SY-025-BY-3 畢業(yè)設計（論文）開題報告 學生姓名 院系 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 指導教師姓名 職稱 副教授 從事 專業(yè) 車輛工程 題目名稱 HLJ-QZ100整體式驅動橋設計 一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 課題研究現(xiàn)狀: 我國驅動橋制造企業(yè)的開發(fā)模式主要由測繪、引進、自主開發(fā)三種組成。主要存在技術含量低，開發(fā)模式落后，技術創(chuàng)新力不夠，計算機輔助設計應用少等問題。一些企業(yè)技術力量相對要好些的企業(yè)，測繪的是從國外引進的原裝橋，并且這些企業(yè)一般具有較為完善的開發(fā)體系和流程，也具有較完善的試驗手段，但是開發(fā)過程屬于對國外的仿制，對其逆向研究后結合自我情況生產(chǎn)。驅動橋的設計在低速載貨汽車設計中占有很重要的地位，汽車驅動橋位于傳動系的末端，其基本功用是增大由傳動軸或直接從變速器傳來的轉矩，將轉矩合理的分配給左、右驅動車輪具有汽車行駛運動學所要求的差速功能；同時，驅動橋還要承受作用于路面和車架或車廂之間的鉛垂力、縱向力和橫向力。?驅動橋一般由主減速器，差速器，驅動車輪的傳動裝置和橋殼組成。?汽車傳動系總任務是傳遞發(fā)動機的動力，使之適應于汽車行駛的需要。在一般汽車的機械式傳動中，有了變速器還不能完全解決發(fā)動機特性與汽車行駛要求間的矛盾和結構布置上的問題。首先是因為絕大多數(shù)的發(fā)動機在汽車上是縱向安置的，為使其轉矩能傳給左、右驅動橋的主減速器來改變轉矩的傳遞方向，同時還得有驅動橋的差速器來解決左、右驅動車輪間的轉矩分配問題和差速要求。其次是因為變速器的主要任務僅在于通過選擇適當?shù)臋n位數(shù)及各檔傳動比，以使內(nèi)燃機的轉矩—轉速特性能適應汽車在各種行駛阻力下對動力性與經(jīng)濟性的要求，而驅動橋主減速器的功用則在于當變速器處于最高檔位時，使汽車有足夠的牽引力、適當?shù)淖罡哕囁俸土己玫娜剂辖?jīng)濟性。對于重型載貨汽車來說，要傳遞的轉矩較乘用車和客車，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，而驅動橋在傳動系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。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。這就必須在發(fā)動機的動力輸出之后，在從發(fā)動機—傳動軸—驅動橋這一動力輸送環(huán)節(jié)中尋找減少能量在傳遞的過程中的損失。在這一環(huán)節(jié)中，發(fā)動機是動力的輸出者，也是整個機器的心臟，而驅動橋則是將動力轉化為能量的最終執(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動橋便成了有效節(jié)油的措施之一。載貨汽車在汽車發(fā)展趨勢中，有著很好的發(fā)展前途。生產(chǎn)車質(zhì)量好，操作簡便，價格便宜的載貨汽車將適合大多數(shù)消費者的要求。在國家積極投入和支持發(fā)展汽車產(chǎn)業(yè)的同時，能研制出適合我國國情，包括道路條件和經(jīng)濟條件的車輛，將大大推動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和社會經(jīng)濟的提高。 國外中型貨車驅動橋開發(fā)技術已經(jīng)非常的成熟，建立新的驅動橋開發(fā)模式成為國內(nèi)外驅動橋開發(fā)團體的新目標。