后置后驅(qū)二軸客車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)(含CAD圖紙和說(shuō)明書)
后置后驅(qū)二軸客車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)(含CAD圖紙和說(shuō)明書),后置,后驅(qū)二軸,客車,驅(qū)動(dòng),設(shè)計(jì),cad,圖紙,以及,說(shuō)明書,仿單
摘 要
驅(qū)動(dòng)橋位于傳動(dòng)系末端，其基本功用是增矩、降速，承受作用于路面和車架或車身之間的作用力。它的性能好壞直接影響整車性能，而對(duì)于載重汽車顯得尤為重要。驅(qū)動(dòng)橋的主要由主減速器、差速器、半軸和驅(qū)動(dòng)橋殼等組成。其中驅(qū)動(dòng)橋殼用以支承并保護(hù)主減速器、差速器、和半軸等；與從動(dòng)橋一起支撐車架及其上的各總成重量；并承受汽車行駛時(shí)由車輪傳來(lái)的各種反力及力矩，經(jīng)懸架傳給車架。
由于驅(qū)動(dòng)橋殼是汽車的重要的承載件和傳力件，橋殼的性能和強(qiáng)度顯得尤為重要，尤其是載人較多的大中型客車，對(duì)傳動(dòng)系要求很高，對(duì)車橋的要求更為重要。中重型客車的驅(qū)動(dòng)橋類似于載重汽車的驅(qū)動(dòng)橋，但因?yàn)榭蛙嚦休d的是人，在可靠性、平順性和舒適性等方面要求的更為嚴(yán)格，總體布置形式兩者有所不同。
現(xiàn)在的驅(qū)動(dòng)橋殼可以分類為兩種：整體式橋殼和分段式橋殼。整體式橋殼具有較大的強(qiáng)度和剛度，橋殼與主減速器殼分開(kāi)制造，便于主減速器裝配、調(diào)整和維修等優(yōu)點(diǎn)。在結(jié)構(gòu)上，針對(duì)多種不同的制造方法，整體式橋殼有多種不同的形式。因而被中重型載重車輛廣泛采用。分段式橋殼分為左右兩端，制造工藝簡(jiǎn)單，但維修時(shí)麻煩，現(xiàn)在很少采用。
本文所作的主要工作如下：
（1）簡(jiǎn)要介紹客車驅(qū)動(dòng)橋殼的結(jié)構(gòu)
（2）根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)出該車的許用彎曲應(yīng)力及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，看其是否滿足強(qiáng)度需求
（3）簡(jiǎn)要介紹后橋殼制造工藝
關(guān)鍵字：驅(qū)動(dòng)橋；傳動(dòng)系；大型客車；制造工藝
Abstract
Drive axle is at the end of the powertrain, and its basic function is increasing the torque and reducing the speed,bearing the force between the road and the frame or body. Its performance will have a direct impact on automobile performance .Drive axle is mainly composed of a main speed reducer, gear, axle and drive axle housing. The drive axle housing for supporting and protecting the main reducer, differential, and the axle shaft; and the driven axle supporting frame and the weight of each assembly; and bear the vehicle wheel came by various force and torque, the suspension to frame.
Since the drive axle housing is an important vehicle carrying and passing component, axle housing performance and strength is particularly important, especially the manned more heavy passenger car, the transmission is high, the requirement is more important for axle. Heavy passenger car drive bridge similar to the truck drive axle, but because the bus carrying the people, in reliability, smoothness and comfort of more stringent requirements, the overall layout of the two different.
The drive axle housing can be classified into two kinds: integral bridge shell and segmental bridge shell. Integral type axle housing with high strength and stiffness, the bridge shell and the main reducer casing of separate manufacturing, convenient for main reducer assembly, adjustment and repair etc.. In the structure, for a variety of different manufacturing method, integral bridge shell has many different forms. So it is widely used in heavy truck. Sectional type axle housing is divided into left and right ends, the manufacturing process is simple, but repair trouble, now rarely used.
