轿车驱动桥设计
根据上式可计算得:?? ?s?16?1004.793?10?189.54MPa 3??301004.79?28?24????14?34?3.10?0.754???103?69.84MPa
?c?1004.79?103?108.25MPa
?28?24??28?24??????14?34?0.75?4??2???1004.79?771.26180??103?6.89? 58.1?10?79521.56?根据要求，当传递的转矩最大时，半轴花键的扭转切应力????189.54MPa，切应力
??s??69.84MPa，挤压应力??c??108.25MPa，最大转角??7?/m，以上计算均满足要
求。
5.5 半轴的结构设计及材料与热处理
在半轴的结构设计中，为了使花键的内径不致过多地小于其杆部直径，常常将半轴加工花键的端部设计得粗一些，并适当地减小花键的深度，因此花键齿数发布相应增多，一般为10齿（轿车半轴）至18齿（载货汽车半轴）。半轴的破坏形式多为扭转疲劳破坏，因此在结构设计上应尽量增大各过渡部分的圆角半径以减小应力集中。重型车半轴的杆部较粗，外端突缘也很大，当无较大锻造设备时可采用两端均为花键联接的结构，且取相同花键参数以简化工艺。在现代汽车半轴上，渐开线花键用得较广，但也有用矩形或梯形花键的。
半轴多采用含铬的中碳合金钢制造，如40Cr，40CrMnMo，40CrMnSi，40CrMoA，35CrMnSi，35CrMnTi等。40MnB是我国研制出的新钢种，作为半轴材料效果很好。半轴的热处理过去都采用调质处理的方法，调质后要求杆部硬度为HB388-444（突缘部分可低至HB248）。近年来采用高频、中频感应淬火的工艺日益增多。这种处理方法使半轴表面淬火硬度达HRC52-63，硬化层深约为其半径的1/3，心部硬度可定为HRC30-35；不淬火区（突缘等）的硬度可定在HB248-277范围内。由于硬化层本身的强度较高，加之在半轴表面形成大的残余压应力，以及采用喷丸处理、滚压半轴突缘根部过渡圆角等工艺，使半轴的静强度和疲劳强度大为提高，尤其是疲劳强度提高得十分显著。由于这些先进
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工艺的采用，不用合金钢而采用中碳（40号、45号）钢的半轴也日益增多。
6章 万向节设计
6.1 万向节结构选择
对于驱动桥，在其驱动车轮的传动装置中必须采用万向节传动，以便使转向车轮能够转向。在转向驱动桥上，常常在通往左右转向车轮的传动装置中和靠近车轮处，各安装一个等速万向节。固定型球笼式万向节和伸缩型球笼式万向节广泛应用于采用独立悬架的轿车转向驱动桥，如红旗、桑塔纳、捷达、宝来、奥迪等轿车的前桥。其中RF节用于靠近车轮处，VL节用于靠近驱动桥处。因此在本设计中也采用这两种万向节。
图6-1 RF节与VL节在转向驱动桥中的布置
6.2 万向节的材料及热处理
在传递转矩时，钢球与滚道间产生较大的接触应力，因此对材料要求较高。球形壳和星形套采用15NiMo低碳合金钢制造，并经渗碳、淬火、回火处理；钢球则选用轴承用钢球，材料为15Cr。
7章 驱动桥壳设计
7.1 驱动桥壳的选型
驱动桥壳的主要功用是支撑汽车质量，并承受由车轮传来的路面的反力和反力矩，并经悬架传给车架（或车身）；它又是主减速器、差速器、半轴的装配基体。
考虑汽车的类型、使用要求、制造条件、材料供应等。思迪1.5AT桥壳的结构型式应该选择组合式桥壳。
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7.2 桥壳的静弯曲应力计算
桥壳犹如一空心横梁，半浮式驱动桥半轴支承于车轮上，在钢板弹簧座处桥壳承受汽车的簧上载荷 。
桥壳按静载荷计算时，在其两钢板弹簧座之间的弯矩M为
M???G2?B?s （7.1） ?gw??2?2式中，G2—汽车满载时停于水平路面时驱动桥作用于地面的载荷，在此
G2?8878.8N；
gw—车轮（包括制动器、轮毂等）重力，根据轮胎型号查得同型号米其林轮胎
重量，取gw?80N；
B—驱动车轮轮距，查思迪数据在此取为B?1.438m；
s—驱动桥壳上两钢板弹簧座中心间的距离，查思迪数据，近似取s?1.005m。 桥壳的危险断面通常在钢板弹簧座附近。
.8?8878?1.531?1.005 M???80???1146.52N?m
22??而静弯曲应力?wj则为 ?wj?式中 M—见（5-1）；
Wv—危险断面处（钢板弹簧座附近）桥壳的垂向弯曲截面系数，具体见下： 关于桥壳在板簧座附近的危险断面的形状，主要由桥壳的制造工艺和结构形式 来确定，在此采用圆形管状。取内径d=33mm和外径D=43mm 垂向及水平弯曲截面系数:
M ?103 （7.2）
Wvd4?3.14?433?334?3???? Wv?1??1??5096.02mm4?4???32?D?32?43?d4?3??扭转截面系数: Wt? 1??10192.04mm4??16?D?
