前置后驱二轴中重型汽车驱动桥壳设计【参考车型EQ1070KT2D2】【含6张CAD图纸+文档全套】

喜欢就充值下载吧。。资源目录里展示的文件全都有，，请放心下载，，有疑问咨询QQ:414951605或者1304139763 ======================== 喜欢就充值下载吧。。资源目录里展示的文件全都有，，请放心下载，，有疑问咨询QQ:414951605或者1304139763 ======================== 沈阳理工大学应用技术学院本科毕业设计（论文） 摘要 据参考车型EQ1070KT2D2技术参数，对此款车型的驱动桥壳进行了新设计。设计中对主减速器总成、半轴等驱动桥零部件进行了外廓设计，确保桥壳设计原始数据的准确性、系统性。在确定了转速器总成、半轴等零部件外廓尺寸后对驱动桥桥壳进行了细节化设计，在设计过程中是有CATIA作为辅助设计软件，对驱动桥壳进行了3D参数化建模，保证了桥壳结构上的准确性、合理性。桥壳结构设计完成后按照下列三种传统工况对桥壳强度进行了强度分析： 向力或制动力最大时； 垂向力最大时汽车通过不平路面时； 汽车受最大侧向力时。 经过校核计算，本文设计的驱动桥壳能满足上述工况下的使用条件。同时本文还对桥壳加工的工艺性及经济性进行了简单的讨论。 关键词：驱动桥壳 强度计算 3D建模 工艺性 abstract 目录 1 驱动桥壳形式 5 1.1非断开式驱动桥壳的结构形式 5 1.1.1 铸造整体式桥壳 6 1.1.2 钢板冲压焊接整体式桥壳 6 1.1.3钢管扩张成形整体式桥壳 6 1.2桥壳的设计要求 7 2汽车基本技术参数 8 3主减速器总成外廓尺寸的确定 9 3.1主减速器的结构形式 9 3.1.1主减速器的减速形式 9 3.1.2转减速器主动锥齿轮支撑型式及安置方法 9 3.2主减速器的基本参数选择与设计计算 9 3.2.1主减速比的确定 10 3.2.2主减速器齿轮的计算载荷的确定 10 3.2.3主减速器从动齿轮的平均计算转矩 11 3.2.4主减速器齿轮基本参数的选择 11 3.3主减速器齿轮材料及热处理 13 3.4差速器设计 13 3.4.1差速器的结构形式的选择 13 3.4.2普通对称式圆锥行星齿轮差速器的设计 14 4半轴轮廓的设计 17 4.1半轴的热处理 17 5驱动桥壳的设计 18 5.1驱动桥壳的总体设计 18 5.2驱动桥壳的强度计算 18 5.2.1桥壳静弯曲应力计算 19 5.2.2 在不平路面上冲击载荷作用下桥壳的强度计算 20 5.2.3汽车以最大牵引力行驶时桥壳强度计算 21 5.2.4汽车紧急制动时桥壳强度计算 22 5.2.4 汽车受最大侧向力时桥壳的强度计算 23 5.3驱动桥壳的材料的选择 25 5.4驱动桥润滑 25 6技术经济性及工艺性分析 26 7结论 27 致谢 28 参考文献 29 1 驱动桥壳形式 汽车的驱动桥处于传动系的末端，其基本功用是增大由传动轴或直接由变速器传来的转矩，将转矩分配给左、右驱动车轮，并使左、右驱动车轮具有汽车行驶运动学所要求的差速功能;同时，驱动桥还要承受作用于路面和车架或车厢之间的铅垂力、纵向力和横向力。在一般的汽车结构中，驱动桥包括主减速器(又称主传动器)、差速器、驱动车轮的传动装置及桥壳等部件。本文主要设计的是EQ1070KT2D2中型车桥壳。 驱动桥壳是汽车上的主要零件之一。驱动桥壳分为非断开式驱动桥壳与非断开式驱动桥壳。非断开式驱动桥壳起着支承汽车荷重的作用，并将载荷传给车轮。断开式桥壳主要用于独立悬挂，保证悬挂跳动时桥体本身、桥体与其他零部件不发生干涉。本文主要设计轻型驱动桥壳，目前轻型车多采用前置后驱的布置方式。其中，前桥多采用独立悬架，后桥采用非独立悬架。因此采用非断开式驱动桥的桥壳。 1.1非断开式驱动桥壳的结构形式 非断开式驱动桥壳的结构形式大致可以分为：可分式，整体式，组合式三种。 