汽车驱动桥计算校核模块1文献综述
2021-09-28 20:04:11
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文献综述 一.选题背景 汽车通常被用作载运客、货和牵引客、货挂车,也有为完成特定运输任务或作业任务而将其改装或经装配了专用设备成为专用车辆,但不包括专供农业使用的机械。随着经济建设的迅速发展,机械化和自动化不断提高,与此相适应的起重机技术也高速发展,产品种类不断增加,适用范围越来越广。需要CAD技术来获得最好的设计效果以及提高设计的效率。 我的毕业设计是汽车CAD系统汽车驱动桥校核计算模块,驱动桥处于动力传动系的末端,其基本功能是:①将万向传动装置传来的发动机转矩通过主减速器、差速器、半轴等传到驱动车轮,实现降速增大转矩;②通过主减速器圆锥齿轮副改变转矩的传递方向;③通过差速器实现两侧车轮差速作用,保证内、外侧车轮以不同转速转向;④通过桥壳体和车轮实现承载及传力矩作用,驱动器的计算校核尤其重要。 二.世界汽车和中国汽车发展史 1.世界汽车的发展 汽车是工业革命中最有影响、最有代表性的机械,因而自从汽车诞生以来一直领导着工业产品的新潮流,代表不同时期人类对美得追求,在一定程度上反映出该时代文化科学技术水平。汽车的诞生使人类逐步步入了现代化的文明进程,给人类社会带来了巨大而深刻的变化,其发展的漫长历程可以分为蒸汽机发明前、蒸汽汽车的问世到大量流水生产汽车开始等三个阶段。 1769年法国人NJ居纽制造了世界上第一辆蒸汽驱动三轮汽车(图1);1804年脱威迪克设计制造了一辆蒸汽汽车,标志着人类以机械力代替自然力来驱动车辆时代的开始,为今后汽车的诞生奠定了基础[1]。真正以汽油机为动力的车辆于1886年在德国诞生,1885年德国工程师卡尔本茨制成了第一辆本茨三轮汽车(图2),1886年德国人戴姆勒制成了世界上第一辆汽油机驱动的四轮汽车(图3),因此,1886年成为公认的汽车诞生日,戴姆勒与本茨成为公认的以内燃机为动力的现代汽车的发明者。在蒸汽汽车与内燃机汽车两个时代交替的同时还出现了电动汽车,它可以用蓄电池组作为动力源,1900年英国人哈特制造出了世界第一辆四轮全驱动汽车,每个车轮上都装有一个电动机来驱动车轮前进[1]。 20世纪初,福特公司在制造T型车时创造出影响整个世界工业的生产工艺生产流水线,大幅度降低了生产周期和成本,同时也降低了售价,从而就了世界汽车生产巨头福特汽车公司。在那个时代,采用流水线这种大规模生产方式已经成为现代汽车生产方式的主流,在汽车发展史上竖起了第三块里程碑。 随着科技进步和市场的变化,一个型号的产品生产周期越来越短,大批量生产方式逐渐变得不能适应竞争。因此,现代汽车除了采用新技术,更重要的采用了新的生产方式。在90年代,产生了一种称为汽车平台的概念,汽车平台是汽车制造厂商设计的,几个车型共用的产品平台。汽车平台与车辆的基本结构相关,出自于同一平台的不同车辆具有相同的结构要素,例如车门立柱、翼子板、车顶轮廓等。同一平台的车型的轴距一般情况下是相同的。随着人类社会进入信息时代,社会生活的时空概念将发生巨大变化。消费品的设计、制造和销售要求进一步满足高质量、短时间、个性化、智能化等要求,甚至按照用户的具体要求进行生产。在这样的形式下,汽车的模块化生产将大行其道。采用模块化生产方式有利于提高汽车零部件的品种、质量和自动化水平,提高汽车的装配质量,缩短汽车的生产周期。 现代经济发展迅速,人们更加追求个性,更加挑剔,思想更加多元化,这也导致多种风格同时涌现。其中之一经典主义。其中又包含多种层次。一层是设计师本身对于过去经典的缅怀与尊敬,另一层是设计师力图在原来的经典车型中赋予自己的色彩,还有试图使用经典车型为公司开辟一条新的道路。