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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
題目：五菱之光微型客車后驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)
一.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述
1.題目背景和研究意義
驅(qū)動(dòng)橋處于動(dòng)力傳動(dòng)系的末端，其基本功能是增大由傳動(dòng)軸或變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，并將動(dòng)力合理地分配給左、右驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)橋一般由主減速器、差速器、車輪傳動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)橋殼等組成。隨著高等級(jí)公路的發(fā)展,汽車的車速正在日益提高，同時(shí)節(jié)約能源，減少污染的環(huán)境意識(shí)使得發(fā)動(dòng)機(jī)又正向著大轉(zhuǎn)矩和低轉(zhuǎn)速的方向發(fā)展。為適應(yīng)以上情況，汽車驅(qū)動(dòng)橋的減速比應(yīng)該減小，此時(shí)不必在橋中采用雙級(jí)減速。因而目前在國(guó)外的公路型車上已廣泛地采用單級(jí)減速橋，單級(jí)橋具有成本低，質(zhì)量輕，維修保養(yǎng)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)效率高，噪音小，溫升低和整車油耗低等優(yōu)點(diǎn)。目前，國(guó)外單級(jí)驅(qū)動(dòng)橋與雙級(jí)驅(qū)動(dòng)橋應(yīng)用比例約為8:2[2]。
隨著中國(guó)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(dòng)效率高的單級(jí)減速方向發(fā)展單級(jí)驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)械傳動(dòng)效率高，易損件少，可靠性高。由于單級(jí)橋傳動(dòng)鏈減少，摩擦阻力小，比雙級(jí)橋省油，噪聲也小過去，單級(jí)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(duì)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(duì)通過性的要求降低這種情況下，單級(jí)橋的劣勢(shì)得以忽略,而其優(yōu)勢(shì)不斷突出[3]。陜汽總廠現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)中除了引進(jìn)的斯太爾輪邊行星式雙級(jí)減速橋技術(shù)性比較先進(jìn)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(shì)，但顯然其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，而且它不適用于客車[4]，所以對(duì)驅(qū)動(dòng)橋的研究有重要意義。
2.國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況
雖然驅(qū)動(dòng)橋現(xiàn)狀有所改觀，但由于我國(guó)汽車行業(yè)起步晚，而且多數(shù)技術(shù)依賴于進(jìn)口，所以，想達(dá)到全盤優(yōu)化還存在著很多困難[5]。例如：缺乏設(shè)計(jì)和研發(fā)能力；基礎(chǔ)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(shù)的欠缺也是一大障礙，驅(qū)動(dòng)橋內(nèi)重要部分是減速器，主要是主動(dòng)錐齒輪和起差速作用的行星齒輪，因此齒輪的加工技術(shù)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(duì)驅(qū)動(dòng)橋的研究，主要是在驅(qū)動(dòng)橋滿足汽車使用要求和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)合理，體積小，質(zhì)量輕的驅(qū)動(dòng)橋，實(shí)現(xiàn)輕量化和汽車通過性以及對(duì)道路環(huán)境適應(yīng)性的優(yōu)化。驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)滿足如下基本要求[7]：
1)所選擇的主減速比應(yīng)能保證汽車具有最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)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(dòng)件工作平穩(wěn)，噪音小。
4)在各種轉(zhuǎn)速和載荷下具有高的傳動(dòng)效率。
5)在保證足夠的剛度條件下，應(yīng)力求質(zhì)量小，以改善汽車平順性。
6)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工工藝性好，制造容易，拆卸調(diào)整方便。
二.本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
主要內(nèi)容：
1.驅(qū)動(dòng)橋總體概述與非斷開式驅(qū)動(dòng)橋的選擇：
驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式按工作特性分，可以歸并為兩大類，即非斷開式驅(qū)動(dòng)橋和斷開式驅(qū)動(dòng)橋。根據(jù)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的要求，本次設(shè)計(jì)采用非斷開式驅(qū)動(dòng)橋，下面簡(jiǎn)要介紹非斷開式驅(qū)動(dòng)橋。
1.1非斷開式驅(qū)動(dòng)橋
非斷開式驅(qū)動(dòng)橋也稱為整體式驅(qū)動(dòng)橋，其半軸套管與主減速器殼均與軸殼剛性地相連一個(gè)整體梁，因而兩側(cè)的半軸和驅(qū)動(dòng)輪相關(guān)地?cái)[動(dòng)，通過彈性元件與車架相連。它由驅(qū)動(dòng)橋殼，主減速器，差速器和半軸組成[8]，如圖1所示。由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造工藝性好，成本低，可靠性好，維修調(diào)整容易，廣泛應(yīng)用于貨車的和部分橋車上。但是，其懸掛質(zhì)量較大，對(duì)降低動(dòng)載荷和提高平順性不利。
圖1 非斷開式驅(qū)動(dòng)橋
2.驅(qū)動(dòng)橋各零部件的設(shè)計(jì)
2.1主減速器設(shè)計(jì)
主減速器是汽車傳動(dòng)系中減小轉(zhuǎn)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(dòng)齒數(shù)多的錐齒輪或斜齒圓柱齒輪。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置的汽車，其主減速器還利用錐齒輪傳動(dòng)以改變動(dòng)力方向。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)橫置的汽車，其主減速器就采用直齒輪傳動(dòng)而不必改變動(dòng)力方向。由于汽車在各種道路上行使時(shí)，其驅(qū)動(dòng)輪上要求必須具有一定的驅(qū)動(dòng)力矩和轉(zhuǎn)速，在動(dòng)力向左右驅(qū)動(dòng)輪分流的差速器之前設(shè)置一個(gè)主減速器后，便可使主減速器前面的傳動(dòng)部件如變速器、萬向傳動(dòng)裝置等所傳遞的扭矩減小，從而可使其尺寸及質(zhì)量減小、操縱省力。驅(qū)動(dòng)橋中主減速器、差速器設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下基本要求[9]：
a）所選擇的主減速比應(yīng)能保證汽車既有最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。
b）外型尺寸要小，保證有必要的離地間隙；齒輪其它傳動(dòng)件工作平穩(wěn)，噪音小。
c）在各種轉(zhuǎn)速和載荷下具有高的傳動(dòng)效率；與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與動(dòng)協(xié)調(diào)。
d）在保證足夠的強(qiáng)度、剛度條件下，應(yīng)力求質(zhì)量小，以改善汽車平順性。
e）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工工藝性好，制造容易，拆裝、調(diào)整方便。
2.1.1 主減速器結(jié)構(gòu)方案分析與單級(jí)主減速器的選用
主減速器的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)形式也是不同的。按參加減速傳動(dòng)的齒輪副數(shù)目分，有單級(jí)式主減速器和雙級(jí)式主減速器、雙速主減速器、雙級(jí)減速配以輪邊減速器等[10]。雙級(jí)式主減速器應(yīng)用于大傳動(dòng)比的中、重型汽車上，單級(jí)式主減速器應(yīng)用于轎車和一般輕、中型載貨汽車。根據(jù)主減速器設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的要求，本次設(shè)計(jì)采用單級(jí)主減速器，下面簡(jiǎn)要介紹單級(jí)主減速器。
單級(jí)主減速器由一對(duì)圓柱齒輪（或者一對(duì)圓錐齒輪）組成，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、成本低、使用簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。如圖2所示
圖2單級(jí)主減速器結(jié)構(gòu)圖
2.2差速器總體概述與對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器的選擇：
差速器是個(gè)差速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用來在兩輸出軸間分配轉(zhuǎn)矩，并保證兩輸出軸有可能以不同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，用來保證各驅(qū)動(dòng)輪在各種運(yùn)動(dòng)條件下的動(dòng)力傳遞，避免輪胎與地面間打滑[11]。差速器按其結(jié)構(gòu)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(duì)稱錐齒輪式差速器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量較小等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。它可分為對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器、自鎖式差速器和強(qiáng)制鎖止式差速器[12]。
2.2.1對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器:
