CLYX01-023@基于有限元中型货车半轴与桥壳的设计
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机械毕业设计车辆工程全套
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CLYX01-023@基于有限元中型货车半轴与桥壳的设计,机械毕业设计车辆工程全套
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毕业设计（论文） 开题报告 设计（论文）题目 : 基于有限元 中型货车半轴与桥壳设计 院 系 名 称 : 汽车与交通工程学院 专 业 班 级 : 车辆工程 07-4 学 生 姓 名 : 刘元鑫 导 师 姓 名 : 王永梅 开 题 时 间 : 指导委员会 审查意见： 签字 ： 年 月 日 nts 开题报告撰写要求 一、“开题报告”参考提纲 1. 课题研究 目的 和意义 ； 2. 文献综述（ 课题研究 现状 及分析 ） ； 3. 基本内容 、 拟解决的主要问题 ； 4. 技术路线 或研究方法 ； 5. 进度安排 ； 6. 主要参考文献。 二、“开题报告” 撰写规范 请参照黑龙江工程学院本科生毕业设计说明书及毕业论文撰写规 范 要求 。 字数 应在 4000 字 以上 ， 文字要精练通顺，条理分明，文字图表要工整清楚。 nts 毕业设计（论文） 开题报告 学生姓名 刘元鑫 系部 汽车 与交通工程学 院 专业、班级 车辆 07-4 指导教师姓名 王永梅 职称 讲师 从事 专业 车辆工程 是否 外聘 是 否 题目名称 基于有限元 中 型货车半轴与桥壳的设计 一、 课题研究 现状、 选题 目的 和意义 1、 研究现状 近些年来，随着中重型货车在国际车市上凸显强劲的增长势头和市场占有率，随着中重型货车市场的发展，作为四大总成之一的车桥也飞 速的发展起来，所以国内外都对车桥行业投入了大量的人力物力，国内市场 过去，商用车整车企业的发展战略是车身必须自制，发动机立足或争取自制，而车桥则一般采用社会资源。然而，随着近年商用车市场，特别是中、重型卡车市场竞争的加剧，为了在核心总成上不受制于人，国内一汽、 中 国重汽等主要商用车企业要么投巨资、重兵布局发展自己的车桥业务；要么积极主动与有关大型车桥生产企业建立长期战略联盟，以确保自己稳定的零部件供应。 国外市场， 作为目前顶级的欧洲品牌的车桥代表了当今世界最高的设计水平 ， 如戴姆勒 克莱斯勒公司20 世纪 90 年代 末期开发的全新重型卡车 ACTROS 系列 VOLVO的 FM FH系和 SCANIA的第 5代 (4系列 G级 )，代表着技术变革的前沿 MAN 的重型卡车 TGA五十铃 F系列等都代表着目前世界最高水平载货车车桥设计 水平。 随着中国加入 WTO 和中国运输结构变 化、消费水平的提高，国内市场对中重型车产品需求向多层次、多品种方向发展。未来市场对中重型载货车的需求稳步上升， 2010 年达到 40 万辆。在总量需求中，中重型车的需求增量较大， 2010 年占总需求的 70 %。特别是高速公路的飞速发展，为大吨位、大功率载货车提供了得天独厚 的有利条件。我国集装箱运输业的高速发展，也为大吨位、大功率载货车提供了广阔的用武之地。 1999 年后 , 中 重型载货汽车高速增长 , 特别是 2000 年、 2001 年 ( 上半年 ) 其增长率分别达 66. 64%、 86. 32%, 远远高于汽车行业增长率 14%。 2005 年汽车销售 20 万辆 , 年增长率为 17%， 在未来的几年内 ,中 重型车和大型客车将进入高速增长时期 , 车桥的需求量也将随之剧增。 近年来，随着普利适优迪车桥有限公司、美国车桥国际控股有限公司 （ AAM） 等在中国的纷纷落户，我国车桥行业内，外资公司由合资到 独资的逐渐渗入也在加快进程。 