后桥桥壳强度计算(垂直、牵引、制动、侧滑工况)

图号： 130后桥主要参数：1）轮距13402）托距6903）桥壳尺寸φ105*64）最大整车整备质量5000Kg ，按前轴，后轴载荷比32/68，得后轴最大载荷3400Kg一 桥壳的静弯曲应力计算。

钢板弹簧座之间的弯矩：222s B g G M w -⎪⎭⎫ ⎝⎛-= 2G ——汽车满载静止与水平路面时驱动桥给地面的载荷 （N ）w g ——车轮（包括轮毂，制动器）的重力 （N ）B ——驱动桥轮距 （m ）S ——驱动桥托距 (m)桥壳的危险断面通常在钢板弹簧座附近，w g 远远小于2G ，故可忽略不计。

=-⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=269.034.128.93400M 5414.5 N.m V W ——危险断面处（钢板弹簧座附近）桥壳的垂向弯曲截面系数。

Wt ——危险断面处（钢板弹簧座附近）桥壳的扭转截面系数。

断面为圆管型：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=443132D d D W V π ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=443116D d D W t π 故⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯=443105.0093.0132105.014.3V W =7.75510-⨯ 静弯曲应力： vwj W M 310=σ =0.7 （Mpa ） 二． 在不平路面冲击载荷作用下桥壳的强度计算桥壳在动载荷下的弯曲应力为：wj d wd k σσ= d k ——动载荷系数，轿车、客车取1.75，轻型载货汽车取2.5，越野车取3.0wj d wd k σσ==2.5x0.7=1.75MPa三． 汽车以最大牵引力行驶时桥壳的计算强度地面对左右驱动车轮的最大切向共反力为：r T TL e r i T P /max max η==124×32.48×0.95/0.35=10932 N.mmax e T ——发动机最大转矩，N.mTL i ——传动系的最低档传动比T η——传动系的传动效率r r ——轮胎滚动半径 mm后驱动桥壳在两钢板弹簧座之间的垂向弯矩2222s B g m G M w v -⎪⎭⎫ ⎝⎛-= =7039N.m2m ——汽车加速行驶时的质量转移系数，对载货汽车后驱动桥取1.1~1.3 簧座之间桥壳所受的水平方向的弯矩h M22max s B P M h -⋅==1776N..m 两板簧座间桥壳承受的转矩T 为2max T TL e i T T η==1913N.m 在危险断面的合成弯矩=∑M 7507N.m 危险断面处的合成应力WM ∑∑=σ=96.8MPa 桥壳的许用弯曲应力为300~500MPa,钢板冲压焊接桥壳取大值。

