汽车驱动桥的设计

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根据要求当传递的转矩最大时，以上计算均满足要求。

第6章 驱动桥桥壳

驱动桥桥壳是汽车上的主要零件之一，作用在驱动车轮上的牵引力，制动力，侧向力和垂向力也是经过桥壳传到悬架及车架上。因此，桥壳既是承载件又是传动件。设计时必须考虑在动载下桥壳有足够的强度和刚度。

6.1 桥壳的结构型式

桥壳的结构型式有三种，即可分式桥壳，整体式桥壳和组合式桥壳。 本设计采用整体式桥壳。

6.1.1 整体式桥壳结构形式分析

整体式桥壳的特点是将整个桥壳制成一个整体，桥壳犹如一个整体的空心梁，其强度和刚度都比较好。

6.1.2 铸造整体式桥壳结构形式分析

通常可采用球墨铸铁、可锻铸铁或铸钢铸造。

铸造整体式桥壳的主要优点在于可制成复杂而理想的形状，壁厚能够变化，可得到理想的应力分布，其强度及刚度均较好，工作可靠，故要求桥壳承载负荷较大的中、重型汽车，适于采用这种结构。尤其是重型汽车适合采用这种结构。在球铁中加入1.7%的镍，解决了球铁低温（-41°C）冲击值急剧降低的问题，得到了与常温相同的冲击值。为了进一步提高其强度和刚度，铸造整体式桥壳的两端压入较长的无缝钢管作为半轴套筒。另外，由于汽车的轮毂轴承是装在半轴套管上，其中轮毂内轴承与桥壳铸件的外端面相靠，而外轴承则与拧在半轴套管外端的螺母相抵，故半轴套管有被拉出的倾向，所以必须将桥壳与半轴套管用销钉固定在一起。

6.1.3 钢板冲压焊接整体式桥壳

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是由钢板冲压件焊成的桥壳主体，两端再焊上带凸缘的半轴套管及钢板弹簧座等组成。

钢板冲压焊接整体式桥壳，除了制造工艺简单，材料利用率高，废品率很低，生产率高及制造成本低等优点外，还有足够的强度和刚度，特别是其质量小，却比有些铸造式桥壳更安全可靠。

6.1.4 钢管扩张成形整体式桥壳

这种桥壳是由中碳无缝钢管或钢板卷焊钢管扩张，滚压成形制成。将钢管中间扩孔，两端滚压变细，再加焊凸缘及钢板弹簧座等，这种制造工艺的生产率高，材料的利用率最高，桥壳质量虽小而强度和刚度却比较好，但需要专用扩张，滚压成形轧制设备。使用于轿车和轻型汽车的大批量生产。

6.2 桥壳的受力分析与强度校核

6.2.1桥壳的静弯曲应力计算

桥壳犹如一空心横梁，两端经轮毂轴承支承于车轮上，在钢板弹簧座处桥壳承受汽车的簧上载荷，而沿两侧轮胎中心线，地面给轮胎以反力，桥壳则承受此力与车轮重力gw之差值，G2/2（双胎时则沿双胎中心线）计算简图如图6-1所示。

桥壳按静载荷计算时，在其两钢板弹簧座之间的弯矩为

G2B-s?gw)? （6-1） 22995001.80-1.04??18905 N?m M?22 M?(式中：

G2——汽车满载静止水平路面时驱动桥给地面的载荷，N； gw——车轮的重力，N；

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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。

由弯矩图6-1可见，桥壳的危险断面通常在钢板弹簧座附近。由于gw大大地小于G2/2，且设计时不易准确预计，当无数据时可忽略。 而静弯曲应力为：

M ?103 MPa （6-2）

Wv18905?103?26.04MP

726000?wj??wj?式中：

WV——危险断面处桥壳的垂向弯曲截面；

Wv?1(BH3?bh3)?726000； 6H1Wh?(HB3?hb3)?663705.9；

6B Wt——扭转截面系数Wt?2?1(B??)(H-?1)?1421000。

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图6-1 桥壳静弯曲应力的计算简图

6.2.2 在不平路面冲击载荷作用下桥壳的强度计算

当汽车高速行驶于不平路面上时，桥壳除承受在静载状态下的那部分载荷外，还承受附加的冲击载荷。这时桥壳载动载荷下的弯曲应力为：

?wd?kd?wj MPa （6-3）

?wd?2.5?26.04?65.1MP 式中：

kd——动载荷系数，对载货汽车取2.5；

?wj——桥壳载静载荷下的弯曲应力，26.04 MPa。 6.2.3 汽车以最大牵引力行驶时的桥壳的强度计算

这时不考虑侧向力，如图6-2所示，汽车以最大牵引力行驶时桥壳的受力分析简图。此时作用在左右驱动车轮上除有垂向反力外，尚有切向反力。地面对左右驱动车轮的最大切向反力为

Pmax?TemaxiTL?T/rr N （6-4）

Pmax?式中：

835?6.515?0.815?0.9?7980.5N

0.5Temax——发动机的最大转矩835N?m；

iTL——传动系最低档传动比6.515； ?T——传动系的传动效率0.9； rr——轮胎的滚动半径0.5m。

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