東風300貫通式驅動橋及輪邊減速器設計【天龍重卡300雙驅動橋】

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畢業(yè)設計（論文）開題報告 設計（論文）題目: 東風300貫通式驅動橋及輪邊 減速器設計 院 系 名 稱: 汽車與交通工程學院 專 業(yè) 班 級: 車輛工程07-7班 學 生 姓 名: 葉佳茜 導 師 姓 名: 紀峻嶺 開 題 時 間: 2011年3月11日 指導委員會審查意見： 簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）開題報告 學生姓名 葉佳茜 系部 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 車輛工程07-7班 指導教師姓名 紀峻嶺 職稱 副教授 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 東風300貫通式驅動橋及輪邊減速器設計 一、課題研究現狀、選題目的和意義 1、研究現狀 為了提高裝載量和通過性，有些重型汽車及全部中型以上的越野汽車都是采用多橋驅動，常采用的有4×4、6×6、8×8等驅動型式。在多橋驅動的情況下，動力經分動器傳給各驅動橋的方式有兩種。相應這兩種動力傳遞方式，多橋驅動汽車各驅動橋的布置型式分為非貫通式與貫通式。前者為了把動力經分動器傳給各驅動橋，需分別由分動器經各驅動橋自己專用的傳動軸傳遞動力，這樣不僅使傳動軸的數量增多，且造成各驅動橋的零件特別是橋殼、半軸等主要零件不能通用。而對8×8汽車來說，這種非貫通式驅動橋就更難于布置了。 為了解決上述問題，現代多橋驅動汽車都是采用貫通式驅動橋的布置形式。 在貫通式驅動橋的布置中，各橋的傳動軸布置在同一縱向鉛垂平面內，并且各驅動橋不是分別用自己的傳動軸與分動器直接聯接，而是位于分動器前面的或后面的各相鄰兩橋的傳動軸，是串聯布置的。汽車前后兩端的驅動橋的動力，是經分動器并貫通中間橋而傳遞的。其優(yōu)點是，不僅減少了傳動軸的數量，而且提高了各驅動橋零件的相互通用性，并且簡化了結構、減小了體積和質量。這對于汽車的設計(如汽車的變型)、制造和維修，都帶來方便。 對于重型載貨汽車來說，要傳遞的轉矩較乘用車和客車，以及輕型商用車都要大得多，以便能夠以較低的成本運輸較多的貨物，所以選擇功率較大的發(fā)動機，這就對傳動系統有較高的要求，而驅動橋在傳動系統中起著舉足輕重的作用。隨著目前國際上石油價格的上漲，汽車的經濟性日益成為人們關心的話題，這不僅僅只對乘用車，對于載貨汽車，提高其燃油經濟性也是各商用車生產商來提高其產品市場競爭力的一個法寶。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，而驅動橋則是將動力轉化為能量的最終執(zhí)行者。因此，在發(fā)動機相同的情況下，采用性能優(yōu)良且與發(fā)動機匹配性比較高的驅動橋便成了有效節(jié)油的措施之一。所以設計新型的驅動橋成為新的課題。驅動橋設計應當滿足如下基本要求： a)所選擇的主減速比應能保證汽車具有最佳的動力性和燃料經濟性。 b)外形尺寸要小，保證有必要的離地間隙。 c)齒輪及其它傳動件工作平穩(wěn)，噪聲小。 d)在各種轉速和載荷下具有高的傳動效率。 e)在保證足夠的強度、剛度條件下，應力求質量小，尤其是簧下質量應盡量小，以改善汽車平順性。 f)與懸架導向機構運動協調，對于轉向驅動橋，還應與轉向機構運動協調。 