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驱动桥桥壳设计模板

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目录

摘要

Abstract

1 绪论 (1)

2 桥壳设计 (2)

2.1桥壳的设计要求 (2)

2.2桥壳的结构型式 (2)

2.3桥壳的三维参数化设计 (2)

2.4桥壳强度计算 (3)

2.4.1 桥壳的静弯曲应力计算 (3)

2.4.2 在不平路面冲击载荷作用下桥壳的强度计算 (5)

2.4.3 汽车以最大牵引力行驶时桥壳的强度计算 (5)

2.4.4 汽车紧急制动时桥壳的强度计算 (7)

2.4.5 汽车受最大侧向力时桥壳的强度计算 (9)

3 半轴的设计 (14)

3.1半轴形式 (14)

3.2三维建模 (14)

3.3实心半轴强度校核计算: (14)

3.3.1 半轴材料的性能指标: (14)

3.3.2 断面B-B处的强度计算: (14)

3.3.3 断面B-B处的强度计算(四档时) (16)

3.3.4 断面C-C处强度计算 (17)

3.4空心半轴强度校核 (17)

3.4.1断面B-B处的强度校核 (17)

3.4.2 断面B-B处的强度计算(四档时) (18)

3.4.3 断面C-C处的强度计算 (18)

结论 (19)

参考文献

致谢

微型汽车后驱动桥半轴和桥壳设计

1 绪论

驱动桥壳是汽车的主要部件之一,它既是传动系的主要组件,又是行驶系的主要组件。在传动系中驱动桥壳主要作用是支承并保护主减速器,差速器和半轴等;在行驶系中,驱动桥壳的主要作用是使左右驱动车轮的轴向相对位置固定,与从动桥一起支承车架及其上的各总成质量,同时,在汽车行驶时,承受有车轮传来的路面反作用力和力矩,并经悬架传给车架。因此,驱动桥壳应有足够的强度和刚度,质量小,以便主减速器的拆装和调整。半轴是差速器与驱动轮之间传递动力的实心轴,其首要任务是传递扭矩。

本桥采用非断开式驱动桥,普通非断开式驱动桥由于其结构简单、造价低廉、工作可靠,最广泛地用在各种汽车上。采用钢板冲压-焊接的整体式桥壳可显著地减轻驱动桥的质量。采用半浮式半轴,它具有结构简单、质量小、尺寸紧凑、造价低廉等优点,质量较小、使用条件较好、承载负荷也不大。

本设计过程中采用UG软件进行三维参数化设计。UG致力于CAD/CAM/CAE一体化即从概念设计到制造到工程分析的整个产品开发过程。通过应用主模型方法,使得从设计到制造的所有应用相关联。通过使用主模型,支持扩展企业范围的并行协作,可进行无图加工。考虑到目前实际设计要求,利用UG3D-2D转换功能将其输出为Auto CAD格式文件,并在Auto CAD环境下进行修改编辑。

本文拟通过桥壳和半轴强度校核计算的设计方法,实现UG三维模型到二维图纸转化的目标。

2 桥壳设计

2.1 桥壳的设计要求

驱动桥壳应满足如下设计要求:

(1)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。

(2)在保证强度和刚度的前提下,尽量减少质量以提高行驶平顺性。

(3)保证足够的离地间隙。

(4)结构工艺性好,成本低。

(5)保护装于其上的传动系部件和防止泥水侵入。

(6)拆装、调整和维修方便[1]。

2.2 桥壳的结构型式

驱动桥壳大致可分为可分式,整体式和组合式三种形式。

本桥采用整体式桥壳,它的特点是整个桥壳是一根空心梁,桥壳和主减速器壳为两体。它具有强度和刚度较大,主减速器拆装,调整方便等优点。

按制造工艺不同,整体式桥壳可分为铸造式,钢板冲压焊接式和扩张成形式三种。迄今为止,国内微型车驱动桥壳一直采用钢板冲压焊接式驱动桥壳。它具有很多优点:(1)冲焊桥壳自重轻,材料利用率高。据国外统计,冲焊桥壳比铸钢桥壳的自重减小37%左右,其单轴负荷也大为增加,达169~125%。

(2)质量高,尤其是疲劳强度。电子束焊接的钢板冲压桥壳疲劳值达150~200万次;采用CO2气体保护焊焊接钢板冲压桥壳的疲劳值也可达100万次左右,均超过JB3804-84规定桥壳疲劳值不低于80万次的要求,从而使用更安全可靠。

(3)成本低,生产率高,易实现大批量机械化生产。据国外资料介绍,批量生产16000根以上,成本可降低30~50%。冲焊桥壳工艺性好,便于实现机械化,自动化生产,也利于多品种专业化生产。因此,国外大中小型车桥基本上都采用冲焊桥壳,铸造桥壳极少。

在汽车行驶过程中,桥壳承受繁重的负荷,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、提高汽车的行驶平顺性,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。在选择桥壳的结构型式时,还应考虑汽车的类型、使用要求、制造条件、材料供应等。

桥壳是为驱动各种零部件提供定位连接和支承包容的基础件。桥壳焊接总成的成本,约占驱动桥总成的1/5~1/6。因此桥壳的合理设计和经济制造,对确保驱动桥性能和降低生产成本,具有十分重要的意义[1]。

2.3 桥壳的三维参数化设计

在UG三维环境下,运用草图、拉伸、旋转、镜像、布尔运算等功能建立了桥壳的三维参数化模型,如图2-1所示。

图2-1 微型车桥结构示意图

该桥壳结构主要由中间琵琶包、两侧轴管、两端轴头和一些焊接件(如加强环、后盖、板簧座、减振器支架、缓冲垫和油管支架)等组成,轴管占整个桥壳长度一半以上,琵琶包是桥壳形成最复杂部分。除去焊上的加强环和后盖外,桥壳本体(即焊前桥壳)中间的上下两部分的材料配置,相当于轴管部分沿轴向一分为二。上下半体,桥壳凸缘,后盖,半轴套管,内衬套,板簧支座的轴头等零件焊接而成,属冲压焊接式桥壳,是分开式结构,上下半体采用厚3mm 的20钢板,半轴套管采用无缝钢管,桥壳凸缘采用厚7mm 钢板制成。其主要制造工艺:首先组焊上下半体,机加工(车两端,车中间直径145mm 孔),其次焊桥壳凸缘及后盖。然后将半轴套管扩孔后车端面,倒角后加内衬套与上述组件焊合[2]。

2.4 桥壳强度计算

驱动桥的桥壳是汽车上的主要承载构件之一,其形状复杂,汽车的行驶条件又多变,因此要精计算汽车行驶时桥壳上各处的应力大小较困难。在通常的情况下,在设计桥壳时多采用常规设计方法,这时将桥壳看成是一简支梁并校核某些特定断面的最大应力值。例如日本有的公司对驱动桥壳的设计要求是在2.5倍满载时轴负荷的作用下,各断面(弹簧座处、桥壳与半轴套管焊接处、轮毂内轴承根部圆角处)的应力不应超过屈服极限[3]。我国通常推荐:计算时将桥壳复杂的受力状况简化成三种典型的计算工况,只要在这三种载荷计算工况下桥壳的强度的到保证,就认为该桥壳在汽车的各种行驶条件下是可靠的。

在上述三种载荷工况下桥壳的受力分析前,需对汽车在满载静止于水平路段时桥壳的最简单的受力情况进行分析[4]。

2.4.1 桥壳的静弯曲应力计算

桥壳静弯曲应力计算简图如图2-2所示。桥壳可视为一空心横梁,两端经轮毂轴承支承于车轮上,在钢板弹簧座处桥壳承受簧上载荷,而沿两侧轮胎中心线,地面给轮胎以反力2G /2(双胎时则沿双胎之中线),桥壳则承受此力与车轮重力w g 之差值,即(

w g G -2

2 )。因此桥壳按静载荷计算时,在其两钢板弹簧之间的弯矩为:

M =(

w g G -2

2

)2s

B - (N m ?) (2-1)

式中 2G —汽车满载静止于水平路面时的驱动桥给地面的载荷,7650N ;

w g —车轮(包括轮毂,制动器等)的重力,N ;

B

—驱动车轮轮距,1.2m ;

s —驱动桥壳上两钢板弹簧座中心间的距离,0.8m 。

图2-2 桥壳静弯曲应力的计算简图

由弯矩图可见,桥壳的危险断面通常在钢板弹簧座附近。由于w g 大大地小于G 2/2 ,且设计时不宜准确预计,当无数据时可以忽略去[5]。

因此由式(2-1) M =

2

76502

8

.02.1-?

