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目 錄 摘要 Abstract 1 緒論 1 2 橋殼設計 1 2 1 橋殼的設計要求 2 2 2 橋殼的結構型式 2 2 3 橋殼的三維參數(shù)化設計 2 2 4 橋殼強度計算 3 2 4 1 橋殼的靜彎曲應力計算 3 2 4 2 在不平路面沖擊載荷作用下橋殼的強度計算 5 2 4 3 汽車以最大牽引力行駛時橋殼的強度計算 5 2 4 4 汽車緊急制動時橋殼的強度計算 7 2 4 5 汽車受最大側向力時橋殼的強度計算 9 3 半軸的設計 14 3 1 半軸形式 14 3 2 三維建模 14 3 3 實心半軸強度校核計算 14 3 3 1 半軸材料的性能指標 14 3 3 2 斷面 B B 處的強度計算 14 3 3 3 斷面 B B 處的強度計算 四檔時 16 3 3 4 斷面 C C 處強度計算 17 3 4 空心半軸強度校核 17 3 4 1 斷面 B B 處的強度校核 17 3 4 2 斷面 B B 處的強度計算 四檔時 18 3 4 3 斷面 C C 處的強度計算 18 結論 19 參考文獻 致謝 微型汽車后驅(qū)動橋半軸和橋殼設計 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)動橋殼應有足夠的強度和剛度 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心軸 其首要任 務是傳遞扭矩 本橋采用非斷開式驅(qū)動橋 普通非斷開式驅(qū)動橋由于其結構簡單 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 它具有結構簡單 質(zhì)量小 尺寸緊湊 造價低廉等優(yōu) 點 質(zhì)量較小 使用條件較好 承載負荷也不大 本設計過程中采用 UG 軟件進行三維參數(shù)化設計 UG 致力于 CAD CAM CAE 一體化即 從概念設計到制造到工程分析的整個產(chǎn)品開發(fā)過程 通過應用主模型方法 使得從設 計到制造的所有應用相關聯(lián) 通過使用主模型 支持擴展企業(yè)范圍的并行協(xié)作 可進 行無圖加工 考慮到目前實際設計要求 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)境下進行修改編輯 本文擬通過橋殼和半軸強度校核計算的設計方法 實現(xiàn) UG 三維模型到二維圖紙轉(zhuǎn) 化的目標 2 橋殼設計 2 1 橋殼的設計要求 驅(qū)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(chǎn)生附加 彎曲應力 2 在保證強度和剛度的前提下 盡量減少質(zhì)量以提高行駛平順性 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 橋殼的結構型式 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 它具有強度和剛度較大 主減速器拆裝 調(diào)整方便等優(yōu)點 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 1 沖焊橋殼自重輕 材料利用率高 據(jù)國外統(tǒng)計 沖焊橋殼比鑄鋼橋殼的自重 減小 37 左右 其單軸負荷也大為增加 達 169 125 2 質(zhì)量高 尤其是疲勞強度 電子束焊接的鋼板沖壓橋殼疲勞值達 150 200 萬 次 采用 CO2 氣體保護焊焊接鋼板沖壓橋殼的疲勞值也可達 100 萬次左右 均超過 JB3804 84 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 易實現(xiàn)大批量機械化生產(chǎn) 據(jù)國外資料介紹 批量生產(chǎn) 16000 根以上 成本可降低 30 50 沖焊橋殼工藝性好 便于實現(xiàn)機械化 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 橋殼承受繁重的負荷 設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力求減小橋殼的質(zhì)量 橋殼還應結構簡單 制造方便以利 于降低成本 其結構還應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 結構型式時 還應考慮汽車的類型 使用要求 制造條件 材料供應等 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件 橋殼焊接總成的成 本 約占驅(qū)動橋總成的 1 5 1 6 因此橋殼的合理設計和經(jīng)濟制造 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)化設計 在 UG 三維環(huán)境下 運用草圖 拉伸 旋轉(zhuǎn) 鏡像 布爾運算等功能建立了橋殼的 三維參數(shù)化模型 如圖 2 1 所示 圖 2 1 微型車橋結構示意圖 該橋殼結構主要由中間琵琶包 兩側軸管 兩端軸頭和一些焊接件 如加強環(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雜部分 除去焊上的加強環(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 是分開式結構 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 機加工 車兩端 車中間直徑 145mm 孔 其次焊橋殼凸緣及后蓋 然后將半軸套管擴孔后車端面 倒角 后加內(nèi)襯套與上述組件焊合 2 2 4 橋殼強度計算 驅(qū)動橋的橋殼是汽車上的主要承載構件之一 其形狀復雜 