車輪傳動裝置設(shè)計

1、第五節(jié) 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527)，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、34浮式和全浮式三種形式。 半浮式半軸(圖528a)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

2、車上。 34浮式半軸(圖528b)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528c)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570MPa。全浮式半軸主要用于中、重型貨車

3、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 (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)；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，為半軸扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力；d為半軸直徑。半軸的扭轉(zhuǎn)角為 (5 - 45) 式中，為扭轉(zhuǎn)角；為半軸長度；G為材料剪切彈性模量；為半軸斷面極慣性矩，。 半軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力宜為500700MPa，轉(zhuǎn)角宜為每米長度。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12，取08。半軸彎曲應(yīng)力，和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為 (5 - 46) 式中，d為輪轂支承軸承

4、到車輪中心平面之間的距離，如圖528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 (5 - 48)式中，為汽車質(zhì)心高度；為輪距；為側(cè)滑附著系數(shù)，計算時叭可取10。外輪上側(cè)向力和內(nèi)輪上側(cè)向力分別為 (5 - 49)內(nèi)、外車輪上的總側(cè)向力為。這樣，外輪半軸的彎曲應(yīng)力和內(nèi)輪半軸的彎曲應(yīng)力分別為 (5 - 50)(3)汽車通過不平路面，垂向力最大，縱向力，側(cè)向力：此時垂直力最大值為：式中，是為動載系數(shù)，轎車：，貨車：，越野車：。半軸彎曲應(yīng)力，為 (5 - 52)半浮式半軸的許用合成應(yīng)力為600750MPa。334浮式半軸34浮式半軸計算與半

5、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(jìn)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(jìn)行隨機(jī)不確定分析，真實正確地反映產(chǎn)品的強(qiáng)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(qiáng)度；X為基本隨機(jī)變量矢量，。設(shè)基本隨機(jī)變量矢量X的均值，

6、方差，且認(rèn)為這些隨機(jī)變量是服從正態(tài)分布的相互獨立的隨機(jī)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)在均值處展開成二階泰勒級數(shù)，可得到g(X)的二階近似均值，和一階近似方差不論g(X)服從什么分布，可靠性指標(biāo)定義為 (5 - 56) 可靠度的一階估計量為 (5 - 57) 式中，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)，由式(555)經(jīng)推導(dǎo)整理得 (5 - 58) + 式中，根據(jù)加工誤差和3a法則，取半軸直徑標(biāo)準(zhǔn)差為0005倍的半軸直徑均值，求解式(558)即可求得半軸的最小直徑的均值和標(biāo)準(zhǔn)差。四、半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計對半軸進(jìn)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 (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(543)計算；K為直徑系數(shù)，取02050218。根據(jù)初選的d，按前面的應(yīng)力公式進(jìn)行強(qiáng)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(dá)到基本等強(qiáng)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