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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 設(shè)計(jì)（論文）題目: 基于有限元中型貨車半軸與橋殼設(shè)計(jì) 院 系 名 稱: 汽車與交通工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級(jí): 車輛工程 07-4 學(xué) 生 姓 名: 劉元鑫 導(dǎo) 師 姓 名: 王永梅 開(kāi) 題 時(shí) 間: 指導(dǎo)委員會(huì)審查意見(jiàn)： 簽字： 年 月 日 開(kāi)題報(bào)告撰寫要求 一、“開(kāi)題報(bào)告”參考提綱 1. 課題研究目的和意義； 2. 文獻(xiàn)綜述（課題研究現(xiàn)狀及分析）； 3. 基本內(nèi)容、擬解決的主要問(wèn)題； 4. 技術(shù)路線或研究方法； 5. 進(jìn)度安排； 6. 主要參考文獻(xiàn)。 二、“開(kāi)題報(bào)告”撰寫規(guī)范 請(qǐng)參照《黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及畢業(yè)論文撰寫規(guī)范》要求。字?jǐn)?shù)應(yīng)在4000字以上，文字要精練通順，條理分明，文字圖表要工整清楚。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 學(xué)生姓名 劉元鑫 系部 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)、班級(jí) 車輛07-4 指導(dǎo)教師姓名 王永梅 職稱 講師 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 基于有限元中型貨車半軸與橋殼的設(shè)計(jì) 一、 課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 1、 研究現(xiàn)狀 近些年來(lái)，隨著中重型貨車在國(guó)際車市上凸顯強(qiáng)勁的增長(zhǎng)勢(shì)頭和市場(chǎng)占有率，隨著中重型貨車市場(chǎng)的發(fā)展，作為四大總成之一的車橋也飛速的發(fā)展起來(lái)，所以國(guó)內(nèi)外都對(duì)車橋行業(yè)投入了大量的人力物力，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)過(guò)去，商用車整車企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略是車身必須自制，發(fā)動(dòng)機(jī)立足或爭(zhēng)取自制，而車橋則一般采用社會(huì)資源。然而，隨著近年商用車市場(chǎng)，特別是中、重型卡車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，為了在核心總成上不受制于人，國(guó)內(nèi)一汽、中國(guó)重汽等主要商用車企業(yè)要么投巨資、重兵布局發(fā)展自己的車橋業(yè)務(wù)；要么積極主動(dòng)與有關(guān)大型車橋生產(chǎn)企業(yè)建立長(zhǎng)期戰(zhàn)略聯(lián)盟，以確保自己穩(wěn)定的零部件供應(yīng)。國(guó)外市場(chǎng)，作為目前頂級(jí)的歐洲品牌的車橋代表了當(dāng)今世界最高的設(shè)計(jì)水平，如戴姆勒－克萊斯勒公司20 世紀(jì)90 年代末期開(kāi)發(fā)的全新重型卡車ACTROS 系列VOLVO的FM FH系和SCANIA的第5代(4系列G級(jí))，代表著技術(shù)變革的前沿MAN 的重型卡車TGA五十鈴F系列等都代表著目前世界最高水平載貨車車橋設(shè)計(jì)水平。 隨著中國(guó)加入WTO 和中國(guó)運(yùn)輸結(jié)構(gòu)變化、消費(fèi)水平的提高，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)中重型車產(chǎn)品需求向多層次、多品種方向發(fā)展。未來(lái)市場(chǎng)對(duì)中重型載貨車的需求穩(wěn)步上升，2010 年達(dá)到40 萬(wàn)輛。在總量需求中，中重型車的需求增量較大，2010 年占總需求的70 %。特別是高速公路的飛速發(fā)展，為大噸位、大功率載貨車提供了得天獨(dú)厚的有利條件。我國(guó)集裝箱運(yùn)輸業(yè)的高速發(fā)展，也為大噸位、大功率載貨車提供了廣闊的用武之地。1999 年后, 中重型載貨汽車高速增長(zhǎng), 特別是2000 年、2001 年( 上半年) 其增長(zhǎng)率分別達(dá)66. 