设计规范车桥

1、设 计 规 范系统名称： 桥 车型： 表号：生效日期：编号：序号项目名称控 制 内 容计算公式和评定标准分析计算结果结论备注1驱动桥部分零件的强度计算和校核主减速器锥齿轮计算转矩的确定按发动机最大转矩和变速器最低档传动比确定从动锥齿轮的计算转矩发动机最大转矩（N.m）主减速器传动比；变速器最大传动比（一档或爬坡档）；发动机到万向传动轴之间的传动效率，通常情况下传动效率为97%99%；n驱动桥数；OK NO按驱动轮打滑转矩确定从动锥齿轮的计算转矩满载状态下一个驱动桥上的静载荷汽车最大加速度时的后轴负荷转移系数，货车=1.11.2；轮胎与路面间的附着系数，在良好的混凝土或沥青路面上，路面干燥时，值

2、为0.70.8，路面潮湿时值为0.50.6，干燥的碎石路0.60.7，干燥的土路值为0.50.6，湿土路面时值为0.20.4；车轮滚动半径（m）主减速器传动比主减速器从动齿轮到车轮之间的传动比；（双级减速的轮边减速比）主减速器从动齿轮到车轮之间的传动比；（双级减速的轮边减速比） 主减速器主动齿轮到车轮之间的传动效率，对于双曲面齿轮副单级减速器，当6时，取85%，当6时，取90%，对于双曲面齿轮副双级减速器， 取80%，OK NO按汽车日常行驶平均转矩确定从动锥齿轮的计算转矩 汽车满载总重（N）所牵引的挂车满载总重（N），但仅用于牵引车道路滚动阻力系数，计算时轿车取0.010-0.015，载货汽

3、车取0.015-0.020，越野汽车取0.020-0.035汽车正常使用式的平均爬坡能力系数，轿车取0.08，载货汽车和城市公共汽车取0.05-0.09，长途公共汽车取0.06-0.10，越野汽车取0.09-0.30。汽车或汽车列车的性能参数 当时，取当计算锥齿轮最大应力时，计算转矩取前两种的较小值，即=min；当计算锥齿轮的疲劳寿命时，取。OK NO主动锥齿轮的计算转矩为 主动锥齿轮的计算转矩（N.m）OK NO主减速器锥齿轮的强度计算单位齿长圆周力 轮齿上单位齿长圆周力（N/mm）;作用在齿轮上的圆周力(N);从动齿轮面宽（mm）OK NO按发动机最大转矩计算时从动齿轮面宽（mm）主动锥齿

4、轮中点分度圆直径（mm）OK NO按驱动轮打滑转矩计算时单位齿长圆周力许用值参数汽车类别按发动机最大转矩计算时的（N/mm）按驱动轮打滑转矩计算时的（N/mm）轮胎与地面的附着系数货车最低档直接档14290.851429250OK NO轮齿弯曲强度锥齿轮轮齿的齿根弯曲应力为（Mpa）计算齿轮的计算转矩（N.m）,对于从动齿轮，= min和，对于主动齿轮还要按（）换算；过载系数，一般取1；尺寸系数，当1.6mm时，=（/25.4）0.25，当1.6mm时，=0.5; =（/25.4）0.25=0.82齿面载荷分配系数，跨置式结构：=1.01.1， 悬置式结构：=1.101.25；端面模数（mm）

5、质量系数，当轮齿接触良好，齿距及径向跳动精度高时，=1.0计算的齿轮齿面宽（mm）齿轮大端分度圆直径（mm）计算齿轮的轮齿弯曲应力综合系数上述按min计算的最大弯曲应力不超过700Mpa;按计算的疲劳弯曲应力不超过210.9Mpa，破坏的循环次数为6106OK NO轮齿接触强度锥齿轮轮齿的齿面接触应力为主动锥齿轮大端分度圆直径（mm）;齿轮齿面宽（mm），取和较小值尺寸系数，通常取1.0齿面品质系数，取1.0综合弹性系数，钢对钢齿轮，取232.6N1/2/mm;齿面接触强度的综合系数上述按min计算的最大接触应力不超过2800Mpa;按计算的疲劳接触应力不超过1750Mpa。OK NO2半轴计

6、算全浮式半轴计算载荷的确定全浮式半轴计算载荷可按车轮附着力矩计算OK NO半轴的扭转切应力为半轴光杆直径（mm）OK NO半轴的扭转角为半轴长度（mm）材料剪切弹性模量半轴断面极惯性矩，OK NO半轴的扭转切应力宜为500700Mpa,转角宜为每米长度6度15度 OK NO OK NO3驱动桥壳强度计算当牵引力或制动力最大时，桥壳钢板弹簧座处危险断面弯曲应力和扭转切应力分别为 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，为轮胎中心平面到板簧座之间的横向距离侧车轮上的牵引力或制动力在水平面内引起的弯矩，；牵引或制动时，上述危险断面所受转矩，；、分别为危险断面垂直平面和水平面弯曲的抗弯截面

