苏ICP备112451047180号-6
智能车桥系统设计
三、阅读的主要参考文献
[1]卞学良主编.专用汽车结构与设计.机械工业出版社. 2012
[2]刘惟信主编.机械设计主编. 清华大学出版社.2006
[3]张孝祖主编.车辆控制理论基础及应用.化学工业出版社.2007
[4]崔胜民主编.现代汽车系统控制技术.北京大学出版社.2002
[5]赵克利、孔德文主编.汽车底盘结构与设计.化学工业出版社.2007
[6]韩天龙主编.汽车主动悬架系统发展研究综述.《机电产品开发与创新》.2012年02期
[7]马顺龙、刘海峰、王成刚、孙树成主编.中重型商用汽车驱动桥壳的发展现状及趋势.2013.12
[8]钱振为主编. 21世纪中国汽车产业. 北京理工大学出版社.2004
[9])焦红兰、黄卫祥主编.汽车后桥主减轴承盖和减速器壳新型连接结构的设计研究.2014
[10]余志生主编.汽车理论第五版.机械工业出版社.1981
[11]关文达主编.汽车构造第二版.清华大学出版社.2008
[12]蔡兴旺主编.汽车构造与原理.北京机械工业出版社.2004
[13]明平顺、李晓霞主编.汽车可靠性理论.机械工业出版社.2003
[14]耿彤主编.德国汽车理论.北京机械工业出版社2011
[15]张家启、杨凡、王国红、曹相军主编.基于ADAMS的某乘用车前悬架K&C性能分析与优化.2015
四、国内外现状和发展趋势
目前驱动桥类型主要分为两种:断开式驱动桥和非断开式驱动桥。
非断开式驱动桥又称整体式驱动桥,其半轴套管与主减速器壳均与轴壳刚性地连接一个整体梁,所以两侧的半轴和驱动轮相关地摆动,通过弹性元件与车架相连。它由驱动桥壳,主减速器,差速器和半轴组成。
断开式驱动桥采用独立悬架,其主减速器壳固定在车架上,为了与独立悬架相配合,将主减速器壳固定在车架(或车身)上,驱动桥壳分段并通过铰链连接,或除主减速器壳外不再有驱动桥壳的其它部分。为了适应驱动轮独立上下跳动的需要,差速器与车轮之间的半轴各段之间用万向节连接。两侧的半轴和驱动轮在横向平面相对于车体有相对运动的则称为断开式驱动桥。断开式驱动桥按照结构型式可以分为三种,分别为中央单级减速去驱动桥,中央双级减速驱动桥,中央单级、轮边减速驱动桥。 目前世界上载重车普遍采用两种驱动桥结构:单级减速双曲线螺旋锥齿轮副,带轮边减速(行星齿轮传动)的双级主减速器。带轮边减速(行星齿轮传动)的双级主减速器能够最大程度地满足用户的不同需求。国内双级驱动桥主要有两种:一类是载重汽车后桥设计,如伊顿系列产品,事先就在单机减速器中预留好空间,当需要增大牵引力与速比时,可直接装入圆柱行星齿轮减速机构,将原中央单级驱动桥改成中央双级驱动桥;另一类如洛克威尔系列产品,当需要增大牵引力和速比时,只需改制第一级伞齿轮后,再装入第二级圆柱直齿和斜齿轮,改变成所要求的中央双级驱动桥,此时桥壳可通用,但主减速器不通用。国内车桥市场拥有巨大的潜力,特殊的市场环境对车桥有着更苛刻的要求。国内的严重超载现象对车桥的承载能力和输出扭矩有了更高的要求,但国内的车桥质量与国际水平之间任然有较大差距,热处理等工艺技术相对落后,其核心技术仍然依赖从国外引进。
