驅(qū)動(dòng)橋橋殼設(shè)計(jì)模板

目目 錄錄摘要摘要Abstract1 緒論緒論.12 橋殼設(shè)計(jì)橋殼設(shè)計(jì).12.1 橋殼的設(shè)計(jì)要求.22.2 橋殼的結(jié)構(gòu)型式.22.3 橋殼的三維參數(shù)化設(shè)計(jì).22.4 橋殼強(qiáng)度計(jì)算.32.4.1 橋殼的靜彎曲應(yīng)力計(jì)算.32.4.2 在不平路面沖擊載荷作用下橋殼的強(qiáng)度計(jì)算.52.4.3 汽車以最大牽引力行駛時(shí)橋殼的強(qiáng)度計(jì)算.52.4.4 汽車緊急制動(dòng)時(shí)橋殼的強(qiáng)度計(jì)算.72.4.5 汽車受最大側(cè)向力時(shí)橋殼的強(qiáng)度計(jì)算.93 半軸的設(shè)計(jì)半軸的設(shè)計(jì).143.1 半軸形式.143.2 三維建模.143.3 實(shí)心半軸強(qiáng)度校核計(jì)算：.143.3.1 半軸材料的性能指標(biāo)：.143.3.2 斷面 B-B 處的強(qiáng)度計(jì)算：.143.3.3 斷面 B-B 處的強(qiáng)度計(jì)算 (四檔時(shí)) .163.3.4 斷面 C-C 處強(qiáng)度計(jì)算.173.4 空心半軸強(qiáng)度校核.173.4.1 斷面 B-B 處的強(qiáng)度校核.173.4.2 斷面 B-B 處的強(qiáng)度計(jì)算 (四檔時(shí)) .183.4.3 斷面 C-C 處的強(qiáng)度計(jì)算.18結(jié)論結(jié)論.19參考文獻(xiàn)致謝東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)1微型汽車后驅(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；在行駛系中，驅(qū)動(dòng)橋殼的主要作用是使左右驅(qū)動(dòng)車輪的軸向相對(duì)位置固定，與從動(dòng)橋一起支承車架及其上的各總成質(zhì)量，同時(shí)，在汽車行駛時(shí)，承受有車輪傳來的路面反作用力和力矩，并經(jīng)懸架傳給車架。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。本橋采用非斷開式驅(qū)動(dòng)橋，普通非斷開式驅(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)過程中采用 UG 軟件進(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)品開發(fā)過程。通過應(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)。東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)22 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。(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，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) 169125%。（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) 150200 萬次；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 萬次左右，均超過JB380484 規(guī)定橋殼疲勞值不低于 80 萬次的要求，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 3050。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)，也利于多品種專業(yè)化生產(chǎn)。因此，國(guó)外大中小型車橋基本上都采用沖焊橋殼，鑄造橋殼極少。在汽車行駛過程中，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。為了減小汽車的簧下質(zhì)量以利于降低動(dòng)載荷、提高汽車的行駛平順性，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)考慮汽車的類型、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 1/51/6。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。東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)3圖圖 2-12-1 微型車橋結(jié)構(gòu)示意圖微型車橋結(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，是分開式結(jié)構(gòu)，上下半體采用厚 3mm 的 20 鋼板，半軸套管采用無縫鋼管，橋殼凸緣采用厚 7mm 鋼板制成。其主要制造工藝：首先組焊上下半體，機(jī)加工（車兩端，車中間直徑 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)橋的橋殼是汽車上的主要承載構(gòu)件之一，其形狀復(fù)雜，汽車的行駛條件又多變，因此要精計(jì)算汽車行駛時(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)超過屈服極限3。