毕业设计（论文）-江淮征途皮卡驱动桥优化设计.docx

江淮征途皮卡驱动桥优化设计摘要驱动桥是构成汽车的四大总成之一，一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳等组成，它位于传动系末端，其基本作用是增矩、降速，承受作用于路面和车架或车身之间的力。它的性能好坏直接影响整车性能，而对于我盎汽车显得尤为愈要，采用传动效率高的单级减速驱动桥已经成为未来载重汽车的发展方向。本文参照传统驱动桥的设计方法进行了江淮征途皮卡驱动桥的设计。本次设计首先对驮动桥的特点进行了说明，根据给定的数据询定汽车总体参数，再确定主减速器、差速器、半轴和桥壳的结构类型及参数，并对其强度进行校核.数据确定后，利用CAT1.A建立三维模型，并使用其工程制图模块生成二维图。再使用ANSYS的静力学分析模块对满载轴荷下的桥壳进行四种典型工况的分析，并根据分析结果将桥壳模里一步步优化，最终得到既符合力学分析又轻量化的驱动桥壳.本设计具有以下的优点：由下的是采用中央单级减速驱动柝，使得整个后桥的结构简单，制造工艺简单，从而大大的降低了制造成本。并口，弧齿徒齿轮的单级主减速器提高了后桥的传动效率，提高了传动的可行性。关健词：驶动桥；CAD；CT1A:有限元分析Designofdriveax1.eforPickupAbstractDrivicax1.eisoneofthefourpartsofacar.itisgenera1.1.yconstitutedbythemaingearbox.thedifcrcntia1.device,thewhee1.transmissiondeviceandthedrivingax1.es-he1.1.andsoonitisattheendofthepowertrain.Itsbasicfunctionisincreasingthetor-queandreducingspeedandbearingtheforcebetweentheroadandtheframeorbody.Itsperformancewi1.1.haveadirectimpactonautomobi1.eperformance,anditispar1.ic-Iar1.yimportantforthetruck.Usingsing1.estageandhightransmissionefficiencyofthedriveax1.ehasbecomethedeve1.opmentdirectionofthefuturetrucks.Inthispaper,withreferencetothetraditiona1.designmethodofdriveax1.edriveax1.eofjianghuaijourneypickupdesign.Thecharacteristicsofthedesignofdriveax1.efirstdescribed,accordingtothegivendatatodete11ninethecar'sovera1.1.parameter,todeterminethemainreducer,differentia1.andha1.fshaft,andthestructureofbridgehousingtypeandparameters,andtocheckitsstrength.Datais<1.ctc11nincd,the3dmode1.wasestab1.ishedbasedonCATIA,andusingtheengineeringdrawingmodu1.etogenerate2dfigure.Usingstaticsana1.ysisno<1.u1.eofNSYStofu1.1.bridgeshe1.1.underaxia1.1.oadontheana1.ysisofthefourkindsoftypica1.workingcondition,andaccordingtotheana1.ysisresu1.twi1.1.bridgeshe1.1.rJc1.isoptimizedstepbystep,fina1.1.ygetbothconformIothemechanica1.ana1.ysisand1.ightweightdriveax1.eshe1.1.Thisdesignhasthefo1.1.owingadvantages:theadoptionofthecentra1.driveax1.e,sing1.ereductionismaketherearax1.eofsimp1.estructure,simp1.emanufacturingprocess,thusgreat1.yreducesihcmanufacturingcost.Andspira1.beve1.gearofsing1.estagetoimprovethetransmissionefficiencyofrearax1.emainreducer,improvethefeasibi1.ityofthetransmission.KeyWords:driveax1.c,CAD.CATIA,ANSYS.finitcc1.ementana1.ysis摘要1AbstractII第I章绪论II-I课题研究的目的和意义I1.2 国内外研窕现状11.3 本文主要研究内容2第2章驱动桥设计42.1 概述42.2 主减速器的设计42.2.1 主减速比的计算42.2.2 主减速器的结构形式52.2.3 主减速齿轮计兑载荷的确定82.2.4 主减速胧齿轮参数的选择1()2.2.5 