandthedesignandcalculationforthesizeofallgearsandshaftsincludingdrawingofthedrive-system.ThisdesignaccordingtoCSU1070BTruckwhichhassomecharacteristicsasfollows:

runninginthecityandthecountry.Accordingtorelateddataandadoptinganalogyandoptimizing,thedesignselectshypoidgearsandarrangestheshaftsgearsandreversereasonably.Thispaperalsodesignsandcalculatesallthegearsandstructureparameter.Inthesametimetheshaftsdiameterarecalculatedandtheconebearingsareselectedproperlyandtheshafthardeningisproofed.

Keyword:

CSU1070BTruck;Design;Driveaxle

目录

1．总体设计计算 3

1.1轴数、驱动形式、布置形式 3

1.2   汽车主要参数设计 4

1.2.1主要尺寸 4

1.2.2汽车轴荷分配 4

1.3发动机功率、转速、扭矩及发动机型号的确定 5

1.3.1发动机最大功率：

和相应转速 5

1.3.2发动机最大扭矩及相应转速 5

1.3.3发动机型号的选择 5

1.4汽车轮胎的选择 6

1.5确定传动系最小传动比，即主减速器传动比 6

1.6确定传动系最大传动计算变速器最大传动比 6

2．指定总成设计 7

2.1驱动桥结构型式 7

2.2主减速器的齿轮类型 9

2.3主减速器的减速形式 10

2.4减速器的基本参数的选择与计算 10

2.4.1主、从动锥齿轮齿数z1和z2 10

2.4.2主、从动锥齿轮齿形参数计算 10

2.5主减速器锥齿轮强度计算 12

2.5.1单位齿长上的圆周力 12

2.5.2轮齿的弯曲强度 13

2.5.3轮齿的齿面接触强度 13

2.6主减速器轴承设计 14

2.6.1锥齿轮齿面上的作用力 14

2.6.2锥齿轮轴承的载荷 15

2.6.3锥齿轮轴承型号的确定 17

2.7差速器设计 19

2.7.1差速器结构形式选择 19

2.7.2普通锥齿轮式差速器齿轮设计 19

2.7.3普通锥齿轮式差速器齿轮强度计算 21

2.8驱动车轮的传动装置设计 22

2.8.1半轴的型式 22

2.8.2半轴的设计与计算 23

2.8.3全浮式半轴的设计计算 23

2.9驱动桥壳设计 25

2.9.1桥壳的结构型式 25

2.9.2桥壳的受力分析及强度计算 26

3．结论 28

参考文献……………………………………………………………….……………31

1.总体设计计算

1.1轴数、驱动形式、布置形式

CSU1070B最大总质量为7140kg，总质量小于19t，采用结构简单、制造成本低廉的两轴方案，驱动形式采用结构简单、制造成本低的4×2驱动形式。

货车的布置形式按驾驶室与发动机相对位置的不同可分为平头式、短头式、长头式和偏置式四种。

平头式的特点是驾驶室位于发动机之上，汽车面积利用率高、视野好，最小转弯半径小，机动性好；但是，前轴负荷大，因而汽车通过性能变坏；驾驶室有翻转机构和锁住机构，机构复杂；进、出驾驶室不如长头式货车方便；驾驶室内受热及振动均比较大；正面碰撞时，特别是微型、轻型平头货车，使驾驶员和前排乘员受到严重伤害的可能性增加。

短头式的特点是发动机有少部分位于驾驶室内；汽车面积利用率及视野有所改善；有利于发动机散热，操纵机构布置简单。

但是，汽车面积利用率低；视野差；机动性差；驾驶室内部相对拥挤。

应用于中重型货车、越野车。

长头式的特点是发动机位于驾驶室前部；发动机及其附件的接近性好；有利于发动机散热，操纵机构布置简单。

但是，汽车面积利用率低；视野差；机动性差。

偏置式的特点是驾驶室位于发动机之旁；具有具有平头式货车的一些优点；（轴距短、视野好）还具有长头式货车的一些优点；（驾驶室通风条件好、维修发动机方便）。

但是这种布置形式主要用于重型矿用自卸车。

货车按照发动机位置不同，可分为发动机前置、中置和后置三种布置形式。

其中发动机前置后桥驱动货车得到广泛应用。

它与其它两种布置形式比较有如下主要优点：

维修发动机方便；离合器、变速器等操纵机构简单；货箱地板高度低；可以采用直列发动机、V型发动机或卧式发动机；发现发动机故障容易。

发动机前置后桥驱动的货车有下述主要缺点：

如果采用平头式驾驶室，而且发动机布置在前轴之上，处于两侧座位之间时，驾驶室内部拥挤，隔热、隔振、密封和降低噪声问题难以解决；如果采用长头式驾驶室，为保证具有良好的视野，驾驶员座椅须布置高些，这又影响整车和质心高度，同时增加了整车长度。

