论文部分内容阅读
摘 要：随着汽车工业的迅速发展，对驱动桥的质量要求越来越高。驱动桥中的总成磨合机作为驱动桥的心脏，其质量提升势在必行。设计阶段是质量管理的重要组成部分，其设计质量的好坏直接影响着质量管理水平的高低。文章就结合笔者相关工作经验，对汽车驱动桥总成磨合机机械设计展开简要的探讨。
关键词：汽车；驱动桥；设计
一、驱动桥的概述
汽車后驱动桥，简称后桥，是用来将发动机发出的扭矩传递到驱动轮。车驱动桥轮组，包括轮边减速器、制动器总成、轮毂总成、转向节、支承轴总成、轮边传动轴、上摆臂联结总成、下摆臂联结总成，支承轴总成为一空心轴，轮边传动轴贯通支承轴总成的内部，并接至轮边减速器，轮毂总成安装在支承轴总成上。它具有如下的功能：具有合适的减速比，使汽车具有良好的动力性和经济性；具有差速作用，以保证汽车在转向或在不平道路上行驶时，轮胎不产生拖滑现象；具有较大的离地间隙，以保证良好的通过性；尽可能减轻重量，以减轻汽车的自重。
二、汽车驱动桥总成磨合机机械设计
1.试验台的箱体设计
试验台箱体结构设计，借用了驱动桥桥壳的设计。在研磨台箱体的两侧加工4个1M8的螺纹孔，用10.9级M8的内六角螺栓将连接轴和研磨台箱体连接，连接轴和支持架之间采用滚动轴承连接。同时，考虑主减速器在高速研磨过程中会产生热量，且在研磨过程中如果不加齿轮油，轴承容易烧死，齿轮容易点蚀，为降低磨合过程中产生的热量并防止轴承烧死及齿轮点蚀，在主减速器磨合试验时需向箱体中加齿轮油，故在其中一个连接轴上设计一个加油孔，在研磨时向试验台箱体加注齿轮油。为了使主减速器能在试验台箱体上固定，在箱体上加工一个定位销孔，然后将定位销装配在定位销孔内；为保证主减速器在磨合试验时不震动，在箱体设计了限位台阶、固定销孔和固定夹具螺纹孔，当主减速器吊放在箱体上时，限位台阶限制主减速器位置，然后用风动扳手将螺栓拧紧夹具，夹具将主减速器固定，同时用固定销将箱体和支撑架固定。在箱体侧壁采用20mm厚钢板，底部采用成品桥壳后盖，后盖上焊接一个放油螺孔（磨合试验结束后，将螺塞取下，排放齿轮油）。以上零部件连接采用焊接方式，焊接好后再在机床上进行机加工。
因支撑架和箱体要固定在一起，所以在支架轴承固定处，设计一个固定销套管，用于固定支撑架和箱体。为使支撑架有足够的刚度来承受箱体和主减速器的重量及在磨合试验时所受的冲击力，在支撑架两侧焊接16mm厚的钢板，来提高支撑架的强度。支撑架和底座连接方式采用螺栓连接，侧板及主板连接方式采用焊接方式。支撑架的加工必须框架焊接好后进行机加工，且与轴承档配合处尺寸有较高的精度要求。
2.床体结构设计
为保证设备整体刚性良好，防止受力变形，根据工艺要求，磨合台床身设计为“T”型机构。床身底座、主轴箱体、油箱均采用焊接性能较好20钢板整体拼焊。各钢板焊缝处全部采用角焊方式。要求焊接牢固可靠，无裂纹、气孔等焊接缺陷；焊缝均匀、平整，无断续现象。
设备整体焊接完成后，通过地脚螺栓紧固在地面上。工作台面上安装独立T型槽，便于工装位置调整。主电机内置，带变频调速，通过等速同步带传输力矩至主轴箱，保证传动平稳、可靠。
设备整体安装完成后，根据机床外观设计制作各部位防护罩（轮廓虚线部分），要求防护齐全，安全美观。
3.主轴箱设计
主轴箱箱体采用整体拼焊结构，用螺钉紧固于工作台面，根据电机最高转速及承载力矩要求，主轴装配选用深沟球轴承。主电机通过同步带传输力矩至主轴后端，主轴前端通过选用传输力矩满足使用要求的可伸缩式十字传动轴与桥总成制动法兰盘进行软连接，其花键伸缩结构可及时消除桥总成异常情况下产生的轴向载荷，保证传动平稳、安全，同时可满足不同种类桥总成磨合要求。
4.底座设计及齿轮油加注系统设计