64%、86. 32%, 遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于汽車行業(yè)增長(zhǎng)率14%。2005 年汽車銷售20 萬(wàn)輛, 年增長(zhǎng)率為17%，在未來(lái)的幾年內(nèi),中重型車和大型客車將進(jìn)入高速增長(zhǎng)時(shí)期, 車橋的需求量也將隨之劇增。 近年來(lái)，隨著普利適優(yōu)迪車橋有限公司、美國(guó)車橋國(guó)際控股有限公司（AAM）等在中國(guó)的紛紛落戶，我國(guó)車橋行業(yè)內(nèi)，外資公司由合資到獨(dú)資的逐漸滲入也在加快進(jìn)程。也加快了國(guó)內(nèi)車橋市場(chǎng)的發(fā)展，如今國(guó)內(nèi)上百家商用車車橋企業(yè)中，具有一定實(shí)力、水平及規(guī)模的只有十多家，目前，國(guó)內(nèi)中、重型車橋生產(chǎn)企業(yè)主要集中在東風(fēng)德納車橋有限公司、一汽解放汽車有限公司車橋分公司、中國(guó)重汽濟(jì)南橋箱有限公司、陜西漢德車橋有限公司、安徽安凱福田曙光車橋有限公司、一汽山東汽車改裝廠及青特眾力車橋有限公司等七家企業(yè)，這些企業(yè)幾乎占到國(guó)內(nèi)中重卡車橋90%以上的市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)許多汽車廠家相繼引進(jìn)了一些中重型車型，其后橋殼大多為鋼板沖壓焊接而成。但沖壓焊接式橋殼采用沖壓成型的方法存在材料成形困難，有的還需增加退火工藝，能耗高、工序多，制造工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高。汽車在崎嶇的路面上顛簸行駛，受到交變負(fù)荷的作用，橋殼焊接處易出現(xiàn)脫焊開(kāi)裂問(wèn)題，疲勞性能差，超載易變形，主減速器齒輪正常嚙合受影響，噪聲大，減少了驅(qū)動(dòng)橋總成的使用壽命。球墨鑄鐵具有高強(qiáng)度、高韌性、高可靠性、高壽命的特點(diǎn)，能生產(chǎn)出最接近要求的形狀。隨著球墨鑄鐵技術(shù)的發(fā)展，鑄造已成為取代沖壓焊接生產(chǎn)汽車后橋殼的首選方法。因?yàn)榕c沖壓焊接后橋殼相比，鑄造后橋殼具有強(qiáng)度和剛度較大，生產(chǎn)成本低，拆裝、保養(yǎng)、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，東風(fēng)德納開(kāi)發(fā)的不少產(chǎn)品占領(lǐng)了國(guó)內(nèi)車橋產(chǎn)品技術(shù)的制高點(diǎn)：13噸單雙橋產(chǎn)品技術(shù)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，13噸級(jí)驅(qū)動(dòng)橋則充分吸收了美國(guó)德納及日產(chǎn)柴驅(qū)動(dòng)橋技術(shù)，承載能力更強(qiáng)、齒輪壽命更長(zhǎng)、噪音更低，廣泛應(yīng)用于東風(fēng)天龍等中重型商用車。中重型輪邊減速橋是為適應(yīng)超重載型的自卸車運(yùn)輸市場(chǎng)而開(kāi)發(fā)的全新車橋，因其卓越的技術(shù)優(yōu)勢(shì)而成為市場(chǎng)新寵，也為我國(guó)汽車行業(yè)生產(chǎn)中重型后橋殼開(kāi)拓了一條新路。 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，企業(yè)只有提高設(shè)計(jì)研發(fā)的能力才能跟上發(fā)展的腳步，現(xiàn)代工業(yè)的典型特征就是大量使用計(jì)算機(jī)，所以人們希望借助計(jì)算機(jī)輔助分析技術(shù)（CAE）來(lái)解決相關(guān)復(fù)雜問(wèn)題，有限元作為CAE技術(shù)的一種關(guān)鍵計(jì)算方法，被廣泛的應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，ANSYS軟件是美國(guó)ANSYS 公司研制的大型通用有限元分析軟件，能夠進(jìn)行包括結(jié)構(gòu)﹑熱﹑聲﹑流體以及電磁場(chǎng)等科學(xué)研究，在核工業(yè)﹑鐵道﹑石油化工﹑航空航天 ﹑機(jī)械制造﹑能源﹑汽車交通﹑國(guó)防軍工﹑電子﹑土木工程﹑造船﹑生物醫(yī)學(xué)﹑輕功﹑地礦﹑水利﹑日用家電等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，驅(qū)動(dòng)橋作為汽車四大總成之一，用pro/e建模再用ansys分析既方便又快捷。 