江淮轻卡汽车驱动桥设计【优秀机械毕业设计论文】【有三维图纸】
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本科毕业设计（论文） 江淮轻卡汽车驱动桥 设计 学 院 机械工程学院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 提交日期 2016年 月 日 I 摘 要 随着国民经济的持续发展，汽车工业也在不断地发展着，各种设备都在不断地发展，创新着。特别是在机动车 辆方面，江淮轻卡汽车驱动桥的应用非常广泛，在一些特定的工作场合，江淮轻卡汽车驱动桥体积小，安装稳定，价格成本低廉很受欢迎，根据市场调查发现，江淮轻卡汽车驱动桥必须满足当今人们对汽车制造方面的安全稳定，灵活性操控等需求。 目前市面上的江淮轻卡汽车驱动桥大多都是采用传统的结构，在某些特定的区域，这种结构形式的江淮轻卡汽车驱动桥非常不受欢迎。由于以往的江淮轻卡汽车驱动桥采用传统的结构形式，这样就造成传动精度不好控制，保养维护费用较高 ;同时存在一定的安全隐患。因此，对整车的安全性要求较高，车辆行走时也会给工作人员带 来强烈的震动，使得机动车驾驶员很不舒服。虽然传通的江淮轻卡汽车驱动桥精度较高，质量较好，但是价格也较昂贵，对于一般的用户难以接受。所以研究一种新式的江淮轻卡汽车驱动桥势在必行！ 本文介绍了江淮轻卡汽车驱动桥的结构组成、工作原理以及主要零部件的设计中所必须的理论计算和相关强度校验，以及对其结构进行创新设计，并对其中的主要零件进行有限元强度分析。该江淮轻卡汽车驱动桥的优点是传动链短、效率高、易加工、使用和维护都很方便，较适合在恶劣的环境下工作。 关键词 江淮轻卡汽车驱动桥；结构；有限元；工作 of is of in is in of is to s of of of on of in in in of is of of is in is is is a of is a to is of is is to it is to a of in of of of of to is in a 录 摘要 . I . 一章 引言 . 1 题的来源与研究的目的和意义 . 1 课题研究的内容 . 2 计基础 . 4 图绘制 . 5 准特征，参考几何体的创建 . 6 伸、旋转、扫描和放样 特征建 . 7 程图的设计 . 8 配设计 . 10 第二章 江淮轻卡汽车驱动桥总体结构的设计 . 12 淮轻卡汽车驱动桥总体方案图 . 14 械传动部分的设计计算 . 16 锥齿轮传动的设计计算 . 18 星齿轮传动的设计计算 . 18 承的设计计算 . 19 纹强度的校核计算 . 19 第三章 江淮轻卡汽车驱动桥中主要零件的三维建模 . 20 锥伞齿轮的三维建模 . 22 动轴的三维建模 . 23 锥滚子轴承的三维建模 . 24 淮轻卡汽车驱动桥的三维建模 . 26 第四章 主要零件的有限元分析 . 28 第五章 三维软件设计总结 . 29 结论 . 30 致谢 . 31 参 考文献 . 32 4 第一章 引 言 题的来源与研究的目的和意义 我国生产的江淮轻卡汽车驱动桥结构简陋，传动精度始终不高，虽然经过几十年的发展，近期产品的质量较早期有所提高。但受国产配套件质量及设计水平等的影响，我国目前生产的江淮轻卡汽车驱动桥的总体水平与进口产品及港口用户的要求仍有较大差距，江淮轻卡汽车驱动桥的生产也是如此，为满足市场需求，开发出一种新型的江淮轻卡汽车驱动桥势在必行！ 相信此种江淮轻卡汽车驱动桥的出现将会大大提高机动车辆的行驶能力和安全系数，相对生产江淮轻卡汽 车驱动桥，将会对其经济效益方面带来显著的提高，同时也在某种程度上推进了汽车工业的不断发展。 随着国际标准化（ 实施，世界江淮轻卡汽车驱动桥以采用新材料、新技术、新工艺、新结构为基础，着眼于产品零部件的标准化、系列化、规格化、通用化和专业化以及大批量生产。根据互换性、模数制、公差与配合的原理，使得组合、多变、拆装的江淮轻卡汽车驱动桥已经进入全面系统设计的阶段，其功能与形式的结合更为完美。 19 世纪 80 年代，美国的 司将新开发的江淮轻卡汽车驱动桥应用到该公司的子公司 一个专业生产汽车的公 司，经过几年的运行，为该公司创造了不菲的利润。