【導(dǎo)讀】承載車身之間的鉛垂力、縱向力，橫向力及其力矩。其質(zhì)量，性能的好壞直。接影響整車的安全性，經(jīng)濟(jì)性、舒適性、可靠性。成、橋殼及半軸的結(jié)構(gòu)型式；并對制動器以及主要零部件進(jìn)行了強(qiáng)度校核，級驅(qū)動橋產(chǎn)品，確保設(shè)計的重型卡車驅(qū)動橋經(jīng)濟(jì)、實用、安全、可靠。為了提高汽車行駛平順性和通過性，現(xiàn)在汽車的驅(qū)動橋也在不斷的改進(jìn)。隨著時代的發(fā)展和科技的進(jìn)步，驅(qū)動橋?qū)玫竭M(jìn)一步的發(fā)。展望將來需開發(fā)汽車驅(qū)動橋智能化設(shè)計軟件，設(shè)計新驅(qū)動橋只需輸入相關(guān)參數(shù)，系統(tǒng)將自動生成三維圖和二維圖，以達(dá)到效率高、強(qiáng)度低、匹配佳的最優(yōu)方案。驅(qū)動橋是汽車傳動系統(tǒng)中主要總成之一。

　　

【正文】 端與輪轂相聯(lián)，而輪轂又由一對軸承支承于橋殼的半軸套管上。多采用 一對圓錐滾子軸承支承輪轂，且兩軸承的圓錐滾子小端應(yīng)相向安裝并有一定的預(yù)緊，調(diào)好后由鎖緊螺母予以鎖緊，很少采用球軸承的結(jié)構(gòu)方案。 由于車輪所承受的垂向力、縱向力和側(cè)向力以及由它們引起的彎矩都經(jīng)過輪轂、輪轂軸承傳給橋殼，故全浮式半軸在理論上只承受轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩。但在實際工作中由于加工和裝配精度的影響及橋殼與軸承支承剛度的不足等原因，仍可能使全浮式半軸在實際使用條件下承受一定的彎矩，彎曲應(yīng)力約為 5～ 70MPa。具有全浮式半軸的驅(qū)動橋的外端結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，需采用形狀復(fù)雜且質(zhì)量及尺寸都較大的輪轂，制造成本較高，故轎車及 其他小型汽車不采用這種結(jié)構(gòu)。但由于其工作可靠，故廣泛用于輕型以上的各類汽車上。 由以上分析可知該選用全浮式半軸。 半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和 校核 、材料選擇 半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計與校核 在設(shè)計時，全浮式半軸桿部直徑的初步選取可按下式進(jìn)行： 合肥工業(yè)大學(xué) 31 33 3 )~(][1 9 10 TTd ????? ? 51 式中 d—— 半軸桿部直徑， mm； T—— 半軸的計算轉(zhuǎn)矩， N?m； [? ]—— 半軸扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力， MPa。 全浮式半軸計 算載荷按車輪附著力矩計算： 239。 0. 6 13 00 9. 8 0. 56 0. 7 27 46 7. 4422rmGTr ? ? ? ? ?? ? ? N?m 取 3 32 . 0 5 2 . 0 5 2 7 4 6 7 . 4 4 6 2 . 1 5d T m m? ? ? ? ? 則 d =62mm 半軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力由下式計算： 33 1016 ???? dT?? 52 式中 ? —— 半軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力， MPa； T— 一半軸的計算轉(zhuǎn)矩， N?m； d— — 半軸桿部直徑， mm 則 3316 2746 10 533. 62? ?? ? ?? MPa 在保證安全系數(shù)在 ~ 范圍時，半軸扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力可取為 []? ＝ 490～ 588MPa，所以設(shè)計滿足要求。 半軸的材料選擇 半軸多采用含鉻的中碳合金鋼制造，如 40Cr， 40CrMnMo， 40CrMnSi， 40CrMoA，35CrMnSi， 35CrMnTi 等。半軸的熱處理近年來采用高頻、中頻感應(yīng)淬火的方法較多。本次 設(shè)計采用 45 號鋼，熱處理方法為高頻淬火，表面硬度為 56~60HRC。 合肥工業(yè)大學(xué) 32 6 驅(qū)動橋殼設(shè)計 驅(qū)動橋橋殼是汽車上的主要零件之一，非斷開式驅(qū)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(qū)動車輪上的牽引力，制動力、側(cè)向力和垂向力也是經(jīng)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(qū)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(shè)計時必須考慮在動載荷下橋殼有足夠的強(qiáng)度和剛度。為了減小汽車的簧下質(zhì)量以利于降低動載荷、提高汽 車的行駛平順性，在保證強(qiáng)度和剛度的前提下應(yīng)力求減小橋殼的質(zhì)量．