,,,某商用車雙級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì),匯報(bào)人：,,,2014屆學(xué)士論文畢業(yè)答辯,,,目錄頁(yè),CONTENTS PAGE,,,,P1.選題背景,P2.設(shè)計(jì)方案,P3.三維建模,P4.有限元分析,,,,,選題背景,本課題的研究目的與意義,通過(guò)對(duì)汽車驅(qū)動(dòng)橋傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)實(shí)踐，可以：,1.鍛煉查閱收集資料的能力，掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的方法和過(guò)程。 2. 掌握現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)與機(jī)械設(shè)計(jì)的全面知識(shí)和技能。 3.熟練掌握CATIA、AutoCAD、ANSYS等軟件 4. 對(duì)汽車行業(yè)的發(fā)展有新的認(rèn)識(shí)。,國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,國(guó)內(nèi)行業(yè)前景,,我國(guó)重型汽車銷量,2007年卡車統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) （中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)）,總重量大于32×104N的重卡整車同比增長(zhǎng)速度最快，增幅高達(dá)208.51%，單就重卡市場(chǎng)對(duì)重車橋的需求就達(dá)到50萬(wàn)輛以上，特別是19t-26t的重卡，對(duì)相應(yīng)重車橋的需求也大。2010年，我國(guó)有望成為世界最大的3個(gè)汽車市場(chǎng)之一，據(jù)專家預(yù)測(cè)，未來(lái)幾年重型汽車市場(chǎng)仍將保持10%~15%的增長(zhǎng)率。,1.確定設(shè)計(jì)策略,2.參數(shù)化設(shè)計(jì),3.三維建模,4.有限元分析,研究思路及技術(shù)路線,設(shè)計(jì)方案,,,,,,主減速器,差速器,總體設(shè)計(jì)方案的確定,車輪傳動(dòng)裝置,驅(qū)動(dòng)橋殼,,,,,,傳動(dòng)比的分配 齒輪的尺寸計(jì)算一級(jí)螺旋錐齒輪二級(jí)斜齒圓柱齒輪 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 材料選擇及潤(rùn)滑,,,差速器齒輪的參數(shù)計(jì)算 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 齒輪材料的選擇,,,結(jié)構(gòu)形式分析 半軸直徑初選 強(qiáng)度校核,,,結(jié)構(gòu)形式分析 有限元分析,主減速器的主要參數(shù),主減速比的分配：i01=1.923i02=3.07,主減速器錐齒輪的尺寸計(jì)算如右表,主減速器錐齒輪的主要參數(shù),主減速器錐齒輪的尺寸計(jì)算如右表,主減速器計(jì)算 載荷：Tce=5950.15N?mTcs=7320.5N?mTcf=1137.54N?m,續(xù)表,差速器的主要參數(shù),差速器錐齒輪的尺寸計(jì)算如右表,行星齒輪數(shù)n=4 行星齒輪球面半徑Rb=47mm 行星齒輪軸徑d=24mm 齒輪在軸上的支撐長(zhǎng)度L=29mm,車輪傳動(dòng)裝置及驅(qū)動(dòng)橋殼,車輪傳動(dòng)裝置,驅(qū)動(dòng)橋殼,1.結(jié)構(gòu)形式分析本設(shè)計(jì)選用全浮式半軸。 2.半軸直徑的確定經(jīng)計(jì)算d=32mm。 3.半軸的強(qiáng)度校核扭轉(zhuǎn)應(yīng)力τ為554.88MPa，扭轉(zhuǎn)角θ為14.87°，均符合許用要求。,1.結(jié)構(gòu)形式分析本設(shè)計(jì)選用整體式橋殼。 2.橋殼的材料本設(shè)計(jì)采用橋殼主體材料為16Mn，半軸套筒等材料為40Cr。 3.橋殼的有限元分析稍后在Part4詳細(xì)說(shuō)明。