毕业设计（论文）-客车底盘后驱动桥壳设计（全套图纸）.docx

毕业设计（论文）客车底盘后驱动桥壳设计目 录目 录I摘 要IAbstractII第一章 绪论11.1 课题研究背景11.2 研究现状31.2.1我国客车行业现状41.2.2客车的结构形式41.3课题研究意义4第二章 驱动桥壳结构方案分析52.1 驱动桥壳的功用52.2驱动桥壳的类型52.2.1可分式桥壳52.2.2整体式桥壳62.2.3组合式桥壳62.3 驱动桥壳的选用62.4后桥壳的设计要求7第三章 后桥壳的设计校核83.1 简介83.2 桥壳的静弯曲应力计算83.3 在不平路面冲击载荷作用下的桥壳强度计算103.4 汽车以最大牵引力行驶时的桥壳强度计算113.5 汽车紧急制动时桥壳的强度计算13第四章 汽车桥壳加工制造工艺研究164.1 整体铸造式164.2 钢板冲压焊接式174.2.1后桥壳壳体焊接工艺174.2.2 后桥壳焊接时注意的主要问题184.3 钢管扩张成形式184.4 液压涨形成19结 论21致 谢22参考文献23摘 要 驱动桥壳用以支承并保护主减速器、差速器、和半轴等；与从动桥一起支撑车架及其上的各总成重量；并承受汽车行驶时由车轮传来的各种反力及力矩，经悬架传给车架。 驱动桥壳是汽车的重要的承载件和传力件，桥壳的性能和强度显得尤为重要，尤其是载人较多的大中型客车，对传动系要求很高，对车桥的要求更为重要。中重型客车的驱动桥类似于载重汽车的驱动桥，但因为客车承载的是人，在可靠性、平顺性和舒适性等方面要求的更为严格，总体布置形式两者有所不同。本文首先简要客车驱动桥壳的结构，然后对设计的桥壳强度进行了校核计算，最后对后桥壳加工制造工艺进行了研究。关键词：驱动桥；桥壳；客车；制造工艺全套图纸加153893706 Abstract To support and protect the main reducer, differential, axle and drive axle and driven axle; together with the supporting frame and the weight of each assembly; and when the vehicle is driven by a variety of bearing force and torque to the wheels, suspension to frame.The drive axle is an important vehicle bearing and power transmission parts, axle performance and strength is particularly important, especially the mannedmore large and medium-sized passenger car, the transmission is high, the requirement is more important on the axle. Drive axle drive axle of heavy-duty vehicle similar to the truck, but because the bus is people, the requirements in terms of reliability, smoothness and comfort of the more strict, the overall layout of two different forms.In this paper, the structure of the drive axle housing is briefly introduced, and then the strength of the