各自代表分别为大众新甲壳虫、mini和克莱 斯勒PT漫步者。另一分支是新经典主义,传统是要遵循的,但更多的还是要在这个基础上创新。90年代末宾利和劳斯莱斯分别被大众和宝马收购,随后在全新设计团队的操作下推出的欧陆GT和幻影虽然有着全新的面貌,但是依然有着对传统的尊重,这才换来其能够继续壮大。更为重要的,边锋主义和流线主义,他们虽然各有特点,但是设计中却摆脱不了对方的影响,可以说你中有我我中有你。边锋主义(newedge)设计理念被普遍认为从福特GT90开始。宽大的曲面,尖锐的圆角,过渡凌厉,线条果断而富有张力,区别与圆润流畅的造型风格,设计上更注重线条层次感,这种对于线条强调的设计在视觉上会让人感觉车型尺寸更为宽大,针对小型车设计来说非常合适。所以颇受厂家欢迎,代表车型奔驰A级。可以看出,边锋主义的实施过程中依然摆脱不了流线主义,如果没有流线,设计出来的小型车只能是箱子一块,缺乏美感,当然,在边锋主义的影响下,流线主义的设计更为运动和时尚,这在90年代末出现的一些跑车上可以看出,比如第一代奥迪TT、福特雷鸟等,车型充满了气势和冲劲[2]。 进入21世纪后,从现在的汽车设计趋势来看,最后边锋主义还是战胜了流线主 义,不管是在内饰还是外部线条都追求极其硬朗的线条。这种线条可以让汽车看起来 强劲有力,很安全,但缺点是它迫使汽车变得更长更宽更高。这可以从小车越做越大 的状况上体现。但是这对于中大型车和跑车就非常合适,比较经典的如克莱斯勒 300C(图4)、兰博基尼GALLARDO(图5)等。 2.中国汽车的发展 1956年7月14日,中国人自己制造的第一辆汽车解放牌载货汽车从长春一汽总装线上盛装下线,中国的汽车工业从此开始起步,开启了中国汽车工业滔滔不息的源头。五十年的风风雨雨,中国汽车工业经历了从自力更生到打开国门,从寻找合资到最后民族自主品牌的逐渐成熟,从无到有、从小到大,从诞生、成长到成熟螺旋式的发展历程。 三步曲之一:自主造车(1956年-1984年) 与解放(图6)载货汽车一样,中国汽车工业在诞生伊始就被打上了浓重的时代烙印。起步初期的中国汽车工业按照苏联模式发展起来的,也算是高起点了。因为在当时我们的邻国韩国的汽车工业也几乎是空白。但是,中国汽车工业很快就在社会的政治大潮中随波逐流,飘摇起伏。 1953年7月15日,毛主席亲笔题名的第一汽车制造厂在吉林省长春市动工兴建,中央动员、全国支援、参与建设者奋力拼搏,努力实现党中央提出力争三年建成长春汽车厂和出汽车、出人才、出经验的目标。 1965年,国家出于经济安全等因素的考虑,在湖北十堰筹建二汽。但二汽的建立并没有解决经济模式一直给中国汽车工业所带来的制约。到1970年,全国汽车产量才突破10万辆,1980年才突破20万辆。 在这一时期,中国的轿车工业也曾昙花一现,有过短暂的繁荣。1958年,一汽相继生产了东风、红旗(图7)两款轿车。同年,北京汽车制造厂研制的井冈山轿车、上海生产的凤凰轿车,作为庆祝共和国10周年的礼物而相继面世。但是,轿车产业的发展并没有因此蓬勃起来,而是由于种种原因被遏制在襁褓之中。从1958年到1983年,中国轿车用了25年的时间年产量才突破5000辆,用原机械部部长何光远的话来说就是这一段时间的中国汽车工业基本上只能算是卡车工业时代。 不过在1978年以后,中国汽车工业迎来新的发展契机。当时的中央政府开始重新思考中国汽车工业的发展思路,汽车工业也因此注入了新的活力。摸着石头过河、技术引进、与外国合资经营等有关汽车发展的新名词也开始见诸于报端,中国的汽车工业从此迸发出新的热量。