毕业设计（论文）转向驱动桥的设计

第一章绪论211前言2111本课题的来源、基本前提条件和技术要求2112本课题要解决的主要问题和设计总体思路2113预期的成果312国内外发展状况及现状的介绍313本设计的目的与意义414本设计的主要内容5第二章转向驱动桥的选型621整车设计基本参数622转向驱动桥的选型6221方案（一）非断开式驱动桥7222方案（二）断开式驱动桥8223方案（三）多桥驱动的布置9第三章驱动半轴的设计1131结构形式分析1132半轴的设计计算12323汽车通过不平路面，1533半轴花键参数的确定及其强度计算1634万向节的计算1835半轴的材料及热处理20351汽车半轴的工作条件和性能要求20352热处理技术要求21353选择用钢21354半轴的工艺路线21355热处理工艺分析21第五章轮胎的选取2751轮胎与车轮应满足的基本要求2752轮胎的分类2753轮胎的特点与选用2754轮胎的选型及尺寸参数30第六章运用CITIA进行建模3161CITIA的介绍3162CITIA建模过程35621车桥的建模35622转向节的建模3763实体的装配44631转向节的装配44632车轮的装配45633万向节车轮的装配45634转向驱动过桥整体的装配46总结47参考文献48致谢49第一章绪论11前言本课题是进行轻型越野车转向驱动桥的设计。设计出轻型越野车转向驱动桥，包括驱动半轴，万向节，桥壳，车轮等部件，协调设计车辆的全局。111本课题的来源、基本前提条件和技术要求A本课题的来源轻型越野车在汽车生产中占有率越来越大。转向驱动桥在整车中十分重要，设计出结构简单、工作可靠、造价低廉的转向驱动桥，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，设计选用转向驱动桥的各个部件，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越野车的标准，运行稳定可靠，成本降低，适合本国路面的行驶状况和国情。112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。113预期的成果设计出轻型越野车的转向驱动桥，驱动半轴，万向节，桥壳，车轮等部件，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，更舒适，更机动，更方便，动力性更好，污染更少。B改善汽车的经济效果，调整汽车在产品系列中的档次，以便改善其市场竞争地位并获得更大的经济效益12国内外发展状况及现状的介绍目前国产驱动桥在国内市场占据了绝大部分份额，但仍有一定数量的车桥依赖进口，国产车桥与国际先进水平仍有一定差距。国内车桥长的差距主要体现在设计和研发能力上，目前有研发能力的车桥厂家还不多，一些厂家仅仅停留在组装阶段。实验设备也有差距，比如工程车和牵引车在行驶过程中，齿轮啮合接触区的形状是不同的，国外先进的实验设备能够模拟这种状态，而我国现在还在摸索中。在具体工艺细节方面，我国和世界水平的差距还比较大，归根结底后桥的共用时承载和驱动。在这两方面，今年来出现了一些新的变化。另外，在结构方面，单级驱动桥的使用比例越来越高；技术方面，轻量化、舒适性的要求将逐步提高。总体而言，现在汽车向节能、环保、舒适等方面发展的趋势，要求车桥向轻量化、大扭矩、低噪声、宽速比、寿命长和低生产成本。为适应不断完善社会主义市场经济体制的要求以及加入世贸组织后国内外汽车产业发展的新形势，推进汽车产业结构调整和升级，全面提高汽车产业国际竞争力，满足消费者对汽车产品日益增长的需求，促进汽车产业健康发展，特制定汽车产业发展政策。通过该政策的实施，使我国汽车产业在2010年前发展成为国民经济的支柱产业，为实现全面建设小康社会的目标做出更大的贡献。政府职能部门依据行政法规和技术规范的强制性要求，对汽车、农用运输车低速载货车及三轮汽车，下同、摩托车和零部件生产企业及其产品实施管理，规范各类经济主体在汽车产业领域的市场行为。低速载货汽车，在汽车发展趋势中，有着很好的发展前途。生产出质量好，操作简便，价格便宜的低速载货汽车将适合大多数消费者的要求。在国家积极投入和支持发展汽车产业的同时，能研制出适合中国国情，包括道路条件和经济条件的车辆，将大大推动汽车产业的发展和社会经济的提高。在新政策汽车产业发展政策中，我国要成为世界主要汽车制造国，汽车产品满足国内市场大部分需求并批量进入国际市场；汽车生产企业要形成若干驰名的汽车、摩托车和零部件产品品牌；通过市场竞争形成几家具有国际竞争力的大型汽车企业集团等等。同时，在这个新的汽车产业政策描绘的蓝图中，还包含许多涉及产业素质提高和市场环境改善的综合目标，着实令人鼓舞。然而，不可否认的是，国内汽车产业的现状离产业政策的目标还有相当的距离。自1994年汽车工业产业政策颁布并执行以来，国内汽车产业结构有了显著变化，企业规模效益有了明显改善，产业集中度有了一定程度提高。但是，长期以来困扰中国汽车产业发展的散、乱和低水平重复建设问题，还没有从根本上得到解决。