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畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號： 學(xué) 院、系： 機(jī)電工程學(xué)院 機(jī)械系 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 設(shè)計(jì)題目： BJ2022汽車單級主減速器及差速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度分析 指導(dǎo)教師: 2012 年 3月 1日 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開 題 報(bào) 告 1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫2000字左右的文獻(xiàn)綜述： 文 獻(xiàn) 綜 述 1.1汽車的發(fā)展簡歷 汽車自上個(gè)世紀(jì)末誕生以來，已經(jīng)走過了風(fēng)風(fēng)雨雨的一百多年。從卡爾.本茨造出的第一輛三輪汽車以每小時(shí)18公里的速度，跑到現(xiàn)在，竟然誕生了從速度為零到加速到100公里/小時(shí)只需要三秒鐘多一點(diǎn)的超級跑車。這一百年，汽車發(fā)展的速度是如此驚人！同時(shí)，汽車工業(yè)也造就了多位巨人，他們一手創(chuàng)建了通用、福特、豐田、本田這樣一些在各國經(jīng)濟(jì)中舉足輕重的著名公司。讓我們一起來回望這段歷史，品味其中的辛酸與喜悅，體會(huì)汽車給我們帶來的種種歡樂與夢想…… 在我國隨著長春第一生產(chǎn)汽車廠的建成投產(chǎn)。1955年生產(chǎn)了61輛汽車，才結(jié)束了我國一直不能生產(chǎn)汽車的歷史。經(jīng)過幾十年的努力，目前我國建立了自己的汽車工業(yè)。全國汽車由建國時(shí)的5萬輛上升到現(xiàn)在的上千萬輛。改革開放以來，我國引進(jìn)了許多國家汽車的先進(jìn)技術(shù)，使得我國汽車工業(yè)的產(chǎn)量和質(zhì)量都得到了巨大的發(fā)展和提高。 但是由于我國是發(fā)展中國家，與發(fā)達(dá)國家相比，我國汽車工業(yè)無論是產(chǎn)量還是質(zhì)量都有相當(dāng)大的差距。要使我國實(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化，我國汽車工業(yè)必須堅(jiān)持不懈地有更大的發(fā)展。 基于以上事實(shí)，我選擇了“BJ2022汽車單級主減速器及差速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度分析”這一課題。 汽車主減速器及差速器是汽車傳動(dòng)中的最重要的部件之一。它能夠?qū)⑷f向傳動(dòng)裝置產(chǎn)來的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩傳給驅(qū)動(dòng)車輪，以實(shí)現(xiàn)降速增扭。主減速器及差速器對提高汽車行駛平穩(wěn)性和其通過性有著獨(dú)特的作用，是汽車設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一[1][2]。 1.2主減速器的結(jié)構(gòu)分析 (1)主減速器作用 主減速器的作用將變速器輸出的動(dòng)力再次減速，以增加轉(zhuǎn)矩，之后將動(dòng)力傳遞給差速器[3][4]。 (2)主減速器分類 ①單級主減速器：大部分汽車的主減速器為單級主減速器，減速型式為普通斜齒輪式或錐形齒輪式： 圖1 錐形齒輪式主減速器圖 其中錐形齒輪式主減速器如圖所示，廣泛的應(yīng)用于后驅(qū)汽車的后轎中，變速器輸出動(dòng)力經(jīng)過傳動(dòng)軸傳給主動(dòng)錐齒輪，經(jīng)從動(dòng)錐齒輪減速后傳給差速器。 普通斜齒輪式主減速器應(yīng)用于前驅(qū)汽車的變速器中。 注：對于前驅(qū)汽車的變速器中的主減速器，如果發(fā)動(dòng)機(jī)在機(jī)艙在橫置，則主減速器為普通斜齒輪式；如果發(fā)動(dòng)機(jī)在機(jī)艙內(nèi)縱置，則主減速器為錐形齒輪式，如桑塔納、帕薩特等。 　?、陔p級主減速器：在重型貨車上，常采用雙級主減速器，如下圖所示： 圖2 雙級主減速器結(jié)構(gòu)圖 第一級為錐形齒輪減速，第二級為普通斜齒輪減速[5][6][7]。 主減速器的齒輪有弧齒錐齒輪，雙曲面齒輪，圓柱齒輪和蝸輪蝸桿等形式。在此選用準(zhǔn)雙曲面齒輪傳動(dòng)，雙曲面齒輪與弧齒錐齒輪尺寸相同時(shí)，雙曲面齒輪齒輪傳動(dòng)具有更大的傳動(dòng)比。