汽车驱动桥壳的有限元分析与轻量化
白玉成;梁诚;许文超;邾枝润
【期刊名称】《山东交通学院学报》
【年(卷),期】2017(025)003
【摘要】利用CATIA软件建立驱动桥壳的三维模型,选取桥壳的最大垂向力、最大牵引力、最大制动力、最大侧向力和最大静应力典型工况,并施加相应的约束和边界条件,在Hyperworks中对桥壳进行有限元结构分析.分析结果表明,桥壳的强度及刚度性能满足要求.在最大静应力工况下,运用Optistruct优化模块对驱动桥壳的盘面和板簧座进行结构优化,优化后桥壳的应力集中位置得到转移和分散,桥壳应力分布较均匀,实现了桥壳的轻量化.
【总页数】8页(P1-8)
【作者】白玉成;梁诚;许文超;邾枝润
【作者单位】安徽理工大学机械工程学院,安徽淮南232001;安徽理工大学机械工程学院,安徽淮南232001;安徽理工大学机械工程学院,安徽淮南232001;安徽安凯福田曙光车桥有限公司,安徽合肥230051
【正文语种】中文
【中图分类】U463.218
【相关文献】
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设计规范系统名称：桥车型：表号：生效日期：编号：序号项目名称控制内容计算公式和评定标准分析计算结果结论备注1驱动桥部分零件的强度计算和校核主减速器锥齿轮计算转矩的确定⒈按发动机最大转矩和变速器最低档传动比确定从动锥齿轮的计算转矩——发动机最大转矩（N.m）——主减速器传动比；——变速器最大传动比（一档或爬坡档）；——发动机到万向传动轴之间的传动效率，通常情况下传动效率为97%～99%；n——驱动桥数；□OK□NO⒉按驱动轮打滑转矩确定从动锥齿轮的计算转矩——满载状态下一个驱动桥上的静载荷——汽车最大加速度时的后轴负荷转移系数，货车□OK□NO=1.1～1.2；——轮胎与路面间的附着系数，在良好的混凝土或沥青路面上，路面干燥时，值为0.7～0.8，路面潮湿时值为0.5～0.6，干燥的碎石路0.6～0.7，干燥的土路值为0.5～0.6，湿土路面时值为0.2～0.4；——车轮滚动半径（m）——主减速器传动比——主减速器从动齿轮到车轮之间的传动比；（双级减速的轮边减速比）——主减速器从动齿轮到车轮之间的传动比；（双级减速的轮边减速比）——主减速器主动齿轮到车轮之间的传动效率，对于双曲面齿轮副单级减速器，当＞6时，取85%，当＜6时，取90%，对于双曲面齿轮副双级减速器，取80%，⒊按汽车日常行驶平均转矩确定从动锥齿轮的计算转矩——汽车满载总重（N）——所牵引的挂车满载总重（N），但仅用于牵引车——道路滚动阻力系数，计算时轿车取0.010-0.015，载货汽车取0.015-0.020，越野汽车取0.020-0.035——汽车正常使用式的平均爬坡能力系数，轿车取0.08，载货汽车和城市公共汽车取0.05-0.09，长途公共汽车取0.06-0.10，越野汽车取0.09-0.30。

——汽车或汽车列车的性能参数当时，取当计算锥齿轮最大应力时，计算转矩取前两种的较小值，即=min[]；当计算锥齿轮的疲劳寿命时，□OK □NO取。

3。

2 挖掘机后桥桥壳设计3.2.1 桥壳类型选择由于轮式挖掘机后桥桥壳是挖掘机上的主要部件，起着支承汽车荷重的作用，并将载荷传给车轮。

作用在驱动车轮上的牵引力、制动力、侧向力和垂向力也是经过桥壳传到车架和车厢上。

因此。

轮式挖掘机桥壳既是承载件又是传力件。

同时它又是主减速器、差速器及驱动车轮传动装置的外壳，而且工作负载高，负荷变化大，行驶路况多变,工作环境恶劣，综合各项因素接合毕业设计要求我决定使用三段可分式桥壳作为设计目标。

3。

2。

2 桥壳设计及计算1．桥壳设计桥壳的设计是一个参数探索的过程，对于一款桥壳的设计首先是参考一款目前已经成熟的桥壳参数，并根据设计目标进行参数修正，将参数修正后的结果进行理论和有限元分析，查看是否满足要求，如不满足，就继续修正参数，直到最终达到设计要求，对于本次设计的目标，参考了某公司7吨轮式挖掘机驱动桥的参数，并根据实际需要进行了多次参数修正和分析，最终得到设计模型。

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，在平板座处桥壳承受汽车的簧上质量，而沿左右轮胎中心线，地面给轮胎以反力G /2（双胎时则沿双胎之中心），桥壳则承受此力2与车轮重力g之差值，即（G -g），计算简图如下图所示。

w2w桥壳按静载荷计算时，在其两座之间的弯矩M为M =（G - g）空s N - M2w2式中：G ——汽车满载静止与水平路面时驱动桥给地面的载荷，N；2g—-车轮（包括轮毂、制动器等）的重力，N; wB——驱动车轮轮距，m;s—-驱动桥壳上两座中心距离，m.由弯矩图可见，桥壳的危险断面通常在座附近.通常由于g远小于G /2,且设计时不易准确w2预计，当无数据时可以忽略不计.而静弯曲应力o则为wjo = x103 MPawj WV式中：M——见弯矩公式；W——危险断面处桥壳的垂向弯曲截面系数。

