輕型貨車(chē)后驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)
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開(kāi)題報(bào)告
一、基本情況
課題
情況
課題名稱(chēng)
輕型貨車(chē)后驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)
課題來(lái)源
自擬
開(kāi)題時(shí)間
計(jì)劃完成時(shí)間
課題承擔(dān)人(學(xué)生)情況
學(xué)生姓名
性 別
在讀學(xué)歷
入學(xué)時(shí)間
畢業(yè)時(shí)間
所學(xué)專(zhuān)業(yè)
指導(dǎo)教師情況
教師姓名
職稱(chēng)
畢業(yè)院校
所學(xué)專(zhuān)業(yè)
主要教學(xué)任務(wù)
研究方向
注:課題來(lái)源指自選課題,還是項(xiàng)目課題。項(xiàng)目課題課題要注明項(xiàng)目的名稱(chēng)及來(lái)源。
二、 課題的背景分析(課題所涉及問(wèn)題在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀綜述)
在國(guó)內(nèi)外對(duì)驅(qū)動(dòng)橋的研究中,主要是側(cè)重于驅(qū)動(dòng)橋殼的研究與設(shè)計(jì)。其中有汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋殼臺(tái)架試驗(yàn),汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋橋殼強(qiáng)度與模態(tài),汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋殼疲勞壽命預(yù)估等。
汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋殼臺(tái)架試驗(yàn)的有限元模擬,在Pro/E環(huán)境下建立某汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋殼3D模型,利用ANSYS軟件,按國(guó)家驅(qū)動(dòng)橋殼臺(tái)架試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn),在計(jì)算機(jī)中采用有限元方法模擬其垂直彎曲剛性試驗(yàn)、垂直彎曲靜強(qiáng)度試驗(yàn)和垂直彎曲疲勞試驗(yàn)。分析結(jié)果表明,該橋殼具有足夠的靜強(qiáng)度和剛度,疲勞壽命超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),產(chǎn)品設(shè)計(jì)滿(mǎn)足要求.同時(shí)將有限元計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,吻合較好。因此用有限元模型模擬臺(tái)架試驗(yàn)的方法是可行的,能實(shí)現(xiàn)在設(shè)計(jì)階段對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的預(yù)測(cè),有效地降低設(shè)計(jì)成本,縮短設(shè)計(jì)周期,產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益。
汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋橋殼強(qiáng)度與模態(tài)的有限元分析,介紹了汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋橋殼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和模態(tài)有限元分析的研究背景,論述了ANSYSWork—bench軟件的有限元分析功能和優(yōu)點(diǎn)。采用三維CAD軟件UG建立了汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋橋殼的三維幾何模型,然后將其導(dǎo)入ANSYSWorkbench軟件中進(jìn)行了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和模態(tài)有限元分析。仿真結(jié)果表明,汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋橋殼的強(qiáng)度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求,并且具有良好的抗振陛。
基于MSC.Fatigue的汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋殼疲勞壽命預(yù)估,運(yùn)用三維造型軟件Pro/Engineer Wildfire2.0建立某型商用車(chē)驅(qū)動(dòng)橋后橋殼的實(shí)體模型,依據(jù)有限元基本理論,進(jìn)一步建立該橋殼的有限元模型,并在通用有限元分析系統(tǒng)MSC.Nastran中進(jìn)行有限元應(yīng)力分析?;趹?yīng)力分析結(jié)果,采用有效的疲勞壽命預(yù)估方法,利用專(zhuān)業(yè)耐久性疲勞壽命分析系統(tǒng)MSC.Fatigue對(duì)該橋殼進(jìn)行全壽命分析。得到橋殼整體的疲勞壽命分布和危險(xiǎn)點(diǎn)的壽命值。通過(guò)與臺(tái)架疲勞試驗(yàn)的橋殼失效情況相對(duì)比,預(yù)估結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果一致.而后對(duì)在試驗(yàn)中發(fā)生破壞的橋殼進(jìn)行疲勞斷口的微觀分析,最終在試驗(yàn)與仿真分析結(jié)果的基礎(chǔ)上提出對(duì)該型橋殼生產(chǎn)的改進(jìn)方案。
驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)中存在以下兩大難題,一是將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩通過(guò)萬(wàn)向傳動(dòng)軸將動(dòng)力傳遞到驅(qū)動(dòng)輪上,達(dá)到更好發(fā)的車(chē)輪牽引力與轉(zhuǎn)向力的有效發(fā)揮,從而提高汽車(chē)的行駛能力。二是差速器向兩邊半軸傳遞動(dòng)力的同時(shí),允許兩邊半軸以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)滿(mǎn)足兩邊車(chē)輪盡可能以純滾動(dòng)的形式作不等距行駛,以減少輪胎與地面的摩擦。
三、課題的研究?jī)r(jià)值(課題的價(jià)值及實(shí)際指導(dǎo)意義)
汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋在汽車(chē)的各種總成中是涵蓋機(jī)械零件、部件、分總成等的品種最多的總成。例如,驅(qū)動(dòng)橋一般由主減速器、差速器、車(chē)輪傳動(dòng)裝置和橋殼組成。由此可見(jiàn),汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)涉及的機(jī)械零部件及元件的品種極為廣泛,對(duì)這些零部件、元件及總成的制造也幾乎要設(shè)計(jì)到所有的現(xiàn)代機(jī)械制造工藝。?