主减速器螺旋锋齿轮的几何尺寸计算I1.226主减速器螺旋锥齿轮的强度计算122.2.7 主减速器轴承的计算152.3 差速器设计182.3.1 差速器的作用18232对称式EI锥行星齿轮差速器的结构19233差速器齿轮的基本参数的选择19234差速器齿轮的几何计算22235差速器齿轮的强度计算232.4 驱动半轴的设计242.4.1 驱动半轴的介绍242.4.2 全浮式半轴计算载荷的确定252.4.3 浮式半轴的结构设计262.4.4 全浮式半轴的强度计算262.4.5 半轴的结构设计及材料与热处理272.4.6 半轴花键的强度计算272.5 本章小结29第3章CATIA模型的建立303.1 CATIA的介绍303.2 建模思路303.3 模型展示313.4 本章小结34第4章驱动桥光的优化设计354.1 驱动桥壳概述354.2 驱动桥壳结构方案分析354.3 桥壳实体模型的建立354.4 材料属性及网络划分364.5 推加载荷和约束374.6 桥克的岸力学分析384.6.1 引言38462四种工况的分析384.6.3 小结414.7 驱动桥第次优化设计414.7.1 概述414.7.2 四种工况的分析414.7.3 小结434.8 驱动桥第二次优化设计434.8.1 概述434.8.2 桥壳装配体减31后的静力学分析444.8.3 板簌座处应力桀中处理444.8.4 小结454.9 期动桥第三次优化设计454.9.1 概述45492桥壳模型的优化修改46493模型的静力学分析46494小结474.10 本章小结47结论48致谢49参考文献50第1章绪论1.1 课题研究的目的和意义汽车的驱动桥位于传动系的末端，其基本功用是增大由传动轴或直接由变数器传来的转矩，招转矩分配给左、右驱动车轮，并使左、右驱动车轮具有汽车行驶运动学所要求的差速功能：同时驱动桥还要承受作用了路面和车架或承载式车身之间的铅垂力、纵向力和横向力及其力矩。在一般的汽车结构中，驱动桥包括主减速器、差速器、出动车轮的传动装巴及桥壳等部件。驱动桥在整车中占有十分重要的位置，设计出结构简单.、工作可旅的、制造成本不高的驶动桥，能大大的降低整车生产的成本，可以大大的推动汽车经济的发展。为适应不断完善社会主义市场经济体制的要求以及国内外汽车产业发展的新趋势，推进汽车产业的健康发展，提高汽车产业的竞争力。驱动桥是汽车中的电要部件，它承受着来自路面和悬架之间的一切力和力矩，是汽车中工作条件最恶劣的总成之一，如果设计不当会造成严重的后果。作为主版速器、差速器和半轴的装配基体，驱动桥壳是汽车的主要承载件和传力件，支掾着汽车的荷重，并将载荷传给车轮。作用在驱动车轮上的牵引力、制动力、横向力，也是经过桥壳传到悬挂及车架或者车的上的.因此，驱动桥壳的使用寿命直接影响汽车的有效使用寿命，合理地设计驱动桥充，使其具有足够的强度、刚度和良好的动态特性，诚少桥壳的质量，有利于降低动载荷，提高汽车行驶平顺性和舒适性。使用有限元法对汽车驱动桥壳进行强度分析，只要计算模型简化得合理，受力与约束条件处理恰当，就可以得到比较理想的计算结果。而且，可以得到比较详细的应力和变形的分布情况,以及应力集中区域和应力变化趋势，大大缩短了产品开发周期，这些都是传统方法难以做到的。以CATIA软件的三维参数化设计和ANSYS的有限元分析能力，进行驱动桥壳的三维建模和有限元分析，迅速找出应力柒中的地方，为驱动桥壳优化设计提供理论依据。1.2 国内外研究现状汽车和汽车工业在国民经济、现代社会及人民生活中具有十分重要的作用。在当前中国的经济建设事业中，汽车处于十分突出和优先的地位。近年来汽车工业中国机械工业各行业中，其增长速度相对比其它行业都要高得多.但是中国汽车业的发展仍然远远赶不上需求，每年都要进口大量的各种汽车及其零部件。由于种种原因，中国汽车工业距国际水平还有相当的差距，特别在期动桥产品设计和研尢方面距离更大一些，这方面应该为中国的许多部门和企业所认识。目前，我国的驱动桥设计，基本上尚处在类比设计和经脸设计阶段，这样的设计往往偏于保守而限制驱动桥性能的提高和产品成本的降低。因此，我国驱动桥产品设计与国外的主要差距之是所设计的驱动桥过于笨重。在现代浜动桥设计中，要使其做到尽可能的轻量化不但可以节省材料消耗和降低成本，而且可以合理的规划汽车赞上赞下质疑、降低动载和提高汽车的平顺性。但是驶动桥作为各种车辆的组成部分，要求应该具有高度的可靠性和安全性，这与轻量化常常是矛盾的，所以轻量化设计要保证同时具有足缈的可靠性和绝对的安全性，即在满足上述基本要求的情况下减轻地量。驱动桥设计与分析理论对T我国的驱动桥设计具有十分重要的现实意义。1.3 本文主要研究内容本文以江淮征途皮卡的基本参数为依据，对出动后桥主要部件进行设计计算，使用CAT1.A对后桥建模，同时使用ANSYS对桥壳进行有限元优化分析.为了使设计研究结果建立在科学、严谨的基础上，使设计更符合实际情况，研尢思路和方法的选择与运用至关重要。对驱动桥设计提出了以卜.研究思路和方法网:1 .通过实习、调查、上网以及文献检索等多种有效方法，系统收集驱动桥的研窕成果和相关信息。2 .在对国内外驱动桥的技术现状、发展Q势、市场等情况进行系统分析研究的基础上，确定设计策略，作为构思总体设计方案的指导思想：3 .参数化设计：根据整体设计要求与主要参数，确定主减速器、差速器、车轮传动装置和桥壳的件结构形式和基本参数：4 .计算机三维造型：根据理论计算的主要参数，运用CATIA对各零件和总成进行三维造型和装配，要遵循三维造型的原则。并画出二维装配图5 .有限元分析：基于ANSYS对驱动桥壳进行有限元分析。第2章驱动桥设计2.1 概述期动桥处于动力传动系的末端，其基本功用首先是增扭、降