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上海工程技術大學
本科畢業(yè)設計開題報告
課題名稱： 輪邊減速器設計
課題性質： 理工類：工程設計
課題來源： 自選題目
學院（系）：上海工程技術大學汽車學院
專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化
2014 年 02 月 17 日
一、綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義
輪邊減速器一般為雙極減速驅動橋中安裝在輪轂中間或附近的第二級減速器。在一些礦山水利及其他大型工程等所用的重型汽車，工程和軍事上用的重型牽引汽車及大型公共汽車等，要求有較高的動力性，而汽車車速相對較低，因而其傳動系的低檔總傳動比很大，為了使變速器分動器傳動軸等總成不致因承受過大尺寸及質量過大，應將傳動系的傳動比以盡可能大的比率分配給驅動橋。這就導致一些重型汽車大型汽車的主減速比必須很大，還有一些越野汽車要求在壞路上和無路地區(qū)具有良好的通過性，即要求汽車在滿載情況下能以平均車速通過各種壞路及無路地帶時有足夠離地間隙(如松軟的土壤、沙漠、山地、雪地沼澤等)，因此在設計上述重型汽車、大型公共汽車、越野汽車時，需要在車輪旁附加輪邊減速器。
我國研制汽車輪邊減速器始于20世紀70年代中期，由于各種原因，至今發(fā)展不快，只有幾個廠家從事生產(chǎn)，技術水平只相當國外20世紀80年代末的水平，數(shù)量和質量也遠遠滿足不了國內(nèi)運輸業(yè)發(fā)展的需要。進入21世紀以來，我國經(jīng)濟形勢發(fā)生了很大的變化。公路運輸?shù)玫搅撕芸斓陌l(fā)展，為了降低運輸成本，緩解鐵路壓力，促使了汽車的運輸能力和載貨量逐漸加大。因此，重型汽車輪邊減速器在我國的應用前景十分廣闊。自從我國加入WTO之后，減速器行業(yè)面臨極大的壓力與挑戰(zhàn)，為了應對這一嚴峻形勢，一方面要引進更多更好的國外產(chǎn)品與相關技術，另一方面必須迅速發(fā)展民族工業(yè)。國外的汽車減速器應用得比較好，技術也比較先進，但價格比較高。一般情況是：國外的整機的價格是國內(nèi)價格的2～3倍，而易損件、備件的價格卻是5～8倍，因此，發(fā)展我國的輪邊減速器產(chǎn)品是非常必要的。輪邊減速器屬于汽車減速零部件的關鍵總成，是為了提高汽車的驅動力，以滿足或修正整個傳動系統(tǒng)力的匹配。本論文就是對輪邊減速器進行研究，找出合適的方法，為自主研發(fā)出具有結構簡單，高精度和高可靠性的減速器提供理論支持。
(1)重型汽車輪邊減速器多以行星齒輪為主，世界上的一些發(fā)達國家，如日本、瑞典、俄羅斯和美國等，對行星齒輪傳動的研究、生產(chǎn)和應用都十分重視，在傳動性能、傳遞功率、結構優(yōu)化、轉矩等方面均處于領先地位。發(fā)展比較快且取得一定科研成果的是在行星齒輪傳動動力學方面。近幾年來，隨著我國對制造業(yè)的扶持和資金的投入以及科學技術不斷進步，機械科技人員經(jīng)過不懈的努力以及技術引進和消化吸收，在行星齒輪理論研究和優(yōu)化設計等方面取得了～定的研究成果，在行星齒輪傳動非線性動力學模型和方程方面的研究是國內(nèi)兩個關于行星齒輪傳動動力學的代表，他們的研究成果取得了一定的成就并把許多技術應用于實際當中。與此同時，現(xiàn)代優(yōu)化設計理論也應用到行星齒輪傳動技術中，根據(jù)不同的優(yōu)化目標，通過建立輪邊減速器行星齒輪數(shù)學模型，產(chǎn)生了多種優(yōu)化設計方法。在已經(jīng)取得的成果中，有針對行星輪均載機構和功率分流方面的優(yōu)化設計，有針對行星齒輪傳動嚙合效率、結構性能、體積的多目標優(yōu)化設計研究，有專門針對如重型汽車輪邊減速器行星傳動機構齒輪模態(tài)優(yōu)化設計，有針對行星機構噪聲、振動、固有頻率特性研究，這些成果的研究有利于提高了工程技術人員對行星傳動技術的認識。在新理論和新數(shù)學計算方法出現(xiàn)的同時，行星齒輪減速器的優(yōu)化設計方法也隨著更新，比較新的研究成果：有可靠性工程理論在優(yōu)化設計中的應用，有遺傳算法在行星齒輪優(yōu)化設計中的應用，有模糊數(shù)學在行星齒輪優(yōu)化設計中的應用，有可靠性工程理論在優(yōu)化設計中的應用，基于可靠性工程的理論通過引入強度可靠性系數(shù)方程來進行優(yōu)化設計。這些新的設計理論和新的設計方法將許多設計理論概念和研究成果應用到優(yōu)化設計中，對行星齒輪傳動優(yōu)化設計理論研究的發(fā)展有很大的貢獻。