多数企业家预计，在新的汽车产业政策的鼓励下，将会有越来越多的汽车生产企业按照市场规律组成企业联盟，实现优势互补和资源共享。13本设计的目的与意义通过进行轻型越野车驱动桥的设计和研究，以加深对汽车设计理论，汽车技术发展方向和汽车构造的的理解，为进入社会从事汽车技术工作奠定坚实的基础。在进行产品设计时，通过参考原型车辆完成测绘、装配、设计、验证，通过这个过程，可以了解研发流程，在进入工作岗位后很快适应研发工作。本次设计用CITIA三维设计软件作为成型和装配工具，通过三维虚拟设计可以缩短设计周期，提高设计质量并提高运用三维设计软件工作的能力。14本设计的主要内容本设计为轻型越野车底盘设计和研究（包括传动系，行驶，转向系，制动系），本文设计传动系中的后桥设计，要求完成1驱动半轴，桥壳，万向节，车轮等部分的设计和选型2参数设计和理论研究3各组成部分的结构设计4利用CITIA进行三维实体的建立和装配和分析第二章转向驱动桥的选型21整车设计基本参数汽车的主要参数包括尺寸参数，质量参数和汽车性能参数。汽车的主要尺寸参数有外部轮廓尺寸，轴距，轮距，前悬，后悬，火车头长度和车厢尺寸等。汽车的质量参数包括整车整备质量，汽车总质量，载客量，轴荷分配等。汽车性能参数主要有动力性参数，燃油经济性参数，通过性几何参数，操作稳定性参数，制动性参数等。本章提供了与本设计有关的参数，如表21参数名称数值单位汽车布置方式前置四驱轴距2500MM轮距1500MM整备质量1200KG总质量1500KG发动机最大功率74KW发动机最大转矩216NM转动半径300MM变速器档数四档手动轴荷分布前后轴各50变速器装动比411主减速器传动比405表21设计参数22转向驱动桥的选型驱动桥的结构型式按齐总体布置来说共有三种（如图21），即普通的非断开式驱动桥，带有摆动半轴的非断开式驱动桥和断开式驱动桥。图21驱动桥的总体布置型式简图A普通非断开式驱动桥；B带有摆动半轴的非断开式驱动桥；C断开式驱动桥221方案（一）非断开式驱动桥图22非断开式驱动桥普通非断开式驱动桥，如图22，由于其结构简单、造价低廉、工作可靠，最广泛地用在各种载货汽车、客车和公共汽车上，在多数的的越野汽车和部分轿车上也采用这种结构。它的具体结构是桥壳是一根支承在左、右驱动车轮上的刚性空心梁，而齿轮及半轴等所有的传动机件都装在其中。这时整个驱动桥、驱动车轮及部分传动轴均属簧下质量，使汽车的簧下质量较大，这是它的一个缺点。采用单级主减速器代替双级主减速器可大大减小驱动桥质量。采用钢板冲压焊接的整体式桥壳及钢管扩制的整体式桥壳，均可显著地减轻驱动桥的质量。驱动桥的轮廓尺寸主要决定于主减速器的型式。在汽车的轮胎尺寸和驱动桥下的最小离地间隙已经确定的情况下，也就限定了主减速器从动齿轮直径的尺寸。在给定主减速器速比的条件下，如果单级主减速器不能满足离地间隙要求，则可改用双级结构。后者仅推荐用于主减速比大于76且载货在6T以上的大型汽车上。在双级主减速器中，通常是把两级减速齿轮放在一个主减速器壳内，也可以将第二级减速齿轮移向驱动车轮并靠近轮毂，作为轮边减速器。在后一种情况下又有五种布置方案可供选择。222方案（二）断开式驱动桥图23断开式驱动桥断开式驱动桥区（如图23）别于非断开式驱动桥的明显特点在于前者没有一个连接左右驱动车轮的刚性整体外壳或梁。断开式驱动桥的桥壳是分段的，并且彼此之间可以做相对运动，所以这种桥称为断开式的。另外，它又总是与独立悬架相匹配，故又称为独立悬挂驱动桥。这种桥的中段，主减速器及差速器等是悬置在车架横梁或车厢底板上，或与脊梁式车架相联。主减速器、差速器与传动轴及一部分驱动车轮传动装置的质量均为簧上质量。两侧的驱动车轮由于采用独立悬挂则可以彼此独立地相对于车架或车厢作上下摆动，相应地就要求驱动车轮的传动装置及其外壳或套管，作相应摆动。所以断开式驱动桥也称为“带有摆动半轴的驱动桥”。汽车悬挂总成的类型及其弹性元件与减振装置的工作特性是决定汽车行驶平顺性的主要因素，因汽车簧下部分质量的大小，对其平顺性也有显著的影响。断开式驱动的簧下质量较小，又与独立悬架相配合，致使驱动车轮与地面的接触情况及对各种地形的适应性比较好，由此可大大地减小汽车在不平路面上行驶时的振动和车厢倾斜；提高汽车的行驶平顺性和平均行驶速度；减小车轮和车桥上的动载荷及零件的损坏，提高其可靠性及使用寿命。但是，由于断开式驱动桥及与其相配的独立悬挂的结构复杂，故这种结构主要见于对行驶平顺性要求较高的一部分及一些越野汽车上，且后者多属于轻型以下的越野汽车或多桥驱动的重型越野汽车。223方案（三）多桥驱动的布置为了提高装载量和通过性，有些重型汽车及全部中型以上的越野汽车都是采用多桥驱动，常采用44、66、88等驱动型式2。在多桥驱动的情况下，动力经分动器传给各驱动桥的方式有两种。相应这两种动力传递方式，多桥驱动汽车各驱动桥的布置型式分为非贯通式与贯通式。前者为了把动力经分动器传给各驱动桥，需分别由分动器经各驱动桥自己专用的传动轴传递动力，这样不仅使传动轴的数量增多，且造成各驱动桥的零件特别是桥壳、半轴等主要零件不能通用。