驅(qū)動(dòng)橋橋殼設(shè)計(jì)

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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 目 錄 摘要 Abstract 1 緒論 1 2 橋殼設(shè)計(jì) 1 2.1 橋殼的設(shè)計(jì)要求 2 2.2 橋殼的結(jié)構(gòu)型式 2 2.3 橋殼的三維參數(shù)化設(shè)計(jì) 2 2.4 橋殼強(qiáng)度計(jì)算 3 2.4.1 橋殼的靜彎曲應(yīng)力計(jì)算 3 2.4.2 在不平路面沖擊載荷作用下橋殼的強(qiáng)度計(jì)算 5 2.4.3 汽車(chē)以最大牽引力行駛時(shí)橋殼的強(qiáng)度計(jì)算 5 2.4.4 汽車(chē)緊急制動(dòng)時(shí)橋殼的強(qiáng)度計(jì)算 7 2.4.5 汽車(chē)受最大側(cè)向力時(shí)橋殼的強(qiáng)度計(jì)算 9 3 半軸的設(shè)計(jì) 14 3.1 半軸形式 14 3.2 三維建模 14 3.3 實(shí)心半軸強(qiáng)度校核計(jì)算：

2、14 3.3.1 半軸材料的性能指標(biāo)： 14 3.3.2 斷面B-B處的強(qiáng)度計(jì)算： 14 3.3.3 斷面B-B處的強(qiáng)度計(jì)算 (四檔時(shí)) 16 3.3.4 斷面C-C處強(qiáng)度計(jì)算 17 3.4 空心半軸強(qiáng)度校核 17 3.4.1 斷面B-B處的強(qiáng)度校核 17 3.4.2 斷面B-B處的強(qiáng)度計(jì)算 (四檔時(shí)) 18 3.4.3 斷面C-C處的強(qiáng)度計(jì)算 18 結(jié)論 19 參考文獻(xiàn) 致謝 微型汽車(chē)后驅(qū)動(dòng)橋半軸和橋殼設(shè)計(jì) 1 緒論 驅(qū)動(dòng)橋殼是汽車(chē)的主要部件之一，它既是傳動(dòng)系的主要組件，又是行駛系的主要組件。在傳動(dòng)系中驅(qū)動(dòng)橋殼主要作用是支承并保護(hù)主減速器，差速器和半軸等；在行駛系

3、中，驅(qū)動(dòng)橋殼的主要作用是使左右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的軸向相對(duì)位置固定，與從動(dòng)橋一起支承車(chē)架及其上的各總成質(zhì)量，同時(shí)，在汽車(chē)行駛時(shí)，承受有車(chē)輪傳來(lái)的路面反作用力和力矩，并經(jīng)懸架傳給車(chē)架。因此，驅(qū)動(dòng)橋殼應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，質(zhì)量小，以便主減速器的拆裝和調(diào)整。半軸是差速器與驅(qū)動(dòng)輪之間傳遞動(dòng)力的實(shí)心軸，其首要任務(wù)是傳遞扭矩。 本橋采用非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋，普通非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、工作可靠，最廣泛地用在各種汽車(chē)上。采用鋼板沖壓-焊接的整體式橋殼可顯著地減輕驅(qū)動(dòng)橋的質(zhì)量。采用半浮式半軸，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、尺寸緊湊、造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)，質(zhì)量較小、使用條件較好、承載負(fù)荷也不大。 本設(shè)計(jì)過(guò)程中采用UG軟

4、件進(jìn)行三維參數(shù)化設(shè)計(jì)。UG致力于CAD/CAM/CAE一體化即從概念設(shè)計(jì)到制造到工程分析的整個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程。通過(guò)應(yīng)用主模型方法，使得從設(shè)計(jì)到制造的所有應(yīng)用相關(guān)聯(lián)。通過(guò)使用主模型，支持?jǐn)U展企業(yè)范圍的并行協(xié)作，可進(jìn)行無(wú)圖加工?？紤]到目前實(shí)際設(shè)計(jì)要求，利用UG3D-2D轉(zhuǎn)換功能將其輸出為Auto CAD格式文件，并在Auto CAD環(huán)境下進(jìn)行修改編輯。 本文擬通過(guò)橋殼和半軸強(qiáng)度校核計(jì)算的設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)UG三維模型到二維圖紙轉(zhuǎn)化的目標(biāo)。 2 橋殼設(shè)計(jì) 2.1 橋殼的設(shè)計(jì)要求 驅(qū)動(dòng)橋殼應(yīng)滿(mǎn)足如下設(shè)計(jì)要求： (1)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證主減速器齒輪嚙合正常并不使半軸產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力。