可分式桥壳由一个垂直结合面分为左右两个部分，每一个部分均由一个铸件壳体和一个压入其半轴外端的半轴套管组成，由于其对主减速器的装配，调整及维修都很不方便，桥壳的强度和刚度较低，由于缺点较多，故应经被淘汰； 整体式驱动桥壳的特点是整个壳体制成一个整体，桥壳犹如一个空心梁，其强度刚度都较好。桥壳与主减速器壳分作两体，主减速器齿轮及差速器均装在独立的主减速壳里，构成单独的总成，调整好以后再由桥壳中部前面装入桥壳内，并与桥壳用螺栓固定在一起。使主减速器和差速器的拆装、调整、维修、保养等都十分方便。目前是中重型汽车驱动桥壳的主流方式。整体式桥壳可以分为：铸造整体式、钢板冲压焊接式、钢管扩张形成三种形式。 组合式桥壳又称为支架式桥壳，它是将主减速器壳作为桥壳中部分(铸件)，而在其两端压入无缝钢管，再用销钉或塞焊予以固定而成。组合式桥壳同样具有可分式桥壳所具有的轴承座支承刚度好的优点，同时由于其后端有可拆装的后盖，主减速器及差速器均由后盖孔处装入，因此使拆装、调整主减速器及差速器比可分式桥壳方便。与整体式桥壳相比较，由于组合式桥壳的铸件尺寸较小，因此桥壳质量较小，但它还不具备像整体式桥壳那样可将主减速器及差速器总成调整好后再装人桥壳的优点，而需要边安装边调整。桥壳的扩张成形过程式桥壳对加工精度要求较高，整个桥壳的刚度与整体式的相比也差。 1.1.1 铸造整体式桥壳 其可以采用球墨铸铁、可锻铸铁或铸钠铸造。钢板弹簧座与桥壳铸成一体，并在钢板弹簧座附近的桥壳截面可根据强度要求铸成适当形状。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。为了进一步提高桥壳的强度和刚度，则将后盖与桥壳铸成一体。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，其强度及刚度均较大，工作可靠。但质量大、加工顶多，制造工艺复杂。故仅用于载荷大的载重汽车，也用于少数小型载货汽车和越野汽车。 1.1.2 钢板冲压焊接整体式桥壳 钢板冲压焊接整体式桥壳具有制造工艺简单、材料利用率高、废品率很低、生产率高以及制造成本低、足够的强度和刚度、质量小(仅为铸造整体式桥壳的75％左右)、工作可靠等优点。其主要缺点是桥壳不能做成复杂而理想的断面，壁厚一定，故难于调整应力分布。由于钢板冲压焊接整体式桥壳的一系列优点，近年来不仅在轿车、客车，轻、重型载货汽车上得到了广泛的应用，而且有些吨位更大的(单个轴荷在14t以下的)汽车也开始采用。逐渐成为主流桥壳方式。 1.1.3钢管扩张成形整体式桥壳 这桥壳是由中碳无缝钢管或钢板卷焊钢管扩张成形制成。这种制造工艺的生产效率高，材料的利用率最高。桥壳质量虽小但强度及刚度却比较好。适合于轿车、轻中型载货汽车的大量生产。 综上所述，本文选用钢板冲压焊接整体式桥壳 1.2桥壳的设计要求 作用在驱动车轮上的牵引力、制动力、侧向力和垂向力也是经过桥壳传到悬挂及车架或车厢上。因此桥壳既是承载件又是传力件，同时它又是主减速器、差速器及驱动车轮传动装置(如半轴)的安装支架及外壳。汽车行驶过程中，桥壳承受繁重的载荷，设计时必须考虑在动载荷下桥壳有足够的强度和刚度。为了减小汽车的簧下质量以利于降低动载荷、提高汽车的行驶乎顺性，在保证强度和刚度的前提下应力求减小桥壳的质量。桥壳还应结构简单、制造方便以利于降低成本。其结构还应保证主减速器的拆装、调整、维修和保养方便。 