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1、 設計（論文） 題目 輕型載貨汽車的驅(qū)動橋的設計 設計（論文） 類型（劃“√”） 工程設計 應用研究 開發(fā)研究 基礎研究 其它 √ 一、 本課題的研究目的和意義 隨著時代的發(fā)展，汽車的作用日益明顯，已成了我們生活比不缺少的工具。汽車也發(fā)展程度也成為衡量一個國家工業(yè)發(fā)展程度的重要標志。汽車不僅作為一種代步工具，同時它在運輸業(yè)中也有著非常重要的地位，特別是在一些短途運輸中。因此載貨汽車的發(fā)展也非常迅速，載貨汽車總的分為重型和輕型兩種。 汽車驅(qū)動橋在汽車的各種總成中是涵蓋機械零件、部件、分總成等的品種最多的總成。例如，驅(qū)動橋一般由主減速器、差速器、車輪

2、傳動裝置和橋殼組成。由此可見，汽車驅(qū)動橋設計涉及的機械零部件及元件的品種極為廣泛，對這些零部件、元件及總成的制造也幾乎要設計到所有的現(xiàn)代機械制造工藝。 并且隨著近年來油價的上漲，汽車的運輸成本也越來越高，因此在保證汽車的動力性的前提下，提高其燃油經(jīng)濟性也變得非常重要。為了降低油耗，不僅要在發(fā)動機的環(huán)節(jié)上節(jié)油，而且也需要從傳動系中減少能量的損失。這就必須在發(fā)動機的動力輸出之后，在從發(fā)動機—傳動軸—驅(qū)動橋這一動力輸送環(huán)節(jié)中尋找減少能量在傳遞的過程中的損失。在這一環(huán)節(jié)中，發(fā)動機是動力的輸出者，也是整個機器的心臟，而驅(qū)動橋則是將動力轉(zhuǎn)化為能量的最終執(zhí)行者。因此，在發(fā)動機相同的情況下，采用性能優(yōu)良且與

3、發(fā)動機匹配性比較高的驅(qū)動橋便成了有效節(jié)油的措施之一。 同時，人們對于汽車的行駛平順性、操作穩(wěn)定性和平均行駛速度有了更高的要求，這都和汽車驅(qū)動橋的選擇有著非常重要的關(guān)系。 綜上所述，通過對汽車驅(qū)動橋的學習和設計實踐，可以更好的學習并掌握現(xiàn)代汽車設計與機械設計的全面知識和技能。 二、 本課題的主要研究內(nèi)容（提綱） 本課題是要設計一個在保證動力性好的前提下，提高燃油經(jīng)濟性、汽車平順性和汽車操縱穩(wěn)定性的輕型載貨汽車。我負責的是汽車驅(qū)動橋的設計，其主要的研究內(nèi)容有： （1）研究國內(nèi)外汽車驅(qū)動橋的技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢以及目前主要存在問題等基本情況，研究各種驅(qū)動橋的優(yōu)缺點、使用情況、結(jié)構(gòu)特點及其基本

4、的原理等內(nèi)容； （2）驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案的分析、選擇與匹配； （3）主減速器的設計，包括結(jié)構(gòu)形式的對比與選擇、主要參數(shù)的選擇； （4）差速器的設計，包括結(jié)構(gòu)形式的對比與選擇、主要參數(shù)的選擇； （5）驅(qū)動橋橋殼以及強度的分析； （6）驅(qū)動橋整橋、主減速器、差速器和橋殼的工程圖的繪制。 三、 文獻綜述（國內(nèi)外研究情況及其發(fā)展） 1、 驅(qū)動橋的作用和設計要求 車驅(qū)動橋位于傳動系的末端，其基本功用首先是增扭、降速，改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，即增大由傳動軸或直接從變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，將并轉(zhuǎn)矩合理的分配給左、右驅(qū)動車輪具有汽車行駛運動學所要求的差速功能；其次，驅(qū)動橋還要承受作用于路面和車架或車廂之間的

5、鉛垂力、縱向力和橫向力，以及制動力矩和反作用力矩等 計驅(qū)動橋時應當滿足如下基本要求： 1） 選擇適當?shù)闹鳒p速比，以保證汽車在給定的條件下具有最佳的動力性和燃油經(jīng)濟性。 2） 外廓尺寸小，保證汽車具有足夠的離地間隙，以滿足通過性的要求。 3） 齒輪及其它傳動件工作平穩(wěn)，噪聲小。 4） 在各種載荷和轉(zhuǎn)速工況下有較高的傳動效率。 5） 具有足夠的強度和剛度，以承受和傳遞作用于路面和車架或車身間的各種力和力矩；在此條件下，盡可能降低質(zhì)量，尤其是簧下質(zhì)量，減少不平路面的沖擊載荷，提高汽車的平順性。 6） 與懸架導向機構(gòu)運動協(xié)調(diào)。 結(jié)構(gòu)簡單，加工工藝性好，制造容易，維修，調(diào)整方便。 2、

