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轻型 货车 汽车 驱动 设计 单级主 减速器 断开 10 CAD

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XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 汽车驱动桥设计Automotive Drive Axle Design学院名称： 专业班级： 学生姓名： 指导教师姓名： 指导教师职称： 20XX 年 6 月文献综述摘要 随着我国汽车工业的高速发展，作为汽车主要零部件之一的车桥系统也得到相应的发展。各车桥生产厂家为了能在激烈的车桥产品市场中占有一定的份额，纷纷推出承载能力强、技术含量高、质量好的车桥总成1。本文从众多的车桥生产厂生产的产品中总结、归纳，分析了今后商用车车桥的发展。关键词：商用车 车桥 法规 发展 车桥现状引言近十几年来，我国汽车工业发展迅猛，特别是在我国加入世贸后的这两三年时间里，商用车的发展和乘用车一样的快速。从2000年到2003年，全国商用车年销售量由774901辆增加到了1211411辆，总增长率高达56.3%2。汽车工业的发展带动了零部件及相关产业的发展，作为汽车关键零部件之一的车桥系统也得到相应的发展，各生产厂家基本上形成了专业化、系列化、批量化生产的局面。一、驱动桥的组成 驱动桥主要由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳等组成。 1、主减速器：主减速器一般用来改变传动方向，降低转速，增大扭矩，保证汽车有足够的驱动力和适当的速皮。主减速器类型较多，有单级、双级、双速、轮边减速器等。 由一对减速齿轮实现减速的装置，称为单级减速器。其结构简单，重量轻，东风BQl090型等轻、中型载重汽车上应用广泛。但是对一些载重较大的载重汽车，要求较大的减速比，用单级主减速器传动，则从动齿轮的直径就必须增大，会影响驱动桥的离地间隙，所以采用两次减速。通常称为双级减速器。双级减速器有两组减速齿轮，实现两次减速增扭3。 2、差速器：差速器用以连接左右半轴，可使两侧车轮以不同角速度旋转同时传递扭矩。保证车轮的正常滚动。有的多桥驱动的汽车，在分动器内或在贯通式传动的轴间也装有差速器，称为桥间差速器。其作用是在汽车转弯或在不平坦的路面上行驶时，使前后驱动车轮之间产生差速作用。 目前国产轿车及其它类汽车基本都采用了对称式锥齿轮普通差速器。对称式锥齿轮差速器由行星齿轮、半轴齿轮、行星齿轮轴（十字轴或一根直销轴）和差速器壳等组成。 3、半轴：它是将差速器传来的扭矩再传给车轮，驱动车轮旋转，推动汽车行驶的实心轴。由于轮毂的安装结构不同，而半轴的受力情况也不同。所以，半轴分为全浮式、半浮式、34浮式三种型式。一般大、中型汽车均采用全浮式结构。而半浮式半轴这种结构型式主要用于小客车。34浮式半轴是受弯短的程度介于半浮式和全浮式之间4。此式半轴目前应用不多，只在个别小卧车上应用，如华沙M20型汽车。 4、桥壳：整体式桥壳因强度和刚度性能好，便于主减速器的安装、调整和维修，而得到广泛应用。整体式桥壳因制造方法不同，可分为整体铸造式、中段铸造压入钢管式和钢板冲压焊接式等。分段式桥壳一般分为两段，由螺栓1将两段连成一体。分段式桥壳比较易于铸造和加工。目前应用整体式较多。二、汽车驱动桥现状 现在，世界上货车普遍采用两种驱动桥结构：单级减速双曲线螺旋锥齿轮副；带轮边减速(行星齿轮传动)的双级主减速器。后者更适宜于最大程度地满足用户不同需要。 在西欧，带轮边减速的双级主减速器后驱动桥只占整个产品的40%，且有呈下降趋势，在美国只占10%。其原因是这些地区的道路较好，采用单级减速双曲线螺旋锥齿轮副成本较低，故大部分均采用这种结构5。而亚洲、非洲和南美国家则采用带轮边减速的双级主减速器的驱动桥，用于非道路和恶劣道路使用的车辆(工程自卸车、运水车等)。因此可以得出结论：一个国家的道路愈差，则采用带轮边减速双级主减速器驱动桥愈多，反之，则愈少。 国外汽车驱动桥已普遍采用限滑差速器（N-Pin牙嵌式或多片摩擦盘式）、湿式行车制动器等先进技术。限滑差速器大大减少了轮胎的磨损，而湿式行车制动器则提高了主机的安全性能，简化了维修工作。国内仅一部分车使用N-Pin牙嵌式差速器。限滑差速器成本较高，因而在多数国产驱动桥上一直没有得到应用。目前向国内提供限滑差速器的制造商主要是美国TraCtech公司和德国采埃孚公司。美国Tractech公司在苏州的工厂即将建成投产，主要生产N-Pin牙嵌式、多片摩擦盘式和户下O比例扭矩(三周节)差速器(锁紧系数3.5)。国内如徐工、鼎盛天工等主机制造商等原来自制一部分N-Pin牙嵌式差速器，后因质量不过关而放弃。国内有几个制造商生产比例扭矩差速器，但均为单周节，锁紧系数138，较三周节要小得多。徐州良羽传动机械有限公司在停车制动器(液压)上也做了一些工作，主要用于重型卡车产品，但国产此类产品的可靠性还有待提高6。 美国戴纳(Dana)公司斯皮赛尔重型车桥和制动器部最近研制成新一代货车用中型和重型科尔德(Gold)系列车桥，其中一种重型单级减速驱动桥和两种中型单级减速驱动桥已投人生产。除供应纳维斯塔(Navi-star)国际公司和麦克货车公司用外，并将积极开拓世界市场。新型科尔德重型523-S单级桥标定载荷10440kg，采用新设计的恒齿高准双曲面齿轮，直径470mm。该齿轮采用专利工艺加工，齿根全圆弧倒角，比传统的准双曲面齿轮更坚固。该齿轮具有表面塑性变形小，产生的热量少，使用寿命长，效率高等优点，据试验表明，新的523-S车桥比先前10440kg车桥的使用寿命提高2倍，如在523-S车轿上加装控制式差速锁(5230-SL型)还能大大提高在恶劣环境下的牵引力。