5、(2)在保證強(qiáng)度和剛度的前提下，盡量減少質(zhì)量以提高行駛平順性。 (3)保證足夠的離地間隙。 (4)結(jié)構(gòu)工藝性好，成本低。 (5)保護(hù)裝于其上的傳動(dòng)系部件和防止泥水侵入。 (6)拆裝、調(diào)整和維修方便[1]。 2.2 橋殼的結(jié)構(gòu)型式 驅(qū)動(dòng)橋殼大致可分為可分式，整體式和組合式三種形式。 本橋采用整體式橋殼，它的特點(diǎn)是整個(gè)橋殼是一根空心梁，橋殼和主減速器殼為兩體。它具有強(qiáng)度和剛度較大，主減速器拆裝，調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)。 按制造工藝不同，整體式橋殼可分為鑄造式，鋼板沖壓焊接式和擴(kuò)張成形式三種。迄今為止，國(guó)內(nèi)微型車(chē)驅(qū)動(dòng)橋殼一直采用鋼板沖壓焊接式驅(qū)動(dòng)橋殼。它具有很多優(yōu)點(diǎn)： （1）沖焊橋殼自重輕

6、，材料利用率高。據(jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì)，沖焊橋殼比鑄鋼橋殼的自重減小37%左右，其單軸負(fù)荷也大為增加，達(dá)169～125%。 （2）質(zhì)量高，尤其是疲勞強(qiáng)度。電子束焊接的鋼板沖壓橋殼疲勞值達(dá)150～200萬(wàn)次；采用CO2 氣體保護(hù)焊焊接鋼板沖壓橋殼的疲勞值也可達(dá)100萬(wàn)次左右，均超過(guò)JB3804－84規(guī)定橋殼疲勞值不低于80萬(wàn)次的要求，從而使用更安全可靠。 （3）成本低，生產(chǎn)率高，易實(shí)現(xiàn)大批量機(jī)械化生產(chǎn)。據(jù)國(guó)外資料介紹，批量生產(chǎn)16000根以上，成本可降低30～50％。沖焊橋殼工藝性好，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，自動(dòng)化生產(chǎn)，也利于多品種專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)。因此，國(guó)外大中小型車(chē)橋基本上都采用沖焊橋殼，鑄造橋殼極少。 在汽車(chē)

7、行駛過(guò)程中，橋殼承受繁重的負(fù)荷，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮在動(dòng)載荷下橋殼有足夠的強(qiáng)度和剛度。為了減小汽車(chē)的簧下質(zhì)量以利于降低動(dòng)載荷、提高汽車(chē)的行駛平順性，在保證強(qiáng)度和剛度的前提下應(yīng)力求減小橋殼的質(zhì)量。橋殼還應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便以利于降低成本。其結(jié)構(gòu)還應(yīng)保證主減速器的拆裝、調(diào)整、維修和保養(yǎng)方便。在選擇橋殼的結(jié)構(gòu)型式時(shí)，還應(yīng)考慮汽車(chē)的類(lèi)型、使用要求、制造條件、材料供應(yīng)等。 橋殼是為驅(qū)動(dòng)各種零部件提供定位連接和支承包容的基礎(chǔ)件。橋殼焊接總成的成本，約占驅(qū)動(dòng)橋總成的1/5～1/6。因此橋殼的合理設(shè)計(jì)和經(jīng)濟(jì)制造，對(duì)確保驅(qū)動(dòng)橋性能和降低生產(chǎn)成本，具有十分重要的意義[1]。 2.3 橋殼的三維參數(shù)化設(shè)計(jì) 在UG三

