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HQ1080车用5.5吨级驱动桥设计【10张图/30000字】【优秀机械毕业设计论文】

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hq1080 车用 驱动 设计 优秀 优良 机械 毕业设计 论文
资源描述:

文档包括:
说明书一份。32页。30000字左右。
开题报告一份。
外文翻译一份。

图纸共10张,如下所示
A0-装配图.dwg
A0-零件图-9张.dwg


摘 要

载重汽车后桥(驱动桥)作为汽车四大总成之一,它承载着载重汽车的满载荷负重及地面经车轮、车架及承载式车身经悬架给予的铅垂力、纵向力、横向力及其力矩,以及冲击载荷;后桥(驱动桥)还传递着传动系中的最大转矩,桥壳还承受着反作用力矩。汽车驱动桥结构型式和设计参数除对汽车的可靠性与耐久性有重要影响外,也对汽车的行驶性能如动力性、经济性、平顺性、通过性、机动性和操动稳定性等有直接影响。为满足目前当前载货汽车的快速、高效率、高效益的需要时,必须要搭配一个高效、可靠的驱动桥。
本文参照传统驱动桥的设计方法进行了载重汽车驱动桥的设计。希望做到结构简单、工作可靠、造价低廉的效果。本文首先通过设计参数确定主要部件的结构型式;然后参考类似驱动桥的结构,确定出总体设计方案;如驱动桥的结构型式按工作特性分为两大类,最后选取非断开式驱动桥。主减速器结构形式选取机械传动效率高,易损件减少,可靠性增加的单级主减速器。差速器结构形式选择广泛应用的对称式圆锥行星齿轮差速器。最后对主、从动锥齿轮、半轴齿轮和全浮式半轴强度进行校核以及对支承轴承进行了寿命校核。

关键词:载重汽车;后桥;主减速器;差速器;半轴;齿轮

ABSTRACT

Load truck driving axle (driving axle) as one of the four big car assembly, it carries with heavy trucks full of load weight and ground the wheel, frame, and monocoque body the suspension of the lead to vertical force, longitudinal force, transverse force and torque, and impact load; Driving axle (driving axle) also passed the transmission of the maximum torque, bridge is under adverse effect moment shell. Car driving axle structure and design parameters in addition to the reliability of the automobile and durability has a significant effect on the outside, also for the automobile driving performance such as power, economy, smooth, through the sex, mobility and exercise has a direct impact on the dynamic stability, etc. At present the current commercial vehicles to meet the rapid, high efficiency, high benefit when need, must want to match a more efficient and reliable driving axle. 
In this paper the design method of the traditional reference to drive the car driving axle load of the design. Hope to do simple structure, reliable operation, low in cost effect. This paper first through the design parameter determination of the main parts of structural type; Then the structure of the reference similar thing, to determine the overall design project; Such as the structural type thing according to work characteristics into two categories, the last thing the broken off selection. The Lord reducer structure form selection machine of high transmission efficiency, reduce the increase reliability, vulnerable single stage Lord reducer. Differential structure choose widely used symmetric cone of planetary gear differential. Finally, driven to the bevel gear and half axle gear and all the serving the half shaft test of strength and the supporting bearing life respectively.

Key words: Truck;Rear axle;The Lord reducer;Differential;Half shaft;gear 


目 录
摘要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1 课题研究的目的与意义 1
1.2 课题的国内外驱动桥研究状况和发展趋势 2
1.3 设计的主要内容与技术路线 5
第2章 驱动桥的总体方案确定 7
2.1 非断开式驱动桥 7
2.2 断开式驱动桥 8
2.3 多桥驱动的布置 8
2.4 本章小结 9
第3章 主减速器设计 10
3.1 主减速器结构方案分析 10
3.1.1 主减速器的齿轮类型 10
3.1.2 结构形式 11
3.2 主减速器主从动锥齿轮的支承方案 12
3.2.1 主动锥齿轮的支承 13
3.2.2 从动锥齿轮的支承 13
3.3 主减速器的基本参数的选择与设计计算 13
3.3.1 主减速器计算载荷的确定 13
3.3.2 主减速器齿轮参数的选择 15
3.4 主减速器圆弧锥齿轮的强度计算 19
3.4.1 损坏形式及寿命 19
3.4.2 主减速器螺旋锥齿轮的强度计算 21
3.5 主减速器齿轮的材料及热处理 24
3.6 主减速器轴承计算 25
3.6.1 作用在主减速器主动齿轮上的力 25
3.6.2 主减速器轴承载荷的计算 28
3.7 主减速器的润滑 31
3.8 本章小结 31
第4章 差速器设计 32
4.1 差速器结构形式选择 32
4.2 对称式圆锥行星齿轮差速器原理 33
4.3差速器齿轮的基本参数选择 34
4.3.1 差速器齿轮的基本参数选择 34
4.3.2 差速器齿轮的几何尺寸计算 36
4.4差速器齿轮的强度计算 38
4.5差速器齿轮材料 39
4.6 本章小结 39
第5章 半轴设计 40
5.1 半轴的设计与计算 40
5.1.1 全浮式半轴的计算载荷的确定 40
5.1.2 全浮式半轴杆部直径的初选 42
5.1.3 全浮式半轴强度计算 42
