【導(dǎo)讀】承載車(chē)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(chē)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(duì)制動(dòng)器以及主要零部件進(jìn)行了強(qiáng)度校核，級(jí)驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)品，確保設(shè)計(jì)的重型卡車(chē)驅(qū)動(dòng)橋經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、安全、可靠。為了提高汽車(chē)行駛平順性和通過(guò)性，現(xiàn)在汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)橋也在不斷的改進(jìn)。隨著時(shí)代的發(fā)展和科技的進(jìn)步，驅(qū)動(dòng)橋?qū)?huì)得到進(jìn)一步的發(fā)。展望將來(lái)需開(kāi)發(fā)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋智能化設(shè)計(jì)軟件，設(shè)計(jì)新驅(qū)動(dòng)橋只需輸入相關(guān)參數(shù)，系統(tǒng)將自動(dòng)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(dòng)橋是汽車(chē)傳動(dòng)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(duì)軸承支承于橋殼的半軸套管上。多采用 一對(duì)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(chē)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(guò)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(shí)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(shí)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(dòng)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(chē)及 其他小型汽車(chē)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(lèi)汽車(chē)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(jì)和 校核 、材料選擇 半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核 在設(shè)計(jì)時(shí)，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(jì)算轉(zhuǎn)矩， N?m； [? ]—— 半軸扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力， MPa。 全浮式半軸計(jì) 算載荷按車(chē)輪附著力矩計(jì)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(jì)算： 33 1016 ???? dT?? 52 式中 ? —— 半軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力， MPa； T— 一半軸的計(jì)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(shí)，半軸扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力可取為 []? ＝ 490～ 588MPa，所以設(shè)計(jì)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(lái)采用高頻、中頻感應(yīng)淬火的方法較多。本次 設(shè)計(jì)采用 45 號(hào)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(dòng)橋殼設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)橋橋殼是汽車(chē)上的主要零件之一，非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋的橋殼起著支承汽車(chē)荷重的作用，并將載荷傳給車(chē)輪．作用在驅(qū)動(dòng)車(chē)輪上的牽引力，制動(dòng)力、側(cè)向力和垂向力也是經(jīng)過(guò)橋殼傳到懸掛及車(chē)架或車(chē)廂上。因此橋殼既是承載件又是傳力件，同時(shí)它又是主減速器、差速器及驅(qū)動(dòng)車(chē)輪傳動(dòng)裝置 (如半軸 )的外殼。 在汽車(chē)行駛過(guò)程中，橋殼承受繁重的載荷，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮在動(dòng)載荷下橋殼有足夠的強(qiáng)度和剛度。為了減小汽車(chē)的簧下質(zhì)量以利于降低動(dòng)載荷、提高汽 車(chē)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(jiǎn)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(shí)，還應(yīng)考慮汽車(chē)的類(lèi)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(gè)橋殼由一個(gè)垂直接合面分為左右兩部分，每一部分均由一個(gè)鑄件殼體和一個(gè)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(guò)在中央接合面處的一圈螺栓聯(lián) 成一個(gè)整體。其特點(diǎn)是橋殼制造工藝簡(jiǎn)單、主減速器軸承支承剛度好。但對(duì)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(guò)去這種所謂兩段可分式橋殼見(jiàn)于輕型汽車(chē)，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(gè)橋殼制成一個(gè)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(duì)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(jì)算 1 當(dāng)牽引力或制動(dòng)力最大時(shí)，橋殼鋼板彈簧座處危險(xiǎn)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(duì)車(chē)輪垂直反力在橋殼板簧座處危險(xiǎn)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(chē)輪面的距離； hM —— 牽引力或制動(dòng)力 2xF （一側(cè)車(chē)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(dòng)時(shí)，上述危險(xiǎn)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(xiǎn)斷面垂直平面和水平面彎曲的抗彎截面系數(shù)； TW —— 危險(xiǎn)斷面的抗扭截面系數(shù)。 