HQ1080車用5.5噸級驅動橋設計[輕型貨車 載貨汽車采用單級主減速器】

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目前我國正在大力發(fā)展汽車產業(yè)，采用后輪驅動汽車的平衡性和操作性都將會有很大的提高。后輪驅動的汽車加速時，牽引力將不會有前輪發(fā)出，所以在加速轉彎時，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動的一個優(yōu)點，盡管由于構造和車型的不同，這種費用將會有很大的差別。如果你的變速器出了故障，對于后輪驅動的汽車就不需要對拆速器進行維修，但是對于前輪驅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。所以后輪驅動必然會使得乘車更加安全、舒適，從而帶來可觀的經濟效益。目前國內外研究的重點在于：從翹課的制造技術尋求制造工藝先進、制造效率高、成本低的方法；從齒輪減速形式上將傳統(tǒng)的中央單級主減速器發(fā)展到現(xiàn)在的中央及輪邊雙級減速或雙級主減速器結構；從齒輪的加工形式上車橋內部的主從動齒輪、行星齒輪及圓柱齒輪采用精磨加工，以滿足汽車高速行駛要求及法規(guī)對于噪聲控制的要求。 以下是具體的技術發(fā)展動向： 1、 產品結構設計方面 為滿足市場多樣化及用戶個性化的需求，驅動橋再也不能停留在載貨車單一的、抵擋次的技術水平上，隨著新材料、新能源、電子測控及信息技術的迅猛發(fā)展，應用這些高新科技武裝和改造傳統(tǒng)的汽車工業(yè)，以新型的驅動橋大幅度地提高車輛的安全性、舒適性和經濟性，為廣大消費者提供節(jié)能型和環(huán)保型的汽車產品。驅動橋的技術發(fā)展大致有以下幾個方面： （1）整車總體布置上要滿足發(fā)動機前置或后置的要求；車橋的輪距和簧距在一定范圍內可調的要求：汽車（主要是客車）進一步降低地板的要求，主傳動速比擴大變化范圍的要求 （2）在制動方面要滿足制動間隙的自動調整，制動防抱死、防跑偏、防側滑；制動不疲軟、不僵硬、不嘯叫；制動力矩大、制動距離??；摩擦片耐磨、壽命長；制動真空助力及制動緩速裝置等。 （3）在懸架方面，要求減震性能好，不側傾，可升降、行駛更平穩(wěn)、更舒適。 （4）對驅動橋本身的結構設計要求減輕自重，增加剛性，提高傳動效率，改善密封性能，降低系統(tǒng)噪聲，便于維修等。當前，在驅動橋上出現(xiàn)的新型結構和高新技術有： a、制動間隙的調整由自動調整臂替代手動調整臂。按國家GB12676~1999（汽車制動系統(tǒng)結構性能和試驗方法）的規(guī)定，到2003年1月凡使用凸輪式氣制動的汽車必須強制安裝制動間隙自動調整臂，保證各個車輪的制動間隙維持恒定，從而保證汽車行駛安全。該技術在國外以普遍采用，最有名的生產廠家是瑞典的漢德公司和美國的美馳公司，國內有吉林天成、商丘德信和東風公司在開發(fā)研制。 b、盤式制動器相對于鼓式制動器，具有制動力矩大，可縮短制動距離，制動平穩(wěn)，散熱條件好（熱衰退小，不疲軟，摩擦片耐磨、壽命長），更換摩擦片便捷等優(yōu)越性，正廣泛應用于轎車和輕微型汽車上，并有前盤后鼓配置轉交為前后盤的趨勢，國外在中、重型汽車，尤其是大型客車上以大量采用，取得十分理想的效果，不失為汽車制動技術的新寵。國內已有十余家開始輕型盤式制動器的國產化生產，而中、重型盤式制動器卻處于空白狀態(tài)。 