来用整体式球墨铸铁外壳制成的5135-和5150-S两种型号的中型桥，额定载荷分别为6129kg和6810kg，传动比值范围3.07、4.787。这两种车桥是为低断面轮胎，较高速度车辆而设计的。其为快速和长途运输需求而安装锥形滚柱轴承具有较高承载能力;其高频淬火的车桥轴使用寿命长，适用多种润滑剂的三唇橡胶油封密封性能好。三、驱动桥的发展方向3.1 驱动桥向重载方向发展 随着我国基础设施建设投资的不断加大以及水电、矿业、油田、公路、城市交通运输和环保工程建设等项目的增加，加大了重型车的需要，为重型车的发展创造了广阔的市场空间。重型汽车近年来生产总量直线上升，2001年全国重型汽车比上年同期增长91.67%，2002年为60.97%，2003年为3.22%，重型汽车的用车环境及其它各项指标发生了很多的变化，标载吨位不断向大的方向发展，多轴车上升明显8。我国汽车工业“十五”规划指出，载货车要重点发展适应高速公路需要的(排量9L以上，输出功率220kW以上)重型车，主要为大功率牵引车及其它大型化、长途化、高速化、专用化等重型专用车。各汽车生产厂家为了实现汽车的高吨位，对车辆的行驶系进行了加强，通过采用多轴行驶系或空气悬架结构，满足车辆的轴荷限值和提高行驶平顺性。针对重型车的发展，为了不断满足重型车的需要，车桥也必须向着重载、高速的方向发展。许多车桥专业生产厂也针对重型车发展的趋势，通过加强桥壳、强化传动齿轮等方式，纷纷推出重吨位的前/后桥总成，最大载重量达26吨9。3.2 驱动桥向多联驱动桥发展 为了规范道路车辆的制造，为治理超限超载提供技术上的准则，由国家发改委、交通部、公安部共同提出的强制性标准GB1589-2004道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值于2004年4月28日发布，该标准对汽车车桥的载荷进行了明确规定：单轴挂车轴荷的最大限值每侧单胎为6000kg，每侧双胎为10000kg，并装双轴挂车轴荷的最大限值为20000kg，并装三轴挂车轴荷的最大限值为24000kg。这样，为了实现车辆多拉快跑又不违反国家法规，各汽车生产厂家在6X4、8X4等多轴车的基础上推出了10X6以上的多轴重型车。但这些多轴车都是在双联驱动桥的基础上增加浮动桥而成，虽然其称10X6，但实际起驱动作用的只有两个驱动桥，这样，由于驱动桥不能对车轮进行合理的扭矩分配，使得增加浮动桥后的整车行驶系没有很好地发挥车桥驱动的作用。为了能合理地分配扭矩，以满足某些独立悬挂多轴驱动车型的使用，一些车桥生产厂家自主研发了三联驱动桥，三联驱动桥的扭矩分配原理是：每一个驱动桥都可以得到从发动机传出的扭矩的1/3。这样就可以在很大限度上满足多轴车的需要，合理分配从发动机传到车轮上的扭矩，提高这类车型的可靠性和安全性，并为以后的四联、五联驱动桥打下科学基础10。3.3 增加驱动桥附件的技术含量 据分析，不管重型车的技术含量提升得多快，在未来1015年内大多数重型车的车桥和悬架结构不会有明显的改变，传统的结构和型式仍处于主导地位。那怎样在相同结构的基础上推出各自车桥的亮点呢？这是每一个专业厂必须不断研究的问题。以前，各厂家主要是在载重吨位上进行竞争，但在国家法规的限定下，车桥的载重能力不可能有太多的增加，现在各专业厂采用最多的方法是：不断增加车桥及其附件的技术含量，从桥壳的制造工艺、车桥的减速形式、车轮的制动方式等方面入手，通过吸收国外一些先进的技术，推出具有本企业特色、结构先进、承载能力强的车桥，不断提升产品的制造质量及服务质量11。3.3.1 从桥壳的制造技术上 寻求制造工艺先进、制造效率高、成本低的方法，使桥壳在原有的基础上具有结构先进、简单、强度高的特点。目前，桥壳的制造方法主要有： (1)冲焊桥壳：冲焊桥壳工艺是经过气割下料后，中频加热冲压成型后两半对焊。这是一种传统的桥壳加工形式，具有工艺简单、材料利用率高、质量小、韧性高、弹性好、成本低的优点。但由于冲焊过程中，材料受热，使得材料分子结构发生了变化，失去了原有的状态致使强度降低。同时，由于在焊接过程中，不可避免地出现焊接缺陷，而焊接缺陷是影响整体强度的主要原因之一。 (2)铸造桥壳：具有刚性好、强度高、塑性变形小、易铸成等强度梁等优点，但韧性及弹性没有冲焊桥壳好12。为了达到更大的承载能力，往往以加大截面、增加安装尺寸的方式进行局部加强，这就使得整体质量大、铸造质量不易保证、成本较高，不适合整车进行轻量化及降成本设计。 (3)整体冷成型无焊缝桥壳：这是一种新型的桥壳成型方式，其特点是采用国际最先进的低合金无缝钢管整体冷成形，无纵向焊缝，消除了由于材料受热而使晶格发生变化后强度下降的影响。在冷成形的过程中，反而使强度大幅度提高，据实验，冷成形桥壳的抗弯和疲劳强度比热成型两半壳焊接桥壳可提高近一倍。3.3.2 从齿轮减速形式上 从传统的中央单级减速发展到了现在的中央及轮边双级减速或双级主减速器结构，不但扩宽了车桥转速比的范围，有利于输出转速及输出扭矩的调整。还由于把减速机构放到轮边后，使得车桥中央的第一级减速比做得比较小，因此桥壳中部离地间距较大，能很好地满足汽车通过性的要求。3.3.3 从齿轮加工形式上 由于汽车高速行驶要求及法规对于噪音的控制要求，为了降低齿轮在高速运转下的磨损，增加车桥的使用寿命，降低维修费用，车桥内部的主、从动齿轮、行星齿轮及圆柱齿轮逐渐采用精磨加。但由于精磨加工成本较高，因此在货车车桥上的应用还不是很多，但这也是以后高速车桥发展的需要13。