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本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 開 題 報 告 論文題目 某商用車雙級減速驅(qū)動橋設(shè)計(jì) 班 級 姓 名 院（系） 導(dǎo) 師 開題時間 - 1 - 1．課題研究的目的和意義 驅(qū)動橋位于傳動系末端。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，并將轉(zhuǎn)矩合理地分配給左、右驅(qū)動車輪；其次，驅(qū)動橋還要承受作用于路面和車架或車身之間的垂直力、縱向力和橫向力，以及制動力矩和反作用力矩等。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，轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋還有等速萬向節(jié)。 載重汽車作為汽車的一個分類，在人們?nèi)粘Ｉ钪谐袚?dān)了重要的任務(wù)。大多數(shù)短途、中長途貨運(yùn)都是由載重汽車來完成的。對于重型載貨汽車來說，要傳遞的轉(zhuǎn)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(yùn)輸較多的貨物，所以選擇功率較大的發(fā)動機(jī)，這就對傳動系統(tǒng)有較高的要求，而驅(qū)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(jì)性日益成為人們關(guān)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(jì)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(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。而驅(qū)動橋則是傳動系中將動力轉(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。所以設(shè)計(jì)新型的驅(qū)動橋成為新的課題。 通過本課題可以達(dá)到以下目的： 1)通過對汽車驅(qū)動橋傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)實(shí)踐，可以鍛煉查閱收集資料并進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)操作的能力，掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的方法和過程。 2)通過對汽車驅(qū)動橋傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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。 3)通過對汽車驅(qū)動橋傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的研究并查閱了解多種三維制圖軟件，熟練掌握及操作有限元分析軟件ANSYS，利用已掌握的機(jī)械制圖技能利AutoCAD完成二維裝配圖的繪制，利用三維軟件CATIA完成汽車驅(qū)動橋傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維裝配圖的繪制。 4)通過查閱汽車驅(qū)動橋的相關(guān)資料，可以對汽車行業(yè)的發(fā)展有新的認(rèn)識。 2．國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2.1 引言 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展及汽車技術(shù)的提高，驅(qū)動橋的設(shè)計(jì)、制造工藝都在日益完善。驅(qū)動橋也和其他汽車總成一樣，除了廣泛采用新技術(shù)外，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中日益朝著“零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化、產(chǎn)品系列化”的方向發(fā)展及生產(chǎn)組織的專業(yè)化日標(biāo)前進(jìn)?！?】 汽車的車橋是根據(jù)在車輪上的作用來劃分的，總體可分為轉(zhuǎn)向橋、轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋和支承橋幾大類型。而相對于重型車橋來說，由于要求有高驅(qū)動力矩和超承載力，所以比較而言要求較高。目前我國國內(nèi)的重型車橋技術(shù)分為兩種，一種是自身帶有ABS、自動高速臂、輪邊減速器、氣囊懸掛的高速重載車橋；一種是本身帶有輪邊減速器，有較好的越野性能的重型車橋。 重型車橋從工藝角度也可以分為兩種，一種是重量較大、沖擊韌性差、超載能力差的鑄造橋；一種是重量較輕、沖擊韌性比較好的沖焊橋，超載能力也是十分卓越?！?】 