Brief introduction: (1) the structure of the bridge shell
(2) according to data from the design allowable bending stress and torsional stress, to see if it satisfy the intensity demand
(3) processing were briefly introduced rear axle shell
Key words: Drive axle; Transmission system; Heavy passenger car;
Manufacturing process
目 錄
摘 要 I
Abstract II
目 錄 III
第一章 緒論 1
1.1概述 1
1.2我國(guó)客車行業(yè)現(xiàn)狀 1
1.3客車的結(jié)構(gòu)形式 1
1.4驅(qū)動(dòng)橋殼的基本類型 2
1.5實(shí)際使用中對(duì)后橋殼的要求 2
第二章 后橋殼結(jié)構(gòu)方案分析 3
2.1 驅(qū)動(dòng)橋殼的功用 3
2.2 驅(qū)動(dòng)橋殼的類型 3
2.2.1可分式橋殼 3
2.2.2整體式橋殼 3
2.2.3組合式橋殼 3
2.3 驅(qū)動(dòng)橋殼的選用 4
第三章 驅(qū)動(dòng)橋殼的受力分析與強(qiáng)度計(jì)算 5
3.1 簡(jiǎn)介 5
3.2 橋殼的靜彎曲應(yīng)力計(jì)算 5
3.3 在不平路面沖擊載荷作用下的橋殼強(qiáng)度計(jì)算 7
3.4 汽車以最大牽引力行駛時(shí)的橋殼強(qiáng)度計(jì)算 7
3.5 汽車緊急制動(dòng)時(shí)橋殼的強(qiáng)度計(jì)算 10
第四章 汽車橋殼零件制造加工方法 13
4.1 整體鑄造式 13
4.2 鋼板沖壓焊接式 14
4.2.1后橋殼殼體焊接工藝 14
4.2.2 后橋殼焊接時(shí)注意的主要問(wèn)題 15
4.3 鋼管擴(kuò)張成形式 15
4.4 液壓漲形成 16
結(jié) 論 18
致 謝 19
參考文獻(xiàn) 20
20
第一章 緒論
1.1概述
汽車驅(qū)動(dòng)橋位于傳動(dòng)系的末端。其基本功用是增扭，降速，改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，即增大由傳動(dòng)軸或直接從變速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩，并將轉(zhuǎn)矩合理的分配給左右驅(qū)動(dòng)車輪；另外，驅(qū)動(dòng)橋還要承受作用于路面或車身之間的垂直力，縱向力和橫向力，以及制動(dòng)力矩和反作用力矩等。驅(qū)動(dòng)橋一般由主減速器，差速器，車輪傳動(dòng)裝置和橋殼組成。橋殼作為驅(qū)動(dòng)橋的主要組成部分，其功用是支撐并保護(hù)主減速器、差速器和半軸等；使左、右驅(qū)動(dòng)輪的軸向相對(duì)位置固定；與從動(dòng)橋一起支撐車架及其上各總成的質(zhì)量；汽車行駛時(shí)，承受由車輪傳來(lái)的路面反作用力和力矩，并經(jīng)懸架傳給車架。
1.2我國(guó)客車行業(yè)概狀
客車因載人量大、方便、快捷，乘坐舒適，價(jià)格便宜，已成為我國(guó)居民出門旅行的主要交通工具。隨著人們生活水平的提高，人們出行頻率越來(lái)越高，客車行業(yè)形勢(shì)良好。據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)匯總，2010年我國(guó)客車銷量達(dá)41.45萬(wàn)輛，其中大中型客車銷售量為14.96萬(wàn)輛。隨著校車、公司通勤車的普及，客車的產(chǎn)銷量將逐年穩(wěn)步上升。我國(guó)的客車行業(yè)目前已經(jīng)比較成熟，有鄭州宇通、蘇州金龍和丹東黃海等客車企業(yè)98家，年產(chǎn)客車不僅可以滿足國(guó)內(nèi)需求，而且有相當(dāng)一部分銷往海外市場(chǎng)。
1.3客車的結(jié)構(gòu)形式
客車的主要布置形式有前置后驅(qū)、中置后驅(qū)以及后置后驅(qū)三種結(jié)構(gòu)形式。前置后驅(qū)客車底盤與貨車比較類似，通用件多，易于有貨車改裝，但是車廂噪聲大，隔熱隔振困難，乘坐的舒適性較差。而中置后驅(qū)客車車廂利用率高，車廂內(nèi)噪音較小，傳動(dòng)軸短；但發(fā)動(dòng)機(jī)受到布置限制需專門設(shè)計(jì)，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻、保溫以及防污困難，隔熱性差維修時(shí)不方便接近，客車底盤高。因此以上兩種結(jié)構(gòu)形式都不太理想。后置后驅(qū)客車是目前長(zhǎng)途及旅游大型客車廣泛采用的一種布置形式。