【導讀】同時，驅動橋還要承受作用于路面和車架或承載車身之間的鉛垂力、縱向力，橫向。的性能的好壞直接影響整車性能。而對于商用汽車顯得尤為重要。當采用大功率發(fā)動機輸。配一個高效、可靠的驅動橋。本設計參照傳統(tǒng)驅動橋的設計方法進行了載重汽車驅動橋的。本設計首先確定主要部件的結構型式和主要設計參數(shù)；然后參考類似驅動橋的結構，半軸和整體式橋殼的強度進行校核以及對支承軸承進行了壽命的校核。

　　

【正文】 有側向力作用，而側向力最大時也不會有縱向力作用。 半軸計算載荷的確定 全浮式半軸只承受轉矩，其計算轉矩可有 rRrL rXrXT ??? ? 22 求得，其中 LX2 ， RX2 的計算，可根據(jù)以下方法計算，并取兩者中的較小者。 若按最大附著力計算，即 : ?2 239。22 GmXX RL ?? （ 41） 式中： ? —— 輪胎與地面的附著系數(shù)取 ； 39。m —— 汽車加速或減速時的質量轉移系數(shù)，可取 ～ 。 根據(jù)上式 00 0 22 ???? RL XX =260000 N 蘭州工業(yè)高等?？茖W校畢業(yè)設計 24 若按發(fā)動機最大轉矩計算，即 reRL riTXX /m a x22 ???? （ 42） 式中： ? —— 差速器的轉矩分配系數(shù)，對于普通圓錐行星齒輪差速器取 ； maxeT —— 發(fā)動機最大轉矩， N m； ? —— 汽車傳動效率，計算時可取 1 或取 ； i —— 傳動系最低擋 傳動比； r —— 輪胎的滾動半徑， m。 上參數(shù)見式（ 21）下的說明。 根據(jù)上式 ?????? RL XX = N 在此 ?? RL XX 22 N T = N m 全浮式半軸桿部直徑的初選可按下式進行 : ? ? 33 3 )~(1 9 10 TTd ??? ? （ 43） 根據(jù)上式 ? ?3 1 4 3 5 9 .~?d =（ ～ ） mm 根據(jù)強度要求在此 d 取 。 半軸的強度計算 首先是驗算其扭轉應力 ? ： 316dT??? （ 44） 式中： T —— 半軸的計算轉矩， N m在此取 m； d —— 半軸桿部的直徑， mm。 根據(jù)上式 ? ＝?＝ MPa ??? =(490～ 588) MPa 所以滿足強度要求。 在計算半軸在承受最大轉矩時還應該校核其花鍵的剪切應力和擠壓應力。 半軸花鍵的剪切應力 s? 為 : 蘭州工業(yè)高等?？茖W校畢業(yè)設計 25 ??bzLdDTpABs ?????? ???410 3 (45) 半軸花鍵的擠壓應力 c? 為 : ??pABABc zLdDdDT?????? ??????? ???2410 3 （ 46） 式中： T —— 半軸承受的最大轉矩， N m ，在此取 m。 BD —— 半軸花鍵的外徑， mm，在此取 。 Ad —— 相配花鍵孔內徑， mm，在此取 。 z —— 花鍵齒數(shù)；在此取 24 pL —— 花鍵工作長度， mm，在此取 120mm。 b —— 花鍵齒寬， mm，在此取 。 ? —— 載荷分布的不均勻系數(shù)，計算時取 。 根據(jù)上式可計算得 s? = 20244 101 435 9 .9 3?????????? ??= MPa c? = 101 4 359 .9 3????????? ??????? ??= MPa 根據(jù)要求當傳遞的轉矩最大時，半軸花鍵的切應力 [s? ]不應超過 MPa，擠壓應力 [ c? ]不應超過 196 MPa，以上計算均滿足要求。 蘭州工業(yè)高等專科學校畢業(yè)設計 26 第五章 驅動橋殼的設計 驅動橋殼的主要功用是支承汽車質量，并承受有車輪傳來的路面反力和反力矩，并經懸架 傳給車身，它同時又是主減速器，差速器和半軸的裝配體。 