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畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
學(xué)生姓名
陶冠宇
系部
汽車工程系
專業(yè)、班級
車輛BW07-5
指導(dǎo)教師姓名
趙國遷
職稱
高級實驗師
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
□是否
題目名稱
五十鈴輕型貨車驅(qū)動橋設(shè)計
一、 課題研究現(xiàn)狀,選題的目的、依據(jù)和意義
一、國外研究現(xiàn)狀:
隨著高速公路網(wǎng)狀況的改善和國家環(huán)保法規(guī)的完善,環(huán)保、舒適、快捷成為客車和貨車市場的主旋律。對整車主要總成之一的驅(qū)動橋而言,小速比、大扭矩、傳動效率高、成本低逐漸成為客車和貨車主減速器技術(shù)的發(fā)展趨勢。
產(chǎn)品上,國外貨車市場用戶主要以承載能力強、齒輪疲勞壽命高、結(jié)構(gòu)先進、易維護等特點的產(chǎn)品為首選。目前己開發(fā)的產(chǎn)品,如陜西漢德引進德國撇N公司技術(shù)的485單級減速驅(qū)動橋,一汽集團和東風(fēng)公司的13噸級系列車橋為代表的主減速器技術(shù),都是在有效吸收國外同類產(chǎn)品新技術(shù)的基礎(chǔ)上,針對國內(nèi)市場需求開發(fā)出來的高性能、高可靠性、高品質(zhì)的車橋產(chǎn)品。[1]這些產(chǎn)品基本代表了國內(nèi)車用減速器發(fā)展的方向。通過整合和平臺化開發(fā),目前國內(nèi)市場形成了457、460、480、500等眾多成型穩(wěn)定產(chǎn)品,并被用戶廣泛認(rèn)可和使用。設(shè)計開發(fā)上,CAD、CAE、C胡等計算機應(yīng)用技術(shù),以及AUT優(yōu)AD、UG16、CATIA、PR于E等設(shè)計軟件先后應(yīng)用于主減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計和齒輪加工中,有限元分析、數(shù)模建立、虛擬試驗分析等也被采用;齒輪設(shè)計也初步實現(xiàn)了計算機編程的電算化。新一代減速器設(shè)計開發(fā)的突出特點是:不僅在產(chǎn)品性能參數(shù)上進一步進設(shè)計上完全遵從模塊化設(shè)計原則,產(chǎn)品配套實現(xiàn)車型的平臺化,造型和結(jié)構(gòu)更加合理,更宜于組織批量生產(chǎn),更適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)不斷發(fā)展,更能應(yīng)對頻繁的車型換代和產(chǎn)品系列化的特點,這些都對基礎(chǔ)件產(chǎn)品提出愈來愈高的配套要求,需要在產(chǎn)品設(shè)計上不斷地進行二次開發(fā)和持續(xù)改進,以滿足快速多變的市場需求。
與國外相比,我國的車用減速器開發(fā)設(shè)計不論在技術(shù)上、制造工藝上,還是在成本控制上都存在不小的差距,尤其是齒輪制造技術(shù)缺乏獨立開發(fā)與創(chuàng)新能力,技術(shù)手段落后(國外己實現(xiàn)計算機編程化、電算化)。目前比較突出的問題是,行業(yè)整體新產(chǎn)品開發(fā)能力弱、工藝創(chuàng)新及管理水平低,企業(yè)管理方式較為粗放,相當(dāng)比例的產(chǎn)品仍為中低檔次,缺乏有國際影響力的產(chǎn)品品牌,行業(yè)整體散亂情況依然嚴(yán)重。這需要我們加快技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)進步的步伐,提高管理水平,加快與國際先進水平接軌,開發(fā)設(shè)計適應(yīng)中國國情的高檔車用減速器總成,由仿制到創(chuàng)新,早日縮小并消除與世界先進水平的差距。[2]近幾年來,國內(nèi)汽車生產(chǎn)廠家,如重汽集團、福田汽車、江淮汽車等通過與國外卡車巨頭,如沃爾沃、通用、五十鈴、現(xiàn)代、奔馳、雷諾等進行合資合作,在車橋減速器的開發(fā)上取得了顯著的進步。目前,上汽集團、東風(fēng)、一汽、北汽等各大汽車集團也正在開展合作項目,希望早日實與世界先進技術(shù)的接軌,爭取設(shè)計開發(fā)的新突破。
二、國內(nèi)研究現(xiàn)狀:
目前我國正在大力發(fā)展汽車產(chǎn)業(yè),采用后輪驅(qū)動汽車的平衡性和操作性都將會有很大的提高。后輪驅(qū)動的汽車加速時,牽引力將不會由前輪發(fā)出,所以在加速轉(zhuǎn)彎時,司機就會感到有更大的橫向握持力,操作性能變好。維修費用低也是后輪驅(qū)動的一個優(yōu)點,盡管由于構(gòu)造和車型的不同,這種費用將會有很大的差別。如果變速器出了故障,對于后輪驅(qū)動的汽車就不需要對差速器進行維修,但是對于前輪驅(qū)動的汽車來說也許就有這個必要了,因為這兩個部件是做在一起的。所以后輪驅(qū)動必然會使得乘車更加安全、舒適,從而帶來可觀的經(jīng)濟效益。目前國內(nèi)研究的重點在于:從橋殼的制造技術(shù)上尋求制造工藝先進、制造效率高、成本低的方法;從齒輪減速形式上將傳統(tǒng)的中央單極減速器發(fā)展到現(xiàn)在的中央及輪邊雙級減速或雙級主減速器結(jié)構(gòu);從齒輪的加工形式上車橋內(nèi)部的的主從動齒輪、行星齒輪及圓柱齒輪逐漸采用精磨加工,以滿足汽車高速行駛要求及法規(guī)對于噪聲的控制要求。
