長(zhǎng)安悅翔轎車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)

北京理工大學(xué)珠海學(xué)院二〇二〇屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)長(zhǎng)安悅翔轎車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)摘要車輛底盤設(shè)計(jì)中，有一個(gè)關(guān)鍵的傳動(dòng)系統(tǒng)組成部分，即驅(qū)動(dòng)橋。其主要功用有兩點(diǎn)，一是傳遞地面對(duì)車身的各方向的力、轉(zhuǎn)矩等載荷，二是對(duì)車身起支承作用，負(fù)擔(dān)汽車的載重。驅(qū)動(dòng)橋的主要組成部件有主減速器、差速器、半軸、橋殼等，分別承擔(dān)不同的功用，也是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)對(duì)于車輛的各項(xiàng)性能影響巨大，不同的結(jié)構(gòu)形式，選取不同的參數(shù)尺寸，都會(huì)直接或間接的影響到車輛的經(jīng)濟(jì)性、操控平穩(wěn)性以及動(dòng)力性能。因此，對(duì)于整車設(shè)計(jì)來說，驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的，稍有偏差，便會(huì)嚴(yán)重威脅到車輛行駛的安全，甚至危及乘客的生命。本文的主要內(nèi)容為完成長(zhǎng)安悅翔的驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)。首先，根據(jù)本科期間所學(xué)內(nèi)容知識(shí)，采用傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)方法，收集該車型的資料，并根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)，學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)橋的有關(guān)工作原理，結(jié)構(gòu)特性，制定了具有較高可行性的設(shè)計(jì)思路流程，完成驅(qū)動(dòng)橋各主要部件的設(shè)計(jì)計(jì)算。經(jīng)過反復(fù)校核修改，最終確定合理的驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)參數(shù)，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果，借助計(jì)算機(jī)AutoCAD等繪圖軟件完成圖紙。關(guān)鍵詞：汽車驅(qū)動(dòng)橋主減速器差速器半軸

AbstractInvehiclechassisdesign,thereisakeypartofthetransmissionsystem,thatis,thedriveaxle.Itsmainfunctionhastwopoints,oneistotransferthedirectionofthecarinthefaceoftheforce,torqueandotherloads,thesecondistosupportthebody,theburdenofthecarload.Themaincomponentsofthedriveaxlearethemainreducer,differential,halfshaft,axlehousing,etc.,whichbeardifferentfunctionsrespectively,andarealsothefocusofthisdesign.Thedesignofthedriveaxlehasagreatimpactontheperformanceofthevehicle.Differentstructuralformsanddifferentparametersizeswilldirectlyorindirectlyaffectthevehicle'seconomy,handlingstabilityanddynamicperformance.Therefore,forthewholevehicledesign,thedesignofthedriveaxleiscrucial,alittledeviation,willseriouslythreatenthesafetyofthevehicle,orevenendangerthelivesofpassengers.Themaincontentofthispaperistocompletethedesignofdriveaxle.Firstofall,accordingtotheknowledgelearnedduringtheundergraduateperiod,thetraditionaldriveaxledesignmethodwasadoptedtocollectthedataofthismodel,andtherelevantworkingprinciplesandstructuralcharacteristicsofthedriveaxlewerelearnedaccordingtotherelevantliterature.Adesignthinkingprocesswithhighfeasibilitywasdevelopedtocompletethedesignandcalculationofthemainpartsofthedriveaxle.Afterrepeatedcheckingandmodification,thereasonabledesignparametersofthedriveaxlearefinallydetermined,andaccordingtothecalculationresults,thedrawingsarecompletedwiththehelpofcomputerAutoCADandotherdrawingsoftware.Keywords:automobiledriveaxlemainreducerdifferentialhalfshaft

目錄TOC\o"1-3"\h\u長(zhǎng)安悅翔汽車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì) 1誠(chéng)信承諾書 2長(zhǎng)安悅翔轎車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì) 3摘要 3Abstract 41緒論 71.1 課題研究目的及意義 71.2 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)方案的選定 72主減速器設(shè)計(jì) 92.1主減速器的結(jié)構(gòu)形式 92.2主減速器的類型 92.3主減速器主、從動(dòng)圓柱齒輪的支承形式； 112.4主減速器的基本參數(shù)選擇與計(jì)算 112.4.1主減速比的確定 112.4.2主減速器齒輪計(jì)算載荷的確定 132.4.3主減速器齒輪基本參數(shù)的選擇 152.4.5主減速器齒輪參數(shù)表 193差速器的設(shè)計(jì) 213.1差速器結(jié)構(gòu)形式選擇 213.2普通錐齒輪式差速器齒輪設(shè)計(jì) 223.2.1差速器齒輪的基本參數(shù)的選擇 223.2.2差速器齒輪幾何尺寸與強(qiáng)度的計(jì)算 243.2.3汽車行星齒輪和半軸齒輪的參數(shù)表 264半軸的設(shè)計(jì) 274.1半軸的型式 274.2半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 274.3半軸的強(qiáng)度較核 284.3.1三種可能工況 284.3.2半浮式半軸計(jì)算載荷的確定 294.3.3半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料與熱處理 315萬向節(jié)的設(shè)計(jì) 335.1萬向節(jié)的選擇 335.2萬向節(jié)結(jié)構(gòu) 335.3萬向節(jié)的材料及熱處理 345.4萬向節(jié)設(shè)計(jì)計(jì)算 346結(jié)論與展望 377參考文獻(xiàn) 388致謝 39附錄 40

1緒論課題研究目的及意義隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，在改革開放的勢(shì)頭下，我國(guó)的汽車行業(yè)也是不斷創(chuàng)新，勇于突破。人民收入的日益增加，“一戶一車”甚至“一戶兩車”已經(jīng)不再是夢(mèng)想。汽車，作為一種代步工具，在我國(guó)的銷量逐年上升。汽車產(chǎn)業(yè)也成為了拉動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的領(lǐng)頭羊之一。汽車行業(yè)的高速發(fā)展，客戶的要求也越來越高，逐步往高性價(jià)比、舒適性，輕便性追求。其中，轎車是私人購(gòu)車的熱門車型，加之政府鼓勵(lì)大眾購(gòu)買一些經(jīng)濟(jì)型的轎車。因此，以性價(jià)比著稱的長(zhǎng)安悅翔車型受到許多客戶的喜愛，據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，2019年該車型的銷量居全球首位，故本次也選取其作為參考車型本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是完成長(zhǎng)安悅翔驅(qū)動(dòng)橋的整體設(shè)計(jì)計(jì)算，結(jié)合本科期間所學(xué)知識(shí)，除了有助于充分掌握了解汽車驅(qū)動(dòng)橋有關(guān)知識(shí)外，也是一次極具綜合性的復(fù)習(xí)測(cè)試，并且鍛煉了CAD等計(jì)算機(jī)繪圖軟件的使用能力，對(duì)于將來的就業(yè)十分有幫助。驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)方案的選定現(xiàn)今市場(chǎng)上，前置前驅(qū)是大多數(shù)轎車選擇的布置形式，僅有少量高級(jí)轎車，采取后置后驅(qū)，以加強(qiáng)車輛的動(dòng)力性能。本次設(shè)計(jì)為長(zhǎng)安悅翔車型，驅(qū)動(dòng)輪和轉(zhuǎn)向輪均為前輪，所以轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋是前橋。