【正文】 4) 式中 ——差速器一個行星輪傳遞給一個半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩，其計算式； ——差速器的行星齒輪數(shù)； ——半軸齒輪齒數(shù)； 、——見式（211）下的說明； ——計算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)，由圖31可查得=節(jié)錐距= 得 b=(～)== mm圖32 彎曲計算用綜合系數(shù)根據(jù)上式== MPa〈980 MPa== MPa〈210 MPa所以，差速器齒輪滿足彎曲強度要求。此節(jié)內(nèi)容圖表參考了《汽車車橋設(shè)計》[5]中差速器設(shè)計一節(jié)。第五章 驅(qū)動半軸的設(shè)計 驅(qū)動車輪的傳動裝置位于汽車傳動系的末端，其功用是將轉(zhuǎn)矩由差速器的半軸齒輪傳給驅(qū)動車輪。在一般的非斷開式驅(qū)動橋上，驅(qū)動車輪的傳動裝置就是半軸，普通非斷開式驅(qū)動橋的半軸，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，在此由于是轎車，采用半浮式結(jié)構(gòu)能滿足要求。 半浮式半軸計算載荷的確定本設(shè)計半軸只校核扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，其計算轉(zhuǎn)矩可有求得，其中，的計算，可根據(jù)以下方法計算，并取兩者中的較小值。若按最大附著力計算，即 （41）式中 ——； ——汽車加速或減速時的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，～。根據(jù)上式= N 若按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩計算，即 （42）式中 ——差速器的轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)，； ——發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，Nm； ——汽車傳動效率，； ——傳動系最低擋傳動比； ——輪胎的滾動半徑，m。上參數(shù)見式（21）（22）下的說明。根據(jù)上式= N ==m 半浮式半軸的桿部直徑的初選～，半軸扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力可取[]=490～588M =[] （43）～，根據(jù)強度要求在此取30mm。 半軸花鍵的強度計算在計算半軸在承受最大轉(zhuǎn)矩時，還應(yīng)校核其花鍵的剪切應(yīng)力和擠壓應(yīng)力。半軸花鍵的剪切應(yīng)力為 MPa (44)半軸花鍵的擠壓應(yīng)力為 MPa （45）半軸的最大扭轉(zhuǎn)角為 （46）式中 ——半軸承受的最大轉(zhuǎn)矩，Nm ，m；——半軸花鍵的外徑，mm，在此取30mm； ——相配花鍵孔內(nèi)徑，mm，在此取25mm； ——花鍵齒數(shù)；在此取14； ——花鍵工作長度，mm，在此取35mm； ——花鍵齒寬，mm，； ——載荷分布的不均勻系數(shù)，； ——半軸長度，； G——材料的剪切彈性模量， MPa； J——半軸橫截面的極慣性矩，mm；根據(jù)上式可計算得== MPa == MPa =176。根據(jù)要求，當(dāng)傳遞的轉(zhuǎn)矩最大時，半軸花鍵的切應(yīng)力[] MPa，擠壓應(yīng)力[]不應(yīng)超過196 MPa，最大轉(zhuǎn)角不應(yīng)大于8176。/m，以上計算均滿足要求。表41 材料彈性模量、切變模量及泊松比名稱彈性模量E切變模量G泊松比181。GPa106kgf/cm2GPa105kgf/cm2灰鑄鐵118～126～球墨鑄鐵173碳鋼、合金鋼206鑄鋼202 半軸材料選擇，與熱處理半軸多采用含鉻的中碳合金鋼制造，40MnB是我國研制出的新鋼種，作為半軸材料效果很好。采用高頻、中頻感應(yīng)淬火，使半軸表面淬硬達HRC52 ～63 ，硬化層深約為其半徑的1/3，心部硬度可達HRC30 ～35 ，不淬火區(qū)硬度定在HB248 ～277范圍內(nèi)。第六章 驅(qū)動橋殼的設(shè)計驅(qū)動橋殼的主要功用是支承汽車質(zhì)量，并承受有車輪傳來的路面反力和反力矩，并經(jīng)懸架傳給車身，它同時又是主減速器，差速器和半軸的裝配體。