【正文】 半軸的設計與計算 半軸的主要尺寸是它的直徑，設計與計算時首先應合理地確定其計算載荷。 半軸的計算應考慮到以下三種可能的載荷工況： a）縱向力 X2最大時 (X2＝ Z2? )附著系數尹取 ，沒有側向力作用； b）側向力 Y2最大時，其最大值發(fā)生于側滑時，為 Z2 1? 中，側滑時輪胎與地面?zhèn)认蚋街禂?1? ，在計算中取 ，沒有縱向力作用； c）垂向力 Z2 最大時，這發(fā)生在汽車以可能的高速通過不平路面時，其值為(Z2gw)kd， kd是動載荷系數，這時沒有縱向力和側向力的作用。 由于車輪承受的縱向力、側向力值的大小受車輪與地面最大附著力的限制，即 : 222 2 2Z = X +Y? 故縱向力 X2最大時不會有側向力作用，而側向力 Y2最大時也不會有縱向力作用。 全浮式半軸的 設計計算 本課題采用帶有凸緣的全浮式半軸，其詳細的計算校核如下： a)全浮式半軸計算載荷的確定 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2022 21 全浮式半軸只承受轉矩，其計算轉矩按下式進行： T=ξ Temaxig1i0 （ 51） 式中：ξ —— 差速器的轉矩分配系數，對圓錐行星齒輪差速器可取 ? ＝ ； ig1—— 變速器 1擋傳動比； i0—— 主減速比。 已知： Temax＝ 430Nm； ig1＝ ； i0＝ ； ξ = 計算結果： T= 430 = 在設計時，全浮式半軸桿部直徑的初步選取可按下式進行： 3 33 10 ( 2 . 0 5 ~ 2 . 1 8 )0 . 1 9 6 [ ]TdT??? ? ?? （ 52） 式中 d—— 半軸桿部直徑， mm； T—— 半軸的計算轉矩， Nrn； [? ]—— 半軸扭轉許用應力， MPa。 根據上式帶入 T＝ 12215 Nm，得： ≤ d≤ 取： d=33mm 給定一個安全系數 k= d=k d = 33 =50mm 全浮式半軸支承轉矩，其計算轉矩為： 22L r R rT X r X r? ? ? ? （ 53） 三種半軸的扭轉應力由下式計算： 3316 10Td? ? ???? （ 54） 式中 ? —— 半軸的扭轉應力， MPa； T— 一半軸的計算轉矩， T=12215Nm； d—— 半軸桿部直徑， d=50mm。 將數據帶入式（ 53）、（ 54）得： ? =528MPa 半軸花鍵的剪切應力為 310( ) / 4b p B ATz L b j D d? ?? ? ? ? ? ? （ 55） 半軸花鍵的擠壓應力為 YC1090 貨車驅動橋的設計 22 2/)(]4/)[( 103ABABpc dDdDLzT ?????? ?? ?? （ 56） 式中 T—— 半軸承受的最大轉矩， T=12215Nm； DB—— 半軸花鍵 (軸 )外徑， DB=54mm； dA—— 相配的花鍵孔內徑， dA=50mm； z—— 花鍵齒 數； Lp—— 花鍵工作長度， Lp=70mm； B—— 花鍵齒寬， B=9mm； ? —— 載荷分布的不均勻系數，取 。 將數據帶入式（ 55）、（ 56）得： b? =68Mpa c? =169MPa 半軸的最大扭轉角為 31018 0 ??? ?? GJTl （ 57） 式中 T—— 半軸承受的最大轉矩， T=12215Nm； l—— 半軸長度， l=900mm； G—— 材料的剪切彈性模量， MPa； J—— 半軸橫截面的極慣性矩， mm4。 將數據帶入式（ 57）得： ? = 8176。 半軸計算時的許用應力與所選用的材料、加工方法、熱處理工藝及汽車的使用條件有關。當采用 40Cr， 40MnB， 40MnVB， 40CrMnMo， 40 號及 45 號鋼等作為全浮式半軸的材料時，其扭轉屈服極限達到 784MPa左右。在保證安全系數在 ～ 時，半軸扭轉許用應力可取為 []? ＝ 490～ 588MPa。 對于越野汽車、礦用汽車等使用條件差的汽車，應該取較大的安全系數，這時許用應力應取小值；對于使用條件較好的公路汽車則可取較大的許用應力。 當傳遞最大轉矩時，半軸花鍵的剪切應力不應超過 ；擠壓應力不應該超過 196MPa，半軸單位長度的最大轉角不應大于 8176。 /m。 半軸的結構設計及材料與熱處理 為了使半軸的花鍵內徑不小于其桿部直徑，常常將加工花鍵的端部做得粗些，并適當地減小花鍵槽的深度 ，因此花鍵齒數必須相應地增加，通常取 10 齒 (轎車半軸 )至 18 齒 (載貨汽車半軸 )。