SY-025-BY-3 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 學(xué)生姓名 院系 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)、班級(jí) 指導(dǎo)教師姓名 職稱 副教授 從事 專業(yè) 車輛工程 題目名稱 HLJ-QZ100整體式驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì) 一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 課題研究現(xiàn)狀: 我國(guó)驅(qū)動(dòng)橋制造企業(yè)的開(kāi)發(fā)模式主要由測(cè)繪、引進(jìn)、自主開(kāi)發(fā)三種組成。主要存在技術(shù)含量低，開(kāi)發(fā)模式落后，技術(shù)創(chuàng)新力不夠，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)應(yīng)用少等問(wèn)題。一些企業(yè)技術(shù)力量相對(duì)要好些的企業(yè)，測(cè)繪的是從國(guó)外引進(jìn)的原裝橋，并且這些企業(yè)一般具有較為完善的開(kāi)發(fā)體系和流程，也具有較完善的試驗(yàn)手段，但是開(kāi)發(fā)過(guò)程屬于對(duì)國(guó)外的仿制，對(duì)其逆向研究后結(jié)合自我情況生產(chǎn)。驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)在低速載貨汽車設(shè)計(jì)中占有很重要的地位，汽車驅(qū)動(dòng)橋位于傳動(dòng)系的末端，其基本功用是增大由傳動(dòng)軸或直接從變速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)矩合理的分配給左、右驅(qū)動(dòng)車輪具有汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)所要求的差速功能；同時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋還要承受作用于路面和車架或車廂之間的鉛垂力、縱向力和橫向力。?驅(qū)動(dòng)橋一般由主減速器，差速器，驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置和橋殼組成。?汽車傳動(dòng)系總?cè)蝿?wù)是傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，使之適應(yīng)于汽車行駛的需要。在一般汽車的機(jī)械式傳動(dòng)中，有了變速器還不能完全解決發(fā)動(dòng)機(jī)特性與汽車行駛要求間的矛盾和結(jié)構(gòu)布置上的問(wèn)題。首先是因?yàn)榻^大多數(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車上是縱向安置的，為使其轉(zhuǎn)矩能傳給左、右驅(qū)動(dòng)橋的主減速器來(lái)改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，同時(shí)還得有驅(qū)動(dòng)橋的差速器來(lái)解決左、右驅(qū)動(dòng)車輪間的轉(zhuǎn)矩分配問(wèn)題和差速要求。其次是因?yàn)樽兯倨鞯闹饕蝿?wù)僅在于通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)臋n位數(shù)及各檔傳動(dòng)比，以使內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)矩—轉(zhuǎn)速特性能適應(yīng)汽車在各種行駛阻力下對(duì)動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性的要求，而驅(qū)動(dòng)橋主減速器的功用則在于當(dāng)變速器處于最高檔位時(shí)，使汽車有足夠的牽引力、適當(dāng)?shù)淖罡哕囁俸土己玫娜剂辖?jīng)濟(jì)性。對(duì)于重型載貨汽車來(lái)說(shuō)，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(dòng)機(jī)，這就對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)有較高的要求，而驅(qū)動(dòng)橋在傳動(dòng)系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。隨著目前國(guó)際上石油價(jià)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(duì)乘用車，對(duì)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(lái)提高其產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的一個(gè)法寶。為了降低油耗，不僅要在發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)節(jié)上節(jié)油，而且也需要從傳動(dòng)系中減少能量的損失。這就必須在發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出之后，在從發(fā)動(dòng)機(jī)—傳動(dòng)軸—驅(qū)動(dòng)橋這一動(dòng)力輸送環(huán)節(jié)中尋找減少能量在傳遞的過(guò)程中的損失。在這一環(huán)節(jié)中，發(fā)動(dòng)機(jī)是動(dòng)力的輸出者，也是整個(gè)機(jī)器的心臟，而驅(qū)動(dòng)橋則是將動(dòng)力轉(zhuǎn)化為能量的最終執(zhí)行者。