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1、目目 錄錄摘要摘要Abstract1 緒論緒論.12 橋殼設(shè)計(jì)橋殼設(shè)計(jì).12.1 橋殼的設(shè)計(jì)要求.22.2 橋殼的結(jié)構(gòu)型式.22.3 橋殼的三維參數(shù)化設(shè)計(jì).22.4 橋殼強(qiáng)度計(jì)算.32.4.1 橋殼的靜彎曲應(yīng)力計(jì)算.32.4.2 在不平路面沖擊載荷作用下橋殼的強(qiáng)度計(jì)算.52.4.3 汽車以最大牽引力行駛時橋殼的強(qiáng)度計(jì)算.52.4.4 汽車緊急制動時橋殼的強(qiáng)度計(jì)算.72.4.5 汽車受最大側(cè)向力時橋殼的強(qiáng)度計(jì)算.93 半軸的設(shè)計(jì)半軸的設(shè)計(jì).143.1 半軸形式.143.2 三維建模.143.3 實(shí)心半軸強(qiáng)度校核計(jì)算：.143.3.1 半軸材料的性能指標(biāo)：.143.3.2 斷面 B-B 處的強(qiáng)度計(jì)

2、算：.143.3.3 斷面 B-B 處的強(qiáng)度計(jì)算 (四檔時) .163.3.4 斷面 C-C 處強(qiáng)度計(jì)算.173.4 空心半軸強(qiáng)度校核.173.4.1 斷面 B-B 處的強(qiáng)度校核.173.4.2 斷面 B-B 處的強(qiáng)度計(jì)算 (四檔時) .183.4.3 斷面 C-C 處的強(qiáng)度計(jì)算.18結(jié)論結(jié)論.19參考文獻(xiàn)致謝東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)1微型汽車后驅(qū)動橋半軸和橋殼設(shè)計(jì)1 緒論驅(qū)動橋殼是汽車的主要部件之一，它既是傳動系的主要組件，又是行駛系的主要組件。在傳動系中驅(qū)動橋殼主要作用是支承并保護(hù)主減速器，差速器和半軸等；在行駛系中，驅(qū)動橋殼的主要作用是使左右驅(qū)動車輪的軸向相對位置固定，與從動橋一起支承車架及

3、其上的各總成質(zhì)量，同時，在汽車行駛時，承受有車輪傳來的路面反作用力和力矩，并經(jīng)懸架傳給車架。因此，驅(qū)動橋殼應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，質(zhì)量小，以便主減速器的拆裝和調(diào)整。半軸是差速器與驅(qū)動輪之間傳遞動力的實(shí)心軸，其首要任務(wù)是傳遞扭矩。本橋采用非斷開式驅(qū)動橋，普通非斷開式驅(qū)動橋由于其結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、工作可靠，最廣泛地用在各種汽車上。采用鋼板沖壓-焊接的整體式橋殼可顯著地減輕驅(qū)動橋的質(zhì)量。采用半浮式半軸，它具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、尺寸緊湊、造價低廉等優(yōu)點(diǎn)，質(zhì)量較小、使用條件較好、承載負(fù)荷也不大。本設(shè)計(jì)過程中采用 UG 軟件進(jìn)行三維參數(shù)化設(shè)計(jì)。UG 致力于 CAD/CAM/CAE 一體化即從概念設(shè)計(jì)到制造

4、到工程分析的整個產(chǎn)品開發(fā)過程。通過應(yīng)用主模型方法，使得從設(shè)計(jì)到制造的所有應(yīng)用相關(guān)聯(lián)。通過使用主模型，支持?jǐn)U展企業(yè)范圍的并行協(xié)作，可進(jìn)行無圖加工?？紤]到目前實(shí)際設(shè)計(jì)要求，利用 UG3D-2D 轉(zhuǎn)換功能將其輸出為 Auto CAD格式文件，并在 Auto CAD 環(huán)境下進(jìn)行修改編輯。本文擬通過橋殼和半軸強(qiáng)度校核計(jì)算的設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn) UG 三維模型到二維圖紙轉(zhuǎn)化的目標(biāo)。東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)22 橋殼設(shè)計(jì)2.1 橋殼的設(shè)計(jì)要求驅(qū)動橋殼應(yīng)滿足如下設(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)度和剛度的前提下，盡量減少質(zhì)量以提高行駛平順性。(3