axle housing is checked and calculated.Key words: drive axle; axle housing; bus; manufacturing technology Manufacturing process 22 第一章 绪论1.1 课题研究背景汽车作为国民经济和现代生活中不可缺少的一种交通工具，问世百余年来，特别是从汽车产品的大批量生产及汽车工业大发展以来，已为世界经济的大发展、为人类进入现代生活，产生了无法估量的巨大影响，掀起了一场划时代的革命。人类社会及人们生活的“汽车化”，大大地扩大了人们日常活动的范围，加速了地区间、国际间的交往，成倍地提高了人们外出办事的效率，加快了人们的活动节奏，促进了世界经济的大发展，开创了现代“汽车社会”这样一个崭新的时代。汽车工业1是一个国家工业化水平的代表性产业，也是最典型的成熟性产业，它的兴衰成败决定和影响着一大批相关工业产业。汽车工业的振兴能带动相关产业的发展，相关产业的发展又支撑着汽车工业的振兴。正是基于汽车工业的产业关联度大、时代性强，特别是快速的技术创新步伐和高投入、高产出的规模经济之特点，汽车工业已成为世界公认的推动国民经济发展的火车头。对于我们这样一个发展中的国家来说，汽车已成为国民经济以及各项事业和人民生活、学习、工作、生产等活动中不可缺少的交通工具。我国也将汽车工业确定为国民经济发展的支柱产业。面对汽车产业的大发展，人类在使用汽车工具的同时也面临着随之而来的问题。目前，汽车每年的石油消耗量约占世界每年石油产量的一半以上。另外，汽车行驶中释放的COx、NO、S02、铅微粒和碳微粒等有害物质对人们的身体健康和生活环境造成了极大危害。随着汽车保有量的增加，能源问题、公害问题、安全问题己成为汽车工业面临的三大问题，其中能源问题最为突出。因此如何采用新技术、新材料、新工艺降低汽车耗油量，同时保证其良好的动力性、安全性和经济性己成为汽车工业发展的核心问题车辆轻量化是降低能量消耗，减少排放的最有效措施之一，并且减轻车辆自重还能够减少原材料的消耗，降低车辆的生产成本。其中底盘轻量化是整个车辆轻量化的重要环节，而作为主要支承汽车荷重的驱动桥桥壳的轻量化研究是现在人们大量研究的课题之一。轻量化有两种途径，一是应用轻金属、现代复合材料等低密度材料，达到减重目标；二是仍然使用钢材，但对结构型式进行优化，在保证承载能力和舒适性的前提下减轻质量。其中第一种途径减重效果尤其明显，但存在研发成本高，时间长，工艺不成熟等问题，目前还不适合在主要承载结构上使用。后一种途径能够在应用现有材料(主要是钢材)、工艺条件基本不变或新工艺技术易于获得的情况下有效减轻质量，因此更具有实际意义。一般非断开式驱动桥、轮毂、制动器及制动鼓的总质量，约占一般载货汽车底盘质量的1l16(大致属于带双级减速的驱动桥)，约占轿车质量的3.55，对于重型货车，所占比例更大。而普通的非断开式驱动桥的质量在很大程度上取决于桥壳的结构，因此，减少驱动桥桥壳的质量是车辆轻量化的重要一条途径。同时，通过减小桥壳质量，进而也减小了非簧载质量，这样可使车身振动频率降低，而车轮振动频率升高，这对减少共振、改善汽车的平顺性是有利的。驱动桥是汽车中的重要部件，它承受着来自路面和悬架之间的一切力和力矩，是汽车中工作条件最恶劣的总成之一，如果设计不当，会造成严重的后果。当今汽车制造业面临的主要挑战是买方市场的形成和产品更新换代的速度日益加快。汽车产品开发的一个重要手段就是变型设计，即以现有产品为基础，保持其基本结构和功能不变，对其局部结构、尺寸或配置进行一定范围内的变动和调整，以此快速形成适应市场需求的新产品。为保证驱动桥桥壳变型设计的可行性和工作的可靠性，在设计过程中必须对其应力分布、变形和关键部位的应力进行计算和校核1。汽车驱动桥位于传动系的末端。