【導(dǎo)讀】品種最多的大總成，驅(qū)動橋在傳動系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。過對給定的汽車相關(guān)參數(shù)，確定驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)方案，分別計算出主減速器,在傳統(tǒng)的設(shè)計計算得出來的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，用AUTOCAD軟件繪出驅(qū)動橋二

　　

【正文】 先應(yīng)合理地確定其計算載荷。 半軸的計算應(yīng)考慮到以下三種可能的載荷工況： （ a）縱向力 2X 最大時 ( 22XZ??)附著系數(shù)尹取 ，沒有側(cè)向力作用； （ b）側(cè)向力 2Y 最大時，其最大值發(fā)生于側(cè)滑時，為 21Z? 中，側(cè)滑時輪胎與地面?zhèn)认蚋街禂?shù) 1? ，在計算中取 ，沒有縱向力作用； （ c）垂向力 2Z 最大時，這發(fā)生在汽車以可能的高速通過不平路面時，其 29 值為 ? ?2 wdZ g k? ， dk 是動載荷系數(shù)，這時沒有縱向力和側(cè)向力的作用。 由于車輪承受的縱向力、側(cè)向力值的大小受車輪與地面最大附著力的限制，即 : 222 2 2Z = X +Y? 故縱向力 X2最大時不會有側(cè)向力作用，而側(cè)向力 Y2最大時也不會有縱向力作用。 全浮式半軸的設(shè)計計算 本課題采用帶有凸緣的全浮式半軸，其詳細(xì)的計算校核如下： （ a)全浮式半軸計算載荷的確定 全浮式半軸只承受轉(zhuǎn)矩，其計算轉(zhuǎn)矩按下式進(jìn)行： max 1 0egT i i??? （ 51） 式中： ? —— 差速器的轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)，對圓錐行星齒輪差速器可取 ? ＝； 1gi —— 變速器 1擋傳動比； 0i —— 主減速比。 已知： max 450eT Nm? ； 1 ? ； 0 ? ； ξ= 計算結(jié)果： 0. 6 43 0 7. 48 6. 33 86 57 .9 06T N m? ? ? ? ? ? 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： 3 33 10 ( 2 . 0 5 ~ 2 . 1 8 )0 . 1 9 6 [ ]TdT??? ? ?? （ 52） 出于對安全系數(shù)以及半軸強度的較核的考慮，取 52d mm? 式中 d —— 半軸桿部直徑， mm ； T —— 半軸的計算轉(zhuǎn)矩， Nrn ； ??? —— 半軸扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力， MPa 。 全浮式半軸支承轉(zhuǎn)矩，其計算轉(zhuǎn)矩為： 22L r R rT X r X r? ? ? ? （ 53） 三種半軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力由下式計算： 3316 10Td? ? ???? （ 54） 式中 ? —— 半軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力， MPa ； T — 一半軸的計算轉(zhuǎn)矩， 86 57 .90 6T Nm? ； 30 d —— 半軸桿部直徑， 52d mm? 。 將數(shù)據(jù)帶入式（ 53）、（ 54）得： ? ? 半軸花鍵的剪切應(yīng)力為 310( ) / 4b p B ATz L b j D d? ?? ? ? ? ? ? （ 55） 半軸花鍵的擠壓應(yīng)力為 2/)(]4/)[(10 3ABABpc dDdDLzT ?????? ?? ?? （ 56） 式中 T —— 半軸承受的最大轉(zhuǎn)矩， 86 57 .90 6T Nm? ； ? ?34 1 0D B A pMd Z L b ???? ? ? ?? ? ? ? ?扭（ ） （ 57） [8] 式中： 扭M —— 半軸承受的最大扭矩； BD —— 半軸花鍵（軸）外徑， ? ?D 1 52 .1B m Z m m? ? ? ?； Ad —— 相配合花鍵孔內(nèi)徑， ? ? 1Ad m Z m m? ? ? ?； Z —— 花鍵齒數(shù)， 18Z? B —— 花鍵齒寬， 0 .5 m =3 .8 m mb ??? D —— 載荷分布不均勻系數(shù)，取 ； pL —— 花鍵工作長度，取 45mm。 ??T —— 許用應(yīng)力，為 75 2N mm? 。 