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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哈尔滨理工大学学士学位论文 I 五自由度机械臂设计 摘 要 本设计主要介绍关于工业机器人的一些知识和原理，包括工业机器人的组成、分类、主要技术性能参数和工业机器人的运动分析。本设计的总体内容是根据移动机构的移动能力指标，比较现有移动机构的性能特点，确定移动机构的最佳移动方式；设计一个五自由度关节式机械臂，确定五自由度工业机器人的主要技术参数和传动关系，并通过对工业机器人的动力计算为各部位选择合适的驱动电机；确定五自由度工业机器人设计计算机控制系统方案以及为所设计的五自由度工业机器人进行 建模。本论文作者在参考大量文献资料的基础 上，结合设计的要求，并参考通用型机器人的结构，进行五自由度工业机器人的结构设计和其计算机控制系统的设计。本文所设计的机械手臂主要由手爪、腕、小臂、大臂和基座组成，同时用 对其进行了三维建模，可用于搜索、抓取水下管件、缆线等细长物体，也可用于抓取其它形状的物体，具有一定的通用性。机器人能自动控制，多功能，有五个自由度，可固定或运动，用于相关自动化系统中。 关键词 五自由度；工业机器人；三维建模 哈尔滨理工大学学士学位论文 on of of of of is to of on of to a of to of of an of of to of of of of as as a E of of of of in to of on of to of of of is by E be a be to or it be a of it be or 哈尔滨理工大学学士学位论文 of 3D 尔滨理工大学学士学位论文 录 摘 要 . I . 1章 绪论 . 1 题背景 . 1 业机器人的组成 . 2 业机器人的分类 . 2 业机器人主要技术性能参数 . 3 题的总体内容 . 4 章小结 . 4 第 2章 机械臂的结构设计 . 5 自由度工业机器人的主要参数 . 5 自由度工业机器人结构 . 5 自由度工业机器人的动力计算 . 6 章小结 . 15 第 3章 机械臂的 建模 . 16 建零件 . 16 配 . 18 作装配动画 . 19 章小结 . 21 结论 . 22 致谢 . 23 参考文献 . 24 附录 A . 25 附录 B . 29 哈尔滨理工大学学士学位论文 1 第 1章 绪论 题背景 机器人工程是近二十多年来迅速发展起来的综合学科。它集中了机械工程、电子工程、计算机工程、自动控制工程以及人工智能等多种学科的最新研究成果，是当代科学技术发展最活跃的领域之一，也是我国科技界跟踪国际高科技发展的重要方面。工业机器人的研究、制造和应用水平，是一个国家科技水平和经济实力的象征，正受到许多国家的广泛重视。 目前，工业机器人的定义，世界各国尚未统一，分类也不尽相同。最近联合国国际标准化组织采纳了美国机器人协会给工业机器人下的定义：工业机器人是 一种可重复编程的多功能操作装置，可以通过改变动作程序，来完成各种工作，主要用于搬运材料，传递工件。参考国外的定义，结合我国的习惯用语，对工业机器人作如下定义 1： 工业机器人是一种机体独立，动作自由度较多，程序可灵活变更，能任意定位，自动化程度高的自动操作机械。主要用于加工自动线和柔性制造系统中传递和装卸工件或夹具。 工业机器人以刚性高的手臂为主体，与人相比，可以有更快的运动速度，可以搬运更重的东西，而且定位精度相当高，它可以根据外部来的信号，自动进行各种操作。 工业机器人的发展，由简单到复杂，由初级到高 级逐步完善，它的发展过程可分为三代： 第一代工业机器人就是目前工业中大量使用的示教再现型工业机器人，它主要由手部、臂部、驱动系统和控制系统组成。它的控制方式比较简单，应用在线编程，即通过示教存贮信息，工作时读出这些信息，向执行机构发出指令，执行机构按指令再现示教的操作。 第二代机器人是带感觉的机器人。它具有寻力觉、触觉、视觉等进行反馈的能力。其控制方式较第一代工业机器人要复杂得多，这种机器人从1980 年开始进入了实用阶段，现在已开始普及应用。 