其基本功用是增扭，降速，改变转矩的传递方向，即增大由传动轴或直接从变速器传来的转矩，并将转矩合理的分配给左右驱动车轮；另外，驱动桥还要承受作用于路面或车身之间的垂直力，纵向力和横向力，以及制动力矩和反作用力矩等。驱动桥一般由主减速器，差速器，车轮传动装置和桥壳组成。桥壳作为驱动桥的主要组成部分，其功用是支撑并保护主减速器、差速器和半轴等；使左、右驱动轮的轴向相对位置固定；与从动桥一起支撑车架及其上各总成的质量；汽车行驶时，承受由车轮传来的路面反作用力和力矩，并经悬架传给车架。过去我国主要采用对桥壳样品进行台架试验和整车行驶试验来考核其强度和刚度，有时采用桥壳上贴应变片的电测方法，让汽车在选定的典型路段上满载行驶，以测定桥壳的应力；但这些方法都是在有桥壳样品的情况下才能采用。传统的驱动桥桥壳设计方法，是将其看成简支梁并校核特定断面的最大应力值。但这种方法不可避免的经验性、局限性和盲目性已经暴露出来。有限元法的使用在我国制造业中起步较晚，目前普及还不是很广，在汽车的设计、制造和改进过程中仍主要依靠传统的手段。这一方面造成局部材料强度余量较大而又无法及早判断出材料浪费程度的情况；另一方面对车辆实际使用过程中出现的局部强度不足的闯题，只能采取“头痛医头，脚痛医脚”的局部加强方案，而且需要进行多次全面的实车试验才能确定其有效性。过去，国内驱动桥桥壳设计主要采用的手段是参考传统样车或者旧车型的样品模式，这种方法不仅费用大、试制周期长、经验多于实践、缺乏科学性，而且也不可能对多种方案进行评价。驱动桥桥壳是一个十分复杂的结构，用经典力学方法不可能得到精确的解答，特别是在设计初期，又不可能有实测数据。因此，以往的设计基本上是依赖于经验和类比，缺乏建立在力学特性(强度、刚度等)分析基础上的科学判据，设计方法有待提高。有限元设计方法是迄今为止国内、外使用最为普遍、最为经济有效的辅助手段，它所包括的有限元辅助设计、有限元辅助分析等一系列内容，可极大地减少资源投入、缩短工作周期，而且在工作者认真细致的工作作风下，可保证较高的准确性和与实际情况十分理想的吻合程度。因而在汽车设计制造和改进过程中引入有限元法是十分必要的6。1.2 研究现状汽车驱动桥壳(汽车后桥) 是汽车上的主要承载构件之一,其作用要有:支撑并保护主减速器、差速器和半轴等,使左右驱动车轮的轴向相对位置固定;同从动桥一起支撑车架及其上的各总成质量;汽车行驶时,承受由车轮传来的路面反作用力和力矩并经悬架传给车架等。驱动桥壳应有足够的强度和刚度且质量小,并便于主减速器的拆装和调整。合理地设计桥壳也是提高汽车平顺性和舒适性的重要措施。由于还必须保证车辆在加速、紧急制动和各种不同路面条件下的正常工作，所以桥壳是车辆上工作环境最恶劣的部件。根据经验，它们的损坏大部分都是由于外界激励的频率达到车桥固有频率产生的共振引起的较大动应力而造成的。因此，关于桥壳强度的研究就成了车辆零部件破坏研究的重中之重。汽车的行驶状态是复杂的，车桥要经受各种复杂工况所产生的动态载荷，这些动态载荷产生的动应力往往比静态应力大出很多倍，它们才是导致桥壳破坏的危险因素。研究驱动桥壳静态和动态特性；有利于合理地减轻桥壳的质量、降低动载荷，提高汽车行驶的平顺性，具有重要的现实意义3。随着科学技术的发展，汽车的设计和开发也日益向智能化、环保化(低排放、轻污染)、安全化以及结构设计轻量化的方向发展。产品的类型和结构也越来越复杂，对汽车产品的可靠性和安全性的要求也越来越高。本课题研究的目标是通过对某中型货车的驱动桥桥壳结构进行强度分析、模态分析，校核桥壳结构在多种工况下的应力强度和变形刚度，计算出桥壳的固有频率和振型，获取结构的动态特性；针对桥壳强度不足导致易发生塑性变形，强度储备较低，应力分布不合理等问题进行研究，为完善驱动桥壳设计提供一些数据参考。1.2.1我国客车行业现状 客车因载人量大、方便、快捷，乘坐舒适，价格便宜，已成为我国居民出门旅行的主要交通工具。