8、維環(huán)境下，運(yùn)用草圖、拉伸、旋轉(zhuǎn)、鏡像、布爾運(yùn)算等功能建立了橋殼的三維參數(shù)化模型，如圖2-1所示。 圖2-1 微型車(chē)橋結(jié)構(gòu)示意圖 該橋殼結(jié)構(gòu)主要由中間琵琶包、兩側(cè)軸管、兩端軸頭和一些焊接件（如加強(qiáng)環(huán)、后蓋、板簧座、減振器支架、緩沖墊和油管支架）等組成，軸管占整個(gè)橋殼長(zhǎng)度一半以上，琵琶包是橋殼形成最復(fù)雜部分。除去焊上的加強(qiáng)環(huán)和后蓋外，橋殼本體（即焊前橋殼）中間的上下兩部分的材料配置，相當(dāng)于軸管部分沿軸向一分為二。上下半體，橋殼凸緣，后蓋，半軸套管，內(nèi)襯套，板簧支座的軸頭等零件焊接而成，屬?zèng)_壓焊接式橋殼，是分開(kāi)式結(jié)構(gòu)，上下半體采用厚3mm的20鋼板，半軸套管采用無(wú)縫鋼管，橋殼凸緣采用厚7mm鋼

9、板制成。其主要制造工藝：首先組焊上下半體，機(jī)加工（車(chē)兩端，車(chē)中間直徑145mm孔），其次焊橋殼凸緣及后蓋。然后將半軸套管擴(kuò)孔后車(chē)端面，倒角后加內(nèi)襯套與上述組件焊合[2]。 2.4 橋殼強(qiáng)度計(jì)算 驅(qū)動(dòng)橋的橋殼是汽車(chē)上的主要承載構(gòu)件之一，其形狀復(fù)雜，汽車(chē)的行駛條件又多變，因此要精計(jì)算汽車(chē)行駛時(shí)橋殼上各處的應(yīng)力大小較困難。在通常的情況下，在設(shè)計(jì)橋殼時(shí)多采用常規(guī)設(shè)計(jì)方法，這時(shí)將橋殼看成是一簡(jiǎn)支梁并校核某些特定斷面的最大應(yīng)力值。例如日本有的公司對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼的設(shè)計(jì)要求是在2.5倍滿(mǎn)載時(shí)軸負(fù)荷的作用下，各斷面（彈簧座處、橋殼與半軸套管焊接處、輪轂內(nèi)軸承根部圓角處）的應(yīng)力不應(yīng)超過(guò)屈服極限[3]。我國(guó)通常推薦

10、：計(jì)算時(shí)將橋殼復(fù)雜的受力狀況簡(jiǎn)化成三種典型的計(jì)算工況，只要在這三種載荷計(jì)算工況下橋殼的強(qiáng)度的到保證，就認(rèn)為該橋殼在汽車(chē)的各種行駛條件下是可靠的。 在上述三種載荷工況下橋殼的受力分析前，需對(duì)汽車(chē)在滿(mǎn)載靜止于水平路段時(shí)橋殼的最簡(jiǎn)單的受力情況進(jìn)行分析[4]。 2.4.1 橋殼的靜彎曲應(yīng)力計(jì)算 橋殼靜彎曲應(yīng)力計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2-2所示。橋殼可視為一空心橫梁，兩端經(jīng)輪轂軸承支承于車(chē)輪上，在鋼板彈簧座處橋殼承受簧上載荷，而沿兩側(cè)輪胎中心線，地面給輪胎以反力/2（雙胎時(shí)則沿雙胎之中線），橋殼則承受此力與車(chē)輪重力之差值，即（ ）。因此橋殼按靜載荷計(jì)算時(shí)，在其兩鋼板彈簧之間的彎矩為： 　　　　　　　　　　=

11、（ ） (N) （2-1） 式中 —汽車(chē)滿(mǎn)載靜止于水平路面時(shí)的驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷，7650N； —車(chē)輪（包括輪轂,制動(dòng)器等）的重力，N； —驅(qū)動(dòng)車(chē)輪輪距，1.2m； —驅(qū)動(dòng)橋殼上兩鋼板彈簧座中心間的距離，0.8m。 圖2-2 橋殼靜彎曲應(yīng)力的計(jì)算簡(jiǎn)圖 由彎矩圖可見(jiàn)，橋殼的危險(xiǎn)斷面通常在鋼板彈簧座附近。由于大大地小于G2/2 ，且設(shè)計(jì)時(shí)不宜準(zhǔn)確預(yù)計(jì)，當(dāng)無(wú)數(shù)據(jù)時(shí)可以忽略去[5]。 因此由式（2-1） ==765（N） 而靜彎曲應(yīng)力則為

