—載重3噸橋殼結構設計及製造工藝制定
班級： 車輛工程二班
第三組：連偉波方子瑞余佳鵬侯曉翔
1．汽車橋殼的功能及特徵分析
汽車橋殼的功能：支承並保護主減速器、差速器和半軸等部件，同時還使左、右驅動車輪的軸向相對位置固定，同前橋一起支承車架及車架以上的各總成質量；在汽車行駛時，承受由車輪傳來的路面反作用力和力矩，並經過懸架傳給車架。
橋殼特徵分析：整體式橋殼中部是乙個環形空心梁。這種結構的優點是強度、剛度較大，當檢查主減速器、差速器工作情況以及拆裝差速器總成時，不必把整個驅動橋從汽車上拆下來，維修比較方便。
2．汽車橋殼的製造方法確定
鑑於分段式橋殼加工工藝複雜，裝配.調整.維修不便，現在汽車很少使用，故採用整體式橋殼。
至於具體製造方法，由於我們是設計載重3噸的橋殼，屬於輕中型貨車，故採用鋼板沖壓焊接式，優點是工藝簡單，質量小（僅為鑄造式橋殼的75%）彈性好，韌性高，材料利用率高，成本低。缺點是材料在衝焊過程中受熱較強，使材料分子結構發生變化，失去原有材料狀態使材料強度降低。
3．汽車橋殼的結構設計
沖壓焊接式橋殼在使用過程中容易出現橋殼焊接處脫焊開裂問題，從橋殼的製造工藝入手，因使橋殼在在整個長度方向上過度更為圓滑保證應力分布趨於合理。在保證強度的前提下，結構應盡量簡單，製造、維修、保養方便，
4．汽車橋殼的強度校核和計算
驅動橋橋殼是汽車上主要承載構件之一，其形狀複雜，汽車行駛條件又多變，因此要精確的計算行駛時橋殼各處的應力大小比較困難。有的採用彈性力學方法對橋殼進行應力和變形的計算，但通常採用常規設計方法，即將橋殼看成乙個簡支梁並校核某些特定斷面的最大應力值。將橋殼複雜的受力狀況簡化為三種典型工況：
1.縱向力最大（驅動力和制動力最大）沒有側向力。2.
側向力最大（發生在側滑時）沒有縱向力。3.垂直力最大，發生在汽車以高速通過不平路面，沒有縱向力和側向力。
但在進行上述三種載荷工況下橋殼的受力分析前，應先分析一下汽車在滿載靜止於水平路段時橋殼的受力狀況。
橋殼靜彎曲應力計算簡圖如圖2-2所示。橋殼可視為一空心橫樑，兩端經輪轂軸承支承於車輪上，在鋼板彈簧座處橋殼承受簧上載荷，而沿兩側輪胎中心線，地面給輪胎以反力/2（雙胎時則沿雙胎之中線），橋殼則承受此力與車輪重力之差值，即（）。因此橋殼按靜載荷計算時，在其兩鋼板彈簧之間的彎矩為：
n2-1）
式中 —汽車滿載靜止於水平路面時的驅動橋給地面的載荷，44500n；
—車輪（包括輪轂,制動器等）的重力，10n；
—驅動車輪輪距，1.425m；
—驅動橋殼上兩鋼板彈簧座中心間的距離，1.0m。
圖2-2 橋殼靜彎曲應力的計算簡圖
由彎矩圖可見，橋殼的危險斷面通常在鋼板彈簧座附近。由於大大地小於g2/2 ，且設計時不宜準確預計，當無資料時可以忽略去[5]。
因此由式（2-1） ==4728（n）
而靜彎曲應力則為
mpa2-2）
式中 —危險斷面處（鋼板彈簧座附近）橋殼的垂向彎曲截面係數（見表2-1）
—見式（2-1）
表2-1 橋殼垂向彎曲截面係數
其中半軸套管管徑=96mm ，d=84mm
因此 ===35943
=17972
=131，70（mpa）
當汽車高速行駛於不平路面上時，橋殼除承受在靜載狀態下的那部分載荷外，還承受附加的衝擊載荷。這時橋殼在動載荷下的彎曲應力為
（mpa2-3）