5、)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)裝于其上的傳動系部件和防止泥水侵入。(6)拆裝、調(diào)整和維修方便1。2.2 橋殼的結(jié)構(gòu)型式驅(qū)動橋殼大致可分為可分式，整體式和組合式三種形式。本橋采用整體式橋殼，它的特點(diǎn)是整個橋殼是一根空心梁，橋殼和主減速器殼為兩體。它具有強(qiáng)度和剛度較大，主減速器拆裝，調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)。按制造工藝不同，整體式橋殼可分為鑄造式，鋼板沖壓焊接式和擴(kuò)張成形式三種。迄今為止，國內(nèi)微型車驅(qū)動橋殼一直采用鋼板沖壓焊接式驅(qū)動橋殼。它具有很多優(yōu)點(diǎn)：（1）沖焊橋殼自重輕，材料利用率高。據(jù)國外統(tǒng)計(jì)，沖焊橋殼比鑄鋼橋殼的自重減小 37%左右，其單軸負(fù)荷也大為增加，達(dá) 16912

6、5%。（2）質(zhì)量高，尤其是疲勞強(qiáng)度。電子束焊接的鋼板沖壓橋殼疲勞值達(dá) 150200 萬次；采用 CO2 氣體保護(hù)焊焊接鋼板沖壓橋殼的疲勞值也可達(dá) 100 萬次左右，均超過JB380484 規(guī)定橋殼疲勞值不低于 80 萬次的要求，從而使用更安全可靠。（3）成本低，生產(chǎn)率高，易實(shí)現(xiàn)大批量機(jī)械化生產(chǎn)。據(jù)國外資料介紹，批量生產(chǎn)16000 根以上，成本可降低 3050。沖焊橋殼工藝性好，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，自動化生產(chǎn)，也利于多品種專業(yè)化生產(chǎn)。因此，國外大中小型車橋基本上都采用沖焊橋殼，鑄造橋殼極少。在汽車行駛過程中，橋殼承受繁重的負(fù)荷，設(shè)計(jì)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

7、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。橋殼是為驅(qū)動各種零部件提供定位連接和支承包容的基礎(chǔ)件。橋殼焊接總成的成本，約占驅(qū)動橋總成的 1/51/6。因此橋殼的合理設(shè)計(jì)和經(jīng)濟(jì)制造，對確保驅(qū)動橋性能和降低生產(chǎn)成本，具有十分重要的意義1。2.3 橋殼的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)在 UG 三維環(huán)境下，運(yùn)用草圖、拉伸、旋轉(zhuǎn)、鏡像、布爾運(yùn)算等功能建立了橋殼的三維參數(shù)化模型，如圖 2-1 所示。東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)

8、設(shè)計(jì)3圖圖 2-12-1 微型車橋結(jié)構(gòu)示意圖微型車橋結(jié)構(gòu)示意圖該橋殼結(jié)構(gòu)主要由中間琵琶包、兩側(cè)軸管、兩端軸頭和一些焊接件（如加強(qiáng)環(huán)、后蓋、板簧座、減振器支架、緩沖墊和油管支架）等組成，軸管占整個橋殼長度一半以上，琵琶包是橋殼形成最復(fù)雜部分。除去焊上的加強(qiáng)環(huán)和后蓋外，橋殼本體（即焊前橋殼）中間的上下兩部分的材料配置，相當(dāng)于軸管部分沿軸向一分為二。上下半體，橋殼凸緣，后蓋，半軸套管，內(nèi)襯套，板簧支座的軸頭等零件焊接而成，屬沖壓焊接式橋殼，是分開式結(jié)構(gòu)，上下半體采用厚 3mm 的 20 鋼板，半軸套管采用無縫鋼管，橋殼凸緣采用厚 7mm 鋼板制成。其主要制造工藝：首先組焊上下半體，機(jī)加工（車兩端，車

