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Technoeogy Reseaoch 汽车驱动桥壳轻量化设计□李志虎内蒙古自治区交通运输管理局呼和浩特0100201轻量化设计背景汽车驱动桥由主减速器、差速器、半轴、驱动桥壳等组成，具有增大发动机扭矩、改变动力方向、实现两个驱动轮间差速等作用。
驱动桥壳总成是汽车承重的关键部件,驱动桥壳过载，易产生裂纹，甚至导致断裂。
汽车驱动桥壳局部断裂如图1所示。
驱动桥壳设计时，应保证在足够的强度、刚度、疲劳寿命下,尽量减轻车身质量。
驱动桥壳结构应简单,降低加工生产制造难度,方便其它零部件的拆装和调整⑴。
图1汽车驱动桥壳局部断裂收稿日期:2020年3月作者简介:李志虎！1986—），男，硕士，工程师,主要从事汽车运行管理工作4420204Technology Research2驱动桥壳有限元分析中国重汽HW12单级减速驱动桥性能参数见表1：2*，这一驱动桥型式为中央单级减速，全浮式半轴，由钢板冲压焊接驱动桥壳。
车轮安装方式为轮辋中心孔定位。
利用SolidWorks软件建立HW12驱动桥的驱动桥壳三维整体模型，如图2所示。
[B]Force2:1.127e+005N冋Fixed Support0Fixed Support2[E]Force3:1.127e+005囚Force:1.127e+005N图4驱动桥壳约束及加载表1HW12单级减速驱动桥性能参数项目数值额定轴荷/ky11500最大总质量/ky49000速比 4.875，5.833板簧中心距/mm930-1010标准轮距/m m1850质量/ky685表2驱动桥壳载荷桥壳厚度/mm567满载轴荷/N112700113200115400 2.5倍满载轴荷/N2817502830002885005mm厚驱动桥壳应力、变形云图分别如图5、图6所示。
由图5、图6可知,5mm厚度驱动桥壳的最大应力为231.16MPa，最大变形出现在驱动桥壳中部位置，值为1.9742mm。
第1章绪论1.1 选题背景目的及意义从目前我国载货车销售的结构上看，由于国家基础设施建设以及市政建设的投入日益加大，重型自卸车的销量猛增；又由于货物运输向专用化、大型化发展，传统意义的重型载货车较之上年有不同程度的下挫。
对于国内卡车市场而言，虽然最近群雄并起，各种资本纷纷进入，竞争异常残酷激烈，但目前大的格局基本已定：解放、东风、重汽、陕汽、欧曼将跻身第一集团；上汽依维柯红岩、江淮、北奔、华菱做为第二集团，将向第一集团的地位不断发起冲击；而广汽、集瑞、长安、大运等后起之秀或许会后来居上、有所作为，有待市场考验。
自卸车市场，占据较大数量的是东风EQ3208系列，占市场的70％多。
该系列采用康明斯180至210马力发动机，超大的车厢以及经济型的配置使得该车在自卸车市场具有绝对的优势。
牵引车市场受追捧的是陕汽、重汽的S35和S29，良好的性价比以及大马力、大吨位的特点使得该系列产品拥有极佳的口碑。
260至360马力发动机、富勒变速箱、斯太尔加强桥使该车的配置光彩夺目。
货运车（包括仓栅车）竞争极为激烈，可用群雄纷争来形容，一汽的CA1200系列、东风的EQ1208系列、红岩的CQ19系列等都是畅销产品。
重型专用车批量小、难度高，一直不为国内企业所重视，高档专用车为进口品牌所垄断，沃尔沃、曼等品牌参与国内竞争主要以专用车为主。
国外卡车的发展趋势各国商用车制造厂家目前正采用令人惊叹的高新技术来最大限度地保障安全，提高效率。
重型车的发展趋势对安全、可靠、舒适的人性化设计等方面提出更高的要求。
