辽宁工程技术大学毕业设计（论文）
0 前言
目前，国内各类1000万吨级以上露天铁矿、铜矿等矿山正在大规模扩建对大吨位和超大吨位矿用自卸车的需求将不断扩大。由于，矿用汽车是高行业壁垒与高利润的矛盾统体：(1)矿车行业进人的技术壁垒高，矿用汽车载重量从25吨到360吨每个系列至少有5个基本车型根据用途又可改装出运煤车洒水车等车型各个系列技术通用性差不同吨位车型间能通用的部件很啦这些决定了矿用车的高研发费用和试制费用一般企业无法插足即使国内厂家生产一个系列的某些产品，再扩张都很困难。国内厂家甚至一个系列的产品都很难做全。(2)矿用汽车进人的资金壁垒高，技术壁垒高导致研发周期长，产品品种多，加之批量小，元器件质量大，单台售价高等原因，使矿用车研发生产资产专用性高．流动资金占用高资金回收慢。这个特点决定了能介入这个行业的企业必须要有雄厚的资金并做好长期投资的准备。(3)矿用汽车对工业基础及人才需求有特定的要求，正因为如此少数几家国际巨头一直主导着这个行业。也因此，国内生产矿用车的厂商也是为数不多，不过自主研发矿用车也将代替长期进口的现状。总之，国内解决一个系列产品自主研发问题，就等同于降低了中国矿用车的成本。矿用车的零部件生产为成批生产，如北方重工已建成年产量为1000台生产基地[21]。由此可以看出中国已成为矿用车领域的先头军。
本设计是矿用车驱动系统设计及轮边减速器设计，本说明书对“驱动桥设计”及其主要零部件的结构选择与强度计算进行说明。对于各种不同类型和用途的汽车，正确得确定汽车驱动桥总成，并成功地将它们组合成一个整体，机组成驱动桥，是本设计的主要组成部分。
汽车的驱动桥处于传动系的末端，基本功用是增大有传动轴或直接由变速器传来的转矩，将转矩分配给左、右驱动车轮，并使左右驱动车轮具有汽车行驶运动学所要求的差速器功能；同时，驱动桥还要承受作用与路面和车架或车厢之间的铅垂力、纵向力和横向力。
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。
在一般汽车的机械式传动中，有了变速器（有时还有副变速器或分动器）还不能完全解决发动机特性与汽车行驶要求间的矛盾和结构布置上的问题。首先是绝大部分发动机在汽车上是纵向布置，为使其转矩能传给左右驱动车轮，必须有驱动桥的主减速器来改变转矩的传递方向，同时还得由驱动桥差速器来解决左右驱动车轮转矩的传递方向，同时还得
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王顺昊：矿用车驱动系统设计及轮边减速器系统设计
有驱动桥的差速器来解决左右驱动车轮间的转矩分配问题和差速要求。其次是因为变速器的主要任务仅在于通过选择适当的档位数及各档传动比，以使内燃机的转矩－－转速特性能适应汽车在各种行驶阻力下对动力性与经济性的要求，而驱动桥主减速器（还有轮边减速器）的作用则在于当变速器处于最高档（通常为直接档，有时还有超速挡）时，使汽车有足够的牵引力、适当的的最高车速和良好的燃油经济性。为此，则需将经过变速器、传动轴传来的动力，通过驱动桥的主减速器，进行进一步增大转矩、降低转速的变化。因此，想使汽车传动系设计得合理，首先必须选择好传动系的总传动比，并恰当地将它分配给变速器和驱动桥。后者的减速器比称为主减速比。当变速器处于最高档位时，汽车的动力性和燃油经济性主要取决于主减速比。在汽车的总布置设计时，应根据该车的工作条件及发送机、传动系、轮胎等有关参数，选择合适的主减速比来保证汽车具有良好动力性和燃油经济性。有时汽车设计得具有几种主减速比提供选择，以满足不同使用条件及变型车的需要。由于发动机功率的提高，汽车的整备质量的减小和路面状况的改善，主减速比有往小的方向发展的趋势。选择主减速比是要考虑到使汽车既能满足高速行驶的要求，又能在常用车速范围降低发送机转速、减小燃料消耗量，提高发动机寿命并改善震动及噪声的特性等[1]。
目前我国正在大力发展汽车产业,采用后轮驱动汽车的平衡性和操作性都将会有很大的提高。后轮驱动的汽车加速时，司机就会感到有更大的横向握持力，操作性能变好。维修费用低也是后轮驱动的一个优点，这种费用将会有很大的差别。
后轮驱动必然会使得乘车更加安全、舒适，从而带来可观的经济效益。
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1 总体方案论证