也加快了国内车桥市场的发展， 如今国内上百家商用车车桥企业中，具有一定实力、水平及规模的只有十多家，目前，国内中、重型车桥生产企业主要集中在东风德纳车桥有限公司、一汽解放汽车有限公司车桥分公司、中国重汽济南桥箱有限公司、陕西汉德车桥有限公司、安徽安凯福田曙光车桥有限公司、一汽山东汽车改装厂及青特众力车桥有限公司等七家企业， 这些企业几乎占到国内 中 重卡车桥 90%以上的市场 。 国内许多汽车厂家相继引进了一些 中 重型车型 ， 其后桥壳大多为钢板冲压焊接而成 。 但冲压焊接式桥壳采用冲压成型的方法存在材 料成形困难 ， 有的还需增加退火工艺 ， 能耗高、工序多 ， 制造工艺复杂 ， 生产成本高 。 汽车在崎岖的路面上颠簸行驶 ， 受到交变负荷的作用 ， 桥壳焊接处易出现脱焊开裂问题 ， 疲劳性能差 ， 超载易变形 ， 主减速器齿轮正常啮合受影响 ， 噪声大 ， 减少了驱动桥总成的使用寿命 。 球墨铸铁具有高强度 、 高韧性 、 高可靠性 、 高寿命的特点 ， 能生产出最接近要求的形状 。 随着球墨铸铁技术的发展 ， 铸造已成为取代冲压焊接生产汽车后桥壳的首选方法 。 因为与冲压焊接后桥壳相比 ， 铸造后桥壳具有强度和刚度较大 ， 生产成本低 ， 拆装、保养、维修方便等优点 。 近年来，东风德纳开发的不 少产品占领了国内车桥产品技术的制高点： 13吨单双桥产品技术国内领先， 13吨级驱动桥则充分吸收了美国德纳及日产柴驱动桥技术，承载能力更强、齿轮寿命更长、噪音更低，广泛应用于东风天龙nts 等 中 重型商用车。 中 重型轮边减速桥是为适应超重载型的自卸车运输市场而开发的全新车桥，因其卓越的技术优势而成为市 场新宠， 也为我国汽车行业生产 中 重型后桥壳开拓了一条新路 。 随着科学技术的进一步发展，企业只有提高设计研发的能力才能跟上发展的脚步，现代工业的典型特征就是大量使用计算机，所以人们希望借助计算机辅助分析技术（ CAE）来解决相关复杂 问题，有限元作为 CAE技术的一种关键计算方法，被广泛的应用于各个行业， ANSYS软件是美国 ANSYS 公司研制的大型通用有限元分析软件，能够进行包括结构 热 声 流体以及电磁场等科学研究，在核工业 铁道 石油化工 航空航天 机械制造 能源 汽车交通 国防军工 电子 土木工程 造船 生物医学 轻功 地矿 水利 日用家电等领域有广泛应用， 驱动桥作为汽车四大总成之一，用 pro/e建模再用 ansys分析既方便又快捷。 2、选题 目的 和意义 中 型货车在汽车行业中应用较广泛 ， 而半轴与桥壳是 中 型货车 重要的承载件和传力件。 驱动桥壳支承汽车重量，并将载荷传给车轮。作用在驱动车轮上的牵引力、制动力、侧向 力、垂向 也是经过桥壳传到悬挂及车架或车厢上 。因此，驱动桥壳的使用寿命直接影响汽车 的有效使用寿命。合理地设计驱动桥壳，使其具有足够的强度、刚度和良好的动态特性，减少桥壳的质量，有利于降低动载荷，提高汽车行驶的平顺性和舒适性 。 其作用主要有 ： 支撑并保护主减速器、差速器和半轴等 ， 使左右驱动车轮的轴向相对位置固定 ； 同从动桥一起支撑车架及其上的各总成质量；汽车行驶时 ， 承受由车轮传来的路面反作用力和力矩并经悬架传给车架等 。 驱动桥壳应有足够的强 度和刚度且质量小 ， 并便于主减速器的拆装和调整 。 由于桥壳的尺寸和质量比较大 ， 制造较困难 ， 故其结构型式应在满足使用要求的前提下应尽可能便于制造 ， 驱动桥壳分为整体式桥壳 ， 分段式桥壳和组合式桥壳三类 。 整体式桥壳具有较大的强度和刚度 ， 且便于主减速器的装配、调整和维修 ， 因此普遍应用于各类汽车上 。 但是由于其形状复杂 ， 因此应力计算比较困难 。 根据汽车设计理论 ， 驱动桥壳的常规设计方法是将桥壳看成一个简支梁并校核几种典型计算工况下某些特定断面的最大应力值 ， 然后考虑一个安全系数来确定工作应力 ， 这种设计方法有很多局限性 。 因此近年来 ， 许多研究人员利用有限元方法对驱动桥壳进行了计算和分析 。 在我国传统的设计方式中以手工绘图或采用 AutoCAD 绘制二维平面图 ， 做出成品进行试验为主 ，无法满足快速设计的需求 ， 造成产品开发周期长 、 设计成本高 。 利用 ANSYS 软件对桥壳进行分析校核 ，能够大大提高设计的效率和质量 ， 为 中 型货车的研发缩短了宝贵的时间 。 