本次長(zhǎng)安悅翔的驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)屬于轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋。轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋，顧名思義，即驅(qū)動(dòng)橋除其本身基礎(chǔ)功用外，還將承擔(dān)轉(zhuǎn)向功能。當(dāng)駕駛員進(jìn)行轉(zhuǎn)向操作時(shí)，轉(zhuǎn)向器將方向盤受到駕駛員施加的力矩傳導(dǎo)給轉(zhuǎn)向桿，此時(shí)驅(qū)動(dòng)橋起到傳遞扭矩的作用。此外，驅(qū)動(dòng)橋還能夠?qū)⒆兯倨鬏敵龅墓β氏蜍囕唫鲗?dǎo)，進(jìn)而使車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)楸敬诬囆筒捎锚?dú)立懸架設(shè)計(jì)，所以在驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)形式的選擇上，我們也相應(yīng)的選擇斷開式驅(qū)動(dòng)橋，又稱作獨(dú)立懸架驅(qū)動(dòng)橋。該結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)橋并不具備整體梁架或外殼，左右驅(qū)動(dòng)輪之間也不采用剛性軸聯(lián)結(jié)，因此稱作斷開式。由于選擇橋殼分段形式，因此當(dāng)左右驅(qū)動(dòng)輪在行駛過程中獨(dú)立地上下跳動(dòng)時(shí)，左右橋殼或套管也相對(duì)于車廂或車架存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)。該類型結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)橋，主減速器與差速器通常在驅(qū)動(dòng)橋中段位置懸置在車廂底板或車架上，也有一部分設(shè)計(jì)選擇將兩者連接于脊梁式車架。在該結(jié)構(gòu)形式驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)計(jì)算過程中，主減速器、差速器以及部分傳動(dòng)系統(tǒng)的質(zhì)量，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)，我們將其稱之為簧上質(zhì)量，注意代入計(jì)算。由上述分析可知，根據(jù)本次設(shè)計(jì)參考車型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本文采用斷開式結(jié)構(gòu)形式的驅(qū)動(dòng)橋。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是簧下質(zhì)量輕，且離地間隙距離大，因此對(duì)于車輛平均行駛速度的增加以及操控平穩(wěn)性的優(yōu)化都有所幫助；缺點(diǎn)是該結(jié)構(gòu)形式相對(duì)復(fù)雜，工藝要求較高，因此成本較高。但又由于該結(jié)構(gòu)形式承受載荷較輕，因此驅(qū)動(dòng)橋各零部件的磨損情況較輕，使用壽命長(zhǎng)，故后期保養(yǎng)成本降低，所以仍舊廣泛應(yīng)用各經(jīng)濟(jì)型轎車中。

2主減速器設(shè)計(jì)2.1主減速器的結(jié)構(gòu)形式在設(shè)計(jì)主減速器時(shí)，需要考慮多方面的影響因素，如齒輪類型，減速方式，主、從動(dòng)齒輪的裝配等等。首先，在主減速形式的選擇上，我們應(yīng)當(dāng)考慮汽車車型、常用的工況以及驅(qū)動(dòng)橋的數(shù)量和安裝方案，同時(shí)，離地間隙也是一個(gè)很重要的影響因素，確定主減速比后，再選取合適的主減速形式。主減速比的選取應(yīng)當(dāng)充分考慮車輛的經(jīng)濟(jì)性與動(dòng)力性。根據(jù)有關(guān)參考文獻(xiàn)總結(jié)后可得出，在設(shè)計(jì)主減速器、差速器過程中應(yīng)當(dāng)注意以下原則：防止驅(qū)動(dòng)橋工作運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)同懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)相互干涉，保證協(xié)調(diào)配合；為保證車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性與動(dòng)力性在符合車型要求的條件下達(dá)到最佳，應(yīng)選擇合適的主減速比；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，降低制造成本，裝配難度??；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)置應(yīng)考慮到轉(zhuǎn)速、載荷的變化，保證多種情況下的傳動(dòng)效率；設(shè)計(jì)時(shí)注意齒輪傳動(dòng)件的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性，減輕噪聲；在剛度、強(qiáng)度符合標(biāo)準(zhǔn)的條件下，設(shè)計(jì)時(shí)遵循輕量化原則，提升車輛的平順性；驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)尺寸不宜過大，以確保足夠的離地間隙；2.2主減速器的類型對(duì)于驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式，按照選擇的主減速器型式不同劃分，大致有三類：中央單級(jí)減速器。該結(jié)構(gòu)形式是驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最簡(jiǎn)單的一種，也是大多數(shù)轎車最常用的結(jié)構(gòu)類型。采用該結(jié)構(gòu)的好處是尺寸緊湊不占空間、質(zhì)量較輕且成本較低。但該結(jié)構(gòu)不適用于主減速比較大的車型，通常要求主減速比，家用轎車的主減速比一般，故該結(jié)構(gòu)應(yīng)用廣泛。中央雙級(jí)減速器。顧名思義，該結(jié)構(gòu)形式是考慮到牽引總質(zhì)量較大或是主減速比超出的情況，進(jìn)而在單級(jí)減速器的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，常做驅(qū)動(dòng)減速器。雙速主減速器。該類型減速器的特點(diǎn)在于可搭配兩種傳動(dòng)比，這是由于減速器內(nèi)部齒輪組合變化所帶來的。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)功率、車輛行駛工況、各檔傳動(dòng)比的不同，都是減速器高低檔選擇的影響因素。路況復(fù)雜或車輛滿載時(shí)，由于阻力較大，通常選定大傳動(dòng)比，有利于降低換擋次數(shù)；車輛載荷較輕或路況良好時(shí)，則適用小傳動(dòng)比，有利于提高燃油經(jīng)濟(jì)性。綜上分析可知，轎車設(shè)計(jì)中，由于中央單級(jí)主減速器具有以下優(yōu)勢(shì)：結(jié)構(gòu)緊湊，布置簡(jiǎn)單，故適用于前置前驅(qū)型車輛結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，性價(jià)比高各工況下傳動(dòng)效率高，零部件工作穩(wěn)定性好；現(xiàn)在路況良好，車速提升，該結(jié)構(gòu)主減速比較??；因此，本次設(shè)計(jì)選擇中央單級(jí)主減速器。又由于主減速器傳動(dòng)齒輪選擇不同，所以有以下幾類傳動(dòng)類型：螺旋錐齒輪傳動(dòng)：因?yàn)槠渲鲝膭?dòng)齒輪軸線交于一點(diǎn)且位置可變的齒輪特性，使得輪齒端面出現(xiàn)重疊的現(xiàn)象，因此螺旋錐齒輪傳動(dòng)形式具有較強(qiáng)的負(fù)載能力。通常的驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)中，選擇90°交角的主減速齒輪形式。此外，錐齒輪嚙合時(shí)，與直齒輪不同，齒的一端先嚙合，而后隨之漸漸過度至另一端，并非一起嚙合，且超過兩隊(duì)輪齒一起嚙合，因此該結(jié)構(gòu)傳動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，基本不會(huì)產(chǎn)生噪聲與振動(dòng)。雙曲面齒輪傳動(dòng)：與螺旋錐齒輪不同，該結(jié)構(gòu)的主、從動(dòng)齒輪軸線是空間交叉型，主動(dòng)齒輪軸與從動(dòng)齒輪軸之間相互位置發(fā)生一定偏移，但空間交叉角一般仍舊是90°。以從動(dòng)齒輪軸為基準(zhǔn)，向上偏移被稱作上偏置，反之為下偏置。當(dāng)偏移距足夠大時(shí)，我們就可以在齒輪兩側(cè)設(shè)計(jì)一個(gè)支承以提高結(jié)構(gòu)剛度，這是由于齒輪軸能夠在偏移距的范圍內(nèi)在另一齒輪軸上/下通過，進(jìn)而保證齒輪嚙合的準(zhǔn)確性，減輕齒輪受損，延長(zhǎng)工作壽命。但也正是因?yàn)槠凭嗟拇嬖?，該結(jié)構(gòu)形式的主、從動(dòng)齒輪螺旋角不一致，通常情況下從動(dòng)齒輪小于主動(dòng)齒輪，因此雙曲面齒輪端面模數(shù)完全不等。因此，主動(dòng)齒輪具有更大的當(dāng)量曲面半徑，所以其負(fù)載能力、剛度、強(qiáng)度都更優(yōu)于螺旋錐齒輪，且齒面間接觸應(yīng)力更小。分析不同偏移距的雙曲面齒輪，與相應(yīng)螺旋錐齒輪比較，負(fù)荷能力最高可提升175％，且選擇更大的螺旋角時(shí)，可避免根切現(xiàn)象的發(fā)生。因此在齒數(shù)選擇上更適合于傳動(dòng)比較大的情況，尺寸也較小。蝸輪-蝸桿傳動(dòng)該結(jié)構(gòu)傳動(dòng)形式更加適合于主減速比較大的重型車輛，單級(jí)減速就能夠得到大傳動(dòng)比，避免了選擇其他減速形式需要設(shè)計(jì)雙級(jí)減速的麻煩。蝸輪蝸桿傳動(dòng)便于主減速器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝容易，便于拆裝。在車輛驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)中采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)的情況較少，但與上述兩種傳動(dòng)形式相比，蝸輪傳動(dòng)同樣具備自身的優(yōu)勢(shì)。