在安全性方面，国际潮流是安装制动防抱死系统（ABS）、翻车警告系统、电子控制制动系统（EBS）、红外线夜视系统以及其它的驾驶室安全性措施。
在欧洲，多数重型车驾驶室都要经受严格的加载、撞击与扭振试验，完全合格后方可投入批量生产。
其目的是在发生翻车事故后，驾驶室不会被压扁，保证驾驶员的生存空间，车门不会自行打开，人员不会抛出车外。
【QS005】汽车设计复习笔记05——驱动桥设计驱动桥设计☆驱动桥的设计要求？①选择适当的主减速比，以保证汽车在给定条件下具有最佳的动力性和燃油经济性。
②外廓尺寸小，保证汽车具有足够的离地间隙，以满足通过性要求。
③齿轮及其他传动件工作平稳，噪声小。
④在各种载荷和转速工况下有高的传动效率。
⑤具有足够的强度和刚度，以承受和传递作用于路面和车架或车身间的各种力和力矩;在此条件下，尽可能降低质量，尤其是簧下质量，以减少不平路面的冲击载荷，提高汽车行驶平顺性。
⑥与悬架导向机构运动协调;对于转向驱动桥，还应与转向机构运动协调。
⑦结构简单，加工工艺性好，制造容易，维修、调整方便。
☆常用的汽车半轴有哪几种支撑方式？半轴根据其车轮端的支承方式不同，可分为半浮式、3/4浮式和全浮式三种形式。
半浮式半轴的特点是，半轴外端的支承轴承位于半轴套管外端的内孔中，车轮装在半轴上。
半浮式半轴会传递转矩和由路面反力所引起的全部力和力矩。
3/4浮式半轴特点是，半轴外端仅有一个轴承并装在驱动桥壳半轴套管的端部，直接支承于车轮轮毂，而半轴则以其端部凸缘与轮毂用螺钉连接。
该形式半轴的受载与半浮式相似，载荷有所减轻。
全浮式半轴的特点是，半轴外端的凸缘用螺钉与轮毂相连，而轮毂又借用两个圆锥滚子轴承支承在驱动桥壳的半轴套管上。
理论上讲，半轴只承受转矩，但由于制造精度等因素，也会引起半轴的弯曲变形。
☆螺旋锥齿轮和双曲面锥齿轮的特点？用φ代表螺旋锥齿轮，s双曲面锥齿轮：当Rφ=Rs，rφ=r s时，i0s>i0φ;当Rφ=Rs，i0s=i0φ时，r s>rφ;当rφ=r s，i0s=i0φ时，R s<Rφ；故双曲面锥齿轮性能更优。
☆双曲面齿轮偏移的判断？双曲面齿轮的偏移可分为上偏移和下偏移两种。
由从动齿轮的锥顶向其齿面看去，并使主动齿轮处于右侧，如果主动齿轮在从动齿轮中心线的上方，则为上偏移；在从动齿轮中心线下方，则为下偏移。
如果主动齿轮处于左侧，则情况相反。
重型货车驱动桥桥壳结构分析及其轻量化研究一、本文概述随着全球经济的不断发展和贸易活动的日益频繁，重型货车作为物流运输的重要工具，其性能和效率的提升成为了行业关注的焦点。
作为货车关键部件之一，驱动桥桥壳的结构设计和轻量化研究对于提高货车的承载能力和燃油经济性具有重要意义。
本文旨在深入分析重型货车驱动桥桥壳的结构特点，探讨其受力特性和优化设计方案，并在此基础上研究轻量化技术在桥壳结构中的应用，以期达到提高货车性能、降低能耗和减少环境污染的目的。
文章首先将对重型货车驱动桥桥壳的基本结构进行概述，介绍其常见的材料、制造工艺以及结构形式。
随后，通过有限元分析等数值计算方法，对桥壳在不同工况下的受力状态进行详细分析，揭示其应力分布规律和失效模式。
在此基础上，结合结构优化设计理论，提出改进桥壳结构的方案，以提高其承载能力和耐久性。
接下来，文章将重点探讨轻量化技术在重型货车驱动桥桥壳结构中的应用。
通过对比分析不同轻量化材料的性能特点，研究其在桥壳结构中的适用性。
结合先进的制造工艺和结构设计理念，探索实现桥壳结构轻量化的有效途径。
通过对比分析轻量化前后的桥壳性能变化，评估轻量化技术在实际应用中的效果和潜力。
文章将对重型货车驱动桥桥壳结构分析和轻量化研究的成果进行总结，并展望未来的研究方向和应用前景。
