某型重载汽车驱动桥传动机构设计及三维建模开题报告

 2021-08-08 02:08

全文总字数:2738字

1. 研究目的与意义

驱动桥作为汽车四大总成之一,它的性能的好坏直接影响整车性能,而对于载重汽车显得尤为重要。当采用大功率发动机输出大的转矩以满足目前重载汽车的快速、重载的高效率、高效益的需要时,必须要搭配一个高效、可靠的驱动桥。驱动桥可分为断开式和非断开式两种。当驱动车轮采用独立悬架时,选用断开式驱动桥;当驱动车轮采用非独立悬架时,选用非断开式驱动桥。重型车驱动桥处于动力传动系的末端,其传动系统主要由主减速器、差速器、半轴、轮边减速器四大部件组成。本课题根据某型重载汽车已有性能参数和总成参数,设计适合该型车辆的驱动桥传动机构并进行三维建模与绘图。通过理论知识与实际有机地结合起来的这个过程,可以提高自己学习应用的能力,使自己更加深入了解汽车设计的概念、流程和知识,更加熟练地对CAD软件进行操作使用,以完善知识框架体系,为自己以后走上工作岗位打好良好的技术基础。

2. 国内外研究现状分析

重载汽车的驱车桥仅在特殊工况下工作的军用卡车或工矿、石油、野外作业等特殊领域运用的车辆中才采用前桥驱动,而绝大多数商用车还是采用后桥驱动。按结构,后驱动桥可以分为单级减速驱动桥和双级减速驱动桥。 随着上世纪80 年代,为解决我国汽车行业缺重少轻现象,当时中国重型汽车集团公司引进奥地利STEYR汽车公司的91系列重型汽车,重型STEYR双级减速驱动车桥产品也随之进入我国。上世纪90年代,解放和东风公司相继引进日产柴技术,成功开发了DF460 和FAW457 系列单级减速驱动桥,与引进的STEYR 轮边减速驱动桥共同构成了我国重型车桥的主体。现在,国内重载汽车驱动桥生产企业主要集中在一汽山东汽车改装厂、东风德纳车桥有限公司、中国重汽济南桥箱有限公司、陕西汉德车桥有限公司、青特众力车桥有限公司、安徽安凯福田曙光车桥有限公司几家企业。 单级减速驱动桥有一对齿轮减速,具有结构简单,重量轻,传动链少,易损件少,摩擦阻力小,机械传动效率高,燃油消耗率低,噪声也小,可靠性高的优点,但是由于其桥包尺寸大,离地间隙小,而限制了应用范围,一般使用在轻、中型汽车上。双级减速驱动桥有两组减速齿轮,主要用于重载汽车上。例如,我国重卡大量使用的斯太尔驱动桥就属于典型的欧洲重型汽车产品的双级桥,由于是二级减速,主减速器减速速比小,主减速器总成相对较小,桥包相对减小,离地间隙随之也减小,通过性得以提高,广泛用于公路运输,以及石油、工矿、林业、野外作业等多种领域。但双级减速桥的缺点也比较明显:传动效率相对较低,油耗高;长途运输容易导致汽车轮毂发热,散热效果差,为了防止过热发生爆胎,不得不增加喷淋装置;结构相对复杂,产品价格高。目前,国内重型车市场中,单级减速驱动桥和双级减速驱动桥比例大致是4:6。随着现在公路状况逐步改善,特别是高速公路的迅猛发展,重型汽车使用条件对通过性的要求逐渐降低,单级减速驱动桥的劣势得以忽略而其优势也不断突出,在欧美重型汽车中采用双级驱动桥产品呈下降趋势,日本采用该结构的产品更少。有专家预测,我国未来单级减速驱动桥将占重载汽车驱动桥的75%的市场。 如今,重型汽车的技术向节能、环保、安全、舒适等方向不断发展,所以就要求重型汽车的驱动桥向着轻量化、低噪声、高效率、大扭矩、寿命长、成本低的方向发展。轻量化,就要求车桥在设计、制造和材料选取等方面得有技术的进步和革新;低噪声,就要求车桥齿轮朝着高强度和高精度的方向发展;高效率的实现即如德纳公司的双速桥可提供两种速比:满载时采用大速比可加大转矩,空载时采用小速比可节省燃油。 随着汽车工业的发展以及技术水平的提高,驱动桥的设计制造日益完善朝着零件标准化、部件通用化、产品系列化的方向发展。传统的驱动桥是通过以生产经验为基础以运用力学、数学和回归方法形成的公式、图表、手册等为依据而进行设计的,难免有一些随意和盲目性。随着国际上卡拉罗、ZF公司、德纳公司、AVL等一些知名企业和高校对驱动桥技术研发的日益深入,一些现代的驱动桥设计方法逐步应用成为主流,例如基于CAD软件的虚拟设计、智能化设计、参数化设计等,再用CAE软件对三维模型进行有限元分析,校核其性能是否满足设计要求并进行优化设计,若不满足则进行修改直至符合要求。这样不仅能加快设计过程缩短设计周期,还能提高设计精度质量,可靠性得以加强。邹书洋研究的驱动桥总体方案自动生成系统,是以计算机高级语言为开发工具,以三维设计软件CATIA为平台,开发了驱动桥总体方案自动生成系统,同时提出了驱动桥变量化设计和自动装配的解决方案以及参数化有限元分析的思想。 陈珊等研究的驱动桥参数化设计分析系统研究,从参数化设计、干涉检验、有限元分析、数据读写四个方面阐述了驱动桥参数化设计分析系统的开发过程,提出了基于三维设计和分析软件二次开发技术的驱动桥虚拟设计方法。姚亮亮研究的大功率拖拉机驱动桥自动建模系统的设计与开发,是以CATIA软件为平台,利用其参数化技术和二次开发原理,通过对驱动桥的模块化设计、零件三维模型的建立、尺寸参数的自动提取、模型更新等研究,实现了驱动桥的参数化设计。余剑飞的微型汽车驱动桥智能化设计系统研究,通过详细研究微型汽车驱动桥的智能化设计实现方法,构造了基于I-DEAS软件的微型汽车驱动桥智能化设计系统。 以上现代设计方法是对传统设计的深入、丰富和发展,它以计算机技术为核心,以设计理论为指导,是现代设计的主要特征。利用这些方法可以减少经验设计的盲目性和随意性,提高设计的主动性、科学性和准确性。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容:1.学习和巩固汽车驱动桥传动机构设计的基本方法;2.根据给定的实际参数研究合适的汽车驱动桥结构;3.学习了解重型汽车驱动桥传动系统的构造组成并选择合适的结构形式;4.分析和总结重型汽车驱动桥传动系统各部件参数的选择并进行载荷计算和强度校核;5.学习CATIA软件的基本使用方法,建立重型汽车驱动桥传动系统各零件模型并进行装配实现仿真模拟,并绘制零件图和装配图图纸;

研究计划:1-2周:查阅资料,初步了解设计内容及相关研究现状,完成开题;3-4周:学习了解重型汽车驱动桥传动系统的构造并根据原始参数初步选择驱动桥结构方案,同时练习CATIA的建模方法;5-10周:设计重型汽车驱动桥传动系统各部件,包括:结构形式、基本参数的选择,载荷的计算以及强度的校核;11-13周:根据前面各部件的设计结果建立重载汽车驱动桥传动系统的3D模型和装配,并绘制图纸;14-16周:整理分析研究的资料,撰写论文,准备答辩。

4. 研究创新点

根据给定的重型汽车基本参数,利用CATIA建模的方法更直观的设计驱动桥传动机构。

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