?D3??D3?32
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[8]
垂向弯曲截面系数, 水平弯曲截面系数, 扭转截面系数的计算参考《材料力学》。
根据上式桥壳的静弯曲应力?wj?201.02MPa
7.3 在不平路面冲击载荷作用下的桥壳强度计算
当汽车高速行驶于不平路面上时，桥壳不但承受静止状态下那部分载荷外而且承受附加的冲击载荷。在这两种载荷总的作用下，桥壳所产生的弯曲应力?wd为
?wd?kd?wj （7.3） 式中 kd——动载荷系数，对于轿车取1.75； ?wj——桥壳在静载荷下的弯曲应力，。
根据上式?wd?1.75?201.02?351.79MPa
7.4 汽车以最大牵引力行驶时的桥壳强度计算
作用在左右驱动车轮的转矩所引起的地面对驱动车轮的最大切向反作用力共为 Pmax?根据上式可计算得Pmax?Temax?i?ig1??Trr （7.4）
143?3.6626?3.5527?0.9?6171.62
0.3015此时后驱动桥桥壳在左、右板簧座之间的垂向弯矩Mv为
?G?B?s Mv??2m2?gw? (7.5)
22??式中 m2——汽车加速行驶时的质量转移系数，可在1.2～1.4范围内选取，在此取1.2；
G2，gw，B，s——见式（5-1）下的说明。
.8?8878?1.531?1.005根据上式：Mv???80???1146.52N?m
22??由于驱动车轮所承受的地面对其作用的最大切向反作用力Pmax，使驱动桥壳同时也承受着水平方向的弯矩Mh，对于装有普通圆锥齿轮差速器的驱动桥，由于其左、右驱动车轮的驱动转矩相等，故有
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PmaxB?s? （7.6） 226171.621.531?1.005??881.57N?m 所以根据上式Mh?22 Mh?桥壳还承受因驱动桥传递驱动转矩而产生的反作用力矩，这时在两板簧座之间桥壳承受的转矩T为
T=
Temax?iTL?? (7.7) 2式中，Temax—发动机最大转矩； i—传动系的最低传动比；
?—传动系的传动效率，在此取0.9。
根据上式可计算得T?143?13.012?0.9?837.32N?m
2所以在板簧座附近的危险断面处的弯曲应力?w和扭转应力?分别为 ?w?MvMh (7.8) ?WvWh ??T (7.9) Wt式中 Mv,Mh—分别为桥壳在两钢板弹簧座之间的垂向弯矩和水平弯矩，见式（7.5），
和式（7.6）；
Wv,Wh,Wt——分别为桥壳在危险断面处的垂向弯曲截面系数，水平弯曲截面系
数和扭转截面系数，由于桥壳是圆管形截面Mv,Mh相同。
根据上式可以计算得
?w?1146.52?881.57837.32?1000?397.94MPa???1000?82.15MPa
5096.0210192.04由于桥壳的许用弯曲应力[?]为300～500 MPa，许用扭转应力[?]为150～400MPa， 所以该设计的桥壳满足这种条件下的强度要求。
7.5 汽车紧急制动时的桥壳强度计算
由于设计时一些参数是未知的，所以后驱动桥计算用的汽车紧急制动时的质量转移
''系数m2不可计算，对轿车后驱动桥m2取极限1。
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