而对88汽车来说，这种非贯通式驱动桥就更不适宜，也难与布置了。为了解决上述问题，现代多桥驱动汽车都是采用贯通式驱动桥的布置型式。在贯通式驱动桥的布置中，各桥的传动轴布置在同一纵向铅垂平面内，并且各驱动桥分别用自己的传动轴与分动器直接联接，而是位于分动器前面的或后面的各相邻两桥的传动轴，是串联布置的。汽车前后两端的驱动桥（第一、第四桥）的动力，是经分动器并贯通中间桥（分别穿过第二、第三桥）而传递的。其优点是，不仅减少了传动轴的数量，而且提高了各驱动桥零件的相互通用性，并且简化了结构、减小了体积和质量。这对于汽车的设计（如汽车的变形）、制造和维修，都带来方便。四桥驱动的越野汽车也可采用侧边式及混合式的布置。经上述分析，考虑到所设计的轻型越野车车的载重和各种要求，其价格要求要尽量低，故其生产成本应尽可能降低。另由于轻型载重汽车对驱动桥并无特殊要求，和路面要求并不高，故本设计采用普通非断开式驱动桥。第三章驱动半轴的设计驱动半轴是差速器与万向节之间传递转矩的实心轴，其内轴一般通过花键连接，外端与转向节连接。其基本功能是接受与半轴齿轮从差速器传来的转矩并将其传给车轮。对于断开式驱动桥和转向驱动桥，驱动车轮的传动装置为万向传动装置；对于非断开式驱动桥，驱动车轮传动装置的主要零件为半轴。31结构形式分析半轴根据其车轮端的支承方式不同，可分为半浮式、3/4浮式和全浮式三种形式。半浮式半轴（图31）的结构特点是，半轴外端的支承轴承位于半轴套管外端的内孔中，车轮装在半轴上。半浮式半轴除传递转矩外，其外端还承受由路面对车轮的反力所引起的全部力和力矩。半浮式半轴结构简单，所受载荷较大，只用于乘用车和质量较小的商用车上。图31半浮式半轴3/4浮式半轴（图32）的结构特点是，半轴外端仅有一个轴承并安装在驱动桥壳半轴套管的端部，直接指出呢个与车轮轮毂，而半轴则以其端部凸缘与轮毂用螺丝钉连接。该形式半轴的受载情况与半浮式相似，只是载荷有所减轻，一般仅用在乘用车和总质量较小的商用车上。图323/4浮式半轴全浮式半轴（图33）的结构特点是，半轴外短的凸缘用螺钉和轮毂相连，而轮毂又借用两个圆锥滚子轴承支承在驱动桥壳的半轴管上。理论上来说，半轴志承受转矩，作用于驱动轮上的其它反力和弯矩全部由桥壳来承受。但由于桥壳变形、轮毂与差速器半轴齿轮不同心、半轴法兰平面相对其轴线不垂直等因素，会引起半轴的弯曲变形，由此引起的弯曲变形应力一般为。全570MPA浮式半轴主要用于总质量较大的商用汽车上。图33全浮式半轴32半轴的设计计算对于此非断开式驱动桥，桥壳两端装有车轮转向装置的球形支座，驱动半轴只承受扭矩。设计计算过程中只按照半轴传递的扭矩进行计算即可本次设计汽车布置方式为四轮驱动，每个前轮的最大转矩为0EMAXGFTI式中发动机最大转矩，NM；EMAXT差速器的转矩分配系数，对于普通圆锥行星齿轮差速器取06；变速器的传动比，计算时取；GI41GI主减速器的传动比，计算时取；005分动器传动比，计算时取抵挡；FI239FI汽车传动效率，计算时取；TT062164140523909462897NM根据半轴扭转力的计算公式3106TD/得3160D/式中半轴杆部直径，；M半轴扭转的许用应力，可取为490588MPA3160428970367D/取半浮式半轴设计应考虑如下三种载荷工况321纵向力和侧向力为01XF1Y此时垂向力，/2ZMG纵向力最大值，11/X式中汽车最大加速度时的前轴负荷转移系数，乘用车11M08085，取081M为满载状态下前桥上的静载荷，1G，11MG其中汽车总质量，已知；M50KG；98/GNK前轴荷分配，已知1M1M所以150987350GN轮胎与路面间的附着系数，取08。所以N1/24ZFN08735352X半轴弯曲应力和扭转应力为2136XZXRAFD式中轮毂支承轴车轮中心平面的距离，如图所示，；A065AM；04DM车轮滚动半径，。R0364RM所以22332065985411MPA合成应力为22243985463417NPA322侧向力最大，纵向力1YF0XF此时意味着发生侧滑。外轮上的垂直反力和内轮上的垂直反力分别为1ZO1ZIF1105GZOIZOHFGB式中，满载状态下前桥上的静载荷，117350GN质心高度，取；GH10GHM前轮轮距，；1B5B侧滑附着系数，计算时取可取10。1107351857892ZOIFN外轮上的侧向力和内轮上的侧向力分别为1YO1YIF115725YOZIIFN内、外车轮上的总侧向力17350YG这样，外轮半轴的弯曲应力和内轮的弯曲应力分别为OI1032YORZYIRZIIFAD由上已知，。065AM04D0364RM所以033287875811252904IMPA323汽车通过不平路面，垂向力最大，纵向力，侧向力1ZF10XF10YF此时垂向力最大值为1ZF112ZKG式中，动载系数。乘用车货车；越野车。K7520K25K由于本设计车型时轻型越野车所以取；。135N半轴弯曲应力为113326ZFAKGD其中，。