某越野車后驅(qū)動(dòng)橋的半軸和橋殼設(shè)計(jì)計(jì)算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u287101.1半軸的設(shè)計(jì) 1292791.1.1概述 1148381.1.2全浮式半軸的計(jì)算載荷的確定 130875一般來(lái)說(shuō)全浮式半軸的計(jì)算載荷要考慮以下工況： 1153281.1.3全浮半軸桿部直徑的選擇 2302421.1.4全浮半軸強(qiáng)度計(jì)算 3302321.1.5半軸內(nèi)端花鍵強(qiáng)度的計(jì)算 3310321.2橋殼的設(shè)計(jì) 4310411.2.1概述 5260081.2.2靜彎曲應(yīng)力計(jì)算 53041.2.3受沖擊載荷時(shí)橋殼的強(qiáng)度計(jì)算 6232291.2.4最大牽引力時(shí)橋殼的強(qiáng)度計(jì)算 678111.2.5緊急制動(dòng)時(shí)的橋殼強(qiáng)度計(jì)算 81.1半軸的設(shè)計(jì)1.1.1概述半軸是一根實(shí)心軸，主要是將差速器的轉(zhuǎn)矩傳給車輪，其內(nèi)端一般通過(guò)花鍵與半軸齒輪連接，外端以凸緣與輪轂連接。根據(jù)車型的特點(diǎn)，所以采用全浮式結(jié)構(gòu)。1.1.2全浮式半軸的計(jì)算載荷的確定一般來(lái)說(shuō)全浮式半軸的計(jì)算載荷要考慮以下工況：如圖1.16所示為全浮半軸支撐示意圖；圖1.16全浮式半軸支承示意圖按最大附著力計(jì)算，即（1.40）式中：——驅(qū)動(dòng)力（地面切向反作用力）——附著系數(shù)取0.8；——質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，可取1.2～1.4，后驅(qū)動(dòng)橋在此取1.3?！ㄊ?.2）說(shuō)明根據(jù)上式=8926.91N按最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算，即（1.41）式中：——差速器的轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)，對(duì)于摩擦片式自鎖差速器取0.6；——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，365N·m；——傳動(dòng)系統(tǒng)最低檔傳動(dòng)比，21.247；——傳動(dòng)效率，取0.9；——滾動(dòng)半徑，0.388m；根據(jù)上式=11809.23N所以取兩種工況中最小的值，取8926.91N所以，（1.42）1.1.3全浮半軸桿部直徑的選擇設(shè)計(jì)時(shí)，按照設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)可按照下式進(jìn)行：（1.43）式中：d——半軸桿部直徑mm；T——半軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，3461.64代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：=(31.01~32.98)mm，取32mm。1.1.4全浮半軸強(qiáng)度計(jì)算半軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力可由下面公式計(jì)算：=（1.44）式中：——扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，MPa；T——半軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩3461.64；d——桿部直徑32mm；——半軸的扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》取=490~588MPa。代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：==358.89MPa<，強(qiáng)度滿足要求。半軸的最大扭轉(zhuǎn)角為：（1.45）式中：T——半承受的最大轉(zhuǎn)矩，3461.64；——半軸長(zhǎng)度按照設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)越野車型取750mm；G——剪切彈性模量8.4×10N/mm；J——橫截面的極慣性矩，=102941.708mm。代入相應(yīng)的數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算最大扭轉(zhuǎn)角==11.47°，而一般來(lái)說(shuō)扭轉(zhuǎn)角宜選為6°~15°，即滿足條件。