式中 —動載荷係數，對轎車，客車取1.75；
—橋殼在靜載荷下的彎曲應力，mpa，見式（2-2）。
因此由式（2-3） =1.75131.70=230.47（mpa）
另外兩個重要的介面分析
b-b截面
c-c截面
這時不考慮側向力。圖2-3為汽車以最大牽引力行駛時橋殼的受力分析簡圖。此時作用在左右驅動車輪上除有垂向應力外，尚有切向應力。地面對左右驅動車輪的最大切向反力共為
p2-4）
式中 —發動機最大轉矩,n；
—傳動系的最低檔傳動；
—傳動系的傳動效率0.95；
—輪胎的滾動半徑，0.27m。
故p===（n）
圖2-3 汽車以最大牽引力行駛時橋殼的受力分析簡圖
後驅動橋殼在兩鋼板彈簧座之間的垂向彎矩mv（n）為
2-5）
式中， ，， —見式下(2-1)的說明；
—汽車加速行駛時的質量轉移係數，對微型載貨汽車後驅動橋取1.2～1.4
所以由式（2-5）=（）=1.4=1071（n）
由於驅動車輪的最大切向反力pmax使橋殼也承受水平方向的彎矩，對於裝用普通圓錐齒輪差速器的驅動橋，在兩彈簧座之間橋殼所受的水平方向的彎矩
76.29（kg.f.mm2-6
橋殼還承受因驅動橋傳遞驅動轉矩而引起的反作用力矩。這時在兩板彈簧座間橋殼承受的轉矩t（n）為
==249.66 （n2-7）
式中—同式(2-4)
當橋殼在鋼板彈簧座附近的危險截面為圓管斷面時，則在該斷面處的合成彎矩m為
1078（kg.f.mm） （2-8）
該危險斷面處的合成應力為
114.56 （mpa2-9）
式中w—危險斷面處的彎曲截面係數，見表2-1。
橋殼在鋼板彈簧座附近的危險斷面處的彎曲應力和扭轉應力分別為
122 （mpa2-10）
==53 （mpa）
式中 — 分別為橋殼在兩板彈簧座之間的垂向彎矩和水平彎矩，見式(2-5)及式(2-6)；
— 分別為橋殼在危險截面處的垂向彎曲截面係數、水平彎曲截面係數和彎曲截面係數，見表2-1。
橋殼的許用彎曲應力為300～500mpa,許用扭轉應力為150～400mpa，可鑄鍛鐵橋殼
取較小值，鋼板沖壓焊接橋殼取最大值。
計算結果彎曲應力和扭轉應力均小於許用值，滿足強度要求，故安全[8]。
這時不考慮側向力。圖2-4為汽車緊急制動時橋殼的受力分析簡圖。此時作用在左右驅動車輪上除有垂向應力外，尚有切向反力，即地面對驅動車輪的制動力。因此可求得：
緊急制動時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
2-11）
2-12）
式中—同式(2-1)
—汽車制動時的質量轉移係數；
=（1+）； =（1-）
上式中的=用於前驅動輪，= 用於後驅動輪。當未知時，對載貨汽車的後驅動橋亦可取=0.75～0.95，取0.9；
—汽車的質心高度，m；
—汽車質心離前軸中心的距離，m；
—驅動車輪與路面的附著係數，計算時取 0.8。
圖2-4 汽車緊急制動時橋殼的受力分析簡圖
所以 ==688.5 （n
==550.8（n）
橋殼在兩鋼板彈簧座的外側部分同時還承受制動力所引起的轉矩
2-13）
732.56（）
所以合成應力為
147.3 （mpa2-9）
在該斷面處的彎曲應力和扭轉應力分別為
2-10）
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