汽車的行駛條件又多 變 因此要精計算汽車行駛時橋殼上各處的應力大小較困難 在通常的情況下 在設 計橋殼時多采用常規(guī)設計方法 這時將橋殼看成是一簡支梁并校核某些特定斷面的最 大應力值 例如日本有的公司對驅(qū)動橋殼的設計要求是在 2 5 倍滿載時軸負荷的作用 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 的應力不 應超過屈服極限 3 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 只要在這三種載荷計算工況下橋殼的強度的到保證 就認為該橋殼在汽車的 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行分析 4 2 4 1 橋殼的靜彎曲應力計算 橋殼靜彎曲應力計算簡圖如圖 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 2G wg 即 因此橋殼按靜載荷計算時 在其兩鋼板彈簧之間的彎矩為 wg N MwgG 22sB m 2 1 式中 汽車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 2 2 橋殼靜彎曲應力的計算簡圖 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 且設計時不宜準確預計 當無數(shù)據(jù)時可以忽略去 5 因此由式 2 1 765 N M276508 1 m 而靜彎曲應力 則為 Pawj MPa 2 vwjW310 2 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 M 表 2 1 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 Dd 1 324D d 1 643Dd 其中半軸套管管徑 60 5mm 52 5mm 因此 9 41VW 1 324Dd 5 6021 3 4 4 71 64t 84 61 MPa vwjM310 33109765 2 4 2 在不平路面沖擊載荷作用下橋殼的強度計算 當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 這時橋殼在動載荷下的彎曲應力為 MPa 2 wjdk 3 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力 MPa 見式 2 2 wj 因此由式 2 3 1 75 84 61 148 07 MPa 6 7 wjdk 2 4 3 汽車以最大牽引力行駛時橋殼的強度計算 這時不考慮側向力 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力外 尚有切向應力 地面對左右驅(qū)動車輪的最大 切向反力共為 P 2 maxrTLei 4 式中 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩 72 N maxeT 傳動系的最低檔傳動比 3 65 Li 傳動系的傳動效率 0 95 T 輪胎的滾動半徑 0 27m r 故 P maxrTLei 726 89 N 27 095635 m 圖 2 3 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 VMwgmG 2sB 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 2 1 4m 所以由式 2 5 1 4 1071 N VMwgmG 2sB27650 28 01 m 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 2maxsBph 28 019 76 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 249 66 N 2 2TLenaxi 95 0637m 7 式中 同式 2 4 TLei max 當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 f mm 2 M 22Thv 22213 98 7610 8 該危險斷面處的合成應力 為 114 56 MPa WTMhv 22 3104 978 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力 和扭轉(zhuǎn)應力 分別為w 122 MPa 2 w hv 10 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 hvM 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thvW 數(shù)和彎曲截面系數(shù) 見表 2 1 橋殼的許用彎曲應力為 300 500Mpa 許用扭轉(zhuǎn)應力為 150 400Mpa 可鑄鍛鐵橋 殼 取較小值 鋼板沖壓焊接橋殼取最大值 計算結果彎曲應力 和扭轉(zhuǎn)應力 均小于許用值 滿足強度要求 故安全 8 w 2 4 4 汽車緊急制動時橋殼的強度計算 這時不考慮側向力 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力 外 尚有切向反力 即地面對驅(qū)動車輪的制動力 2 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 及水平方向的彎矩 分別為 VMhM 2 2 2 sBgMwV 11 2 22sBmGMh 12 式中 同式 2 1 sBgGw 2 汽車制動時的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù) m 1 1 1 1Lhg 2m 1Lhg 上式中的 