3.3.4 从车桥所带的附件上 为了在市场竞争中凸出本企业车桥的亮点，现在各车桥厂做得最多的事情就是在传统车桥的基础上不断增加具有竞争优势的先进附件：比如为了增加汽车行驶安全性，增加ABS防抱死系统、驱动防滑控制系统(ASR)、制动间隙调整臂、无石棉制动摩擦片等装置，是今后车桥发展必不可少的项目;为了提高车辆行驶的平顺性，很好地保护车辆运载货物，选装空气悬架或橡胶悬挂是有效途径。根据资料表明，随着相关法律法规的不断完善，空气悬架市场将进入增长期;为了有效地保护车轮制动鼓，减少由于制动鼓发热而造成龟裂和抱死的现象，现在有的厂家主要从制动鼓散热形式去研究制动鼓结构，让制动鼓不仅要有好的散热，还要有有效的导热，形成风冷降温，消除了传统的强制水冷降温的做法，从而提高车桥轮鼓的制动性能和使用寿命14。3.3.5 从油封质量上 要求密封性好，使用寿命长，让车桥在高速、高温、长时间动转状态下不漏油，保证车桥的良好润滑，减少维修维护所需的费用。四、结束语 综合分析，虽然汽车科技发展迅速，但在目前的状态下车桥的结构并没有多大的变化，为了适应市场的需要，适应国家法律、法规的需要，车桥技术的进展主要是：改变桥壳的制造工艺以提高制造的效率、增加车桥附件的技术含量以提高车辆行驶安全性、提高车桥的自润滑能力以提高车桥的使用寿命、增加电子技术在车桥的上应用以减少人工操纵的疲劳、减少维修费用、提高服务质量、降低车桥成本以提高车桥的竞争力等方面开发车桥，从最大限度上满足车桥高速、重载、智能发展的需要，以生产出具有本企业特色、适合市场需要的车桥。参考文献1.葛海龙.后桥主减速器装配的关键测量技术.合肥工业大学硕士学位论文,20052.张冬.机械工程师.2007年.第11期3.陈家瑞.汽车构造(第四版)(下册).北京:人民交通出版社,20024.贾宪林,周双龙,高清海,等.汽车主减速器圆锥滚子轴承预紧参数的确定J.轴承,2006(7):11-12.5.刘惟信.汽车车桥设计M.北京:清华大学出版社,2004.6.王望予.汽车设计M.3版.北京:清华大学出版社,2002.7.陈黎卿,郑泉.基于ASP.NET的汽车维修OA系统的开发研究J.工业控制计算机,2007(8):59-61.8.李珍华,丁杰雄,王丛岭等一种改进的通用型主锥选垫机原理及实现.材料.工艺.设备,2004,(l):35-419.徐灏,等.机械设计手册M.北京:机械工业出版社,1991.9.10.王雪清.轴承使用时的预紧情况分析.轴承,2001,(2):15-1811.王敏中.高等弹性力学.北京大学出版社,200212.孙传祝,董焕俊关于轴向滑块凸轮式差速器的初步探讨J职大学报,2005,55(2):142113.雷雨成,白绥滨,王聪,等超越式汽车差速器研究J哈尔滨工业大学学报,1995,(6):14514.刘惟信. 汽车车桥设计M. 北京:清华大学出版社,2004.汽车驱动桥设计摘要 驱动桥位于传动系末端，其基本功用是增矩、降速，承受作用于路面和车架或车身之间的作用力。它的性能好坏直接影响整车性能，而对于载重汽车显得尤为重要。当采用大功率发动机输出大的转矩以满足目前载重汽车的快速、重载的高效率、高效益的需要时，必须搭配一个高效、可靠的驱动桥，所以采用传动效率高的单级减速驱动桥已经成为未来载重汽车的发展方向。驱动桥设计应主要保证汽车在给定的条件下具有最佳的动力性和燃油经济性。本设计根据给定的参数，按照传统设计方法并参考同类型车确定汽车总体参数，再确定主减速器、差速器、半轴和桥壳的结构类型，最后进行参数设计并对主减速器主、从动齿轮、半轴齿轮和行星齿轮进行强度以及寿命的校核。驱动桥设计过程中基本保证结构合理，符合实际应用，总成及零部件的设计能尽量满足零件的标准化、部件的通用化和产品的系列化及汽车变型的要求，修理、保养方便，机件工艺性好，制造容易。关键字：轻型货车 驱动桥 主减速器 差速器Automotive Drive Axle DesignAbstract Drive axle is at the end of the powertrain, and its basic function is increasing the torque and reducing the speed, bearing the force between the road and the frame or body. Its performance will have a direct impact on automobile performance .Because using the big power engine with the big driving torque satisfied the need of high speed，heavy-loaded，high efficiency，high benefit today heavy truck，must exploiting the high driven efficiency single reduction final drive axle is becoming the heavy truck developing tendency. Drive axle should be designed to ensure the best dynamic and fuel economy on given condition. According to the design parameters given, firstly determine the overall vehicle parameters in accordance with the traditional design methods and reference the same vehicle parameters, then identify the main reducer, differential, axle