g)結構簡單，加工工藝性好，制造容易，拆裝，調整方便。 驅動橋的結構形式有多種，基本形式有三種如下： ?? 1）中央單級減速驅動橋。此是驅動橋結構中最為簡單的一種，是驅動橋的基本形式， 在載重汽車中占主導地位。一般在主傳動比小于6的情況下，應盡量采用中央單級減速驅動橋。目前的中央單級減速器趨于采用雙曲線螺旋傘齒輪，主動小齒輪采用騎馬式支承， 有差速鎖裝置供選用。 ?? 2）中央雙級驅動橋。在國內目前的市場上，中央雙級驅動橋主要有2種類型：一類如伊頓系列產品，事先就在單級減速器中預留好空間，當要求增大牽引力與速比時，可裝入圓柱行星齒輪減速機構，將原中央單級改成中央雙級驅動橋，這種改制“三化”（即系列化，通用化，標準化）程度高， 橋殼、主減速器等均可通用，錐齒輪直徑不變；另一類如洛克威爾系列產品，當要增大牽引力與速比時，需要改制第一級傘齒輪后，再裝入第二級圓柱直齒輪或斜齒輪，變成要求的中央雙級驅動橋，這時橋殼可通用，主減速器不通用， 錐齒輪有2個規(guī)格。 由于上述中央雙級減速橋均是在中央單級橋的速比超出一定數值或牽引總質量較大時，作為系列產品而派生出來的一種型號，它們很難變型為前驅動橋，使用受到一定限制；因此，綜合來說，雙級減速橋一般均不作為一種基本型驅動橋來發(fā)展，而是作為某一特殊考慮而派生出來的驅動橋存在。 3）中央單級、輪邊減速驅動橋。輪邊減速驅動橋較為廣泛地用于油田、建筑工地、礦山等非公路車與軍用車上。當前輪邊減速橋可分為2類：一類為圓錐行星齒輪式輪邊減速橋；另一類為圓柱行星齒輪式輪邊減速驅動橋。 ①圓錐行星齒輪式輪邊減速橋。由圓錐行星齒輪式傳動構成的輪邊減速器，輪邊減速比為固定值2，它一般均與中央單級橋組成為一系列。在該系列中，中央單級橋仍具有獨立性，可單獨使用，需要增大橋的輸出轉矩，使牽引力增大或速比增大時，可不改變中央主減速器而在兩軸端加上圓錐行星齒輪式減速器即可變成雙級橋。這類橋與中央雙級減速橋的區(qū)別在于：降低半軸傳遞的轉矩，把增大的轉矩直接增加到兩軸端的輪邊減速器上 ，其“三化”程度較高。但這類橋因輪邊減速比為固定值2，因此，中央主減速器的尺寸仍較大，一般用于公路、非公路軍用車。 ②圓柱行星齒輪式輪邊減速橋。單排、齒圈固定式圓柱行星齒輪減速橋，一般減速比在3至4.2之間。由于輪邊減速比大，因此，中央主減速器的速比一般均小于3，這樣大錐齒輪就可取較小的直徑，以保證重型汽車對離地問隙的要求。這類橋比單級減速器的質量大，價格也要貴些，而且輪穀內具有齒輪傳動，長時間在公路上行駛會產生大量的熱量而引起過熱；因此，作為公路車用驅動橋，它不如中央單級減速橋。 綜上所述，由于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，重型汽車驅動橋技術已呈現出向單級化發(fā)展的趨勢，主要是單級驅動橋還有以下幾點優(yōu)點： 1）單級減速驅動橋是驅動橋中結構最簡單的一種，制造工藝簡單，成本較低， 是驅動橋的基本類型，在重型汽車上占有重要地位；?? 2）重型汽車發(fā)動機向低速大轉矩發(fā)展的趨勢，使得驅動橋的傳動比向小速比發(fā)展； 3）隨著公路狀況的改善，特別是高速公路的迅猛發(fā)展，重型汽車使用條件對汽車通過性的要求降低。因此，重型汽車不必像過去一樣，采用復雜的結構提高通過性； ? 4）與帶輪邊減速器的驅動橋相比，由于產品結構簡化，單級減速驅動橋機械傳動效率提高，易損件減少，可靠性提高。 單級橋產品的優(yōu)勢為單級橋的發(fā)展拓展了廣闊的前景。