2汽车基本技术参数 由设计资料包提供的EQ1070KT2D2车型基本参数如下表2-1: 技术参数表2-1 序号 项目名称 具体参数 1 底盘自重(kg) 2320 2 底盘允许总重(kg) 7100 3 前/后载荷(空载)(kg) 1392/928 4 前/后载荷(满载)(kg) 2800/5000 5 前后轮距(mm) 1835/1586 6 车架上表面离地高度后桥处(满载)(mm) 747 7 发动机最大功率(Kw/rpm) 88/2800 8 发动机最大扭矩(N.m/rpm) 343/1600 9 变速器格挡速比 5.731/3.368/2.192/1.4664/1 R7.66 10 后桥速比 4.875 11 轮胎型号 8.25-16 12 轮辋规格 5.50F-16 3主减速器总成外廓尺寸的确定 3.1主减速器的结构形式 主减速器总成主要包含主动齿轮、从动齿轮、轴承、差速器、主减速器壳体、油封等。主减速器总成的结构形式，主要是根据器齿轮的类型、主动齿轮和从动齿轮的和的安装方法以及减速器形式的不同而异。本文选用的驱动桥壳为钢板冲压焊接整体式桥壳。此种桥壳不包含主减速器壳体，主减速器壳体作为单独的总成与钢板冲压焊接整体式桥壳进行螺接[3]。由于篇幅有限这里不进行主减速总成的详细设计，只对主减速器总成轮廓进行粗略的计算，确保驱动桥壳准确性。 3.1.1主减速器的减速形式 影响减速器形式选择的因素有汽车类型、使用条件、驱动条件、驱动桥处的离地间隙、驱动桥数和布置形式以及主传动比i0。其中主传动比的大小影响汽车的动力性和经济性，由于主减速比小于i0≤7的汽车上、总质量较小的商用汽车上都采用单级主减速器。因此本论文才用单级主减速器。 3.1.2转减速器主动锥齿轮支撑型式及安置方法 在壳体结构及轴承形式确定情况下转减速器主动锥齿轮支撑形式及安置方法，对其支承刚度影响很大，这是齿轮能否正确啮合并且具有较高使用寿命的重要因素之一，现在汽车主减速器主动锥齿轮的支承形式有悬臂式和骑马式，因本文设计的是中型车的驱动卡壳，主减速器承受的载荷较大，因此这里选用骑马式支承来承受较大的载荷。 3.2主减速器的基本参数选择与设计计算 主减速齿轮组的大小决定了驱动桥壳中间部分的尺寸，包括汽车行驶方向上的尺寸，也包括后轮轴向的尺寸，因此对其进行计算是十分必要的。 3.2.1主减速比的确定 由基本参数知，主减速器的主减速比为i0=4.875。 3.2.2主减速器齿轮的计算载荷的确定 通常是将发动机最大转矩配以传动系最低档传动比时和驱动车轮打滑时这两种情况下作用于主减速器从动齿轮上的转矩（Tje、Tjφ）的较小者。 Tje=Temax*itl*K0*ηt……………………………………（3—1） Tjφ=G2*φ*rrηlB*iLB………………………………………………（3—2） 式中：Temax——发动机最大转矩，N*m；Temax=375 N*m。 itl——由发动机到所计算的主减速器从动齿轮之间的传动系最低档传动比， itl=6.33*7.31=27.94； K0——过载系数，K0=1.0； n——驱动桥数目，n=1； G2——汽车满载时一个驱动桥给水平地面的最大负荷，N；G2=5000*9.8= 4900 N； ηt——传动系传动效率，ηt=0.9； φ——轮胎对地面的附着系数φ=0.85； rr——车轮的滚动半径，m；经查GB/T2977得知：rr=0.407m； ηlB iLB——分别为所计算的主减速器从动齿轮到驱动轮之间的传动效率和减比ηlB=0.9；iLB=1。 代入上式可得Tje=8632.62N*m ；Tjφ=17727.11N*m。由此可知主减速齿轮的计算载荷为Tje=8632.62N*m。 通常是将发动机最大转矩配以传动系最低档传动比时和驱动车轮打滑时这两种情况下作用于主减速器从动齿轮上的转矩（Tje、Tjφ）的较小者。 Tje=Temax*itl*K0*ηt/n…………………………（3—1） Tjφ=G2*φ*rrηlB*iLB………………………………………… （3—2） 式中：Temax——发动机最大转矩，N*m；Temax=245 N*m。 