汽車主減速器設計開題報告格式.doc

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畢業(yè)設計開題報告 學 生 姓 名： 學 號： 學 院、系： 機電工程學院 機械系 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 設計題目： BJ2022汽車單級主減速器及差速器的結構設計與強度分析 指導教師: 2012 年 3月 1日 畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告 1．結合畢業(yè)設計課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，撰寫2000字左右的文獻綜述： 文 獻 綜 述 1.1汽車的發(fā)展簡歷 汽車自上個世紀末誕生以來，已經(jīng)走過了風風雨雨的一百多年。從卡爾.本茨造出的第一輛三輪汽車以每小時18公里的速度，跑到現(xiàn)在，竟然誕生了從速度為零到加速到100公里/小時只需要三秒鐘多一點的超級跑車。這一百年，汽車發(fā)展的速度是如此驚人！同時，汽車工業(yè)也造就了多位巨人，他們一手創(chuàng)建了通用、福特、豐田、本田這樣一些在各國經(jīng)濟中舉足輕重的著名公司。讓我們一起來回望這段歷史，品味其中的辛酸與喜悅，體會汽車給我們帶來的種種歡樂與夢想…… 在我國隨著長春第一生產(chǎn)汽車廠的建成投產(chǎn)。1955年生產(chǎn)了61輛汽車，才結束了我國一直不能生產(chǎn)汽車的歷史。經(jīng)過幾十年的努力，目前我國建立了自己的汽車工業(yè)。全國汽車由建國時的5萬輛上升到現(xiàn)在的上千萬輛。改革開放以來，我國引進了許多國家汽車的先進技術，使得我國汽車工業(yè)的產(chǎn)量和質量都得到了巨大的發(fā)展和提高。 但是由于我國是發(fā)展中國家，與發(fā)達國家相比，我國汽車工業(yè)無論是產(chǎn)量還是質量都有相當大的差距。要使我國實現(xiàn)四個現(xiàn)代化，我國汽車工業(yè)必須堅持不懈地有更大的發(fā)展。 基于以上事實，我選擇了“BJ2022汽車單級主減速器及差速器的結構設計與強度分析”這一課題。 汽車主減速器及差速器是汽車傳動中的最重要的部件之一。它能夠將萬向傳動裝置產(chǎn)來的發(fā)動機轉矩傳給驅動車輪，以實現(xiàn)降速增扭。主減速器及差速器對提高汽車行駛平穩(wěn)性和其通過性有著獨特的作用，是汽車設計的重點之一[1][2]。 1.2主減速器的結構分析 (1)主減速器作用 主減速器的作用將變速器輸出的動力再次減速，以增加轉矩，之后將動力傳遞給差速器[3][4]。 (2)主減速器分類 ①單級主減速器：大部分汽車的主減速器為單級主減速器，減速型式為普通斜齒輪式或錐形齒輪式： 圖1 錐形齒輪式主減速器圖 其中錐形齒輪式主減速器如圖所示，廣泛的應用于后驅汽車的后轎中，變速器輸出動力經(jīng)過傳動軸傳給主動錐齒輪，經(jīng)從動錐齒輪減速后傳給差速器。 普通斜齒輪式主減速器應用于前驅汽車的變速器中。 注：對于前驅汽車的變速器中的主減速器，如果發(fā)動機在機艙在橫置，則主減速器為普通斜齒輪式；如果發(fā)動機在機艙內(nèi)縱置，則主減速器為錐形齒輪式，如桑塔納、帕薩特等。 　?、陔p級主減速器：在重型貨車上，常采用雙級主減速器，如下圖所示： 圖2 雙級主減速器結構圖 第一級為錐形齒輪減速，第二級為普通斜齒輪減速[5][6][7]。 