9、中間直徑 145mm 孔） ，其次焊橋殼凸緣及后蓋。然后將半軸套管擴(kuò)孔后車端面，倒角后加內(nèi)襯套與上述組件焊合2。2.4 橋殼強(qiáng)度計(jì)算驅(qū)動橋的橋殼是汽車上的主要承載構(gòu)件之一，其形狀復(fù)雜，汽車的行駛條件又多變，因此要精計(jì)算汽車行駛時橋殼上各處的應(yīng)力大小較困難。在通常的情況下，在設(shè)計(jì)橋殼時多采用常規(guī)設(shè)計(jì)方法，這時將橋殼看成是一簡支梁并校核某些特定斷面的最大應(yīng)力值。例如日本有的公司對驅(qū)動橋殼的設(shè)計(jì)要求是在 2.5 倍滿載時軸負(fù)荷的作用下，各斷面（彈簧座處、橋殼與半軸套管焊接處、輪轂內(nèi)軸承根部圓角處）的應(yīng)力不應(yīng)超過屈服極限3。我國通常推薦：計(jì)算時將橋殼復(fù)雜的受力狀況簡化成三種典型的計(jì)算工況，只要在這三種

10、載荷計(jì)算工況下橋殼的強(qiáng)度的到保證，就認(rèn)為該橋殼在汽車的各種行駛條件下是可靠的。在上述三種載荷工況下橋殼的受力分析前，需對汽車在滿載靜止于水平路段時橋殼的最簡單的受力情況進(jìn)行分析4。2.4.1 橋殼的靜彎曲應(yīng)力計(jì)算橋殼靜彎曲應(yīng)力計(jì)算簡圖如圖 2-2 所示。橋殼可視為一空心橫梁，兩端經(jīng)輪轂軸承支承于車輪上，在鋼板彈簧座處橋殼承受簧上載荷，而沿兩側(cè)輪胎中心線，地面給輪胎以反力/2（雙胎時則沿雙胎之中線） ，橋殼則承受此力與車輪重力之差值，2Gwg即（ ） 。因此橋殼按靜載荷計(jì)算時，在其兩鋼板彈簧之間的彎矩為：wgG22=（ MwgG22東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)4） (N) （2-1）2sB m式中 汽車

11、滿載靜止于水平路面時的驅(qū)動橋給地面的載荷，7650N；2G車輪（包括輪轂,制動器等）的重力，N；wg 驅(qū)動車輪輪距，1.2m；B驅(qū)動橋殼上兩鋼板彈簧座中心間的距離，0.8m。s 圖圖 2-22-2 橋殼靜彎曲應(yīng)力的計(jì)算簡圖橋殼靜彎曲應(yīng)力的計(jì)算簡圖由彎矩圖可見，橋殼的危險斷面通常在鋼板彈簧座附近。由于大大地小于 G2/2 wg，且設(shè)計(jì)時不宜準(zhǔn)確預(yù)計(jì)，當(dāng)無數(shù)據(jù)時可以忽略去5。因此由式（2-1） =765（N）M2765028 . 02 . 1m而靜彎曲應(yīng)力則為MPawj （MPa） （2-vwjWM3102）式中 危險斷面處（鋼板彈簧座附近）橋殼的垂向彎曲截面系數(shù)（見表 2-1）vW 見式（2-1

12、）M表表 2-12-1 橋殼垂向彎曲截面系數(shù)橋殼垂向彎曲截面系數(shù)斷面形狀垂向及水平彎曲截面系數(shù) Wv Wh扭轉(zhuǎn)截面系數(shù) Wt東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)5Dd)1 (32443DdD)1 (16443DdD其中半軸套管管徑=60.5mm ，=52.5mmDD因此 =9.41VW)1 (32443DdD)5 .605 .521 (325 .60443=4.71)1 (16443DdDWt=84.61（MPa）vwjWM31033109041765102.4.2 在不平路面沖擊載荷作用下橋殼的強(qiáng)度計(jì)算當(dāng)汽車高速行駛于不平路面上時，橋殼除承受在靜載狀態(tài)下的那部分載荷外，還承受附加的沖擊載荷。這時橋殼在動載荷

13、下的彎曲應(yīng)力為（MPa） （2-wjdwdk3）式中 動載荷系數(shù)，對轎車，客車取 1.75； dk橋殼在靜載荷下的彎曲應(yīng)力，MPa，見式（2-2） 。wj因此由式（2-3） =1.7584.61=148.07（MPa）6 7wjdwdk2.4.3 汽車以最大牽引力行駛時橋殼的強(qiáng)度計(jì)算這時不考慮側(cè)向力。圖 2-3 為汽車以最大牽引力行駛時橋殼的受力分析簡圖。此時作用在左右驅(qū)動車輪上除有垂向應(yīng)力外，尚有切向應(yīng)力。地面對左右驅(qū)動車輪的最大切向反力共為 P= （2-maxrTTLeriT/max4）式中 發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩,72 N；maxeTm 傳動系的最低檔傳動比 3.65；TLi 傳動系的傳動效率

