輕型汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋建模與模態(tài)分析設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(編輯修改稿)
2025-07-24 06:07 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 速器的輪廓尺寸也受到主減速器從動(dòng)齒輪軸承支承座及主動(dòng)齒輪導(dǎo)向軸承座的限制。1. 差速器齒輪的基本參數(shù)的選擇(1) 行星齒輪數(shù)目的選擇 載貨汽車(chē)采用4個(gè)行星齒輪。(2) 行星齒輪球面半徑的確定圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu)尺寸，通常取決于行星齒輪的背面的球面半徑，它就是行星齒輪的安裝尺寸，實(shí)際上代表了差速器圓錐齒輪的節(jié)錐距，因此在一定程度上也表征了差速器的強(qiáng)度。球面半徑可按如下的經(jīng)驗(yàn)公式確定： (28) 式中：——行星齒輪球面半徑系數(shù)，～，對(duì)于有4個(gè)行星 齒輪的載貨汽車(chē)取最小值； T——計(jì)算轉(zhuǎn)矩，取Tce和Tcs的較小值，Nm。(3) 行星齒輪與半軸齒輪的選擇為了獲得較大的模數(shù)從而使齒輪有較高的強(qiáng)度，應(yīng)使行星齒輪的齒數(shù)盡量少。但一般不少于10。半軸齒輪的齒數(shù)采用14～25，大多數(shù)汽車(chē)的半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比/～。差速器的各個(gè)行星齒輪與兩個(gè)半軸齒輪是同時(shí)嚙合的，因此，在確定這兩種齒輪齒數(shù)時(shí)，應(yīng)考慮它們之間的裝配關(guān)系，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)，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?chē)?，否則，差速器將無(wú)法安裝。(4) 差速器圓錐齒輪模數(shù)及半軸齒輪節(jié)圓直徑的初步確定首先初步求出行星齒輪與半軸齒輪的節(jié)錐角， 再按下式初步求出圓錐齒輪的大端端面模數(shù)m(5) 壓力角α目前，176。的壓力角。最小齒數(shù)可減少到10，并且在小齒輪（行星齒輪）齒頂不變尖的條件下，還可以由切向修正加大半軸齒輪的齒厚，從而使行星齒輪與半軸齒輪趨于等強(qiáng)度。由于這種齒形的最小齒數(shù)比壓力角為20176。的少，故可以用較大的模數(shù)以提高輪齒的強(qiáng)度。(6) 行星齒輪安裝孔的直徑及其深度L行星齒輪的安裝孔的直徑與行星齒輪軸的名義尺寸相同，而行星齒輪的安裝孔的深度就是行星齒輪在其軸上的支承長(zhǎng)度，通常取： （29） 式中：——差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩，Nm； ——行星齒輪的數(shù)目； ——行星齒輪支承面中點(diǎn)至錐頂?shù)木嚯x，mm， ， 是半 軸齒輪齒面寬中點(diǎn)處的直徑； ——支承面的許用擠壓應(yīng)力。此外，還應(yīng)進(jìn)行差速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算。 驅(qū)動(dòng)半軸驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置位于汽車(chē)傳動(dòng)系的末端，其功用是將轉(zhuǎn)矩由差速器的半軸齒輪傳給驅(qū)動(dòng)車(chē)輪。在一般的非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋上，驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置就是半軸，半軸將差速器的半軸齒輪與車(chē)輪的輪轂聯(lián)接起來(lái)，半軸的形式主要取決半軸的支承形式：普通非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋的半軸，根據(jù)其外端支承的形式或受力狀況不同可分為半浮式，3/4浮式和全浮式。設(shè)計(jì)半軸的主要尺寸是其直徑，在設(shè)計(jì)時(shí)首先可根據(jù)對(duì)使用條件和載荷工況相同或相近的同類(lèi)汽車(chē)同形式半軸的分析比較，大致選定從整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋的布局來(lái)看比較合適的半軸半徑，然后對(duì)它進(jìn)行強(qiáng)度校核。 計(jì)算時(shí)首先應(yīng)合理地確定作用在半軸上的載荷，應(yīng)考慮到以下三種可能的載荷工況：⒈縱向力（驅(qū)動(dòng)力或制動(dòng)力）最大時(shí)，其最大值為，沒(méi)有側(cè)向力作用； ⒉側(cè)向力最大時(shí)，其最大值為（發(fā)生于汽車(chē)側(cè)滑時(shí)），沒(méi)有縱向力作用；⒊垂向力最大時(shí)（發(fā)生在汽車(chē)以可能的高速通過(guò)不平路面時(shí)），其值為，其中為車(chē)輪對(duì)地面的垂直載荷，為動(dòng)載荷系數(shù)，這時(shí)不考慮縱向力和側(cè)向力的作用。由于車(chē)輪承受的縱向力，側(cè)向力值的大小受車(chē)輪與地面最大附著力的限制，即有 故縱向力最大時(shí)不會(huì)有側(cè)向力作用，而側(cè)向力最大時(shí)也不會(huì)有縱向力作用。 驅(qū)動(dòng)橋殼驅(qū)動(dòng)橋殼的主要功用是支承汽車(chē)質(zhì)量，并承受有車(chē)輪傳來(lái)的路面反力和反力矩，并經(jīng)懸架傳給車(chē)身，它同時(shí)又是主減速器，差速器和半軸的裝配體。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)度和剛度的情況下，盡量減小質(zhì)量以提高行駛的平順性；(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)裝于其中的傳動(dòng)系統(tǒng)部件和防止泥水浸入；(6)拆裝，調(diào)整，維修方便。