考虑到当时民族汽车工业的技术落后,中央政府开始鼓励民族汽车厂商和国外汽车巨头接触。1978年,美国通用汽车董事长墨菲先生来华考察中国的汽车工业。随后,国家开始组团赴德、美、日等汽车工业发达国家考察,并开始商谈合资事宜,中国汽车由此向世界汽车工业敞开了大门。 三步曲之二:借船出海(1984年-1997年) 1984年以前,技术、资金、人才等很多发展的瓶颈毫无疑问制约了中国汽车工业的发展,利用外资来发展我国的汽车工业在此时被推到了历史的前台。1984年1月,中国汽车的第一个中外合资企业北京吉普诞生。有了先行者,中国汽车工业很快就进入了第一轮的合资高潮,1985年3月,中德合资轿车生产企业上海大众汽车有限公司成立,上海大众的成立意味着真正意义的现代汽车工业的开始。同年,南京汽车引入意大利菲亚特的依维柯汽车,广州和法国标志合资项目也成立,桎梏了几十年的轿车工业的能量开始井喷。 在1986年的六届四次人大会议上,汽车工业作为国家重要的支柱产业被写进了七五计划。到1994年,轿车产量已经超过25万辆,上海大众这个单一轿车生产企业逐渐超越了一汽、二汽,成为中国轿车企业的领头羊。 1987年,国家在缜密研究了中国未来轿车工业的发展道路之后,确定了三大三小的总体格局,轿车工业开始向规模化方向发展。1990年,中国轿车工业的三大基地进一步调整,上海汽车工业总公司成立。 1994年,是中国汽车史上值得纪念的一年。在这一年国家出台了《汽车产业发展政策》。虽然其中有很多局限,但是国家开始对汽车产业的发展方向进行了重新定位,其中重要的是把汽车和家庭联系起来。家庭轿车市场孕育多年的潜能被无限放大,富裕起来的中国人对轿车激发了强烈的购买能量,渴望拥有一辆自己的轿车不再是遥远梦想,中国轿车工业的春天开始到来。 三步曲之三:自主创新(1997年至今) 国外汽车巨头在中国取得成功的背后是中国汽车工业自身的巨大牺牲。在中国,还没有哪一个行业像汽车工业一样依赖于合资模式,中国汽车工业的飞速发展并没有如期望的那样带来汽车产业竞争力的提升。由于缺乏自主的品牌和关键技术,研发能力低,国内汽车产品的核心技术大多数掌握在合资企业手中,没有话语权。拿市场换技术的传统合资模式开始受到质疑。 中国自主汽车品牌企业正是在这样的暗流中涌动,1997年3月,奇瑞公司在安徽成立,成为我国自主汽车品牌的新生力量。9年里,中国汽车自主品牌在夹缝中求生存,并逐渐壮大。根据国家信息中心的数据,2005年自主企业销售呈现较大的增长,销售增幅43.4%,而2004年自主企业的销售增幅仅为3.5%。其中,奇瑞汽车销售18.9万辆,增幅达118.8%。目前中国自主汽车品牌销售的车型还是多集中于经济型车。在AOO级轿车中,自主品牌占据了55%的份额;在Ao级车中,自主品牌占据了50.4%的份额;而在A级车中,自主品牌的份额只有5%。 随着国内汽车自主企业的成长壮大,作为民族汽车自主企业代表的奇瑞开始脱颖而出。从零到20万辆轿车下线,奇瑞只用了四年时间,而从2004年20万辆下线到如今奇瑞第50万辆轿车下线还不到两年。null中国汽车发展史图册 2001年,奇瑞自主研发的第一款车风云正式上市,较高的性价比引起市场的强烈反响。另一款车系奇瑞QQ,以成熟的市场营销策略和独特的外观设计使奇瑞QQ在市场上形成巨大的冲击波,成为国内两厢车的老大。2005奇瑞轿车出口1.8万辆,位列全国轿车出口第一。为了更好的适应市场和技术不断变化的要求,2003年初奇瑞成立汽车工程研究院,奇瑞形成了有自主创新、具有国际水平的技术开发平台。随后,在奇瑞诞生了中国第一个汽车发动机自主品牌ACTECO,并且在2006年3月有5000台发动机出口美国,实现中国自主发动机品牌出口零的突破。