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畢業(yè)設計(論文)開題報告
題目:礦用半掛車分動器設計
系 別 機電信息系
專 業(yè) 機械設計制造及其自動化
班 級
姓 名
學 號
導 師
20012年12月25日
一、 畢業(yè)設計(論文)題目背景、研究意義及國內外相關研究情況。
1、課題研究背景和意義
1.1、分動器的作用:分動器是裝于多橋驅動汽車的變速器之后,用于傳遞和分配動力至各驅動橋,兼作副變速器使用的機構。分動器的功用就是將變速器輸出的動力分配到各驅動橋,并且進一步增大扭矩,是汽車傳動系中不可缺少的傳動部件,它的前部與汽車變速箱連接,將其輸出的動力經適當變速后同時傳給汽車的前橋和后橋,分動器的作用是根據(jù)需要將變速器傳來的動力分配給各驅動橋, 實現(xiàn)多橋驅動, 以增大附著力, 增強驅動力, 提高汽車的通過性; 同時進一步擴大傳動系所傳遞的轉速和轉矩的變化范圍, 以適應汽車復雜、多變的行駛條件的需要。
1.2、分動器的原理:分動器的各個軸均用兩個圓錐滾子軸承支持,其軸承松緊度用相應的調整墊調整。
2、分動器的分類和類型。
(1)分類:分動器從結構類型和功能上來說可以分成一般齒輪式分動器和帶軸間差速器的分動器兩種。
1).一般齒輪式分動器有兩軸式和三軸式兩種,三軸式齒輪式分動器運用比較廣泛。一般齒輪式分動器都帶有驅動前、后橋的兩根輸出軸在接合前驅動嚙合套為剛性連接。這類分動器結構簡單,其缺點是不能保證前、后輪的地面速度相等,在行駛過程中不可避免地要產生功率循環(huán)現(xiàn)象,這將使驅動輪載荷大幅度增加,輪胎及機件磨損加劇,燃油經濟性下降。因此,需要在分動器中另設分離前橋驅動的裝置,使汽車在通過滑溜路段時可以接合前橋。另外,一般齒輪式分動器分配給前、后橋的轉矩比例是變化的(隨此兩橋所受附著力的比例而變)。這樣雖然會增加附著條件較好的驅動橋的驅動力,但可能使該橋因超載而損壞。因此,目前采用這類分動器的汽車越來越少。
2).帶軸間差速器的分動器在前、后輸出軸之間有一個行星齒輪式軸間差速器。它正好克服了上述一般齒輪式分動器的缺點,兩根輸出軸可以不同的轉速旋轉,并按一定的比例將轉矩分配給前、后驅動橋,既可使前橋經常處于驅動狀態(tài),又可保證各車輪運動協(xié)調,所以不需另設接、離前橋驅動的裝置。在選用帶軸間差速器的分動器時,盡量使前、后橋轉矩分配接近于軸的載荷分配,并使任一橋的最大輸入轉矩不超過該橋的允許輸入轉矩。為了避免在某一橋的車輪打滑時完全喪失驅動力,這類分動器需設軸間差速鎖,以便在某一橋車輪出現(xiàn)打滑的情況下將分動器的前、后輸出軸鎖為一體,以便提高汽車的通過性。帶軸間差速器的分動器中一般設置單排行星機構差速器,可進行運動分解(差速)和合成;并使分動器具有結構緊湊、承載能力大、工作平穩(wěn)、噪聲小、壽命長的特點。分動器中的軸間差速器實質上是一個二自由度的差動輪系,其中以行星架為主動件,而中心輪及齒圈為從動件,分別與前、后驅動橋的輸出軸相連。兩從動件受到一定的外界條件(如阻力轉矩)的約束,從而使行星排可靠地傳動。
(2)類型:分時四驅、全時四驅、適時驅動。
1).分時四驅(Part-time 4WD)
這是一種可以在兩驅和四驅之間手動選擇的四輪驅動系統(tǒng),由駕駛員根據(jù)路面情況,通過接通或斷開分動器來變化兩輪驅動或四輪驅動模式,這也是一般越野車或四驅SUV最常見的驅動模式。最顯著的優(yōu)點是可根據(jù)實際情況來選取驅動模式,比較經濟。
2).全時四驅(Full-time 4WD)
這種傳動系統(tǒng)不需要駕駛人選擇操作,前后車輪永遠維持四輪驅動模式,行駛時將發(fā)動機輸出扭矩按50:50設定在前后輪上,使前后排車輪保持等量的扭矩。全時驅動系統(tǒng)具有良好的駕駛操控性和行駛循跡性,有了全時四驅系統(tǒng),就可以在鋪覆路面上順利駕駛。但其缺點也很明顯,那就是比較廢油,經濟性不夠好。而且,車輛沒有任何裝置來控制輪胎轉速的差異,一旦一個輪胎離開地面,往往會使車輛停滯在那里,不能前進。
3).適時驅動(Real-time 4WD)
采用適時驅動系統(tǒng)的車輛可以通過電腦來控制選擇適合當下情況的驅動模式。在正常的路面,車輛一般會采用后輪驅動的方式。而一旦遇到路面不良或驅動輪打滑的情況,電腦會自動檢測并立即將發(fā)動機輸出扭矩分配給前排的兩個車輪,自然切換到 四輪驅動狀態(tài),免除了駕駛人的判斷和手動操作,應用更加簡單。但電腦與人腦相比,反應畢竟較慢,而且這樣一來,也缺少了那種一切盡在掌握的征服感和駕駛樂趣。
3、我國分動器技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。