6、 驅(qū)動橋的基本結(jié)構(gòu) 驅(qū)動橋分為斷開式和非斷開時兩種。驅(qū)動車輪采用獨立懸架時，應采用斷開式驅(qū)動橋；驅(qū)動車輪采用非獨立懸架時，則應用非斷開式驅(qū)動橋。 普通非斷開式驅(qū)動橋，由于結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、工作可靠，廣泛用在各種載貨汽車、客車和公共汽車上，在多數(shù)的越野汽車和部分轎車上也采用這種結(jié)構(gòu)。他們的具體結(jié)構(gòu)、特別是橋殼結(jié)構(gòu)雖然各不相同，但是有一個共同特點，即橋殼是一根支承在左右驅(qū)動車輪上的剛性空心梁，齒輪及半軸等傳動部件安裝在其中。這時整個驅(qū)動橋、驅(qū)動車輪及部分傳動軸均屬于簧下質(zhì)量，汽車簧下質(zhì)量較大，這是它的一個缺點。 斷開式驅(qū)動橋區(qū)別于非斷開式驅(qū)動橋的明顯特點在于前者沒有一個連接左右驅(qū)動車輪的剛

7、性整體外殼或梁。斷開式驅(qū)動橋的橋殼是分段的，并且彼此之間可以做相對運動，所以這種橋稱為斷開式的。另外，它又總是與獨立懸掛相匹配，故又稱為獨立懸掛驅(qū)動橋。這種橋的中段，主減速器及差速器等是懸置在車架橫粱或車廂底板上，或與脊梁式車架相聯(lián)。主減速器、差速器與傳動軸及一部分驅(qū)動車輪傳動裝置的質(zhì)量均為簧上質(zhì)量。兩側(cè)的驅(qū)動車輪由于采用獨立懸掛則可以彼此致立地相對于車架或車廂作上下擺動，相應地就要求驅(qū)動車輪的傳動裝置及其外殼或套管作相應擺動。 3、驅(qū)動橋的發(fā)展現(xiàn)狀 目前我國正在大力發(fā)展汽車產(chǎn)業(yè)，采用后輪驅(qū)動橋的汽車平衡性和操作性都將會有很大的提高。后輪驅(qū)動的汽車加速時，牽引力將不會由前輪發(fā)出，所以在加速

8、轉(zhuǎn)彎時，司機就會感到有更大的橫向握持力，操作性能好。維修費用低也是后輪驅(qū)動的一個優(yōu)點，盡管由于構(gòu)造和車型的不同，這種費用將會很大的差別。如果變速器出了障礙，對于后輪驅(qū)動橋的汽車就不需要進行維修，但是對于前輪驅(qū)動的汽車來說也許就有這個必要了，因為這兩個部件是坐在一起的。所以后輪驅(qū)動必然會使得乘車更加安舒適，從而帶來可觀的經(jīng)濟效益。 目前國產(chǎn)驅(qū)動橋在國內(nèi)市場占據(jù)了絕大部分份額，但仍有一定數(shù)量的車橋依賴進口，國產(chǎn)車橋與國際先進水平仍有一定差距。國內(nèi)車橋長的差距主要體現(xiàn)在設計和研發(fā)能力上，目前有研發(fā)能力的車橋廠家還不多，一些廠家僅僅停留在組裝階段。實驗設備也有差距，比如工程車和牽引車在行駛過程中，齒

9、輪嚙合接觸區(qū)的形狀是不同的，國外先進的實驗設備能夠模擬這種狀態(tài)，而我國現(xiàn)在還在摸索中。 在具體工藝細節(jié)方面，我國和世界水平的差距還比較大，歸根結(jié)底后橋的功用是承載和驅(qū)動。在這兩方面，今年來出現(xiàn)了一些新的變化。另外，在結(jié)構(gòu)方面，單級驅(qū)動橋的使用比例越來越高；技術(shù)方面，輕量化、舒適性的要求將逐步提高?？傮w而言，現(xiàn)在汽車向節(jié)能、環(huán)保、舒適等方面發(fā)展的趨勢，要求車橋向輕量化、大扭矩、低噪聲、寬速比、壽命長和低生產(chǎn)成本。 目前，國內(nèi)生產(chǎn)驅(qū)動橋的廠家較多，品種和規(guī)格也較齊全，其性能和質(zhì)量基本上能夠滿足國產(chǎn)農(nóng)業(yè)機械和工程機械的使用需求，呈現(xiàn)了明顯的產(chǎn)業(yè)特點：由進口國外產(chǎn)品向國產(chǎn)化發(fā)展，由小作坊向正規(guī)化產(chǎn)