5.1.4 全浮式半轴花键强度计算 43
5.2 半轴材料与热处理 44
5.3 本章小结 44
第6章 驱动桥桥壳设计 46
6.1 概述 46
6.2 桥壳的受力分析及强度计算 46
6.2.1 桥壳的静弯曲应力计算 46
6.2.2 在不平路面冲击载荷作用下桥壳的强度 48
6.2.3 汽车以最大牵引力行驶时的桥壳的强度计算 48
6.2.4 汽车紧急制动时的桥壳强度计算 50
6.2.5 汽车受最大侧向力时桥壳强度计算 51
6.3 本章小结 54
结论 55
参考文献 56
致谢 57
附录 58
附录A 外文文献原文 58
附录B 外文文献中文翻译 63

题目名称 HQ1080车用5.5吨级驱动桥设计
一、课题研究现状、选题目的和意义
1.1 驱动桥国内外研究现状和发展趋势
目前我国正在大力发展汽车产业,采用后轮驱动汽车的平衡性和操作性都将会有很大的提高。后轮驱动的汽车加速时,牵引力将不会有前轮发出,所以在加速转弯时,司机就会感到有更大的横向握持力,操作性能变好。维修费用低也是后轮驱动的一个优点,尽管由于构造和车型的不同,这种费用将会有很大的差别。如果你的变速器出了故障,对于后轮驱动的汽车就不需要对拆速器进行维修,但是对于前轮驱动的汽车来说也许就有这个必要了,因为这两个部件是做在一起的。所以后轮驱动必然会使得乘车更加安全、舒适,从而带来可观的经济效益。目前国内外研究的重点在于:从翘课的制造技术寻求制造工艺先进、制造效率高、成本低的方法;从齿轮减速形式上将传统的中央单级主减速器发展到现在的中央及轮边双级减速或双级主减速器结构;从齿轮的加工形式上车桥内部的主从动齿轮、行星齿轮及圆柱齿轮采用精磨加工,以满足汽车高速行驶要求及法规对于噪声控制的要求。
以下是具体的技术发展动向:
1、 产品结构设计方面
为满足市场多样化及用户个性化的需求,驱动桥再也不能停留在载货车单一的、抵挡次的技术水平上,随着新材料、新能源、电子测控及信息技术的迅猛发展,应用这些高新科技武装和改造传统的汽车工业,以新型的驱动桥大幅度地提高车辆的安全性、舒适性和经济性,为广大消费者提供节能型和环保型的汽车产品。驱动桥的技术发展大致有以下几个方面:
(1)整车总体布置上要满足发动机前置或后置的要求;车桥的轮距和簧距在一定范围内可调的要求:汽车(主要是客车)进一步降低地板的要求,主传动速比扩大变化范围的要求 
(2)在制动方面要满足制动间隙的自动调整,制动防抱死、防跑偏、防侧滑;制动不疲软、不僵硬、不啸叫;制动力矩大、制动距离小;摩擦片耐磨、寿命长;制动真空助力及制动缓速装置等。
(3)在悬架方面,要求减震性能好,不侧倾,可升降、行驶更平稳、更舒适。
(4)对驱动桥本身的结构设计要求减轻自重,增加刚性,提高传动效率,改善密封性能,降低系统噪声,便于维修等。当前,在驱动桥上出现的新型结构和高新技术有:
a、制动间隙的调整由自动调整臂替代手动调整臂。按国家GB12676~1999(汽车制动系统结构性能和试验方法)的规定,到2003年1月凡使用凸轮式气制动的汽车必须强制安装制动间隙自动调整臂,保证各个车轮的制动间隙维持恒定,从而保证汽车行驶安全。该技术在国外以普遍采用,最有名的生产厂家是瑞典的汉德公司和美国的美驰公司,国内有吉林天成、商丘德信和东风公司在开发研制。
b、盘式制动器相对于鼓式制动器,具有制动力矩大,可缩短制动距离,制动平稳,散热条件好(热衰退小,不疲软,摩擦片耐磨、寿命长),更换摩擦片便捷等优越性,正广泛应用于轿车和轻微型汽车上,并有前盘后鼓配置转交为前后盘的趋势,国外在中、重型汽车,尤其是大型客车上以大量采用,取得十分理想的效果,不失为汽车制动技术的新宠。国内已有十余家开始轻型盘式制动器的国产化生产,而中、重型盘式制动器却处于空白状态。
c、制动缓速装置是安全制动的辅助系统,它解决了由于车轮摩擦过热产生的热衰退,导致制动性能急剧下降,以及轮胎易分层造成早期爆裂等问题,减少车辆因制动失灵带来的的危险,还可以承担90%制动力矩,提高摩擦片寿命4-8倍,在欧、美、日等发达国家的客车几乎都使用,载重车的安装率已达80%,是一项十分成熟的技术,而在我国刚刚起步。又深圳特尔佳科技运输有限公司引进法国泰马尔技术而研制开发的无继电器电涡流缓减器,在客车上实验取得满意效果。由上海福伊特驱动技术系统有限公司采用德国VOITH公司技术开发生产的液力涡流缓减速器,具有扭矩大、重量轻、散热快等优点,在汽车传动系统中可实现串联安装和并联安装。
d、ABS制动防拖死系统以有及相继开发的ASR驱动防滑调节系统,ABR防侧滑控制系统,EBS电子控制制动系统和VDC车辆动力学控制系统,构成汽车数学化制动体系,能使车轮始终处于最佳制动状态,最有效的利用地面附着力,避免了前轮抱死丧失转向能力,防止了后轮抱死产生侧滑甩尾的弊端,极大的提高了车辆行驶的本质安全性。在国外大都普遍采用。国内有重庆聚能、山东威名、西安博华、浙江亚太、广州科米及东风制动系统公司等几家在研发生产。
e、空气悬架以其自振频率低,吸振能力强的优点,可大大改善汽车行驶的舒适性和平顺性,提高悬架系统寿命10倍,在欧美装车率:客车达95%、载货车达80%,拖挂车也达40%以上,国内在高档豪华客车上安装,大部分靠近口,主要是美国扭威和固特异。
f、低地板门式驱动桥及偏置动力输入口设计,满足城市及高速公路客车的需要,车内地板由800~850MM降低到350~400MM,以降低汽车重心,提高车辆行驶稳定性和平顺性,便于乘客上、下车,目前,国产高档豪华客车开始采用,但完全靠进口,主要从德国采夫公司及曼公司、美国美驰公司和瑞典沃尔沃公司等厂家引进。
g、为提高汽车的通过性,对道路的适应性及减少轮胎磨损等要求,分别采用了差速锁装置、悬架可升降装置、四轮转向系统、轮胎放气及气压监控系统,后者由军事交通学院研制并在一汽红旗世纪星轿车及5t、7t级载货车上试验获得成功。
2、制造工艺技术方面:
产品的技术含量及质量优劣,很大程度上取决于制造技术水平的高低,为使加工质量更高,制造成本更低,驱动桥及锥齿轮待业,注意跟踪国内外科技发展趋势,广泛用行之有效的四心成果。主要有:
(1)轻量化设计、减轻自重、节省材料,用冲焊整体桥壳替代铸造插管桥壳;以铸带锻,提高铸铁牌号,减小铸件壁厚及几何尺寸误差:采用精段工艺,使加工余量在径向减小到0.75~1.25MM,在轴向减小到0.6~1.00MM。制动凸轮用精锻取代切削成形。
(2)广泛应用数控设备及加工中心,提高工艺柔性及加工精度,采用不重磨刀片、陶瓷刀片、枪钻、U钻、涂层及纳米处理技术提高刀具寿命及加工精度,采用立方氮化硼(CBN)砂轮及金刚滚轮,提高磨具寿命及加工一致性。
(3)大量采用少屑无屑加工:如螺纹用滚压替代车削、洗削和套丝:花键用冷轧或冷推替代洗削。
(4)对中碳刚件。普遍采用高、中频感应加热、自动喷水淬火,采用静变频电源,大功率一次淬火工艺已在半轴、转向节等主要零件上推广,取得交好技术经济效果。
(5)CO2自动保护焊、摩擦焊、激光焊、埋弧焊及数控等离子切割技术在驱动桥的加工制造中得到充分的应用。
(6)产品的装配、调整、试验技术越来越被人们关注,螺纹连接普遍采用定扭矩扳手及拧紧机,装配间隙或予紧负荷的调正,应用计算机及数控测量技术,动态模拟精选精调,如东风车桥股份有限公司同成都电子科技大学合作研制的主动锥齿轮总成选垫片机,一次选配成功,保证其轴承的予紧负荷。总成试验采用计算机及变频控制技术,模拟工况施加载荷,分别测试出所需定量的技术参数,保证了产品的可靠性。如东风车桥股份有限公司分别同浙江大学和重庆大学合作开发的驱动桥总成综合试蕴机,可定量测定出传动噪声,两轮制动力矩及力矩差,制动距离及制动时间等,试验结果由电子屏幕清晰显示。
(7)此外在驱动桥上采用新的密封技术(新型油封结构、耐磨耐热、高跟随性的密封材料等)、降噪技术(加状吸振环,箱体内腔涂吸振涂料等)和新的摩擦材料(第二代FBS—1软性无石棉摩擦片由南京理工大学开发,南京宏光空降设备厂研制,具有优良的耐热性,高的摩擦系数稳定性,低的磨损率,大大改善了制动僵硬和高低频噪声,延长使用寿命,有取代半金属,钢纤维摩擦片的趋势)。提高旋转件的运动平稳性,轮廓制动鼓采用动平衡措施。
