?：为扭转角
l：半轴长度
G：为材料剪切弹性模量
IP：半轴端面极惯性矩，IP??d432??32432?102943mm4。
4.26??14.2?/m 单位长度的扭转角为：
0.35半轴的单位长度扭转角在6—15较合适。 5.3 半轴可靠性设计
在汽车设计中，可靠性已经成为比较重要的技术指标之一。对于产品设计，必须考虑各参量的统计分散性，进行随机不确定分析，真实正确地反映产品的强度与受载等情况。
①可靠度计算
??16T，式中，T为半轴所传?d3递的转矩；d为半轴的直径。根据二阶矩技术，以应力极限状态表示的状态方程为
对于全浮式半轴来说，所受的扭转切应力?按以下计算：??16T式中，r为半轴材料的扭转强度；X为基本随机变量矢量，X??rg?X??r?3，???dTd?。
??T?设基本随机变量矢量X的均值E?X?????r?T22?d?D?X???r2000?T000?d，方差，??T??T且认为这些随机变量时服从正态分布的相互独立的随机变量。g?X?是反映半轴状态和性能的状态函数，可表示半轴的两种状态：
?g?X??0???g?X??0?失败状态安全状态
将g?X?在均值E?X??X处展开成二阶泰勒级数，可得到g?X?的二阶近似均值?g和一
2阶近似方差?g，如下：
?1?2gXD?X???g?E?g?X???gX?T2?2?X。 ??gX?2??????DgX?D?X?g??XT???????不论g?X?服从什么分布，可靠性指标定义为???g/?g，可靠度的一阶估计量为
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R?????，式中，????为标准正态分布函数。
②可靠性设计
给定半轴可靠度R，查表得可靠性指标?，由上公式经推导整理得：
??2r63??2?r2?d?2?rA?d?A2??2B?0，
?式中，A?16?T??96?T???0.005?;B?22256?T?2?22304?T?2??0.005?。
2根据加工误差和3?法则，取半轴直径标准差?d为0.005倍的半轴直径均值?d，求解上 式可以求得半轴最小直径的均值?d和标准差?d。 5.4 半轴的结构设计
①全浮式半轴杆部直径可按下式初选，d?K3M??32mm。
d：为半轴杆部直径
M?：为半轴的计算转矩
K：为直径系数，取0.205—0.218。
根据初选的d，按前面的应力公式进行强度校核。
②半轴的杆部直径应小于或等于半轴花键的底径，以便使半轴各部分基本达到等强度。 ③半轴的破话形式大多是扭转疲劳损坏，在结构设计时应尽量增大各过渡部分的倒圆角半径，尤其是凸缘与杆部、花键与杆部的过度部分，一减小应力集中。
④但杆部较粗且外端凸缘也较大时，可以采用两端用花键的结构。
⑤设计全浮式半轴杆部的强度储备应低于驱动桥其他传利零件的强度储备，使半轴起一个“熔丝”的作用。
6.驱动桥壳设计
驱动桥壳的主要功用是支撑汽车质量，并承受有车轮传来的路面反力和反力矩，并经悬架传给车架；它是主减速器差速器半轴的装配基体。
驱动桥壳应满足如下设计要求：
①应具有足够的强度和刚度，以保证主减速器齿轮啮合正常并不使半轴产生附加弯曲应力。
②在保证强度和刚度的前提下，尽量减小质量以提高行驶的平顺性。 ③保证足够的离地间隙。 ④结构工艺性好，成本低。
⑤保护装于其上的传动系部件和防止泥水侵入。
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⑥拆装、调整、维修方便。 6.1 驱动桥壳结构方案分析
驱动桥壳大致可分为整体式和分段式两大类型。
整体式驱动桥壳具有较大的强度和刚度，且便于主减速器的装配、调整和维修，因此普遍是应用于各类汽车上；而分段式驱动桥壳一般用于重型专用车辆和其他非道路车辆。
整体式桥壳按照制造方法不同可分为整体铸造、中段铸造压入钢管、钢板冲压焊接和热胀成型式四种。中重型车多用铸造式，而冲压焊接式多用于轻型车。所以，依照本课题要求，选用整体式驱动桥壳中的铸造式。
铸造式整体桥壳的特点是整个桥壳式一个空心梁，桥壳和主减速器壳是两体，它具有强度和刚度较大，主减速器拆装方便等优点，缺点是质量大，加工面多，制造工艺复杂。 6.2 驱动桥壳强度计算及校核
桥壳的校核主要有以下几种工况： ①静载荷下
此时的危险断面在弹簧座处
M?(G2b?sG2b?s12740??1.440?1.225??gw)????684.775nm
