某輕型載貨汽車驅(qū)動橋設(shè)計(jì)開題報(bào)告
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某輕型載貨汽車驅(qū)動橋設(shè)計(jì)開題報(bào)告
設(shè)計(jì)(論文)
題目
輕型載貨汽車的驅(qū)動橋的設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)(論文)
類型(劃“√”)
工程設(shè)計(jì)
應(yīng)用研究
開發(fā)研究
基礎(chǔ)研究
其它
√
一、 本課題的研究目的和意義
隨著時(shí)代的發(fā)展,汽車的作用日益明顯,已成了我們生活比不缺少的工具。汽車也發(fā)展程度也成為衡量一個國家工業(yè)發(fā)展程度的重要標(biāo)志。汽車不僅作為一種代步工具,同時(shí)它在運(yùn)輸業(yè)中也有著非常重要的地位,特別是在一些短途運(yùn)輸中。因此載貨汽車的發(fā)展也非常迅速,載貨汽車總的分為重型和輕型兩種。
汽車驅(qū)動橋在汽車的各種總成中是涵蓋機(jī)械零件、部件、分總成等的品種最多的總成。例如,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。由此可見,汽車驅(qū)動橋設(shè)計(jì)涉及的機(jī)械零部件及元件的品種極為廣泛,對這些零部件、元件及總成的制造也幾乎要設(shè)計(jì)到所有的現(xiàn)代機(jī)械制造工藝。
并且隨著近年來油價(jià)的上漲,汽車的運(yùn)輸成本也越來越高,因此在保證汽車的動力性的前提下,提高其燃油經(jīng)濟(jì)性也變得非常重要。為了降低油耗,不僅要在發(fā)動機(jī)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(jī)的動力輸出之后,在從發(fā)動機(jī)—傳動軸—驅(qū)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(jī)是動力的輸出者,也是整個機(jī)器的心臟,而驅(qū)動橋則是將動力轉(zhuǎn)化為能量的最終執(zhí)行者。因此,在發(fā)動機(jī)相同的情況下,采用性能優(yōu)良且與發(fā)動機(jī)匹配性比較高的驅(qū)動橋便成了有效節(jié)油的措施之一。
同時(shí),人們對于汽車的行駛平順性、操作穩(wěn)定性和平均行駛速度有了更高的要求,這都和汽車驅(qū)動橋的選擇有著非常重要的關(guān)系。
綜上所述,通過對汽車驅(qū)動橋的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)實(shí)踐,可以更好的學(xué)習(xí)并掌握現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)與機(jī)械設(shè)計(jì)的全面知識和技能。
二、 本課題的主要研究內(nèi)容(提綱)
本課題是要設(shè)計(jì)一個在保證動力性好的前提下,提高燃油經(jīng)濟(jì)性、汽車平順性和汽車操縱穩(wěn)定性的輕型載貨汽車。我負(fù)責(zé)的是汽車驅(qū)動橋的設(shè)計(jì),其主要的研究內(nèi)容有:
(1)研究國內(nèi)外汽車驅(qū)動橋的技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢以及目前主要存在問題等基本情況,研究各種驅(qū)動橋的優(yōu)缺點(diǎn)、使用情況、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其基本的原理等內(nèi)容;
(2)驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案的分析、選擇與匹配;
(3)主減速器的設(shè)計(jì),包括結(jié)構(gòu)形式的對比與選擇、主要參數(shù)的選擇;
(4)差速器的設(shè)計(jì),包括結(jié)構(gòu)形式的對比與選擇、主要參數(shù)的選擇;
(5)驅(qū)動橋橋殼以及強(qiáng)度的分析;
(6)驅(qū)動橋整橋、主減速器、差速器和橋殼的工程圖的繪制。
三、 文獻(xiàn)綜述(國內(nèi)外研究情況及其發(fā)展)
1、 驅(qū)動橋的作用和設(shè)計(jì)要求
車驅(qū)動橋位于傳動系的末端,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,將并轉(zhuǎn)矩合理的分配給左、右驅(qū)動車輪具有汽車行駛運(yùn)動學(xué)所要求的差速功能;其次,驅(qū)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,以及制動力矩和反作用力矩等