7、系数和抗扭截面系数OK NO桥壳弹簧座附近的断面形状及、断面形状垂直及水平弯曲截面系数、扭转截面系数OK NOOK NOOK NO当侧向力最大时，桥壳内外板簧座处断面的弯曲应力、分别为、内、外侧车轮地面垂直反力；轮胎与地面的侧向附着系数；计算时=1.0汽车侧滑的临界状态条件是驱动桥所受的侧向力 OK NO当汽车通过不平路面时，动载系数为，危险断面的弯曲应力为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较大值。OK NO4车桥扭矩容量计算(1) 按发动机最大扭矩计算后桥输入扭矩理论计算后桥输出扭矩 (N.m) Tmax= T

8、maxi1ii传动效率,机械传动通常取为0.92X0.98X0.96Tmax（1+0.08）TOK NO(2）按日常行驶情况计算：（主要用于评价后桥的疲劳寿命，不反应极限工况）：MG=Garr（fa+fj+f）/imd=Ga设计任务书规定使用列车总质量，trr轮胎滚动半径，mmim=1（单级减速取1）d=90%（双曲面齿轮传动效率）fa=0.09（公路坡度系数）fj=0（性能系数）f=0.01（良好路面）驱动桥储备系数= T / MG 2.0OK NO(3)按打滑扭矩计算MG=G2m2rr/0.9G2后桥标定轴荷m2=1.2（加速时后桥质量转移系数）=0.85（车轮到从动锥齿轮的传动效率）rr

9、轮胎滚动半径OK NO5前轴设计计算（1）前轴轴荷分配 载荷车型满载空载前轴后桥前轴后桥42后桥单胎32%40%60%68%50%59%41%50%42后桥双胎，长短头式25%27%73%75%44%49%51%56%42后桥双胎，平头式30%35%65%70%48%54%46%52%64后桥双胎19%25%75%81%31%37%63%69%OK NO（2）前轴体的强度计算(1) 垂直载荷作用下的应力前轴承受垂直载荷时受力如图1-1所示，当不考虑调整问题，并认为前轴完全平衡，此时作用在前轴的弯矩为： （1-1）式中 静载荷下的弯矩(N.m)； 前轴上的静载荷（N）； 前轮轮距（m）；两钢板弹

10、簧之间的距离（m）。 图1-1 前轴的垂直载荷在静载荷的作用下，前轴的弯曲应力在两钢板弹簧座之间为最大，其值为： （1-2）式中 前轴的断面系数（m3）。其中，式中参数见图1-2。图1-2 前轴体的截面简图汽车运行时，前轴还受到来自地面的冲击力，因此在进行前轴的强度计算时还要考虑一个动载荷系数。对于货车来说一般在2.55.5之间选取，对于使用工况较好的车型可以选取较小值，对于使用工况较差的车型（工程车辆和越野车辆）可以选取较大值。这样在考虑了前轴动载荷后的应力为： （1-3）式中 动载荷系数。OK NO（2）制动时前轴的应力汽车制动时，在负加速度的作用下，前轴所受的垂直载荷会增加，另外在制动时

11、，前轴还要承受扭矩和水平弯矩的作用。 制动时，车轮在路面滑行时汽车受力情况如图1-3所示，此时前轴所受的载荷为： （1-4）式中 轴距（m）； 汽车重心至前轴的距离（m）； 汽车重心至后轴的距离（m）； 汽车重心距地面的高度（m）； 制动时路面的附着系数，为0.60.8； 汽车总重力（N）。 图1-3 制动时汽车受力简图作用在一个前轮上的制动力为： （1-5）在制动力的作用下，前轴会产生一个如图1-3所示的水平弯矩： （1-6）水平弯曲应力为： （1-7）OK NO式中 前轴水平弯矩的断面系数（m3）。式中参数见图1-4。图1-4 前轴体的截面简图图1-3 制动时作用在前轴上的力（水平面内）汽

12、车制动时前轴还要承受一个扭矩，这个扭矩作用在两钢板弹簧之间， 图1-5 与前轴有关的尺寸从图1-4可知,其大小为： （1-8）式中 轮胎滚动半径（m）；车轮轴心线到前轴中心线距离（m）。前轴上所受的扭转应力为： （1-9）式中 断面系数（m3）。式中参数见图1-6。图1-5 前轴体的截面简图在水平弯曲应力和扭转应力同时作用下，前轴的合应力应为： （1-10）设计时这个合应力应尽量控制在制造前轴的材料的弹性极限的80%一下。（3）侧滑时前轴的应力汽车转弯行驶时，车轮要承受由汽车产生的侧向力，当发生侧滑时，侧向力达到最大值，如图1-5所示，侧向力按下式计算：图1-7 侧滑时作用在前轴上的力 （1-