例如，對(duì)于載重汽車來說，由于其車輪直徑較大、發(fā)動(dòng)機(jī)功率大，但車速較低的情況，所需傳動(dòng)比較大。若選擇雙級(jí)減速器，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致減速器質(zhì)量大，所占空間大，傳動(dòng)效率也低于單級(jí)減速器，便會(huì)造成更多的損耗。蝸輪傳動(dòng)單級(jí)較大的減速比能夠很好的解決這一問題。除此之外，蝸輪蝸桿傳動(dòng)最大的優(yōu)勢(shì)在于負(fù)載能力遠(yuǎn)勝于其它形式，磨損情況也較好，工作壽命長(zhǎng)。蝸輪與蝸桿的配合特性使得該傳動(dòng)形式的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性最佳，噪聲和振動(dòng)也最小。但蝸輪蝸桿傳動(dòng)的缺點(diǎn)在于對(duì)制造材料的要求較高，通常選擇青銅等有色金屬，因此成本高昂，所以并沒有在汽車設(shè)計(jì)上廣泛推廣應(yīng)用。本次設(shè)計(jì)的參考車型為長(zhǎng)安悅翔，采用前置前驅(qū)的布置方式，且發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器都是橫向布置，動(dòng)力輸出與前橋軸線平行，所以動(dòng)力旋轉(zhuǎn)方向固定不需改變，故圓柱齒輪傳動(dòng)即可。綜上分析，本次設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案為選擇斜齒圓柱齒輪，配合斷開式驅(qū)動(dòng)橋，左、右半軸分別向車輪傳遞動(dòng)力。2.3主減速器主、從動(dòng)圓柱齒輪的支承形式；現(xiàn)在市面上常見的主減速器齒輪支撐方案大致可分為騎馬式與懸臂式兩類：騎馬式：又稱“兩端支承式”，即在齒輪前后采用軸承設(shè)計(jì)支撐兩端軸頸。懸臂式：采用懸臂設(shè)計(jì)，在齒輪輪齒大端處一側(cè)軸頸通過懸臂支撐軸承外側(cè)。比較分析兩種支撐方案的優(yōu)缺點(diǎn)，騎馬式結(jié)構(gòu)的剛度遠(yuǎn)超懸臂式，因此齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，受力變形程度僅為懸臂式的1/30，因此本次設(shè)計(jì)中主減速器的大齒輪與小斜齒輪安裝方式全都選擇騎馬式。2.4主減速器的基本參數(shù)選擇與計(jì)算2.4.1主減速比的確定上文我們提到，主減速比的選取對(duì)于車輛在最高檔位行駛時(shí)的燃油經(jīng)濟(jì)性與動(dòng)力性能影響巨大，所以在主減速器設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)形式、尺寸空間、質(zhì)量的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)充分考慮主減速比的影響。同時(shí)，由于驅(qū)動(dòng)橋作為整車傳動(dòng)系的一部分，主減速比的設(shè)計(jì)同樣關(guān)系到整車的總傳動(dòng)比。例如變速器、分動(dòng)器以及取力器等結(jié)構(gòu)都對(duì)主減速比的大小有直接或間接的影響，車輛動(dòng)力的計(jì)算中應(yīng)當(dāng)全部考慮其中。傳動(dòng)比的大小直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)功率輸出對(duì)整車的影響，因此為使車輛在滿足使用條件的情況下達(dá)到最合適的經(jīng)濟(jì)性與動(dòng)力性分配，本次主減速器的設(shè)計(jì)選擇優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法完成計(jì)算。對(duì)于轎車來說，在現(xiàn)在路況條件越來越好的情況下，汽車行駛的速度也越來越高，因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率確定條件下，選擇主減速比時(shí)應(yīng)當(dāng)充分考慮最高車速的影響，計(jì)算如式2-1所示：（2-1）式中：QUOTErr——車輪滾動(dòng)半徑，m；QUOTEigh——最高檔傳動(dòng)比，QUOTEigh=1；——最高車速，km/h；——發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率轉(zhuǎn)速,r/min根據(jù)網(wǎng)絡(luò)查詢到的有關(guān)長(zhǎng)安悅翔轎車主要參數(shù)如下，最高車速該車型輪胎選擇上為型號(hào)185/85R15其中：185——輪胎端面寬度(mm)；R——子午線結(jié)構(gòu)代號(hào)；85——輪胎扁平率；15——輪輞直徑(in)；查表可知，該型號(hào)輪胎滾動(dòng)半徑為；該車型發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率狀態(tài)下，轉(zhuǎn)速；將以上參數(shù)代入式（2-1）計(jì)算可得：取2.4.2主減速器齒輪計(jì)算載荷的確定由于車輛行駛過程中，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所承受的載荷處于變化狀態(tài)，因此主減速器齒輪的計(jì)算載荷不容易確定。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算方法中，通常假定汽車在路面狀況良好的條件下行駛，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)到最大轉(zhuǎn)矩，且傳動(dòng)系處于最低檔條件下，出現(xiàn)滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象，此時(shí)主減速器從動(dòng)齒輪受到最小轉(zhuǎn)矩(即的最小值)視作主減速器齒輪的計(jì)算載荷，代入最大應(yīng)力情況下汽車的強(qiáng)度計(jì)算。如下式(2-2)、(2-3)所示。(2-2)(2-3)式中：QUOTE—計(jì)算轉(zhuǎn)矩，QUOTEN?mN?m；QUOTETemax—發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩；QUOTETemax=145QUOTEN?mN?mQUOTEkd—由于猛接離合器而產(chǎn)生的動(dòng)載系數(shù)，若是負(fù)載較大的載貨汽車或是自動(dòng)變速器汽車，；若車輛性能系數(shù)，則通常選??；QUOTEi1—變速器最低檔傳動(dòng)比；—計(jì)算驅(qū)動(dòng)橋數(shù)，本次設(shè)計(jì)取=1；—變速器傳動(dòng)效率，取=0.96；QUOTEG2——驅(qū)動(dòng)橋在滿載條件下給路面的最大負(fù)荷，后橋載荷；——車輪滾動(dòng)半徑=0.283m；——輪胎附著系數(shù)，取，——傳動(dòng)效率和傳動(dòng)比，取0.96，無輪邊減速器，取1.0；通過查詢汽車主要參數(shù)可得：N·m將上述數(shù)據(jù)代入公式(3-5)可知，本次設(shè)計(jì)的參考車型長(zhǎng)安悅翔，所以動(dòng)載系數(shù)取值。由汽車主要參數(shù)計(jì)算可得，滿載條件下，總質(zhì)量，由《汽車設(shè)計(jì)》查詢可得，在前置前驅(qū)的發(fā)動(dòng)機(jī)布置形式車輛中，車輛軸荷分配情況。在滿載條件下，前軸分配通常取。在實(shí)際行駛條件下，由于加速度的情況，本次設(shè)計(jì)選擇，加速度系數(shù)取1.3，故。如公式，把以上數(shù)據(jù)代入計(jì)算如下：車輛種類型式各不相同，行駛條件也比較復(fù)雜多變。一般情況下，礦用車、載貨汽車以及越野汽車處于高負(fù)荷情況，車速較低；而轎車的常用工況則為輕載高速；對(duì)于車輛的使用轉(zhuǎn)矩，難以模擬出其正常的持續(xù)狀態(tài)。但相較于非公路汽車，公路汽車的行駛狀況會(huì)更加穩(wěn)定，因此，我們經(jīng)常使用平均比牽引力代替持續(xù)轉(zhuǎn)矩。故平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩如式(2-4)所示計(jì)算：（2-4）式中：QUOTETemax—發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩；QUOTETemax=145QUOTEN?mN?m——牽引的掛車滿載總重量，N。本次設(shè)計(jì)車輛為轎車，故；——輪胎滾動(dòng)半徑，m；—計(jì)算驅(qū)動(dòng)橋數(shù)，本次設(shè)計(jì)取；——滿載條件下車輛總重量，N；——車輛正常行駛條件下，平均上坡能力系數(shù)。取值；——滾動(dòng)阻力系數(shù)，取值；——車輛性能系數(shù)；(2-5)，——傳動(dòng)效率和傳動(dòng)比，取0.96，無輪邊減速器，取1.0；(2-5)代入式(2-4)計(jì)算后可得：2.4.3主減速器齒輪基本參數(shù)的選擇確定主、從動(dòng)齒輪的齒數(shù)由于本次設(shè)計(jì)主減速器的結(jié)構(gòu)類型我們選擇中央單級(jí)主減速器，因此確定主、從動(dòng)齒輪的齒數(shù)時(shí)主要根據(jù)主減速比的大小。具體選取原則如下：QUOTEz1z1和QUOTEz2z2的商應(yīng)為無理數(shù)，確保磨合；主、從動(dòng)輪齒數(shù)之和，轎車設(shè)計(jì)應(yīng)大于等于50，貨車設(shè)計(jì)大于等于40，以保證滿足彎曲強(qiáng)度條件以及合適的齒面重合度；時(shí)，齒輪嚙合不穩(wěn)定，故不采用；商用車通常即可；為確保驅(qū)動(dòng)橋與地面距離足夠，較大時(shí)，通常取??；取QUOTEz1z1=23QUOTEz2z2=84QUOTEz1+z2=61>40，符合。斜齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算由于本次設(shè)計(jì)齒輪轉(zhuǎn)速相對(duì)較高，為保證齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)安全，選擇硬齒面。