itl——由发动机到所计算的主减速器从动齿轮之间的传动系最低档传动比， itl=6.8*4.125=26.1825； K0——过载系数，K0=1.0； n——驱动桥数目，n=1； G2——汽车满载时一个驱动桥给水平地面的最大负荷，N；G2=3200* 9.8=31360N； φ——轮胎对地面的附着系数φ=0.85； rr——车轮的滚动半径，m；经查GB/T2977得知：rr=0.375mm ηlB iLB——分别为所计算的主减速器从动齿轮到驱动轮之间的传动效率和减速比ηlB=0.9；iLB=1。 代入上式可得Tje=5773.24N*m ；Tjφ=11106.67 N*m。由此可知主减速齿轮的计算载荷为Tje=5773.24N*m 。 3.2.3主减速器从动齿轮的平均计算转矩 主减速器从动齿轮的平均计算转矩Tjm按由下式（3—3）进行计算 Tjm=Ga+Gt*rriLB*ηLB*n（fr+fh+fp）………………………………（3—3） 式中Ga——汽车满载质量，N，Ga=7800*9.8=76440N(取底盘满载质量)； GT——所牵引的挂车质量，N, GT=0N； fr fh fp——详见参考文献3，取fr+fh+fp=0.092； rr ηlB iLB，n，Temax参见 （3——2）式说明。 由上式可知3180.24N*m。 3.2.4主减速器齿轮基本参数的选择 对于单级主减速器，为了磨合均匀主减速器主动齿轮齿数Z1，与从动齿轮Z2应避免之间具有公约数。当i0较小时Z1可取5—12。此时还应考虑到主减速器的最小离地间隙，综合上述，故选Z1=9；Z2=44。 节圆直径的选择 根据经验公式可选择 d2=Kd23Tj ……………………………………（3—4） 式中 ：d2——从动锥齿轮的节圆直径，mm； Kd2——直径系数，取Kd2=13—16； Tj——计算转矩N*m；Tj=Tje=8632.62N*m。 经上式计算可知 d2=290mm; 齿轮端面模数的选择 d2选定后，可按式m=d2/Z2算出锥齿轮大端模数，并用下式校核 m=km3Tjm……………………………………（3—5） 式中：Tjm——计算转矩N*m；Tjm=3180.24N*m； km——模数系数；取km=0.3—0.4； 经计算校核并查阅模数标准[5]可得大端模数为m=5。 齿面宽度的选择 汽车主减速器螺旋锥齿轮与双曲面齿轮的从动齿轮宽度F（mm）推荐为： F=0.155*d2……………………………………（3—6） 式中：d2——从动锥齿轮的节圆直径，mm； 经计算可得F=45mm。 经查阅相关资料可得主减速器齿轮组几何外廓尺寸如下表3-1: 圆弧齿锥齿轮的几何尺寸表 3—1 序号 项目名称 计算结果 1 主动齿轮齿数Z1 9 2 从动齿轮齿数Z2 44 3 端面模数m 5 4 齿面宽F(mm) 45 5 节圆直径 (mm) 45/220 6 螺旋角的选择 7 螺旋方向 左 3.3主减速器齿轮材料及热处理 汽车驱动桥主减速器的工作量相当繁重，与传动系其他齿轮比较，它具有载荷大，作用时间长，载荷变化多，带有冲击载荷等特点，其损坏形式主要有齿根弯曲折断，齿面疲劳点蚀、磨损和擦伤等。据此驱动桥的材料及热处理应满足一下要求： 具有较好的弯曲疲劳强度和表面接触疲劳强度以及较好的齿面耐磨性，故齿表面应有高的硬度； 轮齿芯部应有适当的韧性以适应冲击载荷，避免在冲击载荷下轮齿根部折断； 钢材的锻造、切削与热处理等加工性能良好，热处理变形小或变行规律易控制，以提高产品质量，减少制造成本并降低废品率； 选择齿轮的材料的合金元素要符合我国国情。 汽车主减速器和差速器圆锥齿轮目前均采用渗碳合金钢制造，常用的钢号有20CrMnTi，22CrMnMo，20MnVB，和20Mn2TiB。这里选用20CrMnTi。 由于新齿轮润滑不良，因此在热处理及精加工后给予厚度为0005—0.010——0.020mm的磷化处理，或镀铜、镀锡。对齿面进行喷丸处理可能提高25%寿命。 