13、11）式中： 式中 前轴静载荷（N）；由离心力产生的附加载荷（N）； 前内轮上的载荷（N）； 前外轮上的载荷（N）； 轮胎与路面之间的滑动附着系数，一般取1；整理后得： （1-12）由于附加载荷是施加在前外轮上的，这时前外轮上的载荷为： （1-13）此时作用在前轴的最大弯矩为： （1-14）式中各符号同公式（1-1）在侧滑力的作用下，前轴的弯曲应力为： （1-15）式中各符号同公式（1-2）OK NO（3）转向主销的强度计算转向主销的强度计算，主要是计算汽车转向发生侧滑时，前外轮主销所承受的载荷及主销轴承的压力。 汽车转向行驶时，前外轮主销受力最大，如图1-6所示，侧滑时车轮要承受垂直载荷和由

14、路面产生的水平载荷的共同作用。图1-8 转向侧滑时主销的受力及有关尺寸载荷对转向主销上、下轴承所产生的力分别为和，这两个力分别作用在轴承的中点处，那么 （1-16） （1-17）整理后得： （1-18） （1-19）主销表面轴承所受到的挤压应力为： （1-20） （1-21）式中 主销上轴承挤压应力（N/mm2）； 下轴承挤压应力（N/mm2）； 主销上轴承长度（mm）； 主销下轴承长度（mm）；主销直径（mm）。主销下端所受的弯曲应力为： （1-22）主销下端所受的剪切应力为： （1-23）设计主销时，挤压应力不超过50N/mm2,弯曲应力不超过850N/mm2, 剪切应力不超过85N/mm

15、2。OK NO（4）转向节的强度计算（1）转向节的受力分析转向节的受力及有关尺寸见图1-6。图1-9 转向节轴颈受力及有关尺寸 a.紧急制动时此时作用在转向节轴颈上的弯矩为： （1-24）其中：式中 、前左、右车轮上的载荷（N）； 、前左、右车轮上的制动力（N）； 制动时前轴质量重新分配系数，一般取2.5； 附着系数，一般取0.8。b.侧滑时侧滑时作用在左右车轮上的侧向力、不等，侧向力和垂直反作用力所产生的力矩方向不同，致使作用在左、右转向节轴颈上的弯矩也不相同。当汽车向右侧滑时： （1-25） （1-26）其中： （1-27） （1-28）式中 、前左、右车轮的侧向力（N）。把（1-25）和

16、（1-26）公式带入（1-23）、（1-24）得： （1-29） （1-30）一般汽车，同时由于，因此从两式可知，当汽车向右侧滑时，右侧转向节轴颈所承受的弯矩远远大于左侧所承受的弯矩。当汽车向左侧滑时，则相反。c. 越过不平路面时越过不平路面时，相当于汽车受到冲击载荷，转向节受力严重，作用在转向节轴颈上的弯矩为： （1-31）式中 动载荷系数，一般货车取2.5。（2）应力分析转向节轴颈的弯曲应力为： （1-32）式中 转向节轴颈的直径（mm）； 轴颈断面系数（mm3）。弯曲应力不得超过550N/mm2。汽车沿不平路面行驶时，转向节轴颈是在变载荷情况下工作，由于金属的疲劳也会导致其损坏，因此，在

17、设计时还应尽量避免应力集中。因此，在结构允许的情况下轴颈与转向节体过渡处圆角半径要做的足够大。OK NO6浮动桥的设计（1）随动转向前桥的选用原则（1）轴荷选用前轴的轴荷要满足整车的承载要求。（2）空气弹簧中心距空气弹簧中心距要满足整车的布置要求，同时在整车宽度方面要满足国家法规要求。（3）轮距前轴的轮距要满足整车要求，同时在整车宽度方面要满足国家法规要求。（4） 转向角前轴车轮的转向角要满足随动转弯直径的要求。（5） 制动力矩前轴的制动力矩要满足整车的制动力分配要求。（6） 前桥体的落差为避免与传动轴产生干扰，前轴中部对着传动轴的部位要向下弯曲，但要注意前轴中部最低处距地面的高度不可太小，一般小型车不小于160mm，大型车不小于240mm。（7）钢板弹簧座处的截面尺寸和相关孔距选用前轴时要注意钢板弹簧座处的截面尺寸和相关孔距，因为影响到和空气悬架的连接安装。（8）前轮定位a、主销内倾主销内倾多取68，与下述的主销后倾角有关。主销轴延长线与地面的交点指轮胎接地中心线的距离称为主销偏置，偏置值通常取为30mm40mm。b