某车型匹配差速锁的半轴设计计算

某车型匹配差速锁的半轴设计计算具体内容是什么，下面建筑网为大家解答。

某款已开发车型，根据实际功能、性能要求，会选配具有锁止功能的差速器，从而实现当一个驱动轮打滑时，将差速器壳与半轴锁紧成一体，使差速器失去差速作用，可以把全部扭矩转移到另一侧驱动轮上，即一侧的半轴会承受100%的扭矩（装配普通差速器的车辆的半轴最大仅承受50%的扭矩），这对该车型的半轴是一个考验，需对此半轴进行校核计算，以验证其是否满足使用要求。

一、 输入扭矩的计算

某车型为半浮式半轴，故其输入扭矩计算按式（1）计算：

（1）

式中：

g2—后驱动桥满载轴荷，kg；l—半浮式半轴的悬臂长度，m；

memax—发动机最大转矩，n•m；ik—变速器一档速比；i0—驱动桥主减速比；

图1 半浮式半轴所受弯矩简图

经过计算该车型半轴的输入扭矩t约为4000n•m；

二、 半轴的设计计算

半浮式半轴的设计应考虑如下三种工况：

1、 纵向力fx2最大，侧向力fy2为0：此时垂向力fz2=mg2/2,纵向力最大值fx2=fx2φ=mg2φ/2

半轴弯曲应力σ和扭转切应力τ为

上式中：

m—负荷转移系数，可取1.2； φ—地面附着系数，计算时可取0.8；

d—半轴直径，m，取0.040m；rr—车轮滚动半径，m，取0.357m；

计算得：半轴的合成应力mpa，小于半轴许用应力的推荐值

[σb]600～750mpa,满足使用要求。

2、 汽车通过不平路面时，垂向力fz2最大，纵向力fx2=0，侧向力fy2=0:

半轴的合成应力σb即为半轴的弯曲应力（见下式结果）小于半轴合成应力推荐值，满足使用要求。

mpa,

上式中：

k—动载系数，该车型属于越野车取2.5；

3、 侧向力fy2最大，纵向力fx2=0，此时意味着发生侧滑，此时外侧半轴弯曲应力较大

外侧车轮的垂向反力

上式中：

hg—汽车质心高度，取0.602m；b2—两车轮轮距，取1.46m；φ1—侧滑系数，取1.0；

外侧车轮的侧向力

外轮半轴的弯曲应力mpa，已超出许用应力的下限值。

三、 许用应力分析

设计半轴时，应保证在正常使用工况下有足够的寿命，同时还能承受一定次数过大的冲击载荷而不断裂 这就要求半轴在正常载荷下的弯曲应力小于材料的屈服极限；传统设计方法中许用应力是以材料屈服的除以安全系数而得，与所设计的半轴热处理硬度无关。但实际上抗拉强度σb与材料硬度有关，而抗拉强度又与屈服强度为有关，这样就与所设计的半轴热处理状况相联系。

目前，我司半轴选用材质为40cr（调质状态屈服强度为785mpa）采用锻造工艺，经中频感应淬火后，表面硬化层半马氏体处的硬度一般为hrc52～60，平均值为hrc56，据此可查得抗拉强度σb为2050mpa；而屈服应力可通过抗拉强度转换，即经中频淬后40cr的屈服强度σ0.2=σb/n =1367mpa（n为安全系数，锻件取1.5），远大于外侧半轴的弯曲应力，且有2.05的安全系数。

四、 结论

某型车选配差速锁，半轴可以满足正常的使用要求。且匹配差速锁的该款车型已完成台架试验、差速锁全寿命冲击试验、整车路试（10000公里），满足我司的设计要求，从而佐证半轴设计中应考虑热处理的影响。

理论设计计算应根据各种车型的实际情况为生产提供有力的指导。