驱动桥设计毕业设计

1、 毕 业 设 计 任 务 书设计题目：比亚迪速锐驱动桥设计 专 业： 交通10-1 学 号： 100503113 姓 名： 张鑫博 指导教师： 宋晓燕 毕业设计开题报告 学生姓名张鑫博学号13专业交通10-1题目名称比亚迪速锐驱动桥设计课题来源主要内容1驱动车桥的发展趋势随着我国公路条件的改善和物流业对车辆性能要求的变化汽车驱动桥技术已呈现出向单级化发展的趋势。单级桥有主减速器，一级减速。桥包尺寸大，离地间隙小，相对双级桥而言，其通过性较差，主要用于公路运输车辆。双级桥有主减速器减速、轮边减速器减速，形成二级减速。由于是二级减速，主减速器减速速比小，主减速器总成相对较小，桥包相对减小，因此离地

2、间隙加大，通过性好。该系列桥总成主要用于公路运输，以及石油、工矿、林业、野外作业和部队等领域。单级减速驱动桥产品的优势在于单级减速驱动桥是驱动桥中结构最简单的一种制造工艺简单，成本较低，是驱动桥的基本类型，在重型汽车上占有重要地位。汽车发动机向低速大转矩发展的趋势，使得驱动桥的传动比同小速比发展。随着公路状况的改善，特别是高速公路的迅猛发展汽车使用条件对汽车通过性的要求降低，因此，汽车不必像过去一样采用复杂的结构提高通过性。与带轮边减速器的驱动桥相比，由于产品结构简化，单级减速驱动桥机械传动效率提高，易损件减少，可靠性提高。单级桥产品的优势为单级桥的发展拓展了广阔的前景。从产品设计的角度看。重

3、型车产品在主减速比小于6的情况下，应尽量选用单级减速驱动桥。2本课题设计的目的本次课程设计以比亚迪速锐为原型机，通过给定功率、扭矩参数、最高车速、制动条件、行驶条件、以及有关国家法规为设计约束条件，按照设计理论进行基本参数设计，以汽车构造，汽车理论和汽车设计为基础，完成底盘各部分的的结构设计，并通过对原型机的测绘结合计算参数确定试题结构，运用三维造型软件进行三维实体造型，完成底盘各重要部分的实体设计和装配。3本课题相关软件的介绍 现在人民生活水平有了很大的提高，汽车进去了越来越多的家庭里，同时人们对汽车性能的要求也在不断提高，转向驱动桥对汽车行驶中的行驶和转向的安全有很大的作用。本课题通过对汽

4、车底盘（前桥）装配过程的虚拟设计，一方面可演示模拟装配过程，另一方面可以进行动态分析。这样就大大缩短了产品设计周期，降低了生产成本，从而提高了企业经济效益。 通过进行乘用车设计和研究，可以加深我们对汽车设计理论，汽车技术发展方向和汽车构造的理解；为今后进入社会从事汽车技术工作奠定了坚实的基础。 在进行产品设计，通过参考源性车辆完成测绘/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。 本次设计运用CAD软件作为成形和装配工具，通过三维虚拟设计，可以缩短设计周期，提高设计质量。提高运用三维设计软件工作的能力。4.后驱动桥的基本构成及工作原理驱动桥主要是由主减速

5、器、差速器、半轴、驱动车轮、桥壳等组成。 一.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度。主减速器类型较多，有单级、双级、双速、轮边减速器等。 1）单级主减速器 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。 2）双级主减速器 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。 为提高锥形齿轮副的啮合平稳性和强度，第一级减速齿轮副是

6、螺旋锥齿轮。二级齿轮副是斜齿圆柱齿轮。 主动圆锥齿轮旋转，带动从动圆锥齿轮旋转，从而完成一级减速。第二级减速的主动圆柱齿轮与从动圆锥齿轮同轴而一起旋转，并带动从动圆柱齿轮旋转，进行第二级减速。因从动圆柱齿轮安装于差速器外壳上，所以，当从动圆柱齿轮转动时，通过差速器和半轴即驱动车轮转动。 二.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

7、。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。 目前大多数汽车采用行星齿轮式差速器，普通锥齿轮差速器由两个或四个圆锥行星齿轮、行星齿轮轴、两个圆锥半轴齿轮和左右差速器壳等组成。三.半轴半轴也叫驱动轴。半轴是行星齿轮与驱动轮之间传递扭矩的实心轴，其内端一般通过花键与半轴齿轮连接，外端与轮毂连接。现代汽车常用的半轴，根据其支承型式不同，有全浮式和半浮式两种。 全浮式半轴只传递转矩，不承受任何反力和弯矩，因而广泛应用于各类汽车上。全浮式半轴易于拆装，只需拧下半轴突缘上的螺栓即可抽出半轴，而车轮与桥壳照样能支持汽车，从而给汽车维护带来方便。 半浮式半轴既传

