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畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 設(shè)計（論文）題目: 基于有限元中型貨車半軸與橋殼設(shè)計 院 系 名 稱: 汽車與交通工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級: 車輛工程 07-4 學(xué) 生 姓 名: 劉元鑫 導(dǎo) 師 姓 名: 王永梅 開 題 時 間: 指導(dǎo)委員會審查意見： 簽字： 年 月 日 開題報告撰寫要求 一、“開題報告”參考提綱 1. 課題研究目的和意義； 2. 文獻(xiàn)綜述（課題研究現(xiàn)狀及分析）； 3. 基本內(nèi)容、擬解決的主要問題； 4. 技術(shù)路線或研究方法； 5. 進(jìn)度安排； 6. 主要參考文獻(xiàn)。 二、“開題報告”撰寫規(guī)范 請參照《黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書及畢業(yè)論文撰寫規(guī)范》要求。字?jǐn)?shù)應(yīng)在4000字以上，文字要精練通順，條理分明，文字圖表要工整清楚。 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 學(xué)生姓名 劉元鑫 系部 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)、班級 車輛07-4 指導(dǎo)教師姓名 王永梅 職稱 講師 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 基于有限元中型貨車半軸與橋殼的設(shè)計 一、 課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 1、 研究現(xiàn)狀 近些年來，隨著中重型貨車在國際車市上凸顯強勁的增長勢頭和市場占有率，隨著中重型貨車市場的發(fā)展，作為四大總成之一的車橋也飛速的發(fā)展起來，所以國內(nèi)外都對車橋行業(yè)投入了大量的人力物力，國內(nèi)市場過去，商用車整車企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略是車身必須自制，發(fā)動機立足或爭取自制，而車橋則一般采用社會資源。然而，隨著近年商用車市場，特別是中、重型卡車市場競爭的加劇，為了在核心總成上不受制于人，國內(nèi)一汽、中國重汽等主要商用車企業(yè)要么投巨資、重兵布局發(fā)展自己的車橋業(yè)務(wù)；要么積極主動與有關(guān)大型車橋生產(chǎn)企業(yè)建立長期戰(zhàn)略聯(lián)盟，以確保自己穩(wěn)定的零部件供應(yīng)。國外市場，作為目前頂級的歐洲品牌的車橋代表了當(dāng)今世界最高的設(shè)計水平，如戴姆勒－克萊斯勒公司20 世紀(jì)90 年代末期開發(fā)的全新重型卡車ACTROS 系列VOLVO的FM FH系和SCANIA的第5代(4系列G級)，代表著技術(shù)變革的前沿MAN 的重型卡車TGA五十鈴F系列等都代表著目前世界最高水平載貨車車橋設(shè)計水平。 隨著中國加入WTO 和中國運輸結(jié)構(gòu)變化、消費水平的提高，國內(nèi)市場對中重型車產(chǎn)品需求向多層次、多品種方向發(fā)展。未來市場對中重型載貨車的需求穩(wěn)步上升，2010 年達(dá)到40 萬輛。在總量需求中，中重型車的需求增量較大，2010 年占總需求的70 %。特別是高速公路的飛速發(fā)展，為大噸位、大功率載貨車提供了得天獨厚的有利條件。我國集裝箱運輸業(yè)的高速發(fā)展，也為大噸位、大功率載貨車提供了廣闊的用武之地。1999 年后, 中重型載貨汽車高速增長, 特別是2000 年、2001 年( 上半年) 其增長率分別達(dá)66. 64%、86. 32%, 遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于汽車行業(yè)增長率14%。2005 年汽車銷售20 萬輛, 年增長率為17%，在未來的幾年內(nèi),中重型車和大型客車將進(jìn)入高速增長時期, 車橋的需求量也將隨之劇增。 近年來，隨著普利適優(yōu)迪車橋有限公司、美國車橋國際控股有限公司（AAM）等在中國的紛紛落戶，我國車橋行業(yè)內(nèi)，外資公司由合資到獨資的逐漸滲入也在加快進(jìn)程。也加快了國內(nèi)車橋市場的發(fā)展，如今國內(nèi)上百家商用車車橋企業(yè)中，具有一定實力、水平及規(guī)模的只有十多家，目前，國內(nèi)中、重型車橋生產(chǎn)企業(yè)主要集中在東風(fēng)德納車橋有限公司、一汽解放汽車有限公司車橋分公司、中國重汽濟(jì)南橋箱有限公司、陜西漢德車橋有限公司、安徽安凱福田曙光車橋有限公司、一汽山東汽車改裝廠及青特眾力車橋有限公司等七家企業(yè)，這些企業(yè)幾乎占到國內(nèi)中重卡車橋90%以上的市場。