10、業(yè)化發(fā)展，由低端產(chǎn)品向高端產(chǎn)品發(fā)展，由引進國外技術(shù)向自主研發(fā)發(fā)展。在技術(shù)方面，通過不斷提高自身鑄鍛造技術(shù)及工藝水平來保證研發(fā)產(chǎn)品制造質(zhì)量；通過利用先進科學的設計輔助手段來達到設計優(yōu)化的目的；通過不斷學習吸收國外先進的技術(shù)逐步實現(xiàn)技術(shù)與國際接軌的目標，從而提高產(chǎn)品的核心競爭力；通過運用先進的技術(shù)及方法來提高產(chǎn)品的性能，滿足市場需求，推進機電一體化進程。 　　目前國內(nèi)驅(qū)動橋生產(chǎn)廠家分為四種類型。 　　一是與國際知名品牌廠家合作，利用國內(nèi)本土資源優(yōu)勢及國外先進的技術(shù)支持生產(chǎn)。如1995年柳工與德國采埃孚公司在柳州建立的合資公司，除生產(chǎn)采埃孚高技術(shù)水平雙變外，還生產(chǎn)采埃孚高技術(shù)水平驅(qū)動橋，供中國高

11、技術(shù)及出口裝載機、平地機等配套，為中國高技術(shù)水平驅(qū)動橋技術(shù)的發(fā)展起到了促進作用。成工引進了卡特三節(jié)式濕式橋的樣機，成功開發(fā)了成工的三節(jié)式系列濕式橋，已批量推向了市場。2005年，東風車橋通過與美國德納公司合資合作，雙方斥巨資已經(jīng)建成國內(nèi)規(guī)模最大、效益最佳、管理最好的商用車橋公司，逐步融入全球汽車零部件大循環(huán)之中。徐州美馳車橋有限公司是由美國的阿文美馳公司和徐州工程機械集團有限公司共同投資的合資公司，公司投資總額2408.7萬美元，注冊資本1680.3萬美元，其中美方股比為60%、中方為40%，擁有員工1000多人，其中工程技術(shù)人員100多人，主要產(chǎn)品包括各種輪式車輛用剛性橋、從動橋、轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋

12、、轉(zhuǎn)向貫通驅(qū)動橋、貫通橋。 　　二是通過引進國外先進的技術(shù)，依托本土的環(huán)境優(yōu)勢建立的民族企業(yè)，占據(jù)著國內(nèi)市場的大部份額。如引進意大利菲亞特技術(shù)、依托于中國一拖旗下的一拖（洛陽）開創(chuàng)裝備科技有限公司就是典型的代表。其農(nóng)機驅(qū)動橋產(chǎn)品已從16馬力覆蓋至200馬力，所生產(chǎn)的80~160馬力驅(qū)動橋在市場上占據(jù)著主導地位，有“中國第一橋”的美譽。此外，山東的前進橋廠、煙臺捷林達橋廠以及新昌齒輪箱廠也在不斷借鑒國內(nèi)外先進的技術(shù)，推動國產(chǎn)驅(qū)動橋的發(fā)展。 　　三是一些主機廠家根據(jù)自身需要，利用自身資源自產(chǎn)自用，也是國產(chǎn)驅(qū)動橋的一種發(fā)展模式。比如常發(fā)集團生產(chǎn)的中小馬力拖拉機上用的驅(qū)動橋就是典型的生產(chǎn)自用型。此

13、外，龍工、徐工等工程機械廠家也生產(chǎn)自己整機上所用的驅(qū)動橋，但這種模式僅為自給自足，很難滿足外部市場需求 4、驅(qū)動橋的發(fā)展趨勢 目前國內(nèi)研究的重點在于：從橋殼的制造技術(shù)上尋求制造工藝先進、制造效率高、成本低的方法；從齒輪減速形式上將傳統(tǒng)的中央單級減速器發(fā)展到現(xiàn)在的中央及輪邊雙極減速或雙級減速器結(jié)構(gòu)；從齒輪的加工形式上車橋內(nèi)部的主從動齒輪、行星齒輪及圓柱齒輪逐漸采用靜默加工，以滿足汽車高速行駛要求及法規(guī)對于噪聲的控制要求。 隨著我國公路條件的改善和物流業(yè)對車輛性能要求的變化．汽車驅(qū)動橋技術(shù)已呈現(xiàn)出向單級化發(fā)展的趨勢。 單級橋有主減速器，一級減速。橋殼尺寸大，離地間隙小，相對雙級橋而言，其通