第三代工业机器人即智能机器人。这种机器人除了具有触觉、视觉等功能 外，还能够根据人给出的指令认识自身和周围的环境，识别对象的有无及其状态，再根据这一识别自动选择程序进行操作，完成规定的任务。并且能跟踪工作对象的变化，具有适应工作环境的功能。这种机器人还处于研制阶段，尚未大量投入工业应用 2。 哈尔滨理工大学学士学位论文 2 业机器人的组成 机械加工中使用的机器人大多是代替人上肢的部分功能，按给定的程序、轨迹和要求进行工作。它主要由执行系统、驱动系统、控制系统及检测系统组成。 1. 执行系统：执行系统是工业机器人完成抓取工件，实现各种运动所必需的机械部件，它包括手部、腕部、机身和行走机构等。 (1) 手部：又称手爪或抓取机构，它直接抓取工件或夹具。 (2) 腕部：又称手腕，是连接手部和臂部的部件，其作用是调整或改变手部的工作方位。 (3) 臂部：是支承腕部的部件，作用是承受工件的管理荷重，并把它传递到预定的位置。 (4) 机身：是支承手臂的部件，其作用是带动臂部自转、升降或俯仰运动。 2. 驱动系统：为执行系统各部件提供动力，并驱动其动力的装置。常用的机械传动、液压传动、气压传动和电传动。 3. 控制系统：通过对驱动系统的控制，使执行系统按照规定的要求进行工作，当发生错误或故障时发出报警信号。 4. 检测系统：作用是通过各种检测装置、传感装置检测执行机构的运动情况，根据需要反馈给控制系统，与设定进行比较，以保证运动符合要求 3。 业机器人的分类 工业机器人的分类方法很多，这里主要以工业机器人的驱动方式、控制功能、编程方式、控制机构、坐标形式、自由度数以及抓取重量的不同进行分类。 1. 按驱动方式分为液压传动，气压传动和电动。 2. 按控制功能分为重复型和智能型。 重复型机器人能够按照事前编制的程序重复自动的工作。目前，机械加工系统中应用的工业机器人几乎都是这种。 智能型机器人除具有重复型的 功能外，还具有视觉、触觉、识别和判断功能等。 3. 按编程方式分为可编程序式和示教再现式。 4. 按控制方式分为点位控制和连续轨迹控制。 点位控制是指机器人的运动，只控制空间点的位置，而不控制由一个定位点到另一个定位点之间的运动轨迹。 哈尔滨理工大学学士学位论文 3 连续轨迹控制是指能控制机器人的运动轨迹为空间任意曲线。 5. 按控制机构分为开关型和佩服型。 开关型机器人是通过机械挡块、行程开关等电器触头的开关动作，得到位置信号，从而控制运动部件定位。这种机器人结构比较简单，只能用于点位控制，难于实现复杂运动。 佩服型机器人是根据连续输入 指令，经过信号扩大，由佩服驱动机构控制运动。通常采用位置检测机构，检测机器人运动部件的位置和姿态变化，以控制机器人运动部件的准确定位。这种机器人可获得良好的运动特性，定位精度高，不仅适于点位控制，而且适于连续轨迹控制。 6. 按坐标形式分为直角坐标式机器人、极坐标式机器人、圆柱坐标式机器人和多关节式机器人。 7. 按自由度数分，机器人的自由度数越多，能用性就越广，但结构复杂。一般 4 到 6 个自由度即能满足稍复杂的使用要求了。 8. 按抓取重量分大型、中型、小型和微型。 大型机器人的抓取重量为 100上；中型 机器人的抓取重量为 10100型机器人的抓取重量为 1 10型机器人的抓取重量为 14。 业机器人主要技术性能参数 工业机器人的技术参数是说明其规格和性能的具体指标。主要技术参数有如下： 1. 抓取重量： 抓取重量是用来表明机器人负荷能力的技术参数，这是一项主要参数。这项参数与机器人的运动速度有关，一般是指在正常速度下所抓取的重量。 2. 抓取工件的极限尺寸： 抓取工件的极限尺寸是用来表明机器人抓取功能的技术参数，它是设计手部的基础。 3. 坐标形式和自由度： 说明机器人机身、手部、腕部等共有的自 由度数及它们组成的坐标系特征。 4. 运动行程范围： 指执行机构直线移动距离或回转角度的范围，即各运动自由度的运动量。根据运动行程范围和坐标形式就可确定机器人的工作范围。 5. 运动速度： 哈尔滨理工大学学士学位论文 4 是反映机器人性能的重要参数。通常所指的运动速度是机器人的最大运动速度。