12、 （MPa） （2-2） 式中 —危險(xiǎn)斷面處（鋼板彈簧座附近）橋殼的垂向彎曲截面系數(shù)（見(jiàn)表2-1） —見(jiàn)式（2-1） 表2-1 橋殼垂向彎曲截面系數(shù) 斷面形狀 垂向及水平彎曲截面系數(shù)Wv Wh 扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)Wt D d 其中半軸套管管徑=60.5mm ，=52.5mm 因此 ===9.41 =4.71 =84.61（MPa） 2.4.2 在不平路面沖擊載荷作用下橋殼的強(qiáng)度計(jì)算 當(dāng)汽車(chē)高速行駛于不平路面上時(shí)，橋殼除承受在靜載狀態(tài)下的那部分載荷外，還承受附加的沖擊載荷。這時(shí)橋殼在動(dòng)載荷下

13、的彎曲應(yīng)力為 （MPa） （2-3） 式中 —?jiǎng)虞d荷系數(shù)，對(duì)轎車(chē)，客車(chē)取1.75； —橋殼在靜載荷下的彎曲應(yīng)力，MPa，見(jiàn)式（2-2）。 因此由式（2-3） =1.7584.61=148.07（MPa）[6] [7] 2.4.3 汽車(chē)以最大牽引力行駛時(shí)橋殼的強(qiáng)度計(jì)算 這時(shí)不考慮側(cè)向力。圖2-3為汽車(chē)以最大牽引力行駛時(shí)橋殼的受力分析簡(jiǎn)圖。此時(shí)作用在左右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪上除有垂向應(yīng)力外，尚有切向應(yīng)力。地面對(duì)左右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的最大切向反力共為 P=

14、 （2-4） 式中 —發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩,72 N； —傳動(dòng)系的最低檔傳動(dòng)比3.65； —傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率0.95； —輪胎的滾動(dòng)半徑，0.27m。 故P= ==726.89 （N） 圖2-3 汽車(chē)以最大牽引力行駛時(shí)橋殼的受力分析簡(jiǎn)圖 后驅(qū)動(dòng)橋殼在兩鋼板彈簧座之間的垂向彎矩Mv（N）為 =（） （2-5） 式中 ， ，， —見(jiàn)式下(2-1)的說(shuō)明； —汽車(chē)加速行駛時(shí)的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，對(duì)微型載貨汽車(chē)后驅(qū)動(dòng)橋取1.2～1.4 所以由式（2-5）=（）=1.4=1071（N

15、） 由于驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的最大切向反力Pmax使橋殼也承受水平方向的彎矩，對(duì)于裝用普通圓錐齒輪差速器的驅(qū)動(dòng)橋，在兩彈簧座之間橋殼所受的水平方向的彎矩 = =76.29(2-6) 橋殼還承受因驅(qū)動(dòng)橋傳遞驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩而引起的反作用力矩。這時(shí)在兩板彈簧座間橋殼承

16、受的轉(zhuǎn)矩T（N）為 ==249.66 （N） （2-7） 式中 —同式(2-4) 當(dāng)橋殼在鋼板彈簧座附近的危險(xiǎn)截面為圓管斷面時(shí)，則在該斷面處的合成彎矩M為 ===1078 （2-8） 該危險(xiǎn)斷面處的合成應(yīng)力為 = ==114.56 （MPa） （2-9） 式中W—危險(xiǎn)斷面處的彎曲截面系數(shù)，見(jiàn)表2-1。 橋殼在鋼板彈簧座附近的危險(xiǎn)斷面處的彎曲應(yīng)力 和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 分別為 ==122 （MPa） ?。?-10）

17、 ==53 （MPa） 式中 — 分別為橋殼在兩板彈簧座之間的垂向彎矩和水平彎矩，見(jiàn)式(2-5)及式(2-6)； — 分別為橋殼在危險(xiǎn)截面處的垂向彎曲截面系數(shù)、水平彎曲截面系數(shù)和彎曲截面系數(shù)，見(jiàn)表2-1。 橋殼的許用彎曲應(yīng)力為300～500Mpa,許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為150～400Mpa，可鑄鍛鐵橋殼 取較小值，鋼板沖壓焊接橋殼取最大值。 計(jì)算結(jié)果彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力均小于許用值，滿(mǎn)足強(qiáng)度要求，故安全[8]。 2.4.4 汽車(chē)緊急制動(dòng)時(shí)橋殼的強(qiáng)度計(jì)算 這時(shí)不考慮側(cè)向力。圖2-4為汽車(chē)緊急制動(dòng)時(shí)橋殼的受力分析簡(jiǎn)圖。此時(shí)作用在左右驅(qū)動(dòng)車(chē)

