开题报告-大学生方程式赛车驱动桥设计.doc

南 京 理 工 大 学毕业设计(论文)开题报告学 生 姓 名：学 号：专 业：车辆工程设计(论文)题目：大学生方程式赛车驱动桥的设计指 导 教 师: 年 月 日 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述1. 课题研究的背景 大学生方程式赛车活动以院校为单位组织学生参与，赛事组织的目的主要有：一是重点培养学生的设计、制造能力、成本控制能力和团队沟通协作能力，使学生能够尽快适应企业需求，为企业挑选优秀适用人才提供平台； 二是通过活动创造学术竞争氛围，为院校间提供交流平台，进而推动学科建设的提升； 大赛在提高和检验汽车行业院校学生的综合素质，为汽车工业健康、快速和可持续发展积蓄人才,增进产、学、研三方的交流与互动合作等方面具有十分广泛的意义。汽车驱动桥主要由主减速器、差速器、半轴、万向节、驱动车轮和桥壳组成。汽车驱动桥技术工艺，是衡量一个企业是否具有先进性，是否具备市场竞争力，是否能不断领先于竞争者的重要依据1。本课题的研究设计可适用于2013年南京理工大学生方程式赛车的驱动桥总成。对赛车进行差速器，链传动系，后轴强度的研究。我们将通过对驱动桥的优化设计，来为赛车其他部件的分析优化提供新的思路和方法，以达到对赛车进行整体优化的目的。2. 驱动桥总成的发展现状（1）汽车驱动桥总成的现状国外汽车驱动桥已普遍采用限滑差速器、湿式行车制动器等先进技术7。限滑差速器大大减少了轮胎的磨损，而湿式行车制动器则提高了主机的安全性能，简化了维修工作。限滑差速器成本较高，因而在多数国产驱动桥上一直没有得到应用。与国外先进产品相比，国内驱动桥齿轮传动装置技术水平仍相对较低，不足之处主要有两个方面：一是齿轮、轴类、壳体等零件材料与制造工艺与国外产品相比存在一定差距，存在整体重量与体积较大，使用寿命短等缺陷；二是技术性能相对落后，普遍没有采用自锁式防滑差速器和湿式制动器等先进装置4。 在西欧，带轮边减速的双级主减速器后驱动桥只占整个产品的40%，且有呈下降趋势，在美国只占10%。其原因是这些地区的道路较好，采用单级减速双曲线螺旋锥齿轮副成本较低，故大部分均采用这种结构。而亚洲、非洲和南美国家则采用带轮边减速的双级主减速器的驱动桥，用于非道路和恶劣道路使用的车辆(工程自卸车、运水车等)。因此可以得出结论:一个国家的道路愈差，则采用带轮边减速双级主减速器驱动桥愈多，反之，则愈少6。（2）大学生方程式赛车驱动桥总成的现状 赛车的传动系统是赛车动力输出的关键，其首要任务是与发动机协同工作，以保证汽车能在不同使用条件下正常行驶，并具有良好的动力性和燃油经济性。目前大部分高校FSC赛车采用的都是中置后驱形式，动力由变速器输出轴传递到差速器壳体采用链传动（在差速器壳体上安装链轮，取消主减速器）。此传动方式有如下优点：省去传动轴与主减速器，减轻了整车装备质量；发动机制动时，由于链条有许多间隙，故能吸收震动10。限滑差速器在赛车上的运用，可对赛车性能的提升起到关键的作用。相比国外学校对限滑差速器的研究以及使用，国内目前仍有一定的差距。调研发现，国外FSC车队差速器多采用限滑差速器。欧美车队多采用托森式差速器。由于国外有专门为FSC加工托森差速器齿轮的厂家，购买方便。而购买摩擦片是限滑差速器的可行性较高。目前国内对于小型车限滑差速器，尤其是对小型方程式赛车限滑差速器的研究比较少，而限滑差速器的设计对赛车的动力性以及操纵稳定性却有很大的影响，在赛车其他条件条件相近的情况下，装备限滑差速器对赛车成绩的提升至关重要10。综合分析,虽然汽车科技发展迅速,但在目前的状态下车桥的结构并没有多大的变化,车桥技术的进展主要是:改变桥壳的制造工艺以提高制造的效率、增加车桥附件的技术含量以提高车辆行驶安全性、提高车桥的自润滑能力以提高车桥的使用寿命、增加电子技术在车桥的上应用以减少人工操纵的疲劳、减少维修费用、提高服务质量、降低车桥成本以提高车桥的竞争力等方面开发车桥,从最大限度上满足车桥高速、重载、智能发展的需要,以生产出具有本企业特色、适合市场需要的车桥。3. 