随着技术的发展，能源危机引发全球性的节约能源和环境保护意识的提高，在总结第一代江淮轻卡汽车驱动桥的经验基础上，开发出了性能更佳，功率更大的江淮轻卡汽车驱动桥。当前，全世界各大机械人厂商为了提高产品的竞争力，都大力进行江淮轻卡汽车驱动桥的研发工作。现在国外等著名江淮轻卡汽车驱动桥的品牌中，都有江淮轻卡汽车驱动桥的销售，全世界江淮轻卡汽车驱动桥的应用越来越广泛。有一点值得注意的是，江淮轻卡汽车驱动桥的市场，由最初的日本，欧洲，已经渗透到北美市场，因此江淮轻卡汽车驱动 桥是汽车生产企业很乐意生产的汽车部件之一。西方资本主义国家有巨大的江淮轻卡汽车驱动桥销售市场，机械人工业是西方资本主义国家的机械工业之一。 目前国外特别是美国正在考虑发展江淮轻卡汽车驱动桥的功率最大化，产能最优化的问题。自“九五”期间江淮轻卡汽车驱动桥的开发和研制已经被列入美国的重大科技攻关计划，以跟踪世界技术的发展和开发适合美国汽车工业发展的江淮轻卡汽车驱动桥。 我国从 1953 年开始生产江淮轻卡汽车驱动桥，于 1958 年自行设计功率在50、 70、 90、 120、 500 等的江淮轻卡汽车驱动桥之 后，为了适应汽车生产厂家 5 的需要， 1959 年又制造了 500、 1000、 1200 等大功率的江淮轻卡汽车驱动桥。 为了满足江淮轻卡汽车驱动桥生产工业发展需要，我国于 1970 年研制了大型江淮轻卡汽车驱动桥。也曾设计制造顶部单缸 900 液压江淮轻卡汽车驱动桥，并装有自动调整与报警装置，经过多年实践摸索，于 80 年代研制 1200/140 轻液压江淮轻卡汽车驱动桥，经运转实践证明效果很好。近几年又研制出 70江淮轻卡汽车驱动桥，其设计功率为 137际达到 150设计值的 目前 ，江淮轻卡汽车驱动桥是 1953 年开始仿苏 2100 和 1“ O 弹簧江淮轻卡汽车驱动桥而设计。 1954 年开始自行设计生产了 1200 江淮轻卡汽车驱动桥。 1958年又设计制造了大型 2200 江淮轻卡汽车驱动桥。 70 年代已研制出 1200， 1650，2200 多缸液压江淮轻卡汽车驱动桥的系列产品。后经多年反复研制与实践，相继克服了旧系统不足，零件强度低以及结构上的某些缺点，现己批量生产的新系列江淮轻卡汽车驱动桥有 600， 900， 1200， 1750， 2200 五个规格十四种类型，然而我国机械人业所需的江淮轻卡汽车驱动桥全部依赖进口 ，这使得国产机械人配备江淮轻卡汽车驱动桥后，成本增加很大，而装备自行开发生产江淮轻卡汽车驱动桥，其成本提高不大，说明江淮轻卡汽车驱动桥的市场前景令人乐观。 课题研究的内容 本次设计主要针对江淮轻卡汽车驱动桥进行设计，从江淮轻卡汽车驱动桥的整体方案出发，然后具体细化出具体内部结构，其具体内部结构主要包括以下几个方面： （ 1）到图书馆里查阅大量相关知识的资料，搜集各类江淮轻卡汽车驱动桥的原理及结构，挑选相关内容记录并学习。 （ 2）分析江淮轻卡汽车驱动桥的结构与参数 （ 3）确定设计总体方案。 （ 4）确定具体设计方案。 （ 5）江淮轻卡汽车驱动桥的三维图的绘制、 配图、零件图的绘制。 （ 6）江淮轻卡汽车驱动桥主要零件的有限元分析。 （ 7）说明书的编写和整理。 伴随着社会的高速发展，在全球经济发展的大环境之下，我国各个行业在受到其他国家先进技术冲击的同时，与国外品牌企业的沟通交流的机会也变的越来越多。汽车行业通过行业展会、科研合作等多种途径，不断的提高了自身实力和核心竞争力，缩小与发达国家之间的差距。 6 在新的市场需求的驱动下，汽车汽车驱动桥的更 新和优化升级更加迫切。国内汽车车身生产企业充分挖掘市场潜力，大力研究发展稳固、牢固的汽车车身，在机动车辆向绿色环保化的转变中挥积极作用。一般生产汽车车身的企业对所生产的车身的安全指数都有严格的要求。各企业在生产汽车车身的同时，都充分考虑到汽车在运行中可能会出现的种种问题，从而减少汽车因为车身不牢固以及由于车身的联接问题在行驶过程中产生的噪音而引起的噪音大、污染重等现象。 国内汽车半承载车身的研发及制造要与全球号召的安全稳定、成本低廉的主题保持一致。加大汽车新型半承载车身结构的研发及生产是行业发展的大 趋势，同时也迎合了国内基础建设发展的需求。 