驅動橋殼應滿足如下設計要求： 1 應具有足夠的強度和剛度，以保證主減速器齒輪嚙合正常，并不使半軸產生附加彎曲應力； 2 在保證強度和剛度的情況下，盡量減小質量以提高行駛的平順性； 3保證足夠的離地間隙； 4 結構工藝性好，成本低； 5 保護裝于其中的傳動系統(tǒng)部件和防止泥水浸入； 6 拆裝，調整，維修方便。 考慮的設計的是載貨汽車，驅動橋殼的結構形式采用鑄造整體式橋殼。 鑄造整體式橋殼的結構 整體式橋殼 通?？刹捎们蚰T鐵、可鍛鑄鐵或鑄鋼鑄造。在球 鐵中加入 %的鎳，解決了球鐵低溫（ 41176。C）沖擊值急劇降低的問題，得到了與常溫相同的沖擊值。為了進一步提高其強度和剛度，鑄造整體式橋殼的兩端壓入較長的無縫鋼管作為半軸套筒，并用銷釘固定。如圖 51所示，每邊半軸套管與橋殼的壓配表面共四處，由里向外逐漸加大配合面的直徑，以得到較好的壓配效果。鋼板彈簧座與橋殼鑄成一體，故在鋼板彈簧座附近橋殼的截面可根據(jù)強度要求鑄成適當?shù)男螤睿ǔ６酁榫匦?。安裝制動底板的凸緣與橋殼住在一起。橋殼中部前端的平面及孔用于安裝主減速器及差速器總成，后端平面及孔可裝上后蓋，打開后蓋 可作檢視孔用。 另外，由于汽車的輪轂軸承是裝在半軸套管上，其中輪轂內軸承與橋殼鑄件的外端面相靠，而外軸承則與擰在半軸套管外端的螺母相抵，故半軸套管有被拉出的傾向，所以必須將橋殼與半軸套管用銷釘固定在一起。安裝制動底板的凸緣與橋殼住在一起。橋殼中部前端的平面及孔用于安裝主減速器及差速器總成 圖 51 鑄造整體式驅動橋結構 鑄造整體式橋殼的主要優(yōu)點在于可制成復雜而理想的形狀，壁厚能夠變化，可得到理想的應力分布，其強度及剛度均較好，工作可靠，故要求橋殼承載負荷較大的中、重型汽車，適于采用這種結構。尤其是重型 汽車，其驅動橋殼承載很重，在此采用球鐵整體式橋蘭州工業(yè)高等?？茖W校畢業(yè)設計 27 殼。 除了優(yōu)點之外，鑄造整體式橋殼還有一些不足之處，主要缺點是質量大、加工面多，制造工藝復雜，且需要相當規(guī)模的鑄造設備，在鑄造時質量不宜控制，也容易出現(xiàn)廢品，故僅用于載荷大的重型汽車。 橋殼的強度計算 選定橋殼的結構形式以后，應對其進行受力分析，選擇其端面尺寸，進行強度計算。 汽車驅動橋的橋殼是汽車上的主要承載構件之一，其形狀復雜，而汽車的行駛條件如道路狀況、氣候條件及車輛的運動狀態(tài)又是千變萬化的，因此要精確地計算出汽車行駛時作用于橋殼各處的應力大小是 相當困難的。在通常的情況下，在設計橋殼時多采用常規(guī)設計方法，這時將橋殼看成簡支梁并校核某些特定斷面的最大應力值。我國通常推薦：計算時將橋殼復雜的受力狀況簡化成三種典型的計算工況，即當車輪承受最大的鉛錘力（當汽車滿載并行駛與不平路面，受沖擊載荷）時；當車輪承受最大切應力（當汽車滿載并以最大牽引力行駛和緊急制動）時；以及當車輪承受最大側向力（當汽車滿載側滑）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，就認為該橋殼在汽車各種行駛條件下是可靠的。 在進行上述三種載荷工況下橋殼的受力分析之前，還應先分析一下 汽車滿載靜止于水平路面時橋殼最簡單的受力情況，即進行橋殼的靜彎曲應力計算。 1. 在不平路面沖擊載荷作用下的橋殼強度計算 當汽車在不平路面上高速行駛時，橋殼除承受靜止狀態(tài)下那部分載荷外，還承受附加的沖擊載荷。在這兩種載荷總的作用下，橋殼所產生的彎曲應力 wd? 為 wjdwd k ?? ? （ 51） 式中： dk —— 動載荷系數(shù)，對于載貨汽車取 ； wj? —— 橋殼在靜載荷下的彎曲應力 ， MPa。 根據(jù)上式 ???wd? MPa 2. 汽車以最大牽引力行駛時的橋殼強度計算 為了使計算簡化，不考慮側向力，僅按汽車作直線行駛的情況進行計算，另從安全系數(shù)方面作適當考慮 。 如圖 54所示為汽車以最大牽引力行駛的受力簡圖。 蘭州工業(yè)高等?？茖W校畢業(yè)設計 28 圖 52 汽車以最大牽引力行駛的受力簡圖 作用在左右驅動車輪的轉矩所引起的地面對于左右驅動車輪的最大切向反作用力共為： rTge r iiTP ????? 