第一代的分動器基本上為分體結構,直齒輪傳動,雙換檔軸操作,鑄鐵殼體。第二代分動器雖然也是分體結構,但已改為全斜齒輪傳動,單換檔軸操作,鋁合金殼體。因而,在一定程度上提高了傳動效率 、簡便了換檔、降低了噪音與油耗。第三代分動器在上代的基礎上增加了同步器,使四輪驅動系統(tǒng)具備汽車在行進中換檔的功能。第四代分動器的重大變化在于采用了連體結構以及行星齒輪加鏈傳動,從而優(yōu)化了換檔及大大提高了傳動效率和性能。1996年6月北京先后舉辦了兩個國際汽車展覽會, 眾多國內外廠商展出多臺汽車分動器, 其中國外展臺展出的型分動器的一個結構上的特點是前輸出軸傳導系統(tǒng)皆采用低噪聲的多排鏈條傳動。鏈傳動相對齒輪傳動的優(yōu)點有傳動平穩(wěn), 噪聲小, 效率高, 中心距誤差要求低, 軸承負荷較小及防止共振等。
二、 本課題研究的主要內容和研究方法或措施。
1、 主要內容:
(1)了解礦用半掛車,以及礦用半掛車的載重,常見礦用半掛車的分動器基本原理和基本結構的型式。
(2)了解雙后橋驅動原理及分動器的原理和功能。
(3)確定分動器的設計方案和整體結構特點。
(4)完成該分動器的結構設計和主要部件的設計計算。
(5)應用軟件繪制所設計分動器的裝配圖。
2、分動器結構方案的選擇
(1)礦用半掛車
半掛車是車軸置于車輛重心(當車輛均勻受載時)后面,并且裝有可將水平或垂直力傳遞到牽引車的聯(lián)結裝置的掛車。礦用半掛車屬于非公路運輸用的重型和超重型自卸掛車主要承擔大型礦山、工程等運輸任務,工程方面,比一般載重車更耐用,工作環(huán)境惡劣、負載重、勞動強度高。
(2)常見的分動器及工作原理
1.一般齒輪式分動器:一般齒輪式分動器驅動前、后橋的兩根輸出軸,在接合前驅動嚙合套時為剛性連接。其缺點是不能保證前、后輪的地面速度相等,在行駛過程中不可避免地要產生功率循環(huán)現(xiàn)象,這將使驅動輪載荷大幅度增加,輪胎及機件磨損加劇,燃油經濟性下降。另外,一般齒輪式分動器分配給前、后橋的轉矩比例不定(隨此兩橋所受附著力的比例而變)。這樣雖然會增加附著條件較好驅動橋的驅動力,但可能使該橋因超載而損壞。
2.帶軸間差速器的分動器:帶軸間差速器的分動器在前、后輸出軸和之間有一個行星齒輪式軸間差速器。它正好克服了上述缺點,兩根輸出軸可以不同的轉速旋轉,并按一定的比例將轉矩分配給前、后驅動橋,既可使前橋經常處于驅動狀態(tài),又可保證各車輪運動協(xié)調,所以不需另設接離前橋驅動的裝置。特點是 承載能力大、工作平穩(wěn)、噪聲小、壽命長。
綜上比較,分動器選擇帶軸間差速器的分動器。
帶軸間差速器的分動器
如圖帶軸間差速器的分動器(A)(B)所示數(shù)字所帶表的意思:1.輸入軸 2.高低擋嚙合套 3.后輸出軸 4.前輸出軸 5.軸間差速器 6.軸間差速鎖。圖(A)(B)在前后輸出軸4和3之間有一個行星輪式軸間差速器5。它克服了一般齒輪式分動器的缺點,兩根輸出軸可以不同的轉速旋轉,并按一定的比例將轉矩分配給前、后驅動橋,即可以使前橋經常處于驅動狀態(tài),又可保證各車輪運動協(xié)調。為了避免打滑時完全喪失驅動力,分動器加軸間差速鎖7,以便在車輪打滑的情況下將分動器的前、后輸出軸鎖為一體,提高通過性。
3、分動器設計特點
( 1) 分動器帶有主減錐齒輪的輸出軸, 直接作為主減驅動軸使用; 為便于自身裝配, 分動器齒輪箱采用分體式結構, 且箱體由螺栓與主減橋殼相連, 直接固定安裝在主減橋殼上, 這樣結構緊湊、安裝定位都很方便。
( 2) 中間軸裝有自潤滑油泵, 對分動器箱體內上部、中部的齒輪和軸承進行良好潤滑。
( 3) 兩驅動橋對稱結構安裝, 分動器效果更穩(wěn)定和諧。相對前驅動橋安裝分動器, 在后驅動橋安裝與分動器結構一樣的同步減速器(除無分動輸出外其余與分動器完全一樣), 保證雙后橋驅動轉速一致。
4、重點及難點,前期做了哪些工作。
本課題研究的重點:在于分動器的結構設計。
難點:確定分動器的主要零部件設計參數(shù),確定零部件結構尺寸。
前期已開展工作:調研,查閱國內外相關文獻資料,熟悉課題,撰寫開題報告,準備開題答辯。
三、完成本課題的工作方案及進度計劃(按周次填寫)。
1~3周:調研并收集資料;
4~6周:確定設計方案和整體結構特點;
7~11周:完成結構設計計算;
12~15周:完成分動器結構設計的總裝配圖;
16~18周:完成論文撰寫,準備答辯。
四、畢業(yè)設計的工作量要求:畢業(yè)設計論文一篇,不少于10000字。
(1) 實驗(時數(shù))或實習(天數(shù)):2周;
(2) 圖紙(幅面和張數(shù)):A0圖紙(折合)2張 ;
(3) 其他要求:外文翻譯不少于3000字,參考文獻不少于15篇。
五、指導教師意見(對課題的深度、廣度及工作量的意見)
指導教師: 年 月 日
六、所在系審查意見:
系主管領導: 年 月 日
參考文獻
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