HQ2080用转向驱动桥设计开题报告资料(共9页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目: HQ2080用转向驱动桥设计 院 系 名 称: 汽车与交通工程学院 专 业 班 级: 车辆工程10-9班 学 生 姓 名: 崔明 导 师 姓 名: 赵雨旸 开 题 时 间: 2014年3月14日 指导委员会审查意见： 签字： 年 月 日专心-专注-专业一、课题研究目的和意义 长城炫丽乘用车在汽车行业中应用较广泛，而半轴与桥壳及差速器是该车的一个重要部件，其设计的成功与否决定着车辆的动力性、平顺性、经济性等多方面的设计要求。在我国传统的设计方式中以手工绘图或采用AutoCAD 绘制二维平面图，做出成品进行试验为主，无法满足快速设计的需求，造成产品开发周期长、设计成本高。利用ANSYS软件对半轴与桥壳进行分析校核，能够大大提高设计的效率和质量，为长城炫丽乘用车的研发缩短了宝贵的时间。二、 课题研究现状当前汽车在朝着经济性和动力性的发展方向，如何能够使自己的产品燃油经济性和动力性尽可能提高是每个汽车厂家都在做的事情，当然这是一个广泛的概念，汽车的每一个部件都在发生着变化，差速器也不例外，尤其是那些对操控性有较高要求的车辆。 需要全套设计请联系QQ 桥壳是汽车的重要零件之一，不仅起着支撑汽车荷重的作用，还是主减速器、差速器及驱动车轮传动装置和半轴的外壳。在动载荷条件下，要求桥壳在具有足够的强度和刚度的条件下还应力求减小桥壳的质量。此外桥壳还应具备结构简单，制造成本低，便于保证主减速器拆装、调整、维修和保养等优点。汽车目前使用的驱动桥壳只要有可分式、整体式和组合式三种，其中整体式桥壳普遍用于各类汽车。目前，国内外的桥壳制造分为铸造桥壳、冲焊桥壳、机械扩胀式桥壳和内高压成型桥壳几种类型。其中，铸造桥壳是历史最为悠久的桥壳，早起的卡车后桥桥壳多为铸造而成，后来为了提高桥壳的强度开发了铸钢桥壳。冲压焊接桥壳和内高压成型桥壳是近年来发展起来的新型桥壳，重量相对于铸造桥壳要低，生产效率高。随着汽车工业 的进步和人们生活水平的提高，卡车在保证可靠性的同时向两个方向发展：一方面卡车驾驶乘用车化，另一个方向是超级重型化。前者主 要考虑长、短途运输，行驶路面相对比较好，后者则主要用于矿山、水库工地等条件恶劣的环境。因此桥壳的发展是管坯成形的桥壳在大吨位桥上将逐渐取代冲焊桥壳，对于超级重型车而言，铸钢桥壳在一定时期内仍将占据主要市场。有限单元法是一种现代化的结构计算方法，在一定前提条件下它可以计算出各种机械零件的各个几何部位的应力和应变。随着有限单元法和计算机技术的发展，有限单元法的应用，特别是在汽车零部件设计中的应用越来越重要。应用有限单元法，不仅可以对所有汽车结构和零部件进行刚度、强度等静态分析，还可以进行相应的动态分析，较清晰地描绘出其动态过程。1. 国外研究现状 国外的那些差速器生产企业的研究水平已经很高，而且还在不断进步。年销售达18亿美金的伊顿汽车集团是全球化的汽车零部件制造供应商，在发动机气体管理，变速箱，牵引力控制盒安全排放控制领域居全球领先地位，对汽车差速器的内部各零件的加工制造要用精密制造方法。零件主要产品包括发动机气体管理部分及动力控制系统，其中属于动力控制系统的差速器产品在同类产品中居领先地位。伊顿公司开发了新型的锁式差速器，它的工作原理与其他差速器的不同之处：当一侧轮子打滑时，普通开式差速器几乎不能提供任何有效扭矩给车辆，而伊顿的锁式差速器则可以在发现车轮打滑，锁式动力传递百分之百的扭矩到不打滑车轮，足以克服各种困难路面给车辆带来的限制。