14、0.95；T 輪胎的滾動半徑，0.27m。rr東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)6故 P=maxrTTLeriT/max=726.89 （N） 27. 095. 065. 36 .56m圖圖 2-32-3 汽車以最大牽引力行駛時橋殼的受力分析簡圖汽車以最大牽引力行駛時橋殼的受力分析簡圖后驅(qū)動橋殼在兩鋼板彈簧座之間的垂向彎矩 Mv（N）為m =（） VMwgmG2222sB （2-5）式中 ， ， 見式下(2-1)的說明；2GwgBs 汽車加速行駛時的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，對微型載貨汽車后驅(qū)動橋取 1.21.42m所以由式（2-5）=（）=1.4=1071（N）VMwgmG2222sB 2765028 . 02 .

15、1m 由于驅(qū)動車輪的最大切向反力 Pmax 使橋殼也承受水平方向的彎矩，對于裝用普通圓錐齒輪差速器的驅(qū)動橋，在兩彈簧座之間橋殼所受的水平方向的彎矩 hM = =76.29（Kg.f.mm） (2-6) 22maxsBpMh28 . 02 . 1289.726 橋殼還承受因驅(qū)動橋傳遞驅(qū)動轉(zhuǎn)矩而引起的反作用力矩。這時在兩板彈簧座間橋殼承受的轉(zhuǎn)矩 T（N）為m=249.66 （N） （2-T2TTLenaxiT295. 065. 372m7）式中 同式(2-4) TTLeiT,max東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)7 當(dāng)橋殼在鋼板彈簧座附近的危險截面為圓管斷面時，則在該斷面處的合成彎矩 M為 =1078（Kg.

16、f.mm） （2-M222TMMhv22213.9829.7610718）該危險斷面處的合成應(yīng)力為 = =114.56 （MPa） WTMMWMhv22231041. 91078（2-9）式中 W危險斷面處的彎曲截面系數(shù)，見表 2-1。橋殼在鋼板彈簧座附近的危險斷面處的彎曲應(yīng)力 和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 分別為w =122 （MPa） （2-whhvvWMWM10）=53 （MPa）tWT式中 分別為橋殼在兩板彈簧座之間的垂向彎矩和水平彎矩，見式(2-5)hvMM ,及式(2-6)； 分別為橋殼在危險截面處的垂向彎曲截面系數(shù)、水平彎曲截面系thvWWW,數(shù)和彎曲截面系數(shù)，見表 2-1。橋殼的許用彎曲應(yīng)力為

17、300500Mpa,許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為 150400Mpa，可鑄鍛鐵橋殼取較小值，鋼板沖壓焊接橋殼取最大值。 計(jì)算結(jié)果彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力均小于許用值，滿足強(qiáng)度要求，故安全8。w2.4.4 汽車緊急制動時橋殼的強(qiáng)度計(jì)算 這時不考慮側(cè)向力。圖 2-4 為汽車緊急制動時橋殼的受力分析簡圖。此時作用在左右驅(qū)動車輪上除有垂向應(yīng)力外，尚有切向反力，即地面對驅(qū)動車輪的制動力。2/22mG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及水平方向的彎矩分別為 VMhM （2-2)2(2sBgmGMwV11）東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)8 （2-222sBmGMh 12）式中 同式(2-1)sBgGw,2汽車制動時的

18、質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)；m=（1+） ； =（1-）1m1Lhg2m1Lhg上式中的=用于前驅(qū)動輪，= 用于后驅(qū)動輪。當(dāng)未知時，對載貨m1mm2m1,Lhg汽車的后驅(qū)動橋亦可取=0.750.95，取 0.9；2m汽車的質(zhì)心高度，m；gh汽車質(zhì)心離前軸中心的距離，m；1L驅(qū)動車輪與路面的附著系數(shù)，計(jì)算時取 0.8。 圖圖 2-42-4 汽車緊急制動時橋殼的受力分析簡圖汽車緊急制動時橋殼的受力分析簡圖所以 =688.5 （N） 2)2(2sBgmGMwv28 . 02 . 19 . 027650m =550.8（N）222sBmGMh 28 . 02 . 18 . 09 . 027650m橋殼在兩鋼板彈簧座