用于前驅(qū)動輪 用于后驅(qū)動輪 當 未知時 對載貨 2 1 Lhg 汽車的后驅(qū)動橋亦可取 0 75 0 95 取 0 9 2 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) 計算時取 0 8 圖 2 4 汽車緊急制動時橋殼的受力分析簡圖 所以 688 5 N 2 2 sBgmGMwv 28 019 7650 m 550 8 N h 橋殼在兩鋼板彈簧座的外側部分同時還承受制動力所引起的轉(zhuǎn)矩 2 TrmG 2 13 732 56 6 089 7650 mN 所以合成應力 為 147 3 MPa WTMhv22 2 9 在該斷面處的彎曲應力 和扭轉(zhuǎn)應力 分別為w 2 hv 10 tWT 經(jīng)計算 131 7MPa 155 5MPa 滿足強度要求 故安全 9 w 2 4 5 汽車受最大側向力時橋殼的強度計算 當汽車滿載 高速急轉(zhuǎn)彎時 則會產(chǎn)生一相當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向力 當汽車所承受的側向力達到地面給輪胎的側向 反作用力的最大值即側向附著力時 則汽車處于側滑的臨界狀態(tài) 此時沒有縱向力作 用 側向力一旦超過側向附著力 汽車則側滑 因此汽車驅(qū)動橋的側滑條件是 2 122 GYPRL 14 式中 驅(qū)動橋所承受的側向力 2P 地面給左 右驅(qū)動輪的側向反作用力 RLY 汽車滿載靜止于水平路面時驅(qū)動橋給地面的載荷 2G 輪胎與地面的側向附著系數(shù) 計算時取 1 0 1 故 7650 1 0 7650 N 即 7650N2 2P 由于汽車產(chǎn)生純粹的側滑 因此計算時可以認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 為汽車向右側滑時的受力簡圖 根據(jù)該圖可求出驅(qū)動橋側滑時左右驅(qū)動車 輪的支承反力為 1 圖 2 5 汽車向右側滑時驅(qū)動橋的受力簡圖 2 BhGZgL12 15 gR12 7650 11475 N 5 式中 左右軸驅(qū)動車輪的支承反力 N RLZ2 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 時 即驅(qū)動橋的全部荷重由側滑5 0 1 Bhg 22 0GZRL 方向一側的驅(qū)動車輪承擔 這種極端情況對驅(qū)動橋的強度極為不利 因此為避免這種 情況產(chǎn)生 應盡量降低汽車的質(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滑時鋼板 彈簧對橋殼的垂向作用力 及水平作用力 RLT2 RLq2 圖 2 6 汽車向右側滑時驅(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 2 srhGTgL 5 0122 16 rgR 122 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 r 見式 2 15 下的說明 gh 12 兩板簧座中心間的距離 m 10 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用線的兩側 通常內(nèi)軸承比外軸承離車輪中心線更近 側滑時內(nèi)外輪轂軸承對輪轂的徑向支承力 S1 S 2如圖 2 7 所示 可根據(jù)一個車輪的受 力平衡求出 圖 2 7 汽車向右側滑時輪轂的徑向支承力 分析用圖21 S a 輪轂軸承的受力分析用圖 b 橋殼的受力分析用圖 汽車向右側滑時左右車輪輪轂內(nèi)外軸承的徑向支承力分別為 2 LLrLZbaYS221 17 2 LLrLba222 18 2 RS1RrY2 RZ2 19 2 R2Rrba2R2 20 式中 輪胎的滾動半徑 r 見圖 2 7 其中abRLLZY22 40mm 70mm ab 2 LLLZ22120 21 2 RRRZZY22120 22 將式 2 15 式 2 21 2 22 求得的 值代入式 2 RLLY22 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 S 所以 281659 N RS2RrYba2 RZ2 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滑時的垂向RLT2 受力彎矩圖 如圖 2 8 所示 Z2L Z2RYS1YS2Rq22L1Bs b a 圖 2 8 汽車向右側滑時驅(qū)動橋殼所受的垂向力及垂向彎矩 a 當 b 與側滑方向相反一側車輪的支承反力為零時時5 0 1 Bhg 5 0 1 Bhg 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計中 常取 4 輪轂軸承受力最r 大的情況是發(fā)生在汽車側滑時 所以半軸套管也是在汽車滿載側滑時承受最大的彎矩 及應力 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 lSbaSMRRA12 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 并將 2 20 式 2 15 2 22 代入上式經(jīng)整理后得 3098 Kg f mm 2 5 0 122 arBhGbaSMgRA 24 式中 同式 2 15 ghG 12 B 同式 2 20 ra 彎曲應力 155 52 MPa 2 34310 2 DdMAAw 98310 25 剪切應力 137 79 MPa 2 42dSRA 14 08659 26 合成應力 284 86 MPa 2 AwAA 223 27 半軸套管處的應力不應超過 490MP 滿足強度要求 故安全 11 12 13 對于鋼板沖壓焊接整體式橋殼 多采用 16Mn 0 