我國(guó)通常推薦：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)汽車在滿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輪重力之差值，2Gwg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：wgG22=（ MwgG22東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)4） (N) （2-1）2sB m式中 汽車滿載靜止于水平路面時(shí)的驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷，7650N；2G車輪（包括輪轂,制動(dòng)器等）的重力，N；wg 驅(qū)動(dòng)車輪輪距，1.2m；B驅(qū)動(dòng)橋殼上兩鋼板彈簧座中心間的距離，0.8m。s 圖圖 2-22-2 橋殼靜彎曲應(yīng)力的計(jì)算簡(jiǎn)圖橋殼靜彎曲應(yīng)力的計(jì)算簡(jiǎn)圖由彎矩圖可見，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 wg，且設(shè)計(jì)時(shí)不宜準(zhǔn)確預(yù)計(jì)，當(dāng)無數(shù)據(jù)時(shí)可以忽略去5。因此由式（2-1） =765（N）M2765028 . 02 . 1m而靜彎曲應(yīng)力則為MPawj （MPa） （2-vwjWM3102）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)（見表 2-1）vW 見式（2-1）M表表 2-12-1 橋殼垂向彎曲截面系數(shù)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東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)5Dd)1 (32443DdD)1 (16443DdD其中半軸套管管徑=60.5mm ，=52.5mmDD因此 =9.41VW)1 (32443DdD)5 .605 .521 (325 .60443=4.71)1 (16443DdDWt=84.61（MPa）vwjWM31033109041765102.4.2 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)載荷下的彎曲應(yīng)力為（MPa） （2-wjdwdk3）式中 動(dòng)載荷系數(shù)，對(duì)轎車，客車取 1.75； dk橋殼在靜載荷下的彎曲應(yīng)力，MPa，見式（2-2） 。wj因此由式（2-3） =1.7584.61=148.07（MPa）6 7wjdwdk2.4.3 汽車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)車輪的最大切向反力共為 P= （2-maxrTTLeriT/max4）式中 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩,72 N；maxeTm 傳動(dòng)系的最低檔傳動(dòng)比 3.65；TLi 傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率 0.95；T 輪胎的滾動(dòng)半徑，0.27m。rr東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)6故 P=maxrTTLeriT/max=726.89 （N） 27. 095. 065. 36 .56m圖圖 2-32-3 汽車以最大牽引力行駛時(shí)橋殼的受力分析簡(jiǎn)圖汽車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m =（） VMwgmG2222sB （2-5）式中 ， ， 見式下(2-1)的說明；2GwgBs 汽車加速行駛時(shí)的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，對(duì)微型載貨汽車后驅(qū)動(dòng)橋取 1.21.42m所以由式（2-5）=（）=1.4=1071（N）VMwgmG2222sB 2765028 . 02 . 1m 由于驅(qū)動(dòng)車輪的最大切向反力 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 hM = =76.29（Kg.f.mm） (2-6) 22maxsBpMh28 . 02 . 1289.726 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受的轉(zhuǎn)矩 T（N）為m=249.66 （N） （2-T2TTLenaxiT295. 065. 372m7）式中 同式(2-4) TTLeiT,max東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)7 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（Kg.f.mm） （2-M222TMMhv22213.9829.7610718）該危險(xiǎn)斷面處的合成應(yīng)力為 = =114.56 （MPa） WTMMWMhv22231041. 91078（2-9）式中 W危險(xiǎn)斷面處的彎曲截面系數(shù)，見表 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w =122 （MPa） （2-whhvvWMWM10）=53 （MPa）tWT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，見式(2-5)hvMM ,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thvWWW,數(shù)和彎曲截面系數(shù)，見表 2-1。