【正文】 .................. 36 從動(dòng)齒輪建模 ................................................... 36 半軸三維建 模 ...................................................... 38 驅(qū)動(dòng)橋殼三維建模 .................................................. 38 輪胎三維建模 ...................................................... 39 主減速器及行星齒輪建模 ............................................ 40 驅(qū)動(dòng)橋三維建模 .................................................... 40 4 驅(qū)動(dòng)橋殼的有限元分析 ................................................. 41 驅(qū)動(dòng)橋殼的約束及受力分析 .......................................... 41 計(jì)算方法的局限性 .................................................. 41 驅(qū)動(dòng)橋殼的靜強(qiáng)度分析 .............................................. 41 靜強(qiáng)度分析 ..................................................... 41 結(jié)果分析 ....................................................... 43 小結(jié) .............................................................. 44 結(jié) 論 .................................................................. 45 致 謝 .................................................................. 46 參考文獻(xiàn) ................................................................ 47 附錄 A ................................................................... 48 附錄 B ................................................................... 55 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 1 1 緒論 驅(qū)動(dòng)橋簡介 汽車 驅(qū)動(dòng)橋處于 汽車傳動(dòng)系 的末端， 主要由主減速器、差速器、半軸和驅(qū)動(dòng)橋殼組成。它的性能好壞直接影響整車性能，而對于載重汽車顯得尤為重要，采用傳動(dòng)效率高的單級減速驅(qū)動(dòng)橋已經(jīng)成為未來載重汽車的發(fā)展方向。s this design,first part is the introduction of the characteristics of the drive axle,according to the given date to calculate the parameters of the automobile,then confirm the structure types and parameters of the Main reducer, differential mechanism,half shaft and axle housing,then check the strength and life of confirming the parameters, using AUTOCAD to establish 2 dimensional model,then using CATIA establish 3 dimensional model. Finally using the analysis module in CATIA to finite element analysis for the axle housing. Key words: drive axle。在一般汽車的機(jī)械式傳動(dòng)中，有了變速器 (有時(shí)還有副變速器和分動(dòng)器 )還不能完全解決發(fā)動(dòng)機(jī)特性和行駛要求間的矛盾和結(jié)構(gòu)布置上的問題。 采用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法可得到發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系數(shù)的最佳匹配。目前，我國的驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)，基本上尚處在類比設(shè)計(jì)和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段，這樣的設(shè)計(jì)往往偏于保守而限制了驅(qū)動(dòng)橋性能的提高和產(chǎn)品成本的降低。 (4)能承受和傳遞路面和車架或車廂間的鉛垂力、縱向力和橫向力，以及驅(qū)動(dòng)時(shí)的反作用力矩和制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)力矩。 驅(qū)動(dòng)橋一般由主減速器、差速器、車輪傳動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)橋殼等組成 ,轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋還有等速萬向節(jié)。 比較幾種齒輪的特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)選用弧齒錐齒輪傳動(dòng)。小的傳動(dòng)比則用于大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 汽車空載、半載行駛或在良好路面上行駛 ,以改善汽車的燃油 經(jīng)濟(jì)性和提高平均車速 . (4) 雙級 貫通式主減速器 對于總質(zhì)量較大的多橋驅(qū)動(dòng)汽車，由于主傳動(dòng)比較大，多采用雙級貫通式主減速器。 主減速器基本參數(shù)選擇與計(jì)算載荷的確定 1. 主減速器 齒輪 計(jì)算載荷的確定 (1) 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最低擋傳動(dòng)比確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 ceT 從動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩 ceT ceT = n iikiTk fed ?01max () 式中： ceT —計(jì)算轉(zhuǎn)矩， mN? ； maxeT —發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩； maxeT = mN? n—計(jì)算驅(qū)動(dòng)橋數(shù)， n=1； 1i —變速器傳動(dòng)比， 1i =； 0i —主減速器傳動(dòng)比， i0=； η—變速器傳動(dòng)效率，取 η=； k—液力變矩器變矩系數(shù)， K=1； dK —由于猛接離合器而產(chǎn) 生的動(dòng)載系數(shù)， Kd=1； 代入式 ()，有： Tce = 1 ????? = mN? (2) 按驅(qū)動(dòng)輪打滑轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 csT mmr irmGT cs ?? ?? /39。 取 1z =7 2z =46 1z + 2z =53〉 40 (2) 從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑 2D 和端面模數(shù) sm 對于單級主減速器，增加尺寸 2D 會影響驅(qū)動(dòng)橋殼高度尺寸和離地間隙，減小 2D 又影響跨置式主動(dòng)齒輪的前支撐座得安裝空間和差速器的安裝。而商用車選用較小的 ? 值 以防止軸向力過大，通常取 35176。,商用車的 а 為 20176。 面錐角 211 fa ??? ?? 122 fa ??? ?? 1a? =176。 車輪滾動(dòng)半徑： r =。 按上式主減速器主動(dòng)錐齒輪齒寬中點(diǎn)處的圓周力 F = .? = (2) 錐齒輪的軸向力和徑向力 圖 主動(dòng)錐齒輪齒面 受力圖 如圖 所示，主動(dòng)錐齒輪螺旋方向?yàn)樽笮?，旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針， FT 為作用在節(jié)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 錐面上的齒面寬中點(diǎn) A 處的法向力，在 A 點(diǎn)處的螺旋方向的法平面內(nèi)， FT 分解成兩個(gè)相互垂直的力 FN 和 fF ， F N 垂直于 OA 且位于 ∠ OO′A所在的平面， fF 位于以 OA 為切線的節(jié)錐切平面內(nèi)。 小結(jié) 本章運(yùn)用傳統(tǒng)理學(xué)的計(jì)算方法，利用已知的數(shù)據(jù)對驅(qū)動(dòng)橋的尺寸進(jìn)行了計(jì)算，在計(jì)算結(jié)果和理論經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上對驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)果形式進(jìn)行了具體選擇。為了消除由于左右車輪在運(yùn)動(dòng)學(xué)上的不協(xié)調(diào) 而產(chǎn)生的這些弊病，汽車左右驅(qū)動(dòng)輪間都裝有差速器，后者保證了汽車驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)車輪在行程不同時(shí)具有以不同速度旋轉(zhuǎn)的特性，從而滿足了汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求。由于其具有結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)、制造方便、用于公路汽車上也很可靠等優(yōu)點(diǎn)，故廣泛用于各類車輛上。 