2、選題目的和意義 中型貨車在汽車行業(yè)中應(yīng)用較廣泛，而半軸與橋殼是中型貨車重要的承載件和傳力件。驅(qū)動(dòng)橋殼支承汽車重量，并將載荷傳給車輪。作用在驅(qū)動(dòng)車輪上的牽引力、制動(dòng)力、側(cè)向力、垂向也是經(jīng)過(guò)橋殼傳到懸掛及車架或車廂上?。因此，驅(qū)動(dòng)橋殼的使用壽命直接影響汽車的有效使用壽命。合理地設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋殼，使其具有足夠的強(qiáng)度、剛度和良好的動(dòng)態(tài)特性，減少橋殼的質(zhì)量，有利于降低動(dòng)載荷，提高汽車行駛的平順性和舒適性。其作用主要有：支撐并保護(hù)主減速器、差速器和半軸等，使左右驅(qū)動(dòng)車輪的軸向相對(duì)位置固定；同從動(dòng)橋一起支撐車架及其上的各總成質(zhì)量；汽車行駛時(shí)，承受由車輪傳來(lái)的路面反作用力和力矩并經(jīng)懸架傳給車架等。驅(qū)動(dòng)橋殼應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度且質(zhì)量小，并便于主減速器的拆裝和調(diào)整。由于橋殼的尺寸和質(zhì)量比較大，制造較困難，故其結(jié)構(gòu)型式應(yīng)在滿足使用要求的前提下應(yīng)盡可能便于制造，驅(qū)動(dòng)橋殼分為整體式橋殼，分段式橋殼和組合式橋殼三類。整體式橋殼具有較大的強(qiáng)度和剛度，且便于主減速器的裝配、調(diào)整和維修，因此普遍應(yīng)用于各類汽車上。但是由于其形狀復(fù)雜，因此應(yīng)力計(jì)算比較困難。根據(jù)汽車設(shè)計(jì)理論，驅(qū)動(dòng)橋殼的常規(guī)設(shè)計(jì)方法是將橋殼看成一個(gè)簡(jiǎn)支梁并校核幾種典型計(jì)算工況下某些特定斷面的最大應(yīng)力值，然后考慮一個(gè)安全系數(shù)來(lái)確定工作應(yīng)力，這種設(shè)計(jì)方法有很多局限性。因此近年來(lái)，許多研究人員利用有限元方法對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼進(jìn)行了計(jì)算和分析。 在我國(guó)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式中以手工繪圖或采用AutoCAD 繪制二維平面圖，做出成品進(jìn)行試驗(yàn)為主，無(wú)法滿足快速設(shè)計(jì)的需求，造成產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、設(shè)計(jì)成本高。利用ANSYS軟件對(duì)橋殼進(jìn)行分析校核，能夠大大提高設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量，為中型貨車的研發(fā)縮短了寶貴的時(shí)間。 二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問(wèn)題 依據(jù)主要技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)的車型為解放J5K威馳 型號(hào)為CA1103P9K2L2E，載質(zhì)量4870kg,整備質(zhì)量4830kg,滿載總質(zhì)量9895kg,車長(zhǎng)為7840mm,車寬2476mm,車高2750mm。根據(jù)車型來(lái)確定半軸與橋殼的類型，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并計(jì)算相應(yīng)參數(shù)尺寸，對(duì)主要結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行校合，用pro/e建模在用有限元技術(shù)ANSYS對(duì)橋殼進(jìn)行強(qiáng)度校核，對(duì)其應(yīng)力分布和變形分布狀況進(jìn)行研究，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性。 （二）擬解決問(wèn)題 （1）半軸的設(shè)計(jì) 1. 半軸計(jì)算載荷的確定 2. 半軸的桿部直徑的初選 3. 半軸的強(qiáng)度計(jì)算 4. 半軸花鍵的強(qiáng)度計(jì)算 （2）橋殼的設(shè)計(jì) 1. 橋殼的受力分析 2. 橋殼的靜彎曲應(yīng)力計(jì)算 3. 各種工況下橋殼強(qiáng)度的分析 （3）ANSYS軟件分析驗(yàn)證 （4）利用Autocad軟件繪制半軸與橋殼圖紙。 