V在不平路面冲击载荷作用下的桥壳强度计算当汽车在不平路面上高速行驶时,桥壳除了承受静力状态下那部分荷载以外,还承受附加的冲击载荷。

后桥桥壳强度计算（垂直、牵引、制动、侧滑工况）根据《汽车车桥设计》的方法进行计算简算。

数据仅供参考。

这种计算只适合设计初期的粗略计算判断。

实际设计时，需结合有限元分析软件，以处理桥壳的细节尺寸，使应力分布在更合理的状态。

本例子计算的桥壳结构如下截图所示（悬架按普通板簧悬架，车辆承载的力作用于桥壳方截面上面的的板簧盖板上- 下图中未画出上盖板）：说明：:注1 ：法规限制轴荷时，是按轮胎对地面的作用力确定的。

比如：一个10T 的轴荷对应的后驱动桥，折算到桥壳板簧座处的受力时，应该要用10T 减去桥总成的重量的。

不过本例子中是按作用在板簧座处的力为额定载荷，到轮胎上时，是额定载荷+ 桥重量。

这样算更保险点。

相当于叠加了一点安全系数。

注2 ：上述表格中的计算都是基于水平路面进行的计算。

所以计算结果仅能作为基础参考数据，起到数据统计对比的价值。

如果车桥使用的路况很恶劣，需要额外考虑坡度、凹坑、凸起等其他因素。

附件- 计算表格：桥壳强度计算.xlsx轮距B m 1.8板簧中心距s m 0.9 两板簧座之间的弯矩M M Nm 28665桥壳截面宽 B mm 135 桥壳截面高H mm 150 桥壳前后面壁厚δmm 14 桥壳上下面壁厚δ1mm 14 桥壳截面内宽度 b mm 107 桥壳截面内高度h mm 122 危险截面/ 板簧座处的垂向弯曲截面系数Wv 290365.8 桥壳板簧截面处的静弯曲应力σwj Mpa 98.7考虑到桥壳实际工作中要承受冲击载荷，所以实际应力σwd Mpa 246.8 汽车以最大牵引力行驶时的桥壳强度计算（水平行驶）前桥额定载荷或满载载荷N 63700 汽车的质心高度 hgmm 1100 前桥总成的重量kg 400 汽车满载静止于水平地面时给地面的总载荷 Ga N 203350 前后桥的轴距 L mm3600 质心距前桥的距离L1 mm2400 地面对后驱动桥左轮的垂向反作用力 Z2L N 88519.9 地面对后驱动桥左轮的垂向反作用力Z2R N 88519.9地面对左右驱动轮的最大切向反作用力 Pmax N 142135.4发动机最大输出扭矩 Temax Nm1900变速器 I 档传动比 ig1 7驱动桥的主减速比 i05.29 传动系统效率1 驱动车轮的滚动半径rrm0.495水平状态，地面附着系数φ1 水平状态，地面摩擦力根据后桥载荷所能提供 的驱动力为135730此时桥壳在板簧座间处的垂直弯矩为Mv Nm 18867.0 此时桥壳在板簧座间处的水平弯矩为Mh Nm 20741.2 水平状态，地面附着系数φ0.8 地面对车轮的制动力N 36873.3 此时，同时还承受制动力产生的转矩T Nm 18252.3 此时的板簧座处的弯曲应力Mpa 141.5 此时的板簧座处的扭转应力Mpa 39.6汽车受最大侧向力时的桥壳强度计算（向右侧滑时）汽车驱动桥的侧滑条件为：P2>=Y2L+Y2R=G2* φ1板簧对桥壳的垂向作用力- 左侧T2L N 1565.8 板簧对桥壳的垂向作用力- 右侧T2R N 125834.2 板簧座（悬架安装面）距地面的高度rr' mm 585 汽车满载时车厢对板簧座处的最大垂向载荷G2' N 127400 板簧对桥壳的水平作用力- 左侧q2L N板簧对桥壳的水平作用力- 右侧q2R N计算侧滑时的轴承受力（更多计算见另一文件《轴承综合寿命折算》）原则上讲a+b 的值越大越好。

