【正文】 軸外花鍵大徑Dee=m(Z+1)=54mm； 外花鍵小徑Die=m()=；內(nèi)花鍵大徑基本尺寸Dei=m(Z+)=； 內(nèi)花鍵小徑基本尺寸Dii=DFemax+2CF=；花鍵的強(qiáng)度校核，其擠壓應(yīng)力為 (53)剪切應(yīng)力為 (54)式中：——載荷分配不均系數(shù)，=； Z——花鍵齒數(shù)，Z=17； T——半軸承受的最大轉(zhuǎn)矩，T =12666Nm DB——半軸花鍵（軸）外徑，54mm；dA——相配的花鍵孔內(nèi)徑，； LP———花鍵工作長(zhǎng)度，85mm； b——花鍵齒寬，b＝＝； 計(jì)算得MPa196MPa= MPa= 因此，花鍵強(qiáng)度滿足要求。 半軸的材料及熱處理 經(jīng)感應(yīng)淬火的的碳素鋼（如40鋼），其靜強(qiáng)度及疲勞強(qiáng)度和40Cr（調(diào)質(zhì)處理）的半軸差不多，并從降低成本、節(jié)約稀有金屬的角度看，選用中碳鋼（40鋼、45鋼）來(lái)制造半軸。本設(shè)計(jì)選用45鋼。過(guò)去半軸的熱處理一般都采用調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)后要求桿部的硬度為388～444HB。近年來(lái)多采用中頻、高頻等感應(yīng)淬火，選用該種方法可以使半軸的表面有一定的硬化層。硬化層本身的強(qiáng)度比較高，而且在半軸的表面形成大的殘余應(yīng)力，從而使半軸的靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度得到較大的提高。當(dāng)采用感應(yīng)淬火時(shí)，半軸桿部的表面的硬度控制在52～62HRC范圍內(nèi)，芯部硬度在30～35HRC內(nèi)；花鍵部分的表面硬度在50～55HRC之間；不淬火的地方（如凸緣）硬度定為248～277HB內(nèi)。故選用感應(yīng)淬火，半軸桿部的表面硬化層的深度為半徑的1/4～1/3左右。第6章 驅(qū)動(dòng)橋殼的設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋的橋殼是汽車(chē)的主要部件之一，非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋殼有支承汽車(chē)荷重的作用，并將這載荷傳給車(chē)輪。橋殼的結(jié)構(gòu)型式可分三種：可分式橋殼、整體式橋殼和組合式橋殼。根據(jù)組合件數(shù)，可分式橋殼又可分為二段可分式和三段可分式。二段可分式比較落后，制造和裝配等工藝性都很差，所以逐漸被淘汰；三段可分式的橋殼分為三段，每段的制造工藝較為簡(jiǎn)單，但是整個(gè)裝配起來(lái)后，其剛度和強(qiáng)度都比較差。而且在維修主減速器時(shí)，要將整個(gè)橋殼都拆下來(lái)，比較麻煩。整體式橋殼是將整個(gè)橋殼制造成為一體，整個(gè)橋殼就像一個(gè)空心梁， 它的強(qiáng)度和剛度都比較好，而且橋殼的主減速器殼分開(kāi)制造，分為兩體。這種結(jié)構(gòu)型式對(duì)差速器和主減速器的拆裝、維修和調(diào)整都很方便，更不用將整個(gè)橋殼拆下來(lái)。按制造工藝不同，整體式橋殼可分為鋼板沖壓焊接式、鋼管擴(kuò)張形成式和鑄造整體式三種。本設(shè)計(jì)選用鑄造整體式橋殼。 驅(qū)動(dòng)橋殼的強(qiáng)度校核 驅(qū)動(dòng)橋殼的危險(xiǎn)斷面通常在鋼板彈簧座內(nèi)側(cè)附近，橋殼端部的輪轂軸承座根部也應(yīng)列為危險(xiǎn)斷面進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。根據(jù)我國(guó)推薦，在計(jì)算時(shí)將橋殼復(fù)雜的受力狀況簡(jiǎn)化為三種典型工況。在進(jìn)行三種典型工況計(jì)算前，先要分析汽車(chē)在滿載靜止于水平路面時(shí)橋殼的最簡(jiǎn)單的受力情況。