硬齒面齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，應(yīng)當(dāng)先按照輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，再將計(jì)算結(jié)果按照齒面接觸強(qiáng)度進(jìn)行校核，以保證齒輪強(qiáng)度符合條件。在齒輪材料的選擇上，我們將滲碳鋼進(jìn)行淬火處理，制造齒輪，硬度可以達(dá)到。由《汽車工程手冊(cè)》查詢圖，可得彎曲疲勞時(shí)該材料的極限承受應(yīng)力以及接觸疲勞時(shí)該材料的極限承受應(yīng)力：，按輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)查詢《汽車工程手冊(cè)》中齒輪設(shè)計(jì)方法，由書中式(5-45b)可得模數(shù)計(jì)算如下式：（2-6）許用彎曲應(yīng)力查詢《汽車工程手冊(cè)》中齒輪設(shè)計(jì)方法，由書中式(5-26)可得主、從動(dòng)齒輪的許用彎曲應(yīng)力，（）計(jì)算如下：（2-7）式中：——最小彎曲強(qiáng)度條件下，齒輪安全系數(shù)。傳動(dòng)設(shè)計(jì)中，非重要傳動(dòng)取值范圍，重要傳動(dòng)零件取值范圍；主減速器齒輪為重要傳動(dòng)零件，本文選擇——計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度時(shí)壽命系數(shù)，當(dāng)齒輪處于使用壽命期限內(nèi)，調(diào)整彎曲疲勞狀態(tài)下的許用應(yīng)力能夠改變壽命系數(shù)，本文選擇?！X輪應(yīng)力修正系數(shù)，由國(guó)標(biāo)給定值計(jì)算，；——齒輪齒根處彎曲疲勞極限應(yīng)力，查表可知將上述數(shù)據(jù)代入式(2-7)計(jì)算后可得：計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩選擇載荷系數(shù)K本次設(shè)計(jì)選擇斜齒輪作為主減速器的傳動(dòng)齒輪，加工精度選擇上為Ⅶ，所以載荷系數(shù)選取時(shí)無需太大，本次設(shè)計(jì)選擇初選齒輪齒數(shù)選取,.選取選擇齒寬系數(shù)齒寬系數(shù)的取值影響到輪齒直徑與中心距的大小，進(jìn)而關(guān)乎驅(qū)動(dòng)橋中傳動(dòng)裝置的質(zhì)量，當(dāng)增大，輪齒直徑與中心距就會(huì)隨之變小，傳動(dòng)裝置的質(zhì)量減小，但由于齒寬的增加以及軸向尺寸的擴(kuò)大，齒輪受載時(shí)，載荷分布不均勻的現(xiàn)象就更加明顯。因此，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》可知，在齒面硬度以及布置形式不同時(shí)，具體的取值范圍是：軟齒面齒輪，當(dāng)齒輪布置選擇懸臂式，當(dāng)齒輪布置選擇非對(duì)稱結(jié)構(gòu)(相對(duì)軸承)，當(dāng)齒輪布置選擇對(duì)稱結(jié)構(gòu)，硬齒面齒輪，取值通常僅為相應(yīng)布置形式軟齒面齒輪的50％本次設(shè)計(jì)選擇兩端支承式硬齒面齒輪，所以，，；故選擇復(fù)合系數(shù)本次設(shè)計(jì)主、從動(dòng)齒輪均選擇滲碳鋼進(jìn)行制造，所以相等。故僅需計(jì)算小齒輪，如下式所示：由《汽車工程手冊(cè)》圖查詢可得，小齒輪復(fù)合齒形系數(shù)故以上數(shù)據(jù)代入公式后可得，為保證在實(shí)際應(yīng)用中零件工作的安全性，向上圓整，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，可得，因此中心距計(jì)算如下式所示：由中心距與傾斜角的關(guān)系可得下式：由反三角函數(shù)關(guān)系可知：計(jì)算剩余幾何尺寸取取根據(jù)齒面接觸強(qiáng)度進(jìn)行校核查詢《汽車工程手冊(cè)》中齒輪設(shè)計(jì)方法，由書中式(5-47)可得（2-8）式中，——彈性系數(shù)，本次設(shè)計(jì)齒輪均為滲碳鋼制作，故以上數(shù)據(jù)代入公式后可得由《汽車工程手冊(cè)》式查詢可得，齒面許用接觸應(yīng)力計(jì)算如下式所示，由于本次設(shè)計(jì)齒輪應(yīng)用于主減速器，作為傳動(dòng)系統(tǒng)的重要一環(huán)，應(yīng)該使用最小安全系數(shù)代入計(jì)算，故，，，代入計(jì)算可得：易知，故本次根據(jù)接觸疲勞強(qiáng)度校核符合條件。2.4.5主減速器齒輪參數(shù)表表3-1主減速器斜齒輪的參數(shù)項(xiàng)目計(jì)算結(jié)果計(jì)算公式分度圓直徑齒頂圓直徑齒頂高全齒高h(yuǎn)f1=2.563mm;hf2=4.353mmhf1=1.788m-ha1;hf2=1.788m-ha2齒根圓直徑端面齒距端面齒厚法面齒距

3差速器的設(shè)計(jì)車輛在實(shí)際行駛過程中，由于輪胎差別、路況差別以及行駛軌跡等因素，左右車輪通常在相同時(shí)間內(nèi)總路程不一致，由汽車運(yùn)動(dòng)學(xué)要求，若采用單根整體車輪驅(qū)動(dòng)軸結(jié)構(gòu)傳遞動(dòng)力，在左右輪轉(zhuǎn)速相同總路程不同的條件下，不符合運(yùn)動(dòng)學(xué)原理，容易導(dǎo)致車輪滑移甚至滑轉(zhuǎn)，降低了轉(zhuǎn)向時(shí)的安全系數(shù)。例如：車輛直行時(shí)，由于路面并非完全平整，垂直度不相同，會(huì)導(dǎo)致車輪路程不一致；車輛轉(zhuǎn)向時(shí)，外側(cè)車輪轉(zhuǎn)彎半徑大于內(nèi)側(cè)；此外，車輛左右側(cè)負(fù)荷、輪胎氣壓以及磨損乃至制造誤差等因素在長(zhǎng)時(shí)間行駛下也會(huì)導(dǎo)致該情況發(fā)生。這會(huì)產(chǎn)生許多負(fù)面影響，輪胎磨損、燃料、功率額外消耗，車輪軸負(fù)載過重等等。為減緩該情況帶來的弊端，在設(shè)計(jì)時(shí)我們通常加裝差速器在車輛兩驅(qū)動(dòng)輪上，確保在不同路況，不同行駛條件下，車輪能夠以不同速度旋轉(zhuǎn)，以符合汽車運(yùn)動(dòng)學(xué)。差速器從功能劃分上來說仍然屬于傳動(dòng)系，是一個(gè)差速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過差速器分配2根輸出軸的扭矩關(guān)系，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)車輛行駛在任意情況下，驅(qū)動(dòng)輪由于輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度不同，因此動(dòng)力傳遞相互獨(dú)立，避免轉(zhuǎn)向操作等過程中出現(xiàn)輪胎打滑的現(xiàn)象發(fā)生危險(xiǎn)。差速器依照傳動(dòng)齒輪結(jié)構(gòu)不同大致劃分出蝸輪式、牙嵌自由輪式、凸輪式與齒輪式等，本次設(shè)計(jì)選用對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器，以下進(jìn)行重點(diǎn)介紹。3.1差速器結(jié)構(gòu)形式選擇在現(xiàn)今汽車設(shè)計(jì)中，尤其是經(jīng)濟(jì)性轎車，對(duì)稱錐齒輪式差速器得到普遍使用，這是由于該結(jié)構(gòu)差速器結(jié)構(gòu)組成不復(fù)雜，且質(zhì)量較輕。其中，在最早的普通錐齒輪式差速器基礎(chǔ)上，為適應(yīng)各種車型的需要，工程師研發(fā)出了摩擦片式差速器和強(qiáng)制鎖止式差速器。齒輪差速器在傳動(dòng)齒輪的選擇上有圓錐齒輪或圓柱齒輪，為了加強(qiáng)傳動(dòng)的平穩(wěn)性，我們通常選擇錐齒輪作為傳動(dòng)齒輪。而軍用汽車上則經(jīng)常使用強(qiáng)制鎖止式差速器，即在對(duì)稱錐齒輪式結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一個(gè)安全部件，如果其中有驅(qū)動(dòng)輪在行駛過程中出現(xiàn)劃轉(zhuǎn)現(xiàn)象，該部件會(huì)立即停止差速器工作，以防出現(xiàn)失控的危險(xiǎn)，該部件被稱作差速鎖。如圖3-1，常見對(duì)稱式圓錐齒輪差速器結(jié)構(gòu)。主要部件有四個(gè)行星齒輪、齒輪軸、差速器左右殼及齒輪墊片等。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)組成相對(duì)不復(fù)雜，制造難度較低，且工作穩(wěn)定性好，具有很高的性價(jià)比，所以市場(chǎng)應(yīng)用廣闊，在轎車、貨車和城市客車上都能見到。其中，在此基礎(chǔ)上利用摩擦元件提升其防滑性能后，也可以用于越野汽車中。圖3-1對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器3.2普通錐齒輪式差速器齒輪設(shè)計(jì)通常情況下，我們?cè)谥鳒p速器從動(dòng)齒輪處安裝差速器殼，所以，在設(shè)計(jì)尺寸時(shí)時(shí)，拆裝差速器是一個(gè)影響因素。相應(yīng)地，差速器外廓尺寸也不宜過大，需與主減速器主、從動(dòng)齒輪相配。3.2.1差速器齒輪的基本參數(shù)的選擇1）確定行星齒輪數(shù)目由于不同汽車的負(fù)載情況不同，因此在行星齒輪數(shù)目的選擇上，越野型車輛和載貨型車輛的齒輪數(shù)通常為4，輕型轎車的行星齒輪數(shù)目通常為2，本次設(shè)計(jì)參考車型為長(zhǎng)安悅翔，初步選擇雙行星齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，但經(jīng)過校核不符合強(qiáng)度條件，所以本文設(shè)計(jì)仍然采用四行星齒輪設(shè)計(jì)。2）計(jì)算行星齒輪球面半徑差速器的負(fù)載能力、結(jié)構(gòu)尺寸因?yàn)槭艿叫行驱X輪安裝尺寸的影響，都主要由RB所決定，同時(shí)錐齒輪節(jié)錐距與R（3-1）式中：——計(jì)算轉(zhuǎn)矩，——行星齒輪球面半徑系數(shù)，取值區(qū)間，該系數(shù)的取值與行星齒輪數(shù)目呈負(fù)相關(guān)，齒輪數(shù)越大，半徑系數(shù)越小，因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)n=4，所以本次設(shè)計(jì)取將以上數(shù)據(jù)代入公式(3-1)后計(jì)算可得，取37mm由節(jié)距與球面半徑之間的關(guān)系可得下式計(jì)算：取為36.4mm3）確定行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)差速器負(fù)載較重，因此對(duì)于齒輪的強(qiáng)度有一定要求，在模數(shù)選擇數(shù)值較大的情況下，為防止齒輪尺寸過大，行星齒輪應(yīng)當(dāng)相應(yīng)減少齒數(shù)，但最小值不能低于10。