橋殼的許用彎曲應(yīng)力為 300500Mpa,許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為 150400Mpa，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，滿足強(qiáng)度要求，故安全8。w2.4.4 汽車緊急制動(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)車輪的制動(dòng)力。2/22mG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 VMhM （2-2)2(2sBgmGMwV11）東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)8 （2-222sBmGMh 12）式中 同式(2-1)sBgGw,2汽車制動(dòng)時(shí)的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)；m=（1+） ； =（1-）1m1Lhg2m1Lhg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m1mm2m1,Lhg汽車的后驅(qū)動(dòng)橋亦可取=0.750.95，取 0.9；2m汽車的質(zhì)心高度，m；gh汽車質(zhì)心離前軸中心的距離，m；1L驅(qū)動(dòng)車輪與路面的附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取 0.8。 圖圖 2-42-4 汽車緊急制動(dòng)時(shí)橋殼的受力分析簡(jiǎn)圖汽車緊急制動(dòng)時(shí)橋殼的受力分析簡(jiǎn)圖所以 =688.5 （N） 2)2(2sBgmGMwv28 . 02 . 19 . 027650m =550.8（N）222sBmGMh 28 . 02 . 18 . 09 . 027650m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)矩東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)9 = （2-TrrmG22213） =732.56（） 266. 08 . 09 . 027650mN 所以合成應(yīng)力為 = =147.3 （MPa） WTMMWMhv222（2-9）在該斷面處的彎曲應(yīng)力 和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 分別為w = （2-whhvvWMWM10）=tWT經(jīng)計(jì)算=131.7MPa，=155.5MPa，滿足強(qiáng)度要求，故安全9。w2.4.5 汽車受最大側(cè)向力時(shí)橋殼的強(qiáng)度計(jì)算當(dāng)汽車滿載、高速急轉(zhuǎn)彎時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生一相當(dāng)大的且作用于汽車質(zhì)心處的離心力。汽車也會(huì)由于其他原因而承受側(cè)向力。當(dāng)汽車所承受的側(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)，則汽車處于側(cè)滑的臨界狀態(tài)，此時(shí)沒有縱向力作用。側(cè)向力一旦超過側(cè)向附著力，汽車則側(cè)滑。因此汽車驅(qū)動(dòng)橋的側(cè)滑條件是 （2-12222GYYPRL14）式中驅(qū)動(dòng)橋所承受的側(cè)向力；2P地面給左、右驅(qū)動(dòng)輪的側(cè)向反作用力；RLYY22, 汽車滿載靜止于水平路面時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷；2G輪胎與地面的側(cè)向附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取 1.0。1故 =76501.0=7650（N） 即7650N12G2P由于汽車產(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)車東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)10輪的支承反力為 1圖圖 2-52-5 汽車向右側(cè)滑時(shí)驅(qū)動(dòng)橋的受力簡(jiǎn)圖汽車向右側(cè)滑時(shí)驅(qū)動(dòng)橋的受力簡(jiǎn)圖 （2-BhGZgL1222115） BhGZgR12221 =7650=11475（N）5 . 1式中 左右軸驅(qū)動(dòng)車輪的支承反力，N；RLZZ22,汽車滿載時(shí)的質(zhì)心高度，1.2m；gh同式（2-14） ；12,G驅(qū)動(dòng)車輪的輪矩,1.2m；B由上式可知，當(dāng)時(shí)，即驅(qū)動(dòng)橋的全部荷重由側(cè)滑5 . 0/1Bhg222, 0GZZRL方向一側(cè)的驅(qū)動(dòng)車輪承擔(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)盡量降低汽車的質(zhì)心高度。圖 2-6 為汽車驅(qū)動(dòng)橋上面的車廂受力平衡圖，根據(jù)該圖可以求出汽車側(cè)滑時(shí)鋼板彈簧對(duì)橋殼的垂向作用力及水平作用力。RLTT22,RLqq22,圖圖 2-62-6 汽車向右側(cè)滑時(shí)驅(qū)動(dòng)橋上面的車廂受力平衡圖汽車向右側(cè)滑時(shí)驅(qū)動(dòng)橋上面的車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 東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)11 （2-16）srhGGTrgL/5 . 01222srhGGTrgR/5 . 