【《某越野车后驱动桥的半轴和桥壳设计计算案例》2000字】

某越野车后驱动桥的半轴和桥壳设计计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u287101.1半轴的设计 1292791.1.1概述 1148381.1.2全浮式半轴的计算载荷的确定 130875一般来说全浮式半轴的计算载荷要考虑以下工况： 1153281.1.3全浮半轴杆部直径的选择 2302421.1.4全浮半轴强度计算 3302321.1.5半轴内端花键强度的计算 3310321.2桥壳的设计 4310411.2.1概述 5260081.2.2静弯曲应力计算 53041.2.3受冲击载荷时桥壳的强度计算 6232291.2.4最大牵引力时桥壳的强度计算 678111.2.5紧急制动时的桥壳强度计算 81.1半轴的设计1.1.1概述半轴是一根实心轴，主要是将差速器的转矩传给车轮，其内端一般通过花键与半轴齿轮连接，外端以凸缘与轮毂连接。根据车型的特点，所以采用全浮式结构。1.1.2全浮式半轴的计算载荷的确定一般来说全浮式半轴的计算载荷要考虑以下工况：如图1.16所示为全浮半轴支撑示意图；图1.16全浮式半轴支承示意图按最大附着力计算，即（1.40）式中：——驱动力（地面切向反作用力）——附着系数取0.8；——质量转移系数，可取1.2～1.4，后驱动桥在此取1.3。——同（式1.2）说明根据上式=8926.91N按最大转矩计算，即（1.41）式中：——差速器的转矩分配系数，对于摩擦片式自锁差速器取0.6；——发动机最大转矩，365N·m；——传动系统最低档传动比，21.247；——传动效率，取0.9；——滚动半径，0.388m；根据上式=11809.23N所以取两种工况中最小的值，取8926.91N所以，（1.42）1.1.3全浮半轴杆部直径的选择设计时，按照设计经验可按照下式进行：（1.43）式中：d——半轴杆部直径mm；T——半轴的计算转矩，3461.64代入数据计算得：=(31.01~32.98)mm，取32mm。1.1.4全浮半轴强度计算半轴的扭转应力可由下面公式计算：=（1.44）式中：——扭转应力，MPa；T——半轴的计算转矩3461.64；d——杆部直径32mm；——半轴的扭转许用应力，查《机械设计手册》取=490~588MPa。代入数据计算得：==358.89MPa<，强度满足要求。半轴的最大扭转角为：（1.45）式中：T——半承受的最大转矩，3461.64；——半轴长度按照设计经验越野车型取750mm；G——剪切弹性模量8.4×10N/mm；J——横截面的极惯性矩，=102941.708mm。代入相应的数据，经计算最大扭转角==11.47°，而一般来说扭转角宜选为6°~15°，即满足条件。1.1.5半轴内端花键强度的计算花键所受的剪切应力为：（1.46）花键所受的挤压应力为：（1.47）式中：——承受的最大转矩3461.64；——半轴花键外径查《机械设计手册》，取54mm；——花键孔内径，50mm；z——花键齿数越野车型一般取15；——花键的工作长度一般为55mm；——花键齿宽，mm，=7.06mm；——载荷分布的不均匀系数，越野车型计算时取为0.75。根据据上式计算：==38.12MPa==132.56MPa根据查找资料，当转矩最大时，花键的剪切应力要低于71.05Mpa，挤压应力要低于196Mpa，根据计算数据可知，剪切应力和挤压应力都在许可范围内，所以校核成功。1.1.6半轴材料与热处理本次设计半轴采用40CrMnTi，这种材料有较高的疲劳强度和良好的韧性，作为半轴材料效果很好。半轴的热处理采用频感应淬火，然后对表面进行喷丸处理，可提高静强度和疲劳强度。1.2桥壳的设计1.2.1概述后驱动桥壳主要是将主减速器总成、差速器总成和半轴包裹住，起到支承保护作用，本次设计选用整体式桥壳。1.2.2静弯曲应力计算计算简图如1.17所示。图1.17桥壳静弯曲应力计算简图静载荷时，在弹簧座之间的弯矩为（1.48）式中：——同（式1.2）说明，取17167.15N；——车轮重力，N；——后轮距，为1.585m；——钢板弹簧座中心间的距离，取0.865m。一般来说由于远小于，计算可以忽略不计所以：=3090.08N·m所以静弯曲应力：MPa（1.49）式中：——抗弯弯曲截面系数，查找《机械设计手册》，根据车型大小钢板弹簧座附近桥壳的截面初取D=93mm，d=65mm。=39279.9mm（1.50）扭转截面系数:=78559.8mm（1.51）代入数据计算得：=78.67MPa。1.2.3受冲击载荷时桥壳的强度计算按照公式：（1.52）式中：——动载荷系数，取1.0；——桥壳载静载荷下的弯曲应力，78.67MPa。所以，代入数据计算得=236.01MPa。1.2.4最大牵引力时桥壳的强度计算当汽车以最大牵引力行驶时，桥壳的受力简图如图1.18所示最大切向反力共为（1.53）式中：——发动机的最大转矩，取365；——传动系最低档传动比，取1.967；——主减速比5.86；——传动效率0.9；——轮胎的滚动半径0.388m。经计算，=19681.73N。图1.18桥壳的受力简图如图1.19所示，垂直方向弯矩为：=3708.10（1.54）式中：——汽车加速行驶时的质量转移系数对于越野车取1.2；，，，同1.48式。图1.19桥壳的受力分析图水平方向的弯矩为：=3542.71（1.55）桥壳还会承受反作用力矩，桥壳承受的转矩为：（1.56）式中：——同式（1.53）下的说明；由于桥壳在板簧固定座附近容易发生断裂，发生断裂的截面称为危险截面，所以还需要计算在该截面处的合成弯矩为：=6391.73（1.57）合成应力为：==162.77＜（1.58）式中：——弯曲截面系数39279.9。1.2.5紧急制动时的桥壳强度计算汽车在紧急制动时的受力简图如图1.20所示。图1.20桥壳的受力简图如图1.21所示，该工况下垂向弯矩及水平方向弯矩分别为（1.59）=（1.60）式中：——同式（1.48）说明；——汽车制动时的质量转移系数，对于越野汽车的后桥，取0.85；——附着系数，取0.8。图1.21桥壳的受力分析图代入数据经计算，=2625.57=2101.25。桥壳承受制动力所引起的转