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畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
學(xué)生姓名
陶冠宇
系部
汽車工程系
專業(yè)、班級
車輛BW07-5
指導(dǎo)教師姓名
趙國遷
職稱
高級實(shí)驗師
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
□是否
題目名稱
五十鈴輕型貨車驅(qū)動橋設(shè)計
一、 課題研究現(xiàn)狀，選題的目的、依據(jù)和意義
一、國外研究現(xiàn)狀：
隨著高速公路網(wǎng)狀況的改善和國家環(huán)保法規(guī)的完善，環(huán)保、舒適、快捷成為客車和貨車市場的主旋律。對整車主要總成之一的驅(qū)動橋而言，小速比、大扭矩、傳動效率高、成本低逐漸成為客車和貨車主減速器技術(shù)的發(fā)展趨勢。
產(chǎn)品上，國外貨車市場用戶主要以承載能力強(qiáng)、齒輪疲勞壽命高、結(jié)構(gòu)先進(jìn)、易維護(hù)等特點(diǎn)的產(chǎn)品為首選。目前己開發(fā)的產(chǎn)品，如陜西漢德引進(jìn)德國撇N公司技術(shù)的485單級減速驅(qū)動橋，一汽集團(tuán)和東風(fēng)公司的13噸級系列車橋為代表的主減速器技術(shù)，都是在有效吸收國外同類產(chǎn)品新技術(shù)的基礎(chǔ)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(zhì)的車橋產(chǎn)品。[1]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(rèn)可和使用。設(shè)計開發(fā)上，CAD、CAE、C胡等計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，以及AUT優(yōu)AD、UG16、CATIA、PR于E等設(shè)計軟件先后應(yīng)用于主減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)計也初步實(shí)現(xiàn)了計算機(jī)編程的電算化。新一代減速器設(shè)計開發(fā)的突出特點(diǎn)是:不僅在產(chǎn)品性能參數(shù)上進(jìn)一步進(jìn)設(shè)計上完全遵從模塊化設(shè)計原則，產(chǎn)品配套實(shí)現(xiàn)車型的平臺化，造型和結(jié)構(gòu)更加合理，更宜于組織批量生產(chǎn)，更適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)不斷發(fā)展，更能應(yīng)對頻繁的車型換代和產(chǎn)品系列化的特點(diǎn)，這些都對基礎(chǔ)件產(chǎn)品提出愈來愈高的配套要求，需要在產(chǎn)品設(shè)計上不斷地進(jìn)行二次開發(fā)和持續(xù)改進(jìn)，以滿足快速多變的市場需求。
與國外相比，我國的車用減速器開發(fā)設(shè)計不論在技術(shù)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(shù)缺乏獨(dú)立開發(fā)與創(chuàng)新能力，技術(shù)手段落后(國外己實(shí)現(xiàn)計算機(jī)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(dāng)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(yán)重。這需要我們加快技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)進(jìn)步的步伐，提高管理水平，加快與國際先進(jìn)水平接軌，開發(fā)設(shè)計適應(yīng)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(jìn)水平的差距。[2]近幾年來，國內(nèi)汽車生產(chǎn)廠家，如重汽集團(tuán)、福田汽車、江淮汽車等通過與國外卡車巨頭，如沃爾沃、通用、五十鈴、現(xiàn)代、奔馳、雷諾等進(jìn)行合資合作，在車橋減速器的開發(fā)上取得了顯著的進(jìn)步。目前，上汽集團(tuán)、東風(fēng)、一汽、北汽等各大汽車集團(tuán)也正在開展合作項目，希望早日實(shí)與世界先進(jìn)技術(shù)的接軌，爭取設(shè)計開發(fā)的新突破。
二、國內(nèi)研究現(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)動汽車的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，牽引力將不會由前輪發(fā)出，所以在加速轉(zhuǎn)彎時，司機(jī)就會感到有更大的橫向握持力，操作性能變好。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)用將會有很大的差別。如果變速器出了故障，對于后輪驅(qū)動的汽車就不需要對差速器進(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，因為這兩個部件是做在一起的。所以后輪驅(qū)動必然會使得乘車更加安全、舒適，從而帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。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)的中央單極減速器發(fā)展到現(xiàn)在的中央及輪邊雙級減速或雙級主減速器結(jié)構(gòu)；從齒輪的加工形式上車橋內(nèi)部的的主從動齒輪、行星齒輪及圓柱齒輪逐漸采用精磨加工，以滿足汽車高速行駛要求及法規(guī)對于噪聲的控制要求。