01222式中 汽車滿載時(shí)車廂通過鋼板彈簧作用在驅(qū)動(dòng)橋上的垂向總載荷，N；2G 板簧座上表面離地面高度，m；rr 見式（2-15）下的說明；ghG,12 兩板簧座中心間的距離，m10。s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)車輪的受力平衡求出。 圖圖 2-72-7 汽車向右側(cè)滑時(shí)輪轂的徑向支承力汽車向右側(cè)滑時(shí)輪轂的徑向支承力分析用圖分析用圖21,SS（a a）輪轂軸承的受力分析用圖；（）輪轂軸承的受力分析用圖；（b b）橋殼的受力分析用圖）橋殼的受力分析用圖汽車向右側(cè)滑時(shí)左右車輪輪轂內(nèi)外軸承的徑向支承力分別為： （2-LLrLZbabYbarS22117） （2-LLrLZbabYbarS222東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)1218）+ （2-RS1RrYbar2RZbab219） = （2-RS2RrYbar2RZbab220）式中 輪胎的滾動(dòng)半徑；rr， 見圖 2-7。其中abRLRLZZYY2222, =40mm =70mm ab （2-LLLLZZZY221220 . 121） （2-RRRRZZZY221220 . 122）將式（2-15） ，式（2-21） ， （2-22）求得的值代入式（2-RLRLZZYY2222,17）（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） 。21,SS所以 = 281659 （N）RS2RrYbar2RZbab2根據(jù)這些力及橋殼在板簧座處的垂向力，可繪出橋殼在汽車側(cè)滑時(shí)的垂向RLTT22,受力彎矩圖，如圖 2-8 所示。東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)13Z2LZ2RY2RS1RY2LS2LS2RT2Rq2Rq2LT2LS1LBs(b)(a)圖圖 2-82-8 汽車向右側(cè)滑時(shí)驅(qū)動(dòng)橋殼所受的垂向力及垂向彎矩汽車向右側(cè)滑時(shí)驅(qū)動(dòng)橋殼所受的垂向力及垂向彎矩(a)(a)當(dāng)當(dāng)(b)(b)，與側(cè)滑方向相反一側(cè)車輪的支承反力為零時(shí)，與側(cè)滑方向相反一側(cè)車輪的支承反力為零時(shí)時(shí)時(shí)5 . 0/1Bhg5 . 0/1Bhg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，ab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)增加車輪的支承ab剛度。否則，如果將兩軸承的距離縮至使兩軸承相碰，則車輪的支承剛度會(huì)變差而接近與 3/4 浮式半軸的情況。 （+）的數(shù)值過大也會(huì)引起輪轂的寬度及質(zhì)量的加大而造ab成布置上的困難。在小型載貨汽車的設(shè)計(jì)中，常?。?）/4。輪轂軸承受力最abrr大的情況是發(fā)生在汽車側(cè)滑時(shí)，所以半軸套管也是在汽車滿載側(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 見圖（2-7） ，該處彎矩為 （2-lSlbaSMRRAA12)(23）式中 l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（Kg.f.mm） （2-)(5 . 0()(11122arBhGbaSMgRAA24）式中,同式（2-15） ；ghG,12B ,同式（2-20） 。rra彎曲應(yīng)力：東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)14 = = 155.52 （MPa） （2-344310)1 (32DdDMAAAwA19919309831025）剪切應(yīng)力： =137.79 （MPa） （2-)(4222dDSRAA14.204428165926）合成應(yīng)力： =284.86（MPa） （2-AAAwAAA22327）半軸套管處的應(yīng)力不應(yīng)超過 490MP，滿足強(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)算或用作與其他車型的橋殼強(qiáng)度進(jìn)行比較。而不能用于計(jì)算橋殼上某點(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)東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)15孔中的軸承上，而端部則以具有錐面的軸頸及鍵與車輪輪轂相固定，或以凸緣直接與車輪輪盤及制動(dòng)鼓相聯(lián)接。因此，半浮式半軸除傳遞轉(zhuǎn)矩外，還要承受車輪傳來的彎矩?？梢?，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、承受載荷也不大的轎車和輕型載貨汽車15。3.2 三維建模圖圖 3-13-1 半軸結(jié)構(gòu)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：東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)16板簧支點(diǎn)后橋中心半軸參數(shù)： =574.25; = 152.5; =21; =600; =266;1l2l3l4l抗彎截面模量：=3.86ZW321 .343233d310抗扭截面模量：=7.72nW161 .341633d310載荷計(jì)算：fkgRr25.9562 =956.25 21=20081（Kg.f.mm）M32lRr最大扭矩： m=max2/1jzbzeiim =6.9=56.6（Kg.f.mm）2/96. 096. 095. 0125. 5652. 