二、 设计（论文） 的基本内容 、 拟解决的主要问题 依据主要技术指标 设计的车型为 解放 J5K 威驰 型号为 CA1103P9K2L2E， 载质量 4870kg,整备质量 4830kg,满载总质量 9895kg,车长为 7840mm,车宽 2476mm,车高 2750mm。根据车型来 确定半轴与桥壳的类型 ， 对其结构进行设计 ， 并计算相应参数尺寸 ， 对主要结构尺寸进行校合 ， 用 pro/e 建模在用有限元技术 ANSYS 对桥壳进行强度校核 ， 对其应力分布和变形分布状况进行研究 ， 验证设计的合理性 。 （二）拟解决问题 （ 1）半轴的设计 1. 半轴计算载荷的确定 2. 半轴的杆部直径的初选 3. 半轴的强度计算 4. 半轴花键的强度计算 （ 2）桥壳的设计 1. 桥壳的受力分析 2. 桥壳的静弯曲应力计算 nts 3. 各种工况下桥壳强度的分析 （ 3） ANSYS 软件分析验证 （ 4）利用 Autocad 软件绘制半轴与桥壳图纸 。 三、 技术路线（研究方法） 总体方案的确定 完成毕业设计和设计说明书 半轴的设计 桥壳的设计 桥壳的 Pro-e 建模 设计结果的 ANSYS 校核 利用 AUTOCAD 绘图 调研并查阅相关资料 nts 四、 进度安排 （ 1）调研 、 查阅相关资料 、 完成开题报告 第 1 2 周（ 2 月 28 日 3 月 14 日） （ 2）确定总体方案 第 3 4 周（ 3 月 15 日 3 月 28 日） （ 3） 对半轴与桥壳结构及尺寸参数进行设计 第 5 6 周（ 3 月 29 日 4 月 11 日） （ 4） ANSYS 软件验证桥壳设计合理性 第 7 周（ 4 月 12 日 4 月 18 日） （ 5）建立 半轴与桥壳 的零件图及装配 图 第 8 11 周（ 4 月 19 日 5 月 16 日） （ 5）书写设计说明书第 12 13 周（ 5 月 17 日 5 月 30 日） （ 6） 设计审核、修改设计说明书 第 14 16 周（ 6 月 1 日 6 月 20 日） （ 7）毕业设计答辩准备及答辩 第 17 周（ 6 月 21 日 6 月 27 日） 五、 参考文献 1 辛 木 . 中国商用车车桥行业现状及发展动向 .2008 09 2 张 骄 , 杨建 . 重载货车驱动桥壳有限元分析 . 2010 04 3 郑燕萍 ， 王瑜 ， 宋怀 . 基于 CAE 的驱动桥壳设计方法探讨 .2007 4 王文竹 ， 程勉宏 ， 刘刚 . 汽车驱动桥壳的有限元分析 . 2008.03 5 童麟章 . 驱动桥半轴的有限元分析设计 .2010 年第 3 期 6 张冬 ， 尤华胜 . 中重型商用汽车驱动桥壳的发展现状及趋势 2008.09 7 张 骄 , 杨建伟 . 重载货车驱动桥壳有限元分析 .2010 02 8 焦红兰，黄卫祥 2. 13 t 单级减速驱动桥总成疲劳试验研究 .2006 10 9 何延俊 . 单纵臂横扭杆独立悬架驱动桥设计研究 . 2004.04 10 羊玢 ， 孙庆鸿 ， 王睿 . 基于参数化的车辆驱动桥壳动态优化设计 .2005 05 11 杨朝会 ， 王丰元 ， 马浩 . 基于有限元方法的载货汽车驱动桥壳分析 .农业装备与车辆工程 . 2006年第 10 期 12 李奇霏， 徐梁晋 .浅谈 基于虚拟现实技术的中型客车驱动桥设计与开发 .2007 02 13 王革新 . 某车型汽车驱动桥壳的力学分析 2006 02 14 王铁，张国忠，周淑文 . 路面不平度影响下的汽车驱动桥动载荷 .2003 01 15 王丰元 ， 周群辉 ， 杨朝会 ， 王爱兵 . 汽车驱动桥虚拟设计系统研究 .2009 04 16 刘惟信 . 汽车车桥设计 北京 清华大学出版社 . 2003.1 17 王庆五，左眆，胡仁喜 .ANSYS 10.0 机械设计高级应用实例 北京 机械工业出版社 .2006.1 18 Piotr A. Dudziski The
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