驅(qū)動橋殼應(yīng)滿足如下設(shè)計要求：① 應(yīng)具有足夠的剛度和強度，以確保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 在保證剛度和強度的情況下，盡量減小質(zhì)量以提高汽車行駛的平順性；③ 保證足夠的離地間隙；④ 結(jié)構(gòu)工藝性好，成本低；⑤ 保護裝于其中的傳動系統(tǒng)部件并且防止泥水浸入；⑥ 拆裝，調(diào)整，維修方便。 橋殼的結(jié)構(gòu)形式橋殼有可分式橋殼與整體式橋殼兩種，可分式橋殼制造工藝簡單、主減速器軸承支撐剛度好但裝配、調(diào)整及維修都很不方便，現(xiàn)已很少采用。整體式橋殼拆裝、調(diào)整、維修、保養(yǎng)等都十分方便。整體是橋殼有，鑄造整體是橋殼，鋼板沖壓焊接整體橋殼，鋼管擴張成形整體式橋殼。鋼板沖壓焊接整體式橋殼除了具有制造工藝簡單材料利用率高、廢品率低、生產(chǎn)率高及成本低等優(yōu)點外，還有足夠的強度和剛度，工作可靠。選用鋼板沖壓焊接整體式橋殼。 橋殼的受力分析與強度計算計算時將橋殼復(fù)雜的受力狀況簡化成三種典型的計算工況，即當(dāng)汽車滿載并行駛與不平路面（車輪承受最大的鉛錘力）時，受沖擊載荷時；當(dāng)汽車滿載并以最大牽引力（車輪承受最大切應(yīng)力）行駛和緊急制動時；以及當(dāng)汽車滿載側(cè)滑（車輪承受最大側(cè)向力）時。只要在這三種載荷計算工況下橋殼的強度特征得到保證，就認(rèn)為該橋殼在汽車各種行駛條件下是可靠的。 橋殼的靜彎曲應(yīng)力計算橋殼猶如一空心橫梁，半浮式驅(qū)動橋半軸支承于車輪上，在鋼板彈簧座處橋殼承受汽車的簧上載荷 。 橋殼按靜載荷計算時，在其兩鋼板彈簧座之間的彎矩為 Nm (51) 式中 ——汽車滿載時停于水平路面時驅(qū)動橋作用于地面的載荷，在此15600*； ——車輪（包括制動器、輪轂等）重力，根據(jù)輪胎型號查得同型號韓泰輪胎重量，取83N； ——驅(qū)動車輪輪距，； ——驅(qū)動橋殼上兩鋼板彈簧座中心間的距離，察同類車型。橋殼的危險斷面通常在鋼板彈簧座附近。 =m而靜彎曲應(yīng)力則為 MPa （52）式中 ——見（51）； ——危險斷面處（鋼板彈簧座附近）橋殼的垂向彎曲截面系數(shù)，具體見下：關(guān)于橋殼在板簧座附近的危險斷面的形狀，主要由橋殼的制造工藝和結(jié)構(gòu)形式來確定，在此采用圓形管狀。取內(nèi)徑d=33mm和外徑D=43mm垂向及水平彎曲截面系數(shù): == mm扭轉(zhuǎn)截面系數(shù): = mm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)》[8]。根據(jù)上式橋殼的靜彎曲應(yīng)力= 在不平路面沖擊載荷作用下的橋殼強度計算當(dāng)汽車高速行駛于不平路面上時，橋殼不但承受靜止?fàn)顟B(tài)下那部分載荷外而且承受附加的沖擊載荷。在這兩種載荷總的作用下，橋殼所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力為 MPa （53）式中 ——動載荷系數(shù)，； ——橋殼在靜載荷下的彎曲應(yīng)力，MPa。根據(jù)上式 MPa 汽車以最大牽引力行駛時的橋殼強度計算作用在左右驅(qū)動車輪的轉(zhuǎn)矩所引起的地面對驅(qū)動車輪的最大切向反作用力共為 N （54）根據(jù)上式可計算得=此時后驅(qū)動橋橋殼在左、右板簧座之間的垂向彎矩為 Nm (55)式中 ——汽車加速行駛時的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，～，；，，——見式（51）下的說明。根據(jù)上式== Nm由于驅(qū)動車輪所承受的地面對其作用的最大切向反作用力，使驅(qū)動橋殼同時也承受著水平方向的彎矩，對于裝有普通圓錐齒輪差速器的驅(qū)動橋，由于其左、右驅(qū)動車輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩相等，故有 Nm （56）所以根據(jù)上式=m橋殼還承受因驅(qū)動橋傳遞驅(qū)動轉(zhuǎn)矩而產(chǎn)生的反作用力矩，這時在兩板簧座之間橋殼承受的轉(zhuǎn)矩為 = Nm (57) 式中 ——發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，在此為155Nm； ——傳動系的最低傳動比； ——傳動系的傳動效率。