它与抓取重量、定位精度等参数密切有关，互相影响。目前，国内外机器人的最大直线移动速度为 1000mm/s 左右，一般为 200400mm/s；回转速度最大为 180/s，一般为 50/s。 6. 定位精度和重复定位精度： 定位精度和重复定位精度是衡量机器人工作质量的一项重 要指标。 题的总体内容 较现有移动机构的性能特点，确定移动机构的最佳移动方式。 定五自由度工业机器人的主要技术参数和传动关系，并通过对工业机器人的动力计算为各部位选择合适的驱动电机。 建模。 章小结 本章主要介绍了本设计的课题背景，工业机器人的组成、分类和主要技术性能参数以及本设计的总体内容。 哈尔滨理工大学学士学位论文 5 第 2章 机械臂的结构设计 自由度工业机 器人的主要参数 1. 自由度数： N 5 2. 抓取重量： P 250N 3. 手臂伸缩： L 500v=s 4. 手臂俯仰： 45， 30/s 5. 手臂回转： 220， 30/s 6. 手腕摆动： 90， 60/s 7. 手腕回转： 300， 120/s 自由度工业机器人结构 以 00 型机器人为参照，具有五个自由度，有六个控制轴，采用直流伺服控制。图纸 其传动原理图 ： 1. 主要技术参数 表 2术参数 项目 技术参数 结构型式 空间多关节式 自由度数 5 个 驱动方式 直流伺服电动机驱动 腕部最大重量 (抓取重量 ) 250N 操作方式 示教再现 /脱线编程 (1) 采用空间多关节式结构，工作范围比其它结构形式要大； (2) 轴控制机器人腰座旋转，伺服电动机轴上的小齿轮旋动腰部轴承带轮齿的内环完成运动； 轴、 轴分别控制大小臂的运动，其传动是通过滚珠丝杠螺母副来完成，传动刚度高； 、 、 轴控制腕部运动，伺服电动机通过 ( 轴除外 )齿形带轮、齿形带轮副、谐波减速器等来完成腕部运动； (3) 对影响精度的主要传动部分均采用锥滚子轴承，向心推力球轴承； (4) 腕关节传动比分配采用先小后大的原则，谐波减速器放在最末一级，减少传动零件的尺寸和重量； 哈尔滨理工大学学士学位论文 6 (5) 对细长管轴，大量采用焊接工艺，以减少机械加工量，降低成本； (6) 对大质量零件均采用铝材，如腕部全部采用高强度铸铝材料，从而大大减轻整机重量 5。 表 2动关系 轴号 传动级数 第一级 第二级 第三级 第四级 第五级 2 谐波减速器 (齿轮副(2) _ _ _ 1 滚珠丝杠螺母副 _ _ _ _ 1 滚珠丝杠螺母副 _ _ _ _ 5 同步带(4) 齿轮副(12) 同步带(14) 齿轮副(16) 蜗轮蜗杆(18) 3 同步带(6) 齿轮副(10) 谐波减速器 (_ _ 2 同步带(8) 谐波减速器 (_ _ _ 2. 平衡系统 由于自重、承重较大，工作时运动惯性亦较大，为使小臂接近静平衡，将伺服电动机组件、齿形带轮等大质 量零部件布置在与腕部相对的另一端。在此质量静平衡的基础上，机器人还配置气动平衡系统，用两组平衡气缸分别对大臂、小臂进行平衡。通过改变气缸压力来补偿负荷变化对平衡的影响。气动平衡系统除气包外均放置在机器人外部。 自由度工业机器人的动力计算 1. 手部夹紧力的计算 N 9.8 k1 k2 ( N ) (2G 抓取工件的重量（ 安全系数，取 .0 工作状况系数，可按 +a 为机器人托运工件过程中的加速度的绝对值。 方位系数，根据手指与工件形状以及手指与工件位置不同进行选择，这里选 以： N9.8 k1 k2 哈尔滨理工大学学士学位论文 7 =250 N ) 2. 手指驱动力 P 2 N） 蜗轮蜗杆传动效率 1 的传动效率 2 传动效率 1 2 际驱动力 P 实 PN） 图 2指传动 示意图 3. 手指驱动电机的选择 手指夹开的速度为 60/s，蜗轮蜗杆传动比为 29： 1 (1) 考虑到传递的功率不大，转速较低，选用 杆传动，精度 8c 杆用 35面淬火，硬度为 45面粗糙度 .6 轮轮缘选用 属铸造。 (2) 传动比 i=12 129 参考表机械设计手册第二版，第四卷 表 ，Z2=9 查表 取 哈尔滨理工大学学士学位论文 8 a=40,i=29,m=2 1=1,9 蜗轮分度圆直径： d2=29=58 导程角 r=1 (2=杆转矩： P 实 (2 T 1 1000 m 图 2杆转矩受力分析 蜗杆转速 60/s129=1740/s 290 r/s 电动机功率： 负载峰值力矩（ Nm） 负载峰值转速（ s） 传动装置的效率，取 2 (2而 T， m 2 173 W 所以：查实用机械电气技术手册电 机篇表 13 15 选伺服电机型号为： 11085W,1500r/220V 哈尔滨理工大学学士学位论文 9 选取同步带 34传动比为 34齿轮副 1112传动比为 1112步带 1314传动比为 13141 齿轮副 1516传动比为 1516 5 00 =. 腕摆电机的选择 腕摆转速 60/s 10 r/计腕重为 50重 G (50+ g F 实 F谐波效率 T T 实 252 52 2摆力矩分析示意图 腕摆 10 85 850r/s 2 2 T， 所以：查实用机械电气技术手册电机篇表 13 15 选伺服电动机型号： 901500 r/80W， 220V 哈尔滨理工大学学士学位论文 10 选取齿轮副 910传动比为 9101 谐波减速器 传动比为 0 同步带 56传动比为 56 801101500 =. 手腕回转驱动电机的选择： 手腕回转转速 120/s 20 r/转转矩： f 启动（制动）的过程中的惯性力矩 J0 w手臂回转在启动或制动过程中角速度的变化量，就是工作角速度， w w (s) t 启动或制动过程的时间 ( s ) 手部、腕部、臂部、机身及工件等回转部件对机身回转轴线的转动惯量 (kg 密封装置处的摩擦阻力矩 (Nm) 2 效率，取 0= 24 28060 1004 m f (2 m 20r/s 2 21 484.6 w 哈尔滨理工大学学士学位论文 11 所以：查实用机械电气技术手册电机篇表 13 15 选取伺服电动机型号： 1303000r/600W， 200V 选取谐波减速器 传动比为 0 同步带 78传动比为 78 80203000 =. 手臂回转驱动电机的选择： 回转转速： 30/s 5 r/取谐波减速器 传动比为 0 渐开线圆柱齿轮，模数 (法面模数 )m=数 0， 50 图 2臂回转示意图 F 摩擦 Gf 550550 539N r =2d 112 30 F 摩擦 r 100030539 m 5 r/21 s40150 s 2 2 以：查实用机械电气技术手册电机篇表 13 15 选伺服电动机型号： 901500 r/80W， 220V 哈尔滨理工大学学士学位论文 12 电机转速为 n 电 = 21 (2= 5 8040150=1500r/合要求 7. 同步带设计： (P=300W,n=3000 r/AP=600 960W=考表机械设计手册第二版，第四卷表 载 荷修正取 L 型，节距 16 查表得： 小带轮齿数： 17 小带轮节径： 1带轮外径：查得 带轮齿数： Z2=17= 32 大带轮节径： 2带轮外径：查得 初定中心矩 10同步带长及齿数： 2 122 + 22104 2 110+ 5 1 9 7 2 + 1104 表 50，代号： 187 理论中心距 a 0 1102 ，选取中心距 20带啮合齿数： 211 126a (2 1206 6 基本额定功率： 查表 m=m,尔滨理工大学学士学位论文 13 带速 v= 116000 5 1 1 5 0 06000=s 26000aT mv v = 6 0 0 0 42 =需带宽 bs bs=得， L 型带 z=1 表 得，选带宽代号为 100 的 L 型带， 表选双边挡圈， t=轮的结构和尺寸： 传动选用的同步带为 187带轮： 7， 带轮： 2， 2边挡圈示意图 8. 大臂驱动丝杆的设计 估算：等效载荷 000N,丝杆有效行程 270效转速500r/求使用寿命 L h =15000h 左 右，工作温度低于 100 ，可靠度 95%，精度为 3 级精度。 (1) 计算载荷 K K tK 查机电液设计手册上册，表 15 .1，K= 哈尔滨理工大学学士学位论文 14 K K tK 1 1000=1771N = 6 7 1 0= 3 4 5 0 0 01500 =19559N (2) 选择滚珠丝杆副的型号 主要尺寸为： 按 9559N，查表 15用 0d=32mm,mm,mm,d=d 27 24000N , 1880N 螺旋导程角 = 32=3251 螺杆不长，无需验算稳定性。 (3) 刚度验算 按最不利情况考虑，即在螺距 (导程 )内受轴向力引起的弹性 变形与受转矩引起弹性变形方向一致，此时变形量为最大，计算公式为： S= 2124116 14 (2式中 T1=2d+v) =1000232 1253 + 408 )=996N擦系数 f=量磨擦角v= 408 ， 剪切弹性模量 G=410 N/以：S= 22 4 41 6 9 9 6 6 8 . 3 3 1 0 2 8 . 4 5 +524 1 0 0 0 6 2 . 0 6 1 0 2 8 . 4 5 =中，危险截面1d=E=米螺杆长度上的螺矩的弹性变形 = 3106 =m /m( )p=15 m /m 因为滚球丝杆精度要求为 3 级精度，由表 15得 ( p=15 m /m (4) 计算效率 哈尔滨理工大学学士学位论文 15 = v= 408125353 =6% 9. 丝杆驱动电机的选择 电机的转速必须满足丝杆的等效转速 1500 r/择电机型号为：130m， 1500r/350W 10. 小臂丝杆和电机的选择 设计原理与要求和大臂丝杆及电机相同，丝杆型号 为： ，电机型号为： 130 章小结 本章内容主要确定了五自由度工业机器人的主要参数，对五自由度工业机器人的结构进行了设计并完成了五自由度工业机器人的动力计算。 哈尔滨理工大学学士学位论文 16 第 3章 机械臂的 建模 世界上拥有用户最多的三维 件，由美国司出品，其软件产品的总体设计思想体现了 件的新发展， 一套又设计至生产机械自动化软件，是新一代的产品造型系统，是一个参数化、 基于特征的实体造型系统，并且具有单一数据库功能。 强大完美的功能，使其在工业造型设计、三维模型设计、计算分析、运动学分析、工程图的输出甚至加工成产品等各个方面都有所应用 11。 三维建模的过程大致如下图 3 图 3模过程 建零件 程序。 新建 ”按钮（图 3在 “新建 ”对话框中的 “类型 ”单选框中选取 “零件 ”,在 “名称 ”一栏出输入零件名称，把 “使用缺省模板 ”前面的勾去掉，单击 “确定 ”(图 3选择 “然后单击 “确定 ”（图 3 哈尔滨理工大学学士学位论文 17 图 3件 图 3建 图 3文件选项 拉伸 ”按钮 ，点选 “放置 ”“ 定义 ”（图 3,选择 击 “草绘 ”（图 3,进入草绘平面。 哈尔滨理工大学学士学位论文 18 图 3绘选项 图 3置 创建圆 ”按钮 ，在草绘平面内分别画 2 个圆（图 3单击“确认 ”按钮 。 图 3绘图 深度值 ”处输入 3（图 3单击 “确认 ” 。 图 3置深度值 成建模。 配 程序。 新建 ”按钮（图 3在 “新建 ”对话框中的 “类型 ”单选框中选哈尔滨理工大学学士学位论文 19 取 “组件 ”,在 “名称 ”一栏出输入零件名称，把 “使用缺省模板 ”前面的勾去掉，单击 “确定 ”(图 3选择 “然后单击 “确定 ”（图 3 将元件添加到组件 ”按钮 ，选择零件。 4单击 “放置 ”,选择 “缺省 ”（图 3确定。 图 3文件选项 图 3置定义 5 重复第 3 步，添加零件。 6使用约束将第 2 个零件装配到第一个零件上。 7重复第 3 步与第 6 步，将所有零件都装配在一起。 8保存文件，完成装配。 作装配动画 程序，打开已经装配好的文件。 哈尔滨理工大学学士学位论文 20 应用程序 ”下的 “动画 ”，进入动画制作界面。 主体定义 ”按钮 ，选择 “每个主体一个零件 ”（图 3 图 3建主体 创建新关键帧序列 ”按钮 ，在单击 “编辑或创建快照 ”（图 3用 “主体拖动 ”对个别零件进行移动。然后点击拍照按钮 ，重复移动和拍照（图 3 启动动画 ” ，运行动画。 6单击 “回放 ” ，选择 “捕捉 ”“ 确定 ”,动画被保存到组件所在的目录下，完成。 图 3键帧 图 3动 哈尔滨理工大学学士学位论文 21 图 3械臂装配图 章小结 建立了机械手的三维模型，对机械手运动学和动力学性能进行了仿真研究，分析了运动部件之间的相对关系，完成了机械手抓取不同目标物时的运动学、动力学仿真；机械手采用液压驱动方式，驱动力大、结构简单。 