随着人们生活水平的提高，人们出行频率越来越高，客车行业形势良好。据中国汽车工业协会汇总，2010年我国客车销量达41.45万辆，其中大中型客车销售量为14.96万辆。随着校车、公司通勤车的普及，客车的产销量将逐年稳步上升。我国的客车行业目前已经比较成熟，有郑州宇通、苏州金龙和丹东黄海等客车企业98家，年产客车不仅可以满足国内需求，而且有相当一部分销往海外市场。1.2.2客车的结构形式 客车的主要布置形式有前置后驱、中置后驱以及后置后驱三种结构形式。前置后驱客车底盘与货车比较类似，通用件多，易于有货车改装，但是车厢噪声大，隔热隔振困难，乘坐的舒适性较差。而中置后驱客车车厢利用率高，车厢内噪音较小，传动轴短；但发动机受到布置限制需专门设计，发动机冷却、保温以及防污困难，隔热性差维修时不方便接近，客车底盘高。因此以上两种结构形式都不太理想。后置后驱客车是目前长途及旅游大型客车广泛采用的一种布置形式。这种形式的优点是发动机与车厢易隔离，车厢的振动与噪声较小，乘坐舒适性较好，发动机可在车外维修，车厢地板下可布置容积较大的行李箱；其缺点是操纵距离远结构较复杂，驾驶员听不清发动机的声音致使不易及时发现发动机的故障，另外，发动机冷却、车厢取暖困难。与前两种布置形式相比，后置后驱还是最理想的布置形式。1.3课题研究意义 通过本次毕业设计，培养自己综合运用机械原理、机械设计、材料力学、理论力学等课程中所学理论知识的能力；掌握机械结构设计基本步骤，并了解数控机床设计过程中应注意的一些细节问题。系统性地掌握机械设计知识，提高理论联系实际、分析问题和解决问题的能力，使自己学到的理论知识与生产实践进行一次结合，为今后适应工作岗位和创造性地开展工作打下坚实基础。根据机械设计、制造及其自动化专业的特点，着重地培养以下五个方面能力：（1）调查研究、中外文献检索、阅读与翻译的能力；（2）综合运用基础理论、专业理论和知识分析解决实际问题的能力；（3）查阅和使用专业设计手册的能力；（4）设计、计算与绘图的能力，包括使用计算机进行绘图的能力；（5）撰写设计说明书（论文）的能力。第二章 驱动桥壳结构方案分析2.1 驱动桥壳的功用 驱动桥壳又称后桥壳，其作用是支撑并保护主减速器。差速器和半轴，使左右驱动轮的轴向相对位置固定；与从动桥一起支撑车架及其上各总成的质量；汽车行驶时，承受车轮传来的路面的反作用力和力矩，并经悬架传给车架。2.2驱动桥壳的类型驱动桥壳从结构上可以分为整体式桥壳、分段式和组合式桥壳三种。整体式桥壳具有较大的强度和刚度，便于主减速器装配、调整和维修等优点。在结构上，针对多种不同的制造方法，整体式桥壳有多种不同的形式。整体式铸造车桥的组成：空心梁，半轴套管，主减速器壳及盖等组成。分段式驱动桥一般分为两段，由螺栓将两段连接成一体。分段式桥壳最大的缺点是拆装维修麻烦，所以现在以很少应用了。2.2.1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。并且左右两半桥壳是通过螺栓联成一个整体。其特点是桥壳结构简单、制造工艺性好，主减速器轴承支承刚度好。但对住减速器的拆装、调整、维修很不方便，桥壳的刚度和强度受结构的限制，由于上述缺点现已很少采用。2.2.2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。桥壳与主减速器壳为两体，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。2.2.3组合式桥壳组合式桥壳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，两者之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，故常用于微型汽车、轿车及轻型以下的载货汽车。