【正文】 殼的強度計算 當汽車滿載、高速急轉(zhuǎn)彎時，則會產(chǎn)生一 相 當大的且作用于汽車質(zhì)心處離心力。側(cè)滑時內(nèi)、外輪轂軸承對輪轂的徑向支承力 21,SS ， 如圖 所示，可根據(jù)一個車輪的受力平衡求出。半軸套管的危險斷面位于輪轂內(nèi)軸承的里端處，該處彎矩為： mNlSlbaSM RR ?????? 0 8 4 5 3 6)( 12 （ ） 式中： l —— 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 mm11 。 1988 年， 的 Pro/ENGINEER 誕生了。但為了減少有限元模型節(jié)點數(shù)量、節(jié)約機時、避免不必要的浪費，需要 把 非危險部位的細節(jié)進行結(jié)構(gòu)簡化。 圖 旋轉(zhuǎn)過程圖 26 （ 3） 利用 Pro/E 軟件中的拉伸功能對橋殼的主 減速器殼 體部分進行繪制 ，此過程的設(shè)計數(shù)據(jù)來源于所選車型的主減速器的外廓尺寸，建立過程如圖 。 28 第 6 章 驅(qū)動橋殼的有限元分析 本章將利用前面所建立的驅(qū)動橋橋殼的有限元模型及各項汽車參數(shù)，應(yīng)用 ANSYS軟件對它進行多工況的靜力強度分析，通過有限元仿真計算，研究驅(qū)動橋橋殼 的結(jié)構(gòu)性能。 則根據(jù)（ ）和（ ）我們可以知道地面對后驅(qū)動橋左、右車輪的垂向反作用力為 LZ = RZ = ?????? ??? 1 0 1 6 9 7 121=， 最大牽引力為 NF 1 0 1 m a x ?????。汽車也會由于其他原因而承受側(cè)向力。 沖擊載荷 約束橋殼兩端輪距處的節(jié)點三個方向的平動，即將橋殼兩端輪距處固定。 表 各工況橋殼的約束情況 工況 約束 施加載荷 最大垂向力 約束橋殼兩端輪距處的節(jié)點三個方向的平動，即將橋殼兩端輪距將垂向力施加在兩側(cè)鋼板彈簧座處的平面上。 則根據(jù)（ ）和（ ）我們可以知道地面對后驅(qū)動橋左、右車輪的垂向反作用力為 LZ = RZ = ?????? ???? 6 9 7 121=， 最大動力 值為： NF ???? 。 （ 2）橋殼承受最大牽引力工況 此工況為汽車滿載以最大牽引力作直線行駛時的工況，不考慮側(cè)向力，設(shè)地面對后驅(qū)動橋左、右車輪的垂向反作用力為 LZ2 ， RZ2 相等，則 ???????? ????? L hPL LGZZ gaRL m a x122 21 （ ） 式中： Ga—— 汽車滿載靜止于水平地面時給地面的總載荷， Ga=96971N； hg—— 汽車質(zhì)心的高度， hg=； L—— 為汽車的軸距， L=； 1L —— 重心到前軸的距離， 1L =； maxP —— 驅(qū)動 車輪的最大切向反力， maxP = 29 maxeT 為 —— 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩 ， maxeT =450N? m。 圖 ANSYS 模型圖 本章小結(jié) 本章 先對橋殼模型進行了簡化處理 ， 以保證 既要如實反映實際結(jié)構(gòu)的重要結(jié)構(gòu)特征和重要力學(xué)特征，又采用盡量少的單元和簡單的單元類型 ， 參考 了 相關(guān) Pro/E 教材對模型進行了繪制 。 圖中詳細尺寸請查閱橋殼的零件圖。 有限元模型是進行有限元分析的最終模型，它既要如實反映實際結(jié)構(gòu)的重要結(jié)構(gòu)特征和重要力學(xué)特征，又要采用盡量少的單元和簡單的單元類型，以較少的時間和運算量，保證較高的計算精度。另外，在保證模型正確及幾何元素相互關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)上，也要提高建模效率，能簡化的盡量簡化，以達到事半功倍的效果。在載貨汽車的設(shè)計中，常取 )( ba? r? /4。 汽車向右側(cè)滑時，驅(qū)動橋側(cè)滑時左、右驅(qū)動車輪的支承反力為： NBhGZ gL 0 0 1)21( 122 ??? ? （ ）NBhGZ gR 64739)21( 122 ??? ? （ ） 式中： RL ZZ 22 , —— 左、右驅(qū)動車輪的支承反力， N； gh —— 汽車滿載時的質(zhì)心高度， ； B—— 驅(qū)動車輪的輪距 。222? N22mG 外，尚有切向反力，即地面對驅(qū)動輪的制動力2/39。 1gi —— 傳動系一檔傳動比 ； 0i —— 主減速比 ； ?—— 傳動系的傳動效率，在此取 。 （ ） 根據(jù)上式可計算得 m a x ????P = 由于設(shè)計時某些參數(shù)未定而無法計算出汽車加速行駛時的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù) 2m 值，而對于載貨汽車的后驅(qū)動橋 2m 可在 ～ 范圍內(nèi)選取，在此取 。 m 而靜彎曲應(yīng)力 wj? 則為 310??vwj WM? MPa （ ） 式中： vW —— 危險斷面處（鋼板彈簧座附近）橋殼的垂向彎曲截面系數(shù)，具體如下： 關(guān)于橋殼在鋼板彈簧座附近的危險斷面的形狀，主要由橋殼的結(jié)構(gòu)形式和制造工藝來確定，鋼板沖壓焊接 整體式橋殼在彈簧座附近多為圓管端面， [1] 截面圖如圖 ，其中 d=90mm， D=126mm 17 圖 鋼板彈簧座附近橋殼的截面圖 垂向彎曲截面系數(shù) : ???????? ?? 443D d 132D?vW= ???????? ??4431 2 6901321 2 6?= 水平彎曲截面系數(shù) : ???????? ?? 443D d 132D?hW= ???????? ??4431 2 6901321 2 6?= 扭轉(zhuǎn)截面系數(shù) : ???????? ?? 443 116 DdDW t ? = ???????? ?? 443 1 2 6901161 2 6? = 垂向彎曲截面系數(shù) , 水平彎曲截面系數(shù) , 扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)的計算參考《材料力學(xué)》。我國通常推薦：計算時將橋殼復(fù)雜的受力狀況簡化成 四 種典型的計算工況，即當車輪承受最大的鉛錘力（當汽車滿載并行駛與不平路面，受沖擊載荷）時；當車輪承受最大切應(yīng)力（當汽車滿載并以最大牽引力行駛）時 ； 當車輪承受最大切應(yīng)力 （ 當汽車滿載緊急制動 ）時 ；最大側(cè)向力時 。橋殼中部前端的平面及孔用于安裝主減速器及差速器總成，后端平面及孔可裝上后蓋，打開后蓋可作檢視孔用。 考慮的設(shè)計的是載貨汽車， 驅(qū)動橋殼的結(jié)構(gòu)形式采用鑄造整體式橋殼 。