三、技術(shù)路線（研究方法） 調(diào)研并查閱相關(guān)資料 總體方案的確定  橋殼的設(shè)計(jì) 半軸的設(shè)計(jì)  橋殼的Pro-e建模 設(shè)計(jì)結(jié)果的ANSYS校核 利用AUTOCAD繪圖 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 四、進(jìn)度安排 （1）調(diào)研、查閱相關(guān)資料、完成開(kāi)題報(bào)告 第1～2周（2月28日～3月14日） （2）確定總體方案 第3～4周（3月15日～3月28日） （3）對(duì)半軸與橋殼結(jié)構(gòu)及尺寸參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)第5～6周（3月29日～4月11日） （4）ANSYS軟件驗(yàn)證橋殼設(shè)計(jì)合理性第7周（4月12日～4月18日） （5）建立半軸與橋殼的零件圖及裝配圖 第8～11周（4月19日～5月16日） （5）書(shū)寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第12～13周（5月17日～5月30日） （6）設(shè)計(jì)審核、修改設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第14～16周（6月1日～6月20日） （7）畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯準(zhǔn)備及答辯 第17周（6月21日～6月27日） 五、參考文獻(xiàn) [1] 辛 木. 中國(guó)商用車車橋行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)向.2008．09 [2] 張　驕, 楊建. 重載貨車驅(qū)動(dòng)橋殼有限元分析. 2010．04 [3] 鄭燕萍，王瑜，宋懷. 基于CAE 的驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)方法探討.2007 [4] 王文竹，程勉宏，劉剛. 汽車驅(qū)動(dòng)橋殼的有限元分析. 2008.03 [5] 童麟章. 驅(qū)動(dòng)橋半軸的有限元分析設(shè)計(jì).2010年第3期 [6] 張冬， 尤華勝. 中重型商用汽車驅(qū)動(dòng)橋殼的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)．2008.09 [7] 張　驕, 楊建偉. 重載貨車驅(qū)動(dòng)橋殼有限元分析.2010．02 [8] 焦紅蘭，黃衛(wèi)祥 2. 13 t單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋總成疲勞試驗(yàn)研究.2006．10 [9] 何延俊. 單縱臂橫扭桿獨(dú)立懸架驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)研究. 2004.04 [10] 羊玢，孫慶鴻，王睿. 基于參數(shù)化的車輛驅(qū)動(dòng)橋殼動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì).2005．05 [11] 楊朝會(huì)，王豐元， 馬浩. 基于有限元方法的載貨汽車驅(qū)動(dòng)橋殼分析.農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程. 2006年第10期 [12] 李奇霏，徐梁晉.淺談 基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的中型客車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā).2007．02 [13] 王革新. 某車型汽車驅(qū)動(dòng)橋殼的力學(xué)分析2006．02 [14] 王鐵，張國(guó)忠，周淑文. 路面不平度影響下的汽車驅(qū)動(dòng)橋動(dòng)載荷.2003．01 [15] 王豐元，周群輝，楊朝會(huì)，王愛(ài)兵. 汽車驅(qū)動(dòng)橋虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究.2009．04 [16] 劉惟信. 汽車車橋設(shè)計(jì) 北京 清華大學(xué)出版社. 2003.1 [17] 王慶五，左眆，胡仁喜.ANSYS 10.0機(jī)械設(shè)計(jì)高級(jí)應(yīng)用實(shí)例 北京 機(jī)械工業(yè)出版社.2006.1 [18] Piotr A. 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