【導(dǎo)讀】汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋位于傳動(dòng)系的末端。其基本功用首先是增扭，降速，改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，即增大由傳動(dòng)軸或直接從變速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩，并將轉(zhuǎn)矩合理的分配給左右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪；其次，驅(qū)動(dòng)橋一般由主減速器，差速器，車(chē)輪傳動(dòng)裝置和橋殼組成。對(duì)于重型載貨汽車(chē)來(lái)說(shuō)，要傳遞的轉(zhuǎn)矩較乘用車(chē)和客車(chē)，以及輕型商用車(chē)都要大得多，較高的要求，而驅(qū)動(dòng)橋在傳動(dòng)系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。隨著目前國(guó)際上石油價(jià)格的上。在這一環(huán)節(jié)中，發(fā)動(dòng)機(jī)是動(dòng)力的輸出者，也是整個(gè)機(jī)。器的心臟，而驅(qū)動(dòng)橋則是將動(dòng)力轉(zhuǎn)化為能量的最終執(zhí)行者。采用性能優(yōu)良且與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配性比較高的驅(qū)動(dòng)橋便成了有效節(jié)油的措施之一。型的驅(qū)動(dòng)橋成為新的課題。3）齒輪及其他傳動(dòng)件工作平穩(wěn)，噪聲小。目前的中央單級(jí)減速器趨于采用雙曲線(xiàn)螺旋傘齒輪，主動(dòng)小齒輪采用騎馬式支承，橋；另一類(lèi)為圓柱行星齒輪式輪邊減速驅(qū)動(dòng)橋。車(chē)產(chǎn)品在主減速比小于6的情況下，應(yīng)盡量選用單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋。

　　

【正文】 dshh 4cos239。 ?? ?? 1?h = 2?h = 差速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 差速器齒輪的尺寸受結(jié)構(gòu)限制，而且承受的載荷較大，它不 像主減速器齒輪那樣經(jīng)常處于嚙合狀態(tài)，只有當(dāng)汽車(chē)轉(zhuǎn)彎或左右輪行駛不同的路程時(shí)，或一側(cè)車(chē)輪打滑而滑轉(zhuǎn)時(shí)，差速器齒輪才能有嚙合傳動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。因此對(duì)于差速器齒輪主要應(yīng)進(jìn)行彎曲強(qiáng)度校核。輪齒彎曲強(qiáng)度 w? 為 w? =JmbzK KKTKvms2203102? MPa (36) 式中： T —— 差速 器一個(gè)行星齒輪傳給一個(gè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩，其計(jì)算式 nTT ?? 在此 T 為 N m； n —— 差速器的行星齒輪數(shù)； 2z —— 半軸齒輪齒數(shù)； 0K 、 vK 、 sK 、 mK —— 見(jiàn)式（ 29）下的說(shuō)明； J —— 計(jì)算汽車(chē)差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)， 由圖 31 可查得 J = 圖 32 彎曲計(jì)算用綜合系數(shù) 根據(jù)上式 w? = 3 ??? ????? = MPa〈 MPa 所以，差速器齒輪滿(mǎn)足彎 曲強(qiáng)度要求。 此節(jié)內(nèi)容圖表參考了《汽車(chē)車(chē)橋設(shè)計(jì)》 [1]中差速器設(shè)計(jì)一節(jié)。 26 第四章 驅(qū)動(dòng)半軸的設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置位于汽車(chē)傳動(dòng)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(dòng)車(chē)輪。在一般的非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋上，驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置就是半軸，半軸將差速器的半軸齒輪與車(chē)輪的輪轂聯(lián)接起來(lái)，半軸的形式主要取決半軸的支承形式：普通非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)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，在此由于是載重汽車(chē)，采用全浮式結(jié)構(gòu)。 