9SiBV 35 或 40 號中碳鋼板 化學 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 上述橋殼強度的傳統(tǒng)計算方法 只能算出橋殼某一斷面的應力平均值 而不能完全 反映橋殼上應力及其分布的真實情況 它僅用于對橋殼強度的驗算或用作與其他車型 的橋殼強度進行比較 而不能用于計算橋殼上某點 例如應力集中點 的真實應力值 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度計算的發(fā)展方向 14 3 半軸的設計 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) 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雜 但它具有結構簡單 質(zhì)量小 尺寸緊湊 造 價低廉的優(yōu)點 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 3 1 半軸結構 3 3 實心半軸強度校核計算 3 3 1 半軸材料的性能指標 材料牌號 40Cr 抗拉強度 110kg f mm 2 屈服點 85Kg f mm 2 疲勞強度極限 55kg f mm 2 3 3 2 斷面 B B 處的強度計算 板 簧 支 點 后 橋 中 心 半軸參數(shù) 574 25 152 5 21 600 266 1l2l3l4l 抗彎截面模量 3 86ZW 21 33 d 30 抗扭截面模量 7 72n16 3431 載荷計算 fkgRr 25 9 956 25 21 20081 Kg f mm M3l 最大扭矩 m max 1jzbzei 6 9 56 6 Kg f mm 2 96 05 2 65 式中 發(fā)動機最大扭矩 e 一檔速比 1i 主減速比 zi 變速器效率 b 主減速器效率 z 主減速器及軸承的機械損失 16 j 彎曲應力 36 9108 322mfKgWzM 剪切應力 6 1072 523max fgn 彎扭組合應力 H 78 12 4 9 42 222 mfKg 安全系數(shù) S65 78 1 H 3 3 3 斷面 B B 處的強度計算 四檔時 載荷 459 32fKgRr 382 5 459 21 8032 5 9639 Kg f mm lM 彎曲應力 3 75 4 49 Kg f mm 311086 92ZW 剪應力 3 75 4 49 Kg f mm 2 nSQ2 31086 952 合成應力 H 24 49 75 2285 3 49 75 3 6 26 2 77 Kg f mm 2 平均應力 6 26Kg f mm2 m 應力幅 2 77 Kg f mm2r 疲勞安全系數(shù) 10 15 130 2mfKgT S 1srTM 518 306 3 3 4 斷面 C C 處強度計算 傳遞的最大扭矩 60 29 maxmfKg 扭轉(zhuǎn)應力 17 47 Kg f mm 2 164axd 328109 安全系數(shù) 2 2S s7 04 15 通過以上計算可知 B B 斷面處和 C C 斷面處的強度無問題 17 3 4 空心半軸強度校核 3 4 1 斷面 B B 處的強度校核 1 空心式半軸應采用全浮式 故不承受彎矩 只承受轉(zhuǎn)矩 故 18 0 ZW 2 抗扭截面模量 nW D 69 3mm d 63 5mm n 104 31634mDd 3 載荷計算 25 96fkgRr M 956 25 21 20081 Kg f mm 32l 4 最大扭矩 6 51max mfKgijzbze 5 不承受彎曲應力 6 剪切應力 Kg f mm 2 76 104 3265813max Wn 7 安全系數(shù) S 576 1H 3 4 2 斷面 B B 處的強度計算 四檔時 1 載荷 459 382fKgRr 2 不承受彎曲應力 故 o 3 剪應力 6 00 Kg f mm 2 nSWQ2 4 合成應力 6 00 Kg f mm 2 H 24 5 疲勞安全系數(shù) 21 67 19 S 1srTM 130 2mfkgT 0 r 3 4 3 斷面 C C 處的強度計算 1 傳遞的最大扭矩 56 6 maxfKg 2 扭轉(zhuǎn)應力 30 31 Kg f mm 2 Dd16 4ax 3 安全系數(shù) 1 96S s7 031 85 經(jīng)以上校核計算 滿足強度要求 故安全 3 5 實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 身的結構形狀 以端部鍛成凸緣的最為常見 實心半軸采用半浮式 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相聯(lián)接 經(jīng)實心半軸和空心半軸的強度計算可得知 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)濟價值 20 結論 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)濟性和可靠性 節(jié)省了生產(chǎn)成本 b 運用 UG 軟件對橋殼和半軸進行三維建模 完成三維模型圖轉(zhuǎn)化為二維圖紙 并 用 Auto CAD 進行對橋殼受力分析圖的繪制和對 UG 的輸出圖進行修改 c 橋殼計算方法 只能算出橋殼某一斷面的應力平均值 不能完全反映橋殼上應 力及其分布情況 它僅用于對橋殼強度的驗算 而不能用于計算橋殼上某點的真實應 力值 因此若利用所建三維模型并用 UG 的 CAE 功能進行有限元分析 其強度校核將更 為準確 參考文獻 1 劉惟信 汽車設計 北京 清華大學出版社 2001 390 402 2 劉惟信 汽車車橋設計 北京 清華大學出版社 2002 284 300 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