3.4差速器设计 差速器的功用是当汽车转弯行驶或在不平路面上行驶时，使左右车轮以不同的角速度滚动，以保证两侧驱动车轮与地面间作纯滚动运动。 3.4.1差速器的结构形式的选择 差速器的结构形式选择，应从所设计的汽车类型及其使用条件出发，以满足该型汽车在给定条件下的使用性能要求。 差速器的种类很多，其主要结构形式有：普通对称式圆锥行星齿轮差速器，凸轮滑块式差速器，涡轮式差速器，牙嵌式自由轮差速器。由于国内路面状况总体目前处于较好的路面状态，因此本文才有结构简单、工作平稳、制造方便的普通对称式圆锥行星齿轮差速器。 3.4.2普通对称式圆锥行星齿轮差速器的设计 3.4.2.1行星齿轮数目的选择 轿车一般用两个行星齿轮。 3.4.2.2行星齿轮球面半径（mm）的确定 圆锥齿轮的差速器的尺寸通常决定于行星齿轮背面的球面半径，它就是行星齿轮的安装尺寸，实际上代表了差速器圆锥齿轮的节锥距，在一定程度上表征了差速器的强度。球面半径可用下式确定： （3——7） 式中： ——行星齿轮半径系数，，对于2个行星齿轮的车型，其取较大值； —— 计算转矩，=8623.62N*m； 由上式可得=56mm。 确定后可用下式初步确定节锥距 =（0.98—0.99） （3——8） 可得=55mm。 3.4.2.3行星齿轮与半轴齿轮齿数的选择 为了得到较大的模数从而使齿轮有较高的强度，应使行星齿轮齿数尽量少，但一般不少于10，半轴齿轮齿数采用14—25。 在任何圆锥行星齿轮式差速器中，左右两半轴齿轮的齿数之和，必须能被行星齿轮数目n整除，否则不能满足安装，即满足 =整数 （3——9） 这里选用=11，=25，满足上述要求。 3.4.2.4差速器圆锥齿轮模数及半轴齿轮节圆直径的初步确定 先初步求出行星齿轮和半轴齿轮的节锥角 、 由式 = （3——10） = （3——11） 式中： 为行星齿轮和半轴齿轮齿数； 求得= 、=； 再根据下式求得圆锥齿轮的大端模数m m= （3——12） 式中参数已经初步确定，代入上式，初取m为3mm。 模数算出后，其节圆直径可由下式求得 d=Z*m 计算结果见表3—2 差速器齿轮几何尺寸表3—2 序号 项目名称 计算结果 1 主动齿轮齿数 11 2 从动齿轮齿数 25 3 端面模数m 3 4 齿面宽F(mm) 11 5 节圆直径 (mm) 33 75 4半轴轮廓的设计 半轴是驱动车轮的传动装置，位于传动系的末端，其功用是将转矩由差速器半轴齿轮传给驱动车轮。对于断开式驱动桥和转向驱动桥，驱动车轮的传动装置为万向传动装置；对于非断开式驱动桥，驱动车轮的装置主要零件为半轴。 半轴根据其车轮的支撑方式不同，可以分为半浮式、3/4浮式和全浮式三种形式。根据总布置要求采用全浮式半轴。 参考相似同类车型，确定其外径为Ø35mm，与差速器端用花键连接，车轮端用两个轴承支撑并与轮毂固定。因后轮距为1586mm。初取半轴长度为780mm。 4.1半轴的热处理 在半轴的结构设计中，为了使花键的内径不致过多地小于半轴的杆部直径，常常将半轴加工花键的端部设计的粗一些，并且适当地减小花键槽的深度，因此花键齿数必须相应增多。这里选6齿。半轴的破坏型式多为扭转疲劳破坏。该车型的半轴采用矩形线花键。材料为40Cr，采用感应淬火，杆部表面硬度为250HBS，心部硬度为230HBS；花键部分表面硬度为260HBS，。由于采用感应淬火，半轴杆部表面硬化层的深度为5mm。 5驱动桥壳的设计 根据上述计算的基本参数，可初步确定主减速器总成的外廓尺寸，对驱动桥壳的安装连接尺寸设计提供了较为准确的理论基础。同时也对半轴轮廓进行了初步的估算，确定了其外径，对半轴轴承选择、轴承座设计提供了数据基础。驱动桥壳不仅是主减速器总成、半轴等安装支架，同时也是制动器、车轮轮毂安装底架。由于篇幅有限这里对制动器、车轮轮毂的外廓不进行理论计算。在参考相近车型结构上，对制动器、车轮轮毂的安装支架进行粗略的结构设计。 