走合资道路有其历史原因,但是自主品牌、自主创新才是中国汽车工业的终极目标。在今年两会期间和国家十一五计划中,汽车工业必须依靠自主创新来提升中国汽车工业企业的核心竞争力,参与国际竞争已经成为重点关注的话题。 21世纪,中国必须建立一个能与世界上最大汽车企业相匹敌的企业。在相当长的时期内中国只能建立一个大型企业,而不是两个、三个。这一任务应该由一汽集团公司、东风汽车公司承担,这两家企业只有联合起来才有可能实现这一目标。建立大企业也要寻求国外合作,吸引国外资金和技术。大企业本身也可以是一个合资企业,但和现在的中小型合资企业不同,它不是和几家国外企业分别合资,而是与一家企业全面合作,吸收它的一定比率的投资。合作的重要内容之一是建立科技开发机构,争取尽快开发出适应中国市场需求的产品。企业开始时可以较多地利用国外技术和管理经验,以后逐步提高自身力量,提高中方人员在管理和科技工作中的作用。开发新一代车用能源动力系统,发展新能源汽车。重点发展各种液体代用燃料发动机及其混合动力汽车,逐步过渡到采用生物燃料的混合动力和可充电的混合动力;进一步发展以天然气为主体的气体燃料基础设施,分步建设长期可持续利用的气体燃料供应网络;以天然气发动机为基础,发展各种燃气动力,尤其是天然气/氢气内燃机及其混合动力;发展新一代燃料电池发动机及其混合动力,到2020年,达到规模商业化水平;大力推进动力电池的技术进步,发展适合中国国情的纯电动车尤其是微型纯电动车。 图1蒸汽机图2本茨三轮车 图3驱动四轮车 图4克莱斯勒300C 图5兰博基尼GALLARDO 图6解放牌汽车 图7老红旗汽车 三.CAD技术应用及发展 1.概述 计算机辅助设计(CAD-ComputerAidedDesign)利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。简称CAD。在工程和产品设计中,计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作。在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较,以决定最优方案;各种设计信息,不论是数字的、文字的或图形的,都能存放在计算机的内存或外存里,并能快速地检索;设计人员通常用草图开始设计,将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成;由计算机自动产生的设计结果,可以快速作出图形显示出来,使设计人员及时对设计作出判断和修改;利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。CAD能够减轻设计人员的劳动,缩短设计周期和提高设计质量[3]。 2.CAD技术在汽车中的运用 CAD机械设计有利于解决复杂的几何造型问题。它可以由简单几何实体通过布尔运算等功能组合出各种复杂的几何实体,并能自动生成相贯线和截交线,大大减轻了设计作量,缩短机械设计周期近1/3,大幅度地提高了设计和生产效率。在用三维CAD系统进行新机械的开发设计时,只需对其中部分零部件进行重新设计和制造,而大部分零部件的设计都将继承以往的信息,使机械设计的效率提高了3.5倍。 由于机械产品与信息技术相融合,同时采用了CAD设计方法和CIMS组织生产,使机械产品设计有了新发展。三维CAD技术采用先进的设计方法,如优化、有限元受力分析等,保证了产品的设计质量。同时,大型企业数控加工手段较完善,再采用CAD/CAPP/CAM进行机械零件加工,一致性很好,保证了产品的质量。