=765(N m ?)

而静弯曲应力()MPa wj σ则为

v

wj W M 3

10=σ (MPa ) (2-2)

式中 v W —危险断面处(钢板弹簧座附近)桥壳的垂向弯曲截面系数(见表2-1)

M —见式(2-1)

表2-1 桥壳垂向弯曲截面系数

其中半轴套管管径D =60.5mm ,D =52.5mm

因此 V W =

)1(32

4

43

D d D -

π=

)5

.605.521(32

5.604

43

-

π=9.41

)1(16

4

43D

d D W t -

=

π=4.71

v

wj

W M 3

10

3

3

10

904176510

?==84.61(MPa )

2.4.2 在不平路面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

wj

d wd

k σ

σ

=(MPa ) (2-3)

式中 d k —动载荷系数,对轿车,客车取1.75;

wj

σ

—桥壳在静载荷下的弯曲应力,MPa ,见式(2-2)。

因此由式(2-3) wj d wd k σσ==1.75?84.61=148.07(MPa )[6] [7]

2.4.3 汽车以最大牵引力行驶时桥壳的强度计算

这时不考虑侧向力。图2-3为汽车以最大牵引力行驶时桥壳的受力分析简图。此时

作用在左右驱动车轮上除有垂向应力外,尚有切向应力。地面对左右驱动车轮的最大切向反力共为

P max =r T TL e r i T /max η (2-4) 式中 max e T —发动机最大转矩,72 N m ?;

TL i —传动系的最低档传动比3.65;

T η —传动系的传动效率0.95;

r r —轮胎的滚动半径,0.27m 。

故P max =r T TL e r i T /max η

=

27

.095

.065.36.56??=726.89 (N m ?)

图2-3 汽车以最大牵引力行驶时桥壳的受力分析简图

后驱动桥壳在两钢板弹簧座之间的垂向弯矩Mv (N m ?)为

V

M

=(

w g m G -22

2

)2s

B - (2-5) 式中 2G ,w g ,B ,s —见式下(2-1)的说明;

2m —汽车加速行驶时的质量转移系数,对微型载货汽车后驱动桥取1.2~1.4 所以由式(2-5)V M =(

w g m G -222

2

s B -=

2

7650?1.42

8

.02.1-?

=1071(N m ?)

由于驱动车轮的最大切向反力Pmax 使桥壳也承受水平方向的弯矩,对于装用普通

圆锥齿轮差速器的驱动桥,在两弹簧座之间桥壳所受的水平方向的弯矩h M 2

2

max s B p M h -?=

=

2

8

.02.12

89.726-?

=76.29(Kg.f.mm ) (2-6)

桥壳还承受因驱动桥传递驱动转矩而引起的反作用力矩。这时在两板弹簧座间桥壳

承受的转矩T (N m ?)为

T

=

2

T TL enax i T η2

95

.065.372??=249.66 (N m ?) (2-7)

式中 T TL e i T η,,max —同式(2-4)

当桥壳在钢板弹簧座附近的危险截面为圆管断面时,则在该断面处的合成弯矩M ∑

为 M

∑=

22

2

T M M h v ++=2

2213.9829.761071++=1078(Kg.f.mm ) (2-8) 该危险断面处的合成应力∑σ为

∑σ=

W

T

M M

W

M h

v

2

22++=

=

3

10

41.91078?=114.56 (MPa ) (2-9)

式中W —危险断面处的弯曲截面系数,见表2-1。

桥壳在钢板弹簧座附近的危险断面处的弯曲应力 w σ 和扭转应力 τ 分别为 w σ=

h

h

v v

W M

W M

+

=122 (MPa ) (2-10)

τ=t

W T =53 (MPa )

式中 h v M M , — 分别为桥壳在两板弹簧座之间的垂向弯矩和水平弯矩,见式(2-5)

及式(2-6);

t h v W W W ,,— 分别为桥壳在危险截面处的垂向弯曲截面系数、水平弯曲截面系数和弯曲截面系数,见表2-1。

桥壳的许用弯曲应力为300~500Mpa,许用扭转应力为150~400Mpa ,可铸锻铁桥壳 取较小值,钢板冲压焊接桥壳取最大值。

计算结果弯曲应力w σ和扭转应力τ均小于许用值,满足强度要求,故安全[8]。

2.4.4 汽车紧急制动时桥壳的强度计算

这时不考虑侧向力。图2-4为汽车紧急制动时桥壳的受力分析简图。此时作用在左

右驱动车轮上除有垂向应力2/2

2m G '外,尚有切向反力,即地面对驱动车轮的制动力。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V M 及水平方向的弯矩h M 分别为 2

)

2

(

2s B g m G M w V --'= (2-11)

2

2

2s B m G M h -?

?'=? (2-12)

式中s B g G w ,,,2 —同式(2-1)

m '

—汽车制动时的质量转移系数;

1m ' =(1+1

L h g ?); 2

m '=(1-1

L h g ?)

上式中的m '=1m '用于前驱动轮,m '=2

m ' 用于后驱动轮。当1,L h g 未知时,对载货汽车的后驱动桥亦可取2

m '=0.75~0.95,取0.9;

g h —汽车的质心高度,m ;

1L —汽车质心离前轴中心的距离,m ;

?—驱动车轮与路面的附着系数,计算时取 0.8。

图2-4 汽车紧急制动时桥壳的受力分析简图

所以 2

)

2(

2s B g m G M w v --'==

2

8

.02.19.02

7650-?

?=688.5 (N m ?)

2

2

2s B m G M h -?

?'=

?=

2

8

.02.18.09.02

7650-?

??=550.8(N m ?)

桥壳在两钢板弹簧座的外侧部分同时还承受制动力所引起的转矩

=

r r m G ?'

?222

(2-13) =266

.08.09.02

7650???=732.56(m N ?)

所以合成应力∑σ为

∑σ=

W

T

M M

W

M h

v

2

22++=

=147.3 (MPa ) (2-9)

在该断面处的弯曲应力 w σ 和扭转应力 τ 分别为

w σ=

h

h

v

v

W M

W M

+

(2-10)

τ=

t

W T

经计算w σ=131.7MPa ,τ=155.5MPa ,满足强度要求,故安全[9]。

2.4.5 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,则会产生一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,则汽车处于侧滑的临界状态,此时没有纵向力作用。侧向力一旦超过侧向附着力,汽车则侧滑。因此汽车驱动桥的侧滑条件是

12222?G Y Y P R L =+≥ (2-14)

式中2P —驱动桥所承受的侧向力;

R L Y Y 22,—地面给左、右驱动轮的侧向反作用力; 2G — 汽车满载静止于水平路面时驱动桥给地面的载荷;

1?—轮胎与地面的侧向附着系数,计算时取1.0。

故 12?G =7650?1.0=7650(N ) 即2P >7650N

由于汽车产生纯粹的侧滑,因此计算时可以认为地面给轮胎的切向反作用力(例如

驱动力、制动力)为零。

图2-5为汽车向右侧滑时的受力简图。根据该图可求出驱动桥侧滑时左右驱动车轮的支承反力为

图2-5 汽车向右侧滑时驱动桥的受力简图

???

?

?

?-=B

h G Z g L

1

2221? (2-15)

???