驱动桥处于动力传动系的末端，驱动桥一般由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳(有时有轮边减速器)等组成如图1-1，转向驱动桥还有等速万向节。其基本功能是：将万向传动装置传来的发动机传来的转矩通过主减速器、差速器、半轴等传到驱动车轮实现降低转速、增大转矩；通过主减速器圆锥齿轮副改变转矩的传递方向；通过差速器实现两侧车轮差速作用，保证内、外侧车轮以不同转速转向。
1－半轴 2－圆锥滚子轴承 3－支承螺栓 4－主减速器从动锥齿轮 5－油封 6－主减速器主动锥齿轮 7－弹簧座 8－垫圈 9－轮毂 10－调整螺母
图1-1 驱动桥 Fig. 1-1 drive axles
设计驱动桥时应当满足如下基本要求：
1)所选择的主减速比应能保证汽车具有最佳的动力性和燃料经济性。 2)外形尺寸要小，保证有必要的离地间隙。 3)齿轮及其它传动件工作平稳，噪声小。 4)在各种转速和载荷下具有高的传动效率。
5)在保证足够的强度、刚度条件下，应力求质量小，尤其是簧下质量应尽量小，以改 善汽车平顺性。
6)与悬架导向机构运动协调，对于转向驱动桥，还应与转向机构运动协调。 7)结构简单，加工工艺性好，制造容易，拆装，调整方便。
随着汽车向采用大功率发动机和轻量化方向的发展以及路面条件的改善，近年来主减
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速比有减小的趋势[2]。
1.1 驱动桥结构方案分析
驱动桥分断开式和非断开式两类。驱动车轮采用独立悬架时，应选用断开式驱动桥；驱动车轮采用非独立悬架时，则应选用非断开式驱动桥。
断开式驱动桥的结构特点是没有连接左右驱动车轮的刚性整体外壳或梁，主减速器、差速器及其壳体安装在车架或车身上，通过万向传动装置驱动车轮。此时，主减速器、差速器和部分车轮传动装置的质量均为簧上质量。两侧的驱动车轮经独立悬架与车架或车身作弹性连接，因此可以彼此独立地相对于车架或车身上下摆动。为防止车轮跳动时因轮距变化而使万向传动装置与独立悬架导向装置产生运动干涉，在设计车轮传动装置时应用滑动花键轴或允许轴向适量移动的万向传动装置。
普通非断开式驱动桥，由于结构简单、造价低廉、工作可靠，广泛用在各种载货汽车、客车和公共汽车上，在多数的越野汽车和部分轿车上也采用这种结构。他们的具体结构、特别是桥壳结构虽然各不相同，但是有一个共同特点，即桥壳是一根支承在左右驱动车轮上的刚性空心梁，齿轮及半轴等传动部件安装在其中。这时整个驱动桥、驱动车轮及部分传动轴均属于簧下质量，汽车簧下质量较大，这是它的一个缺点。
断开式驱动桥区别于非断开式驱动桥的明显特点在于前者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，故又称为独立悬挂驱动桥。这种桥的中段，主减速器及差速器等是悬置在车架横粱或车厢底板上，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挂则可以彼此致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。
汽车悬挂总成的类型及其弹性元件与减振装置的工作特性是决定汽车行驶平顺性的主要因素，而汽车簧下部分质量的大小，对其平顺性也有显著的影响。断开式驱动桥的簧下质量较小，又与独立悬挂相配合，致使驱动车轮与地面的接触情况及对各种地形的适应性比较好，由此可大大地减小汽车在不平路面上行驶时的振动和车厢倾斜，提高汽车的行驶平顺性和平均行驶速度，减小车轮和车桥上的动载荷及零件的损坏，提高其可靠性及使用寿命。但是，由于断开式驱动桥及与其相配的独立悬挂的结构复杂，故这种结构主要见于对行驶平顺性要求较高的一部分轿车及一些越野汽车上，且后者多属于轻型以下的越野
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汽车或多桥驱动的重型越野汽车[5]。
本设计选择整体式驱动桥，并且带有行星齿轮的轮边减速器。
1.2 设计参数
主减速器传动比io?3.272，发动机给定转速n
p?2325r/min，轮胎的滚动半径
mm ，rr?874mm，发动机最大转矩 Tmax?1766N?M，驱动桥数n?1，轮胎的直径d?1800最高车速vamax?80km/h，发动机的最大功率Pemax?680kw，汽车日常行驶的牵引力Fr?30600N，额定载重量m1=42T，总重m2=72T, 汽车满载时一个驱动桥给水平地面的负荷G2=47700N，后轮轮距B=2638mm，驱动桥壳上两钢板弹簧座中心间的距离
s=1335mm。
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