标记数量编制校对审核标检审定日期2008.10本船起重设备按《船舶及海上设施起重设备规范》（2007）进行校核、计算（以下简称《规范》）。

1 载荷工况及相关系数 1.1 作业系数与起升系数按《规范》之3.2.4.1：作业系数 05.1=d ϕ（浮式起重机） 按《规范》之3.5.2.1： 起升系数 取 1.1=h ϕ。

1.2 载荷工况 1.2.1 工况1起重机工作于无风状态，所取的载荷如下： （1）质量载荷×作业系数d ϕ（2）[起升载荷+船舶倾斜（横倾与纵倾）所产生的起升载荷水平分力]×起升系数⨯h ϕ作业系数d ϕ（3）由船舶倾斜（横倾与纵倾）所产生的自重载荷水平分力×作业系数d ϕ 1.2.2 工况2起重机工作于有风状态，所取的组合载荷为： 1.2.1所表示的组合载荷加上最不利的风载荷。

1.2.3 工况3起重机处于放置状态，所取的各载荷的组合为： 船舶倾斜、船舶运动所产生的力和风的作用力。

1.2.4 工况4起重机承受特殊载荷，本船载荷为：（1）起重机的臂架放置至倾角为15º的位置，在无风浪时空载过桥。

2 各载荷工况的所受载荷2.1 工况1，起重机工作于无风状态 2.1.1 扒杆仰角63︒，吊重2500t（1）质量载荷臂架杆身自重：1780G =t （含焊缝、梯架、及导向滑轮等质量） 主钩上、下滑车组及钢丝绳自重：2400G =t （每个吊点100t ，含动载力影响）臂架头部自重：3270G =t （含焊缝及导向滑轮等质量） 臂架底脚部自重：4250G =t （含焊缝等质量） 臂架头部变幅滑轮组自重：5120G =t （含焊缝质量）由于船舶横倾3º所产生的水平分力： 5Sin G G i iy ⨯=（Y 表示船宽方向）由于船舶纵倾2º所产生的水平分力：︒⨯=2Sin G G i ix （X 表示船长方向）以上质量载荷均须乘以作业系数 05.1=d ϕ （2）起升载荷（扒杆仰角63︒）主吊作业时，12500Q =t （每个吊点625t ）， 由于船舶横倾3º所产生的水平分力：︒⨯=311Sin Q Q y ，︒⨯=322Sin Q Q y由于船舶纵倾2º所产生的水平分力：︒⨯=211Sin Q Q x ，︒⨯=222Sin Q Q x以上各起升载荷均须乘以：起升系数 10.1=h ϕ 作业系数 05.1=d ϕ 此时还需考虑：（1）最大吊重2500t ，两边变幅拉力偏差212110%T T T T -=+时的影响。