065AM04所以有3162570659MPA半浮式半轴的许用合成应力为33半轴花键参数的确定及其强度计算矩形花键有定心精度高，定心的稳定性好能用磨销的方法消除热处理引起的变形的特点，是应用广泛的花键连接。因此本设计采用矩形花键。在半轴的结构设计中，为了使花键的内径不致过多的小于半轴的干部直径，常常将半轴加工花键的端部设计的粗一些，并且适当的减小花间操的深度，因此花键齿数必须相应增多，一般的，轿车半轴的齿数10Z由机械设计手册得半轴花键外径42DM相配的花键内孔内径36D花键齿宽7B花键工作长度L根据机械设计，花键连接的强度条件为静连接3210PPMTZHLD得3210MPTLZHD式中半轴承受的最大转矩，；T462897NM载荷分配不均匀系数，一般取，；008花键齿侧齿面的工作高度，矩形花键，为H2DDHC倒角尺寸，由机械设计手册得，4C；4236042HM花键平均长度（），矩形花键MD；312MDD许用挤压应力，由表得；取值见表P20PMPAP31许用挤压应力、许用压力联接工作方式使用和制造情况齿面未经热处理齿面经热处理不良35504070中等60100100140P静联接良好80120120200不良15202035中等20303060空在下移动的动联接良好25404070V不良310中等515P在载荷作用下的移动的动联接良好1020表31花键联接的许用挤压应力、许用应力所以324689710240LM取120LM34万向节的计算对于又要转向又要驱动的转向驱动桥，左、右驱动车轮需要随汽车行驶的轨迹而改变方向，这时多采用球笼式或球叉式等速万向节，其最大夹角即车轮的最大转角可达。BIRFIELD型球笼式等速万向节（见图34）的工作角324可达，承载能力及耐冲击能力强（有6个钢球同时承载），传动效率高，尺4寸紧凑，安装方便，因此得到广泛的应用。所以本次设计选用BIRFIELD型球笼式等速万向节。图34BIRFIELD型球笼式等速万向节球笼式等速万向节的失效形式主要是钢球与接触道表面的疲劳点蚀，在特殊情况下，因热处理不当、润滑剂不良或温度过高等也会因磨损而损坏。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。对于BIRFIELD型球笼式万向节，以与星形套连接轴的直径作为万向节的基本尺寸。SD即13872FSTD式中，万向节的计算转矩，；1TNM1IN,SET使用因素。对于无振动的理想传动取10，有轻微振动的取FS1215，有中等振动的取1720，振动十分严重的取2736。这里取。15S万向传动轴的计算载荷按发动机最大转矩和一档传动比来确定此时MAX102DEFSEKTIN式中，猛接离合器所产生的动载系数。液力自助变速器，具有手DK1DK动操控性的机械变速器的高性能赛车,性能系数的汽车，3DK0JF的汽车。性能系数由下公式计算0JF2DKMAX16950JEGFTMAX01956EG时经计算所以273JF2DK发动机最大转矩，；MAXTMAX216ETN液力自动变矩器便矩系数，此处为1；K变速器一档传动比，；1I4I分动器传动比，计算时取抵挡；F239FI主减速器传动比，；0I05I发动机到万向传动轴之间的传动效率。；08驱动桥数目，。N2N所以216405239864317SETNM按驱动轮打滑来确定12RSMGTI式中，满载状态下转向驱动桥上的静载荷，；117350GN汽车最大加速度时前轴载荷转移系数。，8M此处取；108主减速器从动齿轮到车轮之间的传动比，；MI1MI主减速器主动齿轮到车轮之间的传动效率；09轮胎与路面间的附着系数，对于越野车值变化较大，一般取；1车轮的滚动半径，。R0364RM所以有73508136489072STNM得1MIN,97SE所以3133801527572FSD由于BIRFIELD型球笼式万向节已经标准化，故查表取；钢286SDM球个数，常取；钢球直径；星形套最大直径61Z6Z2143DM315，最小直径；槽距；花键齿数；球形壳外径。M30M050球形壳和星形套采用制造，并经渗碳、淬火、回火处理；选用轴15NIMO承为钢球，材料为。GCR35半轴的材料及热处理汽车半轴时驱动车轮的直接驱动件。半轴材料与其工作条件有关，乘用车目前多选用钢。40CR351汽车半轴的工作条件和性能要求汽车半轴是传递扭矩的一个重要部件。汽车运动时，发动机输出地扭矩，经过多级变速和主动器传递给半轴，再由半轴驱动车轮。在上坡或下坡时，扭矩很大，特别是在紧急制动或行驶在不平坦的道路上，工作条件更为繁重。因此半轴在工作时承受冲击、反复弯曲疲劳和扭转应力的作用，要求材料有足够的抗弯强度和较好的韧性。352热处理技术要求硬度374HRC353选择用钢根据汽车半轴技术条件规定，半轴材料可选用、52964JB40CR、钢。同时规定调制后的半轴其余金相组织粹透层应呈回40CRMORNO火索氏体或回火屈氏体，心部（从中心到花键底半径四分之三范围内）允许有铁素体存在。根据上述技术条件，选用钢能满足要求。同时应指出，从汽车的整体40CR性能来看，设计半轴时所采取的安全系数时比较小的。