某商用車雙級減速驅(qū)動橋設(shè)計最后答辯

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某商用車雙級減速驅(qū)動橋設(shè)計 匯報人 2014屆學(xué)士論文畢業(yè)答辯 目錄頁 CONTENTSPAGE P1 選題背景 P2 設(shè)計方案 P3 三維建模 P4 有限元分析 選題背景 本課題的研究目的與意義 通過對汽車驅(qū)動橋傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)和設(shè)計實踐 可以 1 鍛煉查閱收集資料的能力 掌握機(jī)械設(shè)計的方法和過程 2 掌握現(xiàn)代汽車設(shè)計與機(jī)械設(shè)計的全面知識和技能 3 熟練掌握CATIA AutoCAD ANSYS等軟件4 對汽車行業(yè)的發(fā)展有新的認(rèn)識 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國內(nèi)行業(yè)前景 我國重型汽車銷量 2007年卡車統(tǒng)計數(shù)據(jù) 中國汽車工業(yè)協(xié)會 總重量大于32 104N的重卡整車同比增長速度最快 增幅高達(dá)208 51 單就重卡市場對重車橋的需求就達(dá)到50萬輛以上 特別是19t 26t的重卡 對相應(yīng)重車橋的需求也大 2010年 我國有望成為世界最大的3個汽車市場之一 據(jù)專家預(yù)測 未來幾年重型汽車市場仍將保持10 15 的增長率 1 確定設(shè)計策略 2 參數(shù)化設(shè)計 3 三維建模 4 有限元分析 研究思路及技術(shù)路線 設(shè)計方案 主減速器 差速器 總體設(shè)計方案的確定 車輪傳動裝置 驅(qū)動橋殼 傳動比的分配齒輪的尺寸計算一級螺旋錐齒輪二級斜齒圓柱齒輪齒輪的強(qiáng)度計算材料選擇及潤滑 差速器齒輪的參數(shù)計算齒輪的強(qiáng)度計算齒輪材料的選擇 結(jié)構(gòu)形式分析半軸直徑初選強(qiáng)度校核 結(jié)構(gòu)形式分析有限元分析 主減速器的主要參數(shù) 主減速比的分配 i01 1 923i02 3 07 主減速器錐齒輪的尺寸計算如右表 主減速器錐齒輪的主要參數(shù) 主減速器錐齒輪的尺寸計算如右表 主減速器計算載荷 Tce 5950 15N mTcs 7320 5N mTcf 1137 54N m 續(xù)表 差速器的主要參數(shù) 差速器錐齒輪的尺寸計算如右表 行星齒輪數(shù)n 4行星齒輪球面半徑Rb 47mm行星齒輪軸徑d 24mm齒輪在軸上的支撐長度L 29mm 車輪傳動裝置及驅(qū)動橋殼 車輪傳動裝置 驅(qū)動橋殼 1 結(jié)構(gòu)形式分析本設(shè)計選用全浮式半軸 2 半軸直徑的確定經(jīng)計算d 32mm 3 半軸的強(qiáng)度校核扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 為554 88MPa 扭轉(zhuǎn)角 為14 87 均符合許用要求 1 結(jié)構(gòu)形式分析本設(shè)計選用整體式橋殼 2 橋殼的材料本設(shè)計采用橋殼主體材料為16Mn 半軸套筒等材料為40Cr 3 橋殼的有限元分析稍后在Part4詳細(xì)說明 三維建模 驅(qū)動橋殼的整體三維建模 全裝配圖 驅(qū)動橋殼的整體三維建模 爆炸圖 主減速器的三維建模 各部分零件圖 差速器的三維建模 爆炸圖 橋殼 半軸及其他 零件圖 有限元分析 有限元分析及軟件介紹 1 2 3 4 有限元分析 FEA 利用數(shù)學(xué)近似的方法對真實物理系統(tǒng) 幾何和載荷工況 進(jìn)行模擬 ANSYS大型通用有限元分析軟件 