驅(qū)動(dòng)橋殼的結(jié)構(gòu)形式分整體式、可分式、組合式三種。 橋殼的受力分析與強(qiáng)度計(jì)算選定橋殼的結(jié)構(gòu)形式以后，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行受力分析，選擇其端面尺寸，進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。汽車(chē)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，而汽車(chē)的行駛條件如道路狀況、氣候條件及車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)又是千變?nèi)f化的，因此要精確地計(jì)算出汽車(chē)行駛時(shí)作用于橋殼各處的應(yīng)力大小是相當(dāng)困難的。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(jiǎn)支梁并校核某些特定斷面的最大應(yīng)力值。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，即當(dāng)車(chē)輪承受最大的鉛錘力（當(dāng)汽車(chē)滿載并行駛與不平路面，受沖擊載荷）時(shí)；當(dāng)車(chē)輪承受最大切應(yīng)力（當(dāng)汽車(chē)滿載并以最大牽引力行駛和緊急制動(dòng)）時(shí)；以及當(dāng)車(chē)輪承受最大側(cè)向力（當(dāng)汽車(chē)滿載側(cè)滑）時(shí)。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(chē)各種行駛條件下是可靠的。在進(jìn)行上述三種載荷工況下橋殼的受力分析之前，還應(yīng)先分析一下汽車(chē)滿載靜止于水平路面時(shí)橋殼最簡(jiǎn)單的受力情況，即進(jìn)行橋殼的靜彎曲應(yīng)力計(jì)算。 橋殼猶如一空心橫梁，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汽車(chē)的簧上載荷，而左、右輪胎的中心線，地面給輪胎的反力（雙輪胎時(shí)則沿雙胎中心），橋殼則承受此力與車(chē)輪重力之差值，即. 橋殼按靜載荷計(jì)算時(shí)，在其兩鋼板彈簧座之間的彎矩為 （210） 式中：——汽車(chē)滿載時(shí)靜止于水平路面時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷； ——車(chē)輪（包括輪轂、制動(dòng)器等）重力，N； ——驅(qū)動(dòng)車(chē)輪輪距； ——驅(qū)動(dòng)橋殼上兩鋼板彈簧座中心間的距離；橋殼的危險(xiǎn)斷面通常在鋼板彈簧座附近。通常由于遠(yuǎn)小于，且設(shè)計(jì)時(shí)不易準(zhǔn)確預(yù)計(jì)，當(dāng)無(wú)數(shù)據(jù)時(shí)可以忽略不計(jì)。而靜彎曲應(yīng)力則為 （211）式中：——見(jiàn)（211）； ——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)，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)： 垂向彎曲截面系數(shù), 水平彎曲截面, 扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)計(jì)算參考《汽車(chē)設(shè)計(jì)》。 3 輕型汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋殼 驅(qū)動(dòng)橋殼的分類(lèi)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。1. 可分式橋殼圖31 可分式橋殼 可分式橋殼(圖1)由一個(gè)垂直接合面分為左右兩部分，兩部分通過(guò)螺栓聯(lián)接成一體。每一部分均由一鑄造殼體和一個(gè)壓入其外端的半軸套管組成，軸管與殼體用鉚釘連接。這種橋殼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造工藝性好，主減速器支承剛度好。但拆裝、調(diào)整、維修很不方便，橋殼的強(qiáng)度和剛度受結(jié)構(gòu)的限制，曾用于輕型汽車(chē)上，但現(xiàn)已較少使用。2. 整體式橋殼 整體式橋的特點(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)。圖32 整體式橋殼a)鑄造式 b)鋼板沖壓焊接式 按制造工藝不同，整體式橋殼可分為鑄造式(圖2a)、鋼板沖壓焊接式(圖2b)和擴(kuò)張成形式三種。鑄造式橋殼的強(qiáng)度和剛度較大，但質(zhì)量大，加工面多，制造工藝復(fù)雜，主要用于中、重型貨車(chē)上。鋼板沖壓焊接式和擴(kuò)張成形式橋殼質(zhì)量小，材料利用率高，制造成本低，適于大量生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于轎車(chē)和中、小型貨車(chē)及部分重型貨車(chē)上。 3. 組合式橋殼 組合式橋殼(圖3)是將主減速器殼圖33 組合式橋殼與部分橋殼鑄為一體，而后用無(wú)縫鋼管分別壓人殼體兩端，兩者間用塞焊或銷(xiāo)釘固定。它的優(yōu)點(diǎn)是從動(dòng)齒輪軸承的支承剛度較好，主減速器的裝配、調(diào)整比可分式橋殼方便，然而要求有較高的加工精度，常用于轎車(chē)、輕型貨車(chē)中。 本次設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋殼類(lèi)型的選擇本次課題的研究對(duì)象是輕型汽車(chē)的后驅(qū)動(dòng)橋。故根據(jù)整體式橋殼強(qiáng)度和剛度較大，主減速器拆裝、調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)，此次分析對(duì)象選擇為整體式橋殼。它由鋼板沖壓焊接而成,主要有橋殼本體、半軸套管、后橋蓋總成、鋼板彈簧固定座總成、減振器下支架總成、后制動(dòng)底板固定法蘭、凸緣盤(pán)等。圖34 驅(qū)動(dòng)橋殼圖35
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