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)相同的情況下，采用性能優(yōu)良且與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配性比較高的驅(qū)動(dòng)橋便成了有效節(jié)油的措施之一。載貨汽車在汽車發(fā)展趨勢(shì)中，有著很好的發(fā)展前途。生產(chǎn)車質(zhì)量好，操作簡(jiǎn)便，價(jià)格便宜的載貨汽車將適合大多數(shù)消費(fèi)者的要求。在國(guó)家積極投入和支持發(fā)展汽車產(chǎn)業(yè)的同時(shí)，能研制出適合我國(guó)國(guó)情，包括道路條件和經(jīng)濟(jì)條件的車輛，將大大推動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的提高。 國(guó)外中型貨車驅(qū)動(dòng)橋開(kāi)發(fā)技術(shù)已經(jīng)非常的成熟，建立新的驅(qū)動(dòng)橋開(kāi)發(fā)模式成為國(guó)內(nèi)外驅(qū)動(dòng)橋開(kāi)發(fā)團(tuán)體的新目標(biāo)。驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)新方法的應(yīng)用使得其開(kāi)發(fā)周期縮短，成本降低，可靠性增加。國(guó)外的最新開(kāi)發(fā)模式和驅(qū)動(dòng)橋新技術(shù)包括： (1) 并行工程開(kāi)發(fā)模式 并行工程開(kāi)發(fā)模式是對(duì)在一定范圍內(nèi)的不同功能或相同功能不同性能、不同規(guī)格的機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上,劃分并設(shè)計(jì)出一系列功能模塊,然后通過(guò)模塊的選擇和組合構(gòu)成不同產(chǎn)品的一種設(shè)計(jì)方法，能夠縮短新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)時(shí)間、降低成本、提升質(zhì)量、提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,以DANA為代表的意大利企業(yè)多已采用了該類設(shè)計(jì)方法, 優(yōu)點(diǎn)是: 減少設(shè)計(jì)及工裝制造的投入, 減少了零件種類, 提高規(guī)模生產(chǎn)程度, 降低制造費(fèi)用, 提高市場(chǎng)響應(yīng)速度等。 (2) 模態(tài)分析 模態(tài)分析是對(duì)工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)分析研究的最先進(jìn)的現(xiàn)代方法與手段之一。它可以定義為對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的解析分析(有限元分析)和實(shí)驗(yàn)分析(實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析)，其結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性用模態(tài)參數(shù)來(lái)表征。模態(tài)分析技術(shù)的特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)是在對(duì)系統(tǒng)做動(dòng)力學(xué)分析時(shí)，用模態(tài)坐標(biāo)代替物理學(xué)坐標(biāo)，從而可大大壓縮系統(tǒng)分析的自由度數(shù)目，分析精度較高。驅(qū)動(dòng)橋的振動(dòng)特性不但直接影響其本身的強(qiáng)度，而且對(duì)整車的舒適性和平順性有著至關(guān)重要的影響。因此，對(duì)驅(qū)動(dòng)橋進(jìn)行模態(tài)分析，掌握和改善其振動(dòng)特性，是設(shè)計(jì)中的重要方面。 (3) 驅(qū)動(dòng)橋殼的有限元分析方法 有限元法不需要對(duì)所分析的結(jié)構(gòu)進(jìn)行嚴(yán)格的簡(jiǎn)化，既可以考慮各種計(jì)算要求和條件，也可以計(jì)算各種工況，而且計(jì)算精度高。有限元法將具有無(wú)限個(gè)自由度的連續(xù)體離散為有限個(gè)自由度的單元集合體，使問(wèn)題簡(jiǎn)化為適合于數(shù)值解法的問(wèn)題。只要確定了單元的力學(xué)特性，就可以按照結(jié)構(gòu)分析的方法求解，使分析過(guò)程大為簡(jiǎn)化，配以計(jì)算機(jī)就可以解決許多解析法無(wú)法解決的復(fù)雜工程問(wèn)題[2]。目前，有限元法己經(jīng)成為求解數(shù)學(xué)、物理、力學(xué)以及工程問(wèn)題的一種有效的數(shù)值方法，也為驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)有力的工具。 (4) 電子智能控制技術(shù)進(jìn)入驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)品 電子智能控制技術(shù)已經(jīng)在汽車業(yè)得到了快速發(fā)展，如，現(xiàn)代汽車上使用的ABS(制動(dòng)防抱死控制)、ASR（驅(qū)動(dòng)力控制系統(tǒng)）等系統(tǒng)。 (5) 高性能制動(dòng)器技術(shù) 在發(fā)達(dá)國(guó)家驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)品中, 已出現(xiàn)了自循環(huán)冷卻功能的濕式制動(dòng)器橋、帶散熱風(fēng)送的盤式制動(dòng)器橋、適于ABS的蹄、鼓式和盤式制動(dòng)器橋、帶自動(dòng)補(bǔ)償間隙的盤式制動(dòng)器等配置高性能制動(dòng)器橋, 同時(shí)制動(dòng)器的布置位置也出現(xiàn)了從橋臂處分別向橋包總成和輪邊端部轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)。