8、递扭矩又承受全部反力和弯矩。它的支承结构简单、成本低，因而被广泛用于反力弯矩较小的各类轿车上。但这种半轴支承拆取麻烦，且汽车行驶中若半轴折断则易造成车轮飞脱的危险。四.桥壳桥壳，是安装主减速器、差速器、半轴、轮毂和悬架的基础件，主要作用是支承并保护主减速器、差速器和半轴等。同时，桥壳又是行驶系的主要组成件之一。桥壳具体有如下功用：1、和从动桥一起承受汽车质量2、使左、右驱动车轮的轴向相对位置固定3、汽车行驶时，承受驱动轮传来的各种反力、作用力和力矩，并通过悬架传给车架。桥壳可分为整体式和分段式两类。整体式桥壳是桥壳与主减速器壳分开制造，二者用螺栓连接在一起。它的结构优点是在检查主减速器和差速器

9、的技术状况或拆装时，不用把整个驱动桥从车上拆下来，因而维修比较方便，普遍用于各类汽车。分段式桥壳是桥壳与主减速器壳铸成一体，且一般分为两段由螺栓连成一体。这种桥壳易于铸造，但维护主减速器和差速器时必须把整个桥拆下来，否则无法拆检主减速器和差速器，现已很少使用。采取的主要技术路线或方法1.选型设计：根据汽车行驶的路况条件和设计参数要求进行转向驱动桥的选型2.参数化设计：根据整体设计要求，质量、轴荷、载员数、动力性、制动性、平顺性要求，确定发动机动力参数，确定变速器、主减速器等传递参数，制动和转向要求。确定各部件结构形式和基本参数。3.计算机三维造型：根据理论计算的主要参数，对各零件和总成进行三维

10、造型和装配，要遵循三维造型的原则。预期的成果及形式实习报告一份。开题报告一份。外文专业资料翻译2000字以上。毕业论文一本，含目录，中英文摘要（400字左右）、正文、附录等。论文主要内容为：国内外研究进展、存在的问题、本文研究的目的与内容、研究方法原理与过程、结论，总字数在1万字以上。电子文档一套：含毕业论文、相应的图纸与其他文件、开题报告、实习报告、外文专业资料翻译原稿、翻译稿。时间安排第12周 1.根据课题内容进行调研，收集与课题参考文献和相关资料，熟悉汽车整体结构构造，熟悉CAD软件。 2.查阅相关中英文文献资料，对研究内容有一个初步了解。 3.完成外文翻译。第34周 实习、了解汽车整体

11、结构构造，制造工艺及拆装情况，进一步查阅资料并写出实习报告。第56周 确定设计思路并写出开题报告。第710周 完成设计算，并初步完成实体设计。第11周 根据总体情况进行设计修改，完成设计。第1213周 1.撰写、装订毕业论文。 2.准备答辩。第14周 毕业答辩。指导教师意见签 名：年 月 日备注参考文献1 吉林大学 陈家瑞主编 汽车构造（上/下） 人民交通出版社2 清华大学 余志生主编 汽车理论 机械工业出版社3 吉林大学 王望予主编 汽车设计 机械工业出版社4 西北工业大学机械原理及机械零件教研室主编，濮良贵，纪名刚主编 机械设计 高等教育出版社 5 刘惟信主编 汽车车桥设计 清华大学出版社

12、目录摘要1Abstract2第一章 绪论31.1 本设计的目的与意义31.2 驱动桥国内外发展现状31.3 本设计的主要内容31.4 本次设计的其他数据4第二章 驱动桥的选型52.1 驱动桥的选型52.1.1 方案（一）：非断开式驱动桥52.1.2 方案（二）：断开式驱动桥62.1.3 方案（三）：多桥驱动的布置7第三章 驱动半轴的设计93.1 半轴的结构形式分析93.2 半轴的强度计算10半浮式半轴计算载荷的确定11a 半轴在纵向力最大时11b 半轴在侧向力最大时11c 半轴在垂向力最大时133.3 半轴的强度计算13a 纵向力最大时，13b 侧向力最大时14c 垂向力最大时143.4 半轴