2.2 國內(nèi)行業(yè)狀況與市場前景 我國重型汽車銷量從2000年開始急劇上升，平均年增長量超過28%，2004年銷售量超過35萬輛，增長率超過了45%，2005年總銷量回落到236586輛，2006年重型汽車市場擺脫了2005年度的“回落”之態(tài)，達(dá)到307296輛。 據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2007年度我們共計(jì)生產(chǎn)卡車215.73萬輛，同比增長23.07%，銷售214.45萬輛，同比增長28.85%。其中，重卡累計(jì)生產(chǎn)48.99萬輛，同比增長61.36%，累計(jì)銷售48.75萬輛，同比增長58.64%.總重量大于32104N的重卡整車同比增長速度最快，增幅高達(dá)208.51%，單就重卡市場對重車橋的需求就達(dá)到50萬輛以上，特別是19t-26t的重卡，對相應(yīng)重車橋的需求也大。2010年，我國有望成為世界最大的3個汽車市場之一，據(jù)專家預(yù)測，未來幾年重型汽車市場仍將保持10%~15%的增長率?！?】 2.3 國內(nèi)重車橋生產(chǎn)廠家簡介 1）陜西漢德是目前全國最大的斯太爾橋生產(chǎn)基地之一，該公司具有完整的產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)制造、檢驗(yàn)檢測和市場營銷體系，具有世界領(lǐng)先技術(shù)的重卡車橋制造技術(shù)，技術(shù)水平始終處于國內(nèi)領(lǐng)先地位，目前，已形成年產(chǎn)10萬根各類橋總成的生產(chǎn)能力。該公司已在西安北郊經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)涇渭工業(yè)園開始新基地建設(shè)，屆時將形成年長各類橋總成38萬根的生產(chǎn)能力。 2）徐州美馳引進(jìn)了先進(jìn)的美馳（羅克韋爾）產(chǎn)品和車橋制造技術(shù)，是中國最大的專業(yè)化生產(chǎn)、銷售各類工程機(jī)械及特種車輛用車橋的公司。主要產(chǎn)品包括各種車輛用剛性橋、轉(zhuǎn)向橋、貫通橋和三聯(lián)橋。應(yīng)用于12t~50t汽車起重機(jī)、輪胎起重機(jī)；斗容量1.0m3~3.5m3輪式裝載機(jī)；5t~25t叉車；斗容量0.4m3~1.0m3挖掘機(jī)；12t~25t振動壓路機(jī)；8t~30t重型汽車、沙漠運(yùn)輸車等數(shù)十種工程機(jī)械、特種車輛用橋。目前，公司年生產(chǎn)能力為10萬根車橋。 3）一起山東汽車改裝廠，主要生產(chǎn)4.5t~16t457系列橋，為一汽集團(tuán)配套，具有年產(chǎn)15萬根沖焊驅(qū)動橋的能力。擁有沖焊橋殼下料成型、橋殼總成焊接、減速殼體加工、差速器殼體加工、橋總成裝配及涂裝等10條國內(nèi)先進(jìn)的生產(chǎn)線及先進(jìn)的檢測設(shè)備。是國內(nèi)唯一擁有橋殼疲勞試驗(yàn)和橋總成疲勞試驗(yàn)手段的車橋生產(chǎn)廠。 4）濟(jì)南美馳車橋公司是目前國內(nèi)生產(chǎn)重型車橋規(guī)模最大、技術(shù)水平最優(yōu)、產(chǎn)品品種最多的生產(chǎn)企業(yè)之一。該公司的主導(dǎo)產(chǎn)品有引進(jìn)奧地利斯太爾技術(shù)生產(chǎn)的13T級中后橋、前驅(qū)動橋總成，采用美國MERITOR技術(shù)生產(chǎn)的HOWO1249、HOWO1279單級減速驅(qū)動橋，擁有獨(dú)立知識產(chǎn)權(quán)的橋中之王——HOWO1667、HOWO1697單級減速驅(qū)動橋等三大系列300余種車橋產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于各種中重型卡車、大中型客車領(lǐng)域。 5）重慶重汽集團(tuán)（紅巖）的紅巖橋具有技術(shù)水平高、產(chǎn)品可靠性好、承載能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在行業(yè)擁有較好的品牌優(yōu)勢，經(jīng)過技術(shù)改造，已形成了10萬根橋生產(chǎn)能力。 6）北方奔馳車橋公司是引進(jìn)德國Daimler-Benz車橋全套技術(shù)，投資5億人民幣建成的重型卡車橋、中高檔客車橋的生產(chǎn)企業(yè)，全部采用過以一流的先進(jìn)加工設(shè)備，目前具有年產(chǎn)5萬臺套車橋的配套生產(chǎn)能力?！?】 2.4 重型車橋的發(fā)展趨勢 1）結(jié)構(gòu)趨勢 隨著中國公路建設(shè)水平的不斷提高，公路運(yùn)輸車輛正向大噸位、多軸化、大馬力方向發(fā)展，使得重型車橋總成也向傳動效率高的單級減速方向發(fā)展。單級驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)簡單，機(jī)械傳動效率高，易損件少，可靠性高。由于單級橋傳動鏈減少，摩擦阻力小，比雙級橋省油，噪聲也小。過去，單級橋因?yàn)闃虬叽绱?