3、锥齿轮技术方面:
(1)弧齿锥齿轮(或准双曲面齿轮)的加工,开始由一汽用俄罗斯援建技术,于1956年表现国产化生产。1967年,由东风车桥股份有限公司与綦江齿轮厂首次引进美国Gleason公司的成套设备,并相继由天津第一机床厂、南京机床厂及内江机床厂进行国产化切齿设备的研制,从而奠定了我国弧齿锥齿轮加工的物质技术基础。随着Gleason公司的产品开发,陆续引进了G645、G666、G610等80年代先进设备,90年代又引进了最新PHOENIX系列数控铣齿机。进入新千年,东风车桥股份有限公司为满足客车对降噪的要求,不惜重金又引进了PHOENIX450HG磨齿机及M—M3525—4E数控齿轮检测中心。形成了弧齿锥齿轮加工制造的高水平闭环系统。PHOENIX、450HG磨齿机系美国Gleason公司最新开发的八轴数控六轴连动的先进设备,对各种弧齿锥齿轮的轮齿表面可实现成形法磨削。生产效率高,以EQ1092F主传动弧齿锥齿轮为例,主动轮单面磨削时间为15-18秒/齿,高于铣齿一倍多,从动轮单齿时间为3.1-4秒/齿,比G609铣齿效率也高一倍,该设备加工精度可达5-6级,啮合噪声也可大大降低,仍以EQ1092F为例,在主传动1000转/分条件下,正车面啮合噪声由83-86分贝降至70分贝,反车面由90-93分贝降至80分贝以下,完全满足高档豪华客车的要求。此外,该设备用于修复由于热处理变形而未达标的齿轮也具有十分可观的技术经济效益。
(3)齿轮赶切技术是意大利桑埔坦斯利(SAMPUTENSILI)公司开发的,开始应用于圆柱齿轮的滚切。美国Gleason公司为满足弧齿锥齿轮的干切要求,开发出PHOENIXII型275HC数控铣齿轮机,可加工直径¢275,工件主轴及刀具主轴均由电动机直接驱动。干切技术的基本原理是在高速切削下,切削高速飞出,切削热在没有传导到刀具及工件之前,就被切屑带走了,使刀具及工件温度不会上升很多,也不会造成机床的热变形,其刀具可用硬质合金或高速工具钢材料,但必须经涂层(涂层材料为TIAIN)。切削速度:粗切达280M/分、精切达600M/分,走刀量粗切为1.77舳/分,精切为0.6MM/分,可提高加工效率3-5倍,节省了冷却润滑液的费用,同时避免了用冷却润滑液造成的污染,加工成本可降低15%左右,由于国内运用条件尚不成熟,今后有待应用。
1.2研究目的与意义
本课题是对HQ1090车用5.5吨级驱动桥的结构设计。故将以“驱动桥设计”内容对驱动桥及其主要零部件的结构形式与设计计算作一一介绍。
驱动桥的设计,由驱动桥的结构组成、功能、工作特点及设计要求讲起,详细地分析了驱动桥总成的结构形式及布置方法,全面介绍了驱动桥车轮的传动装置和桥壳的各种结构形式与设计计算方法。
汽车驱动桥是汽车的重大组成部分,承载着汽车的满载簧荷重及地面经车轮、车架及承载式车身经悬架给予的铅垂力、纵向力、及其力矩,以及冲击载荷;驱动桥还传递着传动系中的最大转矩,桥壳还承受着反作用力矩。汽车驱动桥结构形式和实际参数除对汽车的可靠性与耐久性有重要的影响性外,也对汽车的行驶性能如动力性、经济性、平顺性、通过性、机动性和操动稳定性等有直接影响。另外,汽车驱动桥在汽车的各种总成中也是涵盖机械零件、部件、分总成等的品种最多的大总成。例如,驱动桥包含主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置(半轴及轮边减速器)、桥壳和各种齿轮、元件及总成的制造也几乎要设计到所有的现代机械制造工艺。因此,通过对汽车驱动桥的学习和设计实践,可以更好的学习并掌握现代汽车设计与机械设计的全面知识和技能。 


HQ1080车用5[汽车].5吨级驱动桥设计

内容简介:
黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 附 录 附录 A 外文文献 原 文 A/of on to a is in of in at on AD to in by on is it is to is a of a is s to to by So is a or a If or or As a is so is to is a a a is is be if of of a of on to do in to to As in A is in on If is it is to a a a a of a a is do up AD AD is 黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 LE of of 006. To it be is A is of It in to to of AD as it be of PI it is to AD on by EA CL a of to is of no in at as in !As to 龙江工程学院本科生毕业设计 3 !:005_ in in is It a is !s it is to . EA is as be a of be by As by in a EA t to a In it PI to to be to C:005_ in of of to it to to EA is by of by be to AD of be is in 1, 2 of 黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 1 2 of 1 of kg/ 5kg/ in 5, .5 by of of of in of on at of is on at is no on of of on is 3. 2 of 龙江工程学院本科生毕业设计 5 .5 by of of of in in 75 87 58 205 of 00is in 2. of 3 of 3 th of by 3 th 2 3 4 5 6 7 8 9 166 is 20of t be is 4 st of 龙江工程学院本科生毕业设计 6 附录 B 外文文献 中文翻译 于虚拟样机技术的汽车驱动桥桥壳 统的建立于研究 虚拟样机是指在产品设计阶段,在计算机世界中,以优化设计思想为指导,以产品 型为基础,利用各种相关 析软件,进行产品主要性能仿真分析的数字模型。虚拟样机主要进行对物理样机而言难以进行的试验,根据虚拟样机反馈的仿真结果,修正、指导设计,直至获得系统级的优化设计方案。 驱动桥桥壳是汽车上主要零件之一,非断开式驱动桥壳起着支承汽车荷重的作用,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 和垂向力也经过桥壳传到悬架及车架或车厢上。因此,桥壳既是承载件又是传力件。如设计不当或制造工艺有问题时,会使桥壳变形或折断。传统桥壳设计方法代价过于昂贵,因此有必要引进虚拟样机技术。 计方案 以往的桥壳设计方法都是先提出一种方案,制造出物理样机,然后通过刚度试验、静强度试验、弯曲疲劳寿命试验等多次破坏性的物理试验来确定其性能参数、材料特性。显然这种方法的代价是相当昂贵的,而且最后得出的参数也不一定是最优的。如果采用虚拟样机技术先对驱动桥桥壳工作的各种工况进行仿真,在计算机里面通过参数优化得出一组 合理的设计参数值,然后再根据这组合理的参数值制造出物理样机做物理试验。这种方法节省时间,降低成本,将为企业带来巨大的经济效益。 现代模式的新产品试制过程,和传统的新产品试制过程有很大不同。 A 循环部分为汽车驱动桥桥壳新产品试制传统方法中所无,即虚拟样机部分。虚拟样机可对设计质量、成本、可制造性(制造工艺性)等指标在计算机上进行评价,当评价不满意时,进行修改设计,重复 A 循环,直到获得理想的参数为止。 本方案设计开发一个软件平台,提供 接口,利用两种专业应用软件在 模和有限元分析方面的优势,分别对二者进行二次开发,建立一个针对汽车驱动桥桥壳产品的数字化设计平台。 考虑到提高有限元软件的分析效率和有限元模型的简化问题,本系统采用在单独参数化建模的方法,而不是直接修改简化 型,而 型只用于观察装配干涉和生成二维生产图。 数化建模 凡支持 程的开发工具均可用于 二次开发。