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畢業(yè)設計(論文)開題報告
題目：五菱之光微型客車后驅動橋設計
一.畢業(yè)設計（論文）綜述
1.題目背景和研究意義
驅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矩，并將動力合理地分配給左、右驅動輪，另外還承受作用于路面和車架或車身之間的垂直力和橫向力[1]。驅動橋一般由主減速器、差速器、車輪傳動裝置和驅動橋殼等組成。隨著高等級公路的發(fā)展,汽車的車速正在日益提高，同時節(jié)約能源，減少污染的環(huán)境意識使得發(fā)動機又正向著大轉矩和低轉速的方向發(fā)展。為適應以上情況，汽車驅動橋的減速比應該減小，此時不必在橋中采用雙級減速。因而目前在國外的公路型車上已廣泛地采用單級減速橋，單級橋具有成本低，質量輕，維修保養(yǎng)簡單，傳動效率高，噪音小，溫升低和整車油耗低等優(yōu)點。目前，國外單級驅動橋與雙級驅動橋應用比例約為8:2[2]。
隨著中國公路建設水平的不斷提高，公路運輸車輛正向大噸位，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)展單級驅動橋結構簡單，機械傳動效率高，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，單級橋因為橋包尺寸大，離地間隙小，導致通過性較差，應用范圍相對較小，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[3]。陜汽總廠現(xiàn)有驅動橋結構中除了引進的斯太爾輪邊行星式雙級減速橋技術性比較先進外，其它類品種均不能令人滿意，雖然斯太爾輪邊橋有一定的優(yōu)勢，但顯然其結構復雜，成本較高，而且它不適用于客車[4]，所以對驅動橋的研究有重要意義。
2.國內外相關研究情況
雖然驅動橋現(xiàn)狀有所改觀，但由于我國汽車行業(yè)起步晚，而且多數(shù)技術依賴于進口，所以，想達到全盤優(yōu)化還存在著很多困難[5]。例如：缺乏設計和研發(fā)能力；基礎材料水平比較落后，主要體現(xiàn)在材料分類和使用方面比較粗放；技工技術的欠缺也是一大障礙，驅動橋內重要部分是減速器，主要是主動錐齒輪和起差速作用的行星齒輪，因此齒輪的加工技術和熱處理能力從很大程度上決定了車橋的穩(wěn)定性和可靠性，齒輪的材料和加工精度決定著車橋的承載能力和使用壽命[6]。
此次課題對驅動橋的研究，主要是在驅動橋滿足汽車使用要求和結構強度要求的基礎上，設計出結構合理，體積小，質量輕的驅動橋，實現(xiàn)輕量化和汽車通過性以及對道路環(huán)境適應性的優(yōu)化。驅動橋設計應當滿足如下基本要求[7]：
1)所選擇的主減速比應能保證汽車具有最佳的動力性和燃料經(jīng)濟性。
2)外形尺寸要小，保證有必要的離地間隙。
3)齒輪及其他傳動件工作平穩(wěn)，噪音小。
4)在各種轉速和載荷下具有高的傳動效率。
5)在保證足夠的剛度條件下，應力求質量小，以改善汽車平順性。
6)結構簡單，加工工藝性好，制造容易，拆卸調整方便。
二.本課題研究的主要內容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
主要內容：
1.驅動橋總體概述與非斷開式驅動橋的選擇：
驅動橋的結構型式按工作特性分，可以歸并為兩大類，即非斷開式驅動橋和斷開式驅動橋。根據(jù)驅動橋設計應滿足的要求，本次設計采用非斷開式驅動橋，下面簡要介紹非斷開式驅動橋。
1.1非斷開式驅動橋
非斷開式驅動橋也稱為整體式驅動橋，其半軸套管與主減速器殼均與軸殼剛性地相連一個整體梁，因而兩側的半軸和驅動輪相關地擺動，通過彈性元件與車架相連。它由驅動橋殼，主減速器，差速器和半軸組成[8]，如圖1所示。由于結構簡單，制造工藝性好，成本低，可靠性好，維修調整容易，廣泛應用于貨車的和部分橋車上。但是，其懸掛質量較大，對降低動載荷和提高平順性不利。
圖1 非斷開式驅動橋
2.驅動橋各零部件的設計
2.1主減速器設計
主減速器是汽車傳動系中減小轉速、增大扭矩的主要部件，它是依靠齒數(shù)少的錐齒輪或斜齒圓柱齒輪帶動齒數(shù)多的錐齒輪或斜齒圓柱齒輪。對發(fā)動機縱置的汽車，其主減速器還利用錐齒輪傳動以改變動力方向。對發(fā)動機橫置的汽車，其主減速器就采用直齒輪傳動而不必改變動力方向。由于汽車在各種道路上行使時，其驅動輪上要求必須具有一定的驅動力矩和轉速，在動力向左右驅動輪分流的差速器之前設置一個主減速器后，便可使主減速器前面的傳動部件如變速器、萬向傳動裝置等所傳遞的扭矩減小，從而可使其尺寸及質量減小、操縱省力。驅動橋中主減速器、差速器設計應滿足如下基本要求[9]：
a）所選擇的主減速比應能保證汽車既有最佳的動力性和燃料經(jīng)濟性。
b）外型尺寸要小，保證有必要的離地間隙；齒輪其它傳動件工作平穩(wěn)，噪音小。
c）在各種轉速和載荷下具有高的傳動效率；與懸架導向機構與動協(xié)調。
d）在保證足夠的強度、剛度條件下，應力求質量小，以改善汽車平順性。
e）結構簡單，加工工藝性好，制造容易，拆裝、調整方便。
