【正文】 汽車傳動(dòng)系的末端，它的作用是將轉(zhuǎn)矩經(jīng)過(guò)差速器的半軸齒輪傳給驅(qū)動(dòng)車輪。在一般的非斷開式驅(qū)動(dòng)橋中，驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置就是半軸，此時(shí)的半軸將差速器的半軸齒輪與輪轂連接起來(lái)。在裝有輪邊減速器的驅(qū)動(dòng)橋中，半軸把半軸齒輪和輪邊減速器的主動(dòng)齒輪連接起來(lái)。由此可以見(jiàn)，半軸起著重要的作用，所以，以下僅介紹半軸的設(shè)計(jì) 半軸的結(jié)構(gòu)型式在非斷開式驅(qū)動(dòng)橋中，車輪的傳動(dòng)裝置主要部件就是半軸。根據(jù)車輪端的支撐方式不同，半軸型式可分為半浮式、3/4浮式和全浮式三種形式。半浮式半軸，其安裝結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是軸承需要裝在半軸套管的內(nèi)孔中，并且直接支承著半軸的外端，這就決定半軸要承受路面對(duì)車輪的反力所引起的全部力和力矩，所以半浮式半軸一般只用在輕型轎車和貨車以及客車上。 3/4浮式半軸，其安裝結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是半軸的外端只有一個(gè)軸承，該軸承裝在半軸套管的外端部，并且直接支承著車輪的輪轂，該型式的半軸除了承受轉(zhuǎn)矩之外，另外還要承受車輪側(cè)向力產(chǎn)生的彎矩，所以這種半軸一般用在轎車上。全浮式半軸，其安裝結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是半軸的凸緣使用螺栓與輪轂相連接，同時(shí)輪轂又通過(guò)兩個(gè)圓錐滾子軸承支承在半軸套管上。理論上講，此時(shí)半軸不承受由路面反力引起徑向力和軸向力的作用，而僅承受轉(zhuǎn)矩的作用。但是驅(qū)動(dòng)橋殼的變形、輪轂和差速器的半軸齒輪不同心，半軸的法向平面相對(duì)于其軸線不垂直等原因都能夠引起半軸的彎曲變形，這一種類彎曲變形彎曲應(yīng)力一般為570N/m2。所以全浮式半軸廣泛用在貨車上。本次設(shè)計(jì)為中型貨車，經(jīng)過(guò)比較各式各樣的半軸特點(diǎn)之后，本次設(shè)計(jì)選擇全浮式半軸。 半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 半軸的尺寸設(shè)計(jì)及校核全浮式半軸除了能傳遞轉(zhuǎn)矩之外，其它的力和力矩均要橋殼承受。（1） 半軸轉(zhuǎn)矩 =(Nm) （）式中： ——汽車總重落在一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋上造成的靜負(fù)荷；=40000N； ——負(fù)荷的轉(zhuǎn)移系數(shù)；=； ——車輪的滾動(dòng)半徑； ——附著系數(shù)，.（2） 全浮式半軸桿部直徑可以按下式得出 d=K(mm) （）式中： d——半軸得直徑； ——半軸得計(jì)算轉(zhuǎn)矩； K——直徑系數(shù)；。 半軸花鍵的選擇和強(qiáng)度計(jì)算半軸花鍵受到的剪切應(yīng)力為 (Mpa) （） 半軸花鍵受到的擠壓應(yīng)力為 (Mpa) （） 式中: ——半軸承受的最大轉(zhuǎn)矩，= Nm；z——花鍵的齒數(shù)；z=18；L——花鍵工作長(zhǎng)度，取45mm；——花鍵齒寬，b=m=；——載荷分布的不均勻系數(shù)。——半軸花鍵(軸)外徑，=；——相配的花鍵孔內(nèi)徑，=；在傳遞最大轉(zhuǎn)矩的時(shí)候，；擠壓應(yīng)力不應(yīng)該超過(guò)196Mpa。由以上的計(jì)算可以得到都符合要求。 半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料與熱處理[1]為了使半軸的花鍵內(nèi)徑不小于桿部直徑，常常把加工花鍵的端部做得粗一些，并適當(dāng)?shù)販p小一些花鍵槽的深度，因此花鍵齒數(shù)也就需要相應(yīng)地增加，通常取10齒(轎車半軸)至18齒(載貨汽車半軸)之間的齒數(shù)。半軸的破壞形式大多為扭轉(zhuǎn)疲勞性破壞，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該盡量增大各過(guò)渡部分的圓角半徑以求減小應(yīng)力集中。重型車半軸的桿部較粗，外端突緣也很大，當(dāng)無(wú)較大鍛造設(shè)備時(shí)可以采用兩端均為花鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu)形式，且取相同花鍵參數(shù)以求簡(jiǎn)化工藝。在現(xiàn)代汽車半軸上，漸開線花鍵用得較為廣泛，但也有采用矩形或梯形花鍵的半軸。半軸大多采用含鉻的中碳合金鋼制造，如40Cr，40CrMnMo，40CrMnSi，40CrMoA，35CrMnSi，35CrMnTi等。