（定稿）基于有限元中型货车半轴与桥壳设计（全套下载）

图.汽车以最大牵引力行驶的受力简图作用在左右驱动车轮的转矩所引起的地面对于左右驱动车轮的最大切向反作用力共为发动机的最大转矩传动系档传动比.主减速比.传动系的传动效率.轮胎的滚动半径.。

.根据上式可计算得.由于设计时些参数未定而无法计算出汽车加速行驶时的质量转移系数值，而对于载货汽车的后驱动桥可在范围内选取，在此取.。

此时后驱动桥桥壳在左右钢板弹簧座之间的垂向弯矩为•.根据上式•由于驱动车轮所承受的地面对其作用的最大切向反作用力，使驱动桥壳也承受着水平方向的弯矩，对于装有普通圆锥齿轮差速器的驱动桥，由于其左右驱动车轮的驱动转矩相等，故有•.所以根据上式•图.汽车紧急制动时后驱动桥的受力简图桥壳还承受因驱动桥传递驱动转矩而引起的反作用力矩，这时在两钢板弹簧座间桥壳承受的转矩为•.式中发动机最大转矩，在此为•传动系档传动比.主减速比.传动系的传动效率，在此取.。

根据上式可计算得.•由于桥壳在钢板弹簧座附近的危险断面处为圆管断面，所以在该断面处的合成弯矩为.该危险断面处的合成应力为.桥壳需用弯曲应力为，需用扭转应力为。

汽车紧急制动时的桥壳强度计算这时不考虑侧向力，图.为汽车在紧急制动时的受力简图。

图.汽车在紧急制动时的受力简图由于设计时些参数是未知的，所以后驱动桥计算用的汽车紧急制动时的质量转移系数不可计算，般对于载货汽车后驱动桥取。

图.为汽车紧急制动时后驱动桥壳的受力分析简图，此时作用在左右驱动车轮上除了有垂向反作用力外，尚有切向反力，即地面对驱动轮的制动力，因此可求得紧急制动时桥壳在两钢板弹簧座之间的垂向弯矩及水平方向的弯矩分别为式中汽车制动时的质量转移系数，计算后驱动桥时.驱动车轮与路面的附着系数，计算时可取，在此取.根据上式可以计算得.•.•图.汽车紧急制动时后驱动桥的受力简图桥壳在两钢板弹簧座的外侧部分处同时还承受制动力所引起的转矩，对于后驱动桥•.根据上式•所以可根据式.，.计算出在钢板弹簧座附近危险断面的弯曲应力和扭转应力分别为汽车受最大侧向力时桥壳的强度计算当汽车满载高速急转弯时，则会产生相当大的且作用于汽车质心处离心力。

汽车也会由于其他原因而承受侧向力。

当汽车所承受的侧向力达到地面给轮胎的侧向反作用力的最大值即侧向附着力时，则汽车处于侧滑的临界状态，此时没有纵向力作用。

侧向力旦超过侧向附着力，汽车则侧滑如图.所示。

因此汽车驱动桥的侧滑条件是.式中驱动桥所受的侧向力地面给左右驱动车轮的侧向反作用力汽车满载静止于水平面时驱动桥给地面的载荷轮胎与地面的侧向附着系数取.。

，等。

是我国研制出的新钢种，作为半轴材料效果很好。

半轴的热处理过去都采用调质处理的方法，调质后要求杆部硬度为突缘部分可降至。

近年来采用高频中频感应淬火的口益增多。

这种处理方法使半轴表面淬硬达，硬化层深约为其半径的，心部硬度可定为花键部分表面硬度不淬火区突缘等的硬度可定在范围内。

由于硬化层本身的强度较高，加之在半轴表面形成大的残余压应力，以及采用喷丸处理滚压半轴突缘根部过渡圆角等工艺，使半轴的静强度和疲劳强度大为提高，尤其是疲劳强度提高得十分显著。

由于这些先进工艺的采用，不用合金钢而采用中碳号号钢的半轴也日益增多。

本次设计考虑到半轴对传动系需要有定的保护作用，故采用号钢作为半轴的材料进行加工。

.本章小结首先本章对半轴的功用进行了说明，并且在纵向力最大时确定了半轴的计算载荷。

对半轴进行了具体的设计计算，确定了半轴的各部分尺寸，并进行了校核。

最后对材料和热处理做了说明。

第章驱动桥壳的设计驱动桥壳的主要功用是支承汽车质量，并承受有车轮传来的路面反力和反力矩，并经悬架传给车身，它同时又是主减速器，差速器和半轴的装配体。

驱动桥壳应满足如下设计要求.应具有足够的强度和刚度，以保证主减速器齿轮啮合正常，并不使半轴产生附加弯曲应力.在保证强度和刚度的情况下，尽量减小质量以提高行驶的平顺性.保证足够的离地间隙.结构工艺性好，成本低.保护装于其中的传动系统部件和防止泥水浸入.拆装，调整，维修方便。