试验台底座需承受箱体、电机、支撑架及主减速器重量，在主减速器进行磨合试验时承受部分冲击力，为保证主减速器在进行磨合试验时的稳定性，底座需要足够的刚性和强度。经核算，底座的面板选择16mm厚度的钢板，支撑结构采用50×50mm的矩形管，面板和支撑结构采用焊接方式进行连接。主减速器磨合试验结束后，需要排放箱体内的齿轮油，在齿轮油的排放过程中，为保证齿轮油不流到地面且能回流到齿轮油箱内，在底座面板上加工回油孔并焊接一个回油板，齿轮油回流到油箱后，主减速器磨合试验时，按下油泵启动按钮，将齿轮油加注到试验台箱体内。
5.传动系统设计
（1）传输皮带的选型。在现阶段的各类传输结构中，比较常见的有V带传动、平带传动、链传动及同步带传动，相比前几种传动方式，同步带传动性能优越，适用性强，它不是靠摩擦传动，而是靠带齿传动，因而预紧力小、传动平稳、无噪音，且无须润滑，传动精度高、转矩损失小。按照磨合机的传动力矩要求及现场使用条件，参照各类同步带使用范围及性能，选用周节节距为12.70mm的标准H型梯形齿同步带进行力矩传输，以达到最佳传输效果。
（2）同步带传动设计计算。首先根据电机转速（v=600-1300r/min），选取同步带轮型号为28H（齿数z=28）带轮内孔尺寸可根据电机轴轴径及主轴轴径分别按照过盈配合要求确定加工公差范围。
然后根据选用电机功率（P=18.5Kw）、传动比（i=1）、两轴中心距（a=682.6mm）、带轮节圆直径（d=Pb×Z/π=12.7×28/3.14=113.25mm）等已知确定参数，参照机械设计手册表5.3-106○1同步带传动设计计算方法、计算公式及步骤，逐步计算、选型，最终确定同步带型号为590H（带宽bs=100mm，节线长度L=1498.6mm）。
参考文献
[1]王中应，尹华鑫.汽车驱动桥总成齿轮疲劳试验台的研究与设计[J].内江科技，2007，09：93-94.
[2]周其红，周宗建，刘学锋.驱动桥主减速器总成磨合试验台设计[J].安徽科技，2011，05：39-41.
[3]李忠文.汽车车桥总成自动化装配线技术方案[J].机电技术，2014，04：109-110+119.
[4]郭韦华.桥总成运转试验设备的设计和实施[J].大众科技，2013，05：119-120.
作者简介：
陈培文（1986～），陕汽新疆汽车有限公司助理工程师，从事汽车机械设计与制造方向研究。
关键词：汽车；驱动桥；设计
一、驱动桥的概述
汽車后驱动桥，简称后桥，是用来将发动机发出的扭矩传递到驱动轮。车驱动桥轮组，包括轮边减速器、制动器总成、轮毂总成、转向节、支承轴总成、轮边传动轴、上摆臂联结总成、下摆臂联结总成，支承轴总成为一空心轴，轮边传动轴贯通支承轴总成的内部，并接至轮边减速器，轮毂总成安装在支承轴总成上。它具有如下的功能：具有合适的减速比，使汽车具有良好的动力性和经济性；具有差速作用，以保证汽车在转向或在不平道路上行驶时，轮胎不产生拖滑现象；具有较大的离地间隙，以保证良好的通过性；尽可能减轻重量，以减轻汽车的自重。
二、汽车驱动桥总成磨合机机械设计
1.试验台的箱体设计
试验台箱体结构设计，借用了驱动桥桥壳的设计。在研磨台箱体的两侧加工4个1M8的螺纹孔，用10.9级M8的内六角螺栓将连接轴和研磨台箱体连接，连接轴和支持架之间采用滚动轴承连接。同时，考虑主减速器在高速研磨过程中会产生热量，且在研磨过程中如果不加齿轮油，轴承容易烧死，齿轮容易点蚀，为降低磨合过程中产生的热量并防止轴承烧死及齿轮点蚀，在主减速器磨合试验时需向箱体中加齿轮油，故在其中一个连接轴上设计一个加油孔，在研磨时向试验台箱体加注齿轮油。为了使主减速器能在试验台箱体上固定，在箱体上加工一个定位销孔，然后将定位销装配在定位销孔内；为保证主减速器在磨合试验时不震动，在箱体设计了限位台阶、固定销孔和固定夹具螺纹孔，当主减速器吊放在箱体上时，限位台阶限制主减速器位置，然后用风动扳手将螺栓拧紧夹具，夹具将主减速器固定，同时用固定销将箱体和支撑架固定。在箱体侧壁采用20mm厚钢板，底部采用成品桥壳后盖，后盖上焊接一个放油螺孔（磨合试验结束后，将螺塞取下，排放齿轮油）。以上零部件连接采用焊接方式，焊接好后再在机床上进行机加工。