3 式中：發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩；em 一檔速比；1i 主減速比；zi 變速器效率；b東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)17 主減速器效率；z 主減速器及軸承的機(jī)械損失16；j彎曲應(yīng)力：=)/(36. 91086. 3200818 . 123mmfKgWzM剪切應(yīng)力：=)/(6 . 61072. 72106 .568 . 12233maxmmfKgWnm彎扭組合應(yīng)力： =H)/(78.126 . 6436. 9236. 94222222mmfKg 安全系數(shù)：=S65. 678.1285HS3.3.3 斷面 B-B 處的強(qiáng)度計(jì)算 (四檔時(shí)) 載荷： )(4595 .3822fKgRr（382.5459）21=8032.59639（Kg.f.mm）32lRrM彎曲應(yīng)力：3.75+4.49（Kg.f.mm）311086. 3963980328 . 1ZWM剪應(yīng)力：=3.754.49（Kg.f/mm2）nSWQ231086. 3)96395 .8032(8 . 1合成應(yīng)力： =+H2242249. 475. 32285. 34)49. 475. 3(= 6.262.77（Kg.f/mm2）平均應(yīng)力：6.26Kg.f/mm2m應(yīng)力幅： =2.77 Kg.f/mm2r東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)18疲勞安全系數(shù)：（）=10.15 )/130(2mmfKgTS1srTM5518. 313026. 613.3.4 斷面 C-C 處強(qiáng)度計(jì)算傳遞的最大扭矩：60.29（）maxmmfKg扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：=17.47 （Kg.f/mm2）164maxdm33281029.6016安全系數(shù)：=2.2Ss7 . 047.17857 . 0通過以上計(jì)算可知：B-B 斷面處和 C-C 斷面處的強(qiáng)度無問題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180ZW（2）抗扭截面模量：nW= (D=69.3mm , d=63.5mm)nW)(1004. 3163344mmDdD（3）載荷計(jì)算： )(25.9562fkgRrM=956.25 21=20081（Kg.f.mm）32lRr（4）最大扭矩：)(6 .5621maxmfKgiimmjzbze（5）不承受彎曲應(yīng)力（6）剪切應(yīng)力： （Kg.f/mm2）76.161004. 31026 .568 . 1233maxWnm（7）安全系數(shù)：東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)19=S07. 576.1685HS3.4.2 斷面 B-B 處的強(qiáng)度計(jì)算 (四檔時(shí))（1）載荷： )(4595 .3822fKgRr（2）不承受彎曲應(yīng)力， 故o（3）剪應(yīng)力：6.00（Kg.f/mm2）nSWQ2（4）合成應(yīng)力： =6.00（Kg.f/mm2）H2242（5）疲勞安全系數(shù)： 21.67 ，19S1srTM)/130(2mmfkgT0r3.4.3 斷面 C-C 處的強(qiáng)度計(jì)算（1）傳遞的最大扭矩：56.6（）maxmmfKg（2）扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： =30.31 （Kg.f/mm2）DdDm16)(44max（3）安全系數(shù)： =1.96Ss7 . 031.30857 . 0經(jīng)以上校核計(jì)算，滿足強(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輪的輪轂連接起來，是驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(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。實(shí)心半軸采用半浮式，半軸以凸緣直接與車輪輪盤及制動(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，半軸的外端和以兩個(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。 東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)20 經(jīng)實(shí)心半軸和空心半軸的強(qiáng)度計(jì)算可得知，如果令全浮空心式半軸滿足安全系數(shù)，則須半軸的直徑較大，半軸較粗，不適用于微型車的使用。但對(duì)于大型的載貨汽車，采用空心式半軸不但可以減輕整車質(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，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。東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)21參考文獻(xiàn)1 劉惟信汽車設(shè)計(jì)北京：清華大學(xué)出版社，2001：3904022 劉惟信汽車車橋設(shè)計(jì)北京：清華大學(xué)出版社，2002：2843003 劉惟信驅(qū)動(dòng)橋（汽車設(shè)計(jì)叢書）.北京：人民交通出版社，1987：1211244 Lechner G ,Naunheimer H. 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