考虑的设计的是载货汽车，驱动桥壳的结构形式采用铸造整体式桥壳。

.铸造整体式桥壳的结构通常可采用球墨铸铁可锻铸铁或铸钢铸造。

在球铁中加入.的镍，解决了球铁低温冲击值急剧降低的问题，得到了与常温相同的冲击值。

为了进步提高其强度和刚度，铸造整体式桥壳的两端压入较长的无缝钢管作为半轴套筒，并用销钉固定。

如图所示，每边半轴套管与桥壳的压配表面共四处，由里向外逐渐加大配合面的直径，以得到较好的压配效果。

钢板弹簧座与桥壳铸成体，故在钢板弹簧座附近桥壳的截面可根据强度要求铸成适当的形状，通常多为矩形。

安装制动底板的凸缘与桥壳住在起。

桥壳中部前端的平面及孔用于安装主减速器及差速器总成，后端平面及孔可装上后盖，打开后盖可作检视孔用。

另外，由于汽车的轮毂轴承是装在半轴套管上，其中轮毂内轴承与桥壳铸件的外端面相靠，而外轴承则与拧在半轴套管外端的螺母相抵，故半轴套管有被拉出的倾向，所以必须将桥壳与半轴套管用销钉固定在起。

图.铸造整体式驱动桥结构铸造整体式桥壳的主要优点在于可制成复杂而理想的形状，壁厚能够变化，可得到理想的应力分布，其强度及刚度均较好全浮式图.半轴支撑形式半浮式半轴以其靠近外端的轴颈直接支撑在置于桥壳外端内孔中的轴承上，而端部则以具有圆锥面的轴颈及键与轮毂相固定。

具有结构简单质量小尺寸紧凑造价低廉等优点。

主要用于质量较小，使用条件好，承载负荷也不大的轿车和轻型载货汽车。

浮式半轴的结构特点是半轴外端仅有个轴承并装在驱动桥壳半轴套管的端部，直接支撑着轮毂，而半轴则以其端部与轮毂想固定，因其侧向力引起弯矩使轴承有歪斜的趋势，这将急剧降低轴承的寿命，所以未得到推广。

全浮式半轴的外端和以两个轴承支撑于桥壳的半轴套管上的轮毂相联接，由于其工作可靠，广泛应用于轻型及以上的各类汽车上。

根据相关车型及设计要求，本设计采用全浮式半轴。

以上.和.相关图形和资料来自于汽车车桥设计.驱动桥设计要求选择适当的主减速比，以保证汽车在给定的条件下具有最佳的动力性和燃油经济性。

外廓尺寸小，保证汽车具有足够的离地间隙，以满足通过性的要求。

齿轮及其他传动件工作平稳，噪声小。

在各种载荷和转速工况下有较高的传动效率。

具有足够的强度和刚度，以承受和传递作用于路面和车架或车身间的各种力和力矩在此条件下，尽可能降低质量，尤其是簧下质量，减少不平路面的冲击载荷，提高汽车的平顺性。

与悬架导向机构运动协调。

结构简单，加工工艺性好，制造容易，维修，调整方便。

.本章小结本章首先对各种驱动桥的结构形式做了简单的介绍，综合考虑，此设计采用单级驱动桥再配以铸造整体式桥壳。

之后又对半轴的各种支撑形式做了对比分析，根据相关车型及设计要求，决定本设计采用全浮式半轴。

最后对选择车型的各项参数作了简要列举。

第章驱动半轴的设计驱动车轮的传动装置位于汽车传动系的末端，其功用是将转矩由差速器的半轴齿轮传给驱动车轮。

在般的非断开式驱动桥上，驱动车轮的传动装置就是半轴，半轴将差速器的半轴齿轮与车轮的轮毂联接起来，半轴的形式主要取决半轴的支承形式普通非断开式驱动桥的半轴，根据其外端支承的形式或受力状况不同可分为半浮式，浮式和全浮式，在此由于是中型载货汽车，采用全浮式结构。