?

?

?+=B

h G Z g R 1

2221? =76505.1?=11475(N )

式中 R L Z Z 22,— 左右轴驱动车轮的支承反力,N ;

g h —汽车满载时的质心高度,1.2m ;

12,?G —同式(2-14)

; B

—驱动车轮的轮矩,1.2m ;

由上式可知,当5.0/1=B h g ?时,222,0G Z Z R L ==,即驱动桥的全部荷重由侧滑方向一侧的驱动车轮承担,这种极端情况对驱动桥的强度极为不利,因此为避免这种情况

产生,应尽量降低汽车的质心高度。

图2-6为汽车驱动桥上面的车厢受力平衡图,根据该图可以求出汽车侧滑时钢板弹簧对桥壳的垂向作用力R L T T 22,及水平作用力R L q q 22,。

图2-6 汽车向右侧滑时驱动桥上面的车厢受力平衡图

钢板弹簧对驱动桥壳的垂向作用力(N )为

s r h G G T r g L /5.01222??

? ?

?'

--'=? (2-16)

s

r h G G T r g R /5.01222??

? ??'

-+'=?

式中 '

2G —汽车满载时车厢通过钢板弹簧作用在驱动桥上的垂向总载荷,N ;

'

r r — 板簧座上表面离地面高度,m ;

g h G ,,12?— 见式(2-15)下的说明;

s —两板簧座中心间的距离,m [10]。

对于半轴为全浮式的驱动桥,在桥壳两端的半轴套管上,各装着一对轮毂轴承,它们布置在车轮垂向反作用力的作用线的两侧,通常内轴承比外轴承离车轮中心线更近。侧滑时内外轮毂轴承对轮毂的径向支承力S 1,S 2如图2-7所示,可根据一个车轮的受力平衡求出。

图2-7 汽车向右侧滑时轮毂的径向支承力21,S S 分析用图 (a )轮毂轴承的受力分析用图;(b )桥壳的受力分析用图

汽车向右侧滑时左右车轮轮毂内外轴承的径向支承力分别为:

L L r L Z b a b Y b a r S 221+-

+=

(2-17)

L L r L Z b

a b Y b a r S 222++

+= (2-18)

=R S 1R r Y b a r 2++

R Z b a b 2+ (2-19)

R S 2=R r Y b

a r 2+—

R Z b

a b 2+ (2-20)

式中 r r —轮胎的滚动半径;

a ,

b ,R L R L Z Z Y Y 2222,,, —见图2-7。其中

a =40mm

b =70mm

L L L L Z Z Z Y 221220.1=?==? (2-21) R R R R Z Z Z Y 221220.1=?==? (2-22)

将式(2-15),式(2-21),(2-22)求得的R L R L Z Z Y Y 2222,,,值代入式(2-17)~(2-20),即可求出轴承对轮毂的径向支承力,这样也就求出轮毂轴承对半轴套管的径向支承力,(与上述21,S S 大小相等方向相反)。

所以 R S 2=

R r Y b

a r 2+—

R Z b

a b 2+= 281659 (N )

根据这些力及桥壳在板簧座处的垂向力R L T T 22,,可绘出桥壳在汽车侧滑时的垂向受力弯矩图,如图2-8所示。

图2-8 汽车向右侧滑时驱动桥壳所受的垂向力及垂向弯矩

(a)当时;5.0/1?B h g ?(b)5.0/1=B h g ?,与侧滑方向相反一侧车轮的支承反力为零时

由式(2-17)~(2-20)可知,轮毂内外轴承支承中心之间的距离(a +b )愈大,则由侧滑所引起的轴承径向力愈小。另外如果(a +b )足够大,也会增加车轮的支承刚度。否则,如果将两轴承的距离缩至使两轴承相碰,则车轮的支承刚度会变差而接近与3/4浮式半轴的情况。(a +b )的数值过大也会引起轮毂的宽度及质量的加大而造成布置上的困难。在小型载货汽车的设计中,常取(a +b )r r ≈/4。轮毂轴承受力最大的情况是发生在汽车侧滑时,所以半轴套管也是在汽车满载侧滑时承受最大的弯矩及应力。由式9-113可知,半轴套管的危险断面位于轮毂内轴承的里端A-A 见图(2-7),该处弯矩为

l S l b a S M R R A A 12)(-++=- (2-23) 式中l —如图2-7所示,为轮毂内轴承支承中心至该轴承内端支承面间的距离。如果忽略l 不计,并将(2-20)、式(2-15)、(2-22)代入上式经整理后得 ))(5.0()(111

22a r B

h G b a S M

g R A

A -?+

=+=-??=3098(Kg.f.mm ) (2-24)

式中g h G ,,12?,B —同式(2-15); r r ,a —同式(2-20)。 弯曲应力:

3

4

43

10)

1(32

?-

=

--D

d D M

A

A A wA πσ=

19919

30983

10

? = 155.52 (MPa ) (2-25)

剪切应力:

)

(4

2

2

2d D

S R

A A -=

-πτ =

14

.2044281659=137.79 (MPa ) (2-26)

合成应力:

A

A A

wA A

A ---+=

∑2

2

σ

σ

=284.86(MPa ) (2-27)

半轴套管处的应力不应超过490MP ,满足强度要求,故安全[11] [12] [13]。

对于钢板冲压焊接整体式桥壳,多采用16Mn ,0.9SiBV 、35或40号中碳钢板(化学成分控制为0.37%~0.42%的碳和不大于0.03%的硫)。半轴套管多采用40Cr ,40MnB 等中碳合金钢或45号中碳钢的无缝钢管或锻件。

上述桥壳强度的传统计算方法,只能算出桥壳某一断面的应力平均值,而不能完全反映桥壳上应力及其分布的真实情况。它仅用于对桥壳强度的验算或用作与其他车型的桥壳强度进行比较。而不能用于计算桥壳上某点(例如应力集中点)的真实应力值。因此建立其简化三维模型并采用有限元分析方法是桥壳强度计算的发展方向[14]。

3 半轴的设计

3.1 半轴形式

普通非断开式驱动桥的半轴,根据其外端的支承形式或受力情况的不同分为半浮式,3/4浮式和全浮式三种。

本桥采用半浮式半轴。半浮式半轴以靠近外端的轴颈直接支承在置于桥壳外端内孔中的轴承上,而端部则以具有锥面的轴颈及键与车轮轮毂相固定,或以凸缘直接与车轮轮盘及制动鼓相联接。因此,半浮式半轴除传递转矩外,还要承受车轮传来的弯矩。可见,半浮式半轴承受的载荷复杂,但它具有结构简单、质量小、尺寸紧凑、造价低廉的优点。适合质量较小、使用条件较好、承受载荷也不大的轿车和轻型载货汽车[15]。

3.2 三维建模

图3-1 半轴结构

3.3 实心半轴强度校核计算:

3.3.1 半轴材料的性能指标:

材料牌号40Cr;

抗拉强度:110kg.f/mm2;

屈服点:85Kg.f/mm2;

疲劳强度极限:55kg.f/mm2。

3.3.2 断面B-B处的强度计算:

半轴参数: 1l =574.25; 2l = 152.5; 3l =21; 4l =600; γ=266; 抗弯截面模量:

Z W =

=?=

32

1

.3432

3

3

ππd 3.86?310

抗扭截面模量:

n

W =

=?=

16

1

.3416

3

3

ππd 7.723

10?

载荷计算:

()f

kg Rr ?=25.9562

M =

32

l Rr ?=956.25?21=20081(Kg.f.mm )

最大扭矩: m max =2/1j z b z e i i m ηηη?????

=6.92/96.096.095.0125.5652.3?????=56.6(Kg.f.mm )

式中:e m —发动机最大扭矩;

1i —一档速比; z i —主减速比; b η—变速器效率; z η—主减速器效率;

j η—主减速器及轴承的机械损失[16]; 弯曲应力:

δ=

)/(36.910

86.3200818.12

3

mm f Kg Wz

M

?=??=

剪切应力:

τ=

)/(6.610

72.7210

6.568.12

2

3

3

max mm f Kg Wn

m ?=???