2、意義與目的:
汽車驅(qū)動橋是汽車的重大總成,承載著汽車的滿載簧荷重及地面經(jīng)車輪、車架及承載式車身經(jīng)懸架給予的鉛垂力、縱向力、橫向力及其力矩,以及沖擊載荷;驅(qū)動橋還傳遞著傳動系中的最大轉(zhuǎn)矩,橋殼還承受著反作用力矩。汽車驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)型式和設(shè)計參數(shù)除對汽車的可靠性與耐久性有重要影響外,也對汽車的行駛性能如動力性、經(jīng)濟性、平順性、通過性、機動性和操動穩(wěn)定性等有直接影響。另外,汽車驅(qū)動橋在汽車的各種總成中也是涵蓋機械零件、部件、分總成等的品種最多的大總成。例如,驅(qū)動橋包含主減速器、差速器、驅(qū)動車輪的傳動裝置(半軸及輪邊減速器)、橋殼和各種齒輪。由上述可見,汽車驅(qū)動橋設(shè)計涉及的機械零部件及元件的品種極為廣泛,對這些零部件、元件及總成的制造也幾乎要設(shè)計到所有的現(xiàn)代機械制造工藝。因此,通過對汽車驅(qū)動橋的學(xué)習(xí)和設(shè)計實踐,可以更好的學(xué)習(xí)并掌握現(xiàn)代汽車設(shè)計與機械設(shè)計的全面知識和技能。[3]
驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)型式與驅(qū)動車輪的懸掛型式密切相關(guān)。當(dāng)驅(qū)動車輪采用非獨立懸掛時,都是采用非斷開式驅(qū)動橋;當(dāng)驅(qū)動車輪采用獨立懸掛時,則配以斷開式驅(qū)動橋。與非斷開式驅(qū)動橋相比較,斷開式驅(qū)動橋能顯著減少汽車簧下質(zhì)量,從而改善汽車行駛平順性,提高了平均行駛速度;減小了其策劃行駛時作用于車輪和車橋上的動載荷,提高了零部件的使用壽命;增加了汽車的離地間隙;由于驅(qū)動車輪與路面的接觸情況及對各種地形的適應(yīng)性較好,增強了車輪的抗側(cè)滑能力;若與之配合的獨立懸架導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計合理,可增加汽車的不足轉(zhuǎn)向效應(yīng),提高汽車的操縱穩(wěn)定性。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本較高。斷開式驅(qū)動橋在乘用車和部分越野汽車上應(yīng)用廣泛。非斷開式驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)簡單,成本低,工作可靠,但由于其簧下質(zhì)量較大,對汽車的行駛平順性和降低動載荷有不利的影響。[4]
本論文的的研究目的在于通過對五十鈴汽車整體的匹配性設(shè)計完成后輪驅(qū)動橋的主減速器、差速器等部件型號的設(shè)計與計算,并完成校核的設(shè)計過程。
二、 設(shè)計(論文)的基本內(nèi)容,擬解決的主要問題
一、基本內(nèi)容:
1、驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案選擇
2、主減速器設(shè)計
3、差速器設(shè)計
4、驅(qū)動半軸的設(shè)計
5、驅(qū)動橋殼的設(shè)計
二、解決的問題:
一、主減速器的結(jié)構(gòu)形式
1、 主減速器的齒輪類型主
2、 減速的減速形式
3、 主減速器主
4、 從動綴齒輪的支承形式主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計計算
二、
1、差速器的差速原理結(jié)構(gòu)
2、齒輪的基本參數(shù)選擇幾何校核及強度計算
3、半軸計算載荷的確定
4、桿部直徑的選擇、強度計算 半軸花鍵的強度計算
5、整體式驅(qū)動橋殼的結(jié)構(gòu)、
6、驅(qū)動橋殼的受力分析與強度計算
驅(qū)動橋處于動力傳動系的末端,其基本功能是增大由傳動軸或變速器傳來的轉(zhuǎn)矩,并將動力合理地分配給左、右驅(qū)動輪,另外還承受作用于路面和車架或車身之間的垂直力力和橫向力。驅(qū)動橋一般由主減速器、差速器、車輪傳動裝置和驅(qū)動橋殼等組成。
驅(qū)動橋設(shè)計應(yīng)當(dāng)滿足如下基本要求:
a)所選擇的主減速比應(yīng)能保證汽車具有最佳的動力性和燃料經(jīng)濟性。
b)外形尺寸要小,保證有必要的離地間隙。
c)齒輪及其它傳動件工作平穩(wěn),噪聲小。
d)在各種轉(zhuǎn)速和載荷下具有高的傳動效率。
e)在保證足夠的強度、剛度條件下,應(yīng)力求質(zhì)量小,尤其是簧下質(zhì)量應(yīng)盡量小,以改善汽車平順性。