計(jì)驅(qū)動橋時(shí)應(yīng)當(dāng)滿足如下基本要求:
1) 選擇適當(dāng)?shù)闹鳒p速比,以保證汽車在給定的條件下具有最佳的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。
2) 外廓尺寸小,保證汽車具有足夠的離地間隙,以滿足通過性的要求。
3) 齒輪及其它傳動件工作平穩(wěn),噪聲小。
4) 在各種載荷和轉(zhuǎn)速工況下有較高的傳動效率。
5) 具有足夠的強(qiáng)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,減少不平路面的沖擊載荷,提高汽車的平順性。
6) 與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動協(xié)調(diào)。
結(jié)構(gòu)簡單,加工工藝性好,制造容易,維修,調(diào)整方便。
2、 驅(qū)動橋的基本結(jié)構(gòu)
驅(qū)動橋分為斷開式和非斷開時(shí)兩種。驅(qū)動車輪采用獨(dú)立懸架時(shí),應(yīng)采用斷開式驅(qū)動橋;驅(qū)動車輪采用非獨(dú)立懸架時(shí),則應(yīng)用非斷開式驅(qū)動橋。
普通非斷開式驅(qū)動橋,由于結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉、工作可靠,廣泛用在各種載貨汽車、客車和公共汽車上,在多數(shù)的越野汽車和部分轎車上也采用這種結(jié)構(gòu)。他們的具體結(jié)構(gòu)、特別是橋殼結(jié)構(gòu)雖然各不相同,但是有一個共同特點(diǎn),即橋殼是一根支承在左右驅(qū)動車輪上的剛性空心梁,齒輪及半軸等傳動部件安裝在其中。這時(shí)整個驅(qū)動橋、驅(qū)動車輪及部分傳動軸均屬于簧下質(zhì)量,汽車簧下質(zhì)量較大,這是它的一個缺點(diǎn)。
斷開式驅(qū)動橋區(qū)別于非斷開式驅(qū)動橋的明顯特點(diǎn)在于前者沒有一個連接左右驅(qū)動車輪的剛性整體外殼或梁。斷開式驅(qū)動橋的橋殼是分段的,并且彼此之間可以做相對運(yùn)動,所以這種橋稱為斷開式的。另外,它又總是與獨(dú)立懸掛相匹配,故又稱為獨(dú)立懸掛驅(qū)動橋。這種橋的中段,主減速器及差速器等是懸置在車架橫粱或車廂底板上,或與脊梁式車架相聯(lián)。主減速器、差速器與傳動軸及一部分驅(qū)動車輪傳動裝置的質(zhì)量均為簧上質(zhì)量。兩側(cè)的驅(qū)動車輪由于采用獨(dú)立懸掛則可以彼此致立地相對于車架或車廂作上下擺動,相應(yīng)地就要求驅(qū)動車輪的傳動裝置及其外殼或套管作相應(yīng)擺動。
3、驅(qū)動橋的發(fā)展現(xiàn)狀
目前我國正在大力發(fā)展汽車產(chǎn)業(yè),采用后輪驅(qū)動橋的汽車平衡性和操作性都將會有很大的提高。后輪驅(qū)動的汽車加速時(shí),牽引力將不會由前輪發(fā)出,所以在加速轉(zhuǎn)彎時(shí),司機(jī)就會感到有更大的橫向握持力,操作性能好。維修費(fèi)用低也是后輪驅(qū)動的一個優(yōu)點(diǎn),盡管由于構(gòu)造和車型的不同,這種費(fèi)用將會很大的差別。如果變速器出了障礙,對于后輪驅(qū)動橋的汽車就不需要進(jìn)行維修,但是對于前輪驅(qū)動的汽車來說也許就有這個必要了,因?yàn)檫@兩個部件是坐在一起的。所以后輪驅(qū)動必然會使得乘車更加安舒適,從而帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
目前國產(chǎn)驅(qū)動橋在國內(nèi)市場占據(jù)了絕大部分份額,但仍有一定數(shù)量的車橋依賴進(jìn)口,國產(chǎn)車橋與國際先進(jìn)水平仍有一定差距。國內(nèi)車橋長的差距主要體現(xiàn)在設(shè)計(jì)和研發(fā)能力上,目前有研發(fā)能力的車橋廠家還不多,一些廠家僅僅停留在組裝階段。實(shí)驗(yàn)設(shè)備也有差距,比如工程車和牽引車在行駛過程中,齒輪嚙合接觸區(qū)的形狀是不同的,國外先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備能夠模擬這種狀態(tài),而我國現(xiàn)在還在摸索中。
在具體工藝細(xì)節(jié)方面,我國和世界水平的差距還比較大,歸根結(jié)底后橋的功用是承載和驅(qū)動。在這兩方面,今年來出現(xiàn)了一些新的變化。另外,在結(jié)構(gòu)方面,單級驅(qū)動橋的使用比例越來越高;技術(shù)方面,輕量化、舒適性的要求將逐步提高??傮w而言,現(xiàn)在汽車向節(jié)能、環(huán)保、舒適等方面發(fā)展的趨勢,要求車橋向輕量化、大扭矩、低噪聲、寬速比、壽命長和低生產(chǎn)成本。
