第一章第二章：總體方案的確定2.1驅動橋結構選型驅動橋是汽車動力傳動系統的終端，，它的基本功能是增加來自傳動軸或傳動裝置的扭矩，使得左、右兩個主動輪都具有車輛行駛運動學要求的差速動作;驅動橋同時也承受了車輛受到的鉛垂力、垂直力和橫向力。驅動橋的結構型式按工作特性可以分為兩大類，即非斷開式驅動橋、斷開式驅動橋。當驅動車輪采用非獨立懸架的時候，應該選用非斷開式驅動橋；當驅動車輪采用獨立懸架的時候，則應該選用斷開式驅動橋。所以，前懸掛系統也被稱為非獨立懸掛系統的驅動橋。獨立懸架驅動橋結構比較復雜，但在不平整的地面上能夠顯著地改善車輛的乘坐舒適性。非斷開式驅動橋承載力高、造價低廉、維修方便，但通行性能一般，而斷開式驅動橋承載力比較小、造價高、維修難度大，但是通行性能好。東風現有車型中90%采用的是非斷開式驅動橋，而斷開式驅動橋主要應用于特種車型。綜合考慮東風EQ1040輕型貨車3.5噸載重與城鄉混合路況的特點，非斷開式驅動橋更為合適其采用剛性橋殼集成主減速器與差速器，橋殼由高強度鋼板沖壓焊接而成，其優點是載重量大，維修費用低。盡管斷開式驅動橋通過萬向節連接兩側半軸，適用于獨立懸架的高通過性車型，但生產成本明顯提高。因此，最終選擇非斷開式驅動橋方案。2.2驅動橋結構組成2.2.1主減速器主主減速器以較少的齒數錐齒輪驅動較多的齒數錐齒輪，是實現降低轉速和增加轉矩的重要元件。對于具有縱向引擎的車輛，它的最終減速器也采用傘齒輪來改變功率的方向。因為車輛在不同的路面上行駛，對驅動輪的驅動力矩和速度都有一定的要求，在將功率分配給左、右主動輪的差速器前，設置一個最終減速器之后，可以減少由變速器、萬向變速器等在主減速器前方傳輸的轉矩，因此，可以減小減速器的大小和質量，并且可以節省大量的操作成本。主減速器的傳動級數選擇遵循速比匹配原則。根據車輛動力性方程:（2-1）式中，r=0.36m為輪胎滾動半徑，n=2800r/min為發動機經濟轉速，i=0.79為變速器最高擋傳動比，Vamax=90km/h為設計最高車速。反推主減速比:最終，該速比處于單級減速器的適用范圍內(i0<7)，采用單級減速器，單級螺旋錐齒輪，2.2.2差速器從車輛運動學的角度出發結合車輛的實際狀況，得出了車輛在相同時刻左右車輪滾動的沖程不同的結論。比如，在轉彎的時候，外輪的行程總是大于內輪的行程。另外，即使車輛是直線行駛，其左、右車輪同時滾動時所經過的道路垂直波形存在差異，或者是因為左、右輪胎氣壓、輪胎載荷、胎面磨損程度和制造誤差等原因導致了兩個車輪的外徑差異或者是滾動半徑的差異，從而導致了兩個車輪的行程是不一樣的當左右輪行程不相等時，若用一條單一的驅動車輪軸向左、右輪傳遞動力，就會因左右車輪的速度雖相同，但行程卻不盡相同，從而導致某個主動輪出現打滑或打滑。這樣不但會過早地讓輪胎過早地消耗動力與燃油，而且會造成驅動機軸過載等，而且也會由于無法達到所需的瞬間重心而影響操縱性能。另外，在轉向過程中，車輛在行駛過程中會發生較大的打滑和打滑現象，從而導致車輛在行駛過程中喪失了防側滑的能力，從而降低了車輛的穩定性。為解決因左右兩個車輪運動不協調引起的問題，車輛左、右兩個主動輪之間均設有差速，以確保兩個車輪在不等行程情況下，均能以下列不同的轉速轉動，以滿足車輛的運動學需求。經方案論證，最終選擇差速器的結構形式選擇是：對稱式圓錐行星齒輪差速器。