14、過性較差，主要用于公路運輸車輛。雙級橋有主減速器減速、輪邊減速器減速，形成二級減速。由于是二級減速，主減速器減速速比小，主減速器總成相對較小，橋殼尺寸相對減小，因此離地間隙加大，通過性好。該系列橋總成主要用于公路運輸，以及石油、工礦、林業(yè)、野外作業(yè)和部隊等領域。 單級減速驅(qū)動橋產(chǎn)品的優(yōu)勢在于單級減速驅(qū)動橋是驅(qū)動橋中結(jié)構(gòu)最簡單的一種．制造工藝簡單，成本較低，是驅(qū)動橋的基本類型，在重型汽車上占有重要地位。 汽車發(fā)動機向低速大轉(zhuǎn)矩發(fā)展的趨勢，使得驅(qū)動橋的傳動比同小速比發(fā)展。隨著公路狀況的改善，特別是高速公路的迅猛發(fā)展．汽車使用條件對汽車通過性的要求降低，因此，汽車不必像過去一樣．采用復雜的結(jié)構(gòu)提

15、高通過性。與帶輪邊減速器的驅(qū)動橋相比，由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡化，單級減速驅(qū)動橋機械傳動效率提高，易損件減少，可靠性提高。單級橋產(chǎn)品的優(yōu)勢為單級橋的發(fā)展拓展了廣闊的前景。從產(chǎn)品設計的角度看。重型車產(chǎn)品在主減速比小于6的情況下，應盡量選用單級減速驅(qū)動橋 四、 擬解決的關(guān)鍵問題 我負責的驅(qū)動橋設計，擬解決的關(guān)鍵問題是： （1） 驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案的選擇與分析； （2） 主減速器結(jié)構(gòu)參數(shù)的選??； （3） 差速器結(jié)構(gòu)參數(shù)的選??； （4） 橋殼參數(shù)的選取與強度的分析。 五、 研究思路和方法 為了使設計研究結(jié)果建立在科學、嚴謹?shù)幕A上，使設計更符合實際情況，研究思路和方法的選擇與運用至關(guān)重要。對驅(qū)動橋設

16、計提出了以下研究思路和方法： (1)通過實習、調(diào)查、上網(wǎng)以及文獻檢索等多種有效方法，系統(tǒng)收集驅(qū)動橋的研究成果和相關(guān)信息； (2)在對國內(nèi)外驅(qū)動橋的技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、市場等情況進行系統(tǒng)分析研究的基礎上，確定設計策略，作為構(gòu)思總體設計方案的指導思想； （3）選型設計：根據(jù)汽車行駛的路況條件和設計參數(shù)要求進行驅(qū)動橋的選型； （4）參數(shù)化設計：根據(jù)整體設計要求，質(zhì)量、軸荷、載員數(shù)、動力性、制動性、平順性要求，確定發(fā)動機動力參數(shù)，確定主減速器、差速器、車輪傳動裝置和橋殼的件結(jié)構(gòu)形式和基本參數(shù)； （5）計算機三維造型：根據(jù)理論計算的主要參數(shù)，對各零件和總成進行三維造型和裝配，要遵循三維造型的原

17、則。 六、 本課題的進度安排 1~2周 畢業(yè)實習，查閱總結(jié)文獻資料，搜集數(shù)據(jù)、圖片、資料等，確定畢業(yè)設計內(nèi)容、思路和初步技術(shù)方案。學習熟悉軟件應用、復習專業(yè)知識！ 3~4周 完成開題報告，并開始翻譯外文文獻，論證技術(shù)方案，確定詳細的設計內(nèi)容、完成任務、方法、技術(shù)路線。 5周 確定詳細的技術(shù)方案，完成論文翻譯。 6~8周 完成主減速器、差速器、橋殼、車輪傳動裝置等的設計計算、選型等任務。 9~10周 完成計算機建模、仿真、分析等內(nèi)容。 11~13周 完成工程圖繪制。 14~15周 完成論文撰寫，檢查打印圖紙，準備PPT，準備答辯！ 16周

18、 裝訂論文，填寫學生設計手冊，論文答辯！ 七、 參考文獻 [1] 吉林大學 陳家瑞主編 汽車構(gòu)造（上/下） 人民交通出版社 [2] 清華大學 余志生主編 汽車理論 機械工業(yè)出版社 [3] 吉林大學 王望予主編 汽車設計 機械工業(yè)出版社 [4] 西北工業(yè)大學機械原理及機械零件教研室主編，濮良貴，紀名剛主編 機械設計 高等教育出版社 [5] 劉惟信主編 汽車車橋設計 清華大學出版社 [6]最新汽車設計使用手冊 黑龍江人民出版社 [7] Vehicle axle loads identi?cation us

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