半軸的破壞形式多為扭轉疲勞破壞，因此在結構設計上應盡量增大各過渡部分的圓角半徑以減小應力集中。重型車半軸的桿部較粗，外端突緣也很大，當無較大鍛造設備時可采用兩端均為花鍵聯接的結構，且取相同花鍵參數以簡化工藝。在現代汽車半軸上，漸開線花鍵用得較廣，但也有采用矩形或梯形花鍵的。 半軸多采用含鉻的中碳合金鋼制造，如 40Cr， 40CrMnMo， 40CrMnSi， 40CrMoA，鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2022 23 35CrMnSi， 35CrMnTi 等。 40MnB是我國研制出 的新鋼種，作為半軸材料效果很好。半軸的熱處理過去都采用調質處理的方法，調質后要求桿部硬度為 HB388— 444(突緣部分可降至 HB248)。近年來采用高頻、中頻感應淬火的口益增多。這種處理方法使半軸表面淬硬達 HRC52～ 63，硬化層深約為其半徑的 1／ 3，心部硬度可定為 HRC30— 35；不淬火區(qū) (突緣等 )的硬度可定在 HB248～ 277 范圍內。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 。由于這些先進工藝的采用，不用合金鋼而采用中碳 (40 號、 45 號 )鋼的半軸也日益增多。 6 驅動橋殼設計 驅動橋橋殼是汽車上的主要零件之一，非斷開式驅動橋的橋殼起著支承汽車荷重的作用，并將載荷傳給車輪．作用在驅動車輪上的牽引力，制動力、側向力和垂向力也是經過橋殼傳到懸掛及車架或車廂上。因此橋殼既是承載件又是傳力件，同時它又是主減速器、差速器及驅動車輪傳動裝置 (如半軸 )的外殼。 在汽車行駛過程中，橋殼承受繁重的載荷，設計時必須考慮在動載荷下橋殼有足夠的強度和剛度。為了減小汽車的簧下質量以利于降低動載荷、提高汽車 的行駛平順性，在保證強度和剛度的前提下應力求減小橋殼的質量．橋殼還應結構簡單、制造方便以利于降低成本。其結構還應保證主減速器的拆裝、調整、維修和保養(yǎng)方便。在選擇橋殼的結構型式時，還應考慮汽車的類型、使用要求、制造條件、材料供應等。 橋殼的結構型式 橋殼的結構型式大致分為可分式 a）可分式橋殼 可分式橋殼的整個橋殼由一個垂直接合面分為左右兩部分，每一部分均由一個鑄件殼體和一個壓入其外端的半軸套管組成。半軸套管與殼體用鉚釘聯接。在裝配主減速器及差速器后左右兩半橋殼是通過在中央接合面處的一圈螺栓聯成一個整 體。其特點是橋殼制造工藝簡單、主減速器軸承支承剛度好。但對主減速器的裝配、調整及維修都很不方便，橋殼的強度和剛度也比較低。過去這種所謂兩段可分式橋殼見于輕型汽車，由于上述缺點現已很少采用。 b）整體式橋殼 整體式橋殼的特點是將整個橋殼制成一個整體，橋殼猶如一整體的空心粱，其強度及剛度都比較好。且橋殼與主減速器殼分作兩體，主減速器齒輪及差速器均裝在獨立的主減速殼里，構成單獨的總成，調整好以后再由橋殼中部前面裝入橋殼內，并與橋殼用螺栓固定在一起。使主減速器和差速器的拆裝、調整、維修、保養(yǎng)等都十分方便。 整體式橋 殼按其制造工藝的不同又可分為鑄造整體式、鋼板沖壓焊接式和鋼管擴YC1090 貨車驅動橋的設計 24 張成形式三種。 橋殼的受力分析及強度計算 我國通常推薦：計算時將橋殼復雜的受力狀況簡化成三種典型的計算工況（與前述半軸強度計算的三種載荷工況相同）。 當牽引力或制動力最大時，橋殼鋼板彈簧座處危險端面的彎曲應力 ? 和扭轉應力? 為： v hvhM Mσ= WW? (61) TTTτ=W (62) 式中 vM —— 地面對車輪垂直反力在橋殼板簧座處危險端面引起的垂直平面內的彎矩， h x2M =F b? ； b —— 橋殼板簧座到車輪面的距離； hM —— 牽引力或制動力 x2F （一側車輪上的）在水平平面內引起的彎矩，h x2M =F b? ； T —— 牽引或制動時，上述危險斷面所受的轉矩， T x2 rT =F r? ； vW 、 Wh —— 分別為橋殼危險斷面垂直平面和水平面彎曲的抗彎截面系數； TW —— 危險斷面的抗扭截面系數。 將數據帶入式（ 62）、（ 63）得： σ =400 N/mm2 τ =250 N/mm2 橋殼許用彎曲應力為 300500N/mm2，許用扭轉應力為 150400N/mm2。可鍛造橋殼取較小值，鋼板沖壓焊接橋殼取最大值。