另一些汽车由于布置上的需要，例如前驱动桥的位置受到发动机油底壳、减震器及转向器的限制而只得采用尺寸紧凑、易于布置的组合式桥壳。2.3 驱动桥壳的选用在这次设计中我们选用整体式桥壳。整体式桥壳按其制造工艺分为铸造整体式、钢板冲压焊接式和钢管扩张成型式三种。铸造整体式桥壳多用于在载荷大的重型客车，也用于少数中型货车和越野汽车。钢板冲压焊接整体式桥壳近些年来不仅在轿车，轻、中型载货汽车上得到了广泛应用，而且有些吨位大更大的（载荷14t以下的）汽车也开始广泛使用。钢管扩张成型整体式桥壳适用于轿车，轻中型载货汽车的大量生产。本次毕业设计的汽车为十多米长的客车后桥壳，因现在汽车桥壳以冲压式为主所以选择钢板冲压焊接式整体式桥壳。钢板冲压焊接整体式桥壳以中厚钢板为原料，是由上、下对焊的一对桥壳主件、四块三角钢板、加强环、两个半轴套管、法兰盘、一个后盖以及两个钢板弹簧座等沿它们之间的接缝组焊而成。桥壳主件的上、下两半是一种冲压件。这种桥壳主件的板料为矩形，下料方便而且材料的利用率高，但上、下两桥壳主件对焊时需四块三角钢板补焊到桥壳中部前后两侧的缺口处。也可以采用不需要三角钢板补缺口的结构方案。这时上、下半桥壳主件的对缝平直，易于实现焊接自动化，桥壳主件在焊接处的倒角容易焊接。2.4后桥壳的设计要求（1）能适应有关标准和法规的规定。各项性能指标除应满足设计任务书的规定和国家标准、法规制定的有关要求外，也应考虑销售对象国家和地区的法规和用户要求；（2）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；(3) 应有足够的刚度和强度，质量要小，并便于主减速器的拆装和调整；(4) 尽可能便于制造；(5) 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的平顺性；(6) 保证足够的离地间隙；(7) 结构工艺好，成本低；(8) 保护装于其上的传动系部件和防止泥水侵入；(9) 拆装，调整，维修方便。后桥设计时应注意以下三方面：(1) 满足汽车行驶的平顺性和通过性由于在汽车行驶过程中，驱动桥的受力情况复杂。非断开式驱动桥的桥壳相当于受力复杂的空心梁，它必须有足够的强度和刚度，同时还应尽量减小其重量，在设计中应妥善地解决这两种之间的矛盾。对于断开式驱动桥来说，由于其主减速器壳装在车架或车厢上，这样，主减速器、差速器、全部传动轴的部分质量都转化为悬挂质量，大大地减少了汽车的非悬挂质量，加之又配以独立悬架，因此显著地提高了汽车行驶平顺性。但断开式驱动桥的结构复杂。对于很多汽车来说，常常会遇到坎坷不平的坏路面，特别是越野汽车有时还要通过无路区，为了避免驱动桥与地面或其上的凸起物相碰撞而使零件损坏或使汽车受阻，因此，驱动桥中部安装减速器处的轮廓尺寸不应太大，使之有足够的离地间隙，以满足汽车在通过性方面的要求。(2) 降噪技术的应用随着发动机转速及汽车行驶速度的提高，降低汽车的噪音已成为汽车设计中的一个重要课题。驱动桥的噪音主要来自齿轮及其它传动机件。提高齿轮及其它传动零件的加工精度，增强齿轮的支承刚度，采用运转平稳、无噪音的双曲面齿轮做主减速器齿轮，增强桥壳及主减速器壳的刚度以避免其受载变形后破坏齿轮的正确啮合等等，都是降低驱动桥工作噪音的有效措施。(3) 零件的标准化、部件的通用化、产品的系列化随着汽车工业的发展及汽车技术的提高，驱动桥的设计、制造工艺都日益完善。驱动桥也和其他汽车总成一样，除了广泛采用新技术外，在结构设计中日益朝着“零件标准化、部件通用化、产品系列化”的方向发展及生产组织的专业化目标前进。应采用能以几种典型的零部件、以不同方案组合的设计方法和生产方式达到驱动桥产品的系列化或变型的目的，或力求做到将某一基型的驱动桥以更换或增减不多的零件，用到不同性能、不同吨位、不同用途并由单桥驱动到多驱动桥的变型汽车上。