重型载货汽车驱动桥桥壳的结构设计开题报告
2020-02-18 19:32:41
1. 研究目的与意义（文献综述）
1.1驱动桥壳简介
驱动桥壳是汽车总成中的主要承载件之一，它既是传动系的组成部分，也是行驶系的组成部分。驱动桥壳分为分段式桥壳、组合式桥壳、整体式桥壳。
分段式桥壳一般分为两段，因而易于铸造加工，但检修及拆卸很不方便，而且桥壳的强度和刚度比较低，过去主要用于轻型商用汽车，目前较少采用。组合式桥壳的铸件尺寸较小，因此桥壳质量较轻; 但它还不具备将主减速器及差速器总成调整好后再装入桥壳的优势，而是需要边安装边调整。组合式桥壳对加工精度的要求较高，其整个桥壳的刚度与整体式相比较差。整体式桥壳使用较广泛。整体式桥壳具有较高的强度和刚度，便于主减速器的装配、调整和维修; 但其形状复杂，应力计算相对较困难。整体式桥壳按照成形方式又可分为铸造桥壳、冲焊桥壳、机械胀形桥壳和内高压成形桥壳，各有其优缺点(见下表)。
| 整体桥壳分类 | 优点 | 缺点 | 适用范围 | 发展前景 |
| 铸造桥壳 | 可制成形状复杂而理想的制件; 制件壁厚可变化，刚度、强度较大，制件厚度可变化 | 费材、耗能，工艺不易控制，工序复杂;制件重量大
| 中、重型汽车 | 在中型汽车中应用 减少 |
| 冲焊桥壳 | 工艺性好，废品率低，便于实现机械化、自动化; 制件重量轻，强度高 | 工序多，费材耗能，不能制成复杂截面的制件; 制件难以调整，焊 接质量要求高 | 在汽车行业中居主导地位，适用范围广 | 在一定时期内占主导地位 |
| 机械胀形桥壳 | 材料利用率高，工作量减少，加工效率高; 制件密封性能好，重量轻 | 制件纵向开缝端口处存在横向裂纹，翻边宽度不均匀，侧面 易起皱拉伤，强度底 | 轻型、中 型载 重汽车 | 在中轻型汽车上占据一定市场 |
| 内高压成形桥壳 | 材料利用率高，节能、省材、降耗，加工工序少，加工效率高，易实现机械化、自动化; 制件壁厚分布合理，强度、刚度高，重量轻 | 成形机理尚不清楚，工艺不成熟，处于研制和试生产阶段 | 轻型、中 型载 重汽车 | 新技术，市场前景看好 |
1.2国内发展现状
早期的中重型车以铸造桥壳为主。铸造桥壳可以保证足够的壁厚和承载能力，但缺点是自重较大，而且常会出现制造砂眼等问题。2002 年，一汽集团开始在中重型车中采用冲焊桥壳。与铸造桥壳相比，冲焊桥壳具有重量轻、工艺性好、成形效率高、成本低等优点。冲焊桥壳的热成型不仅有效降低了成形力，而且基本解决了回弹问题，使产品质量得到很大提升。但一些卡车制造商已经开始采用抗疲劳性能更好的管坯胀形桥壳。
随着入世和中国运输结构变化、消费水平的提高，国内市场对中重型车产品需求向多层次、多品种方向发展。根据市场需求预测，未来市场对中重型载货车的需求稳步上升，到2005年将达到31万辆，2010 年达到40万辆。在总量需求中，重型车的需求增量较大，2005 年将占总需求的60%；2010 年将占总需求的70%。中型车需求量逐年递减且需求趋于稳定，需求量将长时间维持在总量的30%左右。未来5-10 年，中型车比重大幅度下降；7-10 吨车将逐步替代目前的中型车而成为未来市场的主导产品；10 吨以上重型车将随着国家的基础建设投资力度增加和公路运网的逐年完善而在未来几年内有较大幅度的增长。特别是高速公路的飞速发展，为大吨位、大功率载货车提供了得天独厚的有利条件；我国集装箱运输业的高速发展，也为大吨位、大功率载货车提供了广阔的用武之地。进入1999年后，重 型载货汽车高速增长，特别是2000 年、2001 年（上半年）其增长率分别达66.64%、86.32%，远远高于汽车行业增长率14%。2005 年的销售20万辆，每年增长率预测为17%。在未来的几年内，重型车和大型客车将进入高速增长时期，车桥的需求量也将随之剧增。重型车中一汽和二汽仍以生产准重型车为主，今后，其将加大大吨位16T和30T 重型车的开发。
1.3国外发展现状
在关于驱动桥壳强度和刚度考核的研究中，以往主要采用台架试验和整车行驶试验的方法，或采用在桥壳上贴应变片的电测方法。但这些方法都是在有桥壳样品的情况下才能采用，研究成本较高。为了节约研发成本，目前很多桥壳生产厂家依照经验来修改主要部件的参数，往往只校核一般静态工况下的强度、刚度，对动态特性的研究较少。汽车实际行驶中的工况比较复杂，驱动桥需要承受各种复杂工况所产生的动态载荷，而这些动态载荷所产生的动应力往往比静态应力高出很多倍；因此，动态荷载才是真正导致桥壳破坏的危险因素，按照经验修改参数的方法存在较大局限性。随着汽车智能化技术的发展，人们对汽车的舒适性、安全性要求也不断提高。国内外汽车专业研究人员投入了大量的时间和精力来分析研究 驱动桥壳总成，研究新材料、创新结构、改进工艺等，并取得了阶段性的成果。研究中主要运用了有限元法，提高产品的设计质量，缩短开发周期，降低了成本。
1.4研究目的及意义
目前国内外汽车驱动桥壳研究取得了很大的成果，但桥壳设计方面还存在很多缺陷。无论从传统研究方法的不确定性，到目前有限元方法研究的局限性，还是从CAE建模、性能分析到工艺设计方面研究等方面都存在不同程度的缺陷。若仅从单一工艺角度来进行分析，无法满足整体设计的精度要求。因此本次关于重型载货汽车车桥桥壳结构设计的毕业设计，我会以国内外桥壳现状为参考，尽量避免以上所列举的缺陷，虽然是以传统车桥桥壳设计为目标，但通过本次设计，可以学习到很多关于车桥设计的知识、一些3d建模软件、有限元分析方法等等，为今后学习和工作打下基础。
2. 研究的基本内容与方案
2.1设计的基本内容和目标
（1）根据重载货车的市场定位与承载要求，选择合适的驱动桥壳结构形式；
（2）选择合适的驱动器型号、参数，确定桥壳整体设计方案；
3. 研究计划与安排
第1-4周 完成开题报告，收集资料和完成英文文献翻译
第5-10周 完成产品总体设计和各部件设计与计算
第11-13周 完成各部件结构设计与图纸工作
4. 参考文献（12篇以上）
[1]武文一,李菊丽,王晓溪.车桥桥壳锻造成形过程的数值模拟分析[j].机械设计与制造工程,2018,47(09):19-22.
[2]刘钢,涂群章,潘明,李沛,赖喜涛,黄皓,张帅,张庆宇.多用途抢险救援车辆的驱动桥壳结构强度分析[j].装备制造技术,2018(05):45-48.
[3]徐成林,周艳梅,宋宝阳,刘世宝,王建生,陈玉茹.中重型车桥壳半壳热冲压工艺分析[j].汽车工艺与材料,2014(12):21-23 28.