由于设计需要本系统采用 为开发工具,运用 动化技术对 行二次开发。 本为 2006 版。采用这种方法必须在 程环境中注册由黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 供的自动化服务类型库文件 成名为 在编译程序时引用之方可。 拓扑结构为典型的五层式拓扑结构。一个零件对象由体构成,体中含面,面中含边,边中含曲线和顶点。可用 的 录定义体、面、点数据结构,分剔用于存储各自拓扑信息。在 数化建模过程如下:首先,定义好驱动尺寸和其余尺 寸间的关系。其次,初始化各 用 数自动生成桥壳实体图形。最后,用户可以在本软件平台上检查 型并修改各尺寸参数,程序利用预先定义好的各尺寸间的关系,自动修改桥壳其余相关尺寸,在重画桥壳图形。 限元分析。 程 用户提供了一种全功能的编程语言,即 供了丰富的表格和莱单库,使用户可以方便快捷的编制 面,允许 用户读写 据库中的全部信息,其结构和 C 语言类似。本文利用 动网格划分、定义材料、定义工况、提交 析和结果后处理等功能的汽车驱动桥桥壳分析模块。 有专门的集成开发环境,一般都是在文本编辑器中编写代码,并将文本保存为 *式,然后在 境中将文件预编译为 *式,最后在 调试*件。具体操作如下: 次启动都会执行其根目录下的 件,该文件中包含两个命令:! !! !在 件。用户可以在此二文件中写入命令初始化 动界 面 。 如 在 写 入 命 令 : ! ! : 005_r2 中 影响 启动速度,用户可以先将自己编写的函数编译到一个数据库中, 直接调用。方法如下: 在 令行中输入如下命令: ! !编译形成用户化库 在 件中输入如下内容: ! ! !此, 动时自动加载库文件,速度很快,用户 要初始化界面只需在命令黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 行中输入: 按有限元分析一般流程,本文有限元参数化建模部分的实现如下: 在 输入各关键参数,经过 译后生成一个后缀名为 文件,并由 序控制修改 件内容,初始化 用户从此软件系统中点击“有限元参数化建模”按钮就会自动进入 ,并看到一个新建的文件,其绘图区中已有自动建模完毕的有限元分析模型。在 来这部分程序不需要同用户交互操作,就像一个后台程序。在此过程中需用到 统的 数。 其余网格划分、定义工况、定义材料、提交 析、后处理等工作需要很高昀交互性,不便由 序直接控制,因此实现这一部分功能的 序单独编写。 将 编 译 好 的 实 现 这 部 分 功 能 的 件 拷 贝 到 如 “ C: 005_样的目录中,并修改 件相应的内容,以便初始化 面。 考虑到桥壳模型的特殊性以及计算机计算速度,本程序全部使用壳单元模拟桥壳。因此建模时用到如 6】之类的生成壳体的函数,划分有限元网格时使用 一 之类的函数进行壳体网格划分。 件应用实例 本软件系统使用 开发语言。进入本系统后,必须先根据基本力学公式对桥壳进行初步设计,得出桥壳的各关键尺寸,然后方可进行 数化建模和各种工况的分析。图 本软件系统界面,图 由 数化建模的桥壳实体图。 图 车驱动桥桥壳 成系统界面图 黑龙江工程学院本科生毕业设计 9 图 数化建模的某驱动桥桥壳实体图 系统对该桥壳进行有限元分析时所用材料参数如表 示。 表 车驱动桥桥壳模型材料参数表 零部件 材料 弹性模量 泊松比 密度 驱动桥壳 kg/ 半轴套管 45kg/ 系统调用 行静力分析时分别模拟如表 2 所示的 5 种工况,即汽车 满载静止时、汽车满载以最大牵引力行驶时、汽车满载紧急制动 时、汽车满载转弯时、汽车满载转弯制动时桥壳所受力的状况。分析时分别在钢板弹簧座中心处推力杆支座中心处沿汽车纵向、侧向、垂向以及绕纵向转 动施加约束,为消除刚体位移还需要在推力杆支座中心处施加其余约束 。载荷加在半轴套管两轴承中间,这样使得轴承附近的应力和实际不符,但不会影响桥壳其余部分的应力分布。分析结果显示板簧座和半轴套管焊接处靠车轮一侧 力最大,其最大应力值如表 示。 表 驱动桥桥壳在五种工况下的最大应力 汽车 满载静止时 汽车满载以最大牵引力行驶时 汽车满载紧急制动时 汽车满载 转弯时 汽车满载转弯制动时 危险断面应力(175 87 58 205 钢板冲压焊接桥壳许用应力 400 表 2 可以看出该桥壳在 5 中工况下的应力都远小于桥壳的许用应力,证明该设计很安全。图 该驱动桥桥壳在汽车以最大牵引力行使工况下板簧座附近的应力分布图。 经本系统分析该汽车驱动桥桥壳前 9 阶自振频率如表 示。 表 汽车驱动桥桥壳前 9 阶自振频率 2 3 4 5 6 7 8 9 166 龙江工程学院本科生毕业设计 10 由于路面不平度引起的汽车振动频率多在 1以不会由路面激振引起桥壳的共振,该桥壳结果比较合理。图 该桥壳在一阶自振频率下的振形。 图 车 满载静止工况下板簧座附近应力分布图 图 壳在一阶自振频率下的振形 本科学生毕业设计 用 级驱动桥设计 院系 名称: 汽车与 交通工程学院 专业班级: 车辆工程 学生姓名: 陈云龙 指导教师: 赵雨 旸 职 称 : 副教授 黑 龙 江 工 程 学 院 二 一一 年六月 s 07011 毕业设计(论文) 开题报告 设计(论文)题目 : 用 级驱动桥设计 院 系 名 称 : 汽车与交通工程学院 专 业 班 级 : 车辆工程 学 生 姓 名 : 陈云龙 导 师 姓 名 : 赵雨 旸 开 题 时 间 : 2011 年 3 月 14 日 指导委员会 审查意见: 签字 : 年 月 日 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。 毕业设计(论文)开题报告 学生姓名 陈云龙 系部 汽车与交通工 程学院 专业、班级 车辆工程 导教师姓名 赵雨旸 职称 副教授 从事 专业 车辆工程 是否外聘 是 否 题目名称 用 级驱动桥设计 一、 课题研究 现状、 选题 目的 和意义 动桥国内外研究现状和发展趋势 目前我国正在大力发展汽车产业,采用后轮驱动汽车的平衡性和操作性都将会有很大的提高。后轮驱动的汽车加速时,牵引力将不会有前轮发出,所以在加速转弯时,司机就会感到有更大的横向握持力,操作性能变好。维修费用低也是后轮驱动的一个优点,尽管由于构造和车型的不同,这种费用 将会有很大的差别。如果你的变速器出了故障,对于后轮驱动的汽车就不需要对拆速器进行维修,但是对于前轮驱动的汽车来说也许就有这个必要了,因为这两个部件是做在一起的。所以后轮驱动必然会使得乘车更加安全、舒适,从而带来可观的经济效益。目前国内外研究的重点在于:从翘课的制造技术寻求制造工艺先进、制造效率高、成本低的方法;从齿轮减速形式上将传统的中央单级主减速器发展到现在的中央及轮边双级减速或双级主减速器结构;从齿轮的加工形式上车桥内部的主从动齿轮、行星齿轮及圆柱齿轮采用精磨加工,以满足汽车高速行驶要求及法规对于噪声控 制的要求。 以下是具体的技术发展动向: 1、 产品结构设计方面 为满足市场多样化及用户个性化的需求,驱动桥再也不能停留在载货车单一的、抵挡次的技术水平上,随着新材料、新能源、电子测控及信息技术的迅猛发展,应用这些高新科技武装和改造传统的汽车工业,以新型的驱动桥大幅度地提高车辆的安全性、舒适性和经济性,为广大消费者提供节能型和环保型的汽车产品。驱动桥的技术发展大致有以下几个方面: ( 1)整车总体布置上要满足发动机前置或后置的要求;车桥的轮距和簧距在一定范围内可调的要求:汽车(主要是客车)进一步降低地板的 要求,主传动速比扩大变化范围的要求 ( 2)在制动方面要满足制动间隙的自动调整,制动防抱死、防跑偏、防侧滑;制动不疲软、不僵硬、不啸叫;制动力矩大、制动距离小;摩擦片耐磨、寿命长;制动真空助力及制动缓速装置等。 ( 3)在悬架方面,要求减震性能好,不侧倾,可升降、行驶更平稳、更舒适。 ( 4)对驱动桥本身的结构设计要求减轻自重,增加刚性,提高传动效率,改善密封性能,降低系统噪声,便于维修等。当前,在驱动桥上出现的新型结构和高新技术有: a、制动间隙的调整由自动调整臂替代手动调整臂。