汽车行业的发展与人类社会的进步和科学技术的水平密切相关。随着科学技术的发展，各学科间相互渗透，各行业间相互交流，广泛使用新结构、新材料、新工艺，目前半承载车身正向着稳定、高效、可靠、节能方向发展。 本文介绍了汽车汽车驱动桥的结构组成、结构原理以及主要零部件的设计中所必须的理论计算，由于汽车车身在多样化、安全稳定方面的优点日益突出，并且其使用和维护都很方便，相信在不久的将来，该新型半承载车身结构的应用将会越来越普及。 本论文主要研究运用 江淮轻卡汽车驱动桥进行设计。在设计过程中，了解 各种功能。 汽车驱动桥是汽车传动系统的重要组成部分，承载着汽车的满载荷重及地面经车轮、车架及承载式车身经悬架给予的垂直力、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。 汽车驱动桥的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，也对汽车的动力性、平稳性、通过性、机动性、以及操作稳定性都会有直接的影响。例如，驱动桥包含主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置、 桥壳、和各种齿轮。汽车驱动桥设计涉及的汽车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涉及所有的现在汽车制造工艺。对于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汽车设计的全面知识和技能。 由于 色的技术和市场表现，不仅成为 业的一颗耀眼的明星，也成为 华尔街 青睐的对象。终于在 1997 年由法国 达索公司 以三亿一千万美元的高额市值将 资并购。公司原来的风险投资商和股东，以一千三百万美元的风险投资，获得了高额的回报，创造了 业的世界纪录。并购后的 原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作，成为 业一家高素质的专业化公司。 维机械设计软件也成为达索企业中最具竞争力的 品。 7 由于使用了 术、 直观式设计技术、先进的 核（由剑桥 提供）以及良好的与 第三方软件 的集成技术。 为全球装机量最大、最好用的软件。资料显示，目前全球发放的 件使用许可约 28万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国 防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品 /消费品、离散制造等分布于全球 100 多个国家的约 3 万 1千家企业。在教育市场上，每年来自全球 4， 300 所教育机构的近 145， 000 名学生通过 培训课程。 据世界上著名的人才招聘网站检索，与其它 3D 件相比， 一事实说明了越来越多的工程师和设计者使用 维软件，越来越多的企业需要 才。件功能强大，易于操作，界 面人性化，技术创新，组件繁多是 得 设计时能够为用户提供不同的设计方案，通过方案的筛选，工程师能从中选择合适的方案，从而在设计过程中降低设计的错误以及提高产品质量。在目前市场上所见到的三维 决方案中， 设计过程比较简便又通俗易懂的软件之一。它不仅提供如此人性化的系统，同时对每个工程师和设计者，乃至整个机械行业提供了良好的发展基础。 件是世界 上第一个基于 发的三维 统，由于技术创新符合 术的发展潮流和趋势， 司于两年间成为 业中获利最高的公司。良好的财务状况和用户支持使得 年都有数十乃至数百项的技术创新，公司也获得了很多荣誉。该系统在 1995获得全球微机平台 统评比第一名；从 1995 年至今，已经累计获得 十七项国际大奖，其中仅从 1999 年起，美国权威的 业杂志 续 4 年授 表彰 创新、活力和简明。至此， 遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明，使用它， 设计师 大大缩短了设计时间，产品快速、高效地投向了市场。由于 色的技术和市场表现，不仅成为 业的一颗耀眼 的明星，也成为华尔街青睐的对象。