开题报告-安普纯电动汽车差速器设计.doc

中 北 大 学毕业设计开题报告学 生 姓 名：学 号：学 院：机械与动力工程学院专 业：车辆工程设计题目：安普纯电动汽车差速器设计指导教师: 2017 年 3 月 2 日毕 业 设 计 开 题 报 告1选题依据：1、 本课题的研究背景及意义随着人口的增长和汽车使用量的不断增加，汽车对石油等化石能源的依赖和由此产生的环境破坏，也越来越受到人们的重视。能源稀缺有限，环境日益破坏引起了人们对于汽车环保节能的迫切需求，电动汽车由此应运而生，引起人们对于电动汽车热切的研究与探索，以期望出现一款能够适应人们日常生活需求的电动汽车，解决目前汽车所引发的能源问题和环境问题。研究发展电动汽车有着绝对的必要性，而作为汽车的一个重要部件，差速器的研究也是重点。目前国内的差速器产品的技术基本来源于美国、德国、日本等几个传统的工业国家，是在国外的技术基础上发展的，在目前看来有了一定的成果和规模，但是目前我国的差速器缺乏自己的核心技术产品，开发能力依然很弱，影响了整车新车的开发成本，所以在差速器的技术开发研究上还有很多的问题要解决，很多的难点要攻克。在汽车行业发展初期，法国雷洛汽车公司的创始人雷洛发明了汽车差速器，汽车差速器作为汽车必不可少的部件之一曾被汽车专家誉为“小零件大功用”。汽车差速器作为汽车传动中的最重要的部件之一，其作用是将发动机输出的动力传输到车轮上，在两输出轴间分配转矩，并保证两输出轴有可能以不同的角速度转动。差速器对提高汽车行驶平稳性和其通过性有着独特的作用，是汽车设计的重点1。 二、本课题国内外研究现状 国外的差速器生产企业的研究水平已经很高，而且还在不断的进步。全球化的汽车零部件制造供应商伊顿集团，在发动机气体管理、变速箱、牵引力控制和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。伊顿集团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，而伊顿集团的锁式差速器则可以在发现车轮打滑时，锁定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型沟的试验中，两驱车在装有锁式差速器后，越野性能及通过性能甚至超过了四驱车辆，通过有限元分析的软件，就可以很轻松的知道各个车轮的受力情况。毫无疑问，更好的安全性和通过性式差速器的追求目标2。 防滑差速器是上世纪60年代为了提高赛车的性能，尤其是在弯道的漂移能力和抓地能力而制造的。1976-2001年，美国国家专利局统计数据显示，每五年的关于防滑差速器的专利呈现上升的趋势，1976-1980为36项，1981-1985为26项，1986-1990为80项，1991-1995为103项，1996-2001为111项3。国外在汽车工业的技术远远领先于国内，在防滑差速器的最新研究上有转矩感应式防差速器、转 速感应式防滑差速器和主动控制式防滑差速器。防滑差速器是提高汽车性能的一项新技术，在国际汽车界得到了越来越广泛的应用。目前，国外广泛使用电控防滑差速器，它有助于提高汽车的动力性、操作稳定性、通过性、安全性、平顺性等4。 近几年我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，国企新增投资项目逐渐增多，投资者对汽车差速器行业的关注也越来越密切，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、高摩擦自锁式差速器、托森差速器5。 目前还有一种新型差速器为LMC常互锁差速器，该差速器是由湖北力鸣汽车差速器公司斥巨资生产的新型差速器6。LMC常互锁差速器主要用于0.5-1.5吨级车辆，它能有效地提高车辆的通过性、越野性、可靠性和经济性，能够满足很多不同条件和不同情况的车辆要求。这种纯机械、非液压、非液粘、非电控的中央差速分动装置，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、壳体组成，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，可以解决传统汽车所面临的问题，如不能高速行驶，车轮打滑不能正常行驶，不能实现轴间差速，高油耗问题等7。 2005年，四川大学的李建超等人在研究后桥的设计过程中对差速器的设计从理 论上作了比较完整的阐述。他们详细叙述了差速器的类型，分析了差速器的结构，受力以及运动情况。并且列出了差速器设计所需的计算公式，为差速器的设计提供了理论依据8。 2005年，吉林大学的蒋法国等人对差速器的行星齿轮进行了弯曲强度分析，并且分析了齿根圆角变化对结构的影响，结果表明差速器行星齿轮的齿根弯曲应力在规定的范围内，另外随着齿根圆角半径的增大，齿根应力逐渐变小。通过他们的分析为行星齿轮的设计提供了依据，并且他们对单齿齿根应力的加载求解方法也为其他齿轮分析找到了一种新方法9。 摩擦片式差速器是在普通行星式差速器的基础上改进而来的，它是由两根两端 带有反向V形面的十字轴，有V形孔的差速器壳，半轴齿轮，推力盘和主、从摩擦片等主要零件组成。当传递转矩时，差速器壳通过斜面对行星齿轮轴产生沿行星齿轮轴线方向的轴向力，该轴向力推动行星齿轮使压盘将摩擦片压紧。当左、右半轴转速不等时，主、从动摩擦片间产生相对滑动，从而产生转矩。这种差速器结构简单，工作平稳，可明显提高汽车通过性10。 参考文献1蔡兴，付晓光. 汽车构造与原理M. 2版. 北京：机械工业出版社，2009.2吴中华. 两驱强于四驱，伊顿锁式差速器J. 轻型汽车技术，2006，10期：40-41.3Hideaki Ina;Hisashi Izumi. Development of a new limited slip differentialJ.JSAE Review，1994，Vol.15:209-214.4毛啸滇. 防滑差速器的应用研究D. 硕士学位论文.5韩兆东. 托森差速器的设计与性能分析D. 硕士学位论文.6周殿玺. 常互锁全时差速传动装置P. 中国专利：99208786.4，1999-04-09.7黎昌政 ,胡安慰. 中国技术巧解汽车驱动世界难题J. 中国高校科技与产业化， 2002，10期：46.8李建超. CM8后桥的设计与分析技术D. 硕士学位论文.9蒋法国. 差速器行星齿轮的有限元法强度分析D. 硕士学位论文.10王望予. 汽车设计M. 4版. 北京：机械工业出版社，2006.11余志生. 汽车理论M. 5版. 北京：机械工业出版社，2009.12濮良贵,纪名刚. 机械设计M. 8版. 北京：高等教育出版社，2006.13李瑞琴. 机械原理M. 北京：国防工业出版社，2008.14SU，YOUCHANG. A Motor vehicle rear axle differential mechanismP. 美国专利：AU20150101503，2015-10-15.15Kaneko H，Tobita K. Judder analysis of electronically controlled limited Slip DifferentialJ. JSAE Review，1996，Vol.17:31-36. 毕 业 设 计 开 题 报 告设计方案： 本课题设计内容定