按国家 999(汽车制动系统结构性能和试验方法)的规定,到 2003 年 1 月凡使用凸轮式气制动的汽车必须强制安装制动间隙自动调整臂,保证各个车轮的制动间隙维持恒定,从而保证汽车行驶安全。该技术在国外以普遍采用,最有名的生产厂家是瑞典的汉德公司和美国的美驰公司,国内有吉林天成、商丘德信和东风公司在开发研制。 b、盘式制动器相对于鼓式制动器,具有制动力矩大,可缩短制动距离,制动平稳,散热条件好(热衰退小,不疲软,摩擦片耐磨、寿命长),更换摩擦片便捷等优越性,正广泛应用于轿车和轻微型汽车上,并有前盘后鼓配置转交为前后盘的趋势,国外 在中、重型汽车,尤其是大型客车上以大量采用,取得十分理想的效果,不失为汽车制动技术的新宠。国内已有十余家开始轻型盘式制动器的国产化生产,而中、重型盘式制动器却处于空白状态。 c、制动缓速装置是安全制动的辅助系统,它解决了由于车轮摩擦过热产生的热衰退,导致制动性能急剧下降,以及轮胎易分层造成早期爆裂等问题,减少车辆因制动失灵带来的的危险,还可以承担 90%制动力矩,提高摩擦片寿命 4,在欧、美、日等发达国家的客车几乎都使用,载重车的安装率已达 80%,是一项十分成熟的技术,而在我国刚刚起步。又深圳特尔佳科技运 输有限公司引进法国泰马尔技术而研制开发的无继电器电涡流缓减器,在客车上实验取得满意效果。由上海福伊特驱动技术系统有限公司采用德国 司技术开发生产的液力涡流缓减速器,具有扭矩大、重量轻、散热快等优点,在汽车传动系统中可实现串联安装和并联安装。 d、 动防拖死系统以有及相继开发的 动防滑调节系统, 侧滑控制系统, 子控制制动系统和 辆动力学控制系统,构成汽车数学化制动体系,能使车轮始终处于最佳制动状态,最有效的利用地面附着力,避免了前轮抱死丧失转向能力,防止了后轮抱死产生 侧滑甩尾的弊端,极大的提高了车辆行驶的本质安全性。在国外大都普遍采用。国内有重庆聚能、山东威名、西安博华、浙江亚太、广州科米及东风制动系统公司等几家在研发生产。 e、空气悬架以其自振频率低,吸振能力强的优点,可大大改善汽车行驶的舒适性和平顺性,提高悬架系统寿命 10 倍,在欧美装车率:客车达 95%、载货车达 80%,拖挂车也达 40%以上,国内在高档豪华客车上安装,大部分靠近口,主要是美国扭威和固特异。 f、低地板门式驱动桥及偏置动力输入口设计,满足城市及高速公路客车的需要,车内地板由 800850低到 350400降低汽车重心,提高车辆行驶稳定性和平顺性,便于乘客上、下车,目前,国产高档豪华客车开始采用,但完全靠进口,主要从德国采夫公司及曼公司、美国美驰公司和瑞典沃尔沃公司等厂家引进。 g、为提高汽车的通过性,对道路的适应性及减少轮胎磨损等要求,分别采用了差速锁装置、悬架可升降装置、四轮转向系统、轮胎放气及气压监控系统,后者由军事交通学院研制并在一汽红旗世纪星轿车及 5t、 7t 级载货车上试验获得成功。 2、制造工艺技术方面: 产品的技术含量及质量优劣,很大程度上取决于制造技术水平的高低,为使加工质量更高 ,制造成本更低,驱动桥及锥齿轮待业,注意跟踪国内外科技发展趋势,广泛用行之有效的四心成果。主要有: ( 1)轻量化设计、减轻自重、节省材料,用冲焊整体桥壳替代铸造插管桥壳;以铸带锻,提高铸铁牌号,减小铸件壁厚及几何尺寸误差:采用精段工艺,轴向减小到 动凸轮用精锻取代切削成形。 ( 2)广泛应用数控设备及加工中心,提高工艺柔性及加工精度,采用不重磨刀片、陶瓷刀片、枪钻、 U 钻、涂层及纳米处理技术提高刀具寿命及加工精度,采用立方氮化硼( 轮 及金刚滚轮,提高磨具寿命及加工一致性。 ( 3)大量采用少屑无屑加工:如螺纹用滚压替代车削、洗削和套丝:花键用冷轧或冷推替代洗削。 ( 4)对中碳刚件。普遍采用高、中频感应加热、自动喷水淬火,采用静变频电源,大功率一次淬火工艺已在半轴、转向节等主要零件上推广,取得交好技术经济效果。 ( 5) 动保护焊、摩擦焊、激光焊、埋弧焊及数控等离子切割技术在驱动桥的加工制造中得到充分的应用。 ( 6)产品的装配、调整、试验技术越来越被人们关注,螺纹连接普遍采用定扭矩扳手及拧紧机,装配间隙或予紧负荷的调正,应用计算机及数控 测量技术,动态模拟精选精调,如东风车桥股份有限公司同成都电子科技大学合作研制的主动锥齿轮总成选垫片机,一次选配成功,保证其轴承的予紧负荷。总成试验采用计算机及变频控制技术,模拟工况施加载荷, 分别测试出所需定量的技术参数,保证了产品的可靠性。如东风车桥股份有限公司分别同浙江大学和重庆大学合作开发的驱动桥总成综合试蕴机,可定量测定出传动噪声,两轮制动力矩及力矩差,制动距离及制动时间等,试验结果由电子屏幕清晰显示。 ( 7)此外在驱动桥上采用新的 密封技术(新型油封结构、耐磨耐热、高跟随性的密封材料等)、降噪技术(加状吸振环,箱体内腔涂吸振涂料等)和新的摩擦材料(第二代 1软性无石棉摩擦片由南京理工大学开发,南京宏光空降设备厂研制,具有优良的耐热性,高的摩擦系数稳定性,低的磨损率,大大改善了制动僵硬和高低频噪声,延长使用寿命,有取代半金属,钢纤维摩擦片的趋势)。提高旋转件的运动平稳性,轮廓制动鼓采用动平衡措施。 3、锥齿轮技术方面: ( 1)弧齿锥齿轮(或准双曲面齿轮)的加工,开始由一汽用俄罗斯援建技术,于 1956年表现国产化生产。 1967 年,由 东风车桥股份有限公司与綦江齿轮厂首次引进美国 相继由天津第一机床厂、南京机床厂及内江机床厂进行国产化切齿设备的研制,从而奠定了我国弧齿锥齿轮加工的物质技术基础。随着 司的产品开发,陆续引进了 80 年代先进设备, 90 年代又引进了最新 列数控铣齿机。进入新千年,东风车桥股份有限公司为满足客车对降噪的要求,不惜重金又引进了齿机及 M 4E 数控齿轮检测中心。形成了弧齿锥齿轮加工制造的高水平闭环系 统。 450齿机系美国 司最新开发的八轴数控六轴连动的先进设备,对各种弧齿锥齿轮的轮齿表面可实现成形法磨削。生产效率高,以 动轮单面磨削时间为 15 /齿,高于铣齿一倍多,从动轮单齿时间为 /齿,比 齿效率也高一倍,该设备加工精度可达 5,啮合噪声也可大大降低,仍以 例,在主传动 1000 转 /分条件下,正车面啮合噪声由 83贝降至 70 分贝,反车面由 90贝降至 80 分贝以下,完全满足高档豪华 客车的要求。此外,该设备用于修复由于热处理变形而未达标的齿轮也具有十分可观的技术经济效益。 ( 3)齿轮赶切技术是意大利桑埔坦斯利( 司开发的,开始应用于圆柱齿轮的滚切。美国 司为满足弧齿锥齿轮的干切要求,开发出 275加工直径 275,工件主轴及刀具主轴均由电动机直接驱动。干切技术的基本原理是在高速切削下,切削高速飞出,切削热在没有传导到刀具及工件之前,就被切屑带走了,使刀具及工件温度不会上升很多,也不会造成机床的热变形,其刀具可 用硬质合金或高速工具钢材料,但必须经涂层(涂层材料为 切削速度:粗切达 280M/分、精切达600M/分,走刀量粗切为 /分,精切为 ,可提高加工效率 3,节省了冷却润滑液的费用,同时避免了用冷却润滑液造成的污染,加工成本可降低 15%左右,由于国内运用条件尚不成熟,今后有待应用。 究目的与意义 本课题是对 用 级驱动桥的结构设计。故将以“驱动桥设计”内容对驱动桥及其主要零部件的结构形式与设计计算作一一介绍。 驱动桥的设计,由驱动桥的结构组成、功能、 工作特点及设计要求讲起,详细地分析了驱动桥总成的结构形式及布置方法,全面介绍了驱动桥车轮的传动装置和桥壳的各种结构形式与设计计算方法。 汽车驱动桥是汽车的重大组成部分,承载着汽车的满载簧荷重及地面经车轮、车架及承载式车身经悬架给予的铅垂力、纵向力、及其力矩,以及冲击载荷;驱动桥还传递着传动系中的最大转矩,桥壳还承受着反作用力矩。汽车驱动桥结构形式和实际参数除对汽车的可靠性与耐久性有重要的影响性外,也对汽车的行驶性能如动力性、经济性、平顺性、通过性、机动性和操动稳定性等有直接影响。另外,汽车驱动桥在汽 车的各种总成中也是涵盖机械零件、部件、分总成等的品种最多的大总成。例如,驱动桥包含主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置(半轴及轮边减速器)、桥壳和各种齿轮、元件及总成的制造也几乎要设计到所有 的现代机械制造工艺。