這種形式的優(yōu)點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)與車廂易隔離，車廂的振動(dòng)與噪聲較小，乘坐舒適性較好，發(fā)動(dòng)機(jī)可在車外維修，車廂地板下可布置容積較大的行李箱；其缺點(diǎn)是操縱距離遠(yuǎn)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，駕駛員聽(tīng)不清發(fā)動(dòng)機(jī)的聲音致使不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的故障，另外，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻、車廂取暖困難。與前兩種布置形式相比，后置后驅(qū)還是最理想的布置形式。
1.4驅(qū)動(dòng)橋殼的基本類型
驅(qū)動(dòng)橋殼從結(jié)構(gòu)上可以分為整體式橋殼、分段式和組合式橋殼三種。整體式橋殼具有較大的強(qiáng)度和剛度，便于主減速器裝配、調(diào)整和維修等優(yōu)點(diǎn)。在結(jié)構(gòu)上，針對(duì)多種不同的制造方法，整體式橋殼有多種不同的形式。整體式鑄造車橋的組成：空心梁，半軸套管，主減速器殼及蓋等組成。分段式驅(qū)動(dòng)橋一般分為兩段，由螺栓將兩段連接成一體。分段式橋殼最大的缺點(diǎn)是拆裝維修麻煩，所以現(xiàn)在以很少應(yīng)用了。
1.5實(shí)際使用中對(duì)后橋殼的要求
（1）能適應(yīng)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的規(guī)定。各項(xiàng)性能指標(biāo)除應(yīng)滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書的規(guī)定和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)制定的有關(guān)要求外，也應(yīng)考慮銷售對(duì)象國(guó)家和地區(qū)的法規(guī)和用戶要求；
（2）應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證主減速器齒輪嚙合正常，并不使半軸產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力；
(3) 應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度，質(zhì)量要小，并便于主減速器的拆裝和調(diào)整；
(4) 盡可能便于制造；
(5) 在保證強(qiáng)度和剛度的前提下，盡量減小質(zhì)量以提高汽車行駛的平順性；
(6) 保證足夠的離地間隙；
(7) 結(jié)構(gòu)工藝好，成本低；
(8) 保護(hù)裝于其上的傳動(dòng)系部件和防止泥水侵入；
(9) 拆裝，調(diào)整，維修方便。
第二章 驅(qū)動(dòng)橋殼結(jié)構(gòu)方案分析
2.1 驅(qū)動(dòng)橋殼的功用
驅(qū)動(dòng)橋殼又稱后橋殼，其作用是支撐并保護(hù)主減速器。差速器和半軸，使左右驅(qū)動(dòng)輪的軸向相對(duì)位置固定；與從動(dòng)橋一起支撐車架及其上各總成的質(zhì)量；汽車行駛時(shí)，承受車輪傳來(lái)的路面的反作用力和力矩，并經(jīng)懸架傳給車架。
2.2驅(qū)動(dòng)橋殼的類型
橋殼的結(jié)構(gòu)型式大致分為可分式、整體式、組合式三種形式。
2.2.1可分式橋殼
可分式橋殼的整個(gè)橋殼由一個(gè)垂直接合面分為左右兩部分，每一部分均由一個(gè)鑄件殼體和一個(gè)壓入其外端的半軸套管組成。并且左右兩半橋殼是通過(guò)螺栓聯(lián)成一個(gè)整體。其特點(diǎn)是橋殼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造工藝性好，主減速器軸承支承剛度好。但對(duì)住減速器的拆裝、調(diào)整、維修很不方便，橋殼的剛度和強(qiáng)度受結(jié)構(gòu)的限制，由于上述缺點(diǎn)現(xiàn)已很少采用。
2.2.2整體式橋殼
整體式橋殼的特點(diǎn)是將整個(gè)橋殼制成一個(gè)整體，橋殼猶如一整體的空心粱，其強(qiáng)度及剛度都比較好。橋殼與主減速器殼為兩體，主減速器齒輪及差速器均裝在獨(dú)立的主減速殼里，構(gòu)成單獨(dú)的總成，調(diào)整好以后再由橋殼中部前面面裝入橋殼內(nèi)，并與橋殼用螺栓固定在一起。使主減速器和差速器的拆裝、調(diào)整、維修、保養(yǎng)等都十分方便。
整體式橋殼按其制造工藝不同，整體式橋殼可分為鑄造式、鋼板沖壓焊接式和擴(kuò)張成形式三種。
2.2.3組合式橋殼