18、輪上除有垂向應(yīng)力外，尚有切向反力，即地面對(duì)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的制動(dòng)力。因此可求得： 緊急制動(dòng)時(shí)橋殼在兩鋼板彈簧座之間的垂向彎矩及水平方向的彎矩分別為 （2-11） （2-12） 式中 —同式(2-1) —汽車(chē)制動(dòng)時(shí)的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)； =（1+）； =（1-） 上式中的=用于前驅(qū)動(dòng)輪，= 用于后驅(qū)動(dòng)輪。當(dāng)未知時(shí)，對(duì)載貨汽車(chē)的后驅(qū)動(dòng)橋亦可取=0.75～0.95，取0.9； —汽車(chē)的質(zhì)心高度，m；

19、—汽車(chē)質(zhì)心離前軸中心的距離，m； —驅(qū)動(dòng)車(chē)輪與路面的附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取 0.8。 圖2-4 汽車(chē)緊急制動(dòng)時(shí)橋殼的受力分析簡(jiǎn)圖 所以 ==688.5 （N） ==550.8（N） 橋殼在兩鋼板彈簧座的外側(cè)部分同時(shí)還承受制動(dòng)力所引起的轉(zhuǎn)矩 = （2-13） ==732.56（） 所以合成應(yīng)力為 = =147.3 （MPa） （

20、2-9） 在該斷面處的彎曲應(yīng)力 和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 分別為 = （2-10） = 經(jīng)計(jì)算=131.7MPa，=155.5MPa，滿(mǎn)足強(qiáng)度要求，故安全[9]。 2.4.5 汽車(chē)受最大側(cè)向力時(shí)橋殼的強(qiáng)度計(jì)算 當(dāng)汽車(chē)滿(mǎn)載、高速急轉(zhuǎn)彎時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生一相當(dāng)大的且作用于汽車(chē)質(zhì)心處的離心力。汽車(chē)也會(huì)由于其他原因而承受側(cè)向力。當(dāng)汽車(chē)所承受的側(cè)向力達(dá)到地面給輪胎的側(cè)向反作用力的最大值即側(cè)向附著力時(shí)，則汽車(chē)處于側(cè)滑的臨界狀態(tài)，此時(shí)沒(méi)有縱向力作用。側(cè)向力一旦超過(guò)側(cè)向附著力，汽車(chē)則側(cè)滑。因此汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋的側(cè)滑條

21、件是 （2-14） 式中—驅(qū)動(dòng)橋所承受的側(cè)向力； —地面給左、右驅(qū)動(dòng)輪的側(cè)向反作用力； — 汽車(chē)滿(mǎn)載靜止于水平路面時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷； —輪胎與地面的側(cè)向附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取1.0。 故 =76501.0=7650（N） 即>7650N 由于汽車(chē)產(chǎn)生純粹的側(cè)滑，因此計(jì)算時(shí)可以認(rèn)為地面給輪胎的切向反作用力（例如驅(qū)動(dòng)力、制動(dòng)力）為零。 圖2-5為汽車(chē)向右側(cè)滑時(shí)的受力簡(jiǎn)圖。根據(jù)該圖可求出驅(qū)動(dòng)橋側(cè)滑時(shí)左右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的支承反力為 圖2-5 汽車(chē)向右側(cè)滑時(shí)驅(qū)動(dòng)橋的受力簡(jiǎn)圖

