奥迪驱动桥毕业设计

奥迪A4L汽车驱动桥的结构设计

学 院

专 业：

姓 名：

指导老师：

中国·珠海 二○一三 年 五 月

机械与车辆学院

车辆工程

吴伟铭

郭新民

学 号：

职 称：

教授

090403011005

诚信承诺书

本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计《奥迪A4L汽车驱动桥的结构设计》是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。

本人签名： 日期： 年 月 日

北京理工大学珠海学院 2013届本科生毕业设计

奥迪A4L汽车驱动桥的结构设计

摘 要

汽车驱动桥的功用就是将万向传动装置输入的发动机动力进行传递，从而实现降低速度，增大转矩的目的。在改变动力传递方向后，将动力分配到左,右两个驱动轮。使汽车能够正常速度行驶，同时允许左右车轮以不同的转速旋转。驱动桥由主减速器，差速器，半轴，万向传动装置等组成。目前，发动机前横置前轮驱动形式的传动系统已经广泛应用于很多轿车当中，由于在这样的系统当中的变速器，主减速器和差速器组成一个整体，省去了传动轴，同时也缩短了传动路线，提高了传动系统中的机械效率。在这样的一体式传动中，它可以同时完成变速，差速和驱动车轮的功能。这种结构被称为变速驱动桥。并且由于驱动的是转向轮，所以也被称为转向驱动桥。此种驱动桥不仅结构紧凑，也减轻了传动系统的质量。

关键词：主减速器；差速器；万向节；半轴；结构设计。

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Structure design of the Audi A4L automotive drive axle

Abstract

After

Function of automotive driving axle is the universal gear entered the engine power delivery, to achieve lower speed, increase the torque of purpose.

changing the direction of power transmission, assigned to the left and right two drive wheels.Normal speed of the vehicle, while allowing for left and right wheels to rotate different rotational speeds.Drive axle final drive, differential, axle shaft, universal joints and other components.At present, the engine front transverse front wheel drive transmission system has been widely applied to many cars, due to such systems of transmission, final drive and differential form a whole, eliminating the drive shaft, but also shorten the transmission route, increases mechanical efficiency of the transmission system.In one drive, it can be completed at variable speed, differential and drive the wheels feature.This structure is referred to as variable-speed transaxle.And because the driver is steering wheel, also known as steering axle.This axle is not only compact and greatly reduced the quality of the transmission system. Keywords: final drive;Differ ential;Universal joints;Half shaft;Structural design.

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目录

摘 要 .............................................................................................................................................. 1 Abstract ............................................................................................................................................. 2 1 前言 .............................................................................................................................................. 4 2 总体方案论证 ............................................................................................................................... 5

2.1 非断开式驱动桥 ............................................................................................................... 6 2.2 断开式驱动桥 ................................................................................................................... 6 2.3 驱动桥结构的论证结果 ................................................................................................... 7 3 主减速器的结构论证和设计 ....................................................................................................... 7

3.1 主减速器结构的选择结果 ............................................................................................... 8

3.2主减速比i0的确定............................................................................................................ 8 3.3 主减速器基本参数的选择与设计计算 ........................................................................... 9 3.4主减速器齿轮基本参数的选择 ...................................................................................... 11 3.5主减速器齿轮的强度计算 .............................................................................................. 12 3.6主减速器齿轮的材料及热处理 ...................................................................................... 15 3.7 主减速器轴承的选择 ..................................................................................................... 15 4 差速器的设计计算 ..................................................................................................................... 15

4.1 差速器的结构和工作原理 ............................................................................................. 16 4.2 差速器的结构组成和参数选择 ..................................................................................... 17

4.2.1差速器齿轮的基本参数选择 .............................................................................. 17 4.2.2差速器齿轮的强度计算 ...................................................................................... 20

5 万向节的选择与设计 ................................................................................................................. 20

5.1 球笼式等速万向节的结构分析和设计 ......................................................................... 21 6 半轴的设计与较核 ..................................................................................................................... 23

6.1制动时强度计算 .............................................................................................................. 24 6.2受最大牵引力时强度计算 .............................................................................................. 24 6.3半轴在最大扭矩时其花键的强度校核 .......................................................................... 25 参考文献......................................................................................................................................... 27 谢辞 ................................................................................................................................................ 28 附录 ................................................................................................................................................ 29 译文 ................................................................................................................................................ 34 附件清单......................................................................................................................................... 37

