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天津科技大學(xué)本科生 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 2011汽車工程 題 目 某皮卡車驅(qū)動橋的設(shè)計 姓 名 盧劍 指導(dǎo)教師（簽名） 年 月 日 擬選題目 某皮卡車驅(qū)動橋的設(shè)計 選題依據(jù)及研究意義 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)動橋和等速萬向節(jié)。 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。 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。 本題的研究目的在于皮卡車這一類的輕型載貨汽車驅(qū)動橋的設(shè)計及計算，查閱相關(guān)資料其間我會結(jié)合繪圖，分析軟件對設(shè)計工作簡化，這對自己來說也是一項嘗試與挑戰(zhàn)，對我的以后的工作也會有極大收益。 文獻(xiàn)綜述（對已有相關(guān)代表性研究成果的綜合介紹與評價） 國內(nèi)現(xiàn)狀 我國正在大力發(fā)展汽車產(chǎn)業(yè)，采用后輪驅(qū)動橋的汽車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)用將會很大的差別。如果變速器出了障礙，對于后輪驅(qū)動橋的汽車就不需要進(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，因為這兩個部件是坐在一起的。所以后輪驅(qū)動必然會使得乘車更加安舒適，從而帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。 國產(chǎn)驅(qū)動橋在國內(nèi)市場占據(jù)了絕大部分份額，但仍有一定數(shù)量的車橋依賴進(jìn)口，國產(chǎn)車橋與國際先進(jìn)水平仍有一定差距。國內(nèi)車橋長的差距主要體現(xiàn)在設(shè)計和研發(fā)能力上，目前有研發(fā)能力的車橋廠家還不多，一些廠家僅僅停留在組裝階段。實驗設(shè)備也有差距，比如工程車和牽引車在行駛過程中，齒輪嚙合接觸區(qū)的形狀是不同的，國外先進(jìn)的實驗設(shè)備能夠模擬這種狀態(tài)，而我國現(xiàn)在還在摸索中。 在具體工藝細(xì)節(jié)方面，我國和世界水平的差距還比較大，歸根結(jié)底后橋的功用是承載和驅(qū)動。在這兩方面，今年來出現(xiàn)了一些新的變化。另外，在結(jié)構(gòu)方面，單級驅(qū)動橋的使用比例越來越高；技術(shù)方面，輕量化、舒適性的要求將逐步提高?？傮w而言，現(xiàn)在汽車向節(jié)能、環(huán)保、舒適等方面發(fā)展的趨勢，要求車橋向輕量化、大扭矩、低噪聲、寬速比、壽命長和低生產(chǎn)成本。 目前，國內(nèi)生產(chǎn)驅(qū)動橋的廠家較多，品種和規(guī)格也較齊全，其性能和質(zhì)量基本上能夠滿足國產(chǎn)農(nóng)業(yè)機(jī)械和工程機(jī)械的使用需求，呈現(xiàn)了明顯的產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)：由進(jìn)口國外產(chǎn)品向國產(chǎn)化發(fā)展，由小作坊向正規(guī)化產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，由低端產(chǎn)品向高端產(chǎn)品發(fā)展，由引進(jìn)國外技術(shù)向自主研發(fā)發(fā)展。在技術(shù)方面，通過不斷提高自身鑄鍛造技術(shù)及工藝水平來保證研發(fā)產(chǎn)品制造質(zhì)量；通過利用先進(jìn)科學(xué)的設(shè)計輔助手段來達(dá)到設(shè)計優(yōu)化的目的；通過不斷學(xué)習(xí)吸收國外先進(jìn)的技術(shù)逐步實現(xiàn)技術(shù)與國際接軌的目標(biāo)，從而提高產(chǎn)品的核心競爭力；通過運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)及方法來提高產(chǎn)品的性能，滿足市場需求，推進(jìn)機(jī)電一體化進(jìn)程。 國外現(xiàn)狀 在西歐，帶輪邊減速的雙級主減速器后驅(qū)動橋只占整個產(chǎn)品的40%，且有呈下降趨勢，在美國只占10%。其原因是這些地區(qū)的道路較好，采用單級減速雙曲線螺旋錐齒輪副成本較低，故大部分均采用這種結(jié)構(gòu)。國外汽車驅(qū)動橋已普遍采用限滑差速器《N一Pin牙嵌式或多片摩擦盤式》、濕式行車制動器等先進(jìn)技術(shù)。限滑差速器大大減少了輪胎的磨損，而濕式行車制動器則提高了主機(jī)的安全性能，簡化了維修工作。國內(nèi)僅一部分車使用N。一Pin牙嵌式差速器。限滑差速器成本較高，因而在多數(shù)國產(chǎn)驅(qū)動橋上一直沒有得到應(yīng)用。目前向國內(nèi)提供限滑差速器的制造商主要是美國TraCtech公司和德國采埃孚公司。美國Tractech公司在蘇州的工廠即將建成投產(chǎn)，主要生產(chǎn)牙嵌式、多片摩擦盤式和比例扭矩(三周節(jié))差速器(鎖緊系數(shù)3.5)。