車輪傳動裝置設計.pdf

機械 CAD 收集整:機械 CAD 收集整: 汽技朮盟：johns_01 汽技朮盟：johns_01 E-mail:johns_01163.com E-mail:johns_01163.com 本資自網絡僅供考使用，有涉及版權請信告知刪除處! 本資自網絡僅供考使用，有涉及版權請信告知刪除處! 车轮传动装置设计 车轮传动装置设计 车轮传动装置位于传动系的末端，其基本功用是接受从差速器传来的转矩并将其 传给车轮。对于非断开式驱动桥，车轮传动装置的主要零件为半轴；对于断开式驱 动桥和转向驱动桥(图527)，车轮传动装置为万向传动装置。万向传动装置的设计 见第四章，以下仅讲述半轴的设计。 一、结构形式分析 半轴根据其车轮端的支承方式不同， 可分为牛浮式、 34浮式和全浮式三种形式。 半浮式半轴(图528a)的结构特点是半轴外端支承轴承位于半轴套管外端的内 孔，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，只用于轿车和轻 型货车及轻型客车上。 34浮式半轴(图528b)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，而半轴则以其端部凸缘与轮毂用螺钉联接。 该形式半轴受载情况与半浮式相似，只是载荷有所减轻，一般仅用在轿车和轻型货 车上。 全浮式半轴(图528c)的结构特点是半轴外端的凸缘用螺钉与轮毂相联，而轮毂又借 用两个圆锥滚子轴承支承在驱动桥壳的半轴套管上。理论上来说，半轴只承受转矩，作用 于驱动轮上的其它反力和弯矩全由桥壳来承受。但由于桥壳变形、轮毂与差速器半轴齿轮 不同女、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 曲应力一般为570MPa。全浮式半轴主要用于中、重型货车上。 二、半轴计算 1全浮式半轴 全浮式半轴的计算载荷可按车轮附着力矩 M，计算 r rGm 22 2 1 M= (5 - 43) 式中，为驱动桥的最大静载荷；为车轮滚动半径；为负荷转移系数； 2 G r r 2 m 为附着系数，计算时取 0.8。 半轴的扭转切应力为 式中，为半轴扭转切应力；d 为半轴直径。 半轴的扭转角为 p GI lM180 = (5 - 45) 式中，为扭转角；l为半轴长度；G为材料剪切弹性模量；为半轴断面极惯性矩， 。 p I 32/ 4 dIp= 半轴的扭转切应力宜为500700MPa，转角宜为每米长度。 615 2半浮式半轴 半浮式半轴设计应考虑如下三种载荷工况： (1)纵向力最大，侧向力为 0：此时垂向力，纵向力最大值 ，计算时可取 12， 2x F 2y F2/ 2 22 GmFz= 2/ 2 222 GmFF xx = 2 m取 08。 半轴弯曲应力，和扭转切应力为 = + = 3 2 3 2 2 2 2 16 32 d rF d FFa rx zx (5 - 46) 式中，d 为轮毂支承轴承到车轮中心平面之间的距离，如图 528 所示。 合成应力 (2)侧向力最大，纵向力=0，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 2y F 2x F oz F 2iz F 2 )(0.5GF F-GF 1 2 2z20 z2o2z2i B hg += = (5 - 48) 式中，为汽车质心高度；为轮距； g h 2 B 1 为侧滑附着系数， 计算时叭可取 1 0。 外轮上侧向力和内轮上侧向力分别为 oy F 2iy F 2 12z20 12z2i F F oz iz F F = = (5 - 49) 内、外车轮上的总侧向力为 2y F 12 G。 这样，外轮半轴的弯曲应力 0 和内轮半轴的弯曲应力 i 分别为 + = = 3 22 3 22 0 )(32 )(32 d aFrF d aFrF izriy i ozroy (5 - 50) (3)汽车通过不平路面，垂向力最大，纵向力 2z F0 2 = x F，侧向力： 此时垂直力最大值为： 02=y F 2z F 式中，是为动载系数，轿车：75. 1=k，货车：0 . 2=k，越野车：。 5 . 2=k 半轴弯曲应力，为 3 2 3 2 1632 d akG d aFz = (5 - 52) 半浮式半轴的许用合成应力为600750MPa。 334浮式半轴 34浮式半轴计算与半浮式类似，只是半轴的危险断面不同，危险断面位于半 轴与轮手相配表面的内端。 半轴和牛轴齿轮一般采用渐开线花键连接，对花键应进行挤压应力和键齿切应 力验算。挤压应力不大于200MPa，切应力不大于73MPa。 三、半轴可靠性设计 在汽车设计中，可靠性已成为比较重要的技术指标之一。对于产品设计，须考 虑各参量的统计分散性，进行随机不确定分析，真实正确地反映产品的强度与受载 等情况。 1可靠度计算 对于全浮式半轴来说，所受的扭转切应力，按下式计算 式中，丁为半轴所传递的转矩；d 为半轴的直径。 根据二阶矩技术，以应力极限状态表示的状态方程为 式中，r 为半轴材料的扭转强度；X 为基本随机变量矢量，。 T dTrX),(= 设 基 本 随 机 变 量 矢 量X的 均 值， 方 差 ，且认为这些随机变量是服从正态分布的相互独 T dTr XE),()(= T dTr XD), 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 ,()( 222 = 立的随机变量。g(X)是反映半轴状态和性能的状态函数，可表示半轴的两种状 态： 将g(X)在均值XXE=)(处展开成二阶泰勒级数，可得到g(X)的二阶近似均值 g ，和一阶近似方差 2 g 不论 g(X)服从什么分布，可靠性指标定义为 gg /= (5 - 56) 可靠度的一阶估计量为 )(=R (5 - 57) 式中，)(为标准正态分布函数。 2可靠性设计 给定半轴可靠度 R，查表得可靠性指标，由式(555)经推导整理得 02)( 2236222 =+BAA drdrr (5 - 58) + 式中， 根据加工误差和3a法则，取半轴直径标准差 d 为0005倍的半轴直径均值 d ，求解式(558)即可求得半轴的最小直径的均值 d 和标准差 d 。 四、半轴的结构设计 对半轴进行结构设计时，应注意如下几点： (1)全浮式半轴杆部直径可按下式初步选取 3 MKd = (5 - 59) 式中，d为半轴杆部直径(mm)；为半轴计算转矩(Mmm)，按式(543) 计算；K为直径系数，取02050218。 M 根据初选的d，按前面的应力公式进行强度校核。 2)半轴的杆部直径应小于或等于半轴花键的底径，以便使半轴各部分达到 基本等强度。 3)半轴的破坏形式大多是扭转疲劳损坏，在结构设计