組合式橋殼是將主減速器殼與部分橋殼鑄為一體，而后用無(wú)縫鋼管分別壓入殼體兩端，兩者之間用塞焊或銷釘固定。它的優(yōu)點(diǎn)是從動(dòng)齒輪軸承的支承剛度較好，主減速器的裝配、調(diào)整比可分式橋殼方便；然而要求有較高的加工精度，故常用于微型汽車、轎車及輕型以下的載貨汽車。另一些汽車由于布置上的需要，例如前驅(qū)動(dòng)橋的位置受到發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼、減震器及轉(zhuǎn)向器的限制而只得采用尺寸緊湊、易于布置的組合式橋殼。
2.3 驅(qū)動(dòng)橋殼的選用
在這次設(shè)計(jì)中我們選用整體式橋殼。整體式橋殼按其制造工藝分為鑄造整體式、鋼板沖壓焊接式和鋼管擴(kuò)張成型式三種。鑄造整體式橋殼多用于在載荷大的重型客車，也用于少數(shù)中型貨車和越野汽車。鋼板沖壓焊接整體式橋殼近些年來(lái)不僅在轎車，輕、中型載貨汽車上得到了廣泛應(yīng)用，而且有些噸位大更大的（載荷14t以下的）汽車也開(kāi)始廣泛使用。鋼管擴(kuò)張成型整體式橋殼適用于轎車，輕中型載貨汽車的大量生產(chǎn)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的汽車為十多米長(zhǎng)的客車后橋殼，因現(xiàn)在汽車橋殼以沖壓式為主所以選擇鋼板沖壓焊接式整體式橋殼。
鋼板沖壓焊接整體式橋殼以中厚鋼板為原料，是由上、下對(duì)焊的一對(duì)橋殼主件、四塊三角鋼板、加強(qiáng)環(huán)、兩個(gè)半軸套管、法蘭盤、一個(gè)后蓋以及兩個(gè)鋼板彈簧座等沿它們之間的接縫組焊而成。橋殼主件的上、下兩半是一種沖壓件。這種橋殼主件的板料為矩形，下料方便而且材料的利用率高，但上、下兩橋殼主件對(duì)焊時(shí)需四塊三角鋼板補(bǔ)焊到橋殼中部前后兩側(cè)的缺口處。也可以采用不需要三角鋼板補(bǔ)缺口的結(jié)構(gòu)方案。這時(shí)上、下半橋殼主件的對(duì)縫平直，易于實(shí)現(xiàn)焊接自動(dòng)化，橋殼主件在焊接處的倒角容易焊接。
第三章 驅(qū)動(dòng)橋殼的受力分析與強(qiáng)度計(jì)算
3.1 簡(jiǎn)介
后橋的后橋殼是汽車上的主要承載構(gòu)件之一,其形狀復(fù)雜，而汽車的行駛條件如道路狀況、氣候條件以及車輛行駛狀態(tài)等又是千變?nèi)f化的，因此要精確地計(jì)算出汽車行駛時(shí)作用于橋殼各處的應(yīng)力大小較困難。過(guò)去我國(guó)主要靠對(duì)橋殼樣品進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)和整車行駛試驗(yàn)來(lái)考核其強(qiáng)度與剛度，有時(shí)還采用電測(cè)方法，使汽車在選定的典型路段上滿載行駛以測(cè)定橋殼的應(yīng)力。其計(jì)算結(jié)果受到很大限制往往結(jié)論不準(zhǔn)確，而現(xiàn)在我們通常采用的方法為有限單元法。國(guó)內(nèi)外多家汽車汽車企業(yè)都曾用它分析過(guò)汽車后橋殼的強(qiáng)度。我國(guó)通常推薦：計(jì)算時(shí)將橋殼復(fù)雜的受力狀況簡(jiǎn)化成三種典型的計(jì)算工況。只要在這三種載荷計(jì)算工況下橋殼的強(qiáng)度得到保證，就認(rèn)為該橋殼在汽車的各種行駛條件下是可靠的。
在進(jìn)行上述三種載荷工況下橋殼的受力分析之前，還應(yīng)先分析一下汽車滿載靜止于水平路面時(shí)橋殼最簡(jiǎn)單的受力情況，即進(jìn)行橋殼的靜彎曲應(yīng)力計(jì)算。
3.2 橋殼的靜彎曲應(yīng)力計(jì)算
橋殼猶如一空心橫梁，兩端經(jīng)輪轂軸承支承于車輪上，在鋼板彈簧座處橋殼承受汽車的簧上載荷，而左、右輪胎的中心線，地面給輪胎的反力（雙輪胎時(shí)則沿雙胎中心），橋殼則承受此力與車輪重力之差值，即（），計(jì)算簡(jiǎn)圖如3-1所示。
圖3-1 橋殼靜彎曲應(yīng)力計(jì)算簡(jiǎn)圖
橋殼按靜載荷計(jì)算時(shí)，在其兩鋼板彈簧座之間的彎矩為
N·m ………………………… (3-1)
式中：——汽車滿載時(shí)靜止于水平路面時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷，在此116000N；
——車輪（包括輪轂、制動(dòng)器等）重力，N；
——驅(qū)動(dòng)車輪輪距，在此為1900mm;
——驅(qū)動(dòng)橋殼上兩鋼板彈簧座中心間的距離，在此為1030mm.
橋殼的危險(xiǎn)斷面通常在鋼板彈簧座附近。通常由于遠(yuǎn)小于，且設(shè)計(jì)時(shí)不易準(zhǔn)確預(yù)計(jì)，當(dāng)無(wú)數(shù)據(jù)時(shí)可以忽略不計(jì)所以
=25230N·m
而靜彎曲應(yīng)力則為
MPa ………………………… （3-2）
式中：——見(jiàn)（3-1）；
——危險(xiǎn)斷面處（鋼板彈簧座附近）橋殼的垂向彎曲截面系數(shù)，具體見(jiàn)下：
截面圖如圖3-2所示，其中B=170mm，H=170mm，=12mm，=12mm.