在牵引力测试、连续弹坑、V型沟等试验中，两驱车在装有伊顿锁式差速器后，越野性能及通过性能甚至超过了四轮驱动的车辆，通过有限元分析，就可以知道各个车轮的受力情况。因为只要驱动力的任何一侧发生打滑空转以后，伊顿锁式差速器会马上锁住动力，并把全部动力转移到另一有附着力的轮上，使车辆依然能正常向前或向后行驶。毫无疑问，更强的越野性和安全性是差速器的最终目标。在国外,有限元技术在汽车零部件的优化设计中已经得到了很大应用。从上世纪七十年代开始，伴随着几家大的美国汽车企业掀起的关于汽车结构设计的热潮，一系列介绍汽车有限元模型的文章也相继出现，如R.J.Melosh,K.Kirioka和T.Hirata等人发表在美国SAE杂志上的文章。1977年Kamal和Wolf发表在ASME上的一篇文章全面详述了有限元技术在整个小客车模型上应用的情况，有限元方法逐渐在汽车零部件的强度分析中得到应用。进入80年代以来，随着计算机软件的硬件的不断发展和计算方法的创新，建立有限元模型的技术和发展日趋完善，有限元分析技术在汽车零部件的优化设计中也得到了很大的应用，应用较广的几种有限元分析软件有ANSYS、MSC.NASTRAN、PATRAN、DYNAMIC DESIGNER、SOLID WORKS等。模型的规模也逐渐增大，从线性到非线性，从静态到动态分析，单元数也在逐渐增加，从数以十计到数以百计、数以万计。各大汽车零部件公司以将应用有限元软件建立汽车零部件的有限元模型，然后静态、模态等各种分析，以达到汽车零部件的优化设计的方法作为汽车设计的一种基本方法。有限元分析软件NASTRAN在70年代就已经被美国福特汽车公司所采用，他们用板单元建立车身的有限元模型，然后进行静力分析，找出高应力区，并对其结构进行改进，以改善应力分布，使其结构更加合理。在80年代末，日本五十铃汽车公司已将有限元分析应用到车身设计的各个阶段（从最初设计阶段粗略模型的设计到后期模型的细化），分析的范围包含了强度、刚度、振动、疲劳。从90年代到现在，有限元分析的应用变得更为广泛。一些汽车公司在通用有限元程序的基础上自主开发了后处理程序，将一些数据集成数据库，然后进行各种分析，极大简化了分析过程。还有些汽车公司利用有限元分析仿真来推动整个设计过程，减少了设计时间，是汽车的一些性能得到优化。2001年，智利北部一家铜矿的一辆2500马力的运输扯得后桥壳发生断裂，工程师ReneSuaz负责对该起事故的原因进行调查。根据车辆生产厂家提供的桥壳工程图纸和技术参数，Suaz利用Solidworks对桥壳进行了三维建模，然后利用有限元分析软件ALGOL对桥壳进行有限元分析，很快就找出了问题的根源所在，并且提出了改进设计的建议，不但很快完成了运输车的维修，而且避免了更大损失的可能。另外，美国的一些机械研究所、汽车公司、高等院校等，都曾经利用有限元法计算桥壳的强度。由此可见，在国外，汽车公司和研究部门都不约而同地认识到有限元分析是汽车零部件研究的重要方法之一。2.国内研究现状 从目前来看，我国差速器行业已经顺利完成了由小到大的转变，正处于由大到强的发展阶段，在这个转型和调整的关键时刻，提高汽车车辆差速器的精度、可靠性是中国差速器行业的紧迫任务。近几年中国汽车差速器市场发展迅速，产品产出持续扩张，国家产业政策鼓励汽车差速器产业向高科技产品方向发展，国企企业新增投资项目逐渐增加。投资者对汽车差速器行业的关注越来越密切，这就使得汽车差速器行业的发展需求增大。差速器的种类趋于多元化，功用趋于完整化。目前汽车上最常用的是对称式锥齿轮差速器，还有现在各种各样的功能多样的差速器，如：轮间差速器、防滑差速器、强制锁止式差速器、高摩擦自锁式差速器、托森差速器。