因此,通过对汽车驱动桥的学习和设计实践,可以更好的学习并掌握现代汽车设计与机械设计的全面知识和技能。 二、设计(论文) 的基本内容 、 拟解决的主要问题 1、设计的只要内容 (1) 驱动桥设计的总体方案论证 ;非断开式驱动桥 ,断开式驱动桥 . (2) 主减速器设计 ; (3) 差速器设计 ; (4) 驱动车轮的传动装置设计 ; (5) 驱动桥桥壳设计 ; 2、需解决的主要问题 (1)如何做到结构简单,加工工艺好,制造容易,拆装、调整方便。、 (2)如何将发动机输出扭矩通过万向传动轴将动力传递到后轮子上,达到更好的车轮牵引力与转向力的有效发挥,从而提高汽车的行驶能力。 (3)差速器向两边半轴传递动力的同时,允许两边半轴以不同的转速旋转,满足两边车轮尽可能以纯滚动的形式不等距行驶,减少轮胎与地面的摩擦。 (4)各个部件的强度校核 三、技术路线(研究方法) 非断开式驱动桥 断开式驱动桥 驱动桥总成的结构型式及布置 主 减 速 器 差 速 器 驱动车轮的半轴 驱动桥桥壳 参数选择设计计算 参数选择设计计算 参数选择设计计算 参数选择设计计算 各个部件强度校核 用 成装配图,零件图表达设计 撰写说明书 四、进度安排 ( 1)调研、资料收集,完成开题报告 第 1、 2 周 ( 2)确定总体方案 第 3 周 ( 3)驱动桥部件的设计计算 第 49 周 ( 4)完成所设计装配图与零件图图纸 第 1012 周 ( 5)完成设计说明书的撰写,指导教师审核 第 13 周 ( 6)毕业设计(论文)修改、完善 第 14 周 ( 7)毕业设计(论文)审核、预审 第 15 周 ( 8)毕业设计(论文)修改、完善 第 15、 16 周 ( 9)毕业设计(论文)答辩准备及答辩 第 17 周 五、 参考文献 1 刘惟信 M华大学出版社, 2004. 2 韩胜 J2005. 3 吴文琳 M2007. 4 林慕义 ,张福生 M2007. 5 胡宁 M2003. 6 王望予 M2004. 7 002. 8 a 003. 9 李红渊,李萍锋 J10) 10 王聪兴 ,冯茂林 J004(4) 11 余志生 M 版 ,2010 12 王望予 M 版 ,2004 13 马兰 M2006 14 吴宗泽 ,罗圣国 M2007 15 唐善政 桥噪声的实验研究与控制 J2000(3) 六、备注 指导教师意见: 签字: 年 月 日 黑龙江工程学院本科生毕业设计 I 摘 要 载重汽车后桥(驱动桥)作为汽车四大总成之一,它承载着载重汽车的满载荷负重及地面经车轮、车架及承载式车身经悬架给予的铅垂力、纵向力、横向力及其力矩,以及冲击载荷;后桥(驱动桥)还传递着传动系中的最大转矩,桥壳还承受着反作用力矩。汽车驱动桥结构型式和设计参数除对汽车的可靠性与耐久性有重要影响外,也对汽车的行驶性能如动力性、经济性、平顺性、通过性、机动性和操动稳定性等有直接影响。 为满足目前当前载货汽车的快速、高效率、高效益的需要时,必须要搭配一个高效、可靠的驱动桥 。 本文参照传统驱动桥的设计方法 进行了载重汽车驱动桥的设计。 希望做到 结构简单、工作可靠、造价低廉 的效果。 本文首先 通过 设计参数 确定主要部件的结构型式;然后参考类似驱动桥的结构,确定出总体设计方案; 如驱动桥的结构型式按工作特性分为两大类,最后选取非断开式驱动桥。主减速器结构形式 选取机械传动效率高,易损件减少,可靠性增加的单级主减速器。差速器结构形式选择广泛应用的对称式圆锥行星齿轮差速器。 最后对主、从动锥齿轮、半轴齿轮和全浮式半轴强度进行校核以及对支承轴承进行了寿命校核。 关键词 : 载重汽车 ; 后桥 ; 主减速器 ; 差速器 ; 半轴 ; 齿轮 黑龙江工程学院本科生毕业设计 as of it of of to of is in to of a on as a on At to to a In of to of to do in of of of to as to of of to of 黑龙江工程学院本科生毕业设计 目 录 摘要 . I . 1 章 绪论 . 1 题 研 究的目的 与 意义 . 1 题的 国内外 驱动桥研究 状 况 和发展趋势 . 2 计 的主要 内容 与技术路线 . 5 第 2 章 驱动桥的总体方案确定 . 7 断开式驱动桥 . 7 开式驱动桥 . 8 桥驱动的布置 . 8 章小结 . 9 第 3 章 主减速器设计 . 10 减速器结构方案分析 . 10 减速器 的齿轮类型 . 10 构形式 . 11 减速器 主 从动锥齿轮的支承方案 . 12 动锥齿轮的支 承 . 13 动锥齿轮的支承 . 13 减速器的 基本参数的选择与设计计算 . 13 减速器计算载荷的确定 . 13 减速器齿轮参数的选择 . 15 减速器圆弧锥齿轮的强度计算 . 19 坏形式及寿命 . 19 减速器螺旋锥齿轮的强度计算 . 21 减速器齿轮的材料及热处理 . 24 减速器轴承计算 . 25 用在主减速器主动齿轮上的力 . 25 减速器轴承载荷的计算 . 28 黑龙江工程学院本科生毕业设计 减速器的润滑 . 31 章小结 . 31 第 4 章 差速器设计 . 32 速器结构形式选择 . 32 称式圆锥行星齿轮差速器原理 . 33 . 34 速器齿轮 的基本参数选择 . 34 速器齿轮的 几何尺寸计算 . 36 度计算 . 38 料 . 39 章小结 . 39 第 5 章 半轴设计 . 40 轴的设计与计算 . 40 浮式半轴的计算载荷的确定 . 40 浮式半轴 杆 部直径的初选 . 42 浮式半轴强度计算 . 42 浮式半轴花键强度计算 . 43 轴 材料与热处理 . 44 章小结 . 44 第 6 章 驱动桥 桥壳 设计 . 46 述 . 46 壳的受力分析及强度计算 . 46 壳的静弯曲应力计算 . 46 不平路面冲击载荷作用下桥壳的强度 . 48 车以最大牵引力行驶时的桥壳的强度计算 . 48 车紧急制动时的桥壳强度计算 . 50 车受最大侧向力时桥壳强度计算 . 51 章小结 . 54 结论 . 55 参考文献 . 56 黑龙江工程学院本科生毕业设计 致谢 . 57 附录 . 58 附录 A 外文文献原文 . 58 附录 B 外文文献 中文翻译 . 63 黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 第 1 章 绪 论 究的 目的 与 意义 汽车并非空穴来风 ,它是人类成百上千年来幻想与企盼的结晶,是人类科学技术才能的积累。汽车作为商品在世界各处都有广阔的市场,有引起生产批量大而给企业带来丰厚的利润。汽车品中的多样性可满足各种生产、生活的需求,而且有良好的社会效益。汽车工业的发展,带动了许多相关企业、事业,包括钢铁、石油、橡胶、塑料、机床、道路、汽车销售、售后服务、运输、交通管理等的发展。近百年来,汽车工业之所以长生不衰主要得益于市场和科学技术的不断进步,是汽车能逐渐完善并满足使用者的需求。 本课题是对 车驱动桥的结构设计。故本说明书将以 “ 驱动桥设计 ” 内容对驱动桥及其主要零部件的结构型式与设计计算作一一介绍。 驱动桥的设计,由驱动桥的结构组成、功用、工作特点及设计要求讲起,详细地分析了驱动桥总成的结构型式及布置方法;全面介绍了驱动桥车轮的传动装置和桥壳的各种结构型式与设计计算方法。 汽车驱动桥是汽车的重大总成,承载着汽车的满载簧荷重及地面经车轮、车架及承载式车身经悬架给予的铅垂力、纵向力、横向力及其力矩,以及冲击载荷;驱动桥还传递着传动系中的最大转矩,桥壳还承受着反作用力矩。汽车驱动桥结构型式和设计参数除对汽车的可靠性与耐久性有重要影响外,也对汽车的行 驶性能如动力性、经济性、平顺性、通过性、机动性和操动稳定性等有直接影响。另外,汽车驱动桥在汽车的各种总成中也是涵盖机械零件、部件、分总成等的品种最多的大总成。例如,驱动桥包含主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置(半轴及轮边减速器)、桥壳和各种齿轮。由上述可见,汽车驱动桥设计涉及的机械零部件及元件的品种极为广泛,对这些零部件、元件及总成的制造也几乎要设计到所有的现代机械制造工艺。