通过本文的研究，旨在为重型货车的设计和制造提供有益的参考和指导，推动物流运输行业的可持续发展。
二、重型货车驱动桥桥壳结构分析重型货车驱动桥桥壳作为车辆动力传递和承载的关键部件，其结构设计对于整车的性能和使用寿命具有至关重要的影响。
桥壳的主要功能是支撑车轮和差速器，并传递来自发动机和传动轴的扭矩，因此，其必须具备足够的强度和刚度，以承受复杂多变的工作环境和载荷条件。
桥壳的结构通常分为整体式和分段式两种类型。
整体式桥壳具有较高的结构刚性和强度，适用于承载要求较高的重型货车。
分段式桥壳则通过分段设计，实现了桥壳的轻量化，同时在一定程度上降低了制造成本。
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．
一．驱动桥壳结构方案分析
驱动桥壳大致可分为可分式、整体式
和组合式三种形式。
1．可分式桥壳
可分式桥壳(图5—29)由一个垂直接
合面分为左右两部分，两部分通过螺栓联
接成一体。
每一部分均由一铸造壳体和一
个压入其外端的半轴套管组成，轴管与壳
体用铆钉连接。
这种桥壳结构简单，制造工艺性好，主减速器支承刚度好。
但拆装、调整、维修很不方便，桥壳的强度和刚度受结构的限制，曾用于轻型汽车上，现已较少使用。
2．整体式桥壳
整体式桥壳(图5—30)
的特点是整个桥壳是一根空
心梁，桥壳和主减速器壳为两
体。
它具有强度和刚度较大，
主减速器拆装、调整方便等优
点。
按制造工艺不同，整体式
桥壳可分为铸造式(图5—
30a)、钢板冲压焊接式(图5
—30b)和扩张成形式三种。
铸
造式桥壳的强度和刚度较大，
但质量大，加：上面多，制造
工艺复杂，主要用于中、·重型货车上。
钢板冲压焊接式和扩张成形式桥壳质量小，材料利用率高，制造成本低，适于大量生产，广泛应用于轿车和中、小型货车及部分重型货车上。
3)组合式桥壳
组合式桥壳(图5—31)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，常用于轿车、轻型货车中。
二．驱动桥壳强度计算
对于具有全浮式半轴的驱动桥，强度计算的载荷工况与半轴强度计算的：三种
载荷工况相同。
图5—32为驱动桥壳受力图，桥壳危险断面通常在钢板弹簧座内侧
附近，桥儿端郎的轮毂轴承座根部也应列为危险断面进行强度验算。
1）牵引力或制动力最大时，桥壳钢板弹簧座处危险断面的弯曲应力δ
和扭转切应力τ分别为
式中，Mv 为地面对车轮垂直反力在危险断面引起的垂直平面内的弯矩，
Mv=m ’2G 2b/2b 为轮胎中心平面到板簧座之间的横向距离，如图5—32所示；h M 为
一侧车轮上的牵引力或制动力芦Fx 2在水平面内引起的弯矩，h M =F x2b ；T T 为牵引或
制动时，上述危险断面所受转矩，T T =F x2r r ；W v 、W h 、T W 、分别为危险断面垂直平
面和水平面弯曲的抗弯截面系数及抗扭截面系数。
2)当侧向力最
大时，桥壳内、外板簧
座处断面的弯曲应力δ
i,δo 分别为
⎪⎪⎩
⎪⎪⎨⎧-=+=V r o z o v r zi i W r b F W r b F )
()(1212ϕσϕσ (5 - 61)
3)当汽车通过不平路面时，动载系数为是，危险断面的弯曲应力口为 V
W B kG 22=σ (5 - 62)
桥壳的许用弯曲应力为300～500MPa，许用扭转切应力为150～400MPa。
可锻铸铁桥壳取较小值，钢板冲压焊接桥壳取较大值。
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