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3.3 主减速器基本参数的选择与设计计算

主减速比i0、驱动桥的离地间隙h和计算载荷，都是主减速器设计的原始数据，我们根据论证方案下提供的数据，

为主减速比i0=4.655，驱动桥离地间隙为h=130mm。

1）主减速齿轮计算载荷的确定：计算载荷一般有下列三种方法。 方法一：按发动机最大转矩和最低档传动比确定从动锥齿轮的计算转矩

CET

。

T

ce?kd*Temax*K*i1*i0*?/n (3-2)

=1×250×1×3.325×4.655×0.9÷1=3482.522N.m

kd——猛接离合器所产生的动载系数，取kd=1; Temax——发动机最大转矩，由已知得Temax=250N?m; K——液力变矩器变矩系数，K=1; i1——变速器一档传动比，i1=3.325; i0——主减速器传动比，i0=4.655;

?——发动机到万向传动轴之间的传动效率，取?=0.9； n——驱动桥数目，n=1;

方法二：当驱动轮打滑时输出的转矩，计算从动齿轮的转矩。

Tcs?G2m2?rrim??m?10069.5*1.3*0.85*0.32695 ?3829.375N.m1*0.95

G2——汽车满载状态下一个驱动器上的静载荷N, 算得：

G=2055/2*9.8=10069.5N;

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m2——汽车最大加速度时的轴负荷转移系数，取m2=1.3; f——轮胎与路面附着系数，查资料[10]得f=0.85； rr——车轮滚动半径, 查出轮胎规格225/55R16,算得

rr?16*25.4?225*55%?326.95mm;

2im——主减速器从动齿轮到车轮之间传动比im=1;

m?

——主减速器主动齿轮到车轮之间传动效率，取?=0.95；

m方法三.：按汽车日常行驶平均转矩确定从动齿轮计算转矩Tcf;

Tcf?Fr （3-3） i?ntrmm

Ft——汽车日常行驶平均牵引力:Ft?Ff?Fi?Fw?Fj

所以，在日常行驶时的汽车的平均牵引力为：

Ft?Ff?Fw?Ga

Ga为整车重力，Ga＝1655kg*9.8N/kg=16219N ; f为滚动阻力系数，f=0.025

CD为空气阻力系数，CD ＝0.8 ; A为迎风面积A?2.5m2;

ua为日常平均行驶车速， ua＝80 km/h;.

根据式（3-4）和已知数据可得日常行驶的牵引力Ft=407.578N.m

10

上式中的等号后面分别滚动阻力，坡度阻力，空气阻力，加速阻力， 日常

行驶时，就是在水平路面行使，所以在计算过程中不计坡度阻力和加速阻力。

*f?CD*A21.15u2a （3-4）

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所以，日常行驶的转矩为：

Tcf?

故： 计算齿轮最大应力时，计算转矩Tc=min[Tce，Tcs]=3829.375 N?m 主减速器主动齿轮的平均计算转矩Tz(N?m)为：

按最大应力计算 Tz?

按疲劳寿命计算 Tz?

Fr=407.578*0.32695?139.84N.m

1*0.95*1i?ntrmmTc3829.375??914.041N?m i0??G4.655*0.9Tcf139.84??33.379N.m i0??G4.655*0.93.4主减速器齿轮基本参数的选择

(1)齿数的选择

齿数选择的基本依据为：当i0<7时，主动齿轮的齿数z1可取为7~12，为了磨合均匀，主动齿轮的齿数z1,从动齿轮的齿数z2之间要尽量避免公约数的存在，为了得到理想的齿面重叠系数，它们之间的齿数之和应该不小于50。 由i0=4.655主动齿轮齿数取 z1=12, 则 z2=i0*z1=4.655*12=55.86, 取

z2=56。故实际传动比为：i?56?4.667 12 z1=12，z2=56，i=4.667 初选螺旋角为?=15?

（2）齿轮端面模数和压力角的选择。

根据JIS的规定，本次设计的压力角

?n?20?

齿形系数

zv1?