虽然汽车科技发展迅速,但在目前的状态下车桥的结构仍然没有很大的变化,不管重型车的技术含量提升得多快,在未来10~15年内大多数重型车的车桥和悬架结构不会有特别明显的改变,传统的结构和型式仍处于主导地位。以前,为了适应市场的需要各厂家主要是在载重吨位上进行竞争,但现在在国家法规的限定下,车桥的载重能力不可能有太多的增加,所以各专业厂采用最多的方法是:不断增加车桥及其附件的技术含量以提高车辆行驶安全性、提高车桥的自润滑能力以提高车桥的使用寿命、增加电子技术在车桥的上应用以减少人工操纵的疲劳、减少维修费用、提高服务质量、降低车桥成本以提高车桥的竞争力等方面开发车桥,从桥壳的制造工艺、车桥的减速形式、车轮的制动方式等方面人手以提高制造的效率,通过吸收国外一些先进的技术,不断提升产品的制造质量及服务质量。从最大限度上满足车桥高速、重载、智能发展的需要,以生产出具有本企业特色、结构先进、承载能力强适合市场需要的车桥。
五、主要研究(设计)内容、关键问题及解决思路
5.1 主要研究(设计)内容
(1)主减速器设计。
主减速器一般用来改变传动方向,降低转速,增大扭矩,保证汽车有足够的驱动力和合适的速度。对汽车主减速器进行详细的结构设计和参数设计。结构形式包括主减速器齿轮的类型、减速形式、主动锥齿轮的支承方式;主减速器基本参数的选择与计算。
(2)差减速器设计。
差速器用以连接左右半轴,可使两侧车轮以不同的角速度旋转同时传递扭矩,保证车轮的正常滚动。差速器的轮廓尺寸受到主减速器从动齿轮轴承支承座的限制。差速器圆锥齿轮模数及半轴齿轮节圆直径的确定,差速器齿轮的几何计算与强度计算。
(3)半轴的设计。
半轴是将差速器传来的扭矩再传给车轮,驱动车轮旋转,推动汽车行驶的实心轴。首先确定好半轴的形式计算半轴的尺寸,再确定其计算载荷。
(4)等速万向节的设计等。
万向节是实现不同轴线变角度动力传动的关键机构,按其在扭转方向上是否有明显的弹性,,可分为刚性万向节和挠性万向节,等速万向节属于刚性万向节的一种。一般使用球笼式万向节由球形壳、星形套、钢球和保持架组成。
(5)悬架的设计。
悬架是把路面作用于车轮上的垂直反力、纵向反力和侧向反力以及这些反力所形成的力矩传递到车架上。悬架主要由弹性元件、导向装置和减速器等组成。
(6)绘制驱动桥装配图、悬架装配图及部分零件图
运用CAD等相关软件绘制驱动桥装配图、悬架装配图和各部分零件图。
5.2 关键问题
驱动桥的结构型式与驱动车轮的悬挂型式关联密切,对于各种不同类型和用途的汽车,正确地确定上述的结构型式与悬挂型式并成功的将它们组成一个整体,是设计中的关键问题。
5.3 解决思路
根据所给出的数据,设计主减速器、差减速器、半轴、等速万向节、悬架计算好各部分的数据。要注意差速器的轮廓尺寸受到主减速器从动齿轮轴承支承座的限制。而且差速器的各个行星齿轮与两个半轴齿轮是同时啮合,所以在确定齿数时,应该考虑好装配关系。在现有的基础上与指导老师讨论修改,直到各部分零件能够相互配合形成一个良好的系统。
六、完成毕业设计(论文)所必须具备的工作条件
所必须具备的工作环境:
熟练使用CAD制图软件,能够绘制零件图与装配图;熟悉各部件的结构,能够准确的计算出相关数据;如遇不懂的问题能查阅相关资料并与指导老师较好的沟通找出解决方法:熟练使用Word文档辅助毕业设计(论文)的完成。
七、预期成果(达到目标)
经过查阅各种相关的资料、设计与计算以及图纸的绘制,综合运用自己所学的理论知识并且联系实际,了解和掌握车桥设计的全过程,锻炼自身的独立分析和创新能力,并要做好调查研究,养成良好的搜集资料和查阅资料的习惯,达到加深对规范等相关内容的理解,巩固专业知识,提高综合分析、解决问题的目的,并熟练掌握了CAD软件的运用。为今后的独立工作的道路打下坚实的基础。
八、工作的主要阶段、进度与时间安排
(一)主要阶段:
(1)根据设计题目查阅相关资料,以了解设计过程、计算方法以及注意事项。
(2)完成开题报告及外文翻译任务。
(3)根据设计方案确定减速器主要零部件结构。
(4)进行工艺设计确定工作零件尺寸。