根據(jù)收集到的資料顯示，半軸齒輪齒數(shù)Z2的取值范圍是14<Z2<25，且半軸齒輪與行星齒輪齒數(shù)的關(guān)系應(yīng)當(dāng)滿足。差速器運(yùn)轉(zhuǎn)工作時(shí)，每一行星齒輪需要與兩個(gè)半軸齒輪一起處于嚙合狀態(tài)。為確保差速器安裝準(zhǔn)確，在差速器設(shè)計(jì)時(shí)，需使半軸齒輪軸線受行星齒輪均勻環(huán)繞，兩側(cè)半軸齒輪齒數(shù)和應(yīng)為行星齒輪齒數(shù)的整數(shù)倍，即如下式所示：（3-2）式中：I——正整數(shù)；、——左右半軸齒輪齒數(shù)，由于本次設(shè)計(jì)采用對(duì)稱式，故相等；n——行星齒輪數(shù)目。在此=10，=16，滿足以上要求。4）計(jì)算圓錐齒輪模數(shù)及半軸齒輪節(jié)圓直徑行星齒輪、半軸齒輪節(jié)錐角QUOTE，QUOTE計(jì)算如下：；式中：，——行星、半軸齒輪齒數(shù)。圓錐齒輪大端端面模數(shù)m計(jì)算如下：為確保齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)安全，向上圓整，查表后選取因此，節(jié)圓直徑d可由如下式計(jì)算可得：5)壓力角在早些年的汽車設(shè)計(jì)中，差速器齒輪壓力角的選擇上通常是20°，并且確定齒高系數(shù)的值是1，但這種設(shè)計(jì)適用于齒輪齒數(shù)的情況，本次設(shè)計(jì)中，半軸齒輪齒數(shù)為10，所以不適合于20°壓力角。此時(shí)，我們改變齒高系數(shù)為0.8，齒數(shù)選擇范圍擴(kuò)大，在維持原齒頂形狀的情況下，壓力角的選擇為22.5°，并加厚半軸齒輪切向的厚度，確保半軸齒輪與行星齒輪負(fù)載強(qiáng)度接近。該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在模數(shù)選擇較大時(shí)，也能夠保持齒輪強(qiáng)度達(dá)標(biāo)。因此本次設(shè)計(jì)壓力角6）行星齒輪安裝孔直徑QUOTE??及深度L 為確保裝配順利，故值與齒輪軸外尺寸相等，同樣，深度L即齒輪軸支承長(zhǎng)度，二者關(guān)系由經(jīng)驗(yàn)公式可得：（3-3）（3-4）（3-5）式中：——差速器傳遞轉(zhuǎn)矩，QUOTEN?mN?m；——行星齒輪支承面中點(diǎn)至錐頂?shù)木嚯x，mm，l，為半軸齒輪齒面寬中點(diǎn)處的直徑，而；n——行星齒輪數(shù)，；——支承面許用擠壓應(yīng)力，取98MPa3.2.2差速器齒輪幾何尺寸與強(qiáng)度的計(jì)算由于車輛行駛過程中，左右輪只是有時(shí)出現(xiàn)行駛不同路程情況，如轉(zhuǎn)彎或出現(xiàn)打滑時(shí)，所以差速器并不是始終處于工作狀態(tài)，嚙合運(yùn)動(dòng)較少，故差速器齒輪的主要破壞形式為彎曲破壞，所以以下為彎曲強(qiáng)度計(jì)算，完成校核。輪齒彎曲強(qiáng)度σw（3-6）式中：T——單個(gè)半軸齒輪受單個(gè)行星齒輪轉(zhuǎn)矩，QUOTEN?mN?m；（3-7）式(3-7)中：——計(jì)算轉(zhuǎn)矩，n——行星齒輪數(shù)n=4；——半軸齒輪齒數(shù)16；——載荷分配系數(shù)，本次設(shè)計(jì)兩齒輪均采用兩端支承式安裝，因此的取值范圍是，為確保支承剛度的大小，本次設(shè)計(jì)選??；QUOTEKsKs——尺寸系數(shù)，由于制造材料的各方向性質(zhì)不均勻造成的影響，該系數(shù)的取值與材料的熱處理方式以及齒輪大小有關(guān)，本次設(shè)計(jì)齒輪材料選擇為滲碳鋼，查閱文獻(xiàn)可得，；QUOTEKvKv——質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于差速器齒輪，由于輪齒接觸良好，加之本次設(shè)計(jì)徑向跳動(dòng)精度高，所以本文??；QUOTEK0K0——超載系數(shù)2.0；m——模數(shù)5.5；F——齒面寬，查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得J——齒輪彎曲應(yīng)力總和系數(shù)，查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得J=0.2255將上述數(shù)據(jù)代入計(jì)算后可得，以計(jì)算，得：以計(jì)算，得：顯然，本次設(shè)計(jì)差速器齒輪校核成功。3.2.3汽車行星齒輪和半軸齒輪的參數(shù)表查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)后可知，，，。表3-1幾何參數(shù)及尺寸計(jì)算（）符號(hào)名稱計(jì)算公式半軸齒輪行星齒輪分度圓直徑齒根高齒頂高分度圓錐角齒根圓直徑齒頂圓直徑齒根角齒頂角錐距頂錐角=38.0561=64.0454根錐角4半軸的設(shè)計(jì)4.1半軸的型式差速器將轉(zhuǎn)矩通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞給車輪，即驅(qū)動(dòng)橋上的傳動(dòng)部件，有斷開式和非斷開式之分，該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)屬于車輛傳動(dòng)系組成末端。其中，斷開式主要是萬向傳動(dòng)裝置，而非斷開式的常用部件是驅(qū)動(dòng)半軸。驅(qū)動(dòng)半軸又有全浮式、半浮式、3/4浮式3類，主要區(qū)別在于3類半軸的支承形式。半浮式半軸是目前市面上最常見的半軸結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，幾何尺寸較小，且造價(jià)低廉，性價(jià)比高。該結(jié)構(gòu)的負(fù)載情況與3/4浮式類似，但載荷傳遞完全，故負(fù)載較大。其結(jié)構(gòu)形式為在套管外端，將半軸支撐軸承插在內(nèi)孔上。該形式半軸常見于常用工況環(huán)境好，質(zhì)量小且負(fù)載不大的轎車、客車等車型。全浮式半軸，不承受彎矩及反力作用，負(fù)載僅為轉(zhuǎn)矩一種。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為半軸套管上裝有兩個(gè)軸承，支撐輪彀，半軸外端凸緣上螺釘與輪轂相聯(lián)。優(yōu)點(diǎn)使拆裝容易，后期維修便利。拆卸方法為松開半軸凸緣螺栓，取出半軸。此時(shí)車輛支承力由橋殼與車輪共同承擔(dān)該類型半軸常見于中大型載重汽車。3/4浮式半軸，驅(qū)動(dòng)橋殼半軸套管端部上僅安裝一個(gè)軸承，并與車輪相連，連接方式為使用螺釘在輪彀處與半軸端部凸緣處。與全浮式相比，車輪受路面作用的力與力矩也將傳遞給半軸，但并不完全。除乘用車外，也適用于輕型載重汽車。經(jīng)過比較分析，本次設(shè)計(jì)長(zhǎng)安悅翔轎車選擇半浮式半軸。4.2半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)行半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)確定半軸的幾何尺寸大小，根據(jù)半軸承受的載荷，確定半軸的直徑。本次設(shè)計(jì)參考車型為驅(qū)動(dòng)形式，查閱《汽車構(gòu)造》可得，半軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩如下式計(jì)算可得：（4-1）式中：——轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)，本文取0.6；——最低擋傳動(dòng)比；——汽車傳動(dòng)效率，本文取0.9；——主減速比；——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩。將上述數(shù)據(jù)代入式(4-1)計(jì)算后可得：N·m查閱《汽車構(gòu)造》可得，全浮式半軸桿部直徑的初選可按下式（4-2）式中：d——半軸桿部直徑mm；——半軸轉(zhuǎn)矩許用應(yīng)力，MPa。取=500MPa；T——半軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，1094.647。將上述數(shù)據(jù)代入式(4-2)進(jìn)行計(jì)算可得：考慮到萬向傳動(dòng)裝置的影響因素，選取d=36mm。4.3半軸的強(qiáng)度較核4.3.1三種可能工況車輛運(yùn)行過程中，半軸承受的載荷工況可能有三種，為計(jì)算半軸載荷，首先對(duì)以下三種工況進(jìn)行分析：縱向力達(dá)到最大值，即制動(dòng)力或驅(qū)動(dòng)力達(dá)到最大值，此時(shí)不受到側(cè)向力，故輪胎與地面的附著系數(shù)；縱向力達(dá)到最大值，車輛易出現(xiàn)側(cè)滑現(xiàn)象，此時(shí)不受到縱向力，故輪胎與地面附著系數(shù)為側(cè)向附著系數(shù)；垂向力達(dá)到最大值，即車輛在坑洼路段上行駛，且車速較高的情況，由于縱向力與側(cè)向力數(shù)值較小，因此可忽略不計(jì)。以下本文將分別針對(duì)三種工況進(jìn)行分析，確定半軸的計(jì)算載荷。4.3.2半浮式半軸計(jì)算載荷的確定1）選擇第一種工況，即縱向力最大且側(cè)向力為0：分析可知：垂向力，縱向力最大值，式中：取值為1.2，取值為0.8。半軸彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力計(jì)算如下：(4-3)(4-4)式(4-3)、(4-4)中：——車輪中心面與輪轂支承軸承間隔距離，由第三強(qiáng)度理論可得：(4-5)將以上數(shù)據(jù)代入計(jì)算后可得，，2）選擇第二種工況，即側(cè)向力最大且縱向力，此時(shí)汽車發(fā)生側(cè)滑現(xiàn)象。