1256?13.77?，zv2cos315??64.26 cos315?11

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查文献[2]图11-8得外齿轮齿形系数得YFa1?2.91，YFa2?2.25 查文献[2]图11-9得外齿轮齿根修正系数YSa1?1.51,YSa2?1.77 所以，法向模数mn?32KT1YFa1YSa1cos2?=3.75 2?dZ1[?] 根据文献[2]表11-3和表11-6得，载荷系数K=1.3,齿宽系数?d?0.8 根据文献[2]表4-1选择齿轮法向模数mn?4 中心距 a?取a=141mm

确定螺旋角为 ??arccosmn(z1?z2)4?(12?56)?arccos?15.30??15?18?

2a2?141mn(z1?z2)4?(12?56)?mm?140.79mm ?2cos?2cos15主动齿轮分度圆直径 d1?mnz1/cos??4?12?cos15.30??52.18mm 从动齿轮分度圆直径 d2?4?56?cos15.30??243.47mm 齿宽 b??d?d1?0.8?52.18?41.74mm 取 b2?50mm,b1?45mm

3.5主减速器齿轮的强度计算

a.采用单位齿长上的圆周力进行强度计算 即由P?Fb公式校核，

2 F为作用在齿轮上的圆周力（N），

b2为从动齿轮的齿面宽（mm）。 按发动机最大转矩Temax和最大附着力矩两种载荷工况进行计算；

按发动机最大转矩计算时：P?Temax*ig*10Db123?250*3.325*1000?708.02N/mm

52.18*45/22

按最大附着力矩计算时：

P?G2*?*rr*10Db123?10069.5*0.85*0.32695*1000?710.36N/mm

243.47*45/22

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由于当今钢材质量的提高，制作工艺的加强，许用应力已经得到了比较大的提高，这个提高程度在20%~25%左右，所以单位齿长上的圆周力符合许用值的要求,校核通过。按最大附着力矩计算时，p<893N/mm；校核通过。

齿轮轮齿的齿根弯曲应力为 b.采用轮齿弯曲强度进行计算

2Tc*K0Ks*Kmvsw ???

K*m*b*D*J*10

3 Tc——齿轮上的计算转矩

从动齿轮：按最大弯曲应力算时:Tc2?3482.522N.m 按疲劳弯曲应力算时:Tc2?139.84N.m

主动齿轮：按最大弯曲应力算时:Tc1?914.041N.m

'' 按疲劳弯曲应力算时:Tc1?33.379N.m

K0 ——过载系数，K0＝1 Ks ——尺寸系数，

因为 ms?4.7>1.6mm 所以 Ks?(ms25.4)0.25?0.63

Km——齿面载荷分配系数.

主动齿轮为悬臂式，Km=1.1~1.25，取Km=1.2 从动齿轮为悬臂式，Km=1~1.1，取Km=1.05

Kv——质量系数 ，Kv＝1

b——齿面宽，主动齿轮b1?45mm，从动齿轮b2?50mm

D?52.18mm

从动齿轮 D?243.47mm

J——综合系数，主动齿轮J=0.270，从动齿轮J=0.224

D——分度圆直径，主动齿轮

12w

对于从动齿轮：

弯曲应力最大时，有??2?2?3482.522?1?0.63?1.053?10?366.7MPa

1?4.7?45?243.47?0.2242?139.84?1?0.63?1.053?10?16.04MPa

1?4.7?45?243.47?0.22413

疲劳弯曲应力最大时，有??2?

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对于主动齿轮：

弯曲应力最大时，有??1? 按疲劳弯曲应力计算??1?2?914.041?1?0.63?1.23?10?429.76MPa

1?4.7?50?52.18?0.2702?33.379?1?0.63?1.23?10?15.24MPa

1?4.7?50?52.18?0.270按Tc?min[Tce,Tcs]，计算的最大弯曲应力不超过[?w]?700MPa 按Tc?Tcf计算的疲劳弯曲应力不应超过[?w]?210MPa