三维机械设计不仅可以方便地描述对象的形状、大小和位置等几何特征,而且还可以赋予设计对象以颜色、纹理、体积、重心、惯性矩等多种信息,达到对设计对象几何形状确切的数学描述和工作状态的物理模拟,从而更充分、准确、全面、真实地表达设计者的意图[4]。 传统设计方法是把设计师的构想,用模型的形式制作展示出来,但从最初的设计到最终的完善,要经历无数次的修改,模型的反复制作必定是一个复杂而繁琐的过程。计算机技术的发展,为我们很好的解决这个问题,提供了基础。众所周知,计算机图形设计及建模技术已经广泛的应用于各个领域。利用计算机3D模型的建立,不但可以真实的反应出设计者的思路,也可以不受角度的限制全方位的进行修改和校正,同时大大省去了反复制作模型所占用的时间,使设计者可以专于构思,高度的真实效果,更有助于激发设计灵感和完善设计结果。 3.汽车CAD发展现状 计算机辅助设计随着产品技术和经济指标的不断提高,国外汽车CAD设计技术己从经验设计时期,经过加强科学试验和技术分析时期,发展到现代化设计时期。计算机技术的迅速发展,使得塔机设计技术发生了革命性的变化。先进的数学分析法特别是有限单元法在塔机产品结构分析上的应用愈来愈多,因而产品结构部件的静态,动态应力应变的分析计算比以前更为精确。在科学试验方面,从过去的整体样机试验,进入以试验产品零部件为主的阶段,借助计算机的图像显示功能,从而迅速、准确地找出产品结构中的最薄弱环节,为最住设计方案的制订提供了科学依据。在此基础上,发展了自动化设计的软件系统,使汽车设计工作逐步实现现代化和设计方案最优化[5]。 四.VB软件简介 这次毕业设计要以VB语言作为编程实现工具,做一个CAD系统用于对变速器模块进行计算和校核。VisualBasic是一种可视化的、面向对象和采用事件驱动方式的结构化高级程序设计语言,可用于开发Windows环境下的各类应用程序。在VB环境下,利用事件驱动的编程机制、新颖易用的可视化设计工具,使用Windows内部的应用程序接口(API)函数,以及动态链接库(DLL)、动态数据交换(DDE)、对象的链接与嵌入(OLE)、开放式数据连接(ODBC)等技术可高效、快速地开发出Windows环境下功能强大、图形界面丰富的应用软件系统。VisualBasic具有以下特点:可视化编程、面向对象的程序设计、结构化程序设计语言、事件驱动编程机制、访问数据库等。VB6.0包括三种版本:学习版、专业版和企业版,适用于不同用户层次。 五.驱动桥 1.分类方式 驱动桥分非断开式与断开式两大类。 1.1非断开式 驱动车轮采用非独立悬架时,应选用非断开式驱动桥。非断开式驱动桥也称为整体式驱动桥,其半轴套管与主减速器壳均与轴壳刚性地相连一个整体梁,因而两侧的半轴和驱动轮相关地摆动,通过弹性元件与车架相连。它由驱动桥壳,主减速器,差速器和半轴组成。 1.2断开式 驱动桥采用独立悬架,即主减速器壳固定在车架上,两侧的半轴和驱动轮能在横向平面相对于车体有相对运动的则称为断开式驱动桥。 为了与独立悬架相配合,将主减速器壳固定在车架(或车身)上,驱动桥壳分段并通过铰链连接,或除主减速器壳外不再有驱动桥壳的其它部分。为了适应驱动轮独立上下跳动的需要,差速器与车轮之间的半轴各段之间用万向节连接。 2.结构形式 驱动桥作为汽车的重要的组成部分,其基本功用是增大由传动轴或直接由变速器传来的转矩,将转矩分配给左、右驱动车轮,并使左、石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于路面和车架或车厢之间的铅垂力、纵向力和横向力。 在一般的汽车结构中、驱动桥包括主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置及桥壳等部件如图8所示。