13、花键的设计143.5 半轴的材料及热处理半轴的材料及热处理163.5.1 半轴的工作条件和性能要求163.5.2 处理技术要求163.5.3 选择用钢163.5.4 半轴的工艺路线173.5.5 热处理工艺分析17第四章 驱动桥壳的设计184.1 驱动桥壳结构方案选择18a 可分式桥壳18b 整体式桥壳18c 组合式桥壳194.2 驱动桥壳强度计算204.2.1 桥壳的静弯曲应力计算204.2.2 在不平路面冲击载荷作用下的桥壳强度计算214.2.3 汽车以最大牵引力行驶时的桥壳强度计算224.2.4 紧急制动时的桥壳强度计算234.2.5 汽车受最大侧向力时的桥壳强度计算24第五章 轮胎的选

14、取265.1 轮胎与车轮应满足的基本要求265.2 轮胎的特点与选用265.3 轮胎的选型及尺寸参数26第六章 CAD进行建模装配286.1 CAD的介绍286.2 CAD建模过程286.2.1 车桥的建模286.2.2 半轴的建模316.2.3 轴承和螺栓的建模316.2.4 车轮的建模336.3实体装配34总结37参考文献38致谢39附录4036摘要本课题“驱动桥设计研究”在满足各项设计参数要求的前提下，依据相关标准，在零部件、材料、结构工艺形式等方面，突出合理的结构设计创新问题，采用三维建模软件CAD辅助设计。其设计部分包括：半轴结构型式设计，桥壳设计，车轮设计以及零部件参数设计和汽车设

15、计概述及相关的软件介绍等内容，设计到机械课程的多个方面。本文对驱动桥的设计过程进行了论述，半轴采用半浮式半轴，主要介绍半轴杆径、长度的确定及其强度校核，花键联接的各主要参数的确定及其强度校核等内容；桥壳采用钢板冲压焊接整体式桥壳，主要介绍在满足主减速器，差速器和半轴的安装之后的强度校核；车轮采用P215/80R16型，并采用越野花纹。CAD作为计算机三维辅助设计的高端软件，引起强大的装配管理、功能仿真、制造、数据管理等功能而得到广泛的应用，使得零部件的装配满足要求。AbstractThe subject of "drive axle design of" meeting t

16、he requirements of the design parameters of the premise, according to the relevant standards, in parts, materials, structural forms of technology, the outstanding issue of reasonable structure design innovation, using three-dimensional modeling software CATIA auxiliary design. The design part includ

17、es: the structure design of axle, axle design, wheel design and component parameters outlined in the design and automotive design and related software such as content description, design and various aspects of mechanical courses. This article on the drive axle of the design process were discussed, a

18、xle semi-floating axle, axle bar diameter are introduced, to determine the length and strength check of splines connected to determine the main parameters and strength check etc; axle housing with integral steel stamping, welding axle housing, mainly introduced to meet the final drive, differential

19、and axle strength checking after installation; wheels with P215/80R16 type, and using cross-country patterns. CATIA as a three-dimensional computer-aided design of high-end software, causing a powerful assembly management, functional simulation, manufacturing, data management, and is widely used to

20、make parts of the assembly to meet the requirements. Keywords：axle bridge housing wheel CATIA 第一章 绪论1.1 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CAD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

21、三维设计软件工作的能力。1.2 驱动桥国内外发展现状 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，归根结底后桥的功用是承载和驱动。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

22、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。1.3 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.传动半轴，桥壳，车轮的部分的设计和选型 2.参数设计和理论研究 3.各组成部分的结构设计4.利用CAD进行三维实体的建立和装配和分析1.4 本次设计的其他数据汽车的质量参数包括整车整备质量，汽车总质量，载客量，载荷分配等。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。一下是本设计有关

23、的参数，如表1-1 表1-1参数名称数值单位汽车布置方式前置前驱轴距2660mm轮距1525mm全部质量1500Kg整备质量13300Kg发动机的最大功率80/5800Kw发动机的最大转矩145/4800N.m变速器挡数5档 手动第二章 驱动桥的选型2.1 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2-1），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2-1 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2.1.1 方案（一）：非断开式驱动桥图2-2 非断开式驱动桥普通非断开式驱动桥，如图2-2

24、，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

25、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7.6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。2.1.2 方案（二）：断开式驱动桥图2-3 断开式驱动桥断开式驱动桥区（如图2-3）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

26、。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。断开式驱动桥的簧下质量较小，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