橋殼還應(yīng)結(jié)構(gòu)簡單、制造方便以利于降低成本。其結(jié)構(gòu)還應(yīng)保證主減速器的拆裝、調(diào)整、維修和保養(yǎng)方便。在選擇橋殼的結(jié)構(gòu)型式時，還應(yīng)考慮汽車的類型、使用要求、制造條件、材料供應(yīng)等。 橋殼的結(jié)構(gòu)型式選擇 橋殼的結(jié)構(gòu)型式大致分為可分式 （ 1）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(lián)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(lián) 成一個整體。其特點(diǎn)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(diào)整及維修都很不方便，橋殼的強(qiáng)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(diǎn)現(xiàn)已很少采用。 （ 2）整體式橋殼 整體式橋殼的特點(diǎn)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(qiáng)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(dú)立的主減速殼里，構(gòu)成單獨(dú)的總成，調(diào)整好以后再由橋殼中部前面裝入橋殼內(nèi)，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(diào)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 合肥工業(yè)大學(xué) 33 圖 61 橋殼 管擴(kuò)張成形式三種。 重卡對橋殼的強(qiáng)度和剛度要求比較高，所以選擇鋼板沖壓焊接整體式橋殼。 結(jié)構(gòu)形式如圖 61 所示。 橋殼的受力分析及強(qiáng)度計算 1 當(dāng)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(yīng)力 ? 和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 ? 為： hhvv WMWM ??? 61 TTWT?? 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(nèi)的彎矩， 2239。2v m G bM ? 63 b —— 橋殼板簧座到車輪面的距離； hM —— 牽引力或制動力 2xF （一側(cè)車輪上的）在水平平面內(nèi)引起的彎矩，bFM xh ?? 2 64； T —— 牽引或制動時，上述危險斷面所受的轉(zhuǎn)矩， rxT rFT ?? 2 ； 合肥工業(yè)大學(xué) 34 vW 、 hW —— 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(shù)； TW —— 危險斷面的抗扭截面系數(shù)。 此設(shè)計中 vW = 3mm ， hW = 3mm ， TW =420210 3mm 另 2239。 1 .1 1 3 0 0 0 9 .8 4 5 1 31601570v m G bM Nm m? ? ?? ? ? 222 39。 1 .1 1 3 0 0 0 9 .8 0 .7 49049x mGFN? ? ? ?? ? ? 2 4 9 0 4 9 4 5 1 2 2 1 2 1 0 9 9hxM F b N m m? ? ? ? ? 2 4 9 0 4 9 5 6 0 2 7 4 6 7 4 4 0T x rT F r N m m? ? ? ? ? 所以 31601570 22121099 22 5626 84 16 .66 7 20 36 44 .04vhMMWW? ? ? ? ? ? N/mm2 27467440 6 5 .3 9420210TTTW? ? ? ? N/mm2 2．當(dāng)側(cè)向力最大時，橋殼內(nèi)、外板簧座處斷面的彎曲應(yīng)力 i? 、 o? 為： vrizizi W rFbF ????? 122 ?? 66 vrozozo W rFbF ????? 122 ?? 67 21222(1 )2zi G hgF B ? ??? 68 212122(1 )2zo G hgF B ? ?? 69 式中 B2—— 驅(qū)動車輪的輪距， mm； hg—— 汽車質(zhì)心高度， mm； 1? —— 輪胎與路面的側(cè)向附著系數(shù)，取 。 計算得， 20zF =, 2ziF? 所以 3 3 9 1 3 .7 1 4 9 1 0 1 1 1 2 7 .7 32 6 8 4 1 6 .6 6 7i? ??? N/mm2 合肥工業(yè)大學(xué) 35 16 13 13 .7 14 9 15 5 65 .5 126 84 16 .6 67o? ??? N/mm2 3 當(dāng)汽車通過不平路面，彎 曲應(yīng)力為： vWbkG ? ??? 22? 610 計算得 13 00 0 9. 8 2. 