2、意義與目的：
汽車驅(qū)動橋是汽車的重大總成，承載著汽車的滿載簧荷重及地面經(jīng)車輪、車架及承載式車身經(jīng)懸架給予的鉛垂力、縱向力、橫向力及其力矩，以及沖擊載荷；驅(qū)動橋還傳遞著傳動系中的最大轉(zhuǎn)矩，橋殼還承受著反作用力矩。汽車驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)型式和設(shè)計參數(shù)除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、經(jīng)濟(jì)性、平順性、通過性、機(jī)動性和操動穩(wěn)定性等有直接影響。另外，汽車驅(qū)動橋在汽車的各種總成中也是涵蓋機(jī)械零件、部件、分總成等的品種最多的大總成。例如，驅(qū)動橋包含主減速器、差速器、驅(qū)動車輪的傳動裝置（半軸及輪邊減速器）、橋殼和各種齒輪。由上述可見，汽車驅(qū)動橋設(shè)計涉及的機(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)計到所有的現(xiàn)代機(jī)械制造工藝。因此，通過對汽車驅(qū)動橋的學(xué)習(xí)和設(shè)計實(shí)踐，可以更好的學(xué)習(xí)并掌握現(xiàn)代汽車設(shè)計與機(jī)械設(shè)計的全面知識和技能。[3]
驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)型式與驅(qū)動車輪的懸掛型式密切相關(guān)。當(dāng)驅(qū)動車輪采用非獨(dú)立懸掛時，都是采用非斷開式驅(qū)動橋；當(dāng)驅(qū)動車輪采用獨(dú)立懸掛時，則配以斷開式驅(qū)動橋。與非斷開式驅(qū)動橋相比較，斷開式驅(qū)動橋能顯著減少汽車簧下質(zhì)量，從而改善汽車行駛平順性，提高了平均行駛速度；減小了其策劃行駛時作用于車輪和車橋上的動載荷，提高了零部件的使用壽命；增加了汽車的離地間隙；由于驅(qū)動車輪與路面的接觸情況及對各種地形的適應(yīng)性較好，增強(qiáng)了車輪的抗側(cè)滑能力；若與之配合的獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計合理，可增加汽車的不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)，提高汽車的操縱穩(wěn)定性。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。斷開式驅(qū)動橋在乘用車和部分越野汽車上應(yīng)用廣泛。非斷開式驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)簡單，成本低，工作可靠，但由于其簧下質(zhì)量較大，對汽車的行駛平順性和降低動載荷有不利的影響。[4]
本論文的的研究目的在于通過對五十鈴汽車整體的匹配性設(shè)計完成后輪驅(qū)動橋的主減速器、差速器等部件型號的設(shè)計與計算，并完成校核的設(shè)計過程。
二、 設(shè)計（論文）的基本內(nèi)容,擬解決的主要問題
一、基本內(nèi)容：
1、驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案選擇
2、主減速器設(shè)計
3、差速器設(shè)計
4、驅(qū)動半軸的設(shè)計
5、驅(qū)動橋殼的設(shè)計
二、解決的問題：
一、主減速器的結(jié)構(gòu)形式
1、 主減速器的齒輪類型主
2、 減速的減速形式
3、 主減速器主
4、 從動綴齒輪的支承形式主減速器的基本參數(shù)選擇與設(shè)計計算
二、
1、差速器的差速原理結(jié)構(gòu)
2、齒輪的基本參數(shù)選擇幾何校核及強(qiáng)度計算
3、半軸計算載荷的確定
4、桿部直徑的選擇、強(qiáng)度計算 半軸花鍵的強(qiáng)度計算
5、整體式驅(qū)動橋殼的結(jié)構(gòu)、
6、驅(qū)動橋殼的受力分析與強(qiáng)度計算
驅(qū)動橋處于動力傳動系的末端，其基本功能是增大由傳動軸或變速器傳來的轉(zhuǎn)矩,并將動力合理地分配給左、右驅(qū)動輪，另外還承受作用于路面和車架或車身之間的垂直力力和橫向力。驅(qū)動橋一般由主減速器、差速器、車輪傳動裝置和驅(qū)動橋殼等組成。
驅(qū)動橋設(shè)計應(yīng)當(dāng)滿足如下基本要求：
a)所選擇的主減速比應(yīng)能保證汽車具有最佳的動力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。
b)外形尺寸要小，保證有必要的離地間隙。
c)齒輪及其它傳動件工作平穩(wěn)，噪聲小。
d)在各種轉(zhuǎn)速和載荷下具有高的傳動效率。
e)在保證足夠的強(qiáng)度、剛度條件下，應(yīng)力求質(zhì)量小，尤其是簧下質(zhì)量應(yīng)盡量小，以改善汽車平順性。