终于在 1997 年由法国 达索公司 以三亿一千万美元的高额市值将 资并购。公司原来的风险投资商和股东，以一千三百万美元的风险投资，获得了高额的回报，创造了 业的世界纪录。并购后的 原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作，成为 业一家高素质的专业化公司，维机械设计软件也成为达索企业中 最具竞争力的 品。 8 图绘制 掌握点、直线、矩形、弧度圆等基本图形的绘制方法；掌握样条、文字等高级几何图形的绘制方法；理解集合约束的概念并在草图绘制中熟练应用几何约束；熟练应用阵列、实体转换等草图绘制工具；能综合应用各种草图绘制实体和利用草图绘制工具完成草图绘。 准特征 清楚明白基于特征的建模方式、参数化思想等概念；灵活运用各种建立基准点的方法；灵活运用各种建立基准轴方法；灵活运用各种建立基准面的方法；灵活运用坐标系的建立方法；能根据建模需要 综合应用各种参考几何体。 伸、旋转、扫描和放样特征建模 灵活运用拉伸特征的概念与建立方法；灵活运用旋转特征的概念与建立方法；掌握扫描特征的概念与建立方法；灵活运用放样特征的概念与建立方法；通过实践能够准确分析零件的特征，灵活运用拉伸和旋转也正建立三维模型。综合应用扫描、放样、弯曲、镜向、阵列等特征建立各种实体。 程图设计 灵活运用用户自定义工程图格式文件的方法；灵活运用建立标准三视图，剖视图，断面图，局部图，辅助视图等方法；灵活运用各种注释的方法。 配设计 灵活运用自底向上的装配方法；灵活运用生成装配体爆炸图的方法；灵活运用 能装配技术；灵活运用装配体零部件的状态和属性控制，并能够在装配体中设计子装配体；灵活运用干涉检查；灵活运用自上向下的装配方法；灵活运用在装配模型工程图中添加零件序号；灵活运用生成装配体材料明细表的方法。 第二章 江淮轻卡汽车驱动桥总体结构的设计 淮轻卡汽车驱动桥总体方案图 本次设计的江淮轻卡汽车驱动桥的设计包括差速器的设计、圆锥齿轮传动的设计、行星 齿轮传动的设计等等。具体的方案图如下图 1示： 9 图 1案图 械传动部分的设计计算 锥齿轮传动的设计计算 1初步计算 （ 1）材料选择 因传动尺寸无严格限制，批量较小，故小齿轮用 40质） ，硬度24186均取为 280齿轮用 45 钢（调质） ，硬度 22986均取为 240选齿轮精度为 7级。 （ 2）节锥角的计算 1i （ 1 o tc o t a r r c （ 2 54676706222290 （ 由文献 2表 3314 可知， 62222c o i n 12c o ss i 12m i n oa （ 式中， 1 10 取小齿轮齿数 301 z ， （ 取大齿轮齿数 502 z 。 （ 3）根据工作 条件的要求，大端模数为 12m （ （ 4）齿轮分度圆的直径 360301211 （ 600501222 （ （ 5）锥距 （ （ 6）齿轮齿顶、齿根圆直径 由文献 3表 910 可知， 齿顶高 12121* aa （ 齿顶圆直径 382062222co 111 aa （ 610546767co 222 aa （ 齿根高 11 af （ 齿轮基圆直径 Rm （ 5 2 Rm （ （ 7）齿宽 由文献 2表 3314 可知， （ （ 8）节圆周速度 311 m/s 星齿轮传动的设计计算 据 2)型行星传动的传动比 和按其配齿计算（见参考文献 1）公式（ 3公式（ 3求得内齿轮 现考虑到行星齿轮传动的外廓尺寸较小，故选择中心轮 17和行星轮 3. 根据内齿轮 1( ）（ 对内齿轮齿数进行圆整，同时考虑到安装条件，取 79此时实际的 是必须控制在其传动比误差的范围内。 实际传动比为 1 = 其传动比误差 12 由于外啮合采用角度变位的传动，行星轮 按如下公式计算，即 2 因为 62 ab 偶数，故取齿数修正量为 1 此时，通过角变位后，既不增大该行星传动的径 向尺寸，又可以改善 3017 在考虑到安装条件为 322 （整数） 初算中心距和模数 1. 齿轮材料、热处理工艺及制造工艺的选定 太阳轮和行星轮材料为 20面渗碳淬火处理，表面硬度为 57 61 试验齿轮齿面接触疲劳极限 =1591 试 验齿轮齿根弯曲疲劳极限太阳轮 =485 行星轮 =485 对称载荷 )。