哈尔滨理工大学学士学位论文 22 结论 本文通过对五自由度工业机器人的结构设计， 建立了机械臂运动过程模型。又通过五自由度工业机器人的动力计算、建立计算机控制系统方案和对机械臂进行 三维建模，得到了如下一些结果： 1五自由度机械臂可用于搜索、抓取水下管件、缆线等细长物体 ,也可用于抓取其它形状的物体 ,具有一定的通用性。 2机器人能自动控制，多功能，有几个自由度，可固定或运动，用于相关自动化系统中。 3可编程控制器控制系统主要是针对五自由度工业机器人的控制。可编程控制器是通过软件来实现控制的，只需改变软件就可以实现不同的控制要求。 在本文结束之际，总结自己所做的工作，受时间和研 究水平所限，认为在对机器人自动控制系统进行开发与应用还应进一步深入研究，使机器人具备自动控制工作和机体在外部障碍的影响下进行自动修正的功能。 哈尔滨理工大学学士学位论文 23 致谢 本文是在导师焦波老师的精心指导下和热情关怀下完成的。在论文的整个过程中无不渗透着焦波老师的大量心血。几个月来，焦老师那严谨的治学态度，开拓创新的科研作风，忘我的工作精神和对学生的关爱，无一不让我感动和钦佩，这将使我在今后的工作和学习中受益终身。在此表示衷心的感谢，并致以最崇高的敬意。 哈尔滨理工大学学士学位论文 24 参考文献 1 林来兴空间控制技 术 M宇航出版社， 1992： 252 D Q 单的逻辑学 C赵明燕 译山西教育出版社， 2011： 123 J R D 1994，5(1) ： 244 文东辉，刘献礼，李连等 具硬态切削加工机理 J，机械技术， 2001 年，第 18 卷，第 6 期： 2438 5 S M K R 1990： 8256 谌颖空间最优交会控制理论方法研究 D哈尔滨工业大学博士论文， 1992： 87 河北绿洲生态环境科 技有限公司一种荒漠化地区生态植被综合培育种植方法：中国， . 20010028. /1129210. 5&哈尔滨理工大学学士学位论文 25 附录 A 图 底座尺寸示意图 图 座尺寸示意图 图 腰关节尺寸示意图 图 关节尺寸示意图 哈尔滨理工大学学士学位论文 26 图 小臂连杆尺寸示意图 图 臂连杆尺寸示意图 图 钟形 连杆尺寸示意图 图 形连杆尺寸示意图 图 腕部连接杆尺寸示意图 哈尔滨理工大学学士学位论文 27 图 部连杆尺寸示意图 图 电动机托架尺寸示意图 图 动机托架尺寸示意图 图 腕部齿轮箱尺寸示意图 哈尔滨理工大学学士学位论文 28 图 部齿轮箱尺寸示意图 哈尔滨理工大学学士学位论文 29 附录 B 哈尔滨理工大学学士学位论文 30 哈尔滨理工大学学士学位论文 31 哈尔滨理工大学学士学位论文 32 哈尔滨理工大学学士学位论文 33 l e f tm o b i l e m o b i l er i g h (1) m a n i p m a n i p m a n i p m a n i p m a n i pa c q u i s i t i o n a c q u i s i t i o n r e t r a c t r e t r a c tq w q w q (2) 32( ) ,b b b b b b w a w w r b b w w n o i s e (3) t a n h ( ( )m o b i l e m o b i l e m o b i l ea t a r t h r e s h o l da k d d (4) t a n h ( ( ) )m a n i p m a n i p m o b i l ea c u i s i t i o n a t a r t h r e s h o l da k d d (5) 哈尔滨理工大学学士学位论文 34 错误 !未找到引用源。 