，離地間隙小，導(dǎo)致通過性較差，應(yīng)用范圍相對較小，但是現(xiàn)在公路狀況已經(jīng)得到了顯著改善，重型汽車使用條件對通過性的要求降低。這種情況下，單級橋的劣勢得以忽略，而其優(yōu)勢不斷突出，所以在公路運(yùn)輸中的應(yīng)用范圍肯定越來越廣。【7】 目前我國卡車中，雙級減速橋的應(yīng)用比例還在60%左右。如我國重卡大量使用斯太爾驅(qū)動橋?qū)儆诘湫偷碾p級減速橋，其二級減速的結(jié)構(gòu)，主減速器總成相對較小，橋包尺寸減小女，因此離地間隙加大，通過性好，承載能力也較大，是廣泛用于公路運(yùn)輸，以及石油、工礦、林業(yè)、野外作業(yè)和部隊(duì)等多種領(lǐng)域的車輛。但雙級減速橋的缺點(diǎn)也比較明顯：傳動效率相對較低，油耗高；長途運(yùn)輸容易導(dǎo)致汽車輪轂發(fā)熱，散熱效果差，為了防止過熱發(fā)生爆胎，不得不增加噴淋裝置；結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，產(chǎn)品價格高?！?】因此，在歐美重型汽車中采用該結(jié)構(gòu)的車橋產(chǎn)品呈下降趨勢，日本采用該結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品更少。我國雙級減速橋使用比例下降也是必然的，未來雙級減速橋?qū)⒅饕诠こ逃密囶I(lǐng)域發(fā)揮作用。有專家預(yù)測，今后幾年內(nèi)，重型車橋?qū)纬梢韵庐a(chǎn)品格局：公路運(yùn)輸以10t及以上單級減速驅(qū)動橋、承載軸為主；工程、港口等用車以10t以上雙級減速驅(qū)動橋?yàn)橹鳌? 2） 技術(shù)趨勢 業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，總體而言，現(xiàn)在重型汽車有向節(jié)能、環(huán)保、舒適等方面發(fā)展的趨勢，要求重型車橋要輕量化、大扭矩、低噪聲、寬速比、壽命長和低生產(chǎn)成本。 從國際趨勢看，車橋向輕量化發(fā)展是必然，因?yàn)橄蜉p量化發(fā)展，材料節(jié)省，可以降低成本。 在噪聲方面，國內(nèi)重型車橋跟國外的差距較大，今后需要在這方面有所改進(jìn)。造成車橋噪聲的主要因素在于齒輪精度不夠，所以，車橋齒輪要向高強(qiáng)度、高精度方向發(fā)展。齒輪的高強(qiáng)度化制造技術(shù)關(guān)鍵在于：高強(qiáng)度齒輪鋼的開發(fā)和齒輪強(qiáng)化技術(shù)的應(yīng)用。齒輪的高精度制造技術(shù)包括合理選材、高精度淬火技術(shù)和從動齒輪壓力淬火技術(shù)?！?】【10】 2.5 結(jié)語 汽車行業(yè)的飛速發(fā)展，帶動了整個國內(nèi)汽車零部件企業(yè)的向前推進(jìn)。就目前車橋行業(yè)的發(fā)展趨勢而言，呈現(xiàn)出以下主要特點(diǎn)： 1） 由于整車的市場集中度增加，目前國內(nèi)車橋行業(yè)趨向于技術(shù)上強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，共謀發(fā)展；【3】【4】 2） 由于近幾年國家對汽車零部件行業(yè)出臺相應(yīng)的政策，以扶持其走向正軌，所以整體來看車橋行業(yè)布局已大體完成；【4】 3） 外資不斷投入，國內(nèi)車橋企業(yè)亟待技術(shù)上的獨(dú)立；【5】 4） 大噸位、多軸化、大馬力、節(jié)能、環(huán)保、舒適等方面發(fā)展的趨勢，要求重型車橋要輕量化、大扭矩、低噪聲、寬速比、壽命長和低生產(chǎn)成本?！?】【7】 5） 零部件企業(yè)與整機(jī)企業(yè)同步設(shè)計(jì)、開發(fā)，系統(tǒng)化集成、模塊化供貨?！?】 3. 本課題的研究內(nèi)容及技術(shù)方案 3.1 研究內(nèi)容 本課題研究的是商用車雙級減速驅(qū)動橋以及制動器。 設(shè)計(jì)驅(qū)動橋時應(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，以滿足通過性要求。 3） 齒輪及其他傳動件工作平穩(wěn)，噪聲小。 4） 在各種載荷和轉(zhuǎn)速工況下由高的傳動效率。 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，以減少不平路面的沖擊載荷，提高汽車行駛平順性。 6） 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)。 7） 結(jié)構(gòu)簡單，加工工藝性好，制造容易，維修、調(diào)整方便。 設(shè)計(jì)制動系時應(yīng)滿足如下主要要求： 1） 具有足夠的制動效能。 2） 工作可靠。 3） 在任何速度下制動時，汽車都不應(yīng)喪失操縱性和方向穩(wěn)定性。 4） 防止水和污泥進(jìn)入制動器工作表面。 5） 操縱輕便，并有良好的隨動性。 6） 制動能力的熱穩(wěn)定性良好。 7） 制動時，制動系產(chǎn)生的噪聲盡可能小，同時力求減少散發(fā)出對人體有害的石棉纖維等物質(zhì)，以減少公害。 8） 作用滯后性應(yīng)盡可能好。 