此外由于偏移距地存在，使得雙曲面齒輪比相應(yīng)的弧齒錐齒輪的尺寸要小，從而可以獲得更大的離地間隙。還有就是雙曲面?zhèn)鲃?dòng)的主動(dòng)錐齒輪的螺旋角較大，同時(shí)嚙合的齒數(shù)較多，重合度更大，即可提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性[8][9][10]。 汽車主減速器有單級式、雙級式、等幾種。由于單級式主減速器結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、尺寸緊湊以及造價(jià)低。廣泛用在主減速比i0<7.6的各種中、小型汽車上。這次設(shè)計(jì)的為四輪驅(qū)動(dòng)越野汽車主傳動(dòng)比〈7.6，故這次設(shè)計(jì)的為單級的主減速器[9]。 1.3 差速器的結(jié)構(gòu)分析 (1)差速器的作用 汽車在直線行駛時(shí)，左右車輪轉(zhuǎn)速幾乎相同，而在轉(zhuǎn)彎時(shí)，左右車輪轉(zhuǎn)速不同，差速器能實(shí)現(xiàn)左右車輪轉(zhuǎn)速的自動(dòng)調(diào)節(jié)，即允許左右車輪以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)[3][4]。 (2)差速器的組成結(jié)構(gòu) 圖3 差速器結(jié)構(gòu)圖 　　 1-差速器殼軸承；2和8-差速器殼體；3和5-調(diào)整墊片；4-半軸齒輪（兩個(gè)）；6-行星齒輪（兩個(gè)或四個(gè)）；7-主減速器從動(dòng)錐齒輪；9-行星齒輪軸[5][6][7]。 (3)差速器的結(jié)構(gòu)形式 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。 普通汽車上廣泛采用的差速器為對稱錐齒輪式差速器，具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量較小等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。它可分為普通錐齒輪式差速器、摩擦片式差速器和強(qiáng)制鎖止式差速器。 普通齒輪式差速器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為齒輪式。齒輪差速器分圓錐齒輪式和圓柱齒輪式兩種。 強(qiáng)制鎖止式差速器就是在對稱式錐齒輪差速器上設(shè)置差速鎖。當(dāng)一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)時(shí)，可利用差速鎖使差速器不起差速作用。差速鎖在軍用汽車上應(yīng)用較廣。 查閱汽車車橋設(shè)計(jì)，經(jīng)方案論證，差速器結(jié)構(gòu)形式選擇對稱式圓錐行星齒輪差速器。 普通的對稱式圓錐行星齒輪差速器由差速器左、右殼，2個(gè)半軸齒輪，4個(gè)行星齒輪(少數(shù)汽車采用3個(gè)行星齒輪，小型、微型汽車多采用2個(gè)行星齒輪)，行星齒輪軸(不少裝4個(gè)行星齒輪的差逮器采用十字軸結(jié)構(gòu))，半軸齒輪及行星齒輪墊片等組成。由于其結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)、制造方便、用在公路汽車上也很可靠等優(yōu)點(diǎn)，最廣泛地用在轎車、客車和各種公路用載貨汽車上．有些越野汽車也采用了這種結(jié)構(gòu)，但用到越野汽車上需要采取防滑措施[9][10][11]。 (4)差速器的工作原理和工作狀態(tài) 行星齒輪的自轉(zhuǎn)：差速器工作時(shí)，行星齒輪繞行星齒輪軸的旋轉(zhuǎn)稱為行星齒輪的自轉(zhuǎn)； 行星齒輪的公轉(zhuǎn)：差速器工作時(shí)，行星齒輪繞半軸軸線的旋轉(zhuǎn)稱為行星齒輪的公轉(zhuǎn)； 　?、倨囍本€行駛時(shí)，主減速器的從動(dòng)錐齒輪驅(qū)動(dòng)差速器殼旋轉(zhuǎn)，差速器差驅(qū)動(dòng)行星齒輪軸旋轉(zhuǎn)，行星齒輪軸驅(qū)動(dòng)行星齒輪公轉(zhuǎn)，半軸齒輪在行星齒輪的夾持下同速同向旋轉(zhuǎn)，此時(shí)，行星齒輪只公轉(zhuǎn)，不自動(dòng)，左右車輪和轉(zhuǎn)速等于從動(dòng)錐齒輪的轉(zhuǎn)速。 ②汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，行星齒輪在公轉(zhuǎn)的同時(shí)，產(chǎn)生了自轉(zhuǎn)，即繞行星齒輪軸的旋轉(zhuǎn)，造成一側(cè)半軸齒輪轉(zhuǎn)速的增加，而加一側(cè)半軸齒輪轉(zhuǎn)速的降低，兩側(cè)車輪以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，一側(cè)車輪增加的轉(zhuǎn)速等于另一側(cè)車輪減少的轉(zhuǎn)速。 ③當(dāng)將兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪支起后，車輪離地，如果我們轉(zhuǎn)一側(cè)的車輪，另一側(cè)車輪反方向同速旋轉(zhuǎn)，這時(shí)，差速器內(nèi)的行星齒輪只自轉(zhuǎn)，不公轉(zhuǎn)，兩側(cè)半軸齒輪以相反的方向旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)兩側(cè)車輪反方向同速旋轉(zhuǎn)[12][13][14]。 1.4國內(nèi)外主減速器及差速器的發(fā)展趨勢 現(xiàn)在國家大力發(fā)展高速公路網(wǎng)，環(huán)保、舒適、快捷成為汽車市場的主旋律。對整車主要總成之一的驅(qū)動(dòng)橋而言，小速比、大扭矩、傳動(dòng)效率高、成本低逐漸成為汽車主減速器技術(shù)的發(fā)展趨勢。 在產(chǎn)品上，國內(nèi)汽車市場用戶主要以承載能力強(qiáng)、齒輪疲勞壽命高、結(jié)構(gòu)先進(jìn)、易維護(hù)等特點(diǎn)的產(chǎn)品為首選。目前己開發(fā)的產(chǎn)品，如陜西漢德引進(jìn)德國撇N公司技術(shù)的485單級減速驅(qū)動(dòng)橋，一汽集團(tuán)和東風(fēng)公司的13噸級系列車橋?yàn)榇淼闹鳒p速器技術(shù)，都是在有效吸收國外同類產(chǎn)品新技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對國內(nèi)市場需求開發(fā)出來的高性能、高可靠性、高品質(zhì)的車橋產(chǎn)品。這些產(chǎn)品基本代表了國內(nèi)車用減速器發(fā)展的方向。通過整合和平臺化開發(fā)，目前國內(nèi)市場形成了457、460、480、500等眾多成型穩(wěn)定產(chǎn)品，并被用戶廣泛認(rèn)可和使用。設(shè)計(jì)開發(fā)上，CAD、CAE等計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，以及AUT優(yōu)AD、UG16、CATIA、proE等設(shè)計(jì)軟件先后應(yīng)用于主減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和齒輪加工中，有限元分析、數(shù)模建立、虛擬試驗(yàn)分析等也被采用;齒輪設(shè)計(jì)也初步實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)編程的電算化。新一代減速器設(shè)計(jì)開發(fā)的突出特點(diǎn)是:不僅在產(chǎn)品性能參數(shù)上進(jìn)一步進(jìn)設(shè)計(jì)上完全遵從模塊化設(shè)計(jì)原則，產(chǎn)品配套實(shí)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)品提出愈來愈高的配套要求，需要在產(chǎn)品設(shè)計(jì)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。 我國的車用減速器開發(fā)設(shè)計(jì)不論在技術(shù)上、制造工藝上，還是在成本控制上都存在不小的差距，尤其是齒輪制造技術(shù)缺乏獨(dú)立開發(fā)與創(chuàng)新能力，技術(shù)手段落后(國外己實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)編程化、電算化)。目前比較突出的問題是，行業(yè)整體新產(chǎn)品開發(fā)能力弱、工藝創(chuàng)新及管理水平低，企業(yè)管理方式較為粗放，相當(dāng)比例的產(chǎn)品仍為中低檔次，缺乏有國際影響力的產(chǎn)品品牌，行業(yè)整體散亂情況依然嚴(yán)重。這需要我們加快技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)進(jìn)步的步伐，提高管理水平，加快與國際先進(jìn)水平接軌，開發(fā)設(shè)計(jì)適應(yīng)中國國情的高檔車用減速器總成，由仿制到創(chuàng)新，早日縮小并消除與世界先進(jìn)水平的差距。