汽車設(shè)計 全系列傳動

汽車設(shè)計 全系列傳動,汽車設(shè)計,全系列傳動,汽車,設(shè)計,系列,傳動 機械CAD收集整理: 汽車技朮聯(lián)盟：johns_01 E-mail:johns_01@ 本資料來自網(wǎng)絡(luò)僅供參考使用，有涉及版權(quán)請來信告知刪除處理! 車輪傳動裝置設(shè)計 車輪傳動裝置位于傳動系的末端，其基本功用是接受從差速器傳來的轉(zhuǎn)矩并將其 傳給車輪。對于非斷開式驅(qū)動橋，車輪傳動裝置的主要零件為半軸；對于斷開式驅(qū) 動橋和轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋(圖5—27)， 車輪傳動裝置為萬向傳動裝置。萬向傳動裝置的設(shè)計 見第四章，以下僅講述半軸的設(shè)計。 一、結(jié)構(gòu)形式分析 半軸根據(jù)其車輪端的支承方式不同，可分為牛浮式、3／4浮式和全浮式三種形式。 半浮式半軸(圖5—28a)的結(jié)構(gòu) 特點是半軸外端支承軸承位于半軸套管外端的內(nèi) 孔，車輪裝在半軸上。半浮式半軸除傳遞轉(zhuǎn)矩外，其外端還承受由路面對車輪的反 力所引起的全部力和力矩。半浮式半軸結(jié)構(gòu)簡單，所受載荷較大，只用于轎車和輕 型貨車及輕型客車上。 3／4浮式半軸(圖5—28b)的結(jié)構(gòu)特點是半軸外端僅有一個軸承并裝在驅(qū)動橋殼 半軸套管的端部，直接支承著車輪輪轂，而半軸則以其端部凸緣與輪轂用螺釘聯(lián)接。 該形式半軸受載情況與半浮式相似，只是載荷有所減輕，一般僅用在轎車和輕型貨 車上。 全浮式半軸(圖5—28c) 的結(jié)構(gòu)特點是半軸外端的凸緣用螺釘與輪轂相聯(lián)，而輪轂又借 用兩個圓錐滾子軸承支承在驅(qū)動橋殼的半軸套管上。理論上來說，半軸只承受轉(zhuǎn)矩，作用 于驅(qū)動輪上的其它反力和彎矩全由橋殼來承受。但由于橋殼變形、輪轂與差速器半軸齒輪 不同女、半軸法蘭平面相對其軸線不垂直等因素，會引起半軸的彎曲變形，由此引起的彎 曲應(yīng)力一般為5～70MPa。全浮式半軸主要用于中、重型貨車上。 二、半軸計算 1．全浮式半軸 全浮式半軸的計算載荷可按車輪附著力矩 M ? ，計算 ?? r rGm 22 ' 2 1 M = (5 - 43) 式中， 為驅(qū)動橋的最大靜載荷； 為車輪滾動半徑； 為負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)； 2 G r r ' 2 m ? 為附著系數(shù)，計算時 ? 取 0.8。 半軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為 式中， τ 為半軸扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力；d為半軸直徑。 半軸的扭轉(zhuǎn)角為 π θ ? p GI lM 180 = (5 - 45) 式中， θ為扭轉(zhuǎn)角； l為半軸長度；G為材料剪切彈性模量； 為半軸斷面極慣性矩， 。 p I 32/ 4 dI p π= 半軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力宜為500～700MPa，轉(zhuǎn)角宜為每米長度 ～ 。 °6 °15 2．半浮式半軸 半浮式半軸設(shè)計應(yīng)考慮如下三種載荷工況： (1)縱向力 最大，側(cè)向力 為 0：此時垂向力 ，縱向力最大值 ，計算時 可取 1．2， 2x F 2y F 2/ 2 ' 22 GmF z = 2/ 2 ' 222 ?? GmFF xx == ' 2 m ? 取 0．8。 半軸彎曲應(yīng)力，和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 τ 為 ? ? ? ? ? ? ? = + = 3 2 3 2 2 2 2 16 32 d rF d FFa rx zx π τ π σ (5 - 46) 式中，d為輪轂支承軸承到車輪中心平面之間的距離，如圖 5—28所示。 合成應(yīng)力 (2)側(cè)向力 最大，縱向力 =0，此時意味著發(fā)生側(cè)滑：外輪上的垂直 反力 。和內(nèi)輪上的垂直反力 分別為 2y F 2x F oz F 2 iz F 2 )(0.5GF F-GF 1 2 2z20 z2o2z2i { ? B h g += = (5 - 48) 式中， 為汽車質(zhì)心高度； 為輪距； g h 2 B 1 ? 為側(cè)滑附著系數(shù)，計算時叭可取 1． 0。 外輪上側(cè)向力 和內(nèi)輪上側(cè)向力 分別為 oy F 2 iy F 2 12z20 12z2i F F { ? ? oz iz F F = = (5 - 49) 內(nèi)、外車輪上的總側(cè)向力 為 2y F 12 ?G 。 