=?

α

弯扭组合应力:

H σ=

)

/(78.126

.64

36.92

36.94

2

2

2

2

2

2

mm f Kg ?=++

=

++

τ

σ

σ

安全系数:

S

=

65.678

.1285==

H

S σ

σ

3.3.3 断面B-B 处的强度计算 (四档时)

载荷:

)(4595.3822

f K

g Rr ?±=

=?=

32l Rr M (382.5±

459)×21=8032.5±9639(Kg.f.mm )

弯曲应力:

()

=?+?=

?=

3

1

10

86.39639

80328.1Z

W M ασ 3.75+4.49(Kg.f.mm )

剪应力:

=

?=

n

S W Q 2

ατ3

10

86.3)

96395.8032(8.1?±?=3.75±4.49(Kg.f/mm 2)

合成应力:

H

σ

=

=

++

2

2

4

2

τ

σ

σ

2

49

.475.3±+

2

2

85

.34

)

49.475.3(+±

= 6.26±2.77(Kg.f/mm 2

平均应力:=m δ 6.26Kg.f/mm

2

应力幅: r δ=2.77 Kg.f/mm 2

疲劳安全系数:

=S =

??

?

? ??+-1

s r T M σσσσ(

55

18.3130

26.6+

)1-=10.15 )

/130(2mm f Kg T ?=σ

3.3.4 断面C-C 处强度计算

传递的最大扭矩:

=max m 60.29(m f Kg ??)

扭转应力:τ

τ=

=

16

4

max

d m π3

3

28

10

29.6016???π=17.47 (Kg.f/mm 2

安全系数:

S

=

=

τ

σ

s

7.047

.17857.0?=2.2

通过以上计算可知:B-B 断面处和C-C 断面处的强度无问题[17]。

3.4 空心半轴强度校核

3.4.1 断面B-B 处的强度校核

(1)空心式半轴应采用全浮式,故不承受弯矩,只承受转矩,故0=Z W [18] (2)抗扭截面模量:n W

n

W =

())(10

04.3163

3

4

4

mm D

d

D ?=-π (D=69.3mm , d=63.5mm)

(3)载荷计算:

)

(25.9562

f k

g Rr ?=

M=

32

l Rr ?=956.25?21=20081(Kg.f.mm )

(4)最大扭矩:)

(6.562

1max m f Kg i i m m j

z b z e ??=?????=η

ηη

(5)不承受弯曲应力

(6)剪切应力:

76

.1610

04.310

2

6

.568.12

3

3

max =???

=

?=

Wn

m ατ (Kg.f/mm 2)

(7)安全系数:

S

=

07.576

.1685==

H

S σ

σ

3.4.2 断面B-B 处的强度计算 (四档时)

(1)载荷:

)(4595.3822

f K

g Rr ?±=

(2)不承受弯曲应力,故o =σ (3)剪应力:

=?=

n

S W Q 2

ατ 6.00(Kg.f/mm 2

(4)合成应力:

H

σ

=

=++

2

2

4

2

τ

σ

σ

τ

=6.00(Kg.f/mm 2)

(5)疲劳安全系数:

=S =

????

??+-1

s r T

M σσσσ21.67 )/130(2mm f kg T ?=σ,0=r σ[19]

3.4.3 断面C-C 处的强度计算

(1)传递的最大扭矩:

=max m 56.6(m f Kg ??)

(2)扭转应力:

τ=

D

d D m 16)

(4

4max

-π=30.31 (Kg.f/mm 2)

(3)安全系数:

S =

=

τ

σ

s

7.031

.30857.0?=1.96

经以上校核计算,满足强度要求,故安全。

3.5 实心半轴与空心半轴的比较分析:

半轴将差速器的半轴齿轮和车轮的轮毂连接起来,是驱动车轮的传动装置。半轴本身

的结构形状,以端部锻成凸缘的最为常见。

实心半轴采用半浮式,半轴以凸缘直接与车轮轮盘及制动鼓相联接。半浮式半轴除传递转矩外,还要承受弯矩;空心半轴采用全浮式,半轴的外端和以两个圆锥滚子轴承支承与桥壳的半轴套管上的轮毂相联接。

经实心半轴和空心半轴的强度计算可得知,如果令全浮空心式半轴满足安全系数,则须半轴的直径较大,半轴较粗,不适用于微型车的使用。但对于大型的载货汽车,采用空心式半轴不但可以减轻整车质量,并且节约成本,有一定的经济价值[20]。

结论

a.本文采用钢板冲压焊接整体式桥壳,这种形式的桥壳制造工艺简单,材料利用率高、废品率低、生产率高、制造成本低,并且有足够的强度和刚度,特别是质量小,(仅为铸造整体式的质量的75%左右),而且安全可靠,具有一定的经济性和可靠性,节省了生产成本。

b.运用UG软件对桥壳和半轴进行三维建模,完成三维模型图转化为二维图纸,并用Auto CAD进行对桥壳受力分析图的绘制和对UG的输出图进行修改。

c.桥壳计算方法,只能算出桥壳某一断面的应力平均值,不能完全反映桥壳上应力及其分布情况。它仅用于对桥壳强度的验算,而不能用于计算桥壳上某点的真实应力值。因此若利用所建三维模型并用UG的CAE功能进行有限元分析,其强度校核将更为准确。

1JX1021TS3轻型货车驱动桥设计-S

JX1021TS3轻型货车驱动桥设计Design of Pickup Truck Driving Axle

摘要 轻型汽车在商用汽车生产中占有很大的比重,而且驱动桥在整车中十分重要。驱动桥作为汽车四大总成之一,它的性能的好坏直接影响整车性能,而对于载货汽车显得尤为重要。为满足目前当前载货汽车的快速、高效率、高效益需要的同时时,必须要搭配一个高效、可靠的驱动桥。设计出结构简单、工作可靠、造价低廉的驱动桥,能大大降低整车生产的总成本的轻型货车驱动桥具有一定的实际意义。 本设计首先论述了驱动桥的总体结构,在分析驱动桥各部分结构型式、发展过程及其以往形式的优缺点的基础上,确定了总体设计方案:采用整体式驱动桥,主减速器的减速型式采用单级减速器,主减速器齿轮采用螺旋锥齿轮,差速器采用圆锥行星齿轮差速器,半轴采用全浮式型式,桥壳采用铸造整体式桥壳。在本次设计中,主要完成了单级减速器、圆锥行星齿轮差速器、全浮式半轴的设计和桥壳的校核及材料选取等工作。最后运用AUTOCAD完成装配图和主要零件图的绘制。 关键词:轻型货车;驱动桥;单级主减速器;差速器;半轴;桥壳

ABSTRACT Pickup trucks take a large proportion of commercial vehicles production, and the drive axle is one of the most important structure. Drive axle is the one of automobile four important assemblies, Its performance directly influence on the entire automobile, especially for the truck .Because using the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed, heavy-loaded, high efficiency, high benefit today` truck, must exploiting the high driven efficiency single reduction final drive axle is becoming the trucks’ developing tendency. Design a simple, reliable, low cost of the drive axle, can greatly reduce the total cost of vehicle production, so the title of the fine structure of the design of a pickup vehicle drive axle has a certain practical significance. The configuration of the Driving Axle is introduced in the thesis at first. On the basis of the analysis of the structure and the developing process of Driving Axle, the design adopted the Integral Driving Axle, Single Reduction Gear for Main Decelerator’s deceleration form, Spiral Bevel Gear for Main Decelerator’s gear, Full Floating for Axle and Casting Integral Axle Housing for Axle Housing. In the design, we accomplished the design for Double Reduction Gear, tapered Planetary Gear Differential Mechanism, Full Floating Axle, the checking of Axle Housing and the election of the material and so on. Finally complete the final assembly drawing by using AUTOCAD and mapping the main components.In this paper, first of all determine the structure of major components and the main design parameters, the analysis of the various parts of the structure of the bridge drive type, the form of the development process and its advantages and disadvantages of the past, determined on the basis of the design program, using the traditional design method of various parts of the drive axle Main reducer, differential, axle, axle housing was designed to calculate and complete the check. Finally complete the final assembly drawing by using AUTOCAD and mapping the main components.