and axle housing structure type, finally design the parameters of the main gear, the driven gear of the final drive, axle gears and spiral bevel gear and check the strength and life of them. In design process of the drive axle, we should ensure a reasonable structure, practical applications, the design of assembly and parts as much as possible meeting requirements of the standardization of parts, components and products universality and the serialization and change convenience of repair and maintenance, good mechanical technology, being easy to manufacture.Key words: light truck; drive axle; single reduction final drive目目 录录引言.1第一章 总体方案论证.21.1 非断开式驱动桥.31.2 断开式驱动桥.31.3 多桥驱动的布置.4第二章 主减速器设计.52.1 主减速器结构方案分析.62.1.1 螺旋锥齿轮传动 .62.1.2 结构形式 .72.2 主减速器主、从动锥齿轮的支承方案.72.2.1 主动锥齿轮的支承 .72.2.2 从动锥齿轮的支承 .82.3 主减速器锥齿轮设计.82.3.1 主减速比 i 的确定 .802.3.2 主减速器锥齿轮的主要参数选择 .102.4 主减速器锥齿轮的材料.112.5 主减速器锥齿轮的强度计算.122.5.1 单位齿长圆周力 .122.5.2 齿轮弯曲强度 .132.5.3 轮齿接触强度 .142.6 主减速器锥齿轮轴承的设计计算.142.6.1 锥齿轮齿面上的作用力 .142.6.2 锥齿轮轴承的载荷 .152.6.3 锥齿轮轴承型号的确定 .18第三章 差速器设计.193.1 差速器结构形式选择.193.2 普通锥齿轮式差速器齿轮设计.203.3 差速器齿轮的材料.223.4 普通锥齿轮式差速器齿轮强度计算.22第四章 驱动车轮的传动装置设计.234.1 半轴的型式.234.2 半轴的设计与计算.244.2.1 半浮式半轴的设计计算 .254.3 半轴的结构设计及材料与热处理.27第五章 驱动桥壳设计.285.1 桥壳的结构型式.285.2 桥壳的受力分析及强度计算.29第六章 结论.30致 谢.31参 考 文 献.31附件清单.331引言本课题是对汽车驱动桥的结构设计。故本说明书将对驱动桥及其主要零部件的结构型式与设计计算作一一介绍。驱动桥的设计，由驱动桥的结构组成、功用、工作特点及设计要求讲起，详细地分析了驱动桥总成的结构型式及布置方法；全面介绍了驱动桥车轮的传动装置和桥壳的各种结构型式与设计计算方法。汽车驱动桥是汽车的重大总成，承载着汽车的满载簧荷重及地面经车轮、车架及承载式车身经悬架给予的铅垂力、纵向力、横向力及其力矩，以及冲击载荷；驱动桥还传递着传动系中的最大转矩，桥壳还承受着反作用力矩。汽车驱动桥结构型式和设计参数除对汽车的可靠性与耐久性有重要影响外，也对汽车的行驶性能如动力性、经济性、平顺性、通过性、机动性和操动稳定性等有直接影响。另外，汽车驱动桥在汽车的各种总成中也是涵盖机械零件、部件、分总成等的品种最多的大总成。例如，驱动桥包含主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置（半轴及轮边减速器） 、桥壳和各种齿轮。由上述可见，汽车驱动桥设计涉及的机械零部件及元件的品种极为广泛，对这些零部件、元件及总成的制造也几乎要设计到所有的现代机械制造工艺。因此，通过对汽车驱动桥的学习和设计实践，可以更好的学习并掌握现代汽车设计与机械设计的全面知识和技能。本课题的设计依据：发动机排量 1997ML 最大功率/转速 110/6000 KW/RPM 最大转矩/转速 186/5000 NM/RPM最高车速 Vmax=180km/h轮距 1450mm 车轮滚动半径 R=0.312m 主减速比 3.91有以下两大难题，一是将发动机输出扭矩通过万向传动轴将动力传递到后轮子上，达到更好的车轮牵引力与转向力的有效发挥，从而提高汽车的行驶能力。二是差速器向两边半轴传递动力的同时，允许两边半轴以不同的转速旋转，满足两边车轮尽可能以纯2滚动的形式作不等距行驶，减少轮胎与地面的摩擦。本课题的设计思路可分为以下几点：首先选择初始方案，该轿车属于普及型轿车，采用后桥驱动，所以设计的驱动桥结构需要符合普及型轿车的结构要求；接着选择各部件的结构形式；最后选择各部件的具体参数，设计出各主要尺寸。所设计的轿车驱动桥制造工艺性好、外形美观，工作更稳定、可靠。该驱动桥设计大大降低了制造成本，同时驱动桥使用维护成本也降低了。驱动桥结构符合其整体结构要求。设计的产品达到了结构简单，修理、保养方便；机件工艺性好，制造容易的要求。目前我国正在大力发展汽车产业,采用后轮驱动汽车的平衡性和操作性都将会有很大的提高。后轮驱动的汽车加速时，牵引力将不会由前轮发出，所以在加速转弯时，司机就会感到有更大的横向握持力，操作性能变好。维修费用低也是后轮驱动的一个优点，尽管由于构造和车型的不同，这种费用将会有很大的差别。