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??式中，?——扭转角；
T?l180GIp? (5-4)
l——半轴长度，取l=1580/2=790mm；
G——材料剪切弹性模量，G=80GPa；
Ip——半轴截面极惯性矩。Ip??d432
? = 10.33°/m
转角宜为每米长度6?～15?。计算较核得? = 10.33°/m，满足条件范围。
5 半轴花键的选择和强度计算
花键连接的强度计算与键连接相似，首先根据连接的结构特点，使用要求和工作条件选定花键的类型和尺寸，然后进行必要的强度计算，根据花键受力的情况分析。其主要的失效形式是工作面被压溃（静连接）或工作面的过度磨损（动连接）。因此，静连接通常按工作面上的挤压力进行强度计算，动连接就按工作面上的压力进行条件性的强度计算。根据半轴的尺寸，选定N=8，d=46mm，D=50mm,B=9的内花键。
由于半轴在工作时会转动，花键主要是处于动连接。失效形式主要为工作面的过度磨损。其强度计算为：
P???z?h?ldm2T?103 （5-6）
式中l——齿的工作长度=70mm
h——花键齿侧面的工作高度，矩形花键h?D?d?2c，其中c为倒角尺寸。2c?0.3，h?50?46?2?0.3?1.4mm 2D?d50?46——花键的平均直径，=dmdm2?2?48mm
z——花键齿数，在此取8；
?——载荷分布的不均匀系数，??0.7~0.8取0.8。
将数据带入式（5-6）得：
P=1.0 MPa
根据花键的动连接强度在?3~10?MPa，以上计算P??3~10?Mpa所以该花键满足强
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度要求。可以使用。
此节的有关计算参考了《汽车设计》中关于半轴的计算的内容和《机械设计》中有关花键的内容。
6 半轴的结构设计及材料与热处理
为了使半轴的花键内径不小于其杆部直径，常常将加工花键的端部做得粗些，并适当地减小花键槽的深度，因此花键齿数必须相应地增加，通常取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，但也有采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(突缘部分可降至HB248)。近年来采用高频、中频感应淬火的口益增多。这种处理方法使半轴表面淬硬达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。
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第六章 驱动桥壳的设计
驱动桥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
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汽车行驶平顺性． 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部件和防止泥水浸入． 6）拆装，调整，维修方便．
1 桥壳的结构型式
桥壳的结构型式大致分为可分式
a）可分式桥壳
可分式桥壳的整个桥壳由一个垂直接合面分为左右两部分，每一部分均由一个铸件壳体和一个压入其外端的半轴套管组成。半轴套管与壳体用铆钉联接。在装配主减速器及差速器后左右两半桥壳是通过在中央接合面处的一圈螺栓联成一个整体。其特点是桥壳制造工艺简单、主减速器轴承支承刚度好。但对主减速器的装配、调整及维修都很不方便，桥壳的强度和刚度也比较低。过去这种所谓两段可分式桥壳见于轻型汽车，由于上述缺点现已很少采用。
b）整体式桥壳
整体式桥壳的特点是将整个桥壳制成一个整体，桥壳犹如一整体的空心粱，其强度及刚度都比较好。且桥壳与主减速器壳分作两体，主减速器齿轮及差速器均装在独立的主减速壳里，构成单独的总成，调整好以后再由桥壳中部前面装入桥壳内，并与桥壳用螺栓固定在一起。使主减速器和差速器的拆装、调整、维修、保养等都十分方
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便。整体式桥壳按其制造工艺的不同又可分为铸造整体式、钢板冲压焊接式和钢管扩张成形式三种。
c）组合式桥壳
组合式桥壳是将主减速器壳与部分桥壳铸造为一体，而后用无缝钢管分别压入壳体二端，二者之间用塞焊或销钉固定，它的优点是从动轮齿轴承的支承刚度较好，主减速器的装配，调整比可分式桥壳方便；然而要求有较高的加工精度，故常用于乘用车和总质量较小的商用车上。
考虑到本设计的是载货汽车的驱动桥，所以驱动桥壳的结构形式采用铸造整体式桥壳。并与设计主减速驱动器时相对应。
图6-1 整体式桥壳 a)铸造式 b)钢板冲压焊接式
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图6-2 整体式桥壳结构示意图
2 桥壳的受力分析与强度计算
选定桥壳的结构形式以后，应对其进行受力分析，选择其端面尺寸，进行强度计算。
汽车驱动桥的桥壳是汽车上的主要承载构件之一，其形状复杂，而汽车的行驶条件如道路状况、气候条件及车辆的运动状态又是千变万化的，因此要精确地计算出汽车行驶时作用于桥壳各处的应力大小是相当困难的。在通常的情况下，在设计桥壳时多采用常规设计方法，这时将桥壳看成简支梁并校核某些特定断面的最大应力值。我国通常推荐：计算时将桥壳复杂的受力状况简化成三种典型的计算工况，即当车轮承受最大的铅锤力（当汽车满载并行驶与不平路面，受冲击载荷）时；当车轮承受最大切应力（当汽车满载并以最大牵引力行驶和紧急制动）时；以及当车轮承受最大侧向力（当汽车满载侧滑）时。只要在这三种载荷计算工况下桥壳的强度特征得到保证，就认为该桥壳在汽车各种行驶条件下是可靠的。
在进行上述三种载荷工况下桥壳的受力分析之前，还应先分析一下汽车满载静止于水平路面时桥壳最简单的受力情况，即进行桥壳的静弯曲应力计算。
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