目前,國內(nèi)生產(chǎn)驅(qū)動橋的廠家較多,品種和規(guī)格也較齊全,其性能和質(zhì)量基本上能夠滿足國產(chǎn)農(nóng)業(yè)機(jī)械和工程機(jī)械的使用需求,呈現(xiàn)了明顯的產(chǎn)業(yè)特點(diǎn):由進(jìn)口國外產(chǎn)品向國產(chǎn)化發(fā)展,由小作坊向正規(guī)化產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,由低端產(chǎn)品向高端產(chǎn)品發(fā)展,由引進(jìn)國外技術(shù)向自主研發(fā)發(fā)展。在技術(shù)方面,通過不斷提高自身鑄鍛造技術(shù)及工藝水平來保證研發(fā)產(chǎn)品制造質(zhì)量;通過利用先進(jìn)科學(xué)的設(shè)計(jì)輔助手段來達(dá)到設(shè)計(jì)優(yōu)化的目的;通過不斷學(xué)習(xí)吸收國外先進(jìn)的技術(shù)逐步實(shí)現(xiàn)技術(shù)與國際接軌的目標(biāo),從而提高產(chǎn)品的核心競爭力;通過運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)及方法來提高產(chǎn)品的性能,滿足市場需求,推進(jìn)機(jī)電一體化進(jìn)程。
目前國內(nèi)驅(qū)動橋生產(chǎn)廠家分為四種類型。
一是與國際知名品牌廠家合作,利用國內(nèi)本土資源優(yōu)勢及國外先進(jìn)的技術(shù)支持生產(chǎn)。如1995年柳工與德國采埃孚公司在柳州建立的合資公司,除生產(chǎn)采埃孚高技術(shù)水平雙變外,還生產(chǎn)采埃孚高技術(shù)水平驅(qū)動橋,供中國高技術(shù)及出口裝載機(jī)、平地機(jī)等配套,為中國高技術(shù)水平驅(qū)動橋技術(shù)的發(fā)展起到了促進(jìn)作用。成工引進(jìn)了卡特三節(jié)式濕式橋的樣機(jī),成功開發(fā)了成工的三節(jié)式系列濕式橋,已批量推向了市場。2005年,東風(fēng)車橋通過與美國德納公司合資合作,雙方斥巨資已經(jīng)建成國內(nèi)規(guī)模最大、效益最佳、管理最好的商用車橋公司,逐步融入全球汽車零部件大循環(huán)之中。徐州美馳車橋有限公司是由美國的阿文美馳公司和徐州工程機(jī)械集團(tuán)有限公司共同投資的合資公司,公司投資總額2408.7萬美元,注冊資本1680.3萬美元,其中美方股比為60%、中方為40%,擁有員工1000多人,其中工程技術(shù)人員100多人,主要產(chǎn)品包括各種輪式車輛用剛性橋、從動橋、轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋、轉(zhuǎn)向貫通驅(qū)動橋、貫通橋。
二是通過引進(jìn)國外先進(jìn)的技術(shù),依托本土的環(huán)境優(yōu)勢建立的民族企業(yè),占據(jù)著國內(nèi)市場的大部份額。如引進(jìn)意大利菲亞特技術(shù)、依托于中國一拖旗下的一拖(洛陽)開創(chuàng)裝備科技有限公司就是典型的代表。其農(nóng)機(jī)驅(qū)動橋產(chǎn)品已從16馬力覆蓋至200馬力,所生產(chǎn)的80~160馬力驅(qū)動橋在市場上占據(jù)著主導(dǎo)地位,有“中國第一橋”的美譽(yù)。此外,山東的前進(jìn)橋廠、煙臺捷林達(dá)橋廠以及新昌齒輪箱廠也在不斷借鑒國內(nèi)外先進(jìn)的技術(shù),推動國產(chǎn)驅(qū)動橋的發(fā)展。
三是一些主機(jī)廠家根據(jù)自身需要,利用自身資源自產(chǎn)自用,也是國產(chǎn)驅(qū)動橋的一種發(fā)展模式。比如常發(fā)集團(tuán)生產(chǎn)的中小馬力拖拉機(jī)上用的驅(qū)動橋就是典型的生產(chǎn)自用型。此外,龍工、徐工等工程機(jī)械廠家也生產(chǎn)自己整機(jī)上所用的驅(qū)動橋,但這種模式僅為自給自足,很難滿足外部市場需求
4、驅(qū)動橋的發(fā)展趨勢
目前國內(nèi)研究的重點(diǎn)在于:從橋殼的制造技術(shù)上尋求制造工藝先進(jìn)、制造效率高、成本低的方法;從齒輪減速形式上將傳統(tǒng)的中央單級減速器發(fā)展到現(xiàn)在的中央及輪邊雙極減速或雙級減速器結(jié)構(gòu);從齒輪的加工形式上車橋內(nèi)部的主從動齒輪、行星齒輪及圓柱齒輪逐漸采用靜默加工,以滿足汽車高速行駛要求及法規(guī)對于噪聲的控制要求。
隨著我國公路條件的改善和物流業(yè)對車輛性能要求的變化.汽車驅(qū)動橋技術(shù)已呈現(xiàn)出向單級化發(fā)展的趨勢。
