发布时间 : 星期二 文章汽车车桥设计资料讲解更新完毕开始阅读06a83122988fcc22bcd126fff705cc1754275f03
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、造价低廉等优点。用于质量较小、使用条件较好、承载负荷也不大的轿车和轻型载货汽车。
3/4浮式半轴的结构特点是半轴外端仅有一个轴承并装在驱动桥壳半轴套管的端部，直接支承着车轮轮毂，而半轴则以其端部与轮毂相固定。由于一个轴承的支承刚度较差，因此这种半轴除承受全部转矩外，弯矩得由半轴及半轴套管共同承受，即3/4浮式半轴还得承受部分弯矩，后者的比例大小依轴承的结构型式及其支承刚度、半轴的刚度等因素决定。侧向力引起的弯矩使轴承有歪斜的趋势，这将急剧降低轴承的寿命。可用于轿车和轻型载货汽车，但未得到推广。
全浮式半轴的外端与轮毂相联，而轮毂又由一对轴承支承于桥壳的半轴套管上。多采用一对圆锥滚子轴承支承轮毂，且两轴承的圆锥滚子小端应相向安装并有一定的预紧，调好后由锁紧螺母予以锁紧，很少采用球轴承的结构方案。
由于车轮所承受的垂向力、纵向力和侧向力以及由它们引起的弯矩都经过轮毂、轮毂轴承传给桥壳，故全浮式半轴在理论上只承受转矩而不承受弯矩。但在实际工作中由于加工和装配精度的影响及桥壳与轴承支承刚度的不足等原因，仍可能使全浮式半轴在实际使用条件下承受一定的弯矩，弯曲应力约为5～70MPa。具有全浮式半轴的驱动桥的外端结构较复杂，需采用形状复杂且质量及尺寸都较大的轮毂，制造成本较高，故轿车及其他小型汽车不采用这种结构。但由于其工作可靠，故广泛用于轻型以上的各类汽车上。 5.2 半轴的设计与计算
半轴的主要尺寸是它的直径，设计与计算时首先应合理地确定其计算载荷。 半轴的计算应考虑到以下三种可能的载荷工况：
a）纵向力X2最大时(X2＝Z2?)附着系数尹取0.8，没有侧向力作用； b）侧向力Y2最大时，其最大值发生于侧滑时，为Z2?1中，，侧滑时轮胎与地面侧向附着系数?1，在计算中取1.0，没有纵向力作用；
c）垂向力Z2最大时，这发生在汽车以可能的高速通过不平路面时，其值为(Z2-gw)kd，kd是动载荷系数，这时没有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，
2+Y22 即:Z2?=X2故纵向力X2最大时不会有侧向力作用，而侧向力Y2最大时也不会有纵向力作用。 5.2.1 全浮式半轴的设计计算
本课题采用带有凸缘的全浮式半轴，其详细的计算校核如下： a)全浮式半轴计算载荷的确定
全浮式半轴只承受转矩，其计算转矩按下式进行：
T=ξTemaxig1i0 （5-1）
式中：ξ——差速器的转矩分配系数，对圆锥行星齿轮差速器可取?＝0.6； ig1——变速器1挡传动比； i0——主减速比。
已知：Temax＝430Nm；ig1＝7.48； i0＝6.33 ；ξ=0.6 计算结果：
T=0.6×430×7.48×6.33 =12215N.m
在设计时，全浮式半轴杆部直径的初步选取可按下式进行：
T?103 d?3 ?(2.05~2.18)?3T （5-2）
0.196?[?]式中d——半轴杆部直径，mm； T——半轴的计算转矩，Nrn；
[?]——半轴扭转许用应力，MPa。 根据上式带入T＝12215 Nm，得： 32.50mm≤d≤33.85mm 取：d=33mm
给定一个安全系数 k=1.5 d=k×d =1.5×33 =50mm
全浮式半轴支承转矩，其计算转矩为：
T?X2L?rr?X2R?rr 三种半轴的扭转应力由下式计算：
??16?T??d3?103 式中?——半轴的扭转应力，MPa；
T—一半轴的计算转矩，T=12215Nm； d——半轴杆部直径，d=50mm。 将数据带入式（5-3）、（5-4）得：
? =528MPa
半轴花键的剪切应力为
?T?103b?z?L?j?(D p?bB?dA)/4半轴花键的挤压应力为
?T?103c?z?L p???[(DB?dA)/4]?(DB?dA)/2式中T——半轴承受的最大转矩，T=12215Nm；