驱动桥壳有限元分析

驱动桥壳有限元分析 汽车驱动桥壳的功用是支承并保护主减速器,差速器和半轴等,使左右驱动车轮的轴向相对位置固定,并且支承车架及其上的各总成质量。 1 驱动桥壳设计要求 在设计选用驱动桥壳时,要满足以下设计要求: (1)应该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。 (2)在保证强度和刚度的情况下,尽量减小质量以提高汽车行驶的平顺性。 (3)保证足够的离地间隙。 (4)结构工艺性好,成本低。 (5)保护装于其中的传动系统部件和防止泥水浸入。 (6)拆装,调整,维修方便。 2 驱动桥壳类型确定和材料选择 驱动桥壳通常分为整体式桥壳、分段式桥壳,前者强度和钢度较大,便于主减速的装配、调整和维修。普遍用于各类汽车上;多段式桥壳较整体式易于铸造,加工简便,但维修保养不便,汽车较少采用。 本设计选用整体式桥壳。后桥壳体为整体铸造,半轴套管从两端压入桥壳中。后桥壳前部和主减速器连接,后部为可拆式后盖,后桥壳上装有通气塞。 图1 驱动桥壳结构尺寸 1 1

2 本设计中的驱动桥壳总长为1800mm ,簧板距为970mm ,桥壳厚度为8mm ,选用材料为可锻铸铁,牌号为KT350-10,弹性模量为Mpa 61055.1 ,泊松比为0.23,密度为3/7200m kg ,抗拉强度为350Mpa ,屈服强度为200Mpa 。 这种材料有着较高的强度、塑性和冲击韧度,可用于承受较高的冲击,振动及扭转载荷下工作的零件。 3 对驱动桥壳进行有限元分析 ABAQUS 是一套功能强大的有限元分析软件,特别是在非线性分析领域,其技术和特点更是突出,它融结构、流体、传热学、声学、电学及热固耦合、流固耦合等于一体,由于其功能强大,再加上其操作界面人性化,越来越受到人们的欢迎。 在对桥壳进行有限元分析,首先将CATIA 软件设计的驱动桥壳模型导入ABAQUS 软件中,并将上述材料属性添加到模型。 图2 将模型导入ABAQUS 并赋予属性 由于本设计的桥壳为整体式桥壳,整体式桥壳与轮辋在凸缘盘外侧位置通过轴承相连接,因此可以将此处位置的约束看成全自由度约束。桥壳通过板簧座位置与车体相连接,此处位置承受车体载荷。 本设计中车体满轴载荷(后)为6910kg ,考虑到车满载状况下行驶通过不平路面,将受冲击载荷,所以取2.5倍满轴载荷加于板簧座上,即总质量为17275kg ,每个板簧座承受86375kg 。

驱动桥壳毕业设计

驱动桥壳毕业设计 【篇一:驱动桥毕业设计111】 某型重卡驱动桥设计 摘要 驱动桥是构成汽车的四大总成之一,一般由主减速器、差速器、车 轮传动装置和驱动桥壳等组成,它位于传动系末端,其基本作用是 增矩、降速,承受作用于路面和车架或车身之间的力。它的性能好 坏直接影响整车性能,而对于载重汽车显得尤为重要,采用传动效 率高的单级减速驱动桥已经成为未来载重汽车的发展方向。 本文参照传统驱动桥的设计方法进行了载重汽车驱动桥的设计本次 设计首先对驱动桥的特点进行了说明,根据给定的数据确定汽车总 体参数,再确定主减速器、差速器、半轴和桥壳的结构类型及参数,并对其强度进行校核。数据确定后,利用autocad建立二维图,再 用catia软件建立三维模型,最后用caita中的分析模块对驱动桥壳 进行有限元分析。 关键词:驱动桥;cad;catia;有限元分析 abstract drivie axle is one of the four parts of a car, it is generally constituted by the main gear box, the differential device, the wheel transmission device and the driving axle shell and so on it is at the end of the powertrain.its basic function is increasing the torque and reducing speed and bearing the force between the road and the frame or body.its performance will have a direct impact on automobile performance,and it is particularly important for the truck. using single stage and high transmission efficiency of the drive axle has become the development direction of the future trucks. this article referred to the traditional driving axles design method to carry on the truck driving axles design.in this design,first part is the introduction of the characteristics of the drive axle,according to the given date to calculate the parameters of the automobile,then confirm the structure types and parameters of the main reducer, differential mechanism,half shaft and axle housing,then check the strength and life of them.after confirming the

车辆工程毕业设计14CA1040轻型货车驱动桥设计

本科学生毕业设计 CA1040轻型货车驱动桥设计 学院名称:汽车与交通工程学院 专业班级:车辆工程 学生姓名: 指导教师: 职称:实验师

摘要 驱动桥位于传动系末端,其基本功用是增矩、降速,承受作用于路面和车架或车身之间的作用力。它的性能好坏直接影响整车性能,而对于载重汽车显得尤为重要。轻型货车在商用货运汽车生产中占有很大的比重,为满足目前当前载货汽车的高速度、高效率、高效益的需要,必须要搭配一个高效、可靠的驱动桥。因此设计出结构简单、工作可靠、造价低廉的驱动桥,能大大降低整车生产的总成本,推动汽车经济的发展,并且通过对汽车驱动桥的学习和设计实践,可以更好的学习并掌握现代汽车设计与机械设计的全面知识和技能,所以本课题设计一款结构优良的轻型货车驱动桥具有一定的实际意义。 驱动桥设计应主要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。本设计根据给定的参数,按照传统设计方法并参考同类型车确定汽车总体参数,再确定主减速器、差速器、半轴和桥壳的结构类型,最后进行参数设计并对主减速器主、从动齿轮、半轴齿轮和行星齿轮进行强度以及寿命的校核。驱动桥设计过程中基本保证结构合理,符合实际应用,总成及零部件的设计能尽量满足零件的标准化、部件的通用化和产品的系列化及汽车变型的要求,修理、保养方便,机件工艺性好,制造容易。 关键词:驱动桥;单级主减速器;差速器;半轴;桥壳

ABSTRACT Drive axle is at the end of the power train, and its basic function is increasing the torque and reducing the speed, bearing the force between the road and the frame or body. Its performance will have a direct impact on automobile performance .Because using the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed,heavy-loaded,high efficiency,high benefit today’ heavy truck,must exploiting the high driven efficiency single reduction final drive axle is becoming the heavy truck’ developing tendency. Because using the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed, heavy-loaded, high efficiency, high benefit today` truck, must exploiting the high driven efficiency single reduction final drive axle is becoming the trucks’ developing tendency. Design a simple, reliable, low cost of the drive axle, can greatly reduce the total cost of vehicle production, and promote the economic development of automobile and automotive drive axle of the study and design practice, can better learn and to master modern automotive design and mechanical design of a comprehensive knowledge and skills, so the title of the fine structure of the design of a pickup vehicle drive axle has a certain practical significance. According to the design parameters given ,firstly determine the overall vehicle parameters in accordance with the traditional design methods and reference the same vehicle parameters, then identify the main reducer, differential, axle and axle housing structure type, finally design the parameters of the main gear, the driven gear of the final drive, axle gears and spiral bevel gear and check the strength and life of them. In design process of the drive axle, we should ensure a reasonable structure, practical applications, the design of assembly and parts as much as possible meeting requirements of the standardization of parts, components and products’ universality and the serialization and change , convenience of repair and maintenance, good mechanical technology, being easy to manufacture. Key words: Drive axle; Single reduction final drive; Differential; Axle; Drive Axle housing