單級橋有主減速器,一級減速。橋殼尺寸大,離地間隙小,相對雙級橋而言,其通過性較差,主要用于公路運(yùn)輸車輛。雙級橋有主減速器減速、輪邊減速器減速,形成二級減速。由于是二級減速,主減速器減速速比小,主減速器總成相對較小,橋殼尺寸相對減小,因此離地間隙加大,通過性好。該系列橋總成主要用于公路運(yùn)輸,以及石油、工礦、林業(yè)、野外作業(yè)和部隊(duì)等領(lǐng)域。
單級減速驅(qū)動橋產(chǎn)品的優(yōu)勢在于單級減速驅(qū)動橋是驅(qū)動橋中結(jié)構(gòu)最簡單的一種.制造工藝簡單,成本較低,是驅(qū)動橋的基本類型,在重型汽車上占有重要地位。
汽車發(fā)動機(jī)向低速大轉(zhuǎn)矩發(fā)展的趨勢,使得驅(qū)動橋的傳動比同小速比發(fā)展。隨著公路狀況的改善,特別是高速公路的迅猛發(fā)展.汽車使用條件對汽車通過性的要求降低,因此,汽車不必像過去一樣.采用復(fù)雜的結(jié)構(gòu)提高通過性。與帶輪邊減速器的驅(qū)動橋相比,由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡化,單級減速驅(qū)動橋機(jī)械傳動效率提高,易損件減少,可靠性提高。單級橋產(chǎn)品的優(yōu)勢為單級橋的發(fā)展拓展了廣闊的前景。從產(chǎn)品設(shè)計(jì)的角度看。重型車產(chǎn)品在主減速比小于6的情況下,應(yīng)盡量選用單級減速驅(qū)動橋
四、 擬解決的關(guān)鍵問題
我負(fù)責(zé)的驅(qū)動橋設(shè)計(jì),擬解決的關(guān)鍵問題是:
(1) 驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案的選擇與分析;
(2) 主減速器結(jié)構(gòu)參數(shù)的選?。?
(3) 差速器結(jié)構(gòu)參數(shù)的選??;
(4) 橋殼參數(shù)的選取與強(qiáng)度的分析。
五、 研究思路和方法
為了使設(shè)計(jì)研究結(jié)果建立在科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)幕A(chǔ)上,使設(shè)計(jì)更符合實(shí)際情況,研究思路和方法的選擇與運(yùn)用至關(guān)重要。對驅(qū)動橋設(shè)計(jì)提出了以下研究思路和方法:
(1)通過實(shí)習(xí)、調(diào)查、上網(wǎng)以及文獻(xiàn)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(jìn)行系統(tǒng)分析研究的基礎(chǔ)上,確定設(shè)計(jì)策略,作為構(gòu)思總體設(shè)計(jì)方案的指導(dǎo)思想;
(3)選型設(shè)計(jì):根據(jù)汽車行駛的路況條件和設(shè)計(jì)參數(shù)要求進(jìn)行驅(qū)動橋的選型;
(4)參數(shù)化設(shè)計(jì):根據(jù)整體設(shè)計(jì)要求,質(zhì)量、軸荷、載員數(shù)、動力性、制動性、平順性要求,確定發(fā)動機(jī)動力參數(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);
(5)計(jì)算機(jī)三維造型:根據(jù)理論計(jì)算的主要參數(shù),對各零件和總成進(jìn)行三維造型和裝配,要遵循三維造型的原則。
六、 本課題的進(jìn)度安排
1~2周 畢業(yè)實(shí)習(xí),查閱總結(jié)文獻(xiàn)資料,搜集數(shù)據(jù)、圖片、資料等,確定畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容、思路和初步技術(shù)方案。學(xué)習(xí)熟悉軟件應(yīng)用、復(fù)習(xí)專業(yè)知識!
3~4周 完成開題報(bào)告,并開始翻譯外文文獻(xiàn),論證技術(shù)方案,確定詳細(xì)的設(shè)計(jì)內(nèi)容、完成任務(wù)、方法、技術(shù)路線。
5周 確定詳細(xì)的技術(shù)方案,完成論文翻譯。
6~8周 完成主減速器、差速器、橋殼、車輪傳動裝置等的設(shè)計(jì)計(jì)算、選型等任務(wù)。
9~10周 完成計(jì)算機(jī)建模、仿真、分析等內(nèi)容。
11~13周 完成工程圖繪制。
14~15周 完成論文撰寫,檢查打印圖紙,準(zhǔn)備PPT,準(zhǔn)備答辯!
16周 裝訂論文,填寫學(xué)生設(shè)計(jì)手冊,論文答辯!
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