驅(qū)動(dòng)橋橋殼設(shè)計(jì)

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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 目 錄 摘要 Abstract 1 緒論 1 2 橋殼設(shè)計(jì) 1 2.1 橋殼的設(shè)計(jì)要求 2 2.2 橋殼的結(jié)構(gòu)型式 2 2.3 橋殼的三維參數(shù)化設(shè)計(jì) 2 2.4 橋殼強(qiáng)度計(jì)算 3 2.4.1 橋殼的靜彎曲應(yīng)力計(jì)算 3 2.4.2 在不平路面沖擊載荷作用下橋殼的強(qiáng)度計(jì)算 5 2.4.3 汽車以最大牽引力行駛時(shí)橋殼的強(qiáng)度計(jì)算 5 2.4.4 汽車緊急制動(dòng)時(shí)橋殼的強(qiáng)度計(jì)算 7 2.4.5 汽車受最大側(cè)向力時(shí)橋殼的強(qiáng)度計(jì)算 9 3 半軸的設(shè)計(jì) 14 3.1 半軸形式 14 3.2 三維建模 14 3.3 實(shí)心半軸強(qiáng)度校核計(jì)算:

2、14 3.3.1 半軸材料的性能指標(biāo): 14 3.3.2 斷面B-B處的強(qiáng)度計(jì)算: 14 3.3.3 斷面B-B處的強(qiáng)度計(jì)算 (四檔時(shí)) 16 3.3.4 斷面C-C處強(qiáng)度計(jì)算 17 3.4 空心半軸強(qiáng)度校核 17 3.4.1 斷面B-B處的強(qiáng)度校核 17 3.4.2 斷面B-B處的強(qiáng)度計(jì)算 (四檔時(shí)) 18 3.4.3 斷面C-C處的強(qiáng)度計(jì)算 18 結(jié)論 19 參考文獻(xiàn) 致謝 微型汽車后驅(qū)動(dòng)橋半軸和橋殼設(shè)計(jì) 1 緒論 驅(qū)動(dòng)橋殼是汽車的主要部件之一,它既是傳動(dòng)系的主要組件,又是行駛系的主要組件。在傳動(dòng)系中驅(qū)動(dòng)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

3、中,驅(qū)動(dòng)橋殼的主要作用是使左右驅(qū)動(dòng)車輪的軸向相對位置固定,與從動(dòng)橋一起支承車架及其上的各總成質(zhì)量,同時(shí),在汽車行駛時(shí),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(dòng)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(dòng)輪之間傳遞動(dòng)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(dòng)橋,普通非斷開式驅(qū)動(dòng)橋由于其結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)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(dòng)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(jià)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

4、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)到制造到工程分析的整個(gè)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。考慮到目前實(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)。 2 橋殼設(shè)計(jì) 2.1 橋殼的設(shè)計(jì)要求 驅(qū)動(dòng)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。

5、(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)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(dòng)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(dòng)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(gè)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(dòng)橋殼一直采用鋼板沖壓焊接式驅(qū)動(dòng)橋殼。它具有很多優(yōu)點(diǎn): (1)沖焊橋殼自重輕

6、,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)169~125%。 (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)150~200萬次;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(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30~50%。沖焊橋殼工藝性好,便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化,自動(dòng)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

7、行駛過程中,橋殼承受繁重的負(fù)荷,設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮在動(dòng)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)量以利于降低動(dòng)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(shí),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(dòng)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(dòng)橋總成的1/5~1/6。因此橋殼的合理設(shè)計(jì)和經(jīng)濟(jì)制造,對確保驅(qū)動(dòng)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

8、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。 圖2-1 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(gè)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

9、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(dòng)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(shí)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(shí)多采用常規(guī)設(shè)計(jì)方法,這時(shí)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(dòng)橋殼的設(shè)計(jì)要求是在2.5倍滿載時(shí)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

10、:計(jì)算時(shí)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(shí)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(shí)則沿雙胎之中線),橋殼則承受此力與車輪重力之差值,即( )。因此橋殼按靜載荷計(jì)算時(shí),在其兩鋼板彈簧之間的彎矩為:           =