,三維建模,驅(qū)動(dòng)橋殼的整體三維建模,全裝配圖,,驅(qū)動(dòng)橋殼的整體三維建模,爆炸圖,,主減速器的三維建模,各部分零件圖,,差速器的三維建模,爆炸圖,,橋殼、半軸及其他,零件圖,,有限元分析,有限元分析及軟件介紹,1,2,3,4,,有限元分析（FEA）利用數(shù)學(xué)近似的方法對(duì)真實(shí)物理系統(tǒng)（幾何和載荷工況）進(jìn)行模擬。,ANSYS 大型通用有限元分析軟件， 是高級(jí)CAE工具之一。 本設(shè)計(jì)應(yīng)用其結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析功能。,模型的建立與導(dǎo)入,1,2,3,4,,在保證有限元分析精度的條件下，提高運(yùn)算速度，對(duì)實(shí)體模型進(jìn)行一定精度下的簡(jiǎn)化后，將CATIA建模的模型轉(zhuǎn)存成IGS格式導(dǎo)入ANSYS。,材料屬性與網(wǎng)格劃分,1,2,3,4,,假設(shè)橋殼的材料均為16Mn,網(wǎng)格化后的橋殼參數(shù)優(yōu)化模型共有32071個(gè)單元，19158個(gè)節(jié)點(diǎn)。,橋殼材料屬性,施加載荷和約束,1,2,3,4,,各工況下橋殼的加載方式和約束條件,四種工況下的載荷,最大垂向力工況,1,最大牽引力工況,2,最大制動(dòng)力工況,最大側(cè)向力工況,,最大垂向載荷T=31850N,垂向力為 T=28028N 縱向力為 P=28686.8N,垂向力為 T=24026N 縱向力為 P=19364.8N,左側(cè)垂向力T1=0 左側(cè)側(cè)向力P1=0 右側(cè)垂向力 T2=50960N 右側(cè)側(cè)向力 P2=50960N,3,4,最大垂向力工況,1,2,3,4,,,等效位移分布,位移較大區(qū)域出現(xiàn)在兩板簧座之間區(qū)域，最大變形量為1.4135mm，出現(xiàn)在左板簧座和凸包之間的區(qū)域。 由于輪距為1.658m，每米輪距變形量為0.8525mm，其值遠(yuǎn)小于1.5mm，橋殼滿足剛度要求。,最大垂向力工況,1,2,3,4,,,應(yīng)力集中出現(xiàn)在半軸前端，最大應(yīng)力為198.27MPa。 應(yīng)力較大區(qū)域位于半軸套管的前端和板簧座靠近凸包附近區(qū)域，但都遠(yuǎn)小于材料的屈服應(yīng)力，其他區(qū)域應(yīng)力較小，橋殼滿足強(qiáng)度要求。,等效應(yīng)力分布,最大牽引力工況,1,2,3,,,效位移分布,橋殼兩板簧座之間的區(qū)域位移較大，最大位移位于板簧座，為5.6×10-3mm。 凸包附近區(qū)域位移也較大，其他區(qū)域位移較小，有限元結(jié)果滿足橋殼的剛度要求。,等效位移分布,最大牽引力工況,1,2,3,,,最大應(yīng)力在凸緣和半軸套管相接處，為12.478MPa，遠(yuǎn)小于材料的屈服強(qiáng)度。 應(yīng)力較大位置位于板簧座和凸緣之間的區(qū)域以及板簧座和凸包之間的區(qū)域，其他區(qū)域應(yīng)力較小。,等效應(yīng)力分布,最大制動(dòng)力工況,1,2,3,4,,,等效移分布,兩板簧座之間的區(qū)域位移較大，最大位移位于板簧座位置，為4.0095×10-3mm，滿足橋殼的剛度要求，其他位置位移較小。,等效位移分布,最大制動(dòng)力工況,1,2,3,4,,,板簧座和凸緣之間的區(qū)域應(yīng)力較大，最大應(yīng)力位于凸緣與橋殼的交接處，為9.3592MPa，遠(yuǎn)小于材料的屈服強(qiáng)度。 板簧座附近區(qū)域應(yīng)力較大，其他位置應(yīng)力較小。,等效應(yīng)力分布,最大側(cè)向力工況,1,2,3,4,,,橋殼右側(cè)位移較大，最大位移位于右側(cè)半軸套管端部，為1.2507mm。其他位置位移較小，橋殼滿足剛度要求。,等效位移分布,最大側(cè)向力工況,1,2,3,4,,,應(yīng)力主要在橋殼的右側(cè)板簧座和半軸套管區(qū)域分布，最大應(yīng)力位于左側(cè)板簧附近，最大值為448.53MPa，也小于材料的屈服強(qiáng)度，其他位置的應(yīng)力較小。,等效應(yīng)力分布,感謝母校哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 感謝汽車工程學(xué)院車輛工程系 感謝導(dǎo)師劉濤老師 感謝1001202班全體同學(xué),致謝,謝謝指導(dǎo)！,