摘要
Abstract
1 绪论 1
2.1 桥壳的设计要求 2
2.2 桥壳的结构型式 2
2.3 桥壳的三维参数化设计 2
2.4 桥壳强度计算 3
2.4.1 桥壳的静弯曲应力计算 3
2.4.2 在不平路面冲击载荷作用下桥壳的强度计算 5
2.4.3 汽车以最大牵引力行驶时桥壳的强度计算 5
2.4.4 汽车紧急制动时桥壳的强度计算 7
2.4.5 汽车受最大侧向力时桥壳的强度计算 9
3.1 半轴形式 14
3.2 三维建模 14
3.3 实心半轴强度校核计算： 14
3.3.2 断面B-B处的强度计算： 14
3.3.3 断面B-B处的强度计算 (四档时) 16
3.3.4 断面C-C处强度计算 17
3.4 空心半轴强度校核 17
3.4.2 断面B-B处的强度计算 (四档时) 18
3.4.3 断面C-C处的强度计算 18
结论 19
参考文献
致谢
微型汽车后驱动桥半轴和桥壳设计
1 绪论
驱动桥壳是汽车的主要部件之一，它既是传动系的主要组件，又是行驶系的主要组件。在传动系中驱动桥壳主要作用是支承并保护主减速器，差速器和半轴等；在行驶系中，驱动桥壳的主要作用是使左右驱动车轮的轴向相对位置固定，与从动桥一起支承车架及其上的各总成质量，同时，在汽车行驶时，承受有车轮传来的路面反作用力和力矩，并经悬架传给车架。因此，驱动桥壳应有足够的强度和刚度，质量小，以便主减速器的拆装和调整。半轴是差速器与驱动轮之间传递动力的实心轴，其首要任务是传递扭矩。
本桥采用非断开式驱动桥，普通非断开式驱动桥由于其结构简单、造价低廉、工作可靠，最广泛地用在各种汽车上。采用钢板冲压-焊接的整体式桥壳可显着地减轻驱动桥的质量。采用半浮式半轴，它具有结构简单、质量小、尺寸紧凑、造价低廉等优点，质量较小、使用条件较好、承载负荷也不大。
本设计过程中采用UG软件进行三维参数化设计。UG致力于CAD/CAM/CAE一体化即从概念设计到制造到工程分析的整个产品开发过程。通过应用主模型方法，使得从设计到制造的所有应用相关联。通过使用主模型，支持扩展企业范围的并行协作，可进行无图加工。考虑到目前实际设计要求，利用UG3D-2D转换功能将其输出为Auto CAD格式文件，并在Auto CAD环境下进行修改编辑。
本文拟通过桥壳和半轴强度校核计算的设计方法，实现UG三维模型到二维图纸转化的目标。
2 桥壳设计
2.1 桥壳的设计要求
驱动桥壳应满足如下设计要求：
(1)应具有足够的强度和刚度，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)在保证强度和刚度的前提下，尽量减少质量以提高行驶平顺性。
(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侵入。
(6)拆装、调整和维修方便[1]。
2.2 桥壳的结构型式
驱动桥壳大致可分为可分式，整体式和组合式三种形式。
本桥采用整体式桥壳，它的特点是整个桥壳是一根空心梁，桥壳和主减速器壳为两体。它具有强度和刚度较大，主减速器拆装，调整方便等优点。
按制造工艺不同，整体式桥壳可分为铸造式，钢板冲压焊接式和扩张成形式三种。迄今为止，国内微型车驱动桥壳一直采用钢板冲压焊接式驱动桥壳。它具有很多优点：
（1）冲焊桥壳自重轻，材料利用率高。据国外统计，冲焊桥壳比铸钢桥壳的自重减小37%左右，其单轴负荷也大为增加，达169～125%。
（2）质量高，尤其是疲劳强度。电子束焊接的钢板冲压桥壳疲劳值达150～200万次；采用CO2 气体保护焊焊接钢板冲压桥壳的疲劳值也可达100万次左右，均超过JB3804－84规定桥壳疲劳值不低于80万次的要求，从而使用更安全可靠。
（3）成本低，生产率高，易实现大批量机械化生产。据国外资料介绍，批量生产16000根以上，成本可降低30～50％。冲焊桥壳工艺性好，便于实现机械化，自动化生产，也利于多品种专业化生产。因此，国外大中小型车桥基本上都采用冲焊桥壳，铸造桥壳极少。
在汽车行驶过程中，桥壳承受繁重的负荷，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。
桥壳是为驱动各种零部件提供定位连接和支承包容的基础件。桥壳焊接总成的成本，约占驱动桥总成的1/5～1/6。因此桥壳的合理设计和经济制造，对确保驱动桥性能和降低生产成本，具有十分重要的意义[1]。
2.3 桥壳的三维参数化设计
在UG三维环境下，运用草图、拉伸、旋转、镜像、布尔运算等功能建立了桥壳的三维参数化模型，如图2-1所示。
图2-1 微型车桥结构示意图
该桥壳结构主要由中间琵琶包、两侧轴管、两端轴头和一些焊接件（如加强环、后盖、板簧座、减振器支架、缓冲垫和油管支架）等组成，轴管占整个桥壳长度一半以上，琵琶包是桥壳形成最复杂部分。除去焊上的加强环和后盖外，桥壳本体（即焊前桥壳）中间的上下两部分的材料配置，相当于轴管部分沿轴向一分为二。上下半体，桥壳凸缘，后盖，半轴套管，
内衬套，板簧支座的轴头等零件焊接而成，属冲压焊接式桥壳，是分开式结构，上下半体采用厚3mm的20钢板，半轴套管采用无缝钢管，桥壳凸缘采用厚7mm钢板制成。其主要制造工艺：首先组焊上下半体，机加工（车两端，车中间直径145mm孔），其次焊桥壳凸缘及后盖。然后将半轴套管扩孔后车端面，倒角后加内衬套与上述组件焊合[2]。
2.4 桥壳强度计算汽车桥壳
驱动桥的桥壳是汽车上的主要承载构件之一，其形状复杂，汽车的行驶条件又多变，因此要精计算汽车行驶时桥壳上各处的应力大小较困难。在通常的情况下，在设计桥壳时多采用常规设计方法，这时将桥壳看成是一简支梁并校核某些特定断面的最大应力值。例如日本有的公司对驱动桥壳的设计要求是在2.5倍满载时轴负荷的作用下，各断面（弹簧座处、桥壳与半轴套管焊接处、轮毂内轴承根部圆角处）的应力不应超过屈服极限[3]。我国通常推荐：计算时将桥壳复杂的受力状况简化成三种典型的计算工况，只要在这三种载荷计算工况下桥壳的强度的到保证，就认为该桥壳在汽车的各种行驶条件下是可靠的。
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