驅動橋設計新方法的應用使得其開發(fā)周期縮短，成本降低，可靠性增加。國外的最新開發(fā)模式和驅動橋新技術包括： (1) 并行工程開發(fā)模式 并行工程開發(fā)模式是對在一定范圍內(nèi)的不同功能或相同功能不同性能、不同規(guī)格的機械產(chǎn)品進行功能分析的基礎上,劃分并設計出一系列功能模塊,然后通過模塊的選擇和組合構成不同產(chǎn)品的一種設計方法，能夠縮短新產(chǎn)品的設計時間、降低成本、提升質(zhì)量、提高市場競爭力,以DANA為代表的意大利企業(yè)多已采用了該類設計方法, 優(yōu)點是: 減少設計及工裝制造的投入, 減少了零件種類, 提高規(guī)模生產(chǎn)程度, 降低制造費用, 提高市場響應速度等。 (2) 模態(tài)分析 模態(tài)分析是對工程結構進行振動分析研究的最先進的現(xiàn)代方法與手段之一。它可以定義為對結構動態(tài)特性的解析分析(有限元分析)和實驗分析(實驗模態(tài)分析)，其結構動態(tài)特性用模態(tài)參數(shù)來表征。模態(tài)分析技術的特點與優(yōu)點是在對系統(tǒng)做動力學分析時，用模態(tài)坐標代替物理學坐標，從而可大大壓縮系統(tǒng)分析的自由度數(shù)目，分析精度較高。驅動橋的振動特性不但直接影響其本身的強度，而且對整車的舒適性和平順性有著至關重要的影響。因此，對驅動橋進行模態(tài)分析，掌握和改善其振動特性，是設計中的重要方面。 (3) 驅動橋殼的有限元分析方法 有限元法不需要對所分析的結構進行嚴格的簡化，既可以考慮各種計算要求和條件，也可以計算各種工況，而且計算精度高。有限元法將具有無限個自由度的連續(xù)體離散為有限個自由度的單元集合體，使問題簡化為適合于數(shù)值解法的問題。只要確定了單元的力學特性，就可以按照結構分析的方法求解，使分析過程大為簡化，配以計算機就可以解決許多解析法無法解決的復雜工程問題[2]。目前，有限元法己經(jīng)成為求解數(shù)學、物理、力學以及工程問題的一種有效的數(shù)值方法，也為驅動橋殼設計提供了強有力的工具。 (4) 電子智能控制技術進入驅動橋產(chǎn)品 電子智能控制技術已經(jīng)在汽車業(yè)得到了快速發(fā)展，如，現(xiàn)代汽車上使用的ABS(制動防抱死控制)、ASR（驅動力控制系統(tǒng)）等系統(tǒng)。 (5) 高性能制動器技術 在發(fā)達國家驅動橋產(chǎn)品中, 已出現(xiàn)了自循環(huán)冷卻功能的濕式制動器橋、帶散熱風送的盤式制動器橋、適于ABS的蹄、鼓式和盤式制動器橋、帶自動補償間隙的盤式制動器等配置高性能制動器橋, 同時制動器的布置位置也出現(xiàn)了從橋臂處分別向橋包總成和輪邊端部轉移的趨勢。前種處理方式易于散熱, 后種處理方式為了降低成本, 甚至有廠商把制動器的殼體與橋殼鑄為一體, 既易于散熱，又利于降低材料成本, 但這對鑄造技術、鑄造精度和加工精度都提出了極高的要求。 選題的目的和意義：驅動橋是汽車底盤的重要組成部分，汽車驅動橋結構形式和設計參數(shù)除了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、平順性和操作穩(wěn)定性等有著直接的影響，因此它的性能好壞直接影響汽車的整車性能，其工作條件惡劣，易磨損，經(jīng)常發(fā)生故障，這些都對其設計提出了很高的要求。設計出結構簡單、工作可靠、造價低廉的驅動橋，能大大降低整車生產(chǎn)的總成本，推動汽車經(jīng)濟的發(fā)展。因此研究驅動橋的工作特性，并對其進行設計，是非常重要和必須的。本設計的研究目的在于通過汽車整體的匹配性設計完成驅動橋的主減速器、差速器等部件的設計與技算，并完成校核的設計過程。 