外輪上的垂直反力以及內(nèi)輪上的垂直反力分別為:(4-6)(4-7)式中：——輪距，經(jīng)查閱資料得；——汽車質(zhì)心高度，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取值為0.35；——側(cè)滑附著系數(shù)，在計(jì)算過程中可以選取為1.0；作用在外輪上的側(cè)向力以及內(nèi)輪上的側(cè)向力分別為(5-8)(5-9)作用在內(nèi)外車輪上的總側(cè)向力=。由此可得，作用在外輪半軸的彎曲應(yīng)力以及內(nèi)輪半軸的彎曲應(yīng)力分別為：(5-10)(5-11)經(jīng)計(jì)算可得：3）選擇第三種工況，即汽車垂向力最大，縱向力=0，側(cè)向力=0，此時(shí)，車輛行駛于坑洼路段垂直力最大值計(jì)算如下式所示：(4-12)式中，表示運(yùn)載系數(shù)。一般情況下，乘用車選?。?1.75;貨車選取：=2.0;越野車選?。?2.5.半軸彎曲應(yīng)力的計(jì)算公式為(4-13)由于長(zhǎng)安悅翔為乘用車，因此選取=1.75，綜上所述，所有應(yīng)力計(jì)算結(jié)果均小于半軸的許用應(yīng)力500MPa，因此半軸強(qiáng)度校核滿足要求。4.3.3半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料與熱處理為使半軸各段滿足強(qiáng)度相等，設(shè)計(jì)時(shí)，花鍵底徑應(yīng)稍大于桿部直徑，故花鍵齒數(shù)隨之增加，因汽車負(fù)載情況的不同由小到大取值區(qū)間為10~18齒，轎車半軸通常取10，而貨車則取18齒。鍵槽深度也應(yīng)當(dāng)相應(yīng)減小。由應(yīng)力集中導(dǎo)致的扭轉(zhuǎn)疲勞是半軸的主要破壞形式，故在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)注意半軸結(jié)構(gòu)中過渡部分圓角處理，并加大半徑，減小應(yīng)力集中。當(dāng)制造時(shí)使用的鍛造設(shè)備較小時(shí)，我們可以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采用兩端花鍵連接的方案。為減少成本，降低制造工藝技術(shù)難度，花鍵參數(shù)的選擇上可以盡量保持一致。為了提升半軸的強(qiáng)度、剛度，在設(shè)計(jì)上經(jīng)常選擇漸開線花鍵代替以往設(shè)計(jì)中的矩形花鍵，也有一些特殊情況下，選擇梯形花鍵。據(jù)調(diào)查，市面上常見的驅(qū)動(dòng)半軸制造材料以含鉻中碳合金鋼為主，如等。本次半軸設(shè)計(jì)材料選擇40，為強(qiáng)化半軸疲勞強(qiáng)度及靜強(qiáng)度，選擇中頻、高頻感應(yīng)淬火技術(shù)對(duì)材料進(jìn)行熱處理，殘余在半軸表面壓應(yīng)力較大，再進(jìn)行噴丸處理、滾壓過渡圓角等技術(shù)，能夠加強(qiáng)半軸強(qiáng)度。除此之外，還能夠有效大幅提高疲勞強(qiáng)度，經(jīng)過該熱處理后，半軸表面硬化層深占半徑的1/3，淬硬達(dá)，心部硬度；不淬火區(qū)（凸緣等）硬度。

5萬向節(jié)的設(shè)計(jì)5.1萬向節(jié)的選擇萬向節(jié)的種類有撓性萬向節(jié)與剛性萬向節(jié)兩種，兩者區(qū)別在于扭轉(zhuǎn)方向上萬向節(jié)的彈性數(shù)值大小。對(duì)于撓性萬向節(jié)，動(dòng)力傳遞方式通常為選擇彈性零件傳遞，該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)于沖擊載荷能夠起到緩振效果。而剛性萬向節(jié)動(dòng)力傳遞方式則依靠零件之間通過鉸鏈連接，按照主、從動(dòng)軸角速度的關(guān)系可以劃分為等速、準(zhǔn)等速以及不等速三種形式，本次設(shè)計(jì)為前置前驅(qū)布置的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向橋，對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)角度要求較大，而撓性萬向節(jié)通常適用于兩軸夾角范圍3°~5°的傳動(dòng)裝置，因此經(jīng)過分析比較，本文選擇球籠式等速萬向節(jié)。5.2萬向節(jié)結(jié)構(gòu)球籠式萬向節(jié)通過鋼球傳遞轉(zhuǎn)矩的方法，使其在軌道上獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。其中球籠式萬向節(jié)有兩種不同的輸出輸入元件分界面形式，如圖5-1所示，該球籠式萬向節(jié)具有Z個(gè)傳力鋼珠。如圖5-1a所示，輸出輸入元件按照Rzeppa原理(同心原理)沿同一軸線分布，該布置方案的好處在于主動(dòng)球數(shù)，即所有的鋼珠都能夠沿轉(zhuǎn)動(dòng)軌道傳遞轉(zhuǎn)矩；如圖5-1b所示，輸出輸入元件按照Wiess原理(徑向原理)沿軸線的徑向分布，此類布置方案主動(dòng)球數(shù)僅為，也就是同時(shí)間內(nèi)只有一半的鋼珠能夠傳遞轉(zhuǎn)矩。5-1aRzeppa式5-1bWiess式圖5-1球籠式萬向節(jié)球籠式萬向節(jié)按照軌道形狀的不同，又可以劃分為伸縮式萬向節(jié)、固定式萬向節(jié)兩種。伸縮式萬向節(jié)的軌道為螺旋線形或直線型，萬向節(jié)能夠鉸接與伸縮；固定式萬向節(jié)的軌道則是彎曲性，無法鉸接或伸縮。固定式萬向節(jié)的內(nèi)部定心對(duì)于車輛設(shè)計(jì)的布局起到簡(jiǎn)化作用，因此常用語半軸外側(cè)，而半軸內(nèi)側(cè)則通常選擇伸縮型球籠式萬向節(jié)，如圖5-2所示。圖5-2RF節(jié)與VL節(jié)在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中的布置5.3萬向節(jié)的材料及熱處理萬向節(jié)運(yùn)轉(zhuǎn)工作時(shí)，最大的損耗來源時(shí)鋼球與軌道的接觸應(yīng)力。本次設(shè)計(jì)選擇低碳合金鋼制造球星殼與星形套，并對(duì)內(nèi)球面軌道熱處理至表面硬度，然后采用磨削的方法著重加工軌道、內(nèi)球面以及支撐部位，以提高強(qiáng)度。鋼球的選擇上，由于萬向節(jié)的安裝要求游隙十分微小，因此根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選擇級(jí)品質(zhì)的滾動(dòng)軸承制品，游隙約為軸間夾角的3％5.4萬向節(jié)設(shè)計(jì)計(jì)算不同生產(chǎn)廠家有不同的載荷計(jì)算方法和選用原則，本文查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》以英國(guó)GKN汽車有限公司生產(chǎn)的萬向節(jié)為例進(jìn)行計(jì)算。(5-1)Tφ——萬向節(jié)傳遞轉(zhuǎn)矩最大值Gw——豎直方向上地面受到車輪的作用力，Gw＝G2/2rr——車輪滾動(dòng)半徑，0.308mφ——輪胎附著系數(shù)，普通輪胎；越野輪胎；防滑輪胎，本次設(shè)計(jì)為經(jīng)濟(jì)性轎車，取SF——使用因素，與工作工程中的震動(dòng)情況有關(guān)，本文設(shè)計(jì)為經(jīng)濟(jì)性轎車，常用路況良好，本文取將以上數(shù)據(jù)代入式(1-1)計(jì)算可得，=8520/2×0.283×0.85×1.5=1537Nm查詢《汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》，根據(jù)萬向節(jié)傳遞轉(zhuǎn)矩選擇91號(hào)RF萬向節(jié)如圖5-4所示，具體參數(shù)如表5-1所示：5-4RF固定式萬向節(jié)結(jié)構(gòu)圖表5-1RF固定式萬向節(jié)幾何尺寸及額定轉(zhuǎn)矩(單位：mm)RF萬向節(jié)型號(hào)ASGBdRMd(Nm)Mn(Nm)918122367915.87527.52601600同樣，查詢《汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》，根據(jù)萬向節(jié)傳遞轉(zhuǎn)矩選擇91號(hào)VL萬向節(jié)如圖5-5所示，具體參數(shù)如表5-2所示：5-5VL伸縮式式萬向節(jié)結(jié)構(gòu)圖表5-2VL伸縮式萬向節(jié)幾何尺寸及額定轉(zhuǎn)矩(單位：mm)VL萬向節(jié)型號(hào)AGSdRSmaxMd(Nm)Mn(Nm)a①b②9194302117.46226.4512402672200①使用剛性螺栓的伸縮量；②，不使用剛性螺栓的伸縮量。

6結(jié)論與展望本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要研究?jī)?nèi)容是長(zhǎng)安悅翔的驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)，并根據(jù)已有的驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)提升，設(shè)計(jì)一款采用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的斷開式驅(qū)動(dòng)橋，采用機(jī)繪的形式，完成相關(guān)的二維設(shè)計(jì)圖紙。設(shè)計(jì)期間，在初期先在中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）上查閱有關(guān)文獻(xiàn)，并借閱了相關(guān)科技雜志，之后到工廠實(shí)習(xí)參觀，根據(jù)劉惟信老師《汽車車橋設(shè)計(jì)》一書，認(rèn)真理解分析了驅(qū)動(dòng)橋及其各主要組成部件的結(jié)構(gòu)和原理，整理出一個(gè)具備較高可行性的設(shè)計(jì)方案，掌握設(shè)計(jì)思路后，開始主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算工作。本文首先講解了車輛驅(qū)動(dòng)橋的有關(guān)知識(shí)與常見結(jié)構(gòu)形式，分析了各結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)缺點(diǎn)，并重點(diǎn)了解了主減速器、差速器、半軸等各主要零部件的結(jié)構(gòu)形式。在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)學(xué)習(xí)了斷開式驅(qū)動(dòng)橋的有關(guān)理論，如工作原理等，有助于更好的分析車輛行駛過程中驅(qū)動(dòng)橋工作時(shí)的工況。