2.2.3半軸對比全浮式和半浮式半軸，全浮式半軸僅傳遞扭矩，彎矩由橋殼承擔，維護成本高，但故障模式下斷裂風險低。半浮式半軸同時承受扭矩與彎矩，維護成本低，但易彎曲變形。行業應用中，90%輕型貨車采用全浮式半軸，而乘用車和微型貨車多采用半浮式半軸。因此，本設計中采用全浮式半軸，直徑35mm(材料40Cr)，扭轉安全系數1.322.2.4橋殼驅動橋的橋殼是車輛中最重要的零部件，驅動橋的橋殼對車輛的荷載和傳遞荷載具剎車，橫向力，垂直力同樣通過車橋外殼傳遞到懸架系統和有重要的意義。牽引框架或駕駛室。所以橋殼不僅起到承重和傳遞作用的作用，而且也是最終減速器、差速器和驅動輪(例如半軸)的殼體。在車輛運行時，橋殼受到較大的荷載作用，因此，在進行動態荷載作用下，橋殼應具有一定的強度與剛度。為降低轎車的非承載質量降低整車的動載，提高整車的乘坐舒適性，在滿足整車的強度、剛度要求的同時，要盡可能地降低整車的重量。同時，橋殼的結構也要簡單便于制造，以減少成本。同時，它的結構也要確保主減速器的拆卸、調整、維護和維護工作的簡便。橋殼結構類型的確定，也要綜合考慮車輛的型號，使用要求制造條件，材料等。因此采用沖壓焊接式2.3主要技術參數序號項目數據單位1驅動形式4×2-2車身長度5995mm3車身寬度1990mm4車身高度2150mm5總質量4495kg6裝載質量3500kg7軸距3308mm8前輪距1586mm9后輪距1586mm10前胎規格6.50R16LT-11最小離地間隙220mm12發動機排量2.7L13最大功率/轉速96/2800Kw/rpm14最大轉矩/轉速280/1600-2000Nm/rpm15最高車速90Km/h16最高檔傳動比0.79-17最低檔傳動比5.61-18主減速器傳動比5.34-動力輸入:發動機最大扭矩為280Nm，對應轉速區間1600-2000r/min;載荷要求:額定載重3500kg，滿載總質量4495kg;變速器比:最高檔0.79，最低檔5.61;輪胎規格:6.50R16LT，滾動半徑r=0.36m。2.4總體設計方案驅動橋系統是由四個主要零件組成，分別是主減速器、差速器、半軸及橋殼構成。主減速器采用單級螺旋錐齒輪傳動，最終的主減速器比為i02.4.1動力傳遞路徑分析發動機動力經變速器輸出后，傳遞路徑為:主減速器差速器左/右半軸驅動輪主減速器將輸入扭矩放大5.34倍，差速器實現左右車輪轉速解耦，半軸將動力傳遞至車輪。第三章主減速器設計3.1齒輪參數設計3.1.1主減速器比確定（3-1）其中rrnp=28Vamax該速比處于單級減速器的適用范圍內(小于7)，因此采用單級螺旋錐齒輪傳動，這樣可以降低系統復雜性與制造成本，同時保證傳動效率。主動齒輪支撐方案采用跨置式支撐，即兩圓錐滾子軸承與圓柱滾子軸承組合。前軸承型號為30210，后軸承型號為30212，跨距=85mm，這種設計可以提高齒輪合穩定性。從動齒輪采用整體式橋殼搭配8個M12高強度螺栓，采用對稱式圓錐滾子軸承支承。