5.1驱动桥壳的总体设计 由上述计算可知对桥壳进行初步的总布置，具体布置结果如下图： 壳体总布置5-1 由主减速器总成的从动齿轮外廓可确定R1=150mm。暂确定车辆大梁外宽为800mm，参考同类车型将板簧间距设定为900mm，车轮轮距为1586mm。主减速器段壳体采用桥壳采用钢板冲压成型，成型后进行焊接。靠近车轮端采用钢管，与主减速器段焊接成为一体。钢板弹簧支座处截面形状如下图5-2。内径R1为40mm。外径R2为50mm，钢管厚度为10mm。 5.2驱动桥壳的强度计算 驱动桥壳的强度计算分析我国目前推荐将桥壳复杂的受力情况简化为三种典型的工况计算。只要在这三种载荷计算工况下桥壳强度得到保证，就认为汽车在各种行驶条件下是可靠的。三种典型工况分别为：纵向力或制动力最大时、垂向力最大时汽车通过不平路面时、汽车受最大侧向力时。 板簧座处截面 图5-2 5.2.1桥壳静弯曲应力计算 桥壳能否满足静态状态强度要求，是进行三种典型计算的前提，因此对桥壳进行静态强度计算是十分必要的。桥壳的静弯曲应力计算简图如下： 两钢板弹簧座之间的弯矩为： M=（G22-gw）B-s2……………………………………(5-1) 式中：G2——汽车满载时静止于水平地面时驱动桥给地面的载荷，N。 G2=49000N(取后轴满载载荷) gw——车轮（包括轮毂、制动器等）的重力，N。忽略不计。 B——驱动轮轮距，m。B=1.586 S——驱动桥壳上两钢板弹簧中心间的距离，m。S=0.9m 可知M=8403.5N*m。 由弯矩图可见，桥壳的危险断面通常在钢板弹簧座附近，而静弯曲应力δw1（MPa）则为： δw1=MWv…………………………………………………（5-2） 式中 Wv——危险断面桥壳的垂向弯曲界面系数[3]，Wv=π*0.13321- 0.084014=5.79*10-4m3 M——见式（5—1） 由此可知δw1=MWv=14.5Mpa小于材料许用应力值满足设计要求。 静应力简图 5-3 5.2.2 在不平路面上冲击载荷作用下桥壳的强度计算 当汽车高速行驶于不平路面上时，桥壳除承受在静载荷状态下的那部分载荷外，还承受附加的冲击载荷，这时桥壳在动载荷下的弯曲应力为： δwd =Kdδw1 …………………………………………（5—3） 式中 Kd——动载荷系数，取1.75 δw1——桥壳在静载荷下的弯曲应力，MPA，见式（5—2） 可知 δwd=1.75*1.45=25.4 7Mpa 小于材料许用弯曲应力 5.2.3汽车以最大牵引力行驶时桥壳强度计算 在进行汽车以最大牵引力行驶时桥壳强度计算计算时忽略汽车侧向力。此时作用在左右驱动轮上除有垂向反力外，还有切向反力。地面对左右驱动车轮的最大切向力共为： Pmax=Temax*iTL* ηlB/rr …………………（5-4） 式中 Temax——发动机最大扭矩，N.m iTL——传动系最低档传动速比 ηlB——传动系的传动效率 rr ——车轮滚动半径，m。 由此可知：Pmax=21191.84 N.m 锥齿轮差速器的驱动桥，在两簧座之间桥壳所受的水平方向的弯矩Mh为 Mh=Pmax2*B-S2…………………… ……………(5—5) 由此可知Mh=3634.40N.m 桥壳还承受因驱动桥传递驱动转矩而引起的反作用力。