11、( ) (N) (2-1) 式中 —汽車滿載靜止于水平路面時(shí)的驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷,7650N; —車輪(包括輪轂,制動(dòng)器等)的重力,N; —驅(qū)動(dòng)車輪輪距,1.2m; —驅(qū)動(dòng)橋殼上兩鋼板彈簧座中心間的距離,0.8m。 圖2-2 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(xiǎn)斷面通常在鋼板彈簧座附近。由于大大地小于G2/2 ,且設(shè)計(jì)時(shí)不宜準(zhǔn)確預(yù)計(jì),當(dāng)無數(shù)據(jù)時(shí)可以忽略去[5]。 因此由式(2-1) ==765(N) 而靜彎曲應(yīng)力則為

12、 (MPa) (2-2) 式中 —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)(見表2-1) —見式(2-1) 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 D d 其中半軸套管管徑=60.5mm ,=52.5mm 因此 ===9.41 =4.71 =84.61(MPa) 2.4.2 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(shí),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(shí)橋殼在動(dòng)載荷下

13、的彎曲應(yīng)力為 (MPa) (2-3) 式中 —?jiǎng)虞d荷系數(shù),對轎車,客車取1.75; —橋殼在靜載荷下的彎曲應(yīng)力,MPa,見式(2-2)。 因此由式(2-3) =1.7584.61=148.07(MPa)[6] [7] 2.4.3 汽車以最大牽引力行駛時(shí)橋殼的強(qiáng)度計(jì)算 這時(shí)不考慮側(cè)向力。圖2-3為汽車以最大牽引力行駛時(shí)橋殼的受力分析簡圖。此時(shí)作用在左右驅(qū)動(dòng)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(dòng)車輪的最大切向反力共為 P=

14、 (2-4) 式中 —發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩,72 N; —傳動(dòng)系的最低檔傳動(dòng)比3.65; —傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率0.95; —輪胎的滾動(dòng)半徑,0.27m。 故P= ==726.89 (N) 圖2-3 汽車以最大牽引力行駛時(shí)橋殼的受力分析簡圖 后驅(qū)動(dòng)橋殼在兩鋼板彈簧座之間的垂向彎矩Mv(N)為 =() (2-5) 式中 , ,, —見式下(2-1)的說明; —汽車加速行駛時(shí)的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù),對微型載貨汽車后驅(qū)動(dòng)橋取1.2~1.4 所以由式(2-5)=()=1.4=1071(N

15、) 由于驅(qū)動(dòng)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(dòng)橋,在兩彈簧座之間橋殼所受的水平方向的彎矩 = =76.29(2-6) 橋殼還承受因驅(qū)動(dòng)橋傳遞驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩而引起的反作用力矩。這時(shí)在兩板彈簧座間橋殼承

16、受的轉(zhuǎn)矩T(N)為 ==249.66 (N) (2-7) 式中 —同式(2-4) 當(dāng)橋殼在鋼板彈簧座附近的危險(xiǎn)截面為圓管斷面時(shí),則在該斷面處的合成彎矩M為 ===1078 (2-8) 該危險(xiǎn)斷面處的合成應(yīng)力為 = ==114.56 (MPa) (2-9) 式中W—危險(xiǎn)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(xiǎn)斷面處的彎曲應(yīng)力 和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 分別為 ==122 (MPa) ?。?-10)

17、 ==53 (MPa) 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)及式(2-6); — 分別為橋殼在危險(xiǎn)截面處的垂向彎曲截面系數(shù)、水平彎曲截面系數(shù)和彎曲截面系數(shù),見表2-1。 橋殼的許用彎曲應(yīng)力為300~500Mpa,許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)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(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]。 2.4.4 汽車緊急制動(dòng)時(shí)橋殼的強(qiáng)度計(jì)算 這時(shí)不考慮側(cè)向力。圖2-4為汽車緊急制動(dòng)時(shí)橋殼的受力分析簡圖。此時(shí)作用在左右驅(qū)動(dòng)車

18、輪上除有垂向應(yīng)力外,尚有切向反力,即地面對驅(qū)動(dòng)車輪的制動(dòng)力。因此可求得: 緊急制動(dòng)時(shí)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 (2-11) (2-12) 式中 —同式(2-1) —汽車制動(dòng)時(shí)的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù); =(1+); =(1-) 上式中的=用于前驅(qū)動(dòng)輪,= 用于后驅(qū)動(dòng)輪。當(dāng)未知時(shí),對載貨汽車的后驅(qū)動(dòng)橋亦可取=0.75~0.95,取0.9; —汽車的質(zhì)心高度,m;