40MnB是我國(guó)近期研制出的新鋼種，作為半軸材料效果很好。半軸的熱處理過(guò)去大都采用調(diào)質(zhì)處理的方法，調(diào)質(zhì)后要求桿部硬度為HB388—444(突緣部分可降至HB248)。近年來(lái)高頻、中頻感應(yīng)淬火的使用日益增多。這種處理方法能夠使半軸表面淬硬達(dá)到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)的硬度大約可在HB248～277范圍內(nèi)。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(guò)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。由于這些先進(jìn)工藝的采用，不用合金鋼而采用中碳(40號(hào)、45號(hào))鋼的半軸也日益增多。6 驅(qū)動(dòng)橋殼的設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋殼的主要用來(lái)支撐汽車質(zhì)量，并承受由車輪傳來(lái)的路面產(chǎn)生的反力和反力矩，并經(jīng)過(guò)懸架傳給車架（或車身）；同時(shí)它又是主減速器、差速器、半軸的裝配基體。驅(qū)動(dòng)橋殼應(yīng)滿足如下設(shè)計(jì)要求：(1) 具有足夠的強(qiáng)度和剛度，保證主減速器齒輪嚙合正常同時(shí)又不使半軸產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力；(2) 能夠保證足夠的離地間隙；(3) 保證結(jié)構(gòu)工藝性好，成本低；(4) 能夠保護(hù)裝于其上的傳動(dòng)部件并且防止泥水浸入；(5) 使拆裝，調(diào)整，維修方便。(6) 在保證強(qiáng)度和剛度的前提下，盡可能的減小質(zhì)量以提高汽車行駛平順性； 驅(qū)動(dòng)橋殼結(jié)構(gòu)型式驅(qū)動(dòng)橋殼大致可以分為整體式、可分式和組合式三種形式。 整體式橋殼整體式橋殼()，其特點(diǎn)是整個(gè)橋殼是一根空心梁，橋殼和主減速器殼分為兩體。它具有強(qiáng)度和剛度都較大，主減速器拆裝、調(diào)整比較方便等優(yōu)點(diǎn)。 整體式橋殼 按照其制造工藝不同，整體式橋殼又可分為鑄造式()、鋼板沖壓焊接式()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)量也較大大，而且制造工藝復(fù)雜，一般應(yīng)用于中、重型貨車上。鋼板沖壓焊接式和擴(kuò)張成形式橋殼質(zhì)量小，材料的利用率高，制造的成本較低，所以適于大量生產(chǎn)，因而現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于轎車和中、小型貨車及一部分重型貨車上。 可分式橋殼可分式橋殼()，由一個(gè)垂直接合面分為左右兩個(gè)部分，這兩部分通過(guò)螺栓聯(lián)接成一體。每一分部分均由一個(gè)鑄造殼體和一個(gè)壓入其外端的半軸套管組成，軸管與殼體通過(guò)鉚釘連接。 可分式橋殼這種橋殼的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造的工藝性較好，主減速器支承剛度較好。但拆裝、調(diào)整、維修方面很不方便，橋殼的強(qiáng)度和剛度也受到結(jié)構(gòu)的限制，過(guò)去曾用在輕型汽車上，但是現(xiàn)已較少使用。 組合式橋殼組合式橋殼()，主減速器殼與部分橋殼鑄為一體，然后用無(wú)縫鋼管分別壓入殼體兩端，兩者間通過(guò)塞焊或銷釘固定。它的優(yōu)點(diǎn)是：從動(dòng)齒輪軸承的支承剛度好，主減速器的裝配、調(diào)整比較方便，然而加工時(shí)要求有較高的加工精度，經(jīng)常用于轎車、輕型貨車中。 組合式橋殼考慮到本次設(shè)計(jì)的是輕型載重汽車，所以驅(qū)動(dòng)橋殼的結(jié)構(gòu)形式采用鑄造整體式橋殼。 橋殼的受力分析與強(qiáng)度計(jì)算選定了橋殼的結(jié)構(gòu)型式以后，對(duì)其進(jìn)行受力分析，選擇其斷面尺寸，進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。對(duì)于具有全浮式半軸的驅(qū)動(dòng)橋，強(qiáng)度計(jì)算的載荷工況與半軸強(qiáng)度計(jì)算的載荷工況是一樣的。，橋殼危險(xiǎn)斷面一般在鋼板彈簧座內(nèi)側(cè)的附近，輪轂軸承座根部也應(yīng)該列為危險(xiǎn)斷面進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。 