(5)对主要零部件进行强度校核
(6)绘制装配图和非标准零件图。
(7)撰写并打印设计说明书,准备答辩。
一、题目来源
题目来源于生产实际。
二、研究(设计)目的和意义
毕业设计(论文)是我们在大学期间的最后一个综合性教学环节,是检验我们知识综合性的一项重要内容,它可以检验我们在校学习成果,培养我们的素质和提升动手能力。在这个过程中能体现我们对所学知识系统、严谨的运用,做到理论联系实际,提高综合知识的应用能力,对所学过的知识得以系统的深化。也是个人性格的一个重要体现方面,对我们以后工作有着重要和深远的意义。
衣、食、住、行是人类生存最基本的需要,而在社会高速发展的现在,出行已经不是简单的行走了,要保证一定的舒适度因为只有这样,才能满足人们物质生活和精神生活的要求。随着我国汽车工业的高速发展,带动汽车各零部件的发展,作为汽车总成部分之一的驱动桥也得到相应的蓬勃发展。车桥是汽车底盘行驶系的重要组成部分,我们把发动机比成汽车的心脏,那么车桥就是汽车的腿。车桥通过悬架和承载式车身相连,两端安装车轮。作用是传递承载式车身与车轮之间各方向作用力及力矩。各车桥生产厂家为了能在激烈的车桥产品市场中占有一定的份额,纷纷推出承载能力强、技术含量高、质量好的车桥总成,基本上形成了专业化、系列化、批量化生产的局面。
我的毕业设计(论文)题目为智能车桥系统设计。汽车驱动桥处于传动系的末端,主要由减速器,差速器,半轴和驱动桥壳等组成。车桥不仅承载整个车身的重量还要传动车体的动力输出。对整个车体的动力性和稳定性有着重要的影响。车桥作为机动车的核心总成,其重要性收到越来越多的关注。车桥按发展趋势向着专业化,轻量化,高效率,盘式制动器广泛应用,电子系统辅助制动技术广泛应用起来顺应社会的发展使人们的生活更加方便,快捷,美好。
通过毕业设计,使自己对理论知识进行一次系统的总结。培养自己理论联系实际、综合运用知识、独立分析解决实际问题的能力。题目来源于生产实际。
二、研究(设计)目的和意义
毕业设计(论文)是我们在大学期间的最后一个综合性教学环节,是检验我们知识综合性的一项重要内容,它可以检验我们在校学习成果,培养我们的素质和提升动手能力。在这个过程中能体现我们对所学知识系统、严谨的运用,做到理论联系实际,提高综合知识的应用能力,对所学过的知识得以系统的深化。也是个人性格的一个重要体现方面,对我们以后工作有着重要和深远的意义。
衣、食、住、行是人类生存最基本的需要,而在社会高速发展的现在,出行已经不是简单的行走了,要保证一定的舒适度因为只有这样,才能满足人们物质生活和精神生活的要求。随着我国汽车工业的高速发展,带动汽车各零部件的发展,作为汽车总成部分之一的驱动桥也得到相应的蓬勃发展。车桥是汽车底盘行驶系的重要组成部分,我们把发动机比成汽车的心脏,那么车桥就是汽车的腿。车桥通过悬架和承载式车身相连,两端安装车轮。作用是传递承载式车身与车轮之间各方向作用力及力矩。各车桥生产厂家为了能在激烈的车桥产品市场中占有一定的份额,纷纷推出承载能力强、技术含量高、质量好的车桥总成,基本上形成了专业化、系列化、批量化生产的局面。
我的毕业设计(论文)题目为智能车桥系统设计。汽车驱动桥处于传动系的末端,主要由减速器,差速器,半轴和驱动桥壳等组成。车桥不仅承载整个车身的重量还要传动车体的动力输出。对整个车体的动力性和稳定性有着重要的影响。车桥作为机动车的核心总成,其重要性收到越来越多的关注。车桥按发展趋势向着专业化,轻量化,高效率,盘式制动器广泛应用,电子系统辅助制动技术广泛应用起来顺应社会的发展使人们的生活更加方便,快捷,美好。
三、阅读的主要参考文献