如果你的变速器出了故障，对于后轮驱动的汽车就不需要对差速器进行维修，但是对于前轮驱动的汽车来说也许就有这个必要了，因为这两个部件是做在一起的。所以后轮驱动必然会使得乘车更加安全、舒适，从而带来可观的经济效益。第一章 总体方案论证驱动桥处于动力传动系的末端，其基本功能是增大由传动轴或变速器传来的转矩,并将动力合理地分配给左、右驱动轮，另外还承受作用于路面和车架或车身之间的垂直力力和横向力。驱动桥一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳等组成。驱动桥设计应当满足如下基本要求：a)所选择的主减速比应能保证汽车具有最佳的动力性和燃料经济性。b)外形尺寸要小，保证有必要的离地间隙。c)齿轮及其它传动件工作平稳，噪声小。d)在各种转速和载荷下具有高的传动效率。e)在保证足够的强度、刚度条件下，应力求质量小，尤其是簧下质量应尽量小，以改善汽车平顺性。 3f)与悬架导向机构运动协调，对于转向驱动桥，还应与转向机构运动协调。g)结构简单，加工工艺性好，制造容易，拆装，调整方便。驱动桥的结构型式按工作特性分，可以归并为两大类，即非断开式驱动桥和断开式驱动桥。当驱动车轮采用非独立悬架时，应该选用非断开式驱动桥；当驱动车轮采用独立悬架时，则应该选用断开式驱动桥。因此，前者又称为非独立悬架驱动桥；后者称为独立悬架驱动桥。独立悬架驱动桥结构叫复杂，但可以大大提高汽车在不平路面上的行驶平顺性。1.1 非断开式驱动桥普通非断开式驱动桥，由于结构简单、造价低廉、工作可靠，广泛用在各种载货汽车、客车和公共汽车上，在多数的越野汽车和部分轿车上也采用这种结构。他们的具体结构、特别是桥壳结构虽然各不相同，但是有一个共同特点，即桥壳是一根支承在左右驱动车轮上的刚性空心梁，齿轮及半轴等传动部件安装在其中。这时整个驱动桥、驱动车轮及部分传动轴均属于簧下质量，汽车簧下质量较大，这是它的一个缺点。驱动桥的轮廓尺寸主要取决于主减速器的型式。在汽车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。在给定速比的条件下，如果单级主减速器不能满足离地间隙要求，可该用双级结构。在双级主减速器中，通常把两级减速器齿轮放在一个主减速器壳体内，也可以将第二级减速齿轮作为轮边减速器。对于轮边减速器：越野汽车为了提高离地间隙，可以将一对圆柱齿轮构成的轮边减速器的主动齿轮置于其从动齿轮的垂直上方；公共汽车为了降低汽车的质心高度和车厢地板高度，以提高稳定性和乘客上下车的方便，可将轮边减速器的主动齿轮置于其从动齿轮的垂直下方；有些双层公共汽车为了进一步降低车厢地板高度，在采用圆柱齿轮轮边减速器的同时，将主减速器及差速器总成也移到一个驱动车轮的旁边。在少数具有高速发动机的大型公共汽车、多桥驱动汽车和超重型载货汽车上，有时采用蜗轮式主减速器，它不仅具有在质量小、尺寸紧凑的情况下可以得到大的传动比以及工作平滑无声的优点，而且对汽车的总体布置很方便。1.2 断开式驱动桥4断开式驱动桥区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，它又总是与独立悬挂相匹配，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粱或车厢底板上，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致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。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，而汽车簧下部分质量的大小，对其平顺性也有显著的影响。断开式驱动桥的簧下质量较小，又与独立悬挂相配合，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轿车及一些越野汽车上，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。1.3 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，常采用的有 44、66、88 等驱动型式。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，也难于布置了。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，并且各驱动桥不是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的动力，是经分动器并贯通中间5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(如汽车的变型)、制造和维修，都带来方便。由于非断开式驱动桥结构简单、造价低廉、工作可靠，查阅资料，参照国内相关轿车的设计,最后本课题选用非断开式驱动桥。其结构如图 1-1 所示： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1半轴 2圆锥滚子轴承 3支承螺栓 4主减速器从动锥齿轮 5油封 6主减速器主动锥齿轮 7弹簧座 8垫圈 9轮毂 10调整螺母 图 1-1 驱动桥第二章 主减速器设计主减速器是汽车传动系中减小转速、增大扭矩的主要部件，它是依靠齿数少的锥齿轮带动齿数多的锥齿轮。对发动机纵置的汽车，其主减速器还利用锥齿轮传动以改变动力方向。