1m a xm a x （ 52） 根據(jù)上式可計算得 m a x ????P = 由于設計時某些參數(shù)未定而無法計算出汽車加速行駛時的質量轉移系數(shù) 2m 值，而對于載貨汽車的后驅動橋 2m 可在 ～ 范圍內選取，在此取 。 此時后驅動橋橋殼在左、右鋼板彈簧座之間的垂向彎矩 vM 為： 22 22 sBgmGM wv ??????? ?? (53) 式中： 2G ， wg ， B ， s —— 見式（ 51）下的說明。 根據(jù)上式 vM = 2 03 20 0 ??? = N m 由于驅動車輪所承受的地面對其作用的最大切向反作用力 maxP ，使驅動橋殼也承受著水平方向的彎矩 hM ，對于裝有普通圓錐齒輪差速器的驅動橋，由于其左、右驅動車輪的驅動轉矩相等，故有： 22max sBPM h ??? （ 54） 所以根據(jù)上式 2 93 3. 1 ???hM = m 橋殼還承受因驅動橋傳遞驅動轉矩而引起的反作用力矩，這時在兩鋼板彈簧座間橋殼承受的轉矩 T 為 T = 2max ???iTe (55) 式中： maxeT —— 發(fā)動機最大轉矩，在此為 350N m。 i —— 傳動系的最低傳動比； 蘭州工業(yè)高等?？茖W校畢業(yè)設計 29 ? —— 傳動系的傳動效率，在此取 。 根據(jù)上式可計算得2 ????T= m 所以在鋼板彈簧座附近的危險斷面處的彎曲應力 w? 和扭轉應力 ? 分別為 hhvvw WMWM ??? (56) tWT?? (57) 式中： hv MM, —— 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）； thv WWW , —— 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)和扭轉截面系數(shù)。 根據(jù)上式可以計算得 3 9 1 2 9 9 6 2 7 1 2 7 7 2 0 2 33 ????w? =+= MPa 3??? = MPa 由于橋殼的許用彎曲應力 [? ]為 300～ 500 MPa，許用扭轉應力 [? ]為 150～ 400MPa， 所以該設計的橋殼滿足這種條件下的強度要求。 3. 汽車緊急制動時的橋殼強度計算 這時不考慮側向力，圖 55 為汽車在緊急制動時的受力簡圖。 圖 53 汽車在緊急制動時的受力簡圖 由于設計時一些參數(shù)是未知的，所以后驅動橋計算用的汽車緊急制動時的質量轉移系數(shù) 39。2m 不可計算，一般對于載貨汽車后驅動橋 39。2m 取 ～ 。 蘭州工業(yè)高等專科學校畢業(yè)設計 30 圖 53為汽車緊急制動時后驅動橋殼的受力分 析簡圖，此時作用在左右驅動車輪上除了有垂向反作用力 2/39。22mG 外，尚有切向反力，即地面對驅動輪的制動力 2/39。22 ?mG ，因此可求得緊急制動時橋殼在兩鋼板彈簧座之間的垂向彎矩 vM 及水平方向的彎矩 hM 分別為 22 39。2 sBgmGM wv ??????? ?? （ 58） hM = 22 39。2 sBmG ?? （ 59） 式中： 2G ， wg ， B ， s —— 見式（ 51）下的說明； 39。m —— 汽車制動時的質量轉移系數(shù)，計算后驅動橋時 39。239。 mm? =； ? —— 驅動車輪與路面的附著系數(shù)，計算時可取 ～ ，在此取 ； 根據(jù)上式可以計算得 ?vM 2 03 200 ??? = N m hM = 2 ???? = N m 橋殼在兩鋼板彈簧座的外側部分處同時還承受制動力所引起的轉矩 T ，對于后驅動橋轉矩 T： rrmGT ?39。222? （ 510） 根據(jù)上式 5 02 0 0 ????T = N m 所以可根據(jù)式（ 58），（ 59）計算出在鋼板彈簧座附近危險斷面的彎曲應力和扭轉應力分別為 3 9 1 2 7 7 4 2 7 1 2 7 2 1 8 5 33 ????w?= MPa