大学生方程式赛车驱动桥总成研究应用的软件 AutoCAD（Auto Computer Aided Design）是美国Autodesk公司首次于1982年生产的自动计算机辅助设计软件，用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计。现已经成为国际上广为流行的绘图工具。在整个转向系统的零件设计绘制中主要使用AutoCAD进行工程图纸绘制14。CATIA作为PLM协同解决方案的一个重要组成部分，它可以帮助制造厂商设计他们未来的产品，并支持从项目前阶段、具体的设计、分析、模拟、组装到维护在内的全部工业设计流程。CATIA 提供了完备的设计能力：从产品的概念设计到最终产品的形成，以其精确可靠的解决方案提供了完整的2D、3D、参数化混合建模及数据管理手段，从单个零件的设计到最终电子样机的建立；同时，作为一个完全集成化的软件系统，CATIA将机械设计，工程分析及仿真，数控加工和CATweb网络应用解决方案有机的结合在一起，为用户提供严密的无纸工作环境，特别是CATIA中的针对汽车、摩托车业的专用模块，使CATIA拥有了最宽广的专业覆盖面，从而帮助客户达到缩短设计生产周期、提高产品质量及降低费用的目的15。ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, IDEAS, AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAE工具之一。主要用于对关键零部件进行强度分析。参考文献1 陈家瑞主编. 汽车构造M 第三版.北京：机械工业出版社, 2007 2 王望予主编. 汽车设计M 第四版.北京： 机械工业出版社, 2004.3 余生志主编. 汽车理论M. 第五版.北京： 机械工业出版社, 2006.4 郑英娟. 我国重型汽车车桥历史、现状及发展趋势J. 汽车实用技术, 2010(2)：19-24.5 莫思剑. 浅析我国商用汽车车桥的发展及趋势J. 装备制造技术, 2005(1)：37-39.6 杨秀峰. 国内驱动桥技术特点N. 中国县域经济报, 2010-09-23(15).7 孙忠云. 基于可靠性优化的汽车驱动桥壳设计研究D. 南京理工大学, 20118刘惟信. 汽车设计M. 北京: 清华大学出版社, 2001.9WilliaF. Milliken, DouglasT.Milliken. Race Car VechicleDynamics.SAE,Inc.1995.10 大学生方程式赛车论文集. 上海：同济大学出版社，2011.11 鸠田幸夫等. 汽车设计制造指南M. 北京：机械工业出版社，2012.12 陈勇. 汽车专业英语M 第二版. 北京：北京理工大学出版社, 2011.13 常思勤. 汽车动力装置M 第二版. 北京：机械工业出版社, 2006.14 陈玉蓉. autoCAD2010从入门到精通M 第一版. 北京：科学出版社, 2010.15 詹熙达. CATIA V5R20 机械设计教程M 第二版.北京： 机械工业出版社, 2012. 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：1.完成差速器的选择，差速器壳体的结构设计（1） 根据发动机的转矩特性，设定合理的传动比（2） 通过对赛道和比赛项目的仿真，确定最佳锁紧系数（3） 在保证效率和限滑效果的前提下，尽量使传动系设计轻量化（4） 减少结构复杂程度，即减少加工工时以降低成本，并尽量使用标准件（5） 选用高强度材料，并在设计时采用有限元分析，优化结构的设计，保证行驶安全2.滚子链传动的设计计算（1）确定链轮齿数Z1、Z2和传动比i齿数的选取原则：链传动速度高时，齿数多些；为考虑磨损均匀，链传动齿数应取与链节数互为质数的奇数。链传动比i一般7，在低速和外廓尺寸不受限制的地方允许到10.（2）节距和排数的确定 为使链传动结构紧凑，寿命长，尽量取小节距的单排链。（3）链轮分度圆直径d2与尺顶圆直径da2的计算（4）初选中心距a0 ,计算链节数（5）确定实际中心距a,计算链轮包角。3.半轴的设计计算（1）根据发动机功率等参数计算半轴所需传递的最大扭矩（2）选定半轴材料（3）选择半轴安