此設(shè)計(jì)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(shí)，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(dòng)車(chē)輪的輪距， mm； hg—— 汽車(chē)質(zhì)心高度， mm； 1? —— 輪胎與路面的側(cè)向附著系數(shù)，取 。 計(jì)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(chē)通過(guò)不平路面，彎 曲應(yīng)力為： vWbkG ? ??? 22? 610 計(jì)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(jì)橋殼能滿足強(qiáng)度要求。 合肥工業(yè)大學(xué) 36 7 制動(dòng)器的校核計(jì)算 制動(dòng)系的功用是使汽車(chē)以適當(dāng)?shù)臏p速度降速行駛直至停車(chē)；在下坡 行駛時(shí)，使汽車(chē)可靠地停在原地或坡道上。 制動(dòng)系至少應(yīng)有兩套獨(dú)立的制動(dòng)裝置，即行車(chē)制動(dòng)裝置和助車(chē)裝置。前者用來(lái)保證前兩項(xiàng)功能，后者則用來(lái)保證第三功能。 除次之外，有些汽車(chē)還設(shè)有應(yīng)急制動(dòng)，輔助制動(dòng)和自動(dòng)制動(dòng)裝置。 任何一套制動(dòng)裝置都由制動(dòng)器和制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)兩部分組成。 實(shí)際制動(dòng)系是應(yīng)滿足如下主要要求： 1） 具有足夠的制動(dòng)效能。行車(chē)制動(dòng)能力是用一定制動(dòng)初速度下的制動(dòng)減速度和制動(dòng)距離兩項(xiàng)指標(biāo)來(lái)評(píng)定的；爬坡能力是汽車(chē)良好路面上能可靠地停駐的最大坡度來(lái)評(píng)定的。 2） 工作可靠。行車(chē)制動(dòng)裝置至少有兩套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)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(chē)制動(dòng)能力不低于沒(méi)有失效時(shí)規(guī)定的 30%.行車(chē)和駐車(chē)制動(dòng)裝置可以有共同的制動(dòng)器，而驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)各自獨(dú)立。行車(chē)制動(dòng)裝置都用腳操縱，其他制動(dòng)裝置多為手操縱。 3） 在任何速度下制動(dòng)時(shí)，汽車(chē)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(dòng)器工作表面。 5） 制動(dòng)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(dòng)性。 7） 制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)系產(chǎn)生的噪聲盡可能小，同時(shí)力求減少散發(fā)出對(duì)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(dòng)反應(yīng)時(shí)間，以制動(dòng)踏板開(kāi)始動(dòng)作至達(dá)到給定的制動(dòng)效能所 需要的時(shí)間來(lái)評(píng)定。氣制動(dòng)汽車(chē)的反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，要求不得超過(guò) ；對(duì)于汽車(chē)列車(chē)，不得超過(guò) 。 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(dòng)調(diào)整間隙機(jī)構(gòu)。 11） 當(dāng)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的任何原件發(fā)生故障并使其基本功能遭到破壞時(shí)，汽車(chē)制 動(dòng)合肥工業(yè)大學(xué) 37 系應(yīng)有音響或光信號(hào)報(bào)警提示。 防止制動(dòng)時(shí)車(chē)輪被抱死有利于提高汽車(chē)在制動(dòng)過(guò)程中的轉(zhuǎn)向操縱穩(wěn)定性和方向穩(wěn)定性，縮短制動(dòng)距離，所以今年來(lái)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)在汽車(chē)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(wèn)題已被逐漸淘汰，取而代之的各種無(wú)石棉型材料相繼研制成功。 此重卡選擇 S凸輪 — 鼓式制動(dòng)器， 其規(guī)格為 410 220mm?? 。 制動(dòng)器是制動(dòng)系中產(chǎn)生阻礙車(chē)輛運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的部件，作用非常重要，因此必須進(jìn)行校核計(jì)算。 制動(dòng)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(duì)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(dòng)鼓 半徑 R確定后，襯片的摩擦面積為 pA =R? b。制動(dòng)器各蹄襯片總的摩擦面積越大，制動(dòng)時(shí)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(guó)外的統(tǒng)計(jì)資料分析，單個(gè)車(chē)輪鼓式制動(dòng)器的襯片面積隨汽車(chē)總質(zhì)量的增大而增大 。 試驗(yàn)表明，摩擦襯片包角 β=90 100?時(shí)，磨損最小，制動(dòng)鼓溫度最低，且制動(dòng)效能最高。 Β 角減小雖然有利于散熱，但單位壓力過(guò)高將加速磨損。實(shí)際上包 角兩端處的單位壓力最小，因此過(guò)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(dòng)作用不平順，容易使制動(dòng)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?yàn)?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(dòng)蹄的中央，即另 ? =90 ? /2。有時(shí)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(duì)與最大壓力對(duì)稱(chēng)點(diǎn)布置，以改善磨損均勻性和制動(dòng)效能。 ? =90 ? /2. 72 =45 3 制動(dòng)器中心到張力 F0作用線的距離 e 在保證輪缸或制動(dòng)凸輪能夠布置于制動(dòng)鼓內(nèi)的條件下，應(yīng)使距離 e 盡可能大，以提高制動(dòng)效能。初步設(shè)計(jì)時(shí)可以暫定 e= 左右。 e= = 205 =164mm 4 制動(dòng)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