從產品設計的角度看，重型車產品在主減速比小于6的情況下，應盡量選用單級減速驅動橋。 本課題的設計思路可分為以下幾點：首先選擇初始方案，東風300屬于重型貨車，采用后橋驅動附輪邊減速器，所以設計的驅動橋結構需要符合重型貨車的結構要求；接著選擇各部件的結構形式；最后選擇各部件的具體參數，設計出各主要尺寸。2010年中國重卡輪邊減速器市場發(fā)展迅速，產品產出持續(xù)擴張，國家產業(yè)政策鼓勵重卡輪邊減速器產業(yè)向高技術產品方向發(fā)展，國內企業(yè)新增投資項目投資逐漸增多。投資者對重卡輪邊減速器行業(yè)的關注越來越密切，這使得重卡輪邊減速器行業(yè)的發(fā)展需求增大。 輪邊減速器一般為雙級減速驅動橋中安裝在輪轂中間或附近的第二級減速器采用輪邊減速器，可以使中間主減速器的外形尺寸減小，保證車輛具有足夠的離地間隙，由于輪邊是最后的一級減速，其前面的半軸，差速器及主減速器的從動輪等零件的尺寸都可以減小。由于采用輪邊減速器的驅動橋結構相對較復雜成本較高，只有當驅動橋總減速比大于12的工程機械、重型車和對離地間隙有特殊要求的越野車才推薦采用輪邊減速器。 輪邊減速器橋優(yōu)缺點： （1）輪邊減速器橋與單減速器橋相比，輪邊減速器橋要比單減速器橋的主減速器小，輪邊減速器橋的離地間隙更大，所以其通過性更強。適合復雜路面。 （2）輪邊減速器最大功用就是降速增扭，所以其扭矩大，驅動力強。適合爬坡。 （3）首先輪邊減速器的結構復雜，傳導件較多，這使得傳動率下降，能量損失加大。復雜的結構讓維修保養(yǎng)也更加麻煩。 （4）輪邊減速器在裝配的過程中要求嚴格，如果各部分零部件的配合尺寸出現較大偏差，易導致輪邊減速器的可靠性下降，同時由于國產制動鼓的材料及成本問題，國產車中輪邊減速器散熱效果還是不很理想。 1——太陽輪，2——行星輪，3——行星架，4——內齒圈 圖1 單排行星齒輪機構 2、依據、目的和意義 本設計是對重型卡車驅動橋的結構設計以及輪邊減速器的設計。故本說明書將以“驅動橋及輪邊減速器設計”內容對驅動橋輪邊減速器及其主要零部件的結構型式與設計計算作一一介紹。 汽車驅動橋是汽車傳動系統的重要部件，位于傳動系的末端，其功用是增大由傳動軸或直接從變速器傳來的轉矩，將轉矩合理的分配給左、右驅動車輪具有汽車行駛運動學所要求的差速功能，進一步增大變速器輸出的力矩，以提高汽車的驅動力。重型卡車承載質量大，牽引力大，因此需要更大的傳動比，即主減速比，因此采用多級減速，同時，驅動橋還要承受作用于路面和車架或車廂之間的鉛垂力、縱向力和橫向力，另外，為提高其承載能力，減少單軸上的載荷，采用了多橋驅動型式。 在重載貨車、越野汽車或大型客車上，當要求有較大的主傳動比和較大的離地間隙時，往往將雙級主減速器中的二級減速齒輪機構制成同樣的兩套，分別安裝在兩側驅動車輪的近旁，稱為輪邊減速器而第一級即稱主減速器。 課題研究意義：輪邊減速的功能是在車輪半軸軸頭和車輪軸之間再加裝一個減速齒輪，使車橋升高，從而使車身升高，達到增加離地間隙的目的，本次設計旨在設計一個合適的輪邊減速器，以更了解輪邊減速器的構造和功能，還有大概的設計流程，以幫助我們更好的參加工作。 本次課題研究設計是大學生涯最后的學習機會，也是最專業(yè)的一次鍛煉，它將使我們更加了解實際工作中的問題困難，也使我對專業(yè)知識又一次的全面總結，而且對實際的工程設計流程有個大概的了解，我相信這將對我以后的工作有實質性的幫助。 