由上述计算结果可得出结论： 最大弯曲应力符合本次设计的要求。

c.采用轮齿接触强度进行计算

齿轮轮齿的齿面接触应力：

p1C ??DJ2Tz*K0*Ks*Km*KfKv*b*Jj?10

3

Cp——综合弹性系数，钢对钢的齿轮[Cp]=234N/mm D1——主动齿轮大端分度圆直径

Tz——主动齿轮计算转矩，Tz=914.041N/m，Tz=33.379N/m Ks ——尺寸系数，Ks=1 Kf ——表面品质系数，Kf=1

b ——b1和b2中较小的齿面宽，b?b2?45mm J——齿面接触强度的综合系数，J=0.286

'12最大弯曲应力时有?j?‘2342?914.041?1?1?1.05?1??1000?1754.97MPa 52.181?45?0.2862342?33.379?1?1?1.05?1??1000?330.95MPa 52.181?45?0.286疲劳接触应力时有?j?按T2?minTce,Tcs计算的最大接触应力不应超过按T2?Tcf计算的疲劳接触应力不应超过

''jjj??????2800MPa

j????1750MPa

由上述计算结果可知?????，?????

jj

所以,主减速器齿轮的接触应力符合设计要求.

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3.6主减速器齿轮的材料及热处理

汽车驱动桥主减速器的工作相对其它部件来说是比较繁重的，它承受的载荷大、作用时间非常长、载荷的变化很多等一系列的优点。损坏形式主要在于齿根的弯曲折断、齿面的疲劳点蚀、磨损以及擦伤等。对驱动桥齿轮材料及热处理应该作以下几点要求：

a:具有较高的弯曲疲劳强度，高表面接触疲劳强度，齿面的耐磨性能也有比较高的要求，所以，齿表面要有高的硬度；

b:齿轮芯部应的韧性要能够适应冲击载荷，避免轮齿根部的折断；

c:钢材的锻造、切削与热处理等加工性能良好，热处理变形小或变形规律性易控制，以提高产品质量，减少制造成本并降低废品率； d:选择齿轮材料的合金元素时要考虑到我国的基本情况。

汽车主减速器和差速器圆锥齿轮与双曲面齿轮目前均采用渗碳合金钢制造。这一次的设计我们采用的是钢号为20CrMnTi的钢材。用渗碳合金钢制造的齿轮经过渗碳、淬火、高温回火等一系列的过程后，齿轮表面的洛氏硬度高达HRC58~HRC64, 而芯部硬度则相对较低，但也能够达到HRC32~HRC45。 对于渗碳层深度，端面模数少于6时，一般为0.9~1.4mm，这次的设计，我们将渗碳层的深度设定为1.4mm。

由于新齿轮润滑不良，双曲面齿轮副在热处理和精加工后均应以厚度为0.005~0.010~0.020mm进行磷化工序，之后对齿面进行喷丸处理，这样就有可能提高齿轮寿命达20%以上。

3.7 主减速器轴承的选择

文献[1]中的GB/T297-94, 我们根据主减速器的结构尺寸以及文献[7]选定轴承的型号为圆锥滚子轴承32209，其轴承内径为d=45mm，外径为D=85mm。具体参数详见文献[7]133页。经检验，轴承的寿命可以达到设计要求，此处不作详细说明。

4 差速器的设计计算

差速器的作用是为了消除由于左、右驱动轮在运动学上的不协调而产生的弊病，保证汽车驱动桥两侧车轮在行程不相等时具有以不同速度旋转的特征，从而满足汽车行驶的运动学要求。

普通差速器由行星齿轮、行星架、半轴齿轮等组成。发动机的动力经传动轴进入差速器，直接驱动行星轮架，再由行星轮带动左、右两条半轴，分别驱动左、

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右车轮。差速器的设计要求满足：左轮转速与右轮转速之和等于2倍行星架的转速。当汽车直行时，左、右车轮与行星架的转速都是相等的，但是，当汽车转弯时它们的平衡状态会被打破，导致弯道内侧车轮转速减小，外侧车轮转速增加。这时，差速器的功能就在很大程度上体现出来了。

这种调整并非被动的，这里涉及到“物理学定律”，车轮在转弯时会自动趋向能耗最低的状态运行，自动地按照转弯半径调整左右车轮的转速。

4.1 差速器的结构和工作原理

图4-1 差速器工作原理

本次设计是基于发动机横置的5速变速器，所以。采用的是对称式圆锥行星齿轮差速器，其工作原理如下图4-2：

图4-2

???