圖3-2 鋼板彈簧座附近橋殼的截面圖
垂向彎曲截面系數(shù):
==373370.73mm
水平彎曲截面系數(shù):
=≈373370.73mm
扭轉(zhuǎn)截面系數(shù):
=2×12×158×158=599136mm
垂向彎曲截面系數(shù), 水平彎曲截面系數(shù), 扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)的計(jì)算參考《材料力學(xué)》[9]。關(guān)于橋殼在鋼板彈簧座附近的危險(xiǎn)斷面的形狀，主要由橋殼的結(jié)構(gòu)形式和制造工藝來(lái)確定，從橋殼的使用強(qiáng)度來(lái)看，矩形管狀（高度方向?yàn)殚L(zhǎng)邊）的比圓形管狀的要好。所以在此采用矩形管狀。
根據(jù)上式橋殼的靜彎曲應(yīng)力≈67.57 MPa
3.3 在不平路面沖擊載荷作用下的橋殼強(qiáng)度計(jì)算
當(dāng)汽車在不平路面上高速行駛時(shí)，橋殼除承受靜止?fàn)顟B(tài)下那部分載荷外，還承受附加的沖擊載荷。在這兩種載荷總的作用下，橋殼所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力為
MPa ………………………… (3-3)
式中：——?jiǎng)虞d荷系數(shù)，對(duì)于轎車、客車取1.75；
——橋殼在靜載荷下的彎曲應(yīng)力 ，MPa。
根據(jù)上式 MPa
3.4 汽車以最大牽引力行駛時(shí)的橋殼強(qiáng)度計(jì)算
在此不考慮側(cè)向力，如圖所示為汽車以最大牽引力行駛的受力簡(jiǎn)圖。此時(shí)作用在左右驅(qū)動(dòng)車輪上除有垂向反力外，尚有切向反力。地面對(duì)左右驅(qū)動(dòng)車輪的最大切向反力共為
………………………………………(3-4)
圖3-3汽車以最大牽引力行駛的受力簡(jiǎn)圖
式中： ——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 取790 N.m
——傳動(dòng)系的最低傳動(dòng)比取4.875；
——傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率 取0.9 ；
——輪胎的滾動(dòng)半徑，經(jīng)查表取0.52
后驅(qū)動(dòng)橋橋殼在左、右鋼板彈簧座之間的垂向彎矩（N·M）為
………………………… (3-5)
式中 : ，，，見(jiàn)式1 ；
——汽車加速行駛時(shí)質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，對(duì)于客車后驅(qū)動(dòng)橋在此我們?nèi)?.2
由于驅(qū)動(dòng)車輪所承受的地面對(duì)其作用的最大切向反作用力，使驅(qū)動(dòng)橋殼也承受著水平方向的彎矩，對(duì)于裝有普通圓錐齒輪差速器的驅(qū)動(dòng)橋，在兩簧座之間橋殼所受的水平方向的彎矩為：
橋殼還承受因驅(qū)動(dòng)橋傳遞驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩而引起的反作用力矩，這時(shí)在兩鋼板彈簧座間橋殼承受的轉(zhuǎn)矩為:
…………………………………… (3-6)
式中 ——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，在此為790N·m;
——傳動(dòng)系的最低傳動(dòng)比,取4.875；
——傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率，在此取0.9；
當(dāng)橋殼在鋼板彈簧座附近的危險(xiǎn)斷面處為矩形時(shí)，該斷面的彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力分別為：
………………………… (3-7)
式中：
——分別為橋殼在兩鋼板彈簧座之間的垂向彎矩和水平彎矩，見(jiàn)上式
——分別為橋殼在危險(xiǎn)斷面處的垂向彎曲截面系數(shù)，水平彎曲截面系數(shù)和扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)。
由于橋殼的許用彎曲應(yīng)力值為300—500MPa,許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力值為150—400MPa。=50.81MPa<=300MPa，=15,。283MPa<=150MPa, 所以該設(shè)計(jì)的橋殼滿足這種條件下的強(qiáng)度要求。
3.5 汽車緊急制動(dòng)時(shí)橋殼的強(qiáng)度計(jì)算
在此不考慮側(cè)向力，圖為汽車緊急制動(dòng)時(shí)后驅(qū)動(dòng)橋殼的受力分析簡(jiǎn)圖，此時(shí)作用在左右驅(qū)動(dòng)車輪上除了有垂向反作用力外，尚有切向反力，即地面對(duì)驅(qū)動(dòng)輪的制動(dòng)力，因此可求得：
緊急制動(dòng)時(shí)橋殼在兩鋼板彈簧座之間的垂向彎矩及水平方向的彎矩分別為：
………………………… （3-8）
………………………… （3-9）
式中：,,,s——見(jiàn)下式說(shuō)明；