是高級CAE工具之一 本設(shè)計應(yīng)用其結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析功能 模型的建立與導(dǎo)入 1 2 3 4 在保證有限元分析精度的條件下 提高運(yùn)算速度 對實體模型進(jìn)行一定精度下的簡化后 將CATIA建模的模型轉(zhuǎn)存成IGS格式導(dǎo)入ANSYS 材料屬性與網(wǎng)格劃分 1 2 3 4 假設(shè)橋殼的材料均為16Mn 網(wǎng)格化后的橋殼參數(shù)優(yōu)化模型共有32071個單元 19158個節(jié)點 橋殼材料屬性 施加載荷和約束 1 2 3 4 各工況下橋殼的加載方式和約束條件 四種工況下的載荷 最大垂向力工況 1 最大牽引力工況 2 最大制動力工況 最大側(cè)向力工況 最大垂向載荷T 31850N 垂向力為T 28028N縱向力為P 28686 8N 垂向力為T 24026N縱向力為P 19364 8N 左側(cè)垂向力T1 0左側(cè)側(cè)向力P1 0右側(cè)垂向力T2 50960N右側(cè)側(cè)向力P2 50960N 3 4 最大垂向力工況 1 2 3 4 等效位移分布 位移較大區(qū)域出現(xiàn)在兩板簧座之間區(qū)域 最大變形量為1 4135mm 出現(xiàn)在左板簧座和凸包之間的區(qū)域 由于輪距為1 658m 每米輪距變形量為0 8525mm 其值遠(yuǎn)小于1 5mm 橋殼滿足剛度要求 最大垂向力工況 1 2 3 4 應(yīng)力集中出現(xiàn)在半軸前端 最大應(yīng)力為198 27MPa 應(yīng)力較大區(qū)域位于半軸套管的前端和板簧座靠近凸包附近區(qū)域 但都遠(yuǎn)小于材料的屈服應(yīng)力 其他區(qū)域應(yīng)力較小 橋殼滿足強(qiáng)度要求 等效應(yīng)力分布 最大牽引力工況 1 2 3 效位移分布 橋殼兩板簧座之間的區(qū)域位移較大 最大位移位于板簧座 為5 6 10 3mm 凸包附近區(qū)域位移也較大 其他區(qū)域位移較小 有限元結(jié)果滿足橋殼的剛度要求 等效位移分布 最大牽引力工況 1 2 3 最大應(yīng)力在凸緣和半軸套管相接處 為12 478MPa 遠(yuǎn)小于材料的屈服強(qiáng)度 應(yīng)力較大位置位于板簧座和凸緣之間的區(qū)域以及板簧座和凸包之間的區(qū)域 其他區(qū)域應(yīng)力較小 等效應(yīng)力分布 最大制動力工況 1 2 3 4 等效移分布 兩板簧座之間的區(qū)域位移較大 最大位移位于板簧座位置 為4 0095 10 3mm 滿足橋殼的剛度要求 其他位置位移較小 等效位移分布 最大制動力工況 1 2 3 4 板簧座和凸緣之間的區(qū)域應(yīng)力較大 最大應(yīng)力位于凸緣與橋殼的交接處 為9 3592MPa 遠(yuǎn)小于材料的屈服強(qiáng)度 板簧座附近區(qū)域應(yīng)力較大 其他位置應(yīng)力較小 等效應(yīng)力分布 最大側(cè)向力工況 1 2 3 4 橋殼右側(cè)位移較大 最大位移位于右側(cè)半軸套管端部 為1 2507mm 其他位置位移較小 橋殼滿足剛度要求 等效位移分布 最大側(cè)向力工況 1 2 3 4 應(yīng)力主要在橋殼的右側(cè)板簧座和半軸套管區(qū)域分布 最大應(yīng)力位于左側(cè)板簧附近 最大值為448 53MPa 也小于材料的屈服強(qiáng)度 其他位置的應(yīng)力較小 等效應(yīng)力分布 感謝母校哈爾濱工業(yè)大學(xué) 威海 感謝汽車工程學(xué)院車輛工程系感謝導(dǎo)師劉濤老師感謝1001202班全體同學(xué) 致謝 謝謝指導(dǎo)