前種處理方式易于散熱, 后種處理方式為了降低成本, 甚至有廠商把制動(dòng)器的殼體與橋殼鑄為一體, 既易于散熱，又利于降低材料成本, 但這對(duì)鑄造技術(shù)、鑄造精度和加工精度都提出了極高的要求。 選題的目的和意義：驅(qū)動(dòng)橋是汽車底盤的重要組成部分，汽車驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)參數(shù)除了對(duì)汽車的可靠性與耐久性有重要影響外，也對(duì)汽車的行駛性能如動(dòng)力性、平順性和操作穩(wěn)定性等有著直接的影響，因此它的性能好壞直接影響汽車的整車性能，其工作條件惡劣，易磨損，經(jīng)常發(fā)生故障，這些都對(duì)其設(shè)計(jì)提出了很高的要求。設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、造價(jià)低廉的驅(qū)動(dòng)橋，能大大降低整車生產(chǎn)的總成本，推動(dòng)汽車經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此研究驅(qū)動(dòng)橋的工作特性，并對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)，是非常重要和必須的。本設(shè)計(jì)的研究目的在于通過(guò)汽車整體的匹配性設(shè)計(jì)完成驅(qū)動(dòng)橋的主減速器、差速器等部件的設(shè)計(jì)與技算，并完成校核的設(shè)計(jì)過(guò)程。 二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問(wèn)題 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容： （1）研究主減速器的組成、結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)； （2）然后參考類似驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)，確定出總體設(shè)計(jì)方案； （3）對(duì)主，從動(dòng)錐齒輪，差速器圓錐行星齒輪，半軸齒輪，全浮式半軸和整體式橋殼的強(qiáng)度進(jìn)行校核以及對(duì)支承軸承進(jìn)行壽命校核。 （4）對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。 技術(shù)要求（研究方法）： （1）要求研究汽車有限元分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)基本理論，并將其與機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、材料力學(xué)、計(jì)算機(jī)軟件等相關(guān)知識(shí)有機(jī)結(jié)合、熟練運(yùn)用； （2）要求運(yùn)用CAD/CAM/CAE軟件進(jìn)行建模； （3）運(yùn)用有限元分析軟件進(jìn)行有限元靜力學(xué)分析，重點(diǎn)進(jìn)行彎曲強(qiáng)度分析； （4）應(yīng)用有限元分析軟件實(shí)現(xiàn)參數(shù)優(yōu)化。 擬解決的主要問(wèn)題： （1）汽車驅(qū)動(dòng)橋方案的確定； （2）驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)形式分析和主要參數(shù)的確定； （3）主減速器及差速器等部件的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核； （4）保證汽車具有最佳的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。 三、技術(shù)路線（研究方法） 調(diào)研并查閱相關(guān)資料 確定總體方案 驅(qū)動(dòng)橋殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)半軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 差速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 主減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)和說(shuō)明書(shū) 主減速器參數(shù)計(jì)算 差速器參數(shù)計(jì)算 驅(qū)動(dòng)橋殼參數(shù)計(jì)算 驅(qū)動(dòng)半軸參數(shù)計(jì)算 強(qiáng)度校核 利用AUTO CAD繪圖 四、進(jìn)度安排 （1）調(diào)研、資料收集、完成開(kāi)題報(bào)告 第2周 （2）整體方案設(shè)計(jì)，完成結(jié)構(gòu)示意圖（手繪）第3周 （3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，有限元分析，4-8周 （4）繪制設(shè)計(jì)圖9-12周 （5）編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)13周 （6）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）審核、修改 第14、15周 （7）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯準(zhǔn)備及答辯 第16周 五、參考文獻(xiàn) [1]. 劉惟信. 汽車設(shè)計(jì)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2001. 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