代入公式： 2260 .2 1 75T N m m N m m? ? ? ?。 所以花鍵強度合格。 半軸計算時的許用應(yīng)力與所選用的材料、加工方法、熱處理工藝及汽車的使用條件有關(guān)。當(dāng)采用 40Cr， 40MnB， 40MnVB， 40CrMnMo， 40號及 45號鋼等作為全浮式半軸的材料時，其扭轉(zhuǎn)屈服極限達(dá)到 784MPa左右。在保證安全 31 系數(shù)在 ～ 范圍時，半軸扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力可取為 ? ? 490 588 M Pa? ? ? 。 對于越野汽車、礦用汽車等使用條件差的汽車，應(yīng)該取較大的安全系數(shù)，這時許用應(yīng)力應(yīng)取小值；對于使用條件較好的公路汽車則可取較大的許用應(yīng)力。 當(dāng)傳遞最大轉(zhuǎn)矩時，半軸花鍵的剪切應(yīng)力不應(yīng)超過 MPa ；擠壓應(yīng)力不應(yīng)該超過 196MPa ，半軸單位長度的最大轉(zhuǎn)角不應(yīng)大于 8 m?? 。 半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及材料與熱處理 為了使半軸的花鍵內(nèi)徑不小于其桿部直徑，常常將加工 花鍵的端部做得粗些，并適當(dāng)?shù)販p小花鍵槽的深度，因此花鍵齒數(shù)必須相應(yīng)地增加，通常取10 齒 (轎車半軸 )至 18 齒 (載貨汽車半軸 )。半軸的破壞形式多為扭轉(zhuǎn)疲勞破壞，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計上應(yīng)盡量增大各過渡部分的圓角半徑以減小應(yīng)力集中。重型車半軸的桿部較粗，外端突緣也很大，當(dāng)無較大鍛造設(shè)備時可采用兩端均為花鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu)，且取相同花鍵參數(shù)以簡化工藝。在現(xiàn)代汽車半軸上，漸開線花鍵用得較廣，但也有采用矩形或梯形花鍵的。 半軸多采用含鉻的中碳合金鋼制造，如 40Cr， 40CrMnMo， 40CrMnSi，40CrMoA， 35CrMnSi， 35CrMnTi等。 40MnB是我國研制出的新鋼種，作為半軸材料效果很好。半軸的熱處理過去都采用調(diào)質(zhì)處理的方法，調(diào)質(zhì)后要求桿部硬度為 HB388— 444(突緣部分可降至 HB248)。近年來采用高頻、中頻感應(yīng)淬火的口益增多。這種處理方法使半軸表面淬硬達(dá) HRC52～ 63，硬化層深約為其半徑的 1／ 3，心部硬度可定為 HRC30— 35；不淬火區(qū) (突緣等 )的硬度可定在 HB248～ 277范圍內(nèi)。由于硬化層本身的強度較高，加之在半軸表面形成大的殘余壓應(yīng)力，以及采用噴丸處理、滾壓半軸突緣根部過渡圓角等工藝，使半軸的靜強度和疲 勞強度大為提高，尤其是疲勞強度提高得十分顯著。由于這些先進(jìn)工藝的采用，不用合金鋼而采用中碳 (40號、 45 號 )鋼的半軸也日益增多。 本章小結(jié) 本章主要對驅(qū)動橋的半軸的型式進(jìn)行選擇，對半軸進(jìn)行設(shè)計與計算，對半軸的材料進(jìn)行選擇。 32 第 6 章 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 33 橋殼的結(jié)構(gòu)型式大致分為可分式 (a）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，由于上述缺點現(xiàn)已很少采用。 (b）整體式橋殼 整體式橋殼的特點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立的主減速殼里，構(gòu)成單獨的總成，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管擴(kuò)張成形式三種。 橋殼的受力分析及強度計算 我國通常推薦：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（與前述半軸強度計算的三種載荷工況相同）。 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： v hvhM Mσ= WW? (61) TTTτ=W (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， h x2M =F b? ； b —— 橋殼板簧座到車輪面的距離； hM —— 牽引力或制動力 x2F （一側(cè)車輪上的）在水平平面內(nèi)引起的彎矩，h x2M =F b? ； 34 T —— 牽引或制動時，上述危險斷面所受的轉(zhuǎn)矩， T x2 rT =F r? ； vW 、 Wh —— 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)。 