——汽車制動(dòng)時(shí)的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)：
；
上式中=用于前驅(qū)動(dòng)橋，=用于后驅(qū)動(dòng)橋。當(dāng)、 知時(shí)，對(duì)載貨汽車的后驅(qū)動(dòng)橋亦可取=0.75～0.95；
——汽車的質(zhì)心高度，m；
——汽車質(zhì)心離前軸中心的距離，m；
——驅(qū)動(dòng)車輪與路面的附著系數(shù)，取=0.8
由于此車為后橋驅(qū)動(dòng)，所以選用為汽車制動(dòng)時(shí)的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)
圖3-4 汽車緊急制動(dòng)時(shí)后驅(qū)動(dòng)橋的受力簡(jiǎn)圖
橋殼在兩鋼板彈簧座的外側(cè)部分同時(shí)還承受制動(dòng)力所引起的轉(zhuǎn)矩
……………………………………………（3-10）
將上式所得的、和所求的的分別代入計(jì)算出橋殼在兩鋼板彈簧座附近的危險(xiǎn)斷面的合成應(yīng)力、彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力
由于橋殼的許用彎曲應(yīng)力值為300—500MPa,許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力值為150—400MPa。=64.147MPa<=300MPa，=18.08MPa<=150MPa, 所以該設(shè)計(jì)的橋殼滿足這種條件下的強(qiáng)度要求。
第四章 汽車橋殼零件制造加工方法
近幾十年來(lái)，我國(guó)汽車工業(yè)得到了飛速的發(fā)展，汽車零件加工制造業(yè)是汽車工業(yè)的一個(gè)重要的支撐行業(yè)，也同樣是發(fā)展迅速。驅(qū)動(dòng)橋殼是零件加工制造業(yè)的主要內(nèi)容之一，驅(qū)動(dòng)橋殼既是傳動(dòng)系的組成部分，也是行駛系的組成部分。它作為傳動(dòng)系的一部分是主要功用是安裝并保護(hù)主減速器，差速器和半軸。而其作為行駛系的組成部分時(shí)公用主要是安裝懸架或輪轂，支撐汽車懸架以上各部分重量，承受驅(qū)動(dòng)輪傳來(lái)的返利和力矩，并在驅(qū)動(dòng)輪與懸架之間傳力。橋殼的功能決定了它應(yīng)具有的結(jié)構(gòu)，主要有中間琵琶包，兩端軸頭，兩側(cè)軸管以及一些焊接件等組成；軸管占整個(gè)橋殼長(zhǎng)度的一半以上，琵琶包是橋殼形成最復(fù)雜部分。除去焊上的加強(qiáng)環(huán)和后蓋外，焊前的橋殼本體由上下對(duì)稱的兩個(gè)半殼組成。在汽車工業(yè)中要求橋殼具有足夠的強(qiáng)度，并且要求質(zhì)量小，便于主減器的拆裝和調(diào)整。
驅(qū)動(dòng)橋殼可分為整體式橋殼和分段式橋殼，分段式橋殼一般分為兩段，因而易于鑄造加工，但檢修及拆裝不太方便。目前較少采用分段式橋殼，使用較為廣泛的是整體式橋殼。常見(jiàn)的整體式橋殼制造方式有整體鑄造式、鋼板沖壓式、鋼管擴(kuò)張成形式以及液壓漲形式等。
4.1 整體鑄造式
整體鑄造式橋殼是汽車發(fā)展史上最早采用的結(jié)構(gòu)，整體鑄造式橋殼優(yōu)缺點(diǎn)都較為明顯。整體鑄造式橋殼可采用可鍛造鐵、球墨鑄鐵以及鑄鋼鑄造，為進(jìn)一步提高整體式鑄造式橋殼的強(qiáng)度和剛度，還可以在整體鑄造式橋殼兩端壓入較長(zhǎng)的無(wú)縫鋼管作為半軸套管，并用銷釘固定。這樣可以由里向外逐漸加大表面直徑，以得到較好的壓配效果。整體鑄造式橋殼的主要優(yōu)點(diǎn)在于剛性好、塑性變形小、強(qiáng)度高、易鑄成等強(qiáng)度梁，可根據(jù)各截面不同的強(qiáng)度要求設(shè)計(jì)鑄造不一樣的壁厚。其缺點(diǎn)是彈性及韌性較沖焊橋殼差，鑄造質(zhì)量不易保證，且整體質(zhì)量大、成本較高，不適合整體進(jìn)行輕量化及降低成本設(shè)計(jì)。
整體鑄造式橋殼在現(xiàn)今的汽車工業(yè)市場(chǎng)上仍有大量的應(yīng)用，世界范圍內(nèi)的重型車輛上仍普遍采用鑄造橋殼，只是材料及結(jié)構(gòu)作了一些變化，包括采用高強(qiáng)度QT及高牌號(hào)鑄鋼，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加合理等。
4.2 鋼板沖壓焊接式
鋼板沖壓焊接式整體橋殼主要組成部分包括上、下對(duì)焊的一對(duì)橋殼主件、兩個(gè)凸緣、四塊三角鋼板、兩個(gè)半軸套管、加強(qiáng)圈、一個(gè)后蓋以及兩個(gè)鋼板彈簧座。整體沿其間接縫組焊而成。橋殼主件是由鋼板沖壓而成的上、下兩半殼，具體焊接方法可將橋殼主件與半軸套管間對(duì)焊，也可以將上、下橋殼主件兩側(cè)的半圓形端部與半軸套管內(nèi)端的外圓對(duì)其貼緊，沿接縫焊一圈，伴以塞焊。