这是考虑到汽车超载运行而发生事故时，半轴首先破坏对保护后桥内的主动齿轮不受损坏有利的。从这一点出发，半轴又是一个易损件。354半轴的工艺路线下料锻造正火机械加工调制磨花键。355热处理工艺分析锻造后正火，硬度为。调制处理是使半轴具有高的综合机械性18724HB能。淬火后的回火温度，根据杆部要求硬度，选用回火。374HRC201C回火后在水中冷却，以防止产生回火脆性。同时水冷有利于增加半轴表面的压应力，提高其疲劳强度。金相组织回火索氏体或回火屈氏体。第四章驱动桥壳41驱动桥壳的功用及设计要求驱动桥壳的主要功用是支承汽车质量，并承受由车轮传来的路面反力和反力矩，并经悬架传给车价（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矩应力。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稳性。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浸入。6）拆装、调整、维修方便。42驱动桥壳结构方案分析驱动桥壳可分为可分式、整体式。组合式三种形式。421可分式桥壳可分式桥壳（图41）由一个垂直接合面分为左右两部分，两部分通过螺栓连接成一体。每一部分均由以铸造壳体和一个压入其外端的半轴套组成，轴管与壳体用铆钉连接。图41可分式桥壳这种壳体结构简单，制造工艺好，主减速器支承刚度好。但拆装、调整、维护很不方便、桥壳的刚度和刚度受结构的限制，曾用于总质量不大的汽车上，现已较少使用。422可分桥壳整体式桥壳（图42）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42A）、钢板冲压焊接式图42B和扩张形成式三种。铸造式桥壳的强度和刚度较大，但质量大，加工面多，制造工艺复杂，主要用于总质量较大的货车上。钢板冲压焊接式和扩张形成式质量小，材料利用率高，制造成本低，适于大量生产，广泛应用于乘用车和总质量较小的商用车上。图42整体式桥壳A）铸造式桥壳B）钢板冲压焊接式桥壳423组合式桥壳组合式桥壳（图43）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，故常用于乘用车和总质量较小的商用车上。图43组合式桥壳本设计选用整体式桥壳，采用钢板冲压焊接工艺。43驱动桥壳的设计计算图44桥壳受力图（1）当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和扭转切应力（见图44）分别为VHTMW式中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V1/2MMGB轮胎中心平面到板簧座之间的横向距离，如图所示，B025BM为一侧车轮上的牵引力或制动力在水平面内引起的弯矩，HM1XF；、1HXFB牵引或制动时，上述危险截面所受转矩，T1TXR、分别为危险断面处的垂直平面和水平弯面的抗弯截面VWH系数及抗扭截面系数。由牵引力公式；MAX0216405239805942EGFRTIFN；187/7VMGBM；2095426193HX；13684TRFN在这里我们设在桥壳最危险处的截面为环状，其中，70DM60D；33570612402VHDDW；33591616T由此可得；5573236971401VHMWMPA。58629TMPA可见，。则在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和扭转切应力均符合要求2当侧应力最大时，桥壳内外板簧座处断面的弯曲应力、分别为IO1ZIRIVZORVFBW式中，、为内、外侧车轮的地面垂直反力；1ZIFZO108735/22940ZIMGN车轮滚动半径，；R6RM侧滑时的附着系数；11轮胎中心平面到板簧座之间的横向距离，；B025B得1515294010364182703ZIRIVZORVFMPAWB有，IO在侧应力最大时，桥壳内外板簧座处的断面的弯曲应力、均符合要IO求。（3）当汽车通过不平路面时，危险截面的弯曲应力为12VKGBW式中，动载系数，取；K75则GBWMPA汽车通过不平路面时，危险截面的弯曲应力符合要求。桥壳的许用弯曲应力为300500MPA，许用扭转切应力为150400MPA。可锻铸铁桥壳取较小值，钢板冲压焊接桥壳取最大值。这里是钢板冲压焊接桥壳，所以取最大值，即许用弯曲应力，许用扭转切应力50MPA40。MPA第五章轮胎的选取51轮胎与车轮应满足的基本要求轮胎即车轮用来支撑汽车，承受汽车重力，在车桥轴与地面之间传力，驾驶人员经操纵转向轮可实现对汽车运动方向的控制。轮胎及车轮对汽车有许多重要性能，包括动力性、经济性、通过性、操纵稳定性、制动性及行驶安全性和汽车运动方向的控制。轮胎及车轮部件应满足下属基本要求足够的负荷能力和速度能力；较小的滚动阻力和行驶噪声；良好的均与性和质量平衡性；耐磨损、耐老化、抗扎刺和良好的气密性；质量小、价格低、拆装方便、互换性好。