轿车驱动桥设计 - 图文(8)

2?413.4?103?1?0.63?1.25?662.3MPa?980MPa，符合要求。 再次计算得?w?21?15?16?4?0.2564.4 差速器齿轮材料的选择

差速器齿轮和主减速器齿轮一样，基本上都是用渗碳合金钢制造，目前用于制造差速器锥齿轮的材料为20CrMnTi、20CrMoTi、22CrMnMo和20CrMo等。由于差速器齿轮轮齿要求的精度较低，所以精锻差速器齿轮工艺已被广泛应用

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金陵科技学院学士学位论文 第5章 驱动半轴的设计

5 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半轴齿轮传给驱动车轮。在断开式驱动桥和转向驱动桥中，驱动车轮的传动装置包括半轴和万向节传动装置且多采用等速万向节。在一般非断开式驱动桥上，驱动车轮的传动装置就是半轴，这时半轴将差速器半轴齿轮与轮毂连接起来。在装有轮边减速器的驱动桥上，半轴将半轴齿轮与轮边减速器的主动齿轮连接起来。

5.1 半轴的结构型式

半轴由于受力情况不同，它有半浮动式、3/4浮动式和全浮动式三种型式。所谓“浮”是指半轴不承受弯曲载荷。半轴传递扭矩是它的首要任务。但由于轮毂的安装结构不同，非全浮动式半轴除受扭矩以外，还要受到车轮上的作用力。

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，或以突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。由此可见，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。

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。

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。

本课题设计的是普通基本型轿车，确定半轴采用半浮式半轴结构，具体结构采用以突缘直接与车轮轮盘及制动鼓相联接。

本课题设计的是断开式驱动桥，其中一根半轴为断开的，通过万向节连接。轿车前驱主要使用球笼式万向节。球笼式万向节制造较复杂，但结构紧凑，安装简单，传动效率高，其失效形式主要是钢球与接触滚道表面的疲劳点蚀。在特殊情况下，因热处理

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不妥、润滑不良或温度过高等，也会造成磨损而损坏。由于星形套滚道接触点的纵向曲率半径小于外半轴滚道的纵向曲率半径，所以前者上的接触椭圆比后者上的要小，即前者的接触应力大于后者。因此，应控制钢球与星形套滚道表面的接触应力，并以此来确定万向节的承载能力。不过，由于影响接触应力的因素较多，计算较复杂，目前还没有统一的计算方法。

5.2 半轴的设计与计算

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。

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： ①纵向力X2（驱动力或制动力）最大时，其最大值为Z2?，附着系数?在计算时取0.8，没有侧向力作用；

②侧向力Y2最大时，其最大值为Z2?1（发生于汽车侧滑时），侧滑时轮胎与地面的侧向附着系数?1在计算时取1.0，没有纵向力作用；

③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?Z2?gw?kd，车轮对地面的垂直载荷，kd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X2，侧向力Y2值的大小受车轮与地面最大附着力的限制，即

2有Z2??X2?Y22故纵向力最大时不会有侧向力作用，而侧向力最大时也不会有纵向力

作用。

初步确定半轴直径在0.040m。

'G2/2， （1）纵向力Fx2最大，侧向力Fy2为0：此时垂向力Fz2?m2 G2取8500N

''G2?/2，计算时m2 纵向力最大值Fx2?Fz2??m2可取1.3，?取0．85。得

Fz2=5525N Fx2=4696.25N

半轴弯曲应力，和扭转切应力?为

?32aFx22?Fz22???3??d ?16Fx2rr?????d3?式中，a为轮毂支承轴承到车轮中心平面之间的距离，a取0.06m

?= 69.28MPa ?= 118.53MPa

合成应力

?=

σ2?4τ2=246.98MPa

(2)侧向力Fy2最大，纵向力Fx2=0，此时意味着发生侧滑：外轮上的垂直反力Fz2o。和内轮上的垂直反力Fz2i分别为

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?FFz20?G2(0.5?z2i?G2-Fz2ohgB2?1)

式中，hg为汽车质心高度参考一般计算方法取738.56mm；B2为轮距

B2=1535mm；?1为侧滑附着系数，计算时可取1.0。

计算得

{Fz20?G2(0.5?hgB2Fz2i?G2-Fz2o?160.25?1)?8339.75

外轮上侧向力Fy2o和内轮上侧向力Fy2i分别为

{Fy20?Fz2o?1?8339.75Fy2i?Fz2i?1?160.25

内、外车轮上的总侧向力Fy2为G2?1=8500N

这样，外轮半轴的弯曲应力?0和内轮半轴的弯曲应力?i分别为

32(Fy2orr?Fz2oa)?????0?d3 ?32(Fr?Fa)y2irz2i???i??d3??0= 341.3MPa ?i=9.6MPa

(3)汽车通过不平路面，垂向力Fz2最大，纵向力Fx2?0，侧向力Fy2?0：此时垂直力最大值Fz2为：

1?Fz22kG2

式中：

k为动载系数，轿车：k?1.75。 计算结果7437.5N 半轴弯曲应力为：

??32Fz2a16kG2a?=710.6MPa 33?d?d故校核半径取0.040m满足合成应力在600MPa -750MPa范围

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。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。。

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半轴多采用含铬的中碳合金钢制造，如40Cr，40CrMnMo …… 此处隐藏：1759字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……