摘 要

本文以2016款五档手自一体的兰德酷路泽为研究对象，根据这辆车的基本信息参数对越野车转向驱动桥进行了设计计算。文中按照转矩传递的路径，对驱动桥中的零件进行选型，参数计算以及强度校核。首先对主减速器选型，采用单级主减速器准双曲面齿轮传动；差速器则是选择用普通锥齿轮传动，同时采用电子限滑，利用电子系统控制两侧车轮的转速，以达到差速锁的效果，对越野车的越障能力有了保障；半轴中采用RF与VL型万向节传动，以满足转向驱动桥的要求；同时对转向节也进行了设计，对转向轮定位参数也进行了设计；最后利用计算机软件对所设计的机构进行部分三维建模，同时从三维模型转到二维图纸，绘制整个转向驱动桥的装配图，同时也绘制了一定量的零件图，完成对越野车转向驱动桥的设计。

关键字：转向驱动桥；主减速器；双曲面齿轮；差速器；半轴

Abstract

In this paper, 2016 models of the fifth hand of the LAND CRUISER as the object of study, steering axle was designed and calculated according to the basic information of the car parameters of the off-road vehicle. In the text, according to the path of torque transmission, the parts are selected, parameters are calculated and strength are checked in the drive axle. First of all, as for the selection of main reducer, single-stage main reducer hypoid gear transmission is used; differential is selected with ordinary bevel gear drive, while the use of electronic limit slip, the using of electronic control system on both sides of the wheel speed to achieve the effect of differential lock, then the off-road vehicles have the ability to protect the barrier; axle in the use of RF and VL-type universal joint drive to meet the steering axle requirements; at the same time the steering knuckle was also designed and steering wheel positioning parameters are also designed; Finally, using computer software on the design of the part of body to the three-dimensional modeling, and translate from the three-dimensional model to the two-dimensional drawings, drawing the entire steering axle assembly diagram, but also draw a certain amount of parts , to complete the design of the off-road vehicle steering axle.

Key words: steering axle; main reducer; hyperboloid gear; differential; half axle.

目录

第1章 绪论 1

1.1 选题的目的与意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 研究的基本内容 2

1.4 研究目标 2

第2章 主减速器的设计计算 3

2.1主减速器的结构型式 3

2.1.1 单级主减速器 3

2.1.2 双级主减速器 3

2.1.3 双速主减速器 3

2.1.4 单级贯通式主减速器 3

2.1.5双级贯通式主减速器 3

2.1.6 单级或双级减速器配以轮边减速器 4

2.2 主减速器传动比的确定 4

2.3主减速器基本参数选择与设计计算 4

2.3.1主减速齿轮计算载荷的确定 4

2.3.2齿轮基本参数的选择 5

2.3.3齿轮几何参数的计算 7

2.3.4主减速器双曲面齿轮的强度计算 9

2.3.5齿轮的材料及热处理 11

2.3.6主减速器轴承的计算 11

2.4主减速器的润滑 15

第3章 差速器的设计计算 16

3.1差速器结构型式的选择 16

3.2普通锥齿轮差速器的设计 16

3.2.1普通锥齿轮差速器齿轮的设计 16

3.2.2差速器齿轮强度的计算 18

3.3差速器齿轮材料的选择 19

第4章 传动装置的设计计算 20

4.1半轴的型式 20

4.2半轴的载荷计算及材料 20

4.3球笼式万向节的设计计算 21

4.4万向节材料的选择 22

第5章 驱动桥壳的设计 23

5.1 驱动桥的设计要求 23

5.2 驱动桥结构型式的选择 23

第6章 转向节的设计计算 25

6.1转向节的结构型式 25

6.2转向轮定位参数 25

第7章 结论 27

参考文献 28

致谢 29

第1章 绪论

1.1 选题的目的与意义

现如今大多数越野车的都采用全轮驱动的结构，转向驱动桥是其十分重要的结构之一，其主要功能一是把分动器传出的功率经其减速后传递给车轮使车轮传动；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^[1] 。

本文从越野车转向驱动桥设计的角度，利用越野车的基本参数对转向驱动桥的结构参数进行设计计算校核，并对其结构进行设计优化，运用CATIA和AutoCAD等软件对转向驱动桥进行三维建模，使转向驱动桥在保证其强度、刚度、可靠性及寿命的前提下，应力求轻量化，以减小复杂路面对驱动桥的冲击载荷，从而改善越野车行驶的平顺性。

在对越野车转向驱动桥的设计过程中，能够加深对汽车构造、汽车理论和汽车设计等方面知识的理解，对越野车的未来发展方向有一定的了解和把握。同时设计的过程，也是对产品研发的一个过程，这对我自己来说可以积累一定的经验，为以后的工作奠定一定的基础。

1.2 国内外研究现状

转向驱动桥中所包括的零件有很多，其中驱动桥壳是关键零件，以往的驱动桥壳大多都采用非断开式桥壳，采用整体铸造的工艺生产完成。现在有人开始对分段式驱动桥壳进行设计研究，其桥壳总成的生产工艺由冲压焊接逐步代替了铸造。转向驱动桥，顾名思义，既起到驱动作用又起到转向的作用，因此与转向轮相连的半轴必须分成内外两段，其间用万向节连接。目前转向驱动桥所采用的半轴有双联式万向节、三销轴式万向节、凸块式万向节、球叉式万向节、球笼式万向节和挠性万向节等几种，在越野车方面目前采用最多的是等速球笼式万向节。同时在半轴的设计上，汪朝晖、朱发渊等人研究一种变径全空心半轴，这是基于材料低载强化的特性而研究的，可增加强度减轻载荷。大连浦州航空科技有限公司的张吉宏在转向驱动桥转向节臂的设计上经过多方案讨论，最终将转向节臂取消，转向节壳侧面设计成支耳结构，孔内安装关节轴承直接与转向连杆相连，轮边结构得到了简化。目前国产驱动桥在国内市场占据了绝大部分份额，但仍有一定数量的车桥依赖进口，国产车桥与国际先进水平仍有一定差距。目前国内有研发能力的车桥厂家还不多，一些厂家仅仅停留在组装阶段。

1.3 研究的基本内容

选定一种越野车型，查询此种越野车的相关参数，通过这些数据对其转向驱动桥中的结构进行设计与优化。具体就是对驱动桥中的结构以及转向器、转向节的参数进行设计、计算、校核、优化等，然后通过CATIA软件对不同结构一一进行三维建模、组装，在进一步优化相关参数，以建立转向驱动桥三维模型，并绘制相关零件图和装配图。

对于此次越野车转向驱动桥的设计中，所参考的车型是2016款五档手自一体的兰德酷路泽，具体信息如表1.1：