2.1.1 主減速器結構方案分析與單級主減速器的選用
主減速器的結構形式主要是根據(jù)減速形式的不同而不同。為了滿足不同的使用要求，主減速器的結構形式也是不同的。按參加減速傳動的齒輪副數(shù)目分，有單級式主減速器和雙級式主減速器、雙速主減速器、雙級減速配以輪邊減速器等[10]。雙級式主減速器應用于大傳動比的中、重型汽車上，單級式主減速器應用于轎車和一般輕、中型載貨汽車。根據(jù)主減速器設計應滿足的要求，本次設計采用單級主減速器，下面簡要介紹單級主減速器。
單級主減速器由一對圓柱齒輪（或者一對圓錐齒輪）組成，具有結構簡單、質量小、成本低、使用簡單等優(yōu)點。如圖2所示
圖2單級主減速器結構圖
2.2差速器總體概述與對稱式圓錐行星齒輪差速器的選擇：
差速器是個差速傳動機構，用來在兩輸出軸間分配轉矩，并保證兩輸出軸有可能以不同的角速度轉動，用來保證各驅動輪在各種運動條件下的動力傳遞，避免輪胎與地面間打滑[11]。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。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。它可分為對稱式圓錐行星齒輪差速器、自鎖式差速器和強制鎖止式差速器[12]。
2.2.1對稱式圓錐行星齒輪差速器:
普通的對稱式圓錐齒輪差速器由差速器左右殼，兩個半軸齒輪，四個行星齒輪，行星齒輪軸，半軸齒輪墊片及行星齒輪墊片等組成。由于其具有結構簡單、工作平穩(wěn)可靠、質量較小、制造方便、用于公路汽車上也很可靠等優(yōu)點，故廣泛用于各類車輛上。
2.3半軸綜述與半浮式半軸的選擇：
半軸根據(jù)其車輪端的支撐方式不同，可分為半浮式、3/4浮式、和全浮式三種形式[13]。
2.3.1半浮式半軸：
半浮式半軸承受的載荷復雜，但它具有結構簡單、質量小、尺寸緊湊、造價低廉等優(yōu)點。用于質量較小、使用條件較好、承載負荷也不大的轎車和輕型載貨汽車。本次設計采用半浮式半軸[14]。
2.4驅動橋殼設計與整體式橋殼的選擇
非斷開式驅動橋的橋殼起著支承汽車荷重的作用，并將載荷傳給車輪。作用在驅動車輪上的牽引力，制動力、側向力和垂向力也是經(jīng)過橋殼傳到懸掛及車架或車廂上。因此橋殼既是承載件又是傳力件，同時它又是主減速器、差速器及驅動車輪傳動裝置(如半軸)的外殼。橋殼的結構型式大致分為可分式橋殼和整體式橋殼。
2.4.1整體式橋殼
整體式橋殼的特點是將整個橋殼制成一個整體，橋殼猶如一整體的空心粱，其強度及剛度都比較好。且橋殼與主減速器殼分作兩體，主減速器齒輪及差速器均裝在獨立的主減速殼里，構成單獨的總成，調整好以后再由橋殼中部前面裝入橋殼內，并與橋殼用螺栓固定在一起。使主減速器和差速器的拆裝、調整、維修、保養(yǎng)等都十分方便[15]。
研究方案：
五菱之光微型客車（6388N 實用型 8座）的基本參數(shù)如表1所示。
表1五菱之光微型客車（6388N 實用型 8座）的基本參數(shù)
五菱之光微型客車（6388N 實用型 8座）的基本參數(shù)
最大功率
45 kw
最大扭矩
85 Nm
最大功率轉速
5600 r/min(rpm)
最大扭矩轉速
3500~4000 r/min(rpm)
發(fā)動機位置
中置后驅
最小離地間隙
160 mm
參考有關資料，學習汽車構造與設計并了解一些比較先進的微型客車的設計過程，再根據(jù)本次設計的要求，制定了如下方案：如表2所示
表2.五菱之光微型客車驅動橋設計方案
驅動橋
主減速器
差速器
半軸
驅動橋殼
非斷開式
單級主減速器
對稱式圓錐行星齒輪差速器
半浮式半軸
整體式橋殼
由于結構簡單，制造工藝性好，成本低，可靠性好，維修調整容易。
具有結構簡單、質量小、成本低、使用簡單等優(yōu)點。
由于其具有結構簡單、工作平穩(wěn)可靠、質量較小、制造方便。
半浮式半軸承受的載荷復雜但它具有質量小、尺寸緊湊、等優(yōu)點。
使主減速器和差速器的拆裝、調整、維修、保養(yǎng)等都十分方便。
三.本課題研究的重點及難點，前期已開展工作
1.重點
1.1主減速器主要參數(shù)的選擇
1.2差速器齒輪主要參數(shù)的選擇
1.3半軸的設計計算
2.難點
2.1 主減速器齒輪計算載荷的確定
2.2 差速器齒輪的強度計算
3.前期已開展的工作
（1）通過查閱相關資料，了解了課題的背景和發(fā)展狀況；
（2) 學習了驅動橋的基礎知識、并提出初步的原理方案；
（3) 對驅動橋及其各零部件進行優(yōu)化比較，論證并選擇最優(yōu)方案。
4.實施計劃
第1周： 消化課題題目，收集資料，明確設計的任務及要求。
第2-4周：撰寫開題報告，開題檢查表。
第5周：熟悉AutoCAD軟件和確定設計方案。
第6-11周：設計計算驅動橋各部件的數(shù)據(jù)。
第12-15周：應用AutoCAD軟件繪制驅動橋的總裝配圖以及撰寫論文。
指導教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見）
指導教師： 年 月 日
所在系審
系主管領導： 年 月 日
參考文獻
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