根據(jù)上式可計算得= Nm所以在板簧座附近的危險斷面處的彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力分別為 MPa (58) MPa (59)式中 ——分別為橋殼在兩鋼板彈簧座之間的垂向彎矩和水平彎矩，見式（55），和式（56）；——分別為橋殼在危險斷面處的垂向彎曲截面系數(shù)，水平彎曲截面系數(shù)和扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)，由于橋殼是圓管形截面相同。根據(jù)上式可以計算得= MPa = MPa由于橋殼的許用彎曲應(yīng)力[]為300～500 MPa，許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力[]為150～400MPa，所以該設(shè)計的橋殼滿足這種條件下的強度要求。 汽車緊急制動時的橋殼強度計算由于設(shè)計時一些參數(shù)是未知的，所以后驅(qū)動橋計算用的汽車緊急制動時的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)不可計算，對轎車后驅(qū)動橋取極限1?？汕蟮镁o急制動時橋殼在兩鋼板彈簧座之間的垂向彎矩及水平方向的彎矩分別為 （510） = （511）式中 ，，——見式（51）下的說明； ——汽車制動時的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，計算后驅(qū)動橋時1； ——驅(qū)動車輪與路面的附著系數(shù)，～。 m == Nm 橋殼在兩鋼板彈簧座的外側(cè)部分處同時還承受制動力所引起的轉(zhuǎn)矩，對于后驅(qū)動橋： N﹒m （512）根據(jù)上式 = Nm所以可根據(jù)式（58），（59）計算出在板簧座附近危險斷面的彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力分別為 = MPa =92 MPa由于橋殼的許用彎曲應(yīng)力[]為300～500 MPa，許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力[]為150～400 MPa，所以該設(shè)計的橋殼滿足這種條件下的強度要求。結(jié)論設(shè)計根據(jù)傳統(tǒng)驅(qū)動橋設(shè)計方法，并結(jié)合現(xiàn)代設(shè)計方法，確定了驅(qū)動橋的總體設(shè)計方案，先后進行主減速器 ，差速器，半軸以及驅(qū)動橋殼的結(jié)構(gòu)選型，參數(shù)的設(shè)計計算和強度校核，在設(shè)計時就要考慮到零件的裝配問題，并運用AutoCAD軟件繪制出幾個主要的零部件圖和一張驅(qū)動橋裝配圖，標(biāo)準(zhǔn)件都要查閱設(shè)計書籍來選型。但由于某些數(shù)據(jù)不知道，也很難查到相關(guān)資料，在沒條件的情況下創(chuàng)造條件解決問題，采用取極限的方法是驅(qū)動橋滿足在極限條件下的強度要求，因而驅(qū)動橋可能會比較重，而達不到輕量化的要求。通過與導(dǎo)師溝通，本設(shè)計只是初步設(shè)計，設(shè)計出一款能正常工作的驅(qū)動橋，而要提高驅(qū)動橋質(zhì)量，減輕重量，就要對它進行優(yōu)化設(shè)計，本設(shè)計不涉及?，F(xiàn)今的社會，人們越來越追求動力性，操縱穩(wěn)定性，使得運動型轎車擁有了廣闊市場，運動型轎車驅(qū)動橋的需求相應(yīng)的也增大了。參考文獻[1] [N].三泰都市報,201287[2] [J/OL].,2002.[3] 趙一平. 汽車典型鍛件生產(chǎn)[M]. 北京：國防工業(yè)出版社,[4] [M].北京：機械工業(yè)出版社，2010.[5] [M] .北京：清華大學(xué)出版社，2004.[6] （第3，4卷）[M].北京：機械工業(yè)出版社，1991.[7] 王豐元 [M].北京：中國電力出版社，2009.[8] [M].北京：清華大學(xué)出版社2001.[9] [M].北京：國防工業(yè)出版社，2002.[10] [M].武漢：[11] 吉林大學(xué) (第四版) [M].北京:機械工業(yè)出版社，2004[12] 濮良貴 紀(jì)名剛. 機械設(shè)計第八版[M].北京：高等教育出版社 2006.[13] 廖念釗 .互換性與技術(shù)測量（第四版）[M].北京：中國計量出版社，2000.[14] [M].江西：江西科學(xué)技術(shù)出版社2002.[15] 張維 [M].北京：清華大學(xué)出版社 1991.[16] 王曉峰. 汽車底盤設(shè)計[M]. 北京：清華大學(xué)出版社,2010.[17] 劉小群 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