二、設計（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 設計的主要內(nèi)容： （1）研究主減速器的組成、結構與設計； （2）然后參考類似驅動橋的結構，確定出總體設計方案； （3）對主，從動錐齒輪，差速器圓錐行星齒輪，半軸齒輪，全浮式半軸和整體式橋殼的強度進行校核以及對支承軸承進行壽命校核。 （4）對結構參數(shù)進行優(yōu)化設計。 技術要求（研究方法）： （1）要求研究汽車有限元分析、優(yōu)化設計基本理論，并將其與機械制圖、機械設計、材料力學、計算機軟件等相關知識有機結合、熟練運用； （2）要求運用CAD/CAM/CAE軟件進行建模； （3）運用有限元分析軟件進行有限元靜力學分析，重點進行彎曲強度分析； （4）應用有限元分析軟件實現(xiàn)參數(shù)優(yōu)化。 擬解決的主要問題： （1）汽車驅動橋方案的確定； （2）驅動橋結構形式分析和主要參數(shù)的確定； （3）主減速器及差速器等部件的設計計算及校核； （4）保證汽車具有最佳的動力性和燃油經(jīng)濟性。 三、技術路線（研究方法） 調(diào)研并查閱相關資料 確定總體方案 驅動橋殼結構設計 驅動半軸結構設計 差速器結構設計 主減速器結構設計 完成畢業(yè)設計和說明書 主減速器參數(shù)計算 差速器參數(shù)計算 驅動橋殼參數(shù)計算 驅動半軸參數(shù)計算 強度校核 利用AUTO CAD繪圖 四、進度安排 （1）調(diào)研、資料收集、完成開題報告 第2周 （2）整體方案設計，完成結構示意圖（手繪）第3周 （3）結構設計計算，有限元分析，4-8周 （4）繪制設計圖9-12周 （5）編寫設計說明書13周 （6）畢業(yè)設計（論文）審核、修改 第14、15周 （7）畢業(yè)設計（論文）答辯準備及答辯 第16周 五、參考文獻 [1]. 劉惟信. 汽車設計[M].北京:清華大學出版社,2001. [2]. 劉惟信. 汽車車橋設計[M].北京:清華大學出版社，2004. [3]. 張義民.CA141汽車半軸可靠性設計.汽車技術，1995（3）. [4]. 余志生. 汽車理論[M].北京:機械工業(yè)出版社,2000. [5]. 陳家瑞. 汽車構造.下冊[M].北京:機械工業(yè)出版社，2005. [6]. 王國權.汽車設計指導書[M].北京:機械工業(yè)出版社，2009. [7]. 王霄峰.汽車底盤設計[M]. 北京:清華大學出版社，2010. [8]. 周玉聲. 汽車驅動橋常見故障分析[J]. 農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程 , 2009. [9]. 高杰, 王俊奇. 驅動橋單級主減速器總成裝配[J]. 現(xiàn)代零部件 , 2005. [10]. 杜子學, 王星. 貨車后橋殼的疲勞強度分析[J]. 交通標準化 , 2008. [11]. 劉雪梅. 驅動橋常見故障分析[J]. 農(nóng)業(yè)機械化與電氣化 , 2007. [12]. 隋運軍. 汽車驅動橋總成的裝配與調(diào)整[J]. 陜西汽車 , 2006. [13]. 曉青. 國產(chǎn)轎車變速器驅動橋結構介紹[J]. 汽車與配件 , 2002. [14]. 黃景宇主編.汽車典型結構圖冊.第一版.北京：人民交通出版社，2008 [15].Rudolf Limpert .BEAKE DESIGN and SAFETY.Warrendale,PA 15096,USA:SAE,Inc.,2005 [16].Gleason company.GLEASON BEVEL AND HYPOID GEAR DESIGN.2007 六、備注 指導教師意見： 簽字： 年 月 日