其中的托森差速器是一种新型差速器机构，它能解决在其他差速器内差动转矩较小时不能起差速器作用的问题和转矩较大时不能自动将差速器锁死的问题。这里着重介绍一下一种新型差速器为LMC常互锁差速器：LMC常互锁差速器是由湖北力鸣汽车差速器公司投资500万元生产的新型差速器2009年批量生产，2010年达到验收。LMC常互锁差速器用于0.51.5吨级车辆，它能有效地提高车辆的通过性、越野性、可靠性、安全性和经济性，能够满足很多不同条件和不同情况下的车辆要求。这种纯机械、非液压、非液粘、非电控的中央差速器分动装置，已申报了美、英、日、韩、俄罗斯等19个国家的专利保护，这一技术不仅仅是一项中国发明，也是一项世界发明。LMC常互锁差速器是由多种类的齿轮系统及相应的轴、壳体组织，具备传动汽车的前轮和后轮轮间差速器、前后桥轴间差速器。LMC常互锁差速器分动器通过四支传动轴和轮边减速器带动四个车轮，实现每个车轮独立驱动，在有两个车轮打滑的情况下仍能正常行驶，在冰雪路面、泥泞路面、无路路面上有其独特优势，可以彻底解决传统四驱汽车的不足：如不能告诉行驶；车轮打滑不能正常行驶；不能实现轴间差速；高耗油问题、功率循环问题；四驱转换麻烦等。装有LMC常互锁差速器分动器的车辆具有以下优点：（1） 提高车辆的通过性：基友混合差速，LMC常互锁差速分动器可实现轮间、轴间、对角任意混合差速和锁止，任何情况下单个车轮、对角线双轮不会发生滑转，即使单个车轮悬空，车轮仍有驱动力而能正常行驶。（2） 提高汽车的传动系的寿命和可靠性：因实现了任意差速，消去了功率循环，克服了分时四驱在四驱状态下传动系统因内耗而产生的差速器、传动轴、分动器等机件磨损，甚至于致命性的损坏，延长了传动系统的使用寿命。（3） 提高车辆的安全性：行车安全，转弯容易，加速性好，制动稳定，操纵轻便安全，无需增加操纵机构。（4） 具有良好的经济性：功能领先，制造成本低，维修简便，节油，经济环保，产品适用性广。LMC常互锁差速分动器的研发是在经济刺激的影响下产生的产品，符合我国国情的需要。在我国由于各种原因，中国汽车工业距国际水平还有相当大的差距。作为汽车的关键总成之一，汽车车桥的质量水平直接决定着整车的档次。因此，桥壳的设计分析对汽车工业的发展具有重要的作用。桥壳的计算一般是利用力学分析方法，计算危险截面的强度和刚度。随着计算机在国内的普及和发展，有限元方法也越来越多的应用到汽车桥壳的性能分析中。国内很多单位已花巨资购买了各种商业化的有限元软件。运用有限元软件既可以进行新产品的设计，又可以用来对已有产品进行验算，还可以分析产品失效的原因并进行改进，国内很多人对此进行了研究。如何发挥商业化有限元软件的作用，克服商业化有限元软件存在的不足，形成规范化的分析步骤和方法，是有关驱动桥壳有限元分析必须面对的问题。用I-Deas软件对装载机的前驱动桥壳进行了有限元强度分析，计算出桥壳应力、变形分布和应力集中情况，为提高驱动桥壳的承载能力和新产品的开发提供了较为可靠的依据。3.小结通过查阅现有文献可知，关于有限元分析在整车或汽车零部件的分析中的应用已经相当成熟和完善。但在关于驱动桥壳的有限元分析中存在一些问题，甚至是错误。因此，关于驱动桥壳的有限元模型的建立及分析仍待进一步研究。三、设计（论文）的、拟解决的主要问题1.设计的车型和主要参数发动机最大功率77.2KW 最高车速170 Km/h 长/宽/高(mm): 3907/1694/1521转矩138Nm 整备质量1120 kg最大功率转速6000r/min 最大扭矩转速4200 r/min 轮胎尺寸185/65 R 152.