设计半轴的主要尺寸是其直径，在设计时首先可根据对使用条件和载荷工况相同或相近的同类汽车同形式半轴的分析比较，大致选定从整个驱动桥的布局来看比较合适的半轴半径，然后对它进行强度校核。

.全浮式半轴计算载荷的确定计算时首先应合理地确定作用在半轴上的载荷，应考虑到以下三种可能的载荷工况.纵向力驱动力或制动力最大时，其最大值为，附着系数在计算时取.，没有侧向力作用.侧向力最大时，其最大值为发生于汽车侧滑时，侧滑时轮胎与地面的侧向附着系数在计算时取.，没有纵向力作用.垂向力最大时发生在汽车以可能的高速通过不平路面时，其值为，车轮对地面的垂直载荷，为动载荷系数，这时不考虑纵向力和侧向力的作用。

由于车轮承受的纵向力，侧向力值的大小受车轮与地面最大附着力的限制，即有.全浮式半轴只承受转矩，其计算转矩可有求得，其中，有限元技术在中对半轴与桥壳进行强度校核，对其应力分布和变形分布状况进行研究，验证设计的合理性。

拟解决问题半轴的设计半轴计算载荷的确定半轴的杆部直径的初选半轴的强度计算半轴花键的强度计算桥壳的设计桥壳的受力分析桥壳的静弯曲应力计算各种工况下桥壳强度的校核软件分析验证利用软件绘制半轴与桥壳图纸。

第章驱动桥的总体方案确定本设计要求设计中型载货车的驱动桥桥壳和半轴，要设计这样个级别的驱动桥，般选用非断开式结构以与非独立悬架相适应，该种形式的驱动桥的桥壳是根支撑在左右驱动车轮的刚性空心梁，般是铸造或钢板冲压而成，主减速器，差速器和半轴等所有传动件都装在其中，车型的选择和总体方案的确定与设计的成败息息相关。

.设计车型主要参数图.平头柴油载货汽车图.车辆外形尺寸图表.车型号质量参数载质量整备质量满载总质量轴荷空载前轴后桥轴荷满载前轴后桥性能参数最高车速最大爬坡度六工况燃油消耗量等速油耗加速行驶车外最大噪声最小转弯半径制动距离满载车速.驻车停放坡度满载正反两方向续行驶里程最高档经济车速尺寸参数外廓尺寸长宽高该车的发动机为型号，额定功率为，最大扭矩为。

变速器型号为汽解放，各档速比为.。

驱动桥型号为汽解放吨级单级减速器，全浮式半轴直齿锥齿轮式差速器，主减速比.。

车轮型号为.，轮胎的滚动半径为.，轮距，钢板弹簧中心距。

.驱动桥形式的确定由于要求设计的是吨级的后驱动桥，要设计这样个级别的驱动桥，般选用非断开式结构以与非独立悬架相适应，该种形式的驱动桥的桥壳是根支撑在左右驱动车轮的刚性空心梁，般是铸造或钢板冲压而成，主减速器，差速器和半轴等所有传动件都装在其中，此时驱动桥，驱动车轮都属于簧下质量。

驱动桥的结构形式有多种，基本形式有三种如下中央单级减速驱动桥。

此是驱动桥结构中最为简单的种，是驱动桥的基本形式，在载重汽车中占主导地位。

般在主传动比小于的情况下，应尽量采用中央单级减速驱动桥。

目前的中央单级减速器趋于采用双曲线螺旋伞齿轮，主动小齿轮采用骑马式支承，有差速锁装置供选用。

中央双级驱动桥。

在国内目前的市场上，中央双级驱动桥主要有种类型类如伊顿系列产品，事先就在单级减速器中预留好空间，当要求增大牵引力与速比时，可装入圆柱行星齿轮减速机构，将原中央单级改成中央双级驱动桥，这种改制“三化”即系列化，通用化，标准化程度高，桥壳主减速器等均可通用，锥齿轮直径不变另类如洛克威尔系列产品，当要增大牵引力与速比时，需要改制第级伞齿轮后，再装入第二级圆柱直齿轮或斜齿轮，变成要求的中央双级驱动桥，这时桥壳可通用，主减速器不通用，锥齿轮有个规格。

由于上述中央双级减速桥均是在中央单级桥的速比超出定数值或牵引总质量较大时，作为系列产品而派生出来的种型号，它们很难变型为前驱动桥，使用受到定限制因此，综合来说，双级减速桥般均不作为种基