第三章 后桥壳的设计校核3.1 简介后桥的后桥壳是汽车上的主要承载构件之一,其形状复杂，而汽车的行驶条件如道路状况、气候条件以及车辆行驶状态等又是千变万化的，因此要精确地计算出汽车行驶时作用于桥壳各处的应力大小较困难。过去我国主要靠对桥壳样品进行台架试验和整车行驶试验来考核其强度与刚度，有时还采用电测方法，使汽车在选定的典型路段上满载行驶以测定桥壳的应力。其计算结果受到很大限制往往结论不准确，而现在我们通常采用的方法为有限单元法。国内外多家汽车汽车企业都曾用它分析过汽车后桥壳的强度。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得到保证，就认为该桥壳在汽车的各种行驶条件下是可靠的。在进行上述三种载荷工况下桥壳的受力分析之前，还应先分析一下汽车满载静止于水平路面时桥壳最简单的受力情况，即进行桥壳的静弯曲应力计算。3.2 桥壳的静弯曲应力计算桥壳犹如一空心横梁，两端经轮毂轴承支承于车轮上，在钢板弹簧座处桥壳承受汽车的簧上载荷，而左、右轮胎的中心线，地面给轮胎的反力（双轮胎时则沿双胎中心），桥壳则承受此力与车轮重力之差值，即（），计算简图如3-1所示。 图3-1 桥壳静弯曲应力计算简图桥壳按静载荷计算时，在其两钢板弹簧座之间的弯矩为 Nm (3-1) 式中：汽车满载时静止于水平路面时驱动桥给地面的载荷，在此116000N； 车轮（包括轮毂、制动器等）重力，N； 驱动车轮轮距，在此为1900mm; 驱动桥壳上两钢板弹簧座中心间的距离，在此为1030mm.桥壳的危险断面通常在钢板弹簧座附近。通常由于远小于，且设计时不易准确预计，当无数据时可以忽略不计所以 =25230Nm 而静弯曲应力则为 MPa （3-2） 式中：见（3-1）； 危险断面处（钢板弹簧座附近）桥壳的垂向弯曲截面系数，具体见下：截面图如图3-2所示，其中B=170mm，H=170mm，=12mm，=12mm.图3-2 钢板弹簧座附近桥壳的截面图垂向弯曲截面系数: =373370.73mm水平弯曲截面系数: =373370.73mm扭转截面系数: =212158158=599136mm垂向弯曲截面系数, 水平弯曲截面系数, 扭转截面系数的计算参考材料力学9。关于桥壳在钢板弹簧座附近的危险断面的形状，主要由桥壳的结构形式和制造工艺来确定，从桥壳的使用强度来看，矩形管状（高度方向为长边）的比圆形管状的要好。所以在此采用矩形管状。根据上式桥壳的静弯曲应力67.57 MPa3.3 在不平路面冲击载荷作用下的桥壳强度计算当汽车在不平路面上高速行驶时，桥壳除承受静止状态下那部分载荷外，还承受附加的冲击载荷。在这两种载荷总的作用下，桥壳所产生的弯曲应力为 MPa (3-3) 式中：动载荷系数，对于轿车、客车取1.75； 桥壳在静载荷下的弯曲应力 ，MPa。根据上式 MPa3.4 汽车以最大牵引力行驶时的桥壳强度计算在此不考虑侧向力，如图所示为汽车以最大牵引力行驶的受力简图。此时作用在左右驱动车轮上除有垂向反力外，尚有切向反力。地面对左右驱动车轮的最大切向反力共为 (3-4)图3-3汽车以最大牵引力行驶的受力简图式中：发动机最大转矩 取790 N.m 传动系的最低传动比取4.875；传动系的传动效率 取0.9 ；轮胎的滚动半径，经查表取0.52后驱动桥桥壳在左、右钢板弹簧座之间的垂向弯矩（NM）为 (3-5)式中 : ，见式1 ；汽车加速行驶时质量转移系数，对于客车后驱动桥在此我们取1.2 由于驱动车轮所承受的地面对其作用的最大切向反作用力，使驱动桥壳也承受着水平方向的弯矩，对于装有普通圆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为：桥壳还承受因驱动桥传递驱动转矩而引起的反作用力矩，这时在两钢板弹簧座间桥壳承受的转矩为: (3-6)式中 发动机最大转矩，在此为790Nm; 传动系的最低传动比,取4.875； 传动系的传动效率，在此取0.9；当桥壳在钢板弹簧座附近的危险断面处为矩形时，该断面的弯曲应力和扭转应力分别为： (3-7)式中：分别为桥壳在两钢板弹簧座之间的垂向弯矩和水平弯矩，见上式 分别为桥壳在危险断面处的垂向弯曲截面系数，水平弯曲截面系数和扭转截面系数。