[1]卞学良主编.专用汽车结构与设计.机械工业出版社. 2012
[2]刘惟信主编.机械设计主编. 清华大学出版社.2006
[3]张孝祖主编.车辆控制理论基础及应用.化学工业出版社.2007
[4]崔胜民主编.现代汽车系统控制技术.北京大学出版社.2002
[5]赵克利、孔德文主编.汽车底盘结构与设计.化学工业出版社.2007
[6]韩天龙主编.汽车主动悬架系统发展研究综述.《机电产品开发与创新》.2012年02期
[7]马顺龙、刘海峰、王成刚、孙树成主编.中重型商用汽车驱动桥壳的发展现状及趋势.2013.12
[8]钱振为主编. 21世纪中国汽车产业. 北京理工大学出版社.2004
[9])焦红兰、黄卫祥主编.汽车后桥主减轴承盖和减速器壳新型连接结构的设计研究.2014
[10]余志生主编.汽车理论第五版.机械工业出版社.1981
[11]关文达主编.汽车构造第二版.清华大学出版社.2008
[12]蔡兴旺主编.汽车构造与原理.北京机械工业出版社.2004
[13]明平顺、李晓霞主编.汽车可靠性理论.机械工业出版社.2003
[14]耿彤主编.德国汽车理论.北京机械工业出版社2011
[15]张家启、杨凡、王国红、曹相军主编.基于ADAMS的某乘用车前悬架K&C性能分析与优化.2015
四、国内外现状和发展趋势
目前驱动桥类型主要分为两种:断开式驱动桥和非断开式驱动桥。
非断开式驱动桥又称整体式驱动桥,其半轴套管与主减速器壳均与轴壳刚性地连接一个整体梁,所以两侧的半轴和驱动轮相关地摆动,通过弹性元件与车架相连。它由驱动桥壳,主减速器,差速器和半轴组成。
断开式驱动桥采用独立悬架,其主减速器壳固定在车架上,为了与独立悬架相配合,将主减速器壳固定在车架(或车身)上,驱动桥壳分段并通过铰链连接,或除主减速器壳外不再有驱动桥壳的其它部分。为了适应驱动轮独立上下跳动的需要,差速器与车轮之间的半轴各段之间用万向节连接。两侧的半轴和驱动轮在横向平面相对于车体有相对运动的则称为断开式驱动桥。断开式驱动桥按照结构型式可以分为三种,分别为中央单级减速去驱动桥,中央双级减速驱动桥,中央单级、轮边减速驱动桥。 目前世界上载重车普遍采用两种驱动桥结构:单级减速双曲线螺旋锥齿轮副,带轮边减速(行星齿轮传动)的双级主减速器。带轮边减速(行星齿轮传动)的双级主减速器能够最大程度地满足用户的不同需求。国内双级驱动桥主要有两种:一类是载重汽车后桥设计,如伊顿系列产品,事先就在单机减速器中预留好空间,当需要增大牵引力与速比时,可直接装入圆柱行星齿轮减速机构,将原中央单级驱动桥改成中央双级驱动桥;另一类如洛克威尔系列产品,当需要增大牵引力和速比时,只需改制第一级伞齿轮后,再装入第二级圆柱直齿和斜齿轮,改变成所要求的中央双级驱动桥,此时桥壳可通用,但主减速器不通用。国内车桥市场拥有巨大的潜力,特殊的市场环境对车桥有着更苛刻的要求。国内的严重超载现象对车桥的承载能力和输出扭矩有了更高的要求,但国内的车桥质量与国际水平之间任然有较大差距,热处理等工艺技术相对落后,其核心技术仍然依赖从国外引进。
虽然汽车科技发展迅速,但在目前的状态下车桥的结构仍然没有很大的变化,不管重型车的技术含量提升得多快,在未来10~15年内大多数重型车的车桥和悬架结构不会有特别明显的改变,传统的结构和型式仍处于主导地位。以前,为了适应市场的需要各厂家主要是在载重吨位上进行竞争,但现在在国家法规的限定下,车桥的载重能力不可能有太多的增加,所以各专业厂采用最多的方法是:不断增加车桥及其附件的技术含量以提高车辆行驶安全性、提高车桥的自润滑能力以提高车桥的使用寿命、增加电子技术在车桥的上应用以减少人工操纵的疲劳、减少维修费用、提高服务质量、降低车桥成本以提高车桥的竞争力等方面开发车桥,从桥壳的制造工艺、车桥的减速形式、车轮的制动方式等方面人手以提高制造的效率,通过吸收国外一些先进的技术,不断提升产品的制造质量及服务质量。从最大限度上满足车桥高速、重载、智能发展的需要,以生产出具有本企业特色、结构先进、承载能力强适合市场需要的车桥。