由于硬化層本身的強度較高，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，使半軸的靜強度和疲勞強度大為提高，尤其是疲勞強度提高得十分顯著。 13 z —— 花鍵齒數(shù)；在此取 19 pL —— 花鍵工作長度， 95mm， b —— 花鍵齒寬， mm， m??21=。本次設(shè)計采用帶有凸緣 的全浮式半軸，采用漸開線花鍵。 m； 12 根據(jù)上式 ? ＝?＝ 481 MPa ??? =(490～ 588) MPa ][? —— 半軸的扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力，取 ][? =490~588MPa。m —— 汽車加速或減速時的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，可取 ～ 在此取 ； LX2 —— 左側(cè)半軸所受 縱向力 ； RX2 —— 右側(cè)半軸所受 縱向力 。 最后對選擇車型的各項參數(shù)作了簡要列舉 。 外廓尺寸小，保證汽車具有足夠的離地間隙，以滿足通過性的要求 。 如圖 所示， 根據(jù)半軸外端支撐形式分為半浮式， 3/4 浮式，全浮式。因此，重型汽車不必像過去一樣，采用復(fù)雜的結(jié)構(gòu)提高通過性； （ 4） 與帶輪邊減速器的驅(qū)動橋相比，由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡化，單級減速驅(qū)動橋機械傳動效率提高，易損件減少，可靠性提高。這類橋與中央雙級減速橋的區(qū)別在于：降低半軸傳遞的轉(zhuǎn)矩，把增大的轉(zhuǎn)矩直接增加到兩軸端的輪邊減速器上 ，其“三化”程度較高。在國內(nèi)目前的市場上，中央雙級驅(qū)動橋主要 有 2 種類型：一類如伊頓系列產(chǎn)品，事先就在單級減速器中預(yù)留好空間，當要求增大牽引力與速比時，可裝入圓柱行星齒輪減速機構(gòu)，將原中央單級改成中央雙級驅(qū)動橋，這種改制“三化”（即系列化，通用化，標準化）程度高， 橋殼、主減速器等均可通用，錐齒輪直徑不變；另一類如洛克威爾系列產(chǎn)品，當要增大牽引力與速比時，需要改制第一級傘齒輪后，再裝入第二級圓柱直齒輪或斜齒輪，變成要求的中央雙級驅(qū)動橋，這時橋殼 7 可通用，主減速器不通用， 錐齒輪有 2 個規(guī)格。 驅(qū)動橋 型號為 一汽解放 9 噸級單級減速器，全浮式半軸直齒錐齒輪式差速器，主減速比 i=。優(yōu)化后的橋殼本體厚度由 8mm 降至 7mm，質(zhì)量減輕了 千克。由于有限元法能夠很好地模擬零部件的實際形狀、結(jié)構(gòu)、受力和約束，因此，其計算結(jié)果更精確，也更接近實際，可以作為設(shè)計、改進零部件的依據(jù)。彈性力學(xué)計算方法本身雖精確，但由于對橋殼的幾何形狀作了較多的簡化，使計算結(jié)果受到很大的限制。 國內(nèi)外研究狀況 汽車驅(qū)動橋殼既是承載零件 , 也是傳力部件 , 同時又是主減速器、差速器及驅(qū)動車輪傳動裝置 ( 如半軸 )的外殼 。 Stiffness i 目 錄 摘要 ......................................................................................................................................... I Abstract................................................................................................................................... II 第 1 章 緒論 ...........................................................................................................................1 選題背景目的及意義 ............................................................................................… 1 國內(nèi)外研究狀況 ........................................................................................................1 設(shè)計主要內(nèi)容和擬解決的問題 ................................................................................3 第 2 章 驅(qū)動橋的總體方案確定 ...........................................................................................4 設(shè)計車型主要參數(shù) ....................................................................................................4 驅(qū)動橋形式的確定 ....................................................................................................6 半軸形式的確定 ........................................................................................................8 驅(qū)動橋設(shè)計要求 ........................................................................................................9 本章小 結(jié) ....................................................................................................................9 第 3 章 驅(qū)動半軸的設(shè)計 ...................................................................................................10 全浮式半軸計算載荷的確定 ..................................................................................10 全浮式半軸的桿部直徑的初