二、設計（論文）的基本內容、擬解決的主要問題 基本內容 （1）研究驅動橋組成、結構、原理； (2) 主減速器的結構設計,基本參數選擇及設計計算； （3）輪邊減速器的結構設計，幾本參數選擇及設計計算； (4) 差速器齒輪的基本參數的選擇、尺寸及強度計算； (5) 驅動半軸的結構設計及強度計算； (6) 驅動橋殼的結構設計及受力分析與強度計算。 （7）半軸及貫通軸的設計及強度計算 解決問題 選取的單級減速器附輪邊減速器，是在原有的貫通軸主減速器上附帶輪邊減速器，需要有創(chuàng)新設計 三、技術路線（研究方法） 方案簡定及參數選擇 總布置形式選擇 主減速器設 計 貫通橋差速器設 計 半軸與貫通軸的設計 輪邊減速器設計 CAD繪圖 說明書編寫 完成設計 四、進度安排 （1）調研、收集資料、編寫開題報告書和文獻綜述 第1~2周（2月28日~3月11日） （2）確定設計依據的技術參數，選擇設計方案 第 3周（3月14日~3月18日） （3）確定設計方案，確定總布置形式和各部分零件結構 第4~6周（3月21日~4月8日） （4）確定動力傳遞路線及傳遞數據 第7周（4月11日~4月15日） （5）完成總成及各零件的結構設計 第8~10周（4月18日~5月6日） （6）完成繪制產品圖紙 第11~13周（5月9日~5月27日） （7）撰寫設計說明書 第14周（5月30日~6月3日） （8）畢業(yè)設計審核、修改 第15~16周（6月6日~6月17日） （9）畢業(yè)設計答辯準備及答辯 第17周（6月20日~6月24日） 五、參考文獻 [1] 劉惟信.汽車設計[M].清華大學出版社,2001 [2] 陳家瑞. 汽車構造[M]. 機械工業(yè)出版社，2003 [3] 王望予.汽車設計[M].機械工業(yè)出版社，2000 [4] 成大先. 機械設計手冊（第五版）[J]. 化學工業(yè)出版社，2008 [5] 王強.汽車傳動系統的發(fā)展現狀與趨勢[M].汽車研究與開發(fā)[M]，2005 [6] 周志立.汽車驅動橋原理與結構[M].機械工業(yè)出版社，2003 [7] 齊曉杰.汽車液壓、液力與氣壓傳動技術[M].化學工業(yè)出版社 [8] 陳家瑞.汽車構造[M].機械工業(yè)出版社，2000 [9] 周開勤.機械零件手冊（第五版）[J].高等教育出版社，2002 [10] 汽車百科全書編撰委員會.汽車百科全書[J].機械工業(yè)出版社，1992 [11] 汽車工程手冊編輯委員會.汽車工程手冊[J].人民交通出版社，2000 [12] 齒輪手冊編委會.齒輪手冊上冊（第二版）[J].機械工業(yè)出版社，2000 [13] 張松林.最新軸承手冊[J].電子工業(yè)出版社，2006 [14] 孫恒.葛文杰.機械原理（第七版）[M].高等教育出版社，2006 [15]席振鵬.機械CAD基礎教程[J].哈爾濱工業(yè)大學出版社，2007 [16] 劉惟信.汽車車橋設計[J].清華大學出版社，2004 [17] 李俊玲.羅永華.現代汽車專業(yè)英語[J].北京理工大學出版社，2001 [18] M．W．Suh．Hardware-in-the-Loop Simulator for ABS．SAE Technical Paper 1998 [19] Yeh Edge C，Kuo Chin Yen，Sun Pei Len．Conjugate Boundary Method For Control Law Design of Anti-Skid Brake System．Vehicle Design．1990 六、備注 指導教師意見： 簽字： 年 月 日