0 45 1 2142 26 84 16 .6 67? ? ? ???? N/mm2 橋殼許用彎曲應(yīng)力為 300 ~500N/mm2，許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為 150~400N/mm2?？慑懺鞓驓と≥^小值，鋼板沖壓焊接橋殼取最大值。故所設(shè)計橋殼能滿足強(qiáng)度要求。 合肥工業(yè)大學(xué) 36 7 制動器的校核計算 制動系的功用是使汽車以適當(dāng)?shù)臏p速度降速行駛直至停車；在下坡 行駛時，使汽車可靠地停在原地或坡道上。 制動系至少應(yīng)有兩套獨(dú)立的制動裝置，即行車制動裝置和助車裝置。前者用來保證前兩項功能，后者則用來保證第三功能。 除次之外，有些汽車還設(shè)有應(yīng)急制動，輔助制動和自動制動裝置。 任何一套制動裝置都由制動器和制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)兩部分組成。 實際制動系是應(yīng)滿足如下主要要求： 1） 具有足夠的制動效能。行車制動能力是用一定制動初速度下的制動減速度和制動距離兩項指標(biāo)來評定的；爬坡能力是汽車良好路面上能可靠地停駐的最大坡度來評定的。 2） 工作可靠。行車制動裝置至少有兩套獨(dú)立的驅(qū)動的的管路，當(dāng)其中一套管 路失效是，另一套的管理應(yīng)保證汽車制動能力不低于沒有失效時規(guī)定的 30%.行車和駐車制動裝置可以有共同的制動器，而驅(qū)動機(jī)構(gòu)應(yīng)各自獨(dú)立。行車制動裝置都用腳操縱，其他制動裝置多為手操縱。 3） 在任何速度下制動時，汽車都不應(yīng)喪失操縱和方向穩(wěn)定性。 4） 防止水和污泥進(jìn)入制動器工作表面。 5） 制動能力的熱穩(wěn)定性應(yīng)良好。 6） 操縱輕便，并具有良好的隨動性。 7） 制動時，制動系產(chǎn)生的噪聲盡可能小，同時力求減少散發(fā)出對人體有害的石棉纖維等物質(zhì)，以減少公害。 8） 作用滯后性應(yīng)盡可能好。作用滯后性是指制動反應(yīng)時間，以制動踏板開始動作至達(dá)到給定的制動效能所 需要的時間來評定。氣制動汽車的反應(yīng)時間較長，要求不得超過 ；對于汽車列車，不得超過 。 9） 摩擦襯片應(yīng)有足夠的使用壽命。 10） 摩擦副磨損后，應(yīng)有能消除因磨損而產(chǎn)生間隙的機(jī)構(gòu)，且調(diào)整間隙工作容易，最好設(shè)置自動調(diào)整間隙機(jī)構(gòu)。 11） 當(dāng)制動驅(qū)動裝置的任何原件發(fā)生故障并使其基本功能遭到破壞時，汽車制 動合肥工業(yè)大學(xué) 37 系應(yīng)有音響或光信號報警提示。 防止制動時車輪被抱死有利于提高汽車在制動過程中的轉(zhuǎn)向操縱穩(wěn)定性和方向穩(wěn)定性，縮短制動距離，所以今年來防抱死制動系統(tǒng)在汽車上得到了很快的發(fā)展和應(yīng)用。此外，由于含有石棉的摩擦材料存在石棉有致癌公 害問題已被逐漸淘汰，取而代之的各種無石棉型材料相繼研制成功。 此重卡選擇 S凸輪 — 鼓式制動器， 其規(guī)格為 410 220mm?? 。 制動器是制動系中產(chǎn)生阻礙車輛運(yùn)動或運(yùn)動趨勢的部件，作用非常重要，因此必須進(jìn)行校核計算。 制動器的基本參數(shù) 1 摩檫襯片寬度 b和包角 ? 摩擦襯片寬度尺寸 b的選取對摩擦襯片的使用壽命有影響。襯片寬度尺寸取窄些，則磨損速度快，襯片壽命短；若襯片寬度尺寸取寬些，則質(zhì)量大，不易加工，并且增加了成本 。 制動鼓 半徑 R確定后，襯片的摩擦面積為 pA =R? b。制動器各蹄襯片總的摩擦面積越大，制動時受單位面積的正壓力和能量負(fù)荷越小，從而摩擦特性越好。根據(jù)國外的統(tǒng)計資料分析，單個車輪鼓式制動器的襯片面積隨汽車總質(zhì)量的增大而增大 。 試驗表明，摩擦襯片包角 β=90 100?時，磨損最小，制動鼓溫度最低，且制動效能最高。 Β 角減小雖然有利于散熱，但單位壓力過高將加速磨損。實際上包 角兩端處的單位壓力最小，因此過分延伸襯片的兩端一加大包角，段減小單位壓力作用不大，而且將使制動作用不平順，容易使制動器產(chǎn)生自鎖。 根據(jù)以上 ? 的選取原則 : 初步取 ? =90 摩檫襯片面積 pA =1600 2cm 因為 pA =R? b 71 有 b= pA /R? = 1500 100 mm? ??? 2 摩檫襯片起始角 ? 一般將襯片布置在制動蹄的中央，即另 ? =90 ? /2。有時為了適應(yīng)單位壓力的合肥工業(yè)大學(xué) 38 分布情況，將襯片相對與最大壓力對稱點(diǎn)布置，以改善磨損均勻性和制動效能。 ? =90 ? /2. 72 =45 3 制動器中心到張力 F0作用線的距離 e 在保證輪缸或制動凸輪能夠布置于制動鼓內(nèi)的條件下，應(yīng)使距離 e 盡可能大，以提高制動效能。初步設(shè)計時可以暫定 e= 左右。 e= = 205 =164mm 4 制動蹄支承點(diǎn)位置坐標(biāo) a 和 c 應(yīng)在保證兩蹄支承端毛面不致互相干涉的條件下，使