- 1 -本科畢業(yè)論文（設(shè)計）開 題 報 告論文題目 某商用車雙級減速驅(qū)動橋設(shè)計 班 級姓 名院（系）導 師開題時間- 2 -1．課題研究的目的和意義驅(qū)動橋位于傳動系末端。其基本功用首先是增扭、降速，改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，即增大由傳動軸或直接從變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，并將轉(zhuǎn)矩合理地分配給左、右驅(qū)動車輪；其次，驅(qū)動橋還要承受作用于路面和車架或車身之間的垂直力、縱向力和橫向力，以及制動力矩和反作用力矩等。驅(qū)動橋一般由主減速器、差速器、車輪傳動裝置和橋殼組成，轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋還有等速萬向節(jié)。載重汽車作為汽車的一個分類，在人們?nèi)粘Ｉ钪谐袚酥匾娜蝿?wù)。大多數(shù)短途、中長途貨運都是由載重汽車來完成的。對于重型載貨汽車來說，要傳遞的轉(zhuǎn)矩較乘用車和客車以及輕型商用車都要大得多，以便能夠以較低的成本運輸較多的貨物，所以選擇功率較大的發(fā)動機，這就對傳動系統(tǒng)有較高的要求，而驅(qū)動橋在傳動系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。 【1】 隨著目前國際上石油價格的上漲，汽車的經(jīng)濟性日益成為人們關(guān)心的話題，這不僅僅只對乘用車，對于載貨汽車，提高其燃油經(jīng)濟性也是各商用車生產(chǎn)商來提高其產(chǎn)品市場競爭力的一個法寶，為了降低油耗，不僅要在發(fā)動機的環(huán)節(jié)上節(jié)油，而且也需要從傳動系中減少能量的損失。而驅(qū)動橋則是傳動系中將動力轉(zhuǎn)化為能量的最終執(zhí)行者?！?】 因此，在發(fā)動機相同的情況下，采用性能優(yōu)良且與發(fā)動機匹配性比較高的驅(qū)動橋便成了有效節(jié)油的措施之一。所以設(shè)計新型的驅(qū)動橋成為新的課題 。通過本課題可以達到以下目的 ：1) 通過對汽車驅(qū)動橋傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的學習和設(shè)計實踐，可以鍛煉查閱收集資料并進行實際設(shè)計操作的能力，掌握機械設(shè)計的方法和過程。 2) 通過對汽車驅(qū)動橋傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的學習和設(shè)計實踐，可以更好的學習并掌握現(xiàn)代汽車設(shè)計與機械設(shè)計的全面知識和技能。 3) 通過對汽車驅(qū)動橋傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的研究并查閱了解多種三維制圖軟件，熟練掌握及操作有限元分析軟件 ANSYS，利用已掌握的機械制圖技能利AutoCAD 完成二維裝配圖的繪制，利用三維軟件 CATIA 完成汽車驅(qū)動橋傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計與三維裝配圖的繪制。 4) 通過查閱汽車驅(qū)動橋的相關(guān)資料，可以對汽車行業(yè)的發(fā)展有新的認識。2．國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2.1 引言隨著汽車工業(yè)的發(fā)展及汽車技術(shù)的提高，驅(qū)動橋的設(shè)計、制造工藝都在日益完善。驅(qū)動橋也和其他汽車總成一樣，除了廣泛采用新技術(shù)外，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中日益朝著“ 零件標準化、部件通用化、產(chǎn)品系列化 ”的方向發(fā)展及生產(chǎn)組織的專業(yè)化日標前進。 【3】 - 3 -汽車的車橋是根據(jù)在車輪上的作用來劃分的，總體可分為轉(zhuǎn)向橋、轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋和支承橋幾大類型。而相對于重型車橋來說，由于要求有高驅(qū)動力矩和超承載力，所以比較而言要求較高。