驅(qū)動(dòng)橋殼的受力簡(jiǎn)圖 （1）牽引力或制動(dòng)力達(dá)到最大時(shí)地面對(duì)車輪造成的垂直反力在危險(xiǎn)斷面引起的垂直平面內(nèi)的彎矩計(jì)算如下： ( Nm) （）式中： ——汽車獲得最大加速度時(shí)的后軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)：=；b——為輪胎中心平面到板簧座之間橫向距離，后懸架的板簧托板中心距：1160mm，后輪距：1740mm，因而b＝290mm；——后驅(qū)動(dòng)橋在滿載狀態(tài)下承受的靜載荷：=40000N； 橋殼彈簧座附近的斷面形狀及Wv、Wh、WT橋殼鋼板彈簧座處的危險(xiǎn)斷面的彎曲應(yīng)力δ和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力τ分別如下: ()式中：Wv、Wh、WT——分別為危險(xiǎn)斷面的垂直平面和水平面彎曲的抗彎截面系數(shù)，抗扭截面系數(shù)，B=H=,h＝b＝，mm，Wv=Wh=，WT=；——一側(cè)車輪上的牽引力或制動(dòng)力Fx2在水平面引起的彎矩，=Fx2b=7563 N；Fx2=G2=36000 N；TT——為牽引或制動(dòng)時(shí)，上述危險(xiǎn)斷面所受轉(zhuǎn)矩，TT=Fx2Rr=16902 N；通過(guò)以上的計(jì)算得出，校驗(yàn)合格。（2）當(dāng)汽車通過(guò)不平路面的狀況下危險(xiǎn)斷面的彎曲應(yīng)力為： （）式中的K為液力變矩系數(shù)，此時(shí)取1。（3）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,分別為： （）其中Fz2i =Fz2o =G2/2=20000(N)。 橋殼的許用彎曲應(yīng)力的范圍為300～500MPa，許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的范圍為150～400MPa?？慑戣T鐵橋殼都要取較小值，經(jīng)過(guò)以上的計(jì)算符合要求。 橋殼的材料關(guān)于橋殼的材料選擇，鑄造整體式、可分式、及組合式橋殼的鑄件大多采用可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、鑄鋼等材料；對(duì)于鋼板沖壓焊接整體式的橋殼，大多采用16Mn、09SiV、340等中碳鋼板。7 結(jié) 論本次畢業(yè)所設(shè)計(jì)的八噸載重汽車驅(qū)動(dòng)橋差速器，采用非斷開式驅(qū)動(dòng)橋，設(shè)計(jì)得出的驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠并且造價(jià)低廉，因而就能夠大大降低整車生產(chǎn)的總成本。在確定了主要參數(shù)的情況下，設(shè)計(jì)并選用驅(qū)動(dòng)橋的各個(gè)部件，得出最優(yōu)的方案。設(shè)計(jì)得出的出的驅(qū)動(dòng)橋基本符合國(guó)家各項(xiàng)貨車的標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠并且成本降低，適合我國(guó)路面的行駛狀況和基本的國(guó)情，因而可以被廣泛地用在我國(guó)的各種載重汽車上。設(shè)計(jì)中介紹了后橋驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式以及工作原理，并且分析了主要部件的功能，計(jì)算主減速器、差速器以及半軸的結(jié)構(gòu)尺寸，并進(jìn)行了強(qiáng)度校核，繪制出有關(guān)的零件圖和裝配圖。設(shè)計(jì)得出的驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)合理，符合實(shí)際應(yīng)用，不但具有很好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，而且驅(qū)動(dòng)橋總成及零部件的設(shè)計(jì)也能夠盡量的滿足零件的標(biāo)準(zhǔn)化、部件的通用化和產(chǎn)品的系列化及汽車設(shè)計(jì)的基本要求。參 考 文 獻(xiàn)[1] [M]. 北京: 清華大學(xué)出版社, :5350[2] [M]. 北京: 清華大學(xué)出版社, :275404[3] [M], 第4版. 北京: 人民交通出版社, :141172[4] 清華大學(xué)汽車工程系本書編寫組. 汽車構(gòu)造[M]. 北京: 人民郵電出版社, :224283 [5] [M]. 北京: 清華大學(xué)出版社, :264277[6] [M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, :366387[7] [M]. 合肥: 合肥工業(yè)大學(xué)出版社, :107123[8] [M]. 北京: 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