目前非鑄造橋殼中最主要的結(jié)構(gòu)形式就是鋼板沖壓焊接式，近年來(lái)不僅在客車、轎車、輕型載貨汽車以及中型載貨汽車上得到了廣泛的應(yīng)用，而且有些噸位更大的汽車也開(kāi)始采用此種工藝的橋殼。鋼板沖壓焊接式橋殼的優(yōu)點(diǎn)在于工藝簡(jiǎn)單、質(zhì)量?。▋H為鑄造整體式橋殼的75%左右）、彈性好、韌性高、材料利用率高、成本低。但由于材料在沖壓過(guò)程中受熱較強(qiáng)，材料妃子結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，從而失去原有材料狀態(tài)致使材料強(qiáng)度降低。因此鋼板沖壓焊接橋殼的剛度和強(qiáng)度除涉及因素之外，還取決于焊縫質(zhì)量焊透率、鋼板材質(zhì)，、氣孔夾渣以及其他焊接缺陷等因素。另外，由于鋼板沖壓焊接式橋殼不能做成復(fù)雜而理想的斷面，壁厚均勻從而導(dǎo)致難于調(diào)整應(yīng)力分布。
4.2.1后橋殼殼體焊接工藝
埋弧自動(dòng)焊具有生產(chǎn)效率高，電弧熔透能力強(qiáng)，焊縫熔深增加，焊縫變形小，焊縫表面平整，節(jié)省材料和電能的特點(diǎn)。
1.焊前準(zhǔn)備：首先首先用銑邊機(jī)將半橋殼開(kāi)坡口
提前烘干埋弧焊焊劑，要求在250 ℃的溫度下烘干2小時(shí)
將兩半橋殼組對(duì)定位夾緊。
2.焊接工藝過(guò)程及參數(shù)的選擇
后橋殼由兩個(gè)半橋殼焊接成形，共四條平直焊縫。其定位夾緊焊接過(guò)程是：兩半橋殼組對(duì)定位夾緊→焊槍對(duì)準(zhǔn)正面焊縫起始端→送絲、引弧、焊槍沿焊縫行走→至焊縫終端送絲停止、滅弧焊槍抬起→橋殼翻轉(zhuǎn)→重復(fù)前述過(guò)程→橋殼成下線。
焊接工藝參數(shù)選擇
（1）焊接電壓 ：32~34V （2）焊接電流 ：100~650A
（3）焊接速度 ：10mm/s
3.后橋殼焊接設(shè)備
后橋殼焊接設(shè)備由NZA-1000焊接電源、液壓站、機(jī)座體、專用翻轉(zhuǎn)夾具、焊接行走機(jī)構(gòu)、伺服送絲機(jī)構(gòu)等組成。
圖4-1 埋弧自動(dòng)焊專機(jī)
4.2.2 后橋殼焊接時(shí)注意的主要問(wèn)題
1.橋殼焊接所用的材料應(yīng)具有良好的可塑性。
2.橋殼焊縫的布置應(yīng)有利于減少焊接應(yīng)力及變形。
3.橋殼焊接件的技術(shù)要求應(yīng)合理。
4. 橋殼每條焊縫的焊接接頭形式、位置和尺寸應(yīng)能滿足焊接質(zhì)量要求。
4.3 鋼管擴(kuò)張成形式
鋼管擴(kuò)張成形殼體在選材上有較高限制，一般均要求鋼管具有較高強(qiáng)度，并且含碳量在0.35%左右。制造工藝上首先使鋼管中央部分?jǐn)U張，兩端滾壓縮徑，然后再焊加強(qiáng)圈和后蓋。鋼管擴(kuò)張成形的制造工藝生產(chǎn)效率很高，材料利用率高，橋殼重量輕，焊接工作量少，而且生產(chǎn)的橋殼剛度和強(qiáng)度均較好。采用鋼管擴(kuò)張成形工藝生產(chǎn)的橋殼疲勞壽命是沖壓焊接橋殼的2倍以上，很適合自卸車等非公路用車橋的需要。但使用這種工藝開(kāi)發(fā)橋殼需要專用的擴(kuò)張成形軋制設(shè)備及工裝。
4.4 液壓漲形成
汽車橋殼液壓脹形工藝方法是一種可代替沖壓焊接方法的先進(jìn)技術(shù)，這種方法節(jié)約能源和材料，而且制造的整體橋殼強(qiáng)度高、質(zhì)量好、成本低。液壓漲形式工藝與其他沖壓成形技術(shù)相比有幾項(xiàng)明顯優(yōu)點(diǎn)：
（1） 因?yàn)橐后w在成形過(guò)程中使工件被冷作強(qiáng)化，從而工件強(qiáng)度比一般沖壓加工的強(qiáng)度更高。從而可以采用更薄的板材，因而使工件更輕量化；
（2） 在成形過(guò)程中可一次加工大型復(fù)雜的三維幾何形狀的工件；
（3） 工件外表板面只與壓力液體接觸，加壓過(guò)程較平緩，零部件成形變化均勻，可獲得勻稱的壓力分布，并能獲得好得多的平滑外表面；
（4） 沖壓和工具費(fèi)用大大下降，特別降低了凸型零件加工的時(shí)間和費(fèi)用，生產(chǎn)周期時(shí)間較短；
（5） 生產(chǎn)的橋殼疲勞壽命時(shí)間長(zhǎng)，按照標(biāo)準(zhǔn)JB3803—84《汽車驅(qū)動(dòng)橋臺(tái)架試驗(yàn)方法》對(duì)液壓脹形的整體式驅(qū)動(dòng)橋殼進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)，考核橋殼的疲勞壽命。臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果表明，該類橋殼的垂直彎曲疲勞壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)要求的中值壽命80萬(wàn)次，甚至大于120萬(wàn)次。
液壓漲形式工藝是指首先選擇適當(dāng)尺寸的管坯，先將其兩端部分縮徑至零件圖要求，再將中間部分進(jìn)行軸向壓縮液壓脹形至最終尺寸。此項(xiàng)技術(shù)中橋殼脹形極限成形系數(shù)的求解、橋殼緯向小圓角的成形、液體脹形壓力和軸向壓縮力的匹配等是核心問(wèn)題。而近年來(lái)，隨著成型設(shè)備及相關(guān)控制技術(shù)的發(fā)展，以液體作傳導(dǎo)介質(zhì)的液壓脹形技術(shù)在國(guó)外發(fā)展迅速。廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè)，并開(kāi)始在許多其它工業(yè)領(lǐng)域引起人們的重視，前景十分廣闊。