01为主减速器从动齿轮的角速度；

为差速器左半轴齿轮的角速度，?2是差速器右半轴齿轮的角速度； 为行星齿轮绕行星齿轮轴的自转角速度。

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当差速器开始工作时，行星齿轮绕半轴齿轮中心的公转，在同一时刻，也绕行星齿轮轴以角速度?3的自转。这时外侧车轮及其半轴齿轮的转速增高，外侧

????z?半轴齿轮的角速度为：

10331z;

内侧半轴齿轮的角速度为:?2??0-?3z3;

z1 由此可知 ?1??2?2?0 差速器的技术参数：

差速器的内摩擦使驱动桥左右半轴的转矩分配改变，这有利于改变汽车的通过性。例如，当汽车的一个驱动轮由于附着力减小而开始原地打滑时，传递给它的转矩就变小，而传到不滑转车轮的转矩却相应增大了，结果在汽车左右驱动

T .

r 由此可见，由于差速器的内摩擦使汽车总牵引力增大了T。

r车轮上的总牵引力可能达到的最大数值为Ftmax?2F?min?frfr 通常采用锁紧系数表示两侧驱动轮的转矩可能相差的最大倍数，它也说明

了迫使差速器工作所需的力矩大小；

采用转矩分配系数表示差速器的转矩分配特性。参照资料[1]推荐数据，我们取锁紧系数K=1.5；转矩分配系数??0.6。

4.2 差速器的结构组成和参数选择

对称式圆锥行星齿轮差速器由差速器左、右壳，2个半轴齿轮和2个行星齿轮，行星齿轮轴，半轴齿轮及行星齿轮垫片等组成。行星齿轮的背面和差速器壳相应位置的内表面均做成球面，保证行星齿轮对正中心，以利于和两个半轴齿轮正确的啮合。

4.2.1差速器齿轮的基本参数选择

a.行星齿轮数目的选择 选择2个行星齿轮 b.行星齿轮球面半径RB(mm)的确定

.522?45.5mm 可据经验公式 RB?KB3Tj?3*33482

KB——行星齿轮球面半径系数，根据文献[10]选择，KB=3

RB确定后，可根据经验公式A0?(0.98~0.99)RB 来预选齿轮的节锥距。

A0?45mm

c.行星齿轮与半轴齿轮齿数的选择

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为了得到较大的模数从而使齿轮有较高强度，应使行星齿轮的齿数尽量少，但一般不应小于10。半轴齿轮的齿数采用14~25之间。半轴齿轮与行星齿轮的齿数比不宜过大，一般在2左右。为满足安装要求，左半轴齿轮和右半轴齿轮的齿数之各必须能够被行星齿轮的数目整除。

即z2L?z2Rn?整数， 为满足以上要求，我们取 z1?11, Z2L?Z2R?22d.差速器圆锥齿轮模数及半轴齿轮节圆直径的初步确定

12先初步求出圆锥齿轮的节锥角g，g

11Z1?arctan?arctan?26.57? ?122Z2

?2?90?-??63.23?

1其中Z1和Z2为行星齿轮和半轴齿轮齿数

再根据下式确定圆锥齿轮大端面模数

m?

2Asin?Z011?2A0Zsin??222*45sin63.23??4.0mm 22所以m=4.0mm

则节圆直径为 d1?mz1?11?4.0?44mm

d=44mm

1 d2?mz2?4.0?22?88mm

d

2=88mm

e.压力角?

在汽车发展阶段，差速器齿轮的压力角大都选用20o，此时的齿高系数为l，而最低齿数是13。到目前为止，汽车差速器齿轮的压力角依然大都选用22o30′，齿高系数为0.8，最少齿数却已经减少至10，并且在行星齿轮齿顶不变的条件下，从切向修正，加大半轴齿轮齿厚，以此来得到行星齿轮与半轴齿轮强度的逐渐吻合。由于这样的齿形的最小齿数相对于压力角为20o的齿数少，所以，提高齿轮

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译文

驱动桥

在学习本章之后，你将了解不同类型驱动桥的组成，并能列举不同种类的驱动桥；比较驱动桥有很多重要作用。它可以使车轮回正，控制车轮滚动，可以使其中一个车轮的转驱动桥可以获得来自于车轮的反作用力，通过弹簧，操纵杆等将作用力传到车架上。驱后桥与前桥的不同之处；描述驱动桥的工作原理。 速比另外一个车轮快，两个车轮均可获得转矩。