將數(shù)據(jù)帶入式（ 62）、（ 63）得： 2σ=400N mm? 2τ=250 mm? 橋 殼 許 用 彎 曲 應(yīng) 力 為 2300 500 m mN??， 許 用 扭 轉(zhuǎn) 應(yīng) 力 為2150 400 N mm???？慑懺鞓驓と≥^ 小值，鋼板沖壓焊接橋殼取最大值。 本章小結(jié) 本章主要對橋殼的結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行分析，橋殼的受力分析以及強度計算。 結(jié)論 本課題設(shè)計的 JX1090貨車驅(qū)動橋，采用非斷開式驅(qū)動橋， 由于結(jié)構(gòu)簡單、主減速器造價低廉、工作可靠，可以被廣泛用在各種中型載貨汽車。 設(shè)計 了后橋驅(qū)動的結(jié)構(gòu)形式和 介紹了 工作原理，計算了差速器、主減速器以及半軸的結(jié)構(gòu)尺寸，進(jìn)行了強度校核，并繪制了有關(guān)零件圖和裝配圖。 本驅(qū)動橋設(shè)計結(jié)構(gòu)合理，符合實際應(yīng)用，具有很好的動力性和經(jīng)濟(jì)性，驅(qū)動橋總成及零部件的設(shè)計能盡量滿足零件的標(biāo)準(zhǔn)化、部件的通用 化和產(chǎn)品的系列化及汽車變型的要求，修理、保養(yǎng)方便，機(jī)件工藝性好，制造容易。 但此設(shè)計過程仍有許多不足，在設(shè)計結(jié)構(gòu)尺寸時，有些設(shè)計參數(shù)是按照以往經(jīng)驗值得出，這樣就帶來了一定的誤差。另外，在一些小的方面，由于時間問題，做得還不夠仔細(xì)，懇請各位老師同學(xué)給予批評指正。 35 致謝 為期三個月的畢業(yè)設(shè)計生活結(jié)束了 ,回頭看看自己在這幾個月內(nèi)的身影 ,回頭看看自己走過的路 ,有辛酸也有甘甜 ,總的來說收獲不少。 本次設(shè)計的課題是： JX1090 貨車驅(qū)動橋的設(shè)計，這對我們來說完全是一個新的課題，免不了有時感 到很茫然。 通過到工廠里去看實物，通過指導(dǎo)老師謝 老師的講解，加上自己看書，終于把設(shè)計的思路搞清楚了。對于具體的細(xì)節(jié)問題，涉及到一些經(jīng) 驗方面的問題，指導(dǎo)老師總是不厭其煩的講解，直到我聽懂為止，我被謝 老師的這種敬業(yè)精神深深感動。 通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我將三年半來學(xué)到的知識進(jìn)行了一次大總結(jié)，一次大檢查，特別是機(jī)械設(shè)計、工程制圖、機(jī)械原理等基礎(chǔ)知識，進(jìn)行了一次徹底的復(fù)習(xí)。以前只是應(yīng)付考試，現(xiàn)在要自己設(shè)計一個產(chǎn)品出來，才感覺到自己學(xué)的知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。有句話叫做：活到老，學(xué)到老。說的是一點沒錯??！處處有我的恩師，處處有 我要學(xué)習(xí)的知識！ 通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我查手冊的能力得到了很大的提高。以前遇到問 36 題不是去問老師，就是跳過去，一點自己查資料的意識都沒有?，F(xiàn)在不同了，通過指導(dǎo)老師的引導(dǎo)，通過自己的實踐，現(xiàn)在可以獨立到圖書館去查資料，而且要查哪方面的資料，心理非常清楚，不像以前那么沒有頭緒了。 在其他方面也有不少收獲，比如說，這次畢業(yè)設(shè)計使我養(yǎng)成了一絲不茍的工作方法。以前做作業(yè)時總是敷衍了事，一點耐心都沒有，坐在凳子上也不會安下心來，總是用一種浮躁的態(tài)度來對待自己的事情。現(xiàn)在不同了，通過做畢業(yè)設(shè)計，我可以三、四個小時坐在凳子上 不起身，心理很平靜，一點急噪的情緒都沒有，這可能是做畢業(yè)設(shè)計給我留下的東西，這將對我以后在社會上工作大有裨益。 參考文獻(xiàn) [1] 劉惟信 .汽車設(shè)計 [M].北京 :清華大學(xué)出版社 ,2021. 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