9） 摩擦襯片(塊）應(yīng)有足夠的使用壽命。 10） 摩擦副磨損后，應(yīng)有能消除因磨損而產(chǎn)生間隙的機(jī)構(gòu)，且調(diào)整間隙工作容易，最好設(shè)置自動調(diào)整間隙機(jī)構(gòu)。 11） 當(dāng)制動驅(qū)動裝置的任何元件發(fā)生故障并使其基本功能遭到破壞時，汽車制動系應(yīng)有音響或光信號等報警提示。 3.2技術(shù)路線 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)參數(shù)化設(shè)計(jì)：根據(jù)整體設(shè)計(jì)要求與主要參數(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)； 4)計(jì)算機(jī)三維造型：根據(jù)理論計(jì)算的主要參數(shù)，運(yùn)用CATIA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。并畫出二維裝配圖 5)有限元分析：基于ANSYS對驅(qū)動橋殼進(jìn)行有限元分析。 4.本設(shè)計(jì)的特色 雙級主減速器在一些減速比比較大的減速器常常采用，第一級為錐齒輪傳動，第二級為圓柱斜齒輪傳動。 雙級主減速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 1） 第一級為圓錐齒輪傳動，其調(diào)整裝置與單級主減速器類同； 2）由于雙級減速，減小了從動錐齒輪的尺寸，其背面一般不需要止推裝置； 3）第二級為圓柱齒輪傳動，圓柱齒輪多采用斜齒或人字齒，傳力平穩(wěn)； 4）雙級主減速器的減速比為兩對副減速比的乘積。 驅(qū)動橋殼的常規(guī)設(shè)計(jì)方法是將橋殼看成一個簡支梁并校核幾種典型計(jì)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(jì)方法有很多局限性。因此近年來，許多研究人員利用有限元分析法對驅(qū)動橋殼進(jìn)行了計(jì)算和分析?！?1】本設(shè)計(jì)采用ANSYS對驅(qū)動橋殼進(jìn)行有限元分析。 5. 進(jìn)度安排 第1~3周：搜集資料，撰寫開題報告； 第4~7周：確定總體方案，進(jìn)行驅(qū)動橋設(shè)計(jì)計(jì)算； 第8~13周：三維實(shí)體建模，繪制二維工程圖； 第14~15周：對驅(qū)動橋殼進(jìn)行有限元分析； 第16~17周：撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文； 第18周：準(zhǔn)備答辯。 6. 參考文獻(xiàn) 1 汪衛(wèi)東. 我國汽車零部件產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展對策思考[J]. 機(jī)電信息, 2004(14): 7-10. 2 聶福全. 國內(nèi)工程機(jī)械驅(qū)動橋技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 現(xiàn)代零部件, 2007 (9): 32-35. 3 張國峰. 中國重型車橋誰主沉浮?[J]. 汽車零部件, 2009 (4). 4 高志剛. 重型汽車驅(qū)動橋的基本結(jié)構(gòu)及發(fā)展方向[J]. 科學(xué)與財(cái)富, 2010 (008):18-18. 5 鄭娟英. 我國重型汽車車橋歷史, 現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 汽車實(shí)用技術(shù), 2010 (002): 19-24. 6 汪煉鋼. 淺析國內(nèi)重型車橋的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 工程建設(shè)與設(shè)計(jì), 2008(11): 72-74. 7 馬順龍, 劉海峰, 王成剛, 等. 中重型商用汽車驅(qū)動橋殼的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 [J].鑄造技術(shù), 2008, 29(9): 1169-1174. 8 劉永輝, 朱小波. 重型汽車驅(qū)動橋的基本結(jié)構(gòu)及發(fā)展方向[J]. 科技經(jīng)濟(jì)市場, 2006 (8). 9 張力民, 陸艷. 我國機(jī)械行業(yè)傳動裝置現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 經(jīng)濟(jì)技術(shù)協(xié)作信 息, 2007 (14): 91-91. 10 莫思劍. 淺析我國商用汽車車橋的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J]. 裝備制造技術(shù), 2005, 1: 010. 11 楊波,羅金橋.基于ANSYS的汽車驅(qū)動橋殼的有限元分析[J].CAD/CAM與制 造業(yè)信息化,1999 開題報告檢查組意見：（以下空4~6行文字） 組長（簽字）： 年 月 日 - 9 -