22、 （2-15） =7650=11475（N） 式中 — 左右軸驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的支承反力，N； —汽車(chē)滿(mǎn)載時(shí)的質(zhì)心高度，1.2m； —同式（2-14）； —驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的輪矩,1.2m； 由上式可知，當(dāng)時(shí)，，即驅(qū)動(dòng)橋的全部荷重由側(cè)滑方向一側(cè)的驅(qū)動(dòng)車(chē)輪承擔(dān)，這種極端情況對(duì)驅(qū)動(dòng)橋的強(qiáng)度極為不利，因此為避免這種情況產(chǎn)生，應(yīng)盡量降低汽車(chē)的質(zhì)心高度。 圖2-6為汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋上面的車(chē)廂受力平衡圖，根據(jù)該圖可以求出汽車(chē)側(cè)滑時(shí)鋼板彈簧對(duì)橋殼的垂向作用力及水平作用力。 圖2-6 汽車(chē)向右側(cè)滑時(shí)驅(qū)動(dòng)橋上面的車(chē)廂受力平衡圖 鋼板彈簧對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼的垂向作用力（N）為

23、 （2-16） 式中 —汽車(chē)滿(mǎn)載時(shí)車(chē)廂通過(guò)鋼板彈簧作用在驅(qū)動(dòng)橋上的垂向總載荷，N； — 板簧座上表面離地面高度，m； — 見(jiàn)式（2-15）下的說(shuō)明； —兩板簧座中心間的距離，m[10]。 對(duì)于半軸為全浮式的驅(qū)動(dòng)橋，在橋殼兩端的半軸套管上，各裝著一對(duì)輪轂軸承，它們布置在車(chē)輪垂向反作用力的作用線的兩側(cè),通常內(nèi)軸承比外軸承離車(chē)輪中心線更近。側(cè)滑時(shí)內(nèi)外輪轂軸承對(duì)輪轂的徑向支承力S1，S2如圖2-7所示，可根據(jù)一個(gè)車(chē)輪的受力平衡求出。 圖2-7 汽車(chē)向右側(cè)滑時(shí)輪轂的徑向支承力分析用圖 （a）輪轂軸承的受力分析用

24、圖；（b）橋殼的受力分析用圖 汽車(chē)向右側(cè)滑時(shí)左右車(chē)輪輪轂內(nèi)外軸承的徑向支承力分別為： （2-17） （2-18） + （2-19） =— （2-20） 式中 —輪胎的滾動(dòng)半徑； ，， —見(jiàn)圖2-7。其中 =40mm =70mm

25、 （2-21） （2-22） 將式（2-15），式（2-21），（2-22）求得的值代入式（2-17）～（2-20），即可求出軸承對(duì)輪轂的徑向支承力，這樣也就求出輪轂軸承對(duì)半軸套管的徑向支承力，（與上述大小相等方向相反）。 所以 =—= （N） 根據(jù)這些力及橋殼在板簧座處的垂向力，可繪出橋殼在汽車(chē)側(cè)滑時(shí)的垂向受力彎矩圖，如圖2-8所示。 圖2-8 汽車(chē)向右側(cè)滑時(shí)驅(qū)動(dòng)橋殼所受的垂向力及垂向彎矩

26、(a)當(dāng)(b)，與側(cè)滑方向相反一側(cè)車(chē)輪的支承反力為零時(shí) 由式（2-17）～（2-20）可知，輪轂內(nèi)外軸承支承中心之間的距離（+）愈大，則由側(cè)滑所引起的軸承徑向力愈小。另外如果（+）足夠大，也會(huì)增加車(chē)輪的支承剛度。否則，如果將兩軸承的距離縮至使兩軸承相碰，則車(chē)輪的支承剛度會(huì)變差而接近與3/4浮式半軸的情況。（+）的數(shù)值過(guò)大也會(huì)引起輪轂的寬度及質(zhì)量的加大而造成布置上的困難。在小型載貨汽車(chē)的設(shè)計(jì)中，常?。?）/4。輪轂軸承受力最大的情況是發(fā)生在汽車(chē)側(cè)滑時(shí)，所以半軸套管也是在汽車(chē)滿(mǎn)載側(cè)滑時(shí)承受最大的彎矩及應(yīng)力。由式9-113可知，半軸套管的危險(xiǎn)斷面位于輪轂內(nèi)軸承的里端A-A見(jiàn)圖（2-7），該處彎矩為

27、 （2-23） 式中l(wèi)—如圖2-7所示，為輪轂內(nèi)軸承支承中心至該軸承內(nèi)端支承面間的距離。如果忽略l不計(jì)，并將（2-20）、式（2-15）、（2-22）代入上式經(jīng)整理后得 =3098（2-24） 式中,—同式（2-15）； ,—同式（2-20）。 彎曲應(yīng)力： = = 155.52 （MPa） （2-25） 剪切應(yīng)力： ==137.79 （MPa） （2-26） 合成應(yīng)力：