DB——半轴花键(轴)外径，DB=54mm； dA——相配的花键孔内径，dA=50mm；
5-3）
5-4） （5-5） （5-6） （（z——花键齿数；
Lp——花键工作长度，Lp=70mm； B——花键齿宽，B=9mm；
?——载荷分布的不均匀系数，取0.75。 将数据带入式（5-5）、（5-6）得：
?b=68Mpa ?c=169MPa
半轴的最大扭转角为
Tl180 ?? ??103 （5-7）
GJ?式中T——半轴承受的最大转矩，T=12215Nm；
l——半轴长度，l=900mm；
G——材料的剪切弹性模量，MPa； J——半轴横截面的极惯性矩， mm4。 将数据带入式（5-7）得：
? = 8°
半轴计算时的许用应力与所选用的材料、加工方法、热处理工艺及汽车的使用条件有关。当采用40Cr，40MnB，40MnVB，40CrMnMo，40号及45号钢等作为全浮式半轴的材料时，其扭转屈服极限达到784MPa左右。在保证安全系数在1.3～1.6范围时，半轴扭转许用应力可取为[?]＝490～588MPa。
对于越野汽车、矿用汽车等使用条件差的汽车，应该取较大的安全系数，这时许用应力应取小值；对于使用条件较好的公路汽车则可取较大的许用应力。
当传递最大转矩时，半轴花键的剪切应力不应超过71.05MPa；挤压应力不应该超过196MPa，半轴单位长度的最大转角不应大于8°/m。 5.3 半轴的结构设计及材料与热处理
为了使半轴的花键内径不小于其杆部直径，常常将加工花键的端部做得粗些，并适当地减小花键槽的深度，因此花键齿数必须相应地增加，通常取10齿(轿车半轴)至18齿(载货汽车半轴)。半轴的破坏形式多为扭转疲劳破坏，因此在结构设计上应尽量增大各过渡部分的圆角半径以减小应力集中。重型车半轴的杆部较粗，外端突缘也很大，当无较大锻造设备时可采用两端均为花键联接的结构，且取相同花键参数以简化工艺。在现代汽车半轴上，渐开线花键用得较广，但也有采用矩形或梯形花键的。
半轴多采用含铬的中碳合金钢制造，如40Cr，40CrMnMo，40CrMnSi，40CrMoA，35CrMnSi，35CrMnTi等。40MnB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HB388—444(突缘部分可降至HB248)。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HRC52～63，硬化层深约为其半径的1／3，心部硬度可定为HRC30—35；不淬火区(突缘等)的硬度可定在HB248～277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(40号、45号)钢的半轴也日益增多。
6 驱动桥壳设计
驱动桥桥壳是汽车上的主要零件之一，非断开式驱动桥的桥壳起着支承汽车荷重的作用，并将载荷传给车轮．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)的外壳。
在汽车行驶过程中，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。
6.1 桥壳的结构型式
桥壳的结构型式大致分为可分式 a）可分式桥壳
可分式桥壳的整个桥壳由一个垂直接合面分为左右两部分，每一部分均由一个铸件壳体和一个压入其外端的半轴套管组成。半轴套管与壳体用铆钉联接。在装配主减速器及差速器后左右两半桥壳是通过在中央接合面处的一圈螺栓联成一个整体。其特点是桥壳制造工艺简单、主减速器轴承支承刚度好。但对主减速器的装配、调整及维修都很不方便，桥壳的强度和刚度也比较低。过去这种所谓两段可分式桥壳见于轻型汽车，由于上述缺点现已很少采用。
b）整体式桥壳
整体式桥壳的特点是将整个桥壳制成一个整体，桥壳犹如一整体的空心粱，其强度及刚度都比较好。且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。
整体式桥壳按其制造工艺的不同又可分为铸造整体式、钢板冲压焊接式和钢管扩张成形式三种。
6.2 桥壳的受力分析及强度计算