汽车桥壳的结构设计及制造工艺制定

《汽车制造工艺》课程三级项目6.5t汽车桥壳的结构设计及制造工艺制定 2016年11月6日

目录 一、汽车桥壳的功能及特征分析 (3) 1.汽车桥壳的主要功能 (3) 2.汽车桥壳的种类及特征 (3) 二、汽车桥壳冲压焊接制造方法简述 (5) 三、汽车桥壳冲压焊接工艺设计 (6) 四、汽车桥壳冲压焊接工艺工序图的绘制 (9) 五、材料利用率计算及成本预测 (10) 1.材料利用率计算 (10) 2.成本预测 (10) 六、汽车桥壳的强度计算及校核 (11) 七、汽车桥壳的结构设计 (14) 八、项目心得体会 (14) 九、参考资料 (15)

一、汽车桥壳的功能及特征分析 1.汽车桥壳的主要功能 1、和从动桥一起承受汽车质量 2、使左、右驱动车轮的轴向相对位置固定 3、汽车行驶时,其作为行驶系的组成部分时功用主要是安装悬架或轮毂,支撑汽车悬架以上各部分重量,承受驱动轮传来的反力和力矩,并在驱动轮与悬架之间传力 2.汽车桥壳的种类及特征 1、铸造式桥壳 整体铸造式桥壳是汽车发展史上最早采用的结构,整体铸造桥壳优缺点都较为明显。整体铸造式桥壳可采用可锻铸铁、球墨铸铁以及铸钢铸造,为进一步提高整体铸造式桥壳的刚度和强度,还可以在整体铸造式桥壳两端压入较长的无缝钢管作为半轴套管,并用销钉固定。整体铸造式桥壳的主要优点在于刚性好、塑性变形小、强度高、易铸成等强度梁,可根据各截面不同的强度要求设计铸造不一样的壁厚。其缺点是弹性及韧变较冲焊桥壳差、铸造质量不易保证,且整体质量大、成本较高,不适合整车进行轻量化及降低成本设计。 2、冲压焊接式 钢板冲压焊接式整体桥壳主要组成部分包括上下对焊的一对桥壳主件、两个突缘、四块三角钢板、两个半轴套管、加强圈、一个后盖以及两个钢板弹簧座,

轻型货车驱动桥的毕业设计

摘要 轻型汽车在商用汽车生产中占有很大的比重,而且驱动桥在整车中十分重要。驱动桥作为汽车四大总成之一,它的性能的好坏直接影响整车性能,而对于载货汽车显得尤为重要。为满足目前当前载货汽车的快速、高效率、高效益的需要时,必须要搭配一个高效、可靠的驱动桥。设计出结构简单、工作可靠、造价低廉的驱动桥,能大大降低整车生产的总成本,推动汽车经济的发展,并且通过对汽车驱动桥的学习和设计实践,可以更好的学习并掌握现代汽车设计与机械设计的全面知识和技能,所以本题设计一款结构优良的轻型货车驱动桥具有一定的实际意义。 本文首先确定主要部件的结构型式和主要设计参数,在分析驱动桥各部分结构形式、发展过程及其以往形式的优缺点的基础上,确定了总体设计方案,采用传统设计方法对驱动桥各部件主减速器、差速器、半轴、桥壳进行设计计算并完成校核。最后运用AUTOCAD完成装配图和主要零件图的绘制。 关键词:轻型货车;驱动桥;单级主减速器;差速器;半轴;桥壳

ABSTRACT . Pickup trucks take a large proportion of commercial vehicles production, and the drive axle is one of the most important structure. Drive axle is the one of automobile four important assemblies, Its performance directly influence on the entire automobile, especially for the truck .Because using the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed, heavy-loaded, high efficiency, high benefit today` truck, must exploiting the high driven efficiency single reduction final drive axle is becoming the trucks’ developing tendency. Design a simple, reliable, low cost of the drive axle, can greatly reduce the total cost of vehicle production, and promote the economic development of automobile and automotive drive axle of the study and design practice, can better learn and to master modern automotive design and mechanical design of a comprehensive knowledge and skills, so the title of the fine structure of the design of a pickup vehicle drive axle has a certain practical significance. In this paper, first of all determine the structure of major components and the main design parameters, the analysis of the various parts of the structure of the bridge drive type, the form of the development process and its advantages and disadvantages of the past, determined on the basis of the design program, using the traditional design method of various parts of the drive axle Main reducer, differential, axle, axle housing was designed to calculate and complete the check. Finally complete the final assembly drawing by using AUTOCAD and mapping the main components. Keywords: Pickup truck; Drive axle; Single reduction final drive; Differential; Axle; Drive Axle housing

驱动桥壳设计

驱动桥壳设计 驱动桥壳的主要功用是支撑汽车质量,并承受由车轮传来的路面的反力和反力矩,并经悬架传给车架(或车身);它又是主减速器、差速器、半轴的装配基体驱动桥壳应满足如下设计要求: 1)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. 2)在保证强度和刚度的前提下,尽量减小质量以提高汽车行驶平顺性. 3)保证足够的离地间隙. 4)结构工艺性好,成本低. 5)保护装于其上的传动部件和防止泥水浸入. 6)拆装,调整,维修方便. 一.驱动桥壳结构方案分析 驱动桥壳大致可分为可分式、整体式 和组合式三种形式。 1.可分式桥壳 可分式桥壳(图5—29)由一个垂直接 合面分为左右两部分,两部分通过螺栓联 接成一体。每一部分均由一铸造壳体和一 个压入其外端的半轴套管组成,轴管与壳 体用铆钉连接。 这种桥壳结构简单,制造工艺性好,主减速器支承刚度好。但拆装、调整、维修很不方便,桥壳的强度和刚度受结构的限制,曾用于轻型汽车上,现已较少使用。 2.整体式桥壳

整体式桥壳(图5—30) 的特点是整个桥壳是一根空 心梁,桥壳和主减速器壳为两 体。它具有强度和刚度较大, 主减速器拆装、调整方便等优 点。 按制造工艺不同,整体式 桥壳可分为铸造式(图5— 30a)、钢板冲压焊接式(图5 —30b)和扩张成形式三种。铸 造式桥壳的强度和刚度较大, 但质量大,加:上面多,制造 工艺复杂,主要用于中、·重型货车上。钢板冲压焊接式和扩张成形式桥壳质量小,材料利用率高,制造成本低,适于大量生产,广泛应用于轿车和中、小型货车及部分重型货车上。 3)组合式桥壳 组合式桥壳(图5—31)是将主 减速器壳与部分桥壳铸为一体,而 后用无缝钢管分别压入壳体两端, 两者间用塞焊或销钉固定。它的优 点是从动齿轮轴承的支承刚度较 好,主减速器的装配、调整比可分 式桥壳方便,然而要求有较高的加 工精度,常用于轿车、轻型货车中。 二.驱动桥壳强度计算

轻型货车驱动桥设计

目录 1 前言 (1) 本课题的来源、基本前提条件和技术要求 (1) 本课题要解决的主要问题和设计总体思路 (1) 预期的成果 (2) 2 国内外发展状况及现状的介绍 (3) 3 总体方案论证 (4) 4 具体设计说明 (7) 主减速器的设计 (7) 主减速器的结构型式 (7) 主减速器主动锥齿轮的支承型式及安装方法 (10) 主减速器从动锥齿轮的支承型式及安装方法 (11) 主减速器的基本参数的选择及计算 (11) 差速器的设计 (14) 差速器的结构型式 (14) 差速器的基本参数的选择及计算 (16) 半轴的设计 (17) 半轴的结构型式 (17) 半轴的设计与计算 (17) 驱动桥壳结构选择 (20) 5 结论 (22) 参考文献 (23)