目前我國國內(nèi)的重型車橋技術(shù)分為兩種，一種是自身帶有 ABS、自動高速臂、輪邊減速器、氣囊懸掛的高速重載車橋；一種是本身帶有輪邊減速器，有較好的越野性能的重型車橋。重型車橋從工藝角度也可以分為兩種，一種是重量較大、沖擊韌性差、超載能力差的鑄造橋；一種是重量較輕、沖擊韌性比較好的沖焊橋，超載能力也是十分卓越。 【4】2.2 國內(nèi)行業(yè)狀況與市場前景我國重型汽車銷量從 2000 年開始急劇上升，平均年增長量超過 28%，2004年銷售量超過 35 萬輛，增長率超過了 45%，2005 年總銷量回落到 236586 輛，2006 年重型汽車市場擺脫了 2005 年度的“回落” 之態(tài)，達到 307296 輛。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2007 年度我們共計生產(chǎn)卡車 215.73 萬輛，同比增長 23.07%，銷售 214.45 萬輛，同比增長 28.85%。其中，重卡累計生產(chǎn) 48.99 萬輛，同比增長 61.36%，累計銷售 48.75 萬輛，同比增長 58.64%.總重量大于 32×104N 的重卡整車同比增長速度最快，增幅高達 208.51%，單就重卡市場對重車橋的需求就達到 50 萬輛以上，特別是 19t-26t 的重卡，對相應(yīng)重車橋的需求也大。2010 年，我國有望成為世界最大的 3 個汽車市場之一，據(jù)專家預(yù)測，未來幾年重型汽車市場仍將保持 10%~15%的增長率。 【5】2.3 國內(nèi)重車橋生產(chǎn)廠家簡介1）陜西漢德是目前全國最大的斯太爾橋生產(chǎn)基地之一，該公司具有完整的產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)制造、檢驗檢測和市場營銷體系，具有世界領(lǐng)先技術(shù)的重卡車橋制造技術(shù)，技術(shù)水平始終處于國內(nèi)領(lǐng)先地位，目前，已形成年產(chǎn) 10 萬根各類橋總成的生產(chǎn)能力。該公司已在西安北郊經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)涇渭工業(yè)園開始新基地建設(shè)，屆時將形成年長各類橋總成 38 萬根的生產(chǎn)能力。2）徐州美馳引進了先進的美馳（羅克韋爾）產(chǎn)品和車橋制造技術(shù)，是中國最大的專業(yè)化生產(chǎn)、銷售各類工程機械及特種車輛用車橋的公司。主要產(chǎn)品包括各種車輛用剛性橋、轉(zhuǎn)向橋、貫通橋和三聯(lián)橋。應(yīng)用于 12t~50t 汽車起重機、輪胎起重機；斗容量 1.0m3~3.5m3 輪式裝載機；5t~25t 叉車；斗容量0.4m3~1.0m3 挖掘機；12t~25t 振動壓路機；8t~30t 重型汽車、沙漠運輸車等數(shù)十種工程機械、特種車輛用橋。目前，公司年生產(chǎn)能力為 10 萬根車橋。3）一起山東汽車改裝廠，主要生產(chǎn) 4.5t~16t457 系列橋，為一汽集團配套，具有年產(chǎn) 15 萬根沖焊驅(qū)動橋的能力。擁有沖焊橋殼下料成型、橋殼總成焊接、減速殼體加工、差速器殼體加工、橋總成裝配及涂裝等 10 條國內(nèi)先進的生產(chǎn)線及先進的檢測設(shè)備。是國內(nèi)唯一擁有橋殼疲勞試驗和橋總成疲勞試驗手段的車- 4 -橋生產(chǎn)廠。4）濟南美馳車橋公司是目前國內(nèi)生產(chǎn)重型車橋規(guī)模最大、技術(shù)水平最優(yōu)、產(chǎn)品品種最多的生產(chǎn)企業(yè)之一。該公司的主導產(chǎn)品有引進奧地利斯太爾技術(shù)生產(chǎn)的 13T 級中后橋、前驅(qū)動橋總成，采用美國 MERITOR 技術(shù)生產(chǎn)的HOWO1249、 HOWO1279 單級減速驅(qū)動橋，擁有獨立知識產(chǎn)權(quán)的橋中之王——HOWO1667、 HOWO1697 單級減速驅(qū)動橋等三大系列 300 余種車橋產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于各種中重型卡車、大中型客車領(lǐng)域。5）重慶重汽集團（紅巖）的紅巖橋具有技術(shù)水平高、產(chǎn)品可靠性好、承載能力強等特點，在行業(yè)擁有較好的品牌優(yōu)勢，經(jīng)過技術(shù)改造，已形成了 10 萬根橋生產(chǎn)能力。