國內(nèi)如徐工、鼎盛天工等主機(jī)制造商等原來自制一部分牙嵌式差速器，后因質(zhì)量不過關(guān)而放棄。 亞洲、非洲和南美國家則采用帶輪邊減速的雙級主減速器的驅(qū)動橋，用于非道路和惡劣道路使用的車輛。因此可以得出結(jié)論:一個國家的道路愈差，則采用帶輪邊減速雙級主減速器驅(qū)動橋愈多，反之，則愈少。國內(nèi)有幾個制造商生產(chǎn)比例扭矩差速器，但均為單周節(jié)，鎖緊系數(shù)138，較三周節(jié)要小得多。徐州良羽傳動機(jī)械有限公司在停車制動器(液壓)上也做了一些工作，主要用于重型卡車產(chǎn)品，但國產(chǎn)此類產(chǎn)品的可靠還有待提高。 目前在開發(fā)設(shè)計上，繪圖軟件的應(yīng)用CAD，CATIA CAE ANSYS等在汽車設(shè)計上 逐漸趨于成熟 。這些軟件同樣可以應(yīng)用于主減速器結(jié)構(gòu)的設(shè)計和齒輪的加工中，有限元分析，虛擬實驗等也被采用，齒輪設(shè)計也初步實現(xiàn)了計算機(jī)編程的電算化?，F(xiàn)在的減速器設(shè)計開發(fā)的突出特點(diǎn)是：產(chǎn)品性能參數(shù)設(shè)計上完全遵從模塊化設(shè)計原則，產(chǎn)品配套實現(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)品提出越來越高的配套要求。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。 目前我國的驅(qū)動橋制造企業(yè)主要由測繪，引進(jìn)，開發(fā)三種模式為主，主要存在技術(shù)含量低，開發(fā)模式落后，技術(shù)創(chuàng)新力不夠，計算機(jī)輔助運(yùn)用設(shè)計不足。只有很少一部分有技術(shù)實力的公司，具備完善的開發(fā)體系和流程，也具有完善的實驗手段，但這也是建立在引進(jìn)外國后橋進(jìn)行逆向研究，結(jié)合實際情況開發(fā)得來的，本質(zhì)還是仿制為主。所以我國的驅(qū)動橋研究設(shè)計與國外的驅(qū)動橋設(shè)計還有很大的差距。不過在近年來新技術(shù)的發(fā)展帶動下，汽車領(lǐng)域得到了很多應(yīng)用和推廣，通過引進(jìn)國外最新技術(shù)，提高研究設(shè)計水平，我國的驅(qū)動橋設(shè)計與制造將會得到巨大的發(fā)展。 國產(chǎn)品牌江鈴生產(chǎn)的皮卡車 我國的皮卡車市場前景廣大 運(yùn)用三維造型軟件CATIA造型 研究內(nèi)容（包括基本思路、框架、主要研究方式、方法等） 1、基本思路 （1）、針對驅(qū)動橋在皮卡車上應(yīng)用選擇設(shè)計參數(shù) （2）、驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)方案選定 （3）、主減速器的設(shè)計 （4）、差速器的設(shè)計 （5）、車輪傳動裝置的設(shè)計 （6）、 驅(qū)動橋殼的設(shè)計 2、框架 驅(qū)動橋的了解 選擇懸架 驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案的選擇 結(jié)構(gòu)形式的選擇 主減速器減速形式 錐齒輪支承方案 主減速器結(jié)構(gòu)形式選擇 參數(shù)選擇及計算載荷 選擇結(jié)構(gòu)形式 差速器設(shè)計 齒輪參數(shù)選擇 齒輪強(qiáng)度計算 車輪傳動裝置的設(shè)計 結(jié)構(gòu)形式分析 半軸可靠性設(shè)計及計算 驅(qū)動橋殼的設(shè)計 3、主要研究方式、方法 通過查找書籍、參考文獻(xiàn)以及網(wǎng)上的查詢，認(rèn)真的了解驅(qū)動橋的具體構(gòu)造和原理，根據(jù)汽車行駛的路況條件和設(shè)計參數(shù)要求進(jìn)行驅(qū)動橋的選型，然后通過相關(guān)的計算了解和熟悉驅(qū)動橋各組成的構(gòu)造，最后完成設(shè)計。 主要參閱文獻(xiàn) [1]王望予．汽車設(shè)計[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004：78～113． [2]余志生．汽車?yán)碚揫M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009：203～251． [3]吳際璋．汽車構(gòu)造[M]．北京：人民交通出版社，2004：34～66． [4]王三民．諸問俊.機(jī)械原理與設(shè)計[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001：76～98． [5]張學(xué)孟．汽車齒輪設(shè)計[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001：22～68 [6]孫恒．機(jī)械原理[M]．北京：高等教育出版社，2006：174～207 [7]Hadi Goli,Saeed Minaee,Ali Jafari.An instrument drive axle to measure tire tractive performance .Journal of Terramechanics.2012,(49):309～314 [8]D. 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