c、制動緩速裝置是安全制動的輔助系統(tǒng)，它解決了由于車輪摩擦過熱產生的熱衰退，導致制動性能急劇下降，以及輪胎易分層造成早期爆裂等問題，減少車輛因制動失靈帶來的的危險，還可以承擔90%制動力矩，提高摩擦片壽命4-8倍，在歐、美、日等發(fā)達國家的客車幾乎都使用，載重車的安裝率已達80%，是一項十分成熟的技術，而在我國剛剛起步。又深圳特爾佳科技運輸有限公司引進法國泰馬爾技術而研制開發(fā)的無繼電器電渦流緩減器，在客車上實驗取得滿意效果。由上海福伊特驅動技術系統(tǒng)有限公司采用德國VOITH公司技術開發(fā)生產的液力渦流緩減速器，具有扭矩大、重量輕、散熱快等優(yōu)點，在汽車傳動系統(tǒng)中可實現(xiàn)串聯(lián)安裝和并聯(lián)安裝。 d、ABS制動防拖死系統(tǒng)以有及相繼開發(fā)的ASR驅動防滑調節(jié)系統(tǒng)，ABR防側滑控制系統(tǒng)，EBS電子控制制動系統(tǒng)和VDC車輛動力學控制系統(tǒng)，構成汽車數(shù)學化制動體系，能使車輪始終處于最佳制動狀態(tài)，最有效的利用地面附著力，避免了前輪抱死喪失轉向能力，防止了后輪抱死產生側滑甩尾的弊端，極大的提高了車輛行駛的本質安全性。在國外大都普遍采用。國內有重慶聚能、山東威名、西安博華、浙江亞太、廣州科米及東風制動系統(tǒng)公司等幾家在研發(fā)生產。 e、空氣懸架以其自振頻率低，吸振能力強的優(yōu)點，可大大改善汽車行駛的舒適性和平順性，提高懸架系統(tǒng)壽命10倍，在歐美裝車率：客車達95%、載貨車達80%，拖掛車也達40%以上，國內在高檔豪華客車上安裝，大部分靠近口，主要是美國扭威和固特異。 f、低地板門式驅動橋及偏置動力輸入口設計，滿足城市及高速公路客車的需要，車內地板由800~850MM降低到350~400MM，以降低汽車重心，提高車輛行駛穩(wěn)定性和平順性，便于乘客上、下車，目前，國產高檔豪華客車開始采用，但完全靠進口，主要從德國采夫公司及曼公司、美國美馳公司和瑞典沃爾沃公司等廠家引進。 g、為提高汽車的通過性，對道路的適應性及減少輪胎磨損等要求，分別采用了差速鎖裝置、懸架可升降裝置、四輪轉向系統(tǒng)、輪胎放氣及氣壓監(jiān)控系統(tǒng)，后者由軍事交通學院研制并在一汽紅旗世紀星轎車及5t、7t級載貨車上試驗獲得成功。 2、制造工藝技術方面： 產品的技術含量及質量優(yōu)劣，很大程度上取決于制造技術水平的高低，為使加工質量更高，制造成本更低，驅動橋及錐齒輪待業(yè)，注意跟蹤國內外科技發(fā)展趨勢，廣泛用行之有效的四心成果。主要有： （1）輕量化設計、減輕自重、節(jié)省材料，用沖焊整體橋殼替代鑄造插管橋殼；以鑄帶鍛，提高鑄鐵牌號，減小鑄件壁厚及幾何尺寸誤差：采用精段工藝，使加工余量在徑向減小到0.75~1.25MM，在軸向減小到0.6~1.00MM。制動凸輪用精鍛取代切削成形。 （2）廣泛應用數(shù)控設備及加工中心，提高工藝柔性及加工精度，采用不重磨刀片、陶瓷刀片、槍鉆、U鉆、涂層及納米處理技術提高刀具壽命及加工精度，采用立方氮化硼（CBN）砂輪及金剛滾輪，提高磨具壽命及加工一致性。 （3）大量采用少屑無屑加工：如螺紋用滾壓替代車削、洗削和套絲：花鍵用冷軋或冷推替代洗削。 （4）對中碳剛件。普遍采用高、中頻感應加熱、自動噴水淬火，采用靜變頻電源，大功率一次淬火工藝已在半軸、轉向節(jié)等主要零件上推廣，取得交好技術經濟效果。 （5）CO2自動保護焊、摩擦焊、激光焊、埋弧焊及數(shù)控等離子切割技術在驅動橋的加工制造中得到充分的應用。 （6）產品的裝配、調整、試驗技術越來越被人們關注，螺紋連接普遍采用定扭矩扳手及擰緊機，裝配間隙或予緊負荷的調正，應用計算機及數(shù)控測量技術，動態(tài)模擬精選精調，如東風車橋股份有限公司同成都電子科技大學合作研制的主動錐齒輪總成選墊片機，一次選配成功，保證其軸承的予緊負荷?？偝稍囼灢捎糜嬎銠C及變頻控制技術，模擬工況施加載荷，分別測試出所需定量的技術參數(shù)，保證了產品的可靠性。如東風車橋股份有限公司分別同浙江大學和重慶大學合作開發(fā)的驅動橋總成綜合試蘊機，可定量測定出傳動噪聲，兩輪制動力矩及力矩差，制動距離及制動時間等，試驗結果由電子屏幕清晰顯示。 （7）此外在驅動橋上采用新的密封技術（新型油封結構、耐磨耐熱、高跟隨性的密封材料等）、降噪技術（加狀吸振環(huán)，箱體內腔涂吸振涂料等）和新的摩擦材料（第二代FBS—1軟性無石棉摩擦片由南京理工大學開發(fā)，南京宏光空降設備廠研制，具有優(yōu)良的耐熱性，高的摩擦系數(shù)穩(wěn)定性，低的磨損率，大大改善了制動僵硬和高低頻噪聲，延長使用壽命，有取代半金屬，鋼纖維摩擦片的趨勢）。提高旋轉件的運動平穩(wěn)性，輪廓制動鼓采用動平衡措施。 3、錐齒輪技術方面： （1）弧齒錐齒輪（或準雙曲面齒輪）的加工，開始由一汽用俄羅斯援建技術，于1956年表現(xiàn)國產化生產。1967年，由東風車橋股份有限公司與綦江齒輪廠首次引進美國Gleason公司的成套設備，并相繼由天津第一機床廠、南京機床廠及內江機床廠進行國產化切齒設備的研制，從而奠定了我國弧齒錐齒輪加工的物質技術基礎。隨著Gleason公司的產品開發(fā)，陸續(xù)引進了G645、G666、G610等80年代先進設備，90年代又引進了最新PHOENIX系列數(shù)控銑齒機。進入新千年，東風車橋股份有限公司為滿足客車對降噪的要求，不惜重金又引進了PHOENIX450HG磨齒機及M—M3525—4E數(shù)控齒輪檢測中心。形成了弧齒錐齒輪加工制造的高水平閉環(huán)系統(tǒng)。PHOENIX、450HG磨齒機系美國Gleason公司最新開發(fā)的八軸數(shù)控六軸連動的先進設備，對各種弧齒錐齒輪的輪齒表面可實現(xiàn)成形法磨削。生產效率高，以EQ1092F主傳動弧齒錐齒輪為例，主動輪單面磨削時間為15-18秒/齒，高于銑齒一倍多，從動輪單齒時間為3.1-4秒/齒，比G609銑齒效率也高一倍，該設備加工精度可達5-6級，嚙合噪聲也可大大降低，仍以EQ1092F為例，在主傳動1000轉/分條件下，正車面嚙合噪聲由83-86分貝降至70分貝，反車面由90-93分貝降至80分貝以下，完全滿足高檔豪華客車的要求。此外，該設備用于修復由于熱處理變形而未達標的齒輪也具有十分可觀的技術經濟效益。 （3）齒輪趕切技術是意大利桑埔坦斯利（SAMPUTENSILI）公司開發(fā)的，開始應用于圓柱齒輪的滾切。美國Gleason公司為滿足弧齒錐齒輪的干切要求，開發(fā)出PHOENIXII型275HC數(shù)控銑齒輪機，可加工直徑￠275，工件主軸及刀具主軸均由電動機直接驅動。干切技術的基本原理是在高速切削下，切削高速飛出，切削熱在沒有傳導到刀具及工件之前，就被切屑帶走了，使刀具及工件溫度不會上升很多，也不會造成機床的熱變形，其刀具可用硬質合金或高速工具鋼材料，但必須經涂層（涂層材料為TIAIN）。切削速度：粗切達280M/分、精切達600M/分，走刀量粗切為1.77舳/分，精切為0.6MM/分，可提高加工效率3-5倍，節(jié)省了冷卻潤滑液的費用，同時避免了用冷卻潤滑液造成的污染，加工成本可降低15%左右，由于國內運用條件尚不成熟，今后有待應用。 1.2研究目的與意義 本課題是對HQ1090車用5.5噸級驅動橋的結構設計。