設(shè)計(jì)半軸的主要尺寸是其直徑，在設(shè)計(jì)時(shí) 首先可根據(jù)對(duì)使用條件和載荷工況相同或相近的同類(lèi)汽車(chē)同形式半軸的分析比較，大致選定從整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋的布局來(lái)看比較合適的半軸半徑，然后對(duì)它進(jìn)行強(qiáng)度校核。 計(jì)算時(shí)首先應(yīng)合理地確定作用在半軸上的載荷，應(yīng)考慮到以下三種可能的載荷工況： ① 縱向力 2X （驅(qū)動(dòng)力或制動(dòng)力）最大時(shí)，其最大值為 ?2Z ，附著系數(shù) ? 在計(jì)算時(shí)取 ，沒(méi)有側(cè)向力作用； ② 側(cè)向力 2Y 最大時(shí)，其最大值為 ?2Z 1 （發(fā)生于汽車(chē)側(cè)滑時(shí)），側(cè)滑時(shí)輪胎與地面的側(cè)向附著系數(shù) 1? 在計(jì)算時(shí)取 ，沒(méi)有縱向力作用； ③ 垂向力最大時(shí)（發(fā)生在汽車(chē)以可能的高速通過(guò)不平路面時(shí)），其值為 ? ? dw kgZ ?2 ，其中 wg 為車(chē)輪 對(duì)地面的垂直載荷， dk 為動(dòng)載荷系數(shù)，這時(shí)不考慮縱向力和側(cè)向力的作用。 由于車(chē)輪承受的縱向力 2X ，側(cè)向力 2Y 值的大小受車(chē)輪與地面最大附著力的限制，即有 22222 YXZ ??? 故縱向力最大時(shí)不會(huì)有側(cè)向力作用，而側(cè)向力最大時(shí)也不會(huì)有縱向力作用。 全浮式半軸計(jì)算載荷的確定 全浮式半軸只承受轉(zhuǎn)矩，其計(jì)算 轉(zhuǎn)矩可有 rRrL rXrXT ??? ? 22 求得，其中 LX2 ， RX2 的計(jì)算，可根據(jù)以下方法計(jì)算，并取兩者中的較小者。 若按最大附著力計(jì)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(chē)加速或減速時(shí)的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，可取 ～ 在此取 。 根據(jù)上式 22 ???? RL XX =676000 N 若按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算，即 27 reRL riTXX /m a x22 ???? （ 42） 式中： ? —— 差速器的轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)，對(duì)于普通圓錐行星齒輪差速器取 ； maxeT —— 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩， N m； ? —— 汽車(chē)傳動(dòng)效率，計(jì)算時(shí)可取 1 或取 ； i —— 傳動(dòng)系最低擋傳動(dòng)比； r —— 輪胎的滾動(dòng)半徑， m。 上參數(shù)見(jiàn)式（ 21）下的說(shuō)明。 根據(jù)上式 ?????? RL XX = N 在此 ?? RL XX 22 T = m 全浮式半軸的桿部直徑的初選 全浮式半軸桿部直徑的初選可按下式進(jìn)行 ? ? 33 3 )~( 10 TTd ??? ? （ 43） 根據(jù)上式 ? ?3 7 9 4 ~?d =（ ～ ） mm 根據(jù)強(qiáng)度要求在此 d 取 。 全浮式半軸的 強(qiáng)度計(jì)算 首先是 驗(yàn) 算其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 ? ： 316dT??? MPa （ 44） 式中： T —— 半軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩， N m在此取 m； d—— 半軸桿部的直徑， mm。 根據(jù)上式 ? ＝?＝ 481 MPa ??? =(490～ 588) MPa 所以滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。 半軸花鍵的強(qiáng)度計(jì)算 在計(jì)算半軸在承受最大轉(zhuǎn)矩時(shí)還應(yīng)該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 s? 