主減速器的齒輪有弧齒錐齒輪，雙曲面齒輪，圓柱齒輪和蝸輪蝸桿等形式。在此選用準雙曲面齒輪傳動，雙曲面齒輪與弧齒錐齒輪尺寸相同時，雙曲面齒輪齒輪傳動具有更大的傳動比。此外由于偏移距地存在，使得雙曲面齒輪比相應的弧齒錐齒輪的尺寸要小，從而可以獲得更大的離地間隙。還有就是雙曲面?zhèn)鲃拥闹鲃渝F齒輪的螺旋角較大，同時嚙合的齒數(shù)較多，重合度更大，即可提高傳動的平穩(wěn)性[8][9][10]。 汽車主減速器有單級式、雙級式、等幾種。由于單級式主減速器結構簡單、質量小、尺寸緊湊以及造價低。廣泛用在主減速比i0<7.6的各種中、小型汽車上。這次設計的為四輪驅動越野汽車主傳動比〈7.6，故這次設計的為單級的主減速器[9]。 1.3 差速器的結構分析 (1)差速器的作用 汽車在直線行駛時，左右車輪轉速幾乎相同，而在轉彎時，左右車輪轉速不同，差速器能實現(xiàn)左右車輪轉速的自動調(diào)節(jié)，即允許左右車輪以不同的轉速旋轉[3][4]。 (2)差速器的組成結構 圖3 差速器結構圖 　　 1-差速器殼軸承；2和8-差速器殼體；3和5-調(diào)整墊片；4-半軸齒輪（兩個）；6-行星齒輪（兩個或四個）；7-主減速器從動錐齒輪；9-行星齒輪軸[5][6][7]。 (3)差速器的結構形式 差速器按其結構特征可分為齒輪式、凸輪式、蝸輪式和牙嵌自由輪式等多種形式。 普通汽車上廣泛采用的差速器為對稱錐齒輪式差速器，具有結構簡單、質量較小等優(yōu)點，應用廣泛。它可分為普通錐齒輪式差速器、摩擦片式差速器和強制鎖止式差速器。 普通齒輪式差速器的傳動機構為齒輪式。齒輪差速器分圓錐齒輪式和圓柱齒輪式兩種。 強制鎖止式差速器就是在對稱式錐齒輪差速器上設置差速鎖。當一側驅動輪滑轉時，可利用差速鎖使差速器不起差速作用。差速鎖在軍用汽車上應用較廣。 查閱汽車車橋設計，經(jīng)方案論證，差速器結構形式選擇對稱式圓錐行星齒輪差速器。 普通的對稱式圓錐行星齒輪差速器由差速器左、右殼，2個半軸齒輪，4個行星齒輪(少數(shù)汽車采用3個行星齒輪，小型、微型汽車多采用2個行星齒輪)，行星齒輪軸(不少裝4個行星齒輪的差逮器采用十字軸結構)，半軸齒輪及行星齒輪墊片等組成。由于其結構簡單、工作平穩(wěn)、制造方便、用在公路汽車上也很可靠等優(yōu)點，最廣泛地用在轎車、客車和各種公路用載貨汽車上．有些越野汽車也采用了這種結構，但用到越野汽車上需要采取防滑措施[9][10][11]。 (4)差速器的工作原理和工作狀態(tài) 行星齒輪的自轉：差速器工作時，行星齒輪繞行星齒輪軸的旋轉稱為行星齒輪的自轉； 行星齒輪的公轉：差速器工作時，行星齒輪繞半軸軸線的旋轉稱為行星齒輪的公轉； 　　①汽車直線行駛時，主減速器的從動錐齒輪驅動差速器殼旋轉，差速器差驅動行星齒輪軸旋轉，行星齒輪軸驅動行星齒輪公轉，半軸齒輪在行星齒輪的夾持下同速同向旋轉，此時，行星齒輪只公轉，不自動，左右車輪和轉速等于從動錐齒輪的轉速。 ②汽車轉彎時，行星齒輪在公轉的同時，產(chǎn)生了自轉，即繞行星齒輪軸的旋轉，造成一側半軸齒輪轉速的增加，而加一側半軸齒輪轉速的降低，兩側車輪以不同的轉速旋轉。此時，一側車輪增加的轉速等于另一側車輪減少的轉速。 ③當將兩個驅動輪支起后，車輪離地，如果我們轉一側的車輪，另一側車輪反方向同速旋轉，這時，差速器內(nèi)的行星齒輪只自轉，不公轉，兩側半軸齒輪以相反的方向旋轉，從而帶動兩側車輪反方向同速旋轉[12][13][14]。 1.4國內(nèi)外主減速器及差速器的發(fā)展趨勢 現(xiàn)在國家大力發(fā)展高速公路網(wǎng)，環(huán)保、舒適、快捷成為汽車市場的主旋律。