故將以“驅動橋設計”內容對驅動橋及其主要零部件的結構形式與設計計算作一一介紹。 驅動橋的設計，由驅動橋的結構組成、功能、工作特點及設計要求講起，詳細地分析了驅動橋總成的結構形式及布置方法，全面介紹了驅動橋車輪的傳動裝置和橋殼的各種結構形式與設計計算方法。 汽車驅動橋是汽車的重大組成部分，承載著汽車的滿載簧荷重及地面經車輪、車架及承載式車身經懸架給予的鉛垂力、縱向力、及其力矩，以及沖擊載荷；驅動橋還傳遞著傳動系中的最大轉矩，橋殼還承受著反作用力矩。汽車驅動橋結構形式和實際參數(shù)除對汽車的可靠性與耐久性有重要的影響性外，也對汽車的行駛性能如動力性、經濟性、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，驅動橋包含主減速器、差速器、驅動車輪的傳動裝置（半軸及輪邊減速器）、橋殼和各種齒輪、元件及總成的制造也幾乎要設計到所有的現(xiàn)代機械制造工藝。因此，通過對汽車驅動橋的學習和設計實踐，可以更好的學習并掌握現(xiàn)代汽車設計與機械設計的全面知識和技能。 二、設計（論文）的基本內容、擬解決的主要問題 1、設計的只要內容 (1) 驅動橋設計的總體方案論證;非斷開式驅動橋,斷開式驅動橋. (2) 主減速器設計; (3) 差速器設計; (4) 驅動車輪的傳動裝置設計; (5) 驅動橋橋殼設計; 2、需解決的主要問題 (1)如何做到結構簡單，加工工藝好，制造容易，拆裝、調整方便。、 (2)如何將發(fā)動機輸出扭矩通過萬向傳動軸將動力傳遞到后輪子上，達到更好的車輪牽引力與轉向力的有效發(fā)揮，從而提高汽車的行駛能力。 (3)差速器向兩邊半軸傳遞動力的同時，允許兩邊半軸以不同的轉速旋轉，滿足兩邊車輪盡可能以純滾動的形式不等距行駛，減少輪胎與地面的摩擦。 (4)各個部件的強度校核 三、技術路線（研究方法） 非斷開式驅動橋 斷開式驅動橋 驅動橋總成的結構型式及布置 主 減 速 器 差 速 器 驅動車輪的半軸 驅動橋橋殼 參數(shù)選擇設計計算 參數(shù)選擇設計計算 參數(shù)選擇設計計算 參數(shù)選擇設計計算 各個部件強度校核 用AutoCAD完成裝配圖，零件圖表達設計 撰寫說明書 四、進度安排 （1）調研、資料收集，完成開題報告 第1、2周 （2）確定總體方案 第3周 （3）驅動橋部件的設計計算 第4~9周 （4）完成所設計裝配圖與零件圖圖紙 第10~12周 （5）完成設計說明書的撰寫，指導教師審核 第13周 （6）畢業(yè)設計（論文）修改、完善 第14周 （7）畢業(yè)設計（論文）審核、預審 第15周 （8）畢業(yè)設計（論文）修改、完善 第15、16周 （9）畢業(yè)設計（論文）答辯準備及答辯 第17周 五、參考文獻 [1] 劉惟信.汽車車橋設計[M].北京：清華大學出版社，2004. [2] 韓勝.我國汽車驅動橋及錐齒輪發(fā)展現(xiàn)狀[J].汽車科技,2005. [3] 吳文琳.圖解汽車底盤構造手冊[M].化學工藝出版社,2007. [4] 林慕義,張福生.車輛底盤構造與設計[M].冶金工業(yè)出版社,2007. [5] 胡寧.現(xiàn)代汽車底盤構造[M].上海交通大學出版社,2003. [6] 王望予.汽車設計[M].北京機械工業(yè)出版社,2004. [7] Ford Motor Company Arup Gangopadhyay, Sam Asaro, Michael Schroder, Ron Jensen and Jagadish Sorab. 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