28、 =284.86（MPa） （2-27） 半軸套管處的應(yīng)力不應(yīng)超過(guò)490MP，滿(mǎn)足強(qiáng)度要求，故安全[11] [12] [13]。 對(duì)于鋼板沖壓焊接整體式橋殼，多采用16Mn，0.9SiBV、35或40號(hào)中碳鋼板(化學(xué)成分控制為0.37%～0.42%的碳和不大于0.03%的硫)。半軸套管多采用40Cr，40MnB等中碳合金鋼或45號(hào)中碳鋼的無(wú)縫鋼管或鍛件。 上述橋殼強(qiáng)度的傳統(tǒng)計(jì)算方法，只能算出橋殼某一斷面的應(yīng)力平均值，而不能完全反映橋殼上應(yīng)力及其分布的真實(shí)情況。它僅用于對(duì)橋殼強(qiáng)度的驗(yàn)算或用作與其他車(chē)型的橋殼強(qiáng)度進(jìn)行比較。而不能用于計(jì)算橋

29、殼上某點(diǎn)（例如應(yīng)力集中點(diǎn)）的真實(shí)應(yīng)力值。因此建立其簡(jiǎn)化三維模型并采用有限元分析方法是橋殼強(qiáng)度計(jì)算的發(fā)展方向[14]。 3 半軸的設(shè)計(jì) 3.1 半軸形式 普通非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋的半軸，根據(jù)其外端的支承形式或受力情況的不同分為半浮式，3/4浮式和全浮式三種。 本橋采用半浮式半軸。半浮式半軸以靠近外端的軸頸直接支承在置于橋殼外端內(nèi)孔中的軸承上，而端部則以具有錐面的軸頸及鍵與車(chē)輪輪轂相固定，或以凸緣直接與車(chē)輪輪盤(pán)及制動(dòng)鼓相聯(lián)接。因此，半浮式半軸除傳遞轉(zhuǎn)矩外，還要承受車(chē)輪傳來(lái)的彎矩?？梢?jiàn)，半浮式半軸承受的載荷復(fù)雜，但它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、尺寸緊湊、造價(jià)低廉的優(yōu)點(diǎn)。適合質(zhì)量較小、使用條件較好、承受載

30、荷也不大的轎車(chē)和輕型載貨汽車(chē)[15]。 3.2 三維建模 圖3-1 半軸結(jié)構(gòu) 3.3 實(shí)心半軸強(qiáng)度校核計(jì)算： 3.3.1 半軸材料的性能指標(biāo)： 材料牌號(hào)40Cr； 抗拉強(qiáng)度：110kg.f/mm2； 屈服點(diǎn)：85Kg.f/mm2； 疲勞強(qiáng)度極限：55kg.f/mm2。 3.3.2 斷面B-B處的強(qiáng)度計(jì)算： 半軸參數(shù)： =574.25; = 152.5; =21; =600; =266; 抗彎截面模量： =3.86 抗扭截面模量： =7.72 載荷計(jì)算： ==956.2521=20081（） 最大扭矩： m=

31、 =6.9=56.6（） 式中：—發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩； —一檔速比； —主減速比； —變速器效率； —主減速器效率； —主減速器及軸承的機(jī)械損失[16]； 彎曲應(yīng)力： = 剪切應(yīng)力： = 彎扭組合應(yīng)力： = 安全系數(shù)： = 3.3.3 斷面B-B處的強(qiáng)度計(jì)算 (四檔時(shí)) 載荷： （382.5459）×21=8032.59639（） 彎曲應(yīng)力： 3.75+4.49 剪應(yīng)力： =

32、3.754.49（Kg.f/mm2） 合成應(yīng)力： =+ = 6.262.77（Kg.f/mm2） 平均應(yīng)力：6.26Kg.f/mm2 應(yīng)力幅： =2.77 Kg.f/mm2 疲勞安全系數(shù)： 　?。ǎ?10.15 3.3.4 斷面C-C處強(qiáng)度計(jì)算 傳遞的最大扭矩： 60.29（） 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： ==17.47 （Kg.f/mm2） 安全系數(shù)： ==2.2 通過(guò)以上計(jì)算可知：B-B斷面處和C-C斷面處的強(qiáng)度無(wú)問(wèn)題[17]。 3.4 空心半軸強(qiáng)度校核 3.4.1 斷面B-B處的強(qiáng)度校核 （1）空心式半軸應(yīng)采用全浮式，故不承受彎矩，只承受轉(zhuǎn)矩，故[18