19、的外側(cè)部分同時還承受制動力所引起的轉(zhuǎn)矩東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)9 = （2-TrrmG22213） =732.56（） 266. 08 . 09 . 027650mN 所以合成應(yīng)力為 = =147.3 （MPa） WTMMWMhv222（2-9）在該斷面處的彎曲應(yīng)力 和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 分別為w = （2-whhvvWMWM10）=tWT經(jīng)計(jì)算=131.7MPa，=155.5MPa，滿足強(qiáng)度要求，故安全9。w2.4.5 汽車受最大側(cè)向力時橋殼的強(qiáng)度計(jì)算當(dāng)汽車滿載、高速急轉(zhuǎn)彎時，則會產(chǎn)生一相當(dāng)大的且作用于汽車質(zhì)心處的離心力。汽車也會由于其他原因而承受側(cè)向力。當(dāng)汽車所承受的側(cè)向力達(dá)到地面給輪胎的側(cè)向反作用力的

20、最大值即側(cè)向附著力時，則汽車處于側(cè)滑的臨界狀態(tài)，此時沒有縱向力作用。側(cè)向力一旦超過側(cè)向附著力，汽車則側(cè)滑。因此汽車驅(qū)動橋的側(cè)滑條件是 （2-12222GYYPRL14）式中驅(qū)動橋所承受的側(cè)向力；2P地面給左、右驅(qū)動輪的側(cè)向反作用力；RLYY22, 汽車滿載靜止于水平路面時驅(qū)動橋給地面的載荷；2G輪胎與地面的側(cè)向附著系數(shù)，計(jì)算時取 1.0。1故 =76501.0=7650（N） 即7650N12G2P由于汽車產(chǎn)生純粹的側(cè)滑，因此計(jì)算時可以認(rèn)為地面給輪胎的切向反作用力（例如驅(qū)動力、制動力）為零。圖 2-5 為汽車向右側(cè)滑時的受力簡圖。根據(jù)該圖可求出驅(qū)動橋側(cè)滑時左右驅(qū)動車東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)10輪的

21、支承反力為 1圖圖 2-52-5 汽車向右側(cè)滑時驅(qū)動橋的受力簡圖汽車向右側(cè)滑時驅(qū)動橋的受力簡圖 （2-BhGZgL1222115） BhGZgR12221 =7650=11475（N）5 . 1式中 左右軸驅(qū)動車輪的支承反力，N；RLZZ22,汽車滿載時的質(zhì)心高度，1.2m；gh同式（2-14） ；12,G驅(qū)動車輪的輪矩,1.2m；B由上式可知，當(dāng)時，即驅(qū)動橋的全部荷重由側(cè)滑5 . 0/1Bhg222, 0GZZRL方向一側(cè)的驅(qū)動車輪承擔(dān)，這種極端情況對驅(qū)動橋的強(qiáng)度極為不利，因此為避免這種情況產(chǎn)生，應(yīng)盡量降低汽車的質(zhì)心高度。圖 2-6 為汽車驅(qū)動橋上面的車廂受力平衡圖，根據(jù)該圖可以求出汽車側(cè)滑

22、時鋼板彈簧對橋殼的垂向作用力及水平作用力。RLTT22,RLqq22,圖圖 2-62-6 汽車向右側(cè)滑時驅(qū)動橋上面的車廂受力平衡圖汽車向右側(cè)滑時驅(qū)動橋上面的車廂受力平衡圖鋼板彈簧對驅(qū)動橋殼的垂向作用力（N）為 東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)11 （2-16）srhGGTrgL/5 . 01222srhGGTrgR/5 . 01222式中 汽車滿載時車廂通過鋼板彈簧作用在驅(qū)動橋上的垂向總載荷，N；2G 板簧座上表面離地面高度，m；rr 見式（2-15）下的說明；ghG,12 兩板簧座中心間的距離，m10。s對于半軸為全浮式的驅(qū)動橋，在橋殼兩端的半軸套管上，各裝著一對輪轂軸承，它們布置在車輪垂向反作用力的作