动桥在车轮制动器被安装的基础上通过弹簧来固定，并获得簧上质量。很显然，驱动桥需要使用高质量的材料来制作。

结构

后桥的几个基本组成部分：桥壳，半轴，差速器。

桥壳

桥壳通常是由钢板模压件焊接在一起而制成的。桥壳的中心部分是由铸钢制成的。有两种类型的桥壳常被使用：整体式桥壳（应用广泛）和分段式桥壳（应用较少）是由两个或者更多的部分组成。

车桥

两个车桥在桥壳的内部，它们在内部相接触，在某些位置它们是不接触的。外部的凸出端附在车轮和轮毂上。内部端被花键固定在差速器上，外端被滚子轴承所固定。 连接轮

两种方法被应用于驱动桥的轮毂上。一种方法是在驱动桥一端用拔销来固定，另一端通过凸缘固定。

半轴的类型

半轴有三种基本的类型，全浮式， 3/4浮式和半浮式。大多是汽车采用半浮式，大部分货车采用全浮式半轴支承。如果半轴折断，车轮将停止转动。 驱动桥

汽车转弯时的工况与普通行驶时的不同，必须使用一个叫做差速器的单元使两个半轴都

获得动力，让左右驱动车轮的行驶速度不同。

差速器

每个半轴的一侧都有齿轮，两半轴齿轮可以自由运动。

可以看到差速器壳，它会绕着半轴上的齿轮转动。差速器壳上通过销连接齿圈和轴。差当传动轴使主动齿轮轴转动时，齿圈也会随之转动。齿圈会绕着差速器壳体和十字轴转

速器壳体会随着差速器转动，传动轴与主动齿轮轴相连接。 动。

差速器的运动

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传动轴使主动齿轮轴转动，齿圈也会随之转动。当差速器壳体转动，十字轴随之转动。当汽车沿着直线方向行驶时，齿圈会绕着差速器壳体旋转。差速器行星齿轮和半轴齿轮

当差速器上的行星齿轮被安装在这个轴上时，它们会随着差速器壳体运动。

绕着差速器壳体转动，轮齿之间无干涉。整个运动过程象一个固体单元。当汽车转弯时，差速器壳体继续旋转，推动行星齿轮绕着轴转动。当要求车轮快速转动时，外部半轴齿轮的转速高于内部半轴齿轮。行星齿轮不仅仅是推动半轴齿轮转动，也使它们的轴转动。这可以使两个半轴齿轮同时绕着其各自的轴转动/

图A中，汽车沿直线行驶，行星齿轮推动两个半轴齿轮转动。在图B中，右侧半轴齿轮的转速大于左侧半轴齿轮的转速。行星齿轮仍以相同的速度转动，仍然推动两个半轴齿轮转动，也推动轴的转动。这种运动会使右侧半轴齿轮的转速提高，从而超过十字轴的转速。相反的运动形式会使左侧半轴齿轮的转速降低。差速器的这种运动形式可以调节其自身以及驱动桥的转速变化。如果一个车轮开始打滑，驱动桥静止不动。差速器壳体继续旋转，驱动桥齿轮静止不动， 可以增加驱动桥的转矩。一种有特殊结构的差速器将在后面的章节做介绍。

差速器壳和差速器壳轴承

一个质量大而且坚固的部分被安装在桥壳内，它包括行星齿轮，十字轴和轴承，称之为差速器壳。其内部装有两个大的轴承，称之为差速器壳轴承。差速器壳是桥壳的一部分。桥壳的组成部分包括半轴和差速器 特殊结构的差速器

为了避免动力的流失，车轮开始打滑时，特殊的差速器可以改变车轮的转矩而避免车轮打滑。这样可以使汽车原有的运动状态保持不变。尽管存在着很多的变化，但可采用摩擦装置来实现正常运动。

克莱斯勒高牵引力差速器

克莱斯勒高牵引力差速器是一个标准模型，有很多重要的附加条件半轴齿轮不是由两个差速器行星齿轮驱动的，而是由四个差速器行星齿轮驱动的。这就需要两个分离的十字轴，两个轴之间的运动是相互独立的。轴的外端不是圆的而是平的，象V型。差速器壳体呈斜坡状。

半轴齿轮上装有四个离合器盘，其中的两个离合器盘绕着差速器壳体转动，另外两个绕着止推部分转动。止推部分绕着半轴旋转，离合器盘运动到一起。高牵引力差速器的运动—两个半轴的转速相同。

