后置后驱二轴客车驱动桥壳设计.doc
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1、沈阳理工大学应用技术学院本科毕业设计(论文) 摘 要 驱动桥位于传动系末端,其基本功用是增矩、降速,承受作用于路面和车架或车身之间的作用力。它的性能好坏直接影响整车性能,而对于载重汽车显得尤为重要。驱动桥的主要由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳等组成。其中驱动桥壳用以支承并保护主减速器、差速器、和半轴等;与从动桥一起支撑车架及其上的各总成重量;并承受汽车行驶时由车轮传来的各种反力及力矩,经悬架传给车架。 由于驱动桥壳是汽车的重要的承载件和传力件,桥壳的性能和强度显得尤为重要,尤其是载人较多的大中型客车,对传动系要求很高,对车桥的要求更为重要。中重型客车的驱动桥类似于载重汽车的驱动桥,但因为客车
2、承载的是人,在可靠性、平顺性和舒适性等方面要求的更为严格,总体布置形式两者有所不同。现在的驱动桥壳可以分类为两种:整体式桥壳和分段式桥壳。整体式桥壳具有较大的强度和刚度,桥壳与主减速器壳分开制造,便于主减速器装配、调整和维修等优点。在结构上,针对多种不同的制造方法,整体式桥壳有多种不同的形式。因而被中重型载重车辆广泛采用。分段式桥壳分为左右两端,制造工艺简单,但维修时麻烦,现在很少采用。本文所作的主要工作如下:(1)简要介绍客车驱动桥壳的结构(2)根据数据设计出该车的许用弯曲应力及扭转应力,看其是否满足强度需求(3)简要介绍后桥壳制造工艺关键字:驱动桥;传动系;大型客车;制造工艺 Abstra
3、ct 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,
4、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
5、 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 simi
6、lar 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 ty
7、pe 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
8、. 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 a
9、nd torsional stress, to see if it satisfy the intensity demand (3) processing were briefly introduced rear axle shellKey words: Drive axle; Transmission system; Heavy passenger car; Manufacturing process目 录摘 要IAbstractII目 录III第一章 绪论11.1概述11.2我国客车行业现状11.3客车的结构形式11.4驱动桥壳的基本类型21.5实际使用中对后桥壳的要求2第二章 后桥壳结构
10、方案分析32.1 驱动桥壳的功用32.2 驱动桥壳的类型32.2.1可分式桥壳32.2.2整体式桥壳32.2.3组合式桥壳32.3 驱动桥壳的选用4第三章 驱动桥壳的受力分析与强度计算53.1 简介53.2 桥壳的静弯曲应力计算53.3 在不平路面冲击载荷作用下的桥壳强度计算73.4 汽车以最大牵引力行驶时的桥壳强度计算73.5 汽车紧急制动时桥壳的强度计算10第四章 汽车桥壳零件制造加工方法134.1 整体铸造式134.2 钢板冲压焊接式144.2.1后桥壳壳体焊接工艺144.2.2 后桥壳焊接时注意的主要问题154.3 钢管扩张成形式154.4 液压涨形成16结 论18致 谢19参考文献2
11、0 20沈阳理工大学应用技术学院本科毕业设计(论文) 第一章 绪论1.1概述汽车驱动桥位于传动系的末端。其基本功用是增扭,降速,改变转矩的传递方向,即增大由传动轴或直接从变速器传来的转矩,并将转矩合理的分配给左右驱动车轮;另外,驱动桥还要承受作用于路面或车身之间的垂直力,纵向力和横向力,以及制动力矩和反作用力矩等。驱动桥一般由主减速器,差速器,车轮传动装置和桥壳组成。桥壳作为驱动桥的主要组成部分,其功用是支撑并保护主减速器、差速器和半轴等;使左、右驱动轮的轴向相对位置固定;与从动桥一起支撑车架及其上各总成的质量;汽车行驶时,承受由车轮传来的路面反作用力和力矩,并经悬架传给车架。1.2我国客车行
12、业概状 客车因载人量大、方便、快捷,乘坐舒适,价格便宜,已成为我国居民出门旅行的主要交通工具。随着人们生活水平的提高,人们出行频率越来越高,客车行业形势良好。据中国汽车工业协会汇总,2010年我国客车销量达41.45万辆,其中大中型客车销售量为14.96万辆。随着校车、公司通勤车的普及,客车的产销量将逐年稳步上升。我国的客车行业目前已经比较成熟,有郑州宇通、苏州金龙和丹东黄海等客车企业98家,年产客车不仅可以满足国内需求,而且有相当一部分销往海外市场。1.3客车的结构形式 客车的主要布置形式有前置后驱、中置后驱以及后置后驱三种结构形式。前置后驱客车底盘与货车比较类似,通用件多,易于有货车改装,
13、但是车厢噪声大,隔热隔振困难,乘坐的舒适性较差。而中置后驱客车车厢利用率高,车厢内噪音较小,传动轴短;但发动机受到布置限制需专门设计,发动机冷却、保温以及防污困难,隔热性差维修时不方便接近,客车底盘高。因此以上两种结构形式都不太理想。后置后驱客车是目前长途及旅游大型客车广泛采用的一种布置形式。这种形式的优点是发动机与车厢易隔离,车厢的振动与噪声较小,乘坐舒适性较好,发动机可在车外维修,车厢地板下可布置容积较大的行李箱;其缺点是操纵距离远结构较复杂,驾驶员听不清发动机的声音致使不易及时发现发动机的故障,另外,发动机冷却、车厢取暖困难。与前两种布置形式相比,后置后驱还是最理想的布置形式。1.4驱动