并且隨著近年來(lái)油價(jià)的上漲,汽車(chē)的運(yùn)輸成本也越來(lái)越高,因此在保證汽車(chē)的動(dòng)力性的前提下,提高其燃油經(jīng)濟(jì)性也變得非常重要。為了降低油耗,不僅要在發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)節(jié)上節(jié)油,而且也需要從傳動(dòng)系中減少能量的損失。這就必須在發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出之后,在從發(fā)動(dòng)機(jī)—傳動(dòng)軸—驅(qū)動(dòng)橋這一動(dòng)力輸送環(huán)節(jié)中尋找減少能量在傳遞的過(guò)程中的損失。在這一環(huán)節(jié)中,發(fā)動(dòng)機(jī)是動(dòng)力的輸出者,也是整個(gè)機(jī)器的心臟,而驅(qū)動(dòng)橋則是將動(dòng)力轉(zhuǎn)化為能量的最終執(zhí)行者。因此,在發(fā)動(dòng)機(jī)相同的情況下,采用性能優(yōu)良且與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配性比較高的驅(qū)動(dòng)橋便成了有效節(jié)油的措施之一。
同時(shí),人們對(duì)于汽車(chē)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(chē)驅(qū)動(dòng)橋的選擇有著非常重要的關(guān)系。?
驅(qū)動(dòng)橋處于動(dòng)力傳動(dòng)系的末端。其功用是將萬(wàn)向傳動(dòng)裝置傳來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩傳遞給驅(qū)動(dòng)車(chē)輪,是汽車(chē)傳動(dòng)系中減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩的主要部件。汽車(chē)正常行駛時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速通常在200至3000r/min左右,如果將這么高的轉(zhuǎn)速只靠變速箱來(lái)降低下來(lái),那么變速箱內(nèi)齒輪副的傳動(dòng)比則需要很大,齒輪的半徑也相應(yīng)加大,也就是說(shuō)變速箱的尺寸會(huì)加大。另外,轉(zhuǎn)速下降,扭矩必然增加,也加大了變速箱與變速箱后一級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)負(fù)荷。而驅(qū)動(dòng)橋的減速器和差速器正是起到了減速和驅(qū)動(dòng)分流的作用。這樣可以使主減速器前面的傳動(dòng)部件,如變速箱、分動(dòng)器、萬(wàn)向傳動(dòng)裝置等傳遞的扭矩減小,同時(shí)也減小了變速箱的尺寸和質(zhì)量,而且操控靈敏省力。同時(shí)有保證了車(chē)輛的直線(xiàn)和彎道行走。
由此可見(jiàn),驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)在對(duì)于整車(chē)設(shè)計(jì)和汽車(chē)行駛性能都起到了關(guān)鍵的作用。
通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì),我掌握了基本的查閱和檢索資料的方法,了解了設(shè)計(jì)的基本流程,鍛煉了CAD軟件繪圖能力及優(yōu)化分析能力等等,充實(shí)了自己。
四、課題的實(shí)施方案
1、課題的主要論點(diǎn)和擬采用的研究方法
輕型貨車(chē)后驅(qū)動(dòng)橋
為了使設(shè)計(jì)研究結(jié)果建立在科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)幕A(chǔ)上,使設(shè)計(jì)更符合實(shí)際情況,研究思路和方法的選擇與運(yùn)用至關(guān)重要。對(duì)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)提出了以下研究思路和方法:?
(1)通過(guò)實(shí)習(xí)、調(diào)查、上網(wǎng)以及文獻(xiàn)檢索等多種有效方法,系統(tǒng)收集驅(qū)動(dòng)橋的研究成果和相關(guān)信息;?