對整車主要總成之一的驅動橋而言，小速比、大扭矩、傳動效率高、成本低逐漸成為汽車主減速器技術的發(fā)展趨勢。 在產(chǎn)品上，國內(nèi)汽車市場用戶主要以承載能力強、齒輪疲勞壽命高、結構先進、易維護等特點的產(chǎn)品為首選。目前己開發(fā)的產(chǎn)品，如陜西漢德引進德國撇N公司技術的485單級減速驅動橋，一汽集團和東風公司的13噸級系列車橋為代表的主減速器技術，都是在有效吸收國外同類產(chǎn)品新技術的基礎上，針對國內(nèi)市場需求開發(fā)出來的高性能、高可靠性、高品質的車橋產(chǎn)品。這些產(chǎn)品基本代表了國內(nèi)車用減速器發(fā)展的方向。通過整合和平臺化開發(fā)，目前國內(nèi)市場形成了457、460、480、500等眾多成型穩(wěn)定產(chǎn)品，并被用戶廣泛認可和使用。設計開發(fā)上，CAD、CAE等計算機應用技術，以及AUT優(yōu)AD、UG16、CATIA、proE等設計軟件先后應用于主減速器的結構設計和齒輪加工中，有限元分析、數(shù)模建立、虛擬試驗分析等也被采用;齒輪設計也初步實現(xiàn)了計算機編程的電算化。新一代減速器設計開發(fā)的突出特點是:不僅在產(chǎn)品性能參數(shù)上進一步進設計上完全遵從模塊化設計原則，產(chǎn)品配套實現(xiàn)車型的平臺化，造型和結構更加合理，更宜于組織批量生產(chǎn)，更適應現(xiàn)代工業(yè)不斷發(fā)展，更能應對頻繁的車型換代和產(chǎn)品系列化的特點，這些都對基礎件產(chǎn)品提出愈來愈高的配套要求，需要在產(chǎn)品設計上不斷地進行二次開發(fā)和持續(xù)改進，以滿足快速多變的市場需求。 我國的車用減速器開發(fā)設計不論在技術上、制造工藝上，還是在成本控制上都存在不小的差距，尤其是齒輪制造技術缺乏獨立開發(fā)與創(chuàng)新能力，技術手段落后(國外己實現(xiàn)計算機編程化、電算化)。目前比較突出的問題是，行業(yè)整體新產(chǎn)品開發(fā)能力弱、工藝創(chuàng)新及管理水平低，企業(yè)管理方式較為粗放，相當比例的產(chǎn)品仍為中低檔次，缺乏有國際影響力的產(chǎn)品品牌，行業(yè)整體散亂情況依然嚴重。這需要我們加快技術創(chuàng)新、技術進步的步伐，提高管理水平，加快與國際先進水平接軌，開發(fā)設計適應中國國情的高檔車用減速器總成，由仿制到創(chuàng)新，早日縮小并消除與世界先進水平的差距。目前，上汽集團、東風、一汽、北汽等各大汽車集團也正在開展合作項目，希望早日實與世界先進技術的接軌，爭取設計開發(fā)的新突破[15]。 。 參考文獻 [1]吉林大學汽車工程系.汽車構造[M].人民交通出版社，2006.1-10 [2]成偉華.汽車概論[M].重慶大學出版社，2008.6-10 [3]王望予.汽車設計（第4版）[M].機械工業(yè)出版社，2005.137-164 [4]王樹風.汽車構造[M].國防工業(yè)出版社，2010.235-245 [5]余志生.汽車理論（第3版）[M].機械工業(yè)出版社，2000.84-88 [6]凌凱.汽車原理[M].北京郵電大學出版社，2005.52-58 [7]劉增祿.陸戰(zhàn)機動平臺概論[M].國防工業(yè)出版社，2009.18-22 [8]陳波.汽車構造[M].北京理工大學出版社，2011.91-95 [9]趙學敏，王玉東.汽車底盤構造與維修[M].