这时在两板簧座之间桥壳承受的转矩T为： T=Temax2*iTL2*ηlB2 ……………………………… (5—6) 式中：Temax——发动机最大扭矩，N.m iTL——传动系最低档传动速比 ηlB——传动系的传动效率 由此可知T=4312.54 N.m 后驱动桥壳在两钢板弹簧座之间的垂向弯矩为Mv，可由下式进行计算： Mv=(G22m2-gw) B-S2 …………………………………(5—7) 式中：G2，gw，B，见上述说明； m2——汽车加速时质量转移系数，m2=1.2 由式(5—7)可知，Mv=10084.20N.m 桥壳在钢板，簧座附近的危险断面为圆形断面时，则在该处的合成弯矩M∑可由下式进行计算： M∑=2Mv2+Mh2+T2…………………………………(5—8) 由计算可得 M∑=10727.08 N.m 在危险断面的合成应力σ∑为： σ∑= M∑W……………………………………………………(5—9) 式中W——危险断面处的弯曲截面系数，W=Wh=Wv=5.79*10-4m3 由此可知：σ∑=18.52MPa 由上述计算结果可以看出，汽车以最大牵引力行驶时驱动桥壳完全满足设计要求。 5.2.4汽车紧急制动时桥壳强度计算 此时作用在左右驱动轮上的力为垂向反力、切向反力。切向反力即地面对驱动车轮的制动力。因此可以求得紧急制动时桥壳在两钢板弹簧座之间的垂向弯矩Mv和水平方向弯矩Mh分别问为： Mv=(G22*m'-gw)B-s2…………………………………(5—10) Mh=G22*m'*φ*B-s2……………………………………(5—11) 式中 m'——汽车制动时质量转移系数，m’=0.75-0.95[3] φ——驱动轮与路面的附着系数，φ=0.8 gw——此处忽略不计[3]。 G2——汽车满载时静止于水平地面时驱动桥给地面的载荷，N。 G2=49000N 由此可知Mv=6722.8 N.m Mh=5579.9 N.m 桥壳在两钢板弹簧座的外侧部分同时还受制动力引起的转矩： T=G22*m'*φ*rr …………………………………………（5—12) 式中 m'——汽车制动时质量转移系数，m’=0.75-0.95[3] φ——驱动轮与路面的附着系数，φ=0.8 G2=49000N。 由此可知 T=5884.7 N.m 将上述结果带入式（5-8）、（5-9）可得出汽车紧急制动状态下危险断面的合成弯曲应力σ∑。σ∑=22.99Mpa 由计算结果可知，在汽车紧急制动状态下此款桥壳满足设计要求。 5.2.4 汽车受最大侧向力时桥壳的强度计算 当车辆满载、高速转弯时，则会产生一个相当大的且作用于汽车质心处的离心力。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，则汽车处于临界状态，此时没有纵向力。此时一个车轮离开地面，后桥垂直载荷全部作用在另一面车轮上，其危险断面在轮毂轴承附近。由于本文未进行车轮轮毂的外廓设计，在汽车受最大侧向力工况状态下进行强度校核时无准确数据支持，因此本文对此工况下的强度校核，只进行定性分析，不进行理论计算。 对于全浮式，在桥壳两端的半轴套管上，各装着一对轮毂轴承，他们布置在车轮垂向反作用力作用线的两侧。其具体状态如下： 根据一个车轮的受力平衡可以得出下式： S1L=rra+bY2l-ba+bZ2l ……………………………………… (5—13) S2L=rra+bY2l+ba+bZ2l …………………………………… (5—14) S1R=rra+bY2R+ba+bZ2R ………………………………………(5—15) S1L=rra+bY2Rba+bZ2R …………………………………………(5—16) 式中： rr——车轮滚动半径，m S1L、S2L——内外轮毂轴承对轮毂的径向支撑力，N。 Y2l、Y2R——地面给左右车轮的侧向反作用力，具体参考文献[3]，N。 Z2l、Z2R——左右车轮的支撑反力，具体参考文献[3],N。 半轴套管的危险断面位于轮毂轴承附近，该处的弯矩M轮毂为： M_轮毂=S2R（a+b+l）-S1R*l ……………………（5—17） 式中：l——为轮毂内轴承支撑中心至该轴承内端支撑面间的距离。 弯曲应力为： δ轮毂=M轮毂πD332（1-d4D4）*103…………………………(5—18) 剪切应力为： τ轮毂=S2Rπ4（D2-d2） ………………………………(5—19) 合成应力为 δ合成=（δ轮毂2+3*τ轮毂2）…………………………(5—20) 式中 D、d——为半轴套管截面处的外径、内径，m。 