齿形为渐开线直齿。最终加工为磨齿，精度为 6级。 内齿圈材料为 38化处理，表面硬度为 973 试验齿轮的接触疲劳极限 =1282齿轮的弯曲疲劳极限 =370形的终加工为插齿，精度为 7级。 2. 减速器的名义输出转速 2n 13 由 i = 212n = = 3. 载荷不均衡系数 采用太阳轮浮动的均载机构，取 H 4. 齿轮模数 m 和中心距 a 首先计算太阳轮分度圆直径： 3d 式中： u 一齿数比为 使用系数为 算式系数为 768； 综合系数为 2； 1T 一太阳轮单个齿传递的转矩。 549= 9 8 0 03 1 2 09 5 4 9 =376 其中 高速级行星齿轮传动效率，取 =d 齿宽系数暂取 0.5 =145014 代入 3 d 3 2a 5 9 67 6 8d =模数 m= 取 m=5 则 3017(521)(210 =取 齿宽 db d 取 2 1. 计算变位系数 (1) 啮合角 因 20c o c o sc o s 0 以 = “ 543920 变位系数和 2 t =（ 17+30） 200543920 =15 图 2中心距变动系数 y y= 5 20 m 1 齿顶降低系数 y 1 4 分配边位系数： 根据线图法，通过查找线图 2心距变动系数 y y= 5 20 m 1 齿顶降低系数 y 1 4 分配边位系数： 16 根据线图法，通过查找线图 2到边位系数 549.0 则 5 9 9 ac (2) 由于内啮合的两个齿轮采用的是高度变位齿轮，所以有 0 bc 从而 cb 且 0y 0y 2. 几何尺寸计算结果 对于单级的 2)型的行星齿轮传动按公式进行几何尺寸的计算，各齿轮副的计算结果如下表： 表 3项目 计算公式 分度圆直径 d 111 222 851751 d 1503052 d 1501 d 3957952 d 基圆直径dd b dd b )(211 )(222 内 )(2*11 7 径 啮合 )(222 外啮合 )(2 *11 )(2 *22 内啮合 )(2 *11 )(222 顶高系数：太阳轮、行星轮 1内齿轮 顶隙系数：内齿轮 c 按公式验算其邻接条件，即 已知行星轮 c 的齿顶圆的直径 3入上式，则得 23s 22 满足邻接条件 同心条件 按公式对于角变位有 c os 已知 173079 543925 20 代入上式得 20c o s 3079543920c o s 3017 =足同心条件 18 按公式验证其安装条件，即得 )(整数Cn 将 17793代入该式验证得 323 7917 满足安装条件 啮合要素的验算 1. a （ 1）顶圆齿形曲率半径 a 22 )2()2( 太阳轮 221 )a =行星轮 222 )2 9 5 0()2 5 1 4( a =（ 2）端面啮合长度 )s 21 式中“ ”号正号为外啮合，负号为内啮合； t 端面节圆啮合角。 直齿轮 t = = 543925 则 a )543925s i 24 1 =（ 3）端面重合度 20c c c 19 =. 端面重合度 a （ 1）顶圆齿形曲率半径 a 22 )2()2( 行星轮 1a 由上面计算得， 1a =内齿轮 222 )2 1()2 1( a =（ 2）端面啮合长度 21 s in = 20s =（ 3）端面重合度 )c o s/(c o s = 20 = 轴承的设计计算 （ 1）滚动轴承的选择 滚动轴承为 圆锥滚子 轴承 32210，由文献 2表 得 862N，1490N， 83.0e ， Y 。 （ 2）寿命验算 轴承所受支反力合力 222 （ 对于 圆锥滚子轴承 ，派生轴向力互相抵消。 0 文献 2表 得， ， 20 0 0 51 （ 按轴承 9310366 （ hL h= 年 第二章 江淮轻卡汽车驱动桥总体结构的设计 21 由于 江淮轻卡汽车驱动桥 的 运转平稳 ，必须选择较大寿命的轴承，轴承能达到所计算的寿命。 经审核后，此轴承合格。 纹强度的校核计算 螺栓的强度在机械联接中至关重要，特别是在重要的场合 ，其强度校
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