6）北方奔馳車橋公司是引進德國 Daimler-Benz 車橋全套技術(shù)，投資 5 億人民幣建成的重型卡車橋、中高檔客車橋的生產(chǎn)企業(yè)，全部采用過以一流的先進加工設(shè)備，目前具有年產(chǎn) 5 萬臺套車橋的配套生產(chǎn)能力。 【6】2.4 重型車橋的發(fā)展趨勢1）結(jié)構(gòu)趨勢隨著中國公路建設(shè)水平的不斷提高，公路運輸車輛正向大噸位、多軸化、大馬力方向發(fā)展，使得重型車橋總成也向傳動效率高的單級減速方向發(fā)展。單級驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)簡單，機械傳動效率高，易損件少，可靠性高。由于單級橋傳動鏈減少，摩擦阻力小，比雙級橋省油，噪聲也小。過去，單級橋因為橋包尺寸大，離地間隙小，導致通過性較差，應(yīng)用范圍相對較小，但是現(xiàn)在公路狀況已經(jīng)得到了顯著改善，重型汽車使用條件對通過性的要求降低。這種情況下，單級橋的劣勢得以忽略，而其優(yōu)勢不斷突出，所以在公路運輸中的應(yīng)用范圍肯定越來越廣。 【7】目前我國卡車中，雙級減速橋的應(yīng)用比例還在 60%左右。如我國重卡大量使用斯太爾驅(qū)動橋?qū)儆诘湫偷碾p級減速橋，其二級減速的結(jié)構(gòu)，主減速器總成相對較小，橋包尺寸減小女，因此離地間隙加大，通過性好，承載能力也較大，是廣泛用于公路運輸，以及石油、工礦、林業(yè)、野外作業(yè)和部隊等多種領(lǐng)域的車輛。但雙級減速橋的缺點也比較明顯：傳動效率相對較低，油耗高；長途運輸容易導致汽車輪轂發(fā)熱，散熱效果差，為了防止過熱發(fā)生爆胎，不得不增加噴淋裝置；結(jié)構(gòu)相對復雜，產(chǎn)品價格高。 【8】 因此，在歐美重型汽車中采用該結(jié)構(gòu)的車橋產(chǎn)品呈下降趨勢，日本采用該結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品更少。我國雙級減速橋使用比例下降也是必然的，未來雙級減速橋?qū)⒅饕诠こ逃密囶I(lǐng)域發(fā)揮作用。有專家預(yù)測，今后幾年內(nèi)，重型車橋?qū)纬梢韵庐a(chǎn)品格局：公路運輸以 10t 及以上單級減速驅(qū)動橋、承載軸為主；工程、港口等用車以 10t 以上雙級減速驅(qū)動橋為主。2）技術(shù)趨勢業(yè)內(nèi)專家認為，總體而言，現(xiàn)在重型汽車有向節(jié)能、環(huán)保、舒適等方面發(fā)- 5 -展的趨勢，要求重型車橋要輕量化、大扭矩、低噪聲、寬速比、壽命長和低生產(chǎn)成本。從國際趨勢看，車橋向輕量化發(fā)展是必然，因為向輕量化發(fā)展，材料節(jié)省，可以降低成本。在噪聲方面，國內(nèi)重型車橋跟國外的差距較大，今后需要在這方面有所改進。造成車橋噪聲的主要因素在于齒輪精度不夠，所以，車橋齒輪要向高強度、高精度方向發(fā)展。齒輪的高強度化制造技術(shù)關(guān)鍵在于：高強度齒輪鋼的開發(fā)和齒輪強化技術(shù)的應(yīng)用。齒輪的高精度制造技術(shù)包括合理選材、高精度淬火技術(shù)和從動齒輪壓力淬火技術(shù)。 【9】 【10】2.5 結(jié)語汽車行業(yè)的飛速發(fā)展，帶動了整個國內(nèi)汽車零部件企業(yè)的向前推進。就目前車橋行業(yè)的發(fā)展趨勢而言，呈現(xiàn)出以下主要特點：1）由于整車的市場集中度增加，目前國內(nèi)車橋行業(yè)趨向于技術(shù)上強強聯(lián)手，共謀發(fā)展； 【3】 【4】2）由于近幾年國家對汽車零部件行業(yè)出臺相應(yīng)的政策，以扶持其走向正軌，所以整體來看車橋行業(yè)布局已大體完成； 【4】3）外資不斷投入，國內(nèi)車橋企業(yè)亟待技術(shù)上的獨立； 【5】4）大噸位、多軸化、大馬力、節(jié)能、環(huán)保、舒適等方面發(fā)展的趨勢，要求重型車橋要輕量化、大扭矩、低噪聲、寬速比、壽命長和低生產(chǎn)成本。 【6】 【7】5）零部件企業(yè)與整機企業(yè)同步設(shè)計、開發(fā)，系統(tǒng)化集成、模塊化供貨。 【8】3. 本課題的研究內(nèi)容及技術(shù)方案3.1 研究內(nèi)容本課題研究的是商用車雙級減速驅(qū)動橋以及制動器。