國內(nèi)許多汽車廠家相繼引進(jìn)了一些中重型車型，其后橋殼大多為鋼板沖壓焊接而成。但沖壓焊接式橋殼采用沖壓成型的方法存在材料成形困難，有的還需增加退火工藝，能耗高、工序多，制造工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高。汽車在崎嶇的路面上顛簸行駛，受到交變負(fù)荷的作用，橋殼焊接處易出現(xiàn)脫焊開裂問題，疲勞性能差，超載易變形，主減速器齒輪正常嚙合受影響，噪聲大，減少了驅(qū)動橋總成的使用壽命。球墨鑄鐵具有高強度、高韌性、高可靠性、高壽命的特點，能生產(chǎn)出最接近要求的形狀。隨著球墨鑄鐵技術(shù)的發(fā)展，鑄造已成為取代沖壓焊接生產(chǎn)汽車后橋殼的首選方法。因為與沖壓焊接后橋殼相比，鑄造后橋殼具有強度和剛度較大，生產(chǎn)成本低，拆裝、保養(yǎng)、維修方便等優(yōu)點。近年來，東風(fēng)德納開發(fā)的不少產(chǎn)品占領(lǐng)了國內(nèi)車橋產(chǎn)品技術(shù)的制高點：13噸單雙橋產(chǎn)品技術(shù)國內(nèi)領(lǐng)先，13噸級驅(qū)動橋則充分吸收了美國德納及日產(chǎn)柴驅(qū)動橋技術(shù)，承載能力更強、齒輪壽命更長、噪音更低，廣泛應(yīng)用于東風(fēng)天龍等中重型商用車。中重型輪邊減速橋是為適應(yīng)超重載型的自卸車運輸市場而開發(fā)的全新車橋，因其卓越的技術(shù)優(yōu)勢而成為市場新寵，也為我國汽車行業(yè)生產(chǎn)中重型后橋殼開拓了一條新路。 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，企業(yè)只有提高設(shè)計研發(fā)的能力才能跟上發(fā)展的腳步，現(xiàn)代工業(yè)的典型特征就是大量使用計算機，所以人們希望借助計算機輔助分析技術(shù)（CAE）來解決相關(guān)復(fù)雜問題，有限元作為CAE技術(shù)的一種關(guān)鍵計算方法，被廣泛的應(yīng)用于各個行業(yè)，ANSYS軟件是美國ANSYS 公司研制的大型通用有限元分析軟件，能夠進(jìn)行包括結(jié)構(gòu)﹑熱﹑聲﹑流體以及電磁場等科學(xué)研究，在核工業(yè)﹑鐵道﹑石油化工﹑航空航天 ﹑機械制造﹑能源﹑汽車交通﹑國防軍工﹑電子﹑土木工程﹑造船﹑生物醫(yī)學(xué)﹑輕功﹑地礦﹑水利﹑日用家電等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，驅(qū)動橋作為汽車四大總成之一，用pro/e建模再用ansys分析既方便又快捷。 2、選題目的和意義 中型貨車在汽車行業(yè)中應(yīng)用較廣泛，而半軸與橋殼是中型貨車重要的承載件和傳力件。驅(qū)動橋殼支承汽車重量，并將載荷傳給車輪。作用在驅(qū)動車輪上的牽引力、制動力、側(cè)向力、垂向也是經(jīng)過橋殼傳到懸掛及車架或車廂上?。因此，驅(qū)動橋殼的使用壽命直接影響汽車的有效使用壽命。合理地設(shè)計驅(qū)動橋殼，使其具有足夠的強度、剛度和良好的動態(tài)特性，減少橋殼的質(zhì)量，有利于降低動載荷，提高汽車行駛的平順性和舒適性。其作用主要有：支撐并保護(hù)主減速器、差速器和半軸等，使左右驅(qū)動車輪的軸向相對位置固定；同從動橋一起支撐車架及其上的各總成質(zhì)量；汽車行駛時，承受由車輪傳來的路面反作用力和力矩并經(jīng)懸架傳給車架等。驅(qū)動橋殼應(yīng)有足夠的強度和剛度且質(zhì)量小，并便于主減速器的拆裝和調(diào)整。由于橋殼的尺寸和質(zhì)量比較大，制造較困難，故其結(jié)構(gòu)型式應(yīng)在滿足使用要求的前提下應(yīng)盡可能便于制造，驅(qū)動橋殼分為整體式橋殼，分段式橋殼和組合式橋殼三類。整體式橋殼具有較大的強度和剛度，且便于主減速器的裝配、調(diào)整和維修，因此普遍應(yīng)用于各類汽車上。但是由于其形狀復(fù)雜，因此應(yīng)力計算比較困難。根據(jù)汽車設(shè)計理論，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方法對驅(qū)動橋殼進(jìn)行了計算和分析。 在我國傳統(tǒng)的設(shè)計方式中以手工繪圖或采用AutoCAD 繪制二維平面圖，做出成品進(jìn)行試驗為主，無法滿足快速設(shè)計的需求，造成產(chǎn)品開發(fā)周期長、設(shè)計成本高。利用ANSYS軟件對橋殼進(jìn)行分析校核，能夠大大提高設(shè)計的效率和質(zhì)量，為中型貨車的研發(fā)縮短了寶貴的時間。 二、設(shè)計（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 依據(jù)主要技術(shù)指標(biāo)設(shè)計的車型為解放J5K威馳 型號為CA1103P9K2L2E，載質(zhì)量4870kg,整備質(zhì)量4830kg,滿載總質(zhì)量9895kg,車長為7840mm,車寬2476mm,車高2750mm。