因此,通过对汽车驱动桥的学习和设计实践,可以更好的学习并掌握现代汽车设计与机械设计的全面知识和技能 1。 所设计的 车 驱动桥制造工艺性好、外形美观,工作更稳定、可靠。该驱动桥设计大大降低了制造成本,同时驱动桥使用维护成本也降低了。驱动桥结构符合 车的整体结构要求。设计的产品达到了结构简单,修理、保养方便;机件工艺性好,制造容易的要求。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 内外驱动桥研究状况 和发展趋势 目前我国正在大力发展汽车产业 ,采用后轮驱动汽车的平衡性和操作性都将会有很大的提高。后轮驱动的汽车加速时,牵引力将不会由前轮发出,所以在加速转弯时,司机就会感到有更大的横向握持力,操作性能变好。维修费用低也是后轮驱动的一个优点,尽管由于构造和 车型的不同,这种费用将会有很大的差别。如果你的变速器出了故障,对于后轮驱动的汽车就不需要对差速器进行维修,但是对于前轮驱动的汽车来说也许就有这个必要了,因为这两个部件是做在一起的。所以后轮驱动必然会使得乘车更加安全、舒适,从而带来可观的经济效益。目前国内外研究的重点在于:从翘课的制造技术寻求制造工艺先进、制造效率高、成本低的方法;从齿轮减速形式上将传统的中央单级主减速器发展到现在的中央及轮边双级减速或双级主减速器结构;从齿轮的加工形式上车桥内部的主从动齿轮、行星齿轮及圆柱齿轮采用精磨加工,以满足汽车高速行驶 要求及法规对于噪声控制的要求 2。 以下是具体的技术发展动向 : 1、产品结构设计方面 为满足市场多样化及用户个性化的需求,驱动桥再也不能停留在载货车单一的、低档次的技术水平上,随着新材料、新能源、电子测控及信息技术的迅猛发展,应用这些高新科技武装和改造传统的汽车工业,以新型的驱动桥大幅度地提高车辆的安全性、舒适性和经济性,为广大消费者提供节能型和环保型的汽车产品。驱动桥的技术发展大致有以下几个方面: ( 1) 整车总体布置上要满足发动机前置或后置的要求;车桥的轮距和簧距在一定范围内可调的要求:汽车 ( 主要是客车 ) 进一步降低地板的要求,主传动速比扩大变化范围的要求 ( 2) 在制动方面要满足制动间隙的自动调正,制动防抱死、防跑偏、防侧滑;制动不疲软、不僵硬、不啸叫;制动力矩大、制动距离小;摩擦片耐磨、寿命长;制动真空助力及制动缓速装置等。 ( 3) 在悬架方面,要求减震性能好,不侧倾,可升降、行驶更平稳、更舒适。 ( 4) 对驱动桥本身的结构设计要求减轻自重,增加刚性,提高传动效率,改善密封性能,降低系统噪声,便于维修等。当前,在驱动桥上出现的新型结构和高新技术有: a、制动间隙的调正由自动调整臂替代手动调整臂。按国家 1999( 汽车制动系统结构性能和试验方法 ) 的规定,到 2003 年 1 月凡使用凸轮式气制动的汽车必须强制安装制动间隙自动调整臂,保证各个车轮的制动间隙维持恒定,从而保证汽车黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 行驶安全。该技术在国外已普遍采用,最有名的生产厂家是瑞典的汉德公司和美国的美驰公司,国内有吉林天成、商丘德信和东风公司在开发研制。 b、盘式制动器相对于鼓式制动器,具有制动力矩大,可缩短制动距离,制动平稳,散热条件好 ( 热衰退小,不疲软,摩擦片耐磨、寿命长 ) ,更换摩擦片便捷等优越性,正广泛应用于轿车和轻、微型汽车上,并有前盘后鼓配置转交为 前盘后盘的趋势,国外在中、重型汽车,尤其是大型客车上己大量采用,取得十分理想的效果,不失为汽车制动技术的新宠。国内已有十余家开始轻型盘式制动器的国产化生产,而中、重型盘式制动器却处于空白状态。 c、制动缓速装置是安全制动的辅助系统,它解决了由于车轮摩擦过热产生的热衰退,导致制动性能急剧下降,以及轮胎易分层造成早期爆裂等问题,减少车辆因制动失灵带来的危险,还可以承担 90制动力矩,提高摩擦片寿命 4,在欧、美、日等发达国家的客车几乎都使用,载重车的安装率已达 80,是一项十分成熟的技术,而在我国则刚刚起步 。由深圳特尔佳科技运输有限公司引进法国泰马尔技术而研制开发的无继电器电涡流缓速器,在客车上试验取得满意效果。由上海福伊特驱动技术系统有限公司采用德国 司技术开发生产的液力涡流缓速器,具有扭矩大( 4000N m) 、重量轻 ( 85、散热快等优点,在汽车传动系统中可实现串联安装和并联安装。 d、 动防拖死系统以有及相继开发的 动防滑调节系统, 侧滑控制系统, 子控制制动系统和 辆动力学控制系统,构成汽车数字化制动体系,能使车轮始终处于最佳制动状态,最有效的利用地面附着力 ,避免了前轮抱死丧失转向能力,防止了后轮抱死产生侧滑甩尾的弊端,极大的提高了车辆行驶的本质安全性。在国外大都普遍采用。国内有重庆聚能、山东威明、西安博华、浙江亚太、广州科米及东风制动系统公司等几家在研发生产。 e、空气悬架以其自振频率低,吸振能力强的优点,可大大改善汽车行驶的舒适性和平顺性,提高悬架系统寿命 10 倍,在欧美装车率:客车达 95 、载货车达 80 ,拖挂车也达 40 以上,国内在高档豪华客车上安装,大部分靠进口,主要是美国扭威( N 踟 和固特异 ( 的居多。 f、低地板门式驱动桥及偏置 动力输入口设计,满足城市及高速公路客车的需要,车内地板由 800 850低到 350 400降低汽车重心,提高车辆行驶稳定性和平顺性,便于乘客上、下车,目前,国产高档豪华客车开始采用,但完全靠进口,主要从德国采夫公司及曼公司、美国美驰公司和瑞典沃尔沃公司等厂家引进。 g、为提高汽车的通过性,对道路的适应性及减少轮胎磨损等要求,分别采用了差黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 速锁装置、悬架可升降装置、四轮转向系统、轮胎放气及气压监控系统,后者由军事交通学院研制并在一汽红旗世纪星轿车及 5t、 7t 级载货车上试验获得成功 2。 2、制造工 艺技术方面: 产品的技术含量及质量优劣,很大程度上取决于制造技术水平的高低,为使加工质量更高,制造成本更低,驱动桥及锥齿轮待业,注意跟踪国内外科技发展趋势,广泛采用行之有效的四新成果。主要有: ( 1) 轻量化设计、减轻自重、节省材料,用冲焊整体桥壳替代铸造插管桥壳;以铸代锻,提高铸铁牌号,减小铸件壁厚及几何尺寸误差:采用精锻工艺,使加工余量在径向减小到 轴向减小到 动凸轮用精锻取代切削成形。 ( 2) 广泛应用数控设备及加工中心,提高工艺柔性及加工精度,采用不重磨刀片 、陶瓷刀片、枪钻、 U 钻、涂层及纳米处理技术提高刀具寿命及加工精度,采用立方氮化硼 ( 砂轮及金刚滚轮,提高磨具寿命及加工一致性。 ( 3) 大量采用少屑无屑加工:如螺纹用滚压替代车削、铣削和套丝:花键用冷轧或冷推替代铣削。 ( 4) 对中碳钢件。普遍采用高、中频感应加热、自动喷水淬火,采用静变频电源,大功率一次淬火工艺已在半轴、转向节等主要零件上推广,取得较好技术经济效果。 ( 5) 动保护焊、摩擦焊、激光焊、埋弧焊及数控等离子切割技术在驱动桥的加工制造中得到充分的应用。 ( 6) 产品的装配、调正、试验技术越 来越被人们关注,螺纹连接普遍采用定扭矩扳手及拧紧机,装配间隙或予紧负荷的调正,应用计算机及数控测量技术,动态模拟精选精调,如东风车桥股份有限公司同成都电子科技大学合作研制的主动锥齿轮总成选垫片机,一次选配成功,保证其轴承的予紧负荷。总成试验采用计算机及变频控制技术,模拟工况施加载荷,分别测试出所需定量的技术参数,保证了产品的可靠性。如东风车桥股份有限公司分别同浙江大学和重庆大学合作开发的驱动桥总成综合试蕴机,可定量测定出传动噪声,两轮制动力矩及力矩差,制动距离及制动时间等,试验结果由电子屏幕清晰显示。 ( 7) 此外在驱动桥上采用新的密封技术 ( 新型油封结构、耐磨耐热、高跟随性的密封材料等 ) 、降噪技术 ( 加装吸振环,箱体内腔涂吸振涂料等 ) 和新的摩擦材料 ( 第二代 l 软性无石棉摩擦片由南京理工大学开发,南京宏光空降设备厂研制,具有优良的耐热性,高的摩擦系数稳定性,低的磨损率,大大改善制动僵硬和高低频噪声,延长使用寿命,有取代半金属,钢纤纬摩擦片的趋势 ) 。