3.2計算載荷3.2.1最大轉矩工況按發動機最大轉矩計算：（3-2）Temax=280Nm，=95%(螺旋錐齒輪效率)取kd=0.6，k=1.1，3.2.2驅動輪在良好路面打滑轉矩計算（3-3）最終計算轉矩：3.2.3日常行駛平均轉矩（3-4）主動錐齒輪的計算轉矩為：3.3錐齒輪參數設計3.3.1齒數匹配主動齒輪齒數=9，從動齒輪齒數=45，總齒數(>40)滿足嚙合平穩性要求;主減速比驗證:=Z2/Z1=5.0，修正后通過模數調整實現=5.343.3.2幾何參數端面模數：（3-5）分度圓直徑:（3-6）（3-7）通常商用車螺旋角β=35°，壓力角α=203.4主減速器錐齒輪的強度計算彎曲應力公式:（3-8）Tce=5356.17k0ms=6kskmkvb=41mm(齒面寬)D=180mm(從動齒輪大端分度圓直徑)Jw結論:380MPa<700MPa，彎曲強度合格。接觸應力公式:(3-9)cpD1b=41mmk0=1.0，ks=1.0，k=1.1，k=1.0JjTz結論:1357.3733MPa<1750MPa，接觸強度合格。3.5材料與熱處理3.5.1材料選擇主動齒輪:20CrMnTi滲碳合金鋼，表面硬度HRC58-62，芯部硬度HRC33-38從動齒輪:22CrMoH，等溫正火處理，芯部韌性優化。3.5.2表面處理磷化處理:齒面磷化層厚度0.005-0.020mm，改善磨合性能噴丸強化:提高疲勞壽命25%滲硫處理:降低摩擦系數，防止高速滑動時的擦傷與膠合3.3軸承選型前軸承:圓錐滾子軸承30210(額定動載荷C-92.3kN)后軸承:圓錐滾子軸承30212(額定動載荷C=110kN)ISO壽命公式:(3-10)3.7本章小結主減速比=5.34，采用單級螺旋錐齒輪傳動齒輪接觸應力2100MPa，彎曲應力380MPa，均滿足強度要求材料20CrMnTi與22CrMoH配合滲碳工藝，提升耐磨性與抗沖擊性軸承壽命1.82萬小時，保障長期可靠運行。第四章差速器設計4.1差速器結構設計4.1.1差速器類型選擇差速器需平衡扭矩分配與差速功能，根據東風EQ1040輕型貨車的使用場景選擇對稱式圓錐行星齒輪差速器。其優點包括:扭矩對稱分配:左右半軸扭矩分配比恒為1:1，滿足輕型貨車直線行駛穩定性需求結構緊湊:行星齒輪組集成于差速器殼體內，軸向尺寸較開式差速器減少15%。維護成本低:無摩擦片或液壓控制單元，適合城鄉物流高頻使用場景。4.1.2行星齒輪參數設計1.根據載荷均衡原則，行星齒輪數n取4，確保單齒載荷≤400MPa行星齒輪球面半徑計算(4-1)齒數匹配：行星齒輪齒數z1=10，半軸齒輪齒數z2=18A0=（0.98~0.99）Rb=50.96~51.48mm（A0取51）（4-2）節錐角：（4-3）（4-4）4.1.3幾何尺寸的計算1.分度圓直徑：2.壓力角α汽車差速齒輪大都采用壓力角α=22°30’，齒高系數為0.8的齒形3.行星齒輪直徑d與支撐長度Ln=44.1.4行星齒輪接觸強度輪齒彎曲應力：Tc=(n=4J取0.014.1.5差速器齒輪的材料差速器齒輪與主減速器齒輪相同，也是用滲碳合金鋼制成，現在主要用于制造差速器錐齒輪的材料為20CrMnTi、20CrMoTi、22CrMnMo和20CrMo等。由于差速器齒輪輪齒要求的精度不高，所以精鍛差速器齒輪工藝已被廣泛應用。第五章半軸設計5.1全浮式半軸結構選型選用全浮式半軸，其特點為:僅傳遞扭矩，彎矩由橋殼承擔維修時無需拆卸車輪，可靠性高;適用于載重3.5噸級車輛。