运动型多功能车（SUV）汽车后桥设计及三维建模(9)

半浮式半轴的结构特点是半轴外端支承轴承位于半轴套管外端的内孔，车轮装在半轴上。半浮式半轴除传递转矩外，其外端还承受由路面对车轮的反力所引起的全部力和力矩。半浮式半轴有结构简单，质量小，尺寸紧凑，造价低廉的优点，但所受载荷复杂且较大，因此多用于质量较小，使用条件较好，承载负荷也不大的轿车和微型、轻型货车或客车上。

3／4浮式半轴的结构特点是半轴外端仅有一个轴承并装在驱动桥壳半轴套管的端部，直接支承着车轮轮毂，而半轴则以其端部凸缘与轮毂用螺钉联接。该形式半轴受载情况与半浮式相似，只是载荷有所减轻，一般仅用在轿车和轻型货车上。

全浮式半轴理论上只承受传动系的转矩而不承受弯矩，但实际上由于加工零件的精度和装配精度影响以及桥壳、轴承支承刚度不足等原因，仍可能使全浮式半轴承受一定弯矩。此种结构广泛用于轻型以上各种载货汽车、越野汽车和客车。

半轴的主要尺寸是它的直径，在设计时首先根据对使用条件和载荷情况相同或相近的同类汽车同形式半轴的分析比较，大致选定从整个驱动桥的布局来看比较合适的半轴半径，然后对他进行强度核算。

计算时应该首先合理的确定在用在半轴上的载荷，应考虑到以下三种可能的载荷工况：

（1）纵向力F_x2（驱动力或制动力）最大时，最大值为F_z2φ，附着系数φ在计算时取0.8，侧向力F_y2=0。

（2）侧向力F_y2最大时，其最大值为F_z2φ₁（汽车侧滑时），侧滑时轮胎与地面的侧向力系数φ₁在计算时取1.0，没有纵向力作用。

（3）汽车通过不平路面，垂向力F_z2最大，纵向力F_x2和侧向力F_y2都为0。

由于车轮受纵向力和侧向力的大小受车轮与地面最大附着力限制，所以两个方向力的最大值不会同时出现。

（1）半轴计算转矩T_φ及杆部直径

全浮式半轴只承受转矩，全浮式半轴的计算载荷可按主减速器从动锥齿轮计算转矩进一步计算得到。即

                  (4-1)

式中，ξ——差速器转矩分配系数，对于圆锥行星齿轮差速器可取0.6；

       [T_ce,T_cs]——按发动机最大转矩和最低挡传动比以及按驱动轮打滑转矩计算较小值确定的主减速器从动锥齿轮计算转矩，单位为N·m，已经考虑到传动系中的最小传动比构成。

对半轴进行结构设计时，应注意如下几点：

杆部直径可按照下式进行初选。

                         (4-2)

式中，[τ]——许用半轴扭转切应力，MPa；

d——半轴杆部直径，mm。

半轴杆部直径计算结果应根据结构设计向上进行圆整。半轴的杆部直径应小于或等于半轴花键的底径，以便使半轴各部分达到基本等强度。半轴的破坏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圆角半径，尤其是凸缘与杆部、花键与杆部的过渡部分，以减小应力集中。对于杆部较粗且外端凸缘也较大时，可采用两端用花键连接的结构。半轴杆部的强度储备应低于驱动桥其它传力零件的强度储备，使半轴起一个“熔丝”的作用。

根据初选的 ，按应力公式进行强度校核。

（2）全浮式半轴强度校核计算

半轴的扭转切应力为

                           (4-3)

式中，——半轴扭转切应力，MPa；

d——半轴直径，mm。

半轴的扭转角为

                     (4-4)

式中，——扭转角；

——半轴长度；

G——剪切弹性模量，查相关手册；

——半轴断面极惯性矩，。

半轴的扭转切应力考虑到安全系数在1.3~1.6范围，宜为490～588MPa，单位长度转角不应大于8°/m。

半轴和半轴齿轮一般采用渐开线花键连接，对花键应进行挤压应力和键齿切应力验算。挤压应力不大于200MPa，切应力不大于73MPa。

1）半轴花键的剪切应力

=43.7                                  （4-5）

式中： T_φ——半轴计算转矩，N·m

       D——半轴花键外径，mm

       d——与之相配的花键孔内径，mm

       z——花键齿数

       L_P——花键工作长度，mm

       b——花键齿宽，mm

       φ——载荷分配不均匀系数，计算时可取0.75

2）半轴花键的挤压应力

=31.26                                  （4-6）

式中参数意义同上。

驱动桥壳设计设计原则：在保证桥壳有足够的强度和刚度的条件下，应尽量减少桥壳的质量，其机构简单，制造方便，便于维修人员对其内部件的拆装，维护和保养，其次，还应该考虑到具体汽车的型号，使用的条件选择合理的材料，以减小。

桥壳的结构形式分为三种：可分式桥壳、整体式桥壳和组合式桥壳。综合考虑选择整体式桥壳。

整体式桥壳的特点。

如图5-1所示，整体式桥壳的特点是将整个桥壳制成一个整体，桥壳犹如一个整体的空心梁，其强度和刚度都比较好。这种结构的另一特点是桥壳与主减速器壳分作两体。主减速器齿轮及差速器总成均装在与桥壳分开的独立壳体——主减速器壳内，构成一个单独的总成——主减速器与差速器总成，调整好后再由桥壳中部前面装入桥壳内，并与桥壳用螺栓紧固在一起。这种结构对主减速器和差速器的拆装、调整、维修、保养等都十分方便，更不必把整个驱动桥壳从车上拆下来，这是整体式桥壳另一个很大的优点。

                      图5-1钢板冲压焊接整体式桥壳总称

1-锁紧螺母；2-止动垫圈；3-调整螺母；4-止动销；5-半轴套管衬套；6，