根據(jù)車型來確定半軸與橋殼的類型，對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，并計算相應(yīng)參數(shù)尺寸，對主要結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行校合，用pro/e建模在用有限元技術(shù)ANSYS對橋殼進(jìn)行強度校核，對其應(yīng)力分布和變形分布狀況進(jìn)行研究，驗證設(shè)計的合理性。 （二）擬解決問題 （1）半軸的設(shè)計 1. 半軸計算載荷的確定 2. 半軸的桿部直徑的初選 3. 半軸的強度計算 4. 半軸花鍵的強度計算 （2）橋殼的設(shè)計 1. 橋殼的受力分析 2. 橋殼的靜彎曲應(yīng)力計算 3. 各種工況下橋殼強度的分析 （3）ANSYS軟件分析驗證 （4）利用Autocad軟件繪制半軸與橋殼圖紙。 三、技術(shù)路線（研究方法） 調(diào)研并查閱相關(guān)資料 總體方案的確定  橋殼的設(shè)計 半軸的設(shè)計  橋殼的Pro-e建模 設(shè)計結(jié)果的ANSYS校核 利用AUTOCAD繪圖 完成畢業(yè)設(shè)計和設(shè)計說明書 四、進(jìn)度安排 （1）調(diào)研、查閱相關(guān)資料、完成開題報告 第1～2周（2月28日～3月14日） （2）確定總體方案 第3～4周（3月15日～3月28日） （3）對半軸與橋殼結(jié)構(gòu)及尺寸參數(shù)進(jìn)行設(shè)計第5～6周（3月29日～4月11日） （4）ANSYS軟件驗證橋殼設(shè)計合理性第7周（4月12日～4月18日） （5）建立半軸與橋殼的零件圖及裝配圖 第8～11周（4月19日～5月16日） （5）書寫設(shè)計說明書第12～13周（5月17日～5月30日） （6）設(shè)計審核、修改設(shè)計說明書 第14～16周（6月1日～6月20日） （7）畢業(yè)設(shè)計答辯準(zhǔn)備及答辯 第17周（6月21日～6月27日） 五、參考文獻(xiàn) [1] 辛 木. 中國商用車車橋行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展動向.2008．09 [2] 張　驕, 楊建. 重載貨車驅(qū)動橋殼有限元分析. 2010．04 [3] 鄭燕萍，王瑜，宋懷. 基于CAE 的驅(qū)動橋殼設(shè)計方法探討.2007 [4] 王文竹，程勉宏，劉剛. 汽車驅(qū)動橋殼的有限元分析. 2008.03 [5] 童麟章. 驅(qū)動橋半軸的有限元分析設(shè)計.2010年第3期 [6] 張冬， 尤華勝. 中重型商用汽車驅(qū)動橋殼的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢．2008.09 [7] 張　驕, 楊建偉. 重載貨車驅(qū)動橋殼有限元分析.2010．02 [8] 焦紅蘭，黃衛(wèi)祥 2. 13 t單級減速驅(qū)動橋總成疲勞試驗研究.2006．10 [9] 何延俊. 單縱臂橫扭桿獨立懸架驅(qū)動橋設(shè)計研究. 2004.04 [10] 羊玢，孫慶鴻，王睿. 基于參數(shù)化的車輛驅(qū)動橋殼動態(tài)優(yōu)化設(shè)計.2005．05 [11] 楊朝會，王豐元， 馬浩. 基于有限元方法的載貨汽車驅(qū)動橋殼分析.農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程. 2006年第10期 [12] 李奇霏，徐梁晉.淺談 基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的中型客車驅(qū)動橋設(shè)計與開發(fā).2007．02 [13] 王革新. 某車型汽車驅(qū)動橋殼的力學(xué)分析2006．02 [14] 王鐵，張國忠，周淑文. 路面不平度影響下的汽車驅(qū)動橋動載荷.2003．01 [15] 王豐元，周群輝，楊朝會，王愛兵. 汽車驅(qū)動橋虛擬設(shè)計系統(tǒng)研究.2009．04 [16] 劉惟信. 汽車車橋設(shè)計 北京 清華大學(xué)出版社. 2003.1 [17] 王慶五，左眆，胡仁喜.ANSYS 10.0機械設(shè)計高級應(yīng)用實例 北京 機械工業(yè)出版社.2006.1 [18] Piotr A. Dudziński． The problems of multi-axle vehicle drives Original Research Article． Shanghai Jiaotong Univ． 1986．03 [19] JIN Jun-song．Die design for cold precision forging of bevel gear based on finite element method． J． Cent． South Univ． Technol．．2009．06 六、備注 指導(dǎo)教師意見： 簽字： 年 月 日