19、—汽車質(zhì)心離前軸中心的距離,m; —驅(qū)動(dòng)車輪與路面的附著系數(shù),計(jì)算時(shí)取 0.8。 圖2-4 汽車緊急制動(dòng)時(shí)橋殼的受力分析簡圖 所以 ==688.5 (N) ==550.8(N) 橋殼在兩鋼板彈簧座的外側(cè)部分同時(shí)還承受制動(dòng)力所引起的轉(zhuǎn)矩 = (2-13) ==732.56() 所以合成應(yīng)力為 = =147.3 (MPa) (

20、2-9) 在該斷面處的彎曲應(yīng)力 和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 分別為 = (2-10) = 經(jīng)計(jì)算=131.7MPa,=155.5MPa,滿足強(qiáng)度要求,故安全[9]。 2.4.5 汽車受最大側(cè)向力時(shí)橋殼的強(qiáng)度計(jì)算 當(dāng)汽車滿載、高速急轉(zhuǎn)彎時(shí),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)向反作用力的最大值即側(cè)向附著力時(shí),則汽車處于側(cè)滑的臨界狀態(tài),此時(shí)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(dòng)橋的側(cè)滑條

21、件是 (2-14) 式中—驅(qū)動(dòng)橋所承受的側(cè)向力; —地面給左、右驅(qū)動(dòng)輪的側(cè)向反作用力; — 汽車滿載靜止于水平路面時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷; —輪胎與地面的側(cè)向附著系數(shù),計(jì)算時(shí)取1.0。 故 =76501.0=7650(N) 即>7650N 由于汽車產(chǎn)生純粹的側(cè)滑,因此計(jì)算時(shí)可以認(rèn)為地面給輪胎的切向反作用力(例如驅(qū)動(dòng)力、制動(dòng)力)為零。 圖2-5為汽車向右側(cè)滑時(shí)的受力簡圖。根據(jù)該圖可求出驅(qū)動(dòng)橋側(cè)滑時(shí)左右驅(qū)動(dòng)車輪的支承反力為 圖2-5 汽車向右側(cè)滑時(shí)驅(qū)動(dòng)橋的受力簡圖

22、 (2-15) =7650=11475(N) 式中 — 左右軸驅(qū)動(dòng)車輪的支承反力,N; —汽車滿載時(shí)的質(zhì)心高度,1.2m; —同式(2-14); —驅(qū)動(dòng)車輪的輪矩,1.2m; 由上式可知,當(dāng)時(shí),,即驅(qū)動(dòng)橋的全部荷重由側(cè)滑方向一側(cè)的驅(qū)動(dòng)車輪承擔(dān),這種極端情況對驅(qū)動(dòng)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(dòng)橋上面的車廂受力平衡圖,根據(jù)該圖可以求出汽車側(cè)滑時(shí)鋼板彈簧對橋殼的垂向作用力及水平作用力。 圖2-6 汽車向右側(cè)滑時(shí)驅(qū)動(dòng)橋上面的車廂受力平衡圖 鋼板彈簧對驅(qū)動(dòng)橋殼的垂向作用力(N)為

23、 (2-16) 式中 —汽車滿載時(shí)車廂通過鋼板彈簧作用在驅(qū)動(dòng)橋上的垂向總載荷,N; — 板簧座上表面離地面高度,m; — 見式(2-15)下的說明; —兩板簧座中心間的距離,m[10]。 對于半軸為全浮式的驅(qū)動(dòng)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(cè),通常內(nèi)軸承比外軸承離車輪中心線更近。側(cè)滑時(shí)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(gè)車輪的受力平衡求出。 圖2-7 汽車向右側(cè)滑時(shí)輪轂的徑向支承力分析用圖 (a)輪轂軸承的受力分析用

24、圖;(b)橋殼的受力分析用圖 汽車向右側(cè)滑時(shí)左右車輪輪轂內(nèi)外軸承的徑向支承力分別為: (2-17) (2-18) + (2-19) =— (2-20) 式中 —輪胎的滾動(dòng)半徑; ,, —見圖2-7。其中 =40mm =70mm