1.1.5半軸內(nèi)端花鍵強(qiáng)度的計(jì)算花鍵所受的剪切應(yīng)力為：（1.46）花鍵所受的擠壓應(yīng)力為：（1.47）式中：——承受的最大轉(zhuǎn)矩3461.64；——半軸花鍵外徑查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，取54mm；——花鍵孔內(nèi)徑，50mm；z——花鍵齒數(shù)越野車型一般取15；——花鍵的工作長(zhǎng)度一般為55mm；——花鍵齒寬，mm，=7.06mm；——載荷分布的不均勻系數(shù)，越野車型計(jì)算時(shí)取為0.75。根據(jù)據(jù)上式計(jì)算：==38.12MPa==132.56MPa根據(jù)查找資料，當(dāng)轉(zhuǎn)矩最大時(shí)，花鍵的剪切應(yīng)力要低于71.05Mpa，擠壓應(yīng)力要低于196Mpa，根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)可知，剪切應(yīng)力和擠壓應(yīng)力都在許可范圍內(nèi)，所以校核成功。1.1.6半軸材料與熱處理本次設(shè)計(jì)半軸采用40CrMnTi，這種材料有較高的疲勞強(qiáng)度和良好的韌性，作為半軸材料效果很好。半軸的熱處理采用頻感應(yīng)淬火，然后對(duì)表面進(jìn)行噴丸處理，可提高靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度。1.2橋殼的設(shè)計(jì)1.2.1概述后驅(qū)動(dòng)橋殼主要是將主減速器總成、差速器總成和半軸包裹住，起到支承保護(hù)作用，本次設(shè)計(jì)選用整體式橋殼。1.2.2靜彎曲應(yīng)力計(jì)算計(jì)算簡(jiǎn)圖如1.17所示。圖1.17橋殼靜彎曲應(yīng)力計(jì)算簡(jiǎn)圖靜載荷時(shí)，在彈簧座之間的彎矩為（1.48）式中：——同（式1.2）說(shuō)明，取17167.15N；——車輪重力，N；——后輪距，為1.585m；——鋼板彈簧座中心間的距離，取0.865m。一般來(lái)說(shuō)由于遠(yuǎn)小于，計(jì)算可以忽略不計(jì)所以：=3090.08N·m所以靜彎曲應(yīng)力：MPa（1.49）式中：——抗彎彎曲截面系數(shù)，查找《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，根據(jù)車型大小鋼板彈簧座附近橋殼的截面初取D=93mm，d=65mm。=39279.9mm（1.50）扭轉(zhuǎn)截面系數(shù):=78559.8mm（1.51）代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：=78.67MPa。1.2.3受沖擊載荷時(shí)橋殼的強(qiáng)度計(jì)算按照公式：（1.52）式中：——?jiǎng)虞d荷系數(shù)，取1.0；——橋殼載靜載荷下的彎曲應(yīng)力，78.67MPa。所以，代入數(shù)據(jù)計(jì)算得=236.01MPa。1.2.4最大牽引力時(shí)橋殼的強(qiáng)度計(jì)算當(dāng)汽車以最大牽引力行駛時(shí)，橋殼的受力簡(jiǎn)圖如圖1.18所示最大切向反力共為（1.53）式中：——發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，取365；——傳動(dòng)系最低檔傳動(dòng)比，取1.967；——主減速比5.86；——傳動(dòng)效率0.9；——輪胎的滾動(dòng)半徑0.388m。經(jīng)計(jì)算，=19681.73N。圖1.18橋殼的受力簡(jiǎn)圖如圖1.19所示，垂直方向彎矩為：=3708.10（1.54）式中：——汽車加速行駛時(shí)的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)對(duì)于越野車取1.2；，，，同1.48式。圖1.19橋殼的受力分析圖水平方向的彎矩為：=3542.71（1.55）橋殼還會(huì)承受反作用力矩，橋殼承受的轉(zhuǎn)矩為：（1.56）式中：——同式（1.53）下的說(shuō)明；由于橋殼在板簧固定座附近容易發(fā)生斷裂，發(fā)生斷裂的截面稱為危險(xiǎn)截面，所以還需要計(jì)算在該截面處的合成彎矩為：=6391.73（1.57）合成應(yīng)力為：==162.77＜（1.58）式中：——彎曲截面系數(shù)39279.9。1.2.5緊急制動(dòng)時(shí)的橋殼強(qiáng)度計(jì)算汽車在緊急制動(dòng)時(shí)的受力簡(jiǎn)圖如圖1.20所示。圖1.20橋殼的受力簡(jiǎn)圖如圖1.21所示，該工況下垂向彎矩及水平方向彎矩分別為（1.59）=（1.60）式中：——同式（1.48）說(shuō)明；——汽車制動(dòng)時(shí)的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，對(duì)于越野汽車的后橋，取0.85；——附著系數(shù)，取0.8。圖1.21橋殼的受力分析圖代入數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算，=2625.57=2101.25。橋殼承受制動(dòng)力所引起的轉(zhuǎn)