t a n h ( ( ) )m a n i p m o b i l ea t a r t h r e s h o l dk d d (6) , h o 1 t a n h ( ( ) ) )2 r e t r a c tr e t r a c t a c q u i s i t i o n r c u r r e n t e qr k q q (7) m o b i l e m o b i l e m o b i l e m o b i l e m o b i l et a r t a r o b s o b sf w f w f (8) 哈尔滨理工大学学士学位论文 35 , 2l e f tw h e e d (9) , 2r i g h t r i g h tw h e e v (10) w (12) , s i n ( )m o b i l e m o b i l et a r t a r t a (13) , m a x( m i n ( , ) )m o b i l e v m o b i l e v m o b i l et a r t a r t a r t a rf v k d v v (14) 22,()2, () im o b i l eo b s o b s i o b i l e m o b i l eo b s i o b s if e e (15) 哈尔滨理工大学学士学位论文 36 ,m i n m i n, m i n ,m a x , m a x ,()0()m o b i l e o b i l e vo b s i m a n x im o b i l e vo b s i iv v f o r v vf f o r v v vv v f o r v v (16) ,m o b i l em o b i l eo b s o b i l m o b i l e v m o b i l e 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。 6 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。 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 7 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。 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 8 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。 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。 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。 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。 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 9 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： 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， 10 62222c o i n 12c o ss i 12m i n oa （ 式中， 1 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 （ 11 610546767co 222 aa （ 齿根高 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 12 1 = 其传动比误差 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 =37013 齿形的终加工为插齿，精度为 7级。 2. 