經(jīng)過分析后，開始第二次詳細(xì)計(jì)算設(shè)計(jì)，包括尺寸選擇，強(qiáng)度校核等，確定相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)。在進(jìn)行尺寸設(shè)計(jì)的工作過程中，利用CAD、CATIA等二維制圖軟件完成了相關(guān)裝配圖及零件圖的繪制。通過繪圖，校核，反饋設(shè)計(jì)，從而調(diào)整更好的結(jié)構(gòu)安排。經(jīng)過初步的校核計(jì)算，本次設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)橋較為合理。此外設(shè)計(jì)方案中還有一些地方可以改進(jìn)，例如在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，借助計(jì)算機(jī)軟件對(duì)驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)受力情況進(jìn)行分析并優(yōu)化。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)于大學(xué)期間所學(xué)知識(shí)的復(fù)習(xí)回顧，更是一次總結(jié)與升華，將各方面所學(xué)融匯貫通的一次成功實(shí)踐。在設(shè)計(jì)期間，也充分認(rèn)識(shí)到自己實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足，為將來的工作敲響了警鐘，打下了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

7參考文獻(xiàn)[1]劉惟信.汽車設(shè)計(jì)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2015.[2]王望予.汽車設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2015.[3]陳家瑞.汽車構(gòu)造[M].北京:人民交通出版社，2017.[4]《汽車工程手冊(cè)》編輯委員會(huì).汽車工程手冊(cè)[M].北京:人民交通出版社,2011.[5]余志生.汽車?yán)碚揫M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010.[6]張洪欣.汽車底盤設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008.[7]成大先．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2014.[8]王望予主編.汽車?yán)碚?機(jī)械工業(yè)出版社.2017.6.[9]劉惟信編著.汽車車橋設(shè)計(jì).清華大學(xué)出版社2014.4.[10]彭文生，李志明，黃華梁主編.機(jī)械設(shè)計(jì).高等教育出版社.2012.8.[11]陳家瑞主編.汽車構(gòu)造.人民交通出版社.2016.11.[12]唐增寶，常建娥主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).華中科技大學(xué)出版社.2016.9.[13]趙克利，孔德文編著.底盤結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì).化學(xué)工業(yè)出版社.2017.1.[14]焦永和主編.機(jī)械制圖.北京理工大學(xué)出版社.2015.7.[15].余志生.汽車?yán)碚揫M].北京.機(jī)械工業(yè)出版社.2016.05.[16]郝喜斌.DC704前驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化.2014.03.[17]鄒書洋.驅(qū)動(dòng)橋總體方案自動(dòng)生成系統(tǒng)研究[J]，南京理工大學(xué)，2017.[18]劉柯軍，高淑蘭,汽車半軸失效分析[J]，汽車工藝與材料，2014.07.[19]YuJianfei.Intelligentdesignsystemformini-carsdrivingaxle[D].NanjingUniversityofScience,2012.[20]WangLiang.DriveAxleoptimaldesign[D].HebeiUniversityofTechnology,2016.[21]JohnFenton.HandbookofAutomotivePowertrainandChassisDesign.ProfessionalEngineerigPublishingLimitedLondonandBuryStEdmunds,UK.1998.8致謝論文終于接近尾聲。擱筆時(shí)，我感慨萬千、思緒不斷。從開題到找資料，再到最后的定稿，雖然一直很忙碌，不過也學(xué)到很多知識(shí)和道理。大學(xué)四年的時(shí)光就這樣悄悄溜走，轉(zhuǎn)瞬即逝。從小學(xué)到大學(xué)這十六年來的求學(xué)生涯也即將接近尾聲。時(shí)光如流水，成長(zhǎng)中的滴滴點(diǎn)點(diǎn)此刻就像是電影一樣不斷在我腦中放映，有歡聲笑語，也有挫折失敗，但無論是哪種片段，在現(xiàn)在看來，都是彌足珍貴、閃閃發(fā)光的回憶。在這里，首先我要感謝的是不斷給我建議和幫助的導(dǎo)師，您是這樣的博學(xué)多才，用您那豐富的知識(shí)量和敏銳的思路給了我的論文極大的建議,，我的論文才能順利完成；您又是這樣的和藹可親、平易近人，是您給了我這樣一個(gè)珍貴的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。您是我未來人生道路上永遠(yuǎn)的榜樣。此外，我還要感謝我的大學(xué)老師們。在這四年里，你們的風(fēng)趣的講課方式、博學(xué)的知識(shí)和深邃的思想讓我深刻領(lǐng)悟到了知識(shí)的博大精深。感謝你們大學(xué)四年對(duì)我的學(xué)習(xí)的指導(dǎo)以及生活的幫助。感謝我的同學(xué)和室友一路以來的并肩作戰(zhàn)。大學(xué)四年，你們讓我感到了青春活力。你們的關(guān)懷和鼓勵(lì)讓我不斷成長(zhǎng)，讓我感到溫暖，也讓我對(duì)深愛的校園戀戀不舍。你們學(xué)習(xí)的嚴(yán)謹(jǐn)、為人的友善我會(huì)用一生去學(xué)習(xí)的。最后，感謝養(yǎng)育我的父母。未來，我將用更多的努力回報(bào)你們。時(shí)光不老，我們不散，祝大家未來道路上前程似錦！

附錄附錄1DriveAxleAllvehicleshavesometypeofdriveaxle/differentialassemblyincorporatedintothedriveline.Whetheritisfront,rearorfourwheeldrive,differentialsarenecessaryforthesmoothapplicationofenginepowertotheroad.Thedriveaxlemusttransmitpowerthrougha90°angle.Theflowofpowerinconventionalfrontengine/rearwheeldrivevehiclesmovesfromtheenginetothedriveaxleinapproximatelyastraightline.However,atthedriveaxle,thepowermustbeturnedatrightangles(fromthelineofthedriveshaft)anddirectedtothedrivewheels.Thisisaccomplishedbyapiniondrivegear,whichturnsacircularringgear.Theringgearisattachedtoadifferentialhousing,containingasetofsmallergearsthataresplinedtotheinnerendofeachaxleshaft.Asthehousingisrotated,theinternaldifferentialgearsturntheaxleshafts,whicharealsoattachedtothedrivewheels.Thedifferentialisanarrangementofgearswithtwofunctions:topermittherearwheelstoturnatdifferentspeedswhencorneringandtodividethepowerflowbetweenbothrearwheels.(1)Theaccompanyingillustrationhasbeenprovidedtohelpunderstandhowthisoccurs.Thedrivepinion,whichisturnedbythedriveshaft,turnstheringgear.(2)Theringgear,whichisattachedtothedifferentialcase,turnsthecase.(3)Thepinionshaft,locatedinaboreinthedifferentialcase,isatrightanglestotheaxleshaftsandturnswiththecase.(4)Thedifferentialpinion(drive)gearsaremountedonthepinionshaftandrotatewiththeshaft.(5)Differentialsidegears(drivengears)aremeshedwiththepiniongearsandturnwiththedifferentialhousingandringgearasaunit.(6)Thesidegearsaresplinedtotheinnerendsoftheaxleshaftsandrotatetheshaftsasthehousingturns.(7)Whenbothwheelshaveequaltraction,thepiniongearsdonotrotateonthepinionshaft,sincetheinputforceofthepiniongearsisdividedequallybetweenthetwosidegears.