由于汽车在各种道路上行使时，其驱动轮上要求必须具有一定的驱动力矩和转速，在动力向左右驱动轮分流的差速器之前设置一个主减速器后，便可使主减速器前面的传动部件如变速器、万向传动装置等所传递的扭矩减小，从而可使其尺寸及质量减小、操纵省力。驱动桥中主减速器、差速器设计应满足如下基本要求：6a）所选择的主减速比应能保证汽车既有最佳的动力性和燃料经济性。b）外型尺寸要小，保证有必要的离地间隙；齿轮其它传动件工作平稳，噪音小。c）在各种转速和载荷下具有高的传动效率；与悬架导向机构与动协调。d）在保证足够的强度、刚度条件下，应力求质量小，以改善汽车平顺性。e）结构简单，加工工艺性好，制造容易，拆装、调整方便。2.1 主减速器结构方案分析主减速器的结构形式主要是根据齿轮类型、减速形式的不同而不同。2.1.1 螺旋锥齿轮传动 图 2-1 螺旋锥齿轮传动按齿轮副结构型式分，主减速器的齿轮传动主要有螺旋锥齿轮式传动、双曲面齿轮式传动、圆柱齿轮式传动（又可分为轴线固定式齿轮传动和轴线旋转式齿轮传动即行星齿轮式传动）和蜗杆蜗轮式传动等形式。在发动机横置的汽车驱动桥上，主减速器往往采用简单的斜齿圆柱齿轮；在发动机纵置的汽车驱动桥上，主减速器往往采用圆锥齿轮式传动或准双曲面齿轮式传动。为了减少驱动桥的外轮廓尺寸，主减速器中基本不用直齿圆锥齿轮而采用螺旋锥齿轮。因为螺旋锥齿轮不发生根切（齿轮加工中产生轮齿根部切薄现象，致使齿轮强度大大降低）的最小齿数比直齿轮的最小齿数少，使得螺旋锥齿轮在同样的传动比下主减速器结构较紧凑。此外，螺旋锥齿轮还具有运转平稳、噪声小等优点，汽车上获得广泛应用。近年来，有些汽车的主减速器采用准双曲面锥齿轮（车辆行业中简称双曲面传动）7传动。准双曲面锥齿轮传动与圆锥齿轮相比，准双曲面齿轮传动不仅工作平稳性更好，弯曲强度和接触强度更高，同时还可使主动齿轮的轴线相对于从动齿轮轴线偏移。当主动准双曲面齿轮轴线向下偏移时，可降低主动锥齿轮和传动轴位置，从而有利于降低车身及整车重心高度，提高汽车行使的稳定性。但是，准双曲面齿轮传递转矩时，齿面间有较大的相对滑动，且齿面间压力很大，齿面油膜很容易被破坏。为减少摩擦，提高效率，必须采用含防刮伤添加剂的双曲面齿轮油，绝不允许用普通齿轮油代替，否则将时齿面迅速擦伤和磨损，大大降低使用寿命。查阅文献1、2，经方案论证，主减速器的齿轮选用螺旋锥齿轮传动形式（如图2-1 示） 。螺旋锥齿轮传动的主、从动齿轮轴线垂直相交于一点，齿轮并不同时在全长上啮合，而是逐渐从一端连续平稳地转向另一端。另外，由于轮齿端面重叠的影响，至少有两对以上的轮齿同时捏合，所以它工作平稳、能承受较大的负荷、制造也简单。为保证齿轮副的正确啮合，必须将支承轴承预紧，提高支承刚度，增大壳体刚度。2.1.2 结构形式为了满足不同的使用要求，主减速器的结构形式也是不同的。按参加减速传动的齿轮副数目分，有单级式主减速器和双级式主减速器、双速主减速器、双级减速配以轮边减速器等。双级式主减速器应用于大传动比的中、重型汽车上，若其第二级减速器齿轮有两副，并分置于两侧车轮附近，实际上成为独立部件，则称轮边减速器。单级式主减速器应用于轿车和一般轻、中型载货汽车。单级主减速器由一对圆锥齿轮组成，具有结构简单、质量小、成本低、使用简单等优点。查阅文献1、2，经方案论证，本设计主减速器采用单级主减速器。其传动比 i0一般小于等于 7。2.2 主减速器主、从动锥齿轮的支承方案主减速器中心必须保证主从动齿轮具有良好的啮合状况，才能使它们很好地工作。齿轮的正确啮合，除了与齿轮的加工质量装配调整及轴承主减速器壳体的刚度有关以外，还与齿轮的支承刚度密切相关。3.2.1 主动锥齿轮的支承8图 2-2 主动锥齿轮悬臂式主动锥齿轮的支承形式可分为悬臂式支承和跨置式支承两种。查阅资料、文献，经方案论证，采用悬臂式支承结构（如图 2-2 示） 。圆锥滚子轴承大端向外，这样可以增加支撑间的距离 b，并可减小悬臂长度 a，可以改善支承刚度。悬臂式支承的优点是结构简单。缺点是支承刚度较差。这种结构主要用在传递转矩较小的乘用车，轻型商用车的单级主减速器中。所以综合得出本设计选用悬臂式支承。图 2-3 从动锥齿轮支撑形式2.2.2 从动锥齿轮的支承从动锥齿轮采用圆锥滚子轴承支承（如图 2-3 示） 。为了增加支承刚度，两轴承的圆锥滚子大端应向内，以减小尺寸 c+d。为了使从动锥齿轮背面的差速器壳体处有足够的位置设置加强肋以增强支承稳定性，c+d 应不小于从动锥齿轮大端分度圆直径的 70%。为了使载荷能均匀分配在两轴承上，应是 c 等于或大于 d。2.3 主减速器锥齿轮设计 主减速比 i 、驱动桥的离地间隙和计算载荷，是主减速器设计的原始数据，应在0汽车总体设计时就确定。2.3.1 主减速比 i 的确定09 主减速比对主减速器的结构型式、轮廓尺寸、质量大小以及当变速器处于最高档位时汽车的动力性和燃料经济性都有直接影响。i 的选择应在汽车总体设计时和传动0系的总传动比 i 一起由整车动力计算来确定。可利用在不同 i 下的功率平衡田来研究 i0对汽车动力性的影响。通过优化设计，对发动机与传动系参数作最佳匹配的方法来选择0i 值，可使汽车获得最佳的动力性和燃料经济性。0本设计给出了 i =3.910从动锥齿轮计算转矩 TcsTcs= （2-3）22rmmG mrin式中：Tce计算转矩，Nm；n计算驱动桥数，1；im主减速器从动齿轮到车轮间的传动比，if=1；满载状态下一个驱动桥上的静载荷（N） ，=11858N；2G2Gm主减速器主动齿轮到车轮间的传动效率，=1；汽车最大加速的时的后轴负荷转移系数，=1.3；2m2m轮胎与路面间的附着系数，=0.85；车轮滚动半径，=0.312m；rrrr代入式（3-3） ，有： Tcs=4088 NmTce=2941.7Nm主动斜齿圆柱齿轮的计算转矩为 （2-5）GoziTceT式中：为主动斜齿圆柱齿轮的计算转矩，Nm；zT10为主传动比，取 3.91；oi为主、从动斜齿圆柱齿轮间的传动效率。 （计算时，对于弧齿斜齿圆柱齿轮副，G取 95%；对于双曲面齿轮副，当6 时，取 85%，当=e，由此得 X=0.4,Y=1.7。arFF19另外查得载荷系数 fp=1.2。P=fp（XFr+YFa） （2-21）将各参数代入式（3-21）中，有： P=78990N轴承应有的基本额定动负荷 CrCr= （2-22）10h36t60nLPf10式中：ft温度系数，查文献4，得 ft=1；滚子轴承的寿命系数，查文献4，得 =10/3；n轴承转速，426.3r/min；Lh轴承的预期寿命，5000h；将各参数代入式（2-22）中，有；Cr=59558N初选轴承型号查文献3，初步选择 Cr =61500N Cr的圆锥滚子轴承 32304。验算 32304 圆锥滚子轴承的寿命Lh = （2-23）trrf C16667nP将各参数代入式（2-21）中，有： Lh =4879h5000h所选择 32304 圆锥滚子轴承的寿命低于预期寿命，故选 32304 轴承,经检验能满足。轴承 B、轴承 C、轴承 D、轴承 E 强度都可按此方法得出，其强度均能够满足要求。第三章 差速器设计20汽车在行使过程中，左右车轮在同一时间内所滚过的路程往往是不相等的，左右两轮胎内的气压不等、胎面磨损不均匀、两车轮上的负荷不均匀而引起车轮滚动半径不相等；左右两轮接触的路面条件不同，行使阻力不等等。这样，如果驱动桥的左、右车轮刚性连接，则不论转弯行使或直线行使，均会引起车轮在路面上的滑移或滑转，一方面会加剧轮胎磨损、功率和燃料消耗，另一方面会使转向沉重，通过性和操纵稳定性变坏。为此，在驱动桥的左右车轮间都装有轮间差速器。差速器是个差速传动机构，用来在两输出轴间分配转矩，并保证两输出轴有可能以不同的角速度转动，用来保证各驱动轮在各种运动条件下的动力传递，避免轮胎与地面间打滑。差速器按其结构特征可分为齿轮式、凸轮式、蜗轮式和牙嵌自由轮式等多种形式。3.1 差速器结构形式选择 汽车上广泛采用的差速器为对称锥齿轮式差速器，具有结构简单、质量较小等优点，应用广泛。它可分为普通锥齿轮式差速器、摩擦片式差速器和强制锁止式差速器。普通齿轮式差速器的传动机构为齿轮式。齿轮差速器要圆锥齿轮式和圆柱齿轮式两种。强制锁止式差速器就是在对称式锥齿轮差速器上设置差速锁。当一侧驱动轮滑转时，可利用差速锁使差速器不起差速作用。差速锁在军用汽车上应用较广。查阅文献5经方案论证，差速器结构形式选择对称式圆锥行星齿轮差速器。普通的对称式圆锥行星齿轮差速器由差速器左、右壳，2 个半轴齿轮，4 个行星齿轮(少数汽车采用 3 个行星齿轮，小型、微型汽车多采用 2 个行星齿轮)，行星齿轮轴(不少装 4 个行星齿轮的差逮器采用十字轴结构)，半轴齿轮及行星齿轮垫片等组成。由于其结构简单、工作平稳、制造方便、用在公路汽车上也很可靠等优点，最广泛地用在轿车、客车和各种公路用载货汽车上有些越野汽车也采用了这种结构，但用到越野汽车上需要采取防滑措施。例如加进摩擦元件以增大其内摩擦，提高其锁紧系数；或加装可操纵的、能强制锁住差速器的装置差速锁等。3.2 普通锥齿轮式差速器齿轮设计21a) 行星齿轮数 n通常情况下，轿车的行星齿轮数 n=2。b) 行星齿轮球面半径 Rb行星齿轮球面半径 Rb反映了差速器锥齿轮节锥矩的大小和承载能力。Rb=Kb （3-1）3dT式中：Kb行星齿轮球面半径系数，Kb=2.53.0，对于有两个行星齿轮的轿车取最大值；取 3.0Td差速器计算转矩，2941.7Nm；将各参数代入式（3-1） ，有：Rb=44 mm行星齿轮节锥距 A0=43.5mmc）行星齿轮和半轴齿轮齿数 z1和 z2为了使轮齿有较高的强度，z1一般不少于 10。半轴齿轮齿数 z2在 1425 选用。大多数汽车的半轴齿轮与行星齿轮的齿数比在 1.52.0 的范围内，且半轴齿轮齿数和必21zz须能被行星齿轮齿数整除。查阅资料，经方案论证，初定半轴齿轮与行星齿轮的齿数比=2，半轴齿轮齿数21zzz2=24，行星齿轮的齿数 z1=12。d） 行星齿轮和半轴齿轮节锥角 1、2及模数 m行星齿轮和半轴齿轮节锥角 1、2分别为 1= （3-2）12zarctanz2= （3-3）21zarctanz将各参数分别代入式（32）与式（33） ，有：1=27，2=6322锥齿轮大端模数 m 为 m= （3-4）0112A sinz将各参数代入式（3-4） ，有：m=3.29mm查阅文献3，取模数 m=3.3e）半轴齿轮与行星齿轮齿形参数按照文献3中的设计计算方法进行设计和计算，结果见表 3-1。f）压力角 汽车差速齿轮大都采用压力角 =2230，齿高系数为 0.8 的齿形。表 3-1 半轴齿轮与行星齿轮参数参 数符 号半轴齿轮行星齿轮分度圆直径d10050齿顶高ha2.73.51齿根高hf4.113.3齿顶圆直径da110.554齿根圆直径df9846齿顶角a3.145.53齿根角f5.533.14分度圆锥角6327顶锥角a66.132.5根锥角f57.524锥距R4746分度圆齿厚s6.456.67齿面宽b1212g)行星齿轮轴用直径 d行星齿轮轴用直径 d（mm）为23 d= （3-5） 30cdT101.1 nr式中：T0差速器壳传递的转矩，2941.7Nm；n行星齿轮数,2；rd行星齿轮支承面中点到锥顶的距离，mm；c支承面许用挤压应力，取 98 MPa；将各参数代入式（3-5）中，有：d=21.2mm，取 22mm。行星齿轮在轴上的支承长度 L 为 L=1.1d=24.2mm3.3 差速器齿轮的材料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。