减速器的名义输出转速 2n 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 14 =1450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） 20ta 0543920 15 = 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 16 1 4 分配边位系数： 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 17 齿顶圆直径 合 内啮合 )(2 *11 )(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 18 已知 173079 543925 20 代入上式得 20c o s 3079543920c o s 3017 =足同心条件 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 19 =（ 3）端面重合度 20c c c =. 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。 20 0文献 2表 得， ， 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。 螺栓的强度在 机械联接中至关重要，特别是在重要的场合，其强度校核和计算尤其重要。其受力简图如上图所示，图中以合力 代替均匀分布的作用力。由于螺栓的剪切变形为截面的相对错动，因此抵抗这种变形的内力必然是沿着错动的反方向作用的。仍用截面法求内力。将螺栓假想地沿剪切面 m m 切开，取左边部分来研究 图 3 55（ b） ，根据静力平衡条件 ，在剪切面上必然有一个与 平行的分布内力系的合力 作用，且 ； 与剪切面 m m 相切，称为截面 m m 上的剪力。 联接件一般并非细长杆，而且实际受力和变形情况比较复杂，通过理论分析或实验研究来确定剪力 在剪切 面上的实际分布规律较为困难。因此在工程实际中，做出一些假设进行简化计算，称为实用计算，或假定计算。假设应力在剪切面内是均匀分布的，若 为剪切面面积，则应力为： 与剪切面相切，故为剪应力。以上计算是以假设剪应力在剪切面内均匀分布为基础的，实际上它只是剪切面内的一个“平均应力”，所以也称为名义剪应力。其值与剪切面上的最大剪应力大致相等。 2、挤压实用计算 联接件除 承受剪切外，在联接件和被联接件的接触面上还将承受挤压。所以对上面的联接件还要进行挤压强度计算。 把作用在螺栓挤压面上的压力称为挤压力，用 表示，用 表示挤压面面积。挤压面上单位面积内承受的挤压力称为挤压应力，用 表示。在工程上也采用类似剪切的实用计算方法，假定挤压应力是均匀分布的，则 通常挤压应力的分布情况如图 3 53（ b），最大应力发生在半圆柱形接触面的中点，它与实用计算所得的挤压应力大致相等。 第二章 江淮轻卡汽车驱动桥总体结构的设计 22 挤压面面积 为挤压面的正投影面积。对于平键接触面面积就是挤压面面积；对于螺栓挤压面面积 就是直径平面面积，其值为 。 3、强度条件 为了保证构件在剪切和挤压的情况下能够正常工作，必须限制其工作剪应力和挤压应力不超过材料的许用剪应力 和许用挤压应力 。因此剪切和挤压的强度条件如下： 剪切强度条件： 挤压强度条件： 式中的许用剪应力 和许用挤压应力 可从有关规范中查得，它们与材料拉伸许用应力 有下列关系： 塑性材料： 脆性材料： 第二章 江淮轻卡汽车驱动桥总体结构的设计 23 先按剪切强度设计： ? d 再用挤压强度条件设计，挤压力为 ，所以 ? ? d 最后得到螺栓的抗大强度和抗剪强度是合适的。 12 第三章 江淮轻卡汽车驱动桥中主要零件的三维建模 锥齿轮的三维建模 动轴的三维建模 第二章 江淮轻卡汽车驱动桥总体结构的设计 锥滚子的三维建模 淮轻卡汽车驱动桥的三维建模 第二章 江淮轻卡汽车驱动桥总体结构的设计 第四章 主要零件的有限元分析 本次设计的江淮轻卡汽车驱动桥的设计中，受力最大的零件就是传动轴和传动伞齿轮，现对传动轴进行有限元分析，其具体步骤如下： 传动轴的三维零件图如下图所示： 添加
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