27、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。2.1.3 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4×4、6×6、8×8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

28、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8×8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

29、。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，车轮传动装置为万向

30、传动装置。以下仅讲述半轴的设计。3.1 半轴的结构形式分析 半轴根据其车轮端的支承方式不同，可分为半浮式、34浮式和全浮式三种形式。 半浮式半轴(图a)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。全浮式半轴的结构特点是半轴

31、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步、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。在这里我们选择半浮式半轴。3.2 半轴的强度计算设计半轴的主要尺寸是其直径，在设计时首先可根据对使用条件和载荷工况相同或相近的同类汽车同形式半轴的分析比较，大致选定从整个驱动桥的布局来看比较合适的半轴半径，然后对它进行强度校核。 计算时首先应合理地确定作用在半轴上的载

32、荷，应考虑到以下三种可能的载荷工况： 纵向力X2（驱动力或制动力）最大时，其最大值为Z2，附着系数取0.8，没有侧向力作用； 侧向力Y2最大时，其最大值为Z21（发生于汽车侧滑时），侧滑时轮胎与地面的侧向附着系数1在计算时取1.0，没有纵向力作用； 垂向力最大时（发生在汽车以可能的高速通过不平路面时），其值为(Z2-gw)kd，其中gw为车轮对地面的垂直载荷，kd为动载荷系数，这时不考虑纵向力和侧向力的作用。 由于车轮承受的纵向力X2，侧向力Y2值的大小受车轮与地面最大附着力的限制，即有 Z2 =X22+Y22 故纵向力最大时不会有侧向力作用，而侧向力最大时也不会有纵向力作用。半浮式半轴计算载

33、荷的确定半浮式半轴的设计计算，应根据上述三种载荷工况下进行。a 半浮式半轴在上述第一种工况下：纵向力最大时半轴同时承受垂向力、纵向力所引起的弯矩以及由引起的转矩。对左、右半轴来说，垂向力，为 式中：满载静止汽车的驱动桥对水平地面的载荷，N； 汽车加速和减速时的质量转移系数； 侧车轮（包括轮毂、制动器等）本身对水平地面的载荷，N。 纵向力按最大附着力计算，即 式中：轮胎与地面的附着系数。 左、右半轴所承受的合成弯矩为 转矩为 b 半轴在上述第二种载荷工况下：侧向力最大时半轴只受弯矩。在侧向力的作用下，左、右车轮承受的垂向力、和侧向力、各不相等，而半轴所受的力为 式中：驱动车轮的轮矩，mm； 汽车

34、质心高度，mm； 轮胎与路面的侧向附着系数； 左、右半轴所受的弯矩分别为： c 半浮式半轴在上述第三种载荷工况下：垂向力最大时 式中：动载系数。 3.3 半轴的强度计算上述三种型式的半轴，均可按下式计算其扭转应力：因为，可以推算=36mm；取d为40mm，此时。对上述三种情况分别计算半浮式半轴的弯曲应力和合成应力，其中：a 纵向力最大时=b 侧向力最大时=c 垂向力最大时=通过计算发现均满足式半轴的许用应力，许用合成应力。3.4 半轴花键的设计矩形花键具有定心精度高，定心的稳定性好，使用磨削的方法消除热处理引起的变形的特点，是应用最为广泛的花键连接，本设计采用矩形花键。在半轴的结构设计中，为了

35、使花键的内径不致过多的小于半轴的杆部直径，常常将半轴加工花键的端部设计的粗一些，并且适当的减小花键槽的深度，因此花键齿数必须相应的增多，一般的，轿车半轴的齿数Z=10。在机械设计手册得：半轴花键外径 D=42mm半轴花键内径 d=36mm花键齿宽 B=7mm根据机械设计，花键连接的强度条件为静联接 得式中T半轴承受的最大转矩，T=3528；h-花键齿面的工作高度(mm),矩形花键：，c为倒角尺寸，有机械设计手册得c=0.3mm；h=2.4mm。-花键的平均长度，矩形花键：=；-许用挤压应力，由下表得=120-200MPa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

36、静联接不良35504070中等60100100140良好80120120200空在下移动的动联接不良15202035中等20303060良好25404070在载荷作用下的移动的动联接不良-310中等-515良好-1020取l为90mm。3.5 半轴的材料及热处理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。3.5.1 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

37、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。3.5.2 处理技术要求硬度：3.5.3 选择用钢根据汽车半轴技术条件规定，半轴材料可选用、钢。同时规定调制后的半轴其余金相组织粹透层应呈回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。3.5.4 半轴的工艺路线下料锻造正火机械加工调制磨花键。3.5

