,,,某商用車雙級減速驅動橋設計,匯報人：,,,2014屆學士論文畢業(yè)答辯,,,目錄頁,CONTENTS PAGE,,,,P1.選題背景,P2.設計方案,P3.三維建模,P4.有限元分析,,,,,選題背景,本課題的研究目的與意義,通過對汽車驅動橋傳動系統(tǒng)結構的學習和設計實踐，可以：,1.鍛煉查閱收集資料的能力，掌握機械設計的方法和過程。 2. 掌握現(xiàn)代汽車設計與機械設計的全面知識和技能。 3.熟練掌握CATIA、AutoCAD、ANSYS等軟件 4. 對汽車行業(yè)的發(fā)展有新的認識。,國內外研究現(xiàn)狀,國內行業(yè)前景,,我國重型汽車銷量,2007年卡車統(tǒng)計數(shù)據(jù) （中國汽車工業(yè)協(xié)會）,總重量大于32×104N的重卡整車同比增長速度最快，增幅高達208.51%，單就重卡市場對重車橋的需求就達到50萬輛以上，特別是19t-26t的重卡，對相應重車橋的需求也大。2010年，我國有望成為世界最大的3個汽車市場之一，據(jù)專家預測，未來幾年重型汽車市場仍將保持10%~15%的增長率。,1.確定設計策略,2.參數(shù)化設計,3.三維建模,4.有限元分析,研究思路及技術路線,設計方案,,,,,,主減速器,差速器,總體設計方案的確定,車輪傳動裝置,驅動橋殼,,,,,,傳動比的分配 齒輪的尺寸計算一級螺旋錐齒輪二級斜齒圓柱齒輪 齒輪的強度計算 材料選擇及潤滑,,,差速器齒輪的參數(shù)計算 齒輪的強度計算 齒輪材料的選擇,,,結構形式分析 半軸直徑初選 強度校核,,,結構形式分析 有限元分析,主減速器的主要參數(shù),主減速比的分配：i01=1.923i02=3.07,主減速器錐齒輪的尺寸計算如右表,主減速器錐齒輪的主要參數(shù),主減速器錐齒輪的尺寸計算如右表,主減速器計算 載荷：Tce=5950.15N?mTcs=7320.5N?mTcf=1137.54N?m,續(xù)表,差速器的主要參數(shù),差速器錐齒輪的尺寸計算如右表,行星齒輪數(shù)n=4 行星齒輪球面半徑Rb=47mm 行星齒輪軸徑d=24mm 齒輪在軸上的支撐長度L=29mm,車輪傳動裝置及驅動橋殼,車輪傳動裝置,驅動橋殼,1.結構形式分析本設計選用全浮式半軸。 2.半軸直徑的確定經(jīng)計算d=32mm。 3.半軸的強度校核扭轉應力τ為554.88MPa，扭轉角θ為14.87°，均符合許用要求。,1.結構形式分析本設計選用整體式橋殼。 2.橋殼的材料本設計采用橋殼主體材料為16Mn，半軸套筒等材料為40Cr。 3.橋殼的有限元分析稍后在Part4詳細說明。,三維建模,驅動橋殼的整體三維建模,全裝配圖,,驅動橋殼的整體三維建模,爆炸圖,,主減速器的三維建模,各部分零件圖,,差速器的三維建模,爆炸圖,,橋殼、半軸及其他,零件圖,,有限元分析,有限元分析及軟件介紹,1,2,3,4,,有限元分析（FEA）利用數(shù)學近似的方法對真實物理系統(tǒng)（幾何和載荷工況）進行模擬。,ANSYS 大型通用有限元分析軟件， 是高級CAE工具之一。 本設計應用其結構靜力學分析功能。,模型的建立與導入,1,2,3,4,,在保證有限元分析精度的條件下，提高運算速度，對實體模型進行一定精度下的簡化后，將CATIA建模的模型轉存成IGS格式導入ANSYS。,材料屬性與網(wǎng)格劃分,1,2,3,4,,假設橋殼的材料均為16Mn,網(wǎng)格化后的橋殼參數(shù)優(yōu)化模型共有32071個單元，19158個節(jié)點。,橋殼材料屬性,施加載荷和約束,1,2,3,4,,各工況下橋殼的加載方式和約束條件,四種工況下的載荷,最大垂向力工況,1,最大牽引力工況,2,最大制動力工況,最大側向力工況,,最大垂向載荷T=31850N,垂向力為 T=28028N 縱向力為 P=28686.8N,垂向力為 T=24026N 縱向力為 P=19364.8N,左側垂向力T1=0 左側側向力P1=0 右側垂向力 T2=50960N 右側側向力 P2=50960N,3,4,最大垂向力工況,1,2,3,4,,,等效位移分布,位移較大區(qū)域出現(xiàn)在兩板簧座之間區(qū)域，最大變形量為1.4135mm，出現(xiàn)在左板簧座和凸包之間的區(qū)域。 由于輪距為1.658m，每米輪距變形量為0.8525mm，其值遠小于1.5mm，橋殼滿足剛度要求。,最大垂向力工況,1,2,3,4,,,應力集中出現(xiàn)在半軸前端，最大應力為198.27MPa。 應力較大區(qū)域位于半軸套管的前端和板簧座靠近凸包附近區(qū)域，但都遠小于材料的屈服應力，其他區(qū)域應力較小，橋殼滿足強度要求。,等效應力分布,最大牽引力工況,1,2,3,,,效位移分布,橋殼兩板簧座之間的區(qū)域位移較大，最大位移位于板簧座，為5.6×10-3mm。 凸包附近區(qū)域位移也較大，其他區(qū)域位移較小，有限元結果滿足橋殼的剛度要求。,等效位移分布,最大牽引力工況,1,2,3,,,最大應力在凸緣和半軸套管相接處，為12.478MPa，遠小于材料的屈服強度。 應力較大位置位于板簧座和凸緣之間的區(qū)域以及板簧座和凸包之間的區(qū)域，其他區(qū)域應力較小。,等效應力分布,最大制動力工況,1,2,3,4,,,等效移分布,兩板簧座之間的區(qū)域位移較大，最大位移位于板簧座位置，為4.0095×10-3mm，滿足橋殼的剛度要求，其他位置位移較小。,等效位移分布,最大制動力工況,1,2,3,4,,,板簧座和凸緣之間的區(qū)域應力較大，最大應力位于凸緣與橋殼的交接處，為9.3592MPa，遠小于材料的屈服強度。 板簧座附近區(qū)域應力較大，其他位置應力較小。,等效應力分布,最大側向力工況,1,2,3,4,,,橋殼右側位移較大，最大位移位于右側半軸套管端部，為1.2507mm。其他位置位移較小，橋殼滿足剛度要求。,等效位移分布,最大側向力工況,1,2,3,4,,,應力主要在橋殼的右側板簧座和半軸套管區(qū)域分布，最大應力位于左側板簧附近，最大值為448.53MPa，也小于材料的屈服強度，其他位置的應力較小。,等效應力分布,感謝母校哈爾濱工業(yè)大學（威海） 感謝汽車工程學院車輛工程系 感謝導師劉濤老師 感謝1001202班全體同學,致謝,謝謝指導！,