23、用線的兩側(cè),通常內(nèi)軸承比外軸承離車輪中心線更近。側(cè)滑時內(nèi)外輪轂軸承對輪轂的徑向支承力 S1，S2如圖 2-7 所示，可根據(jù)一個車輪的受力平衡求出。 圖圖 2-72-7 汽車向右側(cè)滑時輪轂的徑向支承力汽車向右側(cè)滑時輪轂的徑向支承力分析用圖分析用圖21,SS（a a）輪轂軸承的受力分析用圖；（）輪轂軸承的受力分析用圖；（b b）橋殼的受力分析用圖）橋殼的受力分析用圖汽車向右側(cè)滑時左右車輪輪轂內(nèi)外軸承的徑向支承力分別為： （2-LLrLZbabYbarS22117） （2-LLrLZbabYbarS222東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)1218）+ （2-RS1RrYbar2RZbab219） = （2-RS2

24、RrYbar2RZbab220）式中 輪胎的滾動半徑；rr， 見圖 2-7。其中abRLRLZZYY2222, =40mm =70mm ab （2-LLLLZZZY221220 . 121） （2-RRRRZZZY221220 . 122）將式（2-15） ，式（2-21） ， （2-22）求得的值代入式（2-RLRLZZYY2222,17）（2-20） ，即可求出軸承對輪轂的徑向支承力，這樣也就求出輪轂軸承對半軸套管的徑向支承力， （與上述大小相等方向相反） 。21,SS所以 = 281659 （N）RS2RrYbar2RZbab2根據(jù)這些力及橋殼在板簧座處的垂向力，可繪出橋殼在汽車側(cè)滑時的

25、垂向RLTT22,受力彎矩圖，如圖 2-8 所示。東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)13Z2LZ2RY2RS1RY2LS2LS2RT2Rq2Rq2LT2LS1LBs(b)(a)圖圖 2-82-8 汽車向右側(cè)滑時驅(qū)動橋殼所受的垂向力及垂向彎矩汽車向右側(cè)滑時驅(qū)動橋殼所受的垂向力及垂向彎矩(a)(a)當(dāng)當(dāng)(b)(b)，與側(cè)滑方向相反一側(cè)車輪的支承反力為零時，與側(cè)滑方向相反一側(cè)車輪的支承反力為零時時時5 . 0/1Bhg5 . 0/1Bhg由式（2-17）（2-20）可知，輪轂內(nèi)外軸承支承中心之間的距離（+）愈大，ab則由側(cè)滑所引起的軸承徑向力愈小。另外如果（+）足夠大，也會增加車輪的支承ab剛度。否則，如果將兩軸

26、承的距離縮至使兩軸承相碰，則車輪的支承剛度會變差而接近與 3/4 浮式半軸的情況。 （+）的數(shù)值過大也會引起輪轂的寬度及質(zhì)量的加大而造ab成布置上的困難。在小型載貨汽車的設(shè)計(jì)中，常?。?）/4。輪轂軸承受力最abrr大的情況是發(fā)生在汽車側(cè)滑時，所以半軸套管也是在汽車滿載側(cè)滑時承受最大的彎矩及應(yīng)力。由式 9-113 可知，半軸套管的危險斷面位于輪轂內(nèi)軸承的里端 A-A 見圖（2-7） ，該處彎矩為 （2-lSlbaSMRRAA12)(23）式中 l如圖 2-7 所示，為輪轂內(nèi)軸承支承中心至該軸承內(nèi)端支承面間的距離。如果忽略 l 不計(jì)，并將（2-20） 、式（2-15） 、 （2-22）代入上式經(jīng)

27、整理后得 =3098（Kg.f.mm） （2-)(5 . 0()(11122arBhGbaSMgRAA24）式中,同式（2-15） ；ghG,12B ,同式（2-20） 。rra彎曲應(yīng)力：東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)14 = = 155.52 （MPa） （2-344310)1 (32DdDMAAAwA19919309831025）剪切應(yīng)力： =137.79 （MPa） （2-)(4222dDSRAA14.204428165926）合成應(yīng)力： =284.86（MPa） （2-AAAwAAA22327）半軸套管處的應(yīng)力不應(yīng)超過 490MP，滿足強(qiáng)度要求，故安全11 12 13。對于鋼板沖壓焊接整體式橋殼