f)與懸架導(dǎo)向機構(gòu)運動協(xié)調(diào),對于轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋,還應(yīng)與轉(zhuǎn)向機構(gòu)運動協(xié)調(diào)。
g)結(jié)構(gòu)簡單,加工工藝性好,制造容易,拆裝,調(diào)整方便。
三、技術(shù)路線(研究方法)
查詢五十鈴貨車驅(qū)動橋資料
驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案選擇
主減速器設(shè)計
車輪傳動裝置設(shè)計
差速器設(shè)計
驅(qū)動橋殼設(shè)計
CAD出圖
完成說明書
四、進度安排
(1)調(diào)研、查閱相關(guān)資料、完成開題報告 第1~2周(3月3日~3月15日)
(2)確定總體方案 第3~4周(3月16日~3月29日)
(3)對驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)進行設(shè)計第5~6周(3月30日~4月12日)
(4)對驅(qū)動橋主要零部件尺寸進行設(shè)計7~8周(4月13日~4月26日)
(5)建立驅(qū)動橋的零件圖第8~9周(4月20日~5月3日) (6)建立驅(qū)動橋的裝配模型第9~10周(4月28日~ 5月10日)
(7)書寫設(shè)計說明書第11~13周(5月11日~5月31日)
(8)設(shè)計審核、修改 第14~16周(6月1日~6月21日)
(9)畢業(yè)設(shè)計答辯準(zhǔn)備及答辯 第17周(6月22日~6月28日)
五、主要參考資料
[1] 莫思劍.淺析我國商用汽車車橋的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J].制造技術(shù),2008
[2] 王聰興,馮茂林.現(xiàn)代設(shè)計方法在驅(qū)動橋設(shè)計中的應(yīng)用[J].公路與汽運, 2004
[3] 李夢群,武文革,孫厚芳.21世紀(jì)機械制造業(yè)[J].機械設(shè)計與制造,2003
[4] 陳家瑞. 汽車構(gòu)造[M]. 北京:機械工業(yè)出版社,2003.
[5] 余志生. 汽車?yán)碚揫M]. 北京:機械工業(yè)出版社, 2008.
[6] 尹國臣.淺析汽車驅(qū)動橋主減速器的裝配與調(diào)整[J].科學(xué)教育家,2007
[7] 陳珂,殷國富,汪永超.汽車后橋差速器齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化研究[J]. 機械傳動,2008
[8] 劉惟信.汽車車橋設(shè)計[M].北京:清華大學(xué)出版社,2004.
[9] 安曉娟,郝春光.主減速器齒輪的失效分析[J].拖拉機與農(nóng)用運輸車,2007.
[10] 汽車工程手冊編輯委員會.汽車工程手冊[M]:設(shè)計篇.北京:人民交通出版社,2001.
[11] 機械設(shè)計手冊編委會.齒輪傳動(單行本)[M]. 北京:機械工業(yè)出版社,2007.
[12] 成大先.機械設(shè)計手冊(1-3卷)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002.
[13] 肖文穎,王書翰.差速器行星齒輪的力學(xué)分析[J].科技資訊,2007,
[14] 彭彥宏,呂曉霞,陸有. 差速器圓錐齒輪的失效分析[J]. 金屬熱處理,2006,.
[15] 付建紅.載重汽車后橋半軸的技術(shù)改進[J]. 新余高專學(xué)報,2006,
[16] 周小平.避免驅(qū)動橋半軸扭斷的工藝改進[J]. 新余高專學(xué)報,2005,
[17] 劉惟信.汽車設(shè)計[M].北京:清華大學(xué)出版社,2001.
[18] 楊朝會,王豐元,馬浩.基于有限元法驅(qū)動橋殼分析[J]. 農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程,2006,
[19] li-Ping,Jeong Kim,Beom-Soo Kang. Analysis and design of hydroforming proess for automobile rear axle housing by FEM[J]. Internation Journal of Machine Tools & Manufacture,2000,
[20] WANG Liang-mo,WANG He-fu,CHEN Jin-rong,LING Zhi-liang,CAO Yu-hua.Development of a Test Machine for IVECO Drive Axle[J]. International Journal of Plant Engineering and Management,2007,
六、備注
指導(dǎo)教師意見
簽字: 年 月 日
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