52轮胎的分类轮胎可以按胎体结构、帘线材料、用途、胎面花纹、断面形状、气密方式不同等进行分类如下53轮胎的特点与选用子午线轮胎的特点是滚动阻力小、温升低、胎体缓冲性能和路面附着性能都比斜交轮胎要好，装车后油耗低、耐磨损寿命长、高速性能好（图51），因此，适应现代汽车对安全、高速、低油耗的发展要求，是汽车设计时首选的轮胎。子午线轮胎也有制造困难、造价不如斜交轮胎低和不易翻修等特点。图51常在高速条件下行驶的汽车，适合选用强度高、导热性好的钢丝帘线轮胎。钢丝帘线仅能做子午线轮胎。相对汽车常在低速条件下行驶时，可以选用尼龙、聚酯、人造丝等人造材料做帘线制造的轮胎。斜交轮胎多用上述材料制造。低断面轮胎的胎面宽平、侧面刚性大、附着能力强、散热良好、高速行驶稳定性好。无内胎轮胎的平衡性良好、发热少、刺扎后不易快速失气、高速行驶安全性能良好。乘用轮胎既是子午线结构，又是低断面、无内胎轮胎并具备它们的各自优点。商用轮胎尺寸大、胎体厚、帘线层级多、承载能力强。非公路用轮胎附着性好，胎面耐刺扎，适用于在恶劣条件下使用，用于公路行驶时耗油量增加，噪声大。轮胎的胎面花纹对滚动阻力、附着能力、耐磨性及噪声有影响。公路花纹轮胎滚动阻力小、噪声小，适用在铺装路面上使用。其中，纵向花纹轮胎适用于良好路面，横向花纹轮胎适用于土石路面。越野花纹轮胎附着性能良好，适用于在坏路面或无路地带使用。混合花纹轮胎适用于使用路面条件变化不定的场合。图52为几种典型胎面花纹示例。图62随轮胎气压的增加，其承载能力也越强；但轮胎的附着能力下降，振动频率增加，乘坐舒适性和安全性变坏，对路面及汽车也有不良作用。标注轮胎不仅对外形尺寸，而且对使用气压也有标准规定。为了使用安全和满足舒适性要求，乘用车轮胎的使用气压不应高于所选轮胎规定符合下限气压的80；而商用车轮胎的使用气压可接近选定轮胎层级所限定的气压。考虑到操纵稳定性的需求，前轮轮胎气压应低于后轮的轮胎气压。帘线层级越高，轮胎的承载能力也越强，并有与轮胎气压增加相似的缺点。汽车行驶速度也影响轮胎负荷能力，车速高轮胎的发热量增加。温度升高，易使胎面与轮胎帘线层脱落。这不仅使轮胎寿命降低，也会引发交通事故。子午线、无内胎、低断面的轮胎工作时发热少、导热好、散热迅速。因而温度低，有良好的速度特性。选取时，应使选用轮胎的速度级别所限定的最高使用速度大于所设计汽车的最高车速。为了满足不同乘用车对轮胎速度能力的需求，将轮胎的速度能力分级，譬如在70210KM/H之间，按每10KM/H分为一级；具有更高速度能力的轮胎，用来分级的速度更大些。轮胎是专业化生产厂制造，并具有高度的标准化、系列化特点。轮胎的外直径、断面宽、断面高宽比、配用轮辋名义直径、轮辋轮廓形式及规格、胎面花纹形式及深度、额定负荷下的半径等尺寸特性和负荷指数可查GB/T29771997、GB/T29781997、GB/T97431997、GB97441997等国家标准。54轮胎的选型及尺寸参数根据以上所述及参阅国标选取轮胎型号为P215/80R16，轮毂类型为500E16。其中215是指胎宽为215MM，80是轮胎高宽比，即胎高/宽比为8016为轮毂直径，16IN轮胎尺寸如下轮辋直径D62544064MM轮辋宽度5254127MM轮胎宽度B215MM轮胎高度H21508172MM车轮直径DD2H754MM滚动半径MM30574362RFDF计算常熟，子午线轮胎F305第六章运用CITIA进行建模61CITIA的介绍CATIA是法国达索公司的产品开发旗舰解决方案。作为PLM协同解决方案的一个重要组成部分，它可以帮助制造厂商设计他们未来的产品，并支持从项目前阶段、具体的设计、分析、模拟、组装到维护在内的全部工业设计流程CATIAV5版本是IBM和达索系统公司长期以来在为数字化企业服务过程中不断探索的结晶。围绕数字化产品和电子商务集成概念进行系统结构设计的CATIAV5版本，可为数字化企业建立一个针对产品整个开发过程的工作环境。在这个环境中，可以对产品开发过程的各个方面进行仿真，并能够实现工程人员和非工程人员之间的电子通信。产品整个开发过程包括概念设计、详细设计、工程分析、成品定义和制造乃至成品在整个生命周期中的使用和维护。CATIAV5版本具有（1重新构造的新一代体系结构为确保CATIA产品系列的发展，CATIAV5新的体系结构突破传统的设计技术，采用了新一代的技术和标准，可快速地适应企业的业务发展需求，使客户具有更大的竞争优势。（2支持不同应用层次的可扩充性CATIAV5对于开发过程、功能和硬件平台可以进行灵活的搭配组合，可为产品开发链中的每个专业成员配置最合理的解决方案。允许任意配置的解决方案可满足从最小的供货商到最大的跨国公司的需要。（3与NT和UNIX硬件平台的独立性CATIAV5是在WINDOWSNT平台和UNIX平台上开发完成的，并在所有所支持的硬件平台上具有统一的数据、功能、版本发放日期、操作环境和应用支持。CATIAV5在WINDOWS平台的应用可使设计师更加简便地同办公应用系统共享数据；而UNIX平台上NT风格的用户界面，可使用户在UNIX平台上高效地处理复杂的工作。