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1-半轴 2-圆锥滚子轴承 3-支承螺栓 4-主减速器从动锥齿轮 5-油封 6-主减速器主动锥齿轮 7-弹簧座 8-垫圈 9-轮毂 10-调整螺母 图8驱动桥 对于各种不同类型和用途的汽车,正确地确定上述机件的结构型式并成功地将它们组合成一个整体驱动桥,乃是设计者必须先解决的问题。 驱动桥的结构型式与驱动车轮的悬挂型式密切相关。当驱动车轮采用非独立悬挂时,例如在绝大多数的载货汽车和部分小轿车上,都是采用非断开式驱动桥;当驱动车轮采用独立悬挂时,则配以断开式驱动桥。非独立悬架,整体式驱动桥。这种类型的车一般的设计多采用单级减速器,它可以保证足够大的离地间隙同时也可以增大主传动比。 3.结构组成 3.1主减速器 主减速器的结构形式,主要是根据其齿轮类型、主动齿轮和从动齿轮的安装 3.1.1主减速器齿轮的类型,在现代汽车驱动桥中,主减速器采用得最广泛的是螺旋锥齿轮和双曲面齿轮。 螺旋锥齿轮如图9(a)所示主、从动齿轮轴线交于一点,交角都采用90度。螺旋锥齿轮的重合度大,啮合过程是由点到线,因此,螺旋锥齿轮能承受大的载荷,而且工作平稳,即使在高速运转时其噪声和振动也是很小的。 双曲面齿轮如图9(b)所示主、从动齿轮轴线不相交而呈空间交叉。和螺旋锥齿轮相比,双曲面齿轮的优点有: ①尺寸相同时,双曲面齿轮有更大的传动比。 ②传动比一定时,如果主动齿轮尺寸相同,双曲面齿轮比螺旋锥齿轮有较大轴径,较高的轮齿强度以及较大的主动齿轮轴和轴承刚度。 图9螺旋锥齿轮与双曲面齿轮 ③当传动比一定,主动齿轮尺寸相同时,双曲面从动齿轮的直径较小,有较大的离地间隙。 ④工作过程中,双曲面齿轮副既存在沿齿高方向的侧向滑动,又有沿齿长方向的纵向滑动,这可以改善齿轮的磨合过程,使其具有更高的运转平稳性。 双曲面齿轮传动有如下缺点: ①长方向的纵向滑动使摩擦损失增加,降低了传动效率。 ②齿面间有大的压力和摩擦功,使齿轮抗啮合能力降低。 ③双曲面主动齿轮具有较大的轴向力,使其轴承负荷增大。 ④双曲面齿轮必须采用可改善油膜强度和防刮伤添加剂的特种润滑油。 3.1.2主减速器主动锥齿轮的支承形式及安装方式的选择: ①悬臂式悬臂式支承结构如图1.3所示,其特点是在锥齿轮大端一侧采用较长的轴径,其上安装两个圆锥滚子轴承。为了减小悬臂长度a和增加两端的距离b,以改善支承刚度,应使两轴承圆锥滚子向外。悬臂式支承结构简单,支承刚度较差,多用于传递转钜较小的轿车、轻型货车的单级主减速器及许多双级主减速器中。 图10锥齿轮悬臂式支承 ②骑马式骑马式支承结构如图11所示,其特点是在锥齿轮的两端均有轴承支承,这样可大大增加支承刚度,又使轴承负荷减小,齿轮啮合条件改善,在需要传递较大转矩情况下,最好采用骑马式支承。 图11主动锥齿轮骑马式支承 3.1.3从动锥齿轮的支承方式和安装方式的选择,从动锥齿轮的两端支承多采用圆锥滚子轴承,安装时应使它们的圆锥滚子大端朝内,而小端朝外。为了防止从动锥齿轮在轴向载荷作用下的偏移,圆锥滚子轴承应用两端的调整螺母调整。主减速器从动锥齿轮采用无辐式结构并用细牙螺钉以精度较高的紧配固定在差速器壳的凸缘上[2]。 3.1.4主减速器的轴承预紧及齿轮啮合调整,支承主减速器的圆锥滚子轴承需预紧以消除安装的原始间隙、磨合期间该间隙的增大及增强支承刚度。分析可知,当轴向力于弹簧变形呈线性关系时,预紧使轴向位移减小至原来的1/2。预紧力虽然可以增大支承刚度,改善齿轮的啮合和轴承工作条件,但当预紧力超过某一理想值时,轴承寿命会急剧下降。