28、，多采用 16Mn，0.9SiBV、35 或 40 號中碳鋼板(化學(xué)成分控制為 0.37%0.42%的碳和不大于 0.03%的硫)。半軸套管多采用 40Cr，40MnB 等中碳合金鋼或 45 號中碳鋼的無縫鋼管或鍛件。上述橋殼強(qiáng)度的傳統(tǒng)計(jì)算方法，只能算出橋殼某一斷面的應(yīng)力平均值，而不能完全反映橋殼上應(yīng)力及其分布的真實(shí)情況。它僅用于對橋殼強(qiáng)度的驗(yàn)算或用作與其他車型的橋殼強(qiáng)度進(jìn)行比較。而不能用于計(jì)算橋殼上某點(diǎn)（例如應(yīng)力集中點(diǎn)）的真實(shí)應(yīng)力值。因此建立其簡化三維模型并采用有限元分析方法是橋殼強(qiáng)度計(jì)算的發(fā)展方向14。3 半軸的設(shè)計(jì)3.1 半軸形式普通非斷開式驅(qū)動橋的半軸，根據(jù)其外端的支承形式或受力情況的

29、不同分為半浮式，3/4 浮式和全浮式三種。本橋采用半浮式半軸。半浮式半軸以靠近外端的軸頸直接支承在置于橋殼外端內(nèi)東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)15孔中的軸承上，而端部則以具有錐面的軸頸及鍵與車輪輪轂相固定，或以凸緣直接與車輪輪盤及制動鼓相聯(lián)接。因此，半浮式半軸除傳遞轉(zhuǎn)矩外，還要承受車輪傳來的彎矩。可見，半浮式半軸承受的載荷復(fù)雜，但它具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、尺寸緊湊、造價低廉的優(yōu)點(diǎn)。適合質(zhì)量較小、使用條件較好、承受載荷也不大的轎車和輕型載貨汽車15。3.2 三維建模圖圖 3-13-1 半軸結(jié)構(gòu)半軸結(jié)構(gòu)3.3 實(shí)心半軸強(qiáng)度校核計(jì)算：3.3.1 半軸材料的性能指標(biāo)：材料牌號 40Cr；抗拉強(qiáng)度：110kg.f/

30、mm2；屈服點(diǎn)：85Kg.f/mm2；疲勞強(qiáng)度極限：55kg.f/mm2。3.3.2 斷面 B-B 處的強(qiáng)度計(jì)算：東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)16板簧支點(diǎn)后橋中心半軸參數(shù)： =574.25; = 152.5; =21; =600; =266;1l2l3l4l抗彎截面模量：=3.86ZW321 .343233d310抗扭截面模量：=7.72nW161 .341633d310載荷計(jì)算：fkgRr25.9562 =956.25 21=20081（Kg.f.mm）M32lRr最大扭矩： m=max2/1jzbzeiim =6.9=56.6（Kg.f.mm）2/96. 096. 095. 0125. 5652.

31、 3 式中：發(fā)動機(jī)最大扭矩；em 一檔速比；1i 主減速比；zi 變速器效率；b東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)17 主減速器效率；z 主減速器及軸承的機(jī)械損失16；j彎曲應(yīng)力：=)/(36. 91086. 3200818 . 123mmfKgWzM剪切應(yīng)力：=)/(6 . 61072. 72106 .568 . 12233maxmmfKgWnm彎扭組合應(yīng)力： =H)/(78.126 . 6436. 9236. 94222222mmfKg 安全系數(shù)：=S65. 678.1285HS3.3.3 斷面 B-B 處的強(qiáng)度計(jì)算 (四檔時) 載荷： )(4595 .3822fKgRr（382.5459）21=803

32、2.59639（Kg.f.mm）32lRrM彎曲應(yīng)力：3.75+4.49（Kg.f.mm）311086. 3963980328 . 1ZWM剪應(yīng)力：=3.754.49（Kg.f/mm2）nSWQ231086. 3)96395 .8032(8 . 1合成應(yīng)力： =+H2242249. 475. 32285. 34)49. 475. 3(= 6.262.77（Kg.f/mm2）平均應(yīng)力：6.26Kg.f/mm2m應(yīng)力幅： =2.77 Kg.f/mm2r東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)18疲勞安全系數(shù)：（）=10.15 )/130(2mmfKgTS1srTM5518. 313026. 613.3.4 斷面 C-