由于桥壳的许用弯曲应力值为300500MPa,许用扭转应力值为150400MPa。=50.81MPa=300MPa，=15,。283MPa=150MPa, 所以该设计的桥壳满足这种条件下的强度要求。3.5 汽车紧急制动时桥壳的强度计算在此不考虑侧向力，图为汽车紧急制动时后驱动桥壳的受力分析简图，此时作用在左右驱动车轮上除了有垂向反作用力外，尚有切向反力，即地面对驱动轮的制动力，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及水平方向的弯矩分别为： （3-8） （3-9）式中：,s见下式说明； 汽车制动时的质量转移系数： ； 上式中=用于前驱动桥，=用于后驱动桥。当、 知时，对载货汽车的后驱动桥亦可取=0.750.95；汽车的质心高度，m；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，取=0.8由于此车为后桥驱动，所以选用为汽车制动时的质量转移系数图3-4 汽车紧急制动时后驱动桥的受力简图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 （3-10）将上式所得的、和所求的的分别代入计算出桥壳在两钢板弹簧座附近的危险断面的合成应力、弯曲应力和扭转应力由于桥壳的许用弯曲应力值为300500MPa,许用扭转应力值为150400MPa。=64.147MPa=300MPa，=18.08MPa=150MPa, 所以该设计的桥壳满足这种条件下的强度要求。第四章 汽车桥壳加工制造工艺研究 近几十年来，我国汽车工业得到了飞速的发展，汽车零件加工制造业是汽车工业的一个重要的支撑行业，也同样是发展迅速。驱动桥壳是零件加工制造业的主要内容之一，驱动桥壳既是传动系的组成部分，也是行驶系的组成部分。它作为传动系的一部分是主要功用是安装并保护主减速器，差速器和半轴。而其作为行驶系的组成部分时公用主要是安装悬架或轮毂，支撑汽车悬架以上各部分重量，承受驱动轮传来的返利和力矩，并在驱动轮与悬架之间传力。桥壳的功能决定了它应具有的结构，主要有中间琵琶包，两端轴头，两侧轴管以及一些焊接件等组成；轴管占整个桥壳长度的一半以上，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，焊前的桥壳本体由上下对称的两个半壳组成。在汽车工业中要求桥壳具有足够的强度，并且要求质量小，便于主减器的拆装和调整。 驱动桥壳可分为整体式桥壳和分段式桥壳，分段式桥壳一般分为两段，因而易于铸造加工，但检修及拆装不太方便。目前较少采用分段式桥壳，使用较为广泛的是整体式桥壳。常见的整体式桥壳制造方式有整体铸造式、钢板冲压式、钢管扩张成形式以及液压涨形式等。 4.1 整体铸造式 整体铸造式桥壳是汽车发展史上最早采用的结构，整体铸造式桥壳优缺点都较为明显。整体铸造式桥壳可采用可锻造铁、球墨铸铁以及铸钢铸造，为进一步提高整体式铸造式桥壳的强度和刚度，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。这样可以由里向外逐渐加大表面直径，以得到较好的压配效果。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。其缺点是弹性及韧性较冲焊桥壳差，铸造质量不易保证，且整体质量大、成本较高，不适合整体进行轻量化及降低成本设计。