提高旋转件的运动平稳性,轮黑龙江工程学院本科生毕业设计 5 毂制动鼓采用动平衡措施 2。 3、锥齿轮技术方面: ( 1) 弧齿锥齿轮 ( 或准双曲面齿轮 ) 的加工,开始由一汽用俄罗斯援建技术,于1956 年实 现国产化生产。 1967 年,由东风车桥股份有限公司与綦江齿轮厂首次引进美国 司的成套设备,并相继由天津第一机床厂、南京机床厂及内江机床厂进行国产化切齿设备的研制,从而奠定了我国弧齿锥齿轮加工的物质技术基础。随着司的产品开发,陆续引进了 80 年代先进设备, 90 年代又引进了最新 列数控铣齿机。进入新千年,东风车桥股份有限公司为满足客车对降噪的要求,不惜重金又引进 50齿机及 M&4成了弧齿 锥齿轮加工制造的高水平闭环系统。 450司最新开发的八轴数控六轴联动的先进设备,对各种弧齿锥齿轮的轮齿表面可实现成形法磨削。生产效率高,以 传动弧齿锥齿轮为例,主动轮单面磨削时间为 15 18 秒齿,高于铣齿一倍多,从动轮单齿磨削时间为3 1 4 秒齿,比 齿效率也高一倍,该设备加工精度可达 5 6 级,啮合噪声也可大大降低,仍以 例,在主传动 1000 转分条件下,正车面啮合噪声由 83 86 分贝降至 70 分贝,反车面由 90贝降 至 80 分贝以下,完全满足高档豪华客车的要求。此外,该设备用于修复由于热处理变形而末达标的齿轮也具有十分可观的技术经济效益。 ( 2) 齿轮干切技术是意大利桑埔坦斯利 ( 公司开发的,开始应用于圆柱齿轮的滚切。美国 司为满足弧齿锥齿轮的干切要求,开发出型 275控铣齿机,可加工直径 275,工件主轴及刀具主轴均由电动机直接驱动。干切技术的基本原理是在高速切削下,切屑高速飞出,切削热在没有传导到刀具及工件之前,就被切屑带走了,使刀具及工件温度不会上升很多,也 不会造成机床的热变形,其刀具可用硬质合金或高速工具钢材料,但必须经涂层 (涂层材料为切削速度:粗切达 280m分、精切达 600m分,走刀量粗切为 1 77 舳分,精切为 0 6,可提高加工效率 3,节省了冷却润滑液的费用,同时避免了用冷却润滑液造成的污染,加工成本可降低 15左右。由于国内运用条件尚不成熟,今后有待应用 2。 计主要内容 1、设计主要内容 课题所设计的货车 整车总质量为 8495车 4 2,后桥驱动,满载轴荷2995/5500;发动机最大转矩: 30速器一挡传动比: 减速器黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 传动比: 课题的设计思路可分为以下几点:首先选择初始方案, 于轻型货车,采用后桥驱动,所以设计的驱动桥结构需要符合轻型货车的结构要求;接着选择各部件的结构形式;最后选择驱动桥各部件的具体参数,设计出各部件主要尺寸。同时对各个部件进行强度计算。 2、技术路线 本设计技术路线如下图所示。 非断开式驱动桥 断开式驱动桥 驱动桥总成的结构型式及布置 主 减 速 器 差 速 器 驱动车轮的半轴 驱动桥桥壳 参数选择设计计算 参数选择设计计算 参数选择设计计算 参数选择设计计算 各个部件强度校核 用 成装配图,零件图表达设计 撰写说明书 黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 第 2 章 驱动桥的总体方案确定 驱动桥处于动力传动系的末端,其 基本功能是增大由传动轴或变速器传来的转矩 ,并将动力合理地分配给左、右驱动轮,另外还承受作用于路面和车架或车身之间的垂直力力和横向力。驱动桥一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳等组成。 驱动桥设计应当满足如下基本要求: ( 1) 所选择的主减速比应能保证汽车具有最佳的动力性和燃料经济性。 ( 2) 外形尺寸要小,保证有必要的离地间隙。 ( 3) 齿轮及其它传动件工作平稳,噪声小。 ( 4) 在各种转速和载荷下具有高的传动效率。 ( 5) 在保证足够的强度、刚度条件下,应力求质量小,尤其是簧下质量应尽量小,以改善汽车平顺 性。 ( 6) 与悬架导向机构运动协调,对于转向驱动桥,还应与转向机构运动协调。 ( 7) 结构简单,加工工艺性好,制造容易,拆装,调整方便 3。 驱动桥的结构型式按工作特性分,可以归并为两大类,即非断开式驱动桥和断开式驱动桥。当驱动车轮采用非独立悬架时,应该选用非断开式驱动桥;当驱动车轮采用独立悬架时,则应该选用断开式驱动桥。因此,前者又称为非独立悬架驱动桥;后者称为独立悬架驱动桥。独立悬架驱动桥结构比较复杂,但可以大大提高汽车在不平路面上的行驶平顺性 1。 断开式驱动桥 普通非断开式驱动桥,由于 结构简单、造价低廉、工作可靠,广泛用在各种载货汽车、客车和公共汽车上,在多数的越野汽车和部分轿车上也采用这种结构。他们的具体结构、特别是桥壳结构虽然各不相同,但是有一个共同特点,即桥壳是一根支承在左右驱动车轮上的刚性空心梁,齿轮及半轴等传动部件安装在其中。这时整个驱动桥、驱动车轮及部分传动轴均属于簧下质量,汽车簧下质量较大,这是它的一个缺点。 驱动桥的轮廓尺寸主要取决于主减速器的型式。在汽车轮胎尺寸和驱动桥下的最小离地间隙已经确定的情况下,也就限定了主减速器从动齿轮直径的尺寸。在给定速比的条件下,如果单级主 减速器不能满足离地间隙要求,可该用双级结构。在双级主减速器中,通常把两级减速器齿轮放在一个主减速器壳体内,也可以将第二级减速齿轮作为轮边减速器。对于轮边减速器:越野汽车为了提高离地间隙,可以将一对圆柱齿轮构成的轮边减速器的主动齿轮置于其从动齿轮的垂直上方;公共汽车为了降低汽黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 车的质心高度和车厢地板高度,以提高稳定性和乘客上下车的方便,可将轮边减速器的主动齿轮置于其从动齿轮的垂直下方;有些双层公共汽车为了进一步降低车厢地板高度,在采用圆柱齿轮轮边减速器的同时,将主减速器及差速器总成也移到一个驱动车轮的旁边。 在 少数具有高速发动机的大型公共汽车、多桥驱动汽车和超重型载货汽车上,有时采用蜗轮式主减速器,它不仅具有在质量小、尺寸紧凑的情况下可以得到大的传动比以及工作平滑无声的优点,而且对汽车的总体布置很方便 1。 开式驱动桥 断开式驱动桥区别于非断开式驱动桥的明显特点在于前者没有一个连接左右驱动车轮的刚性整体外壳或梁。断开式驱动桥的桥壳是分段的,并且彼此之间可以做相对运动,所以这种桥称为断开式的。另外,它又总是与独立悬挂相匹配,故又称为独立悬挂驱动桥。这种桥的中段,主减速器及差速器等是悬置在车架横粱或车厢底 板上,或与脊梁式车架相联。主减速器、差速器与传动轴及一部分驱动车轮传动装置的质量均为簧上质量。两侧的驱动车轮由于采用独立悬挂则可以彼此致立地相对于车架或车厢作上下摆动,相应地就要求驱动车轮的传动装置及其外壳或套管作相应摆动。 汽车悬挂总成的类型及其弹性元件与减振装置的工作特性是决定汽车行驶平顺性的主要因素,而汽车簧下部分质量的大小,对其平顺性也有显著的影响。断开式驱动桥的簧下质量较小,又与独立悬挂相配合,致使驱动车轮与地面的接触情况及对各种地形的适应性比较好,由此可大大地减小汽车在不平路面上行驶时的振动和车 厢倾斜,提高汽车的行驶平顺性和平均行驶速度,减小车轮和车桥上的动载荷及零件的损坏,提高其可靠性及使用寿命。但是,由于断开式驱动桥及与其相配的独立悬挂的结构复杂,故这种结构主要见于对行驶平顺性要求较高的一部分轿车及一些越野汽车上,且后者多属于轻型以下的越野汽车或多桥驱动的重型越野汽车 1。 桥驱动的布置 为了提高装载量和通过性,有些重型汽车及全部中型以上的越野汽车都是采用多桥驱动,常采用的有 4 4、 6 6、 8 8 等驱动型式。在多桥驱动的情况下,动力经分动器传
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本文标题:HQ1080车用5.5吨级驱动桥设计【10张图/30000字】【优秀机械毕业设计论文】
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