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，其根本功用是承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、構(gòu)造形式分析 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）的構(gòu)造特點是半軸外端支承軸承位于半軸套管外端的孔，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。半浮式半軸構(gòu)造簡單，所受載荷較大，只用于轎車和輕

2、型貨車及 輕型客車上。3/ 4浮式半軸（圖5 28b）的構(gòu)造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，而半軸那么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。5-2?棒向駝和橋1軋殺打一耙戦.愉用一圈刑載同足鏗帯§辱理上伺書全浮式半軸(圖528c)的構(gòu)造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S - 28半軸晴商形成禪圖

3、戍荒力悄憂不同女、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、重型貨車上。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1Mm'2 G2 rr (5 - 43)式中，G2為驅(qū)動橋的最大靜載荷；rr為車輪滾動半徑；m2為負荷轉(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M 1180GI（5 - 45）GI p式中，為扭轉(zhuǎn)角;1為半軸長度；G為材料剪切 彈性模量;I p為半軸 斷面極 慣性矩,Ip d4/32。半軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力宜為

4、500700MPa ,轉(zhuǎn)角宜為每米長度615。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Fx2最大，側(cè)向力Fy2為0 :此時垂向力Fz2m2G2 /2，縱向力最大值Fx2 Fx2m2G2 /2，計算時 m2可取 1. 2， 取 0 8。半軸彎曲應(yīng)力，和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 為32a F：2 Fz：73d (5 - 46)16Fx2。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)力幾二丿宀卅(5-47)(2)側(cè)向力Fy2最大，縱向力Fx2 =0，此時意味著發(fā)生側(cè)滑：外輪上的垂直反力Fz2o °和輪上的垂直反力Fz2i分別為1)(5 - 48)hqF

5、z20 G2(0.5 qB2Fz2i G2-Fz2o式中，hq為汽車質(zhì)心高度；B2為輪距；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Fy2O和輪上側(cè)向力Fy2i分別為Fz20 Fz2o 1Fz2i Fz2i 1(5 - 49)、外車輪上的總側(cè)向力Fy2為G2 1 0這樣，外輪半軸的彎曲應(yīng)力0和輪半軸的彎曲應(yīng)力i分別為(5 - 50)d332( Fy2i rrFz2i a)d1汽車通過不平路面，垂向力Fz2最大，縱向力Fx2 0 ,側(cè)向力Fy20 : 此時垂直力最大值Fz2為：(5-51)式中，是為動載系數(shù)，轎車：k 1.75，貨車：k 2.0，越野車：k 2.5。半軸彎曲應(yīng)力，為32Fz

6、2a"716kG2a(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外表的端。半軸和牛軸齒輪一般采用漸開線花鍵連接，對花鍵應(yīng)進展擠壓應(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，可靠性已成為比擬重要的技術(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，進展隨機不確定分析，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-16T r ttJ'仁-

7、5即式中，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為根本隨機變量矢量，X (r,T,d)T。設(shè)根本隨機變量矢量 X 的均值E(X) ( r, t，d)T ,方差222 TD(X) ( r ,0,0,0, T,0,0,0, d)，且認為這些隨機變量是服從正態(tài)分布的相互獨立的隨機變量。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):安仝狀態(tài)將g(X)在均值E(X)X處展開成二階泰勒級數(shù),可得到g(X)的二階近似均值g和一階近似方差旳戶扒丘)十*巴鈔D5)不管g(X)服從什么分布，可靠性指標(biāo)定義為g/ g(5

8、 - 56)可靠度的一階估計量為R ( )(5 - 57)式中，()為標(biāo)準正 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(5 55)經(jīng)推導(dǎo) 整理得（22 2）6 2 rA 3 a22b 0（5 - 58）人二迦藝出斗（o.oosF汕二？弈f 14 x W 405）2 ir?ririe+式中，根據(jù)加工誤差和 3a法那么，取半軸直徑標(biāo)準差d為0 005倍的半軸直徑均值d，求解式（5 58）即可求得半軸的最小直徑的均值d和標(biāo)準差 d。四、半軸的構(gòu)造設(shè)計對半軸進展構(gòu)造設(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d K3M_ （5 - 59）式中，d為半軸桿部直徑 （mm） ; M 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. 2050. 218。根據(jù)初選的d,按前面的應(yīng)力公式進展強度校核。2）半軸的桿部直徑應(yīng)小于或等于半軸花鍵的底徑，以便使半軸各局部到達根本等強度。3）半軸的破壞形式大多是扭轉(zhuǎn)疲勞損壞，在構(gòu)造設(shè)計時應(yīng)盡量增大各過渡局部