整体铸造式桥壳在现今的汽车工业市场上仍有大量的应用，世界范围内的重型车辆上仍普遍采用铸造桥壳，只是材料及结构作了一些变化，包括采用高强度QT及高牌号铸钢，结构设计更加合理等。4.2 钢板冲压焊接式 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、两个凸缘、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。整体沿其间接缝组焊而成。桥壳主件是由钢板冲压而成的上、下两半壳，具体焊接方法可将桥壳主件与半轴套管间对焊，也可以将上、下桥壳主件两侧的半圆形端部与半轴套管内端的外圆对其贴紧，沿接缝焊一圈，伴以塞焊。目前非铸造桥壳中最主要的结构形式就是钢板冲压焊接式，近年来不仅在客车、轿车、轻型载货汽车以及中型载货汽车上得到了广泛的应用，而且有些吨位更大的汽车也开始采用此种工艺的桥壳。钢板冲压焊接式桥壳的优点在于工艺简单、质量小（仅为铸造整体式桥壳的75%左右）、弹性好、韧性高、材料利用率高、成本低。但由于材料在冲压过程中受热较强，材料妃子结构会发生相应变化，从而失去原有材料状态致使材料强度降低。因此钢板冲压焊接桥壳的刚度和强度除涉及因素之外，还取决于焊缝质量焊透率、钢板材质，、气孔夹渣以及其他焊接缺陷等因素。另外，由于钢板冲压焊接式桥壳不能做成复杂而理想的断面，壁厚均匀从而导致难于调整应力分布。4.2.1后桥壳壳体焊接工艺 埋弧自动焊具有生产效率高，电弧熔透能力强，焊缝熔深增加，焊缝变形小，焊缝表面平整，节省材料和电能的特点。1.焊前准备：首先首先用铣边机将半桥壳开坡口提前烘干埋弧焊焊剂，要求在250 的温度下烘干2小时将两半桥壳组对定位夹紧。2.焊接工艺过程及参数的选择后桥壳由两个半桥壳焊接成形，共四条平直焊缝。其定位夹紧焊接过程是：两半桥壳组对定位夹紧焊枪对准正面焊缝起始端送丝、引弧、焊枪沿焊缝行走至焊缝终端送丝停止、灭弧焊枪抬起桥壳翻转重复前述过程桥壳成下线。焊接工艺参数选择（1）焊接电压 ：3234V （2）焊接电流 ：100650A（3）焊接速度 ：10mm/s 3.后桥壳焊接设备 后桥壳焊接设备由NZA-1000焊接电源、液压站、机座体、专用翻转夹具、焊接行走机构、伺服送丝机构等组成。图4-1 埋弧自动焊专机4.2.2 后桥壳焊接时注意的主要问题 1.桥壳焊接所用的材料应具有良好的可塑性。 2.桥壳焊缝的布置应有利于减少焊接应力及变形。 3.桥壳焊接件的技术要求应合理。 4. 桥壳每条焊缝的焊接接头形式、位置和尺寸应能满足焊接质量要求。4.3 钢管扩张成形式 钢管扩张成形壳体在选材上有较高限制，一般均要求钢管具有较高强度，并且含碳量在0.35%左右。制造工艺上首先使钢管中央部分扩张，两端滚压缩径，然后再焊加强圈和后盖。钢管扩张成形的制造工艺生产效率很高，材料利用率高，桥壳重量轻，焊接工作量少，而且生产的桥壳刚度和强度均较好。采用钢管扩张成形工艺生产的桥壳疲劳寿命是冲压焊接桥壳的2倍以上，很适合自卸车等非公路用车桥的需要。但使用这种工艺开发桥壳需要专用的扩张成形轧制设备及工装。4.4 液压涨形成汽车桥壳液压胀形工艺方法是一种可代替冲压焊接方法的先进技术，这种方法节约能源和材料，而且制造的整体桥壳强度高、质量好、成本低。液压涨形式工艺与其他冲压成形技术相比有几项明显优点：（1） 因为液体在成形过程中使工件被冷作强化，从而工件强度比一般冲压加工的强度更高。从而可以采用更薄的板材，因而使工件更轻量化；（2） 在成形过程中可一次加工大型复杂的三维几何形状的工件；（3） 工件外表板面只与压力液体接触，加压过程较平缓，零部件成形变化均匀，可获得匀称的压力分布，并能获得好得多的平滑外表面；（4） 冲压和工具费用大大下降，特别降低了凸型零件加工的时间和费用，生产周期时间较短；（5） 生产的桥壳疲劳寿命时间长，按照标准JB380384汽车驱动桥台架试验方法对液压胀形的整体式