因支撑架和箱体要固定在一起，所以在支架轴承固定处，设计一个固定销套管，用于固定支撑架和箱体。为使支撑架有足够的刚度来承受箱体和主减速器的重量及在磨合试验时所受的冲击力，在支撑架两侧焊接16mm厚的钢板，来提高支撑架的强度。支撑架和底座连接方式采用螺栓连接，侧板及主板连接方式采用焊接方式。支撑架的加工必须框架焊接好后进行机加工，且与轴承档配合处尺寸有较高的精度要求。
2.床体结构设计
为保证设备整体刚性良好，防止受力变形，根据工艺要求，磨合台床身设计为“T”型机构。床身底座、主轴箱体、油箱均采用焊接性能较好20钢板整体拼焊。各钢板焊缝处全部采用角焊方式。要求焊接牢固可靠，无裂纹、气孔等焊接缺陷；焊缝均匀、平整，无断续现象。
设备整体焊接完成后，通过地脚螺栓紧固在地面上。工作台面上安装独立T型槽，便于工装位置调整。主电机内置，带变频调速，通过等速同步带传输力矩至主轴箱，保证传动平稳、可靠。
设备整体安装完成后，根据机床外观设计制作各部位防护罩（轮廓虚线部分），要求防护齐全，安全美观。
3.主轴箱设计
主轴箱箱体采用整体拼焊结构，用螺钉紧固于工作台面，根据电机最高转速及承载力矩要求，主轴装配选用深沟球轴承。主电机通过同步带传输力矩至主轴后端，主轴前端通过选用传输力矩满足使用要求的可伸缩式十字传动轴与桥总成制动法兰盘进行软连接，其花键伸缩结构可及时消除桥总成异常情况下产生的轴向载荷，保证传动平稳、安全，同时可满足不同种类桥总成磨合要求。
4.底座设计及齿轮油加注系统设计
试验台底座需承受箱体、电机、支撑架及主减速器重量，在主减速器进行磨合试验时承受部分冲击力，为保证主减速器在进行磨合试验时的稳定性，底座需要足够的刚性和强度。经核算，底座的面板选择16mm厚度的钢板，支撑结构采用50×50mm的矩形管，面板和支撑结构采用焊接方式进行连接。主减速器磨合试验结束后，需要排放箱体内的齿轮油，在齿轮油的排放过程中，为保证齿轮油不流到地面且能回流到齿轮油箱内，在底座面板上加工回油孔并焊接一个回油板，齿轮油回流到油箱后，主减速器磨合试验时，按下油泵启动按钮，将齿轮油加注到试验台箱体内。
5.传动系统设计
（1）传输皮带的选型。在现阶段的各类传输结构中，比较常见的有V带传动、平带传动、链传动及同步带传动，相比前几种传动方式，同步带传动性能优越，适用性强，它不是靠摩擦传动，而是靠带齿传动，因而预紧力小、传动平稳、无噪音，且无须润滑，传动精度高、转矩损失小。按照磨合机的传动力矩要求及现场使用条件，参照各类同步带使用范围及性能，选用周节节距为12.70mm的标准H型梯形齿同步带进行力矩传输，以达到最佳传输效果。
（2）同步带传动设计计算。首先根据电机转速（v=600-1300r/min），选取同步带轮型号为28H（齿数z=28）带轮内孔尺寸可根据电机轴轴径及主轴轴径分别按照过盈配合要求确定加工公差范围。
然后根据选用电机功率（P=18.5Kw）、传动比（i=1）、两轴中心距（a=682.6mm）、带轮节圆直径（d=Pb×Z/π=12.7×28/3.14=113.25mm）等已知确定参数，参照机械设计手册表5.3-106○1同步带传动设计计算方法、计算公式及步骤，逐步计算、选型，最终确定同步带型号为590H（带宽bs=100mm，节线长度L=1498.6mm）。
参考文献
[1]王中应，尹华鑫.汽车驱动桥总成齿轮疲劳试验台的研究与设计[J].内江科技，2007，09：93-94.
[2]周其红，周宗建，刘学锋.驱动桥主减速器总成磨合试验台设计[J].安徽科技，2011，05：39-41.
[3]李忠文.汽车车桥总成自动化装配线技术方案[J].机电技术，2014，04：109-110+119.
[4]郭韦华.桥总成运转试验设备的设计和实施[J].大众科技，2013，05：119-120.
作者简介：
陈培文（1986～），陕汽新疆汽车有限公司助理工程师，从事汽车机械设计与制造方向研究。