f)與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動協(xié)調(diào)，對于轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋，還應(yīng)與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動協(xié)調(diào)。
g)結(jié)構(gòu)簡單，加工工藝性好，制造容易，拆裝，調(diào)整方便。
三、技術(shù)路線（研究方法）
查詢五十鈴貨車驅(qū)動橋資料
驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案選擇
主減速器設(shè)計
車輪傳動裝置設(shè)計
差速器設(shè)計
驅(qū)動橋殼設(shè)計
CAD出圖
完成說明書
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（3月3日～3月15日）
（2）確定總體方案 第3～4周（3月16日～3月29日）
（3）對驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計第5～6周（3月30日～4月12日）
（4）對驅(qū)動橋主要零部件尺寸進(jìn)行設(shè)計7～8周（4月13日～4月26日）
（5）建立驅(qū)動橋的零件圖第8～9周（4月20日～5月3日） （6）建立驅(qū)動橋的裝配模型第9～10周（4月28日～ 5月10日）
（7）書寫設(shè)計說明書第11～13周（5月11日～5月31日）
（8）設(shè)計審核、修改 第14～16周（6月1日～6月21日）
（9）畢業(yè)設(shè)計答辯準(zhǔn)備及答辯 第17周（6月22日～6月28日）
五、主要參考資料
[1] 莫思劍.淺析我國商用汽車車橋的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J].制造技術(shù),2008
[2] 王聰興，馮茂林.現(xiàn)代設(shè)計方法在驅(qū)動橋設(shè)計中的應(yīng)用[J]．公路與汽運(yùn), 2004
[3] 李夢群，武文革,孫厚芳.21世紀(jì)機(jī)械制造業(yè)[J].機(jī)械設(shè)計與制造，2003
[4] 陳家瑞. 汽車構(gòu)造[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.
[5] 余志生. 汽車?yán)碚揫M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 2008.
[6] 尹國臣.淺析汽車驅(qū)動橋主減速器的裝配與調(diào)整[J].科學(xué)教育家，2007
[7] 陳珂,殷國富,汪永超.汽車后橋差速器齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化研究[J]. 機(jī)械傳動,2008
[8] 劉惟信.汽車車橋設(shè)計[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004.
[9] 安曉娟，郝春光.主減速器齒輪的失效分析[J].拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車，2007.
[10] 汽車工程手冊編輯委員會.汽車工程手冊[M]：設(shè)計篇.北京：人民交通出版社，2001.
[11] 機(jī)械設(shè)計手冊編委會.齒輪傳動（單行本）[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.
[12] 成大先．機(jī)械設(shè)計手冊（1-3卷）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.
[13] 肖文穎，王書翰.差速器行星齒輪的力學(xué)分析[J].科技資訊，2007，
[14] 彭彥宏，呂曉霞，陸有. 差速器圓錐齒輪的失效分析[J]. 金屬熱處理，2006，.
[15] 付建紅.載重汽車后橋半軸的技術(shù)改進(jìn)[J]. 新余高專學(xué)報，2006，
[16] 周小平.避免驅(qū)動橋半軸扭斷的工藝改進(jìn)[J]. 新余高專學(xué)報,2005，
[17] 劉惟信.汽車設(shè)計[M].北京：清華大學(xué)出版社，2001.
[18] 楊朝會，王豐元，馬浩.基于有限元法驅(qū)動橋殼分析[J]. 農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2006，
[19] li-Ping,Jeong Kim,Beom-Soo Kang. Analysis and design of hydroforming proess for automobile rear axle housing by FEM[J]. Internation Journal of Machine Tools & Manufacture,2000，
[20] WANG Liang-mo，WANG He-fu，CHEN Jin-rong，LING Zhi-liang，CAO Yu-hua.Development of a Test Machine for IVECO Drive Axle[J]. International Journal of Plant Engineering and Management,2007，
六、備注
指導(dǎo)教師意見
簽字： 年 月 日