(8)Whenitisnecessarytoturnacorner,thedifferentialgearingbecomeseffectiveandallowstheaxleshaftstorotateatdifferentspeeds.Astheinnerwheelslowsdown,thesidegearsplinedtotheinnerwheelaxleshaftalsoslows.Thepiniongearsactasbalancingleversbymaintainingequaltoothloadstobothgears,whileallowingunequalspeedsofrotationattheaxleshafts.Ifthevehiclespeedremainsconstant,andtheinnerwheelslowsdownto90percentofvehiclespeed,theouterwheelwillspeedupto110percent.However,becausethissystemisknownasanopendifferential,ifonewheelshouldbecomestuck(asinmudorsnow),alloftheenginepowercanbetransferredtoonlyonewheel.Engineerssearcheddiligentlyforwaystoalloweachdrivingwheeltooperateatitsownspeed.Manyideasweretriedwithmixedresultsbeforethebasicdesignforthepresent-day,standarddifferentialwasfinallydeveloped.Thesuccessfulideathatisstillusedinprincipletodaywastodividetheenginepowerbydividingtheaxleintwo-attachingeachdrivingwheelseparatelytoitsownhalf-axleandplacinginbetween,aningenious,free-rotatingpinionandgeararrangement.Thearrangementwascalledthedifferentialbecauseitdifferentiatesbetweentheactualspeedneedsofeachwheelandsplitsthepowerfromtheengineintoequaldrivingforcetoeachwheel.On/offroadvehiclesandothertrucksrequiredtohaulheavyloadsaresometimesequippedwithdoublereductionaxles.Adoublereductionaxleusestwogearsetsforgreateroverallgearreductionandpeaktorquedevelopment.Thisdesignisfavoredforsevere-ser-viceapplications,suchasdumptrucks,cementmixers,andotherheavyhaulers.Thedoublereductionaxleusesaheavy-dutyspiralbevelorhypoidpinionandringgearcombinationforthefirstreduction.Thesecondreductionisaccomplishedwithawide-facedhelicalspurpin-ionandgearset.Thedrivepinionandringgearfunctionjustasinasinglereductionaxle.However,thedifferentialcaseisnotboltedtotheringgear.Instead,thespurpinioniskeyedtoanddrivenbytheringgear.Thespurpinionisinturnconstantlymeshedwiththehelicalspurgeartowhichthedifferentialcaseisbolted.Manyheavydutytrucksareequippedwithtworeardriveaxles.Thesetandemaxletrucksrequireaspecialgeararrangementtodeliverpowertoboththeforwardandrearwardreardrivingaxles.Thisgearingmustalsobecapableofallowingforspeeddifferencesbetweentheaxles.Twoaxlehubarrangementsareavailabletoprovidesupportbetweentheaxlehubandthetruck'swheels:thesemi-floatingtypeaxleandthefullyfloatingtypeaxle.Ofthetwo,thesemi-floatingisthesimplest,cheapestdesigntoincorporate,butthefullyfloatingaxleismorepopularinheavy-dutytrucks.Inthesemi-floatingtypeaxle,drivepowerfromthedifferentialistakenbyeachaxlehalf-shaftandtransferreddirectlytothewheels.Asinglebearingassembly,locatedattheouterendoftheaxle,isusedtosupporttheaxlehalf-shaft.Thepartoftheaxleex-tendingbeyondthebearingassemblyiseithersplinedortaperedtoawheelhubandbrakedrumassembly.Themaindisadvantageofthistypeofaxleisthattheouterendofeachaxleshaftmustcarryandsupporttheweightofthetruckthatisplacedonthewheels.Ifanaxlehalf-shaftshouldbreak,thetruck'swheelwillfalloff.Driveaxleoperationiscontrolledbythedifferentialcarrierassembly.Adifferentialcarrierassemblyconsistsofanumberofmajorcomponents.Theseinclude:1.Inputshaftandpiniongear2.Ringgear3.Differentialwithtwodifferentialcasehalves,adifferentialspider,fourpiniongears,andtwosidegearswithwashers.Thisdifferentialassemblyfitsbetweentheaxleshafts,withtheshaftsbeingsplinedtothedifferentialsidegears.Thepartsofthedifferentialcarrierareheldinpositionbyanumberofbearingsandthrustwashers.Theleadingendoftheinputshaftisconnectedtothedriveshaftbyayokeanduniversaljoint.Thepiniongearontheotherendoftheinputshaftisinconstantmeshwiththeringgear.Theringgearisboltedtoaflangeonthedifferentialcase.Insiedthecase,thelegsofthespiderareheldinmatchinggroovesinthecasehalves.Thelegsofthespideralsosupportthefourpiniongears.Inaddition,thecasehousesthesidegears,whichareinmeshwiththepinionsandaresplinedtotheaxleshafts.Whenthedriveshafttorqueisappliedtotheinputshaftanddrivepinion,theinputshaftandpinionrotateinadirectionthatisperpendiculartothetruck'sdriveaxles.Thedrivepinionisbeveledat45degreesandengagestheringgear,whichisalsobeveledat45degrees,causingtheringgeartorevolveat90degreestothedriveshaft.Thismeansthetorqueflowchangesdirectionandbecomesparalleltotheaxlesandwheels.Thedriveshaftmustalsobeabletochangeinlengthwhiletransmittingtorque.Astherearaxlereactstoroadsurfacechanges,torquereactionsandbrakingforces,ittendstorotatefor-wardorbackward,requiringacorrespondingchangeinthelengthofthedriveshaft.Inordertotransmitenginetorquetotherearaxles,thedriveshaftmustbedurableandstrong.Anengineproducing1000pound--feetoftorque,whenmultipliedbya12totgearrationinthetransmission,willdeliver12000pound-feetbreakawaytorquetothedriveshaft.Theshaftmustbestrongenoughtodeliverthistwistingforcetoaloadedaxlewithoutdeformingorcrackingunderthestrain.Driveshaftsareconstructedofhigh-strengthsteeltubingtoprovidemaximumstrengthwithminimumweight.Thediameteroftheshaftandwallthicknessofthetubingisdeterminedbyseveralfactors~maximumtorqueandvehiclepayload,typeofoperation,roadconditions,andthebraketorquethatmightbeencountered.One-piece,two-piece,andthree-piecedriveshaftsareused,dependingo