為 28 ??bzLdDTpABs ?????? ???410 3 MPa (45) 半軸花鍵的擠壓應(yīng)力 c? 為 ??pABABc zLdDdDT?????? ??????? ???2410 3 MPa （ 46） 式中： T —— 半軸承受的最大轉(zhuǎn)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(nèi)徑， mm，在此取 。 z —— 花鍵齒數(shù)；在此取 24 pL —— 花鍵工作長(zhǎng)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(jì)算時(shí)取 。 根據(jù)上式可計(jì)算得 s? = 7 9 4 6 3?????????? ??= MPa c? = 3????????? ??????? ??= MPa 根據(jù)要求當(dāng)傳遞的轉(zhuǎn)矩最大時(shí)，半軸花鍵的切應(yīng)力 [s? ]不應(yīng)超過(guò) MPa，擠壓應(yīng)力 [ c? ]不應(yīng)超過(guò) 196 MPa，以上計(jì)算均滿(mǎn)足要求。 此節(jié)的有關(guān)計(jì)算參考了《汽車(chē)車(chē)橋設(shè)計(jì)》 ［１ ］ 中關(guān)于半軸的計(jì)算的內(nèi)容。 29 第五章 驅(qū)動(dòng)橋殼的設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng) 橋殼的主要功用 是支承汽車(chē)質(zhì)量，并承受有車(chē)輪傳來(lái)的路面反力和反力矩，并經(jīng)懸架傳給車(chē)身，它同時(shí)又是主減速器，差速器和半軸的裝配體。 驅(qū)動(dòng)橋殼應(yīng)滿(mǎn)足如下設(shè)計(jì)要求： ① 應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證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 在保證強(qiáng)度和剛度的情況下，盡量減小質(zhì)量以提高行駛的平順性； 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(hù)裝于其 中的傳動(dòng)系統(tǒng)部件和防止泥水浸入； ⑥ 拆裝，調(diào)整，維修方便。 考慮的設(shè)計(jì)的是載貨汽車(chē)，驅(qū)動(dòng)橋殼的結(jié)構(gòu)形式采用鑄造整體式橋殼。 鑄造整體式橋殼的結(jié)構(gòu) 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(wèn)題，得到了與常溫相同的沖擊 值。為了進(jìn)一步提高其強(qiáng)度和剛度，鑄造整體式橋殼的兩端壓入較長(zhǎng)的無(wú)縫鋼管作為半軸套筒，并用銷(xiāo)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(qiáng)度要求鑄成適當(dāng)?shù)男螤睿ǔ６酁榫匦?。安裝制動(dòng)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(kāi)后蓋可作檢視孔用。 另外，由于汽車(chē)的輪轂軸承是裝在半軸套管上，其中輪轂內(nèi)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(xiāo)釘固定在一起。 圖 51 鑄 造整體式驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu) 鑄造整體式橋殼的主要優(yōu)點(diǎn)在于可制成復(fù)雜而理想的形狀，壁厚能夠變化，可得到理想的應(yīng)力分布，其強(qiáng)度及剛度均較好，工作可靠，故要求橋殼承載負(fù)荷較大的中、重型汽 30 車(chē)，適于采用這種結(jié)構(gòu)。尤其是重型汽車(chē)，其驅(qū)動(dòng)橋殼承載很重，在此采用球鐵整體式橋殼。 除了優(yōu)點(diǎn)之外，鑄造整體式橋殼還有一些不足之處，主要缺點(diǎn)是質(zhì)量大、加工面多，制造工藝復(fù)雜，且需要相當(dāng)規(guī)模的鑄造設(shè)備，在鑄造時(shí)質(zhì)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(chē)。 橋殼的受力分析與強(qiáng)度計(jì)算 選定橋殼的結(jié)構(gòu)形式以后，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行受力分 析，選擇其端面尺寸，進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。 汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋的橋殼是汽車(chē)上的主要承載構(gòu)件之一，其形狀復(fù)雜，而汽車(chē)的行駛條件如道路狀況、氣候條件及車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)又是千變?nèi)f化的，因此要精確地計(jì)算出汽車(chē)行駛時(shí)作用于橋殼各處的應(yīng)力大小是相當(dāng)困難的。在通常的情況下，在設(shè)計(jì)橋殼時(shí)多采用常規(guī)設(shè)計(jì)方法，這時(shí)將橋殼看成簡(jiǎn)支梁并校核某些特定斷面的最大應(yīng)力值。我國(guó)通常推薦：計(jì)算時(shí)將橋殼復(fù)雜的受力狀況簡(jiǎn)化成三種典型的計(jì)算工況，即當(dāng)車(chē)輪承受最大的鉛錘力（當(dāng)汽車(chē)滿(mǎn)載并行駛與不平路面，受沖擊載荷）時(shí)；當(dāng)車(chē)輪承受最大切應(yīng)力（當(dāng)汽車(chē)滿(mǎn)載并以最大牽引力行駛 和緊急制動(dòng)）時(shí)；以及當(dāng)車(chē)輪承受最大側(cè)向力（當(dāng)汽車(chē)滿(mǎn)載側(cè)滑）時(shí)。只要在這三種載荷計(jì)算工況下橋殼的強(qiáng)度特征得到保證，就認(rèn)為該橋殼在汽車(chē)各種行駛條件下是可靠的。 在進(jìn)行上述三種載荷工況下橋殼的受力分析之前，還應(yīng)先分析一下汽車(chē)滿(mǎn)載靜止于水平路面時(shí)橋殼最簡(jiǎn)單的受力情況，即進(jìn)行橋殼的靜彎曲應(yīng)力計(jì)算。 橋殼的靜彎曲應(yīng)力計(jì)算 橋殼猶如一空心橫梁，兩端經(jīng)輪轂軸承支承于車(chē)輪上，在鋼板彈簧座處橋殼承受汽車(chē)的簧上載荷，而左、右輪胎的中心線(xiàn)，地面給輪胎的反力 2/2G （雙輪胎時(shí)則沿雙 胎中心），橋殼則承受此力與車(chē)輪重力 wg 之差值，即（wgG?22 ），計(jì)算簡(jiǎn)圖 如 52所示 。 圖 52 橋殼靜彎曲應(yīng)力計(jì)算簡(jiǎn)圖 橋殼 按靜載荷計(jì)算時(shí)，在其兩鋼板彈簧座之間的彎矩 M 為 222 sBgGM w ??????? ?? N m (51) 式中： 2G —— 汽車(chē)滿(mǎn)載時(shí)靜止于水平路面時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷，在此 130000N； 31 wg —— 車(chē)輪（包括輪轂、制動(dòng)器等）重力， N； B —— 驅(qū)動(dòng)車(chē)輪輪距，在此為 1860m。 s —— 驅(qū)動(dòng)橋殼上兩鋼板彈簧座中心間的距離，在此為 1030m. 橋殼的危險(xiǎn)斷面通常在鋼板彈簧座附近。通常由于 wg 遠(yuǎn)小于 2/2G ，且設(shè)計(jì)時(shí)不易準(zhǔn)確預(yù)計(jì)，當(dāng)無(wú)數(shù)據(jù)時(shí)可以忽略不計(jì)所以 ? ?22 ? ???M=26975N m 而靜彎曲應(yīng)力 wj? 則為 310??vwj WM? MPa （ 52） 式中： M —— 見(jiàn)（ 51）； vW —— 危險(xiǎn)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(jiàn)下： 截面圖如 圖 53所示，其中 B=160mm， H=170mm， ? =25mm， 1? =30mm. 圖 53 鋼板彈簧座附近橋殼的截面圖 垂向彎曲截面系數(shù) : ? ?3361 bhBHHW v ?? = ? ?33 1101101701601706 1 ???? = 水平彎曲截面系數(shù) : ? ?3361 hbHBBW h ?? = ? ?33 1101101701701606 1 ???? = 扭轉(zhuǎn)截面系數(shù) : ? ?? ?112 ??? ??? HBW t =2 30 135 140=1134000mm3 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(jì)算參考《材料力學(xué)》 [9]。關(guān)于橋殼在鋼板彈簧座附近的危險(xiǎn)斷面的形狀， 主要由橋殼的結(jié)構(gòu)形式和制造工藝來(lái)確定，從橋殼的使用強(qiáng)度來(lái)看，矩形管狀（高度方向?yàn)殚L(zhǎng)邊）的比圓形管狀的要好。所以在此采用矩形管狀。 根據(jù)上式橋殼的靜彎曲應(yīng)力 71 2726975 ??wj? =43 MPa 在不平路面沖擊載荷作用下的橋殼強(qiáng)度計(jì)算 32 當(dāng)汽車(chē)在不平路面上高速行駛時(shí)，橋殼除承受靜止?fàn)顟B(tài)下那部分載荷外，還承受附加的沖擊載荷。在