38、.5 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能。淬火后的回火温度，根据杆部要求硬度，选用回火。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 驱动桥壳的设计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，并经悬架传给车架（或车身）；它又是主减速器、差速器、半轴的装配基体。驱动轴壳是传力件又是载件，因此驱动桥壳应满足如下设计要求：1.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曲应力。2.保证足够的强度和刚度的前提下，尽量减小质量以提高汽车行

39、使平顺性。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。4.1 驱动桥壳结构方案选择桥壳大体可分为三种形式：可分式、整体式、组合式。a 可分式桥壳可分式桥壳由两部分组成，每部分均有一个铸件壳体和一个压入其内部的轴管。轴管与壳体用铆钉连接，两半轴壳通过螺栓连接为一全。可分式轴壳制造工式简单，主减速器轴承的支承刚性好。但拆装、调整、维修很不方便，轴壳的强度和刚度受到结构的限制，现已很少采用，应用的也多在中小型汽车上。b 整体式桥壳整体式桥壳的强度和刚度都比较大，桥壳制成整体结构后，主减速器和差减速器装配成总成再用螺栓安装到

40、桥壳上，这种结构对主减速器的拆装、调整都比较方便。按照制造工艺方法，整体式桥壳双可分为铸造式、冲压焊接式和扩张成形式三种。铸造式桥壳铸造整体式桥壳，中间是可锻铸铁铸件，为增加轴壳的强度及刚度，在轴的两端压入用无缝钢管制成的半轴套管，这种结构的轴壳强度和刚度较大，钢板弹簧座与轴壳壳体铸成一体，轴壳可根据强度要求铸成适当的形状。壳的前端平面及孔可装主减速器，后端平面及孔可装上后盖，找开后盖可作检视孔用，它与冲压轴壳相比，主要缸点是重量大、加工面多、制造工艺复杂。亦有采用中央部分用铸件、两端压入钢管组成三节整体式轴壳，它与前面那种相比，重量有所减轻、工艺较简单，而中间轴壳与钢管连接处，同于受力情况复

41、杂，往往在此形成弱点。许多重型货车采用铸钢的铸造整体式轴壳，常作为检视孔的后端部多用冲压的钢板焊接成封闭结构，以增加轴壳的强度及刚度。冲压焊接式桥壳用钢板冲压焊接成形的整体式轴壳具有重量轻、工艺简单、材料利用率高制造成本低等优点，并适合于大量生产，因此在中小货车上广泛采用，目前同于冲压设备有了发展，这种轴壳的优点更显突出，因此许多重型货车的轴壳也采用了这种结构。扩张成形式桥壳扩张成形式桥壳是用一根无缝钢管扩张成形的桥壳。这种桥壳结构无论强度还是刚度都比较大，材料节省重量也轻，唯需要专用扩张轧制设备。也可用两根无缝钢管的一端扩张成形后焊接的整体式桥壳，它是作为重型货车的驱动桥壳，焊缝高在中部垂直

42、面上，其焊缝质量、焊缝始端终端的焊透深度以及焊缝的接合位置对驱动壳的寿命起着决定性影响，把弹簧座合制动凸缘的焊缝移至中性面上，从试验结果得到，扩张成形式桥壳是可以使驱动桥得使用寿命提高两三倍。c 组合式桥壳组合式桥壳是主减速器壳与部分桥壳铸成一体。，而后用无缝钢管压入壳体两端，两者之间用塞焊方法焊接在一起。它具有比较好的从动齿轮壳承的支承刚度，主减速器的装配调整也较分开式桥壳方便。然而这种桥壳要求有较高的加式精度，它的维修、装配、调整与整体式桥壳相比仍较复杂。桥壳刚度与整体式相比也差，常见用于轿车、轻载货车的驱动桥壳。本车设计时综合考虑各种因素及经济性，选择了整体式的钢板冲压焊接式桥壳，其设计

43、图如下所示，它由轴管法兰盘，定位圈，钢板弹簧座，后桥轴管，通气孔，底部通气孔，底盖，桥壳中段，加强环，内衬环，注油孔，放油孔等部分焊接组成。4.2 驱动桥壳强度计算4.2.1 桥壳的静弯曲应力计算桥壳犹如一空心横梁，两端经轮毂轴承支撑于车轮上，在钢板弹簧作出桥壳承受汽车的簧上载荷，而沿左右轮胎的中心线，地面给轮胎以反力（双胎时则沿双胎之中心，桥壳则承受此力与车轮重力之差值，即。桥壳按静载荷计算式，再起两钢板弹簧座之间的弯矩M为： 式中：-汽车满载静止与水平是驱动桥给地面的载荷，N； -车轮（包括轮毂、制动器等）的重力，N；B-驱动车轮轮距，m；s-驱动桥壳上两钢板弹簧座中心间的距离，m。通常由