14、桥壳的基本类型 驱动桥壳从结构上可以分为整体式桥壳、分段式和组合式桥壳三种。整体式桥壳具有较大的强度和刚度,便于主减速器装配、调整和维修等优点。在结构上,针对多种不同的制造方法,整体式桥壳有多种不同的形式。整体式铸造车桥的组成:空心梁,半轴套管,主减速器壳及盖等组成。分段式驱动桥一般分为两段,由螺栓将两段连接成一体。分段式桥壳最大的缺点是拆装维修麻烦,所以现在以很少应用了。1.5实际使用中对后桥壳的要求(1)能适应有关标准和法规的规定。各项性能指标除应满足设计任务书的规定和国家标准、法规制定的有关要求外,也应考虑销售对象国家和地区的法规和用户要求;(2)应具有足够的强度和刚度,以保证主减速器齿
15、轮啮合正常,并不使半轴产生附加弯曲应力;(3) 应有足够的刚度和强度,质量要小,并便于主减速器的拆装和调整;(4) 尽可能便于制造;(5) 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的平顺性;(6) 保证足够的离地间隙;(7) 结构工艺好,成本低;(8) 保护装于其上的传动系部件和防止泥水侵入;(9) 拆装,调整,维修方便。第二章 驱动桥壳结构方案分析2.1 驱动桥壳的功用 驱动桥壳又称后桥壳,其作用是支撑并保护主减速器。差速器和半轴,使左右驱动轮的轴向相对位置固定;与从动桥一起支撑车架及其上各总成的质量;汽车行驶时,承受车轮传来的路面的反作用力和力矩,并经悬架传给车架。2.2驱动桥
16、壳的类型 桥壳的结构型式大致分为可分式、整体式、组合式三种形式。2.2.1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。并且左右两半桥壳是通过螺栓联成一个整体。其特点是桥壳结构简单、制造工艺性好,主减速器轴承支承刚度好。但对住减速器的拆装、调整、维修很不方便,桥壳的刚度和强度受结构的限制,由于上述缺点现已很少采用。2.2.2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。桥壳与主减速器壳为两体,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
17、壳中部前面面装入桥壳内,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、保养等都十分方便。 整体式桥壳按其制造工艺不同,整体式桥壳可分为铸造式、钢板冲压焊接式和扩张成形式三种。2.2.3组合式桥壳组合式桥壳是将主减速器壳与部分桥壳铸为一体,而后用无缝钢管分别压入壳体两端,两者之间用塞焊或销钉固定。它的优点是从动齿轮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,故常用于微型汽车、轿车及轻型以下的载货汽车。另一些汽车由于布置上的需要,例如前驱动桥的位置受到发动机油底壳、减震器及转向器的限制而只得采用尺寸紧凑、易于布置的组合式桥壳。2.3 驱动桥
18、壳的选用在这次设计中我们选用整体式桥壳。整体式桥壳按其制造工艺分为铸造整体式、钢板冲压焊接式和钢管扩张成型式三种。铸造整体式桥壳多用于在载荷大的重型客车,也用于少数中型货车和越野汽车。钢板冲压焊接整体式桥壳近些年来不仅在轿车,轻、中型载货汽车上得到了广泛应用,而且有些吨位大更大的(载荷14t以下的)汽车也开始广泛使用。钢管扩张成型整体式桥壳适用于轿车,轻中型载货汽车的大量生产。本次毕业设计的汽车为十多米长的客车后桥壳,因现在汽车桥壳以冲压式为主所以选择钢板冲压焊接式整体式桥壳。钢板冲压焊接整体式桥壳以中厚钢板为原料,是由上、下对焊的一对桥壳主件、四块三角钢板、加强环、两个半轴套管、法兰盘、一个
19、后盖以及两个钢板弹簧座等沿它们之间的接缝组焊而成。桥壳主件的上、下两半是一种冲压件。这种桥壳主件的板料为矩形,下料方便而且材料的利用率高,但上、下两桥壳主件对焊时需四块三角钢板补焊到桥壳中部前后两侧的缺口处。也可以采用不需要三角钢板补缺口的结构方案。这时上、下半桥壳主件的对缝平直,易于实现焊接自动化,桥壳主件在焊接处的倒角容易焊接。第三章 驱动桥壳的受力分析与强度计算3.1 简介后桥的后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、气候条件以及车辆行驶状态等又是千变万化的,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较困难。过去我国主要靠对桥壳样品进行台架试验
20、和整车行驶试验来考核其强度与刚度,有时还采用电测方法,使汽车在选定的典型路段上满载行驶以测定桥壳的应力。其计算结果受到很大限制往往结论不准确,而现在我们通常采用的方法为有限单元法。国内外多家汽车汽车企业都曾用它分析过汽车后桥壳的强度。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。只要在这三种载荷计算工况下桥壳的强度得到保证,就认为该桥壳在汽车的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。3.2 桥壳的静弯曲应力计算桥壳犹如一空心横梁,两端经轮毂轴承支承于车轮上,在
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