33、C 處強(qiáng)度計(jì)算傳遞的最大扭矩：60.29（）maxmmfKg扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：=17.47 （Kg.f/mm2）164maxdm33281029.6016安全系數(shù)：=2.2Ss7 . 047.17857 . 0通過以上計(jì)算可知：B-B 斷面處和 C-C 斷面處的強(qiáng)度無問題17。3.4 空心半軸強(qiáng)度校核3.4.1 斷面 B-B 處的強(qiáng)度校核（1）空心式半軸應(yīng)采用全浮式，故不承受彎矩，只承受轉(zhuǎn)矩，故180ZW（2）抗扭截面模量：nW= (D=69.3mm , d=63.5mm)nW)(1004. 3163344mmDdD（3）載荷計(jì)算： )(25.9562fkgRrM=956.25 21=20081（Kg

34、.f.mm）32lRr（4）最大扭矩：)(6 .5621maxmfKgiimmjzbze（5）不承受彎曲應(yīng)力（6）剪切應(yīng)力： （Kg.f/mm2）76.161004. 31026 .568 . 1233maxWnm（7）安全系數(shù)：東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)19=S07. 576.1685HS3.4.2 斷面 B-B 處的強(qiáng)度計(jì)算 (四檔時)（1）載荷： )(4595 .3822fKgRr（2）不承受彎曲應(yīng)力， 故o（3）剪應(yīng)力：6.00（Kg.f/mm2）nSWQ2（4）合成應(yīng)力： =6.00（Kg.f/mm2）H2242（5）疲勞安全系數(shù)： 21.67 ，19S1srTM)/130(2mmfkgT

35、0r3.4.3 斷面 C-C 處的強(qiáng)度計(jì)算（1）傳遞的最大扭矩：56.6（）maxmmfKg（2）扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： =30.31 （Kg.f/mm2）DdDm16)(44max（3）安全系數(shù)： =1.96Ss7 . 031.30857 . 0經(jīng)以上校核計(jì)算，滿足強(qiáng)度要求，故安全。3.5 實(shí)心半軸與空心半軸的比較分析：半軸將差速器的半軸齒輪和車輪的輪轂連接起來，是驅(qū)動車輪的傳動裝置。半軸本身的結(jié)構(gòu)形狀，以端部鍛成凸緣的最為常見。實(shí)心半軸采用半浮式，半軸以凸緣直接與車輪輪盤及制動鼓相聯(lián)接。半浮式半軸除傳遞轉(zhuǎn)矩外，還要承受彎矩；空心半軸采用全浮式，半軸的外端和以兩個圓錐滾子軸承支承與橋殼的半軸套管上的輪轂

36、相聯(lián)接。 東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)20 經(jīng)實(shí)心半軸和空心半軸的強(qiáng)度計(jì)算可得知，如果令全浮空心式半軸滿足安全系數(shù)，則須半軸的直徑較大，半軸較粗，不適用于微型車的使用。但對于大型的載貨汽車，采用空心式半軸不但可以減輕整車質(zhì)量，并且節(jié)約成本,有一定的經(jīng)濟(jì)價值20。結(jié)論a.本文采用鋼板沖壓焊接整體式橋殼，這種形式的橋殼制造工藝簡單，材料利用率高、廢品率低、生產(chǎn)率高、制造成本低，并且有足夠的強(qiáng)度和剛度，特別是質(zhì)量小，（僅為鑄造整體式的質(zhì)量的 75%左右） ，而且安全可靠，具有一定的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，節(jié)省了生產(chǎn)成本。b.運(yùn)用 UG 軟件對橋殼和半軸進(jìn)行三維建模，完成三維模型圖轉(zhuǎn)化為二維圖紙，并用 Auto CA

37、D 進(jìn)行對橋殼受力分析圖的繪制和對 UG 的輸出圖進(jìn)行修改。c.橋殼計(jì)算方法，只能算出橋殼某一斷面的應(yīng)力平均值，不能完全反映橋殼上應(yīng)力及其分布情況。它僅用于對橋殼強(qiáng)度的驗(yàn)算，而不能用于計(jì)算橋殼上某點(diǎn)的真實(shí)應(yīng)力值。因此若利用所建三維模型并用 UG 的 CAE 功能進(jìn)行有限元分析，其強(qiáng)度校核將更為準(zhǔn)確。東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)21參考文獻(xiàn)1 劉惟信汽車設(shè)計(jì)北京：清華大學(xué)出版社，2001：3904022 劉惟信汽車車橋設(shè)計(jì)北京：清華大學(xué)出版社，2002：2843003 劉惟信驅(qū)動橋（汽車設(shè)計(jì)叢書）.北京：人民交通出版社，1987：1211244 Lechner G ,Naunheimer H. Auto

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