44、于远小于，且设计时不易准确预计，当无数据时可以忽略不计。而静弯曲应力则为： MPa式中： -危险断面处（钢板弹簧座附近）桥壳的垂向弯曲截面系数，圆形截面为。 N·m 4.2.2 在不平路面冲击载荷作用下的桥壳强度计算 当汽车在不平路面上高速行驶时，桥壳除承受静止状态下那部分载荷外，还承受附加的冲击载荷。在这两种载荷总的作用下，桥壳所产生的弯曲应力为 MPa式中：-动载荷系数，对轿车、客车取1.75，对载货汽车取2.5，对越野汽车取3.0； -桥壳在静载荷下的弯曲应力，MPa； =满足的条件。4.2.3 汽车以最大牵引力行驶时的桥壳强度计算为了使计算简化，不考虑侧向力，仅按汽车作直线行

45、驶时的情况进行计算，另从安全系数方面做适当考虑。设地面对后驱动桥左右车轮的反作用力相等，则 式中：-汽车满载静止与水平地面时给地面的总载荷；-汽车质心高度；而作用在左右驱动车轮上的转矩所引起的地面对左右驱动车轮的最大切向反作用力共为：N式中：-发动机的最大转矩，Nm；-变速器档的传动比；-驱动桥的主减速比；-传动系的传动效率；-驱动车轮的滚动半径，m。此时后驱动桥壳在左右钢板弹簧座之间的垂向弯矩为 =1837.5式中：见如上的说明。由于驱动车轮所承受的地面对其作用的最大切向反作用力，使驱动桥壳也承受着水平方向的弯矩，对于装用普通圆锥齿轮差速器的驱动桥，由于其左右驱动车轮的驱动转矩相等，故有=1

46、081.5 桥壳还承受因驱动车桥传递驱动转矩而引起的反作用力矩，这时在两钢板弹簧座间桥壳承受的转矩T为 式中：-发动机的最大转矩，Nm；-传动系的最低档传动比；-传动系的传动效率； 当桥壳在钢板弹簧座附近的危险断面是圆管断面时，在该断面处的合成弯矩为 =4407.5Nm该危险断面处的合成应力为 式中：W危险断面处的弯曲截面系数，W=18176 4.2.4 紧急制动时的桥壳强度计算这时不考虑侧向力，设地面对后驱动桥左右车轮的垂向反作用力、相等，则 式中：-汽车满载时静止于水平路面时给地面的总载荷，N；-汽车质心高度，m；g重力加速度，；a制动减速度，。对后驱动桥而言，质量转移系数=可求得紧急制动

47、时桥壳在两钢板弹簧座之间的垂向弯矩及水平方向的弯矩分别为 式中：各符号的含义同上。 桥壳在两钢板弹簧座的外侧部分处同时还承受制动力所引起的转矩T，对后驱动桥： T=式中：-驱动车轮的滚动半径，m。-驱动车轮与路面间的附着系数，计算时取0.8。 T=所以4.2.5 汽车受最大侧向力时的桥壳强度计算向右侧滑时，驱动桥左右车轮的支撑反力为： 式中：-汽车满载时的质心高度，m；B驱动车轮的轮距，m；，取绝对值大的右侧向力为计算值，则桥壳的许用弯曲应力为300500 MPa，许用扭转切应力为150400 MPa。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

48、弯曲应力，许用扭转切应力,许用合成应力为。可见以上五种情况下计算的应力和合成应力均满足许用应力的要求。第五章 轮胎的选取5.1 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。5.2 轮胎的特点与选用子午线轮胎

49、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，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。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/T2977-1997、GB/T2978-1997、GB/T9743-1997、GB9744-1997等国家标准。5.3 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5.00E16。其中215是指胎宽为215mm，80是轮胎高宽比，即胎高/宽比为80%；16为轮毂直径，16 in；轮胎尺寸如下：轮辋直径：d=625.4=406.4 mm轮辋宽度：525.4=127 mm轮胎宽度：B=215 mm轮胎高度：h=2150.8=172 mm车轮直径：D=d+2h=