采用卧式发动机，且布置在货箱下方的后桥驱动货车，因发动机通用性不好，需特殊设计，维修不便；油门、离合器、变速器等操纵机构因距驾驶员远，导致机构复杂；发动机距地面近，容易被车轮带动起来的泥土弄脏；受发动机位置影响，货箱地板高度高。

目前这种布置形式的货车已不采用。

发动机后置后轮驱动货车是由发动机后置后轮驱动的轿车变型而来，所以极少采用。

这种形式的货车后桥超载；操纵机构复杂；发现发动机故障和维修发动机都困难以及发动机容易被泥土弄脏等是它的主要缺点。

综合考虑货车参数、成本、性能、驾驶员视野等方面的因素，货车的布置形式选用平头、单排驾驶室、发动机前置后桥驱动形式的布置形式。

1.2    汽车主要参数设计

1.2.1主要尺寸

外廓尺寸的确定需考虑法规、汽车的用途、装载质量及涵洞和桥梁等道路尺寸条件。

GB1589-1989规定了汽车外廓尺寸限界，参考EQ1071G2AD3选取该车的参数：

外形尺寸L×W×H（mm）为6985×2140×2255；

货厢内部尺寸L×W×H（mm）为4650×1930×550；

参照《汽车设计》教材推荐的范围并参考EQ1071G2AD3选取

轴距L3800mm；

前轮距B11750mm，后轮距B21586mm；

前悬LF1110mm，后悬LR2075mm；

1.2.2汽车轴荷分配

汽车的轴荷分配可根据汽车的驱动形式、发动机位置、汽车结构特点、车头形式及总质量等参照《汽车设计》教材推荐的范围并参考同类车型选取。

空载前轴（kg）

1640

满载前轴（kg）

2440

空载后轴（kg）

1500

满载后轴（kg）

4700

1.3发动机功率、转速、扭矩及发动机型号的确定

1.3.1发动机最大功率：

和相应转速np

根据给定的基本设计参数按下式估算发动机的最大功率：

其中ηT取为90%，

ma=7140kg，

g=9.8m/s2，

fr=0.02，

vamax=100km/h，

CD=0.9，

A≈B1*H=1.75*2.225=3.89375m2,

B1为前轮距，H为汽车总高

所以，发动机的最大功率Pemax=94.3kw，最大功率对应的转速npmax取2800r/min

1.3.2发动机最大扭矩及相应转速nT

=9549*α*/np=385.9N.m

式中，为最大转矩（N.m）；

α为转矩适应性系数，取1.2；

为发动机最大功率（Kw）；

np为最大功率转速（r/min）；

要求np与nT之间有一定差值，如果它们很近，将导致直接档的最低稳定车速偏高，使汽车通过十字路口时换挡次数增多。

因此，要求np/nT在1.4~2.0之间选取。

1.3.3发动机型号的选择：

根据估算出来的最大功率并参考国内主要汽车发动机生产厂家的产品中选定发动机型式型号如下：

EQ6102DT-20　

该发动机参数如下:

发动机型号:

EQ6102DT-20

发动机形式:

六缸、直列、涡轮增压、空-空中冷柴油机

最大功率/转速:

103（KW） /2800（rpm）

最大扭距/转速:

405（N.m） /1500～1700（rpm）

缸径/冲程（mm）:

102×115

排量（ml）:

5638

燃油种类:

柴油

发动机生产厂家:

东风汽车有限公司商用车发动机厂

压缩比:

17:

1

排放标准

国Ⅱ

1.4汽车轮胎的选择

根据汽车的用途及轴荷、最高车速并参考同类成熟汽车及GB9744一1997　（载重汽车轮胎）选择普通断面斜交轮胎，其主要参数如下:

产品名称:

载重胎 规格:

7.50-20 花纹:

B1

层级

标准轮辋

外直径

断面宽

标准气压

单胎负荷

 1