当传动轴驱动行星齿轮转动时，转矩被传递到齿圈上。正如齿圈可以驱动差速器壳体一样，十字轴绕着差速器壳体转动。半轴齿轮随着差速器小齿轮转动。十字轴驱动小齿轮转动。两个十字轮轴被置于不同的位置上。这种滑动使轴向外边的方向运动。每个轴都向外运动，从而使轴上的行星齿轮向相同的方向运动，使离合器被锁住。这是汽车沿直线行驶的运动规律。

半轴转速不同

当汽车转弯时，其内部轴的转速降低。当发生这种情况时，行星齿轮会使它的轴开始转动。一个轴的转速比较慢，另外一个轴的转速加快。这样会使外部轴的转速高于差速器壳体的转速，使外部齿轮轴产生滑动。所释放的压力使差速器的运动同标准模型一致。如所示差速器的一个半轴的转速高于另外一个半轴的转速。转速较慢的半轴可以获得大部分的转矩。

这种差速器优于普通的差速器。当道路光滑的条件下，可以提高速度。功率较高的发动

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机通常选用标准型差速器。

不同类型的差速器。在弹簧线圈压力下的锥形离合器。通过弹簧线圈而使锥形离合器安装在差速器壳体内。为了实现差速器的运动，需要使锥形离合器产生滑动。如果一个车轮产生滑动，另外一个车轮仍然可以通过弹簧线圈获得动力。 准双曲面齿轮式差速器

为了使汽车地板下传动轴的高度降低，车身高度降低，半轴上装有很多小齿轮。这种差速器的建立，通过螺旋锥齿轮传动，运动形式同准双曲面齿轮相同。使用准双曲面锥齿轮用极压润滑剂防止滑动是必要的。运动发生在齿圈和轮齿上。

学习小齿轮轴结构的应用。注意观察两个滚子轴承对轴的支承作用。这种轴承起着止推作用。

螺旋锥齿轮传动

另外一种类型的小齿轮传动装置采用螺旋锥齿轮传动。这种类型的小齿轮与半轴中心的齿圈相配合。螺旋齿可以增强受力。很多轮齿会承受转矩。

直齿锥齿轮

差速器的齿轮也有是直齿锥齿轮式的。你会发现轮齿是直齿形，这种齿轮会产生噪音，不能给直齿锥齿轮提供足够的动力。

卡环和小齿轮

轮齿接触位置以及它们之间的间隙具有重要作用。卡环和小齿轮相配合，总是成对出现的。不能用其他的组件来替代。正确的配合很重要，可以提供足够的动力。

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附件清单

1 驱动桥装配图 A3 2 主减速器从动齿轮 A3 3 球笼式等速万向节 A3

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有纵向力作用。

6.1制动时强度计算

汽车满载静止于地面上时驱动桥给地面载荷： m?2055kg G?2055?9.8?20139N 汽车重量转移系数： 取m2?0.8 附着系数： 取??0.75 纵向力按最大附着力算：

m2G20.8???20139?0.8?6444.48N 22 X2右?xf22? 滚动半径：rr?326.95mm

M扭?X*r2r?2100.9N.m

杆部直径初选：d?(2.05?2.18)3T?(25.3?31) 初选d?30mm

半轴承受的扭转应力???M扭316?d?10?396.48Mpa?500Mpa

3

对于驱动车轮来说，当发动机最大转矩及传动系最低档传动比计算所得的

X2??Temax6.2受最大牵引力时强度计算

纵向力小于按最大附着力所决定的纵向力时，则应按照下式计算，即

?irTTLr

?——差速器的转矩分配系数，对于普通圆锥齿轮差速器取0.6 Temax——发动机最大转矩；

iTL——传动系最低档传动比，即为变速器一档传动比、副变速器或分动器 ?——汽车传动系效率，计算时取0.9；

T低档传动比与主减速比之乘积；

rr ——轮胎的滚动半径。

M扭a??*Memax*i0*ig1?0.6?250?3.325?4.655?2321.7N.m

a．发动机最大扭矩Memax，传动系最低档数比传到半轴上扭矩

由前文的技术资料得：??0.6；ig1?3.325；i0?4.655。

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b．取质量系数 m2?1.5 ， 附着系数??0.75

X2?m2G1.5????20139?0.8?12083.4N 22 M扭b?Xr2r?12083.4?0.3269?3950N.m

G ——满载静止汽车的驱动桥对水平地面的载荷，N；

m2——汽车加速和减速时的质量系数，对于前驱动桥可取m2?1.5 ， ? ——附着系数，取0.75。

扭矩取a和b中较小者 ,即M扭?2321.7N.m

??