3.4 普通锥齿轮式差速器齿轮强度计算差速器齿轮的尺寸受结构限制，而且承受的载荷较大，它不像主减速器齿轮那样经常处于啮合传动状态，只有当汽车转弯或左、右轮行使不同的路程时，或一侧车轮打滑而滑转时，差速器齿轮才能有啮合传动的相对运动。因此，对于差速器齿轮主要应进行弯曲强度计算。轮齿弯曲应力 w（MPa）为w= （3-6）3smv222Tk k10k mb d Jn式中：n行星齿轮数,2；J综合系数，取 0.224；b2半轴齿轮齿宽，mm；24d2半轴齿轮大端分度圆直径，mm；T半轴齿轮计算转矩（Nm） ，T=0.6 T0 ,1765；ks、km、kv按照主减速器齿轮强度计算的有关转矩选取；将各参数代入式（4-6）中，有：w=938.5 MPa按照文献1, 差速器齿轮的 ww=980 MPa，所以齿轮弯曲强度满足要求。第四章 驱动车轮的传动装置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。4.1 半轴的型式普通非断开式驱动桥的半轴，根据其外端的支承型式或受力状况的不同而分为半浮式、3/4 浮式和全浮式三种。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。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25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 570MPa。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。4.2 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(X2Z2)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中， ，侧滑时轮胎与地面侧向1附着系数，在计算中取 1.0，没有纵向力作用；1c）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，即:22222Z= X +Y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。4.2.1 全浮式半轴的设计计算本课题采用全浮式半轴，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：26T=Temaxig1i0 （4-1）式中：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：Temax186Nm；ig14.17； i03.91 ； =0.6计算结果： T=0.61864.173.91 =1819.6N.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： （4-2）33310(2.05 2.18)0.196 TdT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 T1819.6Nm，得：32mmd32.6mm取：d=32mm给定一个安全系数 k=1.5d=kd =1.526 =48mm全浮式半轴支承转矩，其计算转矩为： （4-3）22LrRrTXrXr三种半轴的扭转应力由下式计算： （4-4）331610Td27式中半轴的扭转应力，MPa；T一半轴的计算转矩，T=1819.6Nm；d半轴杆部直径，d=32mm。 将数据带入式（4-3） 、 （4-4）得：=528MPa半轴花键的剪切应力为 （4-5）310()/4bpBATzLbjDd 半轴花键的挤压应力为 （4-6）2/ )(4/ )(103ABABpcdDdDLzT式中 T半轴承受的最大转矩，T=12215Nm；DB半轴花键(轴)外径，DB=48mm；dA相配的花键孔内径，dA=42mm；z花键齿数；Lp花键工作长度，Lp=48mm；B花键齿宽，B=6qqmm；载荷分布的不均匀系数，取 0.75。 将数据带入式（4-5） 、 （4-6）得：=68Mpab=169MPac半轴的最大扭转角为 （4-7）310180GJTl式中 T半轴承受的最大转矩，T=12215Nm；l半轴长度，l=725mm；G材料的剪切弹性模量，MPa；28J半轴横截面的极惯性矩， mm4。 将数据带入式（4-7）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 1.31.6 范围时，半轴扭转许用应力可取为490588MPa。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。 4.3 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 HB388444(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 HRC5263，硬化层深约为其半径的 13，心部硬度可定为 HRC3035；不淬火区(突缘等)的硬度可定在 HB248277 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29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。第五章 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。5.1 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