橋殼的許用彎曲應(yīng)力為300～500MPa，許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為150～400MPa, 鋼板沖壓焊接橋殼取大值。本驅(qū)動(dòng)橋殼為鋼板制造，故許用彎曲應(yīng)力取為450MPa，許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力取為300MPa。 靜彎曲應(yīng)力計(jì)算 圖61 橋殼的彎矩圖圖61所示為橋殼的彎矩圖，橋殼猶如一空心橫梁，兩端經(jīng)輪轂軸承支承于車(chē)輪上，在鋼板彈簧處橋殼承受簧上載荷，而沿兩側(cè)輪胎中心線，地面給輪胎以反力G2/2，橋殼則承受此力與車(chē)輪重力之差值，即。由于gw與G2/2相比較小，無(wú)數(shù)據(jù)時(shí)可忽略。因此橋殼按靜載荷計(jì)算時(shí)，在其兩鋼板彈簧座之間的彎矩為 (61)式中，B——驅(qū)動(dòng)車(chē)輪輪距，B=1800mm=； S——板簧中心距，S=1000mm=； G2——汽車(chē)滿載靜止于水平路面時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷，G2=65513N。 則 危險(xiǎn)斷面處為圓管形，D=122mm，d=100mm。則 =mm4因此，危險(xiǎn)斷面處?kù)o彎曲應(yīng)力為 MPa450MPa ，符合要求 在不平路面沖擊載荷作用下橋殼的強(qiáng)度計(jì)算 當(dāng)汽車(chē)行駛于不平路面上時(shí)，橋殼除承受在靜載荷狀態(tài)下的那部分載荷外，還承受附加的沖擊載荷，這時(shí)橋殼在動(dòng)載荷下的彎曲應(yīng)力為 (62)式中：Kd——?jiǎng)虞d荷系數(shù)，Kd=； ——橋殼在靜載荷下的彎曲應(yīng)力，=。則 =450MPa 汽車(chē)以最大牽引力行駛時(shí)橋殼強(qiáng)度計(jì)算 圖62為橋殼的彎矩圖。當(dāng)汽車(chē)以最大牽引力行駛時(shí)不考慮側(cè)向力，此時(shí)作用在左右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪上除有垂向力外，尚有切向反力Pmax為 N 圖62 橋殼的彎矩圖后驅(qū)動(dòng)橋殼在兩鋼板彈簧座之間的垂向彎矩MV為 (63)式中，m2為汽車(chē)加速行駛時(shí)的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，且m2=。則由于驅(qū)動(dòng)橋的最大切向反力使橋殼也承受水平的彎矩，對(duì)于裝用普通圓錐齒輪差速器的驅(qū)動(dòng)橋，在兩板簧座之間的橋殼所受的水平的彎矩Mh為 橋殼還承受因驅(qū)動(dòng)橋傳遞驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩而引起的反作用力矩，這時(shí)在兩板簧座間橋殼承受的轉(zhuǎn)矩為 由于橋殼在鋼板彈簧座附近的危險(xiǎn)斷面為圓管斷面,因而該斷面處的合成彎矩為 進(jìn)而，該危險(xiǎn)斷面處的合成應(yīng)力為 MPa450MPa該危險(xiǎn)斷面處的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為 300MPa符合要求。 汽車(chē)緊急制動(dòng)時(shí)橋殼的強(qiáng)度計(jì)算 圖63橋殼的彎矩圖圖63為橋殼的彎矩圖。當(dāng)汽車(chē)緊急制動(dòng)時(shí)不考慮側(cè)向力，作用在左右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪上除垂向反力外，尚有切向反力（即地面對(duì)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的制動(dòng)力）。