所以：

M?2321.7?16?10?d1630?3.14扭323?438.2Mpa?500Mpa

6.3半轴在最大扭矩时其花键的强度校核

M扭?2321.7N.m

Db?35mm——半轴花键外径 da?31mm——相配的花键孔内径

根据经验和前文对万向节的数据分析和文献中有关标准得出以下数据：

z?12——花键齿数

Lp?50——有效工作长度

b?3——花键宽

??0.75——载荷分布的不均匀系数。

??D?dbM扭?10a3?78.1Mpa?79Mpa

4?z?b?Lp）?（Db?挤?（Db?da4M扭?1023?da?）?z?b?Lp2321.7?100035?3135?31()?()?12?50?0.7542

?156.3Mpa?196Mpa

经检验，本次的半轴设计符合要求。

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7 结论

本文是基于奥迪A4L设计的前驱动桥，采用断开式驱动桥，由于断开式驱动

桥能够大大地增加离地间隙，减小弹簧质量，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。并且因为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，可增加汽车的不足转向效应，提高汽车的操纵稳定性。虽然相对非断开式驱动桥来说，结构相对复杂，造价也比较高。但是，非常符合高端品牌轿车的减配车系。

本次设计论述了前桥驱动的结构形式和工作原理，计算了差速器、主减速器以及半轴，万向节的结构尺寸，进行了强度校核，并绘制了相关的零件图和装配图。

本驱动桥设计结构合理，符合实际应用，具有较好的动力性和经济性，驱动桥总成及零部件的设计能尽量满足零件的标准化、部件的通用化和产品的系列化及汽车变型的要求，修理、保养方便，机件工艺性好，制造容易。

设计过程中，我遇到了许多难题，在设计结构尺寸时，有些设计参数无法得出具体的参数，只能按照以往的经验值得出，这样就带来了一定的误差。通过几个月时间的多次向郭老师请教，在他的指导下，改正了很多。另外，在一些小的方面，由于时间问题，做得还不够仔细，恳请各位老师同学予以批评指正。

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谢辞

为期三个月的毕业设计生活马上就要结束了,同时，也意味着我的大学生涯

也将走到尽头。回首看看自己在这几个月的所做所为,感觉大学也留下了好些的遗憾,路上有辛酸也有甘甜,总之，这一路，收获的不仅仅是知识，遗憾，惊喜，辛酸，还有一生无法忘却的回忆，这也将是我人生最大的财富。

本次设计的题目是：奥迪A4L汽车驱动桥的结构设计，这对我来说，完全是一个非常具有挑战性的任务，心中也是激动不已啊。经过一段时间的深思，以及准备，我应聘了珠光汽车有限公司的奥迪品牌，在奥迪的车间里，通过直观的拆装，以及遇到不会拆装的问车间技师，经过3个多月车间实际操作实习，我对奥迪车系有了比较深刻的认识。对于具体的细节方面，涉及到一些经验上的问题，以及设计方面的细节，我从车间回到学校，不断地向指导老师求教。郭老师总是不厌其烦的讲解，直到我听懂为止，我被郭老师的这种敬业精神深深地感动。

通过这次毕业设计，我将三年半来学到的知识进行了一次全面的复习，特别是机械设计、工程制图、汽车构造等基础知识，进行了一次彻底的总结。同时，为了这次毕业设计，我在奥迪维修车间的几个月，也让我将这大学几年来的知识融入了实践当中。

通过这次毕业设计，我查手册的能力也得到了很大的提高。通过指导老师的引导以及自己的亲自实践，现在完全能够独立到图书馆去查资料，而且对于资料的类别及位置，我的心中都很清楚。

当然，在其他方面也有不少收获，在本次设计当中，培养了我耐心，细心，恒心的工作态度。并且在奥迪车间，学会了更多的人与人之间沟通的艺术。大学生涯就将结束，但是，学无止境，我一定会一直学习下去，丰富自己，充实自己！

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