33、] （2）抗扭截面模量： = (D=69.3mm , d=63.5mm) （3）載荷計(jì)算： M==956.2521=20081 （4）最大扭矩： （5）不承受彎曲應(yīng)力 （6）剪切應(yīng)力： （Kg.f/mm2） （7）安全系數(shù)： = 3.4.2 斷面B-B處的強(qiáng)度計(jì)算 (四檔時(shí)) （1）載荷： （2）不承受彎曲應(yīng)力，故 （3）剪應(yīng)力： 6.00（Kg.f/mm2） （4）合成應(yīng)力： ==6.00（Kg.f/mm2） （5）疲勞安全系數(shù)： 21.67 ，[19] 3.4.3 斷面C-C處的強(qiáng)

34、度計(jì)算 （1）傳遞的最大扭矩： 56.6（） （2）扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： ==30.31 （Kg.f/mm2） （3）安全系數(shù)： ==1.96 經(jīng)以上校核計(jì)算，滿(mǎn)足強(qiáng)度要求，故安全。 3.5 實(shí)心半軸與空心半軸的比較分析： 半軸將差速器的半軸齒輪和車(chē)輪的輪轂連接起來(lái)，是驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置。半軸本身的結(jié)構(gòu)形狀，以端部鍛成凸緣的最為常見(jiàn)。 實(shí)心半軸采用半浮式，半軸以凸緣直接與車(chē)輪輪盤(pán)及制動(dòng)鼓相聯(lián)接。半浮式半軸除傳遞轉(zhuǎn)矩外，還要承受彎矩；空心半軸采用全浮式，半軸的外端和以?xún)蓚€(gè)圓錐滾子軸承支承與橋殼的半軸套管上的輪轂相聯(lián)接。 經(jīng)實(shí)心半軸和空心半軸的強(qiáng)度計(jì)算可得知，如果令

35、全浮空心式半軸滿(mǎn)足安全系數(shù)，則須半軸的直徑較大，半軸較粗，不適用于微型車(chē)的使用。但對(duì)于大型的載貨汽車(chē)，采用空心式半軸不但可以減輕整車(chē)質(zhì)量，并且節(jié)約成本,有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[20]。 結(jié)論 a.本文采用鋼板沖壓焊接整體式橋殼，這種形式的橋殼制造工藝簡(jiǎn)單，材料利用率高、廢品率低、生產(chǎn)率高、制造成本低，并且有足夠的強(qiáng)度和剛度，特別是質(zhì)量小，（僅為鑄造整體式的質(zhì)量的75%左右），而且安全可靠，具有一定的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，節(jié)省了生產(chǎn)成本。 b.運(yùn)用UG軟件對(duì)橋殼和半軸進(jìn)行三維建模，完成三維模型圖轉(zhuǎn)化為二維圖紙，并用Auto CAD進(jìn)行對(duì)橋殼受力分析圖的繪制和對(duì)UG的輸出圖進(jìn)行修改。 c.橋殼計(jì)算方法

36、，只能算出橋殼某一斷面的應(yīng)力平均值，不能完全反映橋殼上應(yīng)力及其分布情況。它僅用于對(duì)橋殼強(qiáng)度的驗(yàn)算，而不能用于計(jì)算橋殼上某點(diǎn)的真實(shí)應(yīng)力值。因此若利用所建三維模型并用UG的CAE功能進(jìn)行有限元分析，其強(qiáng)度校核將更為準(zhǔn)確。 參考文獻(xiàn) [1] 劉惟信．汽車(chē)設(shè)計(jì)．北京：清華大學(xué)出版社，2001：390～402 [2] 劉惟信．汽車(chē)車(chē)橋設(shè)計(jì)．北京：清華大學(xué)出版社，2002：284～300 [3] 劉惟信．驅(qū)動(dòng)橋（汽車(chē)設(shè)計(jì)叢書(shū)）.北京：人民交通出版社，1987：121～124 [4] Lechner G ,Naunheimer H. Automotive Transmissions : Funda

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