在任何圓錐行星齒輪式差速器中，左右兩半軸齒輪的齒數(shù) Lz2 ， Rz2 之和必須能被行星齒輪的數(shù)目所整除，以便行星齒輪能均勻地分布于半軸齒輪的軸線周圍，否則，差速器將無法安裝，即應(yīng)滿足的安裝條件為： 整數(shù)??n zz RL 22 () 式中： Lz2 ， Rz2 ——左右半軸齒輪的齒數(shù)，對于對稱式圓錐齒輪差速器來說， Lz2 = Rz2 n——行星齒輪數(shù)目； 在此 1z =10， 2z =18 滿足以上要求。 在此選 176。2 ??d = l == ? 943??? ??≈ ??L ? 2. 差速器齒輪的幾何計(jì)算 表 汽車差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表 項(xiàng)目 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 行星齒輪齒數(shù) 1z ≥10，應(yīng)盡量取最小值 1z =10 半軸齒輪齒數(shù) 2z =14～ 25，且需滿足式 () 2z =18 模數(shù) m m =4 齒面寬 b=(～ )A0 。022 arctan Ahf?? 1? =176。2102 sin2 ?? hd ?? ?? mm ?? mm 理論弧齒厚 21 sts ?? ? ? mhhts ?? ???? t a n2 39。 由于差速器齒輪輪齒要求的精度低，所以精鍛差速器齒輪工藝已被廣泛應(yīng)用。 3／ 4浮式半軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是半軸外端僅有一個(gè)軸承并裝在驅(qū)動(dòng)橋殼半軸套管的端部，直 接支承著車輪輪轂，而半軸則以其端部凸緣與輪轂用螺釘聯(lián)接。本設(shè)計(jì)采用全浮式半軸。22 GmXX RL ?? () 式中： ? ——輪胎與地面的附著系數(shù)取 ； 39。 ，可采用兩端用花鍵連接的結(jié)構(gòu)。計(jì)算較核得 ，滿足條件范圍。由于硬化層本身的強(qiáng)度較高，加之在半軸表面形成大的殘余壓應(yīng)力，以及采用噴丸處理、滾壓半軸突緣根部過渡圓角等工藝，使半軸的靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度大為提高，尤其是疲勞強(qiáng)度提高得十分顯著。 z——花鍵齒數(shù)；在此取 24 pL ——花鍵工作長度， mm，在此取 50mm。只要在這三種載荷計(jì)算工況下橋殼的強(qiáng)度特征得到保證，就認(rèn)為該橋殼在汽車各種行駛條件下是可靠的。 VWbkG2 2??大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 30 3 CATIA 三維建模 CATIA 軟件介紹 CATIA軟件是法國 Dassault System(達(dá)索系統(tǒng) )公司開發(fā)的 CAD/CAE/CAM一體化軟件。 6 消費(fèi)品 另外，為了驗(yàn)證一種新的概念在美觀和風(fēng)格選擇上達(dá)到一致， CATIA 可以 用數(shù)字化定義的產(chǎn)品模型，生成具有真實(shí)效果的渲染照片。 。 CATIA V5 版本具有以下應(yīng)用特點(diǎn)： NT 和 UNIX 硬件平臺的獨(dú)立性 4 專用知識的捕捉和重復(fù)使用 CATIA V5 可用于不同的行業(yè)，并能適應(yīng)這些行業(yè)的應(yīng)用特點(diǎn)。 ???????????????M P aWTM P aWMWMTThhVv) ()(?? 校驗(yàn)合格 (2) 當(dāng)側(cè)向力最大時(shí) 橋殼內(nèi)、外板簧座處斷面的彎曲應(yīng)力 δi,δo 分別為 ???????????VrozovrziiWrbFWrbF)()(1212???? 計(jì)算得 Fz2i =Fz2o =G2/2= ? i= 0? = (3) 當(dāng)汽車通過不平路面時(shí) 動(dòng)載系數(shù)為是，危險(xiǎn)斷面的彎曲應(yīng)力口為 K 為液力變矩系數(shù)取 1 G2= N b=280 WV = cm3 ? = 橋殼 的許用彎曲應(yīng)力為 300～ 500MPa，許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為 150～ 400MPa。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)將橋殼看成簡支梁并校核某些特定斷面的最大應(yīng)力值。 BD ——半軸花鍵的外徑， mm，在此取 35mm。近年來采用高頻、中頻感應(yīng)淬火的 口益增多。? () 式中， ? 為扭轉(zhuǎn)角； l 為半軸長度，取 l=1370/2=685 G為材料剪切彈性模量，； pI為半軸截面極慣性矩， lp=。 ，以便使半軸各部分基本達(dá)到等強(qiáng)度。 全浮式半軸計(jì)算載荷的確定 全浮式半軸只承受轉(zhuǎn)矩，其計(jì)算轉(zhuǎn)矩可有附著力矩 22L r R rT X r X r? ?? ? ?求得，其中LX2 ， RX2 的計(jì)算，可根據(jù)以下方法計(jì)算，并取兩者中的較小者。 結(jié)構(gòu)形式分析 半軸根據(jù)其車輪端支承方式不同 ,可分為半浮式 ,3/4浮式和全浮式。半浮式半軸除傳遞轉(zhuǎn)矩外，其外端還承受由路面對車輪的反力所引起的全部力和力矩。m； 2z ——半軸齒輪齒數(shù)； 根據(jù)上式 w? = 3 ???? ???? =〈 980 MP