這樣，外輪半軸的彎曲應(yīng)力 0 δ 和內(nèi)輪半軸的彎曲應(yīng)力 i δ 分別為 ? ? ? ? ? ? ? + = ? = 3 22 3 22 0 )(32 )(32 d aFrF d aFrF izriy i ozroy π σ π σ (5 - 50) (3)汽車通過不平路面，垂向力 最大，縱向力 2z F 0 2 = x F ，側(cè)向力 ： 此時垂直力最大值 為： 02=y F 2z F 式中，是為動載系數(shù)，轎車： 75.1=k ，貨車： 0.2=k ，越野車： 。 5.2=k 半軸彎曲應(yīng)力，為 3 2 3 2 1632 d akG d aF z ππ σ == (5 - 52) 半浮式半軸的許用合成應(yīng)力為600—750MPa。 3．3／4浮式半軸 3／4浮式半軸計算與半浮式類似，只是半軸的危險斷面不同，危險斷面位于半 軸與輪手相配表面的內(nèi)端。 半軸和牛軸齒輪一般采用漸開線花鍵連接，對花鍵應(yīng)進行擠壓應(yīng)力和鍵齒切應(yīng) 力驗算。擠壓應(yīng)力不大于200MPa，切應(yīng)力不大于73MPa。 三、半軸可靠性設(shè)計 在汽車設(shè)計中，可靠性已成為比較重要的技術(shù)指標(biāo)之一。對于產(chǎn)品設(shè)計，須考 慮各參量的統(tǒng)計分散性，進行隨機不確定分析，真實正確地反映產(chǎn)品的強度與受載 等情況。 1．可靠度計算 對于全浮式半軸來說，所受的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，按下式計算 式中，丁為半軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩；d為半軸的直徑。 根據(jù)二階矩技術(shù)，以應(yīng)力極限狀態(tài)表示的狀態(tài)方程為 式中，r為半軸材料的扭轉(zhuǎn)強度；X為基本隨機變量矢量， 。 T dTrX ),,(= 設(shè)基本隨機變量矢量 X 的均值 ，方差 ，且認(rèn)為這些隨機變量是服從正態(tài)分布的相互獨 T dTr XE ),,()( μμμ= T dTr XD ),0,0,0,,0,0,0,()( 222 δδδ= 立的隨機變量。g(X)是反映半軸狀態(tài)和性能的狀態(tài)函數(shù)，可表示半軸的兩種狀 態(tài)： 將g(X)在均值 XXE =)( 處展開成二階泰勒級數(shù)，可得到g(X)的二階近似均值 g μ ，和一階近似方差 2 g σ 不論 g(X)服從什么分布，可靠性指標(biāo)定義為 gg σμβ /= (5 - 56) 可靠度的一階估計量為 )(βφ=R (5 - 57) 式中， )(βφ 為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布函數(shù)。 2．可靠性設(shè)計 給定半軸可靠度 R，查表得可靠性指標(biāo) β ，由式(5—55)經(jīng)推導(dǎo)整理得 02)( 2236222 =?+?? BAA drdrr βμμμσβμ (5 - 58) + 式中， 根據(jù)加工誤差和3a法則，取半軸直徑標(biāo)準(zhǔn)差 d δ 為0．005倍的 半軸直徑均值 d μ ，求解式(5—58)即可求得半軸的最小直徑的均值 d μ 和標(biāo)準(zhǔn)差 d δ 。 四、半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 對半軸進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)注意如下幾點： (1)全浮式半軸桿部直徑可按下式初步選取 3 ? MKd = (5 - 59) 式中，d為半軸桿部直徑(mm)； 為半軸計算轉(zhuǎn)矩(M·mm)，按式(5—43) 計算；K為直徑系數(shù)，取0．205～0．218。 ? M 根據(jù)初選的d，按前面的應(yīng)力公式進行強度校核。 2)半軸的桿部直徑應(yīng)小于或等于半軸花鍵的底徑，以便使半軸各部分達到 基本等強度。 3)半軸的破壞形式大多是扭轉(zhuǎn)疲勞損壞，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)盡量增大各過渡 部分的圓角半徑，尤其是凸緣與桿部、花鍵與桿部的過渡部分，以減小應(yīng)力集 中。 4)對于桿部較粗且外端凸緣也較大時，可采用兩端用花鍵連接的結(jié)構(gòu)。 5)設(shè)計全浮式半軸桿部的強度儲備應(yīng)低于驅(qū)動橋其它傳力零件的強度儲 備，使半軸起一個“熔絲”的作用。半浮式半軸直接安裝車輪，應(yīng)視為保安件。