25、 (2-21) (2-22) 將式(2-15),式(2-21),(2-22)求得的值代入式(2-17)~(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)。 所以 =—= (N) 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(shí)的垂向受力彎矩圖,如圖2-8所示。 圖2-8 汽車向右側(cè)滑時(shí)驅(qū)動(dòng)橋殼所受的垂向力及垂向彎矩

26、(a)當(dāng)(b),與側(cè)滑方向相反一側(cè)車輪的支承反力為零時(shí) 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,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。輪轂軸承受力最大的情況是發(fā)生在汽車側(cè)滑時(shí),所以半軸套管也是在汽車滿載側(cè)滑時(shí)承受最大的彎矩及應(yīng)力。由式9-113可知,半軸套管的危險(xiǎn)斷面位于輪轂內(nèi)軸承的里端A-A見圖(2-7),該處彎矩為

27、 (2-23) 式中l(wèi)—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)整理后得 =3098(2-24) 式中,—同式(2-15); ,—同式(2-20)。 彎曲應(yīng)力: = = 155.52 (MPa) (2-25) 剪切應(yīng)力: ==137.79 (MPa) (2-26) 合成應(yīng)力:

28、 =284.86(MPa) (2-27) 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,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

29、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(dòng)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(dòng)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??梢姡敫∈桨胼S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(jià)低廉的優(yōu)點(diǎn)。適合質(zhì)量較小、使用條件較好、承受載

30、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(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/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: 半軸參數(shù): =574.25; = 152.5; =21; =600; =266; 抗彎截面模量: =3.86 抗扭截面模量: =7.72 載荷計(jì)算: ==956.2521=20081() 最大扭矩: m=

31、 =6.9=56.6() 式中:—發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩; —一檔速比; —主減速比; —變速器效率; —主減速器效率; —主減速器及軸承的機(jī)械損失[16]; 彎曲應(yīng)力: = 剪切應(yīng)力: = 彎扭組合應(yīng)力: = 安全系數(shù): = 3.3.3 斷面B-B處的強(qiáng)度計(jì)算 (四檔時(shí)) 載荷: (382.5459)×21=8032.59639() 彎曲應(yīng)力: 3.75+4.49 剪應(yīng)力: =

32、3.754.49(Kg.f/mm2) 合成應(yīng)力: =+ = 6.262.77(Kg.f/mm2) 平均應(yīng)力:6.26Kg.f/mm2 應(yīng)力幅: =2.77 Kg.f/mm2 疲勞安全系數(shù):  ?。ǎ?10.15 3.3.4 斷面C-C處強(qiáng)度計(jì)算 傳遞的最大扭矩: 60.29() 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力: ==17.47 (Kg.f/mm2) 安全系數(shù): ==2.2 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[18

33、] (2)抗扭截面模量: = (D=69.3mm , d=63.5mm) (3)載荷計(jì)算: M==956.2521=20081 (4)最大扭矩: (5)不承受彎曲應(yīng)力 (6)剪切應(yīng)力: (Kg.f/mm2) (7)安全系數(shù): = 3.4.2 斷面B-B處的強(qiáng)度計(jì)算 (四檔時(shí)) (1)載荷: (2)不承受彎曲應(yīng)力,故 (3)剪應(yīng)力: 6.00(Kg.f/mm2) (4)合成應(yīng)力: ==6.00(Kg.f/mm2) (5)疲勞安全系數(shù): 21.67 ,[19] 3.4.3 斷面C-C處的強(qiáng)

34、度計(jì)算 (1)傳遞的最大扭矩: 56.6() (2)扭轉(zhuǎn)應(yīng)力: ==30.31 (Kg.f/mm2) (3)安全系數(shù): ==1.96 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(dòng)車輪的傳動(dòng)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(dòng)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(gè)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(shí)心半軸和空心半軸的強(qiáng)度計(jì)算可得知,如果令

35、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(jià)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 CAD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

36、,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。 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,2001:390~402 [2] 劉惟信.汽車車橋設(shè)計(jì).北京:清華大學(xué)出版社,2002:284~300 [3] 劉惟信.驅(qū)動(dòng)橋(汽車設(shè)計(jì)叢書).北京:人民交通出版社,1987:121~124 [4] Lechner G ,Naunheimer H. Automotive Transmissions : Funda

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