摘 要

驱动桥是整车传动系的末端环节，是汽车的一个重要总成，它兼具减速增扭、转矩分配以及两侧车轮差速等多项功能。对于四驱型SUV而言，前驱动桥还增加了转向的功能，使汽车能够按照驾驶员的要求行驶。前置四驱汽车的前桥包括主减速器、差速器、分动装置、半轴、万向节和驱动桥桥壳等。驱动桥的设计是否合理直接关系到汽车使用性能的好坏，它承受着来自路面和悬架之间的一切力和力矩，工作条件十分恶劣，轻微的设计不当都有可能产生较为严重的后果。

本文以驱动桥的传统设计方法为基础，详细研究了某7座中型SUV（以汉兰达为例）的前驱动桥，提出了比较可行的设计思路，并参考同类型的汽车有关结构确定汽车总体参数，再确定主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳的结构类型，最后对主减速器的主、从动齿轮、差速器行星齿轮和半轴齿轮以及半轴进行了强度校核。驱动桥的设计基本上保证了结构的合理性，满足实际使用要求的同时使得总成和零部件尽量满足通用化、系列化、标准化、修理和保养方便、工艺性较好、制造难度较低的要求。

关键词：驱动桥；主减速器；差速器；半轴

Abstract

Drive axle, which is the end of automotive drive train, is an important part in a car. It has several functions including but not limited to retarding, increasing torque, distributing torque and enable wheels on two sides can rotate in different speeds. And for a 4WD SUV, its front drive axle is also in need of the capacity of steering to ensure that the vehicle can be driven as driver’s requirement. To a front-engine four-wheels-drive SUV, front drive axle is consisted of retarder, differential, transfer case, axle shafts, cardan and axle housing. Drive axle is one of key components of a vehicle, so that the rationality of design of drive axle directly relate to usability of vehicle. And as it is one of parts under worst working conditions because it undertakes all forces and torques from road surface and suspension, a slight inappropriate design will lead to serious consequences.

This paper, which is based on traditional design method of the drive axle, studied the front drive axle of a 7-seats medium-sized SUV (Toyota Highland) in detail and propose a feasible design thought, then referred to structures of similar vehicles to determine general parameters of the design and the type of retarder, differential, axle shaft and axle housing, and finally checked strength of driving and driven gear of retarder, planetary and differential gear of differential and axle shaft. The whole design process fundamentally ensured the reasonability of structure, met practical operating requirements and requirements of utilization, serialization and standardization. Meanwhile this design keep the manufacturability of parts and the convenience of maintenance and repair to the greatest extent.

Key Words：drive axle；retarder；differential；axle shaft

目　　录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 设计的目的及意义 1

1.2 研究现状 2

1.3 设计的基本内容及要求 3

第2章 驱动桥总体设计 4

2.1 驱动桥结构方案的选定 4

2.2 驱动桥设计参数的选择 5

第3章 主减速器设计 6

3.1 主减速器的类型 6

3.2 主减速器主、从动齿轮的支撑形式 7

3.3 主减速器基本参数的设计及计算 7

3.3.1 主减速比的确定 7

3.3.2 主减速器齿轮计算载荷的确定 8

3.3.3 主减速器齿轮基本参数的选择 10

第4章 差速器设计 18

4.1 差速器结构形式的选择 18

4.2 对称式锥齿轮差速器设计 18

4.2.1 差速器齿轮基本参数的选择 18

4.2.2 差速器齿轮几何尺寸计算及强度校核 20

第5章 驱动车轮传动装置设计 24

5.1 半轴型式的选择 24

5.2 半轴有关设计和计算 24

5.3 半轴结构和工艺设计 26

5.4 半轴的强度校核 26

第6章 驱动桥其余部件的设计 29

6.1 万向节的设计 29

6.2 分动装置的设计 30

6.3 驱动桥壳的设计 32

第7章 结论 34

参考文献 35

附录A 36

致　　谢 40

第1章 绪论

1.1 设计的目的及意义

随着社会的飞速发展，人们对效率的追求水涨船高，相应的，汽车作为一种高效舒适的代步工具和方便的运输工具，其普及程度也越来越高。从21世纪初期开始的十几年，我国的汽车工业发展迅猛，如日中天，虽然这几年受到世界经济颓势和城市汽车数目饱和的影响，发展速度有所放缓，但仍然是国民经济的支柱产业之一。而随着全球经济复苏以及2013年《机动车强制报废标准规定》的出台，大规模购车的空窗期即将过去，在未来的十年内，我国的汽车产业将会迎来新的春天。与之前汽车产业刚刚起步时不同的是，人们对汽车的乘坐舒适性和燃油经济性的要求随着时间的推移会越来越高。因此，汽车技术的革新迫在眉睫。由于近年来人们消费观念的改变以及国家有关政策（如二胎开放），人们对汽车的空间、视野和通过性等性能的要求有了很大的提升，因此，SUV和越野车开始逐渐占据汽车市场的主流。

在整车系统中，驱动桥是传动系的末端环节，是汽车的一个重要总成，承担着减速增扭的任务，并且要在左右轮之间合理分配扭矩，以此实现左、右驱动轮的差速运转^[1]。通常情况下，汽车驱动桥至少应包含主减速器，差速器，半轴和驱动桥壳等组件。在上述部件中，驱动桥主减速器的准双曲面齿轮是汽车动力输送链中效率较低的一个环节，因此，驱动桥的质量是除发动机性能外对燃油经济性影响较大的一个因素^[2]。同时，驱动桥在工作时既能够传递路面激励，本身又是能够产生振动的激励源，对整车的NVH性能和乘坐舒适性有着重要影响^[3]。另外，驱动桥的外形和安装高度又是影响汽车通过性的主要因素之一。而且，由于底盘高度较高，在SUV和越野车中，最小离地间隙是由驱动桥决定的。因此，驱动桥的设计是整车设计环节中必不可少的重要环节，这一点在SUV和越野车的设计中尤为明显。