主减速器轴承的预紧值可取为以发动机最大转矩时换算所得轴向力的30%。 主动锥齿轮轴承预紧度的调整采用套筒与垫片,从动锥齿轮轴承预紧度的调整采用调整螺母。 3.1.5主减速器的减速形式的选择,主减速器的减速形式分为单级减速(如图1.5)、双级减速、单级贯通、双级贯通、主减速及轮边减速等。按主减速比的变化可分为单速主减速器和双速主减速器两种[3]。减速形式的选择与汽车的类型及使用条件有关,,但它主要取决于由动力性、经济性等整车性能所要求的主减速比io的大小及驱动桥下的离地间隙、驱动桥的数目及布置形式等。通常单极减速器用于主减速比io≤7.6的各种中小型汽车上。 3.2差速器 根据汽车行驶运动学的要求和实际的车轮、道路以及它们之间的相互联系表明:汽车在行驶过程中左右车轮在同一时间内所滚过的行程往往是有差别的[4]。例如,拐弯时外侧车轮行驶总要比内侧长。即使汽车作直线行驶,也会由于左右车轮在同一时间内所滚过的路面垂向波形的不同,或由于左右车轮轮胎气压、轮胎负荷、胎面磨损程度的不同以及制造误差等因素引起左右车轮外径不同或滚动半径不相等而要求
(a)单级主减速器(b)双级主减速器 图12主减速器 车轮行程不等。在左右车轮行程不等的情况下,如果采用一根整体的驱动车轮轴将动力传给左右车轮,则会由于左右车轮的转速虽然相等而行程却又不同的这一运动学上的矛盾,引起某一驱动车轮产生滑转或滑移。这不仅会是轮胎过早磨、无益地消耗功率和燃料及使驱动车轮轴超载等,还会因为不能按所要求的瞬时中心转向而使操纵性变坏。此外,由于车轮与路面间尤其在转弯时有大的滑转或滑移,易使汽车在转向时失去抗侧滑能力而使稳定性变坏。为了消除由于左右车轮在运动学上的不协调而产生的这些弊病,汽车左右驱动轮间都有差速器,后者保证了汽车驱动桥两侧车轮在行程不等时具有以下不同速度旋转的特性,从而满足了汽车行驶运动学的要求。 差速器的结构型式选择,应从所设计汽车的类型及其使用条件出发,以满足该型汽车在给定的使用条件下的使用性能要求。 差速器的结构型式有多种,大多数汽车都属于公路运输车辆,对于在公路上和市区行驶的汽车来说,由于路面较好,各驱动车轮与路面的附着系数变化很小,因此几乎都采用了结构简单、工作平稳、制造方便、用于公路汽车也很可靠的普通对称式圆锥行星齿轮差速器,作为安装在左、右驱动车轮间的所谓轮间差速器使用;对于经常行驶在泥泞、松软土路或无路地区的越野汽车来说,为了防止因某一侧驱动车轮滑转而陷车,则可采用防滑差速器。后者又分为强制锁止式和自然锁止式两类。自锁式差速器又有多种结构式的高摩擦式和自由轮式的以及变传动比式的。 3.3半轴 驱动车轮的传动装置置位于汽车传动系的末端,其功用是将转矩由差速器半轴齿轮传给驱动车轮。在断开式驱动桥和转向驱动桥中,驱动车轮的传动装置包括半轴和万向接传动装置且多采用等速万向节。在一般非断开式驱动桥上,驱动车轮的传动装置就是半轴,这时半轴将差速器半铀齿轮与轮毂连接起来。在装有轮边减速器的驱动桥上,半轴将半轴齿轮与轮边减速器的主动齿轮连接起来。 半浮式半轴具有结构简单、质量小、尺寸紧凑、造价低廉等优点。主要用于质量较小,使用条件好,承载负荷也不大的轿车和轻型载货汽车。 3/4浮式半轴,因其侧向力引起弯矩使轴承有歪斜的趋势,这将急剧降低轴承的寿命,故未得到推广。 全浮式半轴广泛应用于各类重型汽车上。 3.4桥壳 驱动桥桥壳是汽车上的主要零件之一,非断开式驱动桥的桥壳起着支承汽车荷重的作用,并将载荷传给车轮。作用在驱动车轮上的牵引力、制动力、侧向力和垂向力也是经过桥壳传到悬挂及车架或车厢上。因此桥完既是承载件又是传力件,同时它又是主减速器、差速器及驱动车轮传动装置(如半轴)的外壳。 