1 前言 本课题是进行轻型货车汽车后驱动桥的设计。设计出小型轻型货车汽车后驱动桥,包括主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置及桥壳等部件,协调设计车辆的全局。 本课题的来源、基本前提条件和技术要求 a.本课题的来源:轻型载货汽车在汽车生产中占有大的比重。驱动桥在整车中十分重要,设计出结构简单、工作可靠、造价低廉的驱动桥,能大大降低整车生产的总成本,推动汽车经济的发展。 b.要完成本课题的基本前提条件是:在主要参数确定的情况下,设计选用驱动桥的各个部件,选出最佳的方案。 c.技术要求:设计出的驱动桥符合国家各项轻型货车的标准[1],运行稳定可靠,成本降低,适合本国路面的行驶状况和国情。 本课题要解决的主要问题和设计总体思路 a. 本课题解决的主要问题:设计出适合本课题的驱动桥。汽车传动系的总任务是传递发动机的动力,使之适应于汽车行驶的需要。在一般汽车的机械式传动中,有了变速器还不能完全解决发动机特性与汽车行驶要求间的矛盾和结构布置上的问题。首先是因为绝大多数的发动机在汽车上的纵向安置的,为使其转矩能传给左、右驱动车轮,必须由驱动桥的主减速器来改变转矩的传递方向,同时还得由驱动桥的差速器来解决左、右驱动车轮间的转矩分配问题和差速要求。其次,需将经过变速器、传动轴传来的动力,通过驱动桥的主减速器,进行进一步增大转矩、降低转速的变化。因此,要想使汽车驱动桥的设计合理,首先必须选好传动系的总传动比,并恰当地将它分配给变速器和驱动桥。 b. 本课题的设计总体思路:非断开式驱动桥的桥壳,相当于受力复杂的空心梁,它要求有足够的强度和刚度,同时还要尽量的减轻

驱动桥桥壳设计

驱动桥桥壳设计本页仅作为文档页封面,使用时可以删除 This document is for reference only-rar21year.March

目录 摘要 Abstract 1 绪论.......................................................... 2 桥壳设计...................................................... 2.1桥壳的设计要求................................................ 2.2桥壳的结构型式................................................ 2.3桥壳的三维参数化设计.......................................... 2.4桥壳强度计算.................................................. 2.4.1 桥壳的静弯曲应力计算 ....................................... 2.4.2 在不平路面冲击载荷作用下桥壳的强度计算 ..................... 2.4.3 汽车以最大牵引力行驶时桥壳的强度计算 ....................... 2.4.4 汽车紧急制动时桥壳的强度计算 ............................... 2.4.5 汽车受最大侧向力时桥壳的强度计算 ........................... 3 半轴的设计.................................................... 3.1半轴形式...................................................... 3.2三维建模...................................................... 3.3实心半轴强度校核计算:........................................ 3.3.1 半轴材料的性能指标: (13) 3.3.2 断面B-B处的强度计算:.............................................................................. 3.3.3 断面B-B处的强度计算 (四档时) .................................................................. 3.3.4 断面C-C处强度计算...................................................................................... 3.4空心半轴强度校核 ............................................................................................. 3.4.1断面B-B处的强度校核 (15) 3.4.2 断面B-B处的强度计算 (四档时) .................................................................. 3.4.3 断面C-C处的强度计算.................................................................................. 结论 ........................................................................................................................... 参考文献

轻型货车驱动桥设计

目录 1 前言 (2) 1.1 本课题的来源、基本前提条件和技术要求 (2) 1.2 本课题要解决的主要问题和设计总体思路 (2) 1.3 预期的成果 (2) 2 国内外发展状况及现状的介绍 (4) 3 总体方案论证 (5) 4 具体设计说明 (8) 4.1 主减速器的设计 (8) 4.1.1 主减速器的结构型式 (8) 4.1.2 主减速器主动锥齿轮的支承型式及安装方法 (10) 4.1.3 主减速器从动锥齿轮的支承型式及安装方法 (11) 4.1.4 主减速器的基本参数的选择及计算 (12) 4.2 差速器的设计 (15) 4.2.1差速器的结构型式 (15) 4.2.2差速器的基本参数的选择及计算 (16) 4.3 半轴的设计 (17) 4.3.1半轴的结构型式 (17) 4.3.2半轴的设计与计算 (18) 4.4驱动桥壳结构选择 (21) 5 结论 (23) 参考文献 ............................................................................... 错误!未定义书签。

1 前言 本课题是进行轻型货车汽车后驱动桥的设计。设计出小型轻型货车汽车后驱动桥,包括主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置及桥壳等部件,协调设计车辆的全局。 1.1 本课题的来源、基本前提条件和技术要求 a.本课题的来源:轻型载货汽车在汽车生产中占有大的比重。驱动桥在整车中十分重要,设计出结构简单、工作可靠、造价低廉的驱动桥,能大大降低整车生产的总成本,推动汽车经济的发展。 b.要完成本课题的基本前提条件是:在主要参数确定的情况下,设计选用驱动桥的各个部件,选出最佳的方案。 c.技术要求:设计出的驱动桥符合国家各项轻型货车的标准[1],运行稳定可靠,成本降低,适合本国路面的行驶状况和国情。 1.2 本课题要解决的主要问题和设计总体思路 a. 本课题解决的主要问题:设计出适合本课题的驱动桥。汽车传动系的总 任务是传递发动机的动力,使之适应于汽车行驶的需要。在一般汽车的机械式传动中,有了变速器还不能完全解决发动机特性与汽车行驶要求间的矛盾和结构布置上的问题。首先是因为绝大多数的发动机在汽车上的纵向安置的,为使其转矩能传给左、右驱动车轮,必须由驱动桥的主减速器来改变转矩的传递方向,同时还得由驱动桥的差速器来解决左、右驱动车轮间的转矩分配问题和差速要求。其次,需将经过变速器、传动轴传来的动力,通过驱动桥的主减速器,进行进一步增大转矩、降低转速的变化。因此,要想使汽车驱动桥的设计合理,首先必须选好传动系的总传动比,并恰当地将它分配给变速器和驱动桥。 b. 本课题的设计总体思路:非断开式驱动桥的桥壳,相当于受力复杂的空心梁,它要求有足够的强度和刚度,同时还要尽量的减轻其重量。所选择的减速器比应能满足汽车在给定使用条件下具有最佳的动力性和燃料经济性。对载货汽车,由于它们有时会遇到坎坷不平的坏路面,要求它们的驱动桥有足够的离地间隙,以满足汽车在通过性方面的要求。驱动桥的噪声主要来自齿轮及其他传动机件。提高它们的加工精度、装配精度,增强齿轮的支承刚度,是降低驱动桥工作噪声的有效措施。驱动桥各零部件在保证其强度、刚度、可靠性及寿命的前提下应力求减小簧下质量,以减小不平路面对驱动桥的冲击载荷,从而改善汽车行驶的平顺性。 1.3 预期的成果 设计出小型轻型货车汽车的驱动桥,包括主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置及桥壳等部件,配合其他同组同学,协调设计车辆的全局。使设计出的产品使用方便,材料使用最少,经济性能最高。 a.提高汽车的技术水平,使其使用性能更好,更安全,更可靠,更经济,更