(2)在對(duì)國(guó)內(nèi)外驅(qū)動(dòng)橋的技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)、市場(chǎng)等情況進(jìn)行系統(tǒng)分析研究的基礎(chǔ)上,確定設(shè)計(jì)策略,作為構(gòu)思總體設(shè)計(jì)方案的指導(dǎo)思想;?
(3)選型設(shè)計(jì):根據(jù)汽車(chē)行駛的路況條件和設(shè)計(jì)參數(shù)要求進(jìn)行驅(qū)動(dòng)橋的選型;?
(4)參數(shù)化設(shè)計(jì):根據(jù)整體設(shè)計(jì)要求,質(zhì)量、軸荷、載員數(shù)、動(dòng)力性、制動(dòng)性、平順性要求,確定發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力參數(shù),確定主減速器、差速器、車(chē)輪傳動(dòng)裝置和橋殼的件結(jié)構(gòu)形式和基本參數(shù);?
(5)計(jì)算機(jī)三維造型:根據(jù)理論計(jì)算的主要參數(shù),對(duì)各零件和總成進(jìn)行三維造型和裝配,要遵循三維造型的原則。
2、課題的研究重點(diǎn)、關(guān)鍵及解決的思路
我負(fù)責(zé)的驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì),擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題是:?
(1)?驅(qū)動(dòng)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)的選取;?
(3)?差速器結(jié)構(gòu)參數(shù)的選取;?
(4)?橋殼參數(shù)的選取與強(qiáng)度的分析。
3、課題的預(yù)期成果
(1)研究國(guó)內(nèi)外汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋的技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)以及目前主要存在問(wèn)題等基本情況,研究各種驅(qū)動(dòng)橋的優(yōu)缺點(diǎn)、使用情況、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其基本的原理等內(nèi)容;?
(2)驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)方案的分析、選擇與匹配;?
(3)主減速器的設(shè)計(jì),包括結(jié)構(gòu)形式的對(duì)比與選擇、主要參數(shù)的選擇;?
(4)差速器的設(shè)計(jì),包括結(jié)構(gòu)形式的對(duì)比與選擇、主要參數(shù)的選擇;?
(5)驅(qū)動(dòng)橋橋殼以及強(qiáng)度的分析;?
(6)驅(qū)動(dòng)橋整橋、主減速器、差速器和橋殼的工程圖的繪制
4、開(kāi)展課題研究擬搜集的資料、主要參考文獻(xiàn)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備的支撐及解決方法
參考文獻(xiàn):
[1] 汽車(chē)工程手冊(cè)編委會(huì), 汽車(chē)工程手冊(cè)。人民交通出版社,2001
[2] 劉惟信,汽車(chē)設(shè)計(jì)。清華大學(xué)出版社,2001
[3] 陳家瑞,汽車(chē)構(gòu)造。機(jī)械工業(yè)出版社,1997
[4]《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》。機(jī)械工業(yè)出版社
[5]聶毓琴、李洪,《工程力學(xué)》。 科學(xué)出版設(shè) ,2006年1月第一版
[6]王昆、何小柏、汪信遠(yuǎn)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》。高等教育出版社,1995年第一版
[7]洪鐘德,《簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》。同濟(jì)大學(xué)出版社,2002年5月第一版
[8]劉惟信主編,汽車(chē)車(chē)橋設(shè)計(jì)。清華大學(xué)出版社
五、課題的進(jìn)程安排
序 號(hào)
論文各階段內(nèi)容
日 期
1
熟悉設(shè)計(jì)內(nèi)容,查閱文獻(xiàn),完成開(kāi)題報(bào)告,完成文獻(xiàn)翻譯工作
.3.24 - .4.05
2
根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù),完成各零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算與相關(guān)校核。
.4.06 - .4.26
3
根據(jù)各零件裝配關(guān)系,完成總裝配圖
.4.27 - .5.10
4
根據(jù)裝配圖,拆畫(huà)各零件圖。
.5.11 - .6.09
5
整理畢業(yè)設(shè)計(jì)資料,準(zhǔn)備答辯
.6.10 - .6.14
六、審核意見(jiàn)
1、指導(dǎo)教師審核意見(jiàn)
指導(dǎo)教師簽字:
年 月 日
2、專(zhuān)業(yè)教研室主任審批意見(jiàn)
教研室主任簽字:
年 月 日
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