5.2半軸載荷(驅動橋最大靜載荷):根據滿載總質量4495kg，后橋載荷分配系數取0.6，得G2=4495x9.8x0.6=26.43kN;(車輪滾動半徑):輪胎規格6.50R16LT對應r=0.36m;負荷轉移系數):城鄉混合路況取1.2;φ(附著系數):瀝青路面取0.85.3桿部直徑設計K取0.21圓整后取d=35mm5.4花鍵設計選擇標準漸開線花鍵參數:模數m=3mm;齒數z=28分度圓直徑花鍵底徑:5.5材料與熱處理工藝5.5.1材料選擇選用40Cr合金鋼，其綜合力學性能優異，成本可控，適用于高頻載荷工況。5.5.2熱處理工藝1.調質處理加熱至850°C油淬，550°C回火。芯部硬度388~444HBW，保證韌性。2.高頻感應淬火花鍵表面硬度HRC52-56;硬化層深度1.5~2.0mm，提升抗疲勞性能。3.輔助工藝噴丸處理:表面形成壓應力層，疲勞強度提升30%;過渡圓角滾壓:進一步降低應力集中系數。5.6強度校核半軸扭轉應力：花鍵擠壓應力公式:L(花鍵有效長度):取50mmψ(載荷不均勻系數):取0.755.7過度圓角設計過渡圓角設計凸緣與桿部過渡圓角:取R=5mm(不小于桿徑的10%)花鍵與桿部過渡圓角:取R=4mm5.7本章小結桿部直徑:d=41mm，安全系數1.51花鍵參數:模數3mm，齒數28，底徑76.5mm，擠壓應力92.4MPa過渡圓角:凸緣處R=5mm，花鍵處R=4mm;材料與熱處理:40Cr配合高頻淬火第六章驅動橋殼設計6.1橋殼的結構選型驅動橋的橋殼是車輛中最重要的零部件，驅動橋的橋殼對車輛的荷載和傳遞荷載具剎車，橫向力，垂直力同樣通過車橋外殼傳遞到懸架系統和有重要的意義。牽引框架或駕駛室。所以橋殼不僅起到承重和傳遞作用的作用，而且也是最終減速器、差速器和驅動輪(例如半軸)的殼體。在車輛運行時，橋殼受到較大的荷載作用，因此，在進行動態荷載作用下，橋殼應具有一定的強度與剛度。為降低轎車的非承載質量降低整車的動載，提高整車的乘坐舒適性，在滿足整車的強度、剛度要求的同時，要盡可能地降低整車的重量。同時，橋殼的結構也要簡單便于制造，以減少成本。同時，它的結構也要確保主減速器的拆卸、調整、維護和維護工作的簡便。橋殼結構類型的確定，也要綜合考慮車輛的型號，使用要求制造條件，材料等。根據東風輕型貨車載重特性與成本控制需求，選擇沖壓焊接式整體橋殼，其優勢包括:輕量化:采用高強度鋼板沖壓焊接，質量較鑄造橋殼降低18%以上高剛度:箱型截面設計提升抗彎與抗扭性能工藝成熟:適合批量生產，制造成本低。6.2材料選擇與力學性能6.2.1材料牌號與參數選用B550L高強度鋼板(GB/T1591-2018)，關鍵參數屈服強度=550MPa抗拉強度=750MPa彈性模量E=210GPa泊松比v=0.3.6.2.2材料用量估算橋殼展開尺寸:長=3970mm，寬B=200mm，板厚t=6mm單件質量:6.3強度校核6.3.1彎曲工況分析橋殼危險斷面位于鋼板彈簧座內側，需校核彎曲應力與扭轉剪應力1垂直平面彎矩：(b=200mm為輪胎中心至彈簧座距離)2水平面彎矩：3彎曲應力：4扭轉剪應力：復合應力：6.3.2最大側向力工況內測斷面彎曲應力：6.3.3不平路面沖擊工況彎曲應力計算：(沖擊系數k=2.5）6.4制造工藝與優化沖壓成型:采用高強度鋼板冷沖壓，確保截面尺寸精度焊接工藝:激光焊接關鍵焊縫，減少熱變形，提升疲勞強度表面處理:噴砂除銹后涂覆環氧底漆，耐腐蝕性提升50%6.5本章小結沖壓焊接橋殼質量37.6kg，復合應力123.5MPa，安全系數4.45;材料B550L高強度鋼板滿足輕量化