驱动桥壳设计

驱动桥壳的主要功用是支撑汽车质量,并承受由车轮传来的路面的反力和反力矩,并经悬架传给车架(或车身);它又是主减速器、差速器、半轴的装配基体 驱动桥壳应满足如下设计要求: 1)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. 2)在保证强度和刚度的前提下,尽量减小质量以提高汽车行驶平顺性. 3)保证足够的离地间隙. 4)结构工艺性好,成本低. 5)保护装于其上的传动部件和防止泥水浸入. 6)拆装,调整,维修方便. 一.驱动桥壳结构方案分析 驱动桥壳大致可分为可分式、整体式和组合式三种形式。 1.可分式桥壳 可分式桥壳(图1)由一个垂直接合面分为左右两部分,两部分通过螺栓联接成一体。每一部分均由一铸造壳体和一个压入其外端的半轴套管组成,轴管与壳体用铆钉连接。 可分式桥壳 这种桥壳结构简单,制造工艺性好,主减速器支承刚度好。但拆装、调整、维修很不方便,桥壳的强度和刚度受结构的限制,曾用于轻型汽车上,现已较少使用。 2.整体式桥壳 整体式桥壳(图2)的特点是整个桥壳是一根空心梁,桥壳和主减速器壳为两体。它具有强度和刚度较大,主减速器拆装、调整方便等优点。

整体式桥壳 按制造工艺不同,整体式桥壳可分为铸造式(图a)、钢板冲压焊接式(图b)和扩张成形式三种。铸造式桥壳的强度和刚度较大,但质量大,加:上面多,制造工艺复杂,主要用于中、重型货车上。钢板冲压焊接式和扩张成形式桥壳质量小,材料利用率高,制造成本低,适于大量生产,广泛应用于轿车和中、小型货车及部分重型货车上。 3)组合式桥壳 组合式桥壳(图3)是将主减速器壳与部分桥壳铸为一体,而后用无缝钢管分别压入壳体两端,两者间用塞焊或销钉固定。它的优点是从动齿轮轴承的支承刚度较好,主减速器的装配、调整比可分式桥壳方便,然而要求有较高的加工精度,常用于轿车、轻型货车中。 组合式桥壳 二.驱动桥壳强度计算 对于具有全浮式半轴的驱动桥,强度计算的载荷工况与半轴强度计算的:三种载荷工况相同。图4为驱动桥壳受力图,桥壳危险断面通常在钢板弹簧座内侧附近,桥儿端郎的轮毂轴承座根部也应列为危险断面进行强度验算。 1)牵引力或制动力最大时,桥壳钢板弹簧座处危险断面的弯曲应力δ和扭转切应力τ分别为 式中,Mv为地面对车轮垂直反力在危险断面引起的垂直平面内的弯矩,Mv=m’2G2b/2b为轮胎中心平面到板簧座之间的横向距离,如图4所示;为一侧车轮上的牵引力或制动力芦Fx2在水平面内引起的弯矩, =Fx2b;TT为牵引或制动时,上述危险断面所受转矩,TT=Fx2rr;Wv、Wh、、分别为危险断面垂直平面和水平面弯曲的抗弯截面系数及抗扭截面系数。

汽车设计课设-驱动桥设计

汽车设计课程设计说明书 题目:BJ130驱动桥部分设计验算与校核 姓名: 学号: 专业名称:车辆工程 指导教师: 日期:2010.12.25-2011.1.7

目录 一、课程设计任务书 (1) 二、总体结构设计 (2) 三、主减速器部分设计 (2) 1、主减速器齿轮计算载荷的确定 (2) 2、锥齿轮主要参数选择 (4) 3、主减速器强度计算 (5) 四、差速器部分设计 (6) 1、差速器主参数选择 (6) 2、差速器齿轮强度计算 (7) 五、半轴部分设计 (8) 1、半轴计算转矩Tυ及杆部直径 (8) 2、受最大牵引力时强度计算 (9) 3、制动时强度计算 (9) 4、半轴花键计算 (9) 六、驱动桥壳设计 (10) 1、桥壳的静弯曲应力计算 (10) 2、在不平路面冲击载荷作用下的桥壳强度计算 (11) 3、汽车以最大牵引力行驶时的桥壳强度计算 (11) 4、汽车紧急制动时的桥壳强度计算 (12) 5、汽车受最大侧向力时的桥壳强度计算 (12) 七、参考书目 (14) 八、课程设计感想 (15)

一、课程设计任务书 1、题目 《BJ130驱动桥部分设计验算与校核》 2、设计内容及要求 (1)主减速器部分包括:主减速器齿轮的受载情况;锥齿轮主要参数选择;主减速器强度计算;齿轮的弯曲强度、接触强度计算。 (2)差速器:齿轮的主要参数;差速器齿轮强度的校核;行星齿轮齿数和半轴齿轮齿数的确定。 (3)半轴部分强度计算:当受最大牵引力时的强度;制动时强度计算。 (4)驱动桥强度计算:①桥壳的静弯曲应力 ②不平路载下的桥壳强度 ③最大牵引力时的桥壳强度 ④紧急制动时的桥壳强度 ⑤最大侧向力时的桥壳强度 3、主要技术参数 轴距L=2800mm 轴荷分配:满载时前后轴载1340/2735(kg) 发动机最大功率:80ps n:3800-4000n/min 发动机最大转矩17.5kg﹒m n:2200-2500n/min 传动比:i1=7.00; i0=5.833 轮毂总成和制动器总成的总重:g k=274kg

4吨轻型载货汽车驱动桥的设计

任务书 学生姓名系部专业、班级 指导教师姓名职称从事 专业 是否外聘□是√否 题目名称4吨轻型载货汽车驱动桥设计 一、设计(论文)目的、意义 汽车驱动桥是汽车的主要部件之一,其基本功用是增大由传动轴或变速器传来的转矩,再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承载车身之间的铅垂力、纵向力、横向力及其力矩。驱动桥质量、性能的好坏直接影响整车的安全性、经济性、舒适性、可靠性。要求所设计的驱动桥结构合理,绘制的图纸格式规范,图面质量好,撰写的设计说明书内容完整,格式规范。设计能使学生综合运用所学专业知识,熟练CAD绘图技能。 二、设计(论文)内容、技术要求(研究方法) 设计内容: 1.选题的背景、目的及意义; 2.4吨轻型载货汽车后驱动桥的总体结构设计; 3.主减速器总成的设计; 4.差速器的设计; 5.半轴的设计; 6.桥壳的设计。 技术要求: 驱动形式:4×2; 总质量:4195kg; 装载质量:2500kg; 发动机最大功率:74kw; 发动机最大转矩:184N*m; 最高车速:115km//h; 变速器传动比:6; 最小转弯半径:12.5; 要求:单级主减速器; 生产纲领:成批生产。

三、设计(论文)完成后应提交的成果 CAD绘制驱动桥装配图、零件图折合0号图纸3张以上,设计说明书15000字以上。 四、设计(论文)进度安排 (1)知识准备、调研、收集资料、完成开题报告第1~2周(2.28~3.11) (2)整理资料、提出问题、撰写设计说明书草稿、绘制装配草图第3~5周(3.14~4.1) (3)理论联系实际分析问题、解决问题,进行驱动桥的总体结构设计,主减速器总成的设计,差速器的设计,半轴的设计,桥壳的设计,CAD绘制部分图纸等内容,中期检查第6~8周(4.4~4.22)(4)改进完成设计,改进完成设计说明书,指导教师审核,学生修改第9~12周(4.25~5.20) (5)评阅教师评阅、学生修改第13周(5.23~5.27) (6)毕业设计预答辩第14周(5.30~6.3) (7)毕业设计修改第15~16周(6.6~6.17) (8)毕业设计答辩第17周(6.20~6.24) 五、主要参考资料 1.徐灏主编.《新编机械设计师手册》.机械工业出版社 2.陈立德主编.《机械设计基础》.高等教育出版社 3.王宝玺主编.《汽车制造工艺学》(3).机械工业出版社,2007.5 4.陈秀宁,施高义编.《机械设计课程设计》.浙江大学出版社 5.刘惟信主编.《汽车设计》.清华大学出版社, 6.李硕根,杨兴骏编.《互换性与技术测量》.中国计量出版社 7.汽车构造、汽车理论、汽车设计书籍 8.轻型载货汽车驱动桥资料 9.网络资源,超星数字图书馆 10.近几年相关专业CNKI网络期刊等 六、备注 指导教师签字: 年月日教研室主任签字: 年月日

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