因此，緊急制動(dòng)時(shí)橋殼在兩鋼板彈簧座之間的垂向彎矩MV和水平彎矩Mh分別為 (64) (65)式中，為汽車(chē)制動(dòng)時(shí)的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，對(duì)于驅(qū)動(dòng)橋=，取==。則 橋殼在兩鋼板彈簧座的外側(cè)部分同時(shí)還承受制動(dòng)力所引起的轉(zhuǎn)矩 于是，該危險(xiǎn)斷面處的應(yīng)力為 該危險(xiǎn)斷面處的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為 300MPa符合強(qiáng)度條件要求。 汽車(chē)受最大側(cè)向力時(shí)橋殼的強(qiáng)度計(jì)算 圖64所示為驅(qū)動(dòng)輪受力。汽車(chē)在滿載、高速急轉(zhuǎn)彎時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生一相當(dāng)大的且作用在汽車(chē)質(zhì)心處的離心力，汽車(chē)也會(huì)因?yàn)槠渌蚨惺軅?cè)向力。當(dāng)汽車(chē)所承受的側(cè)向力達(dá)到地面給輪胎的側(cè)向反作用力的最大值（即側(cè)向附著力）時(shí)，汽車(chē)處于側(cè)滑的臨界狀態(tài)，此時(shí)沒(méi)有縱向力作用。側(cè)向力一旦超過(guò)側(cè)向附著力，汽車(chē)則側(cè)滑。由于汽車(chē)產(chǎn)生純粹的側(cè)滑，因此計(jì)算時(shí)可認(rèn)為地面給輪胎的切向反作用力(如驅(qū)動(dòng)力、制動(dòng)力)為零。下面以汽車(chē)向右側(cè)滑為例進(jìn)行計(jì)算。此時(shí)，左右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的支承反力為 (66) (67)式中，hg——汽車(chē)滿載時(shí)的質(zhì)心高度，hg=974mm——輪胎與地面的側(cè)向附著系數(shù)，取=。則 因此，地面給左右驅(qū)動(dòng)輪側(cè)向反作用力為 對(duì)于全浮式半軸的驅(qū)動(dòng)橋，在橋殼兩端的半軸套管上各裝著一對(duì)輪轂軸承，它們布置在車(chē)輪垂向反作用力的作用線的兩側(cè)，通常內(nèi)軸承比外軸承離車(chē)輪中心線更近。汽車(chē)向右側(cè)滑時(shí)，左、右車(chē)輪輪轂內(nèi)外軸承的徑向支承力(如圖65示)分別為 圖64 驅(qū)動(dòng)輪受力圖圖65 側(cè)滑時(shí)左、右車(chē)輪輪轂內(nèi)外軸承的徑向支承力式中，a，b——見(jiàn)圖中所示，a+b=121mm，a=60mm，b=61mm。 N由以上各式可知，(a+b)愈大，則由側(cè)滑引起的軸承徑向力會(huì)愈小。在載貨汽車(chē)的設(shè)計(jì)中，常取(a+b)。輪轂軸承受力最大的情況是發(fā)生于汽車(chē)側(cè)滑時(shí),所以輪軸(即半軸套管)也是在汽車(chē)滿載側(cè)滑時(shí)承受最大的彎矩及應(yīng)力，半軸套管的危險(xiǎn)截面位于輪轂內(nèi)軸承的里端。如圖66所示，該處的彎矩為 (68) 圖66 汽車(chē)滿載側(cè)滑時(shí)承受最大的彎矩及應(yīng)力則該危險(xiǎn)截面為圓管形，其外徑D=76mm，內(nèi)徑為d=59mm。則 彎曲應(yīng)力為 MPa剪切應(yīng)力為 MPa合成應(yīng)力為 MPa查資料可知，半軸套管的許用應(yīng)力為490MPa。顯然，半軸套管滿足強(qiáng)度要求。參考文獻(xiàn)[1] 陳家瑞. 汽車(chē)構(gòu)造(上冊(cè)) . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000. 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