五、主要研究(设计)内容、关键问题及解决思路
5.1 主要研究(设计)内容
(1)主减速器设计。
主减速器一般用来改变传动方向,降低转速,增大扭矩,保证汽车有足够的驱动力和合适的速度。对汽车主减速器进行详细的结构设计和参数设计。结构形式包括主减速器齿轮的类型、减速形式、主动锥齿轮的支承方式;主减速器基本参数的选择与计算。
(2)差减速器设计。
差速器用以连接左右半轴,可使两侧车轮以不同的角速度旋转同时传递扭矩,保证车轮的正常滚动。差速器的轮廓尺寸受到主减速器从动齿轮轴承支承座的限制。差速器圆锥齿轮模数及半轴齿轮节圆直径的确定,差速器齿轮的几何计算与强度计算。
(3)半轴的设计。
半轴是将差速器传来的扭矩再传给车轮,驱动车轮旋转,推动汽车行驶的实心轴。首先确定好半轴的形式计算半轴的尺寸,再确定其计算载荷。
(4)等速万向节的设计等。
万向节是实现不同轴线变角度动力传动的关键机构,按其在扭转方向上是否有明显的弹性,,可分为刚性万向节和挠性万向节,等速万向节属于刚性万向节的一种。一般使用球笼式万向节由球形壳、星形套、钢球和保持架组成。
(5)悬架的设计。
悬架是把路面作用于车轮上的垂直反力、纵向反力和侧向反力以及这些反力所形成的力矩传递到车架上。悬架主要由弹性元件、导向装置和减速器等组成。
(6)绘制驱动桥装配图、悬架装配图及部分零件图
运用CAD等相关软件绘制驱动桥装配图、悬架装配图和各部分零件图。
5.2 关键问题
驱动桥的结构型式与驱动车轮的悬挂型式关联密切,对于各种不同类型和用途的汽车,正确地确定上述的结构型式与悬挂型式并成功的将它们组成一个整体,是设计中的关键问题。
5.3 解决思路
根据所给出的数据,设计主减速器、差减速器、半轴、等速万向节、悬架计算好各部分的数据。要注意差速器的轮廓尺寸受到主减速器从动齿轮轴承支承座的限制。而且差速器的各个行星齿轮与两个半轴齿轮是同时啮合,所以在确定齿数时,应该考虑好装配关系。在现有的基础上与指导老师讨论修改,直到各部分零件能够相互配合形成一个良好的系统。
六、完成毕业设计(论文)所必须具备的工作条件
所必须具备的工作环境:
熟练使用CAD制图软件,能够绘制零件图与装配图;熟悉各部件的结构,能够准确的计算出相关数据;如遇不懂的问题能查阅相关资料并与指导老师较好的沟通找出解决方法:熟练使用Word文档辅助毕业设计(论文)的完成。
七、预期成果(达到目标)
经过查阅各种相关的资料、设计与计算以及图纸的绘制,综合运用自己所学的理论知识并且联系实际,了解和掌握车桥设计的全过程,锻炼自身的独立分析和创新能力,并要做好调查研究,养成良好的搜集资料和查阅资料的习惯,达到加深对规范等相关内容的理解,巩固专业知识,提高综合分析、解决问题的目的,并熟练掌握了CAD软件的运用。为今后的独立工作的道路打下坚实的基础。
八、工作的主要阶段、进度与时间安排
(一)主要阶段:
(1)根据设计题目查阅相关资料,以了解设计过程、计算方法以及注意事项。
(2)完成开题报告及外文翻译任务。
(3)根据设计方案确定减速器主要零部件结构。
(4)进行工艺设计确定工作零件尺寸。
(5)对主要零部件进行强度校核
(6)绘制装配图和非标准零件图。
(7)撰写并打印设计说明书,准备答辩。