半轴套管处的压力不应超过490MPa ，即δ合成≤490MPa。 经上述计算分析可以看出，本文设计的驱动桥壳满足多工况下载荷强度校核标准。但上述桥壳的分析方法有一定的局限性，只能算出桥壳一端面的应力平均值，而不能完全反应桥壳上应力及其分布的真实状态。它仅能用于桥壳强度的验算或作用于其他车型桥壳强度进行比较。人不能反应桥壳上某点的真实应力值。目前较为先进的桥壳受力分析方法为有限元分析方法，这种方法不仅能准确计算出各个点的应力分布，还能对其进行模态分析。从而能更快捷更直观的去评价驱动桥壳的可靠性。 5.3驱动桥壳的材料的选择 对于铸造式、可分式及组合式桥壳来说，桥壳铸件多采用可锻铸铁、球墨铸铁、铸钢等对于钢板冲压焊接式桥壳来说多采用16Mn、09SiV、35或40号中碳钢板。半轴套管多采用40Cr、40MnB等中碳合金钢或45号中碳钢无缝钢管或锻件。本文选用延展性较好的16Mn作为钢板冲压焊接式桥壳材料。 5.4驱动桥润滑 车辆传动系的可靠性是车辆保证动力性和行驶性以及燃油经济性的最关键的部分之一,而车辆传动装置中最为重要、工作条件最为恶劣的部分就是驱动桥。减速器及差速器的齿轮、轴承以及其他摩擦表面均需润滑，尤其应注意主减器主动锥齿轮的前端轴承的润滑，因为其润滑不能靠飞溅润滑油来实现。为了防止温度升高而是主减速器和壳内部压力增高所引起的漏油，应该在主减速器壳上或桥壳上装置通气塞，后者应避开油溅所及之处。加油孔应设在加油方便之处，油孔位置也决定了油面位置。放油孔应设在桥壳最低处，但也应考虑到汽车通过障碍时放油塞不易被撞坏。保证驱动桥运行的可靠性、耐久性必须对驱动桥齿轮组进行润滑。根据季节、驱动桥载荷状态来选择不同牌号的齿轮油。 由上述可知，对驱动桥润滑是必要的，因此在驱动桥壳上应设计驱动桥齿轮油的加注孔与排液孔。驱动桥齿轮组采用的是飞溅润滑，润滑油的加注量一定的标准过多或过少都会对驱动桥造成不良影响。 6技术经济性及工艺性分析 一个产品设计完成后，对其进行经济性、工艺性分析是十分必要的，产品的实用性和价格要尽量的满足消费者，才是产品设计开发的主要目的。性价比高才能满足市场的要求，取得良好的经济效益。产品的经济性还应考虑在产品的研发、设计、生产、使用、报废过程中对环境的影响。产品的工艺性直接决定了产品的经济性。较好的工艺性不仅能起到降低成本的作用，对加工过程中质量的控制也是至关重要的。 本设计所涉及钢板冲压焊接整体式桥壳已经是成熟的技术了，在生产过程中初次生产投入较大，这是因为冲压磨具成本较高，磨具互换性较差。但是随着产品产产量的提升，均摊在各个桥壳上的磨具成本是逐渐降低的。因此合理设计各个系列桥壳，尽量提高冲压模具通用性，能直接影响产品的经济性。本产品在设计过程中使用了专业软件进行辅助设计，大大的节约了设计的时间成本，进一步降低了设计成本。 综上所述，本文设计的钢板冲压焊接整体式桥壳在工艺性、经济性上有一定的优势，有较好的性价比。 7结论 在近半个学期的毕业设计之后，我的四年的大学生活即将画上句号，在这里对本次的毕业设计进行总结。本文根据总布置要求对车型EQXXXXXXX的驱动桥壳进行了重新设计。设计过程中对四年来所学的专业知识进行了细致梳理总结。虽然不能做到面面俱到，但是在图书馆翻阅设计资料时，开阔了视野，增强了知识运用能力，为以后的工作打下了坚定地基础。 这实际过程虽然自身有了很大的提高，但同时也暴露许多不足之处，在以后生活学习中要不断地努力、进步，为祖国汽车事业尽一份力。 致谢 参考文献 [1].王望予 张建文 汽车设计 [M].第4版.北京: 机械工业出版社.2004.08. 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