普通的對(duì)稱式圓錐齒輪差速器由差速器左右殼，兩個(gè)半軸齒輪，四個(gè)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)可靠、質(zhì)量較小、制造方便、用于公路汽車上也很可靠等優(yōu)點(diǎn)，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(fù)雜，但它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、尺寸緊湊、造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)。用于質(zhì)量較小、使用條件較好、承載負(fù)荷也不大的轎車和輕型載貨汽車。本次設(shè)計(jì)采用半浮式半軸[14]。
2.4驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)與整體式橋殼的選擇
非斷開式驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)車輪上的牽引力，制動(dòng)力、側(cè)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(shí)它又是主減速器、差速器及驅(qū)動(dòng)車輪傳動(dòng)裝置(如半軸)的外殼。橋殼的結(jié)構(gòu)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(diǎn)是將整個(gè)橋殼制成一個(gè)整體，橋殼猶如一整體的空心粱，其強(qiáng)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(dú)立的主減速殼里，構(gòu)成單獨(dú)的總成，調(diào)整好以后再由橋殼中部前面裝入橋殼內(nèi)，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(diào)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(shí)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(shí)用型 8座）的基本參數(shù)
五菱之光微型客車（6388N 實(shí)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(zhuǎn)速
5600 r/min(rpm)
最大扭矩轉(zhuǎn)速
3500~4000 r/min(rpm)
發(fā)動(dòng)機(jī)位置
中置后驅(qū)
最小離地間隙
160 mm
參考有關(guān)資料，學(xué)習(xí)汽車構(gòu)造與設(shè)計(jì)并了解一些比較先進(jìn)的微型客車的設(shè)計(jì)過程，再根據(jù)本次設(shè)計(jì)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(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)方案
驅(qū)動(dòng)橋
主減速器
差速器
半軸
驅(qū)動(dòng)橋殼
非斷開式
單級(jí)主減速器
對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器
半浮式半軸
整體式橋殼
由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造工藝性好，成本低，可靠性好，維修調(diào)整容易。
具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、成本低、使用簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
由于其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)可靠、質(zhì)量較小、制造方便。
半浮式半軸承受的載荷復(fù)雜但它具有質(zhì)量小、尺寸緊湊、等優(yōu)點(diǎn)。
使主減速器和差速器的拆裝、調(diào)整、維修、保養(yǎng)等都十分方便。
三.本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開展工作
1.重點(diǎn)
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(shè)計(jì)計(jì)算
2.難點(diǎn)
2.1 主減速器齒輪計(jì)算載荷的確定
2.2 差速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算
3.前期已開展的工作
（1）通過查閱相關(guān)資料，了解了課題的背景和發(fā)展?fàn)顩r；
（2) 學(xué)習(xí)了驅(qū)動(dòng)橋的基礎(chǔ)知識(shí)、并提出初步的原理方案；
（3) 對(duì)驅(qū)動(dòng)橋及其各零部件進(jìn)行優(yōu)化比較，論證并選擇最優(yōu)方案。
4.實(shí)施計(jì)劃
第1周： 消化課題題目，收集資料，明確設(shè)計(jì)的任務(wù)及要求。
第2-4周：撰寫開題報(bào)告，開題檢查表。
第5周：熟悉AutoCAD軟件和確定設(shè)計(jì)方案。
第6-11周：設(shè)計(jì)計(jì)算驅(qū)動(dòng)橋各部件的數(shù)據(jù)。
第12-15周：應(yīng)用AutoCAD軟件繪制驅(qū)動(dòng)橋的總裝配圖以及撰寫論文。
指導(dǎo)教師意見（對(duì)課題的深度、廣度及工作量的意見）
指導(dǎo)教師： 年 月 日
所在系審
系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日
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