目前，上汽集團(tuán)、東風(fēng)、一汽、北汽等各大汽車集團(tuán)也正在開展合作項(xiàng)目，希望早日實(shí)與世界先進(jìn)技術(shù)的接軌，爭取設(shè)計(jì)開發(fā)的新突破[15]。 。 參考文獻(xiàn) [1]吉林大學(xué)汽車工程系.汽車構(gòu)造[M].人民交通出版社，2006.1-10 [2]成偉華.汽車概論[M].重慶大學(xué)出版社，2008.6-10 [3]王望予.汽車設(shè)計(jì)（第4版）[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2005.137-164 [4]王樹風(fēng).汽車構(gòu)造[M].國防工業(yè)出版社，2010.235-245 [5]余志生.汽車?yán)碚摚ǖ?版）[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2000.84-88 [6]凌凱.汽車原理[M].北京郵電大學(xué)出版社，2005.52-58 [7]劉增祿.陸戰(zhàn)機(jī)動(dòng)平臺概論[M].國防工業(yè)出版社，2009.18-22 [8]陳波.汽車構(gòu)造[M].北京理工大學(xué)出版社，2011.91-95 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方案的確定主要依據(jù)的是原始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，對比同類型的減速器及差速器，確定齒輪的傳動(dòng)比；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用行星齒輪和移位錐齒輪傳動(dòng)，并對其中的重要齒輪進(jìn)行齒面接觸和疲勞強(qiáng)度的校核；而軸的設(shè)計(jì)中著重于齒輪的布置。并對其中最大載荷的危險(xiǎn)截面進(jìn)行了強(qiáng)度的校核。軸承的選用力求結(jié)構(gòu)簡單且滿足要求。對于差速器的半軸齒輪和行星齒輪則是參考同類型的齒輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行選擇了！在本設(shè)計(jì)中對于這兩個(gè)齒輪的選擇的計(jì)算公式就不進(jìn)行逐個(gè)計(jì)算了！ 本設(shè)計(jì)根據(jù)BJ2022車型進(jìn)行設(shè)計(jì)的。驅(qū)動(dòng)橋是汽車最重要的系統(tǒng)之一，是為汽車傳輸和分配動(dòng)力所設(shè)計(jì)的。通過本課題設(shè)計(jì)，使我們對所學(xué)過的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識進(jìn)行一次全面的，系統(tǒng)的回顧和總結(jié)，提高我們獨(dú)立思考能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作的工作作風(fēng)。 為減小驅(qū)動(dòng)輪的外廓尺寸,目前主減速器中基本不用直齒圓錐齒輪。實(shí)踐和理論分析證明，螺旋錐齒輪不發(fā)生根切的最小齒數(shù)比直齒齒輪的最小齒數(shù)少。顯然采用螺旋錐齒輪在同樣傳動(dòng)比下，主減速器的結(jié)構(gòu)就比較緊湊。此外，它還具有運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲較小等優(yōu)點(diǎn)。因而在汽車上曾獲得廣泛的應(yīng)用。近年來，雙曲面齒輪在廣泛應(yīng)用到轎車的基礎(chǔ)上，愈來愈多的在輕、中型、重型貨車上得到采用。 在現(xiàn)代汽車發(fā)展中，對主減速器的要求除了扭矩傳輸能力、機(jī)械效率和重量指標(biāo)外，它的噪聲性能已成為關(guān)鍵性的指標(biāo)。噪聲源主要來自主、被動(dòng)齒輪。噪聲的強(qiáng)弱基本上取決于齒輪的加工方法。區(qū)別于常規(guī)的加工方法，采用磨齒工藝，采用適當(dāng)?shù)哪ハ鞣椒梢韵跓崽幚碇挟a(chǎn)生的變形。因此，與常規(guī)加工方法相比，磨齒工藝可獲得很高的精度和很好的重復(fù)性。 汽車在行駛過程中的使用條件是千變?nèi)f化的。為了擴(kuò)大汽車對這些不同使用條件的適應(yīng)范圍，在某些中型車輛上有時(shí)將主減速器做成雙速的，它既可以得到大的主減速比又可得到所謂多檔高速，以提高汽車在不同使用條件下的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開 題 報(bào) 告 指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 所在系審查意見： 系主任： 年 月 日