重型商用车驱动桥壳典型工况计算方法分析摘要：本文针对重型商用车驱动桥壳的典型工况计算方法进行了详细分析。

首先，介绍了驱动桥壳的结构特点和工作原理。

然后，通过分析典型工况下的受力情况，构建了驱动桥壳的力学模型。

接着，基于有限元方法，推导出了驱动桥壳在典型工况下的应力和变形方程。

最后，通过实例计算验证了该方法的正确性和可行性。

本文为重型商用车驱动桥壳的设计和研发提供了理论参考和技术支持。

关键词：重型商用车；驱动桥壳；典型工况；有限元方法；应力和变形正文：1. 引言随着现代物流和运输行业的发展，重型商用车在货物运输中扮演了重要角色。

而驱动桥壳作为车辆的动力传递部分，对于车辆的性能和安全具有至关重要的作用。

因此，合理设计驱动桥壳的结构和计算其在工作过程中的应力和变形，对于提高车辆的运行效率和安全性具有重要意义。

2. 驱动桥壳的结构特点和工作原理驱动桥壳是一种承受车轮驱动力和扭矩的结构件。

其主要组成部分包括两侧的桥壳外壳、差速器、行星齿轮和轴承等。

驱动桥壳的工作原理是，发动机输出的动力通过变速器、万向节、传动轴和驱动桥传递到车轮，驱动车轮运动。

在这个过程中，驱动桥壳需要承受来自发动机输出的扭矩和转速，以及车轮带来的驱动力和牵引力等多种力的作用，因此需要具备良好的强度和刚度。

3. 典型工况下的受力情况及力学模型驱动桥壳的受力情况取决于其工作状态和外界环境因素。

在实际使用中，驱动桥壳通常会面临竞速、爬坡、负载等多种典型工况。

以竞速工况为例，驱动桥壳需要承受高速旋转和冲击载荷等多种力的作用。

为了建立驱动桥壳的力学模型，对其受力情况进行分析是必要的。

在竞速工况下，驱动桥壳承受的主要力包括转矩力、轴向力、弯曲力等。

基于以上受力特点，可以构建驱动桥壳的力学模型，该模型包括驱动轮轴、差速器、行星齿轮、轴承、固定支撑和轮胎等组成部分。

在该模型中，驱动轮轴的旋转速度和扭矩作用于差速器的输入端，然后通过差速器、行星齿轮等装置传递到驱动桥壳的两侧。

《汽车设计》课后题答案第⼀章汽车总体设计1-2：发动机前置前轮驱动的布置形式，如今在乘⽤车上得到⼴泛采⽤，其原因究竟是什么？⽽发动机后置后轮驱动的布置形式在客车上得到⼴泛采⽤，其原因⼜是什么？答：前置前驱优点：前桥轴荷⼤，有明显不⾜转向性能，越过障碍能⼒⾼，乘坐舒适性⾼，提⾼机动性，散热好，⾜够⼤⾏李箱空间，供暖效率⾼，操纵机构简单，整车m⼩，低制造难度后置后驱优点：隔离发动机⽓味热量，前部不受发动机噪声震动影响，检修发动机⽅便，轴荷分配合理，改善后部乘坐舒适性，⼤⾏李箱或低地板⾼度，传动轴长度短。

1-3：汽车的主要参数分⼏类？各类⼜含有哪些参数？各参数是如何定义的？答：汽车的主要参数分三类：尺⼨参数，质量参数和汽车性能参数1）尺⼨参数：外廓尺⼨、轴距、轮距、前悬、后悬、货车车头长度和车厢尺⼨。

2）质量参数：整车整备质量、载客量、装载质量、质量系数、汽车总质量、轴荷分配。

3）性能参数：①动⼒性参数：最⾼车速、加速时间、上坡能⼒、⽐功率和⽐转距；②燃油经济性参数；③汽车最⼩转弯直径；④通过性⼏何参数；⑤操纵稳定性参数；⑥制动性参数；⑦舒适性1-4：简述在绘总布置图布置发动机及各总成的位置时，需要注意⼀些什么问题或如何布置才是合理的？答：在绘总布置图时，按如下顺序：①整车布置基准线零线的确定②确定车轮中⼼（前、后）⾄车架上表⾯——零线的最⼩布置距离③前轴落差的确定④发动机及传动系统的布置⑤车头、驾驶室的位置⑥悬架的位置⑦车架总成外型及横梁的布置⑧转向系的布置⑨制动系的布置⑩进、排⽓系统的布置?操纵系统的布置?车箱的布置1-5：总布置设计的⼀项重要⼯作是运动校核，运动校核的内容与意义是什么？答：内容：从整车⾓度出发进⾏运动学正确性的检查；对于相对运动的部件或零件进⾏运动⼲涉检查意义：由于汽车是由许多总成组装在⼀起，所以总体设计师应从整车⾓度出发考虑，根据总体布置和各总成结构特点完成运动正确性的检查；由于汽车是运动着的，这将造成零、部件之间有相对运动，并可能产⽣运动⼲涉⽽造成设计失误，所以，在原则上，有相对运动的地⽅都要进⾏运动⼲涉检查。