拟解决的主要问题（1） 采用三维实体造型软件建立装载机驱动桥三维实体造型；（2） 进行差速器齿轮参数化造型系统的开发；（3） 进行目标车型差速器的设计；（4） 对锥齿轮进行简单的寿命分析；（5） 根据桥壳静强度分析结果对桥壳进行优化，消减质量，节约成本。3. 主要内容（1） 设计方案的初步确定（2） 减速器的设计与校核（3） 桥壳的设计与校核（4） 半轴的设计与校核（5） UG建立模型（6） 有限元分析四、 技术路线（研究方法）调查研究设计可行性方案研究数据采集、分析、处理根据资料和研究方案确定总体布置设计方案选择基本参数并对各个零件进行设计计算差速器的结构形式选择、半轴的结构形式选择、驱动桥壳的结构形式选择差速器、半轴的基本参数选择与设计计算和校核驱动桥壳的受力分析与强度计算和校核UG建模有限元分析差速器、半轴和桥壳绘制CAD零件图和装配图编写设计说明书五、 进度安排（1）调研、查阅相关资料、完成开题报告 第12周（3月3日3月17日） （2）确定总体方案 第34周（3月18日3月31日） （3）对半轴与桥壳结构及尺寸参数进行设计第 56周（4月1日4月14日） （4）建立半轴与桥壳及差速器的零件图及装配模型 第7周（4月15日4月21日） （5）ANSYS软件验证半轴桥壳及差速器设计合理性第811周（4月22日5月19日） （5）书写设计说明书第 1213周（5月20日6月3日） （6）设计审核、修改设计说明书 第1416周（6月4日6月23日） （7）毕业设计答辩准备及答辩 第17周（6月24日6月30日） 六、参考文献 1王望予，汽车设计M第3版北京:机械工业出版社，20002刘惟信，汽车车桥设计M北京:清华大学出版社，20043臧杰，阎岩，汽车构造M北京：机械工业出版社，20054曾范量，差速器的工作原理与使用J汽车维修，2005,(9):155汽车工程手册编辑委员会汽车工程手册设计篇北京:人民交通出版社，20016张洪欣，汽车底盘设计M北京:机械工业出版社，19987汽车工程手册编辑委员会汽车工程手册制造篇北京:人民交通出版社，20018王宝玺，贾庆祥汽车制造工艺学M北京:机械工业出版社，20079杨可桢，程光蕴李仲生机械设计基础M第5版北京:高等教育出版社，200210韩晓娟，机械设计课程设计M北京:机械工业出版社，200011余志生，汽车理论M第3 版北京:机械工业出版社，200012陈家瑞，汽车构造M. 北京：机械工业出版社，200313张学孟，汽车齿轮设计（文集）M北京：北京齿轮总厂科协技协，199514成大先，机械设计手册M北京:化学工业出版社，200415周松鹤，徐烈烜工程力学M第2 版北京: 机械工业出版社，2007.16祝凌云，Pro/ENGINEER运动仿真和有限元分析M.北京:人民邮电出版社.17葛正浩，Pro/E 3.0 机械结构有限元分析M.北京:化学工业出版社，200718Shichi Sano，Yoshimi furukawa，etc.Four Wheel Steering System with RearWheel Steer Angle:SAE Technical Paper Series，No.，200419A.Higuchi，Y.Saitoh.Optimal Control of Four Wheel Steering Vteering Vehicle:Vehicle System Dynamic，2000, (12).20 Lee H.Kim H.Improvement of fuel economy by shift speed control for metal belt continuously variable transmissionJ，ImechE，2002.