（4专用知识的捕捉和重复使用CATIAV5结合了显式知识规则的优点，可在设计过程中交互式捕捉设计意图，定义产品的性能和变化。隐式的经验知识变成了显式的专用知识，提高了设计的自动化程度，降低了设计错误的风险。CATIAV4和V5具有兼容性，两个系统可并行使用。对于现有的CATIAV4用户，V5年引领他们迈向NT世界。对于新的CATIAV5客户，可充分利用CATIAV4成熟的后续应用产品，组成一个完整的产品开发环境。CATIA拥有远远强于其竞争对手的曲面设计模块，在此有必要介（1GENERICSHAPEDESIGN,GSD，创成式造型，非常完整的曲线操作工具和最基础的曲面构造工具，除了可以完成所以曲线操作以外，可以完成拉伸，旋转，扫描，边界填补，桥接，修补碎片，拼接，凸点，裁剪，光顺，投影和高级投影，倒角等功能，连续性最高达到G2，生成封闭片体VOLUME，完全达到普通三维CAD软件曲面造型功能，比如PRO/E。完全参数化操作。2FREESTYLESURFACE,FSS,自由风格造型，几乎完全非参。除了包括GSD中的所有功能以外，还可完成诸如曲面控制点（可实现多曲面到整个产品外形同步调整控制点、变形），自由约束边界，去除参数，达到汽车A面标准的曲面桥接、倒角、光顺等功能，所有命令都可以非常轻松的达到G2。凭借GSD和FSS，CATIA曲面功能已经超越了所有CAD软件，甚至同为汽车行业竞争对手的UGNX。3AUTOMOTIVECLASSA,ACA，汽车A级曲面，完全非参，此模块提供了强大的曲线曲面编辑功能，和无比强大的一键曲面光顺功能。几乎所有命令可达到G3，而且不破坏原有光顺外形。可实现多曲面甚至整个产品外形的同步曲面操作（控制点拖动，光顺，倒角等）。对于丰田等对A级曲面要求近乎疯狂（全G3连续等）的要求，可应付自如。目前只有纯造型软件，比如ALIAS,RINHO可以达到这个高度，却达不到CATIA的高精度。4FREESTYLESKETCHTRACER，FST，自由风格草图绘制，可根据产品的三视图或照片描出基本外形曲线。5DIGITIZEDSHAPEEDITOR，DSE，数字曲面编辑器，根据输入的点云数据，进行采样，编辑，裁剪已达到最接近产品外形的要求，可生成高质量的MESH小三角片体。完全非参。6QUICKSURFACERECONSTRUCTION,快速曲面重构，根据输入的点云数据或者MESH以后的小三角片体，提供各种方式生成曲线，以供曲面造型，完全非参。7SHAPESCULPTER,小三角片体外形编辑，可以对小三角片体进行各种操作，功能几乎强大到与CATIA曲面操作相同，完全非参。8AUTOMOTIVEBIWFASTENING，汽车白车身紧固，设计汽车白车身各钣金件之间的焊接方式和焊接几何尺寸。9IMAGEITCANFIXTHEAXIALRELATIVEPOSITIONOFDRIVEWHEELANDSUSTAINTHEFRAMEANDOTHERASSEMBLIESWITHSLAVEAXLEWHENMOVING,ITCANSUSTAINTHEFORCEANDTORQUEOFROADREACTIONFROMTHEWHEEL,ANDPASSITTOTHEFRAMEBYSUSPENSIONTHEMAINREDUCINGGEAROFVEHICLEWIDELYUSESHYPOIDGEARS,WHICHAREBEVELGEARWHEELSOPERATEBETWEENCROSSSHAFTSASTHEAXISLINESOFTHESMALLANDBIGGEARSARENOTINTERSECT,BUTOFFSETSOMEDISTANCEWHENTHEYAREMATING,THEYCANROLLINTHECIRCLEDIRECTIONANDSLIDEINTHETINEDIRECTIONQUITEANDSMOOTHLYINORDERTOREDUCETHEVIBRATIONANDNOISE,SOMEOTHERREQUIREMENTSMUSTSATISFIED1USINGLARGEOVERLAPCOEFFICIENTTOASSURETHENUMBEROFMATINGGEARSISBETWEEN2TO3ORMORE2USINGTHESMALLNUMBEROFTEETHOFTHESMALLGEARTOOBTAINLARGEDRIVERATIOANDSAVESPACE3ASSEMBLINGEXACTLYTOMAKETHEMATINGSURFACEEXCEED50PERCENT11PARTITIONOFFINITEELEMENTMESHTHEMATERIALOFREARAXLEHOUSINGISFORGEDIRONANDITSDENSITY7850KG/M3,YOUNGSMODULUSOFELASTICITY207E5MPA,POISSONRATIO028,SHEARMODULUS802E4,USINGSHELL163ELEMENTTHEMATERIALOFDRIVEGEARIS20GRMNTISTEELANDITSDENSITY7800KG/M3,YOUNGSMODULUSOFELASTICITY21E5MPA,POISSONRATIO03,SHEARMODULUS802E4,USINGSOLID164ELEMENTFIG2FEMBUTGEARSANDDRIVEAXLEHOUSINGFIG3THESETASSEMBLINGOFREARAXLE12THEDETERMINATIONOFBOUNDARYCONDITIONSTHEBOUNDARYCONDITIONSOFVIBRATIONANALYSISOFREARAXLEINCLUDETHEDRIVEGEARSSPEED,THEFOLLOWERGEARSINITIALSPEEDLOAD,THECONSTRAINTCONDITIONOFTHEREARAXLEHOUSING121THEDEDUCTIONOFDRIVEGEARSSPEED1THETYPEOFDRIVEWHEELIS155R13ANDTHEDIAMETEROFAIRFILLED576MM2ASSUMINGTHEWHEELLINESPEEDIS90KM/H,BEEQUALTO25M/S,SOTHEANGULARVELOCITYIS868RAD/SASTHEDRIVERATIOOFFOLLOWERGEARANDDRIVEGEARIS418,SOTHEANGULARVELOCITYOFDRIVEGEARIS86841/844488RAD/SANDTHERELATIONALEXPRESSIONOFINPUTSHAFTANDOUTPUTSHAFTISW2OUTPUTANGULARVELOCITY,W1INPUTCONSTANTANGULARVELOCITY,A1ANGLEBETWEENINPUTSHAFTANDCONNECTIONSHAFT,A2ANGLEBETWEENOUTPUTSHAFTANDCONNECTIONSHAFT,1ISTHEROTATESPEEDOFINPUTSHAFTA1A2A75,44488RAD/S1W122THEFOLLOWERGEARSINITIALSPEEDLOADTHEVEHICLESSPEEDCANTBE90KM/HATTHESTARTPOINTACTUALLY,BUTGRADUALLYINCREASEINTOSTEADYSTATEIFTHEINITIALSPEEDISNOTAPPLIEDORAPPLIEDINACCURATELY,THEGEARSMAYGENERATEGREATIMPACTONLYWHENAPPLYINGACCURATEINITIALSPEEDLOAD,THEGEARSDEFORMCANBEAPPROPRIATE123THECONSTRAINTCONDITIONOFREARAXLEHOUSINGTHELOADTHATTHEHOUSINGBEARSCOMESFROMTHEIMPACTWHENTHEGEARSMATETHEIMPACTISPASSEDTOTHEHOUSINGBYTHEAXLEANDBEARING,ANDRESULTINTHEHOUSINGSVIBRATIONFIG4THECONSTRAINTOFREARAXLEHOUSING2EXTRACTINGTHEDATEOFREARAXLETRANSIENTANALYSISTHEMAINPURPOSEOFTRANSIENTANALYSISISTOEXTRACTTHELOADDATAOFREARAXLEHOUSINGTHEMETHODTODEALWITHTHEBEARINGANDHOUSINGISNODEPASTEDSOTHENODESOFEXTERIOROFSURFACEFIG2C,D,EARETHEPOINTSNEEDEDTOANALYZEALLOFTHENODESAMOUNTTO552ACCORDINGTOTHEANALYSISOFBEARINGAXIALANDCIRCUMFERENTIALDIFFERENTNODES,WECANFINDTHATTHENODESRESPONSEAREALMOSTTHESAMESOWHENDEALINGWITHTHELOADDATA,WECANREGARDTHETIMEDOMAINCURVEOFTHENODESOFTHESAMEBEARINGEQUALLYTHISSIMPLIFIEDREPRESENTATIONISPROPERANDALSOREDUCESTHEAMOUNTOFWORKAFTEROBTAININGTHETIMEDOMAINVIBRATIONSIGNALS,ITISNEEDEDTOTRANSFORMTHEMTOFREQUENCYDOMAINSIGNALS1TOFINDWHICHFREQUENCYCANCAUSEWIDEVIBRATION,ANDTHENDOSOMEMAJORRESEARCHONITTOREDUCETHEVIBRATIONINTHEFREQUENCYFINALLY,2TOUSETHEM