設(shè)計驅(qū)動橋時應(yīng)當滿足如下基本要求：1）選擇適當?shù)闹鳒p速比，以保證汽車在給定條件下具有最佳的動力性和燃油經(jīng)濟性。2）外廓尺寸小，保證汽車具有足夠的離地間隙，以滿足通過性要求。3）齒輪及其他傳動件工作平穩(wěn)，噪聲小。4）在各種載荷和轉(zhuǎn)速工況下由高的傳動效率。5）具有足夠的強度和剛度，以承受和傳遞作用于路面和車架或車身間的各種力和力矩；在此條件下，盡可能降低質(zhì)量，尤其是簧下質(zhì)量，以減少不平路面的沖擊載荷，提高汽車行駛平順性。6）與懸架導向機構(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)。- 6 -7）結(jié)構(gòu)簡單，加工工藝性好，制造容易，維修、調(diào)整方便。設(shè)計制動系時應(yīng)滿足如下主要要求：1）具有足夠的制動效能。2）工作可靠。3）在任何速度下制動時，汽車都不應(yīng)喪失操縱性和方向穩(wěn)定性。4）防止水和污泥進入制動器工作表面。5）操縱輕便，并有良好的隨動性。6）制動能力的熱穩(wěn)定性良好。7）制動時，制動系產(chǎn)生的噪聲盡可能小，同時力求減少散發(fā)出對人體有害的石棉纖維等物質(zhì)，以減少公害。8）作用滯后性應(yīng)盡可能好。9）摩擦襯片(塊）應(yīng)有足夠的使用壽命。10）摩擦副磨損后，應(yīng)有能消除因磨損而產(chǎn)生間隙的機構(gòu)，且調(diào)整間隙工作容易，最好設(shè)置自動調(diào)整間隙機構(gòu)。11）當制動驅(qū)動裝置的任何元件發(fā)生故障并使其基本功能遭到破壞時，汽車制動系應(yīng)有音響或光信號等報警提示。3.2 技術(shù)路線為了使設(shè)計研究結(jié)果建立在科學、嚴謹?shù)幕A(chǔ)上，使設(shè)計更符合實際情況，研究思路和方法的選擇與運用至關(guān)重要。對驅(qū)動橋設(shè)計提出了以下研究思路和方法： 1)通過實習、調(diào)查、上網(wǎng)以及文獻檢索等多種有效方法，系統(tǒng)收集驅(qū)動橋的研究成果和相關(guān)信息。2)在對國內(nèi)外驅(qū)動橋的技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、市場等情況進行系統(tǒng)分析研究的基礎(chǔ)上，確定設(shè)計策略，作為構(gòu)思總體設(shè)計方案的指導思想； 3)參數(shù)化設(shè)計：根據(jù)整體設(shè)計要求與主要參數(shù)，確定主減速器、差速器、車輪傳動裝置和橋殼的件結(jié)構(gòu)形式和基本參數(shù)； 4)計算機三維造型：根據(jù)理論計算的主要參數(shù)，運用 CATIA 對各零件和總成進行三維造型和裝配，要遵循三維造型的原則。并畫出二維裝配圖5)有限元分析：基于 ANSYS 對驅(qū)動橋殼進行有限元分析。4.本設(shè)計的特色雙級主減速器在一些減速比比較大的減速器常常采用，第一級為錐齒輪傳動，第二級為圓柱斜齒輪傳動。雙級主減速器的結(jié)構(gòu)特點：1）第一級為圓錐齒輪傳動，其調(diào)整裝置與單級主減速器類同；2）由于雙級減速，減小了從動錐齒輪的尺寸，其背面一般不需要止推裝置；- 7 -3）第二級為圓柱齒輪傳動，圓柱齒輪多采用斜齒或人字齒，傳力平穩(wěn)；4）雙級主減速器的減速比為兩對副減速比的乘積。驅(qū)動橋殼的常規(guī)設(shè)計方法是將橋殼看成一個簡支梁并校核幾種典型計算工況下某些特定斷面的最大應(yīng)力值，然后考慮一個安全系數(shù)來確定工作應(yīng)力，這種設(shè)計方法有很多局限性。因此近年來，許多研究人員利用有限元分析法對驅(qū)動橋殼進行了計算和分析。 【11】 本設(shè)計采用 ANSYS 對驅(qū)動橋殼進行有限元分析。5. 進度安排第 1~3 周：搜集資料，撰寫開題報告；第 4~7 周：確定總體方案，進行驅(qū)動橋設(shè)計計算；第 8~13 周：三維實體建模，繪制二維工程圖；第 14~15 周：對驅(qū)動橋殼進行有限元分析；第 16~17 周：撰寫畢業(yè)設(shè)計論文；第 18 周：準備答辯。6. 參考文獻1 汪衛(wèi)東. 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