22224M684.775??95.4MPa，其中， ?6Wv7.179?10静弯曲应力为：?wj?G2：满载时后轴的静载荷 gw：车轮重量
b：车轮内边缘与弹簧座中心距离
s：两弹簧座中心距离
d4?D(1?4)D?7.179?10?6mm3 Wv：Wv?32②不平路面冲击载荷下的强度计算
3动载系数取Kd?1.75，
那么?wd?Kd?wj?1.75?95.4?167MPa。 ③最大牵引力
两轮最大切相反力：Pmax?TemaxiTL?T176?4.452?4.625?0.9??9651N rr0.338
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两钢板弹簧间垂向弯矩：Mv?G2b?s?m2??821.73nm 22pmax(b?s)9651?(1.44?1.225)??518.74NM
2?24两钢板弹簧座间水平弯矩：Mh?转矩：T?TemaxiTl?T176?4.452?4.625.0.9??1631nm 222?T2?821.732?518.742?16312?1898.5nm 合成弯矩：M??Mv2?Mh所以合成应力???④紧急制动时 垂向弯矩 ： Mv?M?1898.5??264.5?[??]?300MPa W7.179G2b?s12740?0.75?(1.44?1.225)'?m2???514nm 224'm2：制动时后轴的载荷转移系数，取为0.75。
水平弯矩：Mh?G2b?s12740?0.75?0.8?(1.44?1.225)'?m2?????514nm 224附着系数?，取为 0.8。 转矩 T?G2'12740m2?rr??0.75?0.8?0.338?1292nm 22rr：车轮滚动半径
nm 合成弯矩 ：M??M?M?T?5142?4112?12922?14502v2h2合成应力 ： ???⑤侧向力最大时
M?1450??202?[??]?300MPa W7.179当侧滑时危险断面在外车轮轮毂内轴承里端，若车向右侧滑，左侧为内侧，右侧为外侧。
1hg?10.4?1)?12740?(0.5?)?9909N 右侧车轮得支反力为： Z2R?G2(?2b1.44hg：质心高度
?1：侧滑时的附着系数
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侧向力：Y2R?Z2R?1?9909?1?9909N 驱动轮右轮轮毂的左轴承径向支撑力：
S1R?rrb0.3380.0338Y2R?Z2R??9909??9909?43600N a?ba?b0.08450.0845rrb0.3380.0338Y2R?Z2R??9909??9909?35672N a?ba?b0.08450.0845S2R?所以 MA?A?S2R(a?b)?3014.3nm ?wA?A? ?A?A?MA?A3014.3??420MPa W7.179?4S1R?(D?d)22?43600?4?49MPa
2?(0.045?0.03)222?3?合成应力 ??A?A??wA?AA?A?428.5?[?]?490MPa
所以，桥壳是满足要求的。
7.花键设计与计算
7.1 花键结构的形式及参数选择
花键主要有矩形花键和渐开线花键，矩形花键应用广泛，加工容易，但应力集中严重，因此当传递较大扭矩时，一般尺寸较大。渐开线花键应力集中较小，定位准确，应用于精密连接，齿高低，所以适合于小尺寸轴和薄壁零件。
本设计中有两处花键，分别是主动轴和半轴上，均选用30?平齿渐开线花键。参数如下：GB/T1144-2001模数m=2mm，分度圆D=32mm,齿数Z=16，主动轴花键长45mm，半轴花键长30mm。 7.2 花键校核
渐开线花键的主要失效形式是静连接时工作表面被压溃和动连接工作表面过渡磨损。因此静连接通常按工作表面上的挤压应力进行强度校核。校核时假定载荷在花键的工作表面均匀分布，各齿面上压力的合力作用在分度圆直径处，并引入系数?来考虑实际载荷在各花键齿上分配不均匀的影响。
①半轴花键校核
2T?1032?2067?103?P???179.4?[?P]?200MPa
?Zhldm0.75?16?2?32?30
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