國防工業(yè)出版社，2003.112-134 [10]劉海江、于信匯、沈斌編著.汽車齒輪[M].同濟大學出版社，1997.2-17 [11]劉惟信編著.圓錐齒輪與雙曲面齒輪傳動[M].人民交通出版社，1980.15-45 [12]李瑞琴.機械原理[M].國防工業(yè)出版社，2008.98-141；144-160 [13]濮良貴、紀名剛主編.機械設計（第八版）[M]．高等教育出版社，2007.186-235 [14]吳宗澤、羅圣國.機械設計課程設計手冊[M].高等教育出版社，2006.158-166 [15]林家讓.汽車構造底盤篇[M].電子工業(yè)出版社，2004.1-7  畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告 ２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 2.1本課題要研究或解決的問題 本次設計的是BJ2022汽車的主減速器和差速器總成。并要使其有一定的通過性。本次設計的內(nèi)容包括有：方案選擇，結構的優(yōu)化設計與改進，齒輪與齒輪軸的設計與校核，而且在設計過程中，描繪了主減速器與差速器的組成以及差速器的原理和差速過程。 2.2本課題擬采用的研究手段 方案的確定主要依據(jù)的是原始設計數(shù)據(jù)，對比同類型的減速器及差速器，確定齒輪的傳動比；結構設計中采用行星齒輪和移位錐齒輪傳動，并對其中的重要齒輪進行齒面接觸和疲勞強度的校核；而軸的設計中著重于齒輪的布置。并對其中最大載荷的危險截面進行了強度的校核。軸承的選用力求結構簡單且滿足要求。對于差速器的半軸齒輪和行星齒輪則是參考同類型的齒輪的結構參數(shù)進行選擇了！在本設計中對于這兩個齒輪的選擇的計算公式就不進行逐個計算了！ 本設計根據(jù)BJ2022車型進行設計的。驅動橋是汽車最重要的系統(tǒng)之一，是為汽車傳輸和分配動力所設計的。通過本課題設計，使我們對所學過的基礎理論和專業(yè)知識進行一次全面的，系統(tǒng)的回顧和總結，提高我們獨立思考能力和團結協(xié)作的工作作風。 為減小驅動輪的外廓尺寸,目前主減速器中基本不用直齒圓錐齒輪。實踐和理論分析證明，螺旋錐齒輪不發(fā)生根切的最小齒數(shù)比直齒齒輪的最小齒數(shù)少。顯然采用螺旋錐齒輪在同樣傳動比下，主減速器的結構就比較緊湊。此外，它還具有運轉平穩(wěn)、噪聲較小等優(yōu)點。因而在汽車上曾獲得廣泛的應用。近年來，雙曲面齒輪在廣泛應用到轎車的基礎上，愈來愈多的在輕、中型、重型貨車上得到采用。 在現(xiàn)代汽車發(fā)展中，對主減速器的要求除了扭矩傳輸能力、機械效率和重量指標外，它的噪聲性能已成為關鍵性的指標。噪聲源主要來自主、被動齒輪。噪聲的強弱基本上取決于齒輪的加工方法。區(qū)別于常規(guī)的加工方法，采用磨齒工藝，采用適當?shù)哪ハ鞣椒梢韵跓崽幚碇挟a(chǎn)生的變形。因此，與常規(guī)加工方法相比，磨齒工藝可獲得很高的精度和很好的重復性。 汽車在行駛過程中的使用條件是千變?nèi)f化的。為了擴大汽車對這些不同使用條件的適應范圍，在某些中型車輛上有時將主減速器做成雙速的，它既可以得到大的主減速比又可得到所謂多檔高速，以提高汽車在不同使用條件下的動力性和燃料經(jīng)濟性。 畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告 指導教師意見： 指導教師： 年 月 日 所在系審查意見： 系主任： 年 月 日