驅(qū)動(dòng)橋殼鑄件是汽車上重要的球鐵鑄鋼件，但目前市場(chǎng)上沖焊橋殼已經(jīng)取代鑄造橋殼成為了主流橋殼，近年來(lái)國(guó)門引進(jìn)的許多產(chǎn)品就均采用了沖焊橋殼。沖焊式橋殼質(zhì)量輕、外觀好，附件結(jié)構(gòu)形狀和位置調(diào)整的可能性較大，但沖壓焊接式橋殼材料成形困難，有的還需增加退火工藝，工序多，能耗高、生產(chǎn)成本高。沖壓焊接式橋殼焊接處在較差路面上易出現(xiàn)脫焊開(kāi)裂問(wèn)題，超載易變形，疲勞性能差，會(huì)減少驅(qū)動(dòng)橋總成的使用壽命。
此外，液壓漲形式的新工藝由于其先進(jìn)的技術(shù)帶來(lái)的諸如壁厚控制合理、加工工藝簡(jiǎn)單特點(diǎn)給橋殼制造帶來(lái)了新的選擇，而鋼管擴(kuò)張成形式橋殼在中微型汽車上還占有一定的市場(chǎng)。
總之，整體式橋殼因其強(qiáng)度和剛度性能好，便于主減速器的安裝調(diào)整及維修而得到廣泛應(yīng)用，而其多種制造加工方式也極大豐富橋殼零件的制作手段，更加適應(yīng)各種不同種類的汽車工業(yè)應(yīng)用需求。
結(jié) 論
客車已經(jīng)是我們現(xiàn)在日常出行離不開(kāi)的交通工具。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，我國(guó)在客車行業(yè)已經(jīng)有了長(zhǎng)足的發(fā)展?，F(xiàn)在的客車已經(jīng)不再像當(dāng)初用貨車底盤進(jìn)行改裝生產(chǎn)。為了提高乘坐舒適性，現(xiàn)在大中型客車廣泛采用后置后驅(qū)的布置形式。
本次設(shè)計(jì)課題為后置后驅(qū)二軸客車驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)與現(xiàn)代客車結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，具有實(shí)際意義。這次設(shè)計(jì)的橋殼采用整體式橋殼，因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、主減速器造價(jià)低廉、工作可靠，可以被廣泛用在各種大型載客載貨汽車。
設(shè)計(jì)中闡述了驅(qū)動(dòng)橋殼的結(jié)構(gòu)形式、工作原理以及生產(chǎn)制造工藝等。并且對(duì)橋殼的受力進(jìn)行了科學(xué)的受力分析以及強(qiáng)度計(jì)算。分析、計(jì)算嚴(yán)格遵照相關(guān)教材，且符合要求。設(shè)計(jì)中繪制出了相關(guān)零件圖以和裝配圖。
設(shè)計(jì)出來(lái)的驅(qū)動(dòng)橋殼結(jié)構(gòu)較合理，符合相關(guān)應(yīng)用要求，具有良好的強(qiáng)度和承載能力。制造工藝盡可能簡(jiǎn)單；設(shè)計(jì)尺寸設(shè)置較為合理，盡量滿足零件的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，使其具有較高的互換性，且便于保養(yǎng)和維修。
因沒(méi)有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)時(shí)更多的依靠理論知識(shí)或參照有限的數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)出來(lái)的橋殼與實(shí)際應(yīng)用中的差別較大。相信通過(guò)經(jīng)驗(yàn)不斷的積累，以后的設(shè)計(jì)會(huì)有更大的改進(jìn)，更加合理。
致 謝
經(jīng)過(guò)了近兩個(gè)月的努力，論文寫作工作終于接近了尾聲。論文的順利完成除了我個(gè)人的努力外，更多的要?dú)w功于系里的老師們。在此，我首先要感謝我的指導(dǎo)老師孫飛豹老師，在這段時(shí)間里，孫老師盡心盡力、認(rèn)真負(fù)責(zé)的指導(dǎo)我進(jìn)行畢業(yè)論文的寫作工作。無(wú)論是論文的寫作思路、整體結(jié)構(gòu)，還是設(shè)計(jì)圖紙、數(shù)學(xué)計(jì)算。我前進(jìn)的每一步都是與孫老師的幫助分不開(kāi)的。除了專業(yè)知識(shí)，在孫老師身上我還學(xué)到了應(yīng)該具有一絲不茍的工作態(tài)度與積極進(jìn)取的工作作風(fēng)。相信這些會(huì)在我以后的學(xué)習(xí)與生活中帶給我更多的收獲。
除了孫老師以外，我還要特別感謝教研室的趙老師、崔老師，實(shí)驗(yàn)室的王老師、劉老師和賈老師，他們?cè)谖业睦碚搶W(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上給了我許多幫助指導(dǎo)，同時(shí)也教會(huì)了我許多實(shí)踐技能。
最后對(duì)所有在論文寫作過(guò)程中幫助過(guò)我的朋友和同學(xué)表示深深的謝意！
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