(2)對于行星齒輪減速器結構設計方面，目前國外已經(jīng)廣泛采用了CAD／CAE／CAM一體化的設計方法，這是一種面向零件的參數(shù)化的3D實體模型設計技術，與以往傳統(tǒng)的二維設計方法相比，這是一條革命性的設計理念。通過三維結構設計與優(yōu)化設計的完美結合，可以使設計一體化，對工作效率的提高是非常有好處的。當前，國外的一些公司針對產(chǎn)品的不同特點，開發(fā)出了很多專用的優(yōu)化設計模塊，這些優(yōu)化設計模塊之間有良好的數(shù)據(jù)接口，產(chǎn)品的幾何模型可以通過它們實體造型模塊的優(yōu)化結果直接輸出，這樣的設計大大提高了工作效率，對于產(chǎn)品開發(fā)周期縮短，企業(yè)研發(fā)能力的提高都有好處，由于開發(fā)的產(chǎn)品周期短、速度快，可以使企業(yè)在市場競爭中處于領先地位。目前，我國機械設計發(fā)展比較快，設計水平也在不斷的提高。
(3)隨著計算機廣泛應用于設計領域，在產(chǎn)品的研發(fā)初期，可以應用計算機輔助工程(CAE)，通過計算機模擬實際工作情況，對產(chǎn)品的各項性能進行檢測，比如對其靜態(tài)的，動態(tài)的性能進行測試，這樣可以在設計時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的缺陷，避免樣機制造的風險，用CAE技術不僅可以降低研發(fā)成本，縮短研發(fā)周期，而且可以對設計的結果進行驗證，這樣可以整體了解產(chǎn)品的性能，省去一些不需要的環(huán)節(jié)，節(jié)省研發(fā)費用，現(xiàn)在對于一些特別復雜的機械零件，由于在CAE中不易建模而采用在三維CAD中進行建模，把所建好的實體模型數(shù)據(jù)，用另一種可以讓CAE軟件識別的格式保存，然后導入到CAE軟件中。目前，采用ADAMS、ANSYS等有限元分析軟件對所設計的機械產(chǎn)品進行有限元分析在設計中得到了廣泛的應用。隨著計算機性能的提高和設計人員經(jīng)驗的積累，對產(chǎn)品設計的仿真模型與實際模型相差很小，這樣可以保證仿真性能的可靠性。近些年由于國家對制造業(yè)的重視，許多國內(nèi)高校及科研部門對計算機輔助方面有了一定的投入，特別在有限元方面，并取得了一定得成果。隨著有限元方法的應用，普及以及設計人員的經(jīng)驗積累，實體建模將越來越接近真實結構，這樣的研究成果才能真正指導生產(chǎn)實踐。
二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題：
本論文就是對輪邊減速器進行研究，找出合適的方法，為自主研發(fā)出具有結構簡單，高精度和高可靠性的減速器提供理論支持。
1查找相關參數(shù)及結構特點，進行車輪減速器和橋殼總成的設計；
2確定輪邊減速器和橋殼的結構形式；
3確定輪邊減速器和橋殼的主要性能參數(shù)；
4輪邊減速器和橋殼的總成的設計、計算、分析、制圖；
5其他相關零部件的設計；
6結合本課題查閱并翻譯不少于5000字的英文資料；
7編寫設計說明書；
三、研究步驟、方法及措施：
方法主要有文獻研究法：通過對中國學術期刊網(wǎng)，萬方數(shù)據(jù)資源系統(tǒng)等中英文數(shù)據(jù)庫的檢索，收集有關資料，并對收集的資料進行歸納分析，為論文作鋪墊。
(1)重要零部件選型設計：選擇輪邊減速器和橋殼的結構形式及零部件的結構設計，選擇和計算基本參數(shù)。
(2主要零部件的強度校核：利用有限元發(fā)對輪邊減速器行星架的結構強度進行分析校核。
(3總裝圖與零件圖的計算機繪制：本項目的所有圖紙運用CATIA軟件進行繪制，均采用電子文本，部分重要零部件采用三維圖，并在計算機上進行模擬裝配，以求減少設計失誤。
四、研究工作進度：
第1-4周 ：調查研究，收集資料，翻譯外文資料，確定輪邊減速器的結構形式。
第5-8周 ：確定輪邊減速器的總體尺寸和結構參數(shù)，計算性能參數(shù)并進行結構設計。
第9-12周 ：繪制輪邊減速器和橋殼總成圖。
第13-16周：繪制零部件二維工程圖，整理資料，撰寫畢業(yè)論文。
第17-18周：畢業(yè)答辯
五、主要參考文獻：
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【19】Yichao Guo、Robert G.Parker，Purely rotational model and vibration modes of compound planetary gears.Mechanism and Machine Theory，2010
六、導師意見：
指導教師（簽字）
年 月 日
七、審核意見：
審查結果： 1、通過； 2、完善后通過； 3、未通過
負責人（簽字）：
年 月 日