在汽车行驶过程中,桥壳承受繁重的载荷,设计时必须考虑在动载荷下桥壳有足够的强度和刚度。为了减小汽车的簧下质量以利于降低动载荷、提高汽车的行驶平顺性,在保证强度和刚度的前提下应力求减小桥壳的质量。桥壳还应结构简单、制造方便以利于降低成本。其结构还应保证主减速器的拆装、调整、维修和保养方便。在选择桥壳的结构型式时,还应考虑汽车的类型、使用要求、制造条件、材料供应等。 参考文献 [1]罗毅.CAD技术在机械制造中的应用.科协论坛.2011 [2]刘亦智.CAD技术在机械制造中的应用.黑龙江科技信息.2009 [3]徐小龙.浅析CAD在机械设计中的应用.魅力中国.2011 [4]张有义,周湘琴.CAD技术在汽车产品开发中的应用.江南航天科技.1998 [5]张洪波.PROE/ENGINEER三维软件在汽车设计中的应用.重型汽车.2001 [6]濮良贵,纪名刚.机械设计.高等教育出版社.2006 [7]罗思明.机械CAD技术的发展[J].移动通信.2004 [8]章云云.基于AutoCAD的齿轮刀具CAD系统的二次开发[J].中国西部技.2009,(10) [9]苏海龙,傅旻,胡军,崔艳敏.CAD/CAE/CAM系统在汽车冲压模具中的综合应用[J].信息系统工程.2010 [10]李增辉,张代胜.基于汽车制造业的FMEA与CAD/CAM集成框架研究[J].汽车工艺与材料.2005 [11]梅琼风,严中胜,龚春全,李强,申昱,刘永杰.基于Pro/E的离合器参数化CAD系统 [12]贺云花.基于Pro/E二次开发的齿轮智能优化设计CAD系统.煤矿机械.2010 [13]张国宝.AutoCADVisualBasic开发技术[M].科学出版社.2000 [14]肖刚,李学志.机械CAD原理与实践.清华大学出版社.1999 [15]张炳力.汽车设计.合肥工业出版社.2011 [16]过学迅,邓亚东.机械设计.人民交通出版社.2005 [17]王望予.汽车设计.机械工业出版社.2004 [18]张洪欣.汽车设计.机械工业出版社.1989 [19]《VisualBasic6.0中文版高级应用与开发指南》主编:张红军王虹人民邮电出版 [20]ZhaoJing,ShuXuedao,HuZhenghuan.Computeraideddesignforcrosswedgerollingtoolsofautomobilesemi-axes.JournalofMaterialsProcessingTechnology.2007 [21]MichaelToveyandJohnOwen.SketchinganddirectCADmodelinginautomotivedesign.DesignStudies.2000 [22]JiangWen,ShinichiKobayashi.Impactsofgovernmenthigh-techpolicy:acasestudyofCADtechnologyinChina.JournalofMaterialsProcessingTechnology